JP3976534B2 - アルミニウム電解コンデンサ用陽極箔およびその化成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム電解コンデンサ用陽極箔（以下、陽極箔と称す）およびその化成方法に関するものであり、特に静電容量の高容量化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサに使用される陽極箔は、エッチングされたアルミニウム箔を高温純水中で水和皮膜処理した後、ホウ酸アンモニウム等のバリヤー皮膜生成溶液中で陽極酸化処理する化成方法により得られていた。
また、一般的な陽極酸化処理としては、所定の化成電圧まで到達した後、加熱処理や酸浸漬処理などのいわゆるデポラリゼーション処理により、漏れ電流の原因となる酸化皮膜中のボイド、クラックなどを露呈させ、更に修復化成を繰り返すことにより、所望の陽極酸化皮膜を生成させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電話やノ−ト型パソコンなどに代表される昨今の電気・電子機器の小型化・軽量化の進行により、アルミニウム電解コンデンサも小型化・高容量化が要求されている。それに伴い陽極箔においてもさらなる高容量化が強く要求されている。
しかしながら従来の技術では、市場の要求に対しては不十分であった。すなわち、より高い静電容量を得るためには、陽極酸化皮膜の結晶化度を高めて耐電圧当たりの陽極酸化皮膜の膜厚を薄くしなければならないが、結晶化によるボイドやクラックが増大し、修復化成で修復しきれなかったボイドやクラックが漏れ電流増加を引き起こすという問題があった。このため、上記のようなアルミニウム陽極酸化皮膜を使用する方法では、漏れ電流を増加させることなく、静電容量を増加させることに限界があった。
そこで、アルミニウムより誘電率の高い弁金属をアルミニウム箔表面に形成後、陽極酸化することで複合酸化皮膜を形成し、高容量箔を得る方法が提案されているが、該方法においても漏れ電流が高くなるという問題があった。例えば、特開２０００−２８６１６４号公報では、チタン-オキシカルボン酸錯体水溶液をアルミニウム箔に付着させた後、焼成することで、アルミニウム箔表面にチタン酸化物皮膜を形成する方法が記載されているが、陽極酸化工程の前に焼成を行うため漏れ電流が高くなる問題があった。
本発明は、高容量化を図りながら低漏れ電流となる陽極箔を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明はアルミニウム箔表面に水和皮膜を形成後、該水和皮膜にチタン錯イオンを吸着させた後、陽極酸化を行い、アルミニウムより誘電率の高いチタンとアルミニウムとの複合酸化皮膜を形成することで、高容量化と低漏れ電流となる陽極箔を得ようとするものである。すなわち、エッチングされたアルミニウム箔を高温純水中に浸漬処理してベーマイト皮膜を形成し、次にチタン錯イオンを含む水溶液に浸漬してベーマイト皮膜にチタン錯イオンを吸着させた後、陽極酸化処理によりチタンとアルミニウムとを含む複合陽極酸化皮膜を形成したことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用陽極箔である。
【０００５】
また、エッチングされたアルミニウム箔を高温純水中に浸漬処理する工程と、チタン錯イオンを含む水溶液に浸漬する工程と、電解液中で陽極酸化処理しチタンとアルミニウムとを含む複合酸化皮膜を形成する工程とを有することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の化成方法である。
【０００６】
そして、上記チタン錯イオンが、シュウ酸チタン酸イオン、乳酸チタン酸イオン、クエン酸チタン酸イオン、酒石酸チタン酸イオン、サリチル酸チタン酸イオンであることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用陽極箔の化成方法である。
【０００７】
なお、上記の陽極酸化処理用電解液としてはホウ酸アンモニウムの他、リン酸、アジピン酸、シュウ酸、硫酸、セバシン酸またはそれらのアンモニウム塩の溶液を挙げることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
エッチングされたアルミニウム箔を高温純水中に浸漬処理してベーマイト皮膜を形成し、次にチタン錯イオンを含む水溶液に浸漬してベーマイト皮膜にチタン錯イオンを吸着させた後に、ホウ酸アンモニウム等の電解液中で陽極酸化処理することにより、酸化チタンと酸化アルミニウムの複合酸化皮膜を形成することができるので、誘電率が増加することにより膜厚当たりの静電容量が高い酸化皮膜が得られる。
また、陽極酸化処理工程の前に熱処理工程がないので、漏れ電流を悪化させることなく高容量の陽極箔が得られる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明する。
面積比３０倍にエッチング処理された電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔を供試材とし以下の方法にて化成処理を行った。
（実施例）アルミニウムエッチング箔を、液温９０℃の純水中で１０分間浸漬し、水和皮膜を生成させる。次に水和皮膜を形成したエッチング箔を、０．３０ｍｏｌ／Ｌのシュウ酸チタン酸カリウム水溶液、２５〜９０℃に１０分間浸漬し水和皮膜にチタン錯イオンを吸着させた後純水洗浄する。次に比抵抗１０００Ω・ｃｍ、ｐＨ４．５に調整したホウ酸アンモニウム水溶液、８５℃中で５００Ｖを印加し、同電圧を６０分間保持する。さらに、加熱処理と酸浸漬処理のいわゆるデポラリゼーション処理により、酸化皮膜中のボイド、クラックなどを露呈させ、上記ホウ酸アンモニウム水溶液で修復化成を数回行った。
（従来例）アルミニウムエッチング箔を、液温９０℃の純水中で１０分間浸漬し、水和皮膜を生成させる。次に比抵抗１０００Ω・ｃｍ、ｐＨ４．５に調整したホウ酸アンモニウム水溶液、８５℃中で５００Ｖを印加し、同電圧を６０分間保持する。その後、実施例同様デポラリゼーション処理と修復化成を行った。
（比較例）アルミニウムエッチング箔を、液温９０℃の０．３０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸チタン酸カリウム水溶液中で１０分間浸漬し、その後は従来例と同様の化成を行った。
【００１０】
上記の実施例、従来例、比較例による化成済み陽極アルミニウム箔について、静電容量と４００Ｖでの漏れ電流を測定した結果を表１に示す。
【００１１】
【表１】

【００１２】
表１より、比較例は高容量を得られるが漏れ電流が高いという問題があるのに対し、本発明による実施例では、水和皮膜を形成後、チタン錯イオンを吸着させてから陽極酸化したことにより、高容量ながら漏れ電流は従来例と同等であり優れた特性が得られている。
なお、シュウ酸チタン酸カリウム水溶液の温度は、検討した全ての温度で従来例より容量アップの効果が見られるが、最も好ましい温度範囲は、５０〜８０℃である。
【００１３】
次に、シュウ酸チタン酸カリウム水溶液の濃度について検討し、表２の結果を得た。シュウ酸チタン酸カリウム水溶液の温度は７０℃とし、その他の条件は上記実施例と同様に処理した。
【００１４】
【表２】

【００１５】
表２より、シュウ酸チタン酸カリウム水溶液の濃度が、０．００１５ｍｏｌ／Ｌでは容量アップ効果が少なく、０．６５ｍｏｌ／Ｌでは容量アップ効果が飽和状態である。よって、シュウ酸チタン酸カリウム水溶液の濃度は、０．００３０〜０．５０ｍｏｌ／Ｌの範囲が好ましい。
【００１６】
実施例ではチタン錯イオンとして、シュウ酸チタン酸を用いたが、本発明は実施例に限定されるものではなく、乳酸チタン酸、クエン酸チタン酸、酒石酸チタン酸、サリチル酸チタン酸でも実施例と同等の効果があった。また、カリウム塩だけでなく、アンモニウム塩、ナトリウム塩であっても、実施例と同等の効果が得られることは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明による水和皮膜形成後、チタン錯イオンを吸着させた後、陽極酸化する電解コンデンサ用電極箔の化成方法によれば、漏れ電流を増加させることなく高容量の陽極箔を製造することができ、電解コンデンサを小型化、高容量化することができるので、その実用的価値は大なるものである。

Claims (3)

1. エッチングされたアルミニウム箔を高温純水中に浸漬処理してベーマイト皮膜を形成し、次にチタン錯イオンを含む水溶液に浸漬してベーマイト皮膜にチタン錯イオンを吸着させた後、陽極酸化処理によりチタンとアルミニウムとを含む複合陽極酸化皮膜を形成したことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用陽極箔。
2. エッチングされたアルミニウム箔を高温純水中に浸漬処置する工程と、チタン錯イオンを含む水溶液に浸漬する工程と、電解液中で陽極酸化処理しチタンとアルミニウムとを含む複合酸化皮膜を形成する工程とを有することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用陽極箔の化成方法。
3. 請求項２記載のチタン錯イオンが、シュウ酸チタン酸イオン、乳酸チタン酸イオン、クエン酸チタン酸イオン、酒石酸チタン酸イオン、サリチル酸チタン酸イオンであることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用陽極箔の化成方法。