JP5104007B2 - Electrode foil and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は,電解コンデンサの陽極箔に適した電極箔及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an electrode foil suitable for an anode foil of an electrolytic capacitor and a manufacturing method thereof.
一般にアルミ電解コンデンサ用電極箔は,98%以上の高純度なアルミニウムを圧延し箔状にしたものを出発材料として製造されている。アルミニウムを溶解させる酸またはアルカリ溶液中で,公知の直流電解エッチング法,交流電解エッチング方法または,双方交互に使用して,アルミニウム箔の表面上に無数のピットを形成させ,実質の表面積を拡大させ,静電容量を大きくしたものを使用している。 In general, an electrode foil for an aluminum electrolytic capacitor is manufactured using a rolled foil of 98% or more high-purity aluminum as a starting material. In acid or alkaline solution that dissolves aluminum, the known DC electrolytic etching method, AC electrolytic etching method, or both are alternately used to form innumerable pits on the surface of the aluminum foil, thereby increasing the substantial surface area. , The one with larger capacitance is used.
かかるエッチング方法により,単位面積当たりの倍率は数百倍,おおよそ300倍から400倍になる。 By this etching method, the magnification per unit area is several hundred times, approximately 300 times to 400 times.
電解コンデンサは,誘電体層が極めて薄い酸化皮膜層からなるので,電極の単位面積あたりの静電容量値が高く,小形で大容量のものが得られるのが特長である。一方,電子機器の小形化に伴い,電解コンデンサに対しても更なる小形,大容量化が求められている。 Electrolytic capacitors are characterized in that since the dielectric layer is made of an extremely thin oxide film layer, the capacitance value per unit area of the electrode is high, and a small and large-capacity capacitor can be obtained. On the other hand, with the downsizing of electronic equipment, there is a demand for further downsizing and larger capacity of electrolytic capacitors.
前記のようにエッチング処理により単位面積の容量を大きくしようとすると,アルミニウム箔全体がエッチングピットに覆われてしまい,電極箔が脆くなり,電極箔強度の低下を引き起こしてしまう。 If an attempt is made to increase the capacity of the unit area by etching as described above, the entire aluminum foil is covered with etching pits, the electrode foil becomes brittle, and the electrode foil strength is reduced.
これに対する一方法として箔強度を保持しながら電極箔の表面積を大きく取るために,アルミニウム箔の厚さを厚くしたものをエッチングし,単位面積当たりの容量を大きくしている。 In order to increase the surface area of the electrode foil while maintaining the foil strength, one method for this is to increase the capacity per unit area by etching a thick aluminum foil.
この方法では,単位面積の容量は大きくなるが,前記の電極箔を用いて,一般的な巻回型電解コンデンサを作成すると, 電極箔の厚さが厚いため,使用できる電極箔の長さに制限が発生し,ケースに収納できない素子が形成されてしまう。 In this method, the capacity of the unit area is large. However, when a general wound electrolytic capacitor is made using the above electrode foil, the thickness of the electrode foil is so large that the length of the usable electrode foil is reduced. Limitation occurs, and an element that cannot be stored in the case is formed.
さらに,積層型固体電解コンデンサの場合,その形状の性質上高さの制約があり,むやみに高さを高く出来ない。前述の強度を落とした箔では,積層時の溶接条件が容易に設定できず,溶接後の強度にも問題がでてくる。 Furthermore, in the case of a multilayer solid electrolytic capacitor, there are restrictions on the height due to the nature of its shape, and the height cannot be increased unnecessarily. For foils with reduced strength, the welding conditions during lamination cannot be set easily, and the strength after welding also becomes problematic.
このために,容量を大きくしようとすると,積層枚数を増やすか,厚い電極箔を使用せざるを得なくなり,コンデンサの高さ寸法が大きくなってしまう。 For this reason, if the capacity is increased, the number of laminated layers must be increased or a thick electrode foil must be used, resulting in an increase in the height of the capacitor.
上記の一般的従来技術に加え,巻回型電解コンデンサの場合は,合成容量によって容量が算出される点に着目して,特許文献1に記載のように,基材表面に金属窒化物の蒸着皮膜を形成して容量増大を図る方法が知られている。あるいは,特許文献2に記載のように陰極にカーボンを物理的に接触させた箔を用いて,陰極側の容量をキャンセルし,陽極側の容量のみを合成容量に反映させることにより容量増大を図る方法が提案されている。
しかしながら,これらの従来方法を用いても,今後市場から要求される更なる大容量化に対しては,現状と同等の厚み,強度および耐圧を保った上で,大容量が実現できる陽極材料がなければ,十分対応できる電解コンデンサを得ることができない。 However, even if these conventional methods are used, in order to further increase the capacity demanded from the market in the future, an anode material capable of realizing a large capacity while maintaining the same thickness, strength and pressure resistance as the current situation is available. Without this, it is not possible to obtain an electrolytic capacitor that can sufficiently cope.
したがって,本発明の目的は,従来と同等の厚み,強度,耐圧を保ったまま,コンデンサの容量に関係した陽極箔表面積を飛躍的に増大し得る陽極箔に適した電極箔の構造とその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a structure of an electrode foil suitable for an anode foil capable of dramatically increasing the surface area of the anode foil related to the capacitance of the capacitor while maintaining the same thickness, strength, and breakdown voltage as in the past, and its manufacture. It is to provide a method.
上記の目的を達成するために,本発明に従う電極箔は,金属箔表面上に誘電率を有する弁金属粒子及び/又はセラミック粒子を主成分とした金属粒子及びセラミック粒子が堆積された構造を有することを特徴とする。 To achieve the above object, an electrode foil according to the present invention has a structure in which metal particles and ceramic particles mainly composed of valve metal particles and / or ceramic particles having a dielectric constant are deposited on the surface of the metal foil. It is characterized by that.
さらに,前記金属粒子及び/又はセラミック粒子の堆積はエアロゾルデポジションを用いて形成されていることを特徴とする。 Further, the metal particles and / or ceramic particles are deposited using aerosol deposition.
また,上記の目的を達成するために,本発明に従う電極箔の製造方法は,エアロゾルチャンバーの製膜室内にアルミニウム箔を配置し,アルミニウム粉末をエアロゾル化し,前記エアロゾル化されたアルミニウム粉末を前記製膜室内に配置されたアルミニウム箔に噴射し,前記アルミニウム箔上にアルミニウム粒子を堆積させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for producing an electrode foil according to the present invention comprises placing an aluminum foil in a film forming chamber of an aerosol chamber, aerosolizing the aluminum powder, and producing the aerosolized aluminum powder as the product. It sprays on the aluminum foil arrange | positioned in a film chamber, and aluminum particle | grains are deposited on the said aluminum foil, It is characterized by the above-mentioned.
好ましくは,このようにアルミニウム箔の表面上若しくは,アルミニウム箔の表面を電解エッチングして得られたエッチング箔の表面上に,誘電率を有する超微細粉を高速の気体中に均一拡散させ、前記の気体を対象物である金属箔または,エッチド箔表面に噴射させ,超微細粉の成形膜を形成させた後, 微細粉の一つ一つをエッチングすることにより,従来のアルミニウム単体のエッチド箔に比べ, 同じ厚さの箔においてアルミニウムの表面積を大きくできる。 Preferably, ultrafine powder having a dielectric constant is uniformly diffused in a high-speed gas on the surface of the aluminum foil or the surface of the etching foil obtained by electrolytic etching of the surface of the aluminum foil in this way, The conventional aluminum single-piece etched foil is formed by injecting the gas of metal onto the surface of the target metal foil or etched foil to form an ultrafine powder molding film and then etching each fine powder. Compared with, the surface area of aluminum can be increased with the same thickness of foil.
以下に,図面に従い本発明の実施の形態例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は,本発明に従う電極箔を陽極箔として適用する実施例としての巻回型電解コンデンサの構造を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a wound electrolytic capacitor as an embodiment in which an electrode foil according to the present invention is applied as an anode foil.
図1において,(a)は外観であり,(b)は外装(金属ケース)10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)11に陽極電極リード12,陰極電極リード13が固定されている。
In FIG. 1, (a) is an external appearance, and (b) is a diagram in which the exterior (metal case) 10 is removed and the inside is observed in a perspective manner. An
巻回されたコンデンサ素子20が,外装(金属ケース)10内で,封口体(絶縁樹脂)11に固定され,陽極電極リード12,陰極電極リード13が,それぞれ,本発明に従う電極箔を使用する陽極箔21と,陰極箔22に電気的に接続されている。
The
陽極箔21と陰極箔22が,セパレータである電解紙23を介して円筒形に巻回され,終端部が巻き止めテープ24で固定されて巻回状態が維持されている。
The
本発明の電極箔を使用する電解コンデンサは,陽極箔となるアルミニウム箔を電解エッチングして得られたエッチド電極箔を使用した従来構成の電解コンデンサより,さらなる高容量を実現させるものである。 The electrolytic capacitor using the electrode foil of the present invention realizes a higher capacity than a conventional electrolytic capacitor using an etched electrode foil obtained by electrolytic etching of an aluminum foil serving as an anode foil.
そして,特徴として,本発明に従う電極箔は,従来の金属箔もしくは,これをエッチングして得られたエッチド金属箔の表面上に,100nm〜100μmの範囲内の粒径の金属の超微細粉又は,前記金属の超微細粉及び,又は10以上の高誘電率を有する酸化物,窒化物,炭化物から成る超微細粉,あるいは弁金属類の表面を酸化させた超微細粉であって,500nm以下の粒径の超微細粉を高速の気体中に均一拡散させ,前記の気体を対象物であるエッチド電極箔表面に噴射させ,超微細粉の成形膜を形成させた構造を有する。 As a feature, the electrode foil according to the present invention is an ultrafine powder of metal having a particle diameter in the range of 100 nm to 100 μm on the surface of a conventional metal foil or an etched metal foil obtained by etching the metal foil. , Ultrafine powders of the above metals and / or ultrafine powders of oxides, nitrides and carbides having a high dielectric constant of 10 or more, or ultrafine powders obtained by oxidizing the surface of valve metals, 500 nm or less The ultrafine powder having a particle size of 1 is uniformly diffused in a high-speed gas, and the gas is sprayed onto the surface of the etched electrode foil, which is the object, to form a molded film of ultrafine powder.
上記の弁金属粒子は, 弁金属アルミニウム及びその化合物, チタン及びその化合物, タンタル及びその化合物, ニオブ及びその化合物のいずれかを少なくともひとつ以上を含むものである。 The valve metal particles include at least one of valve metal aluminum and its compound, titanium and its compound, tantalum and its compound, niobium and its compound.
上記の構造により,従来のアルミニウム箔単体のエッチド電極箔に比べ, 同じ厚さの電極箔においてアルミニウムの表面積を拡大させた電極箔を得ることができる。さらに,追加的に,前記のエッチド電極箔表面に形成された超微細粉の成形膜を電解エッチングしても良い。 With the above structure, it is possible to obtain an electrode foil in which the surface area of the aluminum is expanded with the same thickness of the electrode foil as compared with the conventional etched electrode foil of a single aluminum foil. In addition, the ultrafine powder molded film formed on the etched electrode foil surface may be electrolytically etched.
これらの処理により従来のアルミニウム箔単体のエッチド電極箔に比べ,本発明により同じ厚さの電極箔においてアルミニウムの表面積を更に拡大させた電極箔を得ることができる。 By these treatments, an electrode foil in which the surface area of aluminum is further expanded in the electrode foil having the same thickness can be obtained according to the present invention as compared with a conventional etched electrode foil of a single aluminum foil.
かかる本発明に従う電極箔の特徴的構成により,陽極箔として用いることにより小型で大容量の電解コンデンサを提供することが可能である。 With the characteristic configuration of the electrode foil according to the present invention, it is possible to provide a small-sized and large-capacity electrolytic capacitor when used as an anode foil.
以下に,かかる本発明に従う電極箔構成とその製造方法の特徴を実施例に基づき,詳細に説明する。 Hereinafter, the electrode foil configuration according to the present invention and the characteristics of the manufacturing method thereof will be described in detail based on examples.
[第1の実施例]
(通常のアルミニウム箔にアルミニウム微粒子を成膜する実施例)
図2は,本発明に従う第1の実施例の電極箔の製造方法の手順を示すフロー図である。フローの左側に処理ステップに対応して状態図を示している。
[First embodiment]
(Example of depositing aluminum fine particles on a normal aluminum foil)
FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing the electrode foil of the first embodiment according to the present invention. A state diagram corresponding to the processing steps is shown on the left side of the flow.
40μm厚の圧延法による純度99%アルミニウム箔21を用意した(ステップS1:状態I)。
An
用意されたアルミニウム箔21に対し,エアロゾルデポジションチャンバーで表面処理を以下のように実施した。図3は,エアロゾルデポジションチャンバーの概略構成例を示す図である。
Surface treatment was performed on the prepared
製膜室303内にX,Y方向に移動可能のステージ304を有し,これにステップS1で用意した圧延アルミニウム箔21を貼り付け配置した(ステップS2)。
The
製膜室303内は,真空ポンプ306で真空に引き,予め10Pa以下に減圧した(ステップS3)。
The inside of the
一方,平均粒径8μmの弁金属であるAl粉末を主成分とする原料粉末300をエアロゾル発生容器301Aに入れ,振動器301Bによりエアロゾル発生容器301A全体に超音波を加え, 約150度で加熱しながら,30分間真空脱気して, 粉末表面に形成した水分を除去する前処理を施した(ステップS4)。
On the other hand, a
エアロゾル発生器301Aに高純度ヘリウムガス(ガス圧: 2kg/cm2, ガス流量:10l/min.) 302を導入し, 前処理を施した原料粉末300をエアロゾル化した(ステップS5)。
High-purity helium gas (gas pressure: 2 kg / cm 2 , gas flow rate: 10 l / min.) 302 was introduced into the
次に,このエアロゾルを,配管を通してノズル305により製膜室303に送り込む。ノズル305は, 内側にらせん状の溝を形成したものを使用した。内側にらせん状の溝を有したノズル305から基板アルミニウム箔21に向けて, 3分間噴射を行った(ステップS6)。この時のチャンバー中の圧力は500Paと一定とされた。
Next, this aerosol is fed into the
このようにして,アルミニウム微粒子によるエアロゾルデポジションにより基板アルミニウム箔21上面に形成されたAl膜201Aは,20μmの厚みであった(状態II:アルミニウム微粒子によるエアロゾルデポジション)。
Thus, the
なお,以上の要領で基板アルミニウム箔21の両面にアルミニウム膜を形成することも可能である。
It is also possible to form an aluminum film on both surfaces of the
ついで,不活性ガス中で前記アルミニウムの(融点+100℃)以下の温度である300℃で焼鈍し,堆積アルミニウム金属粒子を緻密化させる焼結前処理を行った。この箔を塩酸, 硝酸,AlCl3水溶液中で電流密度0.2A/m2 (50Hz)で8分間,電解処理を行い,粗面化処理(エッチング)を行った(ステップS7)。このエッチング処理により微細空洞層201Bが形成された(状態III)。
Subsequently, a pre-sintering treatment for densifying the deposited aluminum metal particles was performed by annealing in an inert gas at 300 ° C. which is lower than (melting point + 100 ° C.) of the aluminum. This foil was subjected to an electrolytic treatment in hydrochloric acid, nitric acid, an AlCl 3 aqueous solution at a current density of 0.2 A / m 2 (50 Hz) for 8 minutes, and a roughening treatment (etching) was performed (step S7). By this etching process, a
その後,アジピン酸アンモニウム水溶液中で化成処理を行った(ステップS8)。 Thereafter, chemical conversion treatment was performed in an aqueous solution of ammonium adipate (step S8).
かかる処理により,微細空洞層201Bの形成により表面積が拡大し,且つステップS8における化成処理により微細空洞層201Bの表面201Cが酸化され,大きな誘電率の誘電体酸化皮膜層200が,基板アルミニウム箔21の表面に形成された(状態IV)。
By this treatment, the surface area is enlarged by forming the
上記図3の処理フローにより形成された誘電体酸化皮膜層200に対し,所定電圧20Vに到達後30分の時点での漏れ電流を測定した。また, 膜の引張強度を測定した。
With respect to the dielectric
このときの引張強度は幅1cm, 長さ5cmの試験片を切り出し, 引張試験機で10mm/minで引っ張り, 破断強度が1.5kg/cm(厚さでノーマライズせず,試験片の二次元形状で規定)以上であれば合格とする測定を行った。 At this time, a test piece with a width of 1 cm and a length of 5 cm was cut out and pulled at 10 mm / min with a tensile tester, and the breaking strength was 1.5 kg / cm (not normalized with the thickness, but the two-dimensional shape of the test piece) If it is equal to or greater than the above), the measurement was accepted.
[第2実施例]
(エッチングされたアルミニウム箔にアルミニウム微粒子を成膜する実施例)
図4は,本発明に従う第2の実施例の電極箔の製造方法の手順を示すフロー図である。ここで,上記図2のフローに従う第1の実施例では,電極箔として圧延法による99%の厚み40μmの基板アルミニウム箔21を使用した例を説明したが,更に,第2の実施例として,図5Aに示すように従来技術においても使用されていた予めエッチング処理された粗面(エッチド面)201を有するエッチドアルミニウム箔を使用した。
[Second Embodiment]
(Example of depositing aluminum fine particles on etched aluminum foil)
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing the electrode foil of the second embodiment according to the present invention. Here, in the first embodiment according to the flow of FIG. 2 described above, the example in which the
すなわち,圧延法による99%アルミニウム箔40μm厚を不活性ガス中で300℃で焼鈍し,前処理を行った。この箔を塩酸, 硝酸,AlCl3水溶液中で電流密度0.2A/m2(50Hz)で8分間 電解処理を行い, 粗面化処理を行った。これにより,図5Aのアルミニウム箔断面に示されるエッチド面201を有するアルミニウム箔21が得られた(ステップS1)。
That is, pretreatment was performed by annealing a 99% aluminum foil of 40 μm thickness by rolling at 300 ° C. in an inert gas. The foil was subjected to an electrolytic treatment in an aqueous solution of hydrochloric acid, nitric acid, and AlCl 3 at a current density of 0.2 A / m 2 (50 Hz) for 8 minutes to roughen the surface. Thereby, the
次いで,粗面化されたアルミニウム箔に対して, 先に第1の実施例について説明した図2の処理フローと同様に,ステップS2からステップS8の処理を行った。但し,図2のステップS7のエッチング処理は省略して,実施した。 Then, the roughened aluminum foil was subjected to the processing from step S2 to step S8 in the same manner as the processing flow of FIG. 2 described for the first embodiment. However, the etching process in step S7 in FIG. 2 was omitted.
以上の要領で箔両面にアルミニウム膜を形成することも可能である。 It is also possible to form an aluminum film on both sides of the foil in the manner described above.
図5Bは,上記処理により得られる,予めエッチング処理された粗面201上にエアロゾルデポジションによりアルミニウム微粒子を堆積した層202の断面を模式的に示している。
FIG. 5B schematically shows a cross section of a
第1実施例に対すると同様に,所定電圧20Vに到達後30分の時点での漏れ電流を測定した。引張強度は幅1cm, 長さ5cmの試験片を切り出し, 引張試験機で10mm/minで引っ張り, 破断強度が1.5kg/cm(厚さでノーマライズせず,試験片の二次元形状で規定)以上であれば合格とする。また,膜箔の引張強度を測定した。 As with the first embodiment, the leakage current at 30 minutes after reaching the predetermined voltage of 20 V was measured. Tensile strength is 1cm wide and 5cm long, cut out with a tensile tester at 10mm / min, breaking strength is 1.5kg / cm (not normalized by thickness, specified by two-dimensional shape of the specimen) If it is above, it is considered as a pass. In addition, the tensile strength of the membrane foil was measured.
[第3実施例]
(エッチングされたアルミニウム箔にセラミック微粒子を成膜する実施例)
図6は,本発明に従う第3の実施例の電極箔の製造方法の手順を示すフロー図である。第2の実施例と同様に,圧延法による99%アルミニウム箔40μm厚を不活性ガス中で300℃で焼鈍し,前処理を行った。この箔を塩酸, 硝酸,AlCl3水溶液中で電流密度0.2A/m2(50Hz)で8分間 電解処理を行い, 粗面化処理を行った。これにより,図5Aの粗面(エッチド面)201を有するエッチドアルミニウム箔21が得られた(ステップS1)。
[Third embodiment]
(Example of depositing ceramic fine particles on etched aluminum foil)
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing the electrode foil of the third embodiment according to the present invention. Similar to the second embodiment, 99% aluminum foil 40 μm thick by rolling was annealed at 300 ° C. in an inert gas and pretreated. The foil was subjected to an electrolytic treatment in an aqueous solution of hydrochloric acid, nitric acid, and AlCl 3 at a current density of 0.2 A / m 2 (50 Hz) for 8 minutes to roughen the surface. Thereby,
エッチドアルミニウム箔21(図5A参照)に対し,図2に示したエアロゾルデポジションチャンバーで表面処理を図6のフローに従い,以下のように実施した。 Surface treatment was performed on the etched aluminum foil 21 (see FIG. 5A) in the aerosol deposition chamber shown in FIG. 2 according to the flow of FIG.
製膜室303内のX,Y方向に移動可能のステージ304にステップS1で用意した圧延アルミニウム箔21を貼り付け配置した(ステップS2)。
The rolled
製膜室303内は,真空ポンプ306で真空に引き,予め10Pa以下に減圧した(ステップS3)。
The inside of the
一方,平均粒径100nmのチタン酸バリウムからなる超微粒子セラミックを原料粉末300としてエアロゾル発生容器301Aに入れ,振動器301Bによりエアロゾル発生容器301A全体に超音波を加え, 約150度で加熱しながら,30分間真空脱気して, 粉末表面に形成した水分を除去する前処理を施した(ステップS4)。
On the other hand, an ultrafine ceramic made of barium titanate having an average particle diameter of 100 nm is placed as a
エアロゾル発生器301Aに高純度ヘリウムガス(ガス圧: 2kg/cm2, ガス流量:10l/min.) 302を導入し, 前処理を施した原料粉末300をエアロゾル化した(ステップS5)。
High-purity helium gas (gas pressure: 2 kg / cm 2 , gas flow rate: 10 l / min.) 302 was introduced into the
次に,このエアロゾルを,配管を通してノズル305により製膜室303に送り込む。ノズル305は, 内側にらせん状の溝を形成したものを使用した。内側にらせん状の溝を有したノズル305から基板アルミニウム箔21に向けて, 3分間噴射を行った(ステップS6)。この時のチャンバー中の圧力は500Paと一定とされた。
Next, this aerosol is fed into the
このようにして,アルミニウム微粒子によるエアロゾルデポジションにより基板アルミニウム箔21上面に形成されたセラミック(チタン酸バリウム)膜は,2μmの厚みであった。
Thus, the ceramic (barium titanate) film formed on the upper surface of the
なお,以上の要領で基板アルミニウム箔21の両面にセラミック膜を形成することも可能である。
In addition, it is also possible to form a ceramic film on both surfaces of the
ついで,不活性ガス中で前記アルミニウムの(融点+100℃)以下の温度である500℃で焼鈍し,堆積アルミニウム金属粒子を緻密化させる焼結前処理を行った。 Subsequently, a pre-sintering treatment for densifying the deposited aluminum metal particles was performed by annealing at 500 ° C., which is a temperature lower than (melting point + 100 ° C.) of the aluminum, in an inert gas.
ついで,アジピン酸アンモニウム水溶液中で化成処理を行った(ステップS8)。 Next, chemical conversion treatment was performed in an aqueous solution of ammonium adipate (step S8).
この第3実施例においても図2のステップS7のエッチング処理は省略して,実施した。 Also in the third embodiment, the etching process in step S7 in FIG. 2 was omitted.
上記図6の処理フローにより形成された誘電体酸化皮膜層200に対し,所定電圧20Vに到達後30分の時点での漏れ電流を測定した。また, 膜の引張強度を測定した。
With respect to the dielectric
このときの引張強度は幅1cm, 長さ5cmの試験片を切り出し, 引張試験機で10mm/minで引っ張り, 破断強度が1.5kg/cm(厚さでノーマライズせず,試験片の二次元形状で規定)以上であれば合格とする測定を行った。 At this time, a test piece with a width of 1 cm and a length of 5 cm was cut out and pulled at 10 mm / min with a tensile tester, and the breaking strength was 1.5 kg / cm (not normalized with the thickness, but the two-dimensional shape of the test piece) If it is equal to or greater than the above), the measurement was accepted.
[第4実施例]
(エッチングされたアルミニウム箔にセラミック微粒子とアルミニウム微粒子の混合物を成膜する実施例)
図7は,本発明に従う第4の実施例の電極箔の製造方法の手順を示すフロー図である。上記第2,第3の実施例と同様に,圧延法による99%アルミニウム箔40μm厚を不活性ガス中で300℃で焼鈍し,前処理を行った。この箔を塩酸, 硝酸,AlCl3水溶液中で電流密度0.2A/m2(50Hz)で8分間 電解処理を行い, 粗面化処理を行った。これにより,図5Aの粗面201を有するアルミニウム箔21が得られた(ステップS1)。
[Fourth embodiment]
(Example in which a mixture of ceramic fine particles and aluminum fine particles is formed on an etched aluminum foil)
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the electrode foil manufacturing method of the fourth embodiment according to the present invention. Similar to the second and third embodiments, a 99% aluminum foil having a thickness of 40 μm was annealed at 300 ° C. in an inert gas and subjected to pretreatment. The foil was subjected to an electrolytic treatment in an aqueous solution of hydrochloric acid, nitric acid, and AlCl 3 at a current density of 0.2 A / m 2 (50 Hz) for 8 minutes to roughen the surface. Thereby, the
エッチドアルミニウム箔21(図5A参照)に対し,図2に示したエアロゾルデポジションチャンバーで表面処理を図7のフローに従い,以下のように実施した。 Surface treatment was performed on the etched aluminum foil 21 (see FIG. 5A) in the aerosol deposition chamber shown in FIG. 2 according to the flow of FIG.
製膜室303内のX,Y方向に移動可能のステージ304にステップS1で用意した圧延アルミニウム箔21を貼り付け配置した(ステップS2)。
The rolled
製膜室303内は,真空ポンプ306で真空に引き,予め10Pa以下に減圧した(ステップS3)。
The inside of the
一方,平均粒径100nmのチタン酸バリウムからなる超微粒子セラミックと平均粒径8μmの超微粒子アルミニウム粉末の混合物を原料粉末300としてエアロゾル発生容器301Aに入れ,振動器301Bによりエアロゾル発生容器301A全体に超音波を加え, 約150度で加熱しながら,30分間真空脱気して, 粉末表面に形成した水分を除去する前処理を施した(ステップS4)。
On the other hand, a mixture of ultrafine ceramics composed of barium titanate with an average particle size of 100 nm and ultrafine aluminum particles with an average particle size of 8 μm is put as a
エアロゾル発生器301Aに高純度ヘリウムガス(ガス圧: 2kg/cm2, ガス流量:10l/min.) 302を導入し, 前処理を施した原料粉末300をエアロゾル化した(ステップS5)。
High-purity helium gas (gas pressure: 2 kg / cm 2 , gas flow rate: 10 l / min.) 302 was introduced into the
次に,このエアロゾルを,配管を通してノズル305により製膜室303に送り込む。ノズル305は, 内側にらせん状の溝を形成したものを使用した。内側にらせん状の溝を有したノズル305から基板アルミニウム箔21に向けて, 3分間噴射を行った(ステップS6)。この時のチャンバー中の圧力は500Paと一定とされた。
Next, this aerosol is fed into the
このようにして,図8に示すように,セラミック微粒子202aとアルミニウム微粒子202bによるエアロゾルデポジションにより基板アルミニウム箔21上面に形成されたセラミック(チタン酸バリウム)−アルミニウム膜200は,20μmの厚みであった。
Thus, as shown in FIG. 8, the ceramic (barium titanate) -
なお,以上の要領で基板アルミニウム箔21の両面にセラミック(チタン酸バリウム)セラミック−アルミニウム膜を形成することも可能である。
It is also possible to form a ceramic (barium titanate) ceramic-aluminum film on both surfaces of the
ついで,アジピン酸アンモニウム水溶液中で化成処理を行った(ステップS8)。 Next, chemical conversion treatment was performed in an aqueous solution of ammonium adipate (step S8).
この第4実施例においても図2のステップS7のエッチング処理は省略して,実施した。 Also in the fourth embodiment, the etching process in step S7 in FIG. 2 was omitted.
上記図7の処理フローにより形成された誘電体酸化皮膜層200に対し,所定電圧20Vに到達後30分の時点での漏れ電流を測定した。また, 膜の引張強度を測定した。
With respect to the dielectric
このときの引張強度は幅1cm, 長さ5cmの試験片を切り出し, 引張試験機で10mm/minで引っ張り, 破断強度が1.5kg/cm(厚さでノーマライズせず,試験片の二次元形状で規定)以上であれば合格とする測定を行った。 At this time, a test piece with a width of 1 cm and a length of 5 cm was cut out and pulled at 10 mm / min with a tensile tester, and the breaking strength was 1.5 kg / cm (not normalized with the thickness, but the two-dimensional shape of the test piece) If it is equal to or greater than the above), the measurement was accepted.
[比較例]
上記第1〜第4の実施例と比較する比較例を次のように実施した。
[Comparative example]
The comparative example compared with the said 1st-4th Example was implemented as follows.
圧延法による99%アルミニウム箔40μm厚を不活性ガス中で300℃で焼鈍し,前処理を行った。この箔を塩酸, 硝酸,AlCl3水溶液中で電流密度0.2A/m2(50Hz)で8分間 電解処理を行い,粗面化処理を行った。その後,アジピン酸アンモニウム水溶液中で化成処理を行った。 A 99% aluminum foil having a thickness of 40 μm was annealed at 300 ° C. in an inert gas and pretreated. The foil was subjected to an electrolytic treatment in an aqueous solution of hydrochloric acid, nitric acid, and AlCl 3 at a current density of 0.2 A / m 2 (50 Hz) for 8 minutes to roughen the surface. Thereafter, chemical conversion treatment was performed in an aqueous solution of ammonium adipate.
すなわち,比較例は,第1実施例の処理フローにおけるステップS2からS7のアルミニウム微粒子あるいは,セラミック微粒子による膜形成による粗面化処理を行っていない。 That is, the comparative example does not perform the roughening process by forming a film with the aluminum fine particles or ceramic fine particles in steps S2 to S7 in the process flow of the first embodiment.
そして,所定電圧20Vに到達後30分の時点での漏れ電流を測定した。また, 膜の引張強度を測定した。 Then, the leakage current at 30 minutes after reaching the predetermined voltage of 20V was measured. The tensile strength of the film was also measured.
このときの引張強度は幅1cm, 長さ5cmの試験片を切り出し, 引張試験機で10mm/minで引っ張り, 破断強度が1.5kg/cm(厚さでノーマライズせず,試験片の二次元形状で規定)以上であれば合格とする測定を行った。また,箔の引っ張り強度を測定した。 At this time, a test piece with a width of 1 cm and a length of 5 cm was cut out and pulled at 10 mm / min with a tensile tester, and the breaking strength was 1.5 kg / cm (not normalized with the thickness, but the two-dimensional shape of the test piece) If it is equal to or greater than the above), the measurement was accepted. In addition, the tensile strength of the foil was measured.
下の表1は,上記第1〜第4実施例と比較例を比べた表である。 Table 1 below is a table comparing the first to fourth examples with comparative examples.
表1において,従来のエッチングアルミニウム箔に本発明のエアロゾルデポジション法により堆積層を形成した箔である第2〜第4の実施例と,比較例を比較している。 In Table 1, the comparative example is compared with the 2nd-4th Example which is the foil which formed the deposit layer on the conventional etching aluminum foil by the aerosol deposition method of this invention.
第1〜第4の実施例の箔の引張強度は比較例より向上している。単位面積あたりの静電容量は比較例の40μFに対して,第2〜第4の実施例では150〜180μFといずれも4倍程度となっている。 The tensile strength of the foils of the first to fourth examples is improved as compared with the comparative example. The electrostatic capacity per unit area is about 4 times as large as 40 μF in the comparative example and 150 to 180 μF in the second to fourth embodiments.
したがって,本発明により従来と比較して静電容量が4倍程度の電解コンデンサを提供することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an electrolytic capacitor having a capacitance about four times that of the prior art.
エアロゾルデポジション法では皮膜耐電圧と容量の関係を考慮して,蓄積させる弁金属粒子の種類,配合比を調整することが可能であることも利点であり,もちろん一種類の弁金属のみを蓄積させても良い。 The aerosol deposition method is also advantageous in that it is possible to adjust the type and compounding ratio of valve metal particles to be stored in consideration of the relationship between the withstand voltage of the film and the capacity. Of course, only one type of valve metal is stored. You may let them.
金属箔表面上に誘電率を有する弁金属粒子及び/又はセラミック粒子を主成分とした金属粒子及びセラミック粒子が堆積された構造を有する電極箔。
An electrode foil having a structure in which metal particles and ceramic particles mainly composed of valve metal particles and / or ceramic particles having a dielectric constant are deposited on the surface of the metal foil.
(付記2)
付記1において,
前記金属粒子及び/又はセラミック粒子の堆積はエアロゾルデポジションを用いて形成されていることを特徴とする電極箔。
(Appendix 2)
In
The electrode foil, wherein the metal particles and / or the ceramic particles are deposited using aerosol deposition.
(付記3)
付記1において,
前記金属粒子は100nmから100μmの範囲内の粒径を有していることを特徴とする電極箔。
(Appendix 3)
In
The electrode foil, wherein the metal particles have a particle size in a range of 100 nm to 100 μm.
(付記4)
付記1において,
前記セラミック粒子は, 誘電率が10以上の酸化物, 窒化物, 炭化物からなることを特徴とする電極箔。
(Appendix 4)
In
The ceramic particles are made of an oxide, nitride, or carbide having a dielectric constant of 10 or more.
(付記5)
付記1において,
前記セラミック粒子は粒径が500nm以下であることを特徴とする箔。
(Appendix 5)
In
The ceramic particles have a particle size of 500 nm or less.
(付記6)
付記1において,
前記弁金属粒子は, 弁金属アルミニウム及びその化合物, チタン及びその化合物, タンタル及びその化合物, ニオブ及びその化合物のいずれかを少なくともひとつ以上を含むことを特徴とする電極箔。
(Appendix 6)
In
The electrode metal foil includes at least one of valve metal aluminum and a compound thereof, titanium and a compound thereof, tantalum and a compound thereof, niobium and a compound thereof.
(付記7)
エアロゾルチャンバーの製膜室内にアルミニウム箔を配置し,
アルミニウム粉末をエアロゾル化し,
前記エアロゾル化されたアルミニウム粉末を前記製膜室内に配置されたアルミニウム箔に噴射し,前記アルミニウム箔上にアルミニウム粒子を堆積させる
ことを特徴とする電極膜の製造方法。
(Appendix 7)
An aluminum foil is placed in the deposition chamber of the aerosol chamber,
Aerosolize aluminum powder,
A method for producing an electrode film, wherein the aerosolized aluminum powder is sprayed onto an aluminum foil disposed in the film forming chamber, and aluminum particles are deposited on the aluminum foil.
(付記8)
付記7において,
前記製膜室内に配置されるアルミニウム箔は,表面が電解エッチング処理により粗面化されていることを特徴とする電極箔。
(Appendix 8)
In Appendix 7,
The aluminum foil disposed in the film forming chamber has a surface roughened by electrolytic etching treatment.
(付記9)
付記7又は8において,
前記アルミニウム箔の前記アルミニウム粒子が堆積された面側をエッチング処理することを特徴とする電極箔。
(Appendix 9)
In Appendix 7 or 8,
An electrode foil, wherein the surface side of the aluminum foil on which the aluminum particles are deposited is etched.
(付記10)
付記9において,
前記エッチング処理された前記アルミニウム粒子が堆積された面に対し更に化成処理を行うことを特徴とする電極箔。
(Appendix 10)
In Appendix 9,
A chemical conversion treatment is further performed on the surface on which the etched aluminum particles are deposited.
(付記11)
表面がエッチング処理されたアルミニウム箔をエアロゾルチャンバーの製膜室内に配置し,
セラミック粉末をエアロゾル化し,
前記エアロゾル化されたセラミック粉末を前記製膜室内に配置されたアルミニウム箔に噴射し,前記アルミニウム箔上にセラミック粒子を堆積させる
ことを特徴とする電極膜の製造方法。
(Appendix 11)
An aluminum foil whose surface has been etched is placed in the deposition chamber of the aerosol chamber,
Aerosolize ceramic powder,
A method for producing an electrode film, the method comprising spraying the aerosolized ceramic powder onto an aluminum foil disposed in the film forming chamber and depositing ceramic particles on the aluminum foil.
(付記12)
表面がエッチング処理されたアルミニウム箔をエアロゾルチャンバーの製膜室内に配置し,
アルミニウム粉末とセラミック粉末の混合物をエアロゾル化し,
前記エアロゾル化されたアルミニウム粉末とセラミック粉末の混合物を前記製膜室内に配置されたアルミニウム箔に噴射し,前記アルミニウム箔上にアルミニウム粒子とセラミック粒子を堆積させる
ことを特徴とする電極膜の製造方法。
(Appendix 12)
An aluminum foil whose surface has been etched is placed in the deposition chamber of the aerosol chamber,
Aerosolize a mixture of aluminum powder and ceramic powder;
A method for producing an electrode film, wherein the aerosolized mixture of aluminum powder and ceramic powder is sprayed onto an aluminum foil disposed in the film forming chamber, and aluminum particles and ceramic particles are deposited on the aluminum foil. .
21 陽極箔,アルミニウム箔
22 陰極箔
30 電解紙
31 電解質
201A Al膜
201B 微細空洞層
201C 微細空洞層の表面(酸化層)
21 Anode foil,
Claims (2)
前記構造は,エッチング処理により形成される微細空洞層を有することを特徴とする電極箔。 Having a structure in which valve metal particles having a dielectric constant and / or particles mainly composed of ceramic particles are deposited on the surface of the metal foil by aerosol deposition (excluding deposition in an atmosphere containing oxygen) ,
The electrode foil is characterized in that the structure has a fine cavity layer formed by an etching process.
アルミニウム粉末をエアロゾル化し,
前記エアロゾル化されたアルミニウム粉末を前記製膜室内に配置されたアルミニウム箔に噴射し,前記アルミニウム箔上にアルミニウム粒子を堆積(酸素を含む雰囲気下における堆積を除く)させ,
前記アルミニウム箔の前記アルミニウム粒子が堆積された面側をエッチング処理する
ことを特徴とする電極膜の製造方法。 An aluminum foil is placed in the deposition chamber of the aerosol chamber,
Aerosolize aluminum powder,
Wherein the aerosolized aluminum powder was injected into the aluminum foil disposed in the film forming chamber, to the aluminum particles sedimentary onto the aluminum foil (excluding deposition in an atmosphere containing oxygen),
Etching treatment is performed on the surface side of the aluminum foil on which the aluminum particles are deposited.
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