JPH0353099A - Ｔａ基材の加工方法 - 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 この発明は、Ｔａ（タンタル）の板、箔、膜などのＴａ
基材を、電解を利用して加工するＴａ基材の加工方法に
関する。

従来の技術 Ｔａは、化学的に安定な金属に属するため、たとえば、
耐酸性を要求される化学工業用装置に利用されたり、あ
るいは、電解コンデンサの電極などに利用されたりして
いる。

Ｔａ基材の加工は、たとえば、フッ化水素酸と硝酸との
混合液、または、ＮａＯＨ水溶液とＨ２０２水溶液との
混合液などのエッチング液にＴａ基材を浸漬し、同エッ
チング液を加熱してＴａ基材をエッチングすることによ
り行われる。また、コンデンサには、できるだけ大きい
表面積を有するものを用いるため、Ｔａ基材の微粒子の
焼結体を用いている。

発明が解決しようとする課題 前記のようなエッチング液を用０）でＴａ基材の加工を
行うと、マスキング材料が除去されやすいので、エッチ
ング除去し．たい箇所としたくない箇所との選択性が悪
いという問題がある。

他方、Ｔａ基材の平滑な表面をエッチング加工により粗
くして表面積を大きくすることも、なかなか容易ではな
い。このため、上記のように、コンデンサには、Ｔａの
微粒子の焼結体を利用しているのである。

そこで、この発明は、エッチング箇所の選択性が良く、
表面を粗くすることが容易である、Ｔａ基材の加工方法
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 上記目的を達成するために、この発明にかかるＴａ基材
の加工方法は、Ｔａ基材を、スルホン酸基および／また
はスルホン酸塩基を有する電解質の溶液中で電解して加
工することとしている。

前記Ｔａ基材としては、Ｔａｏ板、箔、膜など固体であ
れば、その形状に特に限定はない。また、Ｔａ基材の純
度も特に限定はなく、たとえば、通常使用されているも
のが使用されつる。

この発明では、Ｔａ基材を電解するために、電解質とし
て、スルホン酸基およびスルホン酸塩基のうちの少なく
とも一方の基を有する化合物（以下、「電解質入」と言
う）を用いる。スルホン酸基は、−　Ｓｏ３｝｛で表さ
れる１価の基であり、スルホン酸塩基は、−ＳＯ３Ｘで
表される１価の基である。ここで、Ｘは、Ｈ＋、Ｎａ＋
およびＫ＋などのアルカリ金属イオン、（ＮＲ４）＋な
どの１価のカチオンである。なお、Ｒは、Ｈ１または、
カーボン（Ｃ）の数が１〜６のアルキル基であり、４つ
ともすべて同じでもよく、いずれか１つ以上が異なって
いてもよい。

前記電解質入としては特に限定はないが、たとえば、ス
ルホン酸基および／またはスルホン酸塩基が付与された
芳香族化合物が使用されるのが好ましい。前記芳香族化
合物には、電気化学的に安定Ａものであれば、スルホン
酸基および／またはスルホン酸塩基以外の基、たとえば
、アルキル基などが１個以上付与されていてもよい。前
記電解質入として用いられる芳香族化合物としては、た
トエハ、ベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホ
ン酸、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスル
ホン酸、および、これらのスルホン酸の塩からなる群の
中から選ばれた少なくとも１つが使用されるのが好まし
い。このような化合物は、電気化学的に安定であるから
である。前記芳香族化合物に付与されたアルキル基とし
ては、ベンゼン環を有する化合物の場合、カーボンの数
が１８まで、ナフタレン環を有する化合物の場合、カー
ボンの数が６までが付与可能である。しかし、この発明
では、前記芳香族化合物に付与されるアルキル基の長さ
や置換数などはあまり重要ではなく、電気化学的に反応
を行ったりしないことが重要である。

電解に用いる電解液の溶媒としては、電気化学的に安定
で、しかも、電解質Ａが可溶な溶媒であれば特に限定は
なく、水および非水溶媒のいずれを用いてもよい。前記
非水溶媒としては、たとえば、アセトニトリル、プロピ
レンカーボネート（２−オキソー４−メチル−１，３−
ジオキソラン）、ジメチルホルムアミド、γ−プチロラ
クトンなどの非水系の有機溶媒が挙げられるが、これら
に限定されｋい。前記電解液の溶媒として、水を用いて
も、非水系の有機溶媒を用いても良い。

作用 この発明では、電解質として、スルホン酸基および／ま
たはスルホン酸塩基を有するものを用いるので、Ｔａ基
材を電解により容易Ｋ加工することが可能となった。Ｔ
ａ基材の電解液に浸される表面を絶縁膜で適当にマスキ
ングすることにより、選択的なエッチングも可能となる
。また、電解条件をコントロールすることにより、表面
を粗く加工できて、見かけ上の表面積を増大することが
可能となった。

実施例 以下に本発明の実施例を示す。

この発明では、たとえば第１図にみるように、Ｔａ基材
１を陽極（アノード）とし、対極には、安定な電極２を
陰極（カソード）として配し、これら両極１および２の
間に直流電源３を接続し、両極１および２０間に電圧を
印加して、電解を行う。これにより、Ｔａが電解液４中
に溶出するので、Ｔａ基材１を所望の形状に加工したり
、粗面化したりすることができる。前記安定な電極２と
しては、たとえば、Ｐｔなとの不溶性の電極が使用され
、また、不溶性の導体皮膜で覆われた電極であってもよ
い。図中、５は電解槽である。なお、直流電源３は、電
池である必要はなく、たとえば、交流電源と交流を直流
に変えつる回路とを有するものなどであってもよい。

Ｔａ基材と安定な電極との間に電圧を印加すると、電流
は時間に対して、第２図に曲線Ｒで示すような変化をす
る。初期には、Ｐｔのような電気化学的に非常に安定な
ものと同程度の電流が流れるが、ある時間以降になると
電流が徐々に減少する。これは、Ｔａ基材表面に絶縁膜
が形成されていくような現象が起こっていることを示す
。さらに電圧を印加し続けると、電流は再び増加してく
る。この時、Ｔａ基材表面を観察すると、気泡が発生し
て、Ｔａ基材がエッチングされていくことがわかる。こ
のエッチング速度は、印加する電圧値または電流値によ
って異なり、適宜設定すればよい。電圧値または電流値
が大きいほど、エッチング速度がはやくなる。Ｔａ基材
表面を粗くするためのエッチングも、印加する電圧値（
または電流値）と通電時間をコントロールすることによ
り容易に行える。また、前記電解質入は、従来使用して
いる電解質に比べてマスキング材料を除去しにくい。こ
のため、この発明において、Ｔａ基材表面を所望のパタ
ーンにマスキング材料（絶縁膜）で覆うことにより、エ
ッチング箇所の選択性が高くなる。

前記マスキング材料としては特に限定はないが、たとえ
ば、被加工部分のＴａ基材上にパターニング可能なフォ
トレジストなど皮膜形成可能な樹脂が使われる。

なお、この発明の方法には、Ｔａ基材を電解研摩、電解
型彫り、電解研削などの電解加工（ＥＣＭ）により加工
する場合も含まれる。たとえば、Ｔａ基材をアノードと
し、工具をカソードとし、両極を狭いすきまで対向させ
、そのすきまに速い速度で電解液（電解質入を含むもの
）を流しながら、必要に応じて両極の少なくとも一方を
動かし、両極間に高密度電流を流すことにより電解を行
うのである。このようにして加工することにより、Ｔａ
基材は、たとえば、カソードの工具の形状に沿った形に
加工される。

また、この発明の方法によれば、電解のために印加する
電圧値（または電流値）と印加時間をコントロールする
ことにより、Ｔａ基材の表面を粗くして、その表面積が
１０〜６０倍に増大するようにすることもできる。この
ように粗面化されたＴａ基材をコンデンサに用いると、
コンデンサの小型化、大容量化に有用である。

以下に具体的な実施例を示すが、この発明は下記実施例
に限定されるものではない。

実施例１ 電解質Ａとして、ｐ一トルエンスルホン酸のテトラエチ
ルアンモニウム塩を、溶媒としてアセトニ｝　ＩＪルを
用い、０．２Ｍの濃度の電解液を調製した。この電解液
を電解槽に入れ、アノードとじて厚み０．１朋のＴａの
箔（純度９９．９９％）を用い、カソードとしてＴａ箔
の１０倍の面積を持つＰｔ板（純度９９．９９％）を用
い、これらを電解液に浸漬した。

電解液の温度を２６゜Ｃとし、Ｔａ箔とＰｔ板との間に
直流電圧２０Ｖを印加し、電流密度３ｍＡ／ｄで通電し
て電解を行った。電流は初期から時間とともに減少して
いき、ある時間からは増大しはじめて一定値となった。

３ｏ分間以上印加しつづけたところ、Ｔａ箔の電解液に
浸漬した部分は完全に消失しており、電解液中に白い不
溶物が沈澱していた。

電圧を印加してから電流値が減少していき、その後、徐
々に増えていく途中の状態で、Ｔａ箔を取り出して、そ
の表面を観察した。その結果、Ｔａ箔表面が凹凸にエッ
チングされていて、表面があれでいた。

実施例２ 実施例１において、電解質Ａとしてｐ−ドデシルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウムを用い、溶媒として水を用いた
こと以外は、実施例１と同様にしてＴａの電解を行った
ところ、Ｔａ箔のエッチングが可能であった。

実施例３ 実施例１において、電解質入としてトリイソプロビルナ
フタレンスルホン酸ナトリウムを用い、溶媒として水を
用いたこと以外は、実施例１と同様にしてＴａの電解を
行ったところ、Ｔａ箔のエノチングが可能であった。

発明の効果 この発明にかかるＴａ基材の加工方法は、以上に述べた
ように、スルホン酸基またはスルホン酸塩基を有する電
解質を用いて電解を行うので、Ｔａ基材が容易に加工さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかるＴａ基材の加工方法の一実
施例を表す概観図、第２図は、この発明にかかるＴａ基
材の加工方法を行ったときの電流の時間変化の一例を示
す特性図である。 １・・・Ｔａ基材、２・・・安定な電極、３・・・直流
電源、４・・・電解液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｔａ基材を、スルホン酸基および／またはスルホ
   ン酸塩基を有する電解質の溶液中で電解して加工するＴ
   ａ基材の加工方法。 （２）電解質が非水系の有機溶媒に溶解されている請求
   項１記載のＴａ基材の加工方法。（３）電解質が水に溶
   解されている請求項１記載のＴａ基材の加工方法。 （４）電解質が、スルホン酸基および／またはスルホン
   酸基を有する芳香族化合物である請求項１から３までの
   いずれかに記載のＴａ基材の加工方法。 （５）芳香族化合物が、ベンゼン、アルキルベンゼン、
   ナフタレンおよびアルキルナフタレンからなる群の中か
   ら選ばれた少なくとも１つである請求項４記載のＴａ基
   材の加工方法。