高压铝阳极箔两步电化学蚀刻方法技术

使用两步方法蚀刻高立方结构的铝电介电容器阳极箔，通过在一含有３％盐酸和１％以氯化铝形式的铝的电解液中，在高电流密度的直流电作用下，于温度７５°Ｃ处理该箔，并在第二步中在一类似的电解液中，用低得多的电流密度和在温度８０°Ｃ－８２．５°Ｃ下处理所说的蚀刻的箔．这样蚀刻的箔具有由较高沟道密度产生的高得多的电容以及完全直线形的沟道结构．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关在含有盐酸和氯化铝的第一个蚀刻溶液中，使用高电流密度的直流电并随之以第二步使用类似蚀刻液及较低的电流密度，蚀刻高立方织构的铝电解电容器阳极箔以制备比现有技术电容高得多的高压箔。现有技术的说明在蚀刻用于电介电容器铝箔的典型方法中，已在第一步中使用了一种含有氯化钠或其他盐和硫酸盐基电介质。这样一种溶液的PH值典型地是中性的。这随后经常要用硝酸处理。然而，所得到的箔的比电容达不到本专利技术所达到的高的值。现有技术在260伏范围时的典型的电容。电压乘积值达200伏-微法/厘米2，而本专利技术高达368伏-微法/厘米2。美国专利NO4213835公开了一种可以制造只有纯圆柱形或立方蚀刻沟道结构以及沟道密度大于10 /厘米2的电介蚀刻重结晶铝箔(高立方度箔)的方法。这一方法使用恒电压蚀刻技术。这一技术的问题是其本身不能大量生产蚀刻箔。美国专利NO4420367公开了一种通过在工艺中常用的在第一蚀刻阶段中实现电解沟道蚀刻工艺，蚀刻电解电容器重结晶铝箔的方法。这一专利的改进在于扩大沟道的连续蚀刻是非电解的，在一个或几个蚀刻阶段用化学方法完成的措施。在第一阶段，使重结晶铝箔或电解沟道构造以在铝中形成一沟道结构，在第二阶段中，通过化学蚀刻使从第一蚀刻阶段得到的具有沟道结构的铝箔至少受到一次进一步的非电解蚀刻以实现沟道的增大。为制出较高比电容的铝箔，还使用了其他方法。本专利技术目的在于达到显著的提高高压箔的比电容。本专利技术描述了蚀刻具有高立方结构的铝电容器阳极箔以制备更均匀的蚀刻箔和高得多的电容的特色。某些因素是为提高铝电解电容器箔的比电容所必需的。一个因素是有效的改进沟道密度和沟道结构。基本上直线延伸的沟道提供了大量由蚀刻产生的表面积。当沟道密度增加时，会引起表面积相应的扩大。控制比电容的另一个因素是所用的铝箔类型。人们公知，适于高压应用的阳级箔蚀刻沟道，主要是在100方向。因而设想具有较高的100晶体取向的箔，即具有较高立方织构的箔会导致较高的沟道密度是合理的。迄今用于蚀刻的铝箔，具有不规则立方织构。小于25%立方织构的箔，这样的箔可以称作“非立方”。当立方织构的程度超过50%时，铝箔被划分为高立方织构。在本专利技术中，具有基本上大于50%立方织构的一种铝箔，由于在蚀刻时得到均匀和增大的沟道结构以及因而能增大沟道密度，故优于低立方度的箔。控制提高比电容的另一重要因素是控制沟道生成和蚀刻沟道深度及宽度的蚀刻方法。如表1中所示，被蚀刻的铝箔和蚀刻方法两者适当选择的结合，导致更均匀的沟道结构和高得多的电容。表1箔类型方法类型 260伏时电容·电压(CV)伏-微法/厘米2标准 常规 200非立方标准 本专利技术 210非立方新的高立方 常规 210新的高方方 本专利技术 368本专利技术的第一步蚀刻电解质的化学组成和性质是控制高压例如大于200伏直流蚀刻阳极箔蚀刻特性的一个主要因素。盐酸，由于其避免了能阻塞本专利技术方法所扩大的充分延伸的沟道的氢氧化铝沉淀，故使用在本方法中优于其他氯化物。如果允许这样的沉淀产生，它将影响箔的高立方性质，而不能充分利用由高立方织构和蚀刻方法的合适的结合所得到的益处。这一点示于表1的第三行，它指出了与常规蚀刻方法一起使用高立方织构箔的结果，得到低得多的电容。第一步的温度保持在或低于85℃以使蒸发损失减至最低从而使方法经济得多并更易于控制。在第一步中，箔在含有1.5至7%盐酸和0至0%(以氯化铝形式)的电解液中于70°至85℃下在直流电作用下蚀刻。电流密度范围从0.25至0.6安/厘米2。蚀刻电荷为6至25库仑/厘米2。在第二步中，箔在含有1.5至7%盐酸，0至2%氯化铝形式的铝的类似电解液中于75至90℃处理。所得到的箔，对于大量生产中在260伏时形成的箔，具有高达368伏-微法/厘米2电容。电压范围。实验室试验表明，更高的值是可能的。本专利技术的方法结果形成一种产出相当于或大大高于可能得到的最佳工业箔而不需要大量更换现有的生产机械的非常有效和经济的两步蚀刻方法。本专利技术的优点在于得到具有大于10 /厘米2箔表面的沟道密度的蚀刻沟道结构并且该蚀刻沟道均匀地分布在箔上。借助于本专利技术的方法，在保持有效箔强度的同时，得到了具有最小可能铝腐蚀的最高可能表面增大以及电容增加。图1是用传统方法蚀刻的一片铝电解电容器阳极横截面的扫描电镜照片，显示了由此得到的沟道结构。图2a和2b是根据本专利技术方法蚀刻的一片铝电解电容器阳极横截面的扫描电镜照片，显示了由此得到的相对直线形延伸的沟道结构。图2a是在本专利技术方法的第一步以后拍摄的。图2b是在这一方法的第二步以后拍摄的，显示了完全蚀刻的箔。作为优先选择实施例，具有高立方织构的，最好超过70%，以及厚度为70至100微米的铝电解电容器阳极箔在第一步中，用一含有3%盐酸和1%以氯化物形式的铝的蚀刻电解液，于75℃下在直流电作用下处理该箔而得到蚀刻。电流密度为0.31至0.45安/厘米2，蚀刻电量为9-15库仑/厘米2。在优选方法的第二步中，这一蚀刻的箔在一含有类似溶液的电解液中，即3%盐酸，1%以氯化铝形式的铝，该溶液保持在75°至85℃之间，在直流电作用下，进行处理。电流密度为0.10至0.15安/厘米2，蚀刻电荷为40至50库仑/厘米2。这一溶液的目的是增大在第一步中生成的沟道。为了顾及三个严格因素，箔的机械强度，高电容和生产成本，确定了本方法的最佳条件，使用以下值。在第一步中，电流密度保持在0.4安/厘米2，蚀刻库仑为13-14。温度保持在75℃。在第二步中，温度保持在80°和82.5℃之间，蚀刻电荷为40-50库仑/厘米2。由这一方法得到的最佳电容。电压值，在260伏生成的箔为355伏-微法/厘米2，在465伏生成的箔为321伏-微法/厘米2。这一两步方法得到了一种如在第一步以后拍摄的图2a和在第二步以后拍摄的2b的扫描电镜照片显示的蚀刻沟道结构。通过使用较高的电流密度，大量的蚀刻沟道在第一步中生成。在第二步中通过使用较低的电流密度和较高的温度，使这些沟道变得更宽而不产生新的沟道。图显示了蚀刻箔横截面的沟道结构。直线状亮灰色结构为箔的蚀刻沟道，箔的边界表面在对着底座面的沟道的上方和下方，隐约可以辨别。对照如在图1中图解说明的现有技术，在图2a和2b扫描电镜照片的垂直平面上呈现的，相对直线形的，延伸的沟道结构是很明显的。浅灰色的沟道区域进一步贯穿通过箔。他们多少有点呈有规律的模式，沟道结构的密度显著地大于图1中所示现有技术的密度。照片上的关键意义是许多沟道彼此不相交，从而使箔与沟道结构分离的事实。在本专利技术的方法中，使用如上所描述的具有大于70%立方体的高立方织构箔，以毫克/厘米2计溶解的铝量大约为5.0-9.0。下表示出当在260伏和465伏生成阳极氧化物时，箔的电容。CV数为电容·电压，CV/毫克数是电容·电压/每平方厘米溶解的铝量。这一数字是对蚀刻方法相对效率的度量单位。表Ⅱ溶解的铝 260伏 465伏毫克/厘米2CV CV/毫克 CV CV/毫克7.3 274 37 235 328.3 310 37 285 349.3 368 39 328 35本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻电介电容器的两步方法，其中这种箔具有大于７０％立方体的高立方织构，该方法包括第一步：在一含有１．５％和７％盐酸之间和０％至２％以氯化物形式的铝，在直流电作用下，于温度７０℃和８５℃之间处理所说的箔；和在所说的箔浸入所说的盐酸 电介流中并具有电流密度在０．２５和０．６０安培／厘米↑〔２〕之间时，使６至２５库仑电荷通过所说的箔；和在第二步中，在一个由从１．５至７％盐酸和０至２％之间以氯化铝形式的铝组成的电介液中，在电流密度为０．１０至０．１５安／厘米↑〔３〕的直 流电作用下，于温度７５℃至９０℃，用４０至５０蚀刻库仑处理由所说的第一电介液中排出的所说的箔。

【技术特征摘要】
范围内的改进，概括入专利保护的范围之中。勘误表权利要求1.一种蚀刻电介电容器的两步方法，其中这种箔具有大于70%立方体的高立方织构，该方法包括第一步在一含有1.5%和7%盐酸之间和0%至2%以氯化物形式的铝，在直流电作用下，于温度70℃和85℃之间处理所说的箔；和在所说的箔浸入所说的盐酸电介液中并具有电流密度在0.25和0.60安培/厘米2之间时，使6至25库仑电荷通过所说的箔；和在第二步中，在一个由从1.5至7%盐酸和0至2%之间以氯化铝形式的铝组成的电介液中，在电流密度为0.10至0.15安/厘米3的直流电作用下，于温度75°至90℃，用40至50蚀刻库仑处理由所说的第一电介液中排出的所说的箔。2.按照权利要求1的方法，其中所说的铝箔具有70%或更高的立方度。3.按照权利要求1的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿罗拉，
申请(专利权)人：菲利浦北美有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]