CN106847511B - 一种高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法，是以不同厚度的钽片为主体材料，通过用能量高于可以改变钽金属表面结构的能量的激光照射其表面，在钽金属表面非常简单的获得分布均匀的微纳米级晶粒，从而有效地增加表面积。本发明采用的高比表面结构阳极钽箔可以做成任意形状的薄片状、卷绕式等，采用激光处理阳极钽箔，极大的增加表面积，使最终制成的钽电容器的容量会大幅提高，对阳极钽箔直接叠片或卷绕皆满足叠片式或卷绕式设计要求，更适合现代元器件对薄型化、高容量的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法，属于固体钽电容器制造技术领域。
背景技术
随着当代电子技术的迅猛发展，电子产品面向轻薄、小型化的发展趋势，必然要求电子元件的小型化。钽电容器是微电子领域应用十分广泛的电子元件，小体积、高容量的钽电容器具有巨大的市场需求。
现有的钽电容器广泛采用压制成型工艺生产，该工艺制备的多孔阳极尺寸皆在0.5毫米以上。为了制备更加薄层的产品，必然要求减小压制厚度。然而厚度减小到一定程度，会导致产品强度差、易断裂、成型困难；直接使用钽箔做为阳极，又因比表面小而无法满足高能量需求。一方面市场对薄型产品的需求日益增长，一方面薄型产品的压制成型瓶颈成为一个不可调和的矛盾。这些问题在很大程度上限制了薄型产品技术的进步。同时，较大型和常规厚度型的多孔阳极进行负极聚合时，空隙率利用率低导致大容量难以实现、多次聚合费时费力等的技术难题，也很大程度上限制了大型产品的技术升级。
发明内容
为避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了一种高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法，旨在通过用能量高于可以改变钽金属表面结构的能量的激光照射钽片表面，使钽金属表面形成分布均匀的微纳米级晶粒，从而有效地增加表面积，解决薄型产品极易断裂、成型困难的问题。
本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
一种高比表面钽电容器阳极钽箔，其特点在于：包括钽片层和钽微纳米颗粒层，所述钽片层为片状结构，所述钽微纳米颗粒层一体化形成在所述钽片层的至少一个表面上。
所述钽微纳米颗粒层至少为一层。所述钽微纳米颗粒层的面积小于或等于钽片层的表面积。
所述钽片层的厚度为5μm～2mm。
所述钽微纳米颗粒层的厚度为1μm～40μm，构成所述钽微纳米颗粒层的钽微纳米颗粒尺寸为1nm～20μm。
上述高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法为：取钽片，用酒精清洗去除钽片表面的油污和灰尘；然后将钽片放在光学平台上，并用夹具定位、夹紧；最后调整激光器参数和光斑直径，控制激光束对钽片表面进行点扫描处理或线扫描处理，即在钽片层表面一体化形成钽微纳米颗粒层。
对钽片表面进行点扫描处理时，调整所述激光器的能量范围为15～25w、扫描速度范围为500～1000mm/s、光斑直径为10～30μm；对钽片表面进行线扫描处理时，调整所述激光器的能量范围为25～30w、扫描速度范围为600～1000mm/s、光斑直径(线宽)为10μm、线间距10μm，横扫或竖扫。
对钽片表面进行点扫描处理或线扫描处理的处理区域为任意形状。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过采用能量高于可以改变钽金属表面结构的能量的激光照射钽片表面，从而在钽金属表面非常简单的获得分布均匀的微纳米级晶粒，有效地增加了表面积，使最终制成的钽电容器的容量会大幅提高。
(2)本发明采用的高比表面结构阳极钽箔可以做成任意形状的薄片状、卷绕式等，对阳极钽箔直接叠片或卷绕皆满足叠片式或卷绕式设计要求，更适合现代元器件对薄型化、高容量的需求。
(3)负极聚合可以方便、直接、快速的聚合在高比表面积阳极钽箔片上，提高了聚合物与钽箔的有效接触面积，节省电容器的制备时间、降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1所得样品的SEM照片；
图2是本发明实施例1所得样品的XRD图谱；
图3是本发明实施例2所得样品的SEM照片；
图4是本发明实施例4所得样品的SEM照片；
图5是本发明实施例7所得样品的SEM照片。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例高比表面钽电容器阳极钽箔，包括钽片层和钽微纳米颗粒层，钽片层为片状结构，钽微纳米颗粒层一体化形成在钽片层的上表面。
钽片层的厚度为150μm。钽微纳米颗粒层的面积小于钽片层的上表面面积。钽微纳米颗粒层的厚度为30-40μm，构成钽微纳米颗粒层的钽微纳米颗粒尺寸为7-15μm。
图1是本实施例所得样品的SEM照片，从图中可以看出钽微纳米颗粒分布均匀，颗粒尺寸为7-15微米。
图2为本实施例所得样品的XRD图谱，其中(a)为钽片层位置处，(b)为钽微纳米颗粒层位置处，可以看出材料的物相并没有发生变化，但晶面取向发生改变。
本实施例高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法如下：
取厚度为150μm的钽片，用酒精清洗去除钽片表面的油污和灰尘；然后将钽片放在光学平台上，并用夹具定位、夹紧；最后调整激光器参数和光斑直径，控制激光束对钽片表面进行点扫描处理，即在钽片层表面一体化形成钽微纳米颗粒层。对钽片表面进行点扫描处理时，调整激光器的能量范围为20w、扫描速度范围为1000mm/s、光斑直径为10μm。
实施例2
本实施例的高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于钽微纳米颗粒层的面积与钽片层的上表面面积相等，其SEM图如图3所示。
实施例3
本实施例的高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于在钽片层的上、下两个表面均形成有钽微纳米颗粒层。
实施例4
本实施例的高比表面钽电容器阳极钽箔，包括钽片层和钽微纳米颗粒层，钽片层为片状结构，钽微纳米颗粒层一体化形成在钽片层的上表面。钽片层的厚度为50μm。钽微纳米颗粒层的面积小于钽片层的上表面面积。钽微纳米颗粒层的厚度为30-40μm，构成钽微纳米颗粒层的钽微纳米颗粒尺寸为2-5μm。图4是本实施例所得样品的SEM照片。
本实施例高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法如下：
取厚度为50μm的钽片，用酒精清洗去除钽片表面的油污和灰尘；然后将钽片放在光学平台上，并用夹具定位、夹紧；最后调整激光器参数和光斑直径，控制激光束对钽片表面进行点扫描处理，即在钽片层表面一体化形成钽微纳米颗粒层。对钽片表面进行点扫描处理时，调整激光器的能量范围为20w、扫描速度范围为1000mm/s、光斑直径为10μm。
实施例5
本实施例的高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于光斑直径为20μm。
实施例6
本实施例的高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于光斑直径为30μm。
实施例7
本实施例高比表面钽电容器阳极钽箔，包括钽片层和钽微纳米颗粒层，钽片层为片状结构，钽微纳米颗粒层一体化形成在钽片层的上、下表面。钽片层的厚度为50μm。钽微纳米颗粒层的面积小于钽片层的上表面面积。钽微纳米颗粒层的厚度为20-30μm，构成钽微纳米颗粒层的钽微纳米颗粒尺寸为1-10μm。图5是本实施例所得样品的SEM照片。
本实施例高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法如下：
取厚度为50μm的钽片，用酒精清洗去除钽片表面的油污和灰尘；然后将钽片放在光学平台上，并用夹具定位、夹紧；最后调整激光器参数和光斑直径，控制激光束对钽片的上、下表面依次进行线扫描处理，即在钽片层的上、下表面皆一体化形成钽微纳米颗粒层。对钽片表面进行线扫描处理时，调整激光器的能量范围为30w、扫描速度范围为600mm/s、光斑直径(线宽)为10μm、线间距10μm，横扫。
实施例8
本实施例的高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于线间距为20μm。
实施例9
本实施例的高比表面钽电容器阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于线间距为30μm。
以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法，其特征在于：
所述高比表面钽电容器阳极钽箔，包括钽片层和钽微纳米颗粒层，所述钽片层为片状结构，所述钽微纳米颗粒层一体化形成在所述钽片层的至少一个表面上；
所述高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法为：取钽片，用酒精清洗去除钽片表面的油污和灰尘；然后将钽片放在光学平台上，并用夹具定位、夹紧；最后调整激光器参数和光斑直径，控制激光束对钽片表面进行点扫描处理或线扫描处理，即在钽片层表面一体化形成钽微纳米颗粒层；
对钽片表面进行点扫描处理时，调整所述激光器的能量范围为15～25w、扫描速度范围为500～1000mm/s、光斑直径为10～30μm；
对钽片表面进行线扫描处理时，调整所述激光器的能量范围为25～30w、扫描速度范围为600～1000mm/s、线宽为10～30μm、线间距10～30μm，横扫或竖扫。
2.如权利要求1所述的高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法，其特征在于：对钽片表面进行点扫描处理或线扫描处理的处理区域为任意形状。
3.如权利要求1所述的高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法，其特征在于：所述钽微纳米颗粒层至少为一层。
4.如权利要求1所述的高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法，其特征在于：所述钽微纳米颗粒层的面积小于或等于所述钽片层的表面积。
5.如权利要求1所述的高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法，其特征在于：所述钽片层的厚度为5μm～2mm。
6.如权利要求1所述的高比表面钽电容器阳极钽箔的制备方法，其特征在于：所述钽微纳米颗粒层的厚度为1μm～40μm，构成所述钽微纳米颗粒层的钽微纳米颗粒尺寸为1nm～20μm。
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