JPH10152763A - 電解コンデンサ用アルミニウム箔コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解エッチング性を向上させることにより、
箔の表面積を拡大して、静電容量を向上させることがで
きると共に、折曲強度を高めることができる電解コンデ
ンサ用アルミニウム箔コイルの製造方法を提供する。 【解決手段】 先ず、Ａｌを９９．８重量％以上含有
し、残部が不可避的不純物であるアルミニウム箔を脱脂
する。次に、このアルミニウム箔をコイル状とした素コ
イルを焼鈍炉内に配置し、この焼鈍炉内を１×１０^-2Ｔ
ｏｒｒ以下の圧力まで初期排気する。次いで、前記焼鈍
炉内に不活性ガスを流入して焼鈍炉内の圧力を５００乃
至９５０Ｔｏｒｒとし、この圧力を保持した状態で焼鈍
炉内を３５０乃至４５０℃の温度まで加熱する。その
後、前記焼鈍炉内を１Ｔｏｒｒ未満の圧力まで排気し、
更に、この焼鈍炉内に再度不活性ガスを流入して焼鈍炉
内の圧力を５００乃至９５０Ｔｏｒｒとし、この圧力を
保持した状態で、前記素コイルを４５０乃至６００℃の
温度で１時間以上焼鈍する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電解コンデンサの電
極に使用されるアルミニウム箔コイルの製造方法に関
し、特に、電解エッチング性を向上させることができる
電解コンデンサ用アルミニウム箔コイルの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサ用のアルミニウム箔は、
単位面積あたりの静電容量を増大させるために、一般的
に、電気化学的エッチング又は化学的エッチングを施す
ことによって、その実効面積を拡大している。この場合
に、エッチング機能を向上させるために、従来よりエッ
チングに先立ってアルミニウム箔を焼鈍処理する方法が
使用されており、この焼鈍処理は、一般的にはコイルの
状態で焼鈍炉内において実施されている。

【０００３】そこで、アルミニウム箔コイルの焼鈍条件
を規定して、アルミニウム箔のエッチング特性の向上を
図った種々の方法が提案されている。例えば、アルミニ
ウム箔コイルを焼鈍する焼鈍炉内を初期排気した後に不
活性ガスを流入して、焼鈍炉内を適度の雰囲気圧力に
し、更にもう一度、焼鈍炉内を真空にしてそのまま焼鈍
する方法がある（特公平６−３７６９７）。他に、初期
排気した後に不活性ガスを流入して、所定の圧力にした
焼鈍炉内においてコイルを焼鈍する方法もある（特公平
６−４５８４４）。

【０００４】これらはいずれも、焼鈍炉内を適切な圧力
にすることにより、コイルの端部に各層間の隙間が生じ
ることを防止し、これにより、不均一で厚い酸化皮膜が
形成されることを抑制したものである。このように、ア
ルミニウム箔表面に形成される不均一で厚い酸化皮膜を
低減させることにより、その後のエッチング工程におい
て十分にエッチングを進行させることができ、静電容量
の増加を図ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
６−３７６９７に開示された方法によっても、コイルの
端部に各層間の隙間が発生するため、不均一で厚い酸化
皮膜の発生を完全に防止することはできない。また、特
公平６−４５８４４に開示された方法によると、昇温中
にコイルの内部から水分によるガスが発生するので、こ
のガスをそのままにして焼鈍を実施した場合に、アルミ
ニウム箔全体に極めて厚い酸化皮膜が形成されてしま
う。従って、焼鈍後のエッチング工程によって、コイル
を構成するアルミニウム箔全体に不均一なエッチングピ
ットが形成され、箔の強度が低下すると共に、アルミニ
ウム箔の静電容量を十分に向上させることはできないと
いう問題点もある。

【０００６】更に、焼鈍前においては、アルミニウム箔
の表面に圧延油が付着しており、この圧延油の汚れによ
ってアルミニウム箔全体に極めて厚い酸化皮膜が形成さ
れる。従って、従来の技術においては、アルミニウム箔
表面の圧延油の汚れも静電容量を低下させる原因となっ
ている。

【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、電解エッチング性を向上させることによ
り、箔の表面積を拡大して、静電容量を向上させること
ができると共に、折曲強度を高めることができる電解コ
ンデンサ用アルミニウム箔コイル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
ンサ用アルミニウム箔コイルの製造方法は、Ａｌを９
９．８重量％以上含有し、残部が不可避的不純物である
アルミニウム箔を脱脂する脱脂工程と、前記アルミニウ
ム箔をコイル状とした素コイルを焼鈍炉内に配置し、こ
の焼鈍炉内を１×１０^-2Ｔｏｒｒ以下の圧力まで初期排
気する第１排気工程と、前記焼鈍炉内に不活性ガスを流
入して焼鈍炉内の圧力を５００乃至９５０Ｔｏｒｒと
し、この圧力を保持した状態で焼鈍炉内を３５０乃至４
５０℃の温度まで加熱する加熱工程と、前記焼鈍炉内を
１Ｔｏｒｒ未満の圧力まで排気する第２排気工程と、前
記焼鈍炉内に再度不活性ガスを流入して焼鈍炉内の圧力
を５００乃至９５０Ｔｏｒｒとし、この圧力を保持した
状態で、前記素コイルを４５０乃至６００℃の温度で１
時間以上焼鈍する焼鈍工程と、を有することを特徴とす
る。

【０００９】本発明においては、焼鈍前にアルミニウム
箔を脱脂するので、アルミニウム箔の表面に存在する油
による汚れ及び焼きつきを防止することができ、これに
より、エッチング性を向上させることができる。また、
第１排気工程として、脱脂後の素コイルが配置された焼
鈍炉内を所定の圧力となるまで排気するので、焼鈍炉内
の水蒸気及び酸素等を除去することができ、その後の加
熱工程及び焼鈍工程において、アルミニウム箔の表面に
不均一で厚い酸化皮膜が形成されることを防止すること
ができる。

【００１０】更に、本発明においては、前記素コイルを
所定の圧力の不活性ガス雰囲気下で加熱するので、アル
ミニウム箔の各層間から水分を発生させることができ、
その後、第２排気工程において再度焼鈍炉内を排気する
ので、アルミニウム箔の各層間から発生した水分を焼鈍
炉外に排出することができる。更にまた、焼鈍前に焼鈍
炉内を所定の圧力の不活性ガス雰囲気下とするので、素
コイルの端部に各層間の隙間が発生することがなく、そ
の後の焼鈍工程において、焼鈍炉内に残存する水分によ
って、アルミニウム箔表面に不均一で厚い酸化皮膜が形
成されることを防止することができる。

【００１１】前記脱脂工程は、有機溶剤洗浄、水溶性洗
剤洗浄及びアルカリ洗浄のいずれか１種の洗浄工程とす
ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
るために鋭意実験研究を重ねた結果、脱脂されたアルミ
ニウム箔からなる素コイルを焼鈍炉内において所定の圧
力となるまで排気する工程と、この焼鈍炉内を所定の圧
力として素コイルを加熱する工程とを２回繰り返して実
施することにより、１回目の加熱工程によってアルミニ
ウム箔の各層間から水分を発生させ、この水分を第２排
気工程によって焼鈍炉外に排出することができることを
見い出した。従って、２回目の加熱、即ち焼鈍工程にお
いて、余分な水分が焼鈍炉内に残存することがなく、不
均一で厚い酸化皮膜が形成されることを防止することが
でき、これにより、アルミニウム箔のエッチング性を向
上させることができる。

【００１３】なお、本発明において、加熱時及び焼鈍時
の焼鈍炉内が酸素を含む雰囲気であると、アルミニウム
箔全体に厚い酸化皮膜が形成されることにより箔表面の
反応抵抗が高くなり、未エッチング部が多量に発生す
る。その結果、エッチング後の拡面率が低下して、これ
により、静電容量が低下してしまう。更に、エッチング
ピットの分布が不均一となって、応力集中が起きる部分
が多くなるので、アルミニウム箔の折曲強度が低下する
原因となる。

【００１４】また、加熱時及び焼鈍時の焼鈍炉内が真空
状態であると、素コイルに熱が伝わりにくくなる。従っ
て、本発明においては、不活性ガス雰囲気で加熱及び焼
鈍を実施するものとする。この不活性ガスとしては、一
般的に使用されており、Ｈｅガスよりも安価であるＡｒ
ガスを使用することができる。

【００１５】以下、本発明における電解コンデンサ用ア
ルミニウム箔コイルの製造方法について、アルミニウム
箔中のＡｌ含有量、焼鈍炉内の圧力、温度及び焼鈍条件
等の規定理由を説明する。

【００１６】Ａｌ含有量：９９．９重量％以上 アルミニウム箔中のＡｌ含有量が９９．９重量％未満で
あると、不純物の量が多くなって立方体方位にエッチン
グピットの成長を阻害し、エッチング後の拡面率が低下
して、これにより、静電容量が低下してしまう。また、
陽極酸化皮膜の欠陥が増加し、漏洩電流が大きくなるこ
とがある。従って、アルミニウム箔中のＡｌ含有量は９
９．９重量％以上とする。なお、望ましくは、アルミニ
ウム箔中のＡｌ含有量は９９．９８重量％以上である。

【００１７】脱脂工程 焼鈍を実施する前にアルミニウム箔が脱脂されていない
と、箔表面の油による汚れが増加し、焼鈍によって、汚
れが極めて目立つものになると共に、油が焼きついた箔
が形成される。従って、汚れ及び焼きつきによる未エッ
チング部が多量に発生し、エッチング後の拡面積が低下
して、これにより、静電容量が低下してしまう。また、
エッチングピットの分布が不均一となって応力集中が起
きる部分が多くなるので、アルミニウム箔の折曲強度が
低下する原因となる。従って、本発明においては、焼鈍
を実施する前に、予め、アルミニウム箔を脱脂するもの
とする。なお、脱脂の方法としては、有機溶剤洗浄、水
溶性洗剤洗浄及びアルカリ洗浄のいずれか１種を使用す
ることができる。

【００１８】第１排気工程における焼鈍炉内の圧力：１
×１０^-2Ｔｏｒｒ以下 本発明においては、脱脂されたアルミニウム箔をコイル
状にした素コイルを焼鈍炉内に配置し、第１排気工程と
してこの焼鈍炉内を初期排気する。このとき、排気後の
焼鈍炉内の圧力が１×１０^-2Ｔｏｒｒを超える範囲であ
ると、炉内の水蒸気及び酸素が十分に排気されず、その
まま焼鈍を実施すると酸化皮膜厚が増大する。その結
果、箔表面の反応抵抗が高くなり、未エッチング部が多
量に発生するので、エッチング後の拡面率が低下して、
これにより、静電容量が低下してしまう。また、エッチ
ングピットの分布が不均一となって、応力集中が起きる
部分が多くなるので、アルミニウム箔の折曲強度が低下
する原因となる。従って、第１排気工程における焼鈍炉
内の圧力は１×１０^-2Ｔｏｒｒ以下とする。なお、望ま
しくは、１×１０^-3Ｔｏｒｒ以下である。

【００１９】加熱工程における焼鈍炉内の圧力：５００
乃至９５０Ｔｏｒｒ 本発明においては、第１排気工程後に、焼鈍炉内に不活
性ガスを流入して焼鈍炉内を不活性ガス雰囲気とする
が、このとき、不活性ガス流入後の焼鈍炉内の圧力が５
００Ｔｏｒｒ未満であると、素コイル端部の各層間に隙
間が発生する。その結果、加熱時に素コイルの端部付近
のアルミニウム箔表面に不均一で厚い酸化皮膜が形成さ
れることにより箔表面の反応抵抗が高くなり、未エッチ
ング部が多量に発生するので、エッチング後の拡面率が
低下し、これにより、静電容量が低下してしまう。ま
た、エッチングピットの分布が不均一となって、応力集
中が起きる部分が多くなるので、アルミニウム箔の折曲
強度が低下する原因となる。

【００２０】一方、不活性ガス流入後の焼鈍炉内の圧力
が９５０Ｔｏｒｒを超えると、加熱工程において素コイ
ル端部の各層間に隙間が発生することを防止することは
できるが、加熱時に箔表面に付着している水分を箔の各
層間から追い出すことが困難になる。その結果、アルミ
ニウム箔全体に厚い酸化皮膜が形成されることにより箔
表面の反応抵抗が高くなり、未エッチング部が多量に発
生するので、エッチング後の拡面率が低下して、これに
より、静電容量が低下してしまう。また、エッチングピ
ットの分布が不均一となって、応力集中が起きる部分が
多くなるので、アルミニウム箔の折曲強度が低下する原
因となる。従って、加熱工程における焼鈍炉内の圧力は
５００乃至９５０Ｔｏｒｒとする。なお、望ましくは、
６００乃至８００Ｔｏｒｒである。

【００２１】加熱工程における焼鈍炉内の温度：３５０
乃至４５０℃ 本発明においては、加熱工程として焼鈍炉内を５００乃
至９５０Ｔｏｒｒの圧力に保持した状態で加熱する。こ
のとき、アルミニウム箔は脱脂によって予め圧延油が除
去されているので、この加熱工程において油が蒸発する
ことはないが、箔の各層間からは水分が発生する。加熱
終了温度が３５０℃未満であると、十分に水分を発生さ
せることができず、その後の排気工程において各層間か
ら水分を追い出すことが困難になる。その結果、アルミ
ニウム箔全体に厚い酸化皮膜が形成されることにより箔
表面の反応抵抗が高くなり、未エッチング部が多量に発
生するので、エッチング後の拡面率が低下して、これに
より、静電容量が低下してしまう。また、エッチングピ
ットの分布が不均一となって、応力集中が起きる部分が
多くなるので、アルミニウム箔の折曲強度が低下する原
因となる。

【００２２】一方、加熱終了温度が４５０℃を超える
と、箔の各層間から発生した水分によって、アルミニウ
ム箔全体に厚い酸化皮膜が形成されることにより箔表面
の反応抵抗が高くなり、未エッチング部が多量に発生す
るので、エッチング後の拡面率が低下して、これによ
り、静電容量が低下してしまう。また、エッチングピッ
トの分布が不均一となって、応力集中が起きる部分が多
くなるので、アルミニウム箔の折曲強度が低下する原因
となる。従って、加熱工程における焼鈍炉内の温度は３
５０乃至４５０℃とする。なお、焼鈍炉内の温度を３５
０乃至４５０℃としたとき、素コイルの実体温度は５０
乃至２５０℃となっている。

【００２３】第２排気工程における焼鈍炉内の圧力：１
Ｔｏｒｒ未満 本発明においては、第２排気工程として焼鈍炉内を再排
気するが、このとき、再排気後の焼鈍炉内の圧力が１Ｔ
ｏｒｒ以上の範囲であると、炉内の水分が十分に排気さ
れないことがある。その結果、アルミニウム箔全体に厚
い酸化皮膜が形成されることにより箔表面の反応抵抗が
高くなり、未エッチング部が多量に発生するので、エッ
チング後の拡面率が低下して、これにより、静電容量が
低下してしまう。また、エッチングピットの分布が不均
一となって、応力集中が起きる部分が多くなるので、ア
ルミニウム箔の折曲強度が低下する原因となる。従っ
て、第２排気工程における焼鈍炉内の圧力は１Ｔｏｒｒ
未満とする。なお、望ましくは、１×１０^-2Ｔｏｒｒ以
下である。

【００２４】焼鈍工程における焼鈍炉内の圧力：５００
乃至９５０Ｔｏｒｒ 本発明においては、第２排気工程後に、焼鈍炉内に再度
不活性ガスを流入して焼鈍炉内を不活性ガス雰囲気とす
るが、このとき、不活性ガス流入後の焼鈍炉内の圧力が
５００Ｔｏｒｒ未満であると、焼鈍時にコイル端部の各
層間に隙間が発生する。その結果、コイルの端部付近の
アルミニウム箔表面に不均一で厚い酸化皮膜が形成され
ることにより箔表面の反応抵抗が高くなり、未エッチン
グ部が多量に発生するので、エッチング後の拡面率が低
下し、これにより、静電容量が低下してしまう。また、
エッチングピットの分布が不均一となって、応力集中が
起きる部分が多くなるので、アルミニウム箔の折曲強度
が低下する原因となる。

【００２５】一方、焼鈍炉内の圧力が９５０Ｔｏｒｒを
超える範囲で不活性ガスを流入する場合、不活性ガスが
多量に必要となって、その消費量が増加するので、処理
コストが極めて高くなってしまう。従って、焼鈍工程に
おける焼鈍炉内の圧力は５００乃至９５０Ｔｏｒｒとす
る。なお、望ましくは、６００乃至８００Ｔｏｒｒであ
る。

【００２６】焼鈍温度：４５０乃至６００℃ 本発明においては、焼鈍炉内を５００乃至９５０Ｔｏｒ
ｒの圧力に保持した状態で素コイルを焼鈍する。このと
き、焼鈍温度が４５０℃未満であると、アルミニウム箔
の微量添加元素の表面濃縮量が不十分となり、エッチン
グピットの起点が減少する。その結果、エッチング後の
拡面率が低下して、これにより、静電容量が低下してし
まう。一方、焼鈍温度が６００℃を超えると、アルミニ
ウム箔同士が拡散接合によってブロッキングするので、
使用することができなくなる。従って、素コイルの焼鈍
温度は４５０乃至６００℃とする。なお、望ましくは、
５００乃至５８０℃である。

【００２７】焼鈍時間：１時間以上 焼鈍時間が１時間未満であると、アルミニウム箔の微量
添加元素の表面濃縮量が不十分となり、エッチングピッ
トの起点が減少する。その結果、エッチング後の拡面率
が低下して、これにより、静電容量が低下してしまう。
従って、焼鈍時間は１時間以上とする。なお、好ましく
は、３乃至５時間である。

【００２８】

【実施例】以下、本発明に係る電解コンデンサ用アルミ
ニウム箔コイルの製造方法の実施例についてその比較例
と比較して具体的に説明する。

【００２９】先ず、Ａｌ含有量が９９．９９重量％であ
る純アルミニウム地金をそのまま又はＡｌ含有量を調整
した後、溶解鋳造、熱間圧延及び冷間圧延を順次施すこ
とによって、箔地を作製し、更にこの箔地に対して、箔
圧延、中間焼鈍及び箔圧延を順次施すことによって、箔
厚が１００μｍであるアルミニウム箔素コイルを作製し
た。

【００３０】次に、素コイルを巻き解きながらアルミニ
ウム箔表面を脱脂（洗浄）した後、再び巻回された素コ
イルを焼鈍炉内に配置し、種々の条件で加熱及び焼鈍を
実施することにより、試験材を作製した。各試験材のＡ
ｌ含有量、脱脂方法及び加熱・焼鈍条件を下記表１及び
２に示す。

【００３１】次いで、これらの試験材に、下記表３に示
す条件で第１直流エッチング及び第２直流エッチングを
順次施した後、このエッチド箔を３７５Ｖに化成処理
し、ホウ酸系の溶液を使用することにより各試験材の静
電容量を測定した。

【００３２】また、Ｍ.Ｉ.Ｔ型試験機を使用して、上記
エッチド箔の折曲強度を評価した。折曲強度は、先ず、
試験材を４５°の角度に折り曲げ、その後、元に戻して
反対方向に４５°の角度に折り曲げる行為を１回とし、
これを箔が切断するまで繰り返した回数を測定すること
により評価した。折り曲げの条件としては、試験材の折
り曲げ面の曲率半径を１ｍｍとし、２５０ｇの引張荷重
を印加して、毎分１７５回の繰り返し速度で実施した。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】上記表１、２及び４に示すように、実施例
Ｎｏ．１乃至４は、アルミニウム箔を脱脂した後、コイ
ル状に巻回した素コイルを焼鈍炉内に配置し、これに対
して適切な温度、圧力及び雰囲気等で、第１排気工程、
加熱工程、第２排気工程及び焼鈍工程を実施しているの
で、比較例と比較してエッチング後の静電容量が高くな
ると共に、折曲強度も良好であった。

【００３８】一方、比較例Ｎｏ．５乃至１４、１６、１
７及び１９は、いずれかの条件が本発明の範囲から外れ
ているので、静電容量が低くなると共に、折曲強度も低
い値となった。比較例Ｎｏ．１５は静電容量及び折曲強
度は良好な値であったが、焼鈍工程における圧力が本発
明範囲の上限を超えているので、Ａｒガスの消費量が増
加した。従って、実施例Ｎｏ．１と比較して、焼鈍コス
トが１１（円／ｋｇ）高くなった。また、比較例Ｎｏ．
１８は焼鈍温度が本発明範囲の上限を超えているので、
アルミニウム箔同士の拡散接合によるブロッキングが発
生して、静電容量及び折曲強度の測定は不可能となっ
た。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
エッチングの前処理としてアルミニウム箔を脱脂した
後、適切な温度、圧力及び雰囲気等で第１排気工程、加
熱工程、第２排気工程及び焼鈍工程を実施するので、エ
ッチング後の静電容量を向上させることができると共
に、折曲強度が高い電解コンデンサ用アルミニウム箔コ
イルを製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１Ｂ ６９１ ６９１Ｃ Ｈ０１Ｇ 9/04 ３４６ (72)発明者 大井 正義 千葉県千葉市稲毛区六方町260番地 サ ン・アルミニウム工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌを９９．８重量％以上含有し、残部
   が不可避的不純物であるアルミニウム箔を脱脂する脱脂
   工程と、前記アルミニウム箔をコイル状とした素コイル
   を焼鈍炉内に配置し、この焼鈍炉内を１×１０^-2Ｔｏｒ
   ｒ以下の圧力まで初期排気する第１排気工程と、前記焼
   鈍炉内に不活性ガスを流入して焼鈍炉内の圧力を５００
   乃至９５０Ｔｏｒｒとし、この圧力を保持した状態で焼
   鈍炉内を３５０乃至４５０℃の温度まで加熱する加熱工
   程と、前記焼鈍炉内を１Ｔｏｒｒ未満の圧力まで排気す
   る第２排気工程と、前記焼鈍炉内に再度不活性ガスを流
   入して焼鈍炉内の圧力を５００乃至９５０Ｔｏｒｒと
   し、この圧力を保持した状態で、前記素コイルを４５０
   乃至６００℃の温度で１時間以上焼鈍する焼鈍工程と、
   を有することを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウ
   ム箔コイルの製造方法。
2. 【請求項２】 前記脱脂工程は、有機溶剤洗浄、水溶性
   洗剤洗浄及びアルカリ洗浄のいずれか１種の洗浄工程で
   あることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ
   用アルミニウム箔コイルの製造方法。