JPH032335B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は電解コンデンサ用アルミニウム電極箔
の製造方法に関するものである。 従来例の構成とその問題点 一般に、電解コンデンサ用アルミニウム電極箔
は、圧延加工した硬質アルミニウム箔や焼鈍処理
した軟質アルミニウム箔を塩化ナトリウムや塩酸
などの塩素イオンを含む水溶液中で、化学的また
は電気化学的なエツチングを行い、アルミニウム
箔の表面積拡大をはかつた後化成処理を施こし、
表面に誘電体酸化皮膜を形成して製造される。 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の静電容
量は、ほぼアルミニウム箔の表面積に比例してい
るので、この表面積拡大率が大きい程望ましい。
このエツチングによるアルミニウム箔の表面積拡
大率はエツチング量に比例して増大するが、ある
限度を越えると増加が鈍化し、やがて逆に減少の
傾向を示す。また、このエツチング量とともにア
ルミニウム箔の機械的強度が低下するので、アル
ミニウム箔を過度にエツチングした場合にはエツ
チング、化成、組立などの電解コンデンサ製造工
程で切断などの事態が起る危険がある。このよう
なことから、アルミニウム箔が電解コンデンサ製
造工程で切断などの事態の起らない程度の機械的
強度を持ち、できるだけ大きな表面積拡大率を持
つように、最適エツチング量が決められている。 一方、アルミニウム電解コンデンサに対して、
より小型化、大容量化が望まれており、充分な機
械的強度を持つエツチング量で、現在よりさらに
大きな表面積拡大率を有するアルミニウム電極箔
が切望され、多くの研究が行なわれている。 発明の目的 本発明はこのような状況に鑑みて成されたもの
で、従来より高い表面積拡大率を有する電解コン
デンサ用アルミニウム箔の製造方法を提供しよう
とするものである。 発明の構成 本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔の製
造方法は、エツチング前のアルミニウム箔に電気
化学的にアルミニウムより貴な金属のうち、Fe、
Ni、Co、Cu、Cr、Zn、Mn、Siのうちいづれか
１種を10¹³〜５×10¹⁶ケ／cm²イオン注入した後、
200〜500℃の温度範囲で熱処理し、その後、塩素
イオンを含む水溶液中で化学的あるいは電気化学
的にエツチングするものである。すなわち、上記
のエツチングを施こした後、さらに化成処理によ
つて誘電体化成皮膜を形成することにより、充分
な機械的強度を有し、単位面積当りの静電容量が
従来より大きな電解コンデンサ用アルミニウム電
極箔を製造することができる。 上述したように電解コンデンサ陽極用のアルミ
ニウム箔は、塩素イオンを含む水溶液中で化学的
あるいは電気化学的にエツチングすることによつ
て表面積拡大をはかり、化成して使用に供される
が、この表面積拡大率はアルミニウム箔の圧延加
工、焼鈍、アルミニウム箔中の不純物量、エツチ
ング液組成、電解条件など多くの要因によつて左
右される。 アルミニウムの塩素イオンを含む水溶液中での
エツチングは、塩素イオンが表面吸着したエツチ
ピツト核に始まり、エツチングの進行とともにア
ルミニウム箔の腐食は内部への孔食の形で行なわ
れ、次第に表面積が拡大していく。この塩素イオ
ンの吸着は、不純物あるいは圧延加工などによつ
て生じた転位による表面の酸化皮膜の弱点部分に
優先的に行なわれ、これがエツチピツト核とな
り、さらにエツチングは転位にそつて進行し、表
面積の拡大が行われる。したがつて、より大きな
表面積拡大にはこの転位がより多く、均一に分散
していることが必要である。 アルミニウム箔に電気化学的にアルミニウムよ
り貴な金属をイオン注入することは、結晶格子に
ひずみを与え、転位の増大と均一化をはかるとと
もに、これらの金属あるいは金属間化合物とアル
ミニウムマトリツクス間での電位差によるアルミ
ニウムのエツチングを促進させる。一般に、電解
コンデンサ用アルミニウム箔は、アルミニウムに
少量の数種の不純物を混入し、溶解、鋳造、焼鈍
などの工程によつて製造される。含有された不純
物は主に表面近傍に析出してくるが、偏析が起り
易く、均一な分散は得られにくい。このため転位
も不均一な分散となつている。このことはエツチ
ングによるエツチピツトの過密過疎部分の存在で
判る。 本発明のイオン注入によつて、アルミニウム箔
中の転位がより多く、均一に分散し、しかも、注
入した金属あるいは金属間化合物とアルミニウム
マトリツクス間での電位差によるアルミニウムの
エツチング促進効果によつて、エツチピツトをよ
り均一に発生させ、表面積の拡大が計れる。 イオン注入量はエツチングによる表面積拡大の
効果の認められる量小量がその下限であり、上限
はエツチング量過大による表面積拡大効果への悪
影響により限定される最大量である。すなわち、
イオン注入量が下限未満の場合にはエツチングに
対する影響が認められず、上限を越えた場合に
は、アルミニウム箔表面のエツチングが過大とな
り、表面積拡大率はむしろ減少を示し、また、エ
ツチング後にも多くの注入金属が残存した場合に
は、もれ電流などの化成皮膜特性を劣化させる。
このイオン注入量は10¹²〜10¹⁸ケ／cm²で表面積拡
大の効果を示すが、より好ましくは10¹³〜５×
10¹⁶ケ／cm²の範囲である。 イオン注入後は200〜500℃の温度で熱処理す
る。これは、イオン注入量が10¹³ケ／cm²以上にな
ると注入層の非晶質化が起り、表面が均一にエツ
チングされる傾向になり、特に５×10¹⁴ケ／cm²を
越えるとエツチングによる表面積拡大率が減少す
るため、熱処理によつて結晶化させる必要がある
ためである。この熱処理の温度は下限未満では効
果がなく、また上限を越えるとAl箔自体の再結
晶が起り、表面積拡大率が大巾に下る。 その後のエツチングは従来と同様、塩素イオン
を含む水溶液中で行なわれ、通常は塩酸、食塩な
どの水溶液中で0.1〜1A／cm²の電流密度で、50〜
90℃の温度で所定量エツチングされる。また化成
処理も従来と同様な方法で行なわれる。 本発明によつて得られた電解コンデンサ用アル
ミニウム電極箔は、機械的強度、tanδ、もれ電流
は従来のものに比べそん色なく、単位面積当りの
静電容量を大きくすることができるので、アルミ
ニウム電解コンデンサの小型、大容量化が可能に
なる。なお、この熱処理とその後のエツチングの
間に箔の種類、状態に応じて圧延、引張等の機械
的加工処理を行うことがある。 実施例の説明 以下本発明を実施例にもとづき説明する。 純度99.99％、厚さ100μの高純度アルミニウム
箔試料の両面にアルミニウムより貴な金属のうち
Fe、Ni、Co、Cu、Cr、Zn、Siを10¹⁰〜10¹⁹ケ／
cm²イオン注入した。次にこの試料を常温〜550℃
の温度範囲で30分間熱処理した後、３重量％の塩
酸水溶液中で温度80℃、電流密度0.15A／cm²で８
分間エツチングし（エツチング部分１cm×１cm）、
さらに硼酸100ｇ／の水溶液中で温度80℃、化
成電圧260Vの条件で化成した。得られた化成箔
について、静電容量、tanδを測定した。 次表にエツチング時のエツチング量、化成後の
静電容量およびtanδを示した。なお測定は5wt％
の硼酸アンモニウム水溶液中で錫箔陰極とし、30
℃の温度で交流ブリツジにより120Hzで行なつた。
なおエツチング量は、表面積拡大率、機械的強度
と密接な相関があるので、一定のエツチング量で
の比較をするための参考データとして示した。

【表】 上記表から明らかなように、アルミニウム箔に
アルミニウムより電気化学的に貴な金属をイオン
注入することによつて、エツチング時のアルミニ
ウム箔の有効表面積拡大率が向上し、単位面積当
りの静電容量が大きく、しかもアルミニウム箔の
機械的強度も従来と同等の電解コンデンサ用アル
ミニウム電極箔が得られる。なお、実施例では陽
極箔を示したが、陰極箔についても適用できるも
のである。 発明の効果 以上のように、本発明による電解コンデンサ用
アルミニウム電極箔の製造方法は、エツチング前
のアルミニウム箔に電気化学的にアルミニウムよ
り貴な金属をイオン注入し、その後塩素イオンを
含む水溶液中で化学的あるいは電気化学的にエツ
チングすることを特徴とするものであり、この方
法によつて得た電解コンデンサ用アルミニウム箔
は、機械的強度、tanδ、もれ電流は従来のものに
比べそん色なく、単位面積当りの静電容量を従来
のものより大きくすることができるため、アルミ
ニウム電解コンデンサの小型大容量化が可能にな
り、実用上きわめて有効なものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウム箔にFe、Ni、Co、Cu、Cr、
   Zn、Mn、Siのうちいづれか１種を10¹³〜５×
   10¹⁶ケ／cm²イオン注入した後、200〜500℃の温度
   範囲で熱処理し、その後、塩素イオンを含む水溶
   液中で化学的あるいは電気化学的にエツチングす
   ることを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウ
   ム電極箔の製造方法。