JP2007036043A - アルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量の増大、耐水性の向上、漏れ電流の低減に効果のあるアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法を提供する。
【解決手段】エッチングされたアルミニウム箔表面に陽極酸化皮膜を形成するアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法において、
所定電圧で陽極酸化を行う前に、エッチング箔に水和処理を施した後、０．１〜３．０ｗｔ％のホウ酸を混合したリン酸またはその塩の水溶液中にて、所定電圧未満で陽極酸化を行うことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明はアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法に関するものである。

従来、アルミニウム電解コンデンサ用電極箔は、陽極金属としてエッチングにより表面積を拡大したアルミニウム箔を用い、陽極酸化によって形成されるアルミニウムの酸化皮膜を誘電体として用いたものである。
具体的には、エッチングされたアルミニウム箔を水和処理後、ホウ酸、リン酸、アジピン酸またはその塩の単一な水溶液中で所定電圧を印加して陽極酸化皮膜を形成（化成）する。この酸化皮膜はボイド等の欠陥が多数存在しており、これらの欠陥を除去するために熱処理等の減極処理、および再陽極酸化処理を数回行っている。

また、リン酸またはその塩の水溶液中で陽極酸化を行い、次にホウ酸またはその塩の水溶液中で陽極酸化を行って形成された複合皮膜は、ホウ酸またはその塩で陽極酸化した皮膜と比べて、高い静電容量が得られるが、耐水性試験（水による煮沸）で劣ることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

さらに、エッチングされたアルミニウム箔を高温の純水中に所定時間浸漬処理した後、リン酸またはリン酸塩水溶液中に浸漬し、続いて、カルボン酸またはその塩を含有するホウ酸水溶液中に、アルミニウム箔を浸漬して陽極酸化することにより、高い静電容量が得られることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
永田伊佐也，「電解液陰極アルミニウム電解コンデンサ」，日本蓄電器工業株式会社，平成９年２月２４日，第２版，ｐ．２８９−２９０ 特許第２７２７８２３号公報

近年要望の強いアルミニウム電解コンデンサの小形化に応えるために、アルミニウム電解コンデンサ用電極箔は静電容量を高めることが求められている。
このために、上記のリン酸化成とホウ酸化成の複合化成はたいへん効果的であるが、この複合皮膜は耐水性が劣り、かつ漏れ電流も高いため、アルミニウム電解コンデンサ用電極箔として使用することは難しいという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するものであり、静電容量が高く、耐水性に優れ、かつ漏れ電流の低いアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法を提供するものである。

本発明は、上記課題を解決するもので、エッチングされたアルミニウム箔表面に陽極酸化皮膜を形成するアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法において、
所定電圧まで陽極酸化を行う前に、エッチング箔に水和処理を施した後、ホウ酸を混合したリン酸またはその塩の水溶液中にて、所定電圧未満で陽極酸化を行うことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法である。

また、上記のリン酸またはその塩の水溶液中に含まれるホウ酸量が０．１〜３．０ｗｔ％であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法である。

本発明は、エッチングされたアルミニウム箔に、水和処理にて疑似ベーマイト皮膜を形成し、続いてホウ酸を混合したリン酸またはその塩の水溶液中で陽極酸化することで、陽極酸化皮膜表面に付着したリン酸が、その後の陽極酸化における皮膜への溶質の混入を抑制し、結晶性の高い誘電体皮膜が形成される一方、適量のホウ酸が陽極酸化皮膜に取り込まれるため皮膜中の欠陥が少なくなる。その結果、静電容量が高く、耐水性に優れ、かつ漏れ電性の低いアルミニウム電解コンデンサ用電極箔を製造することができる。

［実施例１〜７］
以下、本発明の実施例について説明する。
まず、エッチングされたアルミニウム箔を液温９０±２℃の純水に５分間浸漬し、水和皮膜を形成した。このアルミニウム箔を、０．０５〜４．０ｗｔ％の濃度のホウ酸を含み、比抵抗４５０Ω・ｃｍ、ｐＨ６．５に調整したリン酸アンモニウム水溶液中にて、液温８５±２℃で２３０Ｖまで化成電圧を上昇させ、同電圧で３分間保持した。
次に、比抵抗４５０Ω・ｃｍ、ｐＨ４．５に調整したホウ酸アンモニウム水溶液中にて、液温８５±２℃で３５０Ｖまで化成電圧を上昇させ、同電圧で１５分間保持した。
その後、約５５０℃で５分間の熱処理と３．０ｗｔ％リン酸水溶液への７０℃５分間の浸漬による減極処理、および上記ホウ酸アンモニウム水溶液中での修復化成を数回行った。

（従来例）
また、実施例１〜７のホウ酸を溶解したリン酸アンモニウム水溶液中での化成を行わなかった以外は、実施例１〜７と同様の方法で電極箔を作製した。

上記の実施例１〜７および従来例について皮膜耐電圧、静電容量、耐水性、漏れ電流について評価を行い、表１の結果を得た。
ここで、皮膜耐電圧は、７５００Ω・ｃｍに調整したホウ酸水溶液中にて、被測定面積５ｃｍ^２の試験片に、液温８５±２℃で電流２．０ｍＡを印加し、３１５Ｖ到達後５分後の電圧値を皮膜耐電圧とした。
静電容量は、皮膜耐電圧を測定した試験片を使用し、３０Ω・ｃｍに調整した五ホウ酸アンモニウム水溶液にて液温３０℃で測定した。
耐水性は、静電容量を測定した試験片を沸騰した純水中に１時間浸漬した後、乾燥させ、この試験片に皮膜耐電圧の測定と同様に電流を印加し、３１５Ｖに到達するまでの時間を測定した。なお、到達時間の短いものほど耐水性が優れている。
漏れ電流は、７５００Ω・ｃｍに調整したホウ酸水溶液中で、被測定面積５０ｃｍ^２の試験片に２４０Ｖの電圧を印加し、３分後の電流値を測定した。

表１から明らかなように、実施例２〜６は、従来例と比較して高い静電容量が得られており、改善効果が見られる。しかし、ホウ酸添加量４．０ｗｔ％の実施例７は従来例と比較して、静電容量、漏れ電流ともに改善効果が小さい。
また、ホウ酸添加量０．１〜３．０ｗｔ％の実施例２〜６は従来例と比較して耐水性に優れ、漏れ電流が低いのに対し、ホウ酸添加量０．０５ｗｔ％の実施例１では、耐水性、漏れ電流の改善が十分ではない。よって、リン酸アンモニウム水溶液へのホウ酸の添加量は０．１〜３．０ｗｔ％の範囲が望ましい。

また、すべての陽極酸化工程を、ホウ酸を混合したリン酸またはその塩の水溶液中で実施しても、同様の効果が得られるが、この水溶液は火花電圧が低いため、この水溶液で陽極酸化できる電圧は限られてしまう。
そのため、上記ホウ酸を混合したリン酸またはその塩の水溶液中にて、所定電圧未満で陽極酸化する第１段の工程と、所定電圧まで陽極酸化する第２段の工程とに分けることが好ましい。

また、第２の工程については、ホウ酸、リン酸等の無機酸若しくはその塩の水溶液、有機カルボン酸若しくはその塩の水溶液、またはこれらの混合したものの水溶液で行ってもよく、酸またはその塩の種類に限定されるものではない。

Claims (2)

1. エッチングされたアルミニウム箔表面に陽極酸化皮膜を形成するアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法において、
   所定電圧で陽極酸化を行う前に、エッチング箔に水和処理を施した後、ホウ酸を混合したリン酸またはその塩の水溶液中にて、所定電圧未満で陽極酸化を行うことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法。
2. 請求項１記載のリン酸またはその塩の水溶液中に含まれるホウ酸量が０．１〜３．０ｗｔ％であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ用電極箔の製造方法。