JP2009004409A - 電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム箔の無駄な化学溶解によるエッチング倍率の低下を防止することのできる電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置１では、エッチング液が貯留されたエッチング槽２０の内部のうち、アルミニウム箔１０が電極２１、２２と対向する箇所から外れた液中ローラ２５周辺で、無駄なアルミニウム箔の化学溶解が発生しやすいので、かかる無電解箇所は、筐体３０によって周囲から分離してある。また、筐体３０の内側に対しては水を供給する。このため、筐体３０で囲まれた箇所では、水または酸濃度が極めて低いエッチング液が充満しているだけであるので、筐体３０の内側では、アルミニウム箔１０が電極２１、２２と対向していない無電解箇所に置かれても、アルミニウム箔１０の表面では無駄な化学溶解が発生しない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アルミニウム電解コンデンサに用いられる電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置および製造方法に関するものである。

昨今、電子機器の小形化に伴い、コンデンサの高容量化が望まれている。電解コンデンサの静電容量を増加させる方法としては、電極箔として使用するアルミニウム箔の表面積を拡大させる方法が挙げられ、これを達成する手段としては、塩酸を含むエッチング液中でアルミニウム箔に通電してアルミニウム箔の表面を電気化学的に粗面化する方法が一般的である。
このような方法を実施するための電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置は、例えば、図３に示すように、エッチング液が貯留されたエッチング槽１２０を有しており、エッチング槽１２０の内部には、アルミニウム箔１０の走行経路を規定する液中ローラ１２５と、エッチング槽１２０内でアルミニウム箔に対向する電極１２１、１２２とが配置されている。（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。

特開２００５−２４３６７１ 永田伊佐也著、「電解液陰極アルミニウム電解コンデンサ」、日本蓄電気工業株式会社、平成９年２月２４日、第２版第１刷、Ｐ２５０−２５２

しかしながら、図３に示す製造装置１００では、液中ローラ１２５の周辺には電極１２１、１２２が配置されていないため、アルミニウム箔１０が液中ローラ１２５の周辺を走行する間、アルミニウム箔１０には通電が行われない。
このため、液中ローラ１２５の周辺を走行する間、アルミニウム箔１０の表面では無駄な化学溶解が起こり、アルミニウム箔１０のエッチング倍率が低下するという問題がある。
特に、アルミニウム箔１０におけるピット長、ピット数を増大させ、表面積を増加させるには、エッチング電気量を大きくする必要があるので、アルミニウム箔１０の走行速度を遅く設定する。その結果、アルミニウム箔１０が液中ローラ１２５の周辺を通過する時間が長くなり、アルミニウム箔１０の表面での無駄な化学溶解が激しくなるという問題がある。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、アルミニウム箔の無駄な化学溶解によるエッチング倍率の低下を防止することのできる電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置および製造方法を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するものでありエッチング液が貯留されたエッチング槽と、該エッチング槽内で前記アルミニウム箔の走行経路を規定する液中ローラと、前記エッチング槽内で走行する前記アルミニウム箔に対向する電極とを備えた電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置において、前記エッチング槽内に、該エッチング槽内における前記アルミニウム箔の走行経路のうち、前記電極との対向箇所から外れた無電解箇所をエッチング液から分離する隔壁が配置されていることを特徴とする。

また、エッチング液が貯留されたエッチング槽と、前記エッチング槽内の液中ローラにより規定された走行経路に沿ってアルミニウム箔を走行させながら、前記エッチング槽内のアルミニウム箔に対向する電極に通電し、アルミニウム箔に電解エッチングを行う電解コンデンサ用エッチング箔の製造方法において、前記エッチング槽内に、該エッチング槽内における前記アルミニウム箔の走行経路のうち、前記電極との対向箇所から外れた無電解箇所をエッチング液から分離する隔壁を配置しておくことを特徴とする。

本発明においては、エッチング槽内のうち、前記電極との対向箇所から外れた無電解箇所、すなわち、液中ローラが配置されている箇所周辺では、無電解状態となって無駄な化学溶解が発生するので、当該箇所を、隔壁によって周囲から分離する。
その結果、当該箇所で、化学溶解が発生しても、隔壁の外側に比してエッチング液中のアルミニウム濃度が高いため、化学溶解を最小限に抑えることができる。
また、後述するように、隔壁により分離された空間内に、水、または前記エッチング液より低濃度のエッチング液を供給することで、前記隔壁により分離された空間内のエッチング液の酸濃度を低くできるので、化学溶解が発生しにくくなる。それ故、アルミニウムエッチング箔を製造する際、無駄な化学溶解に起因するエッチング倍率の低下を防止することができるので、静電容量の高い電解コンデンサ用エッチング箔を製造することができる。

本発明において、前記隔壁は、前記無電解箇所としての前記液中ローラおよびその周辺を前記エッチング液から分離可能な箇所に配置される。
特に、隔壁は、電極下端に設けると漏れ電流による電気化学溶解も抑制することができる。

本発明において、前記隔壁により分離された空間内では、水、または前記エッチング液より低濃度のエッチング液を供給するための給水口が備えられていることが好ましい。
このように構成することで、給水口から次々に、水、または低濃度のエッチング液が供給され、前記隔壁により分離された空間内のエッチング液の酸濃度を低くできるので、無駄な化学溶解が発生しにくい。
それ故、アルミニウムエッチング箔を製造する際、無駄な化学溶解に起因するエッチング倍率の低下を防止することができる。

この場合、前記給水口は、前記隔壁により分離された空間内の下部に備えられていることが好ましい。隔壁により分離された空間内の下部から水または低濃度のエッチング液を供給すると、隔壁で囲まれた空間全体に行き渡らせることができる。

本発明では、前記隔壁において前記アルミニウム箔を通過させる開口部は、前記アルミニウム箔を両側から挟むように配置された複数本の丸棒（円管を含む）により塞がれていることが好ましい。このように構成することで、隔壁の内側へのエッチング液の流入を防止でき、アルミニウム箔の化学溶解を防止することができる。

本発明においては、エッチング槽内のうち、前記電極との対向箇所から外れた箇所、すなわち、液中ローラが配置されている箇所では、無電解状態となってアルミニウム箔の化学溶解が発生するので、当該箇所を、隔壁によって周囲から分離する。
このため、隔壁で周辺から分離された空間内では、隔壁の外側よりエッチング液中のアルミニウム濃度が高いため、アルミニウム箔の化学溶解が発生しにくい。
それ故、アルミニウムエッチング箔を製造する際、アルミニウム箔の化学溶解に起因するエッチング倍率の低下を防止できるので、静電容量の高い電解コンデンサ用エッチング箔を製造することができる。

また、隔壁により分離された空間内に水または低濃度のエッチング液を供給することでエッチング液の酸濃度を低くすることができ、隔壁により分離された空間内でのアルミニウム箔の化学溶解をより確実に抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

［電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置の構成］
図１は、本発明を適用した電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置の要部構成図である。
図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置に用いたエッチング槽の平面図、およびその底部分の拡大断面図である。

図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置１は、エッチング液が貯留されたエッチング槽２０を有しており、エッチング槽２０の内部には、エッチング槽２０内におけるアルミニウム箔１０の走行経路を規定する液中ローラ２５と、エッチング槽２０内でアルミニウム箔１０に対向する電極２１、２２とが配置されている。
液中ローラ２５は、エッチング槽２０内における底部側に配置され、エッチング槽２０の上方位置には給電ローラ２６が配置されている。電極２１、２２は、アルミニウム箔１０のうち、給電ローラ２６と液中ローラ２５との間を走行する部分に対して両側から対向している。エッチング槽２０には、エッチング液が供給されており、エッチング槽２０中のエッチング液は常時、オーバーフローする状態にあり、エッチング槽２０中には溶出したアルミニウムイオンが一定濃度に保たれている。

このように構成した製造装置１において、液中ローラ２５の周辺（無電解箇所）には電極２１、２２が配置されていないため、アルミニウム箔１０が液中ローラ２５の周辺を走行する間、アルミニウム箔１０には通電が行われない。
そこで、本形態では、エッチング槽２０の底部側には、液中ローラ２５の周りを囲むように筐体３０が配置されている。筐体３０の材質としては、エッチング液に対する耐溶解性、耐熱性、および強度を満たすものであればよく、例えば、耐熱塩化ビニル、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などが適している。

ここで、筐体３０の上面には、アルミニウム箔１０を通過させるための開口部３０ａ、３０ｂが形成されており、開口部３０ａ、３０ｂの各々には、開口部３０ａ、３０ｂを塞ぐようにガラス管３１（丸棒）が配置されている。このため、筐体３０の上面に開口部３０ａ、３０ｂが形成されていても、筐体３０の内側と外側とは、わずかな隙間を介して連通しているだけで、十分に分離されている。
また、ガラス管３１は、２本が一対になってアルミニウム箔１０を両側から挟み込むように配置されている。このため、アルミニウム箔１０の位置が規制されて、アルミニウム箔１０が開口部３０ａ、３０ｂの縁を擦ることがない。
なお、ガラス管３１については、その軸線周りに回転可能な状態に配置された構成、および軸線周りに回転不能な状態に配置された構成のいずれの構成を採用してもよいが、前者の場合には、アルミニウム箔１０がガラス管３１と擦れて傷つくことをより確実に防止することができる。

また、筐体３０の底部およびエッチング槽２０の底部の各々には、貫通穴３０ｃ、２０ａが形成されており、かかる貫通穴３０ｃ、２０ａには筐体３０の内側に水を導入するための給水管３２が接続されている。

［動作］
このような構成の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置および製造方法では、アルミニウム箔１０は、駆動ローラ（図示せず）により、矢印Ｈで示す方向に走行する。そして、アルミニウム箔１０は、エッチング槽２０内を通過する間に、電極２１、２２との間で通電されて、電解エッチングが施され、電解コンデンサ用アルミニウムエッチング箔となる。

その際、筐体３０の内側には液体給水管３２を介して水を供給する。このため、筐体３０の内側は、外側に比して内圧を高く設定し、エッチング液が筐体３０の内側に流入せず、かつ水が筐体３０の外側に流出しないよう調整されている。このため、筐体３０の内側は水で充満した状態になり、外側のエッチング液の濃度も薄くならない。
また、開口部３０ａ、３０ｂを介して、筐体３０の内側にエッチング液が流入した場合でも、筐体３０の内側は水で希釈されるので、酸濃度が極めて低いエッチング液が充満していることになる。

なお、筐体３０の内側から開口部３０ａ、３０ｂを介して水が流出しても、エッチング槽２０の内部のうち、筐体３０の外側では、高濃度のエッチング液が供給されるので、エッチング槽２０のうち、筐体３０の外側のエッチング液については、常に所定の酸濃度に調整されている。

［本形態の主な効果］
以上説明したように、エッチング槽２０の内部のうち、アルミニウム箔１０が電極２１、２２と対向する箇所から外れた液中ローラ２５周辺では、従来例（図３）は、無駄なアルミニウム箔の化学溶解が発生しやすいが、本実施例の形態（図１、２）では、かかる無電解箇所については、筐体３０によって周囲から分離してあるため、化学溶解を抑えることができる。
しかも、本形態では、筐体３０の内側に対して水を供給しているため、筐体３０で囲まれた箇所では、水または酸濃度が極めて低いエッチング液が充満しているだけであって、筐体３０の内側では、アルミニウム箔１０が電極２１、２２と対向していない無電解箇所になっていても、アルミニウム箔１０の表面では化学溶解が発生しない。
よって、アルミニウムエッチング箔を製造する際、化学溶解に起因するエッチング倍率の低下を防止することができるので、静電容量の高い電解コンデンサ用エッチング箔を製造することができる。

また、本形態では、筐体３０の内側に水を供給するにあたって、エッチング槽２０の底部および筐体３０の底部から筐体の３０の内圧を保つように水が連続して供給されるため、筐体３０の内側の圧力は外側より大となっている。よって、筐体３０の上面に形成された開口部３０ａ、３０ｂからエッチング液が流入しようとするのを確実に防止することができる。
また、本形態では、開口部３０ａ、３０ｂは、ガラス管３１でわずかな隙間を残して塞がれているので、筐体３０の開口部３０ａ、３０ｂからエッチング液が流入しようとするのを確実に防止することができる。
従って、本形態によれば、筐体３０により隔離された空間全体内に水を効率よく行き渡らせることができる。

［評価結果］
本発明の製造装置１における有効性を検証するために、図１および図２を参照して説明した製造装置１を用いて電解コンデンサ用アルミニウムエッチング箔を６枚製造し、これらを実施例１〜６とした。
実施例１〜６の原材料としては、純度９９．９％、厚さ１０μｍのアルミニウム箔の軟質材を用いた。また、このアルミニウム箔に対して、エッチング処理を行う際、本実施例では、図１および図２を参照して説明したエッチング槽２０を２つ用意し、下記の第１段、第２段のエッチングを行った。
［第１段エッチング］
エッチング液：硫酸４ｍｏｌ／Ｌ＋塩酸１ｍｏｌ／Ｌの水溶液
温度：８０℃、電流密度：０．１Ａ／ｃｍ²、直流電流、電気量：２５Ｃ／ｃｍ²
［第２段エッチング］
エッチング液：０．５ｍｏｌ／Ｌの塩酸水溶液温度：８０℃、電流密度：０．０３Ａ／ｃｍ²、直流電流、電気量：２６Ｃ／ｃｍ²
これらのエッチング工程は、図１および図２を参照して説明したように、筐体３０内に純水を供給しながら行った。
次いで、アルミニウムエッチング箔については、純水で洗浄、乾燥した後、ホウ酸水溶液中にて２５０Ｖの電圧で化成を行い、電解コンデンサ用アルミニウム陽極箔（実施例１〜６）を得た。なお、実施例１〜６では、筐体３０内に純水を供給する量を相違させており、その添加量の条件はそれぞれ、０、０．０１、０．０５、０．１、０．５、１（Ｌ／ｍｉｎ）である。そして、実施例１〜６の静電容量を測定した（試料数ｎ＝１０）。

また、従来の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置（エッチング槽２０に筐体３０を設けていない構成／図３参照）を用いて、実施例と同様の製造条件でエッチング箔を製造し、かかるエッチング箔を用いて、従来例による電解コンデンサ用アルミニウム陽極箔を得、該陽極箔についても静電容量を測定した（試料数ｎ＝１０）。

これらの測定結果を表１に示す。表１には、実施例１〜６の静電容量の従来例に対するアップ率として示した。

表１に示すように、純水０．１Ｌ／ｍｉｎ以上の供給量で従来例に比べて５％前後、静電容量が上昇した。また、実施例１〜６とも、静電容量が上昇した。これにより、本発明の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置における有効性が実証された。

なお、純水の供給量が０Ｌ／ｍｉｎの場合でも静電容量が１．０％上昇した。すなわち、液中ローラ２５周辺を筐体３０で囲むと、筐体３０の内側に水を供給しなくても、筐体３０により分離された領域内では、筐体３０の外側に比してエッチング液中のアルミニウム濃度が高くなるため、アルミニウム箔の化学溶解が発生しにくい。
それ故、液中ローラ２５周辺を筐体３０で囲むと、筐体３０の内側に水を供給しなくても、ある程度、化学溶解に起因するエッチング倍率の低下を防止することができるので、静電容量の高い電解コンデンサ用エッチング箔を製造することができる。

［その他の実施の形態］
上記形態では、筐体３０の内側に水を供給したが、水に代えて、酸濃度が低いエッチング液を供給してもよい。かかる低濃度のエッチング液を供給した場合でも、筐体３０の内側では、アルミニウム箔の自然溶解の発生を抑制することができる。

また、上記形態では、電極２１、２２との対向箇所から外れた無電解箇所を周囲から分離するための隔壁を構成するにあたって、箱状の筐体３０を用いたが、隔壁としては仕切り板などを用いてもよい。

さらに、上記形態では、電極２１、２２との対向箇所から外れた無電解箇所として、液中ローラ２５の周辺を隔壁で分離したが、電極２１、２２との対向箇所から外れた無電解箇所であれば、液中ローラ２５の周辺以外の箇所を隔壁で分離してもよい。

さらにまた、上記形態では、直流エッチング用の装置を例に説明したが、交流エッチング用の装置に本発明を適用してもよい。

本発明を適用した電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置の要部構成図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置に用いたエッチング槽の平面図、およびその底部分を拡大して示す断面図である。 従来の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置の説明図である。

符号の説明

１ エッチング箔の製造装置
１０ アルミニウム箔
２０ エッチング槽
２０ａ 貫通孔
２１、２２ 対向電極
２６ 給電ローラ
２５ 液中ローラ
３０ 筐体
３０ａ、３０ｂ 開口部
３０ｃ 筐体貫通孔
３１ ガラス管（丸棒）
１００ エッチング箔の製造装置
１２０ エッチング槽
１２１、１２２ 対向電極
１２５ 液中ローラ
１２６ 給電ローラ

Claims (7)

1. エッチング液が貯留されたエッチング槽と、
   該エッチング槽内でアルミニウム箔の走行経路を規定する液中ローラと、前記エッチング槽内で走行する前記アルミニウム箔に対向する電極とを備えた電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置において、
   前記エッチング槽内に、該エッチング槽内における前記アルミニウム箔の走行経路のうち、前記電極との対向箇所から外れた無電解箇所をエッチング液から分離する隔壁が配置されていることを特徴とする電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置。
2. 前記隔壁は、前記無電解箇所としての前記液中ローラおよびその周辺を、前記エッチング液から分離可能な箇所に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置。
3. 前記隔壁により分離された空間内に、水、または前記エッチング液より酸濃度が低いエッチング液を供給する給水口が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置。
4. 前記給水口は、前記隔壁により分離された空間内の下部に備えられていることを特徴とする請求項３に記載の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置。
5. 前記隔壁の前記アルミニウム箔を通過させる開口部は、前記アルミニウム箔を両側から挟むように配置された複数本の丸棒により塞がれていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電解コンデンサ用エッチング箔の製造装置。
6. エッチング液が貯留されたエッチング槽と、前記エッチング槽内の液中ローラにより規定された走行経路に沿ってアルミニウム箔を走行させながら、前記エッチング槽内のアルミニウム箔に対向する電極に通電し、アルミニウム箔に電解エッチングを行う電解コンデンサ用エッチング箔の製造方法において、
   前記エッチング槽内に、該エッチング槽内における前記アルミニウム箔の走行経路のうち、前記電極との対向箇所から外れた無電解箇所をエッチング液から分離する隔壁を配置しておくことを特徴とする電解コンデンサ用エッチング箔の製造方法。
7. 前記隔壁により分離された空間内は、水、または前記エッチング液より低濃度のエッチング液が供給されることを特徴とする請求項６に記載の電解コンデンサ用エッチング箔の製造方法。

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