Катодний матеріал для фольги електролітичних конденсаторів

Катодна фольга для електролітичних конденсаторів, яку отримано вакуумним напиленням плівки сплаву на основі титану товщиною 0,2-2,0 мкм на гладку поверхню чи на поверхню загрубілої (піскоструминною обробкою, крацюванням, хімічним чи електрохімічним травленням) металевої стрічки, на якій формується вакуумно-напилена металева плівка, поверхня якої характеризується численними виступами, яка відрізняється тим, що поверхня плівки має покриття із сплаву, що містить компоненти при їх наступному співвідношенні, мас.%: ванадій до 10 нікель до 20 титан - решта. Винахід відноситься до технології елементів радіоелектроніки і може бути використаний у виробництві катодної фольги алюмінієвих оксидноелектролітичних конденсаторів. Відомий катодний матеріал фольги електролітичного конденсатора, отриманий шляхом вакуумного напилення титану на поверхню загрубленної (піскоструминною обробкою, крацовкою, хімічним чи електрохімічним травленням) металевої стрічки і на ній тоді формується металева плівка, поверхня якої характеризується численними напівсферичними виступами, а зовнішній діаметр виступів у середньому складає 0,02 - 1,00мкм, різниця між суміжними виступами по висоті - у середньому не більше 10мкм [Заявка Японії №61-214420 «Катодний матеріал електролітичного конденсатора», кл. Η 01 G 9/04 від 14.09.86]. Недоліком даного катодного матеріалу є велике падіння ємності катода в часі при роботі в конденсаторі, а також високий питомий електричний опорів плівки оксидів титана, що утворяться під впливом зовнішнього середовища. Відомий катодний матеріал електролітичного конденсатора і спосіб виготовлення катодної фольги електролітичних конденсаторів, що передба чає вакуумне напилення титанової плівки товщиною 0,05 - 5,00мкм [Заявка Японії №60-1826 «Спосіб виготовлення катодного матеріалу електролітичного конденсатора», кл. Η 01 G 9/04 від 8.01.85.]. Там же сказано, що як матеріали можуть використовуватися Au, Ag, Ті, Cr, Zn, ΑΙ, Si, Ge, Co, Sn, Та, Fe, Сu, Pb, Ni, Vi, Mn чи їхні сплави, серед зазначених металів дослідники віддають перевагу Au, Ag, Ті, Cr. Але особливо виділяють титан. Причина, по якій виділяють титан для формування провідної плівки на поверхні основи, полягає в тому, що титан характеризується більш високою корозійною стійкістю, чим інші метали. Вважається, що можна реалізувати високу довговічність і надійність конденсаторів. Недоліком також є велике падіння ємності катода в часі і при роботі в конденсаторі. Крім того, вважається, що плівка оксидів закриває з часом субмікропори, що складають значну частку порів у напиленому покритті, що з часом зменшує пористість. Тому вважається, що в результаті цих процесів питома ємність катодної фольги з часом значно знижується. Практика показала, що особливо великим недоліком титану, як матеріалу катода, є постійне (19) UA (11) 57657 (13) C2 (21) 2002097609 (22) 23.09.2002 (24) 15.03.2006 (46) 15.03.2006, Бюл. № 3, 2006 р. (72) Гордієнко Григорій Федорович (73) Гордієнко Григорій Федорович (56) JP 60001826, 30.08.1985 JP 61214420, 24.09.1986 SU 1243629, 07.07.1986 RU 95103769, 10.08.1996 JP 63268226, 04.11.1988 RU 95103769, 10.08.1996 JP 02117122, 01.05.1990 JP 02117123, 01.05.1990 WO 9833956, 06.08.1998 JP 04283913, 08.10.1992 UA 44472, 15.02.2002 UA 10121, 30.09.1996 3 57657 4 зниження ємності при роботі в конденсаторі в часі на з вказаного ряду металів, найбільш придатним до 50% за 1000 годин роботи. Цей недолік є оснодо титана є ванадій. У сплаві титан-ванадій водневною причиною того, чому титановий катод не ву стійкість підвищує зміст ванадію від часток віднайшов широкого застосування. сотка до десяти відсотків у залежності від напруги В основу винаходу поставлено завдання ствоконденсатора і його габаритів. Десять відсотків рити матеріал для виготовлення катодної фольги узяті для випадку напруги 3В і мініатюрних виробів за допомогою застосування нового сплаву на осдіаметром 2мм. Сплав титан-ванадій володіє віднові титану, що забезпечує одержання фольги зі носно низькою провідністю, а відповідно конденсазбільшеною ємністю, стійкою до тестів на кип'ятінтори з таким матеріалом катода мають підвищеня, що дозволяє конденсаторам працювати довгоний тангенс кута діелектричних втрат. Для його вічно. зниження і з умов електронно-променевого випару Це завдання можна досягнути тоді, коли матеі напилення сплаву титана-ванадію найбільш блиріал поверхні катода являє собою сплав основою зьким до них є більш провідний нікель. Введення якого є титан з ванадієм зі вмістом до 10% і добавдо складу сплаву до 20% нікелю дозволяє знизити ками нікелю зі вмістом до 20%. тангенс кута діелектричних втрат майже в 2 рази. Порівняння винаходу з прототипом дозволило Застосування пропонованого катодного матеустановити, що він відрізняється від останнього: ріалу покажемо на прикладах: - застосуванням нового матеріалу титанПриклад 1 (прототип). На поверхню алюмінієванадію, як основи; вої фольги (основи) товщиною 30мкм у вакуумі в - застосуванням добавок нікелю. середовищі азоту наноситься пористий шар титаДля формування плівки можна використовувана. Далі отримана фольга тестується, ємність її 2 ти електронно-променевий випар і напилення у складає близько 160тис. мкФ/дм , потім вона розвакуумі. різається, комплектується з анодною і з такого Факторами, що знижують ємність конденсатокомплекту виготовляється конденсатор 100мкФ x ра, і виявленими останнім часом, є поляризація 16В. Одночасно виготовляються конденсаторикатода і наводнення титанового катода (більш десупутники, у яких як катодна фольга застосована тально див. у [1]), тобто впровадження водню в звичайна травлена алюмінієва фольга, а інші комповерхневий шар матеріалу катода. Обидва пропоненти, як і в основних випробуваних виробах. цеси: і поляризація, і наводнення діють негативно Конденсатори ставляться на випробування на тена параметри конденсаторів і особливо це вияврмін служби, при цьому робиться вимір параметрів ляється у виді зниження ємності окремих типоночерез кожні 1000 годин. Через перші 1000 годин міналів конденсаторів [1]. Це змінює загальнопємність конденсаторів зменшується на величину рийняті представлення про процеси, які близько 30%, у них проходять процеси поляризації відбуваються у конденсаторах і катодних титанота наводнення. За той же час ємність конденсатових фольгах. Обидва ці явища виявляються при рів-супутників зменшується на величину тільки тривалій роботі і тривалих випробуваннях і дуже близько 10%, у них проходять процеси тільки поважко досліджуються в лабораторних умовах. Толяризації. му ці явища в конденсаторах цілком не досліджені Приклад 2. На поверхню алюмінієвої фольги і не знайдені ефективні методи боротьби з ними. (основи) товщиною 30мкм у вакуумі електронноЦим і пояснюється те, що титанова фольга не променевим методом у середовищі азоту нанознайшла широкого застосування в практиці. Ріситься пористий шар титана-ванадію зі вмістом шенню цієї проблеми і присвячений ций передбаостаннього в злитку близько 2%. Далі отримана чуваний патент. фольга тестується, ємність її складає близько 2 Відомо, що порошок титана активно поглинає 120тис. мкФ/дм , потім вона розрізається, комплеводень, кисень, азот, а напилений на фольгу шар ктується з анодною і з такого комплекту виготовтитана являє собою структуру з розвинутою повеляється конденсатор 100мкФ x 16В. Одночасно рхнею з розмірами опуклостей і западин близько виготовляються конденсатори-супутники в яких як 1,0 - 1,5мкм. При цьому частка водню знаходиться катодна фольга застосовується звичайна травлена рівні долей відсотка, але викликає різку зміну на алюмінієва фольга, а інші компоненти, як і в властивостей металу: окрихчування, підвищення основних випробуваних виробах. Конденсатори електричного опору тощо. Титановий катод, перед ставляться на випробування на термін служби. складанням в конденсатори, звичайно проходить Через перші 1000 годин ємність конденсаторів стабілізацію ємності на повітрі протягом 10 - 15 зменшується на величину близько 12 - 13%, у них діб, тобто титан з повітря адсорбує якусь кількість проходять процеси поляризації та наводнення, газів, у тому числі і водню, але особливо багато процес наводнення йде в меншій мірі, чим в прикводню надходить з робочого електроліту при триладі 1. Тангенс кута діелектричних втрат складає у валій роботі конденсатора. Високу проникаючу середньому 0,29. За той же час ємність конденсарухливість атома водню можна пояснити надзвиторів-супутників зменшується на величину близько чайно малими розмірами - діаметр атома водню 10%, у них проходять тільки процеси поляризації. складає 0,000001нм (діаметр іонів інших речовин Приклад 3. На поверхню алюмінієвої фольги 0,02 - 0,33нм). (основи) товщиною 15мкм у вакуумі електронноВідомо, що молібден, ванадій, ніобій, тантал променевим методом у середовищі азоту нанозбільшують водневу стійкість титана і його сплавів ситься пористий шар титана-ванадію зі вмістом [2]. Роботи проводилися з допомогою машин з останнього в злитку близько 10%. Далі отримана електронно-променевим випарюванням. З умов фольга тестується, ємність її складає близько 2 електронно-променевого випару і напилення тита80тис. мкф/дм , потім вона розрізається, комплек 5 57657 6 тується з анодною і з такого комплекту виготовлязастосована фольга з пористим шаром титанається конденсатор 10мкФ х 6,3В, діаметром 4мм. ванадію (як у прикладі 2), конденсатори-супутникиОдночасно виготовляються конденсатори2 у яких як катодна фольга застосована фольга з супутники в яких як катодна фольга застосовуєтьтитановим пористим покриттям (як у прикладі 1), а ся звичайна травлена алюмінієва фольга, конденінші компоненти, як і в основних випробуваних сатори-супутники-2 у яких як катодна фольга завиробах. Конденсатори ставляться на випробустосована фольга з титановим пористим вання на термін служби. Через перші 1000 годин покриттям, а інші компоненти, як і в основних виємність конденсаторів, що тестуються, зменшуєтьпробуваних виробах. Конденсатори ставляться на ся на величину близько 14%, (тангенс кута діелеквипробування на термін служби. Через перші 1000 тричних втрат складає у середньому 0,16), у той годин ємність конденсаторів, що тестуються, змеже час ємність конденсаторів-супутників зменшуншується на величину близько 14%, у них прохоється на величину близько 13%, (тангенс кута діедять процеси поляризації та наводнення, процес лектричних втрат складає у середньому 0,29), а наводнення йде в меншій мірі, чим в прикладі 1. конденсаторів-супутників-2-зменшується на 37% За той час ємність конденсаторів-супутників зме(тангенс кута діелектричних втрат складає у сереншується на величину близько 10%, а конденсатодньому 0,35). рів-супутників-2 - зменшується на 37%. Джерела інформації: Приклад 4. На поверхню алюмінієвої фольги 1. Гордієнко Г.Ф. Про вплив на параметри конден(основи) товщиною 30мкм у вакуумі електронносаторів поляризації катоду та наводнення титану // променевим методом у середовищі азоту наноМатеріали конференції: «Вимірювальна та обчисситься пористий шар титана-ванадію зі вмістом лювальна техніка в технологічних процесах.» останнього в злитку близько 2%, а також вмістом Хмельницький: - Технологічний університет Поділнікелю близько 20%. Далі отримана фольга тестуля. - 2001р. 2 ється, ємність її складає близько 100тис. мкФ/дм , 2. Груев И.Д., Матвеев Н.И., Сергеева Н.Г. Электпотім вона розрізається, комплектується з анодрохимические покрытия изделий радиоэлектронною і з такого комплекту виготовляється конденсаной аппаратуры / М., - "Радио и связь", - 1988г. тор 100мкФ х 16Β. Одночасно виготовляються 304с. конденсатори-супутники в яких у якості катодної Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601