【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
この発明は、電解コンデンサのための電極材料
の製造方法に関する。
従来、電解コンデンサ用電極材料としては、一
般的に高純度アルミニウム箔にエツチングを施し
てその表面積を拡大したのち、化成した電極箔が
最も多く使用されている。このような電極箔は、
もとよりその素材として高純度アルミニウム箔を
必要とし、かつ製造に際しては、表面積を拡大し
て静電容量をあげるためにエツチング処理を施す
ことが必要であり、材料コスト面での改善、製造
工程の簡素化が望まれるところである。一方にお
いて、静電容量の増大のために、アルミニウム基
材表面にタンタル皮膜を蒸着形成して化成する方
法とか、更には導電性基材表面に酸化タンタル等
の金属酸化物の誘電体被覆層を蒸着形成して、化
成処理の省略を可能とする方法等も提案されてい
る。しかしこれらのいずれの場合も、やはり基材
に所要の拡面率を得るためにエツチングを施すこ
とを必要とするものであつた。
この発明の目的は、上記のような実情に鑑み、
製造に際してのエツチング処理を省略しうるもの
として製造工程の簡素化をはかると共に、基材に
低純度アルミニウム箔や合成樹脂フイルム等の廉
価な材料の使用を可能とし、かつ充分な強度を保
有しつつ薄くてコンデンサの小型化に有効な電極
箔の提供を可能とすることにある。
斯る目的において、この発明に係る電解コンデ
ンサ用電極材料の製造方法は、基材の表面に、１
×10-4〜1Torrの不活性ガス雰囲気中で導電性金
属を蒸着して皮膜厚さ１〜20μｍの多孔質金属皮
膜を形成することを特徴とするものである。
上記において、基材には導電性材料のほか非導
電性材料を用いても良い。即ち電極材料としての
電気的な導通は基材表面の金属皮膜で行われるの
で、基材自体にはあえて導電性が要求されない。
従つて、従来のアルミニウム電極箔のように高純
度アルミニウムを使用する必要がなく、例えば低
純度のアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ア
ルミニウム以外の金属箔等のほか、合成樹脂フイ
ルムを用いることもできる。
基材表面に多孔質金属皮膜を形成する導電性金
属としては、特に限定されるものではないが、ア
ルミニウム、タンタル、チタン、ニオブ、ジルコ
ニウム、およびケイ素のうち、いずれか１つを特
に好適なものとして挙げることができる。このよ
うな導電性金属による基材表面への蒸着は、１×
10-4〜1Torrのヘリウムあるいはアルゴンなどの
不活性ガス雰囲気中で行うことが必要であり、
かゝる雰囲気中で蒸着処理を行うことにより、金
属蒸気を散乱させ、蒸着結晶寸法を低減して表面
が粗な多孔質の金属皮膜を形成せしめることがで
きる。即ち、雰囲気圧力が１×10-4〜1Torr未満
では皮膜の微細粗面化効果が減少して静電容量の
小さいものとなるおそれがあり、逆に1Torrを超
える圧力では金属が蒸発しにくゝなるうえ基材と
の密着性も悪くなるおそれがある。この蒸着の具
体的な方法としては、ガス中蒸着法、スパツタリ
ング法、イオンプレーテイング法等を用いること
ができる。かつ形成する金属皮膜の厚さは、１〜
20μｍの範囲とする。即ち、皮膜厚さが1μｍ未満
では、静電容量の増大効果において不十分であ
り、20μｍをこえる厚いものに形成することは、
静電容量の増大効果が飽和し、むしろ蒸着金属材
料及び作業時間の無駄が増大する点で不利であ
る。なお、このような金属被膜の蒸着形成処理
は、コイル状の基材を巻き取りながら、連続的に
行いうるものである。
上記のような方法によつて基材１の表面に形成
される金属皮膜２は、通常の真空メツキ等によつ
て形成されるような皮膜と異なり、第１図に示す
ように、表面が著しく粗な多孔質のものとなり、
極めて大きな表面積を有するものとなる。そこ
で、この多孔質金属皮膜２を有する電極材料を実
使用に供するに際しては、更に該金属皮膜２をホ
ウ酸などの浴中で化成処理し、その表面に第２図
に示すように用途に応じた耐電圧を有する誘電体
皮膜３を形成するものである。
この発明によれば、上述のように基材の表面
に、導電性金属からなる多孔質化した金属皮膜を
蒸着によつて形成することができるので、従来の
アルミニウム・エツチング箔を用いたもののよう
な表面積を拡大させるためのエツチング工程を省
略することができ、製造工程及び設備の簡素化の
上で有利である。また前述のように、電気的な導
通は、金属皮膜でもたせることがきるので、基材
として合成樹脂フイルムのほか、低純度アルミニ
ウム箔、アルミニウム合金箔、その他の金属箔等
の任意的な選択使用が可能であり、コストの低減
をはかることができる。更には、基材のそれ自体
にエツチング等による粗面化を必要としないた
め、従来の基材箔に較べて、同じ程度の強度を保
有せしめ得る範囲内においても該基材の厚さを1/
３程度にまで薄くすることが可能となり、ひいて
はコンデンサの小型化にも有利なものとなしう
る。
次に、この発明の実施例を比較例とともに示
す。
実施例 １
厚さ0.1mmの99.0％アルミニウム箔を、不活性
ガス雰囲気中で580℃にて焼純した後、該アルミ
ニウム箔の表面に、３×10-3Torrのアルゴンガ
ス雰囲気中でイオンプレーテイング法により、
99.99％アルミニウムを蒸着して厚さ5μｍの多孔
質アルミニウム皮膜を形成した。
次いで、この多孔質アルミニウム皮膜の表面
を、30℃の３％ホウ酸アンモニウム水溶液を化成
液として直流電流により、電圧が150Vになるま
で化成処理し、これを試料とした。
実施例 ２
厚さ0.1mmのポリエステルフイルムを巻き取り
ながら、アルゴンガス雰囲気中で99.99％のアル
ミニウムを蒸発させることにより、上記フイルム
の表面に厚さ10μｍの多孔質アルミニウム皮膜を
連続的に形成した。
そして、これを実施例１と同じ条件で化成処理
を施したものを試料とした。
比較例 １
厚さ0.1mmの99.99％アルミニウム箔を不活性ガ
ス雰囲気中で580℃で焼純した後、液温60℃の２
％塩酸水溶液中でDC20A／50cm2の電流密度にて
300秒間エツチングした。
次に、これを実施例１と同じ条件で化成処理し
たものを試料とした。
上記により得られた各試料の静電容量及び漏洩
電流を測定すると共に、実施例１の焼鈍後皮膜形
成前のアルミニウム箔及び比較例１のエツチング
後化成処理前のアルミニウム箔の各引張強度を測
定した。結果を第１表に示す。
The present invention relates to a method of manufacturing an electrode material for an electrolytic capacitor. Conventionally, the most commonly used electrode material for electrolytic capacitors is electrode foil, which is formed by etching a high-purity aluminum foil to enlarge its surface area and then chemically converting it. Such electrode foil is
Of course, it requires high-purity aluminum foil as its material, and during manufacturing, it is necessary to perform etching treatment to expand the surface area and increase capacitance, which improves material costs and simplifies the manufacturing process. It is hoped that this will change. On the other hand, in order to increase capacitance, there are methods of chemically forming a tantalum film by vapor deposition on the surface of an aluminum base material, and furthermore, methods of forming a dielectric coating layer of metal oxide such as tantalum oxide on the surface of a conductive base material. A method of vapor deposition and omitting chemical conversion treatment has also been proposed. However, in any of these cases, it is still necessary to perform etching on the base material in order to obtain the required area enlargement ratio. In view of the above-mentioned circumstances, the purpose of this invention is to
It simplifies the manufacturing process by eliminating the need for etching during manufacturing, allows the use of inexpensive materials such as low-purity aluminum foil or synthetic resin film, and maintains sufficient strength. It is an object of the present invention to provide a thin electrode foil that is effective for downsizing capacitors. For this purpose, the method for producing an electrode material for an electrolytic capacitor according to the present invention provides a method for producing an electrode material for an electrolytic capacitor according to the present invention.
The method is characterized in that a conductive metal is vapor-deposited in an inert gas atmosphere of ×10 -4 to 1 Torr to form a porous metal film with a film thickness of 1 to 20 μm. In the above, the base material may be made of a non-conductive material in addition to a conductive material. That is, since electrical conduction as an electrode material is achieved through the metal film on the surface of the base material, the base material itself is not required to have electrical conductivity.
Therefore, unlike conventional aluminum electrode foils, it is not necessary to use high-purity aluminum; for example, in addition to low-purity aluminum foils, aluminum alloy foils, metal foils other than aluminum, synthetic resin films can also be used. The conductive metal that forms the porous metal film on the surface of the base material is not particularly limited, but any one of aluminum, tantalum, titanium, niobium, zirconium, and silicon is particularly preferred. It can be mentioned as follows. Vapor deposition of such a conductive metal onto the substrate surface is performed at 1×
It is necessary to carry out in an inert gas atmosphere such as helium or argon at 10 -4 to 1 Torr.
By performing the vapor deposition treatment in such an atmosphere, the metal vapor can be scattered, the size of the vapor deposited crystals can be reduced, and a porous metal film with a rough surface can be formed. In other words, if the atmospheric pressure is less than 1×10 -4 to 1 Torr, the micro-roughening effect of the film may decrease and the capacitance may become small, whereas if the pressure exceeds 1 Torr, the metal may be difficult to evaporate. Moreover, the adhesion to the base material may also deteriorate. As a specific method for this vapor deposition, a vapor deposition method in a gas, a sputtering method, an ion plating method, etc. can be used. And the thickness of the metal film to be formed is 1~
The range is 20μm. In other words, if the film thickness is less than 1 μm, the effect of increasing capacitance is insufficient, and if the film is thicker than 20 μm,
This is disadvantageous in that the effect of increasing capacitance is saturated, and rather the waste of deposited metal material and working time increases. Incidentally, such a process for forming a metal coating by vapor deposition can be performed continuously while winding up a coiled base material. The metal film 2 formed on the surface of the base material 1 by the method described above is different from a film formed by ordinary vacuum plating, etc., as shown in FIG. It becomes coarse and porous,
It has an extremely large surface area. Therefore, when putting the electrode material having this porous metal film 2 into practical use, the metal film 2 is further subjected to a chemical conversion treatment in a bath of boric acid, etc., and the surface is coated according to the purpose as shown in FIG. A dielectric film 3 having a high withstand voltage is formed. According to this invention, as described above, a porous metal film made of conductive metal can be formed on the surface of the base material by vapor deposition, so it is similar to that using conventional aluminum etching foil. The etching step for enlarging the surface area can be omitted, which is advantageous in terms of simplifying the manufacturing process and equipment. In addition, as mentioned above, electrical continuity can be achieved with a metal film, so in addition to synthetic resin films, low-purity aluminum foil, aluminum alloy foil, and other metal foils can be optionally used as the base material. is possible, and costs can be reduced. Furthermore, since the base material itself does not require surface roughening by etching or the like, the thickness of the base material can be reduced by 1% compared to conventional base material foils, even within the range where the same strength can be maintained. /
It becomes possible to make the capacitor thinner to about 3 mm, which is advantageous for downsizing the capacitor. Next, examples of the present invention will be shown together with comparative examples. Example 1 A 99.0% aluminum foil with a thickness of 0.1 mm was sintered at 580°C in an inert gas atmosphere, and then the surface of the aluminum foil was ion-sprayed in an argon gas atmosphere at 3 × 10 -3 Torr. By the Teing method,
A porous aluminum film with a thickness of 5 μm was formed by vapor depositing 99.99% aluminum. Next, the surface of this porous aluminum film was subjected to a chemical conversion treatment using a 3% aqueous ammonium borate solution at 30° C. as a chemical conversion liquid with a direct current until the voltage reached 150 V, and this was used as a sample. Example 2 While winding up a polyester film with a thickness of 0.1 mm, 99.99% of aluminum was evaporated in an argon gas atmosphere to continuously form a porous aluminum film with a thickness of 10 μm on the surface of the film. Then, this was subjected to chemical conversion treatment under the same conditions as in Example 1 and used as a sample. Comparative Example 1 After sintering 99.99% aluminum foil with a thickness of 0.1 mm at 580°C in an inert gas atmosphere,
% hydrochloric acid aqueous solution at a current density of DC20A/ 50cm2
Etched for 300 seconds. Next, this was chemically treated under the same conditions as in Example 1 and used as a sample. In addition to measuring the capacitance and leakage current of each sample obtained above, the tensile strength of the aluminum foil after annealing and before film formation in Example 1 and the aluminum foil after etching and before chemical conversion treatment in Comparative Example 1 was measured. did. The results are shown in Table 1.
【表】
以上の結果から明らかなように、この発明は、
性能的に何ら遜色なく、しかも強度に優れた電極
箔を得ることができるものである。[Table] As is clear from the above results, this invention
It is possible to obtain an electrode foil that is comparable in performance and has excellent strength.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は基材表面に多孔質金属皮膜を形成した
状態の模式的断面図、第２図は上記金属皮膜上に
化成処理により誘電体皮膜を形成した状態の断面
図である。
１…基材、２…金属皮膜、３…誘電体皮膜。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a state in which a porous metal film is formed on the surface of a base material, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a state in which a dielectric film is formed on the metal film by chemical conversion treatment. 1... Base material, 2... Metal film, 3... Dielectric film.