JP3498349B2 - アルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法 - Google Patents
アルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法Info
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Description
サ用電極箔の製造方法に関し、特に中高圧用の電極箔の
製造方法に関するものである。
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、アルミ電
解コンデンサ用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。
箔の製造方法について説明する。このアルミ電解コンデ
ンサ用電極箔はアルミ電解コンデンサの小型化を図るた
めに、アルミニウム箔を電気化学的あるいは化学的にエ
ッチングすることにより、その有効表面積を拡大するよ
うにしている。そしてこの有効表面積を拡大するために
従来から種々のエッチング方法が研究されているが、一
般には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、かつ各エッチング槽内で直流電流を印
加したり、あるいは化学溶解させることによってアルミ
ニウム箔の表面積を徐々に拡大し、そして最終洗浄を行
うことにより、電極箔を製造するようにしている。特
に、有効表面積の大きい電極箔を得るためには、表面か
ら厚さ方向に多数のメインピットをいかに均一に発生さ
せるかが重要なポイントとなる。
を均一に発生させることが有効表面積拡大の方法の主体
であった。しかし、この方法だけでは有効表面積は拡大
されるものの、機械的強度の低下が伴うという現象は避
けられないと判断される。そこで、表面から厚さ方向に
形成されるメインピットに加えて、メインピットの途中
または末端から枝状に伸びるサブピットを形成すること
を試みた。しかしながら、適在な箇所にサブピットを形
成し所定の使用電圧に適した径まで効率よく拡大するこ
とは非常に困難であり、仮にサブピットが形成されたと
してもメインピットの末端からしか形成することができ
ず、メインピットの途中からの形成は困難であった。
極箔の機械的強度を保持しながら表面積を拡大できるア
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。
に 本発明のアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法
は、塩酸水溶液、もしくはその水溶液に蓚酸、硫酸、リ
ン酸、硼酸の4種類の酸とそれらの塩のうち、少なくと
も一つを添加したエッチング液中で直流電流を用いてア
ルミニウム箔のエッチングを行う第一段エッチング工程
と、塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化カリウム
の3種類の塩素イオンの少なくとも一つを含む中性塩水
溶液もしくは酸性塩水溶液のうち、少なくとも一つから
なるエッチング液中で直流電流を用いてアルミニウム箔
のエッチングを行う第二段エッチング工程と、硝酸、硫
酸およびこれらの混酸水溶液のいずれかに皮膜形成用の
添加剤を加えたエッチング液中でアルミニウム箔の電気
エッチングを行う第三段エッチング工程を備えたもので
ある。
ミ電解コンデンサ用電極箔は、表面から厚さ方向に多数
のメインピットを形成するとともに、そのメインピット
の途中または末端に枝状に伸びた平均長さ3μm以上の
サブピットが形成されるため、電極箔の機械的強度を保
持しながら効率的に表面積の拡大を行うことができるも
のである。
適度な塩酸濃度と多孔質皮膜を生成し得る適当な酸の添
加によりメインピットを高密度かつ均一に生成させるこ
とができ、第二段エッチング工程は、第一段エッチング
工程の後を受けて、さらにメインピットの密度を増加さ
せると同時に適在な箇所にサブピットを形成させ、さら
にまた第三段エッチング工程は、高密度に形成されてい
るメインピットと適在な箇所に形成されているサブピッ
トを所定の使用電圧に適した径まで効率よく拡大させる
ことができる。
%、厚み100μmのアルミニウム箔に、8%の塩酸水
溶液に1%の硫酸を添加した液温85℃のエッチング液
中で電流密度が20A/dm2の直流電流を200秒印加
して第一段エッチングを行い、次に3%の塩化ナトリウ
ムの塩素イオンを含む中性塩水溶液からなる液温70℃
のエッチング液中で電流密度が10A/dm2の直流電流
を600秒印加して前記アルミニウム箔の第二段エッチ
ングを行い、この後、5%の硫酸水溶液に皮膜形成用の
添加剤として0.6%の硼酸を加えた液温60℃のエッ
チング液中で電流密度が10A/dm2の直流電流を50
0秒印加して前記アルミニウム箔の第三段エッチングを
行った。
と同一の処理を行い、その後、5%の硝酸水溶液からな
る液温60℃のエッチング液中で電流密度が10A/dm
2の直流電流を950秒印加してエッチングを行った。
り得られたエッチング箔をそれぞれ90℃の8%硼酸水
溶液中で600V化成した後、各試料について静電容量
と折曲げ強度(1.0mmR、50g荷重、折曲げ角90
度の条件下1往復で1回とする)を測定した結果を(表
1)に示す。また走査型電子顕微鏡によって観察された
断面ピット形状は、本発明の実施例が図1に示すような
形状となり、一方、比較例は図2に示すような形状とな
った。さらに、本発明の実施例、比較例によって得られ
た断面ピット形状の画像解析を行い、サブピットの単位
断面積当たりの密度分布を求めた結果を図3に示す。
なように、本発明の実施例においては、第一段エッチン
グ工程と第二段エッチング工程と第三段エッチング工程
の3つの電気エッチング工程を備えているため、従来例
である比較例に比べて機械的強度を保持しながら静電容
量を約10%アップすることができた。
実施例ではサブピットの平均長さが4.8μmであり、
一方、比較例では1.4μmであった。このようにサブ
ピットの平均長さが長くなることにより、(表1)から
も明らかなように、静電容量アップへの効果が期待でき
るものである。なお、図3に示すように、本発明の実施
例では、サブピットの平均長さが4.8μmであった
が、このサブピットの平均長さは4.8μmに限定され
るものではなく、3μm以上であれば、本発明の実施例
とほぼ同等の結果が得られるものである。しかし、サブ
ピットの平均長さが3μm未満の場合は、静電容量アッ
プへの効果は顕著に現れないものである。
ング工程は、メインピットを高密度でかつ均一に生成さ
せる工程であり、そのために適度な塩酸濃度と多孔質皮
膜を生成し得る酸濃度の適当な添加が必要である。塩酸
濃度は2%未満であるとエッチング効果が小さく、一
方、15%を越えるとアルミニウム箔の表面の全面溶解
が起こる。従って塩酸濃度は2〜15%の範囲が好まし
く、特に好適なのは3〜8%の範囲である。多孔質皮膜
を生成し得る酸の添加量は、蓚酸、硫酸、リン酸、硼酸
のいずれの場合も0.01%未満であると多孔質皮膜の
生成が不十分であり、一方、5%を越えると皮膜形成反
応が強くなり、発生したエッチングピットの長さ方向へ
の成長が抑制されてしまう。
量は0.01〜5%の範囲が好ましく、特に好適なのは
0.05〜1%の範囲である。このような好適範囲内で
は、高密度で、かつ均一な孔を持つ多孔質皮膜がアルミ
ニウム箔の表面上に生成され、そしてその孔の部分を塩
化物イオンが侵食してエッチングピットが形成される
が、一方、エッチングピット以外の部分は皮膜で覆われ
ているため、アルミニウム箔の表面溶解が抑制され、結
果的には高密度で、かつ均一なエッチングピットが生成
される。
0℃未満ではエッチング効果が小さく、一方、100℃
を越えるとアルミニウム箔の表面の全面溶解が起こる。
従って、エッチング液温は50〜100℃の範囲が好ま
しく、特に好適なのは70〜90℃の範囲である。また
電流密度は、3A/dm2未満ではエッチング効果が小さ
く、一方、70A/dm2を越えるとアルミニウム箔の表
面の全面溶解が起こる。従って、電流密度は3〜70A
/dm2の範囲が好ましく、特に好適なのは10〜40A
/dm2の範囲である。
ッチング工程は、第一段エッチング工程の後を受けて、
さらにメインピットの密度を増加させると同時にサブピ
ットの形成を行う。このため、塩化ナトリウム、塩化ア
ンモニウム、塩化カリウムの3種類の塩素イオンの少な
くとも一つを含む中性塩水溶液もしくは酸性塩水溶液の
うち、少なくとも一つからなるエッチング液中でのエッ
チングが必要である。
も、その濃度が0.1%未満ではエッチング効果が小さ
く、一方、10%を越えるとアルミニウム箔の表面の全
面溶解が起こる。従って、その濃度は0.1〜10%の
範囲が好ましく、特に好適なのは1〜3%の範囲であ
る。このような好適範囲内で行うことにより、アルミニ
ウム箔の表面溶解をほとんど起こすことなく、エッチン
グピットを新たに発生させることができ、それと同時に
第一段エッチング工程で生成したエッチングピットを成
長させることが可能となる。第二段エッチング工程で
は、第一段エッチング工程と同様にエッチング液温は5
0〜100℃の範囲が好ましく、特に好適なのは70〜
90℃の範囲である。また電流密度は3〜70A/dm2
の範囲が好ましく、特に好適なのは4〜20A/dm2の
範囲である。
三段エッチング工程は、高密度に形成されているメイン
ピットと適在な箇所に形成されているサブピットを所定
の使用電圧に適した径まで効率よく電気エッチングによ
り拡大するもので、第三段エッチング工程に用いられる
エッチング液中の硝酸、硫酸、あるいはそれらの混酸水
溶液の液濃度はいずれの場合も薄いほどよいが、液濃度
をあまり薄くするとエッチング液の抵抗が高くなって、
第三段エッチング工程での消費電力増大に対応できる整
流器や給電装置を備える必要がある。従って好ましい液
濃度は2〜15%の範囲であり、特に好適なのは5〜1
0%の範囲である。エッチング液の温度に関しては、5
0℃以下では液の活性度が弱くてピットが拡大されず、
一方、80℃を越えると化学溶解の割合が多くなって電
気化学的にアルミの溶解量をコントロールすることが難
しい。従ってエッチング液の温度は、50〜80℃の範
囲が好ましく、特に好適なのは60〜70℃の範囲であ
る。
は、皮膜形成用の添加剤として、クロム酸、蓚酸、クエ
ン酸、リン酸、硼酸、コハク酸、マロン酸のうち、少な
くとも1種以上を適量加えることである。皮膜形成用の
添加剤の濃度が0.8%を越えるとピット径、特にサブ
ピットのピット径が拡大されずに静電容量が落ちてしま
う。これは、過剰に加えられた皮膜形成用の添加剤によ
ってアルミニウム箔の表面に皮膜が生成してしまい、ピ
ット径の拡大が阻害されるのが原因と推定される。一
方、0.1%未満の場合は、アルミニウム箔の表面の全
面溶解が起こって有効なピットの形状、特にサブピット
の形状が破壊されて静電容量が落ちてしまう。従って、
好適な皮膜形成用の添加剤の濃度は0.1〜0.8%の
範囲である。
ッチング工程で塩酸、硫酸の混酸水溶液を用い、第二段
エッチング工程では塩化ナトリウム水溶液を用い、さら
に第三段エッチング工程では硼酸を添加した硫酸水溶液
を用いたものについて説明したが、各段のエッチング工
程において、それぞれのエッチング工程における各種の
液の組合せと各種添加剤の組合せによって得られるいず
れのエッチング液を用いても本発明の実施例とほぼ同等
の結果が得られるものである。
行うことにより、図1に示すように、アルミニウム箔1
には、表面から厚さ方向に多数のメインピット2が発生
し、さらにそのメインピット2の途中または末端には枝
状に伸びた平均長さ3μm以上のサブピット3が適在な
箇所に所定の使用電圧に適した径まで効率よく拡大形成
されるものである。
られたアルミ電解コンデンサ用電極箔は、表面から厚さ
方向に多数のメインピットを形成するとともに、そのメ
インピットの途中または末端に枝状に伸びた平均長さ3
μm以上のサブピットが形成されるため、電極箔の機械
的強度を保持しながら効率的に表面積の拡大を行うこと
ができるものである。
適度な塩酸濃度と多孔質皮膜を生成し得る適当な酸の添
加によりメインピットを高密度かつ均一に生成させるこ
とができ、また第二段エッチング工程は、第一段エッチ
ング工程の後を受けて、さらにメインピットの密度を増
加させると同時に適在な箇所にサブピットを形成させ、
さらにまた第三段エッチング工程は、高密度に形成され
ているメインピットと適在な箇所に形成されているサブ
ピットを所定の使用電圧に適した径まで効率よく拡大さ
せることができる。
がら表面積を大きく拡大することによって静電容量アッ
プを図ることができるため、アルミ電解コンデンサの小
型化、コストダウンに寄与し得るものである。
用電極箔の拡大断面図
の拡大断面図
解コンデンサ用電極箔の断面を画像解析した結果を示す
図
Claims (2)
- 【請求項1】 塩酸水溶液、もしくはその水溶液に蓚
酸、硫酸、リン酸、硼酸の4種類の酸とそれらの塩のう
ち、少なくとも一つを添加したエッチング液中で直流電
流を用いてアルミニウム箔のエッチングを行う第一段エ
ッチング工程と、塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、
塩化カリウムの3種類の塩素イオンの少なくとも一つを
含む中性塩水溶液もしくは酸性塩水溶液のうち少なくと
も一つからなるエッチング液中で直流電流を用いてアル
ミニウム箔のエッチングを行う第二段エッチング工程
と、硝酸、硫酸およびこれらの混酸水溶液のいずれかに
皮膜形成用の添加剤を加えたエッチング液中でアルミニ
ウム箔の電気エッチングを行う第三段エッチング工程を
備えたアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。 - 【請求項2】 第三段エッチング工程における皮膜形成
用の添加剤は、クロム酸、蓚酸、クエン酸、リン酸、硼
酸、コハク酸、マロン酸のうち少なくとも1種以上から
なり、その添加濃度は0.1〜0.8%である請求項2
記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
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JP05874594A JP3498349B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | アルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH07272983A JPH07272983A (ja) | 1995-10-20 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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RU2559815C1 (ru) * | 2014-01-31 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "Элеконд" | Способ получения высокоразвитой поверхности на рекристаллизованной алюминиевой электродной фольге для электролитического конденсатора |
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1994
- 1994-03-29 JP JP05874594A patent/JP3498349B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
アルミニウム電解コンデンサ電極用アルミニウム電解箔 1992年版,日本,KDK株式会社,1992年,17,19,カタログ番号 F−152 |
永田伊佐也,アルミニウム乾式電解コンデンサ,日本,日本畜電器工業株式会社,1988年 8月30日,第1版,198−202 |
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---|---|
JPH07272983A (ja) | 1995-10-20 |
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