JP6528076B2 - 電極箔とその製造方法および電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサに用いる電極箔とその製造方法および、前記電極箔を用いた電解コンデンサに関する。

近年、電子機器の小形化および高機能化に伴い、電子回路の小形化、高集積化、および動作周波数の高周波化が進められている。電子回路に用いられる電子部品に関しても同様に小形化および高性能化が求められており、小形大容量、低インピーダンスであることが求められている。

体積当たりの静電容量が大きいコンデンサとしては、弁作用金属を陽極体として、その酸化被膜を誘電体としたコンデンサが広く使用されており、例えば表面をエッチングにより粗面化したアルミ箔を陽極酸化して酸化アルミを形成したアルミ電解コンデンサ、タンタルの多孔質体を陽極酸化してタンタルの酸化物を形成したタンタル電解コンデンサ、ニオブの多孔質体を陽極酸化してニオブの酸化物を形成したニオブ電解コンデンサが挙げられる。中でもタンタルの酸化物およびニオブの酸化物は、アルミの酸化物に比較して、誘電率が大きいため、タンタルやニオブは小形大容量のコンデンサの材料として、アルミより適している。

タンタルを用いた電解コンデンサまたはニオブを用いた電解コンデンサは、図５に示すように、タンタルの粉末またはニオブの粉末をタンタルまたはニオブよりなるワイヤー１０８を差し込んだ状態で、圧縮成型および焼結して形成された多孔質体１０２を陽極体１０１として用いているが、製法から多孔質体の小形化、および薄形化には限界があるため、得られる電解コンデンサの小形化にも限界が生じていた。

これに対して、タンタルやニオブ等の弁作用金属の粉末を樹脂や溶媒等とともに混練してペースト状にしたものを、タンタルやニオブ等の弁作用金属箔の表面に塗布し、その後焼結して、弁作用金属箔の表面に弁作用金属の多孔質層が形成された箔状の電極体とし、この箔状の電極体を電解コンデンサの陽極体として用いることで、小形化と高容量を得ることが提案されている。

ところが、このような焼結によって弁作用金属箔の表面に弁作用金属の多孔質層を形成した電極箔は、焼結時に弁作用金属の多孔質層が収縮するために、形成された弁作用金属の多孔質層と弁作用金属箔との密着力に不足を来たし、この密着力の不足は、コンデンサの製造工程におけるハンドリング等において、弁作用金属箔からの弁作用金属の多孔質層の剥離を招くもので、結果的に電解コンデンサの信頼性を損なうものであった。

そして、上記のような弁作用金属箔と弁作用金属の多孔質層との密着力の不足を改善する技術として、弁作用金属の多孔質層と弁作用金属箔との間に、弁作用金属の緻密層（接合層）を設ける技術も提案されている。

しかしながら、この弁作用金属の緻密層は、真空設備を必要とするスパッタ法を用いて形成するもので、製造コストの大幅な増大に繋がり、量産技術としては採用が難しいものであった。

特開２００３−２７２９５８号公報

本発明は、かかる課題を解決することを目的とするもので、電解コンデンサの陽極体となる電極箔において、製造コストを上昇させずに、信頼性を損なうことなく電解コンデンサの高容量化を図る技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電極箔は、金属基材と、この金属基材上に形成された多孔質層とを備え、この多孔質層は、金属基材より融点が高い弁作用金属またはその合金から構成され、金属基材には、少なくとも金属基材の成分と多孔質層の成分とを含む合金粒子を有するようにする。

また、本発明の電極箔の製造方法は、金属基材の表面に、平均粒径が３００ｎｍ以下の弁作用金属の粉末を含む塗料を塗布して塗料層を形成した後、５００〜８００℃の温度で塗料層を焼結することにより金属材の表面に弁作用金属の多孔質層を形成することとする。

本発明に係る電極箔及びその製造方法によれば、製造コストを上昇させずに、信頼性を損なうことなく、電解コンデンサの高容量化を図ることができる。

本発明の実施の形態１における電極箔の断面図 本発明の実施の形態２における電極箔の断面図 （ａ）本発明の実施の形態１における電極箔を用いた電解コンデンサのコンデンサ素子の斜視図、（ｂ）同コンデンサ素子における陽極体、陰極体及びセパレータの積層関係を説明するための図。 本発明の実施の形態１における電解コンデンサの構造を示す断面図 従来のタンタル電解コンデンサの陽極体を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお図面では理解しやすいように寸法の縦横比等を適宜変えて示している。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１における電極箔の断面構造を示す図である。図３（ａ）は本発明の実施の形態１における電極箔を用いたコンデンサ素子の斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す本発明の実施の形態１における電極箔を用いたコンデンサ素子の、陽極体、陰極体及びセパレータの積層関係を説明するための図である。図４は、本発明の実施の形態１における電解コンデンサの構造を示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態の電極箔１は、金属基材２と、この金属基材２の表面に形成された多孔質層３とを備えている。多孔質層３は、弁作用金属または弁作用金属の合金よりなり、この多孔質層３を形成する弁作用金属または弁作用金属の合金の融点は金属基材２よりも高くなっている。

そして金属基材２は合金粒子４を有し、この合金粒子４は金属基材２の成分と多孔質層３の成分とを含んでいる。この粒子の粒径は０．１〜１０μｍが好ましい。

このように、金属基材２の成分と多孔質層３の成分とを含んだ合金粒子４が、金属基材２内に存在することによって、金属基材２の見かけの熱膨張率が多孔質層３の熱膨張率に近くなり、焼結中から焼結後にかけての大きな温度変化によって生じる金属基材２の収縮量と、多孔質層３の収縮量との収縮量の差が小さくなり、その結果、金属基材２と、多孔質層３との界面に生じる応力が小さくなり、金属基材２と多孔質層３との密着力の低下を抑制することができるものである。

金属基材２の材料としては、タンタル、ニオブ、アルミニウムまたはアルミニウムとジルコニウムとの合金の箔が使用できるが、アルミニウムまたはアルミニウムとジルコニウムとの合金の箔が、融点、電気特性、コストの面で好ましい。金属基材２の厚さは３０〜２００μｍであることが好ましい。基材の厚さが２００μｍを超えると従来のエッチング箔を使用する場合に比べて、製品化したときの静電容量密度の優位性が小さくなる。また３０μｍ未満では金属基材２の強度が弱くなり、電極箔１の製造時や、電解コンデンサの製造時に破断しやすくなる。

多孔質層３の材料としては、融点が金属基材２よりも高く、コンデンサの電極材に適した材料として、タンタル、ニオブ、タンタルとニオブとの合金、チタンと珪素の合金などが使用できる。多孔質層３の厚さは１０〜１００μｍであることが好ましい。１０μｍ未満では静電容量密度の優位性が小さくなる。また、１００μｍを超えると電極箔１の剛性が高くなり、電解コンデンサの製造時のハンドリングや素子形成に支障を来たすようになる。

電極箔１は図３（ａ）、（ｂ）に示すように、陽極体６としてリード端子１１Ａが接続され、リード端子１１Ｂが接続された陰極体７およびセパレータ８とともに積層され、積層された状態において一端部から巻回されてコンデンサ素子１２が構成されている。

コンデンサ素子１２は図４に示すように、電解液１６とともに、有底筒状のケース１３と封口体１４とにより構成される外装体１５に、リード端子１１Ａ、１１Ｂを外部に導出して封入され電解コンデンサ１０となっている。

次に、実施の形態１における電極箔１の製造方法について説明する。

アルミニウム箔またはアルミニウムとジルコニウムとの合金箔よりなる金属基材２の表面に、平均粒径が３００ｎｍ以下のタンタル、ニオブ等の弁作用金属の粉末と、樹脂と、溶剤とを混合したペースト状の塗料を、均一な厚さとなるように塗布して塗料層を形成する。

次に、表面に塗料層が形成された金属基材２を約１００〜１２０℃に加熱して、金属基材２の表面に形成された塗料層中に含まれる溶剤を除去し、続いて約３５０〜４５０℃に加熱して樹脂を分解除去した後、５００〜８００℃の温度で塗料層を焼結することにより金属基材２上に弁作用金属の多孔質層３を形成する。

このように、多孔質層３を形成する弁作用金属の粉末の平均粒径を、３００ｎｍ以下とし、焼結温度を５００〜８００℃とすることによって、金属基材２の溶融を引き起こすことなく、金属基材２内に金属基材２の成分と多孔質層３の成分とを含んだ合金粒子４が形成される。

なお、弁作用金属の粉末の粒径が小さいほど、金属基材２内に合金粒子４をより多く形成させることができるが、多孔質層３を形成する弁作用金属の粉末の平均粒径を、１２０
ｎｍ以下とすることがより好ましい。弁作用金属の粉末の平均粒径を、１２０ｎｍ以下とすることによって、同じ重量或いは同じ体積で平均粒径が１２０ｎｍを超える弁作用金属の粉末を用いた場合に比べて、金属基材２の中へ弁作用金属の粉末の成分が、より拡散し易くなり、その結果金属基材２の中に合金粒子４をより多く形成させることができ、金属基材２と多孔質層３との密着力の低下を抑制する効果が大きくなる。

また、電極箔１の製造方法において、金属基材２にアルミニウムまたはアルミニウムの合金を用いて、弁作用金属の多孔質層３を形成する焼結温度を５００〜８００℃とすることは、従来のようなタンタル、ニオブ等の弁作用金属のみで電極箔を形成する場合の焼結温度である１０００〜１２００℃に比べて温度が大幅に低くなるので、焼結中から焼結後にかけての温度変化による、多孔質層３へのクラックの発生を抑制することができる。

さらに、焼結温度が高いと、弁作用金属の粉末どうしが結合し易くなり、弁作用金属の粉末と金属基材２とが結合し難くなる傾向があるが、焼結温度を低くすることで、金属基材２と、多孔質層３とが結合し易くなり、金属基材２と、多孔質層３との密着力をより高めることができる。

なお、弁作用金属の粉末の平均粒径とは、ｄ５０で定義される平均粒径である。

また、金属基材２内の合金粒子４の有無は、光学顕微鏡等による断面観察で確認できる
。

またその成分は、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等による分析で確認できる
。

（実施の形態２）
図２は実施の形態２における電極箔の断面構造を示す図である。

図２に示すように、実施の形態２の電極箔２１は、金属基材２２と、この金属基材２２の表面に形成された多孔質層２３とを備えている。多孔質層２３は、弁作用金属または弁作用金属の合金よりなり、融点が金属基材２２よりも高くなっている。そして金属基材２２は合金粒子２４を有し、この合金粒子２４は金属基材２２の成分と多孔質層２３の成分とを含んでいる。ここまでの構成は実施の形態１と同じであるので詳しい説明は省略する。

実施の形態２が実施の形態１と異なっているのは、実施の形態２では、実施の形態１の構成に加えて、金属基材２２に深さ方向の寸法が０．１〜４０μｍの概筒状の空孔２５を有していることである。

このように金属基材２２に空孔２５を有することによって、金属基材２２の柔軟性が更に増すことになるので、実施の形態１よりも更に金属基材２２と多孔質層２３との密着力を向上することができる。

なお、空孔２５の直径は１０μｍ以下が好ましい。これより大きくなると金属基材２２の強度が低下する。

なお、空孔２５の直径は顕微鏡等による断面観察により確認できる。

次に、実施の形態２における電極箔２１の製造方法について説明する。

実施の形態２における電極箔２１の製造方法は、使用する金属基材２２が異なる以外は、実施の形態１と同じである。

実施の形態２では、金属箔の表面を粗面化して、表面から深さ方向に形成されたピットを有する金属箔を金属基材２２とする。金属箔の表面を粗面化する方法としては、一般的な電解コンデンサに用いられる電極箔の粗面化と同様に、金属箔をエッチング処理して、金属箔の表面にピットを形成する方法が適用できる。

金属箔の表面を粗面化して作製された金属基材２２の表面に、実施の形態１と同じ方法で弁作用金属の粉末を焼結して多孔質層２３を形成する。

焼結によって金属基材２２内には、実施の形態１と同様に、金属基材２２の成分と多孔質層２３の成分とを含んだ合金粒子２４が形成される。

そして、表面が粗面化された金属基材２２を用いているので、焼結後の金属基材２２内に空孔２５が形成される。

なお、実施の形態２の電極箔２１の製造方法で用いる金属基材２２の表面の粗面化の形状としては、ピットの直径は０．１μｍ〜１０μｍが好ましく、これより大きくなると金属基材２２の強度が低下し、小さくなると空孔２５が形成され難くなる。また、ピットの深さは５〜８０μｍが好ましく、これより深くなると金属基材２２の強度が低下し、浅くなると空孔２５が形成され難くなる。

なお、金属基材２２の表面を粗面化することによって形成されるピットの深さを５〜１５μｍにすれば、金属基材２２の成分と多孔質層２３の成分とを含む合金粒子２４を、金属基材２２の厚さ方向において中心付近よりも、多孔質層２３との界面付近に多く形成することができる。

このように合金粒子２４を多孔質層２３との界面付近に多く存在させることで、合金粒子２４と多孔質層２３とが接触する確率が高くなるので、金属基材２２と多孔質層２３の密着力をさらに高めることができる。

なお、上記の実施の形態２においては、金属基材２２に概筒状の空孔２５を有しているが、空孔の形状は筒状に限られものではない。空孔の形状は、金属基材２２となる金属箔の表面の粗面化方法、条件によって制御することができる。

以下本発明の具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
金属基材として厚さが１００μｍのアルミニウム（Ａｌ）箔を用い、このアルミニウム箔の表面に、弁作用金属の粉末として１００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が１２０ｎｍのタンタル（Ｔａ）の粉末を１００重量部、バインダーとなる樹脂としてポリビニルアルコール樹脂を１０重量部、溶媒として有機溶媒を１００重量部、を含むペースト状の塗料を、ダイコート法によって厚さが３０μｍになるように塗布し塗料層を形成した。その後、塗料層が形成されたアルミニウム箔を、温度が１００℃の高温槽中に１時間静置して、塗料中の有機溶媒を除去した。

次に、有機溶媒が除去され、タンタルの微粒子とポリビニルアルコール樹脂との混合物の層が表面に形成されたアルミニウム箔を、温度が７００℃で、圧力が５．５×１０^-3Ｐ
ａの真空焼結炉中に３０分間静置して、ポリビニルアルコール樹脂の除去と、タンタルの粉末の焼結とを行い、アルミニウム箔上にタンタルの多孔質層が形成された電極箔を作製した。

焼結後この電極箔の基材となるアルミニウム箔中にはアルミニウムとタンタルとを含む合金粒子が形成されていた。

次に、表面にタンタルの多孔質層が形成されたアルミニウム箔を、アジピン酸アンモニウム水溶液中で、電圧を印加してアルミニウム箔と、多孔質層との表面に誘電体層となる化成被膜を形成した。

そして、この電極箔を用いて以下の手順で電解コンデンサを作製した。

陽極体として、アルミニウム箔の表面にタンタルの多孔質層を形成した電極箔を用い、陰極体として、表面をエッチングにより粗面化したアルミニウム箔を用いる。

陽極体には陽極リード端子を接続し、陰極体には陰極リード端子を接続し、陽極体と陰極体とを、厚さが６０μｍの不織布よりなるセパレータを介して対向するように重ねて巻回し、巻回型のコンデンサ素子を形成した。

そしてこのコンデンサ素子を、電解液とともにアルミニウム製の有底円筒状のケースに収納し、封口材で封止して、定格電圧２．５Ｖ、容量４７０μＦの電解コンデンサを作製した。

（実施例２）
実施例２では、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なることと、弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例２では、弁作用金属の粉末として、２５０ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が８０ｎｍのタンタルの粉末を用い、弁作用金属の粉末の焼結時の温度を６００℃とした。

（実施例３）
実施例３では、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なることと、弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例３では、弁作用金属の粉末として、３００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が５０ｎｍのタンタルの粉末を用い、弁作用金属の粉末の焼結時の温度を６００℃とした。

（実施例４）
実施例４では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例４では、金属基材として、エッチングによってスポンジ状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、５０ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が３００ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を８００℃とした。

（実施例５）
実施例５では、金属基材が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例５では、金属基材として、エッチングによってスポンジ状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、１００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が１２０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を７００℃とした。

（実施例６）
実施例６では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例６では、金属基材として、エッチングによってスポンジ状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、２５０ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が８０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を７００℃とした。

（実施例７）
実施例７では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例７では、金属基材として、エッチングによってスポンジ状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、３００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が５０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を６００℃とした。

（実施例８）
実施例８では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例８では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、５０ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が３００ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を８００℃とした。

（実施例９）
実施例９では、金属基材が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例９では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、１００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が１２０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を７００℃とした。

（実施例１０）
実施例１０では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１
と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例１０では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、２５０ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が８０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を６００℃とした。

（実施例１１）
実施例１１では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例１１では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、３００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が５０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を６００℃とした。

（実施例１２）
実施例１２では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例１２では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、３００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が５０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を５００℃とした。

（実施例１３）
実施例１３では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の材質が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例１３では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、１００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が１２０ｎｍのニオブの粉末を用い、焼結時の温度を６００℃とした。

（実施例１４）
実施例１４では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の材質および平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例１４では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、２５０ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が８０ｎｍのニオブの粉末を用い、焼結時の温度を６００℃とした。

（実施例１５）
実施例１５では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の材質が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同
様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例１５では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、３００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が５０ｎｍのニオブの粉末を用い、焼結時の温度を６００℃とした。

（実施例１６）
実施例１６では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の材質が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例１６では、金属基材として、厚さが１００μｍのアルミニウムとジルコニウムの合金箔を用い、弁作用金属の粉末として、平均粒径が１００ｎｍのチタンと珪素の合金の粉末を用い、焼結時の温度を６００℃とした。

（実施例１７）
実施例１７では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の材質が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔および電解コンデンサを作製した。

実施例１７では、金属基材として、厚さが１００μｍのアルミニウムとジルコニウムの合金箔を用い、弁作用金属の粉末として、平均粒径が１００ｎｍのチタンと珪素の合金の粉末を用い、焼結時の温度を７００℃とした。

次に比較例について説明する。

（比較例１）
比較例１では、弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔の作製および電解コンデンサの作製を試みた。

比較例１では、金属基材として、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、１００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が１２０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を４８０℃とした。

（比較例２）
比較例２では、弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔の作製を試みた。

比較例２では、金属基材として、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、３００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が５０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を８２０℃とした。

（比較例３）
比較例３では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔の作製および電解コンデンサの作製を試みた。

比較例３では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、５０ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が３００ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を４８
０℃とした。

（比較例４）
比較例４では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔の作製を試みた。

比較例４では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、５０ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が３００ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を８２０℃とした。

（比較例５）
比較例５では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔の作製および電解コンデンサの作製を試みた。

比較例５では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、３００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が５０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を４８０℃とした。

（比較例６）
比較例６では、金属基材が異なることと、多孔質層となる弁作用金属の粉末の平均粒径が異なること、および弁作用金属の粉末の焼結時の温度が異なること以外は、実施例１と同様に電極箔の作製を試みた。

比較例６では、金属基材として、エッチングによってストレート状のピットを表面に形成して粗面化した、厚さが１００μｍのアルミニウム箔を用い、弁作用金属の粉末として、３００ｋＣＶ／ｇ、平均粒径が５０ｎｍのタンタルの粉末を用い、焼結時の温度を８２０℃とした。

実施例１〜１７で作成した電極箔と電解コンデンサ、および比較例１、３、５で作成した電極箔を評価した。

電極箔については、焼結後の金属基材内の合金粒子の有無と粒子の成分の分析と、テープ剥離試験による金属基材からの多孔質層の剥離状態の評価および容量とＣＶ値とを測定した。

電解コンデンサについては、容量とＣＶ値とを測定した。

実施例1〜１７において、陽極体として金属基材の表面に、弁作用金属の多孔質層を設けた電極箔を用いた電解コンデンサは、多孔質層を設けない電極箔を用いた電解コンデンサに比較して高容量化が認められた（表中記載せず）。これは、実施例１〜１７で作製した電極箔の容量から計算により求められた値と略同じであった。

評価結果を表１に示す。

表１に示すように実施例1〜１７で作製した電極箔において、金属基材内に金属基材の成分と多孔質層の成分とを含む合金粒子が存在し、テープ剥離試験において、金属基材か
らの多孔質層の剥離は認められなかった。

一方、比較例１、３、５については、金属基材からの多孔質層の剥離が認められ、電解コンデンサを作製することができなかった。また、金属基材内に金属基材の成分と多孔質層の成分とを含む合金粒子は存在しなかった。

また、比較例２、４、６については、金属基材が溶融してしまったため、コンデンサを作製することができなかった。

また、金属基材内に金属基材の成分と多孔質層の成分とを含む合金粒子を形成するためには、金属基材の表面で、平均粒径が３００ｎｍ以下の弁作用金属の粉末を５００〜８００℃の温度範囲で焼結して、金属基材の表面に多孔質層を形成すればよいことがわかる。

本発明は、信頼性が高く、小形で大容量が求められる電解コンデンサに適用できる。

１、２１ 電極箔
２、２２ 金属基材
３、２３ 多孔質層
４、２４ 合金粒子
６ 陽極体
７ 陰極体
８ セパレータ
１０ 電解コンデンサ
１１Ａ、１１Ｂ リード端子
１２ コンデンサ素子
１３ ケース
１４ 封口体
１５ 外装体
１６ 電解液
２５ 空孔

Claims (12)

1. 第１金属を含む金属基材と、第２金属を含み前記金属基材上に形成された多孔質層とを備え、
   前記第２金属は、前記第１金属より融点が高い弁作用金属またはその合金であり、
   前記金属基材には、少なくとも前記第１金属と前記第２金属とを含む合金粒子を有することを特徴とする電極箔。
2. 前記合金粒子は、前記金属基材の厚さ方向において中心付近よりも、前記多孔質層との界面近傍に多く存在していることを特徴とする請求項１に記載の電極箔。
3. 前記第１金属がアルミニウム、またはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の電極箔。
4. 前記第２金属がタンタル、またはニオブ、またはタンタルとニオブとの合金、またはチタンと珪素との合金であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電極箔。
5. 前記金属基材内に空孔を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電極箔。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の電極箔を用いた電解コンデンサ。
7. 第１金属を含む金属基材の表面に、弁作用金属またはその合金を含む第２金属の粉末を含む塗料層を形成した後、前記塗料層を焼結することにより前記金属基材の表面に多孔質層を形成する電極箔の製造方法において、
   前記粉末の平均粒径が３００ｎｍ以下であり、
   前記塗料層を５００〜８００℃で焼成することにより、前記金属基材内に第１金属と第２金属とを含む合金粒子が形成されることを特徴とする電極箔の製造方法。
8. 前記塗料層を形成する金属基材の表面が粗面化されていることを特徴とする請求項７に記載の電極箔の製造方法。
9. 前記第１金属がアルミニウムであることを特徴とする請求項７または８に記載の電極箔の製造方法。
10. 前記第２金属がタンタルまたはニオブまたはタンタルとニオブの合金であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の電極箔の製造方法。
11. アルミニウムからなる金属基材の表面に、タンタルまたはニオブの粉末を含む塗料層を形成した後、前記塗料層を焼結することにより前記金属基材の表面に多孔質層を形成する電極箔の製造方法において、
    前記粉末の平均粒径が３００ｎｍ以下であり、
    前記塗料層を焼成する温度が５００〜８００℃であることを特徴とする電極箔の製造方法。
12. アルミニウムおよびジルコニウムの合金からなる金属基材の表面に、チタンおよび珪素の合金からなる粉末を含む塗料層を形成した後、前記塗料層を焼結することにより前記金属基材の表面に多孔質層を形成する電極箔の製造方法において、
    前記粉末の平均粒径が３００ｎｍ以下であり、
    前記塗料層を焼成する温度が５００〜８００℃であることを特徴とする電極箔の製造方法。

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