Способ изготовления конденсаторов с оксидным диэлектриком Советский патент 1981 года по МПК H01G9/42 

Изобретение относится к радиоэлек тронной технике и может быть использовано в производстве электролитичес ких и оксидно-полупроводниковых конденсаторов, преимущественно с объемно-пористыми анодами из порошка вентильного металла, например тантала или ниобия. Известен способ изготовления конденсаторов с оксидным диэлектриком (в основном тонкопленочных) с пониженными токами утечки, включающий до полнительные обработки, в безкислородной среде при 350-500°С. Отжиг проводится с целью удаления из анода различных загрязняющих примесей и улучшения электрических параметров 13 . Недостатком данного способа является усложнение технологии, так как после указанной термообработки требу ется обязательное проведение длитель ной (2-3 ч) формовки, компенсирующей структурные изменения в слое диэлект рика, причем токи утечки объемно-пористых анодов снижаются не более,чем в 1,5-2 раза. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления конденсаторов с оксиднь1м диэлектриком, включающий электрохимическое окисление анода с последующей химико-термической перекисью водорода . Однако для данного способа характерно недостаточное снижение токов утечки при высокой трудоемкости процесса. Кроме этого, данная обработка ухудшает смачиваемость поверхности диэлектрика, что увеличивает время, необходимое для полной пропитки анодов электролитом. Целью изобретения является снижение токов утечки и трудоемкости процесса. Цель достигается тем, что согласно способу изготовления конденсатора с оксидным диэлектриком, включающему электрохимическое окисление анода с последующей химико-термической овработкой перекисью водорода, обработку осуществляют в вакууме парами перекиси водорода и оксихлорида хрома или хлорида кремния при 120-250 0. Объемно-пористые аноды после электрохимического окисления (формовки) помещают в вакуумную кё1меру,где достигается разряжение не йиже . 1(Г торр. 3 вакууме при 120-2&О С аноды обрабатывают парами перекиси

водорода (пергидроль) при давлении PHQiQl 10+ 10 мм рт.ст. в течение 10-30 мин. Затем камеру откачивают до первоначального давления (Р рт.ст.) и осуществляют обработку анодов парами хлорида кремния или оксихлорида хрома

(Psice iCTOicei 10.мм рт.ст. +

+ 1GQ мм рт.ст.) при той же температуре в течение 3-5 мин. В процессе химико-термической обработки анодов в вакууме при 120-250°С происходит интенсивная очистка поверхности, а обработка в парах такого сильного окислителя как и хлорида S i С14 или С гО I практически исключает структурные изменения поверхности анодного окисла и оказывает стабилизирующее действие. Это способствует, с одной стороны, улучшению элект.рических характеристик (в первую очередь тока утечки) без дополнительной формовки,-а с другой - улучшает смачиваемость поверхности о-ксида, т.е. улучшается пропитка объемно-пористого анода серной кислотой при изготовлении электролитических конденсаторов или азотнокислым марганцем при получении двуокиси марганца оксиднополупроводниковых конденсаторов. В зависимости от качества исходного сырья (тантала, ниобия) и толщины анодного окисла обработку при необходимости повторяют до 5 раз.

Пример 1. Объемно-пористые аноды из тантала, заформованнне на 100 В, помещают в вакуумную камеру, где достигают разряжение 1 х X 103 мм рт.ст. После прогрева до осуществляют напуск в камеру паров перекиси водорода (. 1 мм рт.ст.), вьвдерживают 10 мин и откачивают до первоначального давления. Затем проводят обработку парами С 1 ,з(.C5a ° рт.ст.) и вьщерживают в течение 3 мин, после чего камеру вновь откачивают. После охлаждения аноды извлекают из камеры и измеряют электрические характеристики.

Результаты измерения токов утечки анодов приведены в табл. 1.

П р ,и м е р 2. Аналогично примеру 1 с повторением химико-термической обработки парами и 4 раза.

Характеристики анодов приведены в табл. 1.

Пример 3. Объемно-пористые аноды, из тантала, заформованные на напряжение 130 В, помещают в вакууме ную камеру. После прогрева в вакууме рт.ст. до 200с проводят обработку анодов парами перекиси водорода (PH/IOQ Ю рт.ст.) в .течение 10 мин. Затем камеру откачиваQ ют до первоначального давления и

проводят обработку парами S i С 14 (P5j(; 10 мм рт.ст.) в течение 5 мин, после чего вновь откачивают. Обработку повторяют 3 раза.

Сравнительные величины токов утечки анодов приведены в табл. 2.

Пример 4. Аналогично примеру 1 аноды, заформованные на 130 В, подвергают химико-термической обработке парами и при 120°С5раз. 0 Параметры анодов даны в табл. 2.

Из приведенных в таблицах результатов видно, что токи утечки анодов после обработки уменьшаются от 2 до 9 раз, в то время как по известному 5 способу 1Л в 1,5 раза. Действие обработки усиливается при увеличении напряжения измерения.

Б табл. 3 даны сравнительные эксплуатационные характеристики конденсаторов.

w Из обработанных по предлагаемому способу анодов собирают электролитические конденсаторы типа К52-1 на рабочее напряжение 63 В (напряжение формовки 90 в). Полученные конденсаторы имеют меньший ток утечки и tgs. Конденсаторы испытывают на воспроизводимость характеристики в режиме + 85°С в течение 250 ч.

Таким образом, предложенный способ 0 изготовления конденсаторов :с оксид.ным диэлектриком позволяет улучшить электрические характеристики конденсаторов, снизить температуру и время обработки, исключить такую длительную операцию как дополнительную формовку и связанные с ней промывку и сушку анодов, а также позволяет уменьшить влияния на оксидную пленку различных деградационных процессов. , Все это снижает трудоемкость изго1-овления конденсаторов при улучшении их электрических характеристик как на стадии изготовления, так и в процессе эксплуатации.

I

Таблица 1

Исходные0,78

Обработанные0,37

Формула изобретения

Способ изготовления конденсаторов с оксиднь1м диэлектриком, включакаций электрохимическое окисление анода с последующей химико-термической обработкой перекисью водорода, отличающийся тем, что, с целью снижения токов утечки и трудоемкости процесса, обработку осуществТаблица 2

Таблица 3

79,4 9,8 5,4 77,6 13,65 80,0 6,74 2,5 83,6 5,6

ляют в вакууме парами перекиси водорода и оксихлорида хрома или хлорида кремния при температуре 120-250с.

Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

50 кл. С 23 В 5/52, 1970 (прототип).