本公开涉及电极箔的制造方法和电容器的制造方法。
背景技术：
作为电容器元件的阳极体，使用包含阀作用金属的金属箔。为了增加电容器元件的电容，对金属箔的主面的全部或一部分实施蚀刻。例如，在专利文献1中，启示了在金属箔的主面的一部分和电解蚀刻用电极的表面的一部分上，形成基于树脂的覆膜作为掩蔽部件，在金属箔的主面上的未形成覆膜的部分，进行蚀刻。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5333582号
技术实现要素：
在专利文献1中，因为使用树脂作为掩蔽部件，所以与金属箔相比，电阻非常高。因而，在实施电解蚀刻的情况下，电流集中在金属箔的与掩蔽部件的边界附近。由于上述电流的集中，蚀刻在上述边界附近变深。
在图7中示出了通过使用了树脂的传统的方法来实施电解蚀刻的金属箔40的剖面图。如图7所示，金属箔40具有被包含树脂的掩蔽部件41掩蔽的区域40z和没有被掩蔽部件41覆盖的区域40y。区域40y具有形成在区域40y的主面上的两个蚀刻部40e和被蚀刻部40e夹持的未蚀刻部40n。由于上述电流的集中，对于蚀刻部40e而言，在区域40z和区域40y的边界b附近，厚度方向上的蚀刻的深度变大。即，边界b附近的未蚀刻部40n的厚度变得特别薄。因而，对于金属箔40来说，边界b附近的机械强度小。其结果，蚀刻的金属箔40(电极箔)的可靠性容易降低。
本公开的电极箔的制造方法具备在使电极与包含第1金属的金属箔的至少一个主面对置的状态下，在蚀刻液中，电流流过上述金属箔和上述电极之间，蚀刻上述金属箔的电解蚀刻工序，在上述金属箔的上述主面和上述电极之间，配置掩蔽部件以覆盖上述主面的一部分的区域，上述掩蔽部件是导电体，上述掩蔽部件和上述金属箔电连接。
根据本公开，因为在被掩蔽部件覆盖的区域和未被覆盖的区域的边界附近抑制了过剩的蚀刻，所以抑制了金属箔的强度的降低。因而，提高了作为电极箔的可靠性。
附图说明
图1是示意性地示出通过本公开的实施方式所涉及的电解蚀刻工序蚀刻的电极箔的一部分的剖面图。
图2是示意性地示出通过本公开的实施方式所涉及的电解蚀刻工序蚀刻的电极箔的一部分的立体图。
图3是示意性地示出本公开的实施方式所涉及的电解蚀刻工序中使用的电解蚀刻装置的说明图。
图4是示出本公开的实施方式所涉及的电解蚀刻工序中的金属箔、掩蔽部件和电极的位置关系的示意图。
图5是示意性地示出本公开的实施方式所涉及的电容器中使用的电容器元件的剖面图。
图6是示意性地示出本公开的实施方式所涉及的电容器的剖面图。
图7是示意性地示出通过传统的电解蚀刻工序蚀刻的金属箔的一部分的剖面图。
具体实施方式
本公开所涉及的电极箔的制造方法具备在使电极与包含第1金属的金属箔的至少一个主面对置的状态下，在蚀刻液中，在金属箔和电极之间流过电流，蚀刻金属箔的电解蚀刻工序。在电解蚀刻工序中，在金属箔的上述主面和电极之间，配置掩蔽部件以覆盖上述主面的一部分的区域。由此，未被上述主面的掩蔽部件覆盖的区域被蚀刻。
在本公开中，使用导电体作为掩蔽部件，在电解蚀刻工序中，使掩蔽部件和金属箔电连接。在此，电连接是指在掩蔽部件和金属箔之间能够发生电子的移动的状态。通过使掩蔽部件和金属箔电连接，抑制了电流集中在金属箔的与掩蔽部件的边界附近的现象。通过抑制电流的集中，抑制了在边界近傍发生过剩的蚀刻。因而，提高了作为电极箔的可靠性。
但是，在使用包含绝缘材料的掩蔽部件的情况下，在电解蚀刻工序中，需要在掩蔽部件和电极之间不产生空间。也就是说，需要在使掩蔽部件和电极密接的状态下，进行电解蚀刻。因而，在电解蚀刻工序前后或者电解蚀刻工序中，需要控制掩蔽部件和电极之间的距离。因此，在将掩蔽部件配置为与金属箔密接的情况下，金属箔的输送方法的自由度降低。
此外，在金属箔被蚀刻时，有时会从蚀刻的部位产生气体。为了排出产生的气体，在电极和金属箔之间需要一定的间隔。也就是说，在将掩蔽部件配置为与金属箔密接的情况下，需要增厚掩蔽部件以确保上述一定的间隔。
在此，以往，在与电极的上述掩蔽部件对应的位置实施掩模。由此，不再需要使掩蔽部件和电极进行密接，因此金属箔的输送方法不受限制。此外，在金属箔和电极之间设置给定的间隔变得容易。另一方面，因为需要对掩蔽部件和施加到电极上的掩模进行定位，所以操作烦杂。
根据本公开，因为使用导电体作为掩蔽部件，所以不需要对电极施加掩模。因此，能够在不进行定位等烦杂的操作的情况下进行实用的蚀刻。进一步，因为能够在使掩蔽部件和电极分离开的状态下进行电解蚀刻，所以提高了金属箔的输送方法的自由度。
在图1中，示意性地示出了本实施方式中的实施了电解蚀刻的电极箔10的剖面的一部分。如图1所示，在获得的电极箔10中，将被掩蔽部件4覆盖的区域和未被覆盖的区域的边界a附近作为起点，形成在厚度方向逐渐变深的蚀刻部1e。因此，抑制了电极箔10的上述边界a附近的电极箔10的机械强度的降低。此时，从强度的观点出发，优选第1区域10e中的未蚀刻部1n的厚度d为2μm以上。
如图2所示，通过电解蚀刻工序获得的电极箔10具备具有被蚀刻的表面的第1区域10e和具有未蚀刻的表面的第2区域10n。第1区域10e在表面具备蚀刻部1e，在内部具备未蚀刻部1n。第1区域10e和第2区域10n在上述边界a附近被划分。图2是示意性地示出通过电解蚀刻工序蚀刻的电极箔10的一部分的立体图。
金属箔1包含第1金属。作为第1金属，可列举钛、钽、铝和铌等阀作用金属。金属箔1可以包含一种或两种以上的上述阀作用金属。金属箔1可以以合金或金属间化合物的形式包含第1金属。金属箔1的厚度没有特别限定。金属箔1的厚度例如为15μm以上且300μm以下。
掩蔽部件4是导电体，包含导电性材料。作为导电性材料，没有特别限定，能够例示上述阀作用金属、银、铜、铁、锡、铅、锌、二氧化硅、镍、金、铂、钯、锆、钨、钴、钼等金属、石墨、炭黑等碳材料、以及导电性高分子等。掩蔽部件4可以包含一种或两种以上的上述导电性材料。掩蔽部件4可以以合金或金属间化合物的形式包含上述金属。
在电解蚀刻工序中，掩蔽部件和金属箔电连接。因此，从金属箔1的蚀刻效率和抑制上述那样电流的集中的观点出发，优选掩蔽部件4的电阻值(掩蔽部件的电阻率×掩蔽部件的厚度)例如与金属箔1的厚度方向的电阻值大致相同。为了易于调整以使掩蔽部件4的上述电阻值与金属箔1的上述电阻值相同、以及如后所述为了易于与金属箔1进行物理连接，掩蔽部件4可以包含金属(第2金属)。掩蔽部件4中包含的第2金属没有特别限定，可以是与金属箔1中包含的第1金属相同的金属元素，也可以是不同的金属元素。另外，因为掩蔽部件4是导电体，所以掩蔽部件4的与电极对置的表面也能够被蚀刻。
通过掩蔽部件4覆盖金属箔1的主面的一部分的方法没有特别限定。例如，可以将包含树脂(导电性墨)的掩蔽部件4的材料涂覆在金属箔1的主面的一部分上，该树脂包含导电性材料。在该情况下，掩蔽部件4和金属箔1电连接，并且也物理连接。此外，从生产性的观点出发，掩蔽部件4的形状可以是包含导电性材料的片状。在该情况下，可以将片状的掩蔽部件4配置为覆盖金属箔1的主面的一部分。作为片状的掩蔽部件4，可列举包含第2金属的金属箔、使用包含导电性材料的树脂成形的导电性带等。导电性带也可以具备粘结性。其中，优选掩蔽部件4为金属箔(第2金属箔)。
作为掩蔽部件4的材料，在使用包含导电性材料的树脂的情况下，作为树脂，也可以使用热固化性树脂或热塑性树脂。作为热固化性树脂，能够例示有聚氨酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺等。作为热塑性树脂，能够例示有丙烯酸树脂、聚酯等。包含这样的导电性材料的树脂的电阻率例如为3.0×10-6ω/cm以上且1.0×103ω/cm以下。
考虑到电极和掩蔽部件4的距离，适当地设定掩蔽部件4的厚度即可。尤其地，优选调整掩蔽部件4的厚度以使根据掩蔽部件4具有的电阻率和掩蔽部件4的厚度的积算出的掩蔽部件4的电阻值与金属箔1的电阻值大致相同。掩蔽部件4的厚度例如为15μm以上且300μm以下。另外，在电解蚀刻工序中，在掩蔽部件4与金属箔1一起被电解蚀刻的情况下，优选掩蔽部件的厚度例如为在电解蚀刻工序中掩蔽部件4能够残留的程度。
在掩蔽部件4的形状为片状的情况下，掩蔽部件4和金属箔1可以物理连接，也可以不物理连接。特别地，优选掩蔽部件4和金属箔1进行物理连接。这是因为在电解蚀刻工序中能够防止掩蔽部件4的位置偏移。
在掩蔽部件4和金属箔1物理连接的情况下，与仅掩蔽部件4和金属箔1接触的情况相比，能够期待提高金属箔1和掩蔽部件4的密接性。若提高了两者的密接性，则抑制了蚀刻液进入金属箔1和掩蔽部件4之间。通过抑制蚀刻液的浸入，抑制了第1区域10e和第2区域10n的边界从上述边界a移动到第2区域10n侧。若第1区域10e和第2区域10n的边界从上述边界a移动到第2区域10n侧，则在将后述的固体电解质层形成在电极箔10的表面上时，固体电解质层易于从假定的位置爬升到第2区域10n侧。
在掩蔽部件4是第2金属箔的情况下，优选掩蔽部件4和金属箔1通过焊接进行物理连接。在该情况下，因为掩蔽部件4和金属箔1的连接部中的电阻值小，所以更容易抑制电流的集中。此外，通过对掩蔽部件4和金属箔1进行焊接，能够同时实现金属箔1和掩蔽部件4的物理连接和电连接。因而，在制造电极箔10时，操作性提高。在掩蔽部件4为具备粘结性的导电性带的情况下，通过贴附到金属箔1的给定的位置，能够对掩蔽部件4和金属箔1进行物理连接。此外，金属箔1和掩蔽部件4也可以通过冷压接或锻压进行物理连接。
在不对掩蔽部件4和金属箔1进行物理连接来进行电解蚀刻工序的情况下，也可以将掩蔽部件4预先配置在电极2和金属箔1之间且能够覆盖金属箔1的一部分的区域的那样的位置。在该情况下，在电解蚀刻工序中，经由其他的导电性部件使金属箔1和掩蔽部件4进行电连接。
(电解蚀刻工序)
以下，参照图3和图4对本实施方式所涉及的电解蚀刻工序进行说明。图3是示意性地示出本实施方式所涉及的电解蚀刻工序中使用的电解蚀刻装置5的说明图。图4是示出本实施方式所涉及的电解蚀刻工序中的金属箔1、掩蔽部件4和电极2的位置关系的示意图。在图4中，为了方便，对掩蔽部件4标上阴影表示。
电解蚀刻工序例如通过图3所示的装置来进行。另外，在图3中，示出了对经由多个辊6输送的长条的金属箔1进行电解蚀刻的情况，但不限于此。例如，也可以是对静置的具有一定面积的金属箔进行电解蚀刻工序的批量方式。
通过在使电极2与金属箔1的至少一个主面对置的状态下，在蚀刻液3中，电流流过金属箔1和电极2之间来进行电解蚀刻工序。在图3中，在输送的金属箔1的给定的位置，已经配置了掩蔽部件4。在该情况下，例如，如图4所示，掩蔽部件4沿着金属箔1的长度方向d配置为带状。
如图3所示，流过金属箔1和电极2之间的电流可以为交流，也可以为直流。此外，电解蚀刻可以对金属箔1的两个主面进行，也可以仅对一个主面进行。在对金属箔1的两个主面进行电解蚀刻的情况下，掩蔽部件4可以分别配置在金属箔1的各个主面和与各个主面对置而配置的两个电极2之间。在该情况下，如图1和图2所示，在第1区域10e中，在两个主面上形成蚀刻部1e，在各蚀刻部1e之间形成未蚀刻部1n。也就是说，在第1区域10e的厚度方向上，蚀刻部1e、未蚀刻部1n、蚀刻部1e按此顺序配置。
作为蚀刻液3，能够使用用于电解蚀刻的公知的蚀刻液。作为蚀刻液3，例如，可列举硫酸、硝酸、磷酸和/或包含草酸和盐酸的水溶液。也可以在水溶液中包含螯合剂等各种添加剂。蚀刻液3的盐酸的浓度、其他酸的浓度和温度没有特别限定，根据期望的蚀刻坑的形状、电容器的性能适当设定即可。盐酸相对于蚀刻液3的浓度例如为1摩尔/l以上且10摩尔/l以下，其他酸的浓度例如为0.01摩尔/l以上且1摩尔/l以下。电解蚀刻工序中的蚀刻液3的温度例如为15℃以上且60℃以下。
在使用交流电源的情况下，电流波形、频率也没有特别限定。交流电源的频率例如为1hz以上且500hz以下。流过电极箔1和电极2之间的电流的密度也没有特别限定，例如为0.01/cm2以上且10a/cm2以下。
另外，在本实施方式中，对使用一对电极2进行电解蚀刻工序的方法进行了说明，但不限于此。例如，也可以使一个电极2和金属箔1进行对置，并且将电极2和金属箔1与电源进行连接来进行电解蚀刻。
[电容器元件]
具备电极箔10作为阳极体的电容器元件例如按照如下方式制造。即，电容器元件通过具备第1工序和第2工序的方法来制造，在第1工序中，准备通过包含上述电解蚀刻工序的方法制造的电极箔10，在第2工序中，在电极箔10的第1区域10e的表面上形成电介质层后，使电解质接触。
图5中示出了实施方式所涉及的电容器元件20的剖面。在图5中，在电极箔10的第1区域10e，依次形成电介质层22和固体电解质层23。固体电解质层23进一步被阴极引出层24覆盖。阴极引出层24用于与未图示的阴极端子的连接。另外，优选在形成电介质层22之前去除掩蔽部件4。
(第1工序)
在第1工序中，准备电极箔10。电极箔10通过包含上述电解蚀刻工序的方法制造。优选在第1工序之后、第2工序之前具备去除在上述电解蚀刻工序中使用的掩蔽部件4的去除工序。通过在第2工序之前进行去除工序，能够在不损伤第2工序中形成的电介质层22和固体电解质层23的情况下去除掩蔽部件4。
(第2工序)
在第2工序中，首先，在第1区域10e的表面上形成电介质层22。
通过化学转化处理等对第1区域10e的表面进行阳极氧化来形成电介质层22。阳极氧化能够通过公知的方法形成。另外，电介质层22的形成方法不限于此，只要在第1区域10e的表面上形成作为电介质发挥作用的绝缘性层即可。
接着，作为电解质的一个例子形成固体电解质层23以覆盖电介质层22。固体电解质层23例如包含锰化合物、导电性高分子。作为导电性高分子，能够使用聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺以及其衍生物等。
例如，能够通过在电介质层22上对原料单体进行化学聚合和/或电解聚合来形成包含导电性高分子的固体电解质层23。或者，能够通过将导电性高分子溶解的溶液或导电性高分子分散的分散液涂敷在电介质层22上来形成。
接下来，在固体电解质层23的表面上形成阴极引出层24。阴极引出层24例如具有碳层和在碳层的表面上形成的金属(例如，银)膏层(均未图示)。通过依次涂敷碳膏和银膏来形成这样的阴极引出层24。
碳层形成为覆盖固体电解质层23的至少一部分。碳层包含组合物，该组合物包含石墨等导电性碳材料。金属膏层例如包含组合物，该组合物包含银颗粒和树脂。另外，阴极引出层24的结构不限于此。只要阴极引出层24具有集电功能即可。
如上所述，经过第1工序和第2工序制作的电极箔10在第2工序之后被裁剪为包含上述第1区域10e和第2区域10n的期望的形状。由此，获得构成电容器元件20的阳极体的电极箔。
[电容器]
图6是示意性地示出具备多个电容器元件20a～20c的电容器30的剖面图。如图6所示，各电容器元件20层叠并配置在电容器30内。
以下，对本公开所涉及的电容器30的结构进行详细说明。另外，本实施方式的电容器30具备三个电容器元件20，但所使用的电容器元件20的数量不未被限定。电容器30具备至少一个电容器元件20。
电容器30具备层叠的电容器元件20a～20c、对电容器元件20a～20c进行密封的外包装体31、与电极箔10电连接的阳极端子32、以及与阴极引出层24电连接的阴极端子33。通过分别将阳极端子32或阴极端子33与任意的电容器元件20的给定的位置接合，并用外包装体31密封电容器元件20a～20c的层叠体，来制造这样的电容器30。
例如，通过锻压部件34一体地对第2区域10n(未图示)进行锻压，各电容器元件20被接合起来，并相互电连接。电容器元件20彼此之间的接合方法不限于此，也可以通过激光焊接、电阻焊接接合。
(外包装体)
外包装体31例如通过绝缘性的树脂形成。作为绝缘性的树脂，例如可列举环氧树脂、酚醛树脂、硅酮树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、醇酸树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、不饱和聚酯等。
(阳极端子)
阳极端子32与第2区域10n接合，并与电极箔10电连接。阳极端子32的材质只要具有导电性即可，没有特别限定。阳极端子32可以经由导电性粘结剂、焊料与第2区域10n接合，也可以通过电阻焊接、激光焊接与第2区域10n接合。导电性粘结剂例如为上述那样的绝缘性材料和碳颗粒、金属颗粒的混合物。
(阴极端子)
阴极端子33与阴极引出层24电连接。阴极端子33的材质也是只要具有导电性即可，没有特别限定。阴极端子33例如经由上述那样的导电性粘结剂35与阴极引出层24接合。
另外，在本实施方式中，作为电容器，使用对电解质使用固体电解质、且将电容器元件收容在外装树脂内的电容器进行了说明，但不限于此。例如，在具有电容器元件，且将该电容器元件收容在有底筒状的外壳中的结构的电容器中，能够将本公开的电极箔用于阳极和阴极的至少一个电极箔，所述电容器元件具备具有带状的电极箔的阳极和阴极、介于阳极和阴极之间的隔离件、以及作为电解质含浸在隔离件中的电解液。
产业上的可利用性
通过本公开所涉及的方法制造的电极箔具备高可靠性，因此能够用于各种用途的电容器。
附图标记说明
1：金属箔
1e：蚀刻部
1n：未蚀刻部
2：电极
3：蚀刻液
4：掩蔽部件
5：电解蚀刻装置
6：辊
10：电极箔
10e：第1区域
10n：第2区域
20、20a～20c：电容器元件
22：电介质层
23：固体电解质层
24：阴极引出层
30：电容器
31：外包装体
32：阳极端子
33：阴极端子
34：锻压部件
35：导电性粘结剂
40：金属箔
40e：蚀刻部
40n：未蚀刻部
41：掩蔽部件