[发明专利]电容器电极、电容器及其生产方法、电子电路及电子仪器

说明书

本申请是申请日为2002年5月14日、申请号为02801689.0、名称为“铌粉、铌烧结体和使用该烧结体的电容器”的专利申请和申请日为2002年5月14日、申请号为201010166871.2、名称为“电容器电极、电容器及其生产方法、电子电路及电子仪器”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

该申请是基于35U.S.C.第111(a)节的规定的申请，其根据35U.S.C.第119(e)(1)节的规定，要求按照35U.S.C.111(b)的规定在2001年5月21日提出的美国临时申请No.60/291,925和在2001年11月9日提出的No.60/331,200的申请日的权益。

技术领域

本发明涉及铌粉及其烧结体，其可以稳定地生产具有单位质量大电容量，良好的泄漏电流特性和优异的耐湿性的电容器，并且还涉及使用铌粉和烧结体的电容器和铌粉、烧结体和电容器的制造方法。

背景技术

用于电子仪器如便携电话和个人电脑中的电容器要求具有小尺寸和大电容量。在这些电容器中，钽电容器是优选的，因为相对于其尺寸，电容量大且性能好。

此外，近年来，要求电子器件在低电压和高频率下操作，并具有低噪音，并且对于固体电解质电容器，还要求较低的等效并联电阻(ESR)。

在这种钽电容器中，钽粉末的烧结体一般被用作阳极部分。将这种粉末成形，然后烧结，从而使所述粉末整体化并制成被称为烧结体的电极。这种烧结体内部由相互之间电和机械连结的粉末颗粒形成三维复杂的结构，在该烧结体包括内部孔隙表面的表面，形成介电薄膜层，浸渍作为对电极的材料，从而制备一种电容器。只要介电薄膜层均匀结合到所述烧结体的内表面或外表面，所制造的电容器的电容量在微观上就主要取决于对电极材料与介电薄膜层的接触状态。

为了提高钽电容器的电容量，必须提高烧结体的质量或者使用通过破碎钽粉而增大了表面积的烧结体。

提高烧结体质量的方法必然涉及电容器形状的扩大，而不能满足小型化的要求。另一方面，在破碎钽粉以提高比表面积的方法中，钽烧结体的孔径减小或者在烧结阶段封闭的孔隙增多，结果，在后续步骤中阴极试剂的浸渍变得困难。

例如，假定当使用磷酸水溶液作为对电极材料时，所述溶液与介电薄膜层的接触状态是完全的，并且此时的电容量表观比(也称为阴极试剂浸渍比)为100%，在使用具有高粘度的对电极材料，特别是固体电极材料的情况下，几乎不能获得100%的电容量表观比。特别地，当钽粉末的平均粒度小或者由钽粉制造的烧结体具有大的形状时，难度增大并且在极端情况下，电容量表观比甚至不可能达到50%。具有这样的低电容量表观比，所制造的电容器不可能具有足够高的耐湿性。

在生产钽烧结体的钽粉具有小孔径的情况下，其基本导致钽烧结体的小孔径和低的电容量表观比。因此，产生ESR不能降低的问题。

作为解决这些问题的措施之一，可以考虑使用烧结体作为一个电极的电容器，该烧结体使用具有介电常数大于钽的介电材料生产，并且给出高电容量表观比。

作为可以在工业上供给的这类电极材料，已知铌的介电常数大于钽，并具有大的储存量。

JP-A-55-157226(这里使用的术语“JP-A”是指“未审公开日本专利申请”)公开了一种生产电容器的烧结器件，其中，将粒度为2.0微米或更小的团聚的整流作用金属粉末加压成形，然后烧结，将所成形和烧结的坯体切成细小的片，将导线部分与其连结，并且再次烧结这些。但是，在该专利公开中没有描述制造方法的细节和铌电容器的性质。

美国专利4,084,965公开了使用平均粒度为5.1微米的铌粉的烧结体的电容器，所述铌粉通过氢化和粉碎铌锭获得。但是，所公开的电容器具有大泄漏电流(下文有时简称为“LC”)值，并且具有很小的实际用途。

JP-A-10-242004(WO98/38660)公开了一种部分氮化铌粉并因此改善LC值的技术。

用于电容器的铌粉的振实密度是铌粉成形操作的重要因素。传统铌粉的振实密度是2.5g/ml或更大，具体约为4g/ml，这对于成形是不够的。

即，如果成形并烧结这样的铌粉来制备烧结体，则铌粉贫乏地从成形机的料斗流动到金属模具中，并且难以称重恒定量的铌粉并使其流动到金属模具中。结果，其产生一些问题，如成形制品的形状稳定不足，成形制品和烧结体的强度不足，并且经常生产具有低劣LC的电容器。如果使用也能处理具有低劣流动性的特殊成形设备，则成形成本过分增大，并且这是不实用的。