JP4978509B2 - 電極箔の製造方法 - Google Patents
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Description
「電解液陰極アルミニウム電解コンデンサ」, 永田伊左也著,日本蓄電器工業株式会社, 1997年発行.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面によれば、第1の弁金属からなる一群の金属微粒子が、金属微粒子間に微細空洞を形成するように相互に固着してなる弁金属層が、第2の弁金属からなる金属箔に固着してなる金属箔の製造方法において、樹脂でコーティングされた前記第1の弁金属からなる微粒子群をエアロゾル化し、エアロゾル化した前記微粒子群を真空中で前記金属箔に向けて噴射して、前記微粒子群が相互に固着してなるエアロゾルデポジション層を前記金属箔に固着させる第1の工程と、前記エアロゾルデポジション層から、前記樹脂を選択的に除去して前記弁金属層を形成する第2の工程を、具備することを特徴とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第2の側面によれば、第1の弁金属からなる弁金属からなる金属微粒子が、金属微粒子間に微細空洞を形成するように相互に固着してなる弁金属層が、第2の弁金属からなる金属箔に固着してなる金属箔の製造方法において、前記第1の弁金属からなる第1の微粒子群と樹脂からなる第2の微粒子群からなる混合物をエアロゾル化し、エアロゾル化した前記混合物を真空中で前記金属箔に向けて噴射して、前記混合物の各微粒子が相互に固着してなるエアロゾルデポジション層を前記金属箔に固着させる第1の工程と、前記エアロゾルデポジション層から、前記樹脂を選択的に除去して前記弁金属層を形成する第2の工程を、具備することを特徴とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第3の側面によれば、第1の弁金属からなる弁金属からなる金属微粒子が、金属微粒子間に微細空洞を形成するように相互に固着してなる弁金属層が、第2の弁金属からなる金属箔に固着してなる金属箔の製造方法において、前記第1の弁金属からなり第1の樹脂でコーティングされた第1の微粒子群と、前記第1の弁金属を化成処理して得られる酸化被膜より誘電率が高いセラミックからなり前記第1の微粒子群より粒径が小さく且つ第2の樹脂でコーティングされた第2の微粒子群とからなる混合物をエアロゾル化し、エアロゾル化した前記混合物を真空中で前記金属箔に向けて噴射して、前記混合物の各微粒子が相互に固着してなるエアロゾルデポジション層を前記金属箔に固着させる第1の工程と、前記エアロゾルデポジション層から、前記第1及び第2の樹脂を選択的に除去して前記弁金属層を形成する第2の工程を具備することを特徴とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第4の側面によれば、第1乃至3の発明において、前記金属箔が、アルミニウム箔であることを特徴とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第5の側面によれば、第4に記載の発明において、前記アルミニウム箔が、エッチング処理によって表面積が増大されられていることを特徴とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第6の側面によれば、第1乃至5の発明において、前記第2の工程の後、前記弁金属層及び前記金属箔を化成処理することを特徴とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第7の側面によれば、第1乃至5の発明において、前記第2の弁金属が、アルミニウム、チタン、タンタル、ニオブ、アルミニウム合金、チタン合金、タンタル合金、及びニオブ合金からなる群から選ばれた何れかの弁金属であることを特徴とする。
本実施の形態は、樹脂(例えば、アクリル)でコーティングされた弁金属(例えば、アルミニウム)からなる微粒子をエアロゾル化し、エアロゾル化した微粒子を、金属箔(例えば、アルミニウム箔)に向けて噴射して形成する電解コンデンサ用の電極箔(陽極箔)の製造方法に係るものである。
図1は、本実施の形態に従う電極箔を陽極箔として適用する巻回型電解コンデンサ6の概観を示す斜視図である。図2は、本実施の形態に従う電極箔を陽極箔として適用する巻回型電解コンデンサ6の外装(金属ケース)8を外して透視状に内部を観察した図である。封口体(絶縁樹脂)10に陽極電極リード12、陰極電極リード14が固定されている。
図3は、本実施の形態によって製造される電極箔(陽極箔)の断面図である。
以下に、図3に示した電極箔24の製造方法を説明する。但し、電極箔24を構成する各部材は、上記「(ii)電極箔の構成」で例示した材料(アルミニウム、Al2O3)によって構成されているものとする。
上記図4の処理フローにより形成された電極箔24に対して、引張強度、漏れ電流(ステップS14の化成処理で形成した誘電体酸化皮膜層に対する漏れ電流)、及び単位面積当たりの静電容量を測定した。但し、引張強度は、アルミニウム箔34の両面に弁金属層30が設けられた、厚さ80μm(=アルミニウム箔40μm+弁金属層20μm+弁金属層20μm)の試料に対して行った。
上述したように、本実施の形態では、樹脂(アクリル)でコーティングされた第1の弁金属(アルミニウム)からなる微粒子群(粉末)を真空中でエアロゾル化し(ステップS10)、エアロゾル化した微粒子群(粉末)を真空中で金属箔(アルミニウム箔34)に向けて噴射して(ステップS12)、上記微粒子群が相互に固着してなるエアロゾルデポジション層56を上記金属箔(アルミニウム箔34)に固着させる第1の工程と、上記エアロゾルデポジション層56から、樹脂を選択的に除去して弁金属層30を形成する第2の工程によって電極箔を製造する。
本実施の形態は、樹脂(例えば、アクリル)でコーティングされた弁金属(例えば、アルミニウム)からなる微粒子をエアロゾル化し、エアロゾル化した微粒子を、エッチング処理(粗面化処理)されたアルミニウム箔に向けて噴射して形成する電解コンデンサ用の電極箔(陽極箔)の製造方法に係るものである。
本実施の形態に従う電極箔を陽極箔として適用する巻回型電解コンデンサの構成は、実施の形態1の巻回型電解コンデンサと略同じである(図1及び2参照)。従って、その説明は省略する。
本実施の形態に従って製造される電極箔68(陽極箔)の構成も、実施の形態1の電極箔の構成と略同じである。但し、弁金属層30が固着される金属箔32が、予めエッチング処理(粗面化処理)されたアルミニウム箔(エッチドアルミニウム箔)である点で、実施の形態1の電極箔と異なる(図9参照)。尚、図9は、本実施の形態によって製造される金属箔(陽極箔)の断面構造を説明する図である。
本実施の形態における電極箔の製造方法は、以下の点を除いて、実施の形態1における電極箔の製造方法と略同じである。
上記図10の処理フローにより形成された電極箔68に対して、実施の形態1と同様に、引張強度、漏れ電流(ステップS18の化成処理で形成した誘電体酸化皮膜層に対する漏れ電流)、及び単位面積当たりの静電容量を測定した。測定条件等は、実施の形態1と同じである。
本実施の形態は、弁金属(例えば、アルミニウム)からなる第1の微粒子と樹脂(例えば、アクリル)からなる第2の微粒子の混合物をエアロゾル化し、エアロゾル化した微粒子を、金属箔(例えば、アルミニウム)に向けて噴射して形成する電解コンデンサ用の電極箔(陽極箔)の製造方法に係るものである。
本実施の形態に従う電極箔を陽極箔として適用する巻回型電解コンデンサの構成は、実施の形態1の巻回型電解コンデンサと略同じである(図1及び2参照)。従って、その説明は省略する。
本実施の形態によって製造される電極箔(陽極箔)の構成も、実施の形態1の電極箔の構成と略同じである。但し、弁金属層23に形成される微細空洞28が、樹脂(アクリル)からなる上記第2の微粒子が除去された後の空間に由来する点で実施の形態1の電極箔と異なる(図13参照)。尚、図13は、本実施の形態によって製造される金属箔(陽極箔)の断面構造を説明する図である。
本実施の形態における電極箔の製造方法は、以下の点を除いて、実施の形態1における電極箔の製造方法と略同じである。
本実施の形態により形成された電極箔74に対して、実施の形態1と同様に、引張強度、漏れ電流(ステップS18の化成処理により形成した誘電体酸化皮膜層に対する漏れ電流)、及び単位面積当たりの静電容量を測定した。測定条件等は、実施の形態1と同じである。
上述したように、本実施の形態に係る電極箔の製造方法は、第1の弁金属(アルミニウム)からなる第1の微粒子群と樹脂(アクリル樹脂)からなる第2の微粒子群からなる混合物をエアロゾル化し(図14参照)、エアロゾル化した上記混合物を真空中で上記金属箔34に向けて噴射して、上記混合物の各微粒子が相互に固着してなるエアロゾルデポジション層56を金属箔32(アルミニウム箔34)に固着させる第1の工程(図15(a),(b)参照)と、上記エアロゾルデポジション層56から、上記樹脂(アクリル樹脂)を選択的に除去して上記弁金属層30を形成する第2の工程(図16(c)参照)を具備している。
本実施の形態は、弁金属(例えば、アルミニウム)からなり第1の樹脂(例えば、アクリル)でコーティングされた第1の微粒子と第2の樹脂(例えば、ブチラール樹脂)でコーティングされたセラミックス(例えば、チタン酸バリウム)からなる第2の微粒子の混合物をエアロゾル化し、エアロゾル化した微粒子を、エッチング処理(粗面化処理)されたアルミニウム箔(エッチドアルミニウム箔66)に向けて噴射して形成する電解コンデンサ用の電極箔(陽極箔)の製造方法に係るもので。
本実施の形態に従う電極箔を陽極箔として適用する巻回型電解コンデンサの構成は、実施の形態1の巻回型電解コンデンサと略同じである(図1及び2参照)。従って、その説明は省略する。
本実施の形態によって製造される電極箔76(陽極箔)の構成は、以下の点を除き、実施の形態2の電極箔の構成と略同じである。
本実施の形態における電極箔76の製造方法は、以下の点を除いて、エッチドアルミニウム箔を基板とする実施の形態2における電極箔68の製造方法と略同じである。
すなわち、エアロゾル化されエッチドアルミニウム箔66に向かって噴射される原料粉末が、平均粒径が約3μmのアルミニウムからなりアクリル樹脂でコーティングされた第1の微粒子と平均粒径が約100nmのチタン酸バリウム(BaTiO3;比誘電率200)からなりブチラール樹脂でコーティングされた第2の微粒子の混合物である点で、本実施の形態の製造方法は、実施の形態2の製造方法と異なる。尚、アクリル樹脂からなるコーティング層の厚さとしては、100nm〜1μmが好ましい。また、ブチラール樹脂からなるコーティング層の厚さとしては、100nm〜1000nmが好ましい。
本実施の形態により形成された電極箔76に対して、実施の形態1と同様に、引張強度、漏れ電流(ステップS18の化成処理で形成した誘電体酸化皮膜層に対する漏れ電流)、及び単位面積当たりの静電容量を測定した。測定条件等は、実施の形態1と同じである。
上述したように、本実施の形態に係る電極箔の製造方法は、上記第1の弁金属(アルミニウム)からなり第1の樹脂(アクリル樹脂)でコーティングされた第1の微粒子群と、上記第1の弁金属(アルミニウム)を化成処理して得られる酸化被膜より誘電率が高いセラミック(チタン酸バリウム)からなり上記第1の微粒子群より粒径が小さく且つ第2の樹脂(ブチラール樹脂)でコーティングされた第2の微粒子群からなる混合物をエアロゾル化し、エアロゾル化した上記混合物を真空中で金属箔(エッチドアルミニウム箔66)に向けて噴射して、上記混合物の各微粒子が相互に固着してなるエアロゾルデポジション層を上記金属箔に固着させる第1の工程(S12)と、上記エアロゾルデポジション層から、上記第1及び第2の樹脂(アクリル樹脂とブチラール樹脂)を選択的に除去して、上記弁金属層30を形成する第2の工程を具備している。
本実施の形態は、樹脂(例えば、アクリル)でコーティングされた弁金属(例えば、アルミニウム)からなり平均粒径の異なる2種類の微粒子が混合された原料粉末をエアロゾル化してアルミニウム箔に向けて噴射してエアロゾルデポジッション層を形成し、このエアロゾルデポジション層及びアルミニウム箔を、エッチング処理(粗面化処理)しないまま化成処理する電解コンデンサ用の電極箔(陽極箔)の製造方法に係るものである。
本実施の形態に従う電極箔を陽極箔として適用する巻回型電解コンデンサの構成は、実施の形態1の巻回型電解コンデンサと略同じである(図1及び2参照)。従って、その説明は省略する。
本実施の形態によって製造される電極箔88(陽極箔)の構成は、実施の形態1の電極箔の構成と略同じである。但し、弁金属層30及びアルミニウム箔34がエッチング処理されていない点で、実施の形態1の電極箔24と異なる。図23は、本実施の形態によって製造される金属箔(陽極箔)の断面構造を説明する図である。
本実施の形態における電極箔の製造方法は、以下の点を除いて、実施の形態1における電極箔の製造方法と略同じである。
上記図22の処理フローにより形成された電極箔88に対して、実施の形態1と同様に、引張強度、漏れ電流(ステップ18の化成処理で形成した誘電体酸化皮膜層に対する漏れ電流)、及び単位面積当たりの静電容量を測定した。測定条件等は、実施の形態1と同じである。
上記実施の形態1乃至5と比較する比較試料を次のように作製し、その特性を測定した。
6・・・巻回型電解コンデンサ 8・・・外装(金属ケース)
10・・・封口体(絶縁樹脂) 12・・・陽極電極リード
14・・・陰極電極リード 16・・・コンデンサ素子
18・・・陽極箔 20・・・陰極箔 22・・・電解紙
24・・・実施の形態1に係る電極箔
26・・・金属微粒子 28・・・微細空洞 30・・・弁金属層
32・・・金属箔 34・・・アルミニウム箔
38・・・エアロゾルデポジション装置
40・・・成膜室 42・・・ステージ 44・・・真空ポンプ
46・・・原料粉末 48・・・エアロゾル発生容器
50・・・振動器 52・・・高純度ヘリウムガス
54・・・ノズル 56・・・エアロゾルデポジション層
60・・・アルミニウム微粒子 62・・・コーティング層
64・・・アクリル樹脂でコーティングされたアルミニウム微粒子
66・・・エッチンドアルミニウム箔
68・・・実施の形態2に係る電極箔 69・・・エッチド面
70・・・アルミニウム微粒子 72・・・アクリル樹脂微粒子
74・・・実施の形態3に係る電極箔
76・・・実施の形態4に係る電極箔 78・・・セラミックス微粒子
80・・・ブチラール樹脂でコーティングされたチタン酸バリウ微粒子
82・・・チタン酸バリウム微粒子
84・・・チタン酸バリウム微粒子が表面に固着したアルミニウム微粒子
86・・・誘電体酸化皮膜層
88・・・実施の形態5によって製造される電極箔
Claims (7)
- 第1の弁金属からなる一群の金属微粒子が、金属微粒子間に微細空洞を形成するように相互に固着してなる弁金属層が、
第2の弁金属からなる金属箔に固着してなる金属箔の製造方法において、
樹脂でコーティングされた前記第1の弁金属からなる微粒子群をエアロゾル化し、エアロゾル化した前記微粒子群を真空中で前記金属箔に向けて噴射して、
前記微粒子群が相互に固着してなるエアロゾルデポジション層を前記金属箔に固着させる第1の工程と、
前記エアロゾルデポジション層から、前記樹脂を選択的に除去して前記弁金属層を形成する第2の工程を、
具備することを特徴とする電極箔の製造方法。 - 第1の弁金属からなる弁金属からなる金属微粒子が、金属微粒子間に微細空洞を形成するように相互に固着してなる弁金属層が、
第2の弁金属からなる金属箔に固着してなる金属箔の製造方法において、
前記第1の弁金属からなる第1の微粒子群と樹脂からなる第2の微粒子群からなる混合物をエアロゾル化し、エアロゾル化した前記混合物を真空中で前記金属箔に向けて噴射して、前記混合物の各微粒子が相互に固着してなるエアロゾルデポジション層を前記金属箔に固着させる第1の工程と、
前記エアロゾルデポジション層から、前記樹脂を選択的に除去して前記弁金属層を形成する第2の工程を、
具備することを特徴とする電極箔の製造方法。 - 第1の弁金属からなる弁金属からなる金属微粒子が、金属微粒子間に微細空洞を形成するように相互に固着してなる弁金属層が、
第2の弁金属からなる金属箔に固着してなる金属箔の製造方法において、
前記第1の弁金属からなり第1の樹脂でコーティングされた第1の微粒子群と、前記第1の弁金属を化成処理して得られる酸化被膜より誘電率が高いセラミックからなり前記第1の微粒子群より粒径が小さく且つ第2の樹脂でコーティングされた第2の微粒子群とからなる混合物をエアロゾル化し、エアロゾル化した前記混合物を真空中で前記金属箔に向けて噴射して、前記混合物の各微粒子が相互に固着してなるエアロゾルデポジション層を前記金属箔に固着させる第1の工程と、
前記エアロゾルデポジション層から、前記第1及び第2の樹脂を選択的に除去して前記弁金属層を形成する第2の工程を、
具備することを特徴とする電極箔の製造方法。 - 請求項1乃至3に記載の電極箔の製造方法において、
前記金属箔が、アルミニウム箔であることを
特徴とする電極箔の製造方法。 - 請求項4に記載の電極箔の製造方法において、
前記アルミニウム箔が、エッチング処理によって表面積が増大されられていることを
特徴とする電極箔の製造方法。 - 請求項1乃至5に記載の電極箔の製造方法において、
前記第2の工程の後、前記弁金属層及び前記金属箔を化成処理することを
特徴とする電極箔の製造方法。 - 請求項1乃至5に記載の電極箔の製造方法において、
前記第2の弁金属が、アルミニウム、チタン、タンタル、ニオブ、アルミニウム合金、チタン合金、タンタル合金、及びニオブ合金からなる群から選ばれた何れかの弁金属であることを
特徴とする電極箔の製造方法。
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