(57)【要約】【課題】ピット密度の向上とピット長の均一化により、電極箔の静電容量を向上させ、高電圧に適したアルミ電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を提供することを目的とするものである。【解決手段】アルミニウム箔の表面が、アルミニウム箔の圧延傷が取り除かれて先端が鋭角を有する凹部が多数存在し、かつ該アルミニウム箔の表面の測色値（ハンターＬａｂのＬ値）を６５〜８０とすることにより、エッチング処理によるピット密度の向上とピット長さを均一化し、静電容量の高い陽極箔を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム箔の表面が、アルミニウム箔の圧延傷が取り除かれて先端が鋭角を有する凹部が多数存在し、かつ該アルミニウム箔の表面の測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が６５〜８０であることを特徴とするアルミ電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
【請求項２】
前記アルミニウム箔の表面が、該アルミニウム箔の圧延傷が取り除かれる前の表面硬度よりも高くした請求項１に記載のアルミ電解コンデンサ電極用アルミニウム箔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルミ電解コンデンサに用いられる陽極箔に関するもので、特に２００Ｖ以上の高圧用アルミ電解コンデンサの陽極箔に用いられるアルミニウム箔に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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いる。そのため、アルミ電解コンデンサに用いられる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処理によって実効表面積を拡大させ、その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処理によって実効表面積を拡大させた陰極箔と、前記陽極箔と陰極箔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形成し、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−ス内に封止することにより構成されている。
【０００４】
前記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形化を図るには、陽極箔の実効表面積を拡大し単位面積当たりの静電容量を高めることが必要不可欠になっており、陽極箔の実効表面積を拡大させるエッチング技術と化成処理技術の開発が盛んに行われている。
【０００５】
一般的にアルミニウム箔のエッチング処理方法は、硫酸、硝酸、燐酸、蓚酸などの皮膜を形成する酸を添加した塩酸水溶液中で化学的あるいは電気化学的に行われている。特に中高圧用のエッチング処理方法は、基本的にはトンネル状のピット（以下、単にピットと称す）を生成させる前段エッチング工程と、このピットをアルミ電解コンデンサの使用電圧に適した径まで拡大する後段エッチング工程とからなる方法で、いかに数多くのピットを生成させて、そのピットを効率よく拡大させるかが重要なポイントとなっている。
【０００６】
前記中高圧用のエッチング処理方法において、ピットを効率よく生成させる技術として、アルミニウム箔の表面改質技術とエッチング処理技術に大別される。
【０００７】
前記アルミニウム箔の表面改質技術として、アルミニウム箔のミラー指数（１００）面結晶占有率を８０％以上とすることは一般的に知られている。
【０００８】
また、特許文献１には、電解コンデンサのアルミニウム箔において、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｓｎの１種または２種以上が、表面から深さ０．１μｍまでの表層部に合計で１００〜５０００ｐｐｍ存在するとともに、前記表層部を除く内部に合計で１〜５ｐｐｍ含有されてなるアルミニウム箔を用いることにより、表面溶解を抑えつつエッチングをアルミニウム箔の内部まで進行させることができ、多数のエッチングピットを効果的に形成することができ、その結果、拡面率が増大し、ひいては静電容量の増大化を図ることができるとされている。
【０００９】
また、特許文献２には、アルミニウム箔上に蒸着等によりカーボンを均一に付与した後、エネルギーを与えてアルミニウムとカーボンを反応させ、Ａｌ4Ｃ3粒子を形成させることにより、導入したＡｌ4Ｃ3が初期ピットの開始点とし、その開始点がエッチング中に欠落することがなく、エッチングピットを適当数均一に分散分布させ得ることから、静電容量の高い電解コンデンサを得ることができるとされている。
【００１０】
また、特許文献３には、アルミニウム箔の表面上に、複数のクレーター状の凹部を有し、かつその表面にＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ及びＳｂからなる群から選択される少なくとも１種の金属層を形成し、前記複数のクレーター状の凹部は、開口部の大きさの平均が０．０５μｍ〜５μｍの範囲内であるアルミニウム箔とすることにより、エッチング処理した場合に高い静電容量を発揮することができるとされている。
【００１１】
なお、本発明において、アルミニウム材を圧延した箔状のものをアルミニウム箔とし、このアルミニウム箔をエッチング処理して実効表面積を拡大されたものをエッチング箔とし、そのエッチング箔に化成処理されたものを化成箔とする。この化成箔をアルミ電解コンデンサに使用されるものを陽極箔として、陽極箔と陰極箔を総称して電極箔とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−１２４８５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９３３４号公報
【特許文献３】特開２００８−２３１５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記アルミニウム箔の表面改質技術において、Ｐｂ、Ａｌ4Ｃ3等を付着させたものは、思いのほか静電容量が高くならない。これは、ＰｂやＡｌ4Ｃ3等が付着したところからピットが発生するが、アルミニウム箔表面にはアルミニウム材を圧延したときに生じた圧延傷の凹凸が残存し、その凹凸部分からもピットが発生してしまい、ピットの食いつぶしがあるからである。
【００１４】
一方、アルミニウム箔の表面に複数のクレーター状の凹部を形成したものは、クレーターの形成が、陽極酸化処理して多孔質酸化皮膜を形成し、その多孔質酸化皮膜を除去することにより形成され、このアルミニウム箔に蒸着等により金属層を形成することから、工程が煩雑でコストアップとなり、実用的でない。
【００１５】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、エッチング処理によるピット密度の向上とピット長さを均一化し、静電容量の高いアルミ電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために本発明のアルミ電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、アルミニウム箔の表面が、アルミニウム箔の圧延傷が取り除かれて先端が鋭角を有する凹部が多数存在し、かつ該アルミニウム箔の表面の測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が６５〜８０であることを特徴とするものである。
【００１７】
また、該アルミニウム箔の圧延傷が取り除かれる前の表面硬度よりも高くしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のアルミ電解コンデンサ電極用アルミニウム箔は、アルミニウム箔の表面に、アルミニウム箔の圧延傷が取り除かれて先端が鋭角を有する凹部を多数存在させたことにより、アルミニウム箔の表面の圧延痕や不純物がなくなり、アルミニウム箔の表面の測色値（ハンターＬａｂのＬ値）を６５〜８０と高くすることができ、エッチング処理される際に、鋭角を有する凹部に電流が集中しやすくなり、ピットが凹部に集中しピットの分散性が良くなり、ピットの食いつぶしがなくなり、その結果、静電容量が高くなる。
【００１９】
また、アルミニウム表面の硬度を圧延傷が取り除かれる前の硬度よりも高くすることができるので、鋭角を有する凹部以外の表面に発生するピットが抑制され、より効率的に凹部にピットを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態におけるアルミニウム箔に酸化物粒子の溶液を噴射する様子を表した概念図
【図２】同ハンターＬａｂを説明する図
【図３】同アルミニウム箔の表面ＳＥＭ写真
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
本発明に用いられるアルミニウム箔は、アルミニウム材を圧延して熱処理によりミラー指数（１００）面結晶占有率が８０％以上のもので、一般に中高圧用アルミニウム箔に用いられているものである。
【００２３】
前記アルミニウム箔は、圧延油と圧延傷が存在する。この状態でエッチング処理すると、圧延傷がエッチング処理時のピット発生起点となりエッチング処理後の静電容量を高くすることができなかった。
【００２４】
本発明は、圧延油と圧延傷を同時に取り除き、エッチング処理時のピット発生起点となる先端が鋭角を有する凹部を多数存在させたものである。そして、前記先端が鋭角を有する凹部を多数存在させたアルミニウム箔の表面は、圧延傷が取り除かれる前の表面よりも光沢がなくなり、測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が圧延傷を取り除く前よりも高くしたものである。
【００２５】
この測色値（ハンターＬａｂのＬ値）は、アルミニウム箔のエッチング処理に大きく影響し、測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が６５〜８０の範囲にすることにより、エッチング処理後の静電容量を高くすることができる。
【００２６】
前記測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が６５未満では、アルミニウム箔の表面の圧延傷が残り、エッチング処理後の静電容量を高くすることができず、測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が８０を超えると、アルミニウム箔の表面の凹部が食いつぶし合いの状態となり、ピット発生起点をコントロールすることができない。
【００２７】
なお、ハンターＬａｂ表色法とは、Ｌ軸、ａ軸、ｂ軸の３つの座標軸からなる色立体を利用して、色を３つの要素に分けて数値で表現／表記する方法の１種である。具体的には、図２に示すように、明度（明るさ）の指標として、Ｌ軸をＬ＝０（最も暗い（黒色））からＬ＝１００（最も明るい（白色））とすると共に、別途直交するａ軸及びｂ軸を設ける。また、ａ軸は赤色（＋座標）から緑色（−座標）まで、ｂ軸は黄色（＋座標）から青色（−座標）までを表わす。さらに、Ｌ軸は、ａ軸とｂ軸の原点に、ａ軸ｂ軸の両方を含む面と垂直方向に立っている。この座標軸上の座標として対象の色を表現するものである。この表色法によるＬ値、ａ値、ｂ値は、市販の測定機器（例えば、色彩色差計等）を用いて測定できる。
【００２８】
前記アルミニウム箔の圧延油と圧延傷を取り除き、アルミニウム箔表面にエッチング処理時のピット発生起点を形成させるには、酸化物粒子を衝突させることにより達成できる。
【００２９】
図１は本実施の形態によるアルミニウム箔に酸化物粒子と水を混合した溶液を噴射する様子を表した概念図である。図１において、１はアルミニウム箔であり、このアルミニウム箔１はアルミニウム材を圧延して熱処理によりミラー指数（１００）面結晶占有率が８０％以上のもので、一般に中高圧用アルミニウム箔に用いられており、圧延痕１ａと圧延油（図示せず）が存在する。
【００３０】
前記アルミニウム箔１の圧延痕１ａを取り除くために、アルミニウム箔１の幅方向に噴射孔を複数有するノズル２から酸化物粒子と水とを混合した溶液をアルミニウム箔１の走行方向（矢印Ａ）に対して逆方向から吹き付けることにより、圧延痕１ａを取り除くことができる。また、アルミニウム箔表面に付着した酸化物粒子を取り除くことができる。
【００３１】
前記酸化物粒子は、鋭角を有する略多角状の粒子を用い、アルミニウム原箔の表面に対して斜めに吹き付けることにより、酸化物粒子がアルミニウム原箔にめり込むことがなく、酸化物粒子の先端部がアルミニウム箔１の表面に衝突してアルミニウム箔１の表面の圧延痕を取り除くとともに、アルミニウム箔１の表面層に深さ１０μｍまでの先端が鋭角を有する多角錐の窪みが多数形成される。
【００３２】
アルミニウム箔１に逆方向から斜めに吹き付けることは、ノズル２がアルミニウム箔１の表面に対して角度（Ｒ）を有することで、ノズル２の角度（Ｒ）は、アルミニウム箔１の表面に対して４５度以上９０度未満が好ましい。角度（Ｒ）が４５度未満ではアルミニウム箔１に対する酸化物粒子の衝撃が弱くなり、圧延痕１ａを効率的に取り除くことができない。また、角度（Ｒ）が９０度以上になると、アルミニウム箔１の走行方向と同じ方向から吹き付けるようになるので、酸化物粒子がアルミニウム箔１の表面を追うようになるので圧延痕１ａの除去にむらが生じ、その後の直流エッチング処理によるピットの発生が不均一になり好ましくない。
【００３３】
前記ノズル２から吹き付けられる酸化物粒子はある程度の幅に広がるので、アルミニウム箔１からノズル２までの距離（Ｌ）は、吹き付けの酸化物粒子が全体の７０％をアルミニウム箔１の走行方向に対して逆方向になるような距離に調整する。
【００３４】
前記酸化物粒子は、平均粒径が５〜１５μｍの範囲のもので、鋭い角と適度の靭性を有するものを用いることにより、圧延油と圧延傷が取り除かれ、アルミニウム箔表面に少なくともエッチング処理時のピット発生起点となる先端が鋭角を有する凹部を多数存在させることができる。
【００３５】
また、前記酸化物粒子を衝突させることにより、アルミニウム箔表面の転位密度が高くなり、これによってアルミニウム箔の硬度が高くなり、アルミニウム箔の表面の圧延痕や不純物がなくなり、エッチング処理時に鋭角を有する凹部以外からのピット発生を抑制することができ、より効率的に鋭角を有する凹部にピットを発生させることができる。
【００３６】
なお、酸化物粒子を衝突させることによりアルミニウム箔の圧延痕を取り除くことができるが、目視的に薄く見える場合もあるが、エッチング処理のピット発生には影響はない。
【００３７】
本実施の形態におけるアルミニウム箔の表面ＳＥＭ写真を図３に示す。同図３において、３は鋭角を有する凹部である。この鋭角を有する凹部３は、大きさが長さ０．５〜１５μｍ、深さ１５μｍ以下のものが５００〜２０００個／ｍｍ2存在するのが好ましい。この範囲にすることにより、静電容量を高くすることができる。
【００３８】
以下、具体的な実施例を用いて詳細に説明する。
【００３９】
（実施例１）
アルミニウム箔として、昭和電工（株）製のアルミニウム電解コンデンサ用陽極箔（高圧用）（品名ＣＨ９９（厚み１０５μｍ））を用いた。
【００４０】
このアルミニウム箔に酸化物粒子を衝突させ、先端が鋭角を有する凹部を多数存在させ、アルミニウム箔表面の測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が５０，５５，６０，６５，７０，７５，８０，８５のそれぞれ異なるアルミニウム箔を作製した。
【００４１】
なお、前記酸化物粒子は（株）不二製作所製のセラミック系研磨材（品名ホワイトアランダム  サイズ＃２０００）を用い、酸化物粒子と水を混合（５０／５０）したものを衝突させた。酸化物粒子を衝突させる条件（距離、エアー圧）は、アルミニウム箔表面の測色値（ハンターＬａｂのＬ値）に応じて設定した。
【００４２】
また、アルミニウム箔表面の測色値（ハンターＬａｂのＬ値）の測定は、スガ試験器（株）製の多角度測色計（品番Ｈ−ＭＡＣ）を用いた。
【００４３】
（比較例１）
前記実施例１で用いたアルミニウム箔を比較例とした（酸化物粒子を衝突させていない）。
【００４４】
前記実施例１及び比較例１のアルミニウム箔を評価するために、エッチング処理及び化成処理を行った。
【００４５】
前記エッチング処理は、前段エッチング工程と後段エッチング工程とからなり、前段エッチング工程は、エッチング液として塩酸３０ｇ／Ｌ、硫酸３００ｇ／Ｌ、リン酸０．５ｇ／Ｌ、アルミニウム１２ｇ／Ｌの水溶液（液温度７５℃）を用い、このエッチング液中で対向する陰極板を配置させ、アルミニウム箔を直流エッチング処理して水洗を行った。なお、直流エッチング処理の条件は、電流密度１．０Ａ／ｃｍ2で３０秒間印加した。
【００４６】
続いて、後段エッチング工程は、５％硝酸溶液に０．５％硼酸を添加した６０℃のエッチング液で電流密度を０．１Ａ／ｃｍ2にして直流エッチング処理を行い、その後水洗をして、最後に脱Ｃｌ処理してエッチング箔を作製した。
【００４７】
続いて、前記エッチング箔を通常用いられている化成処理（５００Ｖ）により、化成箔を得た。
【００４８】
前記実施例１及び比較例１の化成箔について、アルミニウム箔の表面の測色値並びにビッカス硬度と、化成箔の静電容量と折曲げ強度（φ１．０ｍｍ、２５０ｇ荷重、折曲げ角度９０度の条件下で１往復を１回とする）を測定した。その結果を（表１）に示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
（表１）から明らかなように、アルミニウム箔表面の測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が６５〜８０のものは、比較例１に比べて、ビッカス硬度が高く、静電容量が６〜１０％向上し、折り曲げ強度も比較例１と同等の化成箔を得ることができた。
【００５１】
これに対して、測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が６５未満のものは静電容量が比較例と比べて大きな差はなく、測色値（ハンターＬａｂのＬ値）が８５を超えるとアルミニウム箔の表面硬度が硬くなり、アルミニウム箔の表面の凹部が食いつぶし合いの状態となり、ピット発生起点をコントロールすることができないことから、静電容量を高くすることができない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、ピット密度の向上、ピット分散性の向上、ピット長の均一化により、特に高電圧用の電極箔の静電容量を向上させ、さらに電極箔の機械的強度の高いアルミ電解コンデンサ用電極箔を製造することにより、その電極箔を用いたアルミ電解コンデンサの定格容量・電圧を高めることができ、電子機器の小型化、高信頼性化、高電圧化を図ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  アルミニウム箔
１ａ  圧延痕
２  ノズル
３  鋭角を有する凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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