JP3995769B2 - 電解コンデンサ用電極箔の作製方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の作製方法に関する．
【０００２】
【従来の技術】
電解コンデンサ用電極箔は，容量を増大する目的で電気化学エッチング，あるいは化学エッチングによる電極表面積の拡大処理が施される．効率的な拡面処理を実現するためには，エッチング孔位置を適当な間隔で配置することが必要であるが，この目的のためには，通常，アルミニウム地金に含まれる不純物の分布を調節することでエッチング孔開始位置を制御する方法がとられている．しかしながら，この方法においては，不純物分布の制御性が低いことから，エッチング孔開始位置の制御精度には限界を有している．更に，添加する不純物がエッチング終了後，誘電体層として形成される陽極酸化アルミナ皮膜層の誘電体としての特性に悪影響を及ぼす．これに対して，表面に細孔を有する耐エッチング被膜を形成することによりエッチング孔開始位置を制御しようとする試みが行われている．特開昭６１−５１８１７においては，耐エッチング被膜，特に，レジストの塗布およびフォトマスクを用いることで，アルミニウム表面に適当な配置で微細孔を有する耐エッチング層を形成し，エッチング開始孔を制御しようとする方法，また，特開昭６１−５１８１１８には，微粒子を混合した被覆層をアルミニウム表面上に塗布した後，微粒子を選択的に溶解除去することにより微細孔が分布した耐エッチング層を形成し，この後エッチング処理を施す方法などが示されている．
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記，従来法において，フォトレジストと露光マスクを用いる方法では，レジスト塗布，露光工程に加え，エッチング処理後のレジストの除去工程必要であり，拡面処理工程が複雑煩雑となることから，拡面処理に必要な費用の大幅な増加をともなう，微粒子の混合膜の選択エッチングを用いる方法においても，同様に，複雑な工程が必要となる．
本発明は，従来技術のような煩雑な工程を加えることなく，高精度にエッチング開始位置を制御し，高効率の拡面処理が可能なアルミニウム電極箔の製造方法を提供することにある．
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記、本発明の目的を述成するために、本発明は、請求項１に記載のように、アルミニウム箔表面上に、エッチング孔の開始点となる窪みを機械的に形成し、所望の配置を有するエッチング孔配列を得ようとするものである。エッチング孔開始点となる窪みの形成は、所望の間隔の突起を有する母型を適当な圧力でアルミニウム箔表面上に押し付けることにより行う。この目的の母型には、表面に突起配列を有する様ざまな型板を用いることができるが、特に本発明において高精細リソグラフィー技術を用いることにより、より高精度な開始点制御特性を有する母型を得ることができる。これらの窪みを形成するための母型は、一旦、作製すれば、繰り返し使用が可能である。
【０００５】
窪みを形成されたアルミニウム箔を通常の電気化学エッチング法，あるいは，化学エッチング法により拡面処理を施すことにより，窪みの部分から優先的にエッチングが開始され，エッチング開始位置が高い精度で制御されたエッチング孔の形成を実現することが可能となり，この結果，高い拡面効率を有する電極箔を得ることが可能となる．また，エッチング孔を均一の間隔で配列させることが可能となることから，同一の拡面効率を有する電極箔と比較した場合，高い機械強度を達成することができる．
【０００６】
本発明は、窪みが開始点となる割合を向上させる目的で、請求項２に記載のように、プレスにより窪みの形成を行なうのに先立ち、アルミニウム箔に化学研磨処理処理、あるいは電界研磨処理を施し、表面の酸化皮膜層の除去を行うものである。電解コンデンサ用アルミニウム箔表面には焼鈍処理をはじめとする製造工程において、不均一な酸化皮膜層、汚れ、きず等が存在している。研磨処理によりこれらを除去することにより、アルミニウム箔表面には均一な酸化皮膜層が形成され、この結果、窪み部分からのエッチング開始に対する選択性が向上し、エッチング開始点制御の精度の向上を実現することが可能となる。
【０００７】
本発明は、更に、請求項３に記載のように、プレスにより窪みの形成を行なうのに先立ち、アルミニウム箔に化学研磨処理、あるいは電解研磨処理を施した後、表面に酸化皮膜層を新たに人為的に形成し、窪み部分からのエッチング開始に対する選択性の更なる向上をはかるものである。研磨処理後、アルミニウム箔表面に形成される酸化皮膜層の厚みは非情に薄い。アルミニウム箔表面に酸化皮膜層を新たに人為的に形成させ、その後、窪みを形成させることにより、窪み部分以外の耐エッチング特性が向上し、その結果、エッチング開始点制御の精度の向上を実現することが可能となる。但し、この際、人為的に形成される酸化皮膜の厚さは、窪みの深さに比較し十分薄い必要がある。このような酸化皮膜層の形成には四ホウ酸アンモニウムに代表される中性溶液中でのアルミニウム箔の陽極酸化処理等を用いることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の具体的な方法について図面を用い説明を加える．図１は，本発明において窪みを形成するために用いる母型を示したものである．母型の表面には，所望のエッチング孔配列に対応した突起を設けてある．このような母型は，通常のリソグラフィー技術を用いることにより作製できるほか，陽極酸化ポーラスアルミナに代表される規則的な細孔配列を有する多孔質材料に金属を充填した後，陽極酸化アルミナを選択的に溶解除去することによっても得ることができる．母型の材質としては，ニッケル，クロム，タンタル，シリコン，シリコンカーバイド等のアルミニウムに比較して高い硬度を有する金属，あるいは半導体が利用できる．図２は，本発明におけるアルミニウム箔表面上に窪みを形成する方法を示したものである．焼鈍処理を施し（１００）面配向を有するコンデンサ用電極箔の表面に，母型をのせ，圧力を加えることにより突起に対応した位置に窪みを形成することができる．母型は，繰り返し使用することが可能なことから，安価，且つ迅速にアルミニウム箔表面に窪みを形成することができる．アルミニウム箔へのプレス処理は，母型をアルミニウム箔表面上にのせ，油圧プレス等を用い圧力を印加することで実施することができる．図３は，アルミニウム箔表面に形成された窪みの配列の典型例を示したものである．
【０００９】
表面に窪みを形成した後，アルミニウム箔に通常の電気化学エッチング，あるいは化学エッチング処理を施すことにより，図４に模式的に示すように，窪み部分がエッチング開始点となり，制御された配置でエッチングが可能となる．
【００１０】
（実施例１）
次に実施例により本発明に更に具体的な説明を加える．
純度９９．９９％，（１００）面配向率９３％のアルミニウム箔にアセトンを用い脱脂処理を施した．その後，リソグラフィー法により作成した規則的な突起を有するシリコンカーバイド板をアルミニウム箔上に置き，油圧プレス機を用い，１．５トン／ｃｍ^２の圧力を加えることにより，アルミニウム板表面に窪みを形成した．窪み形成に使用される規則的な突起は，４角形格子状配列したものを用いた．アルミニウム箔表面に形成された窪みの大きさ，深さ，および間隔は，典型的には，それぞれ，０．２μｍ，０．１μｍ，１μｍであった．この後，１．５モル塩酸中，７０℃，１００ｍＡ／ｃｍ^２で定電流電解エッチングを行うことにより，窪みと同一の配置を有するエッチング孔配列を得た．
【００１１】
（実施例２）
陽極酸化ポーラスアルミナ皮膜を地金から剥離し，貫通孔化した後，皮膜片面にニッケルを真空蒸着した．電気めっき法により，細孔内にニッケルを充填した後，酸化皮膜層を水酸化ナトリウムに，より選択溶解することにより，突起が規則的に配列したニッケル板を得た．これをプレスの母型とすることにより，実施例１と同様にアルミニウム箔表面に窪みを形成し，これをエッチングの開始点とすることで，開始位置が制御されたエッチング孔配列を得た．
【００１２】
（実施例３）
実施例１と同様のアルミニウム箔を，体積比率１対４の組成からなる過塩素酸，およびエタノール混合溶液を用い，電流密度１００ｍＡ／ｃｍ^２で，２分間電解研磨を施した．この後，実施例１と同様に窪みを形成し，電解エッチングを行うことにより開始点の精度が改善されたエッチング孔配列を得た．
【００１３】
（実施例４）
実施例３と同様にアルミニウム箔に電解研磨を施した後，０．０５モル四ホウ酸アンモニウム溶液中，５Ｖで定電圧陽極酸化を施し，表面に酸化皮膜を形成した．この後，実施例１と同様に窪みを形成し，電解エッチングを行うことにより開始点の精度がより改善されたエッチング孔配列を得た．
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば，従来の方法に比較し，迅速，安価にエッチング孔開始位置の制御を行うことが可能であり，この結果，高い拡面率を有し，高容量，高い機械強度を保有する電極箔の作製が可能となる．また，本手法によれば，エッチング開始点を制御するための不純物添加が不必要となることから，拡面処理の後，陽極酸化処理により形成される酸化皮膜層の性質を良好に保つことも可能になる．
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における突起を有する母型を示す図．
【図２】アルミニウム箔表面上に窪みを形成する方法を示す図．
【図３】アルミニウム箔表面に形成された窪みの配列の一例を示す図．
【図４】窪みから開始されたエッチング孔を模式的に示す図．
【符号の説明】
１・・・・突起を有する母型
２・・・・突起
３・・・・アルミニウム箔
４・・・・窪み
５・・・・エッチング孔

Claims (3)

1. アルミニウム箔表面に所望のエッチングピット位置に対応して配列させた突起を有する母型により窪みを形成した後、該アルミニウム箔をエッチング処理することにより、エッチングピットが所望のパターンで配列した電極箔を作成することを特徴とする電解コンデンサ用電極箔作成方法であって、前記母型が、高精細リソグラフィー技術によって作成された規則的に突起が配列した構造からなり、この母形を、アルミニウム箔表面に押し付けることにより、アルミニウム箔表面に窪みを形成したことを特徴とする電解コンデンサ用電極箔作成方法。
2. 窪みを形成するのに先立ち、アルミニウム箔に、化学研磨処理、あるいは電界研磨処理を施して成る請求項１記載の電解コンデンサ用電極箔作成方法。
3. アルミニウム箔に、化学研磨処理あるいは電界研磨処理を施した後、酸化皮膜層を形成した請求項２記載の電解コンデンサ用電極箔作成方法。

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