JPH0461109A - 電解コンデンサ用陰極材料 - 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陰極材粕に関するものである
。

［従来の技術］ 電解コンデンサ用の電極材料としては、陽極材料と陰極
材料があり、コンデンサの静電容量を増大させるために
は、陽極材料とともに陰極材料の静電容量を向上させる
ことが重要である。

ところで電解コンデンサにおける各電極の静電容量は、
電極表面に薄く形成される絶縁膜の種類及び厚さ並びに
電極の表面積に左右されるものであり、絶縁膜の８電率
をε、絶縁膜の厚さをｔ。

１ｆ極の表面積をＡとするとき、静電容量Ｃは下記一般
式で表わされる。

Ｃ＝ａ（Ａ／ｌ） この式からも明らかな様に静電容量の増大を図るために
は、電極表面積の拡大、高話電率を有する絶縁膜材料の
選択、絶縁膜の薄膜化が有効である。

これらのうち電極表面積の拡大という観点から見ていく
と、単純に大きな電極を用いることは大型化をまねくだ
けなので好ましくなく、例えば電極材料の基材としてア
ルミ箔を用いる場合では、電極表面にエツチング処理を
施して凹凸を形成することにより実質的な表面積を拡大
することが一般に行なわれている。

これに対して特開昭５９−１６７００９号には上記エツ
チング処理に代るものとして、金属蒸着の技術を利用す
ることにより基材表面に金属皮膜を形成してなる陰極材
料が開示されている。該技術によれば皮膜形成条件を選
択することにより皮膜表面に微細な凹凸を形成して表面
積を拡大し、大きな静電容量を得ることができるとされ
でいる。また上記金属皮膜には、酸化物どなった際に高
い話電率を示すＴｉ等の金属を用いれば、陰極材料表面
に形成される絶縁膜のｗｉｔｓを高めでより大きな静電
容量を得ることができることも周知である。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ しかしながら特に低電圧で使用される電解コンデンサで
は、大容量化、小型化が要求されるなか一ト記陰極材料
であっても、静電容量が寸分でなく、より一層大きな静
電容量を有する陰極材料の開発が待望されている。

本発明は上記事情に着目してなされたものであフて、静
電容量の増大が図られた電解コンデンサ用陰極材料を提
供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ −Ｆ記目的を達成した本発明とは導電性の金属窒素化物
を主成分とする皮膜を、基材表面に形成してなることを
要旨とするものである。

［作用］ 本発明の陰極材料を用いた場合は従来の技術による陰極
材料を用いた場合に比べて人ぎな静電容量を得ることが
できる。この理由い°）いては前記従来技術のＴｉを蒸
着した陰極材料との対比において以下のように説明でき
る。

従来技術による陰極材料では基材の１−に例えばＴｉ等
の金属皮膜を黒石し、表面に微細な凹凸を形成すること
によって表面積を拡大し、静電容量を増大させていたも
のである。

しかしながら上記金属皮膜表面には、人気中の酸素や電
解液の影響により自然酸化皮膜が形成されでおり、該酸
化皮膜が厚く形成されると、その酸化膜厚に応じて静電
容量が低■してしまう。

−力木発明に係る陰極材料は、ＴｔＮに代表される導電
性の金属窒素化物が蒸着されたものであり、皮膜を形成
する金属元素は既に窒素と化合しているので、皮膜表面
で進行する酸化反応は純金属皮膜の場合に比べ著しく抑
制さｊｌ、その結果として自然酸化皮膜の厚さは可及的
に薄く形成でき、従フて高い静電容量を得ることができ
る。

さらに本発明の実施例で得られた金属（Ｔｉ）皮膜と金
属窒素化物（ＴｉＮ）皮膜について電子顕微鏡により皮
膜表面を観察したところ、上記金属皮膜の表面には丸み
を帯びた０、３〜１μｍ程度の凹凸が観察されたのに対
して、金属窒素化物皮膜の表面には角ばった形状を有す
る０、１〜０．３μｍ程度のより微細な凹凸が無数に形
成されており、表面積拡大の観点からも静電容量向上に
寄与していることが判明した。

尚本発明の静電容量向上技術は、従来の技術と組み合わ
せて用いると効果的であり、例えば予めエツチングして
粗面化したアルミ箔製の電極基板上に、微細な凹凸を形
成する様にＴｉＮ皮膜を蒸着させると、静電容量の向上
により効果的であることを確認している。

本発明金属窒素化物に用いる金属としてはその窒素化合
物が導電性を有するＩＮ／ａ、Ｖａ、Ｖｌａ族の遷移元
素が好ましく、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ等が挙げられ、金属窒素化物としては
金属酸化物となった際に高い話電率を丞すことからＴｉ
Ｎが最も好ましい。

本発明に係る金属窒素化物皮膜を形成するにあたっては
、−成約な物理的蒸着法を用いればよく、真空蒸着法、
イオンブレーティング法、スパッタリング法等が適用で
きる。従って反応容器内に窒素ガスを導入しながら、上
記金属を基材表面に蒸着させねば、金属窒素化物皮膜が
容易に形成できる。

［実施例コ 実施例１ 表面にエツチング処理を施したアルミ箔を基材として用
い、−旦高真空に排気した後反応容器内に窒素ガスを導
入して２　ＯｍＴｏｒｒに保ち、イオンブレーティング
法の一種である真空アーク蒸着法によってＴｉを蒸発さ
せ、上記基材の表面に０．１〜１μｍのＴｉＮ皮膜を形
成し、実施例１の陰極材料試験片を得た。一定時間大気
中に放置して自然酸化皮膜を形成した後、電解液中で該
試験片の静電容量を測定した。結果は第１図に示す。

また窒素ガスに代えてアルゴンガスを用いた以外は、実
施例１と同様にしてＴｆｆｉ皮膜を形成した陰極材料と
、皮膜を形成していない陰極材料を比較例として用意し
夫々静電容量を測定した。結果は第１図に併記する。

第１図を見ると、Ｔｉの窒素化物皮膜を形成した本発明
の陰極材料は、従来の方法によるものに比べ、はるかに
高い静電容量を有していることがわかる。このことにつ
いては詳細に解明されたわけではないが、以下の様に考
えられる。即ち上記実施例及び比較例共に導電性材料を
蒸着することによって皮膜を形成しており、しかも該皮
膜を緻密に積層するのではなく、柱状晶を成長させるか
たちで形成しているので膜厚の増大に従って表面積は拡
大し静電容量が増大している。このとき本発明に係るＴ
ｉＮ蒸着皮膜の方が角ばった形状を有する微細な凹凸を
形成できるので表面積拡大効果も大きく、また蒸着皮膜
に形成される自然酸化皮膜も比較例に比べて格段に薄い
ので、静電容量の低下をまねくこともなく、高い静電容
量が得られるものと考えられる。

実施例２ マグネトロンスパッタリング法を用いた以外は、実施例
１と同様にして０，５　μｍのＴｉＮ皮膜を形成し実施
例２の試験片を得た。該試験片の静電容量を電解液中で
測定した。結果は第１表に示す。

一方比較例として蒸着皮膜を形成していない試験片と、
ＴｉＮ皮膜にかえてＴｉ皮膜を形成した以外は実施例２
の試験片と同様にして皮膜を形成し試験片とした。静電
容量の測定結果は第１表に併記する。

第１表 いた場合の静電容量と膜厚の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性の金属窒素化物を主成分とする皮膜を、基
   材表面に形成してなることを特徴とする電解コンデンサ
   用陰極材料。