用于电容器的粉末、其烧结体及使用该烧结体的电容器制造技术

一种用于电容器的粉末，含有０．０１－１５原子％锆且主要包含平均粒径为０．２－０５μｍ的铌和／或钽；它们的烧结体；一种由作为一侧电极的该烧结体、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制造的电容器。由本发明专利技术用于电容器的粉末烧结体制造的电容器具有大单位质量电容和良好的电流泄漏特性。（*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序列号60/267,411申请的申请日的权益，而该临时申请是按照35 U.S.C.111(b)的规定于2001年2月9日提出的。所述增加烧结体重量的方法必然涉及电容器形状的增大，从而不能满足减小尺寸的要求。另一方面，在所述粉碎钽粉末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，因此在后续工艺中阴极试剂的浸入变得困难。为了解决这些问题，正在研究在烧结阶段减少闭孔的方法和使用介电常数大于钽的材料生产电容器方法。具有大介电常数的材料包括铌。JP-A-55-157226(术语“JP-A”指“未审公开日本专利申请”)公开了一种生产用于电容器的烧结元件的方法，其中将粒径为2.0μm或更小的铌细粉末颗粒(初始粉末)的聚结粉在压力下模压，然后将该模制件的烧结体切成细片，将导体元件与其连接后再次烧结。但是，该专利申请没有详细公开使用该烧结元件制造的电容器的性能。美国专利4,084,965公开了一种使用铌粉末的电容器，该粉末通过氢化和粉碎铌锭获得，粒经为5.1μm。但是，该铌烧结体的电流泄漏值较大(以下简称为LC值)，且因此实用性较差。JP-A-10-242004(美国专利6115235)公开了一种改善LC值的技术，例如，通过部分氮化铌粉末。但是，在由使用细粒径的铌粉末的烧结体制造大容量电容器的情况下，有时生产出具有特别大LC值的电容器。因此，本专利技术的目的是提供一种用于电容器的粉末，该粉末能够提供具有大单位质量电容和小电流泄漏值的电容器。本专利技术的目的包括提供使用该粉末的烧结体和使用该烧结体的电容器。更具体说，本专利技术涉及下述用于电容器的粉末、其烧结体以及使用该烧结体的电容器。1.一种用于电容器的粉末，其含有锆且主要包含铌和/或钽。2.如上述第1项所述的用于电容器的粉末，其含有0.01-15原子(atom)％锆且主要包含铌和/或钽。3.如上述第1或第2项所述的用于电容器的粉末，其主要包含铌。4.如上述第1或第2项所述的用于电容器的粉末，其主要包含钽。5.如上述第1项所述的用于电容器的粉末，其主要包含铌-钽合金。6.如上述1-5中任意一项所述的用于电容器的粉末，其中平均粒径为0.2-5μm。7.如上述1-5中任意一项所述的用于电容器的粉末，其中比表面积为0.5-15m2/g。8.如上述1-5中任意一项所述的用于电容器的粉末，其中部分铌和/或钽与选自氮、碳、硼或硫的至少一种元素结合。9.如上述第8项所述的用于电容器的粉末，其中上述元素的结合量为50～200,000ppm。10.一种用于电容器的粉末，其平均粒径为20-500μm，通过粒化如上述1-9中任意一项所述的用于电容器的粉末获得。11.一种烧结体，其中使用上述1-10中任意一项所述的用于电容器的粉末。12.如上述第11项所述的烧结体，其中比表面积为0.5-5m2/g。13.一种电容器，其中由作为一侧电极的如上述第11或12项描述的烧结体、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制造。14.如上述第13项所述的电容器，其中介电材料含有铌氧化物和/或钽氧化物15.如上述第14项所述的电容器，其中铌氧化物和/或钽氧化物通过电解氧化形成。16.如上述第13项所述的电容器，其中另一侧电极为至少一种选自电解液、有机半导体或无机半导体的材料。17.如上述第16项所述的电容器，其中另一侧电极由有机半导体形成，该有机半导体为选自包括苯并吡咯啉四聚体和四氯苯醌(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(tetracyanoquinodimethane)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。)18.如上述第17项所述的电容器，其中有机半导体为选自聚吡咯、聚噻吩和它们的取代衍生物中的至少一种。专利技术详述本专利技术涉及用于电容器的铌粉末、钽粉末和铌-钽合金粉末，其中每种都含有锆。这些粉末都显示类似的性能，因此，下面将以铌粉末为例描述本专利技术。电容器的电容一般以下式表示C＝ε×(S/d)(C电容，8介电常数，S比表面积，d电极间的距离)。这里，d＝k×V(k常数，V形成电压)，因此，C＝ε×(S/(k×V))，并且C×V＝(ε/k)×S。相应地，通过提高比表面积(S)可以提高电容器的电容。提高用于电容器的烧结体的比表面积的第一个方法是减小用于该电容器的粉末粒径。在本专利技术中，用于制造烧结体的含锆铌粉末的主颗粒的平均粒径小于5μm，这样该粉末颗粒的比表面积可以提高到实用水平。作为一个实例，下面的表1显示了本专利技术人制造(根据粉碎方法)的含锆铌粉末的粒径和比表面积。表1 表1显示的平均粒径(D50)表示当用粒径分布测量仪(商品名“Microtrack”)测定的质量累积％为50质量％时的粒径值。比表面积为使用BET法测定的值。从表1显然看出，含锆铌粉末的比表面积可通过减小其平均粒径得到提高，但是，如果含锆铌粉末的平均粒径小于0.2μm，当生产烧结体时孔隙尺寸变小并且闭孔增加，结果后续步骤中的阴极试剂的浸渍变得困难，得到的电容器不能具有大的电容且不能适用于实际用途。另一方面，如果平均粒径为5μm或更大，由于比表面积减小不能得到大的电容。因此，在本专利技术中，含锆铌粉末的平均粒径优选为从0.2μm到小于5μm。提高用于电容器的烧结体的比表面积的第二个方法是使用具有小平均粒径的粉末制造烧结体，同时抑制在烧结阶段产生闭孔，以便不减小表面积。通常，通过降低烧结温度可以保持比表面积，但是，如果降低烧结温度，烧结体的强度会下降并易于引起破裂。在本专利技术中，使特定量的锆包含在用于制造烧结体的铌粉末、钽粉末或铌-钽合金粉末中，以便在足以获得必要强度的烧结温度下生产具有大比表面积的烧结体。下面的表2显示了作为实例的本专利技术人制造的含锆的铌烧结体的比表面积，以及不含锆的铌烧结体的比表面积。表2 从表2显然看出，即使烧结在获得实用强度的足够高温度下进行，含锆铌粉末能够保持约为不含锆铌粉末比表面积1.5倍的大比表面积。而且，即使使用平均粒径减小的含锆铌粉末制造高容量烧结体，也没有看到LC值特殊提高。为此的原因还不清楚但假定如下。铌与氧元素具有高键接强度，因此，电解氧化物膜中的氧易于朝铌金属侧内部扩散。但是，在本专利技术烧结体中，内部的锆与铌相互作用如键接，因此，电解氧化物膜中的氧不易键接到烧结体内部的铌金属上，并且其向金属侧的扩散受到抑制，结果，电解氧化物膜的稳定性可得到保持，并且即使在电容器具有细小粒径和高容量情况下，降低LC值并减小其分散的效果也能达到。在本专利技术中，用于生产烧结体的铌粉末中的锆含量是重要的。锆含量优选为0.01-15原子％。从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电容器的粉末，其中该粉末含有锆且主要包含铌和／或钽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2000-11-30 366039/001.一种用于电容器的粉末，其中该粉末含有锆且主要包含铌和/或钽。2.根据权利要求1所述的用于电容器的粉末，其含有0.01-15原子％锆且主要包含铌和/或钽。3.根据权利要求1或2所述的用于电容器的粉末，其中该粉末主要含有铌。4.根据权利要求1或2所述的用于电容器的粉末，其中该粉末主要含有钽。5.根据权利要求1所述的用于电容器的粉末，其中该粉末主要含有铌-钽合金。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于电容器的粉末，其中平均粒径为0.2-5μm。7.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于电容器的粉末，其比表面积为0.5-15m2/g。8.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于电容器的粉末，其中部分铌和/或钽与选自氮、碳、硼或硫的至少一种元素结合。9.根据权利要求8所述的用于电容器的粉末，其中上述结合的元素的量为50～200,000ppm。10.一种用于电容器的粉末，其平均粒径为20-500μm，并通过粒化权利要求1-9中任意一项所述的用于电容器的粉末获得。11.一种烧结体，其中使用权利要求1-10中任意一项所述的用于电容器的粉末。12.根据权利要求11所述的烧结体，其比表面积为0.5-5m2...

【专利技术属性】
技术研发人员：大森和弘，内藤一美，
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]