Способ изготовления электрического конденсатора
Владельцы патента RU 2443034:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ГОУ ВПО ВГУ) (RU)
Изобретение относится к технологии изготовления изделий радиоэлектронной техники, а именно к изготовлению конденсаторов, и может быть использовано при изготовлении малогабаритных конденсаторов с высокой удельной емкостью. Технический результат заключается в упрощении способа и улучшении электрических характеристик. Согласно изобретению способ изготовления электрического конденсатора включает формирование двух обкладок из металла, одна из которых выполнена из меди, покрытой оксидом меди, а другая из алюминия, диэлектрический слой формируют за счет окисления алюминиевого электрода в твердой фазе.
Изобретение относится к технологии изготовления изделий радиоэлектронной техники, а именно к изготовлению конденсаторов, и может быть использовано при изготовлении малогабаритных конденсаторов с высокой удельной емкостью.
Наиболее распространенными в данном случае являются так называемые электролитические конденсаторы, в которых тонким слоем диэлектрика является оксид металла, образованный электрохимическим способом в растворах или расплавах электролитов, а также в кислородной газоразрядной плазме путем анодной поляризации металлического электрода (т.н. «анодный диэлектрик») (Закгейм Л.Н. "Электролитические конденсаторы". Госэнергоиздат, М. - Л., 1963, 284 с.).
Последующая эксплуатация такого конденсатора предполагает наличие электролита в качестве контактирующего электрода.
С целью снижения негативных факторов, вызванных использованием жидких электролитов в конденсаторе (узкий диапазон рабочих температур, жесткие требования к герметизации изделия и т.д.), применяют «твердый электролит» - диоксид марганца (а.с. SU №№983777, МПК Н01G 9/05, 1980; 1398679, МПК H01G 9/00, 1997; патент РФ №2284070, МПК H01G 9/052). Такого рода конденсаторы (т.н. «оксидно-полупроводниковые») имеют определенные преимущества перед электролитическими (с жидким электролитом). Однако сохраняется необходимость предварительного электрохимического нанесения диэлектрического слоя окисла, а также необходима дополнительная его обработка перед использованием в готовом конденсаторе.
Вышерассмотренные проблемы связаны главным образом с тем, что между процессом формирования диэлектрического слоя и изготовлением готового конденсатора проходит ряд промежуточных операций, в результате чего диэлектрик подвергается воздействию внешней среды, перепаду температур, влажности и т.д. Это может приводить к появлению микротрещин в диэлектрике, появлению адсорбционных слоев, локальному разрушению под воздействием агрессивных составляющих атмосферы и т.п., что ухудшает электрические параметры конденсатора и может привести к пробою.
Известен способ изготовления электрического конденсатора, включающий формирование двух обкладок из такого материала, чтобы при взаимодействии их на границе раздела формировался диэлектрический слой (заявка РФ №2000117781, МПК H01G 4/00, 2002). Однако в данной публикации не говорится о том, какие это материалы и каким образом можно это технически реализовать.
Известен способ изготовления тонкопленочного конденсатора, согласно которому на диэлектрическую подложку вакуумным термическим испарением наносят алюминиевую пленочную обкладку конденсатора, формируют на ней анодированием слой оксида алюминия. После анодирования обрабатывают слой оксида излучением лазера и наносят алюминиевую пленочную верхнюю обкладку (а.с. SU №1581097, МПК H01G 4/10, 1996).
Недостатком данного способа является то, что для устранения появления микротрещин в диэлектрике проводят обработку слоя диэлектрика лазерным облучением, приводящую к усложнению способа.
Предлагаемый способ изготовления конденсатора позволяет избежать вышеуказанных недостатков.
Технический результат заключается в упрощении способа за счет исключения промежуточных операций и улучшении электрических характеристик.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления электрического конденсатора включает формирование двух обкладок из металла с диэлектрическим слоем в виде оксида металла, согласно изобретению одна из обкладок выполнена из меди, покрытой оксидом меди, а другая из алюминия, диэлектрический слой формируют за счет окисления алюминиевого электрода в твердой фазе.
Все элементы могут быть выполнены в тонкопленочном исполнении, что существенно снижает размеры конденсатора и уменьшает расход используемых материалов.
Изготовление конденсатора производится следующим образом. На поверхность медного электрода наносится оксид меди, например анодированием. Затем напыляется в вакууме электрод из алюминия. На внутренней поверхности (обращенной к меди) алюминия образуется оксид алюминия вследствие взаимодействия его с оксидом меди по реакции:
2Al+3CuО→Al2O3+3Cu
Таким образом, формируется система: алюминий-оксид алюминия-оксид меди-медь. Поскольку оксид алюминия обладает высокими диэлектрическими параметрами, а оксид меди, наоборот, электропроводностью, то данная система образует конденсатор, в котором диэлектриком является оксид алюминия, а электродами алюминий и оксид меди-медь. Возможен вариант реакции, в котором оксид меди полностью переводится в оксид алюминия и тогда система образует конденсатор алюминий-оксид алюминия-медь.
Способ изготовления электрического конденсатора, включающий формирование двух обкладок из металла с диэлектрическим слоем в виде оксида металла, отличающийся тем, что одна из обкладок выполнена из меди, покрытой оксидом меди, а другая - из алюминия, диэлектрический слой формируют за счет окисления алюминиевого электрода в твердой фазе.
