用于电容器的铌粉、铌烧结体和电容器制造技术

本发明专利技术涉及包含铌层和氮化硅与铌的混合层的用于电容器的铌粉，该混合层处于粉粒表面的附近；其成粒铌粉；使用铌粉和成粒粉末的铌烧结体；和使用该烧结体作为一个电极的电容器。本发明专利技术的用于电容器的铌粉能够制造具有高电容、低泄漏电流、低ＥＳＲ和良好的ｔｇδ特性并特别具有优异的击穿电压和耐焊接热性能的铌电容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铌粉、使用铌粉的烧结体、使用该烧结体的电容器及其制造方法。
技术介绍
随着蜂窝电话和个人电脑之类的小尺寸、高速和轻型电子器件的发展，这些电子器件所用的电容器需要具有更小的尺寸、更大的电容和更低的ESR。在这些电容器中，钽电容器对于其尺寸具有大电容，还具有良好的性能，因此，优选使用这种电容器。为了提高钽电容器的电容，必须提高粉末用量或使用通过将钽粉磨成细粉来提高表面积的烧结体。在提高粉末用量的方法中，不可避免地产生大尺寸的电容器结构并且不能满足降低尺寸和重量的需求。此外，在通过将钽粉磨成细粉来提高表面积的方法中，钽烧结体的孔径降低且不能制造高电容的钽电容器或不能降低ESR。为了克服这些缺陷，已经提出由使用介电常数比钽高并具有低密度的粉末材料的烧结体获得的电容器。铌正作为具有高介电常数的材料引起注意。铌电容器是按照与钽电容器相同的方式制造的。通常使用铌粉的烧结体作为铌电容器的阳极材料。例如，通过将微细铌粉与液体粘合剂混合以将铌粉粒化，然后压缩成形，并在其中插入阳极导线后，将成形制品在高温高真空下烧结以制造被称作铌阳极烧结体的电极。将该铌阳极烧结体的表面电解氧化(电化学形成)以制造不导电绝缘层(铌的绝缘氧化层)，在该不导电绝缘层上形成对电极层(阴极层)，例如二氧化锰和导电聚合物，然后在其上依次堆叠碳糊、银糊等，并将该整体用环氧树脂之类的材料包套模制，由此制造铌电容器。铌电容器在稳定性上不如钽电容器。更具体地，通过电解氧化制成的钽的绝缘氧化层是仅由五氧化钽形成的并具有非常高的稳定性。另一方面，铌形成含有稳定的半导体低价氧化物(例如二氧化铌、一氧化铌)的主要含五氧化铌的绝缘氧化层，因此，电稳定性差，这表现在例如泄漏电流值的提高或击穿电压(电化学电压/操作电压比率)的降低。此外，在电化学形成时五氧化钽的厚度提高为大约2纳米/伏，而在电化学形成时五氧化铌的厚度提高高达大约3.7纳米/伏。因此，主要含五氧化铌的绝缘氧化层对机械性刺激或热刺激的抵抗较弱并容易破裂。特别地，当导电聚合物用于对电极时，在使用环氧树脂之类的材料进行包套模制时的泄漏电流增大，且安装在基材上时由焊回流引起的泄漏电流增大，成为严重的问题。近年来，越来越要求使用无铅焊并且为应对这种需求提高的焊回流温度导致铌电容器的泄漏电流值提高得更多。由此，由于其低击穿电压，铌电容器的应用限于操作电压低且泄漏电流无影响的领域。为了克服这些问题，已经提出了多种途径。JP-A-10-242004(此处所用的术语“JP-A”是指“未审公开日本专利申请”)描述了将铌粉部分氮化以改进铌电容器的泄漏电流值的技术。WO00/49633和WO01/6525描述了将特定元素Fe、Ni、Co、Si、Na、K和Mg的总含量限定于350ppm或更低并由此改进铌电容器的泄漏电流值波动的技术。WO00/15555和WO00/15556描述了在氧中还原的氧化铌粉末，其用于电容器并通过在存在吸氧金属的情况下部分还原氧化铌而获得。这些文献公开了阳极的性质但是没有描述电容器的制造例。WO02/15208和WO02/93596描述了在铌或一氧化铌粉末中混入或掺入其它元素并由此降低电容器泄漏电流值的技术。这些文献没有描述击穿电压和耐焊接热性能。WO01/35428描述了在铌粉末表面上涂布元素Al、Si、Ti、Zr、Mo、W、Y和Ta并将Al、Si、Ti、Zr、Mo、W、Y和Ta的金属加入氧化铌隔离层中的技术。该文献公开了由该铌粉制成的阳极的性质，但没有描述电容器的制造例。WO01/26123描述了下述组合物——其中一部分或大部分铌表面被含有硅-氧键的化合物或被能够通过水解、缩合、氧化、热反应等产生硅-氧键的含硅化合物覆盖。该文献公开了在电化学形成过程中含有硅-氧键的化合物被吸收到氧化物介电膜中并且泄漏电流值和铌电容器的电容劣化减轻了，但是没有提到击穿电压和耐焊接热性能。由此，已经进行了各种尝试，但是改进尚不令人满意并且特别需要提高击穿电压和耐焊接热性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有高电容、低泄漏电流、低ESR和良好的tgδ特性以及特别在击穿电压和耐焊接热性能方面具有良好性能的铌电容器；用于电容器的铌粉和铌烧结体，它们可以制造上述铌电容器；及其制造方法。本专利技术人已经发现，当使用在其表面附近含有氮化硅与铌的混合层的铌粉烧结体或上述铌粉的成粒粉末烧结体作为用于电容器阳极的烧结体时，可以获得具有良好的泄漏电流特性、ESR特性和tgδ特性以及具有优异的击穿电压特性和耐焊接热性能的高电容电容器。基于此发现完成本专利技术。本专利技术提供了用于电容器的铌粉、用于电容器的成粒铌粉、用于电容器的铌烧结体、电容器及其制造方法，它们如下所述。1.一种用于电容器的铌粉，其包含铌层和氮化硅与铌的混合层，该混合层存在于粉粒表面附近。2.如上文1所述的用于电容器的铌粉，其中混合层的厚度为8至2,000纳米。3.如上文1所述的用于电容器的铌粉，其中氮化硅含量为50至500,000质量ppm。4.如上文1所述的用于电容器的铌粉，其中氮化硅是SiαNβ所示的化合物，其中α和β各自代表正整数。5.如上文4所述的用于电容器的铌粉，其中氮化硅是选自SiN、Si2N2、Si2N3和Si3N4的至少一种。6.如上文1所述的用于电容器的铌粉，其中铌层和混合层中的铌是选自纯铌、铌化合物、铌合金及其氢化物中的至少一种。7.如上文6所述的用于电容器的铌粉，其中铌化合物是选自氢化铌、氮化铌和氧化铌中的至少一种。8.如上文1所述的用于电容器的铌粉，其中平均粒度为0.05至5微米。9.如上文1所述的用于电容器的铌粉，其中比表面积为0.5至70平方米/克。10.制造用于电容器的铌粉的方法，其包括蚀刻铌粉的步骤、用氮化硅浸渍蚀刻孔的步骤、和封闭蚀刻孔的步骤。11.如上文10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中铌粉是平均粒度为0.05至5微米的初级粒子、或其聚集的或成粒粉末。12.如上文10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其包括在蚀刻步骤之后但在浸渍步骤之前、在浸渍步骤之后但在封闭步骤之前、或在封闭步骤之后掺入至少一种选自由氮、氧、磷、硫、硒和碲组成的组的元素。13.如上文10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中封闭蚀刻孔的步骤是在存在平均粒度为1至200纳米的铌、铌化合物、铌合金或其氢化物的情况下进行的。14.如上文10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中铌粉是选自铌、铌化合物、铌合金及其氢化物中的至少一种。15.如上文14所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中铌化合物是含有氮和/或氧的铌化合物。16.如上文10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中蚀刻步骤中使用的蚀刻剂是酸或碱。17.如上文16所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中所述蚀刻剂是含有氢氟酸或氟乙酸的酸溶液。18.如上文16所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中所述蚀刻剂是pH值为10或更高的碱溶液。19.如上文10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中浸渍的氮化硅是平均粒度为1至200纳米的粒子。20.如上文10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中在浸渍步骤中进行超声照射。21.一种用于电容器的成粒铌粉，其通过将如上文1至9任一项所述的用于电容器的铌粉粒化而获得。22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电容器的铌粉，其包含铌层和氮化硅与铌的混合层，该混合层存在于粉粒表面附近。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-11-10 380066/20031.一种用于电容器的铌粉，其包含铌层和氮化硅与铌的混合层，该混合层存在于粉粒表面附近。2.如权利要求1所述的用于电容器的铌粉，其中混合层的厚度为8至2,000纳米。3.如权利要求1所述的用于电容器的铌粉，其中氮化硅含量为50至500,000质量ppm。4.如权利要求1所述的用于电容器的铌粉，其中氮化硅是SiαNβ所示的化合物，其中α和β各自代表正整数。5.如权利要求4所述的用于电容器的铌粉，其中氮化硅是选自SiN、Si2N2、Si2N3和Si3N4中的至少一种。6.如权利要求1所述的用于电容器的铌粉，其中铌层和混合层中的铌是选自纯铌、铌化合物、铌合金及其氢化物中的至少一种。7.如权利要求6所述的用于电容器的铌粉，其中铌化合物是选自氢化铌、氮化铌和氧化铌中的至少一种。8.如权利要求1所述的用于电容器的铌粉，其中平均粒度为0.05至5微米。9.如权利要求1所述的用于电容器的铌粉，其中比表面积为0.5至70平方米/克。10.制造用于电容器的铌粉的方法，其包括蚀刻铌粉的步骤、用氮化硅浸渍蚀刻孔的步骤、和封闭蚀刻孔的步骤。11.如权利要求10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中铌粉是平均粒度为0.05至5微米的初级粉末、或其聚集的或成粒的粉末。12.如权利要求10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其包括在蚀刻步骤之后但在浸渍步骤之前、在浸渍步骤之后但在封闭步骤之前、或在封闭步骤之后掺入至少一种选自由氮、氧、磷、硫、硒和碲组成的组的元素。13.如权利要求10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中封闭蚀刻孔的步骤是在存在平均粒度为1至200纳米的铌、铌化合物、铌合金或其氢化物的情况下进行的。14.如权利要求10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中铌粉是选自铌、铌化合物、铌合金及其氢化物中的至少一种。15.如权利要求14所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中铌化合物是含有氮和/或氧的铌化合物。16.如权利要求10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中蚀刻步骤中使用的蚀刻剂是酸或碱。17.如权利要求16所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中蚀刻剂是含有氢氟酸或氟乙酸的酸溶液。18.如权利要求16所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中蚀刻剂是pH值为10或更高的碱溶液。19.如权利要求10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中浸渍的氮化硅是平均粒度为1至200纳米的粒子。20.如权利要求10所述的制造用于电容器的铌粉的方法，其中在浸渍步骤中进行超声照射。21.一种用于电容器的成粒铌粉，其通过将如权利要求1至9任一项所述的用于电容器的铌粉粒化而获得。22.一种用于电容器的成粒铌粉，其包含铌层和氮化硅与铌的混合层，该混合层存在于外表面附近和孔内表面附近。23.如权利要求22所述的用于电容器的成粒铌粉，其中混合层的厚度为8至2,000纳米。24.如权利要求22所述的用于电容器的成粒铌粉，其中氮化硅含量为50至500,000质量ppm。25.如权利要求21或22所述的用于电容器的成粒铌粉，其中平均粒度为5至1,000微米。26.如权利要求21或22所述的用于电容器的成粒铌粉，其中比表面积为0.5至40平方米/克。27.如权利要求21或22所述的用于电容器的成粒铌粉，其中孔径分布的一个或多个峰处于0.01至500微米的范围内。28.如权利要求25所述的用于电容器的成粒铌粉，其中孔径分布的至少一个峰处于0.1至0.9微米的范围内，且至少一个峰处于0.9至3微米的范围内。29.一种用于电容器的铌烧结体，其通过将如权利要求1至9任一项所述的用于电容器的铌粉烧结而获得。30.一种用于电容器的铌烧结体，其通过将如权利要求21至28任一项所述的用于电容器的成粒铌粉烧结而获得。31.一种用于电容器的铌烧结体，其包含铌层和氮化硅与铌的混合层，该混合层存在于烧结体外表面附...

【专利技术属性】
技术研发人员：大森和弘，网田仁，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]