JPH08107044A - 電解コンデンサ用陰極箔 - Google Patents

電解コンデンサ用陰極箔

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JPH08107044A
JPH08107044A JP23925594A JP23925594A JPH08107044A JP H08107044 A JPH08107044 A JP H08107044A JP 23925594 A JP23925594 A JP 23925594A JP 23925594 A JP23925594 A JP 23925594A JP H08107044 A JPH08107044 A JP H08107044A
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JP
Japan
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intermediate layer
foil
thickness
cathode foil
capacitance
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Withdrawn
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JP23925594A
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English (en)
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Toshiro Shinohara
敏郎 篠原
Kazuhiko Suzuki
和彦 鈴木
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Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Shindoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電容量が大きくしかも静電容量の安定性に
優れた電解コンデンサ用陰極箔を提供する。 【構成】 金属箔と、この金属箔の表面上に形成された
厚さ0.05〜5μmのTiからなる中間層と、この中
間層上に形成された厚さ0.01〜0.1μmのPdま
たはPd合金からなる保護層とを具備する。中間層は、
平均粒子径0.01〜1.0μmのTi微粒子を積層す
ることにより形成されている。金属箔は粗面化されたア
ルミニウム箔であり、その表面粗さは0.5〜20μm
Rmaxである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電解コンデンサの陰極
材料として使用される陰極箔に関し、特に、単位面積当
たりの静電容量を増大させるとともに、静電容量の安定
性を高めるための改良に関する。
【0002】
【従来の技術】電解コンデンサは、リードを接合した一
対のアルミニウム等からなる電極箔(陽極箔および陰極
箔)とセパレータ紙を交互に挟んで円筒状に巻回し、電
解液を含浸させたうえ、ケース内に密封することにより
製造されるものであるが、近年は電子機器の小型軽量化
に伴い、電子部品である電解コンデンサを小型化する要
求も強まっている。
【0003】電解コンデンサの小型化を図るには、電極
箔の単位面積当たりの静電容量を高めることが重要であ
る。次式はコンデンサの静電容量Cと、陽極箔の静電容
量CAおよび陰極箔の静電容量CKの関係を示す計算式で
ある。 C=CA/(1+CA/CK) 上式から明らかなように、コンデンサ容量Cを増大する
には、陽極容量CAおよび陰極容量CKの少なくとも一方
を増大させればよい。また、次式から明かなように、陰
極箔の静電容量CKを増大させるには、陰極箔の表面積
Sまたは誘電体の誘電率εを大きくするか、誘電体の厚
さtを減少させることが有効である。 CK=kεS/t (k:定数 ε:誘電率 S:表面積 t:誘電体膜
厚)
【0004】そこで従来より、アルミニウム陰極箔の表
面をエッチング処理等により粗面化し、微細な凹凸を全
面に形成して表面積Sを大きくする方法が一般に採られ
ている。しかし、この手法で著しい粗面化を行うと陰極
箔が多孔質状態となって強度が低下し、コンデンサの製
造工程中に破断しやすくなるため、陰極箔の粗面化のみ
に頼った構成では、静電容量の増大に限界があった。
【0005】上記限界を打破する手段として、特公平2
−60048号公報および特公平3−37293号公報
では、粗面化されたアルミニウム箔上に、平均粒子径
0.01〜1.0μmのチタン微粒子からなる厚さ0.
05〜5.0μmチタン蒸着被膜を形成した構成が提案
されている。このようにチタン微粒子からなるチタン蒸
着被膜を形成すると、陰極箔の表面積Sが著しく増大す
るうえ、自然酸化により誘電率εの高いチタン酸化膜
(TiO2)が形成されるため、陰極箔静電容量CKを増
大することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な構成では、チタン蒸着被膜の形成直後では高容量が得
られるものの、陰極箔の保管中あるいは電解液に浸漬さ
れてコンデンサが製造された後も活性の高いチタン蒸着
被膜の酸化が進行するため、誘電体膜厚tが経時的に増
大して陰極箔静電容量CK が徐々に減少していくという
欠点があった。このような容量変化は電子機器の動作安
定性を害するため、極力低減されなければならない。本
発明は上記事情に鑑みてなされたもので、静電容量が大
きくしかも静電容量の安定性に優れた電解コンデンサ用
陰極箔を提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る電解コンデンサ用陰極箔は、金属箔
と、この金属箔上に形成された厚さ0.05〜5μmの
Tiからなる中間層と、この中間層上に形成された厚さ
0.01〜0.1μmのPdまたはPd合金からなる保
護層とを具備することを特徴とする。
【0008】金属箔は、粗面化されたアルミニウム箔
(アルミニウム合金箔を含むものとする)であることが
望ましく、さらにその表面粗さは0.5〜20μmRm
axとされていることが望ましい。金属箔が粗面化され
ていれば、その表面に形成される中間層表面も粗面化
し、中間層表面積の増大により容量増大が図れるからで
ある。金属箔の表面粗さが0.5μmRmax未満であ
ると上記中間層の表面積を増大する効果が得られず、他
方、20μmRmaxより大であると金属箔の強度が低
下するおそれがある。より好ましくは1〜15μmRm
axである。
【0009】金属箔の材質がアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金であれば、電解エッチングや乾式エッチング
により容易に粗面化することができ、製造コストも安い
という利点を有する。ただし、本発明に使用する金属箔
は必ずしも粗面化されていなくてもよいし、必要であれ
ば、ステンレス、チタン等のようにアルミニウムまたは
アルミニウム合金以外の材質も使用可能である。
【0010】中間層の厚さが0.05μm未満である
と、中間層の多孔質化による表面積拡大効果が減少し、
他方、5μmより大としてもコストがかかるばかりでそ
れ以上は表面積拡大効果は増大しない。より好ましい中
間層の厚さは0.1〜1.0μmである。また、中間層
は平均粒子径0.01〜1.0μmのTi微粒子を積層
することにより形成されていることが好ましい。Ti微
粒子の平均粒子径が0.01μm未満または1.0μm
より大であると、いずれの場合も中間層の表面積拡大効
果が減少して容量増大効果が低下する。より好ましいT
i微粒子の平均粒子径は0.1〜0.8μmである。た
だし、本発明では、中間層は必ずしもTi微粒子を積層
した構造でなくともよい。蒸着されたTi中間層の表面
は多少の差はあるが常に粗面化されており、それによる
容量増大効果は得られるためである。Ti中間層の表面
には薄い酸化物層(TiO2)が生じていてもよいが、
Ti中間層と保護層とは導通していることがより好まし
い。
【0011】保護層の材質をPdまたはPd合金とした
のは、これらの金属が本発明の構成において特異的な酸
化防止効果を奏するためである。本発明者らは、通常、
この種の酸化防止膜として使用されるNb,Ta,A
u,Ag,Ni,Cr,Sn,Cu,Al,Co,S
i,In,Mo,Wなどについても実験を試みたが、
0.01〜0.1μmという薄さで電解質溶液中でも酸
化防止効果を発揮したものはPdおよびPd合金のみで
あった。このような厚さで多孔質Ti中間層上に形成さ
れた保護層は、緻密な被膜にはならないと考えられ、T
i中間層を大気または電解質液から隔離する効果は奏し
得ない。すなわち、それにも拘わらず酸化防止効果を発
揮する点において、Pd(合金)は特異性を有してい
る。なお、Pd合金としては、Au,Ni,Ag,Si
およびTi等から選択される1種または2種以上の元素
を添加したPd合金が例示できる。
【0012】保護層の厚さが0.01μm未満である
と、中間層の酸化を防止する効果が減少し、コンデンサ
容量の経時変化が十分に防止できない。また、保護層の
厚さが0.1μmを越えても、それ以上は酸化防止効果
が増大せず、コストが徒にかかるのみである。より好ま
しい保護層の厚さは0.02〜0.8μmである。
【0013】さらに本発明では、金属箔と中間層との間
に、厚さ0.01〜0.1μmのPdまたはPd合金か
らなる第2の中間層が形成されていてもよい。このよう
な第2中間層を形成すると、Pd(合金)層でTi中間
層を挟み込むことになり、いっそう高い酸化防止効果が
得られる。この第2中間層の厚さが0.01μm未満で
あると、第2中間層による中間層の酸化防止効果は得ら
れない。また、第2中間層の厚さが0.1μmを越えて
も、それ以上は酸化防止効果が増大せず、コストが徒に
かかるのみである。より好ましい第2中間層の厚さは
0.02〜0.8μmである。
【0014】Ti中間層、保護層および第2中間層の形
成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法等の周知の方法が可能である。特
に、Ti中間層の成膜時には、不活性ガス等のガスを導
入して微粒子化を促進してもよい。
【0015】
【作用】本発明に係る電解コンデンサ用陰極箔によれ
ば、活性の高いTi中間層の表面に厚さ0.01〜0.
1μmのPdまたはPd合金からなる保護層を形成した
ことにより、陰極箔の保管中、あるいは電解液に浸漬さ
れてコンデンサが製造された後におけるTi中間層の酸
化進行を防ぐことができる。したがって、Ti中間層に
よる容量増大効果を得つつも、静電容量の経時変化を低
減でき、容量の安定性を高めることができる。また、保
護層の厚さは僅か0.01〜0.1μmであるから、保
護層を形成するのに必要なコストは比較的に安い。これ
に対し、PdまたはPd合金以外の金属で保護層を形成
した場合には、十分な保護効果を得るにはかなりの厚さ
を必要とし、コストも高くなる。
【0016】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明の効果を実証す
る。厚さ50μmの純度99.8%のアルミニウム箔
に、以下の条件で電解エッチング処理を施し、その両面
を粗面化した。 エッチング処理液:2.5wt%塩酸水溶液 温度:60℃ 時間:250秒 電解電流:0.5A/cm2 得られたアルミニウム箔の表面を走査型電子顕微鏡で観
察したところ10μmRmax程度の微視的な凹凸が全
面に亙って形成されていた。また、粗面化したアルミニ
ウム箔の静電容量は298μF/cm2であった。
【0017】次に、上記アルミニウム箔の両面に、真空
度5×10-4PaにおいてTi真空蒸着を行い、膜厚
0.75μmのTi中間層を形成した。このTi中間層
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、平均粒子径0.
6μmのTi微粒子が積層されて形成されていた。さら
に、真空度5×10-3PaにおいてPd真空蒸着を行
い、Ti中間層を形成したアルミニウム箔の両面に、膜
厚100,300,500,1000オングストローム
のPd保護膜を形成し、それぞれ実施例1〜4とした。
【0018】他方、前記と同じ粗面化したアルミニウム
箔の両面に、前記と同じTi層を形成しただけのものを
用意し、比較例1とした。さらに、比較例1の両面にそ
れぞれ、Pdを50オングストロームの厚さで蒸着した
ものを比較例2、Nbを300オングストロームの厚さ
に蒸着したものを比較例3、Taを300オングストロ
ームの厚さに蒸着したものを比較例4とした。
【0019】実施例1〜4および比較例1〜4の各電解
コンデンサ用陰極箔から10mm×50mmの試験片を
切り出した。これら試験片を、85℃に加温した電解液
に一定期間浸漬したのち水洗し、EIAJ RC−23
64に規定される方法で静電容量を測定することによ
り、静電容量の経時変化について加速度試験を行った。
試験条件は以下の通りである。 電解液:アジピン酸アンモニウム(10vol%) ポリエチレングリコール(80vol%) 水(10vol%) 75%リン酸水溶液(0.02vol%) 電解液温度:85℃ 測定液:アジピン酸アンモニウム150g/蒸留水10
00ml 測定液に3分間浸漬後の値を測定値とした。 計測器:HP株式会社製LCRメーター4326A(商
品名) 印可電圧:120Hz、50mV
【0020】得られた結果を表1に示す。表1において
「実」は実施例を、「比」は比較例をそれぞれ示してい
る。図1および図2は、表1の結果の一部を電解液に浸
漬後1日目の静電容量を100%として相対比に換算し
たグラフである。表1,図1および図2から明らかなよ
うに、比較例1〜4では静電容量の減少が顕著だったの
に対し、Pd保護膜を形成した実施例1〜4では静電容
量の経時変化を抑えることができた。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電解
コンデンサ用陰極箔によれば、活性の高いTi中間層の
表面に厚さ0.01〜0.1μmのPd(合金)からな
る保護層を形成したことにより、陰極箔の保管中、ある
いは電解液に浸漬されてコンデンサが製造された後にお
けるTi中間層の酸化進行を防ぐことができる。したが
って、Ti中間層による容量増大効果を得つつも、静電
容量の経時変化を低減でき、容量の安定性を高めること
ができる。また、保護層の厚さは僅か0.01〜0.1
μmであるから、保護層を形成するのに必要なコストは
比較的に安く済むという利点を有する。
【0023】請求項2に係る電解コンデンサ用陰極箔で
は、平均粒子径0.01〜1.0μmのTi微粒子を積
層することにより中間層が形成されているので、中間層
の表面積を拡大して容量増加を図ることができる。請求
項3に係る電解コンデンサ用陰極箔では、金属箔として
粗面化されたアルミニウム箔を用い、その表面粗さを
0.5〜20μmRmaxとしたので、中間層の表面凹
凸化を図り、中間層の表面積をさらに拡大して容量増加
を図ることができる。
【0024】請求項4に係る電解コンデンサ用陰極箔で
は、金属箔とTi中間層との間に厚さ0.01〜0.1
μmのPdまたはPd合金からなる第2の中間層が形成
されているので、静電容量の経時変化をいっそう低減で
き、容量の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例2および比較例1,3,4の電
解コンデンサ用陰極箔における静電容量の経時変化を示
すグラフである。
【図2】本発明の実施例1−4および比較例1,2の電
解コンデンサ用陰極箔における静電容量の経時変化を示
すグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属箔と、この金属箔上に形成された厚さ
    0.05〜5μmのTiからなる中間層と、この中間層
    上に形成された厚さ0.01〜0.1μmのPdまたは
    Pd合金からなる保護層とを具備することを特徴とする
    電解コンデンサ用陰極箔。
  2. 【請求項2】前記中間層は、平均粒子径0.01〜1.
    0μmのTi微粒子を積層することにより形成されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ用陰
    極箔。
  3. 【請求項3】前記金属箔は粗面化されたアルミニウム箔
    であり、その表面粗さは0.5〜20μmRmaxであ
    ることを特徴とする請求項1または2記載の電解コンデ
    ンサ用陰極箔。
  4. 【請求項4】前記金属箔と前記中間層との間には、厚さ
    0.01〜0.1μmのPdまたはPd合金からなる第
    2の中間層が形成されていることを特徴とする請求項1
    ないし3のいずれかに記載の電解コンデンサ用陰極箔。
JP23925594A 1994-10-03 1994-10-03 電解コンデンサ用陰極箔 Withdrawn JPH08107044A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007300041A (ja) * 2006-05-08 2007-11-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルミニウム電解コンデンサ及びアルミニウム電解コンデンサ用陰極箔
US8208242B2 (en) 2009-10-09 2012-06-26 Panasonic Corporation Electrode foil and capacitor using the same

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