制备固体电解电容器阴极的方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备固体电解电容器阴极的方法，旨在提供一种在阳极钽块表面制备均匀致密二氧化锰层的方法。包括在介电质层表面制备二氧化锰层，其方法是将阀金属块浸于硝酸锰溶液中数次，然后取出；将经过浸渍的阀金属块送入通有蒸汽和氧气的被膜炉中，加热至200～300℃，恒温1～10min后取出，重复操作数次；重复上述操作，直至在介电质层表面制备的二氧化锰层厚度达到5～20μm；其中，硝酸锰溶液的比重依次增大，且比重最大的硝酸锰溶液含二氧化锰的质量百分数为20～60%。采用本发明方法制造的固体钽电解电容器其漏电流值大约仅为控制标准的十分之一，是一种固体电解电容器阴极的制备方法。
【专利说明】制备固体电解电容器阴极的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固体电解电容器的制造方法，尤其涉及一种制备固体电解电容器阴极的方法。
【背景技术】
[0002]固体电解电容器是电子设备中常用的重要元器件，其等效串联电阻(ESR)和漏电流是评价其质量的两个关键性指标。目前，许多科研工作者对于如何降低固体钽电解电容器的ESR做了大量细致的研究；如申请号为“00819237”、名称为“低等效串联电阻和高抗湿性的固体电解电容器”，申请号为“200410079295.2”、名称为“固体电解电容器的制造方法”，以及申请号为“200510003288.9”、名称为“固体电解电容器阴极制造方法”的中国专利文献都对这方面作了研究，但制造低漏电流固体电解电容的方法尚鲜见报道。
[0003]影响固体电解电容器漏电流的因素有很多，其中，阴极制造过程对其有着决定性作用。例如，在固体钽电解电容器的阴极制造过程中，直接高温分解会对介质氧化膜产生热冲击，造成介质氧化膜热损伤，致使产品漏电流增大。当漏电流增加超过技术标准的规定值时电容器便会失效；当漏电流变得无穷大时，介质氧化膜将被击穿，电容器完全失去了作用。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种制备固体电解电容器阴极的方法；利用该方法可在阳极钽块表面制备一层质地均匀、致密的二氧化锰电解质层，从而使固体电解电容器的漏电流得以大幅度降低。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括在阀金属块表面制备介电质层、在该介电质层表面制备二氧化锰层、在二氧化锰层表面涂覆石墨层和银浆层；二氧化锰层的制备方法如下:
1)将包覆有所述介电质层的阀金属块按0.5?2 mm /min的速度浸没于比重为1.1g?
2.4g/ cm 3的硝酸锰溶液中，浸溃5?30min，然后按0.5?2 mm /min的速度将该阀金属块取出；
2)将经过浸溃的阀金属块送入通有氧气和蒸汽的被膜炉中，然后按10?50°C/min的升温速率将炉温从至室温加热至200?300°C，恒温I?IOmin后取出冷却，如此重复操作I?5次；被膜炉中的氧气质量百分浓度为5?15%、蒸汽压力为0.01?0.1Mpa ；
3)重复步骤I)和步骤2)的操作至少七次，直至在介电质层表面制备的二氧化锰层厚度达到5?20μπι ;其中，步骤I)中每次用于浸溃的硝酸锰溶液的比重依次增大，且比重最大的硝酸锰溶液含二氧化锰的质量百分数为20?60%。
[0006]在上述技术方案中各步骤的工艺参数可以优选为:步骤I)中所述的浸入速度和取出速度为I?1.5 IM /min、浸溃时间为10?25min ;步骤2)中所述的升温速率为20?400C /min、分解温度为220?280°C、恒温时间为3?8min、氧气质量百分浓度为10%、蒸汽压力为0.04~0.07Mpa ;步骤3)中所述的二氧化锰层厚度为10~15 μ m、所述比重最大的硝酸锰溶液含二氧化锰的质量百分数为30~50%。
[0007]在上述技术方案中各步骤的工艺参数进一步优选为:步骤I)中的浸入速度和取出速度为1.7 mm /min、浸溃时间15~20min ;步骤2)中的升温速率为30°C /min、分解温度为240~260°C、恒温时间为5~6min、氧气质量百分浓度为10%、蒸汽压力为0.05Mpa ；步骤3)中的二氧化锰层厚度为13 μ m、比重最大的硝酸锰溶液含二氧化锰的质量百分数为40%。
[0008]在上述技术方案中，所述阀金属块由钽、铌、铝、钛之一制成。
[0009]与现有技术比较，本发明由于采用了底面渗透方式，因此能够使阀金属块微孔中的空气完全排出，保证了硝酸锰溶液在阀金属块内部及表面最大面积的有效浸溃；由于采用了连续升温分解方式，因此可持续缓慢的给予硝酸锰溶液分解所需的能量，使整个化学反应连续缓慢进行，既避免了直接高温分解对介质氧化膜造成的冲击和损伤，又能使反应生成的二氧化锰层均匀、致密，从而大大降低了产品的漏电流，提高产品的可靠性。
[0010]以下是采用本发明方法分别制造的规格为20V330 μ F、25V220 μ F和100V10 μ F的钽电解电容器各1000只，然后在1.2倍额定电压下、200°C的环境中工作240h后所测定得到的电性能参数值:
表1:本发明方法制作钽电解电容器电性能参数
【权利要求】
1.一种制备固体电解电容器阴极的方法，包括在阀金属块表面制备介电质层、在该介电质层表面制备二氧化锰层、在二氧化锰层表面涂覆石墨层和银浆层；其特征在于二氧化锰层的制备方法如下: .1)将包覆有所述介电质层的阀金属块按0.5?2 mm /min的速度浸没于比重为1.1g?2.4g/ cm 3的硝酸锰溶液中，浸溃5?30min，然后按0.5?2 mm /min的速度将该阀金属块取出； .2)将经过浸溃的阀金属块送入通有氧气和蒸汽的被膜炉中，然后按10?50°C/min的升温速率将炉温从至室温加热至200?300°C，恒温I?IOmin后取出冷却，如此重复操作I?5次；被膜炉中的氧气质量百分浓度为5?15%、蒸汽压力为0.01?0.1Mpa ； 3)重复步骤I)和步骤2)的操作至少七次，直至在介电质层表面制备的二氧化锰层厚度达到5?20 μ m ;其中，步骤I)中每次用于浸溃的硝酸锰溶液的比重依次增大，且比重最大的硝酸锰溶液含二氧化锰的质量百分数为20?60%。
2.根据权利要求1所述的制备固体电解电容器阴极的方法，其特征在于:步骤I)中所述的浸入速度和取出速度为I?1.5 mm /min、浸溃时间为10?25min ;步骤2)中所述的升温速率为20?40°C /min、分解温度为220?280°C、恒温时间为3?8min、氧气质量百分浓度为10%、蒸汽压力为0.04?0.07Mpa ;步骤3)中所述的二氧化锰层厚度为10?15 μ m、所述比重最大的硝酸锰溶液含二氧化锰的质量百分数为30?50%。
3.根据权利要求1所述的制备固体电解电容器阴极的方法，其特征在于:步骤I)中的浸入速度和取出速度为1.7 mm /min、浸溃时间15?20min ;步骤2)中的升温速率'为30°C /min、分解温度为240?260°C、恒温时间为5?6min、氧气质量百分浓度为10%、蒸汽压力为0.05Mpa ;步骤3)中的二氧化锰层厚度为13 μ m、比重最大的硝酸锰溶液含二氧化锰的质量百分数为40%。
【文档编号】H01G9/15GK103489656SQ201310486094
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】刘健, 李露, 熊远根, 沈伟 申请人:中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司