JPH036010A - 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ｉＳ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
な構成要素の一つであり、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か図られている。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困難になりつつある。

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ｌ〜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９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
複合膜な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ｆｆ１ｉ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。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なめ
生産効率の点で不十分である。

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
るなめ、高い静電容量値を得るなめには、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６［
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チタ
ンを付着させて表面にチタン層からなる蒸着膜を形成さ
せることからなる零Ｍｌ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ｆ共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
りチタンを付着させて表面にチタン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。

１０−７〜１０−’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。

１００〜５００　ｍｒｎの蒸発距離で陰極アーク蒸着を
行えば好適である。

１×１０づ〜５１１１ｇ／　ｃｍ”秒の蒸発速度で陰極
アーク蒸着を行えば好適である。

Ｌ　ｘ　１０−’　〜１．Ｏｍｑ／ｃｎ＋”の蒸着量で
陰極アーク蒸着を行えば好適である。

蒸着膜の厚さを０．０５〜３μ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。

前記した＃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。

［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
、ターゲッ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。

本発明の陰極アーク蒸１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バーセン１〜で表したも
のである。

第１表 Ｉアーク　　　　　イオン　　　　　　　スパッタリン
グ法１法　　　　　　　ブレーティング浪 イオン化１ｌ（ｘ）　　　　３０〜５０　　　　２〜８
　　　　２〜８に＋Ｉエネルギ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、反応効率か向上し、アルミ
ニウム基板とチタンとの密着Ｉ注を顕著に向とさせるこ
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酸
化チタン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、チタンか金属のままであれは陰極側に静電
容量が発生せず、合成容量による静電容量の低減か起き
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ｌの低減は少ない。

「発明の効果］ 本発明によれは、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
ｔ　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。

［実施例］ 以下に実施例により本発明を更に詳４．［ｌ］　４こ説
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。

聚九■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５０ｘ　１００　ｎｍを使用し、トークルチャンバ圧
力２〜１０ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、蒸発距離２００ＩＩ
ｍ、蒸発速度ｏ、ｉμ／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
。

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タムに走り回る結果、
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
。

よ較ニュ 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５Ｑｘ　１００　ｒｕｎを使用し、１×ｉｏ−’■ｏ
ｒｒのアルゴン雰囲気中で、蒸発距離２００１’ｊ１１
１．蒸発速度１１１ｇ／ｃｍ２秒、蒸着量０．４ｍＱ／
ａｎ２として、イオンブレーティング法によるチタン蒸
着を行い、蒸着膜を形成させた、この蒸着膜を有するア
ルミニウム箔を用い、通常の＠＠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。

匿敷皿ニ スパッタリング法による以外は比較例１と同様に蒸着膜
を形成させ、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。

庭監■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装つ
貴し、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
ム基板におけるチタンの密着性の比較は、第２表に示す
通りである。なお、参考として５０グラム荷重における
それぞれの硬度を併せて示す。

第２表 ！に釈１　　　　比ＵＮＩ　　　　　比Ｉ２付着力（ｋ
ｕｓ）　　　３．３５　　２．４０　　２．２０硬度（
ｋＱ／１ｍ１２）　　２７００　　２４００　　２２０
０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（μＦ／ｃｒｇ２）は第３表に示す通りであっ
た。

第３表 実諷例１　　　　比１９！１　　　　１ｔｌｌ１例２　
　　　比較例３静電容立　１５３０　　１２００　　１
０００　　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。 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。