JPH03147310A - 電解コンデンサ用アルミニウム電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電解コンデンサ用アルミニウム電極の製造方
法に関し、更に詳しくは、高純度アルミニウムの表面に
蒸着により鉛およびチタンを付着させて表面に鉛および
チタン合金層からなる蒸着膜を形成させることからなる
電解コンデンサ用アルミニウム電極の製造方法に関する
。

［従来の技術］ 電解コンデンサは、小形、大容量、安価で、整流出力の
平滑化等に優れた特性を示し各種電気・電子機器の重要
な構成要素の１つであり、一般に表面を電解酸化によっ
て酸化被膜に変えたアルミニウム箔を陽極とし、この酸
化被膜を誘電体とし集電陰極との間に電解液を介在させ
て作成される。

電解コンデンサは、近年小型化がますます要求されてお
り、より大きな静電容量の電解コンデンサを得るために
、アルミニウム箔の表面に高倍率のエツチング処理を施
すことにより表面積の増大が図られている。材料の表面
に複雑な凹凸を与えることにより表面積を増大させるこ
の技術は、現在では高度に洗練されているが、この技術
による表面積増大のみによって電解コンデンサの静電容
量を増加させるのは次第に回器になりつつある。

アルミニウム材料の表面積増大には限界があり、表面積
の増大によらない静電容量の増加の手段として、陽極側
を極の表面に形成される誘電体層の酸化物の比誘電率を
高めればやはり静電容量を増大させることが可能である
。

酸化アルミニウムの比誘電率は７〜１０程度であるが、
他の弁作用金属である酸化タンタルの比誘電率は２５前
後、酸化チタンの比誘電率は６６程度と高く、当然この
ような酸化物を用いる方が静電容量は増大するが、一般
の電解コンデンサにおいてアルミニウムが使用されるの
はタンタルやチタンに比ベコスト的に遥かに優れている
ためといえる。

これを解決する手段として、アルミニウム材料の表面に
、より比誘電率の大きな他の弁作用金属等を付着または
溶着させて薄膜を形成させ、コストを増加させることな
く比誘電率の増大を図るものがある０例えば、真空蒸着
法、イオンブレーティング法またはスパッタリング法の
ような物理的方法によりアルミニウム基板上に所望の金
属を蒸着させ、表面にアルミニウムと蒸着金属との混在
複合膜たる蒸着膜を形成させることによって大容量を得
る・ものである、しかしながら、前記した方法では、ア
ルミニウム基板上におけるチタンのような金属の蒸着膜
の密着性や緻密性が必ずしも十分ではなく、特に蒸着技
術を改良して、より優れた電解コンデンサ用アルミニウ
ムｔ、極を製造する余地が残されていた。また、前記し
た蒸着技術を用いる方法では、処理時間が長くかかるた
め生産効率の点で不十分である。

アルミニウム基板上に緻密で絶縁性のよい酸化物薄膜を
生成させることを意図する場合、蒸着技術を改良すると
いう観点と併せて、薄膜形成に使用する材料金属の改良
を図る手段も考えられる。従来は電解コンデンサの電極
に用いられていなかった材料金属であっても、蒸着技術
等の改良により使用することが可能となり、更に従来以
上の特性を与える可能性も考えられる０例えば、チタン
と鉛との合金の酸化物（ｐｂ’ｒｔｏ３）の薄膜化につ
いては、１９８７年１０月７日の化工誌に発表されたよ
うに、大阪工業技術試験所において、プラズマＣＶＤ法
とスパッタリング法とを同時に行うことにより合成に成
功したことが報告されている。

アルミニウム基板上に鉛およびチタン合金層を付着させ
る例としては、鉛およびチタンの酸化物としてゾル−ゲ
ル法により形成させる方法は知られている。また物理的
方法としては、特開平１−１７５７１４号のように、フ
ィルムコンデンサの誘電体フィルム上に真空蒸着法、ス
パッタリング法、プラズマＣＶＤ法などの物理的方法に
よってチタン酸蛤の薄膜を形成する技術が知られている
が、アルミニウム基板上にチタンや鉛の酸化物蒸着膜を
緻密にかつ密着性よく形成する手段は知られていない。

一方、電解コンデンサは一般に陰極側にもアルミニウム
を用いることが多いが、アルミニウムは自然酸化皮膜に
よる極めて薄い絶縁層が形成されてしまう、電解コンデ
ンサの静電容量は、この陰極側の薄い絶縁層による静電
容量と陽極側の静電容量との合成容量によって形成され
るため、高い静電容量値を得るためには、陰極側の静電
容量が陽極側の静電容量に比べて極めて高い値を持つか
、あるいは全く静電容量を持たないものが望ましい。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、高純度アルミニウムの表面に蒸着により鉛お
よびチタンを付着させて表面に鉛およびチタン合金層か
らなる蒸着膜を形成させることからなる電解コンデンサ
用アルミニウム電極の製造方法を改良することにより、
蒸着膜の密着性および緻密性を向上させ、処理時間を大
幅に短縮させると共に静電容量を増加させ得る電解コン
デンサ用アルミニウム電極の製造方法を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、電解コンデンサ用アルミニウム電極を
製造するに際し、高純度アルミニウムの表面に蒸着によ
り鉛およびチタンを付着させて表面に鉛およびチタン合
金層からなる蒸着膜を形成させることからなり、前記蒸
着を陰極アーク蒸着法により行うことを特徴とする電解
コンデンサ用アルミニウム電極の製造方法が提供される
。

高純度アルミニウムを、エツチング処理を施した高純度
アルミニウム箔とすれば好適である。

２〜１０ｘ　１０−２〜１　ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの圧
力で陰極アーク蒸着を行えば好適である。

アルゴン、ヘリウム、並びに窒素よりなる群から選択さ
れる不活性ガス雰囲気中で陰極アーク蒸着を行えば好適
である。

５Ω〜４００　ｎｎの蒸発距離で陰極アーク蒸着を行え
ば好適である。なお、この蒸着距離は使用する装置によ
って変動する。

０．０１〜０．５．７分の蒸発速度で陰極アーク蒸着を
行えば好適である。

蒸着膜の厚さを０゜０５〜５μとすれば好適である。こ
の程度の厚さの蒸着膜に対し、蒸着処理時間は、０．５
〜３０分とすることができる。

基板温度は、好ましくは２００〜４５０”Ｃとする。

前記した陰極アーク蒸着により高純度アルミニウムの表
面に銘およびチタンを付着させ、表面に鉛およびチタン
合金層からなる蒸着膜を形成させ、これを用いて通常の
陽極酸化を行って電解コンデンサ用アルミニウム電極を
製造する。

また、本発明により鉛およびチタン合金層からなる蒸着
膜を表面に形成させたアルミニウムは、電解コンデンサ
の陰極としても使用することができる。

［作用］ 実質的真空下で、金属ターゲット（蒸発源）を１１！Ｉ
としてアーク放電を起こすと、アークはターゲット表面
上にアークスポットを形成し、ターゲット表面上をラン
ダムに走り回る。

アークスポットに集中するアーク電流のエネルギにより
、ターゲツト材は瞬時に溶融蒸発すると同時に金属イオ
ンとなり、真空中に放出される。この際、バイアス電圧
を被コーテイング物に印加することにより、この金属イ
オンは、加速された反応ガス粒子と共に被コーテイング
物の表面に密着し、緻密な膜を生成する。

本発明は、このような陰極アーク蒸着の原理を応用する
ものであり、金属ターゲット（蒸発源）として鉛および
チタンを用い、被コーテイング物として高純度アルミニ
ウムを用いるものである。

本発明の陰極アーク蒸着法と従来のイオンブレーティン
グ法およびスパッタリング法につＱて、基板上のイオン
化率および粒子エネルギを比較して第１表に示す、なお
、イオン化率は、基板単位面積に到達した原子の内、イ
オン化していたものの数をパーセントで表したものであ
る。

１上退 ■アーク　　　　　イオン　　　　　　゛スパッタリン
グ法蒸着法　　　　　　　ブレーナ４ング沫イオン化率
ｆ％）　　　　　３０〜５０　　　２〜８　　　　２〜
８１０４ルギ（ｅＶ）　　　１０〜１００　　０．１〜
１　　　０．２〜１０このような陰極アーク蒸着法によ
れば、イオン化率が著しく大きく、高イオンエネルギで
あるため、反応効率が向上し、アルミニウム基板と船お
よびチタンとの密着性を顕著に向上させることができる
。そしてこのアルミニウム基板を陽極として用いる場合
には、表面を酸化処理して比誘電率の高い鉛およびチタ
ン合金酸化物とすることで静電容量の増大を図ることが
できる。また陰極として用いる場合には、酸化処理を行
わずに用いれば、鉛およびチタンが金属のままであれば
陰極側に静電容量が発生せず、合成容量による静電容量
の低減が起きないし、自然酸化皮膜が形成されても比誘
電率が高いことから、静電容量の低減は少ない。

更に本発明にあっては、カソードユニットを複数装着で
きるため、それぞれ独自に陰極アーク蒸着を行うことが
できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、高純度アルミニウムの表面に蒸着によ
り鉛およびチタンを付着させて表面に釦およびチタン合
金層からなる蒸着膜を形成させることからなる電解コン
デンサ用アルミニウム電極の製造方法を改良することに
より、蒸着膜の密着性および緻密性を向上させ、処理時
間を大幅に短縮させると共に静電容量を増加させ得る電
解コンデンサ用アルミニウム電極の製造方法が提供され
る。

また本発明によれば、異種金属を同時に付着させること
ができ、密着性、緻密性に優れ、陰極容量を約４倍増加
させることができる。

［実施例］ 以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。

火１自吐１ 常法によりエツチング処理を施した高純度アルミニウム
箔５０ｘ１００　ｎＩｌを使用し、トータルチャンバ圧
力２〜１０ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、蒸発距離２００　ｎ
ｎ、蒸発速度０．１　μ／分とし、２分間陰極アーク蒸
着を行い、鉛およびチタン蒸着膜厚０．２μの蒸着膜を
形成させた。

陰極アーク蒸着に使用する装置の概略を第１図に示す、
この装置を用い、実質的真空下で、鉛からなる金属ター
ゲット（蒸発源）１０ａおよびチタンからなる金属ター
ゲット（蒸発源）１０ｂを陰極としてアーク放電を起こ
すと、アークはターゲット表面上にアークスポットを形
成し、ターゲット表面上をランダムに走り回る結果、ア
ークスポットに集中するアーク電流のエネルギ（１００
Ａ）により、ターゲツト材は瞬時に溶融蒸発すると同時
に金属イオン１２ａおよび１２ｂとなり、真空中に放出
され、この際、高純度アルミニウム箔とする被コーテイ
ング物１４に対しバイアス電圧を印加することにより、
この金属イオンは、加速された反応ガス粒子１６と共に
被コーテイング物１４の表面に密着し、緻密な膜を生成
する。なお、第１図中、１８および２０はアーク電源、
２２はバイアス電源、２４は回転テーブル、２６はガス
入口、２８はガス出口、３０は真空チャンバである。

この蒸着膜を有するアルミニウム箔を用い、通常の陽１
ｆｆ２ｉｂ化を行って電解コンデンサ用アルミニウム電
極を製造し、更にこの電極を使　４用する電解コンデン
サを製造した。

工数■ユ 常法によりエツチング処理を施した高純度アルミニウム
箔を使用し、蒸着膜を形成させることなく、通常の陽極
酸化を行って電解コンデンサ用アルミニウム電極を製造
し、更にこの電極を使用する電解コンデンサを製造した
。

前記したようにして製造した蒸着膜を有するアルミニウ
ム基板における鉛およびチタン合金の付着力は、３．２
　ｋｇｉｓであり、イオンブレーティング法やスパッタ
リング法によるものより約１　ｋｇｎｓ程度密着性が向
上した。

また、前記したようにして製造した電解コンデンサの静
電容量（Ｊｐ／ｃｎ”　）は第２表に示す通りであった
。

肛又遣 実１１ｉ１１１１　　　　　比１ｌｌｌｌ静電容量　　
１７７０　　４、

【図面の簡単な説明】

第１図は、陰極アーク蒸着に使用する装置の概略を示す
図である。 １０ａ・・・鉛からなる金属ターゲット（蒸発源）１０
ｂ・・・チタンからなる金属ターゲット（蒸発源） １２ａ・・・金属イオン　　１２ｂ・・・金属イオン１
４・・・高純度アルミニウムとする被コーテイング物 １６・・・反応ガス粒子　　１８・・・アーク電源２０
・・・アーク電源　　　２２・・・バイアス電源２４・
・・回転テーブル ２８・・・ガス出口 ２Ｇ・・・ガス入口 ３０・・・真空チャンバ 特許上麗人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解コンデンサ用アルミニウム電極を製造するに
   際し、高純度アルミニウムの表面に蒸着により鉛および
   チタンを付着させて表面に鉛およびチタン合金層からな
   る蒸着膜を形成させることからなり、前記蒸着を陰極ア
   ーク蒸着法により行うことを特徴とする電解コンデンサ
   用アルミニウム電極の製造方法。