用于电容器的粉、烧结体及使用该烧结体的电容器制造技术

平均粒径为０．０１－０．５μｍ、平均圆度为０．８或更高的铌初始粉，圆度用４πＡ／Ｌ＃＋［２］定义（其中Ａ为在平面上的实心投影面积，Ｌ为投影图的外周边长度）；平均粒径为０．０３－２０μｍ的铌一次聚结粉，它是铌初始粉的聚结；平均粒径为５０－１５０μｍ的铌二次聚结粉，它通过粒化一次聚结粉获得；铌一次聚结粉或铌二次聚结粉的烧结体；以及使用这种烧结体的电容器。通过采用铌一次聚结粉或铌二次聚结粉的烧结体，可制造具有大的单位体积电容和良好的耐电压特性的电容器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的相互参考本申请是基于35 U.S.C.第111(a)条的规定的申请，依照35 U.S.C.的119(e)(1)条款，要求享有美国临时申请顺序号60/268914申请的权益，该临时申请是按照35 U.S.C.111(b)的规定于2001年2月16日提出的。前一种增加烧结体重量的方法必然涉及电容器形状的增大，不能满足减小尺寸的要求。另一方面，在后一种粉磨钽粉以增加表面积的方法中，钽烧结体的孔尺寸减小，或在烧结阶段封闭孔增加，因此在后一种方法中阴极试剂的浸入变得困难。作为解决这些问题的措施之一，正在研究采用介电常数大于钽的材料的粉末烧结体的电容器。铌是公知的具有这种大介电常数的材料。然而，用铌粉作为原材料制造的电容器(铌电容器)在耐电压特性上被认为比用钽粉作为原材料制造的电容器差。而且，当作为铌电容器的原材料的铌粉的平均粒径减小以使电容增加时，在后来的处理中，阴极试剂就不容易浸入，这与钽粉的情况类似。关于诸如铌的金属，JP-A-6-25701(美国专利5407458)(本文所用术语“JP-A”指“未审公开日本专利申请”)公开了粒径为1.0nm-3μm的细粉，然而，该专利公开未提及这种细粉的形状(圆度)、该细粉的聚结粉以及采用该粉的电容器用烧结体。本专利技术公开为解决上述问题进行了广泛的研究，结果本专利技术人发现采用具有特定粒径的铌颗粒(初始粉)的聚结粉的烧结体的铌电容器表现出良好的耐电压特性，且单位体积电容增加，具体而言，当用作烧结体原材料的铌颗粒为具有高圆度的初始粉，或通过再粒化铌初始粉得到的二次聚结粉时，效果更好。为此完成了本专利技术。更具体说，本专利技术提供具有以下结构的电容器用粉、这种粉的烧结体以及采用这种烧结体的电容器。1.一种用于电容器的铌初始粉，其平均圆度为0.8或更高，平均粒径为0.01-0.5μm，所述圆度用以下公式定义圆度＝4πA/L2(其中A为在水平面上的实心投影面积，L为投影面的外周边长度)。2.如上述第1项描述的用于电容器的铌初始粉，其中至少部分铌被氮化。3.一种用于电容器的铌一次聚结粉，其平均初始粒径为0.01-0.5μm，平均粒径为0.03-20μm。4.如上述第3项描述的用于电容器的铌一次聚结粉，其中初始颗粒具有0.8或更高的平均圆度，所述圆度用以下公式定义圆度＝4πA/L2(其中的符号与第1项中的含义相同)。5.如上述第3或4项描述的用于电容器的铌一次聚结粉，其中至少部分铌被氮化。6.如上述第3或4项描述的用于电容器的铌一次聚结粉，其中比表面积为4-30m2/g。7.一种用于电容器的铌二次聚结粉，该二次聚结粉是通过粒化如上述3-6中任何一项描述的铌一次聚结粉获得的。8.如上述第7项描述的用于电容器的铌二次聚结粉，其中比表面积为3-20m2/g。9.如上述第7或8项描述的用于电容器的铌二次聚结粉，其中平均粒径为50-150μm。10.如上述7-9中任何一项描述的用于电容器的铌二次聚结粉，其中至少部分铌被氮化。11.一种烧结体，其中采用如上述3-6中任何一项描述的用于电容器的铌一次聚结粉。12.一种烧结体，其中采用如上述7-10中任何一项描述的用于电容器的铌二次聚结粉。13.如上述第11或12项描述的烧结体，其中比表面积为1-10m2/g。14.一种电容，其中包含如上述第11或12项描述的烧结体作为一侧电极、在该烧结体表面形成的介电材料、以及在介电材料上提供的另一侧电极。15.如上述第14项描述的电容器，其中所述的介电材料主要含有氧化铌。16.如上述第15项描述的电容器，其中所述的氧化铌通过电解氧化形成。17.如上述14-16中任何一项描述的电容器，其中另一侧电极为至少一种选自电解液、有机半导体和无机半导体的材料(化合物)。18.如上述第17项描述的电容器，其中另一侧电极由有机半导体组成，该有机半导体为选自包括苯并吡咯啉四聚体和氯醌(chloranile)的有机半导体、主要包括四硫代并四苯的有机半导体、主要包括四氰基对醌二甲烷的有机半导体，以及主要包括通过向含有两个或多个由以下通式(1)或(2)表示的重复单元的聚合物中掺入掺杂剂得到的导电聚合物的有机半导体的至少一种有机半导体 其中R1到R4，它们可以相同或不同，各自代表氢原子、带有1-6个碳原子的烷基或带有1-6个碳原子的烷氧基，X代表氧原子、硫原子或氮原子，R5仅在X为氮原子时存在，并代表氢原子或带有1-6个碳原子的烷基，每对R1和R2，以及R3和R4可相互结合形成环。19.如上述第18项描述的电容器，其中有机半导体为选自聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和它们的取代衍生物中的至少一种。本专利技术实施方式作为用于根据本专利技术铌电容器的烧结体的起始材料的铌粉包括三种铌粉，即原料颗粒形状(圆度)特定的铌初始粉、将铌初始粉粒化至合适粒径得到的粒化粉(以下简称为“一次聚结粉”)，以及将一次聚结粉再粒化至合适粒径得到的粒化粉(以下简称为“二次聚结粉”)。[铌初始粉]本专利技术的铌初始粉具有0.01-0.5μm，优选0.05-0.5μm的平均粒径。如果平均粒径小于0.01μm，即使具有本专利技术的聚结粉结构，在后处理中阴极试剂也不易浸入，而如果平均粒径超过0.5μm，就几乎得不到小尺寸大电容的电容器。当使用包括这种初始粉，尤其是平均圆度为0.8或更高，优选0.84或更高的粉末颗粒的一次聚结粉的烧结体制造电容器时，所得电容器可具有优异的耐电压特性。如果平均圆度小于上述范围，用粒化初始粉得到的一次聚结粉所得的电容器在耐电压特性上的改善有可能不充分。然而，即使初始粉具有小于0.8的平均圆度，当将该初始粉的一次聚结粉进一步粒化制备二次聚结粉，并用烧结这种二次聚结粉得到的烧结体制造电容器时，电容器也能具有优异的耐电压特性。在本专利技术中，平均圆度为由以下公式定义的圆度的平均值，并用作表明初始粉的粉末颗粒形状的指标。圆度＝4πA/L2(其中A为在水平面上的实心投影面积(μm2)，L为投影面的外周边长度)。在实践中，圆度可用以下方式确定。用扫描电子显微镜(SEM)获取粉末颗粒的照片，并认为该SEM照片为粉末颗粒的投影图，在照片上测量单个颗粒的面积和周长。为了以良好的精度测定平均圆度，测量100个或更多，优选1000个或更多颗粒的圆度，并由得到值计算平均值。例如，当以约2000的放大倍数获取粉末颗粒的SEM放大图，并通过计算机处理确定单个颗粒的面积和周长时，即使颗粒具有复杂的外周形状也能计算在内，因此所确定的平均圆度是可靠的。根据上述公式，完全球形颗粒的圆度为1，而方形颗粒的圆度为0.78。平均圆度越接近1，粉末颗粒的形状越接近球形。平均粒径为0.01-0.5μm，且平均圆度为0.8或更高的初始粉的制备方法的实例包括在喷射磨中粉磨氢化铌粉的方法。通过控制铌粉在喷射磨中的停留时间，可将平均圆度设定为预定的优选值。所述氢化铌粉是通过将氢气吸收到用公知方法制备的铌粉(具有从0.5到几十微米的平均粒径)中得到的铌粉。在喷射磨中粉磨后或形成下文描述的一次聚结粉后将铌粉脱氢，从而可得到目标初始粉。优选将至少部分铌初始粉氮化。氮化量从数十ppm(质量)到数万ppm(质量)。通过这种部分氮化反应，所制造的电容器的泄漏电流(LC)特性可得到提高。在实际中，LC值在由初始粉制造成烧结体，并如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电容器的铌初始粉，其平均圆度为０．８或更高，平均粒径为０．０１－０．５μｍ，所述圆度用以下公式定义：圆度＝４πＡ／Ｌ↑［２］其中Ａ为在平坦表面上的实心投影面积，Ｌ为投影图的外周边长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2000-10-26 326737/20001.一种用于电容器的铌初始粉，其平均圆度为0.8或更高，平均粒径为0.01-0.5μm，所述圆度用以下公式定义圆度＝4πA/L2其中A为在平坦表面上的实心投影面积，L为投影图的外周边长度。2.如权利要求1所述的用于电容器的铌初始粉，其中至少部分铌被氮化。3.一种用于电容器的铌一次聚结粉，其平均初级粒径为0.01-0.5μm，平均粒径为0.03-20μm。4.如权利要求3所述的用于电容器的铌一次聚结粉，其中所述初始颗粒具有0.8或更高的平均圆度，所述圆度用以下公式定义圆度＝4πA/L2其中的符号含义与权利要求1中相同。5.如权利要求3或4所述的用于电容器的铌一次聚结粉，其中至少部分铌被氮化。6.如权利要求3或4所述的用于电容器的铌一次聚结粉，其中其比表面积为4-30m2/g。7.一种用于电容器的铌二次聚结粉，该二次聚结粉是通过粒化权利要求3-6中任何一项所述的铌一次聚结粉得到的。8.如权利要求7所述的用于电容器的铌二次聚结粉，其中其比表面积为3-20m2/g。9.如权利要求7或8所述的用于电容器的铌二次聚结粉，其中其平均粒径为50-150μm。10.如权利要求7-9中任何一项所述的用于电容器的铌二次聚结粉，其中至少部分铌被氮化。11.一种烧结体，其中采用如权利要求3-6中任何一项描述的用于电容器的铌一次聚结粉。12.一种烧结体，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：内藤一美，永户伸幸，
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]