(57)【要約】【課題】本発明は、タンタルキャパシタに関する。【解決手段】本発明は、タンタル粉末が焼結して形成されたチップ焼結体と、上記チップ焼結体の内部に位置する挿入領域と上記チップ焼結体の外部に位置する非挿入領域を有するニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線と、を含むタンタルキャパシタを提供する。本発明によると、陽極引出線をニオビウム（Ｎｂ）ワイヤとして用いることにより、焼結時タンタル粉末との結合力を強化して等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）特性を向上させることができる。【選択図】図１
2013058757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタル粉末が焼結して形成されたチップ焼結体と、
前記チップ焼結体の内部に位置する挿入領域と前記チップ焼結体の外部に位置する非挿入領域を有するニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線と、
を含む、タンタルキャパシタ。
【請求項２】
前記チップ焼結体の表面には誘電体酸化皮膜層、陰極の極性を有する固体電解質層及び陰極補強層が順次塗布されて形成される、請求項１に記載のタンタルキャパシタ。
【請求項３】
前記固体電解質層は、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）及び伝導性高分子で構成された群から選択された一つ以上で形成される、請求項２に記載のタンタルキャパシタ。
【請求項４】
前記伝導性高分子は、ポリピロール（Ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ＰＥＤＯＴ）及びポリアニリン（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）で構成された群から選択された一つ以上である、請求項３に記載のタンタルキャパシタ。
【請求項５】
前記陰極補強層は、カーボン（Ｃａｒｂｏｎ）と銀（Ａｇ）が順次塗布されて形成される、請求項２に記載のタンタルキャパシタ。
【請求項６】
タンタル粉末が焼結して形成され実装面を有するチップ焼結体と、
前記チップ焼結体が実装されることができる陰極リードフレームと、
前記チップ焼結体の内部に位置する挿入領域と前記チップ焼結体の外部に位置する非挿入領域を有するニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線と、
前記ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線の非挿入領域と連結される陽極リードフレームと、
前記チップ焼結体及び前記ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線を囲むように形成された樹脂モールディング部と、
を含む、タンタルキャパシタ。
【請求項７】
前記チップ焼結体の表面には誘電体酸化皮膜層、陰極の極性を有する固体電解質層及び陰極補強層が順次塗布されて形成される、請求項６に記載のタンタルキャパシタ。
【請求項８】
前記固体電解質層は二酸化マンガン（ＭｎＯ２）及び伝導性高分子で構成された群から選択された一つ以上で形成される、請求項７に記載のタンタルキャパシタ。
【請求項９】
前記伝導性高分子は、ポリピロール（Ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ＰＥＤＯＴ）及びポリアニリン（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）で構成された群から選択された一つ以上である、請求項８に記載のタンタルキャパシタ。
【請求項１０】
前記陰極補強層は、カーボン（Ｃａｒｂｏｎ）と銀（Ａｇ）が順次塗布されて形成される、請求項７に記載のタンタルキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンタルキャパシタに関し、より詳細には、焼結時に陽極引出線とタンタル粉末の結合力を強化すると共にＬＣ（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）特性を強化したタンタルキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
タンタル（ｔａｎｔａｌｕｍ：Ｔａ）素材は、融点が高くて延性、耐食性等に優れた機械的、物理的特徴により、電気、電子をはじめ機械、化学工業、医療のみならず宇宙、軍事等の産業全般にわたって広範囲に用いられている金属である。
【０００３】
特に、タンタル素材は、全ての金属のうち最も安定した陽極酸化皮膜を形成させることができる特性により、現在では小型キャパシタの陽極素材として広く用いられている。
【０００４】
さらに、タンタル素材は、最近、電子、情報通信等のＩＴ産業の急激な発達により、その使用量が毎年１０％ずつ急激に増加している。
【０００５】
タンタルキャパシタ（Ｔａｎｔａｌｕｍ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）は、タンタルパウダー（Ｔａｎｔａｌｕｍ  Ｐｏｗｄｅｒ）を焼結して固めたときに生じる隙間を用いる構造からなっており、電極金属としてのタンタルの表面に陽極酸化法により酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を形成してこれを誘電体とし、その上に電解質として二酸化マンガン層（ＭｎＯ２）を形成する。
【０００６】
また、陰極電極の導出により、ＭｎＯ２層上にグラファイト層及び金属層を形成するようになる。
【０００７】
タンタルキャパシタは、バインダーを混合したタンタル粉末にタンタルワイヤを挿入し成形及び焼結してタンタル焼結体を製造し、陽極酸化方式により上記タンタル焼結体の表面に化成皮膜を成長させた後、焼成させる工程により製造される。
【０００８】
しかしながら、焼結過程でタンタル粉末はナノ粒子であり低い焼結温度で焼結されるのに対し、タンタルワイヤはバルク（ｂｕｌｋ）特性を有することから融点が高くてタンタル粉末との結合力が低いという問題があった。
【０００９】
これは、等価直列抵抗（ＥＳＲ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）及び漏洩電流（ＬＣ：Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）特性の向上において障害となった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、焼結時に陽極引出線とタンタル粉末の結合力を強化すると共にＬＣ（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）特性を強化したタンタルキャパシタ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】
【００１１】
本発明の一形態は、タンタル粉末が焼結して形成されたチップ焼結体と、上記チップ焼結体の内部に位置する挿入領域と上記チップ焼結体の外部に位置する非挿入領域を有するニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線と、を含むタンタルキャパシタを提供する。
【００１２】
上記チップ焼結体の表面には誘電体酸化皮膜層、陰極の極性を有する固体電解質層及び陰極補強層が順次塗布されて形成されることができる。
【００１３】
上記固体電解質層は、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）及び伝導性高分子で構成された群から選択された一つ以上で形成されることができる。
【００１４】
上記伝導性高分子は、ポリピロール（Ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ＰＥＤＯＴ）及びポリアニリン（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）で構成された群から選択された一つ以上であることができる。
【００１５】
また、上記陰極補強層は、カーボン（Ｃａｒｂｏｎ）と銀（Ａｇ）が順次塗布されて形成されることができる。
【００１６】
本発明の他の形態は、タンタル粉末が焼結して形成され実装面を有するチップ焼結体と、上記チップ焼結体が実装されることができる陰極リードフレームと、上記チップ焼結体の内部に位置する挿入領域と、上記チップ焼結体の外部に位置する非挿入領域を有するニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線と、上記ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線の非挿入領域と連結される陽極リードフレームと、上記チップ焼結体及び上記ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線を囲むように形成された樹脂モールディング部と、を含むタンタルキャパシタを提供する。
【００１７】
上記チップ焼結体の表面には誘電体酸化皮膜層、陰極の極性を有する固体電解質層及び陰極補強層が順次塗布されて形成されることができる。
【００１８】
上記固体電解質層は、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）及び伝導性高分子で構成された群から選択された一つ以上で形成されることができる。
【００１９】
上記伝導性高分子は、ポリピロール（Ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ＰＥＤＯＴ）及びポリアニリン（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）で構成された群から選択された一つ以上であることができる。
【００２０】
また、上記陰極補強層は、カーボン（Ｃａｒｂｏｎ）と銀（Ａｇ）が順次塗布されて形成されることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、陽極引出線をニオビウム（Ｎｂ）ワイヤとして用いることにより、焼結時にタンタル粉末との結合力を強化して等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタのチップ焼結体の断面概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるタンタルキャパシタの斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるタンタルキャパシタの内部構造の断面図である。
【図４】タンタル（Ｔａ）ワイヤを含むタンタルキャパシタとニオビウム（Ｎｂ）ワイヤを含むタンタルキャパシタの漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態は多様な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及びサイズなどはより明確な説明のために誇張されることがあり、図面上の同一符号で表示される要素は同一の要素である。
【００２４】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタのチップ焼結体の断面概略図である。
【００２６】
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタは、タンタル粉末が焼結して形成されたチップ焼結体１１と、上記チップ焼結体の内部に位置する挿入領域と上記チップ焼結体の外部に位置する非挿入領域を有するニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線１２と、を含むことができる。
【００２７】
上記チップ焼結体１１は、バインダーを混合したタンタル粉末に陽極引出線を挿入し所望のサイズのタンタル素子を成形した後、上記タンタル素子を１０００〜２０００℃の高真空（１０-５ｔｏｒｒ以下）雰囲気で３０分程度焼結して製造することができる。
【００２８】
本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタは、上記バインダーを混合したタンタル粉末に挿入する上記陽極引出線をニオビウム（Ｎｂ）材質で形成することができる。
【００２９】
本発明の一実施形態によると、ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線１２を上記バインダーを混合したタンタル粉末に挿入した後に成形及び焼結工程を経て上記チップ焼結体１１を製造するため、上記陽極引出線１２とタンタル粉末との結合力に優れることができる。
【００３０】
上記タンタル素子を１０００〜２０００℃の温度で焼結するため、融点が２４７７℃と低いニオビウム（Ｎｂ）素材を陽極引出線１２として用いる場合、タンタル粉末との結合力に優れることができる。
【００３１】
具体的には、タンタル素子に用いられるタンタル粉末は、ナノ粒子であり、低い焼結温度である１０００〜２０００℃の温度で焼結されるが、陽極引出線をタンタル素材で製作する場合はバルク（ｂｕｌｋ）特性を有するようになるため、融点が３０００℃以上であることができる。
【００３２】
このようにタンタル素材で製作された陽極引出線が挿入されたバインダーを混合したタンタル粉末を１０００〜２０００℃の温度で焼結する場合、融点が高いタンタル素材の陽極引出線とタンタル粉末との結合力が低くなるという問題があることもある。
【００３３】
このように製作されたタンタルキャパシタは、等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）特性に問題があることもある。
【００３４】
しかしながら、本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタは、陽極引出線を融点の低いニオビウム（Ｎｂ）素材に代替することにより、タンタル粉末との結合力が強化して、等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）特性が向上することができる。
【００３５】
一方、上記チップ焼結体１１の表面には誘電体酸化皮膜層１３、陰極の極性を有する固体電解質層１４及び陰極補強層１５、１６が順次塗布されて形成されることができる。
【００３６】
上記チップ焼結体１１は、タンタル粉末の他にチタン（Ｔｉ）又はニオブ（Ｎｂ）のような粉末とバインダーを混合して製作されることもできる。
【００３７】
上記誘電体酸化皮膜層１３は、上記チップ焼結体１１の表面に電気化学反応を用いた化成工程により酸化皮膜（Ｔａ２Ｏ５）を成長させることにより形成されることができる。
【００３８】
上記固体電解質層１４は、特に制限されず、例えば、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）及び伝導性高分子で構成された群から選択された一つ以上で形成されることができる。
【００３９】
上記伝導性高分子は、特に制限されず、例えば、ポリピロール（Ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ＰＥＤＯＴ）及びポリアニリン（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）で構成された群から選択された一つ以上であることができる。
【００４０】
上記固体電解質層１４は、例えば、上記誘電体酸化皮膜層１３の表面に硝酸-マンガン溶液を塗布した後に焼成工程により二酸化マンガン（ＭｎＯ２）を形成させることにより陰極の極性を有することができる。
【００４１】
また、本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタは、上記固体電解質層１４の表面に、上記固体電解質層の導電性を向上させるために伝導性物質の陰極補強層１５、１６がさらに形成されることができる。
【００４２】
上記陰極補強層１５、１６は、上記固体電解質層１４の表面にカーボン（Ｃａｒｂｏｎ）１５と銀（Ａｇ）１６が順次塗布されて形成されることができる。
【００４３】
図２は、本発明の他の実施形態によるタンタルキャパシタの斜視図である。
【００４４】
図３は、本発明の他の実施形態によるタンタルキャパシタの内部構造の断面図である。
【００４５】
図２及び図３を参照すると、本発明の他の実施形態によるタンタルキャパシタ１００は、タンタル粉末が焼結して形成され実装面を有するチップ焼結体１１０と、上記チップ焼結体１１０が実装されることができる陰極リードフレーム１８０と、上記チップ焼結体１１０の内部に位置する挿入領域と、上記チップ焼結体１１０の外部に位置する非挿入領域を有するニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線１２０と、上記ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線１２０の非挿入領域と連結される陽極リードフレーム１７０と、上記チップ焼結体１１０及び上記ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線１２０を囲むように形成された樹脂モールディング部１９０と、を含むことができる。
【００４６】
本発明の他の実施形態によるタンタルキャパシタは、タンタル粉末が焼結して形成され実装面を有するチップ焼結体１１０を含むことができる。
【００４７】
上記チップ焼結体１１０の製造方法は上述したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４８】
また、上記チップ焼結体１１０の表面には誘電体酸化皮膜層、陰極の極性を有する固体電解質層及び陰極補強層が順次塗布されて形成されることができる（図示せず）。
【００４９】
上記誘電体酸化皮膜層、固体電解質層及び陰極補強層に関する特徴は、本発明の一実施形態で説明した内容と同様である。
【００５０】
本発明の他の実施形態によるタンタルキャパシタは、上記チップ焼結体１１０の内部に位置する挿入領域と上記チップ焼結体１１０の外部に位置する非挿入領域を有するニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線１２０を含むことができる。
【００５１】
上記のように、陽極引出線１２０を融点の低いニオビウム（Ｎｂ）素材に代替することにより、タンタル粉末との結合力が強化して、等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）特性が向上することができる。
【００５２】
上記実装面を有するチップ焼結体１１０は銀（Ａｇ）ペーストを用いて陰極リードフレーム１８０に接着することができる。
【００５３】
また、上記ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線１２０の非挿入領域と陽極リードフレーム１７０を連結することができる。
【００５４】
上記陽極引出線１２０と上記陽極リードフレーム１７０を連結する方法は特に制限されず、例えば、電気溶接により付着することができる。特に、溶接は、電気スポット溶接方式を用いて行われることができる。
【００５５】
また、本発明の他の実施形態によるタンタルキャパシタは、上記チップ焼結体１１０及び上記ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線１２０を囲むように形成された樹脂モールディング部１９０を含むことができる。
【００５６】
上記樹脂モールディング部１９０の材質は特に制限されず、上記チップ焼結体１１０及び上記ニオビウム（Ｎｂ）で形成された陽極引出線１２０を囲むようにエポキシでモールディングして行われることができる。
【００５７】
上記樹脂モールディング部１９０は、上記チップ焼結体１１０を保護し印刷回路基板（ＰＣＢ）への実装が容易であるようにタンタルキャパシタの形状を作る役割をすることができる。
【００５８】
本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタは、陽極引出線をニオビウム（Ｎｂ）ワイヤとして用いることにより、焼結時にタンタル粉末との結合力を強化して等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）特性に優れることができる。
【００５９】
図４は、タンタル（Ｔａ）ワイヤを含むタンタルキャパシタとニオビウム（Ｎｂ）ワイヤを含むタンタルキャパシタの漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）を比較したグラフである。
【００６０】
図４を参照すると、タンタル（Ｔａ）ワイヤを用いて製作されたタンタルキャパシタの場合は漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）が平均１５μＡであるのに対し、ニオビウム（Ｎｂ）ワイヤを用いて製作されたタンタルキャパシタの場合は漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）が平均１０μＡであり、約３３％の水準に改善されたことが分かる。
【００６１】
したがって、本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタは、陽極引出線をニオビウム（Ｎｂ）ワイヤとして用いることにより、優れた漏洩電流（Ｌｅａｋａｇｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＬＣ）特性を有することができる。
【００６２】
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の特許請求の範囲により限定される。したがって、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有する者による多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これもまた本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００６３】
１１  チップ焼結体
１２  陽極引出線
１３  誘電体酸化皮膜層
１４  固体電解質層
１５  カーボン（Ｃａｒｂｏｎ）層
１６  銀（Ａｇ）層
１００  タンタルキャパシタ
１１０  チップ焼結体
１２０  陽極引出線
１７０  陽極リードフレーム
１８０  陰極リードフレーム
１９０  樹脂モールディング部
【図１】
2013058757.tif 000003
【図２】
2013058757.tif 000004
【図３】
2013058757.tif 000005
【図４】
2013058757.tif 000006