Способ изготовления конденсаторов с оксидным диэлектриком

Способ изготовления конденсаторов с оксидным диэлектриком

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

{ii) 890463 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.04.80 (2! ) 2917425/18-21 с присоединением заявки HP (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.81. Бюллетень Йо 46 (51)М. Кл.з

Н 01 G 9/02

Государственный комитет

СССР

00 делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 319. .4.45 (088.8) Дата опубликования описания 151281 (72) Авторы изобретения

Ю.К.Ежовский, A.Ë.Åãîðîâ, С.И.Кольцов, М

В.M.Ìóæäàáà, И.В.Нетупский и С.Д.Хан (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ С ОКСИДНЫМ

ДИЭЛЕКТРИКОМ

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может бытЬ использовано в производстве электролитических и оксидно-полупроводниковых кон5 денсаторов, преимущественно с объемно-пористыми анодами из порошка вентильного металла, например тантала или ниобия.

Известен способ изготовления конденсаторов с оксидным диэлектриком (в основном тонкопленочных) с паниженными токами утечки, включающий дополнительные обработки, в безкислородной среде при 350-500оС. Отжиг проводится с целью удаления из анода различных загрязняющих примесей и улучшения- электрических параметров (11 ..

Недостатком данного способа является усложнение технологии, так как 2О после указанной термообработки требуется обязательное проведение длительной (2-3 ч) формовки, компенсирующей структурные изменения в слое диэлектрика, причем токи утечки объемно-пористых анодов снижаются не более,чем в 1,5-2 раза.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления конденсаторов с оксидным диэлектриком, включающий электрохимическое окисление анода с последующей химико-термической перекисью водорода Г23.

Однако для данного способа характерно недостаточное снижение токов утечки при высокой трудоемкости процесса. Кроме этого, данная обработка ухудшает смачиваемость поверхности диэлектрика, что увеличивает время, необходимое для полной пропитки анодов электролитом.

Целью изобретения является снижение токов утечки и трудоемкости процесса.

Цель достигается тем, что согласно способу изготовления конденсатора с оксидным диэлектриком, включающему электрохимическое окисление анода с последующей химико-термической обработкой перекисью водорода, обработку осуществляют в вакууме парами пе" рекиси .водорода и оксихлорида хрома или хлорида кремния при 120-250оС.

Объемно-пористые аноды после электрохимического окисления (формовки) помещают в вакуумную камеру,где достигается разряжение не виже

10 торр. В вакууме при 120-2504С аноды обрабатывают парами перекиси

890463 водорода (пергидроль) при давлении

Pg

10-30 мин. Затем камеру откачивают до первоначального давления (P < 10 3мм рт.ст.) и осуществляют обработку анодов парами хлорида кремния или оксихлорида хрома (Р5;СО,СъО С8 = 10: мм рт. ст. +

+ 100 мм рт.ст.) при той же температуре в течение 3-5 мин. В процессе химико-термической обработки анодов в вакууме при 120-2500С происходит интенсивная очистка поверхности, а обработка в парах такого сильного окислителя как Н101 и хлорида S(С14 или C гО <С 1 практически исключает структурные изменения поверхности анодного окисла и оказывает стабилизирующее действие. Это способствует, с одной стороны, улучшению элект.рических характеристик (в первую очередь тока утечки) без дополнительной .формовки,.а с другой — улучшает смачиваемость поверхности оксида, т.е. улучшается пропитка объемно-пористого анода серной кислотой при изготовлении электролитических конденсаторов или азотнокислым марганцем при получении двуокиси марганца оксиднополупроводниковых конденсаторов. В зависимости от качества исходного сырья (тантала, ниобия) и толщины анодного окисла обработку при необходимости повторяют до 5 раз.

Пример 1. Объемно-пористые аноды из тантала, заформованные на

100 В, помещают в вакуумную камеру, где достигают разряжение 1 х х 10 5 мм рт.ст. После прогрева до

250 С осуществляют напуск в камеру паров перекиси водорода (PII p

1 мм рт.ст.), выдерживают 10 мин и откачивают до первоначального давления. Затем проводят обработку парами СгО С1 (РС,,p

Результаты измерения токов утечки анодов приведены в табл. 1.

Пример 2. Аналогично примеру 1 с повторением химико-термической обработки парами Н О и СrО<С1

4 раза.

Характеристики анодов приведены в табл. 1.

Пример 3. Объемно-пористые аноды из тантала, заформованные на напряжение 130 В, помещают в вакуумную камеру. После прогрева в вакууме 5 10 4мм рт.ст. до 200 С проводят обработку анодов парами перекиси водорода (P Н О = 10 мм рт.ст.) в .течение 10 мин. Затем камеру откачивают до первоначального давления и проводят обработку парами SICI4 (PS;,=

10 мм рт.ст.) в течение 5 мин, после чего вновь откачивают. Обработку повторяют 3 раза.

Сравнительные величины токов утечки анодов приведены в табл. 2.

Пример 4. Аналогично примеру

1 аноды, заформованные на 130 В, подвергают химико-термической обработке парами И О и СгО С1< при 120 С 5 раз.

20 Параметры анодов даны в табл. 2.

Из приведенных в таблицах результатов видно, что токи утечки анодов после обработки уменьшаются от 2 до

9 раз, в то время как по известному способу л в 1,5 раза. Действие обработки усиливается при увеличении напряжения измерения.

В табл. 3 даны сравнительные эксплуатационные характеристики конденсаторов.

З0 Из обработанных по предлагаемому способу анодов собираЮт электролитические конденсаторы типа К52-1 на рабочее напряжение 63 В (напряжение формовки 90 В). Полученные конденсаЗ5 торы имеют меньший ток утечки и tgg.

Конденсаторы испытывают на воспроизводимость характеристики в режиме

+ 85 С в течение 250 ч.

Таким образом, предложенный способ

40 изготовления конденсаторов с оксид.ным диэлектриком позволяет улучшить электрические характеристики конденсаторов, снизить температуру и время обработки, исключить такую длитель4 ную операцию как дополнительную формовку и связанные с ней промывку и сушку анодов, а также позволяет уменьшить влияния на оксидную пленку различных деградационных процессов.

Все это снижает трудоемкость изго.с.вления конденсаторов при улучшении их электрических характеристик как на стадии изготовления, так и в процессе эксплуатации.

890463

Т а б-л и ц а 1

Напряжение измерения, В

) ((Аноды, оф = 1оов

60 70 75 80 85 90

О,28 0,4.4 0,59. 0,76 1,08 2,85

Исходные

Обработанные по примеру

Р 1

0,23 0,29 0,34 0,39 0,57

0 15

0,17 0,22 0,27 0,31 0,41

0,10

Таблица 2

Аноды, 13О

Напряжение измерения, В

110 120

80 90 . 100

5 б

3 4

1,26

4,2

О 16 0,28 0,48

Исходные

Обработанные по примеру

М 3

0,44 0,68

0,14 0,21

0,10 0,14

0,09

0,47

0,25

Р 4

0,06

Таблица 3

До испытания мка С,мкф

После испытания

Аноды

3, сдФ;% «J,ìêà С,мкф tgd",Â

0,78

0,37

Исходные

Обработанные

Формула изобретения

Составитель A. Аксенов

Редактрр M. Дылын Техред А.Савка Еорректор М. Шароши

Заказ 11016/82 Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4

Способ изготовления конденсаторов с оксидным диэлектриком, включающий .электрохимическое окисление анода с последующей химико-термической обработкой перекисью водорода, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения токов утечки и трудоемкости процесса, обработку осуществ,4 9,8 5,4 77,6 13,65 ,О . 6,74 2,5 83,6 5,6 ляют в вакууме парами перекиси водорода и оксихлорида хрома или хлорида кремния при температуре 120-250 С.

Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1225302, кл. Н 01 G 13/02, 1966 °

2. Патент CIA 9 3496075, 5р кл. С 23 В 5/52, 1970 (прототип) .