(57)【要約】【課題】本発明は、電解コンデンサ用電極箔の大容量化を実現することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため本発明は、導電性の基材１１上に針状結晶体１４が露呈したエッチングピット母型１２の表面を押し付けることによって、あるいは基材１１上に針状結晶体１４が分散した層２０を形成してこの層２０を基材１１上に押し付けることによって、基材１１上にくぼみ１８を形成する工程と、このくぼみ１８を起点にエッチングを行う工程と、を備えたものとした。これにより本発明は基材１１に微小な間隔で均等にくぼみ１８を形成することができ、電解コンデンサ用電極箔３の大容量化を実現できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の基材上に、針状結晶体が露呈したエッチングピット母型の表面を押し付けて、前記基材上にくぼみを形成する工程と、
このくぼみを起点にエッチングを行う工程と、を備えた電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項２】
導電性の基材上に、針状結晶体が分散した層を形成し、
この層を前記基材上に押し付けて、この基材上にくぼみを形成する工程と、
このくぼみを起点にエッチングを行う工程と、を備えた電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項３】
前記針状結晶体は、前記基材よりモース硬度が高い、請求項１または２に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項４】
前記針状結晶体は三方向以上に分岐した針状繊維からなる請求項１または２に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項５】
針状結晶体が表面に露呈したエッチングピット母型。
【請求項６】
少なくとも表面が、前記針状結晶体を４０重量％以上含む樹脂組成物、またはゴム組成物からなる、請求項５に記載のエッチングピット母型。
【請求項７】
前記針状結晶体の平均繊維長の二倍よりも小さい開口径を有する穴が表面に多数形成されている、請求項５に記載のエッチングピット母型。
【請求項８】
前記針状結晶体は、三方向以上に分岐した針状繊維からなる請求項５に記載のエッチングピット母型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解コンデンサ用電極箔の製造方法および主に電解コンデンサ用電極箔を製造するために用いられるエッチングピット母型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電やＬＥＤ照明機器などに用いられる電解コンデンサには、小型大容量化が求められている。そこで電気化学エッチングにより電極箔の表面積を拡大することで、電解コンデンサの大容量化が図られている。
【０００３】
ここで電極箔の表面積を効率よく拡大するためには、電極箔となる基材上に微小なくぼみを形成し、くぼみを起点にエッチングを行うことが有効である。
【０００４】
そこで従来から、凸部が形成された型を電極箔に押し付けたり、あるいは電極箔をサンドブラストしたりして、くぼみを形成する方法が検討されていた。
【０００５】
このような従来技術に関連する例は、下記特許文献１、２、３に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−７４１６２号公報
【特許文献２】特開２００２−１１０４７５号公報
【特許文献３】特開平６−１４５９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来の方法では、電解コンデンサの大容量化を十分に実現できなかった。
【０００８】
その理由は、基材上に最適な間隔で均等にくぼみを形成することは難しいからである。
【０００９】
すなわち、従来の型を用いる方法では、型自体に安価な手段で微小な突起を形成することができず、表面積を拡大することが難しかった。またサンドブラスト法では、研磨材を吹き付けるため、研磨材の間隔や向きを制御することが難しく、くぼみの間隔が広くなったり、あるいは狭すぎてエッチング時に凹部が合体してしまったりすることがあった。
【００１０】
そこで本発明は、微小な間隔で均等にくぼみを形成し、電解コンデンサ用電極箔の大容量化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そしてこの目的を達成するため本発明は、導電性の基材上に、針状結晶体が露呈したエッチングピット母型の表面を押し付けることによって、あるいは基材上に針状結晶体が分散した層を形成し、この層を基材上に押し付けることによって、基材上にくぼみを形成する工程と、このくぼみを起点にエッチングを行う工程と、を備えたものである。
【００１２】
また本発明は上記電解コンデンサ用電極箔の製造方法に用いることができる、針状結晶体が表面に露呈したエッチングピット母型である。
【発明の効果】
【００１３】
これにより本発明は、電解コンデンサ用電極箔の大容量化を実現できる。
【００１４】
その理由は、針状結晶体の先端が細いため微小なくぼみを形成しやすく、かつこの針状結晶体をエッチングピット母型や層に分散させているため間隔や配向性を制御しやすいからである。
【００１５】
したがって、基材に微小な間隔で均等にくぼみを形成することができ、結果として電解コンデンサ用電極箔の大容量化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１における電解コンデンサの一部切欠斜視図
【図２】本発明の実施例１における電極箔の断面図
【図３】本発明の実施例１における電極箔の製造工程を示す図
【図４】本発明の実施例１における針状結晶体の斜視図
【図５】本発明の実施例１における電極箔の製造工程を示す図
【図６】本発明の実施例１における別の例の電極箔の製造工程を示す図
【図７】針状結晶体の含有量とくぼみの数との関係を示す図
【図８】本発明の実施例２における電極箔の製造工程を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施例１）
図１に電解コンデンサの一例として、巻回型の電解コンデンサ１を示す。この電解コンデンサ１は、例えばセパレータ２を介して巻回された正負一対の電極箔３、４を有するコンデンサ素子５と、このコンデンサ素子５に含浸させた電解質（図示せず）と、電解質とともにコンデンサ素子５を収容するケース６と、正負それぞれの電極箔３、４の電極を引き出すリード端子７、８と、このリード端子７、８を外部に露出するようにケース６を封止する封止部材９と、を備えている。正極となる電極箔３には、負極となる電極箔４と対向する面に誘電膜（図示せず）が形成されている。
【００１８】
図２に示すように、正極となる電極箔３は、厚み８０μｍ〜１２０μｍ程度のアルミニウム箔からなり、表面には０．５μｍ以上１０μｍ以下の間隔で深さ２０μｍ以上５５μｍ以下の微細な凹部１０が複数形成されている。凹部１０は電極箔３の両面に形成されていてもよい。これらの凹部１０が形成された電極箔３の表面には、誘電膜（図示せず）として酸化アルミニウムの皮膜が形成される。
【００１９】
電極箔３は、アルミニウム以外にも、アルミニウム合金、チタン、チタン合金などの弁金属材料や、その他の導電性材料で構成してもよい。
【００２０】
また誘電膜は、電極箔３を陽極酸化、あるいは熱酸化して形成した酸化アルミニウム皮膜や、その他物理的、化学的手法により形成した窒化チタン、酸化チタン、二酸化珪素などの皮膜でもよい。
【００２１】
以下、本実施例における電極箔３の製造方法について説明する。
【００２２】
はじめに、図３に示す厚み８０〜１２０μｍ程度のアルミニウム箔からなる基材１１と、この基材１１の表面に配置するシート１２（エッチングピット母型の一例）を準備する。
【００２３】
このシート１２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）からなるフィルム１３上に針状結晶体１４を分散させた溶液を塗布あるいは印刷したものである。
【００２４】
針状結晶体１４は、本実施例では株式会社アムテック製のパナテトラ（登録商標）を用いた。この針状結晶体１４は図４に示すように中心から四方向に分岐した針状繊維１５からなる。本実施例の針状結晶体１４は、それぞれの針状繊維１５が互いに約１２０度の角度を形成するように、中心から放射状に伸びた、いわゆるテトラポット構造である。またそれぞれの針状繊維１５の平均繊維長ｔは５μｍ以上３０μｍ以下である。この針状結晶体１４は酸化亜鉛からなり、モース硬度は４〜５程度である。針状結晶体１４の硬度は、基材１１であるアルミニウムのモース硬度（約２．５）より高い。
【００２５】
また溶液は母液を希釈したものであり、母液の樹脂剤としては、ポリオール樹脂とポリイソシアネートを主成分とするワニスを用いた。本実施例では、このワニスに、前述の針状結晶体１４と、その他必要に応じて添加剤と、を入れ、混練し、母液とした。この混練状態において、針状結晶体１４を４０重量％以上含んでいる。そしてその後メチルエチルケトンやアセトン等からなる希釈剤で所望の粘度に調整し、溶液とした。
【００２６】
この溶液を図３のフィルム１３上に３０μｍ〜３００μｍくらいの厚みに印刷あるいは塗布し、乾燥させる。なお溶液に硬化性の樹脂を用いた場合は、加熱、またはＵＶ照射等により樹脂を硬化させてもよい。これにより表面に針状結晶体１４を含む樹脂組成物の膜１６が形成されたシート１２が完成する。
【００２７】
完成したシート１２の表面、すなわち膜１６の表面には、針状結晶体１４の先端が露呈している。ここで前述の溶液に用いた希釈剤あるいは添加剤に揮発性の高い物質を用いることで、溶液を乾燥あるいは硬化時に希釈剤や添加剤が蒸発し、シート１２が収縮し、表面に多数の穴１７を形成できる。
【００２８】
これらの穴１７は開口径ｄが針状結晶体１４の平均繊維長ｔの二倍よりも小さいものが好ましい。なお、本実施例のように複数に分岐した針状繊維１５を有する針状結晶体１４を用いる場合、針状繊維１５の平均繊維長ｔを針状結晶体１４の平均繊維長ｔとする。以上のように適度な大きさの穴１７を樹脂組成物の膜１６に設けることによって、膜１６の内部に埋もれた針状結晶体１４も、その先端をシート１２の表面に露出しやすくなる。
【００２９】
なお本実施例では、溶液を乾燥または硬化させた後の樹脂組成物の膜１６においても、針状結晶体１４が４０重量％以上含まれる。４０重量％以上針状結晶体１４を含有させることによって、その先端を効率よくシート１２の表面から露出させることができる。
【００３０】
次に、シート１２の針状結晶体１４が露出した表面を、前述の基材１１に押し付ける。本実施例では３０〜４５０ｋｇ／ｃｍ2程度でプレスした。これにより図５に示すように、基材１１の表面に多数のくぼみ１８を形成できる。本実施例では、くぼみ１８の間隔は、シート１２から露呈した針状結晶体１４の先端部分の間隔と対応し、０．５μｍ以上１０μｍ以下となった。
【００３１】
その後基材１１を電解液中で、０．１Ａ／ｃｍ2で直流エッチングし、基材１１の表面に図２に示す凹部１０を形成すれば、電極箔３となる。エッチング工程では、くぼみ１８に電流が集中し、このくぼみ１８を起点に効率よくエッチングが進み、凹部１０が形成される。凹部１０の間隔は、くぼみ１８の間隔と対応し、ほぼ同等である。
【００３２】
次に電極箔３の表面に、陽極酸化により酸化アルミニウムからなる誘電膜（図示せず）を形成する。
【００３３】
以上のように、表面に誘電膜を形成した電極箔３を正極として用いて、図１に示す電解コンデンサ１を製造することができる。負極側の電極箔４を、本実施例の電極箔３と同様の方法で形成してもよく、さらに電極箔３、４の双方を、本実施例の方法で形成してもよい。なお負極側の電極箔４の場合は、誘電膜を形成しなくてもよい。
【００３４】
つづいて電解コンデンサ１を形成する場合は、電極箔３、４の誘電膜の一部を除去し、アルミニウムの露出部分にそれぞれリード端子７、８を接続する。
【００３５】
次に正負の電極箔３、４を、セパレータ２を介して対向させ、巻回してコンデンサ素子５を形成する。その後コンデンサ素子５に、電解液を含浸するか、あるいは導電性ポリマー、有機半導体等の電解質層を誘電膜上に形成し、ケース６に収容する。そしてケース６を封止部材９で封止すれば、巻回型の電解コンデンサ１となる。
【００３６】
なお、積層型の電解コンデンサを製造する場合は、正極となる電極箔３の誘電膜上に導電性ポリマーや有機半導体等の電解質層、負極となる電極層を順次積層してコンデンサ素子５を形成する。その後、正負の電極を外部端子に引き出し、外部端子の一部が露出するようにコンデンサ素子をモールドもしくは外装体で封止すればよい。
【００３７】
なお、本実施例では電極箔３を製造する工程において、図３のシート１２を形成する際、溶液の樹脂剤としてワニスを用いたが、その他、基材１１との密着性が良く、針状結晶体１４の露出が容易な樹脂やゴムを用いてもよい。たとえばポリウレタンが挙げられる。
【００３８】
また本実施例では、ＰＥＴからなるフィルム１３を用いたが、フィルム１３の材料はこれに限定されない。さらにシート１２は少なくとも表面が針状結晶体１４を含む樹脂組成物またはゴム組成物で形成されていれば良く、フィルム１３を用いずシート１２全体を樹脂組成物、ゴム組成物で形成してもよい。
【００３９】
また本実施例ではエッチングピット母型としてシート１２を用いたが、形状はこれに限定されず、たとえば図６に示すようなローラー１９でもよい。すなわち針状結晶体１４を含む樹脂組成物またはゴム組成物からなるローラー１９を基材１１上に押し付けるように転がすことによって、くぼみ１８を形成できる。また一般的な樹脂やゴム、金属等からなるローラーの表面に図３に示すシート１２を貼り付けてもよい。この場合は、針状結晶体１４が磨耗してもローラー毎取り替えるのではなく、シート１２のみを張り替えればよいため、特に生産コストを低減できる。
【００４０】
また本実施例では、針状結晶体１４として酸化亜鉛からなる結晶体を用いたが、これに限られず、ガラス繊維やセラミック繊維など、モース硬度が基材１１よりも大きいものであれば効率よく基材１１にくぼみ１８を形成できる。なお、本実施例において、基材１１の表面に形成される自然酸化膜は非常に薄いため、自然酸化膜のモース硬度が針状結晶体１４よりも大きくても、基材１１表面にくぼみ１８を形成することができた。
【００４１】
以下、本実施例の効果を説明する。
【００４２】
本実施例では、電極箔３となる基材１１に微小な間隔で均等にくぼみ１８を形成することができ、電解コンデンサ１用電極箔３の大容量化を実現できる。
【００４３】
その理由は、針状結晶体１４は先端が細いため微小なくぼみ１８を形成しやすく、かつこの針状結晶体１４を溶液に分散させて形成するため、間隔や配向性を制御しやすいからである。
【００４４】
ここで従来のブラストの場合は、形成されたくぼみの間隔は平均で４μｍ程度であり、これよりも間隔を小さくすることは難しかった。またブラストの場合は研磨材を吹き付けるため、間隔や研磨材の結晶の向きを制御しにくく、くぼみの間隔もまばらになりやすかった。さらに従来の型を用いた場合は、くぼみの間隔は１０μｍ程度であり、これ以上微小な間隔でくぼみを形成しようとすると、型を形成するのにさらにコストが大きくなった。
【００４５】
これに対し本実施例では、針状結晶体１４の含有量を調整することによって比較的容易にくぼみ１８の間隔を０．５μｍ以上１０μｍ以下の範囲に制御できる。また溶液の段階で十分に攪拌すればよいため、ブラストに比べて針状結晶体１４を均一に配置するのが容易である。したがって、基材１１を適当な間隔で均等にエッチングすることができ、結果として電解コンデンサ１用電極箔３の大容量化を実現できる。
【００４６】
また本実施例では、四方向に分岐した針状結晶体１４を用いたため、針状結晶体１４どうしが密接しすぎるのを防ぐことができる。すなわちくぼみ１８の間隔が狭すぎると、エッチングで形成した凹部１０が合体してしまい、結果として表面積が減少してしまうことがある。これに対し本実施例では、針状結晶体１４の立体障害により過剰な密接を抑制でき、適度な間隔でくぼみ１８を形成できるのである。なお、少なくとも三方向に分岐していれば、その立体障害によりくぼみ１８の密接を抑制する効果を得られる。
【００４７】
また三方向以上に分岐した針状結晶体１４を用いることにより、配向性を制御しなくても向きを均質化することができ、効率よく針状結晶体１４の先端をシート１２やローラー１９などのエッチングピット母型の表面から露出させることができる。
【００４８】
なお、樹脂組成物もしくはゴム組成物からなる膜１６に含まれる針状結晶体１４は、４０重量％以上とすることが好ましい。すなわち図７に示すように、膜１６に含有させた針状結晶体１４が、４０重量％よりも少なかった場合は、１０×１０μｍのプレーンな基材１１表面に対し、くぼみ１８を殆ど形成することができなかった。これに対し４０重量％以上含む場合は、針状結晶体１４の先端が膜１６から露出しやすくなるため、くぼみ１８を効率よく形成できた。
【００４９】
ただし、針状結晶体１４の含有量が多すぎると溶液の粘性が高くなり、加工しにくいため、多くても９０重量％以下にしておくことが好ましい。なお、図７に示す針状結晶体１４の濃度は、希釈剤を入れる前の母液の濃度である。希釈剤は揮発してしまうため、溶液の乾燥あるいは硬化後の膜１６における濃度と同等である。
【００５０】
（実施例２）
本実施例と実施例１との違いは、図８に示すように、基材１１上に直接実施例１の溶液を塗布または印刷等した点である。
【００５１】
溶液を乾燥、あるいは硬化すると針状結晶体１４を含む樹脂組成物の層２０ができ、この層２０をローラー１９やプレス機等で基材１１上に押し付けることで、基材１１上にくぼみ１８を形成できる。
【００５２】
くぼみ１８を形成後、樹脂組成物を酸またはアルカリ溶剤で除去することができ、実施例１と同様にくぼみ１８を起点にエッチングすることができる。
【００５３】
これにより本実施例でも、基材１１に微小な間隔で均等にくぼみを形成することができ、電解コンデンサ１用電極箔３の大容量化を実現できる。
【００５４】
なお、本実施例においても、三方向以上に分岐した針状結晶体１４を用いることで、立体障害により過剰な密接を抑制でき、また針状結晶体１４の向きを均質化できる。
【００５５】
また層２０内における針状結晶体１４の含有量を４０重量％以上とすることによって、効率よく針状結晶体１４の先端を基材１１側へ露呈させることができる。
【００５６】
また針状結晶体１４が酸、アルカリに溶解しやすい酸化亜鉛であるため、針状結晶体１４の一部が基材１１に残存してしまった場合も、エッチング工程における電解液で容易に除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明により形成した電極箔３は、その表面積を拡大することができるため、小型大容量の電解コンデンサ１に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１  電解コンデンサ
２  セパレータ
３  電極箔
４  電極箔
５  コンデンサ素子
６  ケース
７  リード端子
８  リード端子
９  封止部材
１０  凹部
１１  基材
１２  シート
１３  フィルム
１４  針状結晶体
１５  針状繊維
１６  膜
１７  穴
１８  くぼみ
１９  ローラー
２０  層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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