JP4385535B2 - エッチング用カーボン電極およびこれを用いたアルミ電解コンデンサ用電極箔のエッチング方法 - 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に用いられる電極箔を製造する際に、その電極箔のエッチングに使用されるエッチング用カーボン電極およびこれを用いたアルミ電解コンデンサ用電極箔のエッチング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来のアルミニウム箔をエッチングするときに使用されるカーボン電極の構成を示す正面図であり、同図において、21はカーボン電極板、22は電流を通電させる金属ブスバー、23は金属ブスバー22をカーボン電極板21に固定するボルトである。
【0003】
上記カーボン電極板21を用いてアルミニウム箔をエッチングするには、酸性溶液が充填されたエッチング槽内に一対のカーボン電極板21を配置し、この一対のカーボン電極板21の片方を陽極、他方を陰極として金属ブスバー22に1000A〜3000Aの交流電流を印加し、アルミニウム箔が一対のカーボン電極板21間を通過することによりアルミニウム箔の表面がエッチングされるようにしたものである。
【0004】
また、上記カーボン電極板21の他の構成としては、特開平9−176900号公報に開示された技術のように、不浸透化した複数の黒鉛板の間に金属板又は金属網を介在させ、この黒鉛板の間をシールした構成を有したもので、エッチングのバラツキを改善し、エッチング効率を高めることができるということが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のカーボン電極板21では、金属ブスバー22に比べてカーボン電極板21の比抵抗が高く、カーボン電極板21の大型化に伴い、カーボン電極板21の幅方向や長さ方向で電流密度にバラツキが生じ、アルミニウム箔のエッチングを均一にすることができないという課題を有していた。
【0006】
一方、特開平9−176900号公報の技術では、カーボン電極板21が黒鉛板と黒鉛板の間に金属板又は金属網を介在させてシールする構造をしているため、長期に使用すると金属板の発熱や酸性溶液によるシールの劣化などによりシール部やカーボンネジに応力が掛かり、黒鉛板と金属板に隙間が生じ、電流効率が悪くなるという課題を有していた。
【0007】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、カーボン電極の電流密度を均一にし、長期使用に耐えるエッチング用カーボン電極およびこれを用いたアルミ電解コンデンサ用電極箔のエッチング方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【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の請求項1に記載の発明は、板状のカーボン板と、このカーボン板の片面の両端に一対で設けられカーボン板よりも長く形成されてカーボン板から突出する部分を配線接続部とした金属板と、この一対の金属板の配線接続部を除く部分を上記カーボン板に密着させてシールしたシール部材により構成され、上記カーボン板の露出部分に複数の貫通孔を設けてなる構成とするもので、この構成により、カーボン電極の電流密度が均一になり、アルミニウム箔のエッチングのバラツキを少なくすることができ、また、金属板を左右両端に分離することにより長寿命化を図ることができるという作用を有する。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、金属板を設ける部分の面積がカーボン板の面積に対して20〜50%の範囲にした構成としたものであり、この構成により、カーボン電極の電流密度を均一にし、エッチングの生産性を高めることができるという作用を有する。
【0010】
なお、金属板を設ける面積がカーボン板の面積に対して20%未満では金属板の抵抗が高くなり、電流密度を均一にすることができない。また、50%を越えると有効エッチング面積が狭くなり、生産性が悪くなるので好ましくない。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、金属板が銅またはその合金である構成とするもので、この構成により、カーボン電極の電流密度を均一にすることができるという作用を有する。
【0012】
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、貫通孔の直径をT1、カーボン板の板厚をT2としたとき、T1≧T2になるようにした構成とするもので、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、貫通孔の総面積をカーボン板の露出部分の面積の5〜10%とする構成とするもので、この構成により、エッチングのときに発生する水素ガスをカーボン電極の裏面に逃がして、エッチングのバラツキを低減することができるという作用を有する。
【0013】
なお、貫通孔の直径T1をカーボン板の板厚T2よりも小さくすると、エッチングのときに発生する水素ガスをカーボン電極の裏面に逃がしづらくなる。また、貫通孔の総面積をカーボン板の露出部分の面積の5%未満にすると水素ガスをカーボン電極の裏面に逃がしづらくなり、貫通孔の総面積がカーボン板の露出部分の面積の10%を越えるとカーボン電極の電流密度が不均一となり、エッチングのバラツキを生じてしまうので好ましくない。
【0014】
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一つに記載のエッチング用カーボン電極を一対でエッチング槽内に配設し、この一対のエッチング用カーボン電極の間をアルミニウム箔を通過させて交流電流を印加して交流エッチングを行うようにしたエッチング方法とするものであり、この方法により、エッチングのバラツキの少ない高容量のエッチングされたアルミニウム箔を得ることができるという作用を有する。
【0015】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、交流電流を印加して交流エッチングを行う際の電流密度を0.1〜3.0A/cm2の範囲とした方法とするものであり、この方法により、生産性を向上させてエッチングのバラツキの少ないアルミニウム箔を得ることができ、しかもカーボン電極の長寿命化を図ることができるという作用を有する。
【0016】
なお、電流密度が0.1A/cm2未満ではエッチング効率が悪くなり、3.0A/cm2越えるとエッチング効率を高めることはできるが、金属板が発熱してカーボン電極の寿命を短くしてしまうので好ましくない。
【0017】
【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。
【0018】
図1(a)は本発明の実施の形態によるエッチング用カーボン電極の正面図であり、同図1(b)はそのA−A断面図である。同図1において、1はカーボン板、2は上記カーボン板1の左右両端に設けられた金属板、3はカーボン板1の露出部分の面積内に設けた貫通孔、4は上記金属板2を電流の配線を接続する部分を露出させて上記カーボン板1に密着させたシール部である。
【0019】
上記カーボン板1は、コークスの粉末をピッチなどの結合剤ともに混練した後、粉砕、成形、焼成炭化および黒鉛化して得られたものである。
【0020】
上記金属板2の長さはカーボン板1よりも長く、一部がカーボン板1の上部からはみ出すように形成し、このはみ出し部は電流の配線を接続する部分としたものである。
【0021】
この金属板2は、その幅が広いほどカーボン板1の電流密度は高くなるが、カーボン板1の露出部分の面積が狭くなるため、エッチングをするアルミニウム箔の幅も狭くなり、生産性が悪くなってしまう。また、逆に金属板2の幅が狭いと、カーボン板1の電流密度を均一にすることができない。従って、金属板2を設ける面積はカーボン板1の面積の20〜50%の範囲が好ましく、最適な範囲は30〜40%の範囲である。
【0022】
上記金属板2に用いられる金属は銅またはその合金を用いることができる。この銅またはその合金はカーボンに比べて比抵抗が約3桁低いので、カーボン板1の電流を均一にすることができる。
【0023】
上記金属板2は、金属板2の電流の配線を接続する部分を露出させてそれ以外をカーボン板1に密着させてシール4をする。このシール4は耐酸性、耐熱性に優れたゴム状樹脂を用いたもので、金属板2のシール4の寿命を長く持続することができる。
【0024】
上記カーボン板1において、そのカーボン板1の露出部分の面積内には複数の貫通孔3が設けられている。この貫通孔3はエッチングのときに発生する水素ガスをカーボン板1の裏面に逃がす役目をするもので、水素ガスによるエッチング効率の低下を防ぐことができる。
【0025】
この貫通孔3の径は、貫通孔3の直径をT1、カーボン板1の板厚をT2としたとき、T1≧T2になるようにして、また、貫通孔3の総面積をカーボン板1の露出部分の面積の5〜10%とすることにより、エッチングのときに発生した水素ガスをカーボン板1の裏面にすみやかに逃がすことができる。
【0026】
このような構成のカーボン電極は、カーボン電極の電流密度が均一になり、アルミニウム箔のエッチングのバラツキを少なくすることができる。また、金属板を左右両端に分離することにより長寿命化を図ることができるものである。
【0027】
次に、上記カーボン電極を用いたアルミ電解コンデンサ用電極箔のエッチング方法について述べる。
【0028】
図2は上記カーボン電極が複数配置されたエッチング槽を示す断面図である。同図において、11はアルミニウム箔、12a,12b,12c,12dはアルミニウム箔11に対向するように配置された一対のカーボン電極で、それぞれに陽極と陰極の配線が接続される。13a,13b,13c,13dはエッチング槽16および17の上部に配置されたローラー、14a,14b,14c,14dはエッチング槽16および17内に配置された槽内ローラー、15はエッチング液で、→はアルミニウム箔11の流れる方向を示す。
【0029】
アルミニウム箔11のエッチングは、まず、上記エッチング槽16においてアルミニウム箔11がローラー13aを介してエッチング液15中に入り、エッチング液15中でアルミニウム箔11と対向するように配置された一対のカーボン電極12aの間で交流エッチングされる。次に、アルミニウム箔11が槽内ローラー14a,14bを通過して、再度アルミニウム箔11と対向するように配置された一対のカーボン電極12bの間で交流エッチングされる。次に、このアルミニウム箔11はエッチング槽17に移り、一対のカーボン電極12cの間で交流エッチングされ、続いて、アルミニウム箔11が槽内ローラー14c,14dを通過して、再度アルミニウム箔11と対向するように配置された一対のカーボン電極12dの間で交流エッチングされる。
【0030】
このエッチング槽16,17に用いるエッチング液は、5〜15%の塩酸水溶液に、硼酸、蓚酸、硫酸、リン酸などを添加したエッチング液15を用い、交流電流の電流密度は0.1〜0.5A/cm2の交流電流を印加する。その後水洗をし、脱Cl処理してエッチングされたアルミニウム箔を得ることができる。
【0031】
このようにしてエッチングされたアルミ電解コンデンサ用電極箔は、エッチングのバラツキが少なく、均一にエッチングされた電極箔を得ることができるものである。
【0032】
以下、本実施の形態の実施例について説明をする。
【0033】
(実施例1)
図2のエッチング槽を用いて、純度99.98%、厚み0.1mm、幅500mm、長さ1000mの高純度アルミニウム箔を、エッチング液は10wt%の塩酸溶液に硼酸を0.5wt%添加した30℃のエッチング液で、また、一対のカーボン電極には電流密度0.2A/cm2、周波数25Hzの交流電流を印加し、毎分1mのスピードで交流エッチングをした。その後脱Cl処理として10wt%の硝酸で液温50℃の溶液中に1分間浸漬し、続いて乾燥してエッチングされたアルミニウム箔を作製した。
【0034】
なお、上記カーボン電極は、800×1500×40mmの大きさで、その左右両端に140×1650×10mmの銅板を設け、この銅板を上部150mmを露出させて上記カーボン電極に密着するようにゴムライニングし、上記カーボン電極の中央部(カーボン板の露出部分)に、直径42mmの貫通孔を等間隔で30個設けたものを用いた。
【0035】
(実施例2)
上記実施例1において、カーボン電極を800×1500×40mmの大きさで、その左右両端に100×1650×10mmの銅板を設け、この銅板を上部150mmを露出させて上記カーボン電極に密着するようにゴムライニングし、上記カーボン電極の中央部(カーボン板の露出部分)に直径42mmの貫通孔を等間隔で50個開けたものを用いた以外は実施例1と同様にしてエッチングされたアルミニウム箔を作製した。
【0036】
(実施例3)
上記実施例1において、カーボン電極を800×1500×40mmの大きさで、その左右両端に80×1650×10mmの銅板を設け、この銅板を上部150mmを露出させて上記カーボン電極に密着するようにゴムライニングし、上記カーボン電極の中央部(カーボン板の露出部分)に直径42mmの貫通孔を等間隔で68個開けたものを用いた以外は実施例1と同様にしてエッチングされたアルミニウム箔を作製した。
【0037】
(実施例4)
上記実施例1において、カーボン電極の中央部(カーボン板の露出部分)に、直径60mmの貫通孔を等間隔で20個開けたものを用いた以外は実施例1と同様にしてエッチングされたアルミニウム箔を作製した。
【0038】
(比較例)
上記実施例1において、カーボン電極を図3に示す従来のカーボン電極を用いた以外は実施例1と同様にしてエッチングされたアルミニウム箔を作製した。
【0039】
上記実施例1〜4と比較例のエッチングされたアルミニウム箔について、100mごとに左側部、中央部、右側部の3ポイントについて静電容量を測定(EIAJ法 RC−2364Aに準じる)し、そのバラツキを調べた結果を(表1)に示す。なお、各ポイントごとの試料数はn=5とした。
【0040】
【表1】
【0041】
(表1)から明らかなように、金属板を設ける部分の面積がカーボン板の面積に対して20〜50%の範囲にし、そのカーボン板の中央部の貫通孔の総面積をカーボン板の露出部分の面積の5〜10%とした構成のカーボン電極を用いてエッチングされたアルミニウム箔は、比較例のエッチングされたアルミニウム箔に比べて静電容量が高く、そのバラツキが著しく良化している。
【0042】
なお、上記実施例1〜4ではカーボン電極の大きさが800×1500×40mmのものを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、エッチング槽の大きさやアルミニウム箔の幅寸法により任意に変更することができる。また、カーボン電極の大きさが変われば、当然、金属板の大きさも変り、金属板を設ける部分の面積がカーボン板の面積に対して20〜50%の範囲にした構成のカーボン電極であれば、上記実施例1〜4と同様の特性を得ることができる。
【0043】
【発明の効果】
以上のように本発明のエッチング用カーボン電極は、板状のカーボン板と、このカーボン板の片面の両端に一対で設けられカーボン板よりも長く形成されてカーボン板から突出する部分を配線接続部とした金属板と、この一対の金属板の配線接続部を除く部分を上記カーボン板に密着させてシールしたシール部材により構成され、上記カーボン板の露出部分に複数の貫通孔を設けてなる構成とすることにより、カーボン電極の電流密度が均一になり、アルミニウム箔のエッチングのバラツキを少なくすることができる。また、金属板を左右両端に分離することにより長寿命化を図ることができるものである。
【0044】
さらに、上記カーボン電極を用いて、一対のカーボン電極を複数個備えた複数のエッチング槽内で、アルミニウム箔を一対のカーボン電極の間を通過させて交流電流を印加して交流エッチングを行うことにより、生産性を向上させてエッチングのバラツキの少ないアルミニウム箔を得ることができ、しかもカーボン電極の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態によるエッチング用カーボン電極を示す正面図
(b)同A−A断面図
【図2】同実施の形態によるカーボン電極が配置されたエッチング槽を示す断面図
【図3】従来のエッチング用カーボン電極を示す正面図
【符号の説明】
1 カーボン板
2 金属板
3 貫通孔
4 シール部
Claims (7)
- 板状のカーボン板と、このカーボン板の片面の両端に一対で設けられカーボン板よりも長く形成されてカーボン板から突出する部分を配線接続部とした金属板と、この一対の金属板の配線接続部を除く部分を上記カーボン板に密着させてシールしたシール部材により構成され、上記カーボン板の露出部分に複数の貫通孔を設けてなるエッチング用カーボン電極。
- 金属板を設ける部分の面積がカーボン板の面積に対して20〜50%である請求項1に記載のエッチング用カーボン電極。
- 金属板が銅またはその合金である請求項1に記載のエッチング用カーボン電極。
- 貫通孔の直径をT1、カーボン板の板厚をT2としたとき、T1≧T2になるようにした請求項1に記載のエッチング用カーボン電極。
- 貫通孔の総面積をカーボン板の露出部分の面積の5〜10%とした請求項1に記載のエッチング用カーボン電極。
- 請求項1〜5のいずれか一つに記載のエッチング用カーボン電極を一対でエッチング槽内に配設し、この一対のエッチング用カーボン電極の間をアルミニウム箔を通過させて交流電流を印加して交流エッチングを行うようにしたアルミ電解コンデンサ用電極箔のエッチング方法。
- 交流電流を印加して交流エッチングを行う際の電流密度を0.1〜3.0A/cm2の範囲とした請求項6に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔のエッチング方法。
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