JPS6123798A - 高電圧アルミニウム電解コンデンサ箔の電気化学エッチング方法 - 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】 本発明は高い立方組織（ｈｉｇｈ　　ｃｕｂｉｃ　　ｔ
ｅｘｔ−ｕｒｅ　）の高電圧アルミニウム電解コンデン
ザ箔を塩酸および塩化アルミニウムを含有するエツチン
グ浴において直流を用いて電気化学エツチングして極め
て高いキャパシタンスを有する箔を形成する高電圧アル
ミニウム電解コンデンサ箔の電気化学エツチング方法に
関する。

電解コンデンサに使用するためにアルミニウム箔をエツ
チングする代表的な方法においては、塩化ナトリウムま
たは他の塩および硫酸塩からなる電解質を含有する電解
浴が用いられている。しかしながら、この方法で得られ
る箔のキャパシタンスは低く、本発明において達成する
キャパシタンスの高い値を得ることができない。

アメリカ特許第４，２１３，８３５号明細書には、もっ
ばら純粋な円筒状または立方状エツチング　トンネル構
造ｃ１５よび箔表面の１０７／ｃ＋＃より高いトンネル
密度を有する箔を製造する再結晶アルミニウム箔を電解
的にエツチングする方法が記載されている。この方法は
ボテンシオスタデ′ツク　エツチング技術を用いでいる
。この技術の欠点は腐食前を大規模、多量生産すること
ができないことである。

また、他の方法を用いてアルミニウム箔に高い比キャパ
シタンス（ｓｐｅｃｉｆｉｃ　　ｃａｐａｃｉｔａｎｃ
ｅ　）が得られている。本発明は高電圧部に対ブる比キ
ャパシタンスを有意に増加することに指向する。

本発明はアルミニウム　コンデンサ箔を電解液浴に直流
の影響下で通してかかるコンデンサ箔をエツチングする
方法において、高い立方組織を有する箔を１．５〜７％
の塩酸および２％までの塩化アルミニウムの形態のアル
ミニウムを含有する電解浴に、７０〜１１０クーロン／
　ｃｉの電荷を通しながら７０〜８５℃の温度節回で通
すことを３％にする。

電流密度を０，１３〜０．１８５Ａ／ｃシの範凹にする
。

アルミニウム電解コンデンサ箔の比キャパシタンスを高
めるために二三のファクターがある。この一つのファク
ターはトンネル密度（ｊｌｌｎｎｅｌｄｅｎｓｌｔｙ　
＞およびトンネル構造を有意に改良することである。殆
んど直線で長いトンネルはエツチングにより生ずる表面
積が大きい。トンネル密度を高める場合には、表面積の
相当する拡大が生ずる。比キャパシタンスを制御する他
の主なファクターは使用するアルミニウムのタイプであ
る。本発明においては、高い立方組織を有するアルミニ
ウム箔を腐食するのに好ましく、トンネル開始を均一に
かつ長くし、この結果としてトンネル密度を高めること
ができる。比キャパシタンスの増加を制御する他の主な
ファクターはトンネル開始および腐食トンネルの深さお
よび巾を制御する腐食電解液である。表１に示すように
、腐食ずべきアルミニウム箔および腐食電解液を適当に
組合ゼることによって極めて均一なトンネル開始が得ら
れる。

表　　１ 前のタイプ　　Ｊ法のタイプ　　　２６０ボルトにおけ
るＣＶ、Ｖ−μＦｆ 標準非立方　　　　酋　通　　　　　　　　　　　２０
０標準非立方゛　　　本発明　　　　　　　　　　　２
１０新規高立方　　　　普　通　　　　　　　　　　　
２１０新規高立方　　　　本発明　　　　　　　　　　
　３０５本発明におりる腐食電解液の化学は、高ボルト
、例えば２００ポル１〜以上における陽極箔のＤＣエツ
チングの腐食特性を制御する主なファクターで必る。塩
酸は本発明において他の塩化物に対して用いるのが好ま
しい。なぜならば、塩酸は本発明の方法で開発する極め
て長いトンネルを妨害する水酸化アルミニウムの沈澱を
避けるようにするためである。この沈澱が生ずる場合に
は、箔の高い立方特性を妨げ、このために高い立方組織
箔および腐食方法の適当な組合せを用いる場合に誘導で
きる密度を十分利用することができない。

温度は約７５℃またはこれ以上に維持して蒸発損失を最
小にし、プロセスを経済的で、かつ制御しやすくする。

本発明の方法は、従来存在する製造機械に必要とする大
きな変更を加えることなく、入手しうる普通の箔より高
いまたは有意に高いキャパシタンス値を得ることのでき
る極めて簡単な単一工程のエツチング　プロセスを達成
することができる。

本発明の方法の利点は、箔表面の１０　’　／　ｃｌよ
り大ぎいトンネル密度を有する腐食トンネルが箔上に均
一に分布することである。平面形成電圧（ｐｌａｎｎｅ
ｄ　　ｆｏｒｍｉｎｇ　　ｖｏｌｔａｇｅ　）に必要な
エツチングまたはトンネル直径は本発明の方法で注意し
て制御できる電解アルミニウム腐食速度によって主とし
て定めることができる。本発明の方法によって、最小す
能なアルミニウム腐食により最大可能な表面拡大および
キャパシタンス利益を十分な箔強さを維持しながら得る
ことができる。

次に、本発明を添付図面について説明する。

本発明の好適な例においては、高い立方組織および１０
０ミクロンの厚さを有する少なくとも９９．９９％純度
のアルミニウム電解コンデンサ箔を３％の塩酸および１
％のアルミニウム（塩化物として）を含有する腐食電解
浴に７５℃でＤＣ電流の影響下で通して腐食する。電流
密度を０．１５５Ａ／ｃｔにし、および腐食クーロン（
ｅｔｃｈ　　ｃｏｕ　Ｉｏｍｂｓ　）を８０〜９０クー
ロン／ｄにする。この方法では第２図および第４図のＳ
ＥＭ写真に示すような腐食トンネル構造が得られる。

第１〜４図は腐食部の断面のトンネル構造を示している
。線状の薄灰色構造は箔の腐食トンネルを示しており、
箔の境界面は取付用マットに対してトンネルの上下を僅
かに見分けることができる。

第１図に示す従来法に対して、本発明の方法では第２お
よび４図のＳＥＭ写真に示され−Ｃいるように垂直面で
表わされている比較的に直線で、長い１〜ンネル構造が
得られることを示している。トンネルである薄灰色区域
は、更に箔を貫通する。これらの区域は幾分規則正しい
パターンの状態を示し、トンネル構造の密度は第１図に
示されている従来法における密度より著しく大きい。写
真から、興味あることは、多くのトンネルがＨいに交差
しておらず、このため箔をトンネル構造から除去できる
ことである。第３および４図を立体観察した場合、本発
明の方法では極めて高いトンネル密度および箔全体にわ
たるトンネルの均一分布が得ることがわかる。

上述するように１００ミクロン厚さで、高い立方組織の
箔を用いる本発明の方法において、溶解するアルミニウ
ムの分量は８．４６〜９，６５ｎ＋ｇ　／　ｃｌの範囲
である。次に示す表■は、１ｌｊ１極酸化物を２６０ボ
ルトおよび４６５ボルトで形成する場合にＪ５ける箔の
比キャパシタンスを示している。表■中、ＣＶ数値はキ
ャパシタンスＸ電圧の値であり、またＣＶ／ｍｇ数値は
１ｃ１１′当り溶解したアルミニウムωで割ったキャパ
シタンスＸ電圧の値Ｃある。この数値はエツチング　プ
ロセスの相対効率の程度を示す。

表　　■ ８．４６　３０６　３６　２６６”　　３１９．６５　
３０４　３１　２７１　２８本発明におけるパラメータ
中、次のように変えることができる。アルミニウム箔と
して非常に高い立方組織を有する箔を用いることができ
、この箔は１００方向にグレイン（ｇｒａｉｎｓ）の高
い配向を有することを意味する。本発明の方法の目的の
ために、１００方向に配向した少なくとも７０％のグレ
インを有する箔が所望の結果を十分に達成できることを
見出した。この箔はソー７　アルミニウムコンパニー　
（３ｈｏｗａ　　ＡＩｕｍｉｎｕｍ　Ｃｏ　、　）　、
　　トーヨウ　アルミニウム　コンパニー（Ｔ　ｏｙ。

Ａ　ｌｕｍｉｎｕｍ　Ｃｏ　、　）および５ＣＡＬ、デ
ビジョンオブ　ペチニイ　アルミニウム　コンパニー（
Ｄ　ｔｖｉｓｉｏｎ　　ｏｆ　　Ｐ　ｅｃｈｉｎｅｙ　
　Ａ　ｌｕｍｉｎｕｍＣＯｌ）から一般に入手すること
ができる。高い立方性部（ｈｉｇｈ　　ｃｕｂｉｃｉｔ
ｙ　　ｆｏｉｌ）はエツチングにより生ずる表面積を保
持しながら、非常にまっすぐなトンネルを形成すること
ができる。ｌ−ンネル開始を極めて均一にし、トンネル
密度を高めることができる。箔の立方性を高くする程、
比キャパシタンスは高くなる。しかしながら、製造目的
のために、７０％またはよりよい立方性が十分であるこ
とは経験的に定めることができる。

また、本発明の方法の他のパラメータについでの数値の
範囲は得ることができる。電解液の化学は塩化物を多く
存在する酸性媒質を生成するのに指向する。塩酸は塩化
ナトリウムを生ずる沈澱を避けるのに好ましい。アルミ
ニウムの導入は電解浴を廉価にし、かつ、プロセスにｄ
３いての電解液の交替を最小にする。電解浴に対するパ
ラメータの範囲は次のようにづることができる。塩酸は
１．５〜７％の５ｍ度範囲で存在することができ、塩化
物の形態のアルミニウムは０〜２％の範囲で存在するこ
とができる。プロセスの温度範囲は７０〜８５℃にする
ことができる。電流密度は０．１３〜・０．１８５Ａ　
／　ｃｄの範囲にすることかぐきる。また、腐食クーロ
ンは７０〜１１０クーロン／Ｃシの範囲にすることがで
きる。上述するこれらのパラメータの範ｍ１は高ボルト
箔を多量生産づる［：Ａ的のために経験的に定めること
ができる。十述ケるパラメータの範囲は、これらのパラ
メータを監視する精密な制御システムを用いることなく
、箔を高速多は生産することができ、このために本発明
の方法を実１ｉｆ！する設備は比較的に安価である３、
温度範囲に関１）で、８５℃以にでは蒸発が有意なファ
クターとなる。温度が１０℃以下の場合には、エツチン
グ　プロセスは作業ができないか、または作業を効果的
に実施することができない。電流密度について、電流密
度範囲の下限値以下の密度はトンネル開始が低く、この
ためにトンネル密度が低くなる。電流密度がこの範囲の
１限より高い場合には、すでに開始したトンネルの深さ
と新しいトンネルの開始どの相互にＪ３いて競争する７
ｊめに、トンネルの大きさが不均一になる傾向がある。

エツチングプロセスのいかなる場合でも、陽極箔が高電
圧において酸化物により形成される場合に（Ｊ、多くの
作用が終了しているから、不均一　１−ンネルは避（プ
る必要がある。

次の表■は、本発明の方法トーより１ｑだエツチング　
プロセスの時間の変化により溶解した鶴の溶解量および
腐食前におけるキＡ・パシタンスの統訂的試験結果を示
（］でいる。

表　　■ ２６０ボルトにおける 溶解量ρ　　　　　　　キャパシタンスＩｎ（Ｊ、、／
ｃｉ　　　　　　　μＦ　／　ｃＪ　　ポル１〜−μＦ
　／　ｃＪ６．５４　　　　　　　０．９５　　　　　
２５２７．７３　　　　　　　１．００　　　　　２６
６８．８１　　　　　　　１．０４　　　　　２７６９
．９７　　　　　　　１．１５　　　　　３０６１１．
１７　　　　　　　１．２１　　　　　３２１第５図に
示すグラフは、２６０ポル１〜で形成したクーロンμＦ
　／　ｃｉで表わしたキャパシタンス−生成物ＣＶ　／
　ｃｌに対するクー【］ン／Ｃ艷で表わした腐食電荷の
作用を示し−Ｃいる。

上述する実施例から、本発明により腐食して得た箔は高
電圧電解コンデンサに使用でき、かつ従来において得ら
れたよりＣイ当り署しく高い比４−ヤバシタンスが（ｑ
られることがわかる。このＩこめに、与えられたキャパ
シタンスを得る場合に、コンデンサは小容積にすること
ができ、まｌ、同じ容積の場合ぐも高い４−ヤバジタン
スを得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図おにび第３図は従来法により腐食して形成ＩＪた
１−ンネル構造を示づアルミニウム電解コンデンリ箔の
１片の断面のＳＥＭ写真、 第２図および第４図は本発明の方法により腐食した比較
的に直線の長い１ヘンネル構造を示すアルミニウム電解
コンデンサ箔の一片の断面のＳ　Ｅ　ｆｖｌ写真、およ
び 第５図は本発明の方法で形成した箔のキャパシタンスＪ
３ける腐食クーロンの効果を示すグラフである。 手　　続　　補　　正　　書　（方式）昭和６０年４月
　３日 昭和５９年特許願第２６５　＜　９　ｄ号２、発明の名
称 高定ＬＪ（アルミニ肖ム電解：！〕デシサ箔のエラ千ン
グ方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　　　ノース・アメリカン・フィリ゛ソブス・コー
ホし一ショゝ７ ４、代“埋入 ６補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 ７補正の内容　（別紙の通り） ・（１）明細書第１８頁第１８行の「１片の断面のＳＥ
ＭＪ’を「金属組織顕微鏡」と訂正し、および同頁第１
６行の「−片の断面のＳＥＭｊを「金属組織顕微鏡」と
訂正する０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高電圧アルミニウム電解コンデンサ箔を電解浴に直
   流の影響下で通してかかる箔をエッチングする方法にお
   いて、高い立方組織を有する箔を１．５〜７％の塩酸お
   よび２％までのアルミニウム（塩化物として）を含有す
   る電解浴に、７０〜１１０クローン／ｃｍ＾２の電荷を
   通しながら７０〜８５℃の範囲の温度で通すことを特徴
   とする高電圧アルミニウム電解コンデンサ箔のエッチン
   グ方法。 ２、前記アルミニウム箔は１００ミクロン厚さにし、か
   つ７０％またはこれ以上の立方性を有する特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３、電解浴における塩酸の含有量を３％にする特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ４、電解浴における塩化物としてのアルミニウムの含有
   量を１％にする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、前記電解浴の温度を７５℃にする特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ６、電流密度を０．１３〜０．１８５Ａ／ｃｍ＾２の範
   囲にする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７、腐食クーロンを８０〜９０クーロン／ｃｍ＾２の範
   囲とする特許請求の範囲第１項記載の方法。