(57)【要約】      （修正有）【課題】  空孔形成材を使用せずに、導電性高分子含有液を通すための空孔が形成された固体電解質コンデンサ用アノードを製造できるタンタル粉末またはニオブ粉末を提供する。さらには、高容量かつ低ＥＳＲの固体電解コンデンサを製造できる固体電解コンデンサ用アノードを提供する。【解決手段】  本発明のタンタル粉末またはニオブ粉末は、高次粒子からなる多孔質体であり、略全量の粒子の粒子径が４５〜７５μｍの範囲内にある。本発明の固体電解コンデンサ用アノードは、上述したタンタル粉末またはニオブ粉末が焼結されて得られたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高次粒子からなる多孔質体であり、略全量の粒子の粒子径が４５〜７５μｍの範囲内にあることを特徴とするタンタル粉末またはニオブ粉末。
【請求項２】
コンデンサのアノード電極材料に用いられる請求項１に記載のタンタル粉末またはニオブ粉末。
【請求項３】
請求項１または２に記載のタンタル粉末またはニオブ粉末が焼結されて得られたことを特徴とする固体電解コンデンサ用アノード。
【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用アノードなどに使用されるタンタル粉末またはニオブ粉末、および固体電解コンデンサ用アノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解コンデンサにおいては、アノードとしてタンタルやニオブの多孔質焼結体が、誘電体層として前記アノード表面を酸化した酸化皮膜が、カソードとして導電性高分子が広く用いられている。
この固体電解コンデンサは、例えば、タンタル粉末またはニオブ粉末を焼結して多孔質焼結体を得た後、その多孔質焼結体の表面を電解酸化などにより酸化して誘電体層を形成し、その誘電体層に導電性高分子を含む液（以下、導電性高分子含有液という。）を浸透させてカソードを形成することにより製造される。
近年、コンデンサの高容量化がより一層求められており、誘電体層の表面積を増加させるために、多孔質焼結体を形成するタンタル粉末またはニオブ粉末の粒子径を小さくして、多孔質焼結体の空孔を小さくする傾向にある。
ところが、導電性高分子含有液の粘度は高いため、多孔質焼結体の空孔を小さくしてしまうと、導電性高分子含有液が空孔内部に浸透しにくくなって、カソードを空孔内部にまで充分に形成できないことがあった。その結果、固体電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が大きくなるという問題があった。
【０００３】
そこで、特許文献１には、タンタルまたはニオブの粉末に酸溶解性または熱昇華性の空孔形成材を添加し、酸処理または熱処理することにより多孔質焼結体を製造すると同時に、空孔形成材を除去して多孔質焼結体にあらたに空孔を形成させる方法が提案されている。この方法によれば、導電性高分子含有液があらたに形成された空孔内を通るため、浸透性が高くなっている。
【特許文献１】特開２００１−２４５２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、空孔形成材を添加する工程と除去する工程とを必要とするため、手間を要した。そのため、空孔形成材を使用せずに、導電性高分子含有液を通すための空孔が形成された固体電解質コンデンサ用アノードを製造することが求められているが、これまでに空孔形成材を使用しない方法は知られていなかった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、空孔形成材を使用せずに、導電性高分子含有液を通すための空孔が形成された固体電解質コンデンサ用アノードを製造できるタンタル粉末またはニオブ粉末を提供することを目的とする。さらには、高容量かつ低ＥＳＲの固体電解コンデンサを製造できる固体電解コンデンサ用アノードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のタンタル粉末またはニオブ粉末は、高次粒子からなる多孔質体であり、略全量の粒子の粒子径が４５〜７５μｍの範囲内にあることを特徴とする。
本発明のタンタル粉末またはニオブ粉末は、コンデンサのアノード電極材料に用いられることがとりわけ好ましい。
本発明の固体電解コンデンサ用アノードは、上述したタンタル粉末またはニオブ粉末が焼結されて得られたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のタンタル粉末またはニオブ粉末によれば、空孔形成材を使用せずに、導電性高分子含有液を通すための空孔が形成された固体電解質コンデンサ用アノードを製造できる。
本発明の固体電解コンデンサ用アノードによれば、高容量かつ低ＥＳＲの固体電解コンデンサを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（タンタル粉末またはニオブ粉末）
本発明のタンタル粉末またはニオブ粉末は、高次粒子からなる多孔質体である。ここで、高次粒子とは、粒径３０〜３００ｎｍ程度の一次粒子や二次粒子が凝集した粒子（例えば、二次粒子、三次粒子等）のことである。また、多孔質体としては、ＢＥＴ比表面積が１〜７ｍ２／ｇのものが好ましい。ＢＥＴ比表面積が１ｍ２／ｇ未満であると、多孔質ではなくなり、アノードとして適さないものになり、７ｍ２／ｇを超えると強度が不足し、崩壊しやすくなる。
【０００８】
また、本発明のタンタル粉末またはニオブ粉末は、略全量の粒子の粒子径が４５〜７５μｍの範囲内にあり、４５〜６３μｍの範囲内にあることが好ましく、４５〜５３μｍの範囲内にあることが好ましい。ここで、略全量とは、好ましくは９５質量％以上のことである。
タンタル粉末またはニオブ粉末の粒子径が４５〜７５μｍの範囲内にない場合には、粒度分布が広くなるため、このタンタル粉末またはニオブ粉末から得られる多孔質焼結体に、導電性高分子含有液を通すための空孔を形成することが困難になる。
【０００９】
上記の粒度分布を有するタンタル粉末またはニオブ粉末を製造する方法としては特に制限されないが、上記粒度分布を有するタンタル粉末またはニオブ粉末を効率的に製造できることから、タンタル微粉末またはニオブ微粉末を圧縮成形した成形体を解砕する方法、タンタル微粉末またはニオブ微粉末を熱凝集した凝集粉を解砕する方法など好ましい。
以下に、上記粒度分布を有するタンタル粉末またはニオブ粉末の製造方法の一例として、タンタル微粉末を圧縮成形した成形体を解砕してタンタル粉末を製造する例について説明する。
【００１０】
このタンタル粉末の製造方法の例では、まず、フッ化タンタル酸ナトリウムなどのタンタル塩を希釈塩中でナトリウム還元してタンタル微粉末（一次粒子および二次粒子）を得る。
次いで、タンタル微粉末を金型内に充填し、例えば、プレス装置を用いて圧縮成形して成形体を得る（圧縮成形工程）。
プレス装置としては、例えば、図１に示すような、断面円形の貫通孔１１ａが鉛直方向に形成された矩形状の金型１１と、金型１１の貫通孔１１ａに下方から挿入される円筒状の支持体１２と、金型１１の貫通孔１１ａに上方から挿入される円筒状の加圧体１３とを具備するプレス装置１０が挙げられる。このプレス装置１０においては、貫通孔１１ａの内径と支持体１２および加圧体１３の外径とが略同等になっている。
このプレス装置１０を用いた圧縮成形では、図２に示すように、まず、支持体１２を上昇させて、金型１１の貫通孔１１ａの下側に支持体１２を僅かに挿入し、円筒形状の型枠を形成する。次いで、図３に示すように、貫通孔１１ａの上側からタンタル原料粉１４を所定量充填した後、図４に示すように、加圧体１３を下降させて貫通孔１１ａに挿入し、貫通孔１１ａ内に充填されたタンタル原料粉１４を圧縮成形して成形体を得る。その成形体は、支持体１２を下降させてから、加圧体１３により突き出して、あるいは、加圧体１３を上昇させてから、支持体１２により突き出して金型１１から取り出す。
【００１１】
次いで、得られた成形体を、差動ロールを備えた解砕機により解砕する（解砕工程）。差動ロールを備えた解砕機としては、例えば、図５に示すような、差動ロール２１を３段で備えたロールグラニュレータ２０などが挙げられる。ここで、差動ロール２１とは、２本のロール２１ａ，２１ｂが間隔を有して配置され、これらが互いに逆回転し、その回転数が異なるものである。また、図６に示すように、ロール２１ａ，２１ｂの各周面には、凹凸が同一の周期で形成されており、２本のロール２１ａ，２１ｂは、一方のロール２１ａの凸部２１ｃが他方のロール２１ｂの凹部２１ｄに対向するように配置されている。さらに、３段の差動ロールは、上から順にロール２１ａ，２１ｂ間の間隔が狭くなっている。
差動ロール２１における２本のロール２１ａ，２１ｂの周速度の差は、所定の粒径範囲の粉末がより高い収率で得られることから、一方のロール２１ａの周速度が他方のロール２１ｂの周速度より２０％以上速いことが好ましい。
図５に示すロールグラニュレータ２０を用いた成形体の解砕では、上部入口２２から成形体を、重力を利用して投入し、上から順に各差動ロール２１を通して粒径を小さくし、下部出口２３から解砕粉を排出し、次工程に移送する。
【００１２】
次いで、得られた解砕粉を、目開きが異なる２つの篩により篩い分けして所定の粒径範囲の粉末を回収する（回収工程）。ここで、２つの篩の一方は、所定の粒径範囲の上限以下の粉末を通すが、所定の粒径範囲の上限を超える粉末を通さないものであり、他方は、所定の粒径範囲の下限未満の粉末を通すが、所定の粒径範囲の下限以上の粉末を通さないものである。そして、前者の篩を上に、後者を下に配置して使用する。
【００１３】
そして、所定の粒径範囲より小さな粉末を圧縮成形工程へと戻して再び圧縮成形し、所定の粒径範囲より大きな粉末を解砕工程へと戻して、再び解砕する。
また、所定の粒径範囲の粉末を熱凝集させてタンタル粉末を得る（熱凝集工程）。
【００１４】
上述したタンタル粉末またはニオブ粉末は、粒度分布が狭く、粒子間の隙間に小さな粒子が入り込むことが少ないため、焼結して多孔質焼結体を形成した際に空孔を形成しやすい。したがって、固体電解コンデンサ用アノードの製造に上述したタンタル粉末またはニオブ粉末を用いれば、空孔形成材を使用しなくても、導電性高分子含有液を通すための空孔が形成された固体電解コンデンサ用アノードを製造できる。
【００１５】
（固体電解コンデンサ用アノード）
本発明の固体電解コンデンサ用アノードは、上述したタンタル粉末またはニオブ粉末が焼結されて得られた多孔質焼結体である。
タンタル粉末またはニオブ粉末を焼結する際の焼結温度は１０００〜１４００℃であることが好ましく、焼結時間は０．３〜１時間程度であることが好ましい。また、焼結の際に、タンタル粉末またはニオブ粉末中にリード線をあらかじめ埋め込んでおいても構わない。
【００１６】
本発明の固体電解コンデンサ用アノードは、粒度分布の狭いタンタル粉末またはニオブ粉末から形成されたものであるから、導電性高分子含有液を通すための空孔が形成されている。そして、この空孔が形成された固体電解コンデンサ用アノードを固体電解コンデンサに使用することにより、導電性高分子含有液の浸透性を向上させることができるため、カソードを空孔内部にまで充分に形成することができる。その結果、固体電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）を小さくできる。しかも、粒子径の小さいタンタル粉末またはニオブ粉末から形成されたものであるから、該アノードの酸化皮膜である誘電体層の表面積を充分に確保でき、固体電解コンデンサの容量を高くすることができる。
【実施例】
【００１７】
（実施例）
１００ｇのタンタル微粉末を９００℃で低温予備凝集処理した後、圧縮成形工程にて、プレス成形機により直径５ｍｍ程度の円筒状に圧縮成形して成形体を得た。次いで、解砕工程にて、その成形体を、全長１００ｍｍの差動ロールを３段備えたロールグラニュレータで解砕して解砕粉を得た。ここで、各差動ロールは、一段目のロール間の間隔を０．６ｍｍ、二段目のロール間の間隔を０．３ｍｍ、三段目のロール間の間隔を０．１ｍｍとした。また、それぞれ一方のロールの周速度が他方のロールの周速度より３０％速くなるように設定した。
次いで、得られた解砕粉（一回目の解砕粉）のうちの４００メッシュパス品を、再び圧縮成形、解砕して解砕粉（二回目の解砕粉）を得た。そして、一回目の解砕粉と二回目の解砕粉とを混合し、その混合粉を２５０メッシュ（目開き６３μｍ）と３２５メッシュ（目開き４５μｍ）の篩で篩い分けて粒度分布を調べた。その結果を表１に示す。
【００１８】
（比較例）
まず、１００ｇのタンタル微粉末を９００℃で低温予備凝集処理した後、圧縮成形工程にて、プレス成形機により直径５ｍｍ程度の円筒状に圧縮成形して成形体を得た。次いで、その成形体を３ｍｍ程度に予備粉砕した１００ｇのタンタル粗粉末を、直径２５０ｍｍ、目開き０．５ｍｍのスクリーンと、３段のカッターとを備えたスピードミルを用い、カッター回転速度３００ｒｐｍで粉砕した。次いで、得られた粉砕粉を２５０メッシュ（目開き６３μｍ）と３２５メッシュ（目開き４５μｍ）の篩で篩い分け、３２５メッシュ品を再び圧縮成形して成形体とし、その成形体に２５０メッシュオン品を混合し、その混合物をスピードミルにより粉砕した。これを６回繰り返した後、各回における２５０メッシュパスと２５０〜３２５メッシュと３２５メッシュオンの粉末量を積算して、最終的な粒度分布を調べた。その結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
９９質量％以上の粒子の粒子径が４５〜６３μｍの範囲内にあった実施例のタンタル粉末を焼結することにより、空孔形成材を使用せずに空孔が形成された固体電解コンデンサ用アノードを得ることができる。
これに対し、粒子径４５μｍ未満の粒子を約３０質量％含んでいた比較例のタンタル粉末を焼結した場合には、粒子が密に充填するため、空孔を形成することが困難である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のタンタル粉末またはニオブ粉末を製造するための製造方法の一例で使用されるプレス装置を示す斜視図である。
【図２】図１のプレス装置を用いた圧縮成形の一工程を示す断面図である。
【図３】図１のプレス装置を用いた圧縮成形の一工程を示す断面図である。
【図４】図１のプレス装置を用いた圧縮成形の一工程を示す断面図である。
【図５】本発明のタンタル粉末またはニオブ粉末を製造するための製造方法の一例で使用される解砕機を示す模式図である。
【図６】図５の解砕機の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００２２】
１４  タンタル原料粉、２０  ロールグラニュレータ（解砕機）、２１  差動ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007077461.tif 000006
【図４】
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【図５】
2007077461.tif 000008
【図６】
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