JPH08269601A

JPH08269601A - 電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08269601A
Application number: JP7076495A
Authority: JP
Inventors: Mitsushi Hayashida; 充司林田; Kozo Hoshino; 晃三星野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】アルミニウム箔の表面を液相にて処理するこ
とにより、エッチングピットの起点を増加させると共
に、電解エッチング性を向上させて、静電容量の向上を
図ることができる電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔
及びその製造方法を提供する。【構成】先ず、Ａｌの純度が９９．９５％以上でＣ
ｕ：０．０００３乃至０．００２４重量％を含有し、残
部が不可避的不純物からなるアルミニウム箔を、Ｃｕが
結合された有機分子を０．０３乃至０．２５モル／リッ
トル添加した圧延用潤滑油を使用して１乃至４回圧延す
る。この場合、最後の圧延工程の終了後における全体の
加工率は７５％以下に規制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム箔の表面の
実効面積を拡大化処理して、コンデンサの静電容量を向
上させる電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、電解コンデンサの電極として使用
されるアルミニウム箔は、そのコンデンサを小型化及び
高容量化することを目的として、電解エッチングにより
アルミニウム箔の表面の実効面積を拡大化する処理が施
される。この電解エッチングにより、アルミニウム箔の
表面に小さな凹部（以下、「エッチングピット」とい
う）が形成され、その結果コンデンサの電極に使用され
るアルミニウム箔の表面の実効面積が拡大する。このよ
うに実効面積が拡大されたアルミニウム箔をコンデンサ
の電極として使用し、単位面積当たりの静電容量を向上
させることにより、電解コンデンサの小型化及び高容量
化が可能となる。

【０００３】このような電解エッチングが施されるアル
ミニウム箔には、エッチング時に表面溶解したり、崩落
が生じないものであることが必要であり、またエッチン
グピットがアルミニウム箔の厚さ方向に垂直に成長し
て、良好なエッチング層が形成されることも必要であ
る。それにまた、エッチングピットの発生起点が微細且
つ均一に分散し、多数存在していることが好ましい。

【０００４】このようなアルミニウム箔を製造すべく、
種々の製造方法が開発されている。具体的には、特定不
純物の組成を調整することによる製造方法（特開平５−
５１４５号、特開平４−１２４８０６号）、均熱条件を
限定することによる製造方法（特開平２−２００７４９
号、特開平４−１７６８４７号）、表面処理を施すこと
による製造方法（特開平５−１２４３６号）及び焼鈍条
件を限定することによる製造方法（特開平４−３１１５
５０号）等が公知である。

【０００５】また、通常、エッチングピットの起点に
は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ又はＴｉ等の析出物がなり、アル
ミニウム箔に含有されているこれらの不純物を調整する
ことにより良質なエッチングピットを形成する方法も公
知である（特開平３−２５３５３４号、特開平４−２１
３８１０号、特開平４−２１３８１１号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
エッチングピットの形成方法は、エッチングピットの起
点となるＣｕ、Ｉｎ等の元素の濃度をアルミニウム箔の
表面で濃化したり、スパッタリングめっき又は湿式めっ
きにより、アルミニウム箔の表面又はその表面に形成さ
れる酸化皮膜において、前記元素の濃度分布を調整する
ものであり、これらのエッチングピットの形成方法は固
相−固相の反応によるものであるため、前記元素をアル
ミニウム箔の表面又は酸化皮膜に均一に分布させること
ができない。このため、上述のエッチングピットの形成
方法によりエッチングされたアルミニウム箔を使用した
コンデンサでは、静電容量の向上には一定の限界があ
る。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アルミニウム箔の表面を液相にて処理する
ことにより、エッチングピットの起点を増加させると共
に、電解エッチング性を向上させて、静電容量の向上を
図ることができる電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔
及びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電解コンデ
ンサ陽極用アルミニウム箔は、Ａｌの純度が９９．９５
％以上でＣｕ：０．０００３乃至０．００２４重量％を
含有し、残部が不可避的不純物からなるアルミニウム箔
であって、表面から２ｎｍの深さにおけるＣｕの濃度が
０．００１０乃至０．００４０％、酸素原子が２５乃至
３５％及びアルミニウムの酸化物が２０乃至３０％であ
ることを特徴とする。

【０００９】本発明に係る電解コンデンサ陽極用アルミ
ニウム箔の製造方法は、Ａｌの純度が９９．９５％以上
でＣｕ：０．０００３乃至０．００２４重量％を含有
し、残部が不可避的不純物からなるアルミニウム材を、
Ｃｕが結合された有機分子を０．０３乃至０．２５モル
／リットル添加した圧延用潤滑油を使用して１乃至４回
圧延し、最後の圧延工程の終了後における全体の加工率
を７５％以下とすることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本願発明者等は従来よりもエッチングピットの
起点を増加させると共に、電解エッチング性を向上させ
て、静電容量の向上を図ることができる電解コンデンサ
陽極用アルミニウム箔を開発すべく種々の実験研究を行
った。その結果、Ｃｕが結合された有機分子を添加した
潤滑油を使用して冷間圧延することにより、静電容量が
向上すること、また複数回の冷間圧延を施すことによ
り、より一層の静電容量の向上が図れることを見出し
た。

【００１１】これは、冷間圧延により新しく現れたアル
ミニウム箔の表面上に、潤滑油又は潤滑油中の有機分子
が吸着し、これらの分子を取り込むように自然酸化皮膜
が形成され、これらの分子がエッチングピットの起点と
なり、電解エッチング時において微細なエッチングピッ
トが多数発生することにより、アルミニウム箔の表面の
実効面積を拡大することができるからであると考えられ
る。

【００１２】以下、本発明に係るアルミニウム箔におけ
る成分組成の限定理由及び冷間圧延条件について説明す
る。

【００１３】Ａｌ（アルミニウム）の純度：９９．９５
％以上良質の電解コンデンサを製造するためには、コンデンサ
の陽極として使用されるアルミニウム箔が高純度である
ことが好ましい。しかし、Ａｌの純度が９９．９５％よ
り低いと、不可避的不純物であるＦｅ又はＳｉの析出物
及び晶出物が多数発生し、これらの析出物等が電解エッ
チング時において粗大孔の原因となってしまう。このた
め、アルミニウム箔の表面の実効面積が低下するにこと
に伴い、静電容量も低下してしまう。従って、Ａｌの純
度は９９．９５％以上とする。

【００１４】Ｃｕ（銅）：０．０００３乃至０．００２
４重量％Ｃｕはエッチング時に析出し、エッチングピットの起点
とすべく添加される元素である。また、このＣｕは後述
する圧延用潤滑油に含有されているＣｕとのバランスに
よりアルミニウム箔の静電容量を決定する。

【００１５】図３は、最終圧延工程を含む前３回の圧延
において酢酸銅（２価）を０．２０モル／リットル添加
した潤滑油を使用して、圧下率５０％で圧延したアルミ
ニウム箔におけるＣｕの含有量と、このアルミニウム箔
の静電容量との関係を示すグラフ図である。この図３に
示すように、Ｃｕの含有量が１．０×１０^-3重量％であ
るときに最も静電容量が大きくなった。このＣｕの含有
量を境にして、Ｃｕの含有量が少ない場合及び多い場合
はいずれもアルミニウム箔の静電容量は低下する。これ
は、Ｃｕの含有量が少ない場合には、アルミニウム箔に
おけるエッチング時のエッチングピットの起点の数が十
分ではないからであり、一方Ｃｕの含有量が多い場合に
は、アルミニウム箔の表面において実効面積が拡大する
ことなく表面溶解を生じるからであると考えられる。

【００１６】また、この図３に示すグラフ図より、アル
ミニウム箔の静電容量が４６μＦ／ｃｍ²以上であるた
めには、アルミニウム箔におけるＣｕの含有量は０．０
００３乃至０．００２４重量％であることが好ましく、
またより好ましくは０．０００３８乃至０．００２４重
量％である。

【００１７】なお、残部の不可避的不純物の含有量につ
いては、偏析法又は三層法により２次精錬を行った地金
の含有量と同等以下であれば静電容量を低下させること
はない。この場合の各元素の許容量は以下のとおりであ
り、単位は重量％である。

【００１８】Ｓｉ：０．００６０、Ｆｅ：０．００６
０、Ｍｎ：０．００１５、Ｃｒ：０．００１０、Ｚｎ：
０．００３０、Ｔｉ：０．００１０、Ｎｉ：０．００１
０、Ｇａ：０．００３０、Ｐｂ：０．０００５、Ｂ：
０．００２０、Ｓｎ：０．００１０。次に、アルミニウ
ム材を冷間圧延によりアルミニウム箔とする場合の条
件、具体的には圧延用潤滑油、有機分子添加潤滑油の使
用回数及び前記潤滑油を使用した最後の圧延工程終了後
における全体の加工率について説明する。

【００１９】圧延用潤滑油アルミニウムの純度が９９．９８％、Ｃｕを０．００１
０重量％含有するアルミニウム材を使用して、濃度が
０、０．０２、０．０５、０．１０、０．１５、０．２
０、０．２５、０．３０モル／リットルである酢酸銅
（２価）を添加した各潤滑油を最終圧延工程にのみ使用
して、圧下率６０％で圧延した。そして、製作されたア
ルミニウム箔を電解エッチングして、表面の実効面積の
拡大を図った後、２０Ｖの電圧で化成処理を施して、各
アルミニウム箔の静電容量を測定した。その結果を図１
のグラフ図にプロットされた「○」で示す。図１は酢酸
銅（２価）を添加した潤滑油を使用して圧延する場合
に、酢酸銅（２価）の濃度と圧延により製作されたアル
ミニウム箔の静電容量との関係を示すグラフ図である。

【００２０】この図１のグラフ図中にプロットされた
「○」を結んだグラフに示すように、酢酸銅（２価）を
添加した潤滑油を使用して圧延することにより静電容量
が著しく変化し、その添加濃度が０．２０モル／リット
ルのときに静電容量が最も大きくなる。これは、酢酸銅
（２価）がこの添加濃度である場合に、アルミニウム箔
の表面におけるエッチングピットの起点が多数分布する
ためであると考えられる。一方、酢酸銅（２価）の濃度
が０．２０モル／リットルを超えて潤滑油に添加される
と、静電容量は低下してしまう。これは、アルミニウム
箔の表面におけるエッチングピットの起点は極めて多く
分布するものの、このアルミニウム箔では実効面積が拡
大せずに表面溶解を生じるからであると考えられる。

【００２１】また、図１のグラフ図より、静電容量を４
６μＦ／ｃｍ²以上とするためには、酢酸銅（２価）の
添加濃度を０．０３乃至０．２５モル／リットルとする
ことが好ましい。従って、冷間圧延においては、Ｃｕが
結合された有機分子を０．０３乃至０．２５モル／リッ
トル添加した潤滑油を使用する。なお、より好ましい酢
酸銅（２価）の添加濃度は、０．０３４乃至０．２５モ
ル／リットルである。

【００２２】なお、圧延用潤滑油に添加するものとし
て、その安定性及び溶解性の点から酢酸銅（２価）を選
択しているが、これ以外に蟻酸銅（２価）であってもよ
い。また、銅を含有する無機物質については、潤滑油に
０．０３モル／リットル以上溶解する物質がなく、潤滑
油に添加してもアルミニウム箔の静電容量を向上させる
ことができない。従って、潤滑油に添加する物質は有機
分子からなる物質に限定する。

【００２３】有機分子添加潤滑油の使用回数：１乃至４回図１のグラフ図では、上述の最終圧延工程のみ酢酸銅
（２価）を添加した潤滑油を使用して圧延した場合のみ
ならず、最終圧延工程を含めて前２回〜前５回の圧延工
程でも前記潤滑油を使用して圧延した場合における酢酸
銅（２価）の濃度と静電容量との関係も示す。なお、こ
の最終圧延工程を含めて前２回〜前５回までの圧延工程
においては、上述した最終圧延工程のみ酢酸銅（２価）
が添加された潤滑油を使用した場合と同様の条件により
圧延した。

【００２４】この図１に示すように、最終圧延工程を含
めて前２回及び前３回の圧延工程において、酢酸銅（２
価）を添加した潤滑油を使用して圧延すると、最終圧延
工程にのみ酢酸銅（２価）を添加した潤滑油を使用して
圧延する場合に比べて、アルミニウム箔はより高い静電
容量を得ることができる。

【００２５】また、最終圧延工程を含めて前４回の圧延
工程に酢酸銅（２価）を添加した潤滑油を使用して圧延
すると、アルミニウム箔の静電容量は低下してしまい、
最終圧延工程を含めて前５回の圧延工程に酢酸銅（２
価）を添加した潤滑油を使用して圧延すると、アルミニ
ウム箔の静電容量は著しく低下してしまう。

【００２６】更に、図１のグラフ図に示すように、酢酸
銅（２価）を添加した潤滑油を使用して圧延する場合に
は、その使用回数が増加するに伴って、より少ない添加
濃度で静電容量が最大値となる。

【００２７】以上のことから、有機分子添加潤滑油の使
用回数、即ち数回の圧延工程の内、有機分子を添加した
潤滑油を使用して冷間圧延を行う回数は、１乃至４回と
する。

【００２８】潤滑油使用後の全体の加工率：７５％以下図２は、酢酸銅（２価）を添加した潤滑油を使用して圧
延した後、酢酸銅（２価）を添加しない潤滑油を使用し
て圧延する場合において、この圧延によるアルミニウム
材の全体の加工率と、アルミニウム箔の静電容量との関
係を示すグラフ図である。この図２に示すように、酢酸
銅（２価）を添加した潤滑油を使用して圧延し、その後
酢酸銅（２価）を添加しない潤滑油を使用して圧延する
場合における全体の加工率が増大するに伴って、静電容
量が低下してしまう。これは、アルミニウム材の加工率
の増大に伴い、新しく現れるアルミニウム箔の表面の面
積、即ち有機分子が付着していない面積が増加し、これ
により表面のＣｕの分布量が少なくなるためであると考
えられる。

【００２９】従って、潤滑油使用後の全体の加工率、即
ち有機分子を添加した潤滑油を使用して圧延した後にお
けるアルミニウム材の全体の加工率は７５％以下とす
る。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例について、本発明の特
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。先
ず、下記表１に示すＡｌ純度でＣｕを含有するアルミニ
ウム箔に対して、下記表１に示す濃度の酢酸銅（２価）
を添加した潤滑油を使用して数回の冷間圧延を行った。
また、このときの圧延において、酢酸銅（２価）を添加
した潤滑油を使用して圧延した場合についても、下記表
１の「最終からの圧延工程数」の欄に「○」で示す。

【００３１】なお、下記表１における「最終圧延からの
工程数」の欄に記載の６〜１の欄は、最終圧延工程を１
とする場合の最終圧延工程から何回前の圧延工程である
かを示す欄である。例えば、実施例Ｎｏ１では最終圧延
工程のときにのみ酢酸銅を添加した潤滑油を使用してお
り、また実施例Ｎｏ３では最終圧延工程及びその１回前
の圧延工程の合計２回の圧延工程において酢酸銅（２
価）を添加した潤滑油を使用して圧延したことを示して
いる。また、下記表１に、最後に酢酸銅（２価）を添加
した潤滑油を使用して圧延した後におけるアルミニウム
材の全体の加工率についても併せて示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記表１に示す組成を有するアルミニウム
箔を圧延した後、下記表２に示す電解液を使用して、下
記表３に示す電解条件により電解エッチングを施した。
その後、下記表２に示す化成処理液を使用して２０Ｖの
電圧を印加して化成処理を施した。

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】上述のように、アルミニウム箔に化成処理
を施した後、上記表２に示す静電容量測定用電解液の液
中において、ＬＣＲメーターを使用して静電容量を測定
した。なお、測定条件は、１２０Ｈｚ、１Ｖとした。そ
の測定結果を下記表４に示す。

【００３７】

【表４】

【００３８】上記表４に示すように、実施例Ｎｏ１〜１
４については、いずれも静電容量が４６．０μＦ／ｃｍ
²以上となり、高い静電容量を有するアルミニウム箔を
得ることができた。

【００３９】一方、比較例Ｎｏ１については、酢酸銅
（２価）を添加した潤滑油を全く使用せずに圧延した場
合であり、比較例Ｎｏ２〜６については、酢酸銅（２
価）の添加量が所定量より少ない潤滑油を使用して圧延
した場合であり、逆に比較例Ｎｏ７〜１０は酢酸銅（２
価）の添加量が所定量より多い潤滑油を使用して圧延し
た場合であり、いずれの比較例も静電容量が４６μＦ／
ｃｍ²以下であり、実施例に比べてその大きさは低いも
のとなった。

【００４０】また、比較例Ｎｏ１１〜１３については、
酢酸銅（２価）を添加した潤滑油を使用した最後の圧延
後の加工率が７５％を超えている場合であり、比較例Ｎ
ｏ１４についてはアルミニウム箔のＣｕの含有量が所定
範囲の量より少ない場合であり、比較例Ｎｏ１５につい
てはアルミニウム箔のＣｕの含有量が所定範囲の量より
多い場合であり、また比較例Ｎｏ１６については、アル
ミニウム箔のアルミニウム純度が所定範囲に満たない場
合であって、いずれの比較例も静電容量が低いものとな
った。

【００４１】以上の実施例及び比較例のアルミニウム箔
について、その表面から２ｎｍの深さにおけるＣｕ、Ｏ
及びＡｌ酸化物の濃度について分析した。その結果を下
記表５に示す。

【００４２】

【表５】

【００４３】上記表５に示すように、各実施例のＣｕ、
Ｏ及びＡｌ酸化物の濃度はいずれも本発明の特許請求の
範囲内の値となった。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定の成分組成からなるアルミニウム材を、所定の潤滑
油を使用して冷間圧延することにより、電解エッチング
時のエッチングピットの起点を微細且つ均一に多数分布
させることができ、静電容量を高くすることができる電
解コンデンサ陽極用アルミニウム箔を製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】酢酸銅（２価）を添加した潤滑油を使用して圧
延する場合に、前記潤滑油の使用回数毎の酢酸銅（２
価）の濃度と、圧延して製作されたアルミニウム箔の静
電容量との関係を示すグラフ図である。

【図２】酢酸銅（２価）を添加した潤滑油を使用して圧
延した後、酢酸銅（２価）を添加しない潤滑油を使用し
て圧延する場合に、この圧延によるアルミニウム材の全
体の加工率と、製作されたアルミニウム箔の静電容量と
の関係を示すグラフ図である。

【図３】アルミニウム箔における銅の含有量と、アルミ
ニウム箔の静電容量との関係を示すグラフ図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌの純度が９９．９５％以上でＣｕ：
０．０００３乃至０．００２４重量％を含有し、残部が
不可避的不純物からなるアルミニウム箔であって、表面
から２ｎｍの深さにおけるＣｕの濃度が０．００１０乃
至０．００４０％、酸素原子が２５乃至３５％及びアル
ミニウムの酸化物が２０乃至３０％であることを特徴と
する電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔。
【請求項２】Ａｌの純度が９９．９５％以上でＣｕ：
０．０００３乃至０．００２４重量％を含有し、残部が
不可避的不純物からなるアルミニウム材を、Ｃｕが結合
された有機分子を０．０３乃至０．２５モル／リットル
添加した圧延用潤滑油を使用して１乃至４回圧延し、最
後の圧延工程の終了後における全体の加工率を７５％以
下とすることを特徴とする電解コンデンサ陽極用アルミ
ニウム箔の製造方法。