(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング箔を電解液の入った化成槽内で一対の電極板の間を通過させて化成処理をするアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法であって、上記エッチング箔と対向する一対の電極板の間に流れる直流電流を複数の開口部を設け、電解液の液面から深くなるにつれて開口部を広くするように電気絶縁材で遮断して化成処理するアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法。
【請求項２】
複数の開口部を設けた電気絶縁材を前記電極板に被覆するようにした請求項１に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法。
【請求項３】
複数の開口部を設けた電気絶縁材を一対の電極板の間に配置してエッチング箔を覆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化成方法。
【請求項４】
複数の開口部が電解液中に存在するようにした請求項２または３に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法。
【請求項５】
複数の開口部がスリット形状を有し、かつ、スリットの間隔を狭くするようにした請求項４に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法。
【請求項６】
化成槽を複数設けることにより化成処理を多段で行い、化成槽と化成槽の間に一対の電極板を陽極とする電解槽を少なくとも１槽設けるようにした請求項１に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法。
【請求項７】
電解槽の一対の電極板とエッチング箔に流れる直流電流を複数の開口部を設けた電気絶縁材で遮断するようにした請求項５に記載のアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法。
【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およびアルミ固体電解コンデンサに用いられるアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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たエッチング箔の表面に化成処理により化成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、この陽極箔と陰極箔をその間に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作製し、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。
【０００３】
また、アルミ固体電解コンデンサの構成は、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たエッチング箔の表面に化成処理により化成皮膜を形成した陽極箔に、ポリピロールなどの導電性高分子からなる固体電解質層、カーボン層および導電体層からなる陰極層を順次形成してコンデンサ素子を構成し、このコンデンサ素子の陽極箔に接続された陽極端子と、同じく陰極層に導電性接着剤を介して接続された陰極端子と、この陽極端子と陰極端子の一部が外表面に露呈するように上記コンデンサ素子を絶縁性の外装樹脂で被覆することにより構成されている。
【０００４】
上記アルミ電解コンデンサおよびアルミ固体電解コンデンサに使用される陽極箔の化成処理による化成皮膜の形成は、まず、アルミニウム箔を電気化学的にエッチング処理することによって実効表面積が拡大されたエッチング箔（厚さ０．０７〜０．１２ｍｍ、幅が５００ｍｍ、長さ５００〜１０００ｍ）を用い、このエッチング箔を有機酸またはこれらの塩からなる電解液を化成槽内に充填させ、その化成槽内に設けた複数の電極板の間を通過させることにより、上記エッチング箔の表面に所定の耐電圧を有する化成皮膜を形成する。このとき、上記エッチング箔は直流電源の陽極に接続された給電ローラと接触させ、複数の電極板は直流電源の陰極に接続されている。
【０００５】
次に、所定の化成皮膜を形成したエッチング箔を減極処理して、再度複数の化成槽内で再化成を行い、最後に後処理を行って化成皮膜を形成している。
【０００６】
また、特開平０２−１２８４１５号公報に記載の技術は、エッチング箔に異なる化成電圧を多段階に印加して化成処理するときに、少なくとも各化成段階の間に所定時間の減極処理を行うことにより、陽極箔の漏れ電流を小さくすることができるということが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の化成処理による化成皮膜の形成においては、エッチング箔が最初の化成槽に入るときに、電解液の表面付近の電流密度が０．５Ａ／ｃｍ2以上の過剰の電流がエッチング箔に流れる。これはエッチング箔の実効表面積が大きく化成皮膜が形成されていないので、化成槽の電解液の表面付近に電流は集中して流れてしまう。この結果、エッチング箔の表面が溶解してエッチング箔の微細な凹凸が減少してしまい、静電容量、耐電圧の特性のばらつきが大きくなるという原因や、過剰の電流密度で化成されると、エッチング箔の表面に化成皮膜を形成することができず、電解液中に水酸化アルミニウムとして浮遊して工程不良の原因となるなどの課題を有している。
【０００８】
また、特開平０２−１２８４１５号公報に記載の技術では、アルミニウム箔に異なる化成電圧を多段階に印加して化成処理しても、各化成槽は定電圧で化成処理をしているため、最初の化成槽ではアルミニウム箔に大電流が流れており、また、減極処理後に再化成するときも再化成する化成槽の最初で大電流が流れ、その結果、最終で得られる陽極箔は静電容量、耐電圧などにばらつきが生じてしまい、品質の安定化という面での課題を有しているものであった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、化成処理における電流を制御することにより、陽極箔の静電容量の向上、化成皮膜特性の改善および工程不良を低減したアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【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の請求項１に記載の発明は、エッチング箔を電解液の入った化成槽内で一対の電極板の間を通過させて化成処理をするアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法であって、上記エッチング箔と対向する一対の電極板の間に流れる直流電流を複数の開口部を設け、電解液の液面から深くなるにつれて開口部を広くするように電気絶縁材で遮断して化成処理するようにしたもので、この方法により、エッチング箔を化成処理するときの電流を徐々に印加することができ、化成処理の最初の電流を低く抑えることができるので、陽極箔の静電容量の向上および化成皮膜特性の改善を図ることができ、化成処理の工程不良を低減することができるという作用を有する。
【００１１】
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、複数の開口部を設けた電気絶縁材を電極板に被覆するようにしたもので、エッチング箔と電極箔の間に流れる電流を正確に制御することができるという作用を有する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数の開口部を設けた電気絶縁材を一対の電極板の間に配置してエッチング箔を覆うようにしたもので、この方法により、簡易な設備でエッチング箔と電極板の間に流れる電流を制御することができ、また、電極板から発生する水素ガスをアルミニウム箔の表面に近づくのを妨げることができることから、化成処理の工程不良を低減することができるという作用を有する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、複数の開口部を電解液中に存在するようにしたもので、エッチング箔を最初に化成処理するときに流れる電流を最大値にならないようにすることができるという作用を有する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、複数の開口部がスリット形状を有し、かつ電解液の液面から深くなるにつれてスリットの開口部を広くしてスリットの間隔を狭くなるようにしたもので、エッチング箔を化成処理するときの電流を徐々に印加することができ、均一に安定した化成皮膜を得ることができるという作用を有する。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、化成槽を複数設けることにより化成処理を多段で行い、化成槽と化成槽の間に一対の電極板を陽極とする電解槽を少なくとも１槽設けるようにしたもので、電解槽の前の化成槽で生じた化成皮膜の欠陥をこの電解槽で暴露して、その後の化成槽で修復することができるので化成皮膜を薄くて緻密に生成させることができ、静電容量を向上させ、陽極箔の漏れ電流を低減することができるという作用を有する。
【００１６】
なお、上記電解槽に供給する電流は、その後の化成槽の電流として用いられる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、電解槽の一対の電極板とエッチング箔に流れる直流電流を複数の開口部を設けた電気絶縁材で遮断するようにしたもので、電解槽の前の化成槽で生じた化成皮膜の欠陥をこの電解槽で暴露して、その後の化成槽で修復することにより、静電容量を向上させ、化成皮膜中の内部欠陥が少ない陽極箔を製造することができるという作用を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明は基本的には従来の化成処理と同じ製造装置を用いるが、本発明はエッチング箔と対向する電極板の間に流れる直流電流を複数の開口部を設けた電気絶縁材で遮断して化成処理することを特徴とするもので、この方法により、化成処理の最初の電流を低く抑えることができるので、陽極箔の静電容量の向上および化成皮膜特性の改善を図ることができ、化成処理の工程不良を低減することができるというものである。
【００２０】
本発明の実施の形態１による化成処理を行う化成槽の概念図を図１に示す。同図において、１はアルミニウム箔をエッチング処理したエッチング箔で、厚さ０．０７〜０．１２ｍｍ、幅が５００ｍｍ、長さ１００〜２０００ｍのものが用いられる。このエッチング箔１には直流電源８の陽極側が接続されており、走行ローラ２を介して化成槽５内に入る。
【００２１】
この化成槽５の中には有機酸または燐酸、硼酸などの電解液７が満たされ、また、電極板４が複数平行して配置されている。
【００２２】
また、上記電極板４において、入り口側の電極板４は複数の開口部９を設けた電気絶縁材６で被覆し、その開口部９を電解液７中に設けるようにすることにより、電解液７の表面でエッチング箔１に大電流が流れないようにしている。
【００２３】
なお、複数の開口部９を設けた電気絶縁材６を被覆した電極板４は化成槽５の入り口側の方にのみ設けた構成になっているが、これは、化成槽５の入り口側でエッチング箔１にある程度の化成皮膜が形成されるので、出口側ではエッチング箔１と電極板４に流れる電流は小さくなり、電流を遮断する必要がないからである。
【００２４】
上記化成槽５において、エッチング箔１は電気絶縁材６で被覆した電極板４の開口部９から流れる電流により化成処理されるので、エッチング箔１の表面に化成皮膜を徐々に形成することができる。
【００２５】
上記複数の開口部９を設けた電気絶縁材６を被覆した電極板４は、図２（ａ）に示すように一定寸法のスリット形状の開口部９を複数個有した電気絶縁材６を電極板４に被覆したものや、同図（ｂ）のようにスリット形状の開口部９が電解液７の液面から深くなるにつれてスリットの開口部９を広くし、かつスリットとスリットの間隔が狭くなるようにした電気絶縁材６を電極板４に被覆したものを用いることができる。特に図２（ｂ）はエッチング箔を化成処理するときの電流を徐々に印加することができ、均一に安定した化成皮膜を得ることができる。
【００２６】
なお、上記スリット形状の開口部９は、電解液７の電導度により、その開口部９の幅やスリット間隔が決まり、電解液７の電導度が高い場合はスリット幅を狭くし、電導度が低い場合はスリット幅を広くしなければならない。
【００２７】
また、上記開口部９をスリット形状にしたが、開口部９の形状を円形、楕円形、台形などの形状にした複数の孔を用いても上記スリット形状と同等の効果を有することができる。
【００２８】
次に、上記図１の化成槽を用いてエッチング箔に化成処理により化成皮膜を形成する製造装置を図３に示す。同図において、２１はエッチング箔、２２は第１電源３９の陽極側が接続されてエッチング箔２１に電流を供給する給電ローラ、２３，２４はエッチング箔２１をガイドする走行ローラ、３３および３４は化成槽で、上記図１に示した化成槽と同じ構造を有している。この化成槽３３，３４は第１電源３９および第２電源４０からそれぞれの化成槽３３，３４の複数の開口部２９ａを有する電気絶縁材２９を設けた電極板２５、複数の開口部３０ａを有する電気絶縁材３０を設けた電極板２６に電流が供給されて所定の耐電圧を有する化成皮膜を形成する。なお、化成槽３３の電圧は低く設定されており、低電圧域の場合は化成槽３４を用いない場合もある。３５は電解槽で、上記所定の耐電圧を有した化成皮膜の欠陥を暴露させるもので、この電解槽３５にも化成皮膜を形成したエッチング箔２１の入り口側の電極板２７に複数の開口部３１ａを設けた電気絶縁材３１を設けて電流を遮断することにより、化成皮膜の欠陥を均一に暴露させることができる。
【００２９】
なお、上記電解槽３５の電極板２７には電源４２の陽極が接続され、電源４２の陰極は化成槽３７の電極板に接続する。このようにすることにより化成槽３７の電流に使用することができる。
【００３０】
上記電解槽３５の処理を終えた化成皮膜が形成されたエッチング箔２１は、第３電源４１より電流が供給された再化成槽３６と再化成槽３７で再化成される。この化成槽３６で再化成されるときも、始めの電流が高くなるので、入り口側の電極板２８に複数の開口部３２ａを設けた電気絶縁材３２を設けて電流を遮断する。
【００３１】
上記再化成のための再化成槽３７は、エッチング箔２１に所定の化成皮膜が形成されており、エッチング箔２１と電極板に流れる電流はごく僅かなので電気絶縁材を設けなくても構わない。
【００３２】
最後に後処理槽３８を経てロール状に巻き取られて陽極箔４３を得ることができる。
【００３３】
このようにして得られた陽極箔４３は、静電容量の向上および化成皮膜特性の改善を図ることができ、化成処理の工程不良を低減することができるという効果を有するものである。
【００３４】
以下、本実施の形態１について実施例を用いて説明する。
【００３５】
（実施例１）
上記実施の形態１に示す製造装置において、（表１）に示す化成条件でエッチング箔２１を化成処理して陽極箔４３を作製した。
【００３６】
【表１】
0004423813.tif 000002
【００３７】
なお、化成槽３３，３４および電解槽３５、再化成槽３６に用いた電極板２５，２６，２７，２８の入り口側には図２（ｂ）に示すような複数の開口部２９ａ，３０ａ，３１ａ，３２ａを有した電気絶縁材２９，３０，３１，３２を被覆したものを用いた。
【００３８】
（比較例１）
上記実施の形態１に示す製造装置において、電極板２５，２６，２７，２８を電気絶縁材で被覆しないものを用いた以外は実施例１と同様にして陽極箔４３を作製した。
【００３９】
上記の実施例１と比較例１の陽極箔４３について、静電容量および耐電圧を測定した。その結果を図４（実施例１）および図５（比較例１）に示す。
【００４０】
なお、静電容量および耐電圧の測定は、陽極箔４３を１０ｃｍ2に切断した試験片を用意し、静電容量はアジピン酸アンモニウム１５０ｇ／ｌ、３０℃の水溶液中で測定し、耐電圧はアジピン酸アンモニウム３０ｇ／ｌ、７０℃の水溶液中で、０．２ｍＡ／ｃｍ2で電流を流し、所望電圧の９０％の電圧値に到達後、一分間保持したときの電圧を値とした。
【００４１】
図４および図５から明らかなように、実施例１の陽極箔４３は、化成槽３３，３４および再化成槽３６で電流を徐々に印加して化成皮膜を形成することができるので、陽極箔４３の静電容量が高く、陽極箔４３の長さ方向の静電容量、耐電圧のばらつきを低減することができる。なお、陽極箔４３の静電容量、耐電圧の標準偏差値は、静電容量が０．２８６、耐電圧が０．０８５と品質の面でも優れた陽極箔４３を得ることができる。
【００４２】
これに対して比較例１の陽極箔の静電容量および耐電圧の標準偏差値は、静電容量が２．３１、耐電圧が０．３８７であった。
【００４３】
また、化成処理して陽極箔を作製する際、比較例１では化成槽３３に水酸化アルミニウムの浮遊物が発生したが、実施例１では化成槽３３には水酸化アルミニウムの浮遊物は確認されなかった。
【００４４】
上記実施例１では所望の耐電圧を印加する化成槽３３，３４の２槽と、再化成するための再化成槽３６，３７の２槽を用いて、その各化成槽内をエッチング箔２１が１往復するようにしたが、化成槽の数および往復回数を増しても、陽極箔４３の化成皮膜特性を向上させる効果を発揮することができる。
【００４５】
（実施の形態２）
上記実施の形態１において、化成槽３３，３４および再化成槽３６として図６に示すような化成槽を用いた。同図において、５１はアルミニウム箔がエッチング処理されたエッチング箔で、厚さ０．０７〜０．１２ｍｍ、幅が５００ｍｍ、長さ１００〜２０００ｍのものが用いられる。このエッチング箔５１には直流電源５８の陽極側が接続されており、走行ローラ５２を介して化成槽５５内に入る。
【００４６】
この化成槽５５の中には有機酸または燐酸などの電解液５７が満たされ、また、電極板５４が複数配置されている。
【００４７】
上記電極板５４において、入り口側のエッチング箔５１と電極板５４間には複数の開口部５９を電解液５７中に設けた電気絶縁材箱５６を配置しており、エッチング箔５１が電極板５４の間を通過することにより、エッチング箔５１を陽極として化成処理されてエッチング箔５１の表面に化成皮膜が形成される。
【００４８】
また、上記複数の開口部５９を設けた電気絶縁材箱５６は、図６（ｂ）に示すようにスリット形状の開口部５９が電解液５７の液面から深くなるにつれてスリットの開口部５９を広くし、かつスリットとスリットの間隔を狭くなるようにしたものを用いることにより、エッチング箔５１を化成処理するときの電流を徐々に印加することができ、均一に安定した化成皮膜を得ることができる。
【００４９】
なお、図６において５３は化成皮膜を形成したエッチング箔５１を化成槽５５から引出す走行ローラ、５８は電極板５４に電流を供給する直流電源である。
【００５０】
以下、本実施の形態２について実施例を用いて説明する。
【００５１】
（実施例２）
上記実施の形態２に示す化成槽を図３の製造装置の化成槽３３，３４，３６と置き換えて、（表２）に示す化成条件でエッチング箔を化成処理して陽極箔４３を作製した。
【００５２】
【表２】
0004423813.tif 000003
【００５３】
（比較例２）
上記実施例２の製造装置において、化成槽３３，３４，３６の電極板２５，２６，２８の間に電気絶縁材箱５６を配置しなかった以外は実施例２と同様にして陽極箔４３を作製した。
【００５４】
上記の実施例２と比較例２の陽極箔４３について、実施の形態１と同じ方法により静電容量値および静電容量と耐電圧のばらつきを測定した。その結果を（表３）に示す。
【００５５】
【表３】
0004423813.tif 000004
【００５６】
（表３）から明らかなように、実施例２の陽極箔４３は静電容量が高く、その静電容量、耐電圧の標準偏差値は比較例２よりも低い値を得ることができる。
【００５７】
また、化成処理して陽極箔４３を作製する際、比較例２では化成槽３３，３４に水酸化アルミニウムの浮遊物が発生したが、実施例２では化成槽３３，３４には水酸化アルミニウムの浮遊物は確認されなかった。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、エッチング箔を電解液の入った化成槽内で一対の電極板の間を通過させて化成処理をするアルミ電解コンデンサ用電極箔の化成方法であって、上記エッチング箔と対向する電極板の間に流れる直流電流を複数の開口部を設けた電気絶縁材で遮断して化成処理するようにした方法とすることにより、化成処理の最初の電流を低く抑えることができるので、陽極箔の静電容量の向上および化成皮膜特性の改善を図ることができ、化成処理の工程不良を低減することができ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による化成槽の概念図
【図２】（ａ）同実施の形態１による電気絶縁材で被覆した電極板の構成を示す斜視図
（ｂ）同実施の形態１による他の電気絶縁材で被覆した電極板の構成を示す斜視図
【図３】同実施の形態１による化成処理により化成皮膜を形成する製造装置を示す概念図
【図４】同実施例１により得られた陽極箔の特性を示す特性図
【図５】同比較例１により得られた陽極箔の特性を示す特性図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態２による化成槽の概念図
（ｂ）同実施の形態２による電気絶縁材箱の構成を示す斜視図
【符号の説明】
１  エッチング箔
２，３  走行ローラ
４  電極板
５  化成槽
６  電気絶縁材
７  電解液
８  直流電源
【図１】
0004423813.tif 000005
【図２】
0004423813.tif 000006
【図３】
0004423813.tif 000007
【図４】
0004423813.tif 000008
【図５】
0004423813.tif 000009
【図６】
0004423813.tif 000010