JPH05190400A

JPH05190400A - 高容量電解コンデンサ用電極材料およびその製造方法

Info

Publication number: JPH05190400A
Application number: JP3886092A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Minami; 智幸南; Kazuyoshi Koide; 和佳小出
Original assignee: Toyo Metallizing Co Ltd
Current assignee: Toyo Metallizing Co Ltd
Priority date: 1992-01-08
Filing date: 1992-01-08
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】基体上にＴｉあるいはＡｌからなる金属薄膜
を形成した電解コンデンサ用電極箔において、より薄く
しながら、高い静電容量を得ること、および高温使用時
の静電容量の安定化をはかること。【構成】基体上に不活性ガスを吹き込みながら、特殊
構造のカラム状集合体からなるＴｉあるいはＡｌ金属薄
膜を形成した電解コンデンサ用電極箔。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電解コンデンサ用電極材
料およびその製造法に関する。さらに詳しくは、高容量
電解コンデンサの小型大容量化および静電容量安定化に
寄与する電極材料およびその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンデンサを小型・高容量化するために
は誘電層の誘電率を上げるか、誘電層の膜厚を薄くする
か、対向電極の表面積を拡大することが必要である。し
かし現行のアルミ電解コンデンサでは、一般にアルミニ
ウム箔にエッチングを施して多数のボアを形成し、表面
積を拡大した後、陽極酸化によりＡｌ_２Ｏ_３の誘電層を
形成し、アルミ電解コンデンサの静電容量を増加させて
いる。しかしエッチングによるアルミニウム箔の表面積
拡大は、アルミニウム箔の強度の低下を伴い、エッチン
グの後のアルミニウム電極材料の厚さを薄くする限界に
近くなっている。

【０００３】これに対して特開昭５６−２９６６９号公
報では、３０度以上、好ましくは８０〜８５度の入射角
で基体にアルミニウムやタンタルなどの弁金属の蒸気を
入射させて多孔質金属膜を作成し、表面積が拡大した電
解コンデンサ用電極箔を得ることが提案されている。ま
た特開昭５９−１６７００９号公報では、アルミ箔など
の基体上に、１×１０^−４〜１Ｔｏｒｒのアルゴンなど
の不活性ガス雰囲気中で、アルミニウム、タンタル、チ
タン、ニオブ、ジルコニウムなどの導電性金属を蒸着し
て被膜厚さ１〜２０ミクロンの多孔質金属膜を作成し、
誘電層の表面積を拡大すると共に誘電率を増加させるこ
とが提案されている。また特公平３−３７２９３号公報
ではエッチングにより粗面化されたアルミニウム箔の表
面に、平均粒子径０．０２〜１．０ミクロンのチタン微
粒子からなる厚さ０．２〜５．０ミクロンのチタン蒸着
被膜が被覆されてなる電解コンデンサ用陰極材料が提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の技術には未だ以下のような課題があった。（１）充分な表面積拡大効果を得るためには導電性金属
膜の厚みを１〜２０ミクロンと大きくする必要があり、
繰り返し蒸着層を形成するなど、生産性の点で問題があ
った。またアルミニウム以外の導電性金属は高融点材料
であるために、上記のような厚い膜を形成しようとする
と、蒸着時に基体が熱ダメージを受け、シワが多発する
とか、切断するなどの問題があった。（２）エッチングされて凹凸を有する基体に蒸着する場
合には、エッチング基体の破断強さ、引裂き強さが劣
り、蒸着時にしばしば破断する問題に遭遇する。（３）導電性金属を不活性ガス中で蒸着する方法では真
空層内の圧力を高くしたほうが同じ膜厚でも大きな表面
積すなわち大きな静電容量がえられるが、一方、真空層
内の圧力を高くすると膜付着速度が減少していく問題が
ある。特に大型生産機においては、真空層内の圧力上昇
に伴う膜付着速度の減少は著しく、大幅な生産性の低下
をきたす。（４）アルミ電解コンデンサは０．１〜５００，０００
マイクロファラッドの広範囲な静電容量範囲で使用され
るが、１，０００マイクロファラッド以上の高静電容量
範囲で使用される場合、従来知られた技術では、電解コ
ンデンサ箔の厚さをより厚くする必要があり、電解液含
浸後の高温貯蔵時の静電容量変化率が大きい欠点があっ
た。

【０００５】本発明は上記のごとき従来技術の諸欠点に
鑑み創案されたもので、その目的とするところは、より
薄い基体を使用し、極めて薄い特殊構造の金属蒸着層で
静電容量の増加に著しく効果が大きく、かつ製造時の生
産性に優れること、すなわち金属蒸着層が超微細構造の
カラム構造からなり、かつカラム構造の均一性およびカ
ラム間隙の電解液含浸性に優れ、電気特性の安定性した
高容量電解コンデンサ用電極材料およびその製造法を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的
は、第１に、基体と該基体の少なくとも片面に極めて薄
い金属薄膜が形成されてなる電解コンデンサの電極材料
であって、該金属薄膜がＴｉあるいはＡｌからなる特殊
構造のカラム状、即ちカラム個数が５×１０^８〜１×１
０^１２個数／ｃｍ^２、カラム間隙が５０〜５０００オン
グストローム、カラム層の厚さが３００〜５０００オン
グストローム、より好ましくは３００〜２０００オング
ストローム、表面拡大率が５０〜１０００倍の独立した
カラム状をなしていることを特徴とする高容量電解コン
デンサ用電極材料によって達成することができる。

【０００７】本発明の目的は、第２に、該基体に、Ｔｉ
あるいはＡｌからなる金属薄膜を形成させるに際し、１
個以上の吹出口をもつガス流入口から、少なくとも０．
０３リットル／分以上の不活性ガス、窒素ガスあるいは
／および窒素ガスを含む不活性ガスを流入しながら、Ｔ
ｉあるいはＡｌをカラム状に蒸着させることを特徴とす
る高容量電解コンデンサ用電極材料の製造法によって達
成することができる。

【０００８】本発明の電極箔を構成する基体としては、
アルミニウム箔のほか、アルミニウム合金箔やアルミニ
ウム以外の金属箔、プラスチックフィルムなどから広範
囲に選ぶことができるが、漏れ電流が小さい点や機械的
強度、耐熱性が高い点から、アルミニウム箔、アルミニ
ウム合金箔またはプラスチックフィルムの採用が好まし
い。これら基体としての金属箔やプラスチックフィルム
は、電解コンデンサの小型化、電気特性の安定化をはか
るためにより薄く、実質的には平滑な基体がより好まし
い。また、前記金属箔の厚さは機械的強度と占有体積と
の関係から６〜１００ミクロンの範囲が好ましく、１０
〜４０ミクロンの範囲がより好ましい。

【０００９】前記基体としてプラスチックフィルムを用
いる場合それを構成する樹脂の具体例には、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレー
トなどのポリエステル類、ポリプロピレンなどのポリオ
レフィン類、ポリフェニレンスルフィド類、ポリエーテ
ルエーテルケトンなどのポリエーテル類、芳香族ポリア
ミド類、ポリカーボネートなどが挙げられるが、電気特
性や価格の点でポリエチレンテレフタレート、ポリプロ
ピレン、ポリフェニレンスルフィドが好ましい。これら
のプラスチックフィルムは機械的強度や安定性の点で二
軸延伸されてフィルム化されていることが好ましい。該
プラスチックフィルムの厚さは機械的強度と占有体積の
関係から０．５〜５０ミクロンの範囲が好ましく、１．
５〜１５ミクロンの範囲がより好ましく、より薄膜化す
ることができる。

【００１０】前記基体の表面は実質的に平滑であること
が好ましく、エッチングなどによる大きな凹凸やボアな
どがない方が好ましい。具体的には平均表面粗さが５０
〜５０００オングストロームであることが好ましい。５
０オングストローム未満の場合には、滑り性が劣り、加
工作業性に問題が発生する。５０００オングストローム
を越える場合には、表面に形成されるカラム構造の金属
層が不均一になり、長期耐熱テストで静電容量の変化率
が大きくなるなど電気特性の欠点を生じる。

【００１１】本発明における金属薄膜は、Ｔｉあるいは
Ａｌが選ばれるが、Ｔｉがより好ましい。Ｔｉは静電容
量の向上に効果が現れるとか、耐熱長期安定性試験で静
電容量が安定しているなどの効果が生じる利点がある。

【００１２】本発明の金属薄膜の特徴は、カラム個数が
５×１０^８〜１×１０^１２個数／ｃｍ^２、カラム間隙が
５０〜５０００オングストローム、カラム層の厚さが３
００〜５０００オングストローム、好ましくは３００〜
２０００オングストロームのカラムの集合体からなり、
その結果、表面拡大率が５０〜１０００倍に表面積が拡
大していることである。より静電容量を向上するには表
面拡大率が大きい方が好ましく、微細なカラムが多数個
形成されており、その厚さも厚い方が良い。そのため、
カラム個数が５×１０^８未満では静電容量の向上が不足
であり、厚さが３００オングストローム未満では表面拡
大率が小さく、静電容量の向上が不足になる。一方、カ
ラム間隙は電解液の含浸性に影響し、濡れ性の劣る電解
液では静電容量が向上し難く、高温貯蔵時に静電容量が
変化する欠点がある。そのため、カラム個数が１×１０
^１２個数／ｃｍ^２以上では、カラム間隙が小さくなり過
ぎ、カラム間隙は５０〜５０００オングストロームが好
ましい。カラムの集合体の厚さが５０００オングストロ
ーム以上では、蒸着の生産性が劣り、コスト高になる。
従来から使用されているエッチングアルミ箔は、理論値
では表面拡大率が６０〜３００倍と計算されているが、
通常は表面拡大率が３０〜１００倍にとどまっており、
本発明の表面拡大率は５０〜１０００倍とより大きく、
静電容量のより大きな電解コンデンサが得られる特徴が
ある。

【００１３】本発明において、プラスチックフィルムな
どの非導電性基体を使用する場合には、それに先だって
該金属薄膜が形成される面を金属化しておくことが誘電
損失を小さくできる点で好ましい。さらに、該金属化に
先立ち易接着化処理などの前処理が行われても良い。

【００１４】本発明におけるカラム構造を図１に、比較
として従来から使用されているエッチング箔の構造を図
２に示している。エッチング箔は平滑な表面に凹状のボ
ア（ピット）が形成されているが、不均一であり、表面
拡大率を高めるためには深くする必要がある。またピッ
トの径は０．１〜１．５ミクロン（１０００〜１５００
０オングストローム）、ピットの個数は５×１０^７〜３
×１０^２個数／ｃｍ^２であり、表面拡大率をコントロー
ルする技術に限界があった。一方、図１は本発明のカラ
ム構造およびその集合体を模式的に示したものであり、
金属薄膜の厚さ方向に成長した柱状の粒子の集合体であ
る。表面拡大率を高めるためには、カラム構造と共に、
カラム間隙が重要であり、静電容量を向上させるには各
カラムがそれぞれ分離した構造を持つことが好ましい
が、もちろんこれらの構造に限定されるものではない。
電解液の含浸性から、該カラムが該基体表面に対して垂
直の場合、傾斜している場合、カラムの形状が根元が細
い場合、表面側で先細に形成されている場合など静電容
量に大小が生じたり、耐熱試験時の静電容量の変化率に
差が生じたりするが、限定されるものではない。

【００１５】本発明におけるカラム個数は薄膜表面の走
査型電子顕微鏡写真から、膜厚さおよびカラム間隙は、
試料を超薄切片に切り出し、透過型電子顕微鏡にて金属
薄膜すなわちカラムの集合体の断面を観察して測定され
る。表面拡大率は気体吸着によるＢＥＴ法などによる表
面積の測定から求めることができる。

【００１６】本発明において、該基体に該金属薄膜を形
成する製造法としては、抵抗加熱真空蒸着、誘導加熱真
空蒸着、電子ビーム加熟真空蒸着、レーザー加熱真空蒸
着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの真空
蒸着法が採用されるが、該基体を、予熱あるいは加熱ロ
ールで常温から３５０度（℃）の温度範囲に加熱した
り、放電処理をしたりした後、該金属薄膜を、１個以上
の吹出口をもつガス流入口から、少なくとも０．０３リ
ットル／分以上の不活性ガス、窒素ガスあるいは不活性
ガスを含む窒素ガスを流入しながら、蒸着させる方法が
用いられる。カラム間隙を含むカラム構造の集合体を形
成し、表面拡大率を大幅に向上させるためには、高真空
系に積極的に不活性ガス、窒素ガスあるいは不活性ガス
を含む窒素ガスを吹き込み、より好ましくは、多数孔の
吹出口から蒸気ガスに直接不活性ガス、窒素ガスあるい
は不活性ガスを含む窒素ガスを吹き込むことによって達
成できる。静止系のガス置換では表面拡大率が向上しな
く、不均一である。そのため、ガス流量は少なくとも
０．０３リットル／分以上の不活性ガス、窒素ガスある
いは不活性ガスを含む窒素ガスを流入することが必要で
ある。流量が多くなればなるほどカラム形状が大きくな
り、カラム間隙が大きくなるが、真空チャンバーの大き
さ、吹出口の数などにより適宜流量を決定できる。

【００１７】さらに、本発明では該基体を、予熱あるい
は加熱ロールで加熱するとか、コロナ放電処理、イオン
ボンバード処理、プラズマ放電処理などの表面処理をし
て、基体と金属薄膜との密着性を向上する以外に、カラ
ム個数およびカラム間隙を制御でき、特に電解液の含浸
性を改良でき、耐熱試験時の静電容量の変化率を随時抑
制できる。基体としてプラスチックフィルムを使用する
場合には、耐熱性の限界から、温度の上限は制限され
る。本発明におけるＴｉのような高融点金属を蒸発させ
るためには、電子ビーム加熱法を採用することが好まし
い。これらの蒸発源と基体の間に高周波電力を放射する
などしてイオンプレーティングを行うことは適宜許され
る。

【００１８】該不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオ
ン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスを採
用することができるが、アルゴンが好ましい。本発明で
は窒素ガスあるいは不活性ガスを含む窒素ガスも使用さ
れるが、窒素ガスに混入される不活性ガスとしてはヘリ
ウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの
希ガスを採用することができる。中でもアルゴンの採用
が取扱い易さと安価な点で好ましい。また窒素ガスと不
活性ガスを別々の吹出口から導入することは、金属薄膜
のカラム構造を制御したり、静電容量を増加させる効果
があるので好ましい。また、不活性ガスに少量の酸素を
添加することは、薄膜の微細構造を細かくして、静電容
量を増加させる効果があるので好ましい。

【００１９】真空蒸着法による本発明の金属薄膜の形成
を図３にしたがって説明する。図３は長尺基体巻出し巻
取り走行系を備えた本発明に使用される連続式真空蒸着
装置（両面型）の好適例を模式的に示したものである。
真空槽１６内に巻出し軸２、巻取り軸３、円筒状の冷却
ドラム４，５から成る長尺基体走行系が設置されてい
る。該基体走行系に所定の長尺基体１を設置する。真空
槽１６は巻出し軸２、巻取り軸３が収められた上室１７
と、蒸発源６，７が収められた下室１８とに、隔離８，
８′およびマスクで分離されており、排気口１９および
２０よりそれぞれ真空排気される。マスクは蒸発源６，
７からの蒸気の基体への到達量を調整する。下室１８内
を５×１０^−５Ｔｏｒｒ以下に排気した後、バルブ９，
１０を開き、ノズル１１および／あるいは１２を通して
ドラム面４，５に不活性ガスを吹き出し、下室１８内圧
力を２×１０^−４〜１×１０^−２Ｔｏｒｒの範囲の所定
の圧力に調整する。蒸発源６，７は例えば電子ビーム加
熱器１３，１４で加熱される。基体１を走行させつつ蒸
発源を溶融蒸発させて、ドラム４面上の基体上に所定の
厚さの金属薄膜を付着させる。同様の操作でドラム面５
上の基体の裏側の面にも金属薄膜を付着させる。

【００２０】本発明は特に静電容量の極めて高いアルミ
ニウム電解コンデンサすなわち陽極用アルミニウム箔と
陰極用アルミニウム箔とセパレータおよび含浸電解液か
らなるコンデンサ素子の内、特に高静電容量陰極用アル
ミニウム箔として好ましく使用される。さらに、表面を
陽極酸化し、高静電容量陽極用アルミニウム箔としても
好ましく使用される。

【００２１】本発明において使用される電解液として
は、電解コンデンサに通常使用される有機極性溶媒であ
ればいずれも使用できる。好ましい溶媒としては、アミ
ド類、ラクトン類、グリコール類、硫黄化合物類、ケト
ン類、エーテル類が使用できる。本発明に使用される電
解液の溶質としては電解コンデンサに使用される溶質で
あればいずれも使用できる。好ましくは芳香族カルボン
酸または不飽和ジカルボン酸のアンモニウム塩、第１〜
第３アミン塩、第４級アンモニウム塩を例示することが
できる。また、伝導性を高めるために水分を添加するこ
とができる。

【００２２】

【特性の測定方法、評価法】

（１）静電容量の測定方法基体の両面に金属薄膜が形成された試料を切り出し、２
０ｍｍ×２０ｍｍの開口部を持つホルダー２枚で試料を
挟み込み固定する。該ホルダーに固定された試料を用意
し、１０％ホウ酸アンモニウム水溶液の電解液中で平行
になるように固定する。２枚の試料を電極として、ＬＣ
Ｒメーター（安藤電気（株）製ＡＧ−４３１１）にて１
２０Ｈｚのときの静電容量を測定した。測定された値の
２分の１を単位体積当たりの静電容量とした。（２）金属薄膜の厚さ、カラム個数、カラム間隙試料を超薄切片に切り出し、金属薄膜の表面および断面
を透過型電子顕微鏡（日本電子（株）製ＪＥＭ−１２０
０ＥＸ）４０万倍あるいは電界放射型電子顕微鏡（日立
製作所（株）製Ｓ−８００）５万倍にて観察し、１０本
の基線を縦、横にひき、少なくとも各１０か所以上の部
位を測定し平均化した。（３）表面拡大率の測定試料を超薄切片に切り出し、ガス吸着法によるＢＥＴ法
で測定した。（４）平均表面粗さ（中心線平均粗さ：Ｒａ（μｍ測定
をオングストロームに換算）触針表面粗さ計による測定値を示す（カットオフ値０．
２５ｍｍ、測定長４ｍｍ。但し、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１
による）。

【００２３】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれらに限定されない。実施例１、２図３の長尺ウエブ走行系を備えた両面連続型電子ビーム
加熱法真空蒸着装置に厚さ２２ミクロンの長尺アルミニ
ウム箔基体を装着した。アルミニウム箔は両面ともにボ
アはなく平面平滑（平均表面粗さ４００オングストロー
ム）であり、アルゴンプラズマ処理工程を経て、蒸着ド
ラムに挿入される。電子ビーム加熱器に純度９９．９％
のチタンインゴットを充填した後、真空槽内を排気口よ
り真空排気して、隔離、マスク、および蒸着ドラムでし
きられた下槽内圧力を６×１０^−５Ｔｏｒｒ以下にし
た。次に電子ビーム加熱器上部にサーキュラー状に設置
された多孔ノズルを通じてチタン蒸気に向けてアルゴン
ガスを０．７リットル／分の速度で流入したところ、下
槽内圧力は８×１０^−４Ｔｏｒｒになった。アルミニウ
ム箔ベースを走行させながら、ＥＢガン出力を調整し、
チタンインゴットを溶融蒸発させて平面平滑なアルミニ
ウム箔上に、蒸着速度３．０ｍ／分でそれぞれ厚さ０．
１および０．２ミクロンのチタンからなるカラム状構造
の蒸着膜を形成した。チタン金属膜を形成する際、蒸着
ドラムは−２０度に調整した。さらに、裏面に同じ操作
で、表裏面とも同じ厚さのチタン金属カラム状蒸着膜を
形成した。

【００２４】かくして得られた電解コンデンサ用電極箔
は蒸着時に熱ダメージによる変形はまったくなく平坦性
は良好であった。蒸着金属薄膜はカラム構造の集合体か
らなり、チタン薄膜の厚さはそれぞれ約１０５０、２２
００オングストローム、カラム数約１２０×１０^８個数
／ｃｍ^２、１６０×１０^８個数／ｃｍ^２、平均カラム間
隙はそれぞれ約５００オングストローム、表面拡大率は
それぞれ約２００倍、２９０倍であった。該電解コンデ
ンサ用電極箔を１０％硼酸アンモニウム水溶液を電解液
として静電容量を測定したところ、それぞれ３４０マイ
クロファラッド／ｃｍ^２、５２０マイクロファラッド／
ｃｍ^２と大きな値が得られた。蒸着をしていない平滑な
アルミニウム箔のみの場合、静電容量は４マイクロファ
ラッド／ｃｍ^２であった。

【００２５】上記のカラム状チタン薄膜の厚さ約１０５
０オングストロームの両面蒸着膜構造体を陰極箔として
使用し、陽極酸化被膜の形成された９０μｍの陽極箔と
ともにセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を製
作した。このコンデンサ素子に、水分１重量％、γ−ブ
チロラクトン７４重量％、ｏ−フタル酸テトラエチルア
ンモニウム塩２５重量％からなる駆動用電解液を含浸さ
せ、定格２５Ｖ・３３００μＦの電解コンデンサを製作
した。静電容量の発現性を調べるために、電解コンデン
サの静電容量を測定したところ、３４００μＦであっ
た。この電解コンデンサの耐久性を調べたところ、１１
０度、５０００時間後の静電容量変化率は±１０％以内
であった。

【００２６】実施例３実施例１と同じく、図３の長尺ウエブ走行系を備えた両
面連続型電子ビーム加熱法真空蒸着装置に厚さ４０ミク
ロンの長尺アルミニウム箔ベースを装着した。アルミニ
ウム箔は両面ともにボアはなく平面平滑（平均表面粗さ
４００オングストローム）であり、アルゴンプラズマ処
理工程を経て、蒸着ドラムに挿入される。電子ビーム加
熱器に９９．９％のアルミニウムインゴットを充填した
後、真空槽内を排気口より真空排気して隔離、マスク、
および蒸着ドラムでしきられた下槽内圧力を５×１０
^−５Ｔｏｒｒ以下にした。次に電子ビーム加熱器上部に
サーキュラー状に設置された多孔ノズルを通じてアルミ
ニウム蒸気に向けて窒素ガスを０．５リットル／分の速
度で流入したところ、下槽内圧力は７×１０^−４Ｔｏｒ
ｒになった。アルミニウム箔ベースを走行させながら、
ＥＢガン出力を調整し、アルミニウムインゴットを溶融
蒸発させて平面平滑なアルミニウム箔上に、蒸着速度
３．０ｍ／分で厚さ０．３ミクロンのアルミニウムのカ
ラム状蒸着膜を形成した。アルミニウムのカラム状蒸着
膜を形成する際、蒸着ドラムは−２０度に調整し、さら
に裏面に同じ操作で、表裏面とも同じ厚さの蒸着膜を形
成した。

【００２７】かくして得られた電解コンデンサ用電極箔
は蒸着時に熱ダメージによる変形はまったくなく平坦性
は良好であった。蒸着金属薄膜はカラム構造の集合体か
らなり、アルミニウム薄膜の厚さは約２８００オングス
トローム、カラム数は８０×１０^８個数／ｃｍ^２、平均
カラム間隙は約３００オングストローム、表面拡大率は
約１２０倍であった。該電解コンデンサ用電極箔を１０
％硼酸アルミニウム水溶液を電解液として静電容量を測
定したところ、１４０マイクロファラッド／ｃｍ^２と大
きな値が得られた。

【００２８】実施例４実施例１と同じく、図３の長尺ウエブ走行系を備えた両
面連続型電子ビーム加熱法真空蒸着装置に厚さ３０ミク
ロンの長尺スズ箔基体を装着した。スズ箔は両面ともに
ボアはなく平面平滑（平均表面粗さ３００オングストロ
ーム）であり、アルゴンプラズマ処理工程を経て、蒸着
ドラムに挿入される。電子ビーム加熱器に９９．９％の
チタンインゴットを充填した後、真空槽内を排気口より
真空排気して隔離、マスク、および蒸着ドラムでしきら
れた下槽内圧力を５×１０^−５Ｔｏｒｒ以下にした。次
に電子ビーム加熱器上部にサーキュラー状に設置された
多孔ノズルを通じてアルミニウム蒸気に向けて窒素ガス
を２０体積％含むアルゴンガスを０．７リットル／分の
速度で流入したところ、下槽内圧力は９×１０^−４Ｔｏ
ｒｒになった。スズ箔ベースを走行させながら、ＥＢガ
ン出力を調整し、チタンインゴットを溶融蒸発させて平
面平滑なスズ箔上に、蒸着速度３．０ｍ／分で厚さ０．
２ミクロンのチタンのカラム状蒸着膜を形成した。チタ
ンのカラム状蒸着膜を形成する際、蒸着ドラムは１５度
に調整し、さらに裏面に同じ操作で、表裏面とも同じ厚
さの蒸着膜を形成した。

【００２９】かくして得られた電解コンデンサ用電極箔
は蒸着時に熱ダメージによる変形はまったくなく平坦性
は良好であった。蒸着金属薄膜はカラム構造の集合体か
らなり、チタン薄膜の厚さは約１９００オングストロー
ム、カラム数１８０×１０^８個数／ｃｍ^２、平均カラム
間隙は約４００オングストローム、表面拡大率は約２４
０倍であった。該電解コンデンサ用電極箔を１０％硼酸
アンモニウム水溶液を電解液として静電容量を測定した
ところ、２８０マイクロファラッド／ｃｍ^２と大きな値
が得られた。

【００３０】比較例１実施例１と同じく、図３の長尺ウエブ走行系を備えた両
面連続型電子ビーム加熱法真空蒸着装置に厚さ２２ミク
ロンの長尺アルミニウム箔ベースを装着した。アルミニ
ウム箔は両面ともにボアはなく平面平滑（平均表面粗さ
４００オングストローム）であり、アルゴンプラズマ処
理工程を経て、蒸着ドラムに挿入される。電子ビーム加
熱器にチタンのインゴットを充填した後、真空槽内を排
気口より真空排気して、隔離、マスク、および蒸着ドラ
ムでしきられた下槽内圧力を５×１０^−５Ｔｏｒｒ以下
にした。次に電子ビーム加熱器上部にサーキュラー状に
設置された多孔ノズルを通じてチタン合金の蒸気に向け
て窒素ガスを０．０２リットル／分の速度で流入したと
ころ、下槽内圧力は８×１０^−４Ｔｏｒｒになった。ア
ルミニウム箔ベースを走行させながら、ＥＢガン出力を
調整し、チタンのインゴットを溶融蒸発させて平面平滑
な箔上に、蒸着速度０．３ｍ／分でそれぞれ厚さ０．６
ミクロン（６０００オングストローム）、１．０ミクロ
ン（１００００オングストローム）のチタン多孔質蒸着
膜を形成しようとした。しかし、後者は熱負けで切断
し、前者から得られた電解コンデンサ用電極箔は、蒸着
時に熱による膨脹で著しい変形が発生し、巻き回してコ
ンデンサ形状へ部材化することが困難であった。

【００３１】比較例２実施例１と同じく、図３の長尺ウエブ走行系を備えた両
面連続型電子ビーム加熱法真空蒸着装置に厚さ２２ミク
ロンの長尺アルミニウム箔ベースを装着した。アルミニ
ウム箔は両面ともにボアはなく平面平滑（平均表面粗さ
４００オングストローム）であり、アルゴンプラズマ処
理工程を経て、蒸着ドラムに挿入される。電子ビーム加
熱器にチタンのインゴットを充填した後、真空槽内を排
気口より真空排気して、隔壁、マスク、および蒸着ドラ
ムでしきられた下槽内圧力を５×１０^−５Ｔｏｒｒ以下
にした。不活性ガスを流入しなく、アルミニウム箔ベー
スを走行させながら、ＥＢガン出力を調整し、チタンの
インゴットを溶融蒸発させて平面平滑な箔上に、蒸着速
度３．０ｍ／分でそれぞれ厚さ０．１ミクロンのチタン
蒸着膜を形成した。

【００３２】かくして得られた電解コンデンサ用電極箔
は蒸着時に熱ダメージによる変形はほとんどなく平坦性
は良好であった。しかし、蒸着金属薄膜はカラム構造を
形成していなく、カラム数５×１０^８個数／ｃｍ^２以
下、カラム間隙はほとんど観察されず、表面拡大率は約
５倍以下であった。該電解コンデンサ用電極箔を１０％
硼酸アンモニウム水溶液を電解液として静電容量を測定
したところ、１４マイクロファラッド／ｃｍ^２と小さな
値しか得られなかった。

【発明の効果】本発明による電極材料は、従来の湿式法
によるエッチング箔に比べて乾式法で形成でき、極薄膜
で表面積を拡大できるので、生産性が良好で、公害問題
がなく、安価で、しかも基体をより薄くできる利点があ
り、単位体積当たりの静電容量を増大することができ、
その結果、高静電容量電解コンデンサの小形化、高性能
化、低価格化に極めて有効なものとなしうる。さらに、
微細で均一なカラム構造、含浸性の良いカラム間隙を形
成できるので、静電容量などの電気特性が安定した電解
コンデンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電極箔の模式図の一例を示す図であ
る。

【図２】従来のエッチング電極箔の模式図の一例を示す
図である。

【図３】本発明の電解コンデンサ用電極箔を製造するた
めの真空蒸着装置の一例である。

【符号の説明】

ａ基体ｂカラム構造の蒸着金属薄膜ｃ基体平滑面ｄエッチングによるボアｅＡｌ箔基体１長尺基体２巻出し軸３巻取り軸４，５冷却ドラム６，７蒸発源８，８′ 隔離９，１０バルブ１１，１２ノズル１３，１４電子ビーム１６真空槽１７上室１８下室１９，２０排気口２１，２２予熱器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体と該基体の少なくとも片面に金属薄
膜が形成されてなる電解コンデンサ用電極材料であっ
て、該金属薄膜がＴｉあるいはＡｌからなり、かつカラ
ム個数が５×１０^８〜１×１０^１２個数／ｃｍ^２、カラ
ム間隙が５０〜５０００オングストローム、カラム層の
厚さが３００〜５０００オングストローム、表面拡大率
が５０〜１０００倍のカラム状をなしていることを特徴
とする高容量電解コンデンサ用電極材料。
【請求項２】該基体に、ＴｉあるいはＡｌからなる該
金属薄膜を形成させるに際し、１個以上の吹出口をもつ
ガス流入口から、少なくとも０．０３リットル／分以上
の不活性ガス、窒素ガスあるいは／および窒素ガスを含
む不活性ガスを流入しながら、蒸着させることを特徴と
する請求項１記載の高容量電解コンデンサ用電極材料の
製造法。