JP2005240056A - 電解コンデンサ用箔給電型エッチング装置の給電ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】中高圧用エッチング装置が大形化し、大電流化した場合でも、ピンホール発生数が小さく、静電容量の低下が小さいエッチング箔を製造することができる電解コンデンサ用箔給電型エッチング装置の給電ローラを提供する。
【解決手段】電解コンデンサ用箔給電型エッチング装置の給電ローラにおいて、
該ローラ表面が粗面化されていることを特徴とし、
給電ローラ表面の中心線平均粗さＲ_ａが、５０〜２００μｍであり、給電ローラの材質がＡｇ、Ｃｕ、または、Ｎｉを主成分とすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解コンデンサ用箔給電型エッチング装置に使用される給電ローラに関するものである。

アルミニウム電解コンデンサの中高圧用エッチング箔は、アルミニウム箔を直流で、塩酸溶液中の一対の陰極電極板の間を通過させ、給電ローラを介して電解する方法により、表面に微細なピット（トンネル状の穴）を多数発生させて製造される。
その中高圧エッチング装置の給電ローラには、従来、Ｃｕ、Ｎｉ、または、Ａｇを主成分とする円柱状、または、かご状の給電ローラを使用し、該ローラをアルミニウム原箔およびエッチング箔に接触させて、給電を行っている（例えば、非特許文献１参照）。
永田伊佐也著、「電解液陰極アルミニウム電解コンデンサ（アルミニウム乾式電解コンデンサ増補改訂版）」、日本蓄電器工業株式会社出版、１９９７年２月２４日、第２版第１刷、ｐ．２２５〜２５２

近年、中高圧エッチング装置の大形化するに伴い給電電流が増大しているが、平滑なアルミニウム原箔と最前段の給電ローラとの接触部には隙間がほとんどなく、水や電解液を保持して冷却させることができず、発熱量が増加して一種の焼付きが生じ、アルミニウム原箔の表面皮膜の発熱、変質によると考えられるエッチング箔の静電容量低下や、また、スパークによるピンホール発生という問題が生じている。
このような現象を防止するため、中高圧エッチング機の最前段の給電ローラにおいて、アルミニウム原箔（エッチングされていない平滑箔）を接触させた場合でも、給電ローラ側に冷却水や電解液を保持できる構造が求められていた。

本発明は上記課題を解決するもので、電解コンデンサ用箔給電型エッチング装置の給電ローラにおいて、
該ローラ表面が粗面化されていることを特徴とする給電ローラである。

また、上記給電ローラ表面の中心線平均粗さＲ_ａが、５０〜２００μｍであることを特徴とする給電ローラである。

さらに、上記給電ローラの材質がＡｇ、Ｃｕ、または、Ｎｉを主成分とすることを特徴とする給電ローラである。

なお、Ｒ_ａ（中心線平均粗さ）の定義は、次の［数１］の式による。

ここで、Ｌ：測定部分の長さ
ｈ_ｎ：測定点の中心線からの変位
ΔＬ：測定点間の長さ

本発明によれば、アルミニウム電解コンデンサ用中高圧エッチング装置の給電ローラ表面を粗面化し、中心線平均粗さＲ_ａを５０〜２００μｍにすることで、アルミニウム原箔と粗面化した給電ローラとの間の空間に、水および／またはエッチング用電解液が保持され、これが冷却剤、潤滑剤の働きをするので、冷却性能向上を図ることができ、スパークによるピンホール発生や、静電容量低下を抑えることができる。
よって、エッチング装置が大形化し、それに伴って給電電流が増大した場合でも、発熱が抑えられるため、ピンホール発生数が小さく、特性の安定した中高圧エッチング箔を供給することができる。
なお、２段目以降の給電ローラでは、エッチングピットが既に形成され、水や電解液が保持されるため、上記のような構成は必要ない。

中高圧エッチング機の一般的な構成は、図１に示すとおりであり、アルミニウム原箔１、および電解処理後の箔（エッチング箔）には、給電ローラ２、５を介して、電流が給電され、陰極電極板３との間で電解が行われ、アルミニウム原箔の拡面処理（エッチング）が行われる（電源と給電ローラおよび陰極電極板との接続は図示せず）。

給電ローラ２、５は、Ｃｕ、Ｎｉ、または、Ａｇを主成分とする、円柱状またはかご状に形成されており、アルミニウム原箔のテンション（張力）を維持する。また、給電部にバックアップローラを取り付けて、強制的に圧着させることにより、アルミニウム原箔を給電部に接触させて、給電を行っている。

各給電部の給電電流密度は、通常１０Ａ／ｃｍ^２を超える大きなもので、常時発熱を伴っており、冷却水や、電解液を注ぐことにより冷却されている。
この冷却が不十分であると、給電に際し、アルミニウム原箔やエッチング箔に熱的、熱化学的なストレスがかかり、スパークやピンホールが発生し、また、エッチング箔の特性（静電容量等）が低下する。
エッチング箔の製造装置の最前段である粗面化した給電ローラ２とアルミニウム原箔との間には、冷却のため、冷却水、電解液、または、冷却水で薄めた電解液を注入しながら給電する。
ここで、給電ローラにＡｇやＮｉを使用する場合は、表面皮膜が生成しにくいので、水で差し支えないが、Ｃｕを使用する場合は、電解液または薄めた電解液を注入し、酸化による表面皮膜の生成を抑える必要がある。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。
図１に示すエッチング装置を使用し、エッチング条件は公知の条件に従い、第１エッチング槽４に、８０℃、５ｗｔ％塩酸＋２０ｗｔ％硫酸混合液を満たし、０．２Ａ／ｃｍ^２で、２０クーロン／ｃｍ^２の電解を行い、第２エッチング槽６では、８０℃、５ｗｔ％の硝酸溶液に浸漬してケミカルエッチングを行った。
ケミカルエッチングは、浸漬時間を変化させて、溶解量が５ｍｇ／ｃｍ^２となるように調整した。また、アルミニウム原箔は、市販の１１０μｍ厚、５００ｍｍ幅のものを使用した。

エッチング装置の巻上部の前に、光透過型のピンホール検出器８を取り付け、エッチング箔の裏面より光を当て、透過した状態をモニタ管理し、１ｍｍ以上のピンホール数を測定した。このとき、エッチング箔の測定長さは１０００ｍとした。

化成容量評価用のエッチング箔試料は、給電開始点より２００ｍの場所をサンプリングし、エッチングの有効幅４８０ｍｍとして、等間隔に１２点打ち抜き採取した。
試料の化成は、電子情報技術産業協会規格 ＪＥＩＴＡ ＲＣ―２３６４Ａ（１９９９）に従って行い、２５０Ｖで化成し、幅方向の静電容量（容量バラツキ）を調査した。

［実施例１〜５］
給電ローラ２として、表１に示す中心線平均粗さＲ_ａ＝２０〜５００μｍに仕上げたＡｇ製のものを使用した。
なお、粗面化の手段としては、１）サンドペーパーや砥石で磨き、細かい溝を付ける方法、２）網の目状の溝のついたローラを圧接して溝をつける方法（ローレット加工）が挙げられるが、ここでは、２）の方法でローラ表面を加工した。
ここで、Ｒ_ａの測定は、市販の粗さ測定器を使用し、測定部分の長さＬ＝３［ｃｍ］（給電ローラの中心部のローラ円周方向）とした。

いずれも、給電部分のアルミニウム原箔と給電ローラ２との接触面積は、約４００ｃｍ^２とし、給電ローラ上のアルミニウム原箔、および給電ローラとアルミニウム原箔の間には、イオン交換水を吹き掛けて冷却し、Ｂ点の給電電流は、４５００Ａとした。
なお、給電ローラ５として、Ｃｕ製のものを使用した。

（従来例）
従来例として、Ａｇ製の給電ローラ２を使用した。取付前に表面粗度を測定した結果、Ｒ_ａ０.５μｍであった。この給電ローラにより、上記実施例と同じ条件で給電を行った。

上記の実施例１〜５および従来例についてピンホール発生数［個］、静電容量［μＦ］を測定した結果を表１に、また、エッチング箔の幅方向位置ごとに静電容量［μＦ］を測定した結果を図２に示す。

表１および図２より明らかなように、Ｒ_ａを０.５μｍ（滑らか）に仕上げた従来例の給電ローラを使用した場合、アルミニウム原箔の熱的、熱化学的な変質によると考えられる、エッチング箔の中央部の静電容量低下および多数のピンホールが発生し、実用に耐えない状態となっている。

これに対し、実施例１（Ｒ_ａ＝２０μｍ）では、エッチング箔中央部の静電容量低下が抑えられると共に、ピンホールの発生もかなり抑えられており、実施例２（Ｒ_ａ＝５０μｍ）、実施例３（Ｒ_ａ＝１００μｍ）、実施例４（Ｒ_ａ＝２００μｍ）、実施例５（Ｒ_ａ＝５００μｍ）では、エッチング箔中央部の静電容量低下は僅かであり、ピンホールの発生が著しく低減している。
なお、Ｒ_ａは５０〜２００μｍの範囲であることが望ましい。５０μｍ未満では、冷却水や電解液の保持効果が少なく、２００μｍを超えると給電ロールの給電表面積が低下する。

［実施例６〜８］
次に、エッチング装置は上記実施例と同様、図１に示す装置を使用し、エッチング条件、評価方法等は同じとし、給電ローラの材質を変えたものについて試験を行った。
すなわち、実施例６（Ｒ_ａ＝２００μｍ、Ａｇ製）、実施例７（Ｒ_ａ＝２００μｍ、Ｃｕ製）、実施例８（Ｒ_ａ＝２００μｍ、Ｎｉ製）の給電ローラを使用した。

上記実施例のいずれも、給電部分のアルミニウム原箔と給電ローラとの接触面積は、約４００ｃｍ^２とし、給電ロール上のアルミニウム原箔、および給電ローラとアルミニウム原箔の間に、実施例６、８ではイオン交換水を、実施例７では表面の酸化を防ぐため、第１エッチング槽４内の電解液を、イオン交換水で約２０倍に薄めた液を吹き掛けて冷却した。なお、給電ローラ２への給電電流は、３０００Ａとした。
また、給電ローラ５は、Ｃｕ製のものを使用した。

上記実施例６〜８について、ピンホール発生数［個］、静電容量［μＦ］を測定した結果を表２に、また、エッチング箔の幅方向位置ごとに静電容量［μＦ］を測定した結果を図３に示す。

表２および図３より明らかなように、実施例７、８のピンホール発生数、静電容量ともに実施例６と比べて大差ない結果が得られ、給電ローラの材質をＡｇの代わりにＣｕ、Ｎｉとしても、実用化できることが確認された。

中高圧エッチング装置の概略を示す図である。 本発明の実施例による給電ローラを使用した場合と、従来例による場合とで、エッチング箔の幅方向位置の静電容量を比較した図である。 本発明の他の実施例による給電ローラを使用した場合と、従来例による場合とで、エッチング箔の幅方向位置の静電容量を比較した図である。

符号の説明

１ アルミニウム原箔
２ 給電ローラ
３ 陰極電極板
４ 第１エッチング槽
５ 給電ローラ
６ 第２エッチング槽
７ 乾燥炉
８ ピンホール検出器

Claims (3)

1. 電解コンデンサ用箔給電型エッチング装置の給電ローラにおいて、
   該ローラ表面が粗面化されていることを特徴とする給電ローラ。
2. 請求項１記載の給電ローラ表面の中心線平均粗さＲ_ａが、５０〜２００μｍであることを特徴とする給電ローラ。
3. 請求項１記載の給電ローラの材質がＡｇ、Ｃｕ、または、Ｎｉを主成分とすることを特徴とする給電ローラ。

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