成形基底、其生产方法及使用该基底的固体电解电容器技术

一种成形基底，其中具有一介电膜表面的起阀作用的金属至少部分地覆盖有一种氧化物，所述氧化物优选的包括Ｓｉ、起阀作用的金属元素和氧，其中在具有一氧化铝介电膜的成型的箔材中，在铝介电膜厚度的某些区域内，Ｓｉ的含量从介电膜的表面朝里面部分方向持续地减少；用于生产所述成形基底的方法；及在成形基底上包括固体电解质的固体电解电容器。固体电解电容器通过本发明专利技术的成形基底制造，在其接触聚合物面积范围足够大的情况下，改善了对导电聚合物（固体电解质）的粘着力，所述固体电解电容器增加了单个电容器中的静电电容并且与用其它方法制造的电容器相比，改善了ＬＣ产率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有介电膜的起阀作用的金属，尤其涉及一种成形的箔材及其产生方法，并且还涉及使用金属材料的电解电容器，所述成形的箔材具有一层氧化铝介电膜，至少部分地覆盖有一种特定的氧化物。更具体地说，本专利技术涉及一种起阀作用的金属成形的箔材，例如一种成形的铝箔，其生产方法，以及电解电容器，所述起阀作用的成形的金属具有一层介电膜，所述介电膜覆盖有一种包含Si、起阀作用的金属和氧(O)的氧化物，所述成形的铝箔具有一层氧化铝介电膜，至少部分地覆盖有一种包含Si，Al和O的氧化物，而所述电解电容器采用成形的箔材。
技术介绍
在固体电解电容器的基础结构中，高密度和均匀的氧化物介电膜是在起阀作用的金属，例如铝，钽，钛或铌的表面上形成，所述起阀作用的金属被预先腐蚀以使其表面变粗糙，一种导电聚合物，例如在氧化物介电膜上形成以便加工成一种固体电解质，阳极引线连接到起阀作用的金属的阳极终端(没有固体电解质的金属表面区)上，阴极引线连接到包括导电聚合物的导电层上。这种结构作为一个整体然后用一种绝缘的树脂，如环氧树脂密封，以便完成一个固体电解电容器。在所述起阀作用的金属中，铝是有利的，因为表面积可以很容易通过腐蚀扩大，利用铝通过作为阳极的阳极化处理(电化学成形)在其表面上形成的氧化物膜可以用作介电材料，并因此可以用比其它电容器较少的费用生产一种较小尺寸和较大电容的固体电解电容器。因此，铝固体电解电容器被广泛使用。铝的腐蚀一般是在含氯离子和类似物的电解液中用A.C.(交流)腐蚀法进行。通过这种腐蚀，在表面上形成大量的孔并且表面积扩大。这样形成的孔的半径随所加电流和腐蚀时间不同而有变化，然而，半径约为0.05-1.0μm。包括孔的表面然后被置于阳极氧化处理(电化学成形)。通过这样的电化学成形，形成了厚度为约0.005-0.1μm的、高密度和均匀的阳极氧化物膜。将所得到的成形的铝基底切割成固体电解电容器的预定尺寸。这时，一个挤出的部分(毛刺)留在切割端边缘处，然而，这种露出的铝(基础金属)部分再次被电化学成形，因为要在切割端部分上形成一个阳极氧化物膜。至于增加静电电容的方法，JP-B-57-6250(如本文所用的术语“JP-B”是指“经过审查的日本专利公报”)描述了一种用硅酸钠水溶液将成形的或腐蚀的箔材煮沸处理(热水处理)的技术。这种方法对通过在20-300V成形电压下电化学成形所得到的成形的箔材是有效的，但不能增加在低于20V的成形电压下所得到的低压箔材的静电电容。另外，Capacitor Gijutsu(电容器技术)，Vo1.8(No.1)，pp.21-28，Denkikagaku kai(2001)(2001年第一次研究会议)介绍了一种用于研制铝电解电容器的溶胶-凝胶涂装或类似的技术。根据这种方法，SiO2或类似物是在中性溶液中被溶胶-凝胶覆盖和阳极化的，以便形成一种Al和Si的复合氧化物。Al和Si的复合氧化物是在200V下于SiO2层和Al2O3层之间形成，并且SiO2层在400V下消失。结果，产生一种介电常数改善和电容增加的电解电容器。电容器器件的静电电容由介电膜的厚度、介电膜的介电常数和介电膜上固体电解质(导电物质)的面积范围确定的。然而，常规铝固体电解电容器的静电电容与成型的铝箔的理论静电电容(C)不一致(C＝εA/t，其中ε是氧化铝介电材料的介电常数，A是介电层的表面积，t是介电材料的厚度)。而且，静电电容在各产品中非常分散。随着电化学成形电压的减少，利用电化学成形的箔材的铝固体电解电容器的静电电容很容易以较大的比例偏离成形的铝箔的理论静电电容。这种现象一般认为是由于在常规的电化学形成技术中，介电膜的厚度和介电常数、固体电解质(导电物质)的面积范围和在或对介电膜的粘附作用等不足而产生。专利技术的公开因此，本专利技术的目的是提供一种静电电容改善和电容器性能分散作用减少的电解电容器，其中在一成形基底上的氧化物介电膜被表面处理，以产生一种介电膜，以便提供在薄膜上的导电物质可以在一足够大的接触面积上接触薄膜，同时具有良好的粘附作用。由于为解决所述问题而广泛研究的结果，本专利技术的专利技术人发现，当其上具有一层氧化铝介电膜的成形的箔材被一种包含Si(硅)、起阀作用的金属和O(氧)，例如Si，Al和O的氧化物覆盖时，介电膜上固体电解质(导电聚合物)的面积范围增加，它们之间的粘附性能等改善，电容器的静电电容也增加，并且各个电容器中静电电容的分散作用和漏电流减少。而且，本专利技术的专利技术人发现，若用一种具有氧化铝介电膜的成形的箔材，其表面用Si改性并且内部含有Si，其中在某些区域中Si的量朝里面部分方向上持续地减少，则在介电膜上固体电解质(导电聚合物)的面积范围增加，并且固体电解质和介电膜之间的粘附性能改善以便增加静电电容，而同时在各个电容器上静电电容的分散作用和漏电流减小。更进一步，本专利技术的专利技术人发现，更优选的是采用一种具有若干区域的成形的箔材，在所述区域里Si含量从表面朝向里面部分的方向持续地减少，所述Si含量比的持续减少用TEM-EDX(TEM透射分子显微镜法，EDX能量分散X射线光谱法)测量，并以一特定的速率产生。也就是说，本专利技术提供了一种用于固体电解电容器的成形基底，其生产方法及利用该基底的固体电解电容器。更具体地说，本专利技术提供下述用于固体电解电容器的成形基底，其生产方法，及使用该基底的固体电解电容器1)一种成形基底，它是一种具有介电膜的起阀作用的金属基底，其中具有介电膜的起阀作用的金属的表面至少部分地覆盖有一层氧化物，所述氧化物包含Si，起阀作用的金属元素和O；2)如上面1)中所述的成形基底，其中起阀作用的金属基底是从铝、钽、钛、铌及其合金中选定的一种；3)如上面1)中所述的成形基底，其中起阀作用的金属基底是一种成形的铝箔或铝板；4)如上面2)或3)中所述的成形基底，其中在XPS分析时，在具有氧化铝介电膜的成形基底表面上，至少部分地覆盖有一种包含Si，Al和O的氧化物，当Si金属的结合能是99.7ev且SiO2中Si的结合能是103.4ev时，在氧化物中Si的结合能是100.0-103.2ev；5)如上面2)或3)中所述的成形基底，其中在XPS分析时，在具有氧化铝介电膜的成形基底表面上，至少部分地覆盖有一种包含Si，Al和O的氧化物，当Al2O3中O的结合能是531.0ev且SiO2中O的结合能是532.5ev时，氧化物中O的结合能是529.0-532.3ev；6)如上面4)和5)中所述的成形基底，其中包含Si，Al和O的氧化物包括一种具有Si-O-Al键的化合物。7)如上面2)或3)中所述的成形基底，包括一种具有氧化铝介电膜同时表面用Si改性的成形的箔材，其中在氧化铝介电膜厚度的某些区域内，成形的箔材中存在的Si含量从氧化铝介电膜的表面朝里面部分方向持续地减少； 8)如上面7)中所述的成形基底，包括一种具有氧化铝介电膜同时表面用Si改性的成形的箔材，其中Si的含量比用TEM-EDX测量并用下式定义 在表面侧硅的含量比是4％或更高，在氧化铝介电膜厚度内的某些区域中，在朝向里面部分的方向上以0.5％/nm或更高的速率持续减少。9)如上面1)-8)中任何一项所述的成形基底，其中具有介电膜的起阀作用的金属基底是在低于20V的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成形基底，所述成形基底是一种具有介电膜的起阀作用的金属基底，其中具有介电膜的起阀作用金属的表面至少部分地覆盖有一种氧化物，所述氧化物包含Ｓｉ、起阀作用的金属元素和Ｏ。

【技术特征摘要】
JP 2001-6-15 181643/2001;JP 2001-9-7 271737/20011.一种成形基底，所述成形基底是一种具有介电膜的起阀作用的金属基底，其中具有介电膜的起阀作用金属的表面至少部分地覆盖有一种氧化物，所述氧化物包含Si、起阀作用的金属元素和O。2.如权利要求1所述的成形基底，其中起阀作用的金属基底是从铝、铝、钽、钛、铌及其合金中选定的一种。3.如权利要求1所述的成形基底，其中起阀作用的金属基底是一种成形的铝箔或铝板。4.如权利要求2或3所述的成形基底，其中在具有一个氧化铝介电膜的成形基底的表面上进行XPS分析时，所述氧化铝介电膜至少部分地覆盖有一层氧化物，所述氧化物包含Si、Al和O，当Si金属的结合能是99.7ev且SiO2中Si的结合能是103.4ev时，所述氧化物中Si的结合能是100.0-103.2ev。5.如权利要求2或3所述的成形基底，其中在具有一个氧化铝介电膜的成形基底的表面上进行XPS分析时，所述氧化铝介电膜至少部分地覆盖有一层氧化物，所述氧化物包含Si、Al和O，当Al2O3中O的结合能是531.0ev且SiO2中O的结合能是532.5ev时，所述氧化物中O的结合能是529.0-532.3ev。6.如权利要求4或5所述的成形基底，包含Si、Al和O的化合物包括一种具有Si-O-Al键的化合物。7.如权利要求2或3所述的成形基底，包括一种具有一层氧化铝介电膜同时表面用Si改性的成形的箔材，其中在氧化铝介电膜厚度的某些区域内，成形的箔材中存在的Si含量从氧化铝介电膜的表面朝里面部分方向持续地减少。8.如权利要求7所述的成形基底，包括一种成形的箔材，所述成型的箔材具有一层表面用Si改性的氧化铝介电膜，其中Si的含量比用TEM-EDX法测量并用下面的公式定义 在氧化铝介电膜厚度的某些区域内，所述Si的含量比在表面处是4％以上，并且在朝向里面部分的方向上以0.5％/nm或更大的速率持续地减少。9.如所述权利要求1-8中任一项所述的成形基底，其中具有介电膜的起阀作用的金属在低于20V的电压下被电化学成形。10.权利要求1所述的成形基底的生产方法，其中所述起阀作用的金属基底是从铝、钽、钛、铌及其合金中选定的其中一种，所述起阀作用的金属基底用含碱金属硅酸盐的电解液进行电化学成形，并且起阀作用的金属的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：小沼博，山崎胜彦，海川武则，八木圣一，山下任，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]