Способ изготовления конденсаторов с оксидным диэлектриком

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Респу 6 лик(22) Заявлено 240480 (2 ) 2917425/18-21с присоединением заявки йо(51) М. Кл.з Н 01 О 9/02 Государственный комитет СССР по делам изо 6 ретеиий и открытий.4.45 (088.8) Дата опубликования описания 1 Ы 281(72) Авторы изобретеии Ю.К.Ежовский, А.Л.Егоров, С.И.Кольцов, М В.М.Муждаба, И.В.Нетупский и С.Д.Хан 1) Заявите 54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ С ОКСИДНЫ ДИЭЛЕКТРИКОМключающийние анода сческой пере Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано в производстве электролитических и оксидно-полупроводниковых кон 5 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 350-500 оС. Отжиг проводится с целью удаления из анода 15 различных загрязняющих примесей и улучшения электрических параметров 11 .Недостатком данного способа является усложнение технологии, так как 20 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, вэлектрохимическое окислепоследующей химико-термикисью водорода Г 2).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 120-250 оС.Объемно-пористые аноды после электрохимического окисления (формовки) помещают в вакуумную камеру,где достигается разряжение не виже 1(Тф торр, В вакууме при 120-250 оС аноды обрабатывают парами перекисиводорода (пергидроль) при давлении Рнц = 10" + 10 мм рт.ст. в течение 10-30 мин. Затем камеру откачивают до первоначального давления (Р10 3 мм рт.ст.) и осуществляют обработку анодов парами хлорида кремния или оксихлорида хрома (РВ СЕ,съОСЕ 1 = 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 120-250 С происходит интенсивная очистка поверхности, а обработка в парах такого сильного окислителя как Н 101 и хлорида Я(014 или С г 0 С 1практически 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.П р и м е р 1. Объемно-пористые аноды из тантала, заформованные на 100 В, помещают в вакуумную камеру, где достигают разряжение 1 х х 10 3 мм рт.ст. После прогрева до 250 фС осуществляют напуск в камерупаров перекиси водорода (Рн 01 мм рт.ст.), выдерживают 10 мин и откачивают до первоначального давления. Затем проводят обработку парами СгОС 1 1(Р,.0= 100 мм рт.ст.) и выдерживают в течение 3 мин, после чего камеру вновь откачивают. После охлаждения аноды извлекают из камерыи измеряют электрические характеристики. Результаты измерения токов утечки анодов приведены в табл. 1.П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 с повторением химико-термической обработки парами НО и Сг 01 С 11 4 раза. Характеристики анодов приведеныв табл. 1.П р и м е р 3. Объемно-пористыеаноды из тантала, заформованные нанапряжение 130 В, помещают в вакуумную камеру. После прогрева в вакууме 5 10-4 мм рт.ст. до 200 С проводятобработку анодов парами перекиси водорода (Р 0 = 10 мм рт.ст.) в .течение 10 мин. Затем камеру откачивают до первоначального давления ипроводят обработку парами 5 С 4 (Р 5,=10 мм рт.ст.) в течение 5 мин, после чего вновь откачивают. Обработкуповторяют 3 раза.Сравнительные величины токов утеч ки анодов приведены в табл. 2.П р и м е р 4. Аналогично примеру1 аноды, заформованные на 130 В, подвергают химико-термической обработкепарами Н 10 и Сг 061 при 120 С 5 раз.20 Параметры анодов даны в табл. 2.Из приведенных в таблицах результатов видно, что токи утечки анодовпосле обработки уменьшаются от 2 до9 раз, в то время как по известномуспособул в 1,5 раза. Действие обработки усиливается при увеличении напряжения измерения.В табл. 3 даны сравнительные эксплуатационные характеристики конденсаторов.0Из обработанных по предлагаемомуспособу анодов собираЮт электролитические конденсаторы типа К 52-1 на рабочее напряжение 63 В (напряжениеформовки 90 В). Полученные конденсаЗ 5 торы имеют меньший ток утечки и еда.Конденсаторы испытывают на воспроизводимость характеристики в режиме+ 85 С в течение 250 чТаким образом, предложенный способ 40 изготовления конденсаторов с оксид.ным диэлектриком позволяет улучшитьэлектрические характеристики конденсаторов, снизить температуру и времяобработки, исключить такую длитель ную операцию как дополнительную формовку и связанные с ней промывку исушку анодов, а также позволяетуменьшить влияния на оксидную пленкуразличных деградационных процессов.Все это снижает трудоемкость изго.овления конденсаторов при улучшенииих электрических характеристик какна стадии изготовления, так и в процессе эксплуатации.) 1 Аноды,оф = 1 оов 60 70 75 . 80 85 90 0 к 28 Ою 44 Ок 59. Ою 76 1 ф 08 285 Исходные Обработанныепо примеруР 1 Ок 23 Ок 29 Ок 34 039 Ок 57 Ок 15 Ог 17 Оф 22 Оф 27 Ою 31 041 0,10 Таблица 2е Аноды,оф= 13 О в Напряжение измерения, В 110 120 80 90 . 100 5 б 3 4 1,26 4,2 0,16 028 Ою 48 Исходные Обработанные попримеруМ 3 Ою 44 Огб 8 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 юеда;% 3,мка С,мкф сдб",0,78 0,37 79 ИсходныеОбработанные 80 Формула изобретения Составитель А, Аксенов Редактрр М. Дылын Техред А.Савка Еорректор М. ШарошиЗаказ 11016/82 Тираж 787 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. 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 щ и й с я тем, что, с целью снижения токов утечки и трудоемкости процесса, обработку осуществю 4 9 ю 8 54 77 юб 13 фб 5юо бф 74 2 ю 5 83 юб 5 юб ляют в вакууме парами перекиси водорода и оксихлорида хрома или хлоридакремния при температуре 120"250 фС.Источники информации,45 принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ 9 1225302,кл. Н 01 6 13/02, 1966. 2. Патент США Р 3496075,5 р кл. С 23 В 5/52, 1970 (прототип).