JP2704023B2 - 電解コンデンサ用電極材料の製造装置 - Google Patents

電解コンデンサ用電極材料の製造装置

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JP2704023B2 JP2061755A JP6175590A JP2704023B2 JP 2704023 B2 JP2704023 B2 JP 2704023B2 JP 2061755 A JP2061755 A JP 2061755A JP 6175590 A JP6175590 A JP 6175590A JP 2704023 B2 JP2704023 B2 JP 2704023B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電解コンデンサ用電極材料の製造装置に関
し、詳細には静電容量を増大することにより、大容量の
電極材料を効率良く連続生産し得る様に改善された方法
に関するものである。
[従来の技術] 電解コンデンサは単位体積当たりの静電容量が他のコ
ンデンサに対比して大きいことから、軽薄短小化が要求
特性の1つである各種電子機器等において広く用いられ
ている。電解コンデンサの体積を大きくすることなく容
量を増大させる方法の1つとしては、電極材料表面に形
成される高誘電体皮膜の単位面積当たりの表面積を増大
する方法があり、誘電体皮膜の表面に凹凸を形成して表
面積を拡大すると静電容量が増加する。
例えば特開昭61−214420によれば、エッチング法やサ
ンドプラスト等の機械的研磨によって粗面化した基材の
上に、真空蒸着法や不活性ガス中蒸着法等により金属皮
膜を形成することで、基材の凹凸の効果を金属皮膜の表
面にも反映させて、静電容量の増加を図っている。
また本発明者らは陰極アークプラズマ蒸着法で蒸発源
から生じるマクロパーティクルに着眼し、元来膜の不均
一性や表面粗度の悪化等を招き好ましくないとされてい
たマクロパーティクルを積極的に利用することによっ
て、蒸着皮膜に微細な凹凸を形成して単位体積当たりの
静電容量を向上させる方法を開発し先に出願を済ませた
(特願平1−101881)。
一方電極材料を連続的に生産する蒸着設備の代表例と
しては、特開昭64−33915に示されているものがあり、
その概略図を第15図に記載した。この装置によれば基材
10は巻出しロール4から、複数のパスロール6と2個の
蒸着ロールを通って巻取りロール5まで搬送され、2個
のルツボ7の上方に位置する蒸着ロール3の外周面上
で、基材の片面ずつ両面に金属粒子が蒸着される。尚上
記連続装置においては、蒸着時に蒸発源の熱により基材
温度が上昇すると、蒸着皮膜構造が密になって表面積が
小さくなり容量の低下を招くので、蒸着ロール3として
は冷却機構を有するロールを用いることが必要である。
ところで本発明者らの先行出願である陰極アークプラ
ズマ蒸着法による電極材料の製造方法を、第15図記載の
連続蒸着装置に適用する場合、ルツボ7を陰極アークの
蒸発源と置換えればよく、これによりシャッタ8等は省
略でき蒸発源の予備溶解等が不要となる。また蒸発源の
取付方向は自由に設定でき、例えば第16図の様に複数個
の蒸発源22を蒸着ロール3上の基材に向けて配置するこ
とによって、生産能力を向上させることも可能である。
この様にして陰極アークプラズマ蒸着法による連続蒸
着装置を用いれば電解コンデンサの静電容量はかなり向
上するが、軽薄短小化の度合いが商品価値の極めて重要
な要素の1つである電子機器分野における電解コンデン
サとしては、さらに大容量の電極材料が求められてお
り、新しい技術の開発が待望されている。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は上記事情に着目してなされたものであって、
電解コンデンサ用電極材料の表面を効率的に粗面化し、
静電容量の増大を図ることができる電極材料の製造装置
を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成した本発明とは、陰極アークプラズマ
によって蒸発源から放出される金属粒子を、蒸着ロール
上を走行する基材表面に連続的に蒸着させる電解コンデ
ンサ用電極材料製造装置において、蒸発源の前方に、基
材の走行方向に間隔をとって1対の蒸着ロールを配置す
ると共に、該蒸着ロール間の基材搬送路中であって蒸発
金属粒子が蒸発源から直接飛来しない位置に、少なくと
も1個以上のパスロールを配設して基材を該パスロール
に架け渡す様に走行させ、更に基材の通過軌跡の全部又
は一部を上記蒸発源の表面端部からの仰角が30°以下で
ある空間内に配してなることを要旨とするものである。
また、基材の両面に金属粒子を蒸着させるにあたって
は、陰極アークプラズマによって2個の蒸発源から放出
される金属粒子を、蒸着ロール上を走行する基材表面の
両面に連続的に蒸着させる電解コンデンサ用電極材料製
造装置において、各蒸発源の前方に、基材の走行方向に
間隔をとって各1対の蒸着ロールを配置すると共に、基
材の通過軌跡の全部又は一部を上記蒸発源の表面端部か
らの仰角が30°以下である空間内に配する様に構成すれ
ばよい。
更に、蒸発源から放出される金属粒子を有効利用する
という観点からは、2個の蒸発源を対向空間を置いて向
い合せに配置すると共に該対向空間に蒸着ロールを設
け、対向する上記蒸発源の蒸発面を対面として含む様に
形成された矩形空間の一部に前記蒸着ロールを位置決め
することによって、上記基材の通過軌跡の一部が該矩形
空間内に入る様に構成することが好ましく、前記矩形空
間の2本の対角線を、蒸着ロール上の基材が横切る様に
蒸着ロールを位置決めすることによって、上記基材の通
過軌跡の一部が該矩形空間内に入る様に構成すれば、前
記金属粒子の利用効率がより一層高まる。
[作用及び実施例] 本発明者らは電極材料の基材表面を粗面化する技術に
関する種々の実験を繰り返す中で、基材表面とカソード
表面が形成する角度が粗面化の程度を大きく左右すると
の知見を得た。
第1のグラフは、金属粒子の蒸発面からの飛出角度と
基材の表面粗さの関係を示したものであるが、蒸発面か
らの飛出角度が45°未満、好ましくは30°以下で表面粗
さが高いことがわかる。一方「リサーチアンドデベロッ
プメント」(1987.2)第173〜184頁に記載の技術によれ
ば、マクロパーティクルはアーク溝表面から30°以下の
角度で放出されるとされており、前記表面粗さはマクロ
パーティクルによるものであることが推測できる。
本発明者らはこの様な粗面化に関する知見をもとに、
蒸着ロール,パスロール,蒸発源の配置を工夫すること
によって、低角度で放出するマクロパーティクルを基材
表面に蒸着させることができる本発明装置を完成させ
た。
基材にマクロパーティクルを蒸着させるにあたって
は、1つの蒸発源で基材の片面に蒸着を行なう方法と、
両面に行なう方法があるが、まず片面に蒸着を行なう装
置について述べる。
蒸発源の表面端部からの仰角が30°以下である空間を
基材が通過する様にしようとすると、第2図に示す装置
の様に、蒸着ロール3の径を大きくすることと、蒸発源
22と蒸着ロール3の距離aを縮めることが考えられる
が、前者の方法では設備が大型化してしまい、一方後者
の方法では異常放電やアークスポットによって基材10が
異常に加熱される恐れがある。
第3図に示す装置の様に2個の蒸着ロールを用いれ
ば、蒸発源22と基材10の距離を十分確保した上で蒸着可
能であるが、蒸着ロール3により冷却されない非冷却部
24で蒸着が行なわれることとなり、やはり基材10が加熱
されてしまう。そこで第4図に示す装置の様に、2個の
蒸着ロール間にパスロール6を1個設けて蒸発源22から
基材10を離すこともできるが、今度はパスロール6に粒
子が付着してしまい、連続して使用すると基材に損傷を
与える可能性があり好ましくない。
本発明装置は蒸発源の表面端部からの仰角が30°以下
である空間を基材が通過する様に構成してなるものであ
るが、基材の加熱やパスロールへの蒸発粒子の付着等の
問題をおこすことなく基材の粗面化を図るには、後述す
る様に蒸発源の前方左右両方向に(前方に、基材の走行
方向に間隔をとって)1対の蒸着ロールを配置すると共
に、該蒸着ロール間の基材搬送路中であって蒸発粒子が
蒸発源から直接飛来しない位置に、少なくとも1個以上
のパスロールを配設して基材を上記パスロールに架け渡
す様に走行させることが必要である。
第5図から第8図は代表的な本発明装置の実施例を示
す概略説明図である。第5図に示す装置では蒸発源22の
両側から30°以下の空間を通る位置に2個の蒸着ロール
3,3′が配設されている。従って蒸発源22から低角度で
放出されるマクロパーティクルを基材10に蒸着すること
ができる。また2個のパスロール6,6′は蒸着ロール3,
3′でできた蒸発源22からの死角に配設されており、蒸
発源22から直接蒸発粒子を受けることがないので、パス
ロール表面の蒸発粒子付着量は極めて少なく、連続使用
しても基材を損傷する恐れはない。さらに2個の蒸着ロ
ール間の搬送途中にある非冷却部24であっても、蒸発源
22から十分離れて迂回しているので基材の異常加熱の恐
れは少なく、必要であれば蒸発源からさらに離すことも
容易である。
第6図に示す装置は第5図に示す装置におけるパスロ
ールを2個から1個にしたものであり、この場合も第5
図に示す装置と同様の効果が得られるが、基材の非冷却
部24は蒸発源22に対して大きく傾斜しているため、単位
長さあたりの蒸着量が少なく、基材の加熱を第5図記載
の装置以上に抑えることができる。
第7図に示す装置は第5図に示す装置を2組直列に配
設し、基材の両面に蒸着できる様に構成したものであ
る。また第8図に示す装置は2個の蒸発源を用いて基材
の両面に蒸着できる様にしたもので、第6図に示す装置
におけるパスロールを他方の蒸着ロールとして代用した
ものである。この様にすれば1つの蒸発源で基材の両面
へ同時に蒸着することができ、第7図に示す装置に比べ
コンパクト化が図れる。
次に1つの蒸発源で基材の両面に同時に蒸着を行なう
方法において、蒸発面が蒸着面に対して低角度となる様
に形成するには、第9図に示す装置の様に蒸発源及び蒸
着ロールを配置すればよい。しかしながらこの方法によ
れば低角度のマクロパーティクル27は有効に利用できる
が、カソード正面へ向けて放出される蒸発粒子(原子,
イオンおよび若干のマクロパーティクル)25が無駄にな
り、蒸発源物質の利用効率が低下する。
そこで第10図に示す装置の様に、蒸発源22の対向側に
別の蒸発源22′を配設して蒸着ロール上の基材10が2つ
の蒸発面を対面として含む様に形成された矩形空間の一
部に前記蒸着ロールを位置決めすることによって、上記
基材の通過軌跡の一部が上記矩形空間内に入る様に構成
すれば、互いに粒子を捕集することができ、蒸着材料の
利用効率低下を防止することができる。
但し第10図記載の装置であっても一部の蒸発粒子26は
無駄となるので、第11図に示す装置の様に1対の蒸着ロ
ール3,3′の間隔を狭くするか、第12図に示す装置の様
に蒸着ロール3,3′を2組配設すれば、上記粒子の捕集
効率を更に向上させることができるので好ましい。即ち
基材が1対の蒸発面で形成される前記矩形空間を通過す
る際に、対面する蒸発面の対角線を横切るように蒸着ロ
ールを配設する方法である。
尚本発明装置の設計に当たっては、生産能力を更に拡
大するため上記構成のものを2組以上並設してもよい。
例えば第13図に示す装置は第10図に示す装置の構成を2
式直列に配したものである。また第14図に示す装置は第
13図に示す装置の蒸着ロールを1つ減らし、装置のコン
パクト化及びコストダウンを図る構成にしたものであ
る。さらに生産能力を向上させようとする場合には、上
記趣旨に沿って蒸着ロールおよび蒸発源を増設していけ
ばよい。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されているので、大容量の電
解コンデンサ用電極材料が連続して生産できる様にな
り、電解コンデンサの大容量化,小型化に寄与できるこ
ととなった。
【図面の簡単な説明】 第1図は金属粒子の飛散角度と表面粗さの関係を示した
グラフ、第2図〜第4図は本発明装置に至る開発過程の
装置を示す概略図、第5〜14図は本発明装置の代表例を
示す概略説明図、第15図,第16図は従来の電極材料製造
装置の概略図である。 1……真空容器、2……真空ポンプ 3……蒸着ロール、4……巻出しロール 5……巻取りロール、6……パスロール 7……ルツボ、8……シャッター 9……蒸発物、10……基材 11……シールド板、21……アノード 22……蒸発源、23……アーク電源 24……非冷却部、25……マクロパーティクル

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陰極アークプラズマによって蒸発源から放
    出される金属粒子を、蒸着ロール上を走行する基材表面
    に連続的に蒸着させる電解コンデンサ用電極材料製造装
    置において、 蒸発源の前方に、基材の走行方向に間隔をとって1対の
    蒸着ロールを配置すると共に、 該蒸着ロール間の基材搬送路中であって蒸発金属粒子が
    蒸発源から直接飛来しない位置に、少なくとも1個以上
    のパスロールを配設して基材を該パスロールに架け渡す
    様に走行させ、 更に基材の通過軌跡の全部又は一部を上記蒸発源の表面
    端部からの仰角が30°以下である空間内に配してなるこ
    とを特徴とする電解コンデンサ用電極材料の製造装置。
  2. 【請求項2】陰極アークプラズマによって2個の蒸発源
    から放出される金属粒子を、蒸着ロール上を走行する基
    材表面の両面に連続的に蒸着させる電解コンデンサ用電
    極材料製造装置において、 各蒸発源の前方に、基材の走行方向に間隔をとって各1
    対の蒸着ロールを配置すると共に、 基材の通過軌跡の全部又は一部を上記蒸発源の表面端部
    からの仰角が30°以下である空間内に配してなることを
    特徴とする電解コンデンサ用電極材料の製造装置。
  3. 【請求項3】陰極アークプラズマによって2個の蒸発源
    から放出される金属粒子を、蒸着ロール上を走行する基
    材表面の両面に金属粒子を連続的に蒸着させる電解コン
    デンサ用電極材料製造装置において、 2個の蒸発源を対向空間を置いて向い合せに配置すると
    共に該対向空間に蒸着ロールを設け、 対向する上記蒸発源の蒸発面を対面として含む様に形成
    された矩形空間の一部に前記蒸着ロールを位置決めする
    ことによって、上記基材の通過軌跡の一部が該矩形空間
    内に入る様に構成し、且つ 基材の通過軌跡の全部又は一部を上記蒸発源の表面端部
    からの仰角が30°以下である空間内に配してなることを
    特徴とする電解コンデンサ用電極材料の製造装置。
  4. 【請求項4】請求項(3)記載の製造装置において、前
    記矩形空間の2本の対角線を、蒸着ロール上の基材が横
    切る様に蒸着ロールを位置決めすることによって、上記
    基材の通過軌跡の一部が該矩形空間内に入る様に構成し
    てなる電解コンデンサ用電極材料の製造装置。
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