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JPH042110A - Manufacture of aluminum electrode for electrolytic capacitor - Google Patents

Manufacture of aluminum electrode for electrolytic capacitor

Info

Publication number
JPH042110A
JPH042110A JP10238990A JP10238990A JPH042110A JP H042110 A JPH042110 A JP H042110A JP 10238990 A JP10238990 A JP 10238990A JP 10238990 A JP10238990 A JP 10238990A JP H042110 A JPH042110 A JP H042110A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
tungsten
capacitance
nitride
cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10238990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Yokoyama
豊 横山
Susumu Ando
進 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Chemi Con Corp filed Critical Nippon Chemi Con Corp
Priority to JP10238990A priority Critical patent/JPH042110A/en
Publication of JPH042110A publication Critical patent/JPH042110A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve an electrostatic capacitance value per a unit area by forming a deposit composed of the nitride of tungsten onto the surface of aluminum having high purity through a cathode arc evaporation method in an atmosphere including nitrogen. CONSTITUTION:A deposit consisting of the nitride of tungsten is formed onto the surface of aluminum having high purity through a cathode arc evaporation method in an atmosphere including nitrogen. A nitriding reaction is executed sufficiently and the quantity of nitrogen gas in a chamber in cathode arc evaporation must be selected within a range, in which evaporation-formation on the surface of a material to be treated of free metallic ions is not prevented, in the quantity of nitrogen gas, and the range is kept within a range of 1X10<-1>-1X10<-4>Torr at total pressure containing nitrogen. Accordingly, the surface of metallic aluminum, on which a natural oxide film is hardly formed and which has high conductivity, is protected stably by a tungsten nitride thin- film as it is, thus acquiring high electrostatic capacitance as the whole electrode.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は電解コンデンサに用いられるアルミニウム電
極の製造方法に関し、さらに詳しくは表面に誘電体層が
形成された陰極用電極に用いられる高純度アルミニウム
電極の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing an aluminum electrode used in an electrolytic capacitor, and more particularly to a method of manufacturing a high-purity aluminum electrode used as a cathode electrode having a dielectric layer formed on the surface.

【従来の技術】[Conventional technology]

電解コンデンサは、小型、大容量、安価で整流出力の平
滑用などの用途に優れた特性を示し、各種の電気・電子
機器の重要な構成要素の−っである。 電解コンデンサは、一般にアルミニウム等の絶縁性酸化
皮膜が形成され得る、いわゆる弁金属を陽極に用い、前
記絶縁性酸化皮膜を誘電体層として用い、集電用の陰極
電極との間に電解液を介在させてコンデンサ素子が作成
され、この素子を外装容器内に収納し、電極と外部との
電気的接続を得るためのリード線を設けた構造を有する
。 陽極材料は前述したように、アルミニウムをはじめ、ク
ンタル、ニオブ、チタンなどが使用される。また集電の
ための陰極電極材料には、通常陽極材料と同種の金属が
用いられる。 ところが、弁金属は一般に自然酸化による酸化皮膜層が
表面に形成される。この傾向はアルミニウムにおいて特
に顕著である。そしてこの自然酸化皮膜は極めて薄い絶
縁層のため、陰極側にも静電容量が形成され、電解コン
デンサは陽極側の静電容量および、陰極側の静電容量が
直列に接続された合成容量となり、所望の静電容量が得
られな(なる。また所望の静電容量を得ようとすれば、
陽極側の静電容量を必要以上に大きくする必要がある。 この影響を少なくするためには、陽極側の静電容量値に
比べて陰極側の静電容量値を著しく高(すれば、陰極側
の静電容量による影響は殆ど無視できることになるが、
低電圧用の電解コンデンサの陽極側の静電容量は相当に
高く、これをより高くするのは困難で、合成容量による
静電容量値の低下は免れ得ない。 そこで陰極側の電極の静電容量値をより高くするために
、陰極電極表面をエツチング処理して表面積を拡大する
方法がある。しかしこの表面積を拡大する技術は、現在
では高度に洗練されているが、この技術のみによって電
解コンデンサの静電容量を飛躍的に増加させるのは次第
に困難になりつつある。 むしろ陰極との合成容量による静電容量の低下の問題の
解決のためには、陰極の表面部に静電容量値を持つ自然
酸化皮膜が形成されないか、あるいは形成されてもその
自然酸化皮膜が極めて薄く、高容量のまま保持できる形
態をとるのが望ましい。 このために、陰極材料の少なくとの表面に弁金属以外の
金属を用いれば、絶縁性の酸化皮膜が形成されない。 そこでこれを解決する手段として、例えば特開昭60−
1826号公報のように、アルミニウムの表面に各種の
導電性の金属を真空蒸着することが知られている。また
薄膜を形成するためには、前記の真空蒸着によるものの
ほか、イオンブレーティング法、スパッタリング法また
はプラズマCVD法lのような各種の物理的方法がある
。 しかし、電解コンデンサは内部に電解液が含浸されてお
り、電解液との反応によって腐食等の不具合が発生する
ことから、陰極材料として弁金属以外に問題な(使用で
きるものは、白金、金等の安定性の高い貴金属に限られ
る。しかしこれらの貴金属を集電用の陰極として用いる
ことは、経済的な理由からまず不可能である。 しかも前記した方法では、アルミニウム表面における金
属の蒸着膜の密着性は必ずしも充分でなく、特に被蒸着
物の選択と、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陰極電極を製造する余地が残されて
いた。 また前記した既存の蒸着技術では、処理時間が長くかか
るため、生産効率の点でも不十分であった。
Electrolytic capacitors are small, large-capacitance, inexpensive, and have excellent characteristics for applications such as rectifying and smoothing output, and are important components of various electrical and electronic devices. Electrolytic capacitors generally use a so-called valve metal such as aluminum on which an insulating oxide film can be formed as an anode, the insulating oxide film is used as a dielectric layer, and an electrolyte is placed between the cathode electrode for current collection. It has a structure in which a capacitor element is created by interposing it, this element is housed in an outer container, and lead wires are provided for electrically connecting the electrodes to the outside. As mentioned above, the anode materials used include aluminum, quantal, niobium, and titanium. Further, the same type of metal as the anode material is usually used as the cathode electrode material for current collection. However, valve metals generally have an oxide film layer formed on their surfaces due to natural oxidation. This tendency is particularly noticeable in aluminum. Since this natural oxide film is an extremely thin insulating layer, capacitance is also formed on the cathode side, and an electrolytic capacitor is a composite capacitance in which the capacitance on the anode side and the capacitance on the cathode side are connected in series. , the desired capacitance cannot be obtained.Also, if you try to obtain the desired capacitance,
It is necessary to increase the capacitance on the anode side more than necessary. In order to reduce this effect, the capacitance value on the cathode side can be made significantly higher than the capacitance value on the anode side (then the effect of the capacitance on the cathode side can be almost ignored, but
The electrostatic capacitance on the anode side of a low-voltage electrolytic capacitor is quite high, and it is difficult to increase it even higher, and it is inevitable that the capacitance value will decrease due to the combined capacitance. Therefore, in order to increase the capacitance value of the cathode side electrode, there is a method of enlarging the surface area by etching the surface of the cathode electrode. However, although this technique for increasing surface area is now highly sophisticated, it is becoming increasingly difficult to dramatically increase the capacitance of electrolytic capacitors using this technique alone. Rather, in order to solve the problem of the decrease in capacitance due to the combined capacitance with the cathode, it is necessary to either prevent the formation of a natural oxide film with a capacitance value on the surface of the cathode, or to prevent the natural oxide film from forming on the surface of the cathode. It is desirable to have a form that is extremely thin and can maintain a high capacity. For this reason, if a metal other than the valve metal is used on at least the surface of the cathode material, an insulating oxide film will not be formed. Therefore, as a means to solve this problem, for example,
As disclosed in Japanese Patent No. 1826, it is known that various conductive metals are vacuum-deposited on the surface of aluminum. Further, in order to form a thin film, in addition to the above-mentioned method of vacuum evaporation, there are various physical methods such as an ion blasting method, a sputtering method, or a plasma CVD method. However, electrolytic capacitors are impregnated with an electrolyte, and problems such as corrosion can occur due to reactions with the electrolyte. Therefore, it is difficult to use materials other than valve metal as the cathode material (the only materials that can be used are platinum, gold, etc.). However, it is almost impossible to use these precious metals as cathodes for current collection due to economic reasons.Moreover, with the above method, the metal vapor deposition film on the aluminum surface is The adhesion was not necessarily sufficient, and there remained room to manufacture better aluminum cathode electrodes for electrolytic capacitors by improving the selection of the material to be deposited and the deposition technique.Furthermore, with the existing deposition techniques mentioned above, Since the processing time was long, production efficiency was also insufficient.

【発明が解決しようとする課題] この発明は、上述した欠点を改良したもので、高純度アルミニウムの表面に蒸着により金属の窒化物を付着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、静電容量を増加させ、かつ蒸着膜の密着性および緻密性を向上させるとともに、電極表面を劣化から保護し、併せて処理時間を大幅に短縮させることを目的としている。 【課題を解決するための手段】[Problem to be solved by the invention] This invention improves the above-mentioned drawbacks, and improves the capacitance by improving the manufacturing method of aluminum electrodes for electrolytic capacitors, which consists of attaching metal nitride to the surface of high-purity aluminum by vapor deposition. The purpose is to increase the adhesion and density of the deposited film, protect the electrode surface from deterioration, and significantly shorten the processing time. [Means to solve the problem]

この発明は、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表面に、窒素を含んだ
全圧がlXl0−1弓X1O−4Torrの雰囲気中で
、タングステンの窒化物からなる蒸着層を陰極アーク蒸
着法によって形成する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である。 陰極アーク蒸着法は、ターゲット側を陰極とした陰極ア
ーク放電現象を利用して、ターゲット材料を局所的に溶
融蒸発させ、被処理材料表面に蒸着を行うもので、陰極
アーク放電の特性として、陰極側(ターゲット)に非常
に小さな陰極輝点を生じ、大きなアーク電流がこの小さ
い点に流れ込むことから、陰極点の近傍は極めて高温に
熱せられて、タングステン等の高融点材料も瞬時に溶融
蒸発させる。 通常の陰極アーク蒸着法によれば、蒸着処理を行うチャ
ンバ内は、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の不活性ガス
が僅かに存在する雰囲気中で蒸着を行うが、この発明に
おいてはタングステンを窒化させ、窒化物として蒸着膜
を形成する必要があることから、チャンバ内に微量の窒
素ガスを存在させて、蒸着処理を行うものである。 そして溶融蒸発したターゲツト材は、同時に金属イオン
となり真空中に放出される。この際蒸着を行うチャンバ
内を窒素ガスを含む所定の圧力の雰囲気にしておくこと
によって、バイアス電圧を被処理材料に印加することに
より、この金属イオンは、加速された反応ガス粒子と共
に被処理材料の表面に窒化物として蒸着され、緻密な薄
膜を生成する。 この発明によれば、被処理材料としては、通常の電解コ
ンデンサの陰極に用いる高純度の箔状あるいは板状のア
ルミニウムを用いることができる。 このアルミニウム表面は、あらかじめ脱脂処理等にをよ
り表面を清浄化しておくことが望ましい。 またアルミニウム表面は、エツチング処理を施しても良
いし、プレーンのままであっても良い。 この発明における、陰極アーク蒸着の好ましい条件とし
ては、チャンバ内の窒素ガスの量は、窒化反応が充分行
われ、しかも遊離した金属イオンが被処理材表面に蒸着
形成されるのを妨げない範囲で選択されるべきで、その
範囲は窒素を含む全圧でlXl0−’〜I X 10−
4Torrの範囲である。また上記範囲において圧力の
調整のため窒素以外に不活性ガスとしてアルゴン、ヘリ
ウム、ネオン等のガスを混合できる。 またこの発明では、蒸着されるタングステンが被処理材
である高純度アルミニウム表面での窒化反応が円滑に行
われるために、被処理材を加熱し、蒸着面での窒化反応
を促進させることも好ましいことである。この温度は窒
化反応促進の見地から言えば、比較的高い温度が良いが
、被処理材が高純度のアルミニウムであることから、そ
の範囲はおよそ450°Cまでの範囲で行うことが好ま
しい。
In manufacturing aluminum electrodes for electrolytic capacitors, this invention applies a cathodic arc to a vapor-deposited layer of tungsten nitride on the surface of high-purity aluminum in a nitrogen-containing atmosphere with a total pressure of 1X10-1X10-4 Torr. This is a method for manufacturing an aluminum electrode for an electrolytic capacitor, characterized in that it is formed by a vapor deposition method. The cathodic arc evaporation method utilizes the cathodic arc discharge phenomenon with the target side as the cathode to locally melt and evaporate the target material and deposit it on the surface of the material to be processed. A very small cathode bright spot is created on the side (target), and as a large arc current flows into this small spot, the area near the cathode spot is heated to an extremely high temperature, instantly melting and vaporizing high melting point materials such as tungsten. . According to the usual cathodic arc evaporation method, the evaporation process is carried out in an atmosphere in which a small amount of inert gas such as helium, argon, neon, etc. is present in the chamber, but in this invention, tungsten is nitrided, Since it is necessary to form a deposited film as a nitride, the deposition process is performed with a trace amount of nitrogen gas present in the chamber. The target material that has been melted and vaporized simultaneously becomes metal ions and is emitted into the vacuum. At this time, by keeping the inside of the chamber for vapor deposition at a predetermined pressure atmosphere containing nitrogen gas and applying a bias voltage to the material to be processed, these metal ions are transferred to the material to be processed along with the accelerated reaction gas particles. is deposited as a nitride on the surface of the substrate to form a dense thin film. According to the present invention, as the material to be treated, high-purity foil-like or plate-like aluminum used for the cathode of ordinary electrolytic capacitors can be used. It is desirable that the aluminum surface be cleaned in advance by degreasing or the like. Further, the aluminum surface may be etched or may remain plain. In this invention, the preferred conditions for cathodic arc evaporation are such that the amount of nitrogen gas in the chamber is within a range that allows the nitriding reaction to occur sufficiently and does not prevent free metal ions from being deposited on the surface of the material to be treated. should be selected, the range being from lXl0-' to Ix10- at total pressure including nitrogen.
It is in the range of 4 Torr. Further, within the above range, in addition to nitrogen, gases such as argon, helium, and neon can be mixed as an inert gas in order to adjust the pressure. In addition, in this invention, in order for the nitriding reaction of tungsten to be vapor-deposited to occur smoothly on the surface of high-purity aluminum, which is the material to be treated, it is also preferable to heat the material to be treated to promote the nitriding reaction on the evaporation surface. That's true. From the viewpoint of promoting the nitriding reaction, a relatively high temperature is preferable, but since the material to be treated is high-purity aluminum, it is preferably carried out within a range of approximately 450°C.

【作   用】[For production]

この発明の陰極アーク蒸着法により、窒化タングステン
の蒸着薄膜が高純度アルミニウムの表面に形成できる。 窒化タングステンは、タングステンの価数により、Wz
 N、WZ N3 、WNzなどの形態をとり得るが、
いずれも侵入型化合物あるいは金属間化合物と類似の特
性を持ち、高い電導度を有する硬質な化合物である。そ
してアルミニウムとの反応性も良好なことから、アルミ
ニウム表面に電導度の高い緻密な薄膜が形成される。 この結果、アルミニウム電極は表面に形成された高静電
容量の極めて薄い自然酸化皮膜か、あるいは特定の微小
部分については、自然酸化皮膜が殆ど生成されない電導
度の高い金属アルミニウムの表面がそのまま窒化タング
ステン薄膜によって安定して保護されることになり、電
極全体として高い静電容量が得られるものと思われる。 また窒化タングステンは、電解液との反応が起きにくく
、電解コンデンサの電気的特性を長期にわたって安定し
て維持させる。 さらにこの発明の方法によれば、粒子のイオン化率が高
いため、イオンボンバード効果が強いこと、またコーテ
ィング中のバイアス効果も強いことなどの特徴があり、
窒化タングステンがアルミニウムとの反応性が良いこと
と相まって、被処理材との密着性が極めて高い皮膜とな
る。 この発明の陰極アーク蒸着法と、従来のイオンブレーテ
ィング法およびスパッタリング法について、−船釣な金
属の被処理材上のイオン化率および粒子エネルギーを比
較したものを、以下の第1表に示す。 このように、陰極アーク蒸着法によれば、イオン化率が
他の方法に比べて著しく大きく、高イオンエネルギーで
あるため、反応効率が向上し、アルミニウム電極と蒸着
金属の窒化物との密着性ならびに緻密性を顕著に向上さ
せることができる。 また処理時間についても、この発明の陰極アーク蒸着法
によれば長くとも10分程度で処理が終わるのに対し、
イオンブレーティング法では40分程度、スパッタリン
グ法によれば60分程度と、何れもこの発明の方法に比
べ相当の時間を要する。
By the cathodic arc deposition method of the present invention, a thin film of tungsten nitride can be formed on the surface of high-purity aluminum. Tungsten nitride has Wz depending on the valence of tungsten.
It can take the form of N, WZ N3, WNZ, etc.
All of them are hard compounds with properties similar to interstitial compounds or intermetallic compounds, and have high electrical conductivity. Since it also has good reactivity with aluminum, a dense thin film with high conductivity is formed on the aluminum surface. As a result, the aluminum electrode has an extremely thin natural oxide film with high capacitance formed on its surface, or in certain minute areas, the surface of metal aluminum, which has high conductivity and almost no natural oxide film is formed, is made of tungsten nitride. It is thought that the thin film provides stable protection and that a high capacitance can be obtained as a whole electrode. Furthermore, tungsten nitride is less likely to react with the electrolytic solution and maintains the electrical characteristics of the electrolytic capacitor stably over a long period of time. Furthermore, according to the method of this invention, since the ionization rate of particles is high, the ion bombardment effect is strong, and the bias effect during coating is also strong.
Coupled with the fact that tungsten nitride has good reactivity with aluminum, this results in a film that has extremely high adhesion to the treated material. Table 1 below shows a comparison of the ionization rate and particle energy of the cathodic arc evaporation method of the present invention and the conventional ion blating method and sputtering method on a metal to be treated. As described above, the cathodic arc deposition method has a significantly higher ionization rate and higher ion energy than other methods, which improves the reaction efficiency and improves the adhesion between the aluminum electrode and the nitride of the deposited metal. Density can be significantly improved. Regarding the processing time, according to the cathodic arc evaporation method of the present invention, the processing can be completed in about 10 minutes at the most.
The ion blasting method takes about 40 minutes, and the sputtering method takes about 60 minutes, both of which take a considerable amount of time compared to the method of the present invention.

【実 施 例】【Example】

以下実施例に基づいて、この発明を説明する。 図面は、陰極アーク蒸着に使用する装置の概略を説明し
たものである。この発明は図面の装置により、タングス
テ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10の表
面にアークスポットを形成し、アークスポットに集中す
るアーク電流のエネルギーにより、ターゲツト材10は
瞬時に溶融蒸発すると同時に金属イオン12となり、真
空中に放出される。 この際、高純度のアルミニウムからなる被処理材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12は、加速された反応ガス粒子16゜と共に被処理
材14の表面に密着し、緻密な膜を生成する。なお、図
面中で、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。 そして図面の陰極アーク蒸着装置を用いて、以下の実施
例の電解コンデンサ用電極を作成した。 (実施例) 交流による電気化学的なエツチング処理が施された高純
度のアルミニウム箔(純度99.95%)を50X 1
00mmに切断したものを被処理材として使用し、この
表面に窒化タングステンを蒸着した。 実施例では、被処理材のアルミニウムを300°Cに加
熱しておき、窒素ガスを含むチャンバ内の全圧を5 X
 10−3Torrの範囲に設定し、蒸発距離200順
、アーク電源の電流値を200 A、蒸発速度1000
人/分とし、2分間陰極アーク蒸着を行い、0.2μm
の膜厚の窒化タングステン蒸着膜を形成した。 (比較例1) 被処理材の高純度アルミニウムは、実施例と同じものを
使用し、タングステンを蒸発源として、窒素ガスを含む
全圧が2 X IF 3Torrの雰囲気中で、蒸発距
離200mm、形成速度 50人/分で40分間イオン
ブレーティング法による窒化タングステン蒸着を行い、
0.2μmの膜厚の窒化タングステン蒸着膜を形成した
。 (比較例2) 被処理材の高純度アルミニウムは、実施例と同一のもの
を用いた。従ってこの処理材では、表面が交流による電
気化学的なエツチング処理が施されたのみである。 これら実施例および比較例のうち、蒸着処理をしたもの
について、蒸着された窒化タングステンの付着力を測定
し、密着性を調べたところ、実施例のものは、付着力が
3.3Kgm5であったのに対し、比較例1のものは2
.4Kgn+sであり、この発明の陰極アーク蒸着法に
よる薄膜の密着性の良いことがわかる。 次に、これらの実施例および比較例の、単位面積あたり
の静電容量値を測定した結果を第2表に示す。 (第 2 表) この結果かられかるように、従来のアルミニウム電極表
面をエツチング処理したのみの電極の静電容量は、蒸着
により窒化タングステン層を設けたものに比べて著しく
静電容量値が低いことがわかる。 また蒸着法により窒化タングステン薄膜を形成したもの
は、いずれも高い静電容量値を示すが、この発明の陰極
アーク蒸着によるものは、比較例1の従来の方法に比べ
て短時間でほぼ同等の厚さの薄膜を得ることができ、製
造効率に優れることがわかる。 次に形成された薄膜の安定性を調べるために、これらの
被処理材を実際の陰極として電解コンデンサを作成し、
寿命試験を行い特性の変化を調べた。 作成した電解コンデンサは、リード線同一方向型の電解
コンデンサで、箔状の電極をセパレータと共に巻回した
素子に電解液を含浸し、金属ケースに収納し、開口部を
封口ゴムで密閉したものである。電解コンデンサを構成
する材料は、陰極箔として、上記の実施例および比較例
のものを用いた以外は全て共通のものを用いた。また組
立方法についても全て同じである。 電解コンデンサの定格は、定格電圧6.3■、定格静電
容量47μF、外形寸法が直径5mm、長さ7鵬である
。使用した電解液の組成は、エチレングリコール78重
1%、アジピン酸アンモニウム10重量%、水12重量
%の組成からなるもので、通常用いられる電解液に比べ
て、水の含有量を多くしである。これは、水による電極
箔の水和劣化の発生が顕著になるようにしたためである
。 この電解コンデンサに定格電圧を印加し、110°Cで
500時間寿命試験を行った後の静電容量値と、初期の
静電容量値との変化率を調べた。この結果を第3表に示
す。 (第 3 表) この結果かられかるように、この発明のアルミニウム電
極は、エツチング処理のみが行われたものはもとより、
他の蒸着法を用いたものに比べても表面の劣化や経時変
化が少なく、長期にわたって特性が安定していることが
わかる。
The present invention will be explained below based on Examples. The drawings schematically illustrate an apparatus used for cathodic arc deposition. According to the present invention, when an arc discharge is caused using a metal target (evaporation source) 10 made of tungsten as a cathode using the apparatus shown in the drawings, the arc forms an arc spot on the surface of the target 10, and the energy of the arc current concentrated on the arc spot causes the arc discharge to occur. The target material 10 instantaneously melts and evaporates, turning into metal ions 12 and being released into a vacuum. At this time, by applying a bias voltage to the treated material 14 made of high-purity aluminum, the metal ions 12 adhere to the surface of the treated material 14 together with the accelerated reaction gas particles 16°, forming a dense Produces a membrane. In the drawings, 18 and 20 are arc power sources, 22 is a bias power source, 24 is a rotary table, 26 is a gas inlet, 28 is a gas outlet, and 30 is a vacuum chamber. Then, electrodes for electrolytic capacitors according to the following examples were created using the cathodic arc evaporation apparatus shown in the drawings. (Example) High-purity aluminum foil (purity 99.95%) subjected to electrochemical etching treatment using alternating current was placed in a 50×1
A piece cut into 00 mm was used as a material to be treated, and tungsten nitride was vapor-deposited on the surface. In the example, aluminum as the material to be treated is heated to 300°C, and the total pressure inside the chamber containing nitrogen gas is increased to 5
Set in the range of 10-3 Torr, evaporation distance in order of 200, arc power supply current value of 200 A, evaporation rate of 1000.
person/min, cathodic arc deposition for 2 minutes, 0.2 μm
A tungsten nitride vapor deposited film with a thickness of . (Comparative Example 1) The same high-purity aluminum as in the example was used as the material to be treated, and tungsten was used as the evaporation source in an atmosphere containing nitrogen gas with a total pressure of 2 x IF 3 Torr, with an evaporation distance of 200 mm. Tungsten nitride deposition was performed using the ion blating method for 40 minutes at a speed of 50 people/min.
A 0.2 μm thick tungsten nitride vapor deposited film was formed. (Comparative Example 2) The same high-purity aluminum as in the example was used as the material to be treated. Therefore, in this treated material, the surface was only subjected to electrochemical etching treatment using alternating current. Among these Examples and Comparative Examples, the adhesion force of the vapor-deposited tungsten nitride was measured and the adhesion was examined for those subjected to vapor deposition treatment, and the adhesion force of the Example was 3.3 Kgm5. On the other hand, in Comparative Example 1, 2
.. 4 Kgn+s, which indicates that the thin film obtained by the cathodic arc evaporation method of the present invention has good adhesion. Next, Table 2 shows the results of measuring the capacitance values per unit area of these Examples and Comparative Examples. (Table 2) As can be seen from these results, the capacitance of a conventional aluminum electrode with only an etched surface is significantly lower than that of an electrode with a tungsten nitride layer formed by vapor deposition. I understand that. In addition, all of the tungsten nitride thin films formed by the vapor deposition method show high capacitance values, but the one formed by the cathodic arc vapor deposition method of the present invention achieves almost the same level of capacitance in a shorter time than the conventional method of Comparative Example 1. It can be seen that a thin film can be obtained and the manufacturing efficiency is excellent. Next, in order to investigate the stability of the formed thin film, we created an electrolytic capacitor using these treated materials as actual cathodes.
A lifespan test was conducted to examine changes in characteristics. The electrolytic capacitor we created is an electrolytic capacitor with lead wires in the same direction.The element is made by winding foil electrodes together with a separator and is impregnated with electrolyte.The electrolytic capacitor is housed in a metal case, and the opening is sealed with a rubber seal. be. All of the materials constituting the electrolytic capacitors were common, except that the cathode foil used in the above examples and comparative examples was used. The assembly method is also the same. The electrolytic capacitor has a rated voltage of 6.3 mm, a rated capacitance of 47 μF, and an external dimension of 5 mm in diameter and 7 mm in length. The composition of the electrolytic solution used was 1% by weight of 78% ethylene glycol, 10% by weight of ammonium adipate, and 12% by weight of water, which had a higher water content than the normally used electrolytic solution. be. This is to make the occurrence of hydration deterioration of the electrode foil due to water more noticeable. A rated voltage was applied to this electrolytic capacitor, and a life test was conducted at 110° C. for 500 hours, and the capacitance value and the rate of change between the initial capacitance value and the capacitance value were examined. The results are shown in Table 3. (Table 3) As can be seen from the results, the aluminum electrodes of the present invention are not only those that have been subjected to only etching treatment, but also
It can be seen that compared to those using other vapor deposition methods, there is less surface deterioration and change over time, and the characteristics are stable over a long period of time.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上述べたようにこの発明によれば、電解コンデンサ用
の電極として、単位面積あたりの静電容量値を高めるこ
とができるので、特に低圧領域において、電解コンデン
サを小型化できるとともに、大容量の電解コンデンサが
得られる。 また電極表面が窒化タングステンによって保護されるの
で、長期にわたって安定した電気特性が維持でき、電解
コンデンサの信顧性が向上する。 さらにこの発明によれば、電極の処理時間が短時間で済
むので、生産効率が良(なるという利点がある。
As described above, according to the present invention, as an electrode for an electrolytic capacitor, it is possible to increase the capacitance value per unit area. A capacitor is obtained. Furthermore, since the electrode surface is protected by tungsten nitride, stable electrical characteristics can be maintained over a long period of time, improving the reliability of the electrolytic capacitor. Further, according to the present invention, since the electrode processing time can be shortened, there is an advantage that production efficiency is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は、この発明で用いる陰極アーク蒸着装置の概略を
表した説明図である。
The drawing is an explanatory diagram schematically showing a cathodic arc evaporation apparatus used in the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)高純度アルミニウム表面に、窒素を含む全圧が1
×10^−^1〜1×10^−^4Torrの雰囲気中
で、タングステンの窒化物からなる蒸着層を陰極アーク
蒸着法によって形成する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。
(1) On the surface of high-purity aluminum, the total pressure including nitrogen is 1
A method for manufacturing an aluminum electrode for an electrolytic capacitor, comprising forming a deposited layer of tungsten nitride by cathodic arc deposition in an atmosphere of x10^-^1 to 1 x 10^-^4 Torr.
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