Способ получения переходного катодного слоя в оксидно-полупроводниковом конденсаторе

Способ получения переходного катодного слоя в оксидно-полупроводниковом конденсаторе

Реферат

Изобретение относится к производству изделий электронной техники, конкретно к производству конденсаторов, более конкретно к производству оксидно-полупроводниковых конденсаторов с объемно-пористым анодом из вентильных металлов, например тантала, ниобия и т.д.

Переходной катодный слой наносят в виде электропроводного покрытия с целью снижения переходного сопротивления между полупроводниковым слоем, например диоксида марганца, являющимся твердым электролитом и выполняющим функцию катодной обкладки конденсатора, и слоем металлического покрытия, например меди, служащим в качестве контактного покрытия, необходимого для обеспечения впайки конденсаторного элемента в корпус. По традиционной технологии в качестве переходного слоя наносят углеродное электропроводное покрытие, как правило графитовое, в частности из коллоидного графита.

Известен способ, описанный в патенте US 6529366, кл. H 01 G 9/00, опубл. 04.03.2003, согласно которому в конденсаторе с твердым электролитом на слое диоксида марганца создают слой графита, который состоит из слоя, сформированного нанесением водного раствора графита, и слоя, сформированного нанесением органического графита. Слой графита подвергают отжигу при температуре 230-300°С, чтобы снять термические напряжения между катодными слоями и тем самым предотвратить увеличение импеданса.

Примененное здесь покрытие водным раствором графита в качестве переходного катодного слоя дает недостаточную адгезию покрытия, что снижает его качество и приводит к такому дефекту, как отслоение покрытия.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности (прототипом) является способ получения переходного катодного слоя из графита путем нанесения водного раствора препарата коллоидно-графитового сухого марки С-1 ТУ 113-08-48-63-90, который применяли при изготовлении конденсатора К53-4 ЕВАЯ.673547.010СБ, где сначала наносили первый слой графита путем окунания конденсаторных элементов в 10%-ный водный раствор этого препарата с последующей сушкой при комнатной температуре не менее 15 минут, а затем наносили второй слой графита путем окунания конденсаторных элементов в 15%-ный раствор этого же препарата с последующей сушкой при температуре 150±10°С не менее 30 минут и выдержкой при комнатной температуре до остывания.

Здесь проявляется тот же самый недостаток, связанный с отслоением покрытия из-за недостаточной адгезии графитового слоя.

Задача изобретения - получить более качественное переходное катодное покрытие в части сведения к минимуму указанного дефекта.

Эта задача решается в предлагаемом способе путем нанесения углеродного покрытия, имеющего сложный состав, где графит является одним из ингредиентов, с получением технического результата, заключающегося в радикальном улучшении адгезии наносимого слоя.

Для достижения этого технического результата применяют лакосажевую суспензию, состоящую из лака на основе терефталевой смолы и сажеграфитовой электропроводной суспензии из технического углерода (далее - сажа), как отожженного, так и просушенного, и отожженного графита.

Предлагаемое изобретение осуществлено в серийном производстве на ОАО "Элеконд", г.Сарапул.

Технологический процесс получения переходного катодного слоя в оксидно-полупроводниковых конденсаторах по предлагаемому способу заключается в приготовлении лакосажевой суспензии и нанесении ее на конденсаторный элемент поверх полупроводникового слоя твердого электролита.

Приготовление лакосажевой суспензии включает в себя следующие этапы и режимы:

1. Приготовление лака на основе терефталевой смолы, для чего раздробленную на куски размером 5-10 мм терефталевую смолу ТФ-4 марки П ТУ6-10-1578-76 помещают в емкость в количестве 1000 г и заливают циклогексаноном в количестве 1300 мл, которую при плотно закрытой крышке ставят на "водяную баню" и выдерживают при температуре 80-90°С при периодическом помешивании до полного растворения смолы (примерно 2-3 часа). Получившийся лак фильтруют через 2 слоя марли.

2. Приготовление сажеграфитовой электропроводной суспензии из подготовленных саж и графита, когда предварительно производят сушку сажи марки П324 ГОСТ 7885-86 в электрошкафу при температуре 210±15°С в течение 2 часов, поместив ее на противень, а отжиг сажи марки П803 ГОСТ 7885-86 и графита в виде препарата коллоидно-графитового сухого марки С-1 ТУ 113-08-48-63-90 - в электропечи при температуре 1300±50°С в течение 2-3 часов, поместив их в отдельные герметизированные кварцевые тигли, после чего в барабан шаровой мельницы загружают отожженную сажу марки П803 в количестве 30 г, отожженный графит С-1 в количестве 18-25 г и просушенную сажу марки П324 в количестве 20 г, а также циклогексанон в количестве 160 мл, затем добавляют стальные шарики диаметром 10-12 мм в количестве 1,5 кг на 1 л объема и производят помол в течение 24 часов с определенной скоростью вращения. Необходимую скорость вращения барабана (n) рассчитывают по формуле: где D - внутренний диаметр барабана, измеренный в метрах.

3. Теперь к образовавшейся в барабане сажеграфитовой электропроводной суспензии добавляют лак на основе терефталевой смолы в количестве 100 г и снова производят помол в течение 24 часов. Полученную лакосажевую суспензию фильтруют через 3 слоя марли.

Нанесение лакосажевой суспензии, рабочая вязкость которой должна быть 5,5-7,5 секунд, осуществляют в условиях, обеспечивающих ее вибрацию. Через 1 час после включения режима вибрации рейку с конденсаторными элементами опускают в лакосажевую суспензию и выдерживают в ней конденсаторные элементы до полного смачивания (примерно 2-3 секунды). Затем излишек лакосажевой суспензии удаляют путем промокания пенополиуретаном и сушат конденсаторные элементы на воздухе не менее 15 минут. Всего наносят 3 таких слоя. После нанесения третьего слоя конденсаторные элементы сушат на воздухе не менее 30 минут, затем в сушильном шкафу при температуре 210±10°С в течение 55-65 минут, после чего выдерживают их при комнатной температуре до остывания.

В таблице 1 представлены данные по отбракованным конденсаторным элементам, для примера конденсаторов К53-52, после выполнения операции нанесения переходного катодного слоя по предлагаемому способу (нанесение лакосажевой суспензии) и способу-прототипу (нанесение графита).

Таблица 1
№ партий п/п	Нанесение лакосажевой суспензии	Нанесение графита
	Количество конденсаторных элементов, шт.	Доля брака, %	Количество конденсаторных элементов	Доля брака, %
	поступило на операцию	отбраковано после выполнения операции		поступило на операцию	отбраковано после выполнения операции
1	367	1	0,27	365	2	0,55
2	367	3	0,82	440	3	0,68
3	367	1	0,27	418	5	1,20
4	364	1	0,28	440	4	0,91
5	367	2	0,54	439	3	0,68
6	355	1	0,28	404	11	2,72
7	367	2	0,54	396	10	2,52
8	365	3	0,82	186	0	0
9	365	1	0,27	186	2	1,08
10	367	0	0	186	2	1,08
11	367	0	0	187	3	1,60
12	367	0	0	364	21	5,77
13	367	0	0	356	0	0
14	364	0	0	431	5	1,16
15	367	2	0,54	438	21	4,79
16	346	0	0	396	1	0,25
17	367	1	0,27	366	4	1,09
18	367	0	0	358	0	0
19	347	2	0,58	424	5	1,18
20	304	5	1,64	440	4	0,91
Итого:	7214	25	0,35	7220	106	1,47

В таблице 2 представлены данные замеров электрических параметров, таких как ток утечки (I_ут) и тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ), по результатам периодических испытаний на виброударопрочность и холодоустойчивость (группа П-4 по ОСТ В 11 0025-84) конденсаторов К53-52, изготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу, например номинала 16В × 68 мкФ.

Таблица 2
№ испытуемого образца п/п	Электрические параметры
	Iут, мкА	tg δ, %	Iут, мкА	tg δ, %
	Виброударопрочность	Холодоустойчивость	Виброударопрочность	Холодоустойчивость
	Нанесение лакосажевой суспензии	Нанесение графита
1	2	3,1	4	4,2
2	2	2,8	4	4,8
3	2	3,1	4	4,8
4	2	3,5	4	4,4
5	2	3,2	2	4,8
6	2	3,6	2	5,3
7	2	2,9	2	5,3
8	2	4,1	3	9
9	2	3,9	3	8,5
10	2	3,2	3	4,5
11	2	2,2	4	5
12	2	3,4	4	7
13	2	2	4	7,5
В среднем	2	3,15	3,46	5,78

Из представленных в таблице 1 данных видно, что количество забракованных конденсаторных элементов при нанесении покрытия по предлагаемому способу (с применением лакосажевой суспензии) примерно в 4 раза меньше, чем по способу-прототипу (с применением графита). Из данных таблицы 2 видно, что конденсаторы, в которых применялась лакосажевая суспензия, имеют лучшие электрические параметры по сравнению с конденсаторами, в которых применялся графит, - величины I_ут и tg δ понизились примерно в 1,7 раза. Таким образом, налицо радикальное улучшение качества покрытия лакосажевой суспензией по предлагаемому способу относительно покрытия графитом по способу-прототипу.

1. Способ получения переходного катодного слоя в оксидно-полупроводниковом конденсаторе, заключающийся в нанесении углеродного электропроводного покрытия на конденсаторный элемент между слоем твердого полупроводникового электролита и слоем металлического покрытия, отличающийся тем, что в качестве углеродного электропроводного покрытия применяют лакосажевую суспензию, состоящую из лака на основе терефталевой смолы и сажеграфитовой электропроводной суспензии, в состав которой входит, кроме отожженного графита, отожженная сажа и просушенная сажа.

2. Способ по п.2, отличающийся тем, что наносят три слоя лакосажевой суспензии с удалением ее излишка с помощью пенополиуретана путем промокания, причем первые два слоя сушат на воздухе не менее 15 мин, а третий слой сушат сначала на воздухе не менее 30 мин, а затем в сушильном шкафу при температуре 210±10°С в течение 55-65 мин, после чего конденсаторные элементы выдерживают при комнатной температуре до остывания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что лакосажевая суспензия находится в условиях вибрации.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что лак на основе терефталевой смолы готовят путем прогревания на "водяной бане" смеси из измельченной терефталевой смолы ТФ-4 марки П ТУ 6-10-15 78-76 в количестве 1000 г и циклогексанона в количестве 1300 мл при помешивании до полного растворения смолы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что лакосажевую суспензию получают в течение 24 ч. в шаровой мельнице при определенной скорости вращения барабана, добавляя лак на основе терефталевой смолы в количестве 100 г к сажеграфитовой электропроводной суспензии в том количестве, которое предварительно получают также в шаровой мельнице путем помола в течение 24 ч при той же скорости вращения барабана, для чего в барабан мельницы загружают отожженную сажу марки П803 ГОСТ 7885-86 в количестве 30 г, просушенную сажу марки П324 ГОСТ 7885-86 в количестве 20 г, отожженный графит в виде коллоидно-графитового препарата сухого марки С-1 ТУ 113-08-48-63-90 в количестве 18-25 г и циклогексанон в количестве 160 мл, а также стальные шарики диаметром 10-12 мм в количестве 1,5 кг на 1 л объема и производят помол.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что отжиг сажи марки П803 и препарата коллоидно-графитового сухого марки С-1 производят в электропечи при температуре 1300±50°С в течение 2-3 ч, предварительно поместив их в отдельные герметизированные кварцевые тигли, а просушивание сажи марки П324 - в электрошкафу при температуре 210±15°С в течение 2 ч, предварительно поместив ее на противень.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что необходимую скорость вращения барабана шаровой мельницы (n) рассчитывают по формуле: об./мин, где D - внутренний диаметр барабана, измеренный в метрах.