JPH032333B2 - - Google Patents
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- JPH032333B2 JPH032333B2 JP57202782A JP20278282A JPH032333B2 JP H032333 B2 JPH032333 B2 JP H032333B2 JP 57202782 A JP57202782 A JP 57202782A JP 20278282 A JP20278282 A JP 20278282A JP H032333 B2 JPH032333 B2 JP H032333B2
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- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- etching
- foil
- surface area
- aluminum foil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
産業上の利用分野
本発明は電解コンデンサ用アルミニウム電極箔
の製造方法に関するものである。 従来例の構成とその問題点 一般に、電解コンデンサ用アルミニウム電極箔
は、圧延加工した硬質アルミニウム箔や焼鈍処理
した軟質アルミニウム箔を、塩化ナトリウムや塩
酸などの塩素イオンを含む水溶液中で、化学的ま
たは電気化学的なエツチングを行い、アルミニウ
ム箔の表面積拡大をはかつた後、化成処理を施こ
し、表面に誘電体酸化皮膜を形成して製造され
る。 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の静電容
量は、ほぼアルミニウム箔の表面積に比例してい
るので、この表面積拡大率が大きい程望ましい。
このエツチングによるアルミニウム箔の表面積拡
大率はエツチング量に比例して増大するが、ある
限度を越えると増加が鈍化し、やがて逆に減少の
傾向を示す。また、このエツチング量とともにア
ルミニウム箔の機械的強度が低下するので、アル
ミニウム箔を過度にエツチングした場合にはエツ
チング、化成、組立などの電解コンデンサ製造工
程で切断などの事態が起る危険性がある。このよ
うなことから、アルミニウム箔が電解コンデンサ
製造工程で切断などの事態の起らない程度の機械
的強度を持ち、できるだけ大きな表面積拡大率を
持つように、最適エツチング量が決められてい
る。 一方、アルミニウム電解コンデンサに対して、
より小型化、大容量化が望まれており、充分な機
械的強度を持つエツチング量で、現在よりさらに
大きな表面積拡大率を有するアルミニウム電極箔
が切望され、多くの研究が行なわれている。 発明の目的 本発明はこのような状況に鑑みてなされたもの
で、従来より高い表面積拡大率を有する電解コン
デンサ用アルミニウム箔の製造方法を提供しよう
とするものである。 発明の構成 本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔の製
造方法は、エツチング前のアルミニウム箔に、電
気化学的にアルミニウムよりも貴で、その原子半
径がアルミニウムより大きい原子を1013〜５×
1016ケ／cm2イオン注入した後、200〜500℃の温度
範囲で熱処理し、その後、塩素イオンを含む水溶
液中で化学的あるいは電気化学的にエツチングす
るものである。すなわち、上記のエツチングを施
した後、さらに化成処理によつて誘電体化成皮膜
を形成することにより、充分な機械的強度を有
し、単位面積当りの静電容量が従来より大きな電
解コンデンサ用アルミニウム電極箔を製造するこ
とができる。 上述したように電解コンデンサ陽極用のアルミ
ニウム箔は、塩素イオンを含む水溶液中で化学的
あるいは電気化学的にエツチングすることによつ
て表面積拡大をはかり、化成して使用に供される
が、この表面積拡大率はアルミニウム箔の圧延加
工、焼鈍、アルミニウム箔中の不純物量、エツチ
ング液組成、電解条件などの多くの要因によつて
左右される。 アルミニウムの塩素イオンを含む水溶液中での
エツチングは塩素イオンが表面吸着したエツチピ
ツト該に始まり、エツチングの進行とともにアル
ミニウム箔の腐食は内部へ孔食の形で行なわれ、
次第に表面積が拡大していく。この塩素イオンの
吸着は不純物あるいは圧延加工などによつて生じ
た転位による表面の酸化皮膜の弱点部分に優先的
に行なわれてエツチピツト核となり、さらにエツ
チングは転位にそつて進行し、表面積の拡大が行
われる。したがつて、より大きな表面積拡大には
この転位がより多く、均一に分散していることが
必要である。 アルミニウム箔に金属原子をイオン注入する
と、結晶格子にひずみを与え、転位の増大と均一
化が起るが、原子半径がアルミニウムより大きい
原子をイオン注入することは、この転位の増大、
均一化が顕著になる。一般に、電解コンデンサ用
アルミニウム箔は、アルミニウムに少量の数種の
不純物を混入し、溶解、鋳造、圧延、焼鈍などの
工程によつて製造される。含有された不純物は主
に表面近傍に析出してくるが、偏析が起り易く、
均一な分散は得られにくい。このため転位も不均
一な分散となつている。このことはエツチングに
よるエツチピツトの過密過疎部分の存在で判る。 本発明のイオン注入によつて、アルミニウム箔
中の転位がより多くかつ均一に分散するため、エ
ツチピツトを均一に発生させ、表面積の拡大が計
れる。このイオン注入する原子はアルミニウムよ
り原子半径の大きなものであるほど結晶格子に大
きなひずみを与え、転位の増大、均一化に効果が
ある。また、イオン注入する金属が電気化学的に
アルミニウムよりも貴であると、イオン注入した
金属あるいは金属間化合物とアルミニウムマトリ
ツクス間での電位差によるアルミニウムのエツチ
ング促進効果によつて、エツチピツトをより均一
に発生させ、表面積の拡大が計れる。本発明のイ
オン注入する金属はアルミニウムより電気化学的
に貴で、その原子半径がアルミニウムより大きい
ものであるが、好ましくは、Sn、In、Cd、Pb、
Bi、Ag、Auから選ばれた１種である。 イオン注入量はエツチングによる表面積拡大の
効果の認められる最小量がその下限であり、上限
はエツチング量過大による表面積拡大効果への悪
影響により限定される最大量である。すなわち、
イオン注入量が下限未満の場合にはエツチングに
対する影響が認められず、上限を越えた場合には
アルミニウム箔表面のエツチングが過大となり、
表面積拡大はむしろ減少を示し、またエツチング
後に多くの注入金属が残存した場合には、もれ電
流などの化成皮膜特性を劣化させる。このイオン
注入量は1012〜1018ケ／cm2で表面積拡大の効果を
示すが、より好ましくは1013〜５×1016ケ／cm2の
範囲である。 イオン注入後は200〜500℃の温度で熱処理す
る。これは、イオン注入量が1013ケ／cm2以上にな
ると注入量の非晶質化が起こり、表面が均一にエ
ツチングされる傾向になり、特に５×1014ケ／cm2
を越えると、エツチングによる表面積拡大率が減
少するため、熱処理によつて結晶化させる必要が
あるためである。この熱処理温度は下限未満では
効果がなく、また上限を越えるとAl箔自体の再
結晶が起り、表面積拡大率が大巾に下る。 その後のエツチングは従来と同様、塩素イオン
を含む水溶液中で行なわれ、通常は塩酸、食塩な
どの水溶液中で0.1〜1A／cm2の電流密度で50〜90
℃の温度で所定量エツチングされる。また化成処
理も従来と同様な方法で行なわれる。なお、この
熱処理とその後のエツチングの間に箔の種類、箔
の状態に応じて、圧延、引張等の機械的加工処理
を行うことがある。 本発明によつて得られた電解コンデンサ用アル
ミニウム電極箔は、機械的強度tanδもれ電流は従
来のものに比べそん色なく、単位面積当りの静電
容量を大きくすることができるもので、アルミニ
ウム電解コンデンサの小型、大容量化が可能にな
る。 実施例の説明 以下本発明を実施例にもとづき説明する。 純度99.99％、厚さ100μの高純度アルミニウム
箔試料の両面にアルミニウムより電気化学的に貴
で、その原子半径がアルミニウムより大きい金属
のうち、Sn、In、Cd、Pb、Bi、Ag、Auを1010
〜1019ケ／cm2イオン注入した。次にこの試料を常
温〜550℃の温度範囲で30分間熱処理した後、３
重量％の塩素水溶液中で温度80℃、電流密度
0.15A／cm2で８分間エツチンし（エツチング部分
１cm×１cm）、さらに硼酸100ｇ／の水溶液中で
温度80℃、化成電圧260Vの条件で化成した。得
られた化成箔について、静電量、tanδを測定し
た。 次表にエツチング時のエツチング量、化成後の
静電容量およびtanδを示した。なお測定は5wt％
の硼酸アンモニウム水溶液中で錫箔を陰極とし、
30℃の温度で交流ブリツジにより120Hzで行なつ
た、また、エツチング量は、表面積拡大率、機械
的強度と密接な相関があるので、一定のエツチン
グ量での比較をするための参考データとして示し
た。
の製造方法に関するものである。 従来例の構成とその問題点 一般に、電解コンデンサ用アルミニウム電極箔
は、圧延加工した硬質アルミニウム箔や焼鈍処理
した軟質アルミニウム箔を、塩化ナトリウムや塩
酸などの塩素イオンを含む水溶液中で、化学的ま
たは電気化学的なエツチングを行い、アルミニウ
ム箔の表面積拡大をはかつた後、化成処理を施こ
し、表面に誘電体酸化皮膜を形成して製造され
る。 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の静電容
量は、ほぼアルミニウム箔の表面積に比例してい
るので、この表面積拡大率が大きい程望ましい。
このエツチングによるアルミニウム箔の表面積拡
大率はエツチング量に比例して増大するが、ある
限度を越えると増加が鈍化し、やがて逆に減少の
傾向を示す。また、このエツチング量とともにア
ルミニウム箔の機械的強度が低下するので、アル
ミニウム箔を過度にエツチングした場合にはエツ
チング、化成、組立などの電解コンデンサ製造工
程で切断などの事態が起る危険性がある。このよ
うなことから、アルミニウム箔が電解コンデンサ
製造工程で切断などの事態の起らない程度の機械
的強度を持ち、できるだけ大きな表面積拡大率を
持つように、最適エツチング量が決められてい
る。 一方、アルミニウム電解コンデンサに対して、
より小型化、大容量化が望まれており、充分な機
械的強度を持つエツチング量で、現在よりさらに
大きな表面積拡大率を有するアルミニウム電極箔
が切望され、多くの研究が行なわれている。 発明の目的 本発明はこのような状況に鑑みてなされたもの
で、従来より高い表面積拡大率を有する電解コン
デンサ用アルミニウム箔の製造方法を提供しよう
とするものである。 発明の構成 本発明の電解コンデンサ用アルミニウム箔の製
造方法は、エツチング前のアルミニウム箔に、電
気化学的にアルミニウムよりも貴で、その原子半
径がアルミニウムより大きい原子を1013〜５×
1016ケ／cm2イオン注入した後、200〜500℃の温度
範囲で熱処理し、その後、塩素イオンを含む水溶
液中で化学的あるいは電気化学的にエツチングす
るものである。すなわち、上記のエツチングを施
した後、さらに化成処理によつて誘電体化成皮膜
を形成することにより、充分な機械的強度を有
し、単位面積当りの静電容量が従来より大きな電
解コンデンサ用アルミニウム電極箔を製造するこ
とができる。 上述したように電解コンデンサ陽極用のアルミ
ニウム箔は、塩素イオンを含む水溶液中で化学的
あるいは電気化学的にエツチングすることによつ
て表面積拡大をはかり、化成して使用に供される
が、この表面積拡大率はアルミニウム箔の圧延加
工、焼鈍、アルミニウム箔中の不純物量、エツチ
ング液組成、電解条件などの多くの要因によつて
左右される。 アルミニウムの塩素イオンを含む水溶液中での
エツチングは塩素イオンが表面吸着したエツチピ
ツト該に始まり、エツチングの進行とともにアル
ミニウム箔の腐食は内部へ孔食の形で行なわれ、
次第に表面積が拡大していく。この塩素イオンの
吸着は不純物あるいは圧延加工などによつて生じ
た転位による表面の酸化皮膜の弱点部分に優先的
に行なわれてエツチピツト核となり、さらにエツ
チングは転位にそつて進行し、表面積の拡大が行
われる。したがつて、より大きな表面積拡大には
この転位がより多く、均一に分散していることが
必要である。 アルミニウム箔に金属原子をイオン注入する
と、結晶格子にひずみを与え、転位の増大と均一
化が起るが、原子半径がアルミニウムより大きい
原子をイオン注入することは、この転位の増大、
均一化が顕著になる。一般に、電解コンデンサ用
アルミニウム箔は、アルミニウムに少量の数種の
不純物を混入し、溶解、鋳造、圧延、焼鈍などの
工程によつて製造される。含有された不純物は主
に表面近傍に析出してくるが、偏析が起り易く、
均一な分散は得られにくい。このため転位も不均
一な分散となつている。このことはエツチングに
よるエツチピツトの過密過疎部分の存在で判る。 本発明のイオン注入によつて、アルミニウム箔
中の転位がより多くかつ均一に分散するため、エ
ツチピツトを均一に発生させ、表面積の拡大が計
れる。このイオン注入する原子はアルミニウムよ
り原子半径の大きなものであるほど結晶格子に大
きなひずみを与え、転位の増大、均一化に効果が
ある。また、イオン注入する金属が電気化学的に
アルミニウムよりも貴であると、イオン注入した
金属あるいは金属間化合物とアルミニウムマトリ
ツクス間での電位差によるアルミニウムのエツチ
ング促進効果によつて、エツチピツトをより均一
に発生させ、表面積の拡大が計れる。本発明のイ
オン注入する金属はアルミニウムより電気化学的
に貴で、その原子半径がアルミニウムより大きい
ものであるが、好ましくは、Sn、In、Cd、Pb、
Bi、Ag、Auから選ばれた１種である。 イオン注入量はエツチングによる表面積拡大の
効果の認められる最小量がその下限であり、上限
はエツチング量過大による表面積拡大効果への悪
影響により限定される最大量である。すなわち、
イオン注入量が下限未満の場合にはエツチングに
対する影響が認められず、上限を越えた場合には
アルミニウム箔表面のエツチングが過大となり、
表面積拡大はむしろ減少を示し、またエツチング
後に多くの注入金属が残存した場合には、もれ電
流などの化成皮膜特性を劣化させる。このイオン
注入量は1012〜1018ケ／cm2で表面積拡大の効果を
示すが、より好ましくは1013〜５×1016ケ／cm2の
範囲である。 イオン注入後は200〜500℃の温度で熱処理す
る。これは、イオン注入量が1013ケ／cm2以上にな
ると注入量の非晶質化が起こり、表面が均一にエ
ツチングされる傾向になり、特に５×1014ケ／cm2
を越えると、エツチングによる表面積拡大率が減
少するため、熱処理によつて結晶化させる必要が
あるためである。この熱処理温度は下限未満では
効果がなく、また上限を越えるとAl箔自体の再
結晶が起り、表面積拡大率が大巾に下る。 その後のエツチングは従来と同様、塩素イオン
を含む水溶液中で行なわれ、通常は塩酸、食塩な
どの水溶液中で0.1〜1A／cm2の電流密度で50〜90
℃の温度で所定量エツチングされる。また化成処
理も従来と同様な方法で行なわれる。なお、この
熱処理とその後のエツチングの間に箔の種類、箔
の状態に応じて、圧延、引張等の機械的加工処理
を行うことがある。 本発明によつて得られた電解コンデンサ用アル
ミニウム電極箔は、機械的強度tanδもれ電流は従
来のものに比べそん色なく、単位面積当りの静電
容量を大きくすることができるもので、アルミニ
ウム電解コンデンサの小型、大容量化が可能にな
る。 実施例の説明 以下本発明を実施例にもとづき説明する。 純度99.99％、厚さ100μの高純度アルミニウム
箔試料の両面にアルミニウムより電気化学的に貴
で、その原子半径がアルミニウムより大きい金属
のうち、Sn、In、Cd、Pb、Bi、Ag、Auを1010
〜1019ケ／cm2イオン注入した。次にこの試料を常
温〜550℃の温度範囲で30分間熱処理した後、３
重量％の塩素水溶液中で温度80℃、電流密度
0.15A／cm2で８分間エツチンし（エツチング部分
１cm×１cm）、さらに硼酸100ｇ／の水溶液中で
温度80℃、化成電圧260Vの条件で化成した。得
られた化成箔について、静電量、tanδを測定し
た。 次表にエツチング時のエツチング量、化成後の
静電容量およびtanδを示した。なお測定は5wt％
の硼酸アンモニウム水溶液中で錫箔を陰極とし、
30℃の温度で交流ブリツジにより120Hzで行なつ
た、また、エツチング量は、表面積拡大率、機械
的強度と密接な相関があるので、一定のエツチン
グ量での比較をするための参考データとして示し
た。
【表】
【表】
上記表から明らかなように、アルミニウム箔に
アルミニウムより電気化学的に貴で、その原子半
径がアルミニウムより大きな金属をイオン注入す
ることによつて、エツチング時のアルミニウム箔
の有効表面積拡大率が向上し、単位面積当りの静
電容量が大きく、しかもアルミニウム箔の機械的
強度も従来と同等の電解コンデンサ用アルミニウ
ム電極箔が得られる。なお実施例では陽極箔を示
したが、陰極箔についても適用できる。 発明の効果 以上のように、本発明による電解コンデンサ用
アルミニウム電極箔の製造方法は、エツチング前
のアルミニウム箔に電気化学的にアルミニウムよ
り貴で、その原子半径がアルミニウムより大きな
金属をイオン注入し、その後、塩素イオンを含む
水溶液中で化学的あるいは電気化学的にエツチン
グすることを特徴とするものであり、この方法に
よつて得た電解コンデンサ用アルミニウム箔は、
機械的強度、tanδ、もれ電流は従来のものに比べ
そん色なく、単位面積当りの静電容量を従来のも
のより大きくすることができるので、アルミニウ
ム電解コンデンサの小型大容量化が可能になり、
実用上きわめて有効なものである。
アルミニウムより電気化学的に貴で、その原子半
径がアルミニウムより大きな金属をイオン注入す
ることによつて、エツチング時のアルミニウム箔
の有効表面積拡大率が向上し、単位面積当りの静
電容量が大きく、しかもアルミニウム箔の機械的
強度も従来と同等の電解コンデンサ用アルミニウ
ム電極箔が得られる。なお実施例では陽極箔を示
したが、陰極箔についても適用できる。 発明の効果 以上のように、本発明による電解コンデンサ用
アルミニウム電極箔の製造方法は、エツチング前
のアルミニウム箔に電気化学的にアルミニウムよ
り貴で、その原子半径がアルミニウムより大きな
金属をイオン注入し、その後、塩素イオンを含む
水溶液中で化学的あるいは電気化学的にエツチン
グすることを特徴とするものであり、この方法に
よつて得た電解コンデンサ用アルミニウム箔は、
機械的強度、tanδ、もれ電流は従来のものに比べ
そん色なく、単位面積当りの静電容量を従来のも
のより大きくすることができるので、アルミニウ
ム電解コンデンサの小型大容量化が可能になり、
実用上きわめて有効なものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム箔に電気化学的にアルミニウム
より貴で、その原子半径がアルミニウムより大き
い金属を1013〜５×1016ケ／cm2イオン注入した
後、200〜500℃の温度範囲で熱処理し、その後塩
素イオンを含む水溶液中で化学的あるいは電気化
学的にエツチングすることを特徴とする電解コン
デンサ用アルミニウム電極箔の製造方法。 ２ 電気化学的にアルミニウムより貴で、その原
子半径がアルミニウムより大きい金属が、Sn、
In、Cd、Pb、Bi、Ag、Auのうちから選ばれた
１種である特許請求の範囲第１項記載の電解コン
デンサ用アルミニウム電極箔の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57202782A JPS5991608A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57202782A JPS5991608A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5991608A JPS5991608A (ja) | 1984-05-26 |
| JPH032333B2 true JPH032333B2 (ja) | 1991-01-14 |
Family
ID=16463095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57202782A Granted JPS5991608A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5991608A (ja) |
-
1982
- 1982-11-17 JP JP57202782A patent/JPS5991608A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5991608A (ja) | 1984-05-26 |
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