JP2001244153A - アルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法に
おいて、アルミニウム箔と陰極板の間に流れる電解電流
密度を均一にすることにより実効表面積の拡大を高めた
アルミニウム箔が得られるアルミ電解コンデンサ用電極
箔の製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 アルミニウム箔１が電流供給ローラ５
ａ，５ｂを介して電解液３中の各一対の陰極板２ａ，２
ｂの間を通過することによりエッチングされるアルミ電
解コンデンサ用電極箔の製造方法において、アルミニウ
ム箔１と対向する陰極板２ａ，２ｂの間に流れる直流電
流を、電気絶縁材４ａ，４ｂで部分的に遮断してエッチ
ングをするようにした製造方法により、電解液３中の電
解電流密度が均一になり、実効表面積の拡大を高めたア
ルミ電解コンデンサ用電極箔を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミ電解コンデン
サに用いられる電極箔の製造方法に関するもので、特に
中高圧用アルミ電解コンデンサの陽極用に使用されるア
ルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高信頼性化に
伴い、アルミ電解コンデンサに対するユーザからのニー
ズも小型化が強く要望されており、そのためにアルミ電
解コンデンサの陽極用の電極箔も従来以上に単位面積当
たりの静電容量を高める必要が生じている。

【０００３】一般的なアルミ電解コンデンサは、アルミ
ニウム箔をエッチングして実効表面積を拡大した表面に
陽極酸化により誘電体酸化皮膜を形成した陽極用の電極
箔と、アルミニウム箔をエッチングによって実効表面積
を拡大した陰極箔を用いて、上記陽極用の電極箔と陰極
箔の間にセパレータを介して巻回することによりコンデ
ンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に駆動用電解液
を含浸させると共に、このコンデンサ素子を金属ケース
内に封止した構成になっている。

【０００４】上記陽極用の電極箔のエッチングは、アル
ミニウム箔を硫酸、硝酸、燐酸、蓚酸などの酸を添加し
た塩化物水溶液中で電気化学的に行われているが、中高
圧用に使用される陽極用の電極箔のエッチングは、基本
的にはエッチングピット（以下、ピットと称す）を生成
させる前段エッチング工程と、このピットを使用電圧に
適した径まで拡大する後段エッチング工程とからなり、
いかに数多くのピットを生成させて効率よくピットの径
を拡大させるかが重要なポイントとなっている。

【０００５】また、上記前段エッチング工程及び後段エ
ッチング工程は、図８に示すようなエッチング槽を複数
槽用いてアルミニウム箔を連続的にエッチングしてい
る。

【０００６】上記図８において、８１はアルミニウム
箔、８２ａ，８２ｂはアルミニウム箔８１に対向して配
置された各一対の陰極板、８３はエッチングするための
電解液、８４ａ，８４ｂはアルミニウム箔８１に給電す
る電流供給ローラ、８５はエッチング槽内に配置された
槽内ローラ、８６は電解液の液面、→はアルミニウム箔
８１の流れる方向を示す。

【０００７】このエッチング槽によるアルミニウム箔８
１のエッチングは、アルミニウム箔８１が電流供給ロー
ラ８４ａを介して電解液８３中に入り、電解液８３中で
アルミニウム箔８１と対向した一対の陰極板８２ａの間
でエッチングされ、さらにアルミニウム箔８１が槽内ロ
ーラ８５を通過して再度電流供給ローラ８４ｂからアル
ミニウム箔８１に給電され、アルミニウム箔８１と対向
した一対の陰極板８２ｂの間でエッチングされることに
より、エッチングされたアルミニウム箔８１を連続して
得ることができるものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の方法では、前段エッチング工程及び後段エッチング工
程に上記エッチング槽を用いると、電解液８３中の電解
電流密度は電解液８３の液面８６近傍で高く、電解液８
３の液面８６から深くなるにつれて低くなるという現象
が発生するものであった。

【０００９】これは、直流電流が電流供給ローラ８４
ａ，８４ｂからアルミニウム箔８１に供給されるために
アルミニウム箔８１の体積固有抵抗による直流電流の損
失によるものと、アルミニウム箔８１は電解液８３の液
面８６から深くなるにつれて実効表面積が拡大して増え
ていき、アルミニウム箔８１の単位面積当たりの電流量
が小さくなるからである。

【００１０】このため、前段エッチング工程では、電解
電流密度が高い所ではピットの長さは短くなり、電解電
流密度が低い所ではピットの長さは長くなってしまい、
発生するピットの長さが不均一となり、アルミニウム箔
８１の実効表面積の拡大を高めることができにくいとい
う課題を有していた。

【００１１】また、後段エッチング工程でも、電解液８
３の液面８６近傍でしかピットの径の拡大が行われず、
エッチング効率が悪いという課題を有していた。

【００１２】この対策として、アルミニウム箔８１と陰
極板８２ａ，８２ｂの距離を電解液８３の液面８６近傍
で長くし、電解液８３の液面８６から深いところで短く
するなどの方法が考えられるが、エッチング槽の構造が
煩雑になって大きくなるので、実際は電解液８３中の伝
導度と電解電流密度の最適化を図ってエッチングしてい
るのが実態である。

【００１３】本発明は従来のこのような課題を解決する
もので、エッチングするときの電解電流密度を均一にし
てエッチング効率を高め、アルミニウム箔の実効表面積
の拡大を高めることができるアルミ電解コンデンサ用電
極箔の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、アルミニウム箔が電流供給ローラを介して
電解液中の一対の陰極板の間を通過することによりエッ
チングされるアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法
において、アルミニウム箔と対向する陰極板の間に流れ
る直流電流を電気絶縁材で部分的に遮断してエッチング
するようにした製造方法としたもので、この方法によ
り、電解液中の電解電流密度を均一にすることができる
ので、アルミニウム箔に形成されるピットの長さが均一
になり、また、エッチング効率も高めることができるの
で、実効表面積の拡大を高めたアルミ電解コンデンサ用
の電極箔を得ることができる。

【００１５】また、上記製造方法において、電気絶縁材
が複数の孔または複数のスリットの開口部を設けるよう
にした方法としたもので、電解液中の電解電流密度をよ
り均一にすることができる。

【００１６】また、上記複数のスリットの開口部が電解
液の液面から深くなるにつれてスリットの開口部を広く
し、かつスリットの間隔を狭くなるようにするか、また
は上記複数の孔の開口部が電解液の液面から深くなるに
つれて、孔の開口部の面積を大きくなるようにした方法
により、電解液中での電解電流密度を制御することがで
きることから、電解電流密度を精度良く均一にすること
ができる。

【００１７】また、上記電気絶縁材がアルミニウム箔と
対向する陰極板の表面に被覆したものか、または陰極板
の表面に電気絶縁材を設置するようにした方法により、
効率的にアルミニウム箔をエッチングすることができ、
電流ロスを少なくすることができる。

【００１８】また、上記陰極板の表面に被覆または設置
された電気絶縁材が、アルミニウム箔との間隔を電解液
に浸漬される陰極板の長さを３％以上とする方法によ
り、アルミニウム箔と電気絶縁材の間の電解電流密度を
より均一にすることができるので、アルミニウム箔を連
続して均一にエッチングすることができる。

【００１９】なお、陰極の長さの３％未満では、孔また
はスリットの開口部の電解電流密度が過剰に高くなり、
ピットの長さが不均一となりアルミニウム箔の実効表面
積の拡大を高めることができない。

【００２０】

【発明の実施の形態】（実施の形態）図１は本発明の実
施の形態によるアルミニウム箔のエッチング工程を示す
フローチャートである。同図において、まず、弁作用を
有するアルミニウム箔は、厚さ５０〜１１０μｍのもの
を用い必要に応じて前処理を行う。この前処理は、前段
エッチングの前に前処理工程を行うことにより前段エッ
チングでのピットの密度をより高めることができるもの
で、一般的な金属の前処理に用いられている酸洗浄やア
ルカリ洗浄などを使用することができる。

【００２１】次に、前段エッチング工程は、アルミニウ
ム箔の表面を如何に密度を高めて均一にピットを生成さ
せるかが重要となる。このためには、図２に示すエッチ
ング槽を２槽〜３槽用いてアルミニウム箔を連続的にエ
ッチングをする。同図において、１はアルミニウム箔、
２ａ，２ｂはアルミニウム箔１に対向して配置された各
一対の陰極板、３はエッチングするための電解液、４
ａ，４ｂはアルミニウム箔１と陰極板２ａ，２ｂに流れ
る直流電流を部分的に遮断する電気絶縁材、５ａ，５ｂ
はアルミニウム箔１に給電する電流供給ローラ、６ａ，
６ｂはエッチング槽７内に配置された槽内ローラ、８は
電解液３の液面であり、→はアルミニウム箔１の流れる
方向を示す。

【００２２】このエッチング槽７によるアルミニウム箔
１のエッチングは、まずアルミニウム箔１が電流供給ロ
ーラ５ａを介して電解液３中に入り、電解液３中でアル
ミニウム箔１と対向した一対の陰極板２ａの間でエッチ
ングされる。次にアルミニウム箔１が槽内ローラ６ａ，
６ｂを通過して、再度電流供給ローラ５ｂからアルミニ
ウム箔１に通電されて、アルミニウム箔１と対向した一
対の陰極板４ｂの間でエッチングされることにより、実
効表面積の拡大を高めたアルミニウム箔１を連続的に得
ることができる。

【００２３】上記陰極板２ａ，２ｂは、図３に示すよう
な構成のものを用いる。同図において、２１は陰極板で
あり、電解液３の液面２４から下部を部分的にスリット
２３を設けるように電気絶縁材２２で被覆してある。こ
の電気絶縁材２２で被覆するときに、電解液３の液面２
４から深くなるにつれてスリット２３の開口部を広く
し、かつスリット２３の開口部の間隔を狭くなるように
する。このことにより、電解液３の液面２４から下部ま
での電解電流密度を均一にすることができる。

【００２４】また、直流電流を部分的に遮断する電気絶
縁材４ａ，４ｂの別の方法としては、図４に示すように
電解液３の液面３３から深くなるにつれてスリット３２
の開口部を広くし、かつスリット３２の開口部の間隔を
狭くした電気絶縁材３１の板を、アルミニウム箔１と対
向した一対の陰極板２ａ，２ｂの表面に設置した方法に
することもできる。

【００２５】さらに、別の電気絶縁材４ａ，４ｂとして
は、図５に示すように電解液３の液面４３から深くなる
につれて複数の孔４２の面積を大きくなるようにした電
気絶縁材４１の板を、アルミニウム箔１と対向した一対
の陰極板２ａ，２ｂの表面に設置した方法にすることも
できる。このときの孔４２の形状は円形、楕円、四角形
および長方形ならびに多角形にすることができる。

【００２６】上記電気絶縁材４ａ，４ｂのアルミニウム
箔１との距離は、電解液３に浸漬される陰極板２ａ，２
ｂの長さの３％以上とする。電解液３に浸漬される陰極
板２ａ，２ｂの長さは通常１００〜２００ｃｍの範囲で
あるが、例えば電解液３に浸漬される陰極板２ａ，２ｂ
の長さを１５０ｃｍとするとアルミニウム箔１と電気絶
縁材４ａ，４ｂの距離は４．５ｃｍ以上とする。このこ
とにより、アルミニウム箔１と電気絶縁材４ａ，４ｂの
間の電解電流密度を均一にすることができ、連続してア
ルミニウム箔１を均一にエッチングすることができる。

【００２７】また、前段エッチング工程で用いられる電
解液３は、塩酸水溶液またはその水溶液に蓚酸、硫酸、
リン酸、硼酸からなる酸またはその塩の少なくとも１つ
を添加した酸性水溶液を用いることができる。この酸性
水溶液の酸濃度は２〜１５％の範囲が好ましく、酸濃度
が２％以下では十分なピットを得ることができず、１５
％以上ではアルミニウム箔１の表面の溶解が起きてしま
う。

【００２８】上記エッチング槽７でエッチングされたア
ルミニウム箔１は、ピットの長さを均一にすることがで
き、ピット密度も高めることができる。

【００２９】次に、後段エッチング工程は、前段エッチ
ング工程でできたピットをアルミニウム箔１の表面の溶
解を抑えてピットの径拡大を行うもので、効率よく均一
にピット径の拡大をするかがポイントとなる。

【００３０】従って、アルミニウム箔１と対向する陰極
箔２ａ，２ｂの間の電解電流密度は均一にしなければな
らず、上記エッチング槽７を用いることにより効率よく
均一にピット径の拡大をすることができる。

【００３１】また、後段エッチング工程に用いられる電
解液は硫酸、硝酸のいずれかに蓚酸、燐酸、クロム酸、
酢酸、リン酸、クエン酸、硼酸の少なくとも１つ以上を
添加した酸性水溶液が好ましく、この酸性水溶液中でエ
ッチングすることにより、アルミニウム箔１中の不純物
や粒界の影響による表面溶解を抑えてピット径の拡大と
均一化を図ることができる。

【００３２】最後に、脱Ｃｌ処理してエッチングされた
アルミニウム箔１とする。

【００３３】以下、具体的な実施例について説明する。

【００３４】（実施例１）純度９９．９８％、厚み１０
０μｍのアルミニウム箔を０．５％ＮａＯＨ水溶液に１
分間浸漬して前処理を行った。

【００３５】次に、前段エッチングとして、図２に示し
たエッチング槽を２槽用い、また陰極板として図３に示
した構造（大きさ：厚さ５ｃｍ、幅５０ｃｍ、電解液に
浸漬される長さ１４０ｃｍ、アルミニウム箔と電気絶縁
材の距離４．２ｃｍ）のものを使用して、１０％塩酸溶
液に１％硫酸を添加した８５℃の電解液で電解電流密度
が０．１５Ａ／ｃｍ²になるように電気給電ローラに直
流電流を給電して、１槽当たり１００秒間エッチングを
行い、その後水洗をした。

【００３６】続いて、後段エッチングとして、前段エッ
チングで用いたエッチング槽を４槽用いて、５％硫酸溶
液に０．５％硼酸を添加した５０℃の電解液で電解電流
密度が０．１Ａ／ｃｍ²になるように電気給電ローラに
直流電流を給電して、１槽当たり１００秒間エッチング
を行い、その後水洗をして、最後に脱Ｃ１処理してエッ
チングされたアルミニウム箔を作製した。

【００３７】（実施例２）上記実施例１において、前段
エッチング工程及び後段エッチング工程で用いた陰極板
を、図４で示すようなスリットを設けたＦＲＰの電気絶
縁材の板を陰極板表面に設置して、アルミニウム箔に対
向しない陰極板の全面をＦＲＰで被覆した以外は実施例
１と同様にしてエッチングされたアルミニウム箔を作製
した。

【００３８】（実施例３）上記実施例１において、前段
エッチング工程及び後段エッチング工程で用いた陰極板
を、図５で示すような複数の孔を設けたＦＲＰの電気絶
縁材の板を陰極板の表面に設置して、アルミニウム箔に
対向しない陰極板の全面をＦＲＰで被覆した以外は実施
例１と同様にしてエッチングされたアルミニウム箔を作
製した。

【００３９】（実施例４）上記実施例１において、陰極
板に被覆した電気絶縁材とアルミニウム箔の距離を５．
６ｃｍにした以外は実施例１と同様にしてエッチングさ
れたアルミニウム箔を作製した。

【００４０】（実施例５）上記実施例１において、陰極
板に被覆した電気絶縁材とアルミニウム箔の距離を３．
９ｃｍにした以外は実施例１と同様にしてエッチングさ
れたアルミニウム箔を作製した。

【００４１】（比較例１）上記実施例１において、電気
絶縁材を被覆しない陰極板（大きさ：厚さ５ｃｍ、幅５
０ｃｍ、電解液に浸漬される長さ１４０ｃｍ、アルミニ
ウム箔と陰極板の距離４．２ｃｍ）を用いた以外は実施
例１と同様にしてエッチングされたアルミニウム箔を作
製した。

【００４２】上記実施例１と比較例において、その前段
エッチングをしたときのアルミニウム箔と電気絶縁材の
間及びアルミニウム箔と陰極板の間の電解電流密度を測
定した結果を図６及び図７に示す。

【００４３】この図６及び図７から明らかなように、電
気絶縁材で部分的に遮断することにより、アルミニウム
箔と対向する陰極板の間に流れる直流電流の電解電流密
度を均一にすることができる。

【００４４】また、上記実施例１〜５と比較例のエッチ
ングされたアルミニウム箔を、温度が９０℃の８％ホウ
酸水溶液中で５００Ｖの印加電圧で化成した後、各試料
について静電容量と折曲げ強度（φ１．０ｍｍ、５０ｇ
荷重、折曲げ角度９０度の条件下で１往復を１回とす
る）を測定した。その結果を（表１）に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】（表１）より明らかなように、本発明の実
施例１〜３のエッチングされたアルミニウム箔は、比較
例に比べて、電解液の液面近傍と液面から深くなる所の
電解電流密度を均一にすることにより静電容量が高くな
り、機械的強度も比較例と同等のものを得ることができ
る。

【００４７】また、実施例４および実施例５のエッチン
グされたアルミニウム箔は、アルミニウム箔と電気絶縁
材の距離を変えたものであるが、実施例４のように電解
液に浸漬される陰極板の長さの３％以上にすることによ
り、陽極用の電極箔の静電容量を比較例に比べて１０％
以上高めることができる。一方、実施例５はアルミニウ
ム箔と電気絶縁材の距離を電解液に浸漬される陰極板の
長さの２．８％にしたもので、静電容量は比較例に比べ
て３．５％程度アップしているが、実際に生産した場合
は３．５％程度のばらつきを有することから、アルミニ
ウム箔と電気絶縁材の距離は、電解液に浸漬される陰極
板の長さの３％以上にすることが好ましい。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明は、アルミニウム箔
が電流供給ローラを介して電解液中の一対の陰極板の間
を通過することによりエッチングされるアルミ電解コン
デンサ用電極箔の製造方法において、アルミニウム箔と
対向する陰極板の間に流れる直流電流を、電気絶縁材で
部分的に遮断してエッチングするようにした製造方法に
より、電解液中の電解電流密度を均一にすることができ
るので、アルミニウム箔に形成されるピットの長さが均
一になり、また、エッチング効率も高めることができる
ので、実効表面積の拡大を高めたアルミ電解コンデンサ
用電極箔を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるアルミニウム箔のエ
ッチング工程を示すフローチャート

【図２】同実施の形態によるエッチング槽の構成を示す
断面図

【図３】同実施の形態による陰極板の構成を示す斜視図

【図４】同実施の形態による電気絶縁材の構成を示す斜
視図

【図５】同実施の形態による他の電気絶縁材の構成を示
す斜視図

【図６】同実施の形態の実施例１によるアルミニウム箔
と電気絶縁材の間の電解電流密度を示す特性図

【図７】同実施の形態の比較例によるアルミニウム箔と
電気絶縁材の間の電解電流密度を示す特性図

【図８】従来のエッチング槽の構成を示す断面図

【符号の説明】

１ アルミニウム箔 ２ａ，２ｂ 陰極板 ３ 電解液 ４ａ，４ｂ 電気絶縁材 ５ａ，５ｂ 電流供給ローラ ６ａ，６ｂ 槽内ローラ ７ エッチング槽 ８ 電解液の液面

フロントページの続き (72)発明者 山口 晶大 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鈴木 大介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム箔が電流供給ローラを介し
   て電解液中の一対の陰極板の間を通過することによりエ
   ッチングされるアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方
   法において、アルミニウム箔と対向する陰極板の間に流
   れる直流電流を電気絶縁材で部分的に遮断してエッチン
   グするようにしたアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造
   方法。
2. 【請求項２】 電気絶縁材が複数の孔または複数のスリ
   ットの開口部を設けたものである請求項１に記載のアル
   ミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
3. 【請求項３】 複数のスリットの開口部が電解液の液面
   から深くなるにつれてスリットの開口部を広くし、かつ
   スリットの間隔を狭くなるようにした請求項２に記載の
   アルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
4. 【請求項４】 複数の孔の開口部が電解液の液面から深
   くなるにつれて、孔の開口部の面積を大きくなるように
   した請求項２に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の
   製造方法。
5. 【請求項５】 電気絶縁材がアルミニウム箔と対向する
   陰極板の表面に被覆したものである請求項１に記載のア
   ルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
6. 【請求項６】 電気絶縁材がアルミニウム箔と対向する
   陰極板の表面に設置するようにしたものである請求項１
   に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
7. 【請求項７】 陰極板の表面に被覆または設置された電
   気絶縁材のアルミニウム箔との間隔を、電解液に浸漬さ
   れる陰極板の長さの３％以上とする請求項５または６に
   記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。