JPH0864481A - 電解コンデンサ用電極箔およびその製造方法 - Google Patents

電解コンデンサ用電極箔およびその製造方法

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JPH0864481A
JPH0864481A JP6199952A JP19995294A JPH0864481A JP H0864481 A JPH0864481 A JP H0864481A JP 6199952 A JP6199952 A JP 6199952A JP 19995294 A JP19995294 A JP 19995294A JP H0864481 A JPH0864481 A JP H0864481A
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JP
Japan
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electrode foil
foil
electrolytic capacitor
aqueous solution
electrode
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JP6199952A
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English (en)
Inventor
Masayuki Seki
昌之 関
Toru Matsui
徹 松井
Kenichi Takeyama
健一 竹山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低い化成電圧において従来よりも大きい静電
容量を持つ電解コンデンサ用電極箔を提供する。 【構成】 アルミニウム箔表面にAl2-xCrx3(0
<x<2)なる組成の誘電体層を有し、Al2-xCrx
3中に微細なγーAl23粒子を含む電解コンデンサ用
電極箔。この電極箔を得る方法は、クロム化合物を含む
水溶液を付着したアルミニウム箔を空気中で熱処理する
工程と、熱処理後のアルミニウム箔を化成して誘電体皮
膜を形成する工程とを有する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム電解コン
デンサ用電極箔、特に低電圧で化成する電極箔およびそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム電解コンデンサは、各種の
電気、電子回路において基本的な受動部品の一つとして
広く活用されている。そして、電子機器の小型化にとも
ない小型大容量化が求められている。このために電極箔
の容量向上の試みがこれまで多くなされてきた。容量向
上の方法は、電極表面積を拡大する方法と、単位電圧当
たりの膜厚を小さくする方法に大別される。電極表面積
を拡大する方法は、いわゆるエッチング法であり、現在
広く用いられている。しかし、エッチング法では、電極
面積拡大率を大きくした場合、微小な凹凸部分が誘電体
皮膜形成時に埋められてしまうため、面積拡大率ひいて
は大容量化にも限界がある。
【0003】単位電圧当たりの膜厚を小さくする方法と
しては、電極箔の化成前処理として熱水処理(ボイル処
理)を行うのが一般的である(特開平5−74663号
公報)。熱水処理により箔表面に疑似ベーマイトからな
る水酸化物皮膜が生成し、これが化成時に脱水して、よ
り大きな電圧を保持できる結晶性のγーAl23に変化
するため、単位電圧当たりの膜厚が減少すると考えられ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記の熱水処理により
生成する水酸化物皮膜の膜厚は大きく、熱水処理後に低
い化成電圧で薄い誘電体皮膜を作製しようとすると、か
えって静電容量が小さくなる欠点があった。本発明は、
以上の問題点を解決するもので、静電容量の向上した電
極箔を提供することを目的とする。また、本発明は、低
い化成電圧で従来よりも大きい静電容量を持つ電極箔を
提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の電解コンデンサ
用電極箔は、アルミニウム箔表面にAl2-xCrx
3(0<x<2)なる組成の誘電体層を有し、前記Al
2-xCrx3誘電体中に微細なγーAl23粒子を含む
ものである。ここで、γーAl23粒子の平均粒径は、
20nm以下であることが好ましい。
【0006】本発明の電解コンデンサ用電極箔の製造方
法は、クロム化合物を含む水溶液を付着したアルミニウ
ム箔を空気雰囲気中で熱処理する工程と、前記熱処理後
のアルミニウム箔を化成して誘電体皮膜を形成する工程
とを有する。前記水溶液は、クロム(VI)酸イオンを含
み、かつ前記クロム化合物濃度が0.2モル/l以上で
あることが好ましい。また、熱処理時の温度は500〜
650℃であり、かつ熱処理時間は1時間以上であるこ
とが好ましい。
【0007】
【作用】本発明の前処理において、箔表面に付着したク
ロム化合物は、熱処理時にクロム(III)イオンとなり皮
膜中に拡散し、一部Al3+イオンと置換してAl2-x
x3複合酸化物を生成する。また、同時に熱処理時の
高温により皮膜中の非晶質Al23は結晶化し、γーA
23粒子が生成する。これを化成することにより、γ
ーAl23粒子を含むAl2-xCrx3複合酸化物皮膜
は、任意の膜厚に成長する。本発明の前処理によって生
成する複合酸化物皮膜は、熱水処理によって生成する水
酸化物皮膜と比べて膜厚がきわめて小さく、低い化成電
圧で薄い誘電体皮膜を作製しようとする場合にも静電容
量が低下することはない。なお、熱処理時の温度が50
0℃未満ではγーAl23粒子がわずかしか生成しない
ため、化成後の静電容量が小さくなる。逆に、650℃
を越えると、アルミニウム箔の溶融が始まるため、エッ
チングによる拡面効果が失われ、静電容量が小さくな
る。さらに、熱処理時間が1時間以下の場合、クロムの
拡散が充分に行われず、またγーAl23粒子が充分成
長しないため、化成後の静電容量が低下する。
【0008】
【実施例】以下、本発明をその実施例によりさらに詳し
く説明する。 [実施例1]図1は本発明による電解コンデンサ用電極
箔の製造工程の例を示す。アルミニウム箔には、低圧用
エッチド箔を使用し、アルミニウム箔面積は2.5×
2.0cm2とした。
【0009】以下、図1に沿って各工程を説明する。 (a)クロム化合物および純水を混合し、クロムを含有
する水溶液を作製する。なお、本実施例において使用し
たクロム化合物は、燐酸クロム(III)、硝酸クロム(I
II)、無水クロム(VI)酸およびクロム(VI)酸アンモ
ニウムの4種である。また、各水溶液の濃度は0.1
0、0.20、0.40、0.60モル/lの4種類と
する。各水溶液を85℃に保温し、これに上記の寸法に
切断したアルミニウム箔を10分間浸漬する。 (b)上記試料を電気炉中(空気雰囲気)において55
0℃で3時間熱処理する。 (c)熱処理した試料をアジピン酸二アンモニウムの7
wt%水溶液(70℃)中で化成する。定電圧定電流電源
を用い、化成電流密度は50mA/cm2、化成電圧は
23Vとする。23Vまで電圧を上昇させた後、15分
間定電圧で保持する。その後、試料は水洗する(第1次
化成)。 (d)試料を燐酸の5%水溶液(65℃)中に2分間浸
漬した後、水洗し、電気炉中(空気雰囲気)において4
00℃で2分間熱処理する(減極処理)。 (e)熱処理後の試料を燐酸の0.02wt%水溶液中で
再化成する(第2次化成)。化成浴温度、化成電流密
度、化成電圧は工程(c)と同一である。23V到達
後、5分間定電圧で保持する。再化成終了後、水洗し、
乾燥する。
【0010】図2に比較例の低圧電解コンデンサ用電極
箔の製造工程を示す。これは上記の手順からクロム水溶
液浸漬処理工程(a)および熱処理工程(b)を省略
し、代わりに5分間の熱水処理工程(r)を加えたもの
であり、第1次化成工程以降の処理(c')〜(e')は
図1中の(c)〜(e)と同様である。
【0011】以上の方法で製造した電解コンデンサ用電
極箔の静電容量をほう酸アンモニウムの5wt%水溶液
(25℃)中で測定した結果を図3に示す。図3から、
クロム化合物水溶液に浸漬し熱処理する工程を有する本
発明の実施例による電極箔は、クロム酸化合物水溶液に
浸漬しない比較例の電極箔より30%程度静電容量が大
きいことがわかる。特に、クロム化合物の濃度を0.2
0モル/l以上とした場合には、40%以上の静電容量
の向上がみられる。クロム(VI)酸イオンを含む化合物水
溶液に浸漬した場合、さらに静電容量向上が著しい。
【0012】[実施例2]クロム化合物水溶液の箔への
付着方法を検討した。アルミニウム箔は、低圧用エッチ
ド箔を使用し、アルミニウム箔面積は2.5×2.0c
2とした。処理手順は図1と同様であり、以下図1の
工程に沿って説明する。 (a2)実施例1と同様の方法で各水溶液を作製し、8
5℃に保温する。アルミニウム箔試料に各クロム化合物
水溶液を刷毛で塗布する。 (b2)〜(e2)実施例1の工程(b)〜(e)と同様
の方法で処理する。静電容量は、ほう酸アンモニウムの
5wt%水溶液(25℃)中で測定した。
【0013】上記方法で製造した電極箔の静電容量と、
実施例1で製造した電極箔の静電容量との比を図4に示
す。図4の結果から、液の付着方法を変更しても静電容
量には2〜5%程度の影響しか出ないことがわかった。
【0014】[実施例3]熱処理温度および時間を検討
した。アルミニウム箔は、低圧用エッチド箔を使用し、
アルミニウム箔面積は2.5×2.0cm2とする。処
理手順は図1と同様であり、以下図1の工程に沿って説
明する。 (a3)無水クロム(VI)酸の0.20モル/l水溶液を
作製し、85℃に保温しつつこれに上記アルミニウム箔
を10分間浸漬する。 (b3)熱処理温度、時間の組合せはA(450℃、5
時間)、B(500℃、4時間)、C(500℃、1時
間)、D(550℃、3時間)、E(550℃、30
分)、F(600℃、2時間)、G(600℃、30
分)、H(650℃、1時間)、I(650℃、30
分)、J(700℃、1時間)、K(700℃、10
分)の11種類とし、熱処理を行う。 (c3)〜(e3)実施例1の工程(c)〜(e)と同様
の方法で処理する。また、比較例として、実施例1の比
較例と同様の方法で電極箔を製造した。
【0015】上記方法で製造した各電解コンデンサ用電
極箔の静電容量をほう酸アンモニウムの5wt%水溶液
(25℃)中で測定した。さらに、作製した各電極箔の
誘電体皮膜断面について透過電子顕微鏡観察、および電
子線回折を行った。この結果、本発明の実施例により得
られた電極箔皮膜は、Al2-xCrx3中にγーAl2
3粒子を含んでいることがわかった。透過電子顕微鏡観
察によって得られたγーAl23粒子の平均粒径と静電
容量測定結果を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】表1より本発明の電極箔は、いずれもγー
Al23粒子を含んでいるのに対し、比較例の電極箔は
これを含んでいないことがわかる。γーAl23粒子の
平均粒径をみると、熱処理温度450℃ではγーAl2
3粒子は他の熱処理条件の試料と比べ極端に小さく、
500℃以上では熱処理温度上昇とともに粒径が大きく
なっている。さらに、熱処理温度700℃の試料では平
均粒径がきわめて大きい。また、熱処理時間が1時間未
満の場合は粒径は小さい。表1から、静電容量向上の度
合が大きい試料は、その皮膜中のγーAl23粒子の平
均粒径が20nm以下であることがわかる。
【0018】次に、顕著な静電容量向上の有無を図5に
まとめて示す。図5において、○印は顕著な静電容量向
上がみられた試料、×印は顕著な静電容量向上がみられ
なかった試料である。図5より、適当な熱処理条件は5
00〜650℃で、1時間以上であることがわかる。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来と比
べて静電容量が30〜40%程度高い電解コンデンサ用
電極箔を得ることができる。また、低い化成電圧におい
て静電容量を向上できるところから、低圧級電解コンデ
ンサの小型大容量化に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における電解コンデンサの製造
工程を示す図である。
【図2】従来の電解コンデンサの製造工程を示す図であ
る。
【図3】アルミニウム箔に付着させた各クロム化合物水
溶液の濃度と得られた電極箔の静電容量との関係を示す
図である。
【図4】クロム化合物水溶液をアルミニウム箔に付着さ
せる手段として水溶液を箔に塗布した場合と箔を水溶液
に浸漬した場合の得られた電極箔の静電容量の比を表す
図である。
【図5】クロム化合物水溶液を付着したアルミニウム箔
を熱処理する条件と得られた電極箔の静電容量の向上の
有無を表す図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム箔表面にAl2-xCrx3
    (0<x<2)なる組成の誘電体層を有し、前記Al
    2-xCrx3誘電体中に微細なγーAl23粒子を含む
    ことを特徴とする電解コンデンサ用電極箔。
  2. 【請求項2】 γーAl23粒子の平均粒径が20nm
    以下である請求項1記載の電解コンデンサ用電極箔。
  3. 【請求項3】 クロム化合物を含む水溶液を付着したア
    ルミニウム箔を空気雰囲気中で熱処理する工程と、前記
    熱処理後のアルミニウム箔を化成して誘電体皮膜を形成
    する工程とを有することを特徴とする電解コンデンサ用
    電極箔の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記水溶液がクロム(VI)酸イオンを含
    み、かつ前記クロム化合物濃度が0.2モル/l以上で
    ある請求項3記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 熱処理時の温度が500〜650℃であ
    り、かつ熱処理時間が1時間以上である請求項3または
    4記載の電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
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Cited By (3)

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JP2005347681A (ja) * 2004-06-07 2005-12-15 Nichicon Corp アルミニウム電解コンデンサ用陽極箔の製造方法
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