JP2000228333A - 電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法 - Google Patents

電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法

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JP2000228333A
JP2000228333A JP11144715A JP14471599A JP2000228333A JP 2000228333 A JP2000228333 A JP 2000228333A JP 11144715 A JP11144715 A JP 11144715A JP 14471599 A JP14471599 A JP 14471599A JP 2000228333 A JP2000228333 A JP 2000228333A
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electrolytic capacitor
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Koichi Okita
広一 置田
Akira Hashimoto
明 橋本
Kazuhisa Somiya
和久 宗宮
Kimitoku Sugimoto
公徳 杉本
Tadao Fujihira
忠雄 藤平
Tomoaki Yamanoi
智明 山ノ井
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Altemira Co Ltd
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Showa Aluminum Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング特性の向上という観点から箔に最
も効果的にエッチングピットの発生核を形成させ、静電
容量を増大しうる電解コンデンサ電極用アルミニウム箔
の製造方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウムスラブを均熱処理し、熱間
圧延および冷間圧延を行ってアルミニウム箔としたの
ち、このアルミニウム箔に少なくとも1回の電解エッチ
ングを施し、その後に最終焼鈍する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電解コンデンサ
電極用アルミニウム箔の製造方法に関する。
【0002】なお、この明細書において、「アルミニウ
ム」の語はアルミニウムおよびその合金の両者を含む意
味で用いられる。
【0003】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化に伴い、電子機
器に組み込まれる電解コンデンサ電極用アルミニウム箔
についても静電容量の向上が要望されている。
【0004】通常、電極箔に使用されるアルミニウム材
は、拡面率を高めて静電容量を向上させるためにエッチ
ング処理がなされる。そして、エッチング処理により形
成されるエッチングピットの深さが深いほど拡面率が高
くなるため、エッチング適性を改善すべくエッチング処
理の前工程としてアルミニウム材に様々な処理が施され
ている。例えば、(100)結晶方位の調整、アルミニ
ウム材への、Pb、Bi等の微量不純物の添加による組
成の調整、最終焼鈍前の脱脂洗浄、最終焼鈍前の水和処
理と最終焼鈍での結晶性酸化膜の形成処理、最終焼鈍前
の酸化処理等である(特公昭58−34925号,特開
平3−122260号他)。
【0005】しかしながら、単にエッチングピットの深
さを深くするだけでは電極箔の拡面率の向上が十分では
なく、さらに拡面率を向上させるためには局部エッチン
グ、未エッチング、表面溶解を少なくして、エッチング
ピットをエッチング面で均一に、かつ高密度に発生させ
る必要がある。ところが、前述されたような種々の方法
では、均一なエッチングピットを発生させるという点で
十分ではない。このため、本出願人は、特開平6−14
5922号において、電極箔に使用するアルミニウム基
材の表面に円柱状あるいは角柱状突起を特定間隔で形成
するように制御することにより、拡面率を増大させるこ
とを提案した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平6−1
45922号に記載されているアルミニウム箔はエッチ
ングによる拡面率の向上を図りうるものであり、その粗
面化の方法も種々開示されているものの、種々の方法の
中でも効果的に粗面化する方法あるいはその条件につい
ては十分に検討されていなかった。
【0007】そこで、より効果的な粗面化の方法、条件
および粗面化の形態について鋭意検討した結果、それら
が明らかとなった。
【0008】この発明は、このような技術背景に鑑み、
エッチング特性の向上という観点から箔を最も効果的に
エッチングピットの発生核を形成させて静電容量を増大
しうる電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法
の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の
製造方法は、アルミニウムスラブを均熱処理し、熱間圧
延および冷間圧延を行ってアルミニウム箔としたのち、
少なくとも1回の電解エッチングを施し、その後に最終
焼鈍することを基本要旨とする。
【0010】また、前記電解エッチングは、交流電解エ
ッチングであり、交流波形:正弦波、方形波または三角
波、周波数:20〜1000Hz、電流密度:0.35
〜4A/cm2 、エッチング電気量:0.2〜10C/
cm2 の条件で行うこと、または直流電解エッチングで
あり、塩酸または塩化物を2〜20wt%含み、あるいは
さらに硫酸、しゅう酸、りん酸、ほう酸のうちから少な
くとも1種を合計で40wt%以下を添加した液中で、電
流密度:0.05〜0.4A/cm2 、エッチング電気
量:0.1〜5C/cm2 の条件で行うことが好まし
い。
【0011】この発明においては、最終焼鈍の前に電解
エッチングを行うことによって、箔の表面に微細な凹み
を均一かつ高密度に付与し、その後の最終焼鈍工程にお
いて酸化皮膜の均一な成長を妨げ、形成された凹みをエ
ッチングピットの発生核として利用する。エッチングピ
ットの発生核が均一かつ高密度に形成されたアルミニウ
ム箔では、該アルミニウム箔に対するエッチングによる
拡面率の向上を確実なものとして静電容量の増大を図る
ことができる。
【0012】このような効果を得るための微細な凹み
は、平均円相当直径で0.3〜3μm、深さ0.3〜5
μm、密度10,000〜200,000個/mm2 の範
囲が望ましい。なお、平均円相当直径で0.3μm、深
さ0.3μm以下の凹みはピット発生核の起点にならな
いため好ましくない、また、平均円相当直径で3μm、
深さ5μmを越える凹みは焼鈍後の直流エッチングにお
けるピットが不均一となるので好ましくない。
【0013】上述の範囲の大きさと密度の凹みは、最終
焼鈍前に少なくとも1回の電解エッチングを次の2つの
条件のいずれかで行うことにより形成される。
【0014】第1の方法は交流電解エッチングである。
交流電解エッチングを採用するのは、次の理由による。
即ち、塩化物を含む水溶液において交流エッチングを行
うと、多数の微細な立方体状のエッチセルの連なりから
なるポーラスなエッチ層が生じる。このエッチセルの内
面は、カソード半サイクルの領域で生じる水酸化物およ
びアノード半サイクルの領域で生成するアノード皮膜に
覆われている。これらの生成物や皮膜はアルミニウムの
溶解に対して保護膜として作用するが、その一部が破壊
してアルミニウムが溶出し、次の欠陥を有するセルが生
成する。この皮膜欠陥を有する微細な凹凸を利用して、
最終焼鈍後の直流電解エッチングでのエッチングピット
を均一、高密度に形成させることができる。このような
作用を有するエッチ層を生成させることから、微細な凹
みを形成する手段として交流電解エッチングを採用す
る。
【0015】また、交流波形を正弦波、方形波または三
角波とするのは、前述の欠陥を有する凹凸を生成させる
ためのアノードとカソードの交番電流を用いるためであ
る。また、周波数は、20Hz未満では形成される凹み
が少ないために静電容量の増大を見込めず、1000H
zを超えると凹みが粗大となって不均一に形成されてし
まい、やはり静電容量の増大を見込めない。従って、周
波数は20〜1000Hzとする必要があり、好ましい
下限値は30Hz、好ましい上限値は800Hzであ
る。電流密度は、0.35A/cm2 未満ではエッチン
グピットを均一に生じさせるには形成される凹みが少な
く、4A/cm2 を超えると、凹みが粗大となり不均一
に形成されるため、凹みを均一に生じさせる効果に乏し
い。従って、電流密度は、0.35〜4A/cm2 とす
る必要があり、好ましい下限値は0.4A/cm2 であ
る。エッチング電気量は、0.2C/cm2 未満ではや
はり凹みを均一に生じさせる効果に乏しく、10C/c
2 を超えると凹みが粗大で不均一に形成されて、最終
焼鈍後のエッチング処理においてエッチング面に垂直方
向へのピットの成長を妨げ、全面溶解や不均一溶解につ
ながる。従って、エッチング電気量は、0.2〜10C
/cm2 とする必要があり、好ましい下限値は0.3C
/cm2 、好ましい上限値は3C/cm2 である。
【0016】なお、交流電解エッチング浴の液組成は限
定されないが、塩酸、あるいは塩酸に硫酸、しゅう酸、
りん酸、ほう酸を加えた混合酸を推奨でき、浴温として
20〜80℃を推奨できる。
【0017】第2の方法は直流電解エッチングである。
直流電解エッチングを採用するのは、次の理由による。
即ち、直流エッチングにおいても、アルミニウム箔表面
にアノード皮膜が生成する。このアノード皮膜は、アル
ミニウムの溶解に対して保護膜として作用するが、その
一部が破壊してアルミニウムが溶出してピットとなる。
従って、ピット発生部では皮膜欠陥が生じることとな
る。この皮膜欠陥を有する微細な凹凸を利用して最終焼
鈍後の直流電解エッチングでのエッチングピットを均
一、高密度に形成させることができる。
【0018】直流エッチングの電解浴は、塩酸または塩
化物を2〜20wt%含み、あるいはさらに硫酸、しゅう
酸、りん酸、ほう酸のうちから少なくとも1種を合計で
40wt%以下を添加した液を用いる。前記濃度に規定す
るのは、2wt%未満では微細な凹みが発生せず、20wt
%を超えると表面が全面溶解して微細で高密度な凹みの
形成を阻害するためである。塩酸または塩化物濃度の好
ましい下限値は3wt%であり、好ましい上限値は15wt
%である。また、これらの液に硫酸、しゅう酸、りん
酸、ほう酸のうちから少なくとも1種を添加することに
より微細な凹みの発生を促進させるが、合計で40wt%
を超えると表面の全面溶解する。これらの酸の合計添加
量の好ましい下限値は3wt%であり、好ましい上限値は
30wt%である。また、電流密度は、微細な凹みの発生
数を確保しかつ表面の全面溶解を回避するために0.0
5〜0.4A/cm2 とし、好ましい下限値は0.1A
/cm2 であり、好ましい上限値は0.3A/cm2
ある。またエッチング電気量は、0.1C/cm2 未満
では微細な凹みの発生数が少なく、5C/cm2 を超え
ると凹みの長さが大きくなるため、0.1〜5C/cm
2 の範囲とする。エッチング電気量の好ましい下限値は
1C/cm2 であり、好ましい上限値は5C/cm2
ある。なお、液温は、50℃未満では微細な凹みの発生
数が少なく、95℃を超えると全面溶解するため、50
〜95℃が好ましい。液温の特に好ましい下限値は60
℃であり、特に好ましい上限値は85℃である。
【0019】このような交流または直流電解エッチング
の回数は、1回行えば良いが、エッチングピットの発生
核の形成状態をより良好にするために2回以上行っても
良い。また、必要に応じて電解エッチングの前に、箔表
面の酸化膜や残存する圧延油を除去するための前処理を
行っても良い。
【0020】また、均熱処理、熱間圧延、冷間圧延、最
終焼鈍の処理条件も限定されず、常法に従えば良い。ま
た、箔の化学組成も限定されず、通常箔材料として用い
られる高純度アルミニウムが好ましく、特に純度99.
99wt%以上のものが好ましい。
【0021】
【実施例】次に、本発明の電解コンデンサ電極用アルミ
ニウム箔の製造方法の具体的実施例について詳述する。
【0022】まず、純度99.99wt%のアルミニウム
スラブに対し、常法により、面削、熱間圧延、冷間圧延
を順次施して厚さ100μmの箔を作製した。この箔に
ついて、実験例Aでは最終焼鈍前に交流電解エッチング
を、実験例Bでは最終焼鈍前に直流電解エッチングをそ
れぞれ施して電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を作
製し、静電容量を比較した。
【0023】(実験例A)50℃、10%塩酸+0.5
%硫酸の電解浴中で、表1に示す条件にて交流電解エッ
チングを行った。なお比較例3についてはこの交流電解
エッチングを行わなかった。そして、これらの箔に対
し、不活性ガス中で500℃×5時間の最終焼鈍を施
し、電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を得た。
【0024】これらのアルミニウム箔について、浴温7
5℃、5%塩酸+10%硫酸の混合酸浴中で、電流密度
0.2A/cm2 、100秒間の条件で直流電解エッチ
ングを行い、さらに同液で10分間ケミカルエッチング
を行った。次いで、ほう酸浴中で350Vで化成処理を
行い、静電容量を測定した。静電容量は、比較例1を1
00%として相対的に評価した。これらの結果を表1に
示す。
【0025】
【表1】
【0026】(実験例B)表2に示す組成および温度の
電解浴中で、表3に示す条件にて直流電解エッチングを
行った。なお比較例35についてはこの直流電解エッチ
ングを行わなかった。そして、これらの箔に対し、不活
性ガス中で500℃×5時間の最終焼鈍を施し、電解コ
ンデンサ電極用アルミニウム箔を得た。
【0027】
【表2】
【0028】これらのアルミニウム箔について、浴温7
5℃、5%塩酸+10%硫酸の混合酸浴中で、電流密度
0.2A/cm2 、100秒間の条件で直流電解エッチ
ングを行い、さらに同液で10分間ケミカルエッチング
を行った。次いで、ほう酸浴350Vで化成処理を行
い、静電容量を測定した。静電容量は、比較例35を1
00%として相対的に評価した。これらの結果を表3に
示す。
【0029】
【表3】
【0030】表1および表3の結果から、最終焼鈍前に
所定条件で電解エッチングを行うことにより、静電容量
を増大しうることを確認できた。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の電解コ
ンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法は、アルミニ
ウムスラブを均熱処理し、熱間圧延および冷間圧延を行
ってアルミニウム箔としたのち、このアルミニウム箔に
少なくとも1回の電解エッチングを施し、その後に最終
焼鈍するから、箔表面にエッチングピットの発生核が均
一かつ高密度に形成された状態となり、最終焼鈍後のエ
ッチングによって確実に拡面率が向上し、静電容量の増
大を図ることができる。
【0032】特に、前記電解エッチングは、交流電解エ
ッチングであり、交流波形:正弦波、方形波または三角
波、周波数:20〜1000Hz、電流密度:0.35
〜4A/cm2 、エッチング電気量:0.2〜10C/
cm2 の条件で行う場合、または直流電解エッチングで
あり、塩酸または塩化物を2〜20wt%含み、あるいは
さらに硫酸、しゅう酸、りん酸、ほう酸のうちから少な
くとも1種を合計で40wt%以下を添加した液中で、電
流密度:0.05〜0.4A/cm2 、エッチング電気
量:0.1〜5C/cm2 の条件で行う場合は、エッチ
ングピットの発生核の形成が特に均一かつ高密度になさ
れ、静電容量の増大が確実なものとなる。
フロントページの続き (72)発明者 宗宮 和久 堺市海山町6丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 杉本 公徳 堺市海山町6丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 藤平 忠雄 堺市海山町6丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 山ノ井 智明 堺市海山町6丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウムスラブを均熱処理し、熱間
    圧延および冷間圧延を行ってアルミニウム箔としたの
    ち、このアルミニウム箔に少なくとも1回の電解エッチ
    ングを施し、その後に最終焼鈍することを特徴とする電
    解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記電解エッチングは、交流電解エッチ
    ングであり、交流波形:正弦波、方形波または三角波、
    周波数:20〜1000Hz、電流密度:0.35〜4
    A/cm2 、エッチング電気量:0.2〜10C/cm
    2 の条件で行う請求項1に記載の電解コンデンサ電極用
    アルミニウム箔の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記電解エッチングは、直流電解エッチ
    ングであり、塩酸または塩化物を2〜20wt%含み、あ
    るいはさらに硫酸、しゅう酸、りん酸、ほう酸のうちか
    ら少なくとも1種を合計で40wt%以下を添加した液中
    で、電流密度:0.05〜0.4A/cm2 、エッチン
    グ電気量:0.1〜5C/cm2 の条件で行う請求項1
    に記載の電解コンデンサ電極用アルミニウム箔の製造方
    法。
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