JP3515702B2 - 電解コンデンサ用電極箔およびその製造方法並びに電解コンデンサ - Google Patents

電解コンデンサ用電極箔およびその製造方法並びに電解コンデンサ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電解コンデンサ用電
極箔およびその製造方法並びに電解コンデンサに関す
る。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム電解コンデンサに用いられ
るアルミニウム電極箔は、静電容量の増大を図るため
に、陽極酸化法による酸化皮膜(誘電体)の形成に先立っ
て、アルミニウム箔を酸性水溶液中で陽極溶解等により
表面を粗面化(エッチング)して、表面積を拡大するこ
とが広く行なわれてきたが、溶解により箔強度が低下す
るという問題がありこの方法には限界があった。
【0003】そこで、アルミニウム箔の表面に形成され
る誘電体の誘電率を向上させることにより、静電容量の
増大を図ることが種々試みられている。例えば、蒸着法
やゾルゲル法などで誘電体皮膜をアルミニウム箔上に形
成することが提案されている。
【0004】ゾルゲル法としては、酸化皮膜を有するア
ルミニウム箔上に酸化チタン皮膜や、酸化アルミニウム
と酸化チタンとの混合物皮膜や、チタン酸バリウム皮膜
などを形成する方法(特開平3−4512号公報、従来
例1)や、アルミニウム金属の表面に有機金属塩(チタ
ニウムテトラブトキシド)の溶液を塗布し、熱分解して
金属酸化物(酸化チタン)とし、その後陽極酸化法によ
り酸化皮膜(酸化アルミニウム)を形成して、酸化アル
ミニウムより比誘電率の高い複合誘電体皮膜を形成する
方法が提案されている(特開平5−315197号公
報、従来例2)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来例1では、酸化チ
タン皮膜を形成する場合はチタンテトラブトキシドとエ
チルアルコールとを混合し、また酸化アルミニウムと酸
化チタンとの混合物皮膜を形成する場合はチタンテトラ
ブトキシドとアルミニウムトリセカンダリイブトキシド
とエチルアルコールとを混合し、さらにチタン酸バリウ
ム皮膜を形成する場合にはチタンテトラブトキシドとバ
リウムアルコキシドとエチルアルコールとを混合してス
プレー液とし、これを箔に塗布後、焼成している。また
従来例2でもチタニウムテトラブトキシドをn−へキサ
ンに溶解して塗布している。
【0006】しかしながら、チタンテトラブトキシド
(チタニウムテトラブトキシド)のような有機金属塩は
空気中の水分で加水分解しやくすく取扱いが非常に難し
い。また溶媒として大量の有機溶媒を使用していること
から、安全性に問題があり、製造工程は密閉された空間
で行なう必要があった。また使用後の有機溶媒の回収の
為の装置も必要となる。
【0007】本発明は、大きな静電容量を得ることがで
き、毒性がなく安全で、使用後の溶媒の回収装置なども
必要ない電解コンデンサ用電極箔およびその製造方法並
びにこの電極箔を用いた電解コンデンサを提供すること
を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電解コンデンサ
用電極箔の製造方法は、チタン−オキシカルボン酸錯体
塩水溶液をアルミニウム箔に付着させた後、焼成するこ
とにより、アルミニウム箔の表面にチタン酸化物皮膜を
形成させる工程を有することを特徴とする。
【0009】また本発明の電解コンデンサ用電極箔は、
チタン−オキシカルボン酸錯体塩水溶液をアルミニウム
箔に付着させた後、焼成することにより得られたチタン
酸化物皮膜を有することを特徴とする。
【0010】さらに本発明の電解コンデンサは、チタン
−オキシカルボン酸錯体塩水溶液をアルミニウム箔に付
着させた後、焼成することにより得られたチタン酸化物
皮膜を有するアルミニウム電極箔を使用していることを
特徴とする。
【0011】アルミニウム箔には電解コンデンサ用電極
箔用のアルミニウム箔が使用され、同箔には予めエッチ
ングが施されていてもよい。
【0012】チタン−オキシカルボン酸錯体としては、
チタン−クエン酸錯体が好ましいが、酒石酸、乳酸など
の他のオキシカルボン酸であってもよい。またチタン−
オキシカルボン酸錯体塩としては、チタン−オキシカル
ボン酸錯体アンモニウム塩が好ましい。チタン−オキシ
カルボン酸錯体塩は、水に安定に溶けて毒性もない。チ
タン−オキシカルボン酸錯体塩水溶液の濃度は0.5〜
10重量%が好ましい。0.5重量%未満では皮膜がま
ばらに生成しやすく、また10重量%を超えると皮膜に
亀裂が入りやすくなり好ましくない。
【0013】アルミニウム箔へのチタン−オキシカルボ
ン酸錯体塩の付着方法としては、アルミニウム箔をチタ
ン−オキシカルボン酸錯体塩水溶液に浸漬したり、ある
いは同水溶液を噴霧または塗布したりして行われる。
【0014】その後、アルミニウム箔を焼成するが、焼
成温度はアルミニウムの融点(660℃)以下が好まし
く、特に400〜660℃がよい。400℃未満ではル
チル型の酸化チタンが生成しにくく、また660℃を超
えると基材のアルミニウムが融解してしまうので好まし
くない。焼成すると、アルミニウム箔の表面にルチル型
の酸化チタンを多く含むチタン酸化物皮膜が形成され
る。チタン酸化物皮膜を形成する工程は複数回繰り返し
てもよい。
【0015】本発明においては、チタン酸化物皮膜を形
成した後、アルミニウム箔を化成液中で陽極酸化して、
酸化アルミニウム皮膜をさらに形成し、複合誘電体膜と
するのが好ましい。化成液としては例えばアジピン酸塩
(アジピン酸アンモニウムなど)やホウ酸塩(ホウ酸ア
ンモニウムなど)を含む従来から化成液として使用され
ている水溶液が使用できる。
【0016】
【実施例】
【0017】[実施例1]チタン−クエン酸錯体アンモニ
ウム塩(フルウチ化学株式会社製「TAS・FIN
E」)の3重量%水溶液に、エッチングされたアルミニ
ウム箔(厚さ90μm)を浸漬した後、引き上げて80
℃で5分間放置乾燥して水およびアンモニアを概ね蒸発
させた。その後、アルミニウム箔を580℃で2分間加
熱焼成した。このアルミニウム箔をさらにアジピン酸ア
ンモニウムを有する水溶液(化成液)中で、80Vで陽
極酸化してアルミニウム電極箔を作った。
【0018】[比較例1]実施例1と同じエッチングされ
たアルミニウム箔(厚さ90μm)を、チタン−クエン
酸錯体アンモニウム塩水溶液に浸漬したり焼成すること
なく、単にアジピン酸アンモニウムを有する水溶液(化
成液)中で、80Vで陽極酸化してアルミニウム電極箔
を作った。
【0019】[実施例2]チタン−クエン酸錯体アンモニ
ウム塩(フルウチ化学株式会社製「TAS・FIN
E」)の3重量%水溶液に、エッチングされていないア
ルミニウム箔(厚さ100μm)を浸漬した後、引き上
げて80℃で5分間放置乾燥して水およびアンモニアを
概ね蒸発させた。その後、アルミニウム箔を580℃で
2分間加熱焼成した。このアルミニウム箔をさらにホウ
酸およびホウ酸アンモニウムを有する水溶液(化成液)
中で、500Vで陽極酸化してアルミニウム電極箔を作
った。
【0020】[比較例2]実施例2で用いたエッチングさ
れていないアルミニウム箔(厚さ100μm)を、チタ
ン−クエン酸錯体アンモニウム塩水溶液に浸漬したり焼
成することなく、単にホウ酸およびホウ酸アンモニウム
を有する水溶液(化成液)中で、500Vで陽極酸化し
てアルミニウム電極箔を作った。
【0021】[比較例3]実施例1と同じエッチングされ
たアルミニウム箔(厚さ90μm)を、n−へキサンに
チタンテトラブトキシドを18重量%溶解した溶液に浸
漬し、引き上げ乾燥した後、300℃で加熱した(チタ
ンテトラブトキシドは熱分解されて酸化チタンとな
る)。次に酸化チタンで被覆されたアルミニウム箔を、
アジピン酸アンモニウムの水溶液からなる化成液に入れ
80Vで陽極酸化してアルミニウム電極箔を作った。
【0022】次に実施例1、2および比較例1〜3のア
ルミニウム電極箔の静電容量(μF/cm )を測定
したところ、表1のような結果を得た。
【0023】
【表1】
【0024】表1から、実施例1(本発明品)と比較例
1(対照品)および実施例2(本発明品)と比較例2
(対照品)とをそれぞれ比較すると、本発明のアルミニ
ウム電極箔の静電容量は3.75〜4倍になるのに対
し、比較例3(従来品)は比較例1(対照品)と比較す
ると静電容量の倍率は1.55倍にすぎない。
【0025】次に実施例1、比較例1および比較例3の
アルミニウム電極箔を用いて下記の実施例3、比較例
4、5のようにアルミニウム電解コンデンサを作成し
た。
【0026】[実施例3]陽極箔として実施例1のアルミ
ニウム箔(厚さ90μm、幅17mm、長さ290m
m)を使用し、陰極箔としてエッチングされたアルミニ
ウム箔(厚さ40μm、幅17mm、長さ320mm)
を使用し、これら両アルミニウム箔を、マニラ麻紙から
なるセパレータを介在させて巻回し、これに電解液(組
成:γ−プチロラクトン75重量%、フタル酸トリエチ
ルアミン23重量%、水2重量%)を含浸させた。これ
を有底円筒状のアルミニウムケースに入れ開口部をゴム
封口体で封口してJIS04形のアルミニウム電解コン
デンサ(定格電圧25V、製品サイズ:高さ25mm、
直径13mm)を作成した。
【0027】[比較例4]陽極箔として比較例1のアルミ
ニウム箔を使用した以外は、実施例3と同様にしてJI
S04形のアルミニウム電解コンデンサ(定格電圧25
V、製品サイズ:高さ25mm、直径13mm)を作成
した。
【0028】[比較例5]陽極箔として比較例3のアルミ
ニウム箔を使用した以外は、実施例3と同様にしてJI
S04形のアルミニウム電解コンデンサ(定格電圧25
V、製品サイズ:高さ25mm、直径13mm)を作成
した。
【0029】実施例3、比較例4、5のアルミニウム電
解コンデンサの静電容量(μF)を室温(20℃)、周
波数120Hzで測定したところ表2のような結果が得
られた。
【0030】
【表2】
【0031】この結果から実施例3のアルミニウム電解
コンデンサは、比較例4、5のアルミニウム電解コンデ
ンサに比べて静電容量の増大化を図かることができた。
【0032】
【発明の効果】本発明では、チタン−オキシカルボン酸
錯体塩水溶液をアルミニウム箔に付着させた後、焼成す
ることにより得られたチタン酸化物皮膜は、アルミニウ
ム酸化物より誘電率が高く大きな静電容量の電解コンデ
ンサ用電極箔を得ることができるので電解コンデンサを
小形化できる。
【0033】またチタン−オキシカルボン酸錯体塩は、
水に安定に溶けて毒性もないので、安全に操業でき、ま
た有機溶媒などを使用しないので、製造に際して閉鎖空
間や回収装置なども必要ない。さらに本発明の方法は蒸
着法などに比べて大量生産に適する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安達 和幸 神奈川県藤沢市辻堂新町2丁目2番1号 エルナ−株式会社内 (72)発明者 岩野 直人 神奈川県藤沢市辻堂新町2丁目2番1号 エルナ−株式会社内 (72)発明者 羽賀 昇 神奈川県藤沢市辻堂新町2丁目2番1号 エルナ−株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−60709(JP,A) 特開 平4−42519(JP,A) 特開 平2−65219(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 9/055

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チタン−オキシカルボン酸錯体塩水溶液を
    アルミニウム箔に付着させた後、焼成することにより、
    アルミニウム箔の表面にチタン酸化物皮膜を形成させる
    工程を有することを特徴とする電解コンデンサ用電極箔
    の製造方法。
  2. 【請求項2】チタン−オキシカルボン酸錯体塩水溶液の
    濃度が0.5〜10重量%である請求項1記載の電解コ
    ンデンサ用電極箔の製造方法。
  3. 【請求項3】チタン−オキシカルボン酸錯体塩がチタン
    −オキシカルボン酸錯体アンモニウム塩である請求項1
    または2に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
  4. 【請求項4】チタン−オキシカルボン酸錯体塩がチタン
    −クエン酸錯体塩である請求項1〜3のいずれか一つに
    記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
  5. 【請求項5】焼成温度が400〜660℃である請求項
    1に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
  6. 【請求項6】チタン酸化物皮膜を形成した後、アルミニ
    ウム箔を化成液中で陽極酸化して、酸化アルミニウム皮
    膜をさらに形成する請求項1に記載の電解コンデンサ用
    電極箔の製造方法。
  7. 【請求項7】アルミニウム箔に予めエッチングが施され
    ている請求項1に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造
    方法。
  8. 【請求項8】チタン−オキシカルボン酸錯体塩水溶液を
    アルミニウム箔に付着させた後、焼成することにより得
    られたチタン酸化物皮膜を有する電解コンデンサ用電極
    箔。
  9. 【請求項9】チタン−クエン酸錯体アンモニウム塩水溶
    液をアルミニウム箔に付着させた後、焼成することによ
    り得られたチタン酸化物皮膜を有する電解コンデンサ用
    電極箔。
  10. 【請求項10】アルミニウム箔にエッチングが施されて
    いる請求項8または9に記載の電解コンデンサ用電極
    箔。
  11. 【請求項11】チタン酸化物皮膜と酸化アルミニウム皮
    膜が形成されている請求項8または9に記載の電解コン
    デンサ用電極箔。
  12. 【請求項12】チタン−オキシカルボン酸錯体塩水溶液
    をアルミニウム箔に付着させた後、焼成することにより
    得られたチタン酸化物皮膜を有するアルミニウム電極箔
    を使用してなる電解コンデンサ。
  13. 【請求項13】チタン−クエン酸錯体アンモニウム塩水
    溶液をアルミニウム箔に付着させた後、焼成することに
    より得られたチタン酸化物皮膜を有するアルミニウム電
    極箔を使用してなる電解コンデンサ。
  14. 【請求項14】アルミニウム箔にエッチングが施されて
    いるアルミニウム電極箔を使用してなる請求項12また
    は13に記載の電解コンデンサ。
  15. 【請求項15】チタン酸化物皮膜と酸化アルミニウム皮
    膜が形成されているアルミニウム電極箔を使用してなる
    請求項12または13に記載の電解コンデンサ。
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