JP6198464B2 - 電解コンデンサ電極用アルミニウム合金箔 - Google Patents
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Description
本願発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、静電容量を増大し得る電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の提供を目的とする。
以下、本願発明を詳細に説明する。
本願発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム合金箔では、アルミニウム純度を99.9%以上とする。アルミニウム純度に99.9%以上を必要とするのは、99.9%未満の純度では、エッチング時にエッチピットの成長が多くの不純物の存在によって阻害され、本発明範囲のMgおよびその他の微量元素の存在によってもなお均一な深いトンネル状のエッチピットを形成できず、従って静電容量の高いアルミニウム箔を得ることができないからである。
本願発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム合金箔では、アルミニウム純度を好ましくは99.98%以上とする。
アルミニウム箔中のMgは、エッチング時にピットを高密度かつ均一に分布させるために必要な元素である。即ち、一般にエッチング初期には、箔表面に存在する凹凸や油、ロールコーティングなどの付着物、あるいはそれらが変質したものから発生する不均一な局部溶解ピットが発生し、これによりエッチピット密度の不均一性(疎・密)を生じ、これが著しい場合には表面がクレーター状に溶解する。このエッチピット密度の不均一性はエッチング終了後も残り、静電容量低下の原因となっている。
Pbはエッチング初期の局部溶解性を抑止して、エッチピットの均一分布に寄与する。Pbの含有量は0.5ppm未満では前記効果に乏しく、5ppmを越えると表面溶解が生じるおそれがある。そのため、Pbの含有量は0.5ppm〜5ppmの範囲内、好ましくは0.6ppm〜3ppmの範囲内とする。また、エッチング初期に効果を発揮する元素であるから、箔の表層部に高濃度に存在していることが好ましい。
CaはMgと共存させることで酸化膜の溶解性を制御し、エッチピットの均一発生を向上させる。Caの含有量が60ppm未満ではその効果がなく、160ppmを超えると酸化膜がエッチング初期に部分的に溶解するためエッチピット発生が不均一となり、静電容量は低下する。そのため、Caの含有量は60ppm〜160ppmの範囲内、好ましくは80ppm〜120ppmの範囲内とする。
SrはMgと共存させることで酸化膜の溶解性を制御し、エッチピットの均一発生を向上させる。Srが40ppm未満ではその効果がなく、120ppmを超えると酸化膜がエッチング初期に部分的に溶解するためエッチピット発生が不均一となり、静電容量は低下する。そのため、Srの含有量は40ppm〜120ppmの範囲内、好ましくは50ppm〜100ppmの範囲内とする。
Fe、Siは、マトリックス中でAlとの化合物を形成しやすく、これらの元素の分散状態を制御することにより、Mgの濃度分布を均一にすることができ、ひいてはエッチピット分布を均一にすることができる。このような効果においてFe、Siは均等物であり、少なくとも1種を含有すれば良い。しかし、含有量が多すぎると、エッチング時の過溶解の原因となり静電容量が低下する。そのため、Feの含有量は5ppm〜60ppmの範囲内とするのが好ましく、最も好ましくは、10ppm〜30ppmの範囲内とする。また、Siの含有量は5ppm〜80ppmの範囲内とするのが好ましく、最も好ましくは、15ppm〜40ppmの範囲内とする。
Cuは、Alマトリックス中に固溶することにより、箔の溶解性を増してエッピットの成長を促進して深いエッチピットを形成し、静電容量を増大させる。Cu含有量は、15ppm未満では前記効果が乏しく、また80ppmを越えると局部溶解性が強まり、エッチピットの均一分布を妨げる。そのため、Cuの含有量は好ましくは15ppm〜80ppmの範囲内、より好ましくは30ppm〜70ppmの範囲内とする。
Mnは、マトリックス中でAlとの化合物を形成しやすく、これらの元素の分散状態を制御することにより、箔の溶解性を増してエッピットの成長を促進して深いエッチピットを形成し、静電容量を増大させる。Mnの含有量は、0.5ppm未満では前記効果が乏しく、また10ppmを越えると局部溶解性が強まり、エッチピットの均一分布を妨げる。そのため、Mnの含有量は好ましくは0.5ppm〜10ppmの範囲内、より好ましくは2ppm〜8ppmの範囲内とする。
Crは、マトリックス中でAlとの化合物を形成しやすく、これらの元素の分散状態を制御することにより、箔の溶解性を増してエッピットの成長を促進して深いエッチピットを形成し、静電容量を増大させる。Crの含有量は、0.5ppm未満では前記効果が乏しく、また10ppmを越えると局部溶解性が強まり、エッチピットの均一分布を妨げる。そのため、Crの含有量は好ましくは0.5ppm〜10ppmの範囲内、より好ましくは2ppm〜8ppmの範囲内とする。
Znは、Alマトリックス中に固溶することにより、箔の溶解性を増してエッチピットの成長を促進し、静電容量を増大させる。Znの含有量は1ppm未満では前記効果が乏しく、また50ppmを越えると局部溶解性が強まり、エッチピットの均一分布を妨げる。そのため、Znの含有量は好ましくは1ppm〜30ppmの範囲内、より好ましくは、8ppm〜20ppmの範囲内とする。
Gaは、結晶粒界または亜粒界に偏析しやすく、単独ではエッチピットの不均一分布をもたらす元素であるが、Mgが亜粒界のサイズを細くするため、Mg存在下ではエッチピットの均一分散性を高める効果がある。Gaの含有量は、1ppm未満では前記効果に乏しく、50ppmを越えると局部溶解性が強まり、エッチピットの均一分布を妨げる。そのため、Gaの含有量は好ましくは1ppm〜50ppmの範囲内、より好ましくは8ppm〜20ppmの範囲内とする。
Ti、V、Zrは、微量でAlマトリックス中に固溶することにより、箔の溶解性を増してエッチピットの成長を促進し、静電容量を増大させる。しかしながら含有量が多くなると粒界偏析しやすくエッチピットの不均一発生の原因となるため、Tiの含有量は0.2ppm〜5ppmの範囲内、Vは0.2ppm〜5ppmの範囲内、Zrは0.2〜5ppmの範囲内とするのが好ましい。
Bは、最終焼鈍時に箔表面に濃化し、エッチング初期のエッチピット発生に寄与するが、過剰に存在するとエッチング初期のエッチピット発生が不均一になるため、Bの含有量は0.1ppm〜5ppmの範囲内とするのが好ましい。
(エッチング条件)
前処理 なし
一次エッチング 液組成:5%HCl+10%H2SO4、液温:75℃
電流密度:直流20A/dm2 、時間:80秒
二次エッチング 液組成:5%HCl、液温:75℃、
電流密度:直流5A/dm2 、時間:10分
(化成条件)
EIAJ RC−2364Aによる
ホウ酸100g/リットル + ホウ酸アンモニウム 0.9g/リットル
270V化成
(静電容量測定条件)
EIAJ RC−2364Aによる
印加電圧:0.5V
周波数:120Hz
(耐折強度測定条件)
EIAJ RC−2364Aによる
Claims (2)
- アルミニウム純度が99.9%以上であり、Mgを10ppm〜100ppmの範囲内で含有し、Pbを0.5ppm〜5ppmの範囲内で含有し、CaまたはSrの何れか1種以上を含有し、前記Caの含有量が60ppm〜160ppmの範囲内であり、前記Srの含有量が40ppm〜120ppmの範囲内であることを特徴とする電解コンデンサ電極用アルミニウム合金箔。
- Feを5ppm〜60ppmの範囲内で含有し、Siを5ppm〜80ppmの範囲内で含有し、Cuを15ppm〜80ppmの範囲内で含有し、Mnを0.5ppm〜10ppmの範囲内で含有し、Crを0.5ppm〜10ppmの範囲内で含有し、Znを1ppm〜30ppmの範囲内で含有し、Gaを1ppm〜50ppmの範囲内で含有し、Tiを0.2ppm〜5ppmの範囲内で含有し、Vを0.2ppm〜5ppmの範囲内で含有し、Zrを0.2ppm〜5ppmの範囲内で含有し、Bを0.1ppm〜5ppmの範囲内で含有することを特徴とする請求項1に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム合金箔。
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