JPH0332013A - 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法 - 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箔の製造
方法に関し、更に詳しくは、高純度アルミニウムの表面
に蒸着によりタンタルを付着させて表面にタンタル層か
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箔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
て酸化皮膜に変えたアルミニウム箔を陽極とし、この酸
化皮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。

アルミニウム以外にも、いわゆる弁作用金属と呼ばれる
タンタルやチタン等の金属を、アルミニウムと同様に電
解コンデンサの電極として使用することができる。この
種の金属の内で、製品電解コンデンサの静電容量に密接
に関連する酸化皮膜の比誘電率を指標として見た場合、
酸化アルミニウムの比誘電率は７〜１０であり、酸化タ
ンタルの比誘電率２５．２や酸化チタンの比誘電率６６
．１と比較すると決して大きな値ではない、電解コンデ
ンサにタンタルやチタンではなくアルミニウムが一般的
に使用されるのは、主として、これらよりアルミニウム
の方がコスト的に優れているためといえる。

物性として規定される一定の比誘電率を有する材料であ
るアルミニウムを用いて、より大きなＷ？電電量量電解
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困難に
なりつつある。

一定の比誘電率を有するアルミニウム材料の表面積増大
には限界があり、より比誘電率の大きな他の弁作用金属
等を電極に使用するには主としてコスト的に問題がある
。

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
５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
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６３−３０６６１４号には、イオングレ
ーティング法によりアルミニウムーチタン金属層を形成
後、陽極酸化処理を行って混在酸化物誘電体を形成させ
る方法が開示され、また、特開昭５９−１６７００９号
には、蒸着法により導電性金属を蒸着させて多孔質金属
皮膜を形成させる方法が開示されているが、このような
従来の方法では、密着性や緻密性に問題があり、特に、
チタンを用いて作製するチタン陽極膜は膜特性が不安定
である。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ 本発明は、高純度アルミニウムの表面に蒸着によりタン
タルを付着させて表面にタンタル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
共に陽極容量を２倍乃至それ以上まで増加させ得る電解
コンデンサ用アルミニウムｔｉ箔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１ 本発明によれば、′！ｓ解コンデンサ用アルアルアルミ
ニウム電極するに際し、高純度アルミニウムの表面に蒸
着によりタンタルを付着させて表面にタンタル層からな
る蒸着膜を形成させ、その後陽極酸化を行うことからな
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箔の製造方法
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−’　〜１０−’Ｔｏｒｒ）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■の蒸発距離で陰極アーク蒸着を行えば
好適である。

１ｘ１Ｇ−’〜５同／　ｃｎ”秒の蒸発速度で陰極アー
ク蒸着を行えば好適である。

Ｉ　Ｘ　１０−’〜１．ＯＩＱ／ＣＩ”の蒸着量で陰極
ア−り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。

前記した陰極アーク蒸着により高純度アルミニウムの表
面にタンタルを付着させ、表面にタンタル層からなる蒸
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箔を製造する。

［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Ｆ）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）としてタンタル
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
グ法およびスバ・ｙクリング法について、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。

Δ上皇 ＩＩアーク　　　　　イオン　　　　　　　スパックリ
ング法ｉｔｉ＆　　　　　　　ｙレーティング法イオン
化率（Ｘ）　　　　　３０〜５０　　２〜８　　　２〜
８１子エネルギ（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タン
タル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酸化タンタルとする
ことにより、静電容量の増大を図ることができる。

［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
りタンタルを付着させて表面にタンタル層からなる蒸着
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
ウム電極箔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
させると共に陽極容量を２倍乃至それ以上まで増加させ
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。

艮扱皿ユ 常法によりエツチング処理を施したく４Ｎ。

８０ハ）高純度アルミニウム箔５０ｘ　１００　ｒａｔ
ｅを使用し、トータルチャンバ圧力ｔ　ｘ　１０−’Ｔ
ｏｒｒ、蒸発距離２００■、蒸発速度０．０５ａｍ／分
とし、２分間陰極アーク前着を行い、タンタル蒸着膜厚
０．１−風の蒸着膜を形成させた。

＃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、タンタルからなる金
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（１
００Ａ）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、１０Ｖにて
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
を極を製造した。

比致皿ユ 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５０ｘ１００　ｉｎを使用し、１×１０−’Ｔｏｒｒ
のアルゴン雰囲気中で、蒸発距離２００　ｎｆｆ１、蒸
発速度０．０１ｎｇ／ｃｍ”秒、蒸着量０．４　Ｂ／ｃ
ｌ”として、イオンブレーティング法によるタンタル蒸
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、１０Ｖにて
通常の＠柘酸化を行って電解コンデンサ用アルミニウム
電極を製造した。

比致週ニ スパッタリング法による以外は比較例■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
、１０Ｖに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した。

皮笠皿ユ 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、１０．■に
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
ム基板におけるタンタルの密着性の比較は、第２表に示
す通りである。

第２表 実施ｌ！Ｉｌ　　　　比較１１Ｉｌ　　　　　比Ｉ例２
付着力（ｋｕｓ）　　　３．３５　２．４０　２．２０
４　。

また、前記したようにして製造したアルミニウム電極の
単位面積当りの静電容ｆ（ｘＦ／ｃｌ”　）は第３表に
示す通りであった。

隻１遣 実１１１１１１　　　　　比較１１１１　　　　　氏較
わ　　　　比較例３静電容量　１３８　　９６　　７８
　　６０

【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・・・タンタルからなる金属ターゲット（蒸発源） １２・・・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。

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箔を製造する
   に際し、高純度アルミニウムの表面に蒸着によりタンタ
   ルを付着させて表面にタンタル層からなる蒸着膜を形成
   させ、その後陽極酸化を行うことからなり、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箔の製造方法。