[發明專利]電介質及其制造方法以及電解電容器

在審

• 申請號: 201410497926.6
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN105006368A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發明（設計）人: 村山祐司;坂田幸治;菅原康久
• 申請（專利權）人: NEC東金株式會社
• 主分類號: H01G9/07
• 分類號: H01G9/07;H01G9/15
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 袁飛

技術領域

本發明涉及電介質及其制造方法，以及電解電容器。

背景技術

包含閥金屬的氧化物主要用于形成電解電容器的電介質層的電介質。該氧化物具有閥作用，高介電常數，并且可獲得較高的電容。在JP1-277342A、JP2010-34589A、JP43-18012B、JP6-333263A、JP9-165676A、JP2004-22702A以及JP2005-327428A中公開了有關電介質的技術。

然而，在以上專利文獻中描述的技術中，漏電流較大，尤其是在高溫環境中，存在電容的增加波動(increase?fluctuation)變大而漏電流增加的趨勢，并且因此可靠性低。

本發明的目的是提供一種電介質和電解電容器，具有小量漏電流，并且在高溫環境中具有高可靠性。

發明內容

根據本發明的電介質是一種至少包含鋯、鈦和碳原子的電介質，其中，碳原子的濃度為100ppm以上，10000ppm以下；并且鈦與鋯鈦總和的原子比為30％以上，90％以下。

一種根據本發明的制造電介質的方法，包括：將鋯鈦合金與有機粘合劑混合，以獲得混合物；燒結該混合物，以獲得燒結體；對該燒結體進行陽極化處理。

一種根據本發明的制造電介質的方法，包括：在包含有機化合物A的氣體中對鋯鈦合金進行熱處理；以及對熱處理后的合金進行陽極化處理。

一種根據本發明的制造電介質的方法，包括：在包含有機化合物B的溶液中對鋯鈦合金進行陽極化處理。

一種根據本發明的電解電容器，包括根據本發明的電介質。

本發明可以提供具有小量的漏電流且在高溫環境下具有高可靠性的電介質和電解電容器。

具體實施方式

[電介質]

根據本發明的電介質是一種至少包括鋯(Zr)、鈦(Ti)和碳原子(C)的電介質，其中，碳原子的濃度為100ppm以上，10000ppm以下；鈦與鋯鈦總和的原子比(Ti/(Zr+Ti))為30％以上，90％以下。

Ti具有超過Ta和Al的相對介電常數，因此，其對電解電容器的應用被認為更有前景。但是，作為含Ti電介質的氧化物可能結晶，因此該氧化物的問題是漏電流可能增加。因此，人們認為要在Ti中加入不同的元素形成合金，以抑制結晶。但是，例如，在使用包含Ti和Zr或者Ti和Al的合金獲得的電介質中，漏電流并沒有充分地降低，該電介質不能應用于電解電容器。此外，對于電介質，在高溫環境中，電容的增加波動變大，漏電流也在增加，這是由于：在高溫環境中，作為電介質的氧化物中氧原子擴散到底層的閥金屬側，并且電介質膜的有效厚度降低。

根據本發明的電介質包含特定比率的鋯、鈦和碳原子。在本發明中，少量添加的碳原子可以抑制電介質的結晶并使無定形結構穩定。因而，可以獲得具有小量漏電流的電介質。此外，在高溫環境中，少量添加的碳原子阻止氧的移動，因而可以抑制電容的增加波動變大以及漏電流的增加，并且可以獲得具有高可靠性的電介質。通過這種方式，根據本發明的電介質可用作電解電容器的電介質。

根據本發明電介質中碳原子的濃度為100ppm以上，10000ppm以下。當碳原子的濃度小于100ppm時，不能獲得足夠的結晶抑制效果，漏電流增加。另一方面，當碳原子濃度超過10000ppm時，碳化物被形成從而提供具有低絕緣性的電介質，漏電流增加。碳原子的濃度優選為150ppm以上，8000ppm以下；更優選為1000ppm以上，7000ppm以下；進一步優選為2000ppm以上，5000ppm以下。對碳原子濃度的測量由稍后描述的方法實施。此外，碳原子濃度的單位“ppm”為質量比。

根據本發明的電介質中包括的鈦與鋯鈦總和的原子比為30％以上，90％以下。當原子比小于30％時，電介質為晶體氧化物而不是無定形結構。另一方面，當原子比超過90％時，當通過稍后描述的陽極化來制造電介質時，在低陽極化電壓下，電介質從無定形結構變為晶體氧化物。原子比優選為33％以上，70％以下；更優選為35％以上，60％以下；進一步優選為37％以上，50％以下。對原子比的測量由稍后描述的方法實施。

根據本發明的電介質可以處于碳原子溶于包含鋯鈦的氧化物這一狀態。該狀態可通過XPS(X射線光電子光譜)和EPMA(電子探針微量分析儀)進行確認。

根據本發明的電介質優選包括無定形結構。當電介質包括無定形結構時，漏電流降低。電介質包括無定形結構這一事實可通過透射電子顯微鏡來確認。