(57)【要約】【課題】電解液の含浸性や、電解液の保持性改善のために、機械的な穿孔方法により電極箔に貫通孔を設けることがあるが、この貫通孔にバリが発生しやすく、そのためにコンデンサにしたときに、バリがセパレータを突き破ってショートしやすくなってしまう点である。【解決手段】陽極箔と、０．３ｍｍから３ｍｍ程度の穴を間欠的に開けた後に、電気化学的または化学的にエッチングを行ってピットを設けた陰極箔とを、セパレータを介して巻回または積層したアルミニウム電解コンデンサを提供することである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム陽極箔と、直径が０．１ｍｍから５ｍｍの貫通穴を複数設けた後に、電気化学的または化学的にエッチングを行ってエッチングピットを設けたアルミニウム陰極箔とを、セパレータを介して巻回または積層したアルミニウム電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム電解コンデンサに関するものである。特に、陰極箔に特徴のあるアルミニウム電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム電解コンデンサは、アルミニウム箔を陽極と陰極とし、セパレータを介して積層または巻回してコンデンサ素子として、電解液とともに封口板付きケースに収納していた。このコンデンサ素子から電極を引き出すために陽極と陰極に、アルミニウム箔からなる引き出しリードタブの片端を接続し、また、引き出しリードタブもう一方の片端には、封口板に設けた外部端子と接続していた。
静電容量を増加させる方法として、陽極箔を複数枚重ねる方法があり、特許文献１には、エッチング方法により貫通ピットを形成し、次に、別条件のエッチング方法により非貫通ピットを形成する方法が記載されている。また、特許文献２には、エッチング方法により非貫通ピットと貫通ピットを形成し、次に機械的な穿孔方法により貫通孔を設ける陽極箔の製作方法が記載されている。
【特許文献１】特開平８−２６４３９１号公報
【特許文献２】特表２００４−５０５４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする問題点は、電解液の含浸性や、電解液の保持性改善のために、機械的な穿孔方法により電極箔に貫通孔を設けると、この貫通孔にバリが発生しやすく、そのためにコンデンサにしたときに、バリがセパレータを突き破ってショートしやすくなってしまう点である。
そのため、このバリの程度を軽減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、アルミニウム陽極箔と、直径が０．１ｍｍから５ｍｍの貫通穴を間欠的に設けた後に、電気化学的または化学的にエッチングを行ってエッチングピットを設けたアルミニウム陰極箔とを、セパレータを介して巻回または積層したアルミニウム電解コンデンサを提供することである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の陰極箔は、機械的な穿孔の後に、電気化学的または化学的にエッチングを行ってエッチングピットを設けているので、機械的な穿孔の貫通孔に発生したバリの軽減とエッチングピット形成を同時することができ、バリがセパレータを突き破ってショートしやすくなってしまう点を防止するという利点がある。そのため、セパレータを薄くできるので、コンデンサの容量の増加または小型化させることができる。
また、０．１ｍｍから５ｍｍ程度の大きな穴を間欠的に開けた後に、電気化学的または化学的にエッチングを行ってエッチングピットを設けているので、エッチング時に、エッチング液や反応ガスが拡散しやすく、製造箔の幅方向のエッチングばらつきを軽減するという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明に述べる貫通穴は、パンチング加工やドリル加工等により機械的に開けられた穿孔された貫通穴である。パンチング加工とは、金属をポンチ等による打ち抜きにより穴を設けることで、ドリル加工とは、機械的なドリルによる加工である。穴径としては、直径が０．１から５ｍｍ程度の穴を開けるものである。好ましくは、直径が０．３から３ｍｍ程度の穴を開けるものである。穴の形状は、加工技術により丸型、四角形および菱形があるが、特に限定されるものではない。また、穴の間隔は０．５ｃｍから２ｃｍ程度の幅で間欠的に複数設ける。
本発明に述べるエッチングピットは、エッチングマスク等を使用しないタイプの、電気化学的または化学的にエッチングを行って生ずる腐食孔で、大きくとも直径が２μｍ程度の微細な大きさのもので、一般的に用いられてきたものである。
【０００７】
本発明に係るアルミニウム電解コンデンサは、通常のアルミ電解コンデンサと同様に、陰陽極箔を適当な幅に裁断した後、引き出しリードタブを接続し、紙などのセパレータと共に捲回または積層されたコンデンサ素子を、上面が開口したアルミニウム等の金属材からなり、外観的に円筒状や楕円筒状に形成されているケース内に収容し、封口板で封口したものである。また、引き出しリードタブのもう一方の片端には、封口板に設けた外部端子と接続していた。ケースには絶縁性チューブを被覆する場合もある。
【０００８】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るアルミニウム電解コンデンサのコンデンサ素子の構成を示していて、捲回または積層される前の状態を模式的に示している。
１は、陽極箔で、厚さ５０μｍから１５０μｍ程度のアルミニウム箔等を、塩酸、硫酸、硝酸などの無機塩、或いは各種の有機酸単独又はその２種以上の混合酸からなる適当な濃度の水溶液中に浸漬し、その夫々に適した電流密度、電圧などを選択してその表面をエッチング処理し、直径が０．１μｍから２μｍ程度のエッチングピットを設ける。この処理後、ホウ酸アンモニウム等の水溶液中にエッチングした箔を浸漬し、定格電圧の１．５倍程度までの電圧を印加して化成し、コンデンサとしての耐圧性の陽極酸化皮膜を形成する。化成後、引き出しリードタブ２を取り付け、陽極箔としたもので、低圧用としては、容量は５μＦ／ｃｍ２から５０μＦ／ｃｍ２程度、中高圧用としては、容量は０．１μＦ／ｃｍ２から５μＦ／ｃｍ２程度のものである。
３は、セパレータで、厚さ２０μｍから２００μｍ程度の、マニラ紙、クラフト紙などが用いられる。
４は、陰極箔で、厚さ２０μｍから１００μｍ程度のアルミニウム箔等をまず、パンチング加工やドリル加工等の機械的な穿孔加工により、０．１ｍｍから５ｍｍ程度の大きな貫通孔５を０．５ｃｍから２ｃｍ程度の幅で間欠的に複数開けた後に、塩酸、硫酸、硝酸などの無機塩、或いは各種の有機酸単独又はその２種以上の混合酸からなる適当な濃度の水溶液中に浸漬し、その夫々に適した電流密度、電圧などを選択してその表面をエッチング処理し、エッチングピット７を設ける。その後、リン酸処理などをする場合もある。容量は、５０μＦ／ｃｍ２から５００μＦ／ｃｍ２程度のものである。
【０００９】
アルミニウム電解コンデンサは、陽極箔部分と、陰極箔部分とのふたつのコンデンサ部分が直列になったもので、中高圧用のコンデンサ場合、陽極に比べ陰極の容量（表面積）が１００倍程度大きく、陰極箔に十分な数の貫通穴を開けてもコンデンサとしての合成容量の影響が出ない。そのため、陰極箔にたとえば半分程度の開口率にすることも可能で、開口率が大きいほど、電解液の含浸性や、電解液の保持性が改善しやすい。
また、低圧用のコンデンサ場合、陽極と陰極の容量（表面積）の差が中高圧用ほど大きくないので、陰極の容量ばらつきが、コンデンサとしての容量ばらつきの要因となるが、０．１ｍｍから５ｍｍ程度の大きな穴を間欠的に開けた後に、電気化学的または化学的にエッチングを行ってエッチングピットを設けているので、エッチング時に、エッチング液や反応ガスが拡散しやすく、製造箔の幅方向のエッチングばらつきを軽減することができる。
また、本発明の方法を陽極箔に適用することは可能で、バリの軽減、幅方向のエッチングばらつきの軽減、電解液の含浸性や電解液の保持性の改善は得られるが、コンデンサとしての容量が、貫通穴の開口面積分減少するため、その目的のためには好ましくない。
【００１０】
図２は、本発明に係るアルミニウム電解コンデンサの陰極箔の端面図の拡大図を模式的に示している。図２（ａ）は穿孔後を、図２（ｂ）は、エッチング後を示している。
図１（ａ）において、左から右に穿孔することにより、貫通孔５に、穿孔バリ６が発生しているが、図１（ｂ）に示したように、エッチング後は、穿孔バリ６がエッチング処理によりその程度を軽減している様子を示している。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、実施例は、定格４００Ｖ、５６００μＦの電解コンデンサを製造する場合について説明する。先ず、陽極箔は厚さ１００μｍのアルミニウム箔を処理して製造する。すなわち、このアルミニウム箔を直流エッチング法によって０．７μＦ／ｃｍ２になるように粗面化する。粗面化後、純水中でボイルする。ボイル後、ホウ酸の化成液中において、６００Ｖの化成電圧をかけて化成し、化成膜を形成する。化成処理後、安定化するために、リン酸処理をし、ついで温度５５０℃で焼成処理をする。焼成処理後、幅１２０ｍｍ、長さ８０００ｍｍの大きさに切断して、陽極箔とする。
また、陽極用リードタブには化成処理をしない厚さ１５０μｍ、幅１０ｍｍ、長さ１６０ｍｍのアルミニウム箔を用いる。そしてこの陽極用リードタブの、１００ｍｍの長さの部分を陽極箔に２０００ｍｍおきに４枚、コールドウェルにより接続する。
陰極箔は、厚さ６０μｍのアルミニウム箔をまず、パンチング加工により、直径が１ｍｍの貫通孔を１ｃｍのピッチでマトリックス状に開けた後、塩酸と硫酸の混合酸からなる水溶液中に浸漬し、その表面を電解エッチング処理し、平均直径０．８μｍのエッチングピットを設け、２００μＦ／ｃｍ２になるように粗面化し、その後、リン酸処理をする。リン酸処理後、幅１２０ｍｍ、長さ８３００ｍｍの大きさに切断する。
陰極用リードタブは、アルミニウム箔を長さ１５０μｍ、幅１０００ｍｍに圧延し、次いで焼なまし、５００ｍｍの幅に切断した後、さらに幅１０ｍｍの大きさに切断して製造する。そしてこの陰極用リードタブを陰極箔に２０００ｍｍ間隔で４枚をコールドウェルにより接続する。
電解紙としては厚さ６０μｍのクラフト紙を用いる。そしてこの電解紙を介して陽極箔と陰極箔とを積層して巻回し、コンデンサ素子を形成する。コンデンサ素子を形成後、有機酸系の電解液を含浸する。
電解液を含浸後、コンデンサ素子から引き出した陽極用リードタブ及び陰極用リードタブを、各々封口板に貫通して設けた陽極端子及び陰極端子に接続する。接続後、予じめ硬化前の固定剤を底の方に充填したケースにコンデンサ素子を収納する。収納後、固定剤を硬化するとともに、封口板をケースの端に取り付けて、ケースを密閉する。なお、封口板には防爆弁が取り付けられている。ケースを密閉後、温度８５℃の雰囲気中に放置して４２５Ｖの電圧を加えてエージング処理をする。エージング処理後、ケースに絶縁性のチューブを被覆する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るアルミニウム電解コンデンサのコンデンサ素子の構成を示していて、捲回または積層される前の状態を模式的に示している。
【図２】本発明に係るアルミニウム電解コンデンサの陰極箔の端面図の拡大図を模式的に示している。
【符号の説明】
【００１３】
１…陽極箔、２…引き出しリードタブ、３…セパレータ、４…陰極箔、５…貫通孔、６…穿孔バリ、７…エッチングピット。
【図１】
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【図２】
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