SU1084907A1 - Способ изготовлени алюминиевого оксидно-полупроводникового конденсатора - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ОКСИДНО-ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО КОНДЕНСАТОРА, включающий нанесение катодного полупроводникового сло  оксида марганца путем многократной пропитки предварительно оксидированного объемно-пористого анода в растворе нитрата марганца с последующим его пиролитическим разложением, отличающийс  тем, что, с целью повышени  электрической и механической прочности конденсатора, между циклами пиролитического разложени  нитрата марганца на торец анода нанос т жидкий органосиликатный материал с последующим его отверждением .

Description

эо 4; X)

sl

Изобретение относитс  к электронике и радиоэлектронике и может бглть использовано при изготовлении оксид но-полупроводниковых; конденсаторов .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результате к изобретению  вл етс  способ изготовлени  алюминиевого оксидно-полупроводникового конденсатора, включающий нанесение катодного полупроводникового сло , оксида марганца путем многократной пропитки предварительно оксидированного объемнопористого анода в растворе нитрата марганца с последующим его пиролитическим разложением СП.

В результате формируетс  катодньй слой оксида марганца внутри пор объемно-пористого анода (внутренний слой) и на образующей поверхности анода (внешний слой).

Внешний слой оксида марганца должен обладать прочностью, достаточно дл  сохранени  его целостности при механических воздействи х на конденсаторную структуру, имеющих место при последующих технологических операци х и в процессе эксплуатации „

Объемно-пористые аноды изготавливаютс  прессованием мелкодисперсного алюминиевого порошка и в силу специфики процесса прессовани  (аксиально направленное усилие передаетс  на формируемый анод стальными пуансонами) и высокой пластичности алюмини  торцовые поверхности анода

т.е. открыта  позадавливаютс 

ристость на торцовых поверхност х существенно меньше открытой пористости на боковой поверхности, что в результате приводит к ослаблению св зи внешнего и внутреннего слоев MnO|2 на торцах анодов.

Это приводит к отслаиванию внешнего сло  МпО от торцовой поверхности при механических воздействи х (в частности при вибрации, ударах, знакопеременных линейных нагрузках как следстви  циклической смены температур ) на конденсаторную структуру , имеющих место при последующих технологических операци х в процессе эксплуатации. Возникающие в результате нарушени  целостности внешнего сло  оксида марганца дефекты инициируют пробой окисной пленки при последующих термопотенциальных воздействи х , что приводит к выходу конденсатора из стро .

Кроме того, в месте пересечени  боковой поверхности анода с торцом в силу малого радиуса закруглени  такого перехода напр женность электрического пол  существенно больше среднего по поверхности анода., что ослабл ет электрическую прочность Q конденсатора в целом и также может приводить к пробою окисной пленки. Указанные пробои окисной пленки происход т на нижнем торце анода, так как в готовом конденсаторе катодный токоподвод осуществл етс  через боковую поверхность и нижний торец.

Целью изобретени   вл етс  повышение электрической и механической прочности конденсатора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу изготовлени  алюминиевого оксидно-полупроводникового конденсатора, включающему на5 несение катодного пол гпроводникового сло  оксида марганца путем многократной пропитки предварительно оксидированного объемно-пористого анода в растворе нитрата марганца с последующим его пиролитическим разложением , между циклами пиролитического разложени  нитрата марганца на торец анода нанос т жидкий органосиликатный материал с последующим его отверждением. .

При изготовлении объемно-пористых анодов (OIIA) конденсаторов рассматриваемого типа в формируемый ОПА впрессовываетс  анодный вывод (обычно из материала, однородного с материалом ОПА)

- Окиснал пленка, создаваема  в процессе электрохимического анодировани  поверхности ОПА, обладает большой концентрацией пор, что во избежании коротких замыканий диктует необходимость использовани  в качестве катодной обкладки достаточно высокоомного материала (обычно окисного полупроводника MnQ) . Нанесение полупроводниковой MnOj осуществл етс  путем многократной пропитки в растворе нитрата марганца , с последующим (после кажДой пропитки ) его пиролитическим разложением . При этом образующийс  слой MnOj можно условно разделить на два сло : внутренний толшиной 1-10 мкм, обеспечивающий контакт с окисной пленкой и реализацию емкости, который формируетс  в основном после вт рого цикла пиролиза, и внешний слой .толщиной 200-400 мкм, служащий дл  защиты нижележащего контакта окисна пленка/внутренний слой Кп02 от проникновени  провод щих частиц (например , графита) при последующих операци х нанесени  переходных покрытий (например, графитизации). Кр ме того, при пропитке в нитрате марганца за счет капилл рных  влени нитрат марганца нат гиваетс  на анодньй вывод и осаждаетс  на нем после пиролитического разложени  в виде Мп02. В результате в сформированной таким образом конденсаторной структуре имеютс  два электрически и механически напр женных места: верхн  торцова  поверхность ОПА с местом выхода анодного вывода из ОПА и нижн   торцова  поверхность. При этом различие в механических характеристиках Та и А1 (пластичность, твердость и т.д.) обуславливает раз личный вклад указанных опасных мест в электрическую и механическую прочность танталовых и алюминиевых конденсаторов в целом. Дл  алюминиевых ОПА, в силу высокой пластичности А1, торцовые поверхности ОПА при их изготовлении задавливаютс , что в результате приводит к снижению адгезии внешнег сло  MnOj к поверхности ОПА на торцовых поверхност х (особо критично дл  нижней торцовой поверхности, так как именно через нее осзтцествл  етс  катодный токоподвод) и как сл ствие к снижению механической прочности внешнего сло  Мп02И конденсатора в целом. Механические же на пр жени  в районе анодного вывода гас тс  высокой пластичностью А1 (т.е. поскольку твердость AI-O и МпО у Bbmie твердости собственно А1 при механических нагрузках на внеш ний слой МпО 2 осалэденный на анодный вывод, микровыступы МпО2 вдавливаютс  вместе с пленкой , н разрыва  ее сплошности, в А1), и не привод т к ухудшению параметров конденсаторов. В тоже врем  механические нагрузки в районе нижнего торца ОПА привод т к разрушению внешнего сло  МпО и снижают надежность готовых изделий. В предлагаемом способе предотвращение отслаивани  внешнего сло  Мп02 и его разрушени  при механических нагрузках в районе нижнего торца ОПА достигаетс  нанесением защитного сло  из органосиликатной композиции после второго цикла пиролиза, т.е. защищаетс  нижележащей внутренний слой МпО2 и контакт внутренний слой МпО j/o CLHaH пленка от возможного проникновени  провод щих частиц (например, графита) при последующих операци х, с целью повьщ1ени  электрической и механической прочности алюминиевых конденсаторов, и снижением веро тности отказов. Нанесение защитного материала на ОПА до их пропитки в растворе нитрата марганца с неизбежностью приведет к тому, что при пропитке нитрат марганца не будет проникать через нанесенный защитный слой к поверхности окисной пленки и в результате в этом месте контакт Мп02ок сна  пленка образоватьс  не может, что в свою очередь приведет к потере емкости конденсатора примерно на 2030% . Поэтому предложено осуществл ть нанесение защитного сло  между циклами пиролиза. Материал дл  защитного покрыти  должен удовлетвор ть следующим основным требовани м: иметь хорош то смачиваемость поверхности; обладать достаточной адгезией; выдерживать без разрушени  воздействие термоудара при пиролизах. В качестве диэлектрического материала была выбрана органосиликатна  композици  ОС-12-01 зелена  ТУ 84-725-78, обеспечивающа  смачиваемость поверхности и дающа  после сушки механически прочный слой с хорошей адгезией к подложке. Наличие в составе органосиликатной композиции полимерного св зующего обеспечивает одновременно достаточную эластичность и хорошие электроизол ционные свойства покрыти . Образующа с  при последующих циклах пиролиза двуокись марганца закрывает торец и диэлектрическое покрытие включаетс  во внешнее покрытие оксида марганца, однако в этом случае при отслоении оксида марганца торцова  поверхность закрыта изол ционным материалом и пробой окисной пленки не происходит. Кроме того, наличие электроизол ционного сло  на торце анода существенно повьш1ает и электрическую прочность конденсатора в целом. Пример. Брали 15 партий оксидированных анодов (6 партий по 117 тот в каждой габарита 0 7x12 мм, 6 партий по 156 шт габарита 0 5,5x12 мм, 3 партии по 240 шт габарита 0 2,7x6,3 мм). На оксидированные объемно-пористые аноды наносили два сло  оксида марганца и после каждого цикла нанесени  проводили электрохимическую обработку (подформовку) с последующей промывкой и сушкой, В ванночку наливали жидкую органо силикатную композицию ОС-12-1 запе . ую ТУ-84-725-78. Аноды на планках после сушки погружали в ванночку так. чтобы глубина погружени  анодов не превышала 1 мм от нижнего торца. Излишки органосиликатной композиции удал ли фильтровальной бумагой. Затем аноды помещали в термошкаф и выдерживали при в течение 15 мин дл  отверждени  органосиликатной композиции о Операции нанесени  оксида марганца, подформовки, промывки, сушки и дальнейшее изготовление конденсаторов проводили по известной технологии. Данные сравнительных испытаний конденсаторов; изготовленных по действующей технологии и с применением предлагаемого- способа, представлены в табх(ице.

Продолжение таблицы

710849078

Использование предлагаемого спо- механическим воздействи м и соба позвол ет повысить качество и увеличени  электрической прочности надежность алюминиевых оксидно-полу- „ существенно снизить тем самым вепроводниковых конденсаторов за счет ро тность отказа конденсаторов в проводниковых конденсаторов за счет повьшени  устойчивости конденсатопроцессе эксплуатации.

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ОКСИДНО-ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО КОНДЕНСАТОРА, включающий нанесение катодного полупроводникового слоя оксида марганца путем многократной пропитки предварительно оксидированного объемно-пористого анода в растворе нитрата марганца с последующим его пиролитическим разложением, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической и механической прочности конденсатора, между циклами пиролитического раз- ^с ложения нитрата марганца на торец анода наносят жидкий органосиликатный материал с последующим его отверждением.

   1 1084907