(57)【要約】【課題】際断面性状に優れた金属箔裁断方法を提供する。【解決手段】先端が近接して配置された対向する第１刃と第２刃の間に金属箔を通して両刃間で切断する金属箔の裁断方法において、第１刃と第２刃のラップ（刃噛み深さ）を１５０μｍ〜２５０μｍに設定して金属箔の剪断を行なうことを特徴とする金属箔の裁断方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が近接して配置された対向する第１刃と第２刃の間に金属箔を通して両刃間で切断する金属箔の裁断方法において、第１刃と第２刃のラップ（刃噛み深さ）を１５０μｍ〜２５０μｍに設定して金属箔の剪断を行なうことを特徴とする金属箔の裁断方法。
【請求項２】
第１刃と第２刃のラップ（刃噛み深さ）を１８０〜２２０μｍに設定して金属箔の切断を行なう請求項１に記載の金属箔の裁断方法。
【請求項３】
前記第１刃は平行に配置された複数の刃からなる第１刃群であり、前記第２刃は平行に配置された複数の刃からなる第２刃群であり、対向して交互に配置された各第１刃と各第２刃間で切断を行なう請求項１または２に記載の金属箔の裁断方法。
【請求項４】
第１刃及び第２刃は円形の回転刃である請求項１〜３のいずれかに記載の金属箔の裁断方法。
【請求項５】
第１刃及び第２刃はそれぞれ厚刃と薄刃の組により構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の金属箔の裁断方法。
【請求項６】
有機溶媒を含浸させた清浄化部材を金属箔裁断部以外の部分で前記回転刃に接触させる請求項４または５に記載の金属箔の裁断方法。
【請求項７】
金属箔がコンデンサ用金属箔である請求項１〜６のいずれかに記載の金属箔の裁断方法。
【請求項８】
コンデンサ用金属箔が、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも一種の金属の箔である請求項７に記載の金属箔の裁断方法。
【請求項９】
第１刃及び第２刃が超硬鋼、ハイス鋼、ダイス鋼からなる群から選択される材料で構成される請求項１〜８のいずれかに記載の金属箔の裁断方法。
【請求項１０】
切断刃の交換限度を１０万回として金属箔の切断を行なう請求項９に記載の弁作用金属箔の裁断方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の金属箔の裁断方法を用いて製造した金属テープを用いたことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法により製造されるコンデンサ。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法を用いて製造した金属テープを陽極基体用原箔として用いたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔の裁断方法、特にコンデンサ用金属箔の裁断方法並びにこの方法により得られる金属箔を陽極基体として用いたコンデンサの製造方法及びこの方法により得られるコンデンサ、特に固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子の基材（陽極基体）となる金属箔は、幅広の原箔をスリッタと称される切断装置によって複数の金属テープ状に裁断し、さらにこれを個片に切断して製造する。このため、例えば、矩形に切断した陽極基体では、そのうちの２面はスリッタによる裁断面である。
【０００３】
スリッタは押圧または剪断による切断を基本とするが、陽極基体用金属箔は通常、表面に化成箔を有する状態で使用に供しており、これらの酸化皮膜は金属に比べ靭性が低い。このため裁断時の損傷が生じやすい。また、通常の金属箔でも一般に空気酸化による酸化皮膜を有するため、裁断時、表面に微細なひび割れを発生しやすい。また、裁断に際しては、歪みが生じたり裁断屑が発生することがあると考えられるが、従来、これらについては十分な対策が講じられていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、固体電解コンデンサの製造方法において、金属箔切断について上記の問題の解決を試みたものであり、合わせて他の用途の金属箔にも適用し得る際断面性状に優れた金属箔裁断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題について検討した結果、先端が近接して配置された対向する第１刃と第２刃の間に金属箔を通して両刃間で切断する金属箔の裁断方法において、第１刃と第２刃のラップ（刃噛み深さ）を特定の範囲に設定することにより、裁断面の状態が顕著に改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下の金属箔の裁断方法、コンデンサ、固体電解コンデンサを提供する。
１．先端が近接して配置された対向する第１刃と第２刃の間に金属箔を通して両刃間で切断する金属箔の裁断方法において、第１刃と第２刃のラップ（刃噛み深さ）を１５０μｍ〜２５０μｍに設定して金属箔の剪断を行なうことを特徴とする金属箔の裁断方法。
２．第１刃と第２刃のラップ（刃噛み深さ）を１８０〜２２０μｍに設定して金属箔の切断を行なう前記１に記載の金属箔の裁断方法。
３．前記第１刃は平行に配置された複数の刃からなる第１刃群であり、前記第２刃は平行に配置された複数の刃からなる第２刃群であり、対向して交互に配置された各第１刃と各第２刃間で切断を行なう前記１または２に記載の金属箔の裁断方法。
４．第１刃及び第２刃は円形の回転刃である前記１〜３のいずれかに記載の金属箔の裁断方法。
５．第１刃及び第２刃はそれぞれ厚刃と薄刃の組により構成されている前記１〜４のいずれかに記載の金属箔の裁断方法。
６．有機溶媒を含浸させた清浄化部材を金属箔裁断部以外の部分で前記回転刃に接触させる前記４または５に記載の金属箔の裁断方法。
７．金属箔がコンデンサ用金属箔である前記１〜６のいずれかに記載の金属箔の裁断方法。
８．コンデンサ用金属箔が、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも一種の金属の箔である前記７に記載の金属箔の裁断方法。
９．第１刃及び第２刃が超硬鋼、ハイス鋼、ダイス鋼からなる群から選択される材料で構成されている前記１〜８のいずれかに記載の金属箔の裁断方法。
１０．切断刃の交換限度を１０万回として金属箔の切断を行なう前記９に記載の弁作用金属箔の裁断方法。
１１．前記８に記載の金属箔の裁断方法を用いて製造した金属テープを用いたことを特徴とするコンデンサの製造方法。
１２．前記１１に記載の方法により製造されるコンデンサ。
１３．前記８に記載の方法を用いて製造した金属テープを陽極基体用原箔として用いたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の方法によれば、金属箔の裁断面（切口断面）形状を良好にすることが可能であり、特に固体電解コンデンサにおいて良好な特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、先端が近接して配置された対向する第１刃と第２刃の間に金属箔を通して両刃間で切断する金属箔の裁断方法において、第１刃と第２刃のラップ（刃噛み深さ）を１５０μｍ〜２５０μｍに設定して金属箔の剪断を行なうことを特徴とする。
【０００９】
本発明の方法では、先端が近接して配置された対向する第１刃と第２刃の間に金属箔を挿入し、その剪断応力により切断を行なう。ここで、ラップ（刃噛み深さ）は、図１において第１刃１と第２刃２が平行して重なる部分の長さｌである。ラップ（刃噛み深さ）の最適値は、金属箔３の材質や厚さにもよるが、基本的には物理的作用によるため、上記範囲であれば金属箔、特に後述する弁作用金属では、その材質によらず良好な結果が得られる。ラップは好ましくは１８０〜２２０μｍである。一般にラップが小さいと箔に及ぶ応力の総和が減少するため、確実な裁断を行なうためには、ラップはある程度大きく設定することが好ましいと考えられ、従来は、０．２〜０．６ｍｍが通常であった。しかし、本発明では２００μｍ近傍の値で確実かつ良好な裁断が可能であることを見出した。
【００１０】
第１刃１と第２刃２間の水平距離（クリアランス；図中ｃで示す。）は、好ましくは金属箔の厚みの３〜３０％、より好ましくは５〜１５％である。なお、図１では図解の便宜上、クリアランスを実際よりも大きく示している。現実には金属箔は第１刃１と第２刃２間で屈曲するのではなく押圧されるとともに剪断力を受けて裁断される。
【００１１】
金属箔を第１刃と第２刃の間に挿入しつつ剪断を行なうためには、第１刃及び第２刃が円形の回転刃であることが好ましい。すなわち、図１中の第１刃１及び第２刃２は周縁に刃部を有する円形刃であり、図示する断面は回転面に垂直に切った断面に相当する。各円形刃は同方向に回転しており、金属箔が円形刃の周縁に接すると、その回転により金属箔は両刃間に引き込まれ概ね前記のラップ部分で裁断される。
【００１２】
本発明の好適態様では、前記第１刃は平行に配置された複数の刃からなる第１刃群であり、前記第２刃は平行に配置された複数の刃からなる第２刃群であり、対向して交互に配置された各第１刃と各第２刃間で切断を行なう。これにより、例えば、幅広の金属箔３を用いれば、同時に複数の金属テープを製造することができ、製造プロセス上有利である。
【００１３】
この態様を図２に示す。但し、図２では、さらに好適な態様として、第１刃１が厚刃１ａと薄刃１ｂの組、第２刃２が厚刃２ａと薄刃２ｂの組により構成されている例を示した。厚刃１ａと薄刃１ｂは第１刃群を貫くシャフト４によって同軸に回転するが、両者間には小さな空隙（通常、刃材料厚みの５％〜１５％程度）が設けられおり、この空隙には弾性部材が挿入されている。また、厚刃２ａと薄刃２ｂも第２刃群を貫くシャフト６によって同軸に回転するが、両者間には小さな空隙（通常、刃材料厚みの５％〜１５％程度）が設けられおり、この空隙には弾性部材が挿入されている。このため、厚刃１ａと薄刃１ｂの組、厚刃２ａと薄刃２ｂの組は、応力を受けた場合、薄刃１ｂ、薄刃２ｂが微細に変位する。金属箔３は薄刃１ａと厚刃２ｂまたは薄刃１ｂと厚刃２ａとの近接点で裁断される。この図でもクリアランス及びラップは便宜上大きめに示している。
【００１４】
なお、本発明の方法では、第１刃及び第２刃は好ましくは超硬鋼、ハイス鋼、ダイス鋼からなる群から選択される材料で構成される。例えば、ＪＩＳのＳＫ材、ＳＫＳ材、ＳＤＫ材等が挙げられる。
また、上記のいずれかの回転刃構造でも、本発明では、有機溶媒を含浸させた清浄化部材を金属箔裁断部以外の部分で前記回転刃に接触させることが好ましい。図３に、図２に対応する構成において清浄化部材５を設けた態様を示す。清浄化部材５は不織布等であり、有機溶媒は揮発性を有し常温で低粘度の液体である。このような有機溶媒の例としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類、メチルエチルケトン等のケトン類、プロピルエーテル等のエーテル類を挙げることができる。安全性や作業環境への影響を考慮するとイソプロピルアルコールが好ましい。
【００１５】
上述のように、本発明の方法は、種々の金属箔に適用できるが、特に金属箔がコンデンサ用金属箔である場合に好適である。コンデンサ用金属箔としては弁作用金属が好ましく、具体的にはアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも一種の金属が好ましい。なお、特に断らない限り、本願において金属箔は、これらの純金属のみならず、その合金及び金属が人工的または自然に酸化されてなる金属酸化物を含んでよい。金属箔の厚さは使用目的に適した厚さを用いることができるが、一般に厚み約４０〜１５０μｍの箔が使用される。
【００１６】
さらにまた、本発明の方法では、切断刃の交換限度を１０万回として金属箔の切断を行なうことが好ましい。なお、本願において「１回」の裁断操作とは、通常、原箔５ｃｍ程度の長さの裁断に相当する単位であり、個別に当該回数の裁断を行なうか否かに関わらない。すなわち、原箔５千ｍにつき切断刃を交換すればよい。このような管理を行なうことにより、コンデンサ、特に固体電解コンデンサの特性が顕著に改善される。
従って、本発明は記載の金属箔の裁断方法を用いて製造した金属テープを用いたことを特徴とするコンデンサの製造方法をも提供し、さらに上記の方法により製造されるコンデンサ、上記の方法を用いて製造した金属テープを陽極基体用原箔として用いたことを特徴とする固体電解コンデンサにも及ぶ。
【００１７】
なお、上記の特徴を含む限りにおいて、本発明はどのような固体電解コンデンサの製造にも適用できる。例えば、固体電解質層の形成方法、陽極部及び陰陽極の構成は特に限定されない。また、必要に応じてマスキング層の形成や化成処理を行なってもよいが、これらの化成処理も慣用の任意の方法を用いることができる。以下、これらの点を含め、本発明で製造される固体電解コンデンサの好適実施態様について述べる。
【００１８】
［弁作用金属］
上記の弁作用金属としては、酸化アルミナ層を有するアルミニウム箔が好ましく用いられる。弁作用金属は粗面化後、予め、固体電解コンデンサの形状に合わせた寸法に裁断したものを使用するのが好ましい。
【００１９】
上記の方法により裁断された金属箔から得る箔片の大きさ及び形状は用途により異なるが、平板形素子単位として幅約１〜５０ｍｍ、長さ約１〜５０ｍｍの矩形のものが好ましく、より好ましくは幅約２〜２０ｍｍ、長さ約２〜２０ｍｍ、さらに好ましくは幅約２〜５ｍｍ、長さ約２〜６ｍｍである。
【００２０】
［化成処理］
所定の形状に裁断された弁作用金属の化成処理は種々の方法によって行なうことができる。予め化成処理しておくことにより、仮にマスキング層に欠陥が生じた場合にも、漏れ電流の増加が防止される。
化成処理の条件は特に限定されるものではないが、例えばシュウ酸、アジピン酸、ホウ酸、リン酸等の少なくとも１種を含む電解液を用い、その電解液濃度が０．０５〜２０質量％、温度が０〜９０℃、電流密度が０．１〜２００ｍＡ／ｃｍ2、電圧は処理する化成箔の既に形成されている皮膜の化成電圧に応じた数値、化成時間が６０分以内の条件で化成を行なう。さらに好ましくは前記電解液濃度が０．１〜１５質量％、温度が２０〜７０℃、電流密度が１〜１００ｍＡ／ｃｍ2、化成時間が３０分以内の範囲内で条件を選定する。
【００２１】
前記の化成処理の条件は工業的方法として好適なものではあるが、弁作用金属材料表面にすでに形成されている誘電体酸化皮膜を破壊または劣化させない限り、電解液の種類、電解液濃度、温度、電流密度、化成時間等の諸条件は任意に選定することができる。
化成処理の前後に、必要により、例えば耐水性の向上のためのリン酸浸漬処理、皮膜強化のための熱処理または沸騰水への浸漬処理等を行なうことができる。
【００２２】
［マスキング材］
マスキング層は、前記化成処理時に化成液が固体電解コンデンサの陽極となる部分に滲み上がるのを防止し、かつ後工程で形成される固体電解質（陰極部分）との絶縁を確実とするために設けられるものである。マスキング材としては一般的な耐熱性樹脂、好ましくは溶剤に可溶あるいは膨潤しうる耐熱性樹脂またはその前駆体、無機質微粉とセルロース系樹脂からなる組成物（特開平１１−８０５９６号公報）などが使用できるが、材料そのものは制限されない。耐熱性樹脂の例としては、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、シアン酸エステル樹脂、フッ素樹脂またはこれらの混合物もしくは変性物から選択される１種以上の耐熱性樹脂が挙げられる。
【００２３】
特に弁作用金属に充分な密着力、充填性を有し、約４５０℃までの熱処理に耐えられる絶縁性に優れたポリイミドが好ましい。
ポリイミドとしては、従来、前駆体のポリアミック酸を溶剤に溶解した溶液を使用し、塗布後に高温に加熱処理してイミド化するものがあるが、２５０〜３５０℃の熱処理が必要であり、陽極箔の表面上の誘電体層の熱による破損などの問題があった。本発明では、２００℃以下、好ましくは１００〜２００℃の低温度での熱処理により硬化が十分可能であり、陽極箔の表面上の誘電体層の熱による破損・破壊などの外的衝撃が少ないポリイミドが好ましい。
【００２４】
本発明では、上記マスキング材溶液に消泡剤（低級アルコール系、鉱物油系、シリコーン樹脂系、オレイン酸、ポリプロピレングリコールなど）、チキソトロピー付与剤（シリカ微粉末、マイカ、タルク、炭酸カルシウムなど）、樹脂改質用シリコン剤（シランカップリング剤、シリコーンオイル、シリコン系界面活性剤、シリコーン系合成潤滑油など）などを添加することができる。例えばシリコーンオイル（ポリシロキサン）、シランカップリング剤を添加することにより、消泡性（硬化時の発泡を抑える）、離型性（導電性重合体の付着防止）、潤滑性（細孔部内への浸透性）、電気絶縁性（漏れ電流防止）、撥水性（導電性重合体の重合時に溶液の侵入（液上がり）防止）、制動・防振性（コンデンサ素子の積層時の圧力に対向）、樹脂の耐熱性・耐候性（架橋機構の導入）の改善が期待できる。
【００２５】
また、本発明では、可溶性ポリイミドシロキサンとエポキシ樹脂からなる組成物（特開平８−２５３６７７号公報（米国特許第５６４３９８６号））を用いることによって、上記シリコーンオイル（ポリシロキサン）の添加と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
［マスキング層の形成方法］
マスキング層の形成方法は、マスキング材の塗布、マスキングテープの貼り付け等様々な方法が知られており、本発明にはいずれの方法も利用できる。マスキング材の塗布の例については、マスキング材をブレード等に塗布して転写する方法、ロールに塗布して転写する方法（例えば、国際公開第００／６７２６７号パンフレット参照）等が挙げられる。
【００２７】
［固体電解質］
本発明において、固体電解質としては、ピロール、チオフェン、フランあるいはアニリン構造のいずれか１つの二価基、またはそれらの置換誘導体の少なくとも１つを繰り返し単位として有する導電性重合体が好ましく使用できるが、材料として従来知られているものを特に制限なく使用できる。
【００２８】
例えば、３，４−エチレンジオキシチオフェンモノマー及び酸化剤を好ましくは溶液の形態において、前後して別々にまたは一緒に金属箔の酸化皮膜層に塗布して形成する方法（特開平２−１５６１１号公報（米国特許第４，９１０，６４５号）や特開平１０−３２１４５号公報（欧州特許公開第８２００７６（Ａ２）号））等が利用できる。
【００２９】
導電性重合体は、アリールスルホン酸塩系ドーパントを含んでもよい。例えば、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アントラセンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸などの塩を用いることができる。
【００３０】
このように、本発明は、以上の方法により得られた固体電解コンデンサを含む。なお、固体電解コンデンサは、上記のように製造された固体電解コンデンサ素子をそのまま、または積層し、陰極リード部、陽極リード部を取り付けた上、エポキシ樹脂等で封止して製造することができる。
【実施例】
【００３１】
以下に本発明について代表的な例を示し、さらに具体的に説明する。なお、これらは説明のための単なる例示であって、本発明はこれらに何等制限されるものではない。
【００３２】
実施例１
ハイス鋼からなる薄刃（直径：１００ｍｍ）と厚刃（直径：１００ｍｍ）を組にして組み合わせ刃を構成した。上刃（第１刃）群、下刃（第２刃）群には、上刃と下刃が交互になるようにこれらの組み合わせ刃を配置し上刃の上方及び下刃の下方に清浄化部材を配置した（図３参照）。清浄化部材としてはガラスウール製の不織布を用い、イソプロピルアルコールを滴下して刃面を清浄化した。
【００３３】
相対する上刃と下刃間のラップ値を２００μｍ、クリアランスを０．２３μｍに設定して厚さ１１０μｍのアルミニウム箔（表面に酸化皮膜を有するアルミニウム化成箔）を両刃間に通して裁断を行なった。裁断面の顕微鏡写真を図４に示す。
【００３４】
比較例１
相対する上刃と下刃間のラップ値を３００μｍとした他は実施例１と同様にしてアルミニウム箔の裁断を行なった。裁断面の顕微鏡写真を図５に示す。
図４と図５の対比から明らかなように、本発明（実施例１）では表面性状が優れたほぼ平滑な裁断面が全面にわたって得られているのに対し、比較例１では厚み方向に周期的な凹凸が生じ、特に縁部には微細な割れ（欠落部）が目立つ。
【００３５】
比較例２
相対する上刃と下刃間のラップ値を１００μｍとした他は実施例１と同様にしてアルミニウム箔の裁断を行なったが、部分的に未裁断部分が残り、安定した裁断が実現できなかった。
【００３６】
試験例
切断回数の増加による切口形状の状態変化を、切口の化成絞り電流値を測定することによって検討した。
すなわち、実施例１及び比較例１により製造したアルミニウム箔テープから経時的に４本を取り出し、同一条件で切断して試験片をそれぞれ１００片ずつ作成した。これを化成液（９％アジピン酸水溶液、液温８０℃）に浸し、４Ｖの電圧を印加して、絞り電流値を測定した。
【００３７】
その結果、裁断１万回時点では絞り電流が平均（以下同じ）１μＡであり、試料の裁断面は図４に示すように表面が平滑で縁部も乱れのない好適なものであった。
一方、９万５千回時点では絞り電流が２．５μＡに増加し表面の周期的凹凸が若干観察された。さらに１５万回の時点では絞り電流が２．６μＡに増加し表面に微細なひび割れが観察された。また、４０万回の時点では絞り電流が３．０μＡに増加し縁部に顕著な割れが観察された。
【００３８】
この測定によって、切断回数が約１０万回を超えると、金属箔の切口形状が悪化する傾向になる。なお、切断回数約９０万回を境にして切口形状が顕著に悪化（アルミくず切り子付着）し、同時にペースト塗布後の電気特性（ソリッド漏れ電流）が悪化し、ＬＣ収率が低下することが判明した。
【００３９】
本発明は、上記測定結果に基づき、切断回数の限度を１０万回として切断刃を交換することによって、金属箔の良好な切断面を維持する。このように、本発明の方法によれば、上刃と下刃のラップ（刃噛み深さ）を１５０μｍ〜２５０μｍに設定し、好ましくは２００μｍに設定し、さらに、上記ラップ範囲内において、上刃と下刃からなる切断刃の交換限度を１０万回として金属箔の切断を行うことにより、切口形状を良好に維持して、高いＬＣ収率を達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、金属箔の裁断面の性状が良好で、縁部にも乱れのない箔を得ることができる。このため、金属箔の裁断方法として幅広い分野に利用可能であるが、コンデンサ用、特に固体電解コンデンサ用陽極基体用の材料の製造方法として優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明で規定するラップ値の意味を示す金属箔と裁断刃との関係を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一好適態様を示す模式的断面図である。
【図３】本発明のさらなる好適態様を示す模式的断面図である。
【図４】実施例１による裁断面を示す写真である。
【図５】比較例１による裁断面を示す写真である。
【符号の説明】
【００４２】
１  第１刃
１ａ  第１刃（薄刃）
１ｂ  第１刃（厚刃）
２  第２刃
２ａ  第２刃（薄刃）
２ｂ  第２刃（厚刃）
３  金属箔
４  回転刃駆動軸
５  清浄化部材
【図１】
2007152436.tif 000002
【図２】
2007152436.tif 000003
【図３】
2007152436.tif 000004
【図４】
2007152436.tif 000005
【図５】
2007152436.tif 000006