(57)【要約】【課題】中高圧用の電解コンデンサへの使用に適した電極箔の製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウム箔にエッチング液中で電流を印加する電解エッチングにおいて、 電解開始時の初期電流密度を最大とし、電解が進行するにつれて電流密度の減少割合が徐々に小さくなるようにし、電解終了時の最終電流密度を初期電流密度の５〜１５％に相当する電流密度になるように、ベース電流波形を設計した後、当該ベース電流波形に従って電流密度を制御して電解エッチングを行う際に、電解開始から電解終了までに要する電解時間全体の、電解開始から２５〜７０％が経過した時点で、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の３〜７５％に相当する電流密度にまで低下させた後、低下させた電流密度をベース電流波形に対応する電流密度にまで上昇させ、ベース電流波形に従って電流密度を最終電流密度にして電極箔を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング液中で電流を印加してアルミニウム箔に電解エッチングを行う電解コンデンサ用電極箔の製造方法において、
電解開始時の初期電流密度を最大とし、電解が進行するにつれて電流密度の減少割合が徐々に小さくなるようにし、電解終了時の最終電流密度を前記初期電流密度の５〜１５％に相当する電流密度になるようにベース電流波形を設計する電流波形設計工程と、
前記電流波形設計工程で設計されたベース電流波形に従って電流密度を制御して、前記電解エッチングを実施する際に、電解開始から電解終了までに要する電解時間全体の、電解開始から２５〜７０％が経過した時点で、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の３〜７５％に相当する電流密度にまで低下させ、低下させた電流密度を前記ベース電流波形に対応する電流密度にまで上昇させた後、前記ベース電流波形に従って電流密度を前記最終電流密度にして電解エッチングを行う電解エッチング工程と
を含むことを特徴とする電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項２】
前記の電解エッチング工程において、電流密度を低下させてから再び上昇させるまでの時間が、電解開始から電解終了までに要する前記電解時間全体の０．５〜８％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項３】
前記の電解エッチング工程において、電解開始から電解終了までに要する前記電解時間全体の、電解開始から４５〜５５％が経過した時点で、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の５０〜６０％に相当する電流密度にまで低下させ、その後、低下させた電流密度を、前記ベース電流波形に対応する電流密度にまで上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中高圧用の電解コンデンサへの使用に適した電解コンデンサ用電極箔の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な電解コンデンサは、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した後、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。
この種の電解コンデンサにおいては、その静電容量を高め、また小形化を図ることを目的に、陽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。
【０００３】
中高圧用コンデンサ用の陽極箔の場合には、アルミニウム箔にトンネル状のピットを発生させており、そのピットの形状によって静電容量と強度が決まる。このため、ピットの形状を自由に制御することができれば、箔設計の自由度が高まり、より高性能の箔を製造することが可能となる。
ピットは通常、箔表面から垂直方向に発生させるが、一旦垂直方向に伸びてから平行方向に伸びたピットも存在する。例えば下記の特許文献１および２には、この平行ピットを発生させることで静電容量を向上させることを狙った技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７２９８３号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの従来技術の場合には、箔表面に対し平行方向に伸びる平行ピットが、トンネル状の垂直ピットの途中のランダムな位置から発生するという問題点があるため、垂直ピットの狙った深さ位置（垂直方向における位置）から平行ピットを発生させることが可能な制御技術が求められていた。
【０００６】
本発明の課題は、上述の従来技術における問題点を解決し、アルミニウム箔のトンネル状の垂直ピットの同じ深さの位置に、箔表面に対し平行方向に伸びる平行ピットを多数発生させることができ、かつ平行ピットの量を調整することが可能な電解コンデンサ用電極箔の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、ピットの均一性が高くなるベース電流波形として、電解開始時の電流密度を最大とし、電流密度を漸次減少させ、最終的に低い電流密度で一定に保つベース電流波形を設計し、このベース電流波形を用いて電解エッチングを実施する際に、特定の時点で電流密度を急激に低下させ、次に元の波形に戻るように電流密度を上昇させる制御を行うと、同じ深さに多数の平行ピットを発生させることができ、しかも、この電流変化のタイミングを調整することにより平行ピットの量を調整することができることを見出して、本発明を完成した。
【０００８】
上記課題を解決可能な本発明の電解コンデンサ用電極箔の製造方法は、エッチング液中で電流を印加してアルミニウム箔に電解エッチングを行う方法において、
電解開始時の初期電流密度を最大とし、電解が進行するにつれて電流密度の減少割合が徐々に小さくなるようにし、電解終了時の最終電流密度を前記初期電流密度の５〜１５％に相当する電流密度になるようにベース電流波形を設計する電流波形設計工程と、
前記電流波形設計工程で設計されたベース電流波形に従って電流密度を制御して、前記電解エッチングを実施する際に、電解開始から電解終了までに要する電解時間全体の、電解開始から２５〜７０％が経過した時点で、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の３〜７５％に相当する電流密度にまで低下させ、低下させた電流密度を前記ベース電流波形に対応する電流密度にまで上昇させた後、前記ベース電流波形に従って電流密度を前記最終電流密度にして電解エッチングを行う電解エッチング工程と
を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記の特徴を有した製造方法において、前記の電解エッチング工程において、電流密度を低下させてから再び上昇させるまでの時間が、電解開始から電解終了までに要する前記電解時間全体の０．５〜８％の範囲であることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに本発明は、上記の特徴を有した製造方法において、前記の電解エッチング工程において、電解開始から電解終了までに要する前記電解時間全体の、電解開始から４５〜５５％が経過した時点で、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の５０〜６０％に相当する電流密度にまで低下させ、その後、低下させた電流密度を、前記ベース電流波形に対応する電流密度にまで上昇させることを特徴とするものでもある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電解時の電流密度を制御することによって、アルミニウム箔のトンネル状の垂直ピットの同じ深さの位置に、箔表面に対し平行方向に伸びる平行ピットを多数発生させることができ、しかも、電流を上げるタイミングで平行ピットの発生位置を調整することができ、電流の低下割合と電流を上げるタイミングを調整することで平行ピットの量を調整することができる。それゆえ、本発明により、アルミニウム箔の箔強度を極端に低下させることなく、高い静電容量を有した電解コンデンサ用電極箔を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本発明の電解コンデンサ用電極箔の製造方法において設計された、電解エッチングを実施する際の電流制御を示すベース電流波形の一例である。（ｂ）は、（ａ）のベース電流波形の電解開始から電解時間全体の３０％が経過した時点で、電流密度の下降および上昇を行う場合の電流波形の一例を示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施例１で得た電解エッチングアルミニウム箔の断面レプリカの電子顕微鏡写真（倍率５００倍）であり、（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２で得た電解エッチングアルミニウム箔の断面レプリカの電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
本発明では、アルミニウム箔の電解エッチングを実施する前に、電流波形設計工程において、ピット長の均一性が高まるようにベース電流波形を設計する。本発明により設計されるベース電流波形は、図１（ａ）に示されるように、電解開始時の初期電流密度を最大とし、電解が進行するにつれて電流密度の減少割合（dA/dt）が徐々に小さくなるように制御され、最終的には低い電流密度で一定に保たれる。このような電流波形の制御技術に関しては、特許第４５４７９１９号公報にも記載されている。
本発明において、最終的に一定に保たれる最終電流密度は、初期電流密度の５〜１５％に相当する電流密度であり、上記の電流密度制御によって、ピット密度の向上とピット長の均一化を図ることができる。また、上記の最終電流密度を保持する時間は、電解時間全体の３０％前後（２５〜３５％）であることが好ましい。
本発明では、電解開始時の初期電流密度（最大電流密度）としては８００〜２０００ｍＡ／ｃｍ2が好ましく、この際、最大電流密度が８００ｍＡ／ｃｍ2に満たないとピットの発生数が少なくなり、逆に２０００ｍＡ／ｃｍ2を超えるとピットが高密度で発生しすぎるので好ましくない。本発明において最終的に保持される電流密度（電解終了時の電流密度）としては５０〜３００ｍＡ／ｃｍ2が好ましい。
【００１４】
本発明の製造方法にて使用されるアルミニウム箔は、電解エッチング工程を行う前の厚さ（アルミニウム原箔の厚さ）が１００〜２００μｍであるものが一般的であり、電解エッチングにおいて使用されるエッチング液としては、配合された酸の主成分が硫酸で、さらに塩酸、硝酸およびリン酸の少なくとも１種が配合されているものが一般的であるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
本発明の製造方法における電解エッチング工程では、前記の電流波形設計工程で設計されたベース電流波形に従って電流密度を制御して電解エッチングを実施する際、図１（ｂ）に示されるようにして、最大電流密度から最終電流密度まで電流密度を徐々に低下させていく途中で、電解開始から電解終了までに要する電解時間全体の、電解開始から２５〜７０％の時点、好ましくは電解開始から４５〜５５％の時点にて、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の３〜７５％、好ましくは５０〜６０％に相当する電流密度にまで低下させ、その後、低下させた電流密度を、ベース電流波形に対応する電流密度にまで上昇させる電流制御を行う。そして、ベース電流波形に従って電流密度を徐々に低下させ、前記工程で設計された最終電流密度に達した時点で当該最終電流密度を一定時間保持し、電解エッチングを終了する。
本発明において、電流密度を低下させるタイミングと低下割合が上記の範囲に限定されるのは、アルミニウム箔の同じ深さの位置に、箔表面に対して平行に伸びる平行ピットを多数かつ十分な長さに発生させるためである。尚、本発明では、電解エッチングを実施する間に、上記の電流密度の下降・上昇制御を複数回行っても良い。
【００１６】
本発明では、上記電解エッチング工程において、ベース電流波形の何％まで電流を下げるかと、どの時点でベース電流波形の電流密度にまで戻すかのタイミングを調整することにより、アルミニウム箔の箔表面に対して平行に伸びる平行ピットの発生位置及び量を調整することができ、電流密度を低下させてから再び上昇させるまでの時間は、電解開始から電解終了までに要する電解時間全体の０．５〜８％の範囲であることが好ましい。このような時間内に電流密度の下降および上昇を行うことで、アルミニウム箔に多数の平行ピットを形成させることができる。
【００１７】
このような本発明の製造方法を用いて得られる電解コンデンサ用電極箔には、アルミニウム箔の同じ深さの位置に多数の均一長さの平行ピットが形成されているので、この電極箔を用いて製造された電解コンデンサは大きな静電容量を有したものとなる。
次に、実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１８】
〔実施例１〕
電解エッチングを実施する前に、図１（ａ）に示されるようにして、電解開始時の初期電流密度を最大とし、電解が進行するにつれて電流密度の減少割合が徐々に小さくなるようにし、初期電流密度の約１０％に相当する最終電流密度で一定時間（電解時間全体の約３０％）保持するベース電流波形を設計した。
そして、エッチング液として、硫酸を２５％、塩酸を１０％含有する混合水溶液を準備し、このエッチング液を用いてアルミニウム箔（純度９９．９８％、厚さ１２０μｍ）を電解エッチング（エッチング液温６０℃）した。
【００１９】
この電解エッチング工程では、上記エッチング液中に上記アルミニウム箔を浸漬し、初期電流密度１２００ｍＡ／ｃｍ2の条件で直流電流を印加してエッチングを開始し、徐々に電流密度を減少させていき、電解開始から電解時間全体の５０％が経過した時点（電解開始から１５秒後）で、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の５５％に相当する電流密度（１００ｍＡ／ｃｍ2）にまで低下させ、その後、低下させた電流密度を、ベース電流波形に対応する電流密度にまで上昇させ（電流密度を低下・上昇させる時間は、電解時間全体の５％）、初期電流密度の約１０％に相当する最終電流密度に達した時点で当該電流密度を一定時間保持して、電解エッチングを終了した。
図２（ａ）には、このようにして製造された電解エッチングアルミニウム箔（陽極箔）の断面レプリカの電子顕微鏡写真（倍率５００倍）が示されており、この顕微鏡写真から、アルミニウム箔のほぼ同じ深さの位置で、箔表面に対して平行方向に伸びる多数の平行ピットが発生していることが確認された。
【００２０】
〔実施例２〕
電解開始から電解時間全体の５０％が経過した時点で、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の７０％に相当する電流密度にまで低下させてから元に戻した以外は、実施例１と同様にして電解エッチングアルミニウム箔を製造した。
図２（ｂ）には、このようにして製造された電解エッチングアルミニウム箔の断面レプリカの電子顕微鏡写真（倍率５００倍）が示されており、この顕微鏡写真から、アルミニウム箔のほぼ同じ深さの位置で、実施例１のものよりも平行ピットの数が少ないものの、箔表面に対して平行方向に伸びる多数の平行ピットが発生していることが確認された。
【００２１】
〔実施例３〕
図１（ｂ）に示されるようにして、電解開始から電解時間全体の３０％が経過した時点で、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の５５％に相当する電流密度にまで低下させてから元に戻した以外は、実施例１と同様にして電解エッチングアルミニウム箔を製造した。
図２（ｃ）には、このようにして製造された電解エッチングアルミニウム箔の断面レプリカの電子顕微鏡写真（倍率５００倍）が示されており、この顕微鏡写真から、実施例１のものに比べて、平行ピットの数が少ないものの、箔表面側から平行ピットが発生していることが確認された。
【００２２】
〔比較例１〕
実施例１と同様のアルミニウム箔およびエッチング液を使用し、前記ベース電流波形の特定の時点で電流密度を変化させずに、図１（ａ）に示されるベース電流波形にて電解エッチングアルミニウム箔を製造した。
図２（ｄ）には、このようにして製造された電解エッチングアルミニウム箔の断面レプリカの電子顕微鏡写真（倍率５００倍）が示されており、この顕微鏡写真から、箔表面に対して平行方向に伸びる平行ピットがほとんど存在していないことが確認された。
【００２３】
〔比較例２〕
電解開始から５０％の時点で、当該時点におけるベース電流波形の電流密度の１４０％に相当する電流密度にまで上昇させてから元に戻した以外は、実施例１と同様にして電解エッチングアルミニウム箔を製造した。
図２（ｅ）には、このようにして製造された電解エッチングアルミニウム箔の断面レプリカの電子顕微鏡写真（倍率５００倍）が示されており、この顕微鏡写真から、電流密度にまで上昇させた後にすぐに元に戻すと、箔表面に対して平行方向に伸びる平行ピットがほとんど伸長しないことが確認された。
【００２４】
本発明の実施例では、電解エッチングを最終電流密度で一定時間保持して行ったが、保持させずに、徐々に低下させて行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の製造方法を用いることによって、アルミニウム箔のトンネル状の垂直ピットの同じ深さの位置に、箔表面に対し平行方向に伸びる平行ピットが多数形成された電解コンデンサ用電極箔を製造することができ、電流の低下割合と電流を上げるタイミングを調整することによって平行ピットの発生位置と量を調整することができるため、アルミニウム箔の箔強度を極端に低下させることなく、高い静電容量を有した電解コンデンサ用電極箔が製造できる。
このようにして製造された電極箔は、中高圧用の電解コンデンサへの使用に特に適したものである。
【図１】
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【図２】
2018125322.tif 000004