一种复合腐蚀铝箔及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合腐蚀铝箔及其制备方法和应用，属于电容器材料技术领域。本发明专利技术提供的复合腐蚀铝箔包括自铝箔基体，以及自铝箔基体而始依次叠加的：原生氧化层和电介质层；其中电介质层包括化成氧化铝层，以及以ALD法在化成氧化铝层至少一侧表面的设置的高K介电层；高K介电层的材质包括TiO2、HfO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、La2O3、BaTiO3和SrTiO3中的至少一种。本发明专利技术提供的复合腐蚀铝箔，能够有效提高其单位面积的CV值，并且所得复合腐蚀铝箔可适用于各种电压，制备方法简单。本发明专利技术还提供了上述复合腐蚀铝箔的制备方法和应用。上述复合腐蚀铝箔的制备方法和应用。上述复合腐蚀铝箔的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种复合腐蚀铝箔及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电容器材料
，尤其是涉及一种复合腐蚀铝箔及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铝电解电容器是由阳极铝箔，电解纸，阴极铝箔和端子卷绕在一起含浸电解液后装入铝壳，再用橡胶密封而成的电子器件。腐蚀铝箔通常被用作阳极铝箔或阴极铝箔，通常会在铝箔表面形成氧化铝介质层，其中在传统技术中，氧化铝(Al2O3)介质层是在电解液中经过阳极氧化而成。为进一步提升电极铝箔的性能，在实际工艺中，也会对铝箔进行蚀刻扩大表面积，并使用电化学的处理获得更薄更耐电压的介质层，使铝电解电容器可取得比其他电容器更大的单位面积CV值。
[0003]但是铝电解电容器的电介质氧化膜(Al2O3)的介电常数通常为8～10，数值较为固定，同时介质层需要达到一定厚度满足耐压特性。因而，依据电容公式C＝εS/4πkd可知，在基本不变化介质层厚度的情况下，为进一步提高单位面积CV值，必须进一步提升介质层的介电性能。因此也有相关技术，如溶胶凝胶法，选择先在铝箔上先沉积一层高介电常数材料，再进行化成处理形成后续的Al2O3层。由此可显著提升介质层的介电常数。
[0004]但是上述技术依然存在以下技术缺陷：首先无法稳定地在腐蚀箔的多孔结构内均匀地沉积高K介电材料，其次无法精准地控制沉积物地厚度。此外，为满足腐蚀铝箔的实用性，在低压腐蚀箔(～<100V)中，化成Al2O3厚度约<150nm，1
‑
20nm的高介电材料层即可有效地增加单位面积CV值。然而对于高压腐蚀铝箔，化成的Al2O3厚度需达>500nm，则对高K介电层的厚度要求会更高，如需>50nm。然而，高厚度的高K介电材料层会对化成工艺造成影响，从而对化成Al2O3的稳定形成产生负面影响。
[0005]因此，设计一种复合腐蚀铝箔，使其满足高介电常数，且降低制备难度非常重要。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种复合腐蚀铝箔，能够有效提高其单位面积的CV值，并且所得复合腐蚀铝箔可适用于各种电压，制备方法简单。
[0007]本专利技术还提供了一种上述复合腐蚀铝箔的制备方法。
[0008]本专利技术还提供了一种包括上述复合腐蚀铝箔的铝电解电容器。
[0009]根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种复合腐蚀铝箔，所述复合腐蚀铝箔包括自铝箔基体，以及自所述铝箔基体而始依次叠加的：
[0010]原生氧化层和电介质层；
[0011]所述电介质层包括化成氧化铝层，以及以ALD法在所述化成氧化铝层至少一侧表面设置的高K介电层；
[0012]所述高K介电层的材质包括TiO2、HfO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、La2O3、BaTiO3和SrTiO3中
的至少一种。
[0013]根据本专利技术实施例的复合腐蚀铝箔，至少具有如下有益效果：
[0014](1)传统技术中，腐蚀铝箔的结构通常为铝箔基体以及负载在其上的化成氧化铝层，或者是铝箔基体以及依次负载在其上的高K介电层和化成氧化铝层。前者单位面积的CV值较低，后者如果适用于高压腐蚀铝箔时，要求高K介电层和化成氧化铝层的厚度较高，而较厚的高K介电层会影响氧化铝层的化成制备。具体的，例如高K介电层的材质为TiO2时，由于Ti
4+
离子相比于Al
3+
离子半径更大，在电场下迁移效率更慢，因此在化成过程中，会影响Al
3+
往表面的扩散，进而影响氧化铝层的化成。
[0015]本专利技术采用特殊的结构设计，解决了上述技术问题：所述原生氧化层结构通常是铝箔基体在储存、转运过程中自主生成的，如果要去除则需耗费大量的成本，若保留则可在初次原子层沉积之前提供有效活性位点，若经过预处理形成致密氧化铝界面层，则有利于原子层沉积形核。有助于降低所述复合腐蚀铝箔的制备成本和制备难度。
[0016](2)本专利技术提供的复合腐蚀铝箔中，通过采用ALD法沉积所述高K介电层，并限定其材质，提升了介质层(包括原生氧化层和电介质层)的介电常数，最终可显著提升所得复合腐蚀铝箔的CV值。例如TiO2的介电常数随晶体结构不同可达48
‑
80，显著高于化成氧化铝的8～10。
[0017](3)本专利技术提供的复合腐蚀铝箔中，通过特殊的层叠结构，各层之间相互协同，由此降低电介质层中高K介电层的厚度，因此即便原生氧化层和电介质层之间存在高K介电层，该高K介电层的厚度较小时也能满足各种电压复合腐蚀铝箔的使用，由此不会显著影响后续化成氧化铝层的制备。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述原生氧化层的厚度在0.1～5nm之间。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述原生氧化层的厚度在0.1～2nm之间。例如具体可以是约0.2nm或1nm。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述原生氧化层的材质为Al2O3。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述电介质层由自所述原生氧化层而始叠加设置的高K介电层I、化成氧化铝层和高K介电层II。由此所述高K介电层包括设于所述化成氧化铝层两侧的高K介电层I和高K介电层II。其中高K介电层I和高K介电层II均独立满足所述高K介电层关于厚度、材质等方面参数的要求。
[0022]由此，可通过降低所述高K介电层I厚度，缓解化成过程中可能出现的问题，再通过相应调节所述高K介电层II的厚度提升比容。即通过结构设计兼顾了比容，并降低了制备过程的难度。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述电介质层由自所述原生氧化层而始叠加设置的高K介电层和化成氧化铝层组成。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述电介质层由自所述原生氧化层而始叠加设置的化成氧化铝层和高K介电层组成。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述化成氧化铝层的厚度为1
‑
1000nm。该厚度和所述复合腐蚀铝箔的耐压情况呈正相关关系，在实际生产中可根据需要进行调整。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述化成氧化铝层的厚度为10～1000nm。例如具体可以是约50nm。
[0027]根据本专利技术的一些实施例，所述高K介电层的厚度＞0nm，并且≤100nm。
[0028]可以理解的是，所述高K介电层I的厚度＞0nm，并且≤20nm。例如具体可以是约10nm。
[0029]可以理解的是，所述高K介电层II的厚度＞0nm，并且≤100nm。例如具体可以是约0.1nm、10nm或50nm。该高K介电层II的主要作用是提升电介质层的介电性能，具体的厚度越厚，介电性能越高。其厚度也可根据所述复合腐蚀铝箔的耐压性要求而调整。
[0030]根据本专利技术的一些实施例，所述高K介电层的材质包括TiO2。
[0031]根据本专利技术的一些实施例，所述复合腐蚀铝箔还包括设于所述电介质层远离所述铝箔基体一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合腐蚀铝箔，其特征在于，所述复合腐蚀铝箔包括自铝箔基体，以及自所述铝箔基体而始依次叠加的：原生氧化层和电介质层；所述电介质层包括化成氧化铝层，以及以ALD法在所述化成氧化铝层至少一侧表面设置的高K介电层；所述高K介电层的材质包括TiO2、HfO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、La2O3、BaTiO3和SrTiO3中的至少一种。2.根据权利要求1所述的复合腐蚀铝箔，其特征在于，所述电介质层由自所述原生氧化层而始叠加设置的高K介电层I、化成氧化铝层和高K介电层II组成。3.根据权利要求1所述的复合腐蚀铝箔，其特征在于，所述电介质层由自所述原生氧化层而始叠加设置的高K介电层和化成氧化铝层组成。4.根据权利要求1所述的复合腐蚀铝箔，其特征在于，所述电介质层由自所述原生氧化层而始叠加设置的化成氧化铝层和高K介电层组成。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：深圳市原速光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：