JP3614081B2 - アルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
アルミ電解コンデンサは、電子機器の回路を構成するあらゆるものに幅広く使用されており、その一般的なアルミ電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回することによりコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸させると共に、このコンデンサ素子を金属ケース内に封止することにより構成されている。
【0003】
上記陽極箔は、アルミニウム箔をエッチング処理により実効表面積を拡大した表面に化成処理により誘電体酸化皮膜を形成した構成からなり、上記エッチング処理の条件をコントロールしてアルミニウム箔の実効表面積を変化させたり、化成処理する印加電圧をコントロールして誘電体酸化皮膜の厚さを変えることにより、アルミ電解コンデンサの定格電圧および静電容量に適した陽極箔を得ることができる。
【0004】
この陽極箔の製造方法は、図3にそのフローチャートを示すように、まず、エッチング工程では、厚さ50〜110μm、長さが約5000mのコイル状のアルミニウム箔21を、予め目的とする実効表面積のエッチング条件を手動により制御盤23に設定したエッチング装置で連続的にエッチング処理22してエッチング箔24を得る。このとき、エッチング箔24は約1000mごとにコイル状に巻き取られてロットNoが付けられる。その後、このエッチング箔24のロットNoごとに特性検査25(EIAJ RC−2364Aに準じる)が行われる。
【0005】
また、上記エッチング装置は数台設けられており、実効表面積が同一のエッチング箔24をそれぞれのエッチング装置で生産される。
【0006】
次に、化成工程では、上記目的とする実効表面積と製品に使用される定格電圧に適した化成条件を予め制御盤28に手動により設定した化成装置で、エッチング箔26に定電圧を印加して連続的に化成処理27することにより誘電体酸化皮膜を形成した化成箔29を得る。上記化成条件は、印加電圧、印加電流および化成処理温度などの既定値(過去の生産実績のデータ)を手動により入力していた。
【0007】
続いて、この化成箔29の特性検査30(EIAJ RC−2364Aに準じる)を行い合否判定31の処理を行い陽極箔32としている。
【0008】
なお、この特性検査30で、目的とする定格電圧および静電容量が得られなかった場合は、再度化成条件を修正してやり直していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記陽極箔32の製造方法において、エッチング箔26の実効表面積は、エッチング装置ごとにばらついているため既定値の化成条件で化成処理27をすると、得られた陽極箔32の静電容量のばらつきが大きくなるという課題を有していた。
【0010】
これは、エッチング箔26の実効表面積のばらつきにより化成処理27の電流量が変化し誘電体酸化皮膜の厚さが変わるためである。
【0011】
このため、化成工程の生産の初期段階で化成箔29の特性検査30後の合否判定31を必ず行っている。この合否判定31で否の場合は再度化成条件の設定をやり直して化成処理27するので、生産時間のロスと化成箔29のロスが生じるという問題を有している。
【0012】
また、生産性向上のため1台の化成装置で定格電圧の違う陽極箔32を連続して生産しなければならない場合は、定格電圧の違う化成箔29の間にアルミニウム箔を介入させて前の化成条件を後の化成箔に影響しないようにする必要があり、作業が煩雑になり化成箔29の不良になる原因にもなっていた。
【0013】
さらに、上記化成条件の設定を人間によって入力するため、人為的なミスが生じやすいという課題も有していた。
【0014】
本発明は、エッチング箔に最適な化成条件を自動的に設定することにより、生産効率を高め、品質の安定したアルミ電解コンデンサ用陽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。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、化成工程の誘電体酸化皮膜の形成時で重要な管理ポイントとなる印加電流に着目し、この印加電流をエッチング箔の実効表面積に適合させた製造方法とすることにより上記課題を解決できることを見出したものである。
【0016】
すなわち、請求項1に記載の発明は、エッチング工程と化成工程を有するアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造方法であって、エッチング工程により実効表面積を拡大して得られたエッチング箔を定電流検査し、この定電流検査の結果から電気量を算出し、この算出した電気量から印加電流及び生産速度を求めて上記化成工程の制御盤に転送して設定し、その後化成工程で化成するようにした製造方法としたもので、この方法により、エッチング箔に最適な化成条件を自動的に設定して化成処理することができるので、人為的ミスを無くし、生産効率を高めて、かつ品質の安定した陽極箔を得ることができる。
【0017】
また、請求項2に記載の発明は、上記製造方法において、定電流検査がエッチング箔を電解液中で定電流を印加して電圧上昇を検査するようにした方法としたもので、この方法により、エッチング箔を化成処理しようとするときの誘電体酸化皮膜の形成状態を把握して、この後の化成条件の算出を容易にすることができる。
【0018】
また、請求項3に記載の発明は、上記製造方法において、化成電圧の違う化成箔を連続的に生産する方法としたもので、この方法により、エッチング箔を最適な条件で化成処理することができることから、均一で欠陥の少ない誘電体酸化皮膜を形成することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0020】
本発明の実施の形態によるアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造方法のフローチャートを図1に示す。同図において、まず、エッチング工程は、厚さ50〜110μm、長さが約5000mのコイル状のアルミニウム箔1を、予め目的とする実効表面積のエッチング条件を手動により制御盤3に設定したエッチング装置で連続的にエッチング処理2してエッチング箔4を得る。このとき、エッチング箔4は約1000mごとにコイル状に巻き取られてロットNoが付けられる。その後、このエッチング箔4の特性検査5(EIAJ法 RC−2364Aに準じる)を行う。
【0021】
上記エッチング処理2は、その実効表面積や生産効率によって異なるが、塩酸5〜15wt%、添加剤として硫酸、硝酸、リン酸、蓚酸などを0.01〜5wt%を添加した酸性溶液を用い、エッチング条件は、温度20〜50℃、周波数10〜60Hz、電流密度0.05〜0.5A/cm2の範囲でエッチングを3〜15回程度繰り返して行う。
【0022】
次に、化成条件システムにより化成条件のデータを化成装置の制御盤8に転送する。
【0023】
この化成条件システムは、定電流検査を行うブロック12、化成条件を解析して算出するブロック13、化成条件を設定して転送するブロック14から成り立っており、コンピュータ15により制御する。
【0024】
上記定電流検査を行うブロック12は、エッチング工程で得られたエッチング箔4の定電流検査を行うものである。この定電流検査は、電解液中でエッチング箔4に定電流を印加して、図2に示すような電圧上昇と電流のデータを得る。
【0025】
次に、上記化成条件を解析して算出するブロック13は、上記電圧上昇と電流のデータから、エッチング箔6を所定の電圧で化成処理7するときの電圧に達するまでの電気量を算出し、この算出した電気量から印加電圧、印加電流および生産速度の化成条件を算出するものである。
【0026】
この化成条件の算出は、化成処理の装置構造を予め入力しておいてから化成処理7する印加電流、生産速度の最適化を求め、さらに、印加電圧を考慮して最終の化成条件を算出するものである。
【0027】
続いて、上記化成条件を設定して転送するブロック14は、上記印加電圧、印加電流および生産速度のデータを化成装置の制御盤8に転送するもので、化成装置の化成条件が自動的に設定される。
【0028】
上記化成条件が設定された化成装置でエッチング箔6を連続的に化成処理7して誘電体酸化皮膜層を形成した化成箔9を得ることができる。
【0029】
上記化成処理7は、基本的には、エッチング箔6を陽極として、アジピン酸アンモニウム、りん酸、硼酸などの水溶液(温度60〜90℃)中で化成を行うものであるが、より良好な誘電体酸化皮膜層を得るには、アジピン酸アンモニウムなどの水溶液で化成して、その後減極処理して再度化成を行ってもよい。本発明は化成処理7の工程を限定するものではなく、上記以外の方法で化成処理7しても良い。
【0030】
続いて、この化成箔9を特性検査10(EIAJ RC−2364Aに準じる)して陽極箔11を得ることができる。必要に応じて、上記特性検査10で得られたデータを化成条件解析にフィードバックして化成条件を修正することもできる。
【0031】
以上の実施の形態により、エッチング箔6に最適な化成条件を自動的に設定して化成処理7することができるので、品質が安定し、人為的ミスが無くなり、かつ生産効率を高めた陽極箔11を得ることができる。
【0032】
以下、具体的な実施例を詳細に説明する。
【0033】
(実施例1)
化成電圧21Vfで静電容量720μFのアルミ電解コンデンサ用陽極箔を作製するに際して、まず、厚さ100μm、長さ1000mをロール状にしたアルミニウム箔を用意し、所定のエッチング条件を設定したエッチング装置によりエッチング処理してエッチング箔を得た。
【0034】
次に、上記エッチング箔の一部を一定寸法に切断して試験片とし、この試験片の定電流検査をした。この定電流検査は、15%のアジピン酸アンモニウム電解液中に試験片を浸漬し、この試験片に0.5A/10cm2の定電流を印加して電圧上昇と電流のデータを得る。
【0035】
上記電圧上昇と電流のデータから化成電圧21Vfの電圧に達するまでの電気量を算出し、この算出した電気量と次工程の化成処理を行う化成装置の構造から印加電圧、印加電流および生産速度の化成条件を算出して、続いて、上記印加電圧、印加電流および生産速度のデータを化成装置の制御盤に転送して化成条件を設定した。
【0036】
上記化成条件が設定された化成装置で上記エッチング箔を連続的に化成処理して誘電体酸化皮膜層を形成した化成箔を得て陽極箔を作製した。
【0037】
(実施例2)
化成電圧21Vfで静電容量720μFのアルミ電解コンデンサ用陽極箔を作製するに際して、まず、厚さ100μm、長さ1000mをロール状にしたアルミニウム箔を3ロール用意し、所定のエッチング条件を設定したエッチング装置3台によりエッチング処理して、それぞれのエッチング箔(A、B、C)を得た。
【0038】
次に、上記エッチング箔(A、B、C)の一部を一定寸法に切断して試験片とし、それぞれの試験片の定電流検査をした。この定電流検査は、15%のアジピン酸アンモニウム電解液中に試験片を浸漬し、この試験片に0.5A/10cm2の定電流を印加して電圧上昇と電流のデータを得る。
【0039】
次に、上記電圧上昇と電流のデータから化成電圧21Vfの電圧に達するまでの電気量を算出し、この算出した電気量と次工程の化成処理を行う化成装置の構造から、エッチング箔(A、B、C)の印加電圧、印加電流および生産速度の化成条件をそれぞれ算出した。
【0040】
次に、エッチング箔Aの印加電圧、印加電流および生産速度のデータを化成装置の制御盤に転送して化成条件を設定し、上記化成条件が設定された化成装置でエッチング箔Aを連続的に化成処理して誘電体酸化皮膜層を形成した化成箔Aを得た。続いて、エッチング箔Aとエッチング箔Bを接続し、直ちにエッチング箔Bの印加電圧、印加電流および生産速度のデータを化成装置の制御盤に転送して化成条件を設定し、エッチング箔Bを連続的に化成処理して誘電体酸化皮膜層を形成した化成箔Bを得た。続いて、エッチング箔Cも同様にして化成箔Cを得て、それぞれの陽極箔(A、B、C)を作製した。
【0041】
(実施例3)
化成電圧14Vfで静電容量1040μFのアルミ電解コンデンサの陽極箔Dと化成電圧36Vfで静電容量430μFのアルミ電解コンデンサの陽極箔Eを作製するに際して、まず、厚さ100μm、長さ2000mをロール状にしたアルミニウム箔を用意し、所定のエッチング条件を設定したエッチング装置によりエッチング処理して、1000mごとにコイル状に巻き取ったエッチング箔(D、E)を得た。
【0042】
次に、上記エッチング箔(D、E)の一部を一定寸法に切断して試験片とし、それぞれの試験片の定電流検査をした。この定電流検査は、15%のアジピン酸アンモニウム電解液中に試験片を浸漬し、この試験片に0.5A/10cm2の定電流を印加して電圧上昇と電流のデータを得る。
【0043】
次に、上記電圧上昇と電流のデータから化成電圧14Vfの電圧に達するまでの電気量と化成電圧36Vfの電圧に達するまでの電気量をそれぞれ算出し、この算出した電気量と次工程の化成処理を行う化成装置の構造から、エッチング箔(D、E)の印加電圧、印加電流の化成条件をそれぞれ算出した。但し、生産速度はエッチング箔(D、E)も一定とした。
【0044】
次に、エッチング箔Dの印加電圧、印加電流および生産速度のデータを化成装置の制御盤に転送して化成条件を設定し、上記化成条件が設定された化成装置でエッチング箔Dを連続的に化成処理して誘電体酸化皮膜層を形成した化成箔Dを得た。続いて、エッチング箔Dとエッチング箔Eを接続し、直ちにエッチング箔Eの印加電圧、印加電流および生産速度のデータを化成装置の制御盤に転送して化成条件を設定し、エッチング箔Eを連続的に化成処理して誘電体酸化皮膜層を形成した化成箔Eを得て、それぞれの陽極箔(D、E)を作製した。
【0045】
(比較例)
化成電圧21Vfで静電容量720μFのアルミ電解コンデンサ用陽極箔を作製するに際して、まず、厚さ100μm、長さ1000mをロール状にしたアルミニウム箔を用意し、所定のエッチング条件を設定したエッチング装置によりエッチング処理してエッチング箔を得た。
【0046】
次に、化成電圧21Vfで静電容量220μFの化成条件が設定された化成装置で上記エッチング箔を連続的に化成処理して誘電体酸化皮膜層を形成した化成箔を得て陽極箔を作製した。
【0047】
上記実施例1〜3と比較例の陽極箔について、100mごとに静電容量、耐電圧を測定し、その平均した結果を(表1)に示す。なお、各100mごとの試料数はn=5とした。
【0048】
【表1】
【0049】
(表1)から明らかなように、本発明の実施例1の陽極箔は、比較例の陽極箔に比べて静電容量、耐電圧の値はほぼ同等であるが、ばらつきが著しく良化していることが判る。
【0050】
また、実施例2の陽極箔は、3ロールのエッチング箔を連続して化成処理しても静電容量、耐電圧の値およびそのばらつきが変化していないことが判る。
【0051】
さらに、実施例3の陽極箔は、エッチング箔の化成処理に際し、化成条件の違う条件で連続生産しても、静電容量、耐電圧のばらつきが小さいことが判る。
【0052】
【発明の効果】
以上のように本発明は、エッチング工程と化成工程を有するアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造方法であって、エッチング工程により実効表面積を拡大して得られたエッチング箔を定電流検査し、この定電流検査の結果から電気量を算出し、この算出した電気量から印加電流及び生産速度を求めて化成工程の制御盤に転送して自動的に設定し、その後化成工程で化成するようにした製造方法としたもので、この方法により、エッチング箔に最適な化成条件を自動的に設定して化成処理することができるので、人為的ミスを無くし、生産時のロスを少なくして品質の安定した陽極箔を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造工程を示すフローチャート
【図2】同実施の形態による定電流検査のデータを示す特性図
【図3】従来のアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造工程を示すフローチャート
【符号の説明】
1 アルミニウム箔
2 エッチング処理
3 制御盤
4 エッチング箔
5 エッチング箔特性検査
6 エッチング箔
7 化成処理
8 制御盤
9 化成箔
10 化成箔特性検査
11 陽極箔
12 定電流検査のブロック
13 化成条件解析のブロック
14 化成条件設定・転送のブロック
15 コンピュータ
Claims (3)
- エッチング工程と化成工程を有したアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造方法であって、上記エッチング工程により実効表面積を拡大して得られたエッチング箔を定電流検査し、この定電流検査の結果から電気量を算出し、この算出した電気量から印加電流及び生産速度を求めて上記化成工程の制御盤に転送して設定し、その後化成工程で化成するようにしたアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造方法。
- 定電流検査がエッチング箔を電解液中で定電流を印加して電圧上昇を検査するようにしたものである請求項1に記載のアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造方法。
- 化成電圧の違う化成箔を連続的に生産する請求項1に記載のアルミ電解コンデンサ用陽極箔の製造方法。
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