(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム箔を多段階のエッチング槽に分けてエッチングを行うアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法であって、エッチングとエッチングの間に妨害皮膜を形成させる中間処理を行い、かつ中間処理後のエッチングを、エッチング槽内の槽内ローラを上下に移動させアルミニウム箔を圧延方向に引っ張る力を０．５×１０-2〜２×１０-2ｋｇ／ｃｍ2の範囲にしてエッチングするようにしたアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項２】
妨害皮膜を形成させる中間処理をリン酸系を含有する水溶液中で行うようにした請求項１に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項３】
中間処理の温度を５０〜８５℃の範囲とした請求項２に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法に関するもので、電極箔でも特に陽極箔のエッチングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高信頼性化に伴い、アルミ電解コンデンサに対するユーザーからのニーズも小型化が強く要望されており、そのためにアルミ電解コンデンサ用電極箔も従来以上に単位面積当たりの静電容量を高める必要が生じている。
【０００３】
一般的なアルミ電解コンデンサは、アルミニウム箔をエッチングによって実効表面積を拡大させた表面に陽極酸化により誘電体酸化皮膜を形成した陽極箔と、アルミニウム箔をエッチングによって実効表面積を拡大させた陰極箔とをセパレータを介して巻回することによりコンデンサ素子を構成し、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸させるとともに、このコンデンサ素子を金属ケース内に封止することにより構成されている。
【０００４】
この種のアルミ電解コンデンサにおいて、その静電容量を高める或いは小型化を図るには電極箔である陽極箔および陰極箔の実効表面積の拡大が必要不可欠になっており、その電極箔の実効表面積を拡大させるエッチング技術の開発が盛んに行われている。
【０００５】
上記陽極箔の実効表面積を拡大する技術としては、例えば、特公昭５４−２１５４１号公報に記載の技術は、エッチング工程において、エッチングを中断して腐食を抑制する性質をもつ妨害皮膜を形成する工程を少なくとも一回含むようにした製造方法としたもので、エッチングを一時中断して、アルミニウム箔の表面に水酸化皮膜や陽極酸化皮膜、あるいは油膜を形成したのち、エッチングを再開すると、表面拡大に有効な凹凸形状部分を妨害皮膜により保護して妨害皮膜に点在する欠陥部分から主としてエッチングが進行するため、凹凸形状部分の溶解消失や脱落を防止することができるので、アルミニウム箔の実効表面積の拡大を図ることができるということが記載されている。
【０００６】
また、登録特許第２６９６８８２号公報に記載の技術は、エッチングを第１段、第２段の２段階に分けて行うエッチング方法において、第２段エッチングの前および第２段エッチングの中間にＮＨ4+またはＮａ+を含む水溶液中で酸化皮膜を電気化学的或いは化学的に形成する中間処理を少なくとも一回以上行うことにより、アルミニウム箔の表面溶解と機械的強度を損失させることなく実効表面積の拡大を図ることができるということが記載されている。
【０００７】
さらに、特開平４−３４１５４５号公報に記載の技術は、圧延されたアルミニウム箔の最終焼鈍後に、圧延方向の伸び率が０．１〜１％になるように引っ張りを与えることにより、アルミニウム箔の表面の酸化皮膜に欠陥を作るので、このアルミニウム箔をエッチングすることで高い静電容量を得ることができるということが記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公昭５４−２１５４１号公報および登録特許第２６９６８８２号公報に記載の技術では、妨害皮膜の欠陥部分のバラツキが大きく、このバラツキがエッチング開始点のバラツキとなるのでエッチング開始点が不均一となり、凹凸形状部分の溶解消失や脱落を完全に防止することができなくなり、実効表面積の拡大が不十分であるという課題を有している。
【０００９】
また、上記特開平４−３４１５４５号公報に記載の技術では、最終焼鈍後のアルミニウム箔の表面の酸化皮膜は硬くて脆い性質を有しているので、平板状の試験サンプル程度であれば圧延方向の伸び率が０．１〜１％になるように引っ張りを与えることができるが、実際に生産されるアルミニウム箔は幅が５００ｍｍ、長さが数千ｍ、厚さが０．１ｍｍと薄くて長いアルミニウム箔を使用しているので、それを均一に伸ばして適度の酸化皮膜の欠陥を作るには極めて困難であるという課題を有している。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、再エッチング開始点の均一性を向上させて、凹凸形状部分の溶解消失や脱落を起こりにくくし、実効表面積を拡大した静電容量の高いアルミ電解コンデンサ用電極箔を容易に製造することができるアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【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は、以下の製造方法を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、特にアルミニウム箔を多段階のエッチング槽に分けてエッチングを行うアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法であって、エッチングとエッチングの間に妨害皮膜を形成させる中間処理を行い、かつ中間処理後のエッチングを、エッチング槽内の槽内ローラを上下に移動させアルミニウム箔を圧延方向に引っ張る力を０．５×１０-2〜２×１０-2ｋｇ／ｃｍ2の範囲にしてエッチングするようにした製造方法としたもので、この方法により、アルミニウム箔に均一に物理的な力が加わり、妨害皮膜に均一な欠陥部を形成することができるので、再エッチングの開始点となる妨害皮膜の欠陥部のバラツキが低減され、エッチングの局部集中による凹凸形状部分の溶解消失や脱落を起こりにくくし、実効表面積をさらに拡大した静電容量の高いアルミ電解コンデンサ用電極箔を得ることができるという作用効果を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、特に妨害皮膜を形成させる中間処理をリン酸系を含有する水溶液中で行うようにする製造方法としたもので、均一な欠陥部を形成しやすい妨害皮膜を得ることができるという作用効果を有している。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、特に中間処理の温度を５０〜８５℃の範囲とした製造方法としたもので、請求項２と同様の作用効果を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１に記載の発明について説明する。
【００１７】
図１は実施の形態１のアルミ電解コンデンサ用電極箔の直流エッチング工程を示す製造装置の概念図である。同図において、１はアルミニウム箔、２は直流電源からアルミニウム箔１に電流を供給する給電ローラ、３および４はエッチング槽、５および６は陰極板、７および８はエッチング槽３，４の内部に設置された槽内ローラで、この槽内ローラ８は上下に移動させることによりアルミニウム箔１の引っ張り強さを調節することができる（槽内ローラ７は固定である）。９は中間処理槽、１０は後処理槽である。
【００１８】
上記直流エッチング工程において、まず、純度９９．９８％、厚さ１００μｍのアルミニウム箔１を用い、液温度８５℃の酸性水溶液（塩酸濃度１０％、硫酸濃度１０％）で満たされたエッチング槽３で、アルミニウム箔１を陽極として陰極板５の間で直流エッチングを行う。
【００１９】
次に、エッチングされたアルミニウム箔１は、液温度５０℃のリン酸水溶液（リン酸濃度０．０５％）で満たされた中間処理槽９で妨害皮膜を形成し、再び液温度７０℃の硝酸水溶液（硝酸濃度３％）で満たされたエッチング槽４で再エッチングされる。このエッチング槽４は、槽内ローラ８によりアルミニウム箔１の幅方向に、しかも均等に引っ張るようにして再エッチングを行うようにしている。このときアルミニウム箔１の引っ張り強さを０．５×１０-2〜２×１０-2ｋｇ／ｃｍ2の範囲にするのが好ましい。引っ張り強さが０．５×１０-2ｋｇ／ｃｍ2未満では妨害皮膜に均一な欠陥部を形成することができず、２×１０-2ｋｇ／ｃｍ2を越えるとアルミニウム箔１の機械的強度が弱くなり切断されてしまうという問題を有している。
【００２０】
なお、ここではアルミニウム箔１の引っ張り強さを槽内ローラ８により加えるようにしたが、本発明はこれに限定するものではなく、アルミニウム箔１に均等に引っ張り強さを与えることができるものであればどうような手段でも構わない。
【００２１】
最後に、後処理槽１０で脱Ｃｌ処理として液温度５０℃、濃度１０％の硝酸水溶液中で１分間洗浄してエッチングされたアルミニウム箔を得る。
【００２２】
このエッチングされたアルミニウム箔を、液温度８５℃のアジピン酸アンモニウムの水溶液中（濃度５０ｇ／ｌで、電流密度０．５Ａ／ｃｍ2、電圧印加２５０Ｖで陽極酸化を行い、その後静電容量特性および折り曲げ強度（φ１．０ｍｍ、５０ｇ荷重、折り曲げ角度９０度の条件下で１往復を１回とする）を測定した結果を（表１）に示す。
【００２３】
なお、エッチング槽４でのアルミニウム箔の引っ張り強さをそれぞれ０、０．１×１０-2、０．５×１０-2、１．０×１０-2、１．５×１０-2、２．０×１０-2、２．５×１０-2ｋｇ／ｃｍ2にして行った。
【００２４】
【表１】
0003729031.tif 000002
【００２５】
（表１）から明らかなように、実施の形態１におけるアルミ電解コンデンサ用電極箔は、再エッチングをするときにアルミニウム箔１の引っ張り強さを０．５×１０-2〜２×１０-2ｋｇ／ｃｍ2の範囲にすることにより、妨害皮膜に均一な欠陥部を形成することができるので、再エッチングの開始点となる妨害皮膜の欠陥部のバラツキが低減することから、エッチングされたアルミニウム箔の実効表面積の拡大を図ることができ、静電容量で約５％向上し、折り曲げ強度の低下もなかった。
【００２６】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２および３に記載の発明について説明する。
【００２７】
図２は実施の形態２のアルミ電解コンデンサ用電極箔の交流エッチング工程を示す製造装置の概念図である。同図において、１１はアルミニウム箔、１２および１３，１４，１５はエッチング槽、１６および１７，１８，１９は陰極板でアルミニウム箔１１の表面に対向するように設置されている。２０および２１，２２はエッチング槽１３，１４，１５の内部に設置された槽内ローラで、この槽内ローラ２０，２１，２２は上下に移動させることによりアルミニウム箔１１の引っ張り強さを調節することができる。２３および２４，２５は中間処理槽、２６は後処理槽である。
【００２８】
上記交流エッチング工程において、まず、純度９９．９８％、厚さ１００μｍのアルミニウム箔１１を用い、液温度が５０℃の酸性水溶液（塩酸濃度５％、塩化アルミニウム濃度２ｗｔ％）で満たされたエッチング槽１２で陰極板１６間に交流を印加して交流エッチングを行う。
【００２９】
次に、液温度５０〜８０℃のリン酸アンモニウム水溶液（リン酸アンモニウム濃度５％）で満たされた中間処理槽２３で妨害皮膜を形成し、再び液温度４０℃の酸性水溶液（塩酸濃度５％、塩化アルミニウム濃度２ｗｔ％）で満たされたエッチング槽１３で再エッチングを行う。このときアルミニウム箔１１の引っ張り強さを１．０×１０-2ｋｇ／cm2とした。
【００３０】
続いて、先ほどと同じように中間処理槽２４で妨害皮膜の形成、エッチング槽１４での再エッチング、中間処理槽２５で妨害皮膜の形成、エッチング槽１５での再エッチングを順次行った後、後処理槽２６で脱Ｃｌ処理として液温度５０℃、濃度１０％の硝酸水溶液中で１分間洗浄して、最後に２５０℃で１２０秒間の熱処理（図示せず）を行い、エッチングされたアルミニウム箔を得た。
【００３１】
なお、上記エッチング槽１４，１５でもアルミニウム箔１１を引っ張りながらエッチングをすることは言うまでもない。
【００３２】
また、上記中間処理槽２３，２４，２５はリン酸アンモニウム水溶液を用いることで、他の妨害皮膜の形成方法よりも簡単で均一の薄い妨害皮膜を形成することができるものであり、ここではリン酸アンモニウム水溶液を用いたが、その他にリン酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸、リン酸アルミニウムなどリン酸系の水溶液であれば濃度を調整するだけで用いることができる。
【００３３】
さらに、中間処理槽２３，２４，２５における液温度は５０〜８５℃の範囲が好ましい。液温度が５０℃未満では必要な妨害皮膜を形成する時間が長くなってしまい、エッチング時間とのバランスが取れなくなる。また、８５℃を越えると、妨害皮膜を形成する反応が激しくなって不均一の妨害皮膜となってしまう。
【００３４】
上記交流エッチング工程において、中間処理槽２３，２４，２５にリン酸アンモニウム水溶液（リン酸アンモニウム濃度５％）を用い、その液温度を４５，５０，６０，７０，８５，９０℃にしたときに得られたエッチングされたアルミニウム箔の静電容量の結果を（表２）に示す。
【００３５】
なお、静電容量の測定は、液温度８５℃のアジピン酸アンモニウムの水溶液中（濃度１５０ｇ／ｌ）で、電流密度０．１Ａ／ｃｍ2、電圧印加１９Ｖで陽極酸化を行った後、測定した。
【００３６】
【表２】
0003729031.tif 000003
【００３７】
（表２）から明らかなように、中間処理槽２３〜２５の液温度を５０〜８５℃の範囲にすることで均一な妨害皮膜を形成することができるので、再エッチングをするときにアルミニウム箔１１に引っ張り強さが加わり妨害皮膜に均一な欠陥部を数多く作ることから、エッチングされたアルミニウム箔の実効表面積が拡大され、静電容量を高めることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では妨害皮膜の形成を一回ないしは３回行っているが、エッチングと妨害皮膜の形成を数回〜十数回繰り返し行っても同様の効果が得られるものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、アルミニウム箔を多段階のエッチング槽に分けてエッチングを行うアルミ電解コンデンサ用電極箔の製造方法において、エッチングとエッチングの間に妨害皮膜を形成させる中間処理を行い、かつ中間処理後のエッチングを、エッチング槽内の槽内ローラを上下に移動させアルミニウム箔を圧延方向に引っ張る力を０．５×１０-2〜２×１０-2ｋｇ／ｃｍ2の範囲にしてエッチングするようにした製造方法としたもので、この方法により、アルミニウム箔に均一に物理的な力が加わり、妨害皮膜に均一な欠陥部を形成することができるので、再エッチングの開始点となる妨害皮膜の欠陥部のバラツキが低減され、エッチングの局部集中による凹凸形状部分の溶解消失や脱落防止を起こりにくくし、実効表面積をさらに拡大して静電容量の高いアルミ電解コンデンサ用電極箔を得られるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアルミ電解コンデンサ用電極箔の直流エッチング工程を示す製造装置の概念図
【図２】同実施の形態２におけるアルミ電解コンデンサ用電極箔の交流エッチング工程を示す製造装置の概念図
【符号の説明】
１  アルミニウム箔
２  給電ローラ
３，４  エッチング槽
５，６  陰極板
７  槽内ローラ（固定式）
８  槽内ローラ（可変式）
１０  後処理槽
【図１】
0003729031.tif 000004
【図２】
0003729031.tif 000005