RU2123738C1

RU2123738C1 - Porous coating for modifying electrolytic capacitor foil surface

Info

Publication number: RU2123738C1
Application number: RU97104386A
Authority: RU
Inventors: В.М. Иевлев; Е.К. Белоногов; С.В. Бурова; В.П. Иевлев; В.В. Комбаров; С.Б. Кущев; А.Д. Поваляев; В.Н. Пономаренко; Т.Л. Тураева
Original assignee: Воронежский государственный технический университет
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 1998-12-20

Abstract

FIELD: radio electronic engineering; manufacture of electrolytic capacitors. SUBSTANCE: coating incorporates carbon in the form of nanoparticles in its composition. Novelty is that aluminum in coating composed of insulating and conducting phases is replaced by carbon in the form of nanoparticles. EFFECT: improved capacitance of capacitor foil which is instrumental in solving problem of miniaturization of radio electronic devices. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано в производстве электролитических конденсаторов. The invention relates to electronic equipment and can be used in the manufacture of electrolytic capacitors.

Известны электролитические конденсаторы, в которых в качестве токосъемника используется углеродная пленка, нанесенная посредством вакуумного напыления на поверхность металлической основы [1]. Electrolytic capacitors are known in which a carbon film deposited by vacuum deposition on the surface of a metal base is used as a current collector [1].

Известны электролитические конденсаторы с оксидным диэлектриком, содержащие катод, состоящий из пористого или беспористого основания и пористого углеродного покрытия, состоящего из мелкодисперсного графитового покрытия с удельной поверхностью 1300-2000 м²/г [2].Known electrolytic capacitors with an oxide dielectric containing a cathode consisting of a porous or non-porous base and a porous carbon coating consisting of a finely dispersed graphite coating with a specific surface area of 1300-2000 m ² / g [2].

К недостаткам покрытий, состоящих из мелкодисперсного графита, следует отнести относительно невысокие значения удельной свободной поверхности, из чего следует низкое значение электрической емкости конденсаторов, изготовленных с использованием такого покрытия. The disadvantages of coatings consisting of finely dispersed graphite include the relatively low values of the specific free surface, which implies the low value of the electric capacitance of capacitors made using such a coating.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является электролитический конденсатор, в котором катод образован электропроводящей подложкой, покрытой слоем на основе алюминия, который состоит из смеси гранул Al и Al₂O₃ [3].The closest in technical essence to the claimed solution is an electrolytic capacitor in which the cathode is formed by an electrically conductive substrate coated with an aluminum-based layer, which consists of a mixture of Al and Al ₂ O ₃ granules [3].

К недостаткам этого покрытия следует отнести химическую активность и в связи с этим предрасположенность к фазовому старению вследствие окисления мелких гранул Al, что приводит к уменьшению удельной поверхности проводящей фазы. Это влечет за собой деградацию электролитических свойств конденсаторов, изготовленных на основе фольги, модифицированной этим покрытием. The disadvantages of this coating include chemical activity and, therefore, a predisposition to phase aging due to the oxidation of small Al granules, which leads to a decrease in the specific surface area of the conducting phase. This entails the degradation of the electrolytic properties of capacitors made on the basis of a foil modified with this coating.

Изобретение направлено на повышение эффективности пористого покрытия, стабильности его свойств, а также на возможность варьирования емкости электролитических конденсаторов посредством изменения структуры и свойств модифицирующего покрытия. The invention is aimed at increasing the efficiency of a porous coating, the stability of its properties, as well as the possibility of varying the capacitance of electrolytic capacitors by changing the structure and properties of the modifying coating.

Это достигается тем, что в состав покрытия входит углерод в виде наночастиц. Таким образом новым является замена в составе покрытия, состоящего из смеси токопроводящего и диэлектрического материалов, алюминия на углерод в виде наночастиц. This is achieved by the fact that the composition of the coating includes carbon in the form of nanoparticles. Thus, a new one is the replacement in the composition of the coating, consisting of a mixture of conductive and dielectric materials, aluminum by carbon in the form of nanoparticles.

Для иллюстрации заявляемого изобретения приведем пример его осуществления. На алюминиевую фольгу, толщиной 0,06 мм и чистотой 99,99% методом высокочастотного магнетронного распыления Al₂O₃ и C в среде аргона нанесли покрытие, состоящее из смеси этих материалов. Количественный фазовый состав полученного слоя соответствовал предельному значению электрической емкости.To illustrate the claimed invention, we give an example of its implementation. A coating consisting of a mixture of these materials was applied to aluminum foil with a thickness of 0.06 mm and a purity of 99.99% by high-frequency magnetron sputtering of Al ₂ O ₃ and C in argon medium. The quantitative phase composition of the obtained layer corresponded to the limiting value of the electric capacitance.

На чертеже представлены микрофотографии внутренней структуры слоя, полученные методами растровой (а) и просвечивающей (б) электронной микроскопии. Диаметр нанотрубок не превышает 80 нм. Физическим основанием для формирования такой новой композиции служит способность углерода конденсироваться в среде аргона (чужеродная газовая фаза) с образованием наночастиц в виде фуллеренов, нанотрубок и т.д. Гетерогенный состав покрытия (C + Al₂O₃) и форма образований из углерода в виде наночастиц, в отличие от наиболее близкого аналога, позволяют получать слои с максимально возможной удельной поверхностью проводящей фазы и, соответственно, емкостью, что подтверждается актом измерений, выполненных на Воронежском заводе радиодеталей. Измерения емкости, выполненные спустя два месяца после изготовления покрытия, показали отсутствие деградации электрофизических свойств покрытия.The drawing shows microphotographs of the internal structure of the layer obtained by scanning (a) and transmission (b) electron microscopy. The diameter of the nanotubes does not exceed 80 nm. The physical basis for the formation of such a new composition is the ability of carbon to condense in argon (foreign gas phase) with the formation of nanoparticles in the form of fullerenes, nanotubes, etc. The heterogeneous composition of the coating (C + Al ₂ O ₃ ) and the form of nanoparticle carbon formations, in contrast to the closest analogue, make it possible to obtain layers with the maximum possible specific surface area of the conductive phase and, accordingly, the capacity, which is confirmed by the act of measurements performed on Voronezh Radio Parts Plant. The capacitance measurements performed two months after the manufacture of the coating showed the absence of degradation of the electrophysical properties of the coating.

Как показали эксперименты и измерения, проведенные авторами, использование предлагаемого состава покрытия позволяет повысить емкость конденсаторной фольги, что способствует решению проблемы миниатюризации радиоэлектронных устройств. As shown by experiments and measurements performed by the authors, the use of the proposed coating composition allows to increase the capacitance of the capacitor foil, which helps to solve the problem of miniaturization of electronic devices.

Источники информации
1. Патент Японии N 2-41885, H 01 G 9/00, опубл. в 1991 г.Sources of information
1. Japan patent N 2-41885, H 01 G 9/00, publ. in 1991

2. Полезная модель N 1569, 6 H 01 G 9/00, опубл. в 1996 г. 2. Utility model N 1569, 6 H 01 G 9/00, publ. in 1996

3. Патент Франции N 2688092, H 01 G 9/04, опубл. в 1994 г. 3. French patent N 2688092, H 01 G 9/04, publ. in 1994

Claims

A porous coating for modifying the surface of the foil of an electrolytic capacitor, consisting of a mixture of conductive and dielectric materials, characterized in that the composition of the coating includes carbon in the form of nanoparticles.