(57)【要約】【課題】  漏れ電流が低減された固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することである。【解決手段】  固体電解コンデンサ１００は、ニオブ基体１ａと窒化ニオブ層１ｂからなる陽極１において、窒化ニオブ層１ｂの表面に酸化ニオブからなる誘電体層２が形成されたものである。この固体電解コンデンサ１００では、ニオブ基体１ａ、窒化ニオブ層１ｂおよび誘電体層２の総量に対する窒素の含有量が０．００１重量％以上０．２重量％以下であることが好ましい。また、他の固体電解コンデンサは、窒素雰囲気中において熱処理されたニオブ粉末を焼結することにより陽極を形成する。この陽極の表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成される。この固体電解コンデンサでは、二オブ粉末（ＮｂＮx）の組成比Ｘが０．０５以上１．０以下であることが好ましい。【選択図】        図１
2008166849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に窒化ニオブ層が形成されたニオブからなる基体を備え、前記窒化ニオブ層表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
陽極は、前記基体および前記窒化ニオブ層よりなることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記誘電体層は窒素を含有しないことを特徴とする請求項１または２記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記窒化ニオブ層が実質的にＮｂ2 Ｎからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記基体、前記窒化ニオブ層および前記誘電体層の総量に対する窒素の含有量が０．００１重量％以上０．２重量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
前記基体、前記窒化ニオブ層および前記誘電体層の総量に対する窒素の含有量が０．００１重量％以上０．０８重量％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
窒化ニオブからなる陽極を備え、前記陽極表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項８】
前記窒化ニオブは、ＮｂＮXからなり、前記Ｘが０．０５以上１以下であることを特徴とする請求項７記載の固体電解コンデンサ。
【請求項９】
前記窒化ニオブは、ＮｂＮXからなり、前記Ｘが０．０５以上０．７５以下であることを特徴とする請求項７または８記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記陽極は、窒素の組成比が異なる複数種類の窒化ニオブの混合物からなることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１１】
ニオブからなる基体の表面を酸化させることにより酸化ニオブからなる誘電体層を形成し、前記誘電体層が形成された前記基体を窒素雰囲気中で熱処理することにより前記基体と前記誘電体層との間に窒化ニオブ層を形成し、陽極酸化することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１２】
前記熱処理の温度は３００℃以上９２０℃以下であることを特徴とする請求項１１記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理の温度は３００℃以上８００℃以下であることを特徴とする請求項１１または１２記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１４】
窒化ニオブからなる陽極の表面を酸化させることにより酸化ニオブからなる誘電体層を前記陽極の表面に形成することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニオブは従来の固体電解コンデンサの材料であるタンタルに比べて誘電率が約１．８倍大きいことから、次世代の高容量固体電解コンデンサの材料として注目されている。
【０００３】
しかしながら、固体電解コンデンサは、リフロー工程において高熱に晒された場合、酸化ニオブからなる誘電体層中の酸素の一部が陽極に拡散して、誘電体層の厚みが減少する。その結果、誘電体層中で漏れ電流が生じ易くなる。
【０００４】
固体電解コンデンサの実装時のリフロー工程において酸素拡散による静電容量の変化を抑制するために誘電体であるニオブ酸化物層中にニオブ窒化物領域を形成した固体電解コンデンサが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３２９９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように窒化物が形成された従来の固体電解コンデンサにおいても、漏れ電流を十分に低減することができない。
【０００６】
本発明の目的は、漏れ電流が低減された固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る固体電解コンデンサは、表面に窒化ニオブ層が形成されたニオブからなる基体を備え、窒素ニオブ層表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成されたものである。
【０００８】
本発明に係る固体電解コンデンサにおいては、ニオブからなる基体と酸化ニオブからなる誘電体層との間に窒化ニオブ層が存在する。窒化ニオブ層は、化学的に安定かつ耐熱性に優れているため、実装工程で加熱された場合でも、誘電体層の一部の酸素が基体に拡散することを阻止することができる。それにより、酸素の拡散による誘電体層の厚みの減少が防止される。その結果、漏れ電流が低減される。
【０００９】
陽極は、基体および窒化ニオブ層よりなってもよい。誘電体層は窒素を含有しないことが好ましい。この場合、誘電体層の酸化物の領域と窒化ニオブ層の窒化物の領域とが明確に分離している。それにより、窒化ニオブ層が緻密で均一に形成され、誘電体層の一部の酸素が基体に拡散することを窒化ニオブ層により確実に阻止することができる。したがって、酸素の拡散による誘電体層の厚みの減少が確実に防止され、漏れ電流がさらに低減される。
【００１０】
窒化ニオブ層が実質的にＮｂ2 Ｎからなることが好ましい。この場合、誘電体層の一部の酸素が基体に拡散することが窒化ニオブ層中のＮｂ2 Ｎにより確実に阻止される。したがって、酸素の拡散による誘電体層の厚みの減少が確実に防止され、漏れ電流が十分に低減されると思われる。
【００１１】
基体、窒化ニオブ層および誘電体層の総量に対する窒素の含有量が０．００１重量％以上０．２重量％以下であることが好ましい。この場合、窒化ニオブ層中にＮｂ2 Ｎが緻密かつ均一に形成されるので、漏れ電流が十分に低減される。
【００１２】
中でも、基体、窒化ニオブ層および誘電体層の総量に対する窒素の含有量が０．００１重量％以上０．０８重量％以下であることがより好ましい。この場合、窒化ニオブ層中にＮｂ2 Ｎがより緻密かつ均一に形成されるので、漏れ電流が一層低減される。
【００１３】
第２の発明に係る固体電解コンデンサは、窒化ニオブからなる陽極を備え、陽極表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成されたものである。
【００１４】
本発明に係る固体電解コンデンサにおいては、陽極が窒化ニオブからなる。窒化ニオブは、化学的に安定かつ耐熱性に優れているため、実装工程で加熱された場合でも、誘電体層の一部の酸素が陽極に拡散することを阻止することができる。それにより、酸素の拡散による誘電体層の厚みの減少が防止される。その結果、漏れ電流が低減される。
【００１５】
窒化ニオブはＮｂＮXからなり、Ｘが０．０５以上１以下であることが好ましい。Ｘが０．０５未満の場合、その窒化ニオブの組成が、金属ニオブの組成に近くなるため実装工程で加熱された場合、誘電体層の一部の酸素が陽極に拡散することを阻止できない。一方、Ｘが１を越えるニオブの窒化物はない。したがって、Ｘが０．０５以上であることにより、実装工程で加熱された場合でも、誘電体層の一部の酸素が陽極に拡散することを阻止することができる。
【００１６】
窒化ニオブは、ＮｂＮXからなり、Ｘが０．０５以上０．７５以下であることがより好ましい。この場合、誘電体層の一部の酸素が陽極に拡散することをより確実に阻止することができる。それにより、一層漏れ電流が抑制できる。なお、Ｘの値は処理時間により変化させることができる。
【００１７】
陽極は、窒素の組成比が異なる複数種類の窒化ニオブの混合物からなってもよい。この場合にも、誘電体層の一部の酸素が陽極に拡散することを確実に阻止することができる。
【００１８】
第３の発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、ニオブからなる基体の表面を酸化させることにより酸化ニオブからなる誘電体層を形成し、誘電体層が形成された基体を窒素雰囲気中で熱処理することにより基体と誘電体層との間に窒化ニオブ層を形成し、陽極酸化するものである。
【００１９】
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法によれば、ニオブからなる基体と酸化ニオブからなる誘電体層との間に窒化ニオブ層が形成される。窒化ニオブ層は、化学的に安定かつ耐熱性に優れているため、実装工程で加熱された場合でも、誘電体層の一部の酸素が基体に拡散することを阻止することができる。それにより、酸素の拡散による誘電体層の厚みの減少が防止される。その結果、漏れ電流が低減される。
【００２０】
熱処理の温度は３００℃以上９２０℃以下であることが好ましい。この場合、窒化ニオブ層中にＮｂ2 Ｎが緻密かつ均一に形成されるので、漏れ電流が十分に低減される。
【００２１】
中でも、熱処理の温度は３００℃以上８００℃以下であることがより好ましい。この場合、窒化ニオブ層中にＮｂ2 Ｎがより緻密かつ均一に形成されるので、漏れ電流が一層低減される。
【００２２】
第４の発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、窒化ニオブからなる陽極の表面を酸化させることにより酸化ニオブからなる誘電体層を陽極の表面に形成するものである。
【００２３】
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法によれば、窒化ニオブからなる陽極の表面を酸化させることにより陽極の表面に誘電体層が形成される。
【００２４】
窒化ニオブは化学的に安定かつ耐熱性に優れているため、誘電体層の一部の酸素が陽極に拡散することを阻止することができる。それにより、酸素の拡散による誘電体層の厚みの減少が防止される。その結果、漏れ電流が低減される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、誘電体層の一部の酸素が拡散することを阻止でき、誘電体層の厚み減少を防止できるので、固体電解コンデンサの漏れ電流を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施の形態に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
【００２８】
図１に示すように、固体電解コンデンサ１００においては、陽極１の表面に、誘電体層２、導電性高分子層３、カーボン層４および銀ペイント層５が順に形成されている。陽極１は、ニオブからなる基体（以下、ニオブ基体と呼ぶ。）１ａおよびＮｂ2 Ｎからなる窒化物層１ｂにより形成される。
【００２９】
銀ペイント層５には、導電性接着剤６を介して陰極端子８が接続され、ニオブ基体１ａに陽極端子７が接続されている。陽極端子７および陰極端子８の端部が外部に引き出されるようにモールド外装樹脂９が形成されている。
【００３０】
ニオブ基体１ａは、ニオブ粒子の多孔質焼結体からなる。ニオブ粒子の多孔質焼結体は大きな表面積を有するため、大容量化が可能となる。誘電体層２は絶縁性の高い酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）からなる。
【００３１】
導電性高分子層３は、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子からなる。なお、本実施の形態では、電解質として導電性高分子層３を用いているが、これに限定されず、電解質として二酸化マンガン等の他の材料を用いてもよい。カーボン層４はカーボンペーストからなり、銀ペイント層５は、銀粒子、保護コロイドおよび有機溶媒を混合することによる銀ペーストからなる。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサ１００の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、ニオブ粒子の粉体を焼結させることにより多孔質焼結体からなるニオブ基体１ａを形成する。この場合、ニオブ粒子間が溶着する。
【００３４】
次に、ニオブ基体１ａをリン酸水溶液中で酸化させることにより、ニオブ基体１ａの表面に酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）からなる誘電体層２を形成する。
【００３５】
次いで、誘電体層２が形成されたニオブ基体１ａを窒素雰囲気中で加熱する。それにより、誘電体層２が還元され、ニオブ基体１ａ内に窒素が拡散される。その結果、ニオブ基体１ａの表面に窒化ニオブ層１ｂが形成される。その後、窒化ニオブ層１ｂが形成されたニオブ基体１ａをリン酸水溶液中で再び酸化させる。
【００３６】
続いて、電解重合または気相重合等の方法によりポリピロールまたはポリチオフェン等の導電性高分子からなる導電性高分子層３で誘電体層２の表面を被覆する。この場合、導電性高分子層３が多孔質焼結体の表面の誘電体層２の隙間を埋めるように誘電体層２の表面に形成される。
【００３７】
その後、導電性高分子層３上にカーボンペーストを塗布することにより、導電性高分子層３上にカーボン層４を形成する。さらに、カーボン層４上に銀ペーストを塗布し、所定の温度で乾燥させることによりカーボン層４上に銀ペイント層５を形成する。銀ペイント層５に導電性接着剤６を介して陰極端子８を接続する。また、ニオブ基体１ａに陽極端子７を接続する。
【００３８】
その後、陽極端子７および陰極端子８の端部が外部に引き出されるようにモールド外装樹脂９を形成する。以上の方法により、固体電解コンデンサ１００が作製される。
【００３９】
第１の実施の形態の固体電解コンデンサ１００においては、ニオブ基体１ａと誘電体層２との間に窒化ニオブ層１ｂが形成される。窒化ニオブ層１ｂは、化学的に安定しておりかつ耐熱性に優れているため、リフロー工程等の熱処理においても、誘電体層２の一部の酸素がニオブ基体１ａに拡散することを阻止することができる。したがって、誘電体層２の厚みが減少せず、漏れ電流が低減される。
【００４０】
なお、本実施の形態では、固体電解コンデンサのニオブ基体１ａとして、ニオブの多孔質焼結体を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、ニオブ箔を用いてもよい。
【００４１】
（第２の実施の形態）
図２は第２の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
【００４２】
図２に示す固体電解コンデンサ１００ａが図１に示す固体電解コンデンサ１００と異なるのは以下の点である。陽極１は、窒化ニオブにより形成される。陽極１の表面に酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5 ）からなる誘電体層２を形成する。
【００４３】
次に、第２の実施の形態に係る固体電解コンデンサ１００ａの製造方法について説明する。
【００４４】
まず、ニオブ粒子の粉体を窒素雰囲気中で加熱する。その加熱したニオブ粒子の粉体を焼結させることにより多孔質焼結体からなる陽極１を形成する。この場合、ニオブ粒子間が溶着する。
【００４５】
次に、陽極１をリン酸水溶液中で酸化させることにより、陽極１の表面に酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5 ）からなる誘電体層２を形成する。
【００４６】
続いて、電解重合または気相重合等の方法によりポリピロールまたはポリチオフェン等の導電性高分子からなる導電性高分子層３で誘電体層２の表面を被覆する。この場合、導電性高分子層３が多孔質焼結体の表面の誘電体層２の隙間を埋めるように誘電体層２の表面に形成される。
【００４７】
その後、導電性高分子層３上にカーボンペーストを塗布することにより、導電性高分子層３上にカーボン層４を形成する。さらに、カーボン層４上に銀ペーストを塗布し、所定の温度で乾燥させることによりカーボン層４上に銀ペイント層５を形成する。銀ペイント層５に導電性接着剤６を介して陰極端子８を接続する。また、陽極１に陽極端子７を接続する。
【００４８】
その後、陽極端子７および陰極端子８の端部が外部に引き出されるようにモールド外装樹脂９を形成する。以上の方法により、固体電解コンデンサ１００ａが作製される。
【００４９】
第２の実施の形態の固体電解コンデンサ１００ａにおいては、陽極１が窒化ニオブよりなる。窒化ニオブは、化学的に安定しておりかつ耐熱性に優れているため、リフロー工程等の熱処理においても、誘電体層２の一部の酸素が陽極１に拡散することを阻止することができる。したがって、誘電体層２の厚みが減少せず、漏れ電流が低減される。
【実施例】
【００５０】
以下の実施例１〜１５においては、上記第１の実施の形態に基づいて固体電解コンデンサを作製し、評価を行い、実施例１６〜２６においては、上記第２の実施の形態に基づいて固体電解コンデンサを作製し、評価を行った。
【００５１】
（実施例１）
実施例１では、次の方法で図３に示す固体電解コンデンサを作製した。
【００５２】
（酸化ステップ１）
まず、ニオブ基体１ａとして厚さ０．１ｍｍのニオブ箔を用いた。そのニオブ基体１ａを６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液中において４５Ｖの定電圧で３０分間酸化させ、ニオブ基体１ａの表面に酸化ニオブからなる誘電体層２を形成した。
【００５３】
（窒化ステップ）
次に、誘電体層２が形成されたニオブ基体１ａを０．１気圧の窒素雰囲気で６００℃に保持した電気炉中に５分間放置した。それにより、ニオブ基体１ａと誘電体層２との間に窒化ニオブ層１ｂが形成される。
【００５４】
（酸化ステップ２）
続いて、ニオブ基体１ａを６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液中で再び酸化させた。このようにして、実施例１のコンデンサを作製した。
【００５５】
（比較例１）
比較例１では、実施例１で用いたニオブ基体１ａと同一の厚さ０．１ｍｍのニオブ箔からなるニオブ基体を用い、実施例１の酸化ステップ１のみを行った。このようにして、比較例１のコンデンサを作製した。すなわち、比較例１のコンデンサは、窒化ニオブ層を有さない。
【００５６】
（比較例２）
比較例２では、次の方法でコンデンサを作製した。
【００５７】
（窒化ステップ）
実施例１で用いたニオブ基体１ａと同一の厚さ０．１ｍｍのニオブ箔からなるニオブ基体を窒素雰囲気中で６００℃の温度で５分間熱処理し、ニオブ基体の表面に窒化ニオブ層を形成した。
【００５８】
（酸化ステップ）
次に、そのニオブ基体を６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液中において４５Ｖの定電圧で３０分間酸化させ、ニオブ基体の表面に酸化ニオブからなる誘電体層を形成した。このようにして、比較例２のコンデンサを作製した。
【００５９】
この方法によると、酸化ニオブからなる誘電体層中に窒化ニオブが形成されるとされている（特許文献１参照）。
【００６０】
（評価）
まず、実施例１のコンデンサの窒素の濃度を熱伝導度法（ＪＩＳ  Ｇ  １２０１）により定量分析した。その結果、実施例１のコンデンサには、０．０２重量％の窒素が含有されていた。
【００６１】
続いて、粉末Ｘ線回折を用いて実施例１のコンデンサの同定を行った結果、ニオブおよびＮｂ2 Ｎの回折パターンが認められた。また、同様にして比較例２のコンデンサの同定を行った結果、ニオブおよびＮｂ2 Ｎの回折パターンが認められた。
【００６２】
次に、実施例１および比較例１，２のコンデンサについて、ＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）にてニオブ、酸素および窒素の分布状態を確認し、漏れ電流を測定した。
【００６３】
図４、図５および図６はそれぞれ実施例１、比較例１および比較例２のコンデンサについてのＥＳＣＡによる測定結果を示す図である。図４、図５および図６において、縦軸はコンデンサ中の元素の含有量を示し、横軸はスパッタ時間を示す。スパッタ時間は、コンデンサの厚み方向の位置に対応する。
【００６４】
図４に示すように、実施例１のコンデンサの誘電体層２は、酸素およびニオブを含有し、窒素を含有しない。一方、窒化ニオブ層１ｂは、ニオブおよび窒素を含有し、酸素を含有しない。このように、実施例１のコンデンサでは、酸化ニオブからなる誘電体層２と窒化ニオブ層１ｂとが明確に分離されている。
【００６５】
図５に示すように、比較例１のコンデンサの誘電体層は、酸素およびニオブを含有し、窒化ニオブ層は存在していない。すなわち、誘電体層がニオブ基体の表面に直接形成されている。
【００６６】
図６に示すように、比較例２のコンデンサの誘電体層は、酸素、窒素およびニオブを含有している。表面から内側に酸素の含有量が減少し、窒素の含有量が増加する。すなわち、比較例２のコンデンサでは、酸素と窒素とが共存する領域が存在し、酸化ニオブと窒化ニオブとが混在している。
【００６７】
次に、実施例１および比較例１，２のコンデンサの熱処理後の漏れ電流を測定した。図７は、実施例１のコンデンサの漏れ電流の測定方法を示す模式図である。
【００６８】
まず、実施例１のコンデンサを３００℃で３０分間熱処理を施した。
【００６９】
続いて、図７に示すように、容器４２中に６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液４０を貯え、そのリン酸水溶液４０中に熱処理を施した実施例１のコンデンサを浸漬した。この状態で１０Ｖの定電圧を印加し、２０秒後の漏れ電流を測定した。
【００７０】
比較例１，２のコンデンサについても、同様の方法で、熱処理後の漏れ電流を測定した。それらの測定結果を表１に示す。なお、表１においては、実施例１および比較例１，２のコンデンサの漏れ電流の測定結果を実施例１の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流の値を示している。
【００７１】
【表１】
2008166849.tif 000003
表１に示すように、比較例１のコンデンサは、実施例１のコンデンサの１０倍の漏れ電流を生じる。また、比較例２のコンデンサは、実施例１のコンデンサの６倍の漏れ電流を生じる。以上のことから、実施例１のコンデンサでは、ニオブ基体１ａと誘電体層２との間に形成された窒化ニオブ層１ｂにより漏れ電流が低減されることがわかる。
【００７２】
（実施例２〜１５）
次に、実施例２〜１５においては、窒素の含有量と漏れ電流との相関性についての検証を行った。
【００７３】
ここで、実施例２〜１５においては、実施例１のコンデンサの作製工程における窒化ステップの処理温度を１２０℃〜１０００℃まで変化させ、コンデンサを作製した。実施例２〜１５における窒化ステップの処理温度は、それぞれ、１２０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、６００℃、７００℃、８００℃、８５０℃、８７０℃、９００℃、９２０℃、９４０℃、９７０℃および１０００℃である。他の作製条件は実施例１と同様である。なお、実施例６のコンデンサは、実施例１で作製したコンデンサと同じである。
【００７４】
（評価）
実施例２〜１５のコンデンサについて窒素含有量、漏れ電流および粉末Ｘ線回折により同定された化合物を表２に表す。
【００７５】
なお、表２においても、表１と同様に、実施例２〜１５のコンデンサの漏れ電流の測定結果を実施例１のコンデンサの漏れ電流の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流の値を示している。
【００７６】
【表２】
2008166849.tif 000004
表２に示すように、処理温度の上昇に伴って窒素含有量が増加している。したがって、処理温度を調整することにより窒素含有量を制御することができる。
【００７７】
窒素含有量が０．００１重量％から０．２０重量％の範囲で漏れ電流が十分に減少している。また、窒素含有量が０．００１重量％から０．０８重量％の範囲で漏れ電流が著しく減少している。
【００７８】
したがって、窒素含有量が０．００１重量％以上０．２０重量％以下であることが好ましく、窒素含有量が０．００１重量％以上０．０８重量％以下であることがより好ましい。また、処理温度は、３００℃以上９２０℃以下であることが好ましく、処理温度は、３００℃以上８００℃以下であることがより好ましい。
【００７９】
また、窒素含有量が０．０００８５重量％から０．２０重量％の範囲では、ＮｂおよびＮｂ2 Ｎが検出された。一方、窒素含有量が０．２２重量％以上の場合には、Ｎｂ、Ｎｂ2 ＮおよびＮｂＮが検出された。
【００８０】
したがって、窒化ニオブ層１ｂがＮｂ2 Ｎからなる場合に漏れ電流が低減され、窒化ニオブ層１ｂがＮｂＮを含む場合には、漏れ電流の低減効果が小さいことがわかる。これは、Ｎｂ2 ＮがＮｂＮに比べて耐熱性に優れるため、誘電体層２中の酸素がニオブ基体１ａに拡散することを十分に阻止することができるためであると推察される。
【００８１】
（実施例１６）
次に、実施例１６では、次の方法で図２に示した固体電解コンデンサを作製した。
【００８２】
（ニオブ粉末の作製ステップ）
まず、平均粒径１μｍのニオブ粉末を０．１気圧の窒素雰囲気中において１０００℃で１時間熱処理した。
【００８３】
（窒化ニオブの作製ステップ）
次に、熱処理されたニオブ粉末を焼結させることにより窒化ニオブからなる陽極１を形成した。
【００８４】
（酸化ステップ）
続いて、陽極１を６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液中において１０Ｖの定電圧で１０時間酸化させ、陽極１の表面に酸化ニオブからなる誘電体層２を形成した。
【００８５】
（固体電解コンデンサの作製ステップ）
次に、電解重合によりポリピロールからなる導電性高分子層３を誘電体層２の表面に被膜した。この場合、導電性高分子層３が多孔質焼結体の表面の誘電体層２の隙間を埋めるように誘電体層２の表面に形成された。その後、導電性高分子層３上にカーボンペーストを塗布することにより、導電性高分子層３上にカーボン層４を形成した。さらに、カーボン層４上に銀ペーストを塗布し、乾燥させることにより銀ペイント層５を形成した。銀ペイント層５に導電性接着剤６を介して陰極端子８を接続した。また、陽極１に陽極端子７を接続する。以上の方法により図２の固体電解コンデンサ１００ａを作製した。
【００８６】
（比較例３）
比較例３では、次の方法で固体電解コンデンサを作製した。
【００８７】
比較例３では、平均粒径１μｍのニオブ粉末を窒素雰囲気中の熱処理を行わずに焼結させることにより陽極を形成した。その後、実施例１６と同様に酸化ステップおよび固体電解コンデンサの作製ステップを行い、固体電解コンデンサを作製した。
【００８８】
（比較例４）
比較例４では、次の方法で固体電解コンデンサを作製した。
【００８９】
比較例４では、平均粒径１μｍのニオブ粉末を窒素雰囲気中の熱処理を行わずに焼結させることにより陽極を形成した。その後、陽極を３００℃で窒素圧力３００Ｔｏｒｒの雰囲気下に５分間保持し、実施例１６と同様に酸化ステップおよび固体電解コンデンサの作製ステップを行い、固体電解コンデンサを作製した。
【００９０】
（評価）
まず、実施例１６において熱処理されたニオブ粉末の熱処理前後の重量変化から生成物の組成比を算出する。窒素含有量は、熱処理前後のニオブ粉末の重量変化量に相当する。また、生成物の組成比は、熱処理前のニオブ粉末の重量をニオブの原子量で除算したものと、窒素含有量を窒素の原子量で除算したものとの比によって表される。
【００９１】
窒素含有量＝熱処理後のニオブ粉末の重量−熱処理前のニオブ粉末の重量・・・（１）
生成物の組成比＝（熱処理前のニオブ粉末の重量÷ニオブの原子量）：（窒素含有量÷窒素の原子量）・・・（２）
上式（１）および（２）より実施例１６における熱処理されたニオブ粉末（ＮｂＮX）
の組成比Ｘは、Ｘ＝０.２であった。
【００９２】
また、ニオブ粉末の粒子断面を電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ法）により分析した結果、粒子内部に均一に窒素が分布していることが確認された。
【００９３】
また、比較例４におけるニオブ粉末の粒子断面を電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ法）により分析した結果、粒子表面にのみ窒素が分布していることが確認された。
【００９４】
続いて、実施例１６、比較例３および比較例４の固体電解コンデンサについて、熱処理後の漏れ電流を測定した。それらの測定結果を表３に示す。なお、漏れ電流としては、実施例１６、比較例３および比較例４の固体電解コンデンサを１０分間２５０℃で熱処理した後、５Ｖの電圧を印加して２０秒後の電流を測定した。なお、比較例３の漏れ電流の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流の値を示している。
【００９５】
【表３】
2008166849.tif 000005
表３に示すように、比較例３の固体電解コンデンサでは、実施例１６の固体電解コンデンサの２倍の漏れ電流を生じた。また、比較例４の固体電解コンデンサでは、実施例１６の固体電解コンデンサの１．８倍の漏れ電流を生じた。
【００９６】
以上のことから、陽極１として窒化ニオブを用いた実施例１６の固体電解コンデンサでは、誘電体層２の一部の酸素が陽極１に拡散することが阻止され、酸素の拡散による誘電体層２の厚みの減少が防止されたことがわかる。
【００９７】
（実施例１７〜２５）
次に、実施例１７〜２５においては、実施例１６のニオブ粉末の作製ステップにおける熱処理時間を５分〜４時間まで変化させ、それぞれ固体電解コンデンサを作製した。実施例１７〜２５における熱処理時間は、それぞれ、５分間、３０分間、４５分間、２時間、２．５時間、３時間、３．５時間および４時間である。他の作製条件は実施例１６と同様である。
【００９８】
（実施例２６）
実施例２６においては、実施例１６において熱処理されたニオブ粉末と実施例２０において熱処理されたニオブ粉末（Ｘ＝０．５）とを１：１で混合したものを用いた。その他の点は、実施例１６と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。
【００９９】
（評価）
実施例１７〜２５において熱処理されたニオブ粉末（ＮｂＮX）の組成比Ｘは、それぞれ０．０２５、０．０５、０．１、０．２、０．５０、０．６５、０．７５、０．９および１であった。
【０１００】
また、実施例１７〜２６において熱処理されたニオブ粉末（ＮｂＮX）の粒子断面を電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ法）により分析した結果、粒子内部に均一に窒素が分布していることが確認された。
【０１０１】
以下、実施例１７〜２６の固体電解コンデンサについても、熱処理後の漏れ電流を測定した。それらの測定結果を表４に示す。なお、実施例１の漏れ電流の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流を示している。
【０１０２】
【表４】
2008166849.tif 000006
表４に示すように、ニオブ粉末（ＮｂＮX）の組成比Ｘが０．０５〜１．０のニオブ粉末を用いることにより漏れ電流を抑制することができる。また、ニオブ粉末（ＮｂＮX）の組成比Ｘが０．０５〜０.７５のニオブ粉末を用いることによりさらに漏れ電流を抑制することができる。
【０１０３】
また、ニオブ粉末（ＮｂＮX）の組成比Ｘが０．０５〜１.０内の異なる複数種類の混合物を陽極１として用いた場合でも同様の効果を得ることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、漏れ電流が低減された固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
【図２】第２の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
【図３】実施例１のコンデンサの陽極および誘電体の断面図である。
【図４】実施例１のコンデンサについてのＥＳＣＡによる測定結果を示す図である。
【図５】比較例１のコンデンサについてのＥＳＣＡによる測定結果を示す図である。
【図６】比較例２のコンデンサについてのＥＳＣＡによる測定結果を示す図である。
【図７】実施例１のコンデンサの漏れ電流の測定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  陽極
１ａ  ニオブ基体
１ｂ  窒化ニオブ層
２  誘電体層
３  導電性高分子層
４  カーボン層
５  銀ペイント層
６  導電性接着剤
７  陽極端子
８  陰極端子
９  モールド外装樹脂
４０  リン酸水溶液
４２  容器
１００  固体電解コンデンサ
【図１】
2008166849.tif 000007
【図２】
2008166849.tif 000008
【図３】
2008166849.tif 000009
【図４】
2008166849.tif 000010
【図５】
2008166849.tif 000011
【図６】
2008166849.tif 000012
【図７】
2008166849.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月18日(2008.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に窒化ニオブ層が形成されたニオブからなる基体を備え、前記窒化ニオブ層表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成された固体電解コンデンサにおいて、前記窒化ニオブ層が実質的にＮｂ2 Ｎからなることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記基体、前記窒化ニオブ層および前記誘電体層の総量に対する窒素の含有量が０．００１重量％以上０．２重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記基体、前記窒化ニオブ層および前記誘電体層の総量に対する窒素の含有量が０．００１重量％以上０．０８重量％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニオブは従来の固体電解コンデンサの材料であるタンタルに比べて誘電率が約１．８倍大きいことから、次世代の高容量固体電解コンデンサの材料として注目されている。
【０００３】
しかしながら、固体電解コンデンサは、リフロー工程において高熱に晒された場合、酸化ニオブからなる誘電体層中の酸素の一部が陽極に拡散して、誘電体層の厚みが減少する。その結果、誘電体層中で漏れ電流が生じ易くなる。
【０００４】
固体電解コンデンサの実装時のリフロー工程において酸素拡散による静電容量の変化を抑制するために誘電体であるニオブ酸化物層中にニオブ窒化物領域を形成した固体電解コンデンサが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３２９９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように窒化物が形成された従来の固体電解コンデンサにおいても、漏れ電流を十分に低減することができない。
【０００６】
本発明の目的は、漏れ電流が低減された固体電解コンデンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る固体電解コンデンサは、表面に窒化ニオブ層が形成されたニオブからなる基体を備え、窒素ニオブ層表面に酸化ニオブからなる誘電体層が形成されたものである。
【０００８】
本発明に係る固体電解コンデンサにおいては、ニオブからなる基体と酸化ニオブからなる誘電体層との間に窒化ニオブ層が存在する。窒化ニオブ層は、化学的に安定かつ耐熱性に優れているため、実装工程で加熱された場合でも、誘電体層の一部の酸素が基体に拡散することを阻止することができる。それにより、酸素の拡散による誘電体層の厚みの減少が防止される。その結果、漏れ電流が低減される。
【０００９】
基体、窒化ニオブ層および誘電体層の総量に対する窒素の含有量が０．００１重量％以上０．２重量％以下であることが好ましい。この場合、窒化ニオブ層中にＮｂ2 Ｎが緻密かつ均一に形成されるので、漏れ電流が十分に低減される。
【００１０】
中でも、基体、窒化ニオブ層および誘電体層の総量に対する窒素の含有量が０．００１重量％以上０．０８重量％以下であることがより好ましい。この場合、窒化ニオブ層中にＮｂ2 Ｎがより緻密かつ均一に形成されるので、漏れ電流が一層低減される。
【００１１】
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、ニオブからなる基体の表面を酸化させることにより酸化ニオブからなる誘電体層を形成し、誘電体層が形成された基体を窒素雰囲気中で熱処理することにより基体と誘電体層との間に窒化ニオブ層を形成し、陽極酸化するものである。
【００１２】
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法によれば、ニオブからなる基体と酸化ニオブからなる誘電体層との間に窒化ニオブ層が形成される。窒化ニオブ層は、化学的に安定かつ耐熱性に優れているため、実装工程で加熱された場合でも、誘電体層の一部の酸素が基体に拡散することを阻止することができる。それにより、酸素の拡散による誘電体層の厚みの減少が防止される。その結果、漏れ電流が低減される。
【００１３】
熱処理の温度は３００℃以上９２０℃以下であることが好ましい。この場合、窒化ニオブ層中にＮｂ2 Ｎが緻密かつ均一に形成されるので、漏れ電流が十分に低減される。
【００１４】
中でも、熱処理の温度は３００℃以上８００℃以下であることがより好ましい。この場合、窒化ニオブ層中にＮｂ2 Ｎがより緻密かつ均一に形成されるので、漏れ電流が一層低減される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、誘電体層の一部の酸素が拡散することを阻止でき、誘電体層の厚み減少を防止できるので、固体電解コンデンサの漏れ電流を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施の形態に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００１７】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
【００１８】
図１に示すように、固体電解コンデンサ１００においては、陽極１の表面に、誘電体層２、導電性高分子層３、カーボン層４および銀ペイント層５が順に形成されている。陽極１は、ニオブからなる基体（以下、ニオブ基体と呼ぶ。）１ａおよびＮｂ2 Ｎからなる窒化物層１ｂにより形成される。
【００１９】
銀ペイント層５には、導電性接着剤６を介して陰極端子８が接続され、ニオブ基体１ａに陽極端子７が接続されている。陽極端子７および陰極端子８の端部が外部に引き出されるようにモールド外装樹脂９が形成されている。
【００２０】
ニオブ基体１ａは、ニオブ粒子の多孔質焼結体からなる。ニオブ粒子の多孔質焼結体は大きな表面積を有するため、大容量化が可能となる。誘電体層２は絶縁性の高い酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）からなる。
【００２１】
導電性高分子層３は、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子からなる。なお、本実施の形態では、電解質として導電性高分子層３を用いているが、これに限定されず、電解質として二酸化マンガン等の他の材料を用いてもよい。カーボン層４はカーボンペーストからなり、銀ペイント層５は、銀粒子、保護コロイドおよび有機溶媒を混合することによる銀ペーストからなる。
【００２２】
次に、本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサ１００の製造方法について説明する。
【００２３】
まず、ニオブ粒子の粉体を焼結させることにより多孔質焼結体からなるニオブ基体１ａを形成する。この場合、ニオブ粒子間が溶着する。
【００２４】
次に、ニオブ基体１ａをリン酸水溶液中で酸化させることにより、ニオブ基体１ａの表面に酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）からなる誘電体層２を形成する。
【００２５】
次いで、誘電体層２が形成されたニオブ基体１ａを窒素雰囲気中で加熱する。それにより、誘電体層２が還元され、ニオブ基体１ａ内に窒素が拡散される。その結果、ニオブ基体１ａの表面に窒化ニオブ層１ｂが形成される。その後、窒化ニオブ層１ｂが形成されたニオブ基体１ａをリン酸水溶液中で再び酸化させる。
【００２６】
続いて、電解重合または気相重合等の方法によりポリピロールまたはポリチオフェン等の導電性高分子からなる導電性高分子層３で誘電体層２の表面を被覆する。この場合、導電性高分子層３が多孔質焼結体の表面の誘電体層２の隙間を埋めるように誘電体層２の表面に形成される。
【００２７】
その後、導電性高分子層３上にカーボンペーストを塗布することにより、導電性高分子層３上にカーボン層４を形成する。さらに、カーボン層４上に銀ペーストを塗布し、所定の温度で乾燥させることによりカーボン層４上に銀ペイント層５を形成する。銀ペイント層５に導電性接着剤６を介して陰極端子８を接続する。また、ニオブ基体１ａに陽極端子７を接続する。
【００２８】
その後、陽極端子７および陰極端子８の端部が外部に引き出されるようにモールド外装樹脂９を形成する。以上の方法により、固体電解コンデンサ１００が作製される。
【００２９】
本発明の実施の形態の固体電解コンデンサ１００においては、ニオブ基体１ａと誘電体層２との間に窒化ニオブ層１ｂが形成される。窒化ニオブ層１ｂは、化学的に安定しておりかつ耐熱性に優れているため、リフロー工程等の熱処理においても、誘電体層２の一部の酸素がニオブ基体１ａに拡散することを阻止することができる。したがって、誘電体層２の厚みが減少せず、漏れ電流が低減される。
【００３０】
なお、本実施の形態では、固体電解コンデンサのニオブ基体１ａとして、ニオブの多孔質焼結体を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、ニオブ箔を用いてもよい。
【００３１】
（参考の形態）
図２は参考の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
【００３２】
図２に示す固体電解コンデンサ１００ａが図１に示す固体電解コンデンサ１００と異なるのは以下の点である。陽極１は、窒化ニオブにより形成される。陽極１の表面に酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5 ）からなる誘電体層２を形成する。
【００３３】
次に、参考の形態に係る固体電解コンデンサ１００ａの製造方法について説明する。
【００３４】
まず、ニオブ粒子の粉体を窒素雰囲気中で加熱する。その加熱したニオブ粒子の粉体を焼結させることにより多孔質焼結体からなる陽極１を形成する。この場合、ニオブ粒子間が溶着する。
【００３５】
次に、陽極１をリン酸水溶液中で酸化させることにより、陽極１の表面に酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5 ）からなる誘電体層２を形成する。
【００３６】
続いて、電解重合または気相重合等の方法によりポリピロールまたはポリチオフェン等の導電性高分子からなる導電性高分子層３で誘電体層２の表面を被覆する。この場合、導電性高分子層３が多孔質焼結体の表面の誘電体層２の隙間を埋めるように誘電体層２の表面に形成される。
【００３７】
その後、導電性高分子層３上にカーボンペーストを塗布することにより、導電性高分子層３上にカーボン層４を形成する。さらに、カーボン層４上に銀ペーストを塗布し、所定の温度で乾燥させることによりカーボン層４上に銀ペイント層５を形成する。銀ペイント層５に導電性接着剤６を介して陰極端子８を接続する。また、陽極１に陽極端子７を接続する。
【００３８】
その後、陽極端子７および陰極端子８の端部が外部に引き出されるようにモールド外装樹脂９を形成する。以上の方法により、固体電解コンデンサ１００ａが作製される。
【００３９】
参考の形態の固体電解コンデンサ１００ａにおいては、陽極１が窒化ニオブよりなる。窒化ニオブは、化学的に安定しておりかつ耐熱性に優れているため、リフロー工程等の熱処理においても、誘電体層２の一部の酸素が陽極１に拡散することを阻止することができる。したがって、誘電体層２の厚みが減少せず、漏れ電流が低減される。
（実施例）
【００４０】
以下の実施例１〜１５においては、上記実施の形態に基づいて固体電解コンデンサを作製し、評価を行い、参考例１〜１１においては、上記参考の形態に基づいて固体電解コンデンサを作製し、評価を行った。
【００４１】
（実施例１）
実施例１では、次の方法で図３に示す固体電解コンデンサを作製した。
【００４２】
（酸化ステップ１）
まず、ニオブ基体１ａとして厚さ０．１ｍｍのニオブ箔を用いた。そのニオブ基体１ａを６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液中において４５Ｖの定電圧で３０分間酸化させ、ニオブ基体１ａの表面に酸化ニオブからなる誘電体層２を形成した。
【００４３】
（窒化ステップ）
次に、誘電体層２が形成されたニオブ基体１ａを０．１気圧の窒素雰囲気で６００℃に保持した電気炉中に５分間放置した。それにより、ニオブ基体１ａと誘電体層２との間に窒化ニオブ層１ｂが形成される。
【００４４】
（酸化ステップ２）
続いて、ニオブ基体１ａを６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液中で再び酸化させた。このようにして、実施例１のコンデンサを作製した。
【００４５】
（比較例１）
比較例１では、実施例１で用いたニオブ基体１ａと同一の厚さ０．１ｍｍのニオブ箔からなるニオブ基体を用い、実施例１の酸化ステップ１のみを行った。このようにして、比較例１のコンデンサを作製した。すなわち、比較例１のコンデンサは、窒化ニオブ層を有さない。
【００４６】
（比較例２）
比較例２では、次の方法でコンデンサを作製した。
【００４７】
（窒化ステップ）
実施例１で用いたニオブ基体１ａと同一の厚さ０．１ｍｍのニオブ箔からなるニオブ基体を窒素雰囲気中で６００℃の温度で５分間熱処理し、ニオブ基体の表面に窒化ニオブ層を形成した。
【００４８】
（酸化ステップ）
次に、そのニオブ基体を６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液中において４５Ｖの定電圧で３０分間酸化させ、ニオブ基体の表面に酸化ニオブからなる誘電体層を形成した。このようにして、比較例２のコンデンサを作製した。
【００４９】
この方法によると、酸化ニオブからなる誘電体層中に窒化ニオブが形成されるとされている（特許文献１参照）。
【００５０】
（評価）
まず、実施例１のコンデンサの窒素の濃度を熱伝導度法（ＪＩＳ  Ｇ  １２０１）により定量分析した。その結果、実施例１のコンデンサには、０．０２重量％の窒素が含有されていた。
【００５１】
続いて、粉末Ｘ線回折を用いて実施例１のコンデンサの同定を行った結果、ニオブおよびＮｂ2 Ｎの回折パターンが認められた。また、同様にして比較例２のコンデンサの同定を行った結果、ニオブおよびＮｂ2 Ｎの回折パターンが認められた。
【００５２】
次に、実施例１および比較例１，２のコンデンサの熱処理後の漏れ電流を測定した。図４は、実施例１のコンデンサの漏れ電流の測定方法を示す模式図である。
【００５３】
まず、実施例１のコンデンサを３００℃で３０分間熱処理を施した。
【００５４】
続いて、図４に示すように、容器４２中に６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液４０を貯え、そのリン酸水溶液４０中に熱処理を施した実施例１のコンデンサを浸漬した。この状態で１０Ｖの定電圧を印加し、２０秒後の漏れ電流を測定した。
【００５５】
比較例１，２のコンデンサについても、同様の方法で、熱処理後の漏れ電流を測定した。それらの測定結果を表１に示す。なお、表１においては、実施例１および比較例１，２のコンデンサの漏れ電流の測定結果を実施例１の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流の値を示している。
【００５６】
【表１】
2008166849.tif 000014
【００５７】
表１に示すように、比較例１のコンデンサは、実施例１のコンデンサの１０倍の漏れ電流を生じる。また、比較例２のコンデンサは、実施例１のコンデンサの６倍の漏れ電流を生じる。以上のことから、実施例１のコンデンサでは、ニオブ基体１ａと誘電体層２との間に形成された窒化ニオブ層１ｂにより漏れ電流が低減されることがわかる。
【００５８】
（実施例２〜１０）及び（比較例３〜７）
次に、実施例２〜１０及び比較例３〜７においては、窒素の含有量と漏れ電流との相関性についての検証を行った。
【００５９】
ここで、実施例２〜１０及び比較例３〜７においては、実施例１のコンデンサの作製工程における窒化ステップの処理温度を１２０℃〜１０００℃まで変化させ、コンデンサを作製した。実施例２〜１０及び比較例３〜７における窒化ステップの処理温度は、それぞれ、１２０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、６００℃、７００℃、８００℃、８５０℃、８７０℃、９００℃、９２０℃、９４０℃、９７０℃および１０００℃である。他の作製条件は実施例１と同様である。なお、実施例４のコンデンサは、実施例１で作製したコンデンサと同じである。
【００６０】
（評価）
実施例２〜１０及び比較例３〜７のコンデンサについて窒素含有量、漏れ電流および粉末Ｘ線回折により同定された化合物を表２に表す。
【００６１】
なお、表２においても、表１と同様に、実施例２〜１０及び比較例３〜７のコンデンサの漏れ電流の測定結果を実施例１のコンデンサの漏れ電流の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流の値を示している。
【００６２】
【表２】
2008166849.tif 000015
【００６３】
表２に示すように、処理温度の上昇に伴って窒素含有量が増加している。したがって、処理温度を調整することにより窒素含有量を制御することができる。
【００６４】
窒素含有量が０．００１重量％から０．２０重量％の範囲で漏れ電流が十分に減少している。また、窒素含有量が０．００１重量％から０．０８重量％の範囲で漏れ電流が著しく減少している。
【００６５】
したがって、窒素含有量が０．００１重量％以上０．２０重量％以下であることが好ましく、窒素含有量が０．００１重量％以上０．０８重量％以下であることがより好ましい。また、処理温度は、３００℃以上９２０℃以下であることが好ましく、処理温度は、３００℃以上８００℃以下であることがより好ましい。
【００６６】
また、窒素含有量が０．０００８５重量％から０．２０重量％の範囲では、ＮｂおよびＮｂ2 Ｎが検出された。一方、窒素含有量が０．２２重量％以上の場合には、Ｎｂ、Ｎｂ2 ＮおよびＮｂＮが検出された。
【００６７】
したがって、窒化ニオブ層１ｂがＮｂ2 Ｎからなる場合に漏れ電流が低減され、窒化ニオブ層１ｂがＮｂＮを含む場合には、漏れ電流の低減効果が小さいことがわかる。これは、Ｎｂ2 ＮがＮｂＮに比べて耐熱性に優れるため、誘電体層２中の酸素がニオブ基体１ａに拡散することを十分に阻止することができるためであると推察される。
【００６８】
（参考例１）
次に、参考例１では、次の方法で図２に示した固体電解コンデンサを作製した。
【００６９】
（ニオブ粉末の作製ステップ）
まず、平均粒径１μｍのニオブ粉末を０．１気圧の窒素雰囲気中において１０００℃で１時間熱処理した。
【００７０】
（窒化ニオブの作製ステップ）
次に、熱処理されたニオブ粉末を焼結させることにより窒化ニオブからなる陽極１を形成した。
【００７１】
（酸化ステップ）
続いて、陽極１を６０℃に保持した０．５重量％のリン酸水溶液中において１０Ｖの定電圧で１０時間酸化させ、陽極１の表面に酸化ニオブからなる誘電体層２を形成した。
【００７２】
（固体電解コンデンサの作製ステップ）
次に、電解重合によりポリピロールからなる導電性高分子層３を誘電体層２の表面に被膜した。この場合、導電性高分子層３が多孔質焼結体の表面の誘電体層２の隙間を埋めるように誘電体層２の表面に形成された。その後、導電性高分子層３上にカーボンペーストを塗布することにより、導電性高分子層３上にカーボン層４を形成した。さらに、カーボン層４上に銀ペーストを塗布し、乾燥させることにより銀ペイント層５を形成した。銀ペイント層５に導電性接着剤６を介して陰極端子８を接続した。また、陽極１に陽極端子７を接続する。以上の方法により図２の固体電解コンデンサ１００ａを作製した。
【００７３】
（比較例８）
比較例８では、次の方法で固体電解コンデンサを作製した。
【００７４】
比較例８では、平均粒径１μｍのニオブ粉末を窒素雰囲気中の熱処理を行わずに焼結させることにより陽極を形成した。その後、参考例１と同様に酸化ステップおよび固体電解コンデンサの作製ステップを行い、固体電解コンデンサを作製した。
【００７５】
（比較例９）
比較例９では、次の方法で固体電解コンデンサを作製した。
【００７６】
比較例９では、平均粒径１μｍのニオブ粉末を窒素雰囲気中の熱処理を行わずに焼結させることにより陽極を形成した。その後、陽極を３００℃で窒素圧力３００Ｔｏｒｒの雰囲気下に５分間保持し、参考例１と同様に酸化ステップおよび固体電解コンデンサの作製ステップを行い、固体電解コンデンサを作製した。
【００７７】
（評価）
まず、参考例１において熱処理されたニオブ粉末の熱処理前後の重量変化から生成物の組成比を算出する。窒素含有量は、熱処理前後のニオブ粉末の重量変化量に相当する。また、生成物の組成比は、熱処理前のニオブ粉末の重量をニオブの原子量で除算したものと、窒素含有量を窒素の原子量で除算したものとの比によって表される。
【００７８】
窒素含有量＝熱処理後のニオブ粉末の重量−熱処理前のニオブ粉末の重量・・・（１）
【００７９】
生成物の組成比＝（熱処理前のニオブ粉末の重量÷ニオブの原子量）：（窒素含有量÷窒素の原子量）・・・（２）
【００８０】
上式（１）および（２）より参考例１における熱処理されたニオブ粉末（ＮｂＮX）の組成比Ｘは、Ｘ＝０.２であった。
【００８１】
また、ニオブ粉末の粒子断面を電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ法）により分析した結果、粒子内部に均一に窒素が分布していることが確認された。
【００８２】
また、比較例９におけるニオブ粉末の粒子断面を電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ法）により分析した結果、粒子表面にのみ窒素が分布していることが確認された。
【００８３】
続いて、参考例１、比較例８および比較例９の固体電解コンデンサについて、熱処理後の漏れ電流を測定した。それらの測定結果を表３に示す。なお、漏れ電流としては、参考例１、比較例８および比較例９の固体電解コンデンサを１０分間２５０℃で熱処理した後、５Ｖの電圧を印加して２０秒後の電流を測定した。なお、比較例３の漏れ電流の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流の値を示している。
【００８４】
【表３】
2008166849.tif 000016
【００８５】
表３に示すように、比較例８の固体電解コンデンサでは、参考例１の固体電解コンデンサの２倍の漏れ電流を生じた。また、比較例９の固体電解コンデンサでは、参考例１の固体電解コンデンサの１．８倍の漏れ電流を生じた。
【００８６】
以上のことから、陽極１として窒化ニオブを用いた参考例１の固体電解コンデンサでは、誘電体層２の一部の酸素が陽極１に拡散することが阻止され、酸素の拡散による誘電体層２の厚みの減少が防止されたことがわかる。
【００８７】
（参考例２〜１０）
次に、参考例２〜１０においては、参考例１のニオブ粉末の作製ステップにおける熱処理時間を５分〜４時間まで変化させ、それぞれ固体電解コンデンサを作製した。参考例２〜１０における熱処理時間は、それぞれ、５分間、３０分間、４５分間、２時間、２．５時間、３時間、３．５時間および４時間である。他の作製条件は参考例１と同様である。
【００８８】
（参考例１１）
参考例１１においては、参考例１において熱処理されたニオブ粉末と参考例５において熱処理されたニオブ粉末（Ｘ＝０．５）とを１：１で混合したものを用いた。その他の点は、参考例１と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。
【００８９】
（評価）
参考例２〜１０において熱処理されたニオブ粉末（ＮｂＮX）の組成比Ｘは、それぞれ０．０２５、０．０５、０．１、０．２、０．５０、０．６５、０．７５、０．９および１であった。
【００９０】
また、参考例２〜１１において熱処理されたニオブ粉末（ＮｂＮX）の粒子断面を電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ法）により分析した結果、粒子内部に均一に窒素が分布していることが確認された。
【００９１】
以下、参考例２〜１１の固体電解コンデンサについても、熱処理後の漏れ電流を測定した。それらの測定結果を表４に示す。なお、実施例１の漏れ電流の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流を示している。
【００９２】
【表４】
2008166849.tif 000017
【００９３】
表４に示すように、ニオブ粉末（ＮｂＮX）の組成比Ｘが０．０５〜１．０のニオブ粉末を用いることにより漏れ電流を抑制することができる。また、ニオブ粉末（ＮｂＮX）の組成比Ｘが０．０５〜０.７５のニオブ粉末を用いることによりさらに漏れ電流を抑制することができる。
【００９４】
また、ニオブ粉末（ＮｂＮX）の組成比Ｘが０．０５〜１.０内の異なる複数種類の混合物を陽極１として用いた場合でも同様の効果を得ることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、漏れ電流が低減された固体電解コンデンサに関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
【図２】参考の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構造図である。
【図３】実施例１のコンデンサの陽極および誘電体の断面図である。
【図４】実施例１のコンデンサの漏れ電流の測定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  陽極
１ａ  ニオブ基体
１ｂ  窒化ニオブ層
２  誘電体層
３  導電性高分子層
４  カーボン層
５  銀ペイント層
６  導電性接着剤
７  陽極端子
８  陰極端子
９  モールド外装樹脂
４０  リン酸水溶液
４２  容器
１００  固体電解コンデンサ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008166849.tif 000018
【図２】
2008166849.tif 000019
【図３】
2008166849.tif 000020
【図４】
2008166849.tif 000021