JP5408247B2 - 電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム板を交流エッチングして電解コンデンサ用アルミニウム電極板を製造する方法および製造装置に関するものである。
アルミニウム電解コンデンサに用いるアルミニウム電極を交流エッチングにより製造するにあたっては、原理的には、エッチング液中に配置した２つの電極の間にアルミニウム箔を配置するとともに、２つの電極の間に交流電流を印加する（非特許文献１参照）。
永田伊左也、「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．２２６−２２７
しかしながら、非特許文献１に記載の方法では、２つの電極しかないため、１枚のアルミニウム箔にしかエッチングできず、生産性が極めて低いという問題点がある。
ここに、本願発明者は、生産性を高めることを目的に、図７（ａ）に示すように、３枚以上の電極２０ｘにおいて対向し合う電極２０ｘの各間にアルミニウム箔１０ｘを配置し、３枚以上の電極２０ｘの全てに交流電流を印加することを提案するものである。
しかしながら、３枚以上の電極２０ｘの全てに交流電流を印加するには、全ての電極２０ｘに配線接続する必要があるため、装置構成が複雑化するという問題点がある。また、全ての電極２０ｘに配線が接続されていると、電極２０ｘの交換等のメンテナンスの際、多大な手間がかかるという問題点がある。さらに、各電極２０ｘへの配線抵抗等のバランスが崩れると、アルミニウム箔１０ｘに対するエッチング電流密度が変動するという問題点もある。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、装置構成の簡素化を図ることができるとともに、いずれの電極間でも安定したエッチングを行なうことのできる電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法および製造装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、エッチング槽内に貯留されたエッチング液中でアルミニウム板を交流エッチングする電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法において、前記エッチング液中に、当該エッチング液中での電解で溶解しない３枚以上の電極を対向するように配置し、前記３枚以上の電極において対向し合う電極の各間に複数枚の前記アルミニウム板を互いに分割した状態で配置し、前記３枚以上の電極のうち、両端に配置された電極間のみに交流電流を印加し、両端に配置された電極以外の電極には通電せずに、前記アルミニウム板の両面に交流エッチングを行なうことを特徴とする。
また、本発明では、エッチング槽内に貯留されたエッチング液中でアルミニウム板を交流エッチングする電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置において、前記エッチング液中で対向するように配置され、当該エッチング液中での電解で溶解しない３枚以上の電極と、前記３枚以上の電極のうち、両端に配置された電極間のみに交流電流を印加し、両端に配置された電極以外の電極には通電しない電源装置と、を有し、前記３枚以上の電極において対向し合う電極の各間に複数枚の前記アルミニウム板が互いに分割した状態で配置されることを特徴とする。
本発明では、エッチング液中に３枚以上の電極を対向するように配置するとともに、３枚以上の電極において対向し合う電極の各間にアルミニウム板を配置し、３枚以上の電極のうち、両端に配置された電極間に交流電流を印加する。その結果、アルミニウム板の両面がエッチングされる。その際、３枚以上の電極のうち、両端に配置された電極以外の電極、および各電極間に配置されたアルミニウム板には、給電を行なわなくてもよい。このため、一部の電極のみに配線接続すればよいなど、装置構成を簡素化することができる。また、一部の電極のみに配線接続すればよいので、電極交換等のメンテナンスの際、多大な手間がかからない。さらに、一部の電極のみに配線接続すればよいので、各電極への配線抵抗等のバランスが崩れるという事態が発生しない。それ故、アルミニウム板に対するエッチング電流密度などが安定した状態でエッチングを行なうことができる。
本発明において、前記エッチング槽には、該エッチング槽の内壁と前記電極との間を塞ぐ電極用遮蔽部と、当該エッチング槽の内壁と前記アルミニウム板との間を塞ぐアルミニウム板用遮蔽部と、が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、複数のエッチング室の間において、エッチング液を介して電気的な影響を及ぼし合うことを防止することができる。
この場合、前記電極用遮蔽部は、前記電極の端部が差し込まれる電極保持用のスリットからなり、前記アルミニウム板用遮蔽部は、前記アルミニウム板の端部が差し込まれるアルミニウム板保持用のスリットからなることが好ましい。すなわち、前記電極用遮蔽部を利用して電極の端部を保持し、前記アルミニウム板用遮蔽部を利用して前記アルミニウム板の端部を保持することが好ましい。
本発明において、前記エッチング槽には、前記電極と前記アルミニウム板とによって区画された複数のエッチング室毎に前記エッチング液を供給する複数のエッチング液供給口が設けられていることが好ましい。このように構成すると、複数のエッチング室の間において、エッチング液を介して電気的な影響を及ぼし合うことを防止することができる。
本発明において、前記複数のエッチング液供給口は、共通のエッチング液供給路に連通していることが好ましい。このように構成すると、エッチング液供給口を複数設けた場合でも、エッチング液を供給するための構成を簡素化することができる。
本発明において、前記複数のエッチング液供給口は、前記エッチング槽の壁面で開口し、前記エッチング槽において前記エッチング液供給口が開口する前記内壁に対して前記電極が配置される側とは反対側に前記エッチング液供給路が区画形成されていることが好ましい。このように構成すると、エッチング液供給口を複数設けた場合でも、エッチング液供給路の構成を簡素化することができる。
本発明において、前記複数のエッチング液供給口は、前記エッチング槽の壁面のうち、底壁で開口していることが好ましい。かかる構成によれば、エッチング室内でエッチング液の攪拌を効率よく行なうことができるので、エッチング室内でのエッチング液の組成や温度を均一化することができる。
本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板は、例えば、電解質として機能性高分子が用いられるアルミニウム電解コンデンサの陽極として用いられる。すなわち、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板は、表面に誘電体膜が形成され、当該誘電体膜上に機能性高分子層が形成されて、電解コンデンサに用いられる。
本発明では、エッチング液中に３枚以上の電極を対向するように配置するとともに、３枚以上の電極において対向し合う電極の各間にアルミニウム板を配置し、３枚以上の電極のうち、両端に配置された電極間に交流電流を印加する。その結果、アルミニウム板の両面がエッチングされる。その際、３枚以上の電極のうち、両端に配置された電極以外の電極、および各電極間に配置されたアルミニウム板には、給電を行なわなくてもよい。このため、一部の電極のみに配線接続すればよいなど、装置構成を簡素化することができる。また、一部の電極のみに配線接続すればよいので、電極交換等のメンテナンスの際、多大な手間がかからない。さらに、一部の電極のみに配線接続すればよいので、各電極への配線抵抗等のバランスが崩れるという事態が発生しない。それ故、アルミニウム板に対するエッチング電流密度などが安定した状態でエッチングを行なうことができる。
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
（電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置の構成）
図１は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法および製造装置（エッチング装置）を模式的に示す説明図である。図２は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置の要部を示す説明図である。図１には、エッチング装置に５枚の電極が用いられている場合を示し、図２には、計７枚の電極によって計６枚のアルミニウム板をエッチング可能なエッチング装置を示してある。なお、電極の枚数については３枚以上であればよく、以下に説明する形態に限定されない。
図１は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法および製造装置（エッチング装置）を模式的に示す説明図である。図２は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置の要部を示す説明図である。図１には、エッチング装置に５枚の電極が用いられている場合を示し、図２には、計７枚の電極によって計６枚のアルミニウム板をエッチング可能なエッチング装置を示してある。なお、電極の枚数については３枚以上であればよく、以下に説明する形態に限定されない。
図１および図２に示すように、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置（以下、エッチング装置１００という）は、後述する塩酸系のエッチング液４０が貯留されたエッチング槽３０と、エッチング液４０中で対向するように配置された３枚以上の電極２０と、電源装置８０とを有している。電極２０は、カーボンや白金等、エッチング液中での電解に溶解しない導電体からなる。エッチング槽３０は樹脂などの絶縁体からなる。
本形態のエッチング装置１００において、電源装置８０は、３枚以上の電極２０のうち、両端に配置された電極２０ａ、２０ｅに配線接続されており、かかる２つの電極２０ａ、２０ｅの間に交流電流を印加する。ここで用いられる交流電流の波形は、正負対称である。
また、３枚以上の電極２０において対向し合う電極２０の各間には、アルミニウム板１０が配置されており、電極２０とアルミニウム板１０とが交互に配置されている。すなわち、エッチング装置１００では、電極２０（電極２０ａ）、アルミニウム板１０（アルミニウム板１０ａ）、電極２０（電極２０ｂ）、アルミニウム板１０（アルミニウム板１０ｂ）、電極２０（電極２０ｃ）、アルミニウム板１０（アルミニウム板１０ｃ）、電極２０（電極２０ｄ）、アルミニウム板１０（アルミニウム板１０ｄ）、電極２０（電極２０ｅ）が互いに対向した状態でこの順に並んでいる。ここで、電極２０はアルミニウム板１０よりも幅寸法が大である。
このように構成したエッチング装置１００において、両端に配置された電極２０ａ、２０ｅの間に交流電流を印加すると、いずれのアルミニウム板１０においてもその両面が交流エッチングされる。その際、３枚以上の電極２０のうち、両端に配置された電極２０ａ、２０ｅ以外の電極２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、電源装置８０と配線接続されておらず、電気的にフローティング状態にある。また、アルミニウム板１０同士は、互いに分割されており、アルミニウム板１０は電源装置８０と配線接続されていない。このため、アルミニウム板１０は、電気的にフローティング状態にある。
本形態のエッチング装置１００において、エッチング槽３０には、相対向する側壁３２、３３の双方に複数枚の板部３６が所定の間隔で形成されており、かかる板部３６によって、エッチング槽３０の内壁と電極２０との間を塞ぐ電極用遮蔽部５１が形成されている。本形態において、電極用遮蔽部５１は、電極２０の幅方向の両側に形成されている。また、電極用遮蔽部５１は、内側に開口したまま上下方向に延在するスリット状に形成されており、かかるスリットは、電極２０の幅方向の両端部が差し込まれる電極保持用のスリットである。また、本形態のエッチング装置１００において、エッチング槽３０には、板部３６によって、エッチング槽３０の内壁とアルミニウム板１０との間を塞ぐアルミニウム板用遮蔽部５２が形成されている。本形態において、アルミニウム板用遮蔽部５２は、アルミニウム板１０の幅方向の両側に形成されている。また、アルミニウム板用遮蔽部５２は、内側に開口したまま上下方向に延在するスリット状に形成されており、かかるスリットは、アルミニウム板１０の幅方向の両端部が差し込まれるアルミニウム板保持用のスリットである。
このように構成したエッチング装置１００において、電極用遮蔽部５１（電極保持用スリット）に電極２０を挿入し、アルミニウム板用遮蔽部５２（アルミニウム板保持用スリット）にアルミニウム板１０を挿入すると、エッチング槽３０には、電極２０とアルミニウム板１０とによって複数のエッチング室３５が区画される。ここで、複数のエッチング室３５に対しては、エッチング室３５毎にエッチング液を供給する複数のエッチング液供給口５５が設けられている。本形態において、複数のエッチング液供給口５５は、エッチング槽３０の壁面のうち、底壁３４で開口している。かかるエッチング槽３０においてエッチング液供給口５５が開口する底壁３４に対して電極２０が配置される側とは反対側、すなわち、底壁３４の下方には、複数のエッチング液供給口５５に連通する共通のエッチング液供給路３８が区画形成されている。かかるエッチング液供給路３８には、エッチング液供給装置（図示せず）が接続されており、エッチング液供給装置から供給されたエッチング液は、エッチング液供給路３８およびエッチング液供給口５５を介して各エッチング室３５に供給される。また、エッチング液供給口５５からエッチング室３５に供給されるエッチング液は、エッチング室３５内を攪拌する作用も発揮する。特に本形態では、アルミニウム板１０の下端部を挟む両側近傍でエッチング液供給口５５が開口している。このため、アルミニウム板１０の表面近傍のエッチング液を効率よく攪拌することができる。
エッチング槽３０において、側壁３３の上端寄り位置には、複数のオーバーフロー口６１が形成されており、かかるオーバーフロー口６１は、複数のエッチング室３５の各々からエッチング液がオーバーフローする。エッチング槽３０の側壁３３の外面にはオーバーフロー口６１の下方位置にオーバーフローしてきたエッチング液を回収するための回収路３９が構成されている。
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、エッチング液４０中に３枚以上の電極２０を対向するように配置するとともに、３枚以上の電極２０において対向し合う電極２０の各間にアルミニウム板１０を配置し、３枚以上の電極２０のうち、両端に配置された電極２０ａ、２０ｅ間に交流電流を印加する。その結果、アルミニウム板１０の両面がエッチングされる。その際、３枚以上の電極２０のうち、両端に配置された電極２０ａ、２０ｅ以外の電極２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、および各電極２０間に配置されたアルミニウム板１０には、給電を行なわなくてもよい。このため、一部の電極２０のみに配線接続すればよいなど、装置構成を簡素化することができる。また、一部の電極２０のみに配線を接続すればよいので、電極２０の交換等のメンテナンスの際、多大な手間がかからない。さらに、一部の電極２０のみに配線を接続すればよいので、各電極２０への配線抵抗等のバランスが崩れるという事態が発生しない。それ故、アルミニウム板１０に対するエッチング電流密度が安定している。
以上説明したように、本形態では、エッチング液４０中に３枚以上の電極２０を対向するように配置するとともに、３枚以上の電極２０において対向し合う電極２０の各間にアルミニウム板１０を配置し、３枚以上の電極２０のうち、両端に配置された電極２０ａ、２０ｅ間に交流電流を印加する。その結果、アルミニウム板１０の両面がエッチングされる。その際、３枚以上の電極２０のうち、両端に配置された電極２０ａ、２０ｅ以外の電極２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、および各電極２０間に配置されたアルミニウム板１０には、給電を行なわなくてもよい。このため、一部の電極２０のみに配線接続すればよいなど、装置構成を簡素化することができる。また、一部の電極２０のみに配線を接続すればよいので、電極２０の交換等のメンテナンスの際、多大な手間がかからない。さらに、一部の電極２０のみに配線を接続すればよいので、各電極２０への配線抵抗等のバランスが崩れるという事態が発生しない。それ故、アルミニウム板１０に対するエッチング電流密度が安定している。
また、エッチング槽３０には、エッチング槽３０の内壁と電極２０との間を塞ぐ電極用遮蔽部５１と、エッチング槽３０の内壁とアルミニウム板１０との間を塞ぐアルミニウム板用遮蔽部５２とが設けられているため、複数のエッチング室３５の間において、エッチング液を介して電気的な影響を及ぼし合うことを防止することができる。また、エッチング槽３０には複数のエッチング室３５毎にエッチング液を供給する複数のエッチング液供給口５５が設けられているため、複数のエッチング室３５の間において、エッチング液を介して電気的な影響を及ぼし合うことを防止することができる。かかる構成を採用した場合でも、複数のエッチング液供給口５５は、共通のエッチング液供給路３８に連通しているため、エッチング液を供給するための構成を簡素化することができる。しかも、エッチング液供給路３８は、エッチング槽３０においてエッチング液供給口５５が開口する底壁３８に対して電極２０が配置される側とは反対側に区画形成されているため、複数のエッチング液供給口５５に連通するエッチング液供給路３８を簡素な構成で実現することができる。
また、電極用遮蔽部５１は、電極２０の端部が差し込まれる電極保持用のスリットとして構成され、アルミニウム板用遮蔽部５２は、アルミニウム板１０の端部が差し込まれるアルミニウム板保持用のスリットとして構成されている。このため、電極用遮蔽部５１を利用して電極２０の端部を保持でき、アルミニウム板用遮蔽部５２を利用してアルミニウム板１０の端部を保持することができる。
さらに、複数のエッチング液供給口５５は、エッチング槽３０の壁面のうち、底壁３４で開口しているため、エッチング室３５内でエッチング液の攪拌を効率よく行なうことができる。それ故、エッチング室３５内でのエッチング液の組成や温度を均一化することができる。
（他の実施の形態）
図３は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板の別の製造装置（エッチング装置）の要部を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）には、本形態の製造装置を断面図および斜視図で示してある。図４は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板のさらに別の製造装置（エッチング装置）の要部を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）には、本形態の製造装置を断面図および斜視図で示してある。なお、図３および図４に示す製造装置の基本的な構成は、図１および図２を参照して説明したエッチング装置１００と同様である。従って、以下の説明では、共通する部分に同一の符合を付して図示し、それらの説明を省略する。
図３は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板の別の製造装置（エッチング装置）の要部を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）には、本形態の製造装置を断面図および斜視図で示してある。図４は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板のさらに別の製造装置（エッチング装置）の要部を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）には、本形態の製造装置を断面図および斜視図で示してある。なお、図３および図４に示す製造装置の基本的な構成は、図１および図２を参照して説明したエッチング装置１００と同様である。従って、以下の説明では、共通する部分に同一の符合を付して図示し、それらの説明を省略する。
図３（ａ）、（ｂ）に示すエッチング装置１００でも、図１および図２を参照して説明したエッチング装置１００と同様、エッチング液４０中に３枚以上の電極２０を対向するように配置する。また、３枚以上の電極２０において対向し合う電極２０の各間にアルミニウム板１０を配置する。そして、３枚以上の電極２０のうち、両端に配置された電極２０ａ、２０ｅ間に交流電流を印加する。その結果、アルミニウム板１０の両面がエッチングされる。
かかる構成のエッチング装置１００においては、電極２０とアルミニウム板１０とによって複数のエッチング室３５が区画されているとともに、エッチング室３５毎にエッチング液供給口５５が設けられている。また、複数のエッチング液供給口５５は、底壁３４の下方に構成された共通のエッチング液供給路３８に連通している。
ここで、エッチング液供給路３８には複数枚の仕切り板５３が設けられており、エッチング液供給路３８は、仕切り板５３によって、エッチング室３５に対して１対１で対応する個室３８１に区画されている。但し、仕切り板５３には、隣り合う個室３８１同士を連通させる開口部５３０が形成されており、かかる開口部５３０を介して、隣り合う個室３８１同士は連通している。このため、複数の個室３８１のいずれかにエッチング液を供給すると、エッチング液は、各個室３８１に順次供給され、個室３８１を介して各エッチング室３５に供給される。
かかる構成のエッチング装置１００では、エッチング液供給路３８に仕切り板５３が設けられており、かかる仕切り板５３は、複数のエッチング室３５の間でエッチング液を介して電流が流れることを抑制する遮蔽板として機能する。それ故、本形態のエッチング装置１００によれば、図１および図２を参照して説明したエッチング装置１００に比較して、エッチング室３５の間において、エッチング液を介して電気的な影響を及ぼし合うことを確実に防止することができる。
図４（ａ）、（ｂ）に示すエッチング装置１００でも、図１および図２を参照して説明したエッチング装置１００と同様、エッチング液４０中に３枚以上の電極２０を対向するように配置する。また、３枚以上の電極２０において対向し合う電極２０の各間にアルミニウム板１０を配置する。そして、３枚以上の電極２０のうち、両端に配置された電極２０ａ、２０ｅ間に交流電流を印加する。その結果、アルミニウム板１０の両面がエッチングされる。
かかる構成のエッチング装置１００においては、電極２０とアルミニウム板１０とによって複数のエッチング室３５が区画されているとともに、エッチング室３５毎にエッチング液供給口５５が設けられている。また、複数のエッチング液供給口５５は、底壁３４の下方に構成されたエッチング液供給路３８に連通している。
ここで、エッチング液供給路３８には、図３を参照して説明した製造装置と同様、複数枚の仕切り板５３が設けられており、エッチング液供給路３８は、仕切り板５３によって、エッチング室３５に対して１対１で対応する個室３８１に区画されている。但し、本形態のエッチング装置１００では、図３を参照して説明したエッチング装置１００と違って、仕切り板５３には、隣り合う個室３８１同士を連通させる開口部が形成されておらず、隣り合う個室３８１同士は独立している。従って、本形態のエッチング装置１００ではエッチング液供給路３８とは別に共通のエッチング液供給路４１を設け、かかるエッチング液供給路４１とエッチング液供給路３８の各個室３８１とをパイプ４２を介して各々連通させている。このため、エッチング液供給路４１にエッチング液を供給すると、エッチング液は、エッチング液供給路３８の各個室３８１を経由して各エッチング室３５に供給される。
かかる構成のエッチング装置１００では、エッチング液供給路３８の各個室３８１が仕切り板５３によって完全に分離されているため、図１および図２を参照して説明したエッチング装置１００や、図４を参照して説明したエッチング装置１００に比較して、複数のエッチング室３５の間で電気的な影響を及ぼし合うことをより確実に防止することができる。
［アルミニウム板１０に対するエッチング例］
本形態において、アルミニウム板１０は、例えば、電解質として、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等の機能性高分子が用いられるアルミニウム電解コンデンサの陽極（電解コンデンサ用アルミニウム電極板）を構成するのに用いられる。すなわち、アルミニウム板１０は、エッチングされた後、その表面に陽極酸化皮膜が形成されて、アルミニウム固体電解コンデンサの陽極として用いられる。
本形態において、アルミニウム板１０は、例えば、電解質として、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等の機能性高分子が用いられるアルミニウム電解コンデンサの陽極（電解コンデンサ用アルミニウム電極板）を構成するのに用いられる。すなわち、アルミニウム板１０は、エッチングされた後、その表面に陽極酸化皮膜が形成されて、アルミニウム固体電解コンデンサの陽極として用いられる。
かかるアルミニウム板１０は、例えば、アルミニウム純度が99.98質量％以上で、銅を30ppm未満、鉄を5〜50ppm含有し、残部がその他の不可避不純物からなる。粒径が球相当で0.1〜1.0μmφのFe含有金属間化合物の数が1×107〜1010／cm3を含有するものであるときは、特定サイズ径のピットの占める割合を高くできるだけでなく、ESRがより低いコンデンサを製作できる。これは金属間化合物が多い割には粒径が小さいので、化成皮膜がピット表面に均等な厚さで形成され、固体電解質が含浸され易くなるためと考えられる。
また、アルミニウム板１０は、Si60ppm以下、好ましくは40ppm以下とするのがよい。これはFe、Siが上限値を超えると、Fe、Siを含有する粗大な金属間化合物の晶出物および析出物が生じ、漏れ電流が大きくなるからである。Siの場合は単体Siも生じるので、同様の理由で好ましくない。Cuが上限値を超えるとマトリックスの腐食電位を大きく貴に変移させるので、好ましいエッチングができなくなる虞がある。
これに対して、Feの5〜50ppmの含有は、周知の値でAlmFe、Al6Fe、Al3Fe、Al-Fe-Si、Al-(Fe、M)-Si(Mはその他の金属)等の金属間化合物を生じさせ、交流エッチングのピット起点になりやすいので好ましい。Cuの30ppm未満の含有は、Feの存在のもとでマトリックスの腐食電位を安定化でき、特定サイズのピットを穿孔し易くなって好ましい。Cuの好ましい含有量は25ppm以下、下限は2ppm以上、さらに好ましくは3ppm以上である。下限値未満では、エッチング板の加熱工程で結晶粒の異常成長が生じて機械的強度が低下する。これに対して、Cu含有量が30ppmを超えると、エッチング時の溶解が異常促進されるため、好ましくない。その他の元素としては、Ni、Ti、Zrは夫々10ppm以下、好ましくは3ppm以下とするのがよい。更に、その他の不純物は3ppm以下が好ましい。かかる元素は、交流エッチング方法でピットの起点となるため、特定サイズの径のピットを海綿状に穿孔し易くなる。
また、アルミニウム板１０は、厚さが150μm以上と厚く、エッチング部位の厚さが両面の合計で150μm以上となるように深い位置までエッチングされる。より具体的にいえば、エッチング部位が片面で75μm以上、あるいは100μm以上、さらには120μm以上となるように深い位置までエッチングされる。それでも、本形態では、アルミニウム板１０が上記の組成を有しているため、1平方ミリメートルあたり、数千〜数十万の海綿状のピットを穿孔することができ、かかるエッチング板では、表面での溶解が少ない。従って、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウム電極板（エッチド板）は、エッチング倍率が高く、静電容量が高い。
また、本形態では、アルミニウム板１０におけるアルミニウム純度が99.98質量％以上からなるため、靭性が高く、電解コンデンサを製造する際の取り扱いが容易である。アルミニウム純度が下限値未満であると、硬度が増して靭性が低下し、取り扱い中に割れ等の損傷が生じる虞があり、好ましくない。また、アルミニウム板１０の厚さは目的によって種々の厚さとすればよいが、例えば、150μm乃至1mm、通常は300〜400μmのものが用いられる。
本形態において、アルミニウム板１０に対するエッチング方法としては、１回のエッチング工程でエッチングピットの発生と、エッチングピットの成長とを行なう場合がある。また、アルミニウム板１０にエッチングピットを発生させる第１エッチング工程と、エッチングピットを成長させる第２エッチング工程とを行う場合がある。さらに、第１エッチング工程と第２エッチング工程との間に補助的なエッチング工程を行う場合もある。いずれの場合も、エッチング液としては、塩酸単独の水溶液や、塩酸に硫酸や硝酸等を添加した水溶液が用いられる。エッチング液温度は、15〜55℃である。交流エッチング条件としては、周波数が10〜50Hzの交流波形を用い、かかる交流波形としては正弦波形、矩形波形等を用いるが、いずれの場合も、正負対称な波形が用いられる。エッチング電流密度は0.1〜0.5A／cm2であり、かかるエッチングの条件によれば、アルミニウム板１０表面に多数のピットを穿孔することができる。
これらいずれのエッチング方法を採用する場合も、図１および図２を参照して説明したエッチング方法やエッチング装置１００を用いることができる。なお、アルミニウム板１０に対するエッチング工程を複数回、行なう場合、各エッチング工程に対応するエッチング装置１００を準備し、各エッチング装置１００において別々の条件でエッチング工程を行なう。また、アルミニウム板１０に対するエッチング工程を複数回、行なう場合でも、共通のエッチング装置１００を用いてもよい。この場合、例えば、第１エッチング工程を終了した後、エッチング槽３０から第１エッチング工程用のエッチング液を排出し、その後、エッチング槽３０に第２エッチング工程用のエッチング液を貯留して第２エッチング工程を行なえばよい。
（アルミニウム板１０に対するエッチング結果）
図１および図２を参照して説明したエッチング方法やエッチング装置１００によってアルミニウム板１０をエッチングした後、アジピン酸アンモニウム水溶液中で陽極酸化を行ない、約６Ｖの耐電圧を備えた酸化膜を形成したときのアジピン酸アンモニウム水溶液中での静電容量を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１には、図１に示す４枚のアルミニウム板１０（アルミニウム板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）の静電容量値を示してある。
図１および図２を参照して説明したエッチング方法やエッチング装置１００によってアルミニウム板１０をエッチングした後、アジピン酸アンモニウム水溶液中で陽極酸化を行ない、約６Ｖの耐電圧を備えた酸化膜を形成したときのアジピン酸アンモニウム水溶液中での静電容量を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１には、図１に示す４枚のアルミニウム板１０（アルミニウム板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）の静電容量値を示してある。
試料およびエッチング条件は以下のとおりである。
アルミニウム板１０
厚さ：0.25mm
組成
アルミニウム純度：99.99質量％以上
銅：15ppm
鉄：30ppm
シリコン：40ppm
残部：その他の不可避不純物
エッチング条件
１段目エッチング（第１エッチング工程）
エッチング液組成：3モル／リッタ塩酸＋0.5モル／リッタ硫酸の混合水溶液
エッチング液温度：40℃
電解波形：正弦波交流、周波数50Hz
電流密度：0.5A／cm2
電気量：30C／cm2
２段目エッチング（第２エッチング工程）
エッチング液組成：7モル／リッタ塩酸＋0.5モル／リッタ硫酸の混合水溶液
エッチング液温度：25℃
電解波形：正弦波交流、周波数20Hz
電流密度：0.3A／cm2
電気量：450C／cm2
アルミニウム板１０
厚さ：0.25mm
組成
アルミニウム純度：99.99質量％以上
銅：15ppm
鉄：30ppm
シリコン：40ppm
残部：その他の不可避不純物
エッチング条件
１段目エッチング（第１エッチング工程）
エッチング液組成：3モル／リッタ塩酸＋0.5モル／リッタ硫酸の混合水溶液
エッチング液温度：40℃
電解波形：正弦波交流、周波数50Hz
電流密度：0.5A／cm2
電気量：30C／cm2
２段目エッチング（第２エッチング工程）
エッチング液組成：7モル／リッタ塩酸＋0.5モル／リッタ硫酸の混合水溶液
エッチング液温度：25℃
電解波形：正弦波交流、周波数20Hz
電流密度：0.3A／cm2
電気量：450C／cm2
表１に示すように、いずれの位置に配置したアルミニウム板１０（アルミニウム板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）でも、略同等の静電容量値が得られ、かつ、静電容量値のレベルが高い。
なお、表１には、参考例として、図７（ｂ）に示すように、両端の電極２０ａ、２０ｅのみを設け、図１に示す電極２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを省略した場合において、各位置のアルミニウム板１０（アルミニウム板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）をエッチングした結果も示してある。表１に示すように、図７（ｂ）に示す参考例に係る方法では、本形態に比して静電容量値が低く、かつ、４枚のアルミニウム板１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）から得た電極の静電容量値に大きなばらつきが発生した。例えば、図７（ｂ）に示す参考例に係る方法では、両側のアルミニウム板１０ａ、１０ｄに比して、中間に配置されたアルミニウム板１０ｂ、１０ｃの静電容量値が著しく低いという結果であった。また、図７（ｂ）に示す参考例に係る方法では、エッチング後の外観が両面で大きく相違していることから、両面が適正にエッチングされないという結果であった。
（電解コンデンサの実施例）
図５は、本発明を適用して得た電解コンデンサ用アルミニウムエッチド板の断面写真を表す図である。図６は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウムエッチド板を陽極酸化して得た陽極を用いて電解コンデンサを製作するときの説明図である。
図５は、本発明を適用して得た電解コンデンサ用アルミニウムエッチド板の断面写真を表す図である。図６は、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウムエッチド板を陽極酸化して得た陽極を用いて電解コンデンサを製作するときの説明図である。
図５に示すように、本発明を適用した電解コンデンサ用アルミニウムエッチド板１は、芯部２の両側にエッチング部位３を備えている。
次に、電解コンデンサ用アルミニウムエッチド板１をアジピン酸アンモニウム水溶液中で、例えば5V化成処理した後、図６に示すように、電解コンデンサ用アルミニウムエッチド板１の側端面を露出させ、その芯部２の側端面４に対して、リード線等の陽極リード６を接合する。接合方法としてはスポット径を芯部の厚さ未満に絞ったレーザ溶接５を用いる。スポット径は20〜100μmφである。
次に、陽極酸化を行なった電解コンデンサ用アルミニウムエッチド板１の表面に、ポリピロールを常法に従って含浸させて機能性高分子層を形成した後、機能性高分子層を形成したエッチド板の表面にカーボンペーストや銀ペースト等を用いて陰極を形成し、例えば、2.5V／330μFの電解コンデンサを作製する。ポリピロールを含浸するにあたっては、ピット内にピロールモノマーのエタノール溶液を滴下し、さらに過硫酸アンモニウムおよび2-ナフタレンスルホン酸ナトリウム水溶液を滴下して化学重合させ、ポリピロールからなるプレコート層を形成する。次いで、この電極板をピロールモノマーおよび2-ナフタレンスルホン酸ナトリウムを含有するアセトニトリル電解液中に浸漬し、先に形成させた化学重合ポリピロール層の一部にステンレスワイヤを接触させて陽極とする一方、ステンレス板を陰極として電解重合を行い、機能性高分子層となる電解重合ポリピロールを形成させる。なお、ポリピロールに代えて、ポリチオフェンを用いても同等の特性を得ることができる。
本発明によれば、３枚以上の電極全てに配線接続する必要がないので、装置構成を簡素化することができる。また、３枚以上の電極全てに配線を接続する必要がないので、電極交換等のメンテナンスの際、多大な手間がかからない。さらに、３枚以上の電極全てに配線を接続する必要がないので、各電極への配線抵抗等のバランスが崩れるという事態が発生しないので、アルミニウム板に対するエッチング電流密度が安定している。それ故、静電容量等が安定した電解コンデンサ用アルミニウム電極板を効率よく製造することができる。
１ 電解コンデンサ用アルミニウムエッチド板
２ 芯部
３ エッチング部位
１０ アルミニウム板
２０ 電極
３０ エッチング槽
３５ エッチング室
３８ エッチング液供給路
４０ エッチング液
４１ エッチング液供給路
５１ 電極用遮蔽部
５２ アルミニウム板用遮蔽部
５５ エッチング液供給口
８０ 電源装置
１００ エッチング装置（製造装置）
２ 芯部
３ エッチング部位
１０ アルミニウム板
２０ 電極
３０ エッチング槽
３５ エッチング室
３８ エッチング液供給路
４０ エッチング液
４１ エッチング液供給路
５１ 電極用遮蔽部
５２ アルミニウム板用遮蔽部
５５ エッチング液供給口
８０ 電源装置
１００ エッチング装置（製造装置）
Claims (8)
- エッチング槽内に貯留されたエッチング液中でアルミニウム板を交流エッチングする電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法において、
前記エッチング液中に、当該エッチング液中での電解で溶解しない３枚以上の電極を対向するように配置し、
前記３枚以上の電極において対向し合う電極の各間に複数枚の前記アルミニウム板を互いに分割した状態で配置し、
前記３枚以上の電極のうち、両端に配置された電極間のみに交流電流を印加し、両端に配置された電極以外の電極には通電せずに、前記アルミニウム板の両面に交流エッチングを行なうことを特徴とする電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造方法。 - エッチング槽内に貯留されたエッチング液中でアルミニウム板を交流エッチングする電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置において、
前記エッチング液中で対向するように配置され、当該エッチング液中での電解で溶解しない３枚以上の電極と、
前記３枚以上の電極のうち、両端に配置された電極間のみに交流電流を印加し、両端に配置された電極以外の電極には通電しない電源装置と、
を有し、
前記３枚以上の電極において対向し合う電極の各間に複数枚の前記アルミニウム板が互いに分割した状態で配置され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板の製造装置。 - 前記エッチング槽には、該エッチング槽の内壁と前記電極との間を塞ぐ電極用遮蔽部と、当該エッチング槽の内壁と前記アルミニウム板との間を塞ぐアルミニウム板用遮蔽部と、が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置。
- 前記電極用遮蔽部は、前記電極の端部が差し込まれる電極保持用のスリットからなり、
前記アルミニウム板用遮蔽部は、前記アルミニウム板の端部が差し込まれるアルミニウム板保持用のスリットからな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アルミニウム電極板の製造装置。 - 前記エッチング槽には、前記電極と前記アルミニウム板とによって区画された複数のエッチング室毎に前記エッチング液を供給する複数のエッチング液供給口が設けられていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置。
- 前記複数のエッチング液供給口は、共通のエッチング液供給路に連通していることを特徴とする請求項５に記載の電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置。
- 前記複数のエッチング液供給口は、前記エッチング槽の壁面で開口し、
前記エッチング槽において前記エッチング液供給口が開口する前記内壁に対して前記電極が配置される側とは反対側に前記エッチング液供給路が区画形成されてい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アルミニウム電極板の製造装置。 - 前記複数のエッチング液供給口は、前記エッチング槽の壁面のうち、底壁で開口していることを特徴とする請求項７に記載の電解コンデンサ用アルミニウム電極板の製造装置。
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2009
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