JP4384723B2 - 電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム電解コンデンサ用エッチング箔（以下、エッチング箔と称す）の製造装置に関するものであり、特に、中高圧エッチング箔の製造装置に関するものである。

電解コンデンサ用アルミニウム箔は、その有効表面積を拡大し、製品となるコンデンサの静電容量を高めるため、塩酸を含む溶液中で直流または交流を印加して電解エッチングし、表面を粗面化することで得られる。
このうち、中高圧エッチング箔は、給電ローラに接触させたアルミニウム箔と溶液中のカーボン電極板間に直流電流を流すことにより製造している。
従来のエッチング箔の製造装置は、図２に記載のとおり、アルミニウム箔とカーボン電極との距離を箔の表面と裏面でそれぞれ等しく配置していた（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
特開２００２−２６０９６９（第２−１０頁、図２） 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．２５０〜２５２

図１は、従来の中高圧エッチング箔の製造装置の概略図である。１はロール状に巻かれたアルミニウム原箔の供給ローラ、２はアルミニウム原箔、３は前処理槽、４は直流電源、５は一次エッチング槽、６はカーボン電極、７は二次エッチング槽、８は乾燥炉、９はエッチング後の巻き取りローラ、１０は走行しているアルミニウム箔と接触して電流印加する給電ローラである。

このような中高圧エッチング箔の製造装置を用いて、アルミニウム電解コンデンサ用のエッチング箔を製造する場合について説明する。

まず、ロール状に巻かれたアルミニウム原箔１を、アルミニウム溶解作用のある液を満たした前処理槽３に浸漬し、箔表面の圧延残油を除去する。その後、一次エッチング槽５に送り、６０〜８０℃に加温した塩酸と、硫酸、リン酸、硝酸のうち１種以上の酸を混合したエッチング液に浸漬して、電気化学的エッチングを行う。
上記の一次エッチング槽５の拡大図を図２に示す。この一次エッチング槽では、アルミニウム原箔を給電ローラ１０に接触させることで、エッチング液中のカーボン電極６とアルミニウム原箔２との間に、直流電源４から電流印加してエッチングピットを発生させている（図１）。このとき、アルミニウム原箔２は、エッチング槽内のカーボン電極間の中間部を通るようにエッチング装置の設計がなされている。

次に、このエッチングピットが発生したエッチング箔を、二次エッチング槽７に移動させ、６０〜８０℃に加温した塩酸と、硫酸、リン酸、硝酸のうち１種以上の酸を混合したエッチング液に浸漬して、狙いとする孔径までエッチングピットを拡大する。
その後、図示しない洗浄工程で箔を水洗し、乾燥炉８による乾燥工程を経て、巻き取りローラ９に巻き取ることにより、エッチング箔を製造している。

しかしながら、上記の従来のエッチング箔の製造装置を使用した場合、一次エッチング槽を通過したエッチング箔は、給電ローラに接していた側のエッチング箔裏面のエッチングピット分布が、図４のように不均一であり、その後の二次エッチングで孔径拡大を行った場合、表面・裏面でエッチング状態の差がさらに大きくなり、結果として箔の静電容量が低下し、箔折曲強度も低下するという問題を有していた。

上記のような問題があったため、エッチング箔のエッチング状態を裏面と表面とで均等とし、エッチング箔の静電容量、箔折曲強度について改善できるエッチング箔の製造装置が求められていた。

一次エッチングで、エッチング箔の裏面と表面のエッチングピットが不均等となる原因は、給電ローラとアルミニウム箔が接する面での電流印加による発熱のため、表面に酸化皮膜を生じてしまうことにある。これを改善するためには、印加する電流値を下げれば良いが、これでは電流密度が低下するので、エッチングピット密度とアルミニウム箔の溶解量も低下し、アルミニウム箔のエッチング倍率が低下するという問題がある。
そこで、酸化皮膜が生じてエッチングピット形成の難しい、給電ローラに接したアルミニウム箔の裏面の電流を、給電ローラに接しない面に対して増加させればよい。
本発明は上記課題を解決するものであり、給電ローラを用い、アルミニウム箔をエッチング槽の入側と出側各々一対の電極間に通過させて通電し、エッチングを行う電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置において、
アルミニウム箔の給電ローラに接する側を裏面、給電ローラに接しない側を表面として、アルミニウム箔の裏面と電極との距離（Ｌ１）、表面と電極との距離（Ｌ２）の比（Ｌ１／Ｌ２）が、０．８０〜０．９５であることを特徴とするエッチング箔の製造装置である。

アルミニウム箔の給電ローラに接する側を裏面、給電ローラに相対向する側を表面として、アルミニウム箔裏面と電極との距離（Ｌ１）、表面と電極との距離（Ｌ２）の比（Ｌ１／Ｌ２）を０．８０〜０．９５とすることで、エッチング箔の裏面と表面とのエッチング状態が均等になり、その結果、静電容量を高くでき、折曲強度も強くすることができ、製品の小形化および低コスト化が可能となる。

図３に示す一次エッチング槽のように、一対の電極間のアルミニウム箔の通過位置を、給電ローラに接するアルミニウム箔の裏面と電極板との距離が、表面と電極板との距離より小さくなるようにし、アルミニウム高純度箔のエッチングを行った。なお、原箔には９９．９９％、厚さ１１０μm、（１００）表面占有率９８％以上の高純度アルミニウム箔を用いた。

なお、前処理、一次エッチング、二次エッチングに関しては、公知技術に従った。
前処理液には、リン酸、フッ酸、ヘキサフルオロケイ酸、水酸化ナトリウムのうちいずれか、または２種以上を混合し、４０〜７０℃に加温した液を用いた。
一次エッチング液には、塩酸に、硫酸、リン酸、クロム酸、硝酸等皮膜形成作用がある液を１種以上混合した液を用い、６０〜８０℃に加温し、４０００Ａの直流電流を給電ローラに流し、アルミニウム箔に１５Ｃ／ｃｍ^２の電気量を供給した。

この時、図３に示すように、一次エッチング液槽内のアルミニウム箔の給電ローラに接する側を裏面、給電ローラに相対向する側を表面として、アルミニウム箔の裏面と電極との距離（Ｌ１）、表面と電極との距離（Ｌ２）の比（Ｌ１／Ｌ２）を、０．７０〜０．９５となるようにした（比較例１、実施例２〜５）。
同時に、上記の比（Ｌ１／Ｌ２）を、１．００としたもの（従来例）についても、上記実施例と同様の条件でエッチングを行った。

二次エッチング液には、塩酸と、硫酸、硝酸、リン酸のうち１種以上を混合した液を、７０〜９０℃に加温し、一次エッチングで形成されたピットの孔径拡大を行った。

二次エッチングを終えたエッチング箔を巾方向１２点で２×５ｃｍ^２の面積に打ち抜き、１００ｇ／Ｌのホウ酸水溶液で２５０Ｖの化成処理を行い、ＬＣＲメータを用いて静電容量を測定し、折曲強度については、折曲強度試験器（１．０ｍｍＲ、１００ｇ荷重、折曲げ角９０°の条件下１往復で１回とする）で測定し、表１の結果を得た。

表１より明らかなように、図３のエッチング装置を使用し、アルミニウム箔の裏面と電極との距離（Ｌ１）、表面と電極との距離（Ｌ２）の比（Ｌ１／Ｌ２）を、０．８０〜０．９５となるようにした実施例２〜５は、１．００とした従来例より静電容量が高く、また、折曲強度も強くなっている。
ただし、Ｌ１／Ｌ２＝０．７０とした比較例１では、給電ローラに接したアルミニウム箔の裏面の電流が増加し過ぎ、エッチングピット形成が進みすぎる結果、折曲強度が弱くなる。よって、Ｌ１／Ｌ２は０．８０〜０．９５の範囲が好ましい。

また、本発明によれば、アルミニウム箔に印加する電流値を大きくすることができるので、製造装置の大形化が可能となり、生産性の向上も図ることができる。

従来の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置の概略図である。 図１の一次エッチング槽の拡大概略図である。 本発明による実施例の一次エッチング槽の概略図である。 従来の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置で作製したエッチング箔の断面図である。 本発明の実施例の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置で作製したエッチング箔の断面図である。

符号の説明

１ アルミニウム原箔の供給ローラ
２ アルミニウム原箔
３ 前処理槽
４ 直流電源
５ 一次エッチング槽
６ カーボン電極
７ 二次エッチング槽
８ 乾燥炉
９ 巻き取りローラ
１０ 給電ローラ

Claims (1)

1. 給電ローラを用い、アルミニウム箔をエッチング槽の入側と出側各々一対の電極間に通過させて通電し、エッチングを行う電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置において、
   アルミニウム箔の給電ローラに接する側を裏面、給電ローラに接しない側を表面として、アルミニウム箔の裏面と電極との距離（Ｌ１）、表面と電極との距離（Ｌ２）の比（Ｌ１／Ｌ２）が、０．８０〜０．９５であることを特徴とする電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置。

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