JP3294621B2

JP3294621B2 - 陽極酸化方法

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Publication number: JP3294621B2
Application number: JP08981491A
Authority: JP
Inventors: 英孝内海
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 2002-06-24
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JPH04299829A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被酸化膜を陽極酸化する
ための陽極酸化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】絶縁膜を形成する方法として、アルミニ
ウムやタンタル等の金属膜や、ｎ型またはｐ型のシリコ
ン半導体膜等の導電性膜を陽極酸化して、この導電性膜
を絶縁膜化する方法がある。

【０００３】上記導電性膜の陽極酸化は、従来、図３に
示した陽極酸化装置によって行なわれている。

【０００４】図３において、図中１は電解液槽であり、
その内部には電解液２が満たされている。

【０００５】この電解液２中には、白金等からなる網状
の陰極３が垂直に浸漬されており、この陰極３は直流電
源４の−極に接続されている。なお、この陰極３は、そ
の上端部が電解液面上に突出する状態に設けられてお
り、液面上に突出する上端部において前記直流電源４に
接続されている。

【０００６】一方、１０は、一面に導電性膜からなる被
酸化膜１１を形成した絶縁性基板であり、この基板１０
は、その被酸化膜１１の膜面を上記陰極３に対向させ
て、電解液２中に垂直に浸漬される。

【０００７】この基板１０は、その上端部および被酸化
膜１１の上端部が電解液面上に突出する状態で電解液２
中に浸漬されており、この基板１０の上端部には、被酸
化膜１１の上端部に導通接触するクリップ式接続部材５
が着脱可能に止着されている。この接続部材５は、前記
直流電源４の＋極に接続されている。

【０００８】そして、上記被酸化膜１１の陽極酸化は、
被酸化膜１１を電解液２中に浸漬して、この被酸化膜１
１のほぼ全面を陰極３に対向させ、この状態で被酸化膜
１１と陰極３との間に電圧を印加することによって行な
われており、このように被酸化膜１１と陰極との間に電
圧を印加すると、被酸化膜１１が電解液２中で化成反応
を起して陽極酸化される。

【０００９】なお、上記被酸化膜１１は、電解液２中に
浸漬された被酸化領域だけが陽極酸化され、電解液面上
に突出している上端部は酸化されないため、この上端部
は導電性膜のままである。この被酸化膜部分は、必要に
応じて、導電性膜として利用されるか、あるいは、後工
程でエッチング除去されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の陽極酸化装置を用いた陽極酸化方法では、被酸化膜
１１の被酸化領域をその全体にわたって均等に酸化させ
ることができず、そのため、上記被酸化領域に、酸化さ
れない部分が残ってしまうという問題をもっていた。

【００１１】これは、被酸化膜１１の各部の電圧に差が
あるためである。

【００１２】すなわち、直流電源４から接続部材５を介
して被酸化膜１１の上端部に印加された電圧は、被酸化
膜１１を電流経路として被酸化膜全体に加わるが、この
電圧は被酸化膜自体の抵抗により電圧降下するため、被
酸化膜１１にかかる電圧は、上記接続部材５が接触して
いる電圧印加箇所から離れるのにともなって低くなる。

【００１３】そして、被酸化膜１１の膜厚方向への酸化
深さおよびその進行速度は、主に、被酸化膜１１と陰極
３との間に印加される電圧によって決まるが、上記従来
の陽極酸化装置では、被酸化膜１１の各部と陰極３との
間の距離が全て同じ（被酸化膜１１と陰極３とが平行）
であるため、被酸化膜１１と陰極３との間にかかる電圧
は、被酸化膜１１の電圧印加箇所に近い上端側ほど高
く、このため、被酸化膜１１の陽極酸化は、電解液２中
に浸漬している部分のうち、電圧印加箇所に近い上端
側、つまり高い電圧がかかる側ほど速くかつ深く進行す
る。

【００１４】図４は上記従来の陽極酸化装置によって被
酸化膜１１を陽極酸化した場合の、被酸化膜４の酸化進
行状況を示しており、（ａ）は酸化初期の状態、（ｂ）
は酸化がある程度進んだ状態、（ｃ）は酸化の進行が止
った状態を示している。

【００１５】図４において、１１ａは、被酸化膜１１が
陽極酸化された酸化層を示している。この酸化層１１ａ
は高抵抗の絶縁層であり、被酸化膜１１の未酸化層（金
属層）の厚さは、酸化層１１ａの深さが大きくなるのに
つれて薄くなり、これにともなって被酸化膜１１の抵抗
値が大きくなって行く。

【００１６】そして、従来の陽極酸化装置では、被酸化
膜１１の酸化が電圧印加箇所に近い上端側ほど速くかつ
深く進行するため、この部分が図４（ｃ）に示すように
被酸化膜１１の全厚さにわたって酸化されると、この部
分で電流経路が断たれて、この部分から下の被酸化膜部
分には電圧がかからなくなり、この時点で被酸化膜１１
の陽極酸化の進行が止ってしまう。

【００１７】このため、従来の陽極酸化装置では、被酸
化膜１１の電解液２中に浸漬された被酸化領域のうち、
電圧印加箇所に近い上端側はその全厚さにわたって酸化
されるが、この部分より下端側の部分は、膜表面だけを
酸化された状態となり、この部分が導電性をもったまま
となってしまう。

【００１８】これは、特に、大面積の被酸化膜１１ほど
顕著であり、被酸化膜１１の面積が大きいと、電圧印加
箇所に近い上端側にかかる電圧と、電圧印加箇所とは反
対側の下端側にかかる電圧との差が大きくなるため、被
酸化膜１１の下端側に、膜表面だけしか酸化されない部
分、あるいは膜表面もほとんど酸化されない部分が広く
残ってしまう。

【００１９】本発明は、被酸化膜の被酸化領域をその全
体にわたってほぼ均等に酸化することができる、被酸化
膜の陽極酸化方法を提供することを目的とするものであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の陽極酸化方法
は、被酸化膜を電解液中に浸漬し、この被酸化膜と、前
記電解液中に浸漬した陰極との間に電圧を印加して、前
記被酸化膜を陽極酸化する陽極酸化方法において、前記
被酸化膜が形成された矩形の基板を、その上端の一辺に
設けた電圧印加箇所を上にし、前記上端と対向する他辺
を下端としてほぼ垂直に前記電解液中に配置し、前記基
板の下端の一辺に対応する長さを有する陰極を、その長
手方向を前記基板の下端の一辺に沿って対向させ、かつ
前記陰極と前記被酸化膜との距離が前記下端では短く、
前記上端に近づくほど長くなる位置に配置し、前記被酸
化膜の被酸化領域のほぼ全体が電解液中に浸漬された
後、前記基板の電圧印加箇所と前記陰極との間に電圧を
印加することを特徴とするものである。

【００２１】

【作用】このような位置に陰極を配置しておくと、被酸
化膜の各部位と一端側の電圧印加箇所との間の抵抗は、
その一端側の電圧印加箇所から離れるのにともなって大
きくなるが、被酸化膜と陰極との間の抵抗は、その間の
距離が短い側、つまり、上記電圧印加箇所とは反対側の
端部で小さく、電圧印加箇所に近づくのにともなって大
きくなる。したがって、被酸化膜の各部位を通る電流経
路の抵抗値がほぼ等しくなり、電圧分布が均一になる。

【００２２】そして、被酸化膜の膜厚方向への酸化深さ
およびその進行速度は、主に被酸化膜と陰極との間に加
わる電圧の高さによって決まるため、この電圧の分布が
上記のように均一であれば、被酸化膜の陽極酸化の進行
は、その被酸化領域の全体にわたってほぼ均等になる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２を
参照して説明する。

【００２４】図１は陽極酸化装置を示しており、この陽
極酸化装置は、電解液２を満たした電解液槽１と、電解
液２中に浸漬された陰極３ａと、直流電源４とからなっ
ている。

【００２５】上記陰極３ａは、白金等からなる棒状電極
とされており、この陰極３ａは、電解液槽１内の底面近
くに水平に配置されて、上記直流電源４の−極に接続さ
れている。

【００２６】この陽極酸化装置による被酸化膜１１の陽
極酸化は、図１に示したように、被酸化膜１１を形成し
た矩形の基板１０を、その上端部および被酸化膜１１の
上端部が電解液面上に突出する状態で電解液２中に垂直
に浸漬し、電解液面上に突出した被酸化膜１１の上端の
一辺と前記被酸化膜１１の下端の一辺に沿って対向配置
された陰極３ａとに直流電源４からの電圧を印加して、
被酸化膜１１と陰極３ａとの間に電圧を加えることによ
って行なう。

【００２７】なお、上記被酸化膜１１は、例えばアルミ
ニウムまたはタンタル等の金属膜であり、この被酸化膜
１１への電圧の印加は、従来と同様に、基板１０の上端
部にクリップ式接続部材５を止着して行なう。また、陰
極３ａとの距離の長い被酸化膜１１の上端部に印加する
電圧値は、被酸化膜自体の抵抗による電圧降下を見込ん
で、陰極３ａとの距離の短い被酸化膜１１の下端側に
も、被酸化膜１１をその全厚にわたる深さに陽極酸化で
きる電圧がかかるような値とする。

【００２８】このように被酸化膜１１と陰極３ａとの間
に電圧を印加すると、被酸化膜１１の電解液中に浸積し
ている被酸化領域が化成反応を生じ表面側から陽極酸化
されて行く。

【００２９】この場合、被酸化膜１１には、その上端部
の電圧印加箇所（クリップ式接続部材５の止着箇所）か
ら電圧が印加されているので、被酸化膜自体の抵抗によ
る、被酸化膜１１の各部位と上記接続部材５が接触して
いる電圧印加箇所との間の抵抗は、前記電圧印加箇所か
ら離れるのにともなって大きくなる。

【００３０】しかし、この陽極酸化装置では、陰極３ａ
を棒状電極とし、この陰極３ａを電解液槽１内の底面近
くに配置しているため、この陰極３ａと、被酸化膜１１
との距離は、この被酸化膜１１の上端側の電圧印加箇所
に向かって長くなっており、陰極３ａと被酸化膜１１と
の間の抵抗は、その間の距離が短い側、つまり、上記電
圧印加箇所とは反対側の下端部で小さく、電圧印加箇所
に近づくのにともなって大きくなる。

【００３１】したがって、陰極３ａと被酸化膜１１の各
部を経由して電圧印加箇所に至るまでの電流経路の抵抗
値が実質的に等しくなり、被酸化膜１１の各部にほぼ等
しい電圧が印加される。

【００３２】そして、被酸化膜１１の膜厚方向への酸化
深さおよびその進行速度は、主に被酸化膜１１と陰極３
ａとの間に加わる電圧によって決まるため、この電圧の
分布が上記のように均一であれば、被酸化膜１１の被酸
化領域がその全体にわたってほぼ均等に酸化される。

【００３３】すなわち、図２は上記陽極酸化装置によっ
て被酸化膜１１を陽極酸化した場合の、被酸化膜１１の
酸化進行状況を示しており、（ａ）は酸化初期の状態、
（ｂ）は酸化がある程度進んだ状態、（ｃ）は酸化終了
状態を示している。

【００３４】この図２において、１１ａは、被酸化膜１
１が陽極酸化された酸化層を示しており、この酸化層１
１ａは、図示のように、被酸化膜１１の下端側から上端
側に向かって広がって行き、最終的に、被酸化膜１１の
電解液２中に浸漬された被酸化領域全体が、図２（ｃ）
のように、その全厚にわたって酸化層１１ａとなる。

【００３５】したがって、上記陽極酸化装置を用いた陽
極酸化方法によれば、被酸化膜１１の被酸化領域をその
全体にわたってほぼ均等に酸化することができるから、
被酸化膜１１の面積が大きくても、その被酸化領域全体
を全厚さにわたって酸化することができる。

【００３６】なお、この実施例では、被酸化膜１１を、
接続部材５を接触させている上端部を除いて電解液２中
に浸漬しているため、この被酸化膜１１の上端部は被酸
化膜のままであるが、この被酸化膜部分は、必要に応じ
て、導電性膜として利用するか、あるいは後工程でエッ
チング除去すればよい。

【００３７】ただし、上記被酸化膜１１は、その全体を
電解液２中に浸漬してもよく、このようにすれば、被酸
化膜全体を陽極酸化することができる。

【００３８】また、上記実施例では、陰極３ａを棒状電
極として、この陰極３ａを電解液槽１内の底面近くに配
置しているが、この陰極は、従来の陽極酸化装置におい
て使用されている網状電極等のような、被酸化膜１１の
全面に対向する電極としてもよく、その場合も、陰極を
その上端側が被酸化膜１１から離れるように斜めに配置
すれば、陰極と被酸化膜１１との距離が、被酸化膜１１
の上端側の電圧印加箇所に向かって大きくなるから、上
記実施例と同様な陽極酸化を行なうことができる。

【００３９】さらに、本発明は、金属膜に限らず、例え
ばｎ型またはｐ型のシリコン半導体膜等の導電性膜の陽
極酸化にも適用することができる。なお、シリコン半導
体膜の陽極酸化は、シリコン半導体膜を電解液中に浸漬
し、このシリコン半導体膜と陰極との間に電圧を印加す
るとともに、上記シリコン半導体膜に光を照射して行な
われる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の陽極酸化方法は、被酸化膜を電
解液中に浸漬し、この被酸化膜と、前記電解液中に浸漬
した陰極との間に電圧を印加して、前記被酸化膜を陽極
酸化する陽極酸化方法において、前記被酸化膜が形成さ
れた矩形の基板を、その上端の一辺に設けた電圧印加箇
所を上にし、前記上端と対向する他辺を下端としてほぼ
垂直に前記電解液中に配置し、前記基板の下端の一辺に
対応する長さを有する陰極を、その長手方向を前記基板
の下端の一辺に沿って対向させ、かつ前記陰極と前記被
酸化膜との距離が前記下端では短く、前記上端に近づく
ほど長くなる位置に配置し、前記被酸化膜の被酸化領域
のほぼ全体が電解液中に浸漬された後、前記基板の電圧
印加箇所と前記陰極との間に電圧を印加するものである
から、被酸化膜をその全体にわたって陰極と被酸化膜の
各部を経由して電圧印加個所に至るまでの電流経路の抵
抗値が実質的に等しくなり、被酸化膜の各部にほぼ等し
い電圧を印加することができるので、ほぼ均等に被酸化
領域を酸化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す陽極酸化装置の斜視
図。

【図２】上記陽極酸化装置による被酸化膜の酸化進行状
況図。

【図３】従来の陽極酸化装置を示す陽極酸化装置の斜視
図。

【図４】従来の陽極酸化装置による被酸化膜の酸化進行
状況図。

【符号の説明】

１…電解液槽、２…電解液、３ａ…陰極、４…電源、５
…接続部材、１０…基板、１１…被酸化膜、１１ａ…酸
化層。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被酸化膜を電解液中に浸漬し、この被酸化
膜と、前記電解液中に浸漬した陰極との間に電圧を印加
して、前記被酸化膜を陽極酸化する陽極酸化方法におい
て、前記被酸化膜が形成された矩形の基板を、その上端の一
辺に設けた電圧印加箇所を上にし、前記上端と対向する
他辺を下端としてほぼ垂直に前記電解液中に配置し、前
記基板の下端の一辺に対応する長さを有する陰極を、そ
の長手方向を前記基板の下端の一辺に沿って対向させ、
かつ前記陰極と前記被酸化膜との距離が前記下端では短
く、前記上端に近づくほど長くなる位置に配置し、前記
被酸化膜の被酸化領域のほぼ全体が電解液中に浸漬され
た後、前記基板の電圧印加箇所と前記陰極との間に電圧
を印加することを特徴とする陽極酸化方法。