Способ получения оксидного слоя на анодах оксидно-полупроводниковых и электролитических конденсаторов

Изобретение относится к способам получения оксидного слоя на анодах оксидно-полупроводниковых и электролитических конденсаторов. Согласно изобретению в способе получения оксидного слоя на анодах оксидно-полупроводниковых и электролитических конденсаторов, основанном на электрохимической обработке анодов, размещенных в ванне с электролитом, включающем формовку анодов и определение сопротивления электролита в начале процесса формовки анодов, стабилизируют допустимое значение мощности рассеяния, выделяемой на анодах конденсаторов Р_доп до момента достижения напряжения оксидирования, измеряют напряжение на ванне с электролитом U_В и текущее значение тока анода I_а, определяют напряжение на анодах конденсаторов U_a по формуле U_а=U_В-I_а·R_{электролита}, где I_а - текущее значение тока анода в А, R_{электролита} - сопротивление электролита в Ом, в начале процесса формовки анодов, далее регулируют текущее значение тока анода по формуле I_a=P_доп/U_a, где Р_доп задается технологическим процессом в Вт до достижения напряжения на анодах конденсаторов напряжения оксидирования, затем переходят в режим регулирования напряжения на ванне с электролитом, поддерживая напряжение на анодах конденсаторов равным напряжению оксидирования. Сокращение времени мощности рассеяния позволяет снизить продолжительность процесса оксидирования, что является техническим результатом изобретения. 5 ил.

 

Изобретение относится к способам изготовления изделий электронной техники, а именно конденсаторов, преимущественно оксидно-полупроводниковых и электролитических, и касается способа получения оксидного слоя на объемно-пористых анодах.

Известен способ получения оксидной пленки на анодах, который может быть применен при изготовлении электролитических и оксидно-полупроводниковых конденсаторов, описанный в а.с. №577573, М. Кл² H01G 9/24, опубликованный 25.10.1977 г., включающий формовку анодов в проточном электролите при постоянной плотности тока и формовку при постоянном напряжении, меньшем по величине, чем конечное значение напряжения при постоянной плотности тока, формовку при постоянном напряжении проводят в электролите, температура которого на 40-250°С превышает температуру электролита в процессе формовки при постоянной плотности тока.

Процесс формовки анодов, в результате которого образуется оксидный слой, служащий диэлектриком, от которого зависят характеристики конденсатора, определяется следующими факторами:

- напряжением оксидирования (формовки);

- составом и температурой электролита;

- плотностью тока на аноде;

- продолжительностью формовки.

Продолжительность процесса получения оксидного слоя излишне затянута в данном способе, т.к. допустимая мощность рассеяния на анодах достигается лишь при приближении напряжения на них к напряжению оксидирования.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является патент на изобретение №2322722 от 18.12.2006 г., МПК: Н0G 09/052, опубликованный 20.04.2008 г., бюл. №11, в котором предложен способ получения оксидного слоя на анодах оксидно-полупроводниковых и электролитических конденсаторов, основанный на электрохимической обработке анодов, размещенных в ванне с электролитом, включающий формовку анодов в гальваностатическом режиме, определение сопротивления электролита в начале гальваностатического режима, который продолжают до достижения напряжения в ванне с электролитом, увеличенного на величину падения напряжения на ванне с электролитом, поддерживая напряжение на анодах равным напряжению оксидирования, при этом сопротивление электролита R_Э в Ом определяют по формуле R_Э=U_o/I_зад, где U_o - напряжение на ванне с электролитом в начале гальваностатического режима в В, I_зад - ток, который задается технологическим процессом, в А, регулирование напряжения на ванне с электролитом осуществляют по формуле: U_В=U_ох+I_а·R_э, где

U_ох - напряжение оксидирования в В, I_а - текущее значение тока анода в А, R_Э - сопротивление электролита в Ом.

Недостатком прототипа является то, что допустимая мощность рассеяния на анодах конденсаторов достигается только в конце гальваностатического режима, что приводит к неоправданному затягиванию процесса получения оксидного слоя.

Задача изобретения состоит в сокращении времени получения оксидного слоя путем стабилизации допустимой мощности рассеяния на анодах конденсаторов.

Поставленная задача решается в предлагаемом способе получения оксидного слоя на анодах оксидно-полупроводниковых и электролитических конденсаторов, основанном на электрохимической обработке анодов, размещенных в ванне с электролитом, определяют сопротивление электролита в начале процесса формовки анодов и дополнительно стабилизируют допустимое значение мощности рассеяния, выделяемой на анодах конденсаторов Р_доп до момента достижения напряжения оксидирования, измеряют напряжение на ванне с электролитом U_В и текущее значение тока анода I_a, определяют напряжение на анодах конденсаторов U_a по формуле U_a=U_В-I_a·R_{электролита}, где I_a - текущее значение тока анода в А, R_{электролита} - сопротивление электролита в Ом, в начале процесса формовки анодов, далее регулируют текущее значение тока анода по формуле I_a=P_доп/U_a, где Р_доп задается технологическим процессом в Вт до достижения напряжения на анодах конденсаторов напряжения оксидирования, затем переходят в режим регулирования напряжения на ванне с электролитом, поддерживая напряжение на анодах конденсаторов равным напряжению оксидирования.

Отличительной особенностью заявленного способа получения оксидного слоя на анодах оксидно-полупроводниковых и электролитических конденсаторов по сравнению со способами, известными из существующего уровня техники, является следующее.

- В процессе покрытия оксидного слоя на анодах конденсаторов до достижения напряжения оксидирования стабилизируют допустимое значение мощности рассеяния, выделяемой на анодах конденсаторов P_доп (а не ток - как в прототипе), при этом, пока напряжение на анодах U_a маленькое, следовательно, можно многократно (исходя из P_доп=I_a·U_a) увеличить текущее значение тока, который снижается по мере роста напряжения на анодах конденсаторов, что позволяет сократить время подъема напряжения на анодах конденсаторов в два и более раз, не превышая допустимой мощности рассеяния, выделяемой на анодах конденсаторов Р_доп, что ускоряет процесс оксидирования.

- В прототипе же допустимая мощность рассеяния на анодах конденсаторов достигается только в момент приближения к напряжению оксидирования. В начале процесса формовки мощность на анодах незначительная, что приводит к неоправданному затягиванию процесса оксидирования.

- Таким образом, выявленные отличительные признаки, а также их взаимосвязь в предлагаемом способе не известны из уровня техники, следовательно, предлагаемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень» и обладает новизной.

На фиг.1 представлена блок-схема, реализующая предлагаемый способ.

На фиг.2 представлены графики изменения напряжения на ванне с электродами и анодах по заявленному способу.

На фиг.3 представлена зависимость тока на анодах от времени по заявленному способу.

На фиг.4 представлены графики изменения напряжения на ванне с электродами и анодах по способу-прототипу.

На фиг.5 представлена зависимость тока на анодах от времени по способу-прототипу.

Блок-схема на фиг.1 содержит ванну с электролитом, в которой размещена решетка с анодами 2 конденсаторов, катод 3 установлен на дне ванны 1. Решетка с анодами 2 конденсаторов и катод 3 подключены к программируемому источнику постоянного тока 4, включающему, например, процессор, соединенный с силовыми ключами и цифровым индикатором, процессор, в свою очередь, своими входами связан с пультом управления и аналого-цифровым преобразователем, к которому подключены измеритель тока и напряжения. Программируемый источник тока 4 поддерживает постоянную мощность рассеивания P_доп, выделяемую на анодах 2 конденсаторов за счет регулирования текущего значения тока анода I_a=Р_доп/U_a, где U_a - напряжение на анодах в В.

Рассмотрим способ получения оксидного слоя на анодах оксидно-полупроводниковых конденсаторов на примере К53-16 32 В - 100 мкф, выпускаемых ОАО «Завод «Мезон».

В качестве электролита используется 0,1% раствор ортофосфорной кислоты Н₃РO₄, температура которого 80°С в течение всего технологического процесса.

Включают программируемый источник постоянного тока 4 в режим поддержания постоянной мощности рассеяния на анодах 2, которая задается технологическим процессом, в частности, для данных конденсаторов Р_доп=600 Вт, а напряжение оксидирования U_ох=118 В.

В начале процесса оксидирования оксидная пленка на анодах 2 еще не образовалась, и падение напряжения на анодах 2 U_a=0. Следовательно, напряжение на ванне 1 с электролитом U_в равно падению напряжения на электролите U_э, т.е. U_в=U_э, (фиг.1). Тогда сопротивление электролита R_э=U_в/I_a=120 В/40 А = 3 Ом (считаем его постоянным в течение всего технологического процесса).

По мере образования оксидной пленки на анодах 2 конденсаторов появляется напряжение на анодах 2 U_a, которое равно U_a=U_в-I_a·R_х, при этом программируемый источник тока 4 регулирует значение текущего тока анода I_a таким образом, чтобы мощность рассеяния на анодах 2 равнялась допустимому значению P_доп. Тогда I_a=P_доп/U_a до тех пор, пока напряжение на анодах U_a не достигнет напряжения оксидирования U_ох=118 B. При этом I_a=600/118 ~ 5 А. Тогда напряжение на ванне 1 с электролитом U_в=U_a+I_a·R_э=118+5·3=133 В.

Далее программируемый источник тока 4 регулирует напряжение на ванне 1 с электролитом U_в таким образом, чтобы напряжение на анодах 2 конденсаторов поддерживалось постоянным, то есть U_a=U_ох.

В предлагаемом способе стабилизируют мощность рассеяния, выделяемую на анодах конденсаторов. При этом ток в начале процесса формовки возрастает многократно (фиг.3), а затем снижается по мере роста напряжение на анодах, что позволяет сократить время подъема напряжения на анодах в два и более раз, не превышая допустимой мощности рассеяния, выделяемой на анодах, и исключить перегрев анодов.

Способ получения оксидного слоя на анодах оксидно-полупроводниковых и электролитических конденсаторов, основанный на электрохимической обработке анодов, размещенных в ванне с электролитом, включающий формовку анодов, определение сопротивления электролита в начале процесса формовки, отличающийся тем, что стабилизируют допустимое значение мощности рассеяния, выделяемой на анодах конденсаторов Р_доп до момента достижения напряжения оксидирования, измеряют напряжение на ванне с электролитом U_В и текущее значение тока анода I_а, определяют напряжение на анодах конденсаторов U_a по формуле U_а=U_В-I_а·R_{электролита}, где I_а - текущее значение тока анода в А, R_{электролита} - сопротивление электролита в Ом, в начале процесса формовки анодов далее регулируют текущее значение тока анода по формуле I_a=P_доп/U_a, где Р_доп задается технологическим процессом в Вт до достижения напряжения на анодах конденсаторов напряжения оксидирования, затем переходят в режим регулирования напряжения на ванне с электролитом, поддерживая напряжение на анодах конденсаторов, равным напряжению оксидирования.