JP4392313B2 - 固体電解コンデンサ用電極部材とその製造方法、および固体電解コンデンサ用電極部材を用いた固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、固体電解コンデンサ用電極部材とその製造方法、およびこの固体電解コンデンサ用電極部材を用いた固体電解コンデンサに関し、特定的には、アルミニウム板またはアルミニウム箔を基材として用い、機能性高分子を固体電解質として用いた固体電解コンデンサ用電極部材とその製造方法、およびこの固体電解コンデンサ用電極部材を用いた固体電解コンデンサに関する。

一般に、電源回路の２次側回路部分やパーソナルコンピューターのＣＰＵ周りの回路部分等に使用される電解コンデンサには、小型でかつ高容量であることが強く望まれている。さらに、この種の電解コンデンサには高周波に対応した低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化が要求されている。この低ＥＳＲ化を実現するために、電導度の高い機能性高分子を固体電解質として用いた固体電解コンデンサが開発され、実用化されているともに、高分子固体電解コンデンサの需要が高まりつつある。

従来の固体電解コンデンサは、高容量化のために電極の表面積を拡大することができるように構成されている。これを実現するための固体電解コンデンサの構造として、一続きの電極を回旋した円筒型、何枚もの電極を積層した積層型が採用されている。

たとえば、特開昭５９−１０８３１１号公報（特許文献１）では、積層型の固体電解コンデンサ用電極の構成として、所定形状に形成したエッチングによって表面積が拡大された箔状のアルミニウムシートを複数枚積層し、かつ圧着してアルミニウム箔積層体を構成し、アルミニウム箔積層体に上面より下面に貫通する複数の条溝を穿設したものが記載されている。

円筒型の固体電解コンデンサでは、陽極として誘電体層を付与したアルミニウム板またはアルミニウム箔やアルミニウムエッチド板またはアルミニウムエッチド箔が使用され、陰極導電体としてアルミニウム箔やアルミニウムエッチド箔が使用されている。積層型の固体電解コンデンサでは、陽極として誘電体層を付与したアルミニウム板またはアルミニウム箔やアルミニウムエッチド板またはアルミニウムエッチド箔が使用され、陰極導電体としてグラファイトペースト層及び銀ペースト層が使用されている。

実質的に陰極の作用をするのは電解質層である。この電解質層の材料として、固体電解コンデンサにおいて低ＥＳＲ化を実現するために電導度の高い機能性高分子が用いられる。たとえば、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフランおよびこれらの誘電体よりなる群から選ばれる導電性高分子化合物、特に、ポリピロール、ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン等が低ＥＳＲ化の目的で用いられている。

しかしながら、円筒型の固体電解コンデンサにおいて陰極導電体として用いられるアルミニウム箔やアルミニウムエッチド箔は、その表面に堅牢な酸化被膜が形成されているために、電解質層との界面の抵抗値（表面抵抗値）を増大させるという問題があった。この表面抵抗値の増大が、円筒型の固体電解コンデンサにおいて低ＥＳＲ化を図る上で障害となっていた。

一方、小型化かつ高容量化を実現するためには、固体電解コンデンサにおいて陽極と陰極導電体の単位投影面積当たりの表面積を拡大する必要がある。

たとえば、小型化かつ高容量化を実現するために、特開２００２−３６７８６７号公報（特許文献２）では、純度が９９％以上のタンタル、ニオブ、アルミニウムのいずれかからなる弁作用金属箔製の陽極体と、この陽極体上に形成された弁作用金属粉末製の電極層からなる固体電解コンデンサ用電極部材が提案されている。

また、小型化かつ高容量化を実現するために、特開２００３−２７２９５８号公報（特許文献３）では、ニオブ箔からなる低融点の弁作用金属箔と、この弁作用金属箔より融点が高いタンタルからなる弁作用金属またはその合金の粉末を用いて上記弁作用金属箔上に形成された電極層からなる固体電解コンデンサ用電極部材が提案されている。

しかしながら、これらの電極部材は陽極体と電極層の密着性が十分でなく、単位投影面積当たりの表面積を拡大する上で限界があるので、さらに小型でかつ高容量化の要求に応え得るものではなかった。
特開昭５９−１０８３１１号公報 特開２００２−３６７８６７号公報 特開２００３−２７２９５８号公報

そこで、この発明の目的は上述の問題を解決することであり、表面抵抗値が低く、低ＥＳＲ化を達成することができる固体電解コンデンサ用電極部材を提供することである。

また、この発明のもう一つの目的は、電極の単位投影面積当たりの表面積が拡大することができるとともに、高容量化を達成することができる固体電解コンデンサ用電極部材を提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、低ＥＳＲ化と高容量化を達成することができる固体電解コンデンサ用電極部材の製造方法を提供することである。

この発明のさらに別の目的は、低ＥＳＲ化と高容量化を達成することができる固体電解コンデンサ用電極部材を用いた固体電解コンデンサを提供することである。

本発明者らは、従来技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、アルミニウムに炭素含有物質を付着させた後に特定条件で加熱することによって上記の目的を達成可能な固体電解コンデンサ用電極部材を得ることができることを見出した。このような発明者らの知見に基づいて本発明はなされたものである。

この発明に従った固体電解コンデンサ用電極部材は、アルミニウムと、このアルミニウムの表面上に形成された炭素含有層とを備え、このアルミニウムと炭素含有層との間に形成された、アルミニウム元素と炭素元素を含む介在層をさらに備える。

この固体電解コンデンサ用電極部材においては、アルミニウムと炭素含有層との間に形成された介在層が、アルミニウムと炭素含有層との間の密着性を高める作用をする。したがって、電極部材内部で抵抗が増加することはなく、低ＥＳＲ化を阻害することはない。また、炭素含有層は、アルミニウムの表面積を拡大または増大させる作用をする。したがって、本発明の電極部材を用いて固体電解コンデンサの小型化と高容量化を達成することができる。

また、この発明の固体電解コンデンサ用電極部材において、介在層は、アルミニウムの表面の少なくとも一部の領域に形成された、アルミニウムの炭化物を含む第１の表面部分を構成する。炭素含有層は、第１の表面部分から外側に向かって延びるように形成された第２の表面部分を構成する。

このような構成において、第２の表面部分がアルミニウムの表面積を増大させる作用をする。また、アルミニウムと第２の表面部分との間にはアルミニウムの炭化物を含む第１の表面部分が形成されているので、この第１の部分が、アルミニウムの表面積を増大させる第２の表面部分との間の密着性を高める作用をする。これにより、固体電解コンデンサ用電極部材において炭素含有層の密着性の向上と表面積の増大とをより効果的に達成することができる。

さらに、この発明の固体電解コンデンサ用電極部材において、炭素含有層は炭素粒子をさらに含み、第２の表面部分は第１の表面部分と炭素粒子との間に形成されてアルミニウムの炭化物を含む。

このような構成においては、厚い炭素含有層を形成しても、炭素含有層とアルミニウムの密着性を確実に保持することができる。

以上のように構成された本発明の固体電解コンデンサ用電極部材においては、炭素含有層が酸化被膜に代わってアルミニウムの表面に存在するため、表面抵抗値を上昇させることなく、固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化を達成することができる。

この発明の固体電解コンデンサ用電極部材において、炭素含有層は、炭素粒子に加えて、アルミニウム粒子を含み、アルミニウム粒子の表面の少なくとも一部の領域に形成されてアルミニウムの炭化物を含むアルミニウム粒子表面部分と、アルミニウム粒子表面部分からアルミニウム粒子の表面の外側に向かって延びるように形成されてアルミニウムの炭化物を含むアルミニウム粒子外側部分とをさらに含むのが好ましい。この場合、より厚い炭素含有層を形成しても、炭素含有層内での密着性を高めることができ、剥離を防止することができる。

この発明の固体電解コンデンサ用電極部材において、好ましくは、炭素含有層は、アルミニウム元素と炭素元素を含む介在物を内部に含む。

炭素含有層が薄い場合は、上記の介在層の存在のみによって、アルミニウムと炭素含有層との密着性を従来よりも向上させることができる。しかし、炭素含有層が厚い場合は、炭素含有層の内部で剥離が生じる可能性がある。この場合、炭素含有層の内部にアルミニウム元素と炭素元素を含む介在物を形成することによって、炭素含有層内での密着性を高めることができ、剥離を防止することができる。

上記の介在物は、アルミニウム元素と炭素元素との化合物であるのが好ましい。また、炭素含有層は、アルミニウム元素と炭素元素との化合物であるのが好ましい。

この発明の固体電解コンデンサ用電極部材において、炭素含有層は、アルミニウムの表面から外側に延びるように形成されているのが好ましい。この場合、炭素含有層がアルミニウムの表面積を拡大又は増大させる作用をより効果的に発揮する。

この発明の固体電解コンデンサ用電極部材においては、アルミニウムの厚みは５μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。

この発明の固体電解コンデンサ用電極部材においては、炭素含有層はアルミニウムの少なくとも一方の面に形成すればよく、その厚みは０．０１μｍ以上５ｍｍ以下であるのが好ましい。

この発明に従った固体電解コンデンサは、上述のいずれかの特徴を有する固体電解コンデンサ用電極部材を備える。これにより、固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化と高容量化を達成することができる。

この発明に従った固体電解コンデンサ用電極部材の製造方法は、炭素含有物質をアルミニウムの表面に付着させる工程と、炭素含有物質が表面に付着されたアルミニウムを、炭化水素含有物質を含む空間に配置した状態で加熱する工程とを備える。

この発明の製造方法では、炭素含有物質をアルミニウムの表面に付着させ、炭化水素含有物質を含む空間で上記アルミニウムを加熱するという簡単な工程で、アルミニウムの表面を炭素含有層で被覆することができるだけでなく、アルミニウムと炭素含有物質層との間にアルミニウム元素と炭素元素を含む介在層を形成することができる。これにより、アルミニウムと炭素含有層との間の密着性を高めることができる。

以上のように、この発明の固体電解コンデンサ用電極部材によれば、表面抵抗値を減少させるとともに、固体電解コンデンサの容量を増大させることができる。また、本発明の固体電解コンデンサ用電極部材を用いて固体電解コンデンサを構成すれば、低ＥＳＲ化と高容量化を達成することができる。

図１に示すように、この発明の一つの実施の形態として固体電解コンデンサ用電極部材の断面構造によれば、アルミニウム（アルミニウム板またはアルミニウム箔）１の表面上に炭素含有層２が形成されている。アルミニウム１と炭素含有層２との間には、アルミニウム元素と炭素元素とを含む介在層３が形成されている。炭素含有層２は、アルミニウム１の表面から外側に延びるように形成されている。介在層３は、アルミニウム１の表面の少なくとも一部の領域に形成された、アルミニウムの炭化物を含む第１の表面部分を構成している。炭素含有層２は、第１の表面部分３から外側に繊維状またはフィラメント状の形態で延びるように形成された第２の表面部分２１を含む。第２の表面部分２１は、アルミニウム元素と炭素元素との化合物である。また、炭素含有層２は多数個の炭素粒子２２をさらに含む。第２の表面部分２１は、第１の表面部分３から外側に繊維状またはフィラメント状の形態で延び、第１の表面部分３と炭素粒子２２との間に形成されてアルミニウムの炭化物を含む。

また、図２に示すように、この発明のもう一つの実施の形態として固体電解コンデンサ用電極部材の断面構造は、図１に示す断面構造と同様の構造を有し、炭素含有層２が多数個の炭素粒子２２とアルミニウム粒子２３とをさらに含む。第２の表面部分２１は、第１の表面部分３から外側に繊維状又はフィラメント状の形態で延び、第１の表面部分３と炭素粒子２２との間に形成されてアルミニウムの炭化物を含む。さらに、アルミニウム粒子表面部分２４は、アルミニウム粒子２３の表面の少なくとも一部の領域に形成されてアルミニウムの炭化物を含む。アルミニウム粒子外側部分２５は、アルミニウム粒子表面部分２４からアルミニウム粒子２３の表面の外側に向かってサボテン状の形態で延びるように形成されてアルミニウムの炭化物を含む。

この発明の固体電解コンデンサ用電極部材は、陽極または陰極導電体のいずれにも好適に用いられる。

この発明の固体電解コンデンサ用電極部材においては、炭素含有層はアルミニウムの少なくとも片方の面に形成すればよく、その厚みは０．０１μｍ以上５ｍｍ以下の範囲内であるのが好ましい。特に、陽極の場合は１μｍ以上５ｍｍ以下の範囲内、陰極導電体の場合は０．５μｍ以上３００μｍ以下の範囲内で箔あることが好ましい。

この発明の固体電解コンデンサ電極部材は、アルミニウムを基材として用い、電導度の高い機能性高分子を固体電解質として用いた高分子固体電解コンデンサ用電極部材であるのが好ましい。

この発明の一つの実施の形態またはもう一つの実施の形態において、炭素含有層が形成される基材としてのアルミニウムは、特に限定されず、純アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることができる。本発明で用いられるアルミニウムは、その組成として、鉛（Ｐｂ）、珪素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ガリウム（Ｇａ）、ニッケル（Ｎｉ）およびホウ素（Ｂ）の少なくとも１種の合金元素を必要範囲内において添加したアルミニウム合金、または、上記の不可避的不純物元素の含有量を限定したアルミニウムも含む。

アルミニウムの厚みは、特に限定されないが、５μｍ以上１ｍｍ以下の範囲内であるのが好ましい。特に、この発明の固体電解コンデンサ用電極部材において、陽極の場合は２０μｍ以上１ｍｍ以下、陰極導電体の場合は５μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とするのが好ましい。

上記のアルミニウムは、公知の方法によって製造されるものを使用することができる。たとえば、上記の所定の組成を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を調製し、これを鋳造して得られた鋳塊を適切に均質化処理する。その後、この鋳塊に熱間圧延と冷間圧延を施すことにより、アルミニウムを得ることができる。なお、上記の冷間圧延工程の途中で、１５０℃以上４００℃以下の範囲内で中間焼鈍処理を施してもよい。

本発明の固体電解コンデンサ用電極部材の製造方法の一つの実施の形態では、用いられる炭化水素含有物質の種類は特に限定されない。炭化水素含有物質の種類としては、たとえば、メタン、エタン、プロパン、ｎ‐ブタン、イソブタンおよびペンタン等のパラフィン系炭化水素、エチレン、プロピレン、ブテンおよびブタジエン等のオレフィン系炭化水素、アセチレン等のアセチレン系炭化水素等、またはこれらの炭化水素の誘導体が挙げられる。これらの炭化水素の中でも、メタン、エタン、プロパン等のパラフィン系炭化水素は、アルミニウムを加熱する工程においてガス状になるので好ましい。さらに好ましいのは、メタン、エタンおよびプロパンのうち、いずれか一種の炭化水素である。最も好ましい炭化水素はメタンである。

また、炭化水素含有物質は、本発明の製造方法において液体、気体等のいずれの状態で用いてもよい。炭化水素含有物質は、アルミニウムが存在する空間に存在するようにすればよく、アルミニウムを配置する空間にどのような方法で導入してもよい。たとえば、炭化水素含有物質がガス状である場合（メタン、エタン、プロパン等）には、アルミニウムの加熱処理が行なわれる密閉空間中に炭化水素含有物質を単独または不活性ガスとともに充填すればよい。また、炭化水素含有物質が液体である場合には、その密閉空間中で気化するように炭化水素含有物質を単独または不活性ガスとともに充填してもよい。

アルミニウムを加熱する工程において、加熱雰囲気の圧力は特に限定されず、常圧、減圧または加圧下であってもよい。また、圧力の調整は、ある一定の加熱温度に保持している間、ある一定の加熱温度までの昇温中、または、ある一定の加熱温度から降温中のいずれの時点で行なってもよい。

アルミニウムを加熱する空間に導入される炭化水素含有物質の重量比率は、特に限定されないが、通常はアルミニウム１００重量部に対して炭素換算値で０．１重量部以上５０重量部以下の範囲内にするのが好ましく、特に０．５重量部以上３０重量部以下の範囲内にするのが好ましい。

アルミニウムを加熱する工程において、加熱温度は、加熱対象物であるアルミニウムの組成等に応じて適宜設定すればよいが、通常は４５０℃以上６６０℃未満の範囲内が好ましく、５３０℃以上６２０℃以下の範囲内で行なうのがより好ましい。ただし、本発明の製造方法において、４５０℃未満の温度でアルミニウムを加熱することを排除するものではなく、少なくとも３００℃を超える温度でアルミニウムを加熱すればよい。

加熱時間は、加熱温度等にもよるが、一般的には１時間以上１００時間以下の範囲内である。

加熱温度が４００℃以上になる場合は、加熱雰囲気中の酸素濃度を１．０体積％以下とするのが好ましい。加熱温度が４００℃以上で加熱雰囲気中の酸素濃度が１．０体積％を超えると、アルミニウムの表面の熱酸化被膜が肥大し、アルミニウムの表面抵抗値が増大するおそれがある。

また、加熱処理の前にアルミニウムの表面を粗面化してもよい。粗面化方法は、特に限定されず、洗浄、エッチング、ブラスト等の公知の技術を用いることができる。

本発明の製造方法において、アルミニウムの表面に炭素含有物質を付着させた後、または、厚い炭素含有層を形成する場合、炭素含有物質とアルミニウム粉末を付着させた後、炭化水素含有物質を含む空間でアルミニウムを加熱する工程が採用される。この場合、アルミニウムの表面に付着される炭素含有物質は、活性炭素繊維、活性炭クロス、活性炭フェルト、活性炭粉末、墨汁、カーボンブラックまたはグラファイト等のいずれを用いてもよい。また、炭化珪素等の炭素化合物も好適に使用できる。付着方法は、バインダ、溶剤または水等を用いて、スラリー状、液体状または固体状等に上記の炭素含有物質を調製したものを、塗布、ディッピングまたは熱圧着等によってアルミニウムの表面上に付着させればよい。炭素含有物質をアルミニウムの表面上に付着させた後、加熱処理の前に、２０℃以上３００℃以下の範囲内の温度で乾燥させてもよい。

この発明の製造方法において、炭素含有物質はアルミニウム粉末を含んでいてもよい。また、炭素含有物質は、固体電解コンデンサの容量を高める目的で、強誘電体または高誘電率の酸化物を含んでもよい。

なお、この発明の製造方法において、炭素含有物質をアルミニウムの表面に付着させるためにバインダが用いられる場合、バインダは、カルボキシ変性ポリオレフィン樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩酢ビ共重合樹脂、ビニルアルコール樹脂、フッ化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、アクリロニトリル樹脂、ニトロセルロース樹脂、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス等の合成樹脂、ワックスまたはタール、およびにかわ、ウルシ、松脂、ミツロウ等の天然樹脂またはワックスが好適に使用できる。これらのバインダは、それぞれ分子量、樹脂種類により、加熱時に揮発するものと、熱分解により炭素前駆体として炭素含有層中に残存するものとがある。バインダは、有機溶剤等で希釈し、粘性を調整してもよい。

本発明の製造方法において、厚い炭素含有層を形成するために、アルミニウムの表面に炭素含有物質とアルミニウム粉末を付着させる場合には、上記の炭素含有物質１００重量部に対して０．０１重量部以上１００００重量部以下の範囲内の重量比率でアルミニウム粉末を添加するのが好ましい。

また、この発明に従った固体電解コンデンサ用電極部材の製造方法は、炭素含有物質をアルミニウムの表面に付着させ、炭化水素含有物質を含む空間で上記アルミニウムを加熱する工程の後、アルミニウムを冷却して再加熱する工程、すなわち、賦活処理工程をさらに備えてもよい。

この場合、アルミニウムを冷却して再加熱する工程は、１００℃以上６６０℃未満の温度範囲で行われるのが好ましい。

以下の従来例１〜２と実施例１〜１０に従って固体電解コンデンサ用電極部材（陰極導電体）を作製した。なお、実施例と比較するために炭素被覆アルミニウム箔の参考例も作製した。

（従来例１）
厚みが３０μｍのアルミニウム硬質箔（ＪＩＳ Ａ１０５０−Ｈ１８）を空気中にて温度３００℃で１２時間加熱し、固体電解コンデンサ用電極部材を作製した。アルミニウム箔の公称純度は９９．５５質量％、組成の質量分析値はシリコンが２２５０ｐｐｍ、鉄が３８００ｐｐｍであった。

（従来例２）
厚みが５０μｍのアルミニウム軟質箔（ＪＩＳ Ａ１０８０−Ｏ）に、塩酸１５％と硫酸０．５％を含む電解液中で温度５０℃、電流密度０．５Ａ／ｃｍ^２の条件にて５０秒間交流エッチング処理を施した後、エッチング後のアルミニウ箔を水洗、乾燥し、固体電解コンデンサ用電極部材を作製した。

（実施例１〜１０）
厚みが３０μｍのアルミニウム硬質箔（ＪＩＳ Ａ１０５０−Ｈ１８）の両面に炭素含有物質を塗布し、温度１００℃で１０分間乾燥処理することにより、付着させた。炭素含有物質の組成は、平均粒子径０．０５μｍのカーボンブラック１重量部に対し、平均分子量３０００のアクリル樹脂を１重量部、平均粒子径１μｍのアルミニウム粉末を表１に示す重量部加えたものをトルエンに分散させ、固形分３０％としたものであった。炭素含有物質の付着は、乾燥後の厚みがアルミニウム箔の片面側で表１に示す値となるようにした。

その後、炭素含有物質を付着させたアルミニウム箔を表１に示す雰囲気と温度の条件で１２時間加熱し、固体電解コンデンサ用電極部材を作製した。

（参考例）
厚みが３０μｍのアルミニウム硬質箔（ＪＩＳ Ａ１０５０−Ｈ１８）の両面に炭素含有物質を塗布し、温度１００℃で１０分間乾燥処理することにより、付着させた。炭素含有物質の組成は、カーボンブラック（三菱化学株式会社製 ♯２４００Ｂ）１重量部に対し、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を１重量部加えたものであった。炭素含有物質の付着は、乾燥後の厚みがアルミニウム箔の片面側で２μｍとなるようにした。

その後、炭素含有物質を付着させたアルミニウム箔を表１に示す雰囲気と温度の条件で１２時間加熱し、炭素被覆アルミニウム箔を作製した。

このようにして得られた炭素被覆アルミニウム箔は、実施例６にて加熱雰囲気を変更したものに相当する。

以下の従来例３と実施例１１〜１４に従って固体電解コンデンサ用電極部材（陽極）を作製した。

（従来例３）
厚みが１００μｍのアルミニウム軟質箔に、塩酸１２％とりん酸０．６％を含む電解液中で温度４０℃、電流密度０．５Ａ／ｃｍ^２の条件にて１００秒間交流エッチング処理を施した後、６０℃の１５０ｇ／Ｌのアジピン酸アンモニウム水溶液中で３Ｖに化成した。そして、化成後のアルミニウム箔を水洗、乾燥し、固体電解コンデンサ用電極部材を作製した。アルミニウム箔の公称純度は９９．９９質量％、組成の質量分析値はシリコンが１５ｐｐｍ、鉄が１６ｐｐｍ、銅が３９ｐｐｍであった。

（実施例１１〜１４）
厚みが３０μｍのアルミニウム硬質箔（ＪＩＳ Ａ１０５０−Ｈ１８）の両面に炭素含有物質を塗布し、温度１００℃で１０分間乾燥処理することにより、付着させた。炭化水素炭素含有物質の組成は、平均粒子径０．０５μｍのカーボンブラック１重量部に対し、平均分子量３０００のアクリル樹脂を１重量部、平均粒子径１μｍのアルミニウム粉末を表２に示す重量部加えたものをトルエンに分散させ、固形分５０％としたものであった。炭素含有物質の付着は、乾燥後の厚みがアルミニウム箔の片面側で表２に示す値となるようにした。

その後、炭素含有物質を付着させたアルミニウム箔を表２に示す雰囲気と温度の条件で１２時間加熱した後、６０℃の１５０ｇ／Ｌのアジピン酸アンモニウム水溶液中で３Ｖに化成した。化成後のアルミニウム箔を水洗、乾燥し、固体電解コンデンサ用電極部材を作製した。

従来例１〜３、実施例１〜１４および参考例で得られた固体電解コンデンサ用電極部材（または炭素被覆アルミニウム箔）において、静電容量、表面抵抗値、炭素含有層とアルミニウムとの密着性を評価した。評価条件は次に示すとおりである。評価結果を表１および表２に示す。

［静電容量］
各試料の静電容量は、ＪＥＩＴＡ（財団法人電子情報技術産業協会）規格 ＲＣ−２３６４Ａ 「アルミニウム電解コンデンサ用電極はくの試験方法」７．４項に記載の静電容量測定方法に従い、アジピン酸アンモニウムまたはホウ酸アンモニウム水溶液中で測定した。

［表面抵抗値］
交流インピーダンス法によって表面抵抗特性を評価した。

各試料を液温２０℃の１Ｍ塩酸水溶液中に浸漬させ、定電流下で交流インピーダンスを測定した。測定周波数は０．５から１０００Ｈｚまでの２０点とした。一般に、電極／水溶液界面における最も簡単な等価回路は、電荷移動抵抗と電気二重層容量との並列回路に溶液抵抗が直列に接続された回路で表される。そこで、本条件にて測定した交流インピーダンス測定値を複素平面上にベクトルとして表示し、Ｘ軸を実数部、Ｙ軸を虚数部で表わした。さらに、上記の方法で得られた各試料の交流インピーダンスの軌跡において、Ｘ軸との交点の値を表面抵抗値として採用した。

［密着性］
テーピング法によって密着性を評価した。幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの固体電解コンデンサ用電極部材の試料において、炭素含有層の表面に、幅１５ｍｍ、長さ１２０ｍｍの接着面を有する粘着テープ（住友スリーＭ株式会社製、商品名「スコッチテープ」）を押し当てた後、粘着テープを引き剥がして、密着性を次の式に従って評価した。

密着性（％）＝｛引き剥がし後の炭素含有層の重量（ｍｇ）／引き剥がし前の炭素含有層の重量（ｍｇ）｝×１００

表１と表２の結果から、実施例１〜１４の固体電解コンデンサ用電極部材は、従来例１〜３の固体電解コンデンサ用電極部材、参考例の炭素被覆アルミニウム箔に比べて、高い静電容量を示すとともに、低い表面抵抗値と高い密着性を示すことがわかる。すなわち、実施例１〜１４の固体電解コンデンサ用電極部材は、表面抵抗値を減少させるとともに、固体電解コンデンサの容量を増大させることができ、本発明の固体電解コンデンサ用電極部材を用いて固体電解コンデンサを構成すれば、低ＥＳＲ化と高容量化を達成することができることがわかる。

以上に開示された実施の形態や実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。

この発明に従った固体電解コンデンサ用電極部材を用いて固体電解コンデンサを構成することによって、低ＥＳＲ化および高容量化を達成することができる。

この発明の一つの実施の形態として固体電解コンデンサ用電極部材の断面構造を模式的に示す図である。 この発明のもう一つの実施の形態として固体電解コンデンサ用電極部材の断面構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１：アルミニウム、２：炭素含有層、３：介在層（第１の表面部分）、２１：第２の表面部分、２２：炭素粒子、２３：アルミニウム粒子、２４：アルミニウム粒子表面部分、２５：アルミニウム粒子外側部分。

Claims (10)

1. アルミニウムと、
   前記アルミニウムの表面上に形成された炭素含有層と、
   前記アルミニウムと前記炭素含有層との間に形成された、アルミニウム元素と炭素元素とを含む介在層とを備え、
   前記介在層は、前記アルミニウムの表面の少なくとも一部の領域に形成された、アルミニウムの炭化物を含む第１の表面部分を含み、
   前記炭素含有層は、前記第１の表面部分から外側に向かって延びるように形成された第２の表面部分を含み、
   前記炭素含有層は炭素粒子をさらに含み、前記第２の表面部分は前記第１の表面部分と前記炭素粒子との間に形成されてアルミニウムの炭化物を含む、固体電解コンデンサ用電極部材。
2. 前記炭素含有層は、アルミニウム粒子と、前記アルミニウム粒子の表面の少なくとも一部の領域に形成されてアルミニウムの炭化物を含むアルミニウム粒子表面部分と、前記アルミニウム粒子表面部分から前記アルミニウム粒子の表面の外側に向かって延びるように形成されてアルミニウムの炭化物を含むアルミニウム粒子外側部分とをさらに含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ用電極部材。
3. 前記炭素含有層は、アルミニウム元素と炭素元素とを含む介在物を内部に含む、請求項１または請求項２に記載の固体電解コンデンサ用電極部材。
4. 前記介在物は、アルミニウム元素と炭素元素との化合物である、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ用電極部材。
5. 前記炭素含有層は、アルミニウム元素と炭素元素との化合物である、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ用電極部材。
6. 前記炭素含有層は、前記アルミニウムの表面から外側に延びるように形成されている、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ用電極部材。
7. 前記アルミニウムの厚みは、５μｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ用電極部材。
8. 前記アルミニウムの一方表面に形成された前記炭素含有層の厚みは、０．０１μｍ以上５ｍｍ以下である、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ用電極部材。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ用電極部材を用いた固体電解コンデンサ。
10. 炭素含有物質をアルミニウムの表面に付着させる工程と、
    炭素含有物質が表面に付着された前記アルミニウムを、炭化水素含有物質を含む空間に配置した状態で加熱する工程とを備えた、固体電解コンデンサ用電極部材の製造方法。

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