JPS5991608A - 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 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゛入電極箔の製造
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った後、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１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シ、充分な機械的強度を持つ
エツチング量で、現在よシ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
内きい原子を１０１３〜６×１０　ケ／ｃｒＩイオン注
入した後、２００〜５ｏ。

Ｃ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ラ２゛ チ將るものである。すなわち、上記のルチングを施した
後、さらに化成処理によって誘電体化成１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って表面積拡大をはかシ
、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
よって左右される。

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ッチピット該に始まり
、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
によって生じングは転位にそって進行し、表面積の拡大
が行われる。したがって、より大きな表面積拡大にはこ
の転位がよシ多く、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シ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
どの工程によって製造される。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っ
ている。このことはエツチングによるエッチピントの過
密過疎部分の存在で判る。

本発明のイオン注入によって、アルミニウム箔中の転位
がよシ多くかつ均一に分散するため、エッチピットを均
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シ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ックス
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
によって、エッチピラトラよす均一に発生させ、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
ニウムよシミ気化学的に貴で、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シ限定される
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１０
１２〜１０１８ケ／　ａｌで表面積拡大の効果を示すが
、より好ましくは１０１５〜６Ｘ１０”ケ／ｃｄの範囲
である。

イオン注入後は２００〜５ｏｏｃの温度で熱処理する。

これは、イオン注入量が１０１３ケ／Ｃ−以上になると
注入層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　Ｘ　１０１４ケ／ＣｒＩ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
、熱処理によっ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ＡＩ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、通常は壇菫９食塩などの水溶液中で
０．１〜Ｉ　Ａ　／　ｃイの電流密度で６０〜９０Ｃ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。

本発明によっ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、Ｓ　
ｎ　、　Ｉ　ｎ　、　Ｃｄ　、　Ｐ　ｂ　、　Ｂ　ｉ　
、　ＡｇＡｕを１０ｆ０〜１０１９ケ／ｄイオン注入し
た。次にこの試料を常温〜５５０ｐの温度範囲で３０分
間熱処理した後、３重量−の塩酸水溶液中で温度８０Ｃ
９電流密度ｏ、１５Ａ／ｃｒｄで８分間エラチンしくエ
ツチング部分１ｃｍ×１ｃｒｎ）、さらに硼酸１ｏｏｙ
／Ｑの水溶液中で温度８０Ｃ９化成電圧２６０Ｖの条件
で化成した。得られた化成箔について、静電容量、　ｔ
ａｎδを測定した。

次表にエツチング時のエツチング量１化成後の静電容量
およびｔａｎδを示した。なお測定は５ｗｔチの硼メ酸
アンモニウム水溶液中で錫箔を陰極とし、３０Ｃの温度
で交流ブリッジによシ１２　ＱＨｚで行なった。また、
エツチング量は、表面積拡大率２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。

（以　　　　下　　　　余　　　　白　ン上記衣から明
らかなように、アルミニウム箔にアルミニウムよシミ気
化学的に貴で、その原子半径がアルミニウムよシ大きな
金属をイオン注入することによって、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
シの静電容量が大きく、シ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
がアルミニウムよシ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シ、この
方法によっ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、単位面積自シの静電容量−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)

1. 【特許請求の範囲】 （１ン　　アルミニウム箔に電気化学的にアルミニウム
   よシ貴で、その原子半径がアルミニウムより大きい金属
   を１０１３〜５Ｘ１０”ケ／　ｃｒｌイオン注入した後
   、２ｏ○〜５ｏｏｒ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シ貴で、その原ばれ
   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。