(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を配設してエッチング液が充填されたエッチング槽を配設し、前記一対の電極に電圧印加して帯状のアルミニウム箔を走行させることにより、アルミニウム箔をエッチング処理する電解コンデンサ用電極箔の製造方法であって、
微細気泡発生装置で発生させた気泡径が５０μｍ以下の微細気泡を含むエッチング液を微細気泡の流速を０．１ｃｍ／ｓ以上として前記エッチング槽内に送り込み、前記エッチング液中に微細気泡が充填された状態で前記エッチング液を一対の電極間に流動させてエッチングするようにした電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング槽にエッチング液を循環させる循環パイプを配置し、前記微細気泡発生装置を前記循環パイプの一部に介設する請求項１に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項３】
前記微細気泡発生装置がエッチング液を循環させるポンプと、気体を供給する供給口を備え、旋回流により微細気泡を発生させたものである請求項２に記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用される電解コンデンサの電極箔の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサは、近年の電子機器の小型化に伴ってますますサイズの小さいものが求められている。電解コンデンサを小型化するためには、これに使用するアルミニウム箔の単位面積当たりの静電容量を大きくすることが必要であり、またこのような構成とすることで、省資源・原材料コストの低減も図れることとなる。
【０００３】
前記アルミニウム箔の単位面積当たりの静電容量を大きくするために、アルミニウム箔を酸性水溶液に浸漬させて、化学的または電気的にエッチング処理を行うことにより、アルミニウム箔の表面を粗面化させて表面積を拡大する方法が用いられている。
【０００４】
このようなエッチング処理を行うと、一般にアルミニウム箔の表面積が拡大して静電容量は大きくなるが、エッチングが進むにつれてアルミニウム箔自体の機械的強度は弱くなる。したがって、印加する電圧などを調整することにより形成するエッチングピットの発生場所と形状とをコントロールして、箔強度を保ちながら表面積の拡大を図ることが必要となる。
【０００５】
特に、低圧用の電解コンデンサ用電極箔の製造においては、微細なエッチングピットを形成するために、電極間に交流電圧を印加してエッチング処理を行う方法が一般的に行われている。
【０００６】
図３は、従来の低圧用の電解コンデンサ用電極箔のエッチングするためのエッチング槽の断面を示したものである。エッチング槽３２には、塩酸を主成分とする酸性水溶液のエッチング液３３が充填されており、また、アルミニウム箔３１をエッチング処理するための一対の電極板３４ａ，３４ｂが配置されている。この一対の電極板３４ａ，３４ｂには交流電源３７から電圧が印加される。
【０００７】
また、エッチング槽３２の外周にエッチング液３３を循環させるための循環ホースとポンプ３８が配置されている。
【０００８】
アルミニウム箔３１は矢印Ａ方向へと進み、入口ローラ３５ａを介してエッチング槽３２の中に搬送され、槽内ローラ３６を介して一対の電極板３４ａ，３４ｂの間を通過することによりエッチング処理が施される。エッチング処理されたアルミニウム箔３１は出口ローラ３５ｂを介して水洗槽３９で一旦水洗され、次のエッチング槽（図示せず）へと進むようになっている。
【０００９】
このエッチング処理が施されると、アルミニウム箔３１には表面からその内部に向けてクラスタ状につながった立方体の微細なピットが多数形成されていき、エッチング槽３２を複数槽設けることにより、最終的にはスポンジ状のポーラス構造となる。このときアルミニウム箔３１の中心部に芯を残すことにより、機械的強度を確保している。このピットは、密度が高く均一であり、さらにピット径の偏差が小さいことなどが理想的である。
【００１０】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２０００−３０９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記従来のエッチング方法では、始めのうちはピット先端部におけるアルミニウムイオンの錯イオン形成により、ピット先端部の水素イオンが濃縮してアルミニウムが溶解しやすい状態になっているために、エッチング減量に応じてピットが深さ方向に形成されて表面積は拡大していく。
【００１２】
しかしながら、エッチングの進行に伴いピット内部のアルミニウムイオンの濃度が、箔の内部から表面方向に向かう拡散に律速して増大して反応抵抗が逆に大きくなり、また、このアルミニウムイオンが増大するとアルミニウム錯体を生成してピット内部を塞いでしまうので、次第に深さ方向へピットが形成しにくくなる。
【００１３】
そのため、アルミニウム箔の表面積が拡大するに伴って次第に表面付近が過剰にエッチングされ、すでに形成されたポーラス構造が破壊されていき、エッチング減量当たりの容量がダウンするという課題があった。
【００１４】
この問題を解決するために、エッチングの進行に伴って印加する電圧を調節するなどの方法がとられているが、エッチング液の水素イオン濃度は十分に制御されておらず、理想的な状態に設定がなされていなかった。
【００１５】
また、このような問題を解決する方法の一つとして、前記エッチング液３３に添加剤を配合して過剰なエッチングを抑制する方法が提案されている。添加剤としては、エッチング液３３にあらかじめ含有されている塩酸以外の酸、例えば硫酸などが用いられ、添加剤として加えた酸の解離により発生した陰イオンにより、アルミニウム箔３１の表面に被膜を形成してエッチングされにくい状態を作り出し、エッチング過剰を抑えるものである。
【００１６】
しかしながら、エッチング液３３には予め塩酸が含まれているため、このエッチング液３３の水素イオン濃度が高い場合には、添加剤として加えた酸が解離しにくくなり、その効果が発揮されにくくなるという問題があった。また、水素イオン濃度の低い酸性水溶液では、添加剤の効果は現れやすくなるものの、エッチング倍率を上げることが難しくなり、表面積を拡大させて静電容量を大きくすることができなくなるという問題があった。
【００１７】
前述のように、従来のアルミニウム箔３１のエッチング方法では、印加する電圧などを制御してピットの形成位置などを調整したり、エッチング液３３に添加剤を加えることによりエッチング状態を調整しているが、水素イオン濃度とエッチングの深さ方向への進行の関係、さらに水素イオン濃度と添加剤のパッシベーション性の関係について考慮した設定が行われていなかった。従って、アルミニウム箔３１の表面付近の過剰なエッチングを抑制してポーラス構造の破壊を防ぎ、しかも単位面積当たりの静電容量の高い電解コンデンサ用アルミニウム電極箔を製造することができなかった。
【００１８】
本発明は前記問題点を解決し、単位面積当たりの静電容量の高い電解コンデンサ用電極箔を得ることができる電解コンデンサ用電極箔の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するために本発明は、一対の電極を配設してエッチング液が充填されたエッチング槽を配設し、前記一対の電極に電圧印加して帯状のアルミニウム箔を走行させることにより、アルミニウム箔をエッチング処理する電解コンデンサ用電極箔の製造方法であって、微細気泡発生装置で発生させた気泡径が５０μｍ以下の微細気泡を含むエッチング液を微細気泡の流速を０．１ｃｍ／ｓ以上として前記エッチング槽内に送り込み、エッチング液中に微細気泡が充填された状態で前記エッチング液を一対の電極間に流動させてエッチングするようにした電解コンデンサ用電極箔の製造方法とするものである。
【００２０】
また、前記微細気泡発生装置の流速を０．１ｃｍ／ｓ以上とするようにし、前記微細気泡が５０μｍ以下の気泡とする。
【００２１】
また、前記エッチング槽にエッチング液を循環させる循環パイプを配置し、前記微細気泡発生装置を前記循環パイプの一部に介設するものである。また、一対の電極の間に微細気泡発生装置から発生した微細気泡を送給するようにしてエッチングを行うようにし、前記微細気泡発生装置がエッチング液を循環させるポンプと、気体を供給する供給口を備え、旋回流により微細気泡を発生させたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、エッチング槽のエッチング液中に微細気泡を混合させる微細気泡発生装置を配設することにより、エッチング液中に微細気泡を無数介在させることができ、この微細気泡は５０μｍ以下の径を有するもので、アルミニウム箔をエッチング処理する際に発生するアルミニウムイオン及びアルミニウム錯体を微細気泡がエッチング液中に拡散させてくれるので、ピット内のアルミニウムイオン濃度の増加を抑制することができ、エッチングの進行を妨げることなくエッチングピットを形成することができる。その結果、アルミニウム箔の表面付近の過剰なエッチングを抑制してポーラス構造の破壊を防ぎ、単位面積当たりの静電容量の高い電解コンデンサ用電極箔を製造することができる。
【００２３】
なお、微細気泡発生装置の流速が０．１ｃｍ／ｓ未満では微細気泡の発生量が少なく、ピット内のアルミニウムイオン濃度の増加を抑制することができない。
【００２４】
また、微細気泡の径が５０μｍを超えると、ピット内のアルミニウムイオン濃度の増加を抑制することができにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態の電解コンデンサ用電極箔の製造方法に用いた製造装置を示す断面図である。図１において、エッチング槽１２には塩酸を主成分とし、添加剤として硫酸、しゅう酸、りん酸などの少なくとも１つ以上添加した酸性水溶液がエッチング液１３として充填されている。また、前記エッチング槽１２の外周部にエッチング液１３を循環させる循環ホース１９と、この循環ホース１９の中のエッチング液１３にコンプレッサー２０からの空気を取り込んで微細気泡を発生させる微細気泡発生装置１８を配置し、そこで発生させた５０μｍ以下の微細気泡を含むエッチング液１３をエッチング槽１２内に送り込むようにしている。そのため、前記エッチング槽１２のエッチング液１３は微細気泡が無数介在したものとなる。
【００２６】
また、エッチング液１３を循環ホース１９で微細気泡発生装置１８を通じて循環させているので、エッチング槽１２のエッチング液１３に介在した微細気泡は絶えず一定量確保することができる。
【００２７】
前記微細気泡発生装置１８は、旋回流による遠心力を利用して旋回中心部を負圧にして空気を自吸する方法による装置、加圧液体と気体との導入部と円筒状の気泡発生空間を有した装置、超音波を利用した装置などを利用することができる。
【００２８】
この中でも旋回流による遠心力を利用して旋回中心部を負圧にして空気を自吸する方法による装置は、気泡径が１０〜４０μｍと小さく、酸素溶解効率が高く、装置自体もコンパクトであり、気体同士の合体や吸収が起こらず、単一気体のままで液体に長時間留まり比較的寿命が長い、浮上速度が極めて遅いことから、液体中での分散性、拡散性に優れているなどの特徴を有している。
【００２９】
また、アルミニウム箔１１は帯状のロールになっているものを用い、アルミニウム箔１１は走行ローラ１５ａを介してエッチング槽１２の中に配置した一対の電極１４ａの間へと搬送し、さらに槽内ローラ１６を介して一対の電極１４ｂの間を通り、走行ローラ１５ｂを介して水洗槽２１で一度水洗する。このエッチング槽１２と水洗槽２１を複数設けてエッチング処理を施し、最後の脱塩素処理を施し、乾燥させることによりエッチング処理されたアルミニウム箔１１を得ることができる。
【００３０】
なお、本発明はエッチング槽１２の槽数に拘るものではなく、単位面積当たりの静電容量の高い電解コンデンサ用電極箔を得るにはエッチング槽１２を５〜８槽用いるのが好ましい。
【００３１】
ここで、アルミニウム箔１１のエッチング処理は、エッチング槽１２の中に配置した一対の電極１４ａ，１４ｂの間を通過する際に、一対の電極１４ａ，１４ｂに交流電源１７より印加された電圧によりアルミニウム箔１１がエッチング処理される。
【００３２】
このエッチング処理は、アルミニウム箔１１の表面からその内部に向けてクラスタ状につながった立方体の微細なピットが多数形成される。その際微細気泡が介在したエッチング液１３でエッチング処理することにより、ピット内で発生したアルミニウムイオン及びアルミニウム錯体が微細気泡の働きによりエッチング液１３の中に拡散させてくれるので、ピット内のアルミニウムイオン濃度の増加を抑制することができ、エッチングの進行を妨げることなくエッチングピットを多数形成することができる。
【００３３】
そして、複数のエッチング槽１２でエッチング処理され、最終的には全体としてスポンジ状のポーラス構造となる。また、アルミニウム箔１１の中心部に芯を残すことにより、機械的強度を確保することができる。
【００３４】
以下に、本実施の形態の具体的な実施例について説明をする。
【００３５】
（実施例１）
エッチング槽として図１に示した電極箔の製造装置を用い、エッチング槽を５槽にした。また、アルミニウム箔として、幅５００ｍｍで厚さ１００μｍの純度９９．９％以上の高純度箔を用いた。さらに、エッチング液として、塩素イオン濃度が２．７５Ｎの酸性水溶液に添加剤として硫酸濃度が０．１％となるように硫酸を配合したものを用いた。
【００３６】
そして、前記エッチング液は最終のエッチング槽に充填し、そのエッチング液を前のエッチング槽にフローさせて充填するようにして、それぞれのエッチング槽にエッチング液を充填させた。
【００３７】
また、微細気泡発生装置より発生させた微細気泡（流速０．５ｃｍ／ｓ）を無数介在させたエッチング液をエッチング槽の底部から挿入させ、エッチング槽の上部から循環ホースを通じてエッチング液を循環させるようにした。
【００３８】
アルミニウム箔のエッチング処理は、アルミニウム箔の単位面積当たりのエッチング減量を１０ｍｇ／ｃｍ2になるようにアルミニウム箔の走行スピード、交流電源条件を調整して行った（これらの条件は、エッチング槽の大きさ、一対の電極の大きさによって異なる。）。その後、脱塩素処理を施し、乾燥させてエッチング処理されたアルミニウム箔を作製した。
【００３９】
（実施例２）
前記実施例１において、微細気泡発生装置より発生させた微細気泡を図２に示すように、気泡誘導ホース２２を用いて一対の電極間に、その下から流動させるようにしてエッチング処理を行った以外は前記実施例１と同様にしてエッチング処理されたアルミニウム箔を作製した。
【００４０】
（実施例３）
前記実施例１において、微細気泡発生装置より発生させる微細気泡の流速を０．０１，０．１，１．０，３．０ｃｍ／ｓにした以外は前記実施例１と同様にしてエッチング処理されたアルミニウム箔を作製した。
【００４１】
（比較例１）
エッチング槽として図３に示した電極箔の製造装置を用い、エッチング槽を５槽にした。また、アルミニウム箔及びエッチング液は前記実施例１と同様のものを用い、その他の条件も実施例１と同じようにしてエッチング処理されたアルミニウム箔を得た。
【００４２】
前記実施例１，２及び比較例１のエッチング処理されたアルミニウム箔を化成して、耐圧２２Ｖの電極箔を完成させた。
【００４３】
得られた電解コンデンサ用電極箔の静電容量及び機械的強度を（表１）に示す。なお、機械的強度は折曲げ試験（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）を行った。
【００４４】
【表１】
0005034863.tif 000002
【００４５】
（表１）から明らかなように、微細気泡発生装置より発生させた微細気泡を無数介在させたエッチング液をエッチング槽の底部から挿入させ、エッチング槽の上部から循環ホースを通じてエッチング液を循環させるようにしてエッチング処理することにより、アルミニウム箔の単位面積当たりの静電容量を高めることができる。
【００４６】
また、実施例３から、微細気泡発生装置より発生させる微細気泡の流速は０．１ｃｍ／ｓであればアルミニウム箔の単位面積当たりの静電容量を向上させることができる。
【００４７】
なお、前記実施例１では微細気泡発生装置より発生させた微細気泡を介在させたエッチング液をエッチング槽の底部から挿入させたが、エッチング槽の側面部に下部から挿入させても同じ効果を奏することは言うまでもない。
【００４８】
また、微細気泡発生装置を各エッチング槽に設けたが、最初のエッチング槽によるエッチング処理は比較的ピットの長さが短いので、微細気泡発生装置を設けなくても比較例１よりも高い静電容量を得ることができる。また、エッチング減量の６０％以上のエッチング処理を行うエッチング槽に設けることにより、比較例１よりも高い静電容量を得ることができる。
【００４９】
また、前記実施例１では交流電源を用いた低圧用の交流エッチング処理について述べたが、中高圧用の直流エッチング処理についても、微細気泡発生装置より発生させた微細気泡を介在させたエッチング液を用いてエッチング処理を施すことにより、高い静電容量を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は過剰なエッチングを抑制し、単位面積当たりの静電容量の高い電解コンデンサ用電極箔の製造方法を提供するものであり、電子機器の小型化に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１における電解コンデンサ用電極箔の製造装置の構成を示す断面図
【図２】同実施例２の微細気泡発生装置の構成を示す断面図
【図３】従来の電解コンデンサ用電極箔の製造装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００５２】
１１  アルミニウム箔
１２  エッチング槽
１３  エッチング液
１４ａ，１４ｂ  一対の電極板
１５ａ，１５ｂ  走行ローラ
１６  槽内ローラ
１７  交流電源
１８  微細気泡発生装置
１９  循環ホース
２０  コンプレッサー
２１  水洗槽
【図１】
0005034863.tif 000003
【図２】
0005034863.tif 000004
【図３】
0005034863.tif 000005