JP2010245066A - 電解コンデンサ用電極材 - Google Patents

Abstract

【課題】従来にない高い静電容量を有し、化成後の特性が良好な電解コンデンサ用電極材を提供する。
【解決手段】本発明は、表面に弁金属層が被覆された基材の弁金属層の表面に、酸化皮膜を有する弁金属粒子層を形成してなる電解コンデンサ用電極材であって、基材の表面に弁金属層を被覆しているので、基材が銅のような非弁金属であっても、化成時に基材に電流が流れることがないので、従来にない高い静電容量を有し、化成後の特性が良好で、抵抗の低い電極材を提供することができる。
【選択図】 なし

Description

この発明は電解コンデンサ用電極材に関し、さらに詳しくは従来にない高静電容量特性を有する電解コンデンサ用電極材に関する。

電解コンデンサは、一般的には帯状の高純度のアルミニウム箔に、化学的あるいは電気化学的にエッチング処理を施して、アルミニウム箔表面を拡大させるとともに、このアルミニウム箔をアジピン酸アンモニウム水溶液等の化成液中にて化成処理して表面に酸化皮膜層を形成させた陽極電極箔と、エッチング処理のみを施した高純度のアルミニウム箔からなる陰極電極箔とを、マニラ紙等からなるセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する。そして、このコンデンサ素子は、電解コンデンサ駆動用の電解液を含浸した後、アルミニウム等からなる有底筒状の外装ケースに収納する。外装ケースの開口部には弾性ゴムからなる封口体を装着し、絞り加工により外装ケースを密封している。

ところで、近年、電子情報機器のデジタル化が進むのに伴い、このような電極箔を用いる電解コンデンサには小型で大容量かつ高周波領域でのインピーダンスの低いものが求められるようになってきている。特に、パーソナルコンピュータや携帯電話等の通信機器においては、搭載されるＣＰＵの演算速度の増大に伴い、コンデンサの静電容量をさらに増大させることが強く求められている。

従来、通信機器に用いられるコンデンサとしては、小型化の要求に応えるために、積層セラミックコンデンサ等が広く用いられてきた。しかしながら、これらのコンデンサでは近年の大容量化の要求に応えることはできない。そこで、低い等価直列抵抗値（ＥＳＲ値）を有し、かつ大きな静電容量を有すると共に十分に小型化できるコンデンサとして、電解コンデンサが用いられるようになっている。

そして、このような静電容量が大きく、かつＥＳＲの低い電解コンデンサ用電極材として、表面に酸化皮膜を有する弁金属粒子層を空隙率20〜60％、比表面積20×10³〜70×10³cm²／cm³とし、前記弁金属粒子が粒子径0.2μm以上のものを含んで銅からなる基材の表面に形成した電解コンデンサ用電極材が開示されている。

特開２００７−１２３８１６号

しかしこのような電極材を陽極として用いるために化成を行おうとすると、基材が銅のため、化成電流が銅に流れて、電極材の化成をすることができないという問題点が明らかとなった。

上記の課題を解決するために、本発明の電極材は表面に弁金属層が被覆された基材の弁金属層の表面に、酸化皮膜を有する弁金属粒子層を形成してなる電解コンデンサ用電極材であって、この電極材を化成して形成した電極材は従来の電極箔の数倍の静電容量を有し、電極材の抵抗も低い。

また、以上の本発明の電極材において、基材が銅であることを特徴としている。

さらに、弁金属層の弁金属がアルミニウムであることを特徴としている。

また、弁金属粒子層の弁金属がアルミニウムであることを特徴としている。

さらに、本発明の電極材の酸化皮膜を有する弁金属粒子層は空隙率20〜60％、比表面積20×10³〜70×10³cm²／cm³とし、弁金属粒子が粒子径0.2μm以上のものを含んで基材の表面に形成していることを特徴としている。

また、本発明の電極材の酸化皮膜を有する弁金属粒子層は空隙率20〜60％、比表面積30×10³〜400×10³cm²／cm³であり、弁金属粒子がその粒子径を少なくとも0.005〜0.1μmの範囲で所定の分布をもって混在していてもよい。

本発明は、表面に弁金属層が被覆された基材の弁金属層の表面に、酸化皮膜を有する弁金属粒子層を形成してなる電解コンデンサ用電極材であって、基材の表面に弁金属層を被覆しているので、基材が銅のような非弁金属であっても、化成時に基材に電流が流れることがないので、電極材の化成を良好におこなうことができるという効果を有する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明の電極材は以下のようである。銅などの導電性の高い金属からなる基材の表面にアルミニウムなどの弁金属層を被覆する。被覆する方法は蒸着、メッキなどによることができるが、蒸着が好適である。

以上の本発明の電極材の酸化皮膜を有する弁金属粒子層は空隙率20〜60％、比表面積20×10³〜70×10³cm²／cm³とし、弁金属粒子が粒子径0.2μm以上のものを含んで基材の表面に形成していることを特徴としている。

また、本発明の電解コンデンサ用電極材は、表面に酸化皮膜を有する弁金属粒子層を有する電極材であって、弁金属粒子層の空隙率は20〜60％、そして、比表面積は30×10³〜400×10³cm²／cm³であり、弁金属粒子がその粒子径を少なくとも0.005〜0.1μmの範囲で所定の分布をもって混在していてもよい。

比表面積は本発明の電極材に静電容量を有する皮膜を形成し、同様の皮膜を形成したプレーン箔の静電容量と面積から算出する。また、空隙率は水銀圧入法で測定することができる。

以上のような電極材は、通常の蒸着法によって得ることができる。表面に酸化皮膜を有する弁金属粒子層を形成するには、酸素を含む不活性ガス雰囲気内で蒸着を行う。不活性ガスとしては、アルゴン、窒素等を用いることができる。不活性ガスの圧力は０．０５〜０．８Ｐａ、酸素分圧は不活性ガスの圧力の１／１０以下が好ましい。

（実施例）
本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
９９．９ｗｔ％の銅からなるシートに０．３Ｐａの圧力のアルゴン酸素雰囲気内でアルミニウムを蒸着した。このシートに０．３Ｐａの圧力のアルゴンと窒素の圧力の１／１０以下の圧力の酸素雰囲気内でアルミニウムを蒸着し、電極材を作成した。その後、２０Ｖ電圧印加して陽極化成を行った。
（比較例１）
実施例において、銅からなるシートにアルミニウムを蒸着することなく、電極材を作成し、同様に陽極化成を行った。
（比較例２）
塩酸、硫酸、硝酸の混合液を電解液に用い、周波数２０Ｈｚ以下、電流密度を１Ａ／ｃｍ²以下の交流電流を９９．９ｗｔ％のアルミニウムシートに印加して芯厚が２５μｍとなるようにエッチング処理を行い、エッチング箔を作成した。その後、実施例と同様にして陽極化成を行った。
（結果１）
実施例の電極材と比較例１の陽極化成前の電極材の表面に粘着テープ（ニチバン製 Ｎｏ４０５）を接着し、１８０度引き剥がし試験法により、アルミニウム基材と弁金属層の密着性について評価した。評価方法は引き剥がした後、基材表面が露出するかどうかを観察して評価した。なお、用いた粘着テープの粘着力は、１８ｍｍの粘着テープをサンプルに接着して引き剥がしを行った場合、接着面に加わる力は７．２Ｎである。結果は実施例、比較例とも、基材が露出しなかった。
（結果２）
実施例、比較例２の電極材の金属粒子層またはエッチング層の空隙率、比表面積、静電容量、及び抵抗を（表１）に示す。なお、抵抗は電極材の単位面積当たりの抵抗値、つまり正四角形の電極材の端面間の抵抗値を測定した。また、比較例１では化成電流が安定せず、化成ができなかった。

（表１）からわかるように、本発明の化成した電極材は従来のエッチング箔を化成した電極材では実現できない静電容量を有し、抵抗も低い。

Claims (6)

1. 表面に弁金属層が被覆された基材の弁金属層の表面に、酸化皮膜を有する弁金属粒子層を形成してなる電解コンデンサ用電極材。
2. 基材が銅である請求項１記載の電解コンデンサ用電極材。
3. 弁金属層の弁金属がアルミニウムである請求項１または2記載の電解コンデンサ用電極材。
4. 弁金属粒子層の弁金属がアルミニウムである請求項１または３記載の電解コンデンサ用電極材。
5. 表面に酸化皮膜を有する弁金属粒子層を空隙率20〜60％、比表面積20×10³〜70×10³cm²／cm³とし、前記弁金属粒子が粒子径0.2μm以上のものを含んで基材の表面に形成した請求項１〜４記載の電解コンデンサ用電極材。
6. 表面に酸化皮膜を有する弁金属粒子層を空隙率20〜60％、比表面積30×10³〜400×10³cm²／cm³とし、前記弁金属粒子がその粒子径を少なくとも0.005〜0.1μmの範囲で所定の分布をもって混在して基材の表面に形成した請求項１〜４記載の電解コンデンサ用電極材。