JPH10321465A

JPH10321465A - コンデンサーにおいて使用するための超音波コーティングされた基板およびその製法

Info

Publication number: JPH10321465A
Application number: JP10131131A
Authority: JP
Inventors: Ashish Shah; シャーアシシュ; Barry C Muffoletto; シー、マフォレットバーリー; Neal N Nesselbeck; エヌ、ネズルベックニール
Original assignee: Greatbatch Ltd
Current assignee: Greatbatch Ltd
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1998-12-04
Also published as: AU735872B2; DE69835717D1; EP0877402B1; AU6369498A; EP0877402A1; US5894403A; DE69835717T2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のコンデンサーよりも高いエネルギー貯
蔵密度を有するとともに、エネルギ貯蔵容量をさらに増
加させることができ、しかも表面形態の制御が容易で、
有効表面積の大きなコンデンサー用の基板を提供する。【解決手段】ａ）導電性金属からなる基板３０と、
ｂ）前記基板３０の表面に設けられ、第一の金属、また
はその前駆物質からなる第一の擬似容量性金属化合物を
少なくとも含むコーティングとからなるコーティングさ
れた基板であって、前記コーティングは、超音波で発生
されたエーロゾル２０から形成され、前記基板３０と接
触した前記第一の金属からなる粒子から構成されること
を特徴とするコーティングされた基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波で発生させ
たエーロゾルのスプレーで基板をコーティングする付着
方法に関する。詳しくは、本発明は、超音波で発生させ
たエーロゾルのスプレーコーティングを備えた金属箔に
関する。さらに詳しくは、本発明は、コンデンサーなど
において使用するために、金属酸化物(metal oxide) 、
金属窒化物(metal nitride) 、金属炭素窒化物(metal c
arbon nitride)、または金属炭化物(metal carbide) の
多孔性で高表面積のコーティングを導電箔上に設ける方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レドックス活性構造において、導電性電
解液からの例えばプロトンなどのイオン種が酸化物の表
面またはバルクと反応するときの金属の酸化状態の変化
の際にエネルギー貯蔵が行われる。この化学吸着は酸化
物への電子の同時的取り込みを伴う。電極と電解液間の
この表面（またはバルク）の相互作用は、キャパシタン
スを数百μＦ／ｓｑ・ｃｍ増加させる。高表面積を有す
る電極は著しい量のエネルギーを貯蔵し、特に大きなキ
ャパシタンスを有することとなる。従って、これらの電
極は、特に高いキャパシタンスを必要とする電気化学コ
ンデンサー(electrochemical capacitor) のアノードお
よび／またはカソードとして、あるいは電解コンデンサ
ー(electrolytic capacitor)のカソードとして使用され
るのに適している。

【０００３】電気化学コンデンサーのアノード若しくは
カソード、または電解コンデンサーのカソードのいずれ
であっても、一般にコンデンサーの電極は、チタンやタ
ンタルなどの導電性金属からなる基板に半導体性(semic
onductive)即ち擬似容量性(pseudocapacitive)の酸化物
のコーティング、窒化物のコーティング、炭素窒化物の
コーティングまたは炭化物のコーティングを備えてい
る。酸化ルテニウムからなるカソードの場合、コーティ
ングは溶媒に塩化ルテニウム(ruthenium chloride)や窒
化ニトロシルルテニウム(ruthenium nitrosyl nitrate)
などの酸化ルテニウムの前駆物質(precursor) を溶解
し、この溶液を基板に接触させることによって基板上に
形成する。次に、このようにコーティングした基板は、
付着させた前駆物質を多孔性で高表面積の擬似容量性の
酸化ルテニウムフィルムに変換するのに十分な温度まで
加熱する。

【０００４】従来より基板を半導体性溶液若しくは擬似
容量性溶液(pseudocapacitive solution) 、またはその
前駆物質と接触させる種々の方法があった。通常使用さ
れる技術は基板上に擬似容量性材料(pseudocapacitive
material) を浸漬させたり圧縮空気噴霧スプレーするも
のである。浸漬、圧縮空気噴霧スプレーおよびスパッタ
リングによって作製される電極のキャパシタンス値(cap
acirtance value)は、比キャパシタンス率（specific c
apacitance) がより低くなる。ゾルゲル付着(Sol-gel d
eposition)は基板をコーティングするもう一つの従来技
術である。種々の従来技術は制御性および再現性（反復
性）のためにコーティング形態を正確に制御することが
極めて困難であるが、これはキャパシタンスに直接影響
を与える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電気化学コンデンサー
は従来のコンデンサーより高いエネルギー貯蔵密度を有
するとともに、エネルギー貯蔵容量をさらに増加させる
ことが要求されている。これを達成する方法として、本
発明では再現性があり制御可能な形態を有し、また再現
可能なより大きな有効表面積を有する電極を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属を含有す
るエローゾルのスプレーを超音波で発生させて導電性基
板上に付着させる方法を提供する。液体を超音波で霧化
すると、その結果得られる小滴は圧縮空気噴霧器などに
よって作り出される小滴よりも遙かに寸法が小さく、専
ら約１０〜約１００ミクロンであったものをミクロン〜
ミクロン以下の次元にまで小さくすることができ、これ
によって、より大きな表面積のコーティングが可能とな
る。それ故、擬似コンデンサー(pseudocapacitor) のキ
ャパシタンスは、超音波で付着させた有孔性フィルムで
コーティングして電極の表面積を増加させた電極を使用
することによってさらに改良される。

【０００７】本発明は、次の説明と添付図面を参照する
ことによって当業者に明らかとなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の方法を使用するた
めの好適な超音波エーロゾル付着装置１０を示してい
る。図面には示していないが、この方法の第一工程で
は、本発明による超音波で発生させてエーロゾルに形成
するための試薬溶液を用意する。この試薬溶液は供給ラ
イン１４を経由して試薬チャンバ１２に供給される。好
ましくは、この試薬溶液は超音波で発生させたエーロゾ
ルから所望のコーティングを形成するために実質的に要
求される比率でイオンを含んでいる。好ましくは、これ
らのイオンは水に可溶の塩など水に可溶な形態で溶液と
して供給される。しかしながら、有機溶媒や無機溶媒な
どの他の溶媒に可溶なカチオンの硝酸塩、硫酸塩および
燐酸塩などの塩を使用してもよい。水に可溶な塩として
は、硝酸塩および塩化物が挙げられる。またカチオンと
可溶性塩を形成する他のアニオンを使用してもよい。

【０００９】チャンバ１２に供給された試薬溶液は導管
１６を通過して超音波ノズル１８に輸送される。試薬溶
液を十分に機械的に振動させる従来技術によって、この
試薬溶液はミストのようなエーロゾル２０の形態でノズ
ル１８からスプレーされる。この明細書において、エー
ロゾル２０という言葉は、空気またはガス中の約０．１
ミクロン〜約１００ミクロン、好ましくは、約２０ミク
ロン以下の直径を有する極微小の固体粒子または液体粒
子の懸濁物を意味する。例えば、煙、霧、およびミスト
が挙げられる。この明細書において、ミスト(mist)とい
う言葉は、ガス懸濁状の（ガスに懸濁した）直径約２０
ミクロン以下の液体粒子を意味する。

【００１０】本発明の好ましい実施例においては、この
エーロゾル／ミスト２０は試薬チャンバ１２内に設けら
れた超音波発生器（図示せず）のような超音波手段など
の機械的振動を使用して形成される。この超音波手段は
導管１６と超音波ノズル１８との集合体の外表面に接触
している。電力はコネクタ２２を通って超音波発生器に
供給される。当業者に周知のように、超音波は約２０，
０００ヘルツの周波数を有するものである。好ましく
は、エーロゾル／ミスト２０を発生するために使用され
る超音波の出力は０．５ワットよりも大きく、より好ま
しくは、１ワットよりも大きい。例示すると、本発明に
有用な超音波発生器はニューヨーク州ミルトンのソノテ
ック社のｎｏ．８７００−１２０ＭＳ型が挙げられる。

【００１１】超音波発生器の振動子（発振器）（図示せ
ず）は、試薬チャンバ１２の隔膜などの外表面と接して
いて、発生した超音波はこの隔膜を経由して伝達されて
試薬溶液をミスト化するようになっている。本発明の他
の実施例においては、エーロゾル／ミスト２０を発生す
るために使用される振動子は、試薬溶液と直接接触して
いる。試薬チャンバ１２としては、当業者に周知の反応
容器が挙げられ、好ましくは、チタン、ステンレス鋼、
ガラス、セラミック、およびプラスチックなどの耐弱酸
性材料から構成されている。

【００１２】エーロゾル／ミスト２０が超音波ノズル１
８からスプレーされると、このスプレーは矢印２４で示
すシュラウドガス（囲いガス）によって囲まれる。この
シュラウドガス２４は、霧化前の試薬溶液と接触してお
らず、エアシュラウドチャンバ２６によって支持された
多数のシュラウドガスノズル（図示せず）からスプレー
されるものであり、このエアシュラウドチャンバ２６は
超音波ノズル１８のまわりに輪状に配列したノズルのマ
ニホルド（多岐管）としての役割を果たしている。シュ
ラウドガス２４は供給ライン２８を経由してエアシュラ
ウドチャンバ２６に導入され、エーロゾル／ミスト２０
を遮蔽するとともにエーロゾル／ミスト２０をホルダま
たは支持ブロック３２上に支持された基板３０に向かっ
て指向させるのに十分な流速で放出される。例えば、エ
ーロゾル／ミスト２０が超音波ノズル１８から１分当た
り約０．１ｃｃ〜１０ｃｃの流速でスプレーされる場
合、シュラウドガス２４の流速は１分当たり約５００ｃ
ｃ〜約２５リットルである。

【００１３】シュラウドガス２４は、エーロゾル２０を
遮蔽し、指向し、さらに形成するのを促進するガスであ
れば、実質的には如何なるガスであっても使用できる。
例えば、シュラウドガスは酸素、空気、アルゴン、窒素
などから構成される。このシュラウドガス２４は７６０
ｍｍＨｇより高い圧力に圧縮されたガスであることが好
ましい。これによってこの圧縮されたシュラウドガス２
４はエーロゾル／ミスト２０が超音波ノズル１８から基
板３０に向かってスプレーするのを促進する。

【００１４】基板３０は好ましくは、チタン、モリブデ
ン、タンタル、ニオブ、コバルト、ニッケル、ステンレ
ス鋼、タングステン、白金、パラジウム、金、銀、銅、
クロム、バナジウム、アルミニウム、ジルコニウム、ハ
フニウム、亜鉛、鉄、および上記物質の混合物や合金な
どの導電性金属から構成される。

【００１５】基板３０の材料に関係なく、超音波で付着
させたスプレーコーティングは、基板表面との機械的結
合に主に依存している。それ故、コーティングされるべ
き基板表面がコーティング品質を確保できるようになっ
ていることが重要となる。１つには、すべてのコーティ
ング手段、特に超音波で付着させるスプレーコーティン
グにおいて、基板表面の清潔さが非常に重要である。こ
の点において、基板表面が操作装置の機械油や手からの
油などで汚れていないことが要求される。基板の洗浄と
しては、当業者に周知の水性溶液や非水性溶液を使用す
る従来の脱脂処理などの化学的手段が挙げられる。プラ
ズマ洗浄も本発明において使用され得る。

【００１６】基板表面の洗浄の次に、超音波で付着させ
るスプレーコーティングを適切に形成するために表面粗
さが次に重要な因子となる。基板３０は化学的手段、例
えば、臭化アンモニウムやメタノールなどを含むフッ化
水素酸および／または塩酸と基板を接触させることによ
って、プラズマエッチングによって、または機械的手
段、例えば、研摩(scraping)、切削(machining) 、ワイ
ヤブラッシング(wire brushing) 、ラフスレッディング
(rough threading) 、グリット吹き付け(grit blastin
g) 、ラフスレッディングとグリッド吹き付けとの組み
合わせ、スリーエム社製造のスコッチブライド（登録商
標）摩擦シートによる基板の擦り剥がし(abrading)など
によって粗されている。

【００１７】さらに、必要に応じて基板の導電性をコー
ティング前に改良することも本発明は予定している。金
属および金属合金はその表面に元来酸化物を有してい
る。これは抵抗層であり、それ故、この材料がコンデン
サーの電極の基板として使用される場合、この酸化物は
好ましくは、基板上に擬似容量性コーティングを付着す
る前に除去して導電性にされる。基板の導電性を改良す
るために、種々の技術が採用できる。一つは、エバンス
の米国特許第５，０９８，４８５号に記載されており、
その開示内容は、ここに参照として組み込まれる。基板
の導電性を改良するための好ましい方法としては、元素
周期表のＩＡ、IVＡおよびVIIIＡ族から選択される１種
または２種以上の金属を少量基板上に付着させる方法が
挙げられる。アルミニウム、マンガン、ニッケル、およ
び銅もこの目的のために適合する。付着された金属は、
付着表面に向かって指向される高エネルギーのイオンビ
ームまたはレーザービームなどによって基板材料と「イ
ンターミックス」される。このような基板処理方法は、
基板の劣化や変形を防ぐため、比較的低温で実施され
る。さらに、このような処理方法は、適切な電導性を付
与するとともに、さらなる化学反応から基板を不動態化
するためにも使用される。

【００１８】好ましくは、試薬溶液は所望のコーティン
グを形成するために必要とされる実質的な化学量論比の
イオンを含んでいる。実施例では、このイオンは水溶性
塩のような水に可溶性の形態で試薬溶液中に存在してい
る。好ましい水溶性塩としては、カチオンの硝酸塩およ
び塩化物が挙げられる。また、水以外の有機溶媒や無機
溶媒に可溶の硫酸塩や燐酸塩などの塩も使用される。こ
のような溶媒としては、イソプロピルアルコール、硝酸
またはその混合物などが挙げられる。付着させる前に、
基板３０の導電性を改良することに関する更なる開示と
しては、同時に出願された米国特許出願「金属、金属合
金および金属酸化物の電気導電性を改良するための方
法」（代理人整理番号第０４６４５０３６５号）が参照
され、この出願は、本発明の譲受人に譲渡されており、
ここに参照として組み込む。

【００１９】エーロゾル／ミストと接触させた基板３０
は実質的に多孔性フィルムコーティングを形成するもの
であり（図示せず）、この多孔性フィルムは、擬似容量
特性を有し、第一の金属の酸化物またはその前駆物質、
第一の金属の窒化物またはその前駆物質、第一の金属の
炭素窒化物またはその前駆物質、および／または第一の
金属の炭化物またはその前駆物質、第一の金属の酸化
物、窒化物、炭素窒化物、および炭化物を含んでいる。
好ましくは、第一の金属はルテニウム、コバルト、マン
ガン、モリブデン、タングステン、タンタル、鉄、ニオ
ブ、イリジウム、チタン、ジコニウム、ハフニウム、ロ
ジウム、バナジウム、オスミウム、パラジウム、白金、
およびニッケルからなる群から選択される。例えば、形
成される擬似容量性フィルムが上記の第一の金属の一つ
の酸化物である場合、付着させる混合物はこの金属の硝
酸塩または塩化物を含み得る。

【００２０】また、多孔性コーティングは第二またはそ
れ以上の金属を含んでいてもよい。第二の金属は、酸化
物、窒化物、炭素窒化物、炭化物、またはこれらの前駆
物質の形態にあり、そのコーティングされた箔をコンデ
ンサーの電極などとして使用する場合には必須ではな
い。この第二の金属は第一の金属とは異なるものであ
り、タンタル、チタン、ニッケル、イリジウム、白金、
パラジウム、金、銀、コバルト、モリブデン、ルテニウ
ム、マンガン、タングステン、鉄、ジルコニウム、ハフ
ニウム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、およびニ
オブからなる群から一種またはそれ以上選択される。本
発明の好ましい実施例においては、多孔性コーティング
はルテニウムおよびタンタルの酸化物、またはそれらの
前駆物質を含んでいる。

【００２１】一般に、コーティングを構成することを意
図する金属が、所望の化学量論で溶液中に存在する限
り、それらが塩、酸化物の形態、または他の形態で存在
するかは問題ではない。しかしながら、好ましくは、そ
の溶液はコーティング金属の塩またはその酸化物のいず
れかを含んでいる。

【００２２】好ましくは、試薬溶液は試薬化合物を約
０．０１〜約１０００グラム／リットルの濃度で含んで
いる。本発明の一実施例においては、試薬溶液は約１〜
約３００グラム／リットル、さらに好ましくは、約５〜
約４０グラム／リットルの濃度になっている。

【００２３】基板３０の支持ブロック３２はパワーケー
ブル３４を経由して加熱される。エーロゾル／ミスト２
０を基板３０に超音波スプレー付着させる間、支持ブロ
ック３２は付着させた試薬混合物から溶媒を蒸発除去す
るのに十分な温度に基板３０を維持する。後述するよう
に、付着させたフィルムコーティングが擬似容量性金属
化合物の前駆物質から構成される場合、このコーティン
グされた基板は、場合に応じて、別々の加熱工程によっ
て、この前駆物質を酸化物、窒化物、炭素窒化物、また
は炭化物に変換する。この加熱工程は、溶媒を蒸発する
ための基板の加熱工程に付け加えてもよい。

【００２４】すなわち、基板３０が擬似容量性金属溶液
またはその前駆物質でコーティングされると、このコー
ティングされた基板は溶媒材料を蒸発除去するのに十分
な温度まで加熱される。好ましくは、この溶媒はエーロ
ゾル／ミスト２０が基板に接触すると直ぐに基板から蒸
発し、その結果、第一の金属の酸化物またはその前駆物
質からなる比較的薄いフィルムコーティングを形成す
る。非水性溶液、例えばイソプロピルアルコールおよび
硝酸からなる溶媒の場合、好ましくは、基板は約７０℃
から約９５℃、更に好ましくは約８５℃で加熱される。
この温度は、付着させた試薬混合物から溶媒を即座に蒸
発させるのに十分であると考えられる。水溶液の場合、
基板は約１００℃〜約３００℃に加熱されると、付着さ
せた試薬混合物から水を即座に蒸発させることができ
る。

【００２５】スプレーした後、形成されるフィルムが酸
化物であることが意図される場合には、この付着させた
硝酸塩または塩化物の混合物は、この前駆物質を高多孔
性で高表面積の擬似容量性フィルムに変換するのに十分
な温度まで加熱される。酸化物を得るための典型的な加
熱時間は、約半時間から約６時間である。さらに好まし
くは、スプレーと溶媒除去の後、酸化物の前駆物質でコ
ーティングした基板は約１００℃〜３００℃、好ましく
は２５０℃で約１時間加熱し、その後さらに、約２５０
℃〜４００℃、好ましくは３００℃で約２時間加熱す
る。その直後に約１００℃〜約５００℃、好ましくは４
００℃で約２時間１５分加熱する。この三段階の加熱プ
ロトコルは塩化物を酸化物に変換するのに好ましいが、
本発明では、窒化物、炭素窒化物、および炭化物の前駆
物質の場合、２段階や４段階、またはそれ以上の加熱プ
ロトコルによって変換することもできる。また、温度は
例えば約１℃／分、好ましくは約６℃／分で、４００℃
まで徐々にかつ着実に昇温させて、そしてこの温度で前
駆物質が擬似容量性材料としてのその最終形態に変換さ
れるのに十分な時間維持される。加熱プロトコルが終了
した後、加熱されたコーティング基板はゆっくりと常温
まで冷却される。一般に、基板を空気または酸素含有ガ
スと接触させながら、この加熱を実行するのが好まし
い。

【００２６】また、「コンデンサーにおいて使用するた
めの一段階超音波コーティング基板」（代理人整理番号
第２４６４５．０３７７号）という発明の名称で同時に
出願した米国特許出願に記載したように、擬似容量性金
属またはその前駆物質の超音波で発生させたエーロゾル
のスプレーは、擬似容量性材料を即座に固化する温度、
または前駆物質を固体の擬似容量性金属化合物に変換す
る温度に加熱された基板と接触させてもよい。この同時
に出願した特許出願は、本発明の譲受人に譲り受けられ
ており、ここに参照として組み込む。

【００２７】形成された多孔性コーティングは、それが
酸化物、窒化物、炭素窒化物、または炭化物のいずれで
あるかにかかわらず、約数百オングストローム〜約０．
１ミリメーター、またはそれ以上の厚さを有しているこ
とが好ましい。多孔性コーティングは約１０ｍ²／グラ
ム〜１５００ｍ²／グラムの内部表面積を有している。
一般的には、基板３０の厚さは約０．００１ミリメータ
ー〜約２ミリメーター、好ましくは０．１ミリメーター
である。

【００２８】加熱の際に、温度感知手段（図示せず）
が、基板３０の温度を感知するのに使用され、支持ブロ
ック３２に供給される電力を調整して、先に示した基板
の温度に調節される。

【００２９】この方法の利点の一つは、基板３０が実質
的に如何なる寸法や形状であってもよく、またこの基板
は、固定のものであっても移動可能なものであってもよ
い点である。コーティングの工程を促進させるために、
基板３０をノズル１８から放出されるスプレーを横切っ
て移動させて、その表面の一部または全部をフィルムで
コーティングさせることができる。好ましくは、基板３
０はエーロゾル領域２０のフロー方向に実質的に垂直な
面で移動させる。他の実施形態においては、基板３０は
予め定められた経路に沿って段階的に移動させて、基板
の所定の領域のみをコーティングできる。本発明方法の
他の実施形態においては、基板を回転運動させて、複雑
な形状の物体の表面にエーロゾルコーティングをする。
基板の回転運動は、従来手段に従って行われる。

【００３０】本発明の方法は、毎分約０．０１ミクロン
〜約１０ミクロン、好ましくは毎分約０．１ミクロン〜
約１．０ミクロンの付着速度で基板３０にコーティング
できる。基板３０にコーティングされたフィルムの厚さ
は、当業者に周知の手段で測定され得る。

【００３１】本発明の好ましい実施形態においては、こ
の付着したコーティング層（as-deposited coating lay
er）は、不規則な粒子から構成されている。「この付着
した」という言葉は、ここで記載する更なる加熱処理を
適用する前のフィルムを意味する。換言すると、この熱
処理は、先に記載したように、試薬溶液から溶媒を蒸発
除去させる温度に基板３０を維持する工程に付け加えら
れる。

【００３２】本発明のエーロゾルのスプレーの付着方法
は、付着させたフィルムの多孔度および形態性を変化さ
せることに関して実質的な柔軟性が大きい。試薬溶液の
濃度（金属の組成の濃度が高ければ高いほど、より大き
な粒子寸法とともにより速い付着速度が得られる）、超
音波発生器によって供給されるエネルギー（エネルギー
が大きければ大きいほど、付着速度は速くなる）、超音
波周波数（周波数が高ければ高いほど、粒径寸法は小さ
くなり、その結果、高表面積のエーロゾル付着フィルム
が得られる）のようなパラメータを変化させることによ
って、基板３０にコーティングさせる付着フィルムの多
孔度および形態を制御できる。基板の温度はその結晶構
造とコーティング接着強度に影響を及ぼす。

【００３３】エーロゾル／ミスト２０の発生と基板３０
上への付着とは、実質的に大気圧条件で実施されること
が好ましい。この明細書において、「実質的に大気圧」
という言葉は、少なくとも約６００ｍｍＨｇの圧力を意
味し、好ましくは約６００〜約１０００ｍｍＨｇの圧力
を意味する。エーロゾルの発生は大気圧で行うことが好
ましい。当業者に周知のように、海面での大気圧は７６
０ｍｍＨｇである。

【００３４】本発明の超音波コーティングされた基板
は、単極型や双極型などの電気化学コンデンサーや螺旋
巻回構造体を有するコンデンサーの種々のタイプの電極
として使用される。例えば、図２は離れた電極４２およ
び４４を有する典型的な単極型電気化学コンデンサー４
０の概略図を示す。電極の一方、例えば電極４２は、カ
ソード電極としての役割を果たすものであり、本発明に
従って擬似容量性材料からなる超音波で発生させたエー
ロゾルのコーティング４６Ａを、導電性プレート４８Ａ
上に備えている。例えば、多孔性の酸化ルテニムフィル
ムが、タンタルなどの導電性材料からなるプレート４８
Ａ上に備えられている。プレート４８Ａとその上の擬似
容量性コーティング４６Ａとの相対的な厚さは、理解を
容易にするため変えて示している。先に示したように、
プレートは厚さが約０．０１ミリメーター〜約１ミリメ
ーターであり、擬似容量性コーティング４６Ａは約数百
オングストローム〜約０．１ミリメーターの厚さの範囲
にある。他方の電極４４は、アノードとしての役割を果
たすものであり、電極４２の場合のように、同様の擬似
容量性材料４６Ｂを導電性基板４８ｂに接触して構成さ
れている。

【００３５】カソード電極４２とアノード電極４４とは
セパレーターとしての役割を果たすイオン透過性膜５０
によって互いに分離されている。電極４２および４４
は、プレート４８Ａ、４８Ｂの末端部分と接触するエラ
ストマー材料などからなる対向する絶縁膜５２および５
４によって、図示されるように離れた関係で備えられて
いる。プレートの末端部分は一般に、擬似容量性材料で
コーティングされていない。電解液（図示せず）は、電
解コンデンサーで従来使用されている電解液、例えば硫
酸溶液や水酸化カリウム、またはアンモニウム塩の溶液
などから構成されており、この電解液はカソード電極４
２とアノード電極４４との間に接触配備されている。リ
ード（図示せず）は、コンデンサーを組み立てる前、組
み立ての途中でまたは組み立てた後に、電極４２および
４４に容易に取り付けられ、このようにして構成された
単極型コンデンサー構造体は、好適なケースに収納され
るか、絶縁膜とともに導電性プレートがコンデンサーケ
ースとしての役割を果たす。

【００３６】図３は連続的に配列接続された複数のコン
デンサーユニット６２から構成される典型的な双極型電
気化学コンデンサー６０の概略図である。それぞれのユ
ニット６２は双極型導電性基板６４を有している。多孔
性の擬似容量性コーティング６６および６８は本発明の
超音波コーティング方法により基板６４の対向する面に
備えられている。例えば、酸化ルテニウムフィルムから
なる多孔性コーティングが超音波発生エーロゾルから基
板６４の両面に付着される。ここでも、多孔性コーティ
ング６６および６８の厚さは、理解を容易にするために
正確に図示されていない。これらのユニット６２は中間
セパレーター７０の両側で双極コンデンサー構造体に組
み立てられる。エラストマー絶縁膜７２および７４がユ
ニット６２を一定距離をあけた関係に維持するように備
えられている。絶縁体７２および７４として使用される
ためのエラストマー材料以外の材料は当業者に明らかで
ある。破線で示すように、複数個の電気化学コンデンサ
ーユニット６２が連続接続されており、双極構造体を形
成している。ユニット６２の連続配列は、当業者に周知
のように、末端プレート（図示せず）によってその端子
の端部において接続されている。先に示した双極コンデ
ンサー構造体の配置の場合のように、電解液７４がコン
デンサー６０のコーティング６６および６８の間に接触
配備されている。

【００３７】図４は互いに離れたカソード電極８２およ
び８４を有する電気化学コンデンサー８０の概略図であ
り、それぞれのカソード電極８２および８４は、本発明
に従って、導電性プレート８２Ｂおよび８４Ｂ上に設け
られた擬似容量性材料からなる超音波で発生されたエー
ロゾルコーティング８２Ａおよび８４Ａを有している。
多孔性コーティング８２Ａおよび８４Ａの厚さは、理解
を容易にするために大きく描かれている。対となる電極
即ちアノード８６は、電極間の接触を回避するためのセ
パレーター８８および９０を介してカソード８２および
８４の間に介在されている。好ましくは、アノード８６
は多孔性形状の周知の焼結金属から構成されている。好
適なアノード金属はチタン、アルミニウム、ニオブ、ジ
ルコニウム、ハフニウム、タングステン、モリブデン、
バナジウム、珪素、ゲルマニウム、およびタンタルから
成る群から選択され、このアノード金属は端子ピン９２
に接続されている。このハイブリッドコンデンサー８０
はカソードプレートの末端部分と接触する絶縁膜９４お
よび９６によって完成される。図示しないが、電解液が
電極８２、８４、および８６を活性化するために備えら
れている。

【００３８】図５はもう一つの実施形態であるゼリーロ
ール構造のコンデンサー１００の概略図であり、このコ
ンデンサーは本発明の超音波コーティング方法によって
作製され得るものである。コンデンサー１００は複数個
のコンデンサーユニット１０２を有しており、それぞれ
のコンデンサーユニット１０２は、超音波で発生させた
擬似容量性コーティング１０４および１０６をその両面
に備えた導電性基板から構成されている。コーティング
は例えば、酸化ルテニウムからなり、中間セパレーター
１０８によって隣接するセルから分離されている。次に
この構造体は、ゼリーロール形状に巻回されて、好適な
ケース内に収納される。リードがアノードおよびカソー
ド電極に接続され、このコンデンサーは通常の方法で電
解液によって活性化される。

【００３９】次の実施例は、本発明による基板コーティ
ング方法を示すものであり、それらは本発明を実施する
に際して発明者が最良実施形態と考えるものを示すもの
であるが、本発明は、それに限定されるわけではない。

【００４０】実施例Ｉ前駆物質溶液を次の方法で調製した。２グラムの塩化ル
テニウムを、９２．５ｃｃのイソプロピルアルコールと
７．５ｃｃの硝酸からなる溶媒に溶解した。この溶液を
攪拌して酸化ルテニウムを完全に溶解した。Becton-Dic
kinson１０ｃｃシリンジを、この前駆物質溶液で満たし
てシリンジポンプに設置した。次に、このポンプを約
０．７３ｃｃ／分の注入フロー速度にセットした。塩化
ルテニウム溶液の超音波活性はSonotek 超音波エーロゾ
ル発生器で行った。

【００４１】基板を好適な洗浄溶液で洗浄し、温度制御
された基板ホルダーに搭載した。この基板はタンタル箔
であり、０．００２”（インチ）の厚さであった。この
箔を約８５℃に加熱した。超音波ノズルを基板上８ｃｍ
の高さに配置した。ノズルへの電力は１．２Ｗにセット
した。乾燥濾過空気からなるシュラウドガスを１０ｐｓ
ｉで１０ｓｃｆｈのフロー速度にセットしてフローし
た。このシュラウドガスはキャリアーガスとしての役割
を果たすとともに、エーロゾル／ミストの成形ガスとし
ての役割を果たす。箔温度が安定した後、シリンジポン
プのスイッチを入れた。液体の前駆物質がノズルからポ
ンピングされると、微小な小滴として噴霧される。この
小滴が加熱した基板上に付着し、そこで溶媒が蒸発して
塩化ルテニウムフィルムが箔の表面に形成される。

【００４２】次に、この箔は基板ホルダーから取り外さ
れて、炉内で熱処理される。最初に、２５０℃まで上昇
されて１時間加熱し、次に３００℃まで上昇させて２時
間加熱した。最後に、コーティングした基板の温度を４
００℃まで上昇させて２時間１５分加熱し、その後、室
温まで自然に冷却した。炉から取り出したコーティング
加熱処理箔は、多孔性の酸化ルテニウムコーティングを
有していることが確認された。

【００４３】実施例II 前駆物質溶液を脱イオン水１００ｃｃからなる溶媒に硝
酸ニトロシルルテニウム２．７２グラムを溶解すること
によって調製した。必要に応じて、少量の、例えば５ｃ
ｃの硝酸を、前駆物質を完全に溶解するために使用し
た。この溶液を攪拌して硝酸ニトロシルルテニウムを完
全に溶解させた。Becton-Dickinson１０ｃｃシリンジを
この前駆物質溶液で充填し、シリンジポンプに設置し
た。このポンプは約０．７３ｃｃ／分の注入フロー速度
にセットした。次に、ルテニウム前駆物質溶液を超音波
エーロゾル発生器（Sonotek ）を使用してスプレーの準
備をした。

【００４４】基板を好適な洗浄溶液で洗浄し、温度制御
された基板ホルダー上に搭載した。この基板はタンタル
箔であり、０．００２”（インチ）の厚さであった。こ
の箔は１９３℃に加熱した。超音波ノズルを基板上７ｃ
ｍの高さに配置した。ノズルへの電力を１．２Ｗにセッ
トした。乾燥濾過空気からなるシュラウドガスを１０ｐ
ｓｉで１０ｓｃｆｈのフロー速度にセットしてフローし
た。このシュラウドガスはキャリアーガスとして役割を
果たすとともに、エーロゾル／ミストの成形ガスとして
の役割を果たす。箔温度が安定した後、シリンジポンプ
のスイッチを入れた。液体の前駆物質がノズルからポン
ピングされると、微小な小滴となって噴霧された。この
小滴が加熱した基板上に付着し、そこで溶媒が蒸発して
硝酸ニトロシルルテニウムフィルムが箔の表面に形成す
る。次に、この箔は取り外されて、炉内で熱処理を行っ
た。温度プロフィールを次に示す。まず、６℃／分で４
００℃までゆっくりと上げた。この温度を３時間保持
し、次に常温まで自然に冷却した。炉から取り外した箔
は、好適な酸化ルテニウムコーティングが形成されてい
た。

【００４５】

【発明の効果】液体が超音波によって噴霧されると、エ
ーロゾル／ミストの小滴寸法は従来技術によって作製さ
れる小滴よりも小さくなる。この結果、製造プロセスに
おいて、コーティング形態を制御する点において、より
制御し易くなる。また、圧縮空気噴霧スプレーなどと比
較して本発明の方法は、塗り過ぎが少なくなる。さら
に、本発明に従って超音波で発生させたエーロゾルを導
電性基板上に付着させてコンデンサーの電極を形成する
ことにより、従来技術で得られるコーティング表面積よ
りも大きなコーティング表面積が得られ、これによりよ
り高いキャパシタンス電極が得られる。

【００４６】図６および図７は従来技術によって浸漬に
よって作製した酸化ルテニウムコーティングの表面状態
を示す５００倍および５０００倍の電子顕微鏡写真であ
る。図８および図９は本発明による超音波で発生させた
エーロゾル／ミストを形成して作製した酸化ルテニウム
コーティングの表面状態を示す５００倍および５０００
倍の電子顕微鏡写真である。

【００４７】明らかに本発明のコーティングのフィルム
形態は、従来技術のコーティングのフィルム形態と異な
っている。従来技術によるコーティングには「亀裂した
層(cracked mud) 」が存在するが、本発明のコーティン
グは同様の「亀裂した層」に加えて、亀裂した層領域の
上にさらなる構造体が形成されている。本発明のコーテ
ィングの亀裂はより密度が高く、これによって表面積が
増加している。

【００４８】図１０は種々のコンデンサーのキャパシタ
ンス対周波数のグラフであり、曲線１１０は従来技術に
よって作製されたコンデンサーから作成されており、一
方、曲線１１２は本発明のコンデンサーから作成されて
いる。図１１は種々のコンデンサーの抵抗値対周波数の
グラフであり、曲線１２０は従来技術によって作製した
コンデンサーから作成されており、一方、曲線１２２は
本発明によって作製されたコンデンサーから作成されて
いる。さらに、図１２は従来技術に従うコンデンサー１
３０と本発明に従うコンデンサー１３２を比較したグラ
フであり、それぞれ理想コンデンサー１３４と比較して
プロットされている。

【００４９】本発明に従って作製された電極を有するコ
ンデンサーから得られるキャパシタンスは、ＡＣインピ
ーダンス−スペクトロソコピーによって測定した場合、
２Ｆ／ｓｑ．ｉｎ．のレベルであった。これは従来技術
に従って作製された電極を有するコンデンサーのキャパ
シタンスがより低いことと対照的である。

【００５０】次に本発明の実施形態を要約する。（１）基板上に付着された第一の金属からなる第一の
擬似容量性金属化合物を少なくとも有するコーティング
された基板であって、前記擬似容量性金属化合物は、超
音波で発生されたエーロゾルから形成され、その粒子の
大部分が約１０ミクロン以下の直径を有することを特徴
とするコーティングされた基板。（２）前記第一の擬似容量性金属化合物は酸化物、窒
化物、炭素窒化物、炭化物、および上記物質の混合物か
ら成る群から選択されることを特徴とする上記１に記載
のコーティングされた基板。（３）前記第一の金属はルテニウム、モリブデン、タ
ングステン、タンタル、コバルト、マンガン、ニッケ
ル、イリジウム、鉄、チタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、パラジウム、
白金、ニオブ、および上記物質の混合物から成る群から
選択されることを特徴とする上記１に記載のコーティン
グされた基板。（４）ａ）導電性金属からなる基板と、ｂ）前記基板の表面に設けられ、第一の金属、またはそ
の前駆物質からなる第一の擬似容量性金属化合物を少な
くとも含むコーティングとからなるコーティングされた
基板であって、前記コーティングは、超音波で発生され
たエーロゾルから形成され、前記基板と接触した前記第
一の金属からなる粒子から構成されることを特徴とする
コーティングされた基板。（５）前記第一の擬似容量性金属化合物は酸化物、窒
化物、炭素窒化物、炭化物、および上記物質の混合物か
ら成る群から選択されたことを特徴する上記４に記載の
コーティングされた基板。（６）前記第一の金属はルテニウム、モリブデン、タ
ングステン、タンタル、コバルト、マンガン、ニッケ
ル、イリジウム、鉄、チタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、パラジウム、
白金、ニオブ、および上記物質の混合物から成る群から
選択されることを特徴とする上記４に記載のコーティン
グされた基板。（７）前記粒子の大部分は約１０ミクロン以下の直径
を有することを特徴とする上記４に記載のコーティング
された基板。（８）前記コーティングの内部表面積は約１０ｍ²／
グラム〜約１５００ｍ²／グラムであることを特徴とす
る上記４に記載のコーティングされた基板。（９）前記コーティングは第二の金属を含むことを特
徴とする上記４に記載のコーティングされた基板。（１０）前記第二の金属はタンタル、チタン、ニッケ
ル、イリジウム、白金、パラジウム、金、銀、コバル
ト、モリブデン、ニオブ、ルテニウム、マンガン、タン
グステン、鉄、ジルコニウム、ハフニウム、ロジウム、
バナジウム、オスミウム、および上記物質の混合物から
成る群から選択されることを特徴とする上記９に記載の
コーティングされた基板。（１１）前記コーティングはルテニウムおよびタンタ
ルから構成されることを特徴とする上記４に記載のコー
ティングされた基板。（１２）前記コーティングは約数百オングストローム
〜約０．１ミリメートルの厚さを有することを特徴とす
る上記４に記載のコーティングされた基板。（１３）前記基板はタンタル、チタン、ニッケル、モ
リブデン、ニオブ、コバルト、ステンレス鋼、タングス
テン、白金、パラジウム、金、銀、銅、クロム、バナジ
ウム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、亜
鉛、鉄、および上記物質の混合物から成る群から選択さ
れることを特徴とする上記４に記載のコーティングされ
た基板。（１４）前記基板は約０．００１〜２ミリルメートル
の厚さを有することを特徴とする上記４に記載のコーテ
ィングされた基板。（１５）前記基板は、前記エーロゾルと接触させるこ
とを意図するその表面積を、コーティングを行う前に、
増加させていることを特徴とする上記４に記載のコーテ
ィングされた基板。（１６）前記表面積は、前記基板を酸と接触させるこ
とによって増加させることを特徴とする上記１５に記載
のコーティングされた基板。（１７）前記酸はフッ化水素酸および塩酸から成る群
から選択されることを特徴とする上記１６に記載のコー
ティングされた基板。（１８）前記酸は臭化アンモニウムおよびメタノール
を含む酸性溶液であることを特徴とする上記１７に記載
のコーティングされた基板。（１９）前記表面積は、前記基板に対して、ラフスレ
ッディング、グリット吹き付け、研摩、プラズマエッチ
ング、剥離、およびワイヤブラッシングを含む機械的手
段を施すことによって増加させることを特徴とする上記
１５に記載のコーティングされた基板。（２０）前記基板はその表面の導電性を増加させてい
ることを特徴とする上記１５に記載のコーティングされ
た基板。（２１）前記コーティングは、前記基板を前記エーロ
ゾルと接触させた後に、前記基板を上昇温度で加熱する
ことによって形成した金属酸化物、金属窒化物、金属炭
素窒化物、および金属炭化物から成る群から選択された
ものを少なくとも１種類含むことを特徴とする上記４に
記載のコーティングされた基板。（２２）前記エーロゾルでコーティングした基板は、
約４００℃で少なくとも約半時間加熱されることを特徴
とする上記４に記載のコーティングされた基板。（２３）前記エーロゾルはその溶液に約２００００ヘ
ルツ以上の周波数の超音波を当てて形成されることを特
徴とする上記４に記載のコーティングされた基板。（２４）前記エーロゾルは、その溶液に少なくとも約
６００ｍｍＨｇの実質的大気圧で超音波を当てることに
よって形成されることを特徴とする上記４に記載のコー
ティングされた基板。（２５）ａ）ケースと、ｂ）基板上に設けられた第一の金属からなる第一の擬似
容量性金属化合物を少なくとも含む多孔性コーティング
からなるカソードと、ｃ）前記多孔性コーティングからなるカソードと距離を
あけて配置されたアノードと、ｄ）前記多孔性コーティングから成るカソードおよび前
記アノードと接触する電解液とからなり、前記コーティ
ングは、前記第一の金属からなる超音波で発生されたエ
ーロゾルから形成され、前記基板と接触する粒子から構
成されるとともに、前記アノード、前記カソードおよび
前記電解液は前記ケース内に収納されていることを特徴
とするコンデンサー。（２６）前記第一の擬似容量性金属化合物は前記擬似
容量性金属化合物の酸化物、窒化物、炭素窒化物、およ
び炭化物、並びにその混合物から成る群から選択される
ことを特徴とする上記２５に記載のコンデンサー。（２７）前記粒子の大部分は約１０ミクロン以下の直
径を有することを特徴とする上記２５に記載のコンデン
サー。（２８）前記内部表面積は約１０ｍ²／グラム〜約１
５００ｍ²／グラムであることを特徴とする上記２５に
記載のコンデンサー。（２９）前記コーティングは約数百オングストローム
〜約０．１ミリメートルの厚さを有することを特徴とす
る上記２５に記載のコンデンサー。（３０）前記容器は金属からなり、前記多孔性コーテ
ィングからなるカソードは前記容器の内側表面に直接配
置されていることを特徴とする上記２５に記載のコンデ
ンサー。（３１）前記第一の金属はルテニウム、モリブデン、
タングステン、タンタル、コバルト、マンガン、ニッケ
ル、イリジウム、鉄、チタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、パラジウム、
白金、ニオブ、および上記物質の混合物から成る群から
選択されることを特徴とする上記２５に記載のコンデン
サー。（３２）前記多孔性コーティングは、ルテニウム、モ
リブデン、タングステン、タンタル、コバルト、マンガ
ン、鉄、イリジウム、ニッケル、チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、
パラジウム、白金、およびニオブの酸化物から成る群か
ら選択される酸化物の少なくとも一種類と、タンタル、
チタン、ニッケル、イリジウム、白金、パラジウム、
金、銀、コバルト、モリブデン、ニオブ、ルテニウム、
マンガン、タングステン、鉄、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ロジウム、バナジウム、およびオスミウムの酸化物
から成る群から選択される酸化物の少なくとも一種類と
の混合物を含むことを特徴とする上記２５に記載のコン
デンサー。（３３）前記多孔性コーティングはルテニウムおよび
タンタルの酸化物の混合物を含むことを特徴とする上記
２５に記載のコンデンサー。（３４）前記多孔性コーティングは、前記金属の前駆
物質を超音波で付着させて、空気または酸素を含有する
雰囲気において前記前駆物質を酸化することによって形
成されていることを特徴とする上記２５に記載のコンデ
ンサー。（３５）前記アノードはタンタル、アルミニウム、ニ
オブ、ジルコニウム、チタン、および上記物質の混合物
から成る群から選択されることを特徴とする上記２５に
記載のコンデンサー。（３６）前記アノードは擬似容量性金属化合物である
ことを特徴とする上記２５に記載のコンデンサー。（３７）電気化学コンデンサーであることを特徴とす
る上記２５に記載のコンデンサー。（３８）単極型構造体を有することを特徴とする上記
３７に記載のコンデンサー。（３９）双極型構造体を有することを特徴とする上記
２５に記載のコンデンサー。（４０）螺旋巻回構造体を有することを特徴とする上
記２５に記載のコンデンサー。（４１）電解コンデンサーであることを特徴とする上
記２５に記載のコンデンサー。（４２）前記アノード
はタンタル、チタン、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、モリブデン、バナジ
ウム、珪素、ゲルマニウム、および上記物質の混合物か
ら成る群から選択されることを特徴とする上記４１に記
載のコンデンサー。（４３）擬似容量性を有する部品を提供する方法であ
って、ａ）コーティングされるべき表面を有する基板を用意す
る工程と、ｂ）第一の金属またはその前駆物質からなる第一の擬似
容量性金属化合物からなる溶液を用意する工程と、ｃ）前記溶液に超音波を当てて前記溶液をエーロゾルに
する工程と、ｄ）前記基板を前記エーロゾルと接触させて超音波で発
生した粒子からなるコーティングを前記表面に形成させ
る工程とを含むことを特徴とする方法。（４４）前記粒子の大部分は約１０ミクロン以下の直
径を有することを特徴とする上記４３に記載の方法。（４５）前記コーティングされた基板の内部表面積は
約１０ｍ²／グラム〜約１５００ｍ²／グラムであるこ
とを特徴とする上記４３に記載の方法。（４６）前記コーティングは約数百オングストローム
〜約０．１ミリメートルの厚さを有すること特徴とする
上記４３に記載の方法。（４７）前記第一の擬似容量性金属化合物は酸化物、
窒化物、炭素窒化物、炭化物、および上記物質の混合物
から成る群から選択されることを特徴とする上記４３に
記載の方法。（４８）前記第一の金属はルテニウム、モリブデン、
タングステン、タンタル、コバルト、マンガン、ニッケ
ル、イリジウム、鉄、チタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、パラジウム、
白金、ニオブ、および上記物質の混合物から成る群から
選択されることを特徴とする上記４３に記載の方法。（４９）前記溶液中に第二の金属を用意する工程を含
むことを特徴とする上記４３に記載の方法。（５０）前記第二の金属はタンタル、チタン、ニッケ
ル、イリジウム、白金、パラジウム、金、銀、コバル
ト、モリブデン、ルテニウム、マンガン、タングステ
ン、鉄、ジルコニウム、ハフニウム、ロジウム、バナジ
ウム、オスミウム、ニオブ、および上記物質の混合物か
ら成る群から選択されることを特徴とする上記４９に記
載の方法。（５１）前記溶液中に第二の金属を用意する工程を含
み、この溶液がルテニウムおよびタンタルの混合物を含
むことを特徴とする上記４３に記載の方法。（５２）前記基板はタンタル、チタン、ニッケル、モ
リブデン、ニオブ、コバルト、ステンレス鋼、タングス
テン、白金、パラジウム、金、銀、銅、クロム、バナジ
ウム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、亜
鉛、鉄、および上記物質の混合物から成る群から選択さ
れることを特徴とする上記４３に記載の方法。（５３）前記エーロゾルと接触させる前に、前記基板
の表面積を増加させることを特徴とする上記４３に記載
の方法。（５４）前記基板を酸と接触させることによって前記
基板の表面積を増加させることを特徴とする上記４３に
記載の方法。（５５）前記酸はフッ化水素酸および塩酸から成る群
から選択されることを特徴とする上記５４に記載の方
法。（５６）前記酸は臭化アンモニウムおよびメタノール
を含む酸性溶液であることを特徴とする上記５５に記載
の方法。（５７）ラフスレッディング、グリット吹き付け、
研摩、プラズマエッチング、剥離、およびワイヤブラッ
シングを含む機械的手段によって前記基板の表面積を増
加させることを特徴とする上記５３に記載の方法。（５８）前記基板の表面の導電性を増加させることを
特徴とする上記４３に記載の方法。（５９）前記基板は約０．００１〜約２ミリメートル
の厚さを有することを特徴とする上記４３に記載の方
法。（６０）前記第一の金属を有機溶媒または無機溶媒に
溶解して、前記溶液を調製することを特徴とする上記４
３に記載の方法。（６１）前記エーロゾルと接触させた後に、前記前駆
物質を前記第一の金属のそれぞれの酸化物、窒化物およ
び炭化物に変換するのに十分な時間、上昇温度で前記コ
ーティングされた基板を加熱する工程を含むことを特徴
とする上記４３に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波エーロゾル付着装置の正面図で
ある。

【図２】電気化学コンデンサーで使用される単極電極構
造体の概略図である。

【図３】電気化学コンデンサーで使用される双極電極構
造体の概略図である。

【図４】本発明のハイブリッドコンデンサーの概略図で
ある。

【図５】電気化学コンデンサーで使用される螺旋巻回構
造体の概略図である。

【図６】従来技術による圧縮空気噴霧スプレイによって
作製した酸化ルテニウムコーティングの表面状態を示す
電子顕微鏡により撮影した５００倍の写真図である。

【図７】従来技術による圧縮空気噴霧スプレイによって
作製した酸化ルテニウムコーティングの表面状態を示す
電子顕微鏡により撮影した５０００倍の写真図である。

【図８】本発明による超音波発生エーロゾル／ミストか
ら作製した酸化ルテニウムコーティングの表面状態を示
す電子顕微鏡により撮影した５００倍の写真図である。

【図９】本発明による超音波発生エーロゾル／ミストか
ら作製した酸化ルテニウムコーティングの表面状態を示
す電子顕微鏡により撮影した５０００倍の写真図であ
る。

【図１０】従来技術と本発明を比較して作製したコンデ
ンサーのキャパシタンス対周波数のグラフである。

【図１１】従来技術と本発明を比較して作製したコンデ
ンサーの抵抗対周波数のグラフである。

【図１２】従来技術に従って作製したコンデンサーと本
発明に従って作製したコンデンサーを理想コンデンサー
と比較してプロットしたグラフである。

【符号の説明】

１０超音波エーロゾル付着装置１２試薬チャンバ１４、２８供給ライン１６導管１８超音波ノズル２０エーロゾル／ミスト２２コネクタ２４シュラウドガス（囲いガス）２６エアシュラウドチャンバ３０基板３２サポートブロック３４パワーケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者バーリーシー、マフォレットアメリカ合衆国、ニューヨーク州 14004、オールデン、バックウィートロード 11747 (72)発明者ニールエヌ、ネズルベックアメリカ合衆国、ニューヨーク州 14094、ロックポート、キャンプベルブールバード 6034

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に付着された第一の金属からなる
第一の擬似容量性金属化合物を少なくとも有するコーテ
ィングされた基板であって、前記擬似容量性金属化合物
は、超音波で発生されたエーロゾルから形成され、その
粒子の大部分が約１０ミクロン以下の直径を有すること
を特徴とするコーティングされた基板。
【請求項２】前記第一の擬似容量性金属化合物は酸化
物、窒化物、炭素窒化物、炭化物、および上記物質の混
合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項
１に記載のコーティングされた基板。
【請求項３】前記第一の金属はルテニウム、モリブデ
ン、タングステン、タンタル、コバルト、マンガン、ニ
ッケル、イリジウム、鉄、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニウム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、パラジウ
ム、白金、ニオブ、および上記物質の混合物から成る群
から選択されることを特徴とする請求項１に記載のコー
ティングされた基板。
【請求項４】ａ）導電性金属からなる基板と、ｂ）前記基板の表面に設けられ、第一の金属、またはそ
の前駆物質からなる第一の擬似容量性金属化合物を少な
くとも含むコーティングとからなるコーティングされた
基板であって、前記コーティングは、超音波で発生されたエーロゾルか
ら形成され、前記基板と接触した前記第一の金属からな
る粒子から構成されることを特徴とするコーティングさ
れた基板。
【請求項５】前記第一の擬似容量性金属化合物は酸化
物、窒化物、炭素窒化物、炭化物、および上記物質の混
合物から成る群から選択されたことを特徴する請求項４
に記載のコーティングされた基板。
【請求項６】前記第一の金属はルテニウム、モリブデ
ン、タングステン、タンタル、コバルト、マンガン、ニ
ッケル、イリジウム、鉄、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニウム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、パラジウ
ム、白金、ニオブ、および上記物質の混合物から成る群
から選択されることを特徴とする請求項４に記載のコー
ティングされた基板。
【請求項７】前記粒子の大部分は約１０ミクロン以下
の直径を有することを特徴とする請求項４に記載のコー
ティングされた基板。
【請求項８】前記コーティングの内部表面積は約１０
ｍ²／グラム〜約１５００ｍ²／グラムであることを特
徴とする請求項４に記載のコーティングされた基板。
【請求項９】前記コーティングは第二の金属を含むこ
とを特徴とする請求項４に記載のコーティングされた基
板。
【請求項１０】前記第二の金属はタンタル、チタン、
ニッケル、イリジウム、白金、パラジウム、金、銀、コ
バルト、モリブデン、ニオブ、ルテニウム、マンガン、
タングステン、鉄、ジルコニウム、ハフニウム、ロジウ
ム、バナジウム、オスミウム、および上記物質の混合物
から成る群から選択されることを特徴とする請求項９に
記載のコーティングされた基板。
【請求項１１】前記コーティングはルテニウムおよび
タンタルから構成されることを特徴とする請求項４に記
載のコーティングされた基板。
【請求項１２】前記コーティングは約数百オングスト
ローム〜約０．１ミリメートルの厚さを有することを特
徴とする請求項４に記載のコーティングされた基板。
【請求項１３】前記基板はタンタル、チタン、ニッケ
ル、モリブデン、ニオブ、コバルト、ステンレス鋼、タ
ングステン、白金、パラジウム、金、銀、銅、クロム、
バナジウム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウ
ム、亜鉛、鉄、および上記物質の混合物から成る群から
選択されることを特徴とする請求項４に記載のコーティ
ングされた基板。
【請求項１４】前記基板は約０．００１〜２ミリルメ
ートルの厚さを有することを特徴とする請求項４に記載
のコーティングされた基板。
【請求項１５】前記基板は、前記エーロゾルと接触さ
せることを意図するその表面積を、コーティングを行う
前に、増加させていることを特徴とする請求項４に記載
のコーティングされた基板。
【請求項１６】前記表面積は、前記基板を酸と接触さ
せることによって増加させることを特徴とする請求項１
５に記載のコーティングされた基板。
【請求項１７】前記酸はフッ化水素酸および塩酸から
成る群から選択されることを特徴とする請求項１６に記
載のコーティングされた基板。
【請求項１８】前記酸は臭化アンモニウムおよびメタ
ノールを含む酸性溶液であることを特徴とする請求項１
７に記載のコーティングされた基板。
【請求項１９】前記表面積は、前記基板に対して、ラ
フスレッディング、グリット吹き付け、研摩、プラズマ
エッチング、剥離、およびワイヤブラッシングを含む機
械的手段を施すことによって増加させることを特徴とす
る請求項１５に記載のコーティングされた基板。
【請求項２０】前記基板はその表面の導電性を増加さ
せていることを特徴とする請求項１５に記載のコーティ
ングされた基板。
【請求項２１】前記コーティングは、前記基板を前記
エーロゾルと接触させた後に、前記基板を上昇温度で加
熱することによって形成した金属酸化物、金属窒化物、
金属炭素窒化物、および金属炭化物から成る群から選択
されたものを少なくとも１種類含むことを特徴とする請
求項４に記載のコーティングされた基板。
【請求項２２】前記エーロゾルでコーティングした基
板は、約４００℃で少なくとも約半時間加熱されること
を特徴とする請求項４に記載のコーティングされた基
板。
【請求項２３】前記エーロゾルはその溶液に約２００
００ヘルツ以上の周波数の超音波を当てて形成されるこ
とを特徴とする請求項４に記載のコーティングされた基
板。
【請求項２４】前記エーロゾルは、その溶液に少なく
とも約６００ｍｍＨｇの実質的大気圧で超音波を当てる
ことによって形成されることを特徴とする請求項４に記
載のコーティングされた基板。
【請求項２５】ａ）ケースと、ｂ）基板上に設けられた第一の金属からなる第一の擬似
容量性金属化合物を少なくとも含む多孔性コーティング
からなるカソードと、ｃ）前記多孔性コーティングからなるカソードと距離を
あけて配置されたアノードと、ｄ）前記多孔性コーティングから成るカソードおよび前
記アノードと接触する電解液とからなり、前記コーティングは、前記第一の金属からなる超音波で
発生されたエーロゾルから形成され、前記基板と接触す
る粒子から構成されるとともに、前記アノード、前記カ
ソードおよび前記電解液は前記ケース内に収納されてい
ることを特徴とするコンデンサー。
【請求項２６】前記第一の擬似容量性金属化合物は前
記擬似容量性金属化合物の酸化物、窒化物、炭素窒化
物、および炭化物、並びにその混合物から成る群から選
択されることを特徴とする請求項２５に記載のコンデン
サー。
【請求項２７】前記粒子の大部分は約１０ミクロン以
下の直径を有することを特徴とする請求項２５に記載の
コンデンサー。
【請求項２８】前記内部表面積は約１０ｍ²／グラム
〜約１５００ｍ²／グラムであることを特徴とする請求
項２５に記載のコンデンサー。
【請求項２９】前記コーティングは約数百オングスト
ローム〜約０．１ミリメートルの厚さを有することを特
徴とする請求項２５に記載のコンデンサー。
【請求項３０】前記容器は金属からなり、前記多孔性
コーティングからなるカソードは前記容器の内側表面に
直接配置されていることを特徴とする請求項２５に記載
のコンデンサー。
【請求項３１】前記第一の金属はルテニウム、モリブ
デン、タングステン、タンタル、コバルト、マンガン、
ニッケル、イリジウム、鉄、チタン、ジルコニウム、ハ
フニウム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、パラジ
ウム、白金、ニオブ、および上記物質の混合物から成る
群から選択されることを特徴とする請求項２５に記載の
コンデンサー。
【請求項３２】前記多孔性コーティングは、ルテニウ
ム、モリブデン、タングステン、タンタル、コバルト、
マンガン、鉄、イリジウム、ニッケル、チタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、ロジウム、バナジウム、オスミウ
ム、パラジウム、白金、およびニオブの酸化物から成る
群から選択される酸化物の少なくとも一種類と、タンタ
ル、チタン、ニッケル、イリジウム、白金、パラジウ
ム、金、銀、コバルト、モリブデン、ニオブ、ルテニウ
ム、マンガン、タングステン、鉄、ジルコニウム、ハフ
ニウム、ロジウム、バナジウム、およびオスミウムの酸
化物から成る群から選択される酸化物の少なくとも一種
類との混合物を含むことを特徴とする請求項２５に記載
のコンデンサー。
【請求項３３】前記多孔性コーティングはルテニウム
およびタンタルの酸化物の混合物を含むことを特徴とす
る請求項２５に記載のコンデンサー。
【請求項３４】前記多孔性コーティングは、前記金属
の前駆物質を超音波で付着させて、空気または酸素を含
有する雰囲気において前記前駆物質を酸化することによ
って形成されていることを特徴とする請求項２５に記載
のコンデンサー。
【請求項３５】前記アノードはタンタル、アルミニウ
ム、ニオブ、ジルコニウム、チタン、および上記物質の
混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求
項２５に記載のコンデンサー。
【請求項３６】前記アノードは擬似容量性金属化合物
であることを特徴とする請求項２５に記載のコンデンサ
ー。
【請求項３７】電気化学コンデンサーであることを特
徴とする請求項２５に記載のコンデンサー。
【請求項３８】単極型構造体を有することを特徴とす
る請求項３７に記載のコンデンサー。
【請求項３９】双極型構造体を有することを特徴とす
る請求項２５に記載のコンデンサー。
【請求項４０】螺旋巻回構造体を有することを特徴と
する請求項２５に記載のコンデンサー。
【請求項４１】電解コンデンサーであることを特徴と
する請求項２５に記載のコンデンサー。
【請求項４２】前記アノードはタンタル、チタン、ア
ルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、タン
グステン、モリブデン、バナジウム、珪素、ゲルマニウ
ム、および上記物質の混合物から成る群から選択される
ことを特徴とする請求項４１に記載のコンデンサー。
【請求項４３】擬似容量性を有する部品を提供する方
法であって、ａ）コーティングされるべき表面を有する基板を用意す
る工程と、ｂ）第一の金属またはその前駆物質からなる第一の擬似
容量性金属化合物からなる溶液を用意する工程と、ｃ）前記溶液に超音波を当てて前記溶液をエーロゾルに
する工程と、ｄ）前記基板を前記エーロゾルと接触させて超音波で発
生した粒子からなるコーティングを前記表面に形成させ
る工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項４４】前記粒子の大部分は約１０ミクロン以
下の直径を有することを特徴とする請求項４３に記載の
方法。
【請求項４５】前記コーティングされた基板の内部表
面積は約１０ｍ²／グラム〜約１５００ｍ²／グラムで
あることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】前記コーティングは約数百オングスト
ローム〜約０．１ミリメートルの厚さを有すること特徴
とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】前記第一の擬似容量性金属化合物は酸
化物、窒化物、炭素窒化物、炭化物、および上記物質の
混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求
項４３に記載の方法。
【請求項４８】前記第一の金属はルテニウム、モリブ
デン、タングステン、タンタル、コバルト、マンガン、
ニッケル、イリジウム、鉄、チタン、ジルコニウム、ハ
フニウム、ロジウム、バナジウム、オスミウム、パラジ
ウム、白金、ニオブ、および上記物質の混合物から成る
群から選択されることを特徴とする請求項４３に記載の
方法。
【請求項４９】前記溶液中に第二の金属を用意する工
程を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】前記第二の金属はタンタル、チタン、
ニッケル、イリジウム、白金、パラジウム、金、銀、コ
バルト、モリブデン、ルテニウム、マンガン、タングス
テン、鉄、ジルコニウム、ハフニウム、ロジウム、バナ
ジウム、オスミウム、ニオブ、および上記物質の混合物
から成る群から選択されることを特徴とする請求項４９
に記載の方法。
【請求項５１】前記溶液中に第二の金属を用意する工
程を含み、この溶液がルテニウムおよびタンタルの混合
物を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５２】前記基板はタンタル、チタン、ニッケ
ル、モリブデン、ニオブ、コバルト、ステンレス鋼、タ
ングステン、白金、パラジウム、金、銀、銅、クロム、
バナジウム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウ
ム、亜鉛、鉄、および上記物質の混合物から成る群から
選択されることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５３】前記エーロゾルと接触させる前に、前
記基板の表面積を増加させることを特徴とする請求項４
３に記載の方法。
【請求項５４】前記基板を酸と接触させることによっ
て前記基板の表面積を増加させることを特徴とする請求
項４３に記載の方法。
【請求項５５】前記酸はフッ化水素酸および塩酸から
成る群から選択されることを特徴とする請求項５４に記
載の方法。
【請求項５６】前記酸は臭化アンモニウムおよびメタ
ノールを含む酸性溶液であることを特徴とする請求項５
５に記載の方法。
【請求項５７】ラフスレッディング、グリット吹き
付け、研摩、プラズマエッチング、剥離、およびワイヤ
ブラッシングを含む機械的手段によって前記基板の表面
積を増加させることを特徴とする請求項５３に記載の方
法。
【請求項５８】前記基板の表面の導電性を増加させる
ことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５９】前記基板は約０．００１〜約２ミリメ
ートルの厚さを有することを特徴とする請求項４３に記
載の方法。
【請求項６０】前記第一の金属を有機溶媒または無機
溶媒に溶解して、前記溶液を調製することを特徴とする
請求項４３に記載の方法。
【請求項６１】前記エーロゾルと接触させた後に、前
記前駆物質を前記第一の金属のそれぞれの酸化物、窒化
物および炭化物に変換するのに十分な時間、上昇温度で
前記コーティングされた基板を加熱する工程を含むこと
を特徴とする請求項４３に記載の方法。