JP2003318069A - アルミニウム電解コンデンサ陽極箔のエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生産性が向上し、従来に比べ、安価ながら、き
わめて大きな表面積が得られて静電容量を高めることが
できる、中高圧向けのアルミニウム電解コンデンサ用電
極箔の製造方法を提供する。 【解決手段】エッチング処理により製造されるアルミニ
ウム電解コンデンサ用陽極箔製造工程において、ピット
形成工程のうち少なくとも１段のエッチング液中にＭ
ｇ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｗ，Ｔｌ，Ｐｂ
のうち少なくとも1種以上の金属化合物と塩素イオンを
含ませて、電気化学的処理を施さず、無電解工程か、ま
たは、小電流にてピットを形成し、表面積拡大を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム電解
コンデンサ用電極箔のエッチング方法に関するもので、
特に160wV以上の中高圧用陽極箔の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム陽極箔はコンデンサの小形
化をはかるために、有効表面積を拡大したものが使用さ
れ、その製造方法は、種々の研究がされているが、一般
に、アルミニウム箔を電気的、電気化学的な電解工程に
よるエッチングによって、ピットと呼ばれるトンネル状
の孔を形成し、電気的、電気化学的あるいは無電解にて
エッチングしてピット孔を拡大するという工程が施され
ている。実際の生産では、ピット形成からピット径拡大
まで１回のエッチング工程でおこなうと工程途中の制御
が難しので、アルミニウム箔を数種類の異なるエッチン
グ槽に連続的に挿入し、給電ロールを介しての電流印加
による電解エッチングによってピットを形成する段、電
解あるいは無電解によってピット孔を拡大する段、最終
洗浄する段等を複数段設けることにより製造されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、電解エッチングによってピットを形成させて
いたため、生産能力を向上しようとすると、通電電流を
大きくしなければならず、一定以上の電流は、発熱のた
め設備上印加できないこととなり、製造工程における単
位時間、１台あたりの製造能力が制限されていた。さら
に、流れる電流が多くなるとアルミ箔の幅方向で電流密
度の大きさがばらつき、従って、均一にエッチング処理
されず、エッチング倍率がばらつくという問題が発生し
やすい。この製造工程おいては、アルミニウム原箔から
効率よく均一にピットを発生させることが、単位面積あ
たりの静電容量を高くする重要な点となり、また、製造
装置１台あたりの生産能力を高めることが、近年強く要
望されている低コスト化への重要な課題となる。また、
装置を新設する場合においては、製造装置の初期投資
も、通電を必要とすることから、整流器など電装部への
費用がかかり、製品の単価を引き上げる要因となってお
り、その後の運転費用についても、ピット形成工程にお
ける電気費用は必須となっていた。近年、アルミニウム
電解コンデンサの小形化および低コスト化が強く要望さ
れており、これらの要望を満たすためには、このアルミ
ニウム電解コンデンサに使用しているアルミニウム箔の
実効表面積を効率よく向上させ小形化を促進し、さらに
低コスト化には、製造装置１台あたりの生産能力を高め
ることが不可欠である。

【０００４】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、アルミニウム電解コンデンサ用電極箔を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、エッチング処理により製造されるアルミ
ニウム電解コンデンサ用陽極箔の多段製造方法におい
て、ピットを発生させる少なくとも１段からなるピット
形成工程のうち、少なくとも１段のエッチング液中にＭ
ｇ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｗ，Ｔｌ，Ｐｂ
のうち少なくとも1種以上の金属化合物と塩素イオンを
含ませることにより、電気的、電気化学的処理を施さ
ず、無電解工程でピットを形成し、表面積拡大をおこな
うものである。また、ピット形成工程における無電解化
が可能となることで、完全なる無電解ではなく電流を印
加する場合においても、電流が小さくても大電流を印加
した場合と同様の効果が得られる。本発明により、実用
的に使用できるレベルを確保し、尚且つエッチング工程
途中の制御を容易におこなうことが可能となり、160wV
以上の中高圧領域における生産性向上と特性改善がはか
れる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。まず、アルミニウム箔は純度９９.９%以上で、厚
みが３０μｍから３００μｍ程度の軟質アルミニウム箔
を使用する。エッチングとしては、まず、第１段階とし
て、アルミニウム箔の表面に形成されている自然酸化被
膜を除去するために、５０℃〜９０℃範囲の液温の塩酸
や硫酸またはそれらの混酸等の酸性水溶液中に、100秒
程度浸漬する。次に、第２段階として、アルミニウム箔
をピットと呼ばれるトンネル状の孔を形成するために、
５０℃〜９０℃範囲の液温の塩酸や硫酸またはそれらの
混酸等の酸性水溶液中に、Ｍｇ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉ
ｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｗ，Ｔｌ，Ｐｂの各金属の、パルミチ
ン酸やステアリン酸などの脂肪酸塩、オキシ硫酸塩、硫
酸塩、硫酸アンモニウム塩、塩酸塩、硝酸塩、サリチル
酸塩、モリブデン酸塩、乳酸塩、硫化物、プロポキシや
ペンチルオキシなどのアルコキシ誘導体などの金属化合
物を添加したエッチング液に、５０秒〜３００秒程度浸
漬する。金属化合物は単独でもよいし、複数添加しても
よい。また、このとき生産能力をより向上させるため
に、完全なる無電解ではなく電気的、電気化学的処理を
施すために電流を印加してもよい。次に、第３段階とし
て、ピット孔を拡大するために、５０℃〜９０℃範囲の
液温の塩酸や硫酸や硝酸またはそれらの混酸等の酸性水
溶液中に、１分から１０分程度浸漬する。エッチングさ
れた箔は洗浄の後、化成工程にて必要な耐電圧が得られ
る電圧で化成処理をおこなう。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【０００８】〔実施例１〕純度99.99%、厚み110μｍの
軟質アルミニウム箔を85℃の酸性水溶液(塩酸10%、硫酸
20%の水溶液)中に、120秒浸漬し、前段のエッチング処
理をおこなった後、80℃の酸性水溶液(塩酸10%、硫酸40
%の水溶液)中に、表１に示す金属化合物を添加して、箔
を150秒浸漬し、無電解処理でピットを発生させ中段の
エッチング処理をおこない、次に、80℃、5%の塩酸水溶
液中に浸漬し、5分間浸漬してピット孔拡大の最終段の
エッチング処理をおこなう。エッチング処理後の箔は、
60℃の１mol/l硝酸水溶液で１分間洗浄後、90℃、12wt%
のホウ酸水溶液にて300Vの化成処理をおこなった。

【０００９】〔実施例２〕純度99.99%、厚み110μｍ、
幅500mmの軟質アルミニウム箔コイルを用い、従来の電
極箔製造装置において、前段エッチング槽に85℃の酸性
水溶液(塩酸10%、硫酸20%の水溶液)を、中段エッチング
槽に表１に示す金属化合物を添加した80℃の酸性水溶液
(塩酸10%、硫酸40%の水溶液)を、後段エッチング槽に、
80℃、5%の塩酸水溶液を3l/minの補給量で補給し、前
段、中段、後段槽における浸漬時間がそれぞれ、120
秒、150秒、5分となるように、製造装置の箔速度を調整
し、洗浄工程は従来装置の工程にて洗浄をおこない、通
常の製造で実施される形態のエッチド箔を製造した。製
造したエッチド箔は、12wt%のホウ酸水溶液の化成工程
にて400Vの化成処理をおこなった。

【００１０】〔従来例１〕純度99.99%、厚み110μｍの
軟質アルミニウム箔を85℃の酸性水溶液(塩酸10%、硫酸
20%の水溶液)中に120秒浸漬し、上記の前段エッチング
処理をおこなった後、80℃の酸性水溶液(塩酸10%、硫酸
40%の水溶液)中に電流密度0.3A/cm²の直流を150秒印加
して中段のエッチング処理をおこない、次に、80℃、5%
の硝酸水溶液中に浸漬し、かつ電流密度0.5A/cm²の直流
を200秒間印加して後段のエッチング処理をおこなう。
エッチング処理後の箔は、60℃の１mol/l硝酸水溶液で
１分間洗浄後、90℃ 12wt%のホウ酸水溶液にて300Vの
化成処理をおこなった。

【００１１】〔従来例２〕純度99.99%、厚み110μｍ、
幅500mmの軟質アルミニウム箔コイルを用い、電極箔製
造装置において、前段エッチング槽に85℃の酸性水溶液
(塩酸10%、硫酸20%の水溶液)を、中段エッチング槽に80
℃の酸性水溶液(塩酸10%、硫酸40%の水溶液)を、後段エ
ッチング槽に、80℃、5%の硝酸水溶液を、それぞれ、3l
/minの補給量で補給し、前段、中段、後段槽における浸
漬時間がそれぞれ、120秒、150秒、200秒となるよう、
製造装置の箔速度を調整し、中段においては、電流密度
0.3A/cm2の直流を、後段においては、電流密度0.5A/cm2
の直流をそれぞれ印加し、ピット形成、ピット径拡大を
おこなう。洗浄工程は従来装置の工程にて洗浄をおこな
った。製造したエッチド箔は、12wt%のホウ酸水溶液の
化成工程にて400Vの化成処理をおこなった。

【００１２】

【表１】 上記した従来例および本発明の各実施例による箔を各試
料について静電容量と静電容量のばらつきと折り曲げ強
度(200g荷重、丸鉄芯に釣り下げ、その直径)を測定した
結果を表２と３に示す。

【００１３】

【表２】

【００１４】

【表３】

【００１５】ピット形成工程を、エッチング液に金属化
合物を1種以上添加した無電解工程でおこなっても、従
来と比較し同等以上の特性が確保できる。これにより、
従来の設備も大きな変更を必要とせず使用可能で、ピッ
ト形成工程にかかる電気代が削減され、さらに、新設の
設備においても、ピット形成工程に必要な通電設備が必
要でなくなる。また、ピット形成工程における無電解化
が可能となったことで、完全なる無電解ではなく電流を
印加する場合においても、電流が小さくても大電流を印
加した場合と同様の効果が得られることが示唆された。
また、無電解によるエッチングのため、アルミ箔の幅方
向のばらつきはばらつきにくく、従って、エッチング倍
率がばらつきにくく、均一にエッチング処理されやす
い。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、本発明のアルミニウム電
解コンデンサ用陽極箔の製造方法によれば、エッチング
液中に均一に溶解したこれらの金属化合物は、触媒とし
て作用し、通電を必要とすることなく、また、小電流で
もアルミニウムに効率よくピットを発生させるため、電
極箔の表面積は拡大されて、その静電容量のアップをは
かることができ、尚且つ、無電解のピット形成製造工程
が可能となるため、生産性を向上させる際の電気的設備
上の制約を考慮する必要がないため、生産能力を向上さ
せることができる。また、従来の設備も大きな変更を必
要とせず使用可能で、新設の設備においても、ピット形
成工程に必要な通電設備が必要でなくなり、単位面積あ
たりの陽極箔製造にかかる費用を安価に抑えることがで
きる。また、ピット形成工程における無電解化が可能と
なったことで、完全なる無電解ではなく電流を印加する
場合においても、電流が小さくても大電流を印加した場
合と同様の効果が得られることと、流れる電流がないか
少ないので、アルミ箔の幅方向で電流密度の大きさのば
らつきが抑えられる。従って、エッチング倍率のばらつ
きが少なく、均一にエッチング処理されやすい。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 WA05 WA19 WB05 WE01 WE02 WE03 WE08 WE11 WN02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エッチング処理により製造されるアルミニ
   ウム電解コンデンサ用陽極箔の多段製造方法において、
   ピットを発生させる少なくとも１段からなるピット形成
   工程のうち、少なくとも１段のエッチング液中にＭｇ，
   Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｎｂ，Ｍ
   ｏ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｗ，Ｔｌ，Ｐｂの
   うち少なくとも1種以上の金属化合物と塩素イオンを含
   ませることにより、電気的、電気化学的処理を施さず、
   無電解工程でピットを形成し、表面積拡大をおこなう、
   160wV以上のアルミニウム電解コンデンサ用陽極箔の製
   造方法。
2. 【請求項２】エッチング処理により製造されるアルミニ
   ウム電解コンデンサ用陽極箔の多段製造方法において、
   ピットを発生させる少なくとも１段からなるピット形成
   工程のうち、少なくとも１段のエッチング液中にＭｇ，
   Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｎｂ，Ｍ
   ｏ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｗ，Ｔｌ，Ｐｂの
   うち少なくとも1種以上の金属化合物と塩素イオンを含
   ませ、なおかつ電気的、電気化学的処理を併用してピッ
   トを形成し、表面積拡大をおこなう、160wV以上のアル
   ミニウム電解コンデンサ用陽極箔の製造方法。