JPH10154641A - 電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エッチング処理によって静電容量を大幅に増加
することができ、同時にエッチング後のエッチド箔が高
い機械的強度を維持することのできる電解コンデンサ陽
極用アルミニウム合金箔を提供する。 【解決手段】Ｆｅ及びＳｉをそれぞれ８〜６０ｐｐｍ、
Ｃｕを１５〜７０ｐｐｍ、Ｚｎ及びＧａをそれぞれ５〜
２５ｐｐｍ、並びにＡｇを２〜１５ｐｐｍ含有し、残部
はＡｌ及び不可避不純物からなる電解コンデンサ陽極用
アルミニウム合金箔、並びに、該アルミニウム合金箔
に、更に、Ｍｏ及びＰｂの少なくとも一種を存在させた
電解コンデンサ陽極用アルミニウム合金箔。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解コンデンサ陽
極用アルミニウム合金箔に関するものであり、更に詳し
くは、エッチング後、高い静電容量と高い機械的強度を
兼備する電解コンデンサ陽極用の高純度アルミニウム合
金箔に関するものである。

【０００２】本明細書において、「ｐｐｍ」とあるの
は、「重量ｐｐｍ」を意味するものとする。

【０００３】

【従来の技術】一般に、電解コンデンサの陽極用アルミ
ニウム箔としては、不純物であるＦｅ、Ｓｉの含有量を
極力抑え、必要に応じて少量のＣｕを添加した純度９
９．９８％以上の高純度アルミニウム箔が使用されてい
る。電解コンデンサ陽極用アルミニウム箔では、コンデ
ンサとしての静電容量がその表面積に比例するために、
塩酸等の酸性溶液中で電気化学的にエッチング処理を施
こして有効表面積を増大させることにより、静電容量の
増大が図られている。

【０００４】近年、電子機器の小型化の要求は益々強く
なっており、コンデンサについても同様に小型化が要求
されている。この様な小型化されたコンデンサに使用さ
れる電極用アルミニウム箔は、単位面積当たりの静電容
量、すなわち、エッチング後の表面積拡大率である拡面
率が高いことと共に、エッチングされたアルミニウム箔
（エッチド箔）を小径のコンデンサ筒に巻き込む際、巻
き込み径が小さくなるので高い機械的強度が要求されて
いる。

【０００５】このような要求に対して、エッチング方法
の面からも改善が進められている。即ち、従来は、アル
ミニウム箔の拡面率を高めるために、塩酸主体のエッチ
ング液を用いて、箔面に垂直に断面方向に直径数μｍ以
下のトンネル状のピットを貫通させる、いわゆる貫通タ
イプのエッチング法が採用されていたが、この方法で
は、箔の断面のほぼ全体にわたってピットが存在するた
め拡面率は高くなるものの、その反面、エッチド箔の機
械的強度が低くなるという問題点があった。このため、
より高強度のエッチド箔を得るために、塩酸に硫酸を添
加したエッチング液を用いた芯残りタイプのエッチング
法の開発がなされ、エッチド箔の強度向上が図られてい
る。この芯残りタイプエッチング法とは、トンネル状の
ピットを箔面に垂直に発生させることは貫通タイプのエ
ッチング法と同様であるが、ピットの進行を箔の断面方
向の途中で止める方法であり、中央近傍では未エッチン
グ部分が存在するため、貫通タイプに比して機械的強度
に優れた箔となるのが特徴である。

【０００６】一方、より大きな表面積を得るため、アル
ミニウム箔サイドからは、従来より製造工程の改良、微
量不純物の添加による組成の改善等に関して多くの努力
がなされてきた。例えば、特公昭６２−３７１０５号公
報には、Ｆｅ：４〜１５ｐｐｍ、Ｃｕ：１０〜８０ｐｐ
ｍとＡｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉの少な
くとも１元素を総量で０．１〜１０ｐｐｍ含有する電解
コンデンサ陽極用高純度アルミニウム箔が開示されてい
る。このアルミニウム箔は、その実施例で示されている
ように、当時主流であった塩酸主体のエッチング液を用
いる貫通タイプエッチング法によってエッチングするこ
とを前提として開発されたものであり、エッチング後に
表面積を増大させることはできるものの、エッチド箔の
強度の点では満足のいくものではなかった。また、この
アルミニウム箔を芯残りタイプエッチング法でエッチン
グを行ない、中央部に未エッチング部分を残した場合で
あっても、もともとエッチング前の原箔の機械的強度が
低いために、エッチド箔に充分な強度を確保することは
出来なかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目
的は、エッチング処理によって、拡面率すなわち静電容
量を大幅に向上させることができ、同時にエッチング後
のエッチド箔が高い機械的強度を有するものとなる電解
コンデンサ陽極用アルミニウム箔を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した如
き課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、アルミニウム箔
中に、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ及びＡｇの各金属
成分を特定量存在させることによって、特に芯残りタイ
プのエッチング法でエッチング処理を行った場合に、拡
面率が増大して高い静電容量を有するものとなり、しか
も高い機械的強度を維持したエッチド箔が得られること
を見出した。更に、必要に応じて、これにＭｏ及びＰｂ
の少なくとも一種を存在させることによって、機械的強
度を低下させることなく、静電容量をより増大すること
が可能となることを見出し、ここに本発明を完成するに
至った。

【０００９】即ち、本発明は、下記の電解コンデンサ陽
極用アルミニウム合金箔を提供するものである。

【００１０】（１）Ｆｅ及びＳｉをそれぞれ８〜６０ｐ
ｐｍ、Ｃｕを１５〜７０ｐｐｍ、Ｚｎ及びＧａをそれぞ
れ５〜２５ｐｐｍ、並びにＡｇを２〜１５ｐｐｍ含有
し、残部はＡｌ及び不可避不純物からなる電解コンデン
サ陽極用アルミニウム合金箔。

【００１１】（２）更に、Ｍｏを０．３〜１０ｐｐｍ含
有する上記（１）に記載の電解コンデンサ陽極用アルミ
ニウム合金箔。

【００１２】（３）更に、Ｐｂを０．２〜２．０ｐｐｍ
含有する上記（１）又は（２）に記載の電解コンデンサ
陽極用アルミニウム合金箔。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のアルミニウム合
金箔中の必須の添加成分であるＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｇａ及びＡｇの各金属成分の含有量、並びにそれら
の主な作用について説明する。

【００１４】（ｉ）Ｆｅ及びＳｉ Ｆｅ及びＳｉの含有量は、それぞれ８〜６０ｐｐｍと
し、好ましくは１０〜３５ｐｐｍとする。これらの各成
分量が８ｐｐｍ未満では、結晶粒の粗大化によるエッチ
ド箔の強度低下および静電容量のばらつきが生じ易く、
一方、６０ｐｐｍを上回ると、エッチングの際の腐食開
始点となる金属間化含物が多くなり、表面積の増加に寄
与しない過剰な溶解が増加して、静電容量の低下をきた
すので好ましくない。

【００１５】（ii）Ｃｕ Ｃｕは、エッチング時の溶解性を向上させて、静電容量
の向上をもたらす元素であり、その含有量は１５〜７０
ｐｐｍとし、好ましくは２０〜６０ｐｐｍとする。Ｃｕ
の含有量が１５ｐｐｍ未満では上記した効果が十分に得
られず、一方、７０ｐｐｍを上回ると、過剰な溶解によ
る静電容量の低下が生じるので好ましくない。

【００１６】（iii）Ｚｎ及びＧａ Ｚｎ及びＧａの含有量は、それぞれ５〜２５ｐｐｍと
し、好ましくは１０〜２０ｐｐｍとする。これらの各成
分量が５ｐｐｍ未満では、エッチド箔の機械的強度の不
足を生じ易く、一方、２５ｐｐｍを上回ると、エッチン
グの際、表面の過剰な溶解が増加して、静電容量の低下
とエッチド箔の強度低下をきたすので好ましくない。

【００１７】（iv）Ａｇ Ａｇは、Ｃｕと同様にエッチング時の溶解性を向上させ
る働きをするものである。但し、その作用はＣｕよりも
はるかに大きく、従来の塩酸主体のエッチング液を用い
る貫通タイプエッチング法では、極微量存在するだけで
過剰な溶解につながり、静電容量の低下は避けられない
が、芯残りタイプのエッチング法では、塩酸に加えて硫
酸が使用されており、エッチング時の箔の溶解は貫通エ
ッチング法に比べて抑制される傾向にあるため、Ａｇの
存在によって、適度に箔の溶解性が向上して、エッチン
グピットの数を増加させて静電容量を増加させることが
できる。本発明のアルミニウム合金箔におけるＡｇの含
有量は、２〜１５ｐｐｍとし、好ましくは４〜１０ｐｐ
ｍとする。Ａｇの含有量が２ｐｐｍ未満では上記した効
果が十分に発揮されず、一方、１５ｐｐｍを上回ると、
芯残りタイプのエッチング法においても、やはり過剰な
溶解が増加して、静電容量の低下をきたし、エッチド箔
の強度も低下するので好ましくない。

【００１８】更に、本発明のアルミニウム合金箔には、
必要に応じて、下記の成分を含有させることができる。

【００１９】（ａ）Ｍｏ エッチング時の表面積増加作用については、Ａｇを単独
で添加した場合にも、十分に効果を発揮できるが、更
に、Ｍｏを共存させることにより、その効果を一層増大
させることができる。Ｍｏの含有量は、０．３〜１０ｐ
ｐｍとすることが好ましく、０．５〜５ｐｐｍとするこ
とがより好ましい。Ｍｏの含有量が０．３ｐｐｍ未満の
場合には、その共存効果が十分に発揮されず、一方、１
０ｐｐｍを上回ると、過剰な溶解による静電容量の低下
とエッチド箔の機械的強度の低下をきたすので好ましく
ない。

【００２０】（ｂ）Ｐｂ Ｐｂは、必要に応じて添加できる元素であり、これをア
ルミニウム合金箔中に存在させると、箔の製造過程で箔
の表面に集中し、エッチングに際して箔の表面溶解性を
良好に調整することができる。Ｐｂの含有量は、０．２
〜２．０ｐｐｍとすることが好ましく、０．２〜０．８
ｐｐｍとすることがより好ましい。Ｐｂの含有量が０．
２ｐｐｍ未満では、その効果が十分に発揮されず、一
方、２．０ｐｐｍを上回ると、表面溶解性が強くなりす
ぎて過剰な溶解になるので好ましくない。

【００２１】又、箔表面から０．１μｍまでの表層部分
でのＰｂの濃度は、４０〜２０００ｐｐｍであることが
望ましい。この場合も、表層部分での濃度が４０ｐｐｍ
未満では、その効果が少なく、また２０００ｐｐｍを超
えると表面溶解性が強すぎて過剰な溶解となるからであ
る。

【００２２】本発明のアルミニウム合金箔は、上記各金
属成分を所定量含有するものであり、残部は、Ａｌ及び
不可避不純物からなる高純度アルミニウム箔である。

【００２３】本発明の電解コンデンサ陽極用アルミニウ
ム合金箔の製造方法は、特に限定はなく、各種の公知の
製造方法によって得ることができる。

【００２４】本発明のアルミニウム合金箔は、特に、い
わゆる芯残りタイプのエッチング法によってエッチング
を行って、電解コンデンサの陽極として用いることが好
適である。芯残りタイプのエッチング法自体は、公知の
条件に従えばよく、例えば、塩酸２〜８重量％程度と硫
酸２〜３５重量％程度を主成分として含有する水溶液中
で、６０〜９０℃程度で電流密度０．１〜０．５Ａ／ｃ
ｍ²程度で電解エッチングを行えば良い。その後、必要
に応じて、ピット径拡大のため、塩酸、硫酸、蓚酸、こ
れらの混合液等で、電解エッチング又は化学エッチング
を行う場合もある。

【００２５】

【発明の効果】本発明のアルミニウム合金箔は、特に、
芯残りタイプのエッチング法でエッチング処理を行った
場合に、静電容量を大きく増加できるとともに、高い機
械的強度を維持することができ、高い静電容量と高い機
械的強度を兼ね備えた電解コンデンサ陽極用の高純度ア
ルミニウム合金箔として有効に用いることができる。

【００２６】

【実施例】以下実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説
明する。

【００２７】実施例１ 高純度アルミニウムに種々の合金元素を添加し、下記表
１及び表２に示す合金成分量（ｐｐｍ）のアルミニウム
合金スラブを得た。得られたスラブを通常のソーキン
グ、熱間圧延、冷間圧延に供し、厚さ１００μｍの箔と
した後、真空中で５２０℃×５時間の焼鈍を施した。得
られた箔を５重量％塩酸＋３重量％硫酸水溶液（液温７
５℃）中において、電流密度０．３Ａ／ｃｍ²にて直流
エッチングに供した。エッチング前後の箔の重量差によ
り、エッチング時の溶解減量を求めた後、５重量％のほ
う酸アンモニウム水溶液（液温９０℃）中で３８０Ｖの
電圧を２０分間印加して化成処理を行い、ＬＣＲメー夕
にて静電容量を測定した。

【００２８】エッチド箔の強度は化成処理後のエッチド
箔を１０ｍｍ幅に切断し、引張試験に供して評価した。

【００２９】比較例７を標準（１００％）として、各組
成の箔について、溶解減量、静電容量、引張強度の比較
値を表１及び表２に示す。尚、静電容量については、１
０１％以上を合格とし、引張強度については、９５％以
上を合格として判定した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｆｅ及びＳｉをそれぞれ８〜６０ｐｐｍ、
   Ｃｕを１５〜７０ｐｐｍ、Ｚｎ及びＧａをそれぞれ５〜
   ２５ｐｐｍ、並びにＡｇを２〜１５ｐｐｍ含有し、残部
   はＡｌ及び不可避不純物からなる電解コンデンサ陽極用
   アルミニウム合金箔。
2. 【請求項２】更に、Ｍｏを０．３〜１０ｐｐｍ含有する
   請求項１に記載の電解コンデンサ陽極用アルミニウム合
   金箔。
3. 【請求項３】更に、Ｐｂを０．２〜２．０ｐｐｍ含有す
   る請求項１または２に記載の電解コンデンサ陽極用アル
   ミニウム合金箔。