СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОГО СЛОЯ НА АНОДАХ ОКСИДНО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ
METHOD FOR GENERATION OF OXIDE LAYER ON ANODES OF OXIDE-SEMICONDUCTOR AND ELECTROLYTIC CAPACITORS

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.
2
Известен способ получения оксидной пленки на анодах, который может быть применен при изготовлении электролитических и оксидно-полупроводниковых конденсаторов, описанный в а.с. №577573, М. КлH01G 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.
Э
Э
o
зад
o
зад
В
ох
а
э
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 в Ом определяют по формуле R=U/I, где U - напряжение на ванне с электролитом в начале гальваностатического режима в В, I - ток, который задается технологическим процессом, в А, регулирование напряжения на ванне с электролитом осуществляют по формуле: U=U+I·R, где
ох
а
Э
U - напряжение оксидирования в В, I - текущее значение тока анода в А, R - 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.
доп
В
a
a
a
В
a
электролита
a
электролита
a
доп
a
доп
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 до момента достижения напряжения оксидирования, измеряют напряжение на ванне с электролитом U и текущее значение тока анода I, определяют напряжение на анодах конденсаторов U по формуле U=U-I·R, где I - текущее значение тока анода в А, R - сопротивление электролита в Ом, в начале процесса формовки анодов, далее регулируют текущее значение тока анода по формуле I=P/U, где Р 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.
доп
a
доп
a
a
доп
- В процессе покрытия оксидного слоя на анодах конденсаторов до достижения напряжения оксидирования стабилизируют допустимое значение мощности рассеяния, выделяемой на анодах конденсаторов P (а не ток - как в прототипе), при этом, пока напряжение на анодах U маленькое, следовательно, можно многократно (исходя из P=I·U) 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, 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.
доп
a
доп
a
a
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, выделяемую на анодах 2 конденсаторов за счет регулирования текущего значения тока анода I=Р/U, где U - 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».
3
4
В качестве электролита используется 0,1% раствор ортофосфорной кислоты НРO, температура которого 80°С в течение всего технологического процесса.
доп
ох
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=600 Вт, а напряжение оксидирования U=118 В.
a
в
э
в
э
э
в
a
В начале процесса оксидирования оксидная пленка на анодах 2 еще не образовалась, и падение напряжения на анодах 2 U=0. Следовательно, напряжение на ванне 1 с электролитом U равно падению напряжения на электролите U, т.е. U=U, (фиг.1). Тогда сопротивление электролита R=U/I=120 В/40 А = 3 Ом (считаем его постоянным в течение всего технологического процесса).
a
a
в
a
х
a
доп
a
доп
a
a
ох
a
в
a
a
э
По мере образования оксидной пленки на анодах 2 конденсаторов появляется напряжение на анодах 2 U, которое равно U=U-I·R, при этом программируемый источник тока 4 регулирует значение текущего тока анода I таким образом, чтобы мощность рассеяния на анодах 2 равнялась допустимому значению P. Тогда I=P/U до тех пор, пока напряжение на анодах U не достигнет напряжения оксидирования U=118 B. При этом I=600/118 ~ 5 А. Тогда напряжение на ванне 1 с электролитом U=U+I·R=118+5·3=133 В.
в
a
ох
Далее программируемый источник тока 4 регулирует напряжение на ванне 1 с электролитом U таким образом, чтобы напряжение на анодах 2 конденсаторов поддерживалось постоянным, то есть U=U.
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.