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CN106910635A - 一种用于钽电容器的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法 - Google Patents

一种用于钽电容器的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法 Download PDF

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CN106910635A
CN106910635A CN201710104154.9A CN201710104154A CN106910635A CN 106910635 A CN106910635 A CN 106910635A CN 201710104154 A CN201710104154 A CN 201710104154A CN 106910635 A CN106910635 A CN 106910635A
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CN
China
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tantalum
sheet
hole array
ordered
anode
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Pending
Application number
CN201710104154.9A
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English (en)
Inventor
王振洋
张淑东
李年
张忠平
赵婷婷
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Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors

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  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于钽电容器的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法，是以不同厚度的钽片为主体材料，通过高能量激光照射，而在钽金属表面非常简单的获得分布均匀的有序孔阵列。本发明的结构极大的增加了表面积，使最终制成的钽电容器的容量会大幅提高；且本发明的阳极钽箔可以做成任意形状的薄片状、卷绕式等，更适合现代元器件对薄型化、高容量的需求。

Description

一种用于钽电容器的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于钽电容器的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法，属于固体钽电容器制造技术领域。
背景技术
钽电容器因可靠性高、漏电流小、性能稳定等诸多优点，而被广泛应用于通讯、计算机、汽车电子、自动控制装置、电子测量仪器等领域。随着各种电子仪器的小型化、薄型化、智能化及低成本的要求，钽电容器也需朝着小型化、片式化、高性能的方向发展。
传统的钽电容器广泛采用钽颗粒压制成型、高温烧结等生产工艺，该工艺生产的多孔阳极尺寸皆在0.5毫米以上。为了生产更加小型化、片式化的产品，必然要求进一步减小多孔钽芯厚度。然而当多孔钽芯厚度降低到一定程度时，会出现强度差、易断裂、成型困难等问题；直接使用钽箔做为阳极，又因比表面小而无法满足高能量需求。一方面市场对薄型产品的需求日益增长，另一方面薄型产品的压制成型瓶颈成为一个不可调和的矛盾，这些问题在很大程度上限制了薄型产品技术的进步。同时，较大型和常规厚度型的多孔阳极进行负极聚合时，空隙率利用率低导致大容量难以实现、多次聚合费时费力等的技术难题，也很大程度上限制了大型产品的技术升级。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于钽电容器的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法，旨在通过用高能量激光照射钽箔表面，在其表面形成分布均匀的有序孔阵列，从而有效的增加表面积，解决压制工艺生产的薄型产品极易断裂、成型困难的问题。
为解决技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明首先公开了一种用于钽电容器的有序孔阵列阳极钽箔，其包括片状结构的钽片层，在所述钽片层的至少一个表面一体化形成有有序孔阵列。
所述有序孔阵列的面积小于或等于钽片层的表面积。
所述钽片层的厚度为5μm～2mm。所述有序孔阵列中各孔的深度为1μm～50μm，孔直径为10～80μm。
上述有序孔阵列阳极钽箔的制备方法为：取钽片，用酒精清洗去除钽片表面的油污和灰尘；然后将钽片放在光学平台上，并用夹具定位、夹紧；最后调整激光器参数和光斑直径，控制激光束对钽片表面进行点扫描处理，即在钽片层表面一体化形成有序孔阵列。
对钽片表面进行点扫描处理时，调整所述激光器的能量范围为20～30w、扫描速度范围为500～1000mm/s、光斑直径为30～80μm、点间距30-100μm。
对钽片表面进行点扫描处理的处理区域为任意形状。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过高能量激光照射钽片表面，从而在钽金属表面非常简单的形成分布均匀的有序孔阵列，有效地增加了表面积，使最终制成的钽电容器的容量会大幅提高。
(2)本发明采用的有序孔阵列结构阳极钽箔可以做成任意形状的薄片状、卷绕式等，对阳极钽箔直接叠片或卷绕皆满足叠片式或卷绕式设计要求，更适合现代元器件对薄型化、高容量的需求。
(3)负极聚合可以方便、直接、快速的聚合在高比表面积阳极钽箔片上，提高了聚合物与钽箔的有效接触面积，节省电容器的制备时间、降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的SEM照片；
图2是本发明实施例4的SEM照片；
图3是本发明实施例5的SEM照片。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，下述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的有序孔阵列阳极钽箔，包括片状结构的钽片层，在钽片层的上表面一体化形成有有序孔阵列。其制备方法如下：
取厚度为150μm的钽片，用酒精清洗去除钽片表面的油污和灰尘；然后将钽片放在光学平台上，并用夹具定位、夹紧；最后调整激光器参数和光斑直径，控制激光束对钽片表面进行点扫描处理，即在钽片层表面一体化形成有序孔阵列结构。对钽片表面进行点扫描处理时，调整激光器的能量范围为25w、扫描速度为800mm/s、光斑直径为50μm，点间距80μm。扫描区域小于钽片层上表面面积。
图1是本实施例所得样品的SEM照片，从图中可以看出有序孔阵列的面积小于钽片层的上表面面积，各孔结构分布均匀有序，孔深度为30-40μm，孔直径为50-60μm。
实施例2
本实施例的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于有序孔阵列的面积与钽片层的上表面面积相等。
实施例3
本实施例的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于在钽片层的上、下两个表面均形成有有序孔阵列结构。
实施例4
本实施例的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于光斑直径为40μm、点间距60μm，其SEM图如图2所示。从图中可以看出各孔结构分布均匀有序，孔深度为35-45μm，孔直径为35-40μm。
实施例5
本实施例的有序孔阵列阳极钽箔及其制备方法与实施例1相同，区别仅在于光斑直径为30μm、点间距40μm，其SEM图如图3所示。从图中可以看出各孔结构分布均匀有序，孔深度为40-50μm，孔直径为25-30μm。

Claims (7)

1.一种用于钽电容器的有序孔阵列阳极钽箔，其特征在于：包括片状结构的钽片层，在所述钽片层的至少一个表面一体化形成有有序孔阵列。
2.根据权利要求1所述的有序孔阵列阳极钽箔，其特征在于：所述有序孔阵列的面积小于或等于钽片层的表面积。
3.根据权利要求1所述的有序孔阵列阳极钽箔，其特征在于：所述钽片层的厚度为5μm～2mm。
4.根据权利要求1所述的有序孔阵列阳极钽箔，其特征在于：所述有序孔阵列中各孔的深度为1μm～50μm，孔直径为10～80μm。
5.一种权利要求1～4中任意一项所述的有序孔阵列阳极钽箔的制备方法，其特征在于：取钽片，用酒精清洗去除钽片表面的油污和灰尘；然后将钽片放在光学平台上，并用夹具定位、夹紧；最后调整激光器参数和光斑直径，控制激光束对钽片表面进行点扫描处理，即在钽片层表面一体化形成有序孔阵列。
6.根据权利要求5所述的有序孔阵列阳极钽箔的制备方法，其特征在于：对钽片表面进行点扫描处理时，调整所述激光器的能量范围为20～30w、扫描速度范围为500～1000mm/s、光斑直径为30～80μm、点间距30-100μm。
7.根据权利要求5或6所述的有序孔阵列阳极钽箔的制备方法，其特征在于：对钽片表面进行点扫描处理的处理区域为任意形状。
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