JP4136912B2 - アルミニウム電解コンデンサ用陽極箔の製造方法 - Google Patents

Description

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）の化成方法に関するものであり、特に高電圧用の陽極箔の漏れ電流低減に効果のある化成方法に関するものである。

従来、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に浸漬して疑似べーマイト皮膜を形成した後、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する化成方法により製造されている。
また、一般的な陽極酸化処理として、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（減極）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形成している。
永田伊佐也著「電解液陰極アルミニウム電解コンデンサ（アルミニウム乾式電解コンデンサ増補改訂版）」 日本蓄電器工業株式会社出版，１９９７年２月２４日，第２版第１刷，P．３１１〜３１４

近年、大形産業用インバータを始め、ハイブリッドカー、燃料電池自動車などのインバータ回路でアルミニウム電解コンデンサの高電圧化・長寿命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電圧化・低漏れ電流化が強く要求されている。

しかし、高い耐電圧を有する陽極箔を得るためには、陽極酸化皮膜の膜厚を厚くする必要があり、皮膜厚みの増大と共に、皮膜中に存在す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、従来の方法では漏れ電流を増加させることなく、皮膜の耐電圧を向上することに限界があった。

本発明は、上記課題を解決するため、エッチングされたアルミニウム箔に、陽極酸化皮膜を形成するアルミニウム電解コンデンサ用陽極箔の製造方法において、
エッチング箔に疑似べーマイト皮膜を形成した後、所定の電圧まで陽極酸化皮膜を形成する工程で、再度疑似べーマイト皮膜を１回以上形成することにより、陽極箔の耐電圧の向上と漏れ電流の低減とを同時に実現する陽極箔を得る方法である。
また、再度の疑似べーマイト皮膜形成時に使用する純水の温度が、５０〜９５℃であることを特徴とする電解コンデンサ用陽極箔の製造方法である。

エッチングされたアルミニウム箔に高耐電圧陽極酸化皮膜を形成させる場合、まず、エッチング箔を高温純水中に浸漬処理して疑似べーマイト皮膜を形成し、次にホウ酸等の化成液中で所定の電圧まで陽極酸化するが、高い耐電圧皮膜を形成するには化成液の比抵抗を高くするため、化成液中のホウ酸等の溶質量を少なくすることが必要になる。
しかしながら、ホウ酸等の溶質量が少なくなると、酸化皮膜生成とアルミニウム溶出の平衡バランスが崩れ、酸化皮膜中のアルミニウム溶出量が増加してボイド、クラック等が形成され、漏れ電流が増加する。
そこで、陽極酸化の途中で再度、高温純水中で疑似べーマイト皮膜形成を１回以上行うことにより、形成した疑似べーマイト皮膜が酸化皮膜中のアルミニウムの溶出を防ぎ、また、結晶性酸化皮膜を均一に形成することができ、酸化皮膜の厚い高耐電圧皮膜においても、漏れ電流の低い酸化皮膜が得られる。そして、耐電圧が高い皮膜ほど効果が高く、具体的には６００Ｖ以上、より好ましくは７５０Ｖ以上がよい。

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明する。
エッチング処理にて表面積を１０倍に拡大した電解コンデンサ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２〜７および比較例］
アルミニウムエッチング箔を、液温９０±２℃の純水中に１０分間浸漬し、疑似ベーマイト皮膜を生成させた。
次に、比抵抗１２，０００Ω・ｃｍ、ｐＨ４．０に調整した、８５℃ホウ酸水溶液中で８００Ｖを印加する。このとき、４００Ｖまで電圧上昇後、１回、液温４０〜９５℃の純水中に１０分間浸漬して、水和処理を行い、再び電圧を印加して８００Ｖまで電圧上昇後、同電圧を６０分間保持した（実施例２〜７および比較例）。
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（減極）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±２℃の純水中で１０分間浸漬し、疑似べーマイト皮膜を生成させた。
次に、比抵抗１２，０００Ω・ｃｍ、ｐＨ４．０に調整した、８５℃ホウ酸水溶液中で８００Ｖを印加し、電圧上昇後同電圧を６０分間保持した（疑似べーマイト処理なし）。
その後、実施例と同様のデポラリゼーション（減極）処理と修復化成を行った。

上記の実施例２〜７、比較例および従来例による陽極箔について、静電容量と５００Ｖ、６００Ｖ、７００Ｖでの漏れ電流を測定した結果を表１に示す。

表１より明らかなように、本発明による実施例２〜７では、高耐電圧酸化皮膜生成の途中に、疑似ベーマイト皮膜を形成したことにより、従来例と比較して、静電容量を低下させることなく漏れ電流を低減させることができ、優れた特性が得られている。
なお、陽極酸化皮膜形成途中の高温純水温度が、４０℃の比較例では漏れ電流の低減効果がなく（従来例と同等）、５０℃以上の実施例２〜７で漏れ電流の低減効果が得られる。よって、純水温度は、５０℃以上とする必要がある。
ただし、化成中に、疑似ベーマイト生成処理用の純水温度が９５℃より高くなると箔との反応により化成箔のバタツキが発生し、切断等の事故が多発するため、５０℃〜９５℃の範囲が望ましい。

［実施例６、８〜１１］
次に、高耐電圧酸化皮膜生成途中の疑似べーマイト生成処理回数について検討し、表２の結果を得た。
疑似べーマイトを生成させる前の電圧は、８００Ｖ印加に対して、１回の場合は４００Ｖ（実施例６）、２回の場合は２７０Ｖと５４０Ｖ（実施例８）、３回の場合は２００Ｖ、４００Ｖ、６００Ｖ（実施例９）、４回の場合は１６０Ｖ、３２０Ｖ、４８０Ｖ、６４０Ｖ（実施例１０）、５回の場合は１３０Ｖ、２６０Ｖ、３９０Ｖ、５２０Ｖ、６５０Ｖ（実施例１１）とした。

表２より明らかなように、１回以上の疑似べーマイト生成処理で従来例より漏れ電流の低減効果が得られている。また疑似べーマイト生成処理回数を４回以上行っても、３回の場合と効果は変わらない。よって、工数および製造設備の設置コスト等を考慮すると、化成途中での疑似べーマイト生成処理回数は１〜３回が適当である。

なお、上記の陽極箔の製造方法は、６００Ｖ以上、より好ましくは７５０Ｖ以上の陽極箔の製造方法に適しており、７５０Ｖ未満では電圧が低い程、陽極酸化途中で疑似べーマイト生成処理を行わないものより静電容量が低下する。

Claims (2)

1. エッチングされたアルミニウム箔に、陽極酸化皮膜を形成するアルミニウム電解コンデンサ用陽極箔の製造方法において、
   エッチング箔に疑似べーマイト皮膜を形成した後、所定の電圧まで陽極酸化皮膜を形成する工程で、再度疑似べーマイト皮膜を１回以上形成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製造方法。
2. 請求項１記載の再度の疑似べーマイト皮膜形成時に使用する純水の温度が、５０〜９５℃であることを特徴とする電解コンデンサ用陽極箔の製造方法。