林穎

（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

鋁電解電容器廣泛用于各種電子電路，屬于大量使用的、不可取代的電子元件之一。為適應(yīng)電子整機(jī)不斷向小型化、高密度組裝化方向迅速發(fā)展，將進(jìn)一步縮小鋁電解電容器體積，這受制于陽(yáng)極箔比電容的提升。

用不同溫度的燒片爐對(duì)不同工藝制備的陽(yáng)極箔進(jìn)行熱處理，分析其耐壓值、比電容和極差電壓的變化，發(fā)現(xiàn)提高燒片爐溫度可以提升陽(yáng)極箔比電容，此方法用于純硼酸工藝效果較好，而混酸和有機(jī)酸工藝使用時(shí)，需評(píng)估陽(yáng)極箔缺陷增加對(duì)鋁電解電容器壽命的影響。這一結(jié)論對(duì)現(xiàn)有各陽(yáng)極箔形成工藝比電容的進(jìn)一步提升具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

實(shí)驗(yàn)采用新疆眾和生產(chǎn)的高壓腐蝕箔，用深圳新宙邦科技股份有限公司生產(chǎn)的硼酸、五硼酸銨、檸檬酸和檸檬酸三銨配置陽(yáng)極箔形成液，用揚(yáng)州雙鴻電子有限公司生產(chǎn)的WWL-LSG11 精密線性高壓大功率直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源做電化學(xué)反應(yīng)電源，用北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司生產(chǎn)的箱式電阻爐做燒片爐，用深圳聚英匯科自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的全程控六通道時(shí)間電壓檢測(cè)儀(后文簡(jiǎn)稱電壓檢測(cè)儀)檢測(cè)陽(yáng)極箔耐壓值，用深圳聚英匯科自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的自動(dòng)比容測(cè)試儀測(cè)試陽(yáng)極箔比電容。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

用不同陽(yáng)極箔形成液對(duì)腐蝕箔進(jìn)行五級(jí)化成，以制備氧化膜結(jié)晶度不同的陽(yáng)極箔，再分別用250℃和550℃的燒片爐處理。

五級(jí)化成的工藝路線如下：高溫水煮、一級(jí)化成、二級(jí)化成、三級(jí)化成、四級(jí)化成、五級(jí)化成、1#燒片爐、一次修復(fù)、磷酸處理、二次修復(fù)、2#燒片爐、三次修復(fù)、耐水合處理、3#燒片爐。

實(shí)驗(yàn)一：采用硼酸化成工藝，即一級(jí)至五級(jí)化成的形成液為硼酸和五硼酸銨的混合溶液，1#燒片爐550℃，2#燒片爐550℃，3#燒片爐第一次實(shí)驗(yàn)設(shè)置250℃，第二次實(shí)驗(yàn)設(shè)置550℃。

實(shí)驗(yàn)二：采用硼酸化成工藝，即一級(jí)至五級(jí)化成的形成液為硼酸和五硼酸銨的混合溶液，1#燒片爐550℃，2#燒片爐500℃，3#燒片爐第一次實(shí)驗(yàn)設(shè)置250℃，第二次實(shí)驗(yàn)設(shè)置550℃。

實(shí)驗(yàn)三：采用混酸化成工藝，即一級(jí)和二級(jí)化成的形成液為檸檬酸和檸檬酸三銨的混合溶液，1#燒片爐500℃，2#燒片爐450℃，3#燒片爐第一次實(shí)驗(yàn)設(shè)置250℃，第二次實(shí)驗(yàn)設(shè)置550℃。

實(shí)驗(yàn)四：采用有機(jī)酸化成工藝，即一級(jí)至五級(jí)化成的形成液為檸檬酸和檸檬酸三銨的混合溶液，1#燒片爐500℃，2#燒片爐350℃，3#燒片爐第一次實(shí)驗(yàn)設(shè)置250℃，第二次實(shí)驗(yàn)設(shè)置550℃。

對(duì)制備的所有樣品進(jìn)行耐壓值、極差電壓和比電容測(cè)試，其中耐壓值和比電容測(cè)試方法按新疆眾和《中高壓鋁電解電容器用陽(yáng)極箔產(chǎn)品手冊(cè)》中的化成箔耐壓值和比電容檢測(cè)方法檢測(cè)，升壓時(shí)間Tr 是電壓升至陽(yáng)極箔規(guī)格電壓Vf 的90%所用時(shí)間，耐壓值Vt 是檢測(cè)時(shí)間為T(mén)r+180s 時(shí)的電壓。為提高檢測(cè)效率，極差電壓測(cè)試方法為，測(cè)試液90℃，測(cè)試電流8mA，延長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間至Tr+500s，電壓曲線中的Vt(max)-Vt(min)即為極差電壓，見(jiàn)圖1。

圖1 陽(yáng)極箔極差電壓檢測(cè)示意圖

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 高溫再處理對(duì)陽(yáng)極箔比電容的影響

3#燒片爐用不同溫度對(duì)4 種工藝制備的陽(yáng)極箔進(jìn)行熱處理，Vt和比電容檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 可以看出，3#燒片爐溫度從250℃升至550℃,4 種工藝制備的陽(yáng)極箔Vt 和CV 值都有上升，這是因?yàn)?50℃的熱處理溫度是γ’-Al2O3的形核溫度[2]，超過(guò)這個(gè)溫度，溫度越高，氧化鋁膜的結(jié)晶度越高，介電常數(shù)越大，陽(yáng)極箔的Vt 越大，按CV 值將Vt還原后的比電容也越高[3]。

但綜合比較來(lái)看，4#實(shí)驗(yàn)的1#和2#燒片爐溫度都較低，隨著3#燒片爐溫度從250℃升至550℃，CV值提升比例最大，1#實(shí)驗(yàn)的1#和2#燒片爐溫度最高，隨著3#燒片爐溫度從250℃升至550℃，CV值提升比例最小?？梢?jiàn)通過(guò)高溫再處理來(lái)提升比電容的效果是有限的，前道燒片爐溫度越高，提升比例越小。

表1 4種陽(yáng)極箔在不同的3#燒片爐溫度下的Vt和比電容檢測(cè)結(jié)果

2.2 高溫再處理對(duì)陽(yáng)極箔極差電壓的影響

3#燒片爐用不同溫度對(duì)4 種工藝制備的陽(yáng)極箔進(jìn)行熱處理，極差電壓檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 可以看出，1#和2#實(shí)驗(yàn)隨著3#燒片爐溫度從250℃升至550℃，其制備的樣品極差電壓減小，而3#和4#實(shí)驗(yàn)隨著3#燒片爐溫度從250℃升至550℃，其制備的樣品極差電壓增大，且增大比例超過(guò)60%。極差電壓變大，是因?yàn)殛?yáng)極箔表面缺陷增多，使形成液對(duì)氧化膜浸蝕力度變大，Vt(min)更低所致，從而陽(yáng)極箔耐電壓能力變差。因此，通過(guò)提高最后一道燒片爐溫度來(lái)提升陽(yáng)極箔比電容的方法，更適用于純硼酸工藝，而混酸和有機(jī)酸工藝使用需謹(jǐn)慎。這是因?yàn)榧兣鹚峁に囍苽涞年?yáng)極箔氧化膜較為疏松，通過(guò)高溫再處理，不僅提升氧化膜結(jié)晶度，還使氧化膜更為致密，而混酸和有機(jī)酸工藝制備的陽(yáng)極箔氧化膜結(jié)晶度較高，外層有較多缺陷[4]，高溫再處理，反而使氧化膜缺陷更多。

表2 4種陽(yáng)極箔在不同的3#燒片爐溫度下的極差電壓檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論

用不同溫度的燒片爐對(duì)不同工藝制備的陽(yáng)極箔進(jìn)行熱處理，分析其耐壓值、比電容和極差電壓的變化，給出進(jìn)一步提升現(xiàn)有各陽(yáng)極箔形成工藝比電容的方法，并得出以下結(jié)論：

（1）對(duì)陽(yáng)極箔進(jìn)行高溫再處理可以提升各形成工藝制備的陽(yáng)極箔比電容，但提升效果是有限的，形成工藝的前道燒片爐溫度越高，提升比例越小。

（2）通過(guò)高溫再處理提升陽(yáng)極箔比電容的方法更適用于純硼酸工藝，而混酸和有機(jī)酸工藝使用需謹(jǐn)慎。