MX2010013120A - Proceso para producir condensadores electroliticos que tienen baja corriente de fuga. - Google Patents

Proceso para producir condensadores electroliticos que tienen baja corriente de fuga.

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Abstract

La invención se relaciona con un proceso novedoso para producir condensadores electrolíticos que tienen una baja corriente de fugas (también conocida como corriente residual), los condensadores electrolíticos se producen por este proceso y también el uso de estos condensadores electrolíticos.

Description

ESO PARA PRODUCIR CONDENSADORES ELECTROLITICOS QU BAJA CORRIENTE DE FUGA Descripción de la Invención La invención se relaciona con un proceso noved cir condensadores electrolíticos que tienen iente de fuga (también conocida como corriente re condensadores electrolíticos producidos por este nbién el uso de estos condensadores electrolítico Un condensador electrolítico semiconductor gene ende un electrodo de metal poroso, una capa izada sobre la superficie metálica, un ricamente conductor que se introduce en la es sa, un electrodo externo tal como una capa de pla a del cátodo y también otros contactos eléc sulación. La- capa de óxido localizada s neso o electrolitos de polímero semiconductor ( electrodo del cátodo) . Cuando se usa tantalio, ido de niobio como el material poroso del elect o del electrodo se produce al comprimir un p correspondiente. En la presente, el polvo puede doparse con átomos del exterior. Des imir, los ánodos se sinterizan a altas temperat so de los condensadores de aluminio, láminas de ugar de polvos se usan y estas se cortan al de los cuerpos de los electrodos. El uso de os tiene la ventaja que una densidad capaci es decir que puede lograrse una alta capa rica en un pequeño espacio, debido a la gr ficial. Los condensadores electrolíticos semicon tantes son por esta razón y también debido a la eso asociada con este usado en los aparatos elec rolitos semiconductores. Los polímeros p-co én se refieren como polímeros conductores o ticos. Están ganando creciente importancia econ os polímeros tienen ventajas sobre los meta cto al procesamiento, peso y fijación objetivo edades por medio de la modificación química. Eje eros p-conjugados son polipirroles , polit nilinas, poliacetilenos , polifenilenos , y en-vinilenos) , con un politiofeno particu tante y utilizado industrialmente que es p en-1 , 2 -dioxi) tiofeno, frecuentemente también poli (3 , 4-etilendioxitiofeno) , ya que tie ctividad muy alta y una alta estabilidad térmi oxidada.
Los modernos condensadores electr onductores requieren no solo una baja resist de una capa externa con grosor aproximado de 5- eros conductores sobre el ánodo del condensad sirve como amortiguador mecánico entre el á nsador y el contacto lateral del cátodo. De es reviene, por ejemplo, que la capa de plata (c en contacto directo con el dieléctrico o dañe e carga mecánica y por lo tanto incrementar las co ugas del condensador. La calidad de la capa éctrico) es un determinante fundamental ientes de fuga que se presentan en los condensad presentes defectos en la presente, las tray ricamente conductoras se forman a través de la que bloquea la corriente anódicamente . La capa érica conductora así misma debe tener propie -regeneració : los defectos relativamente pequeñ ctrico sobre la superficie anódica exterior onductor y se describe un ánodo de tantalio en los ejemplos.
El documento WO 2007/031206 revela un con rolítico semiconductor que corresponde al del d 1524678, en donde las partículas del ele onductor se forman por un polímero conduc enden partículas que tienen un diámetro promed m y una conductividad mayor de 10 S/cm. Se desc resente electrolitos semiconductores poliméricos ntalio, niobio u óxido de niobio que tienen una baja corriente de fugas.
En los condensadores electrolíticos semicon S mencionados que tienen una baja corriente de f sición de la capa exterior polimérica y/o el ele onductor polimérico tiene una influencia en la a corriente de fuga, es decir la corriente de o o subóxido de niobio como el material an én tiene una baja corriente de fuga.
Por lo tanto existe una necesidad por nuevos producir ánodos de condensadores que pueden usa cir condensadores electrolíticos semiconducto n una baja corriente de fugas. En estos conde roliticos semiconductores, la magnitud de la c ugas es independiente de si, por ejemplo, se ido de manganeso o el electrolito semic érico como el cátodo del condensador.
Por lo tanto un objetivo de la presente inve rcionar un proceso y los condensadores electr onductores que pueden producirse con esto.
Sorprendentemente ahora se ha encontrado que com r partículas de metal válvula o partículas esto que tiene propiedades comparables con so para producir ánodos del condensador con ba válvula o un compuesto que tiene pro rables con un metal válvula al comprimir o co ículas del metal válvula o las partículas de un c tiene propiedades comparables con un metal válv cir el cuerpo del electrodo poroso, se caract la herramienta de compresión o corte se elabora re con un carburo, óxido, boruro, nitruro, o s IÍCO, un carbonitruro o aleaciones de estos, un ico, un acero endurecido y/o aleado o el mate del condensador se usa en el caso particular. Para los propósitos de la invención, los metales metales cuyas capas de óxido no permiten el flu iente a un grado similar en ambas direcciones: en n voltaje anódicamente aplicado, las capas de metales de válvula bloquean el flujo de la co ica y se pueden oxidar y cuyas capas de óxido ti edades descritas anteriormente. Por ejemplo, conductividad metálica pero generalmente idera que sea un metal válvula. Sin embargo, las oxidado muestra propiedades típicas de capas de 1 válvula, así que el NbO y las aleaciones o co bO con otros elementos son ejemplos típicos estos que tienen propiedades eléctricas compara tal válvula.
Se da preferencia a usar ánodos de condensad al aluminio, tantalio, niobio, óxido de n ido de niobio.
Cuando el ánodo del condensador se basa en niobi iobio o subóxido de niobio, preferentemente c io, NbO, subóxido de niobio NbOx, donde x puede s a 1.2, nitruro de niobio, oxinitruro de niobio o ras que presenten conductividad metálica o se r .
Las herramientas de compresión o corte se usó so de la invención puede hacerse de carburos, os, nitruros, o siliciuros metálicos. Los c s, boruros, nitruros, o siliciuros metáli íos de metales de tungsteno, titanio, mo lio, niobio, cromo o vanadio. Las aleaciones es mencionados anteriormente también son adecua cir las herramientas de compresión o corte.
Las herramientas de compresión o corte, p sitos de la invención, también pueden hac íales cerámicos con base en los óxidos tal como luminio, óxido de aluminio reforzado con ó nio, u otros cerámicos de dispersión, óxido de a de magnesio, óxido de circonio u óxido de , preferentemente 100 ppm mayor, prefer icularmente 50 ppm mayor, muy prefer icularmente 10 ppm mayor, especial y preferent ayor, que en el polvo usado.
Para los propósitos de la invención, el án nsador puede producirse como sigue: ero, un polvo de metal válvula es, por rimido con la ayuda de la herramienta de compresi ionada con una densidad comprimida desde 1.5 a os con base en niobio) o desde 3.5 a 9 gcm"3 (po en tantalio) para formar cuerpos sin tratamiento idad del comprimido seleccionada dependiendo d o. Los cuerpos sin tratamiento se si iguientemente a una temperatura de > 1000°C. E electrodo obtenido de esta forma después, por eje bre con un dieléctrico, es decir, una capa de óx tro de poro promedio desde 10 a 10 rentemente desde 50 a 5000 nm, prefe cularmente desde 100 a 3000 nm.
Los cuerpos de los ánodos pueden definirse de la siguiente fórmula: citancia [C] x voltaje de activación [V] / o del electrodo [g] ) Se usa una herramienta de corte en lugar mienta de compresión cuando el ánodo del con rende, por ejemplo, aluminio. Cuando se amienta de corte, el ánodo del condensador se sigue: la lámina de aluminio se usa, por ierta con un dielétrico, es decir, una capa d oxidación electroquímica. La lámina se roquímica, y después se unen juntos en un apil r un cuerpo del condensador. En la presente, ontactos se llevan hasta la parte externa.
Además, se ha encontrado sorprendentemente iente de fugas de los ánodos del condensador de puede reducirse significativamente al tratar lo condensador con un agente de formación compl nte, una base Br0nsted o un ácido Br0nsted (pr sión) inmediatamente después de la compresión o és de la sinterización o aun solo después qu ado la capa de óxido. En la presente, el pr rsión para los ánodos del condensador puede re és cada uno de tres pasos del proceso, es decir, omprimir o cortar, después de sinterizar o despu ación, o el proceso de inmersión se realiza so de dos de estos pasos del proceso o solo despué lo, las sustancias con base en el ácido oxálic co, ácido cítrico, ácido succínico o aminas. Deb idad de formación de complejos, el uso aímente de una sustancia tal como EDTA ndiaminotetracético) , DTPA lentriaminopentaacético) , HEDTA xietiletilenaminotriacético) , NTA ilotriacético) , EDTA-Na2 (sal disódica del ndiaminonetetracético) , CDTA (ácido ciclohexan ) - tetracético) , EGTA (ácido etilenglicol -bis (a ) -?,?' -tetracético) TTHA ilentetraaminohexaacético) o DTA inotetracético) , que combina una pluralidad de f lejas en una molécula.
Los oxidantes que son adecuados para los propó nvención son flúor, cloro, bromo, yodo, oxígen otones. Ejemplos de bases de Br0nsted son los hi metales alcalinos y alcalinotérreos , por xido de sodio e hidróxido de calcio, y soluc aco en agua, y ejemplos de ácidos Br0nsted son hídrico (HF) , ácido clorhídrico (HC1) , ácido ) , ácido sulfúrico (H2S04) , ácido fosfórico (H3P04 nico (H2C03) y también los ácidos orgánicos como co .
Para los propósitos de la invención, el ag ción de complejos, el oxidante, la base de Br0ns de Br0nsted están presentes en forma lí ión. El oxidante también puede presentarse e sa, es decir, puede usarse ozono, flúor, por el oxidante gaseoso. Si se utiliza un oxidante osible usar el gas puro, un gas diluido con, por geno o una mezcla de dos diferentes oxidantes g cularmente en el intervalo desde O.l M a S M y ferentemente en el intervalo desde 0.5 M a 2 M.
Además, es sorprendentemente encontrar que la c fugas de los ánodos del condensador también irse significativamente al tratar los áno nsador con un compuesto orgánico de tantalio una solución líquida o en solución (pro rsión) después que se han comprimido y sinte és que se ha aplicado la capa de óxido.
La presente invención por lo tanto además propor eso para producir ánodos del condensador con b 1 válvula o un compuesto que tiene pro arables con el metal válvula, se caracteriza p o del ánodo activado se trata con un comp alio orgánico presente como un líquido o en soluc En la presente, es ventajoso para el contenido M a 3 M, o el compuesto orgánico puro tambi e cuando está presente en forma líquida.
Es particularmente ventajoso solo para la re na del ánodo del condensador que se ponga en el compuesto de tantalio orgánico durante el pr rsión, ya que, sorprendentemente, se pierde solo a capacitancia total en este procedimiento. Es arse al llenar la estructura porosa del cue trodo con un líquido prótico (p.ej., agua) o tico (p.ej., acetonitrilo) antes del tratamient esto de tantalio orgánico. Como compuesto de ico, es posible usar, por ejemplo, alcóxidos de el etóxido de tantalio, amidas de tantalio o el antalio .
La presente invención adicionalmente proporci os del condensador producido por el proceso ntes, por ejemplo, en computadoras (computad torio, computadoras personales, servidore ulos periféricos para computadoras (p.ej., tarje tadoras personales) , en dispositivos elec tiles, p.ej., teléfonos móviles, cámaras digi nentes electrónicos de entretenimiento, en disp los componentes electrónicos de entretenimiento reproductores de CD/DVD y consolas de jueg tadoras, en sistemas de navegación, en instalac omunicaciones, en dispositivos domésticos, istro de energía o en componentes elec otrices .
Los siguientes ejemplos sirven para ilus ción por medio del ejemplo y no se interpreta icción. forma después se introdujeron en un baño de i contiene NaOH, H202, ácido oxálico o HF, es d zó el tratamiento del cuerpo del ánodo oxidado c estos. La duración del proceso de inmersión fue egundos (seg.) . Después del tratamiento, los á garon una vez en agua y después de nuevo se s Los cuerpos de los ánodos obtenidos de est és se proporcionaron con un electrolito semicond rolito semiconductor polimérico) por medio erización química in situ. Para este proceso, se solución que comprende de una parte en peso ndioxitiofeno (Clevios™ M, H.C. Starck GmbH) y 2 so de una solución etanólica con 40% de concentr de p-toluen-sulfonato de hierro (III) (Clevio Starck GmbH) .
La solución se usó para impregnar los cuerpos garon en agua destilada y se secaron. Un total s impregnaciones se realizaron en este proced cuerpos de los ánodos se recubrieron posteriorm to y plata.
Otros cuerpos de ánodos oxidados sin, otro trat mpregnaron directamente con el material cátodo ibe en el proceso anterior y posteriormente se rafito y plata.
Se midieron las corrientes de fugas en el con terminado pero no encapsulado por medio de una os puntos. En la presente, la corriente de minó por medio de un multímetro Keithley l os después de la aplicación de un voltaje de 1 tados de las mediciones de las corrientes de ran en la Tabla 1 y también en la Figura 1. los 2-5 son ejemplos de acuerdo con la invención lo 6 (ejemplo de acuerdo con la invención) : Los cuerpos de los ánodos oxidados (NbO jeron por un método análogo al proceso descrito los 1-5. Algunos de los cuerpos de ánodos cidos de esta forma después se trataron en suces , es decir, un tratamiento o estos cuerpos de án siguientes compuestos se realizaron: Inmersión en etanol Inmersión en una solución (30% de etóxido de tan etanol) Hidrólisis en aire és del tratamiento, los ánodos de nuevo se enjua y después se secaron después a 85 °C. Los cu s obtenidos de esta forma después se provee ión y posteriormente se secaron a temperatura ) durante 30 minutos. Después se trataron a 50 de secado durante 30 minutos. Los cuerpos de lo avaron posteriormente en una solución acuosa a ntración en peso del ácido p-toluensulfónico dur Los cuerpos de los electrodos después se solución acuosa al 0.25% de concentración en p-toluensulfónico durante 30 minutos, posterior garon en agua destilada y se secaron. Un total s impregnaciones se realizaron en este proced cuerpos de los ánodos se recubrieron posteriorm to y plata.
Otros cuerpos de ánodos oxidados sin, otro trat mpregnaron directamente con el material cátodo ibe en el proceso anterior y posteriormente se rafito y plata. 2 : lo 7 : Polvo de subóxido de Niobio que tiene una capa zaron a 35 V en ácido fosfórico. Más tarde, lo rizados y anodizados se enjuagaron con agua ratura de 85 °C para remover el ácido fosfórico y temperatura de 85°C en un horno. Los cuerpos d idos de esta forma después se proporcionaron rolito semiconductor {= electrolito semic érico) por medio de una polimerización química i Para este propósito, se preparó una soluc ende de una parte en peso de 3 , 4 -etilendiox ÍOS™ M, H.C. Starck GmbH) y 20 partes en pes ión etanólica con 40% de concentración en pes n-sulfonato de hierro(III) (Clevios™ C-ER, H.C .
La solución se usó para impregnar los cuerpos s. Los cuerpos de los ánodos se remojaron ión y posteriormente se secaron a temperatura gnaciones se realizaron en este procedimien os de los ánodos se recubrieron posteriorme to y plata.
Se midieron las corrientes de fugas en el con terminado pero no encapsulado por medio de una s puntos. En la presente, la corriente de minó por medio de un multímetro Keithley l os después de la aplicación de un voltaje de 1 tados de las mediciones de las corrientes de ran en la Tabla 3 y también en la Figura 3. 3 : Herramienta de Corriente de fug procesamiento [µ?] plo 7a Acero 2130 plo 7b Bronce de campana 120

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como ante ma como propiedad lo contenido en las si indicaciones . 1. Proceso para producir ánodos de condensad en un metal válvula o un compuesto que tiene pro arables con un metal válvula por compresión o partículas de metal válvula o las partícula esto que tiene propiedades comparables con la para producir el cuerpo del electrodo cterizado porque la compresión o herramienta de o se recubre con un carburo óxido, boruro, ni ciuro metálico, un carbonitruro o aleaciones de e rial cerámico, un acero endurecido y/o alea rial del ánodo del condensador se usa en o del electrodo poroso se trata con un c cionado del grupo que consiste de agentes qu lejos, oxidantes, bases de Br0nsted y ácidos Br0n 4. Proceso de conformidad con la reivindica terizado porque los agentes que forman co ntes, bases de Br0nsted y ácidos Br0nsted ti ntración en el intervalo desde 0.001 M a 10 M. 5. Proceso para producir ánodos de condensad en un metal válvula o un compuesto que tiene pro arables con un metal válvula, caracterizado p o del ánodo activado se trata con un compuesto antalio orgánico presente como un líquido o en so 6. Proceso de conformidad con la reivindic cterizado porque el compuesto orgánico de nico presente como un líquido o en solución ti entración en el intervalo desde 0.001 M a 10 M. rmidad con la reivindicación 8. 10. Uso de los condensadores electr onductores de conformidad con la reivindicación itos electrónicos. 11. Circuito electrónico, caracterizado porque ndensador electrolítico semiconductor de conform ivindicación 9.
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