JPH03147312A - 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
蒸着によりチタンを付着させて表面にチタン酸化物層か
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ｔＩｆｆｌ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；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なめに
、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
電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＠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
電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。

例えば、特開昭５９−１６７００９号や特開昭６３−３
０６６１４号には、イオンブレーティング法によりアル
ミ箔上にＴ１を付着させた後に陽極酸化処理を行うこと
が記載されているが、直接Ｔ　Ｉ　Ｏ２をアルミ箔上に
形成させる例は、アルミニウム電解コンデンサの電極材
料の製造方法としては知られていない。

一方、電解コンデンサは一般に陽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、この陽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Ｕ］ 本発明は、高純度アルミニウムの表面に蒸着によりチタ
ンを付着させて表面にチタン酸化物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
を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ｔｉ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
りチタンを付着させて表面にチタン酸化物層からなる蒸
着膜を形成させることからなり、前記蒸着を酸素を含む
トータルチャンバ圧力がｌＸｌ０−’〜１　ｘ　１０−
４Ｔｏｒｒの雰囲気の下で＃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。

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。

５０〜４００　ｎｒｒ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。

０．０１〜０．５μ／分の蒸発速度で陰極アーク蒸着を
行えば好適である。

チタン酸化物蒸着膜の厚さを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℃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
面にチタンを付着させ、表面にチタン酸化物層からなる
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、本発明によりチタン酸化物層からなる蒸＠Ｍを表
面に形成させたアルミニウムは、電解コンデンサの１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。

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。この際、前記した所定の酸素圧の下で
ｔｒｉアーク蒸着を行うことにより、チャンバ内が適度
な酸素雰囲気となり、良好な付着を図ることができる。

本発明の陰極アーク蒸着法と従来のイオンブレーテイン
ク法およびスパッタリング法について、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。

第１表 ｉＩ！アーク　　　　　イオン　　　　　　　スパッタ
リング沫ｉ１法　　　　　　　ル−ティング法 イオンｔ＄ｆ％）　　　　　３０〜５０　　　　２〜８
　　　　２〜８１子！ネル＜（ｅＶ）　　　１０〜１０
０　　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、適当な範囲の酸素圧の下で
、緻密な酸化物層を形成することができる。そしてこの
アルミニウム基板をｌｌ！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チタン酸化物とするこ
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、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す、
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。

［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
りチタンを付着させて表面にチタン酸化物層からなる蒸
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、酸化アルミ箔の容量と比較すると
２倍大きい容量を得ることができ、酸化皮膜の密着性が
大きく緻密であり、処理時間が著しく短縮される。

［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。

Ｘ韮■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ｓｏｘ　１００　ｒｌＩｌを使用し、酸素圧力を含め
たトータルチャンバ圧力ｌＸｌ０−’〜９　ｘ　１０−
４Ｔｏｒｒ、蒸着距離２００ｒａｒｉ、蒸発速度０．０
５μ／分とし、２分間陰極アーク蒸着を行い、チタン蒸
着膜厚０．２μの蒸着膜を形成させた。基板温度は４０
０℃とした。

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、チタンからなる金属
ターゲット（蒸発源）１０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（１０
０Ａ）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１２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
。

ル暫■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、常法による
８■化成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＠、　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電解コンデンサの皮膜の耐
圧（Ｖ）および静電容量（ｌＦ／Ｃｌ２）は第２表に示
す通りであった。

臥又羞 実！Ｉｌｌ！１１　　　　　比ｌｌ！１１皮膜耐圧　　
８８ 静電容量　　０．０８５　０．０４、

【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。 １０・・・チタンからなる金属ターゲット（蒸発源）１
２・・・金属イオン １４・・・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　　２６・・・ガス入口２８・・・ガ
ス出口　　　　３０・・・真空チャンバＦＩＧ、　　１

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チタンを
   付着させて表面にチタン酸化物層からなる蒸着膜を形成
   させることからなり、前記蒸着を酸素を含むトータルチ
   ャンバ圧力が１×１０＾−＾１〜１×１０＾−＾４Ｔｏ
   ｒｒの雰囲気の下で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。