電解電容器用鋁箔腐蝕工藝

豐駿

摘要

電子工業(yè)的快速發(fā)展，使電解電容器得到了廣泛的應(yīng)用。鋁電解電容器以其性能優(yōu)良、工藝成熟、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟實惠等特性，因而被廣泛應(yīng)用于電腦、攝像機、液晶顯示器、LED等領(lǐng)域，逐漸成為我國電子元器件行業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。但隨著電解電容器生產(chǎn)的發(fā)展，我國對電解電容器鋁箔的需求也迅速增長，這就要求電解電容器的性能要不斷優(yōu)化，高比容、高強度和低接觸電阻的陽極電子鋁箔是提高其性能的關(guān)鍵之一，而陽極電子鋁箔生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是鋁箔的腐蝕工藝。本文在對電解電容器結(jié)構(gòu)、原理進行簡要概述的基礎(chǔ)上，分析電解電容器用鋁箔腐蝕工藝，以供相關(guān)從業(yè)人員交流經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】電子技術(shù) 電解電容器 腐蝕

電解電容器作為電子產(chǎn)品中不可缺少的元器件，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子整機的組裝密度和集成化程度進一步增大。鋁電解電容器作為關(guān)鍵的、不可集成的分立元件，正向著小體積、大容量、低成本的方向發(fā)展。當前，掌握電解電容器用鋁箔技術(shù)的主要有日本、法國、意大利、中國等少數(shù)幾個國家，其中日本電解電容器用鋁箔的制造技術(shù)較為成熟領(lǐng)先，生產(chǎn)的產(chǎn)品的穩(wěn)定性較好，近年來，我國國產(chǎn)的高純鋁箔生產(chǎn)技術(shù)取得了重大突破，但還存在一些工藝技術(shù)細節(jié)上的問題需要進一步完善，相關(guān)工作人員要加強研究，以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的性能，更好的服務(wù)于我國電子設(shè)備、家電、儀器等行業(yè)，提高行業(yè)的國際競爭力。

1 電解電容器概述

1.1 電解電容器的原理

電解電容器的內(nèi)部有儲存電荷的電介質(zhì)材料，屬于能容納電荷的器件，分為正、負兩極。正極為金屬鋁基體及一定厚度的氧化膜，稱為化成箔，而負極則由金屬鋁箔與浸漬電解液的電解紙共同組成，其中電解紙主要作用是隔離正負極和吸附電解液。無極性的電解電容器是正負極都采用化成箔的結(jié)構(gòu)，中間為浸漬電解液的電解紙。有極性的電解電容器在電子電路中一般作為儲能、濾波、耦合等使用。

1.2 電解電容器的結(jié)構(gòu)

隨著電子技術(shù)的不斷改革與創(chuàng)新，對電解電容器的性能不斷提出更高的要求。電解電容器的結(jié)構(gòu)也在不斷地朝著小體積、高容量、低成本的方向發(fā)展。一定程度上，電解電容器的結(jié)構(gòu)決定著其電容量大小與使用壽命。電解電容器是由鋁殼和膠蓋密封起來的，在結(jié)構(gòu)上具有以下特點：

（1）其工作介質(zhì)是通過陽極氧化的方式在鋁箔表面生成三氧化二鋁，二者形成一個完整的體系，相互依存;

（2）鋁電解電容器的陽極鋁箔、陰極鋁箔均為腐蝕鋁箔，從而具有巨大的比率容量;

（3）鋁電解電容器的介質(zhì)氧化膜是采用陽極氧化的方式得到的，其厚度可以通過控制陽極氧化過程的因素（電壓、溫度、化成液類型）準確把握。

1.3 鋁電解電容器的優(yōu)點

與其他電容器相比，鋁電解電容器具有高的比容量、小體積、工作電壓高、自愈能力強等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)業(yè)。鋁電解電容器的單位體積容量可能是其他類型電容器的幾十倍，由于鋁電解電容器的鋁基體厚度較大，因此很容易擴大其比表面積。另外，如果電容器的介質(zhì)氧化膜發(fā)生損壞，則電解液中的電解質(zhì)離子能夠進行導(dǎo)電并在介質(zhì)膜受損處進行氧化反應(yīng)進行修復(fù)，從而使得電容器恢復(fù)正常狀態(tài)。

2 電解電容器用鋁箔腐蝕工藝研究

腐蝕是化成箔制造的前道工序，是提高電解電容器性能的關(guān)鍵，因此深入研究電解電容器用鋁箔腐蝕擴面工藝，具有重要的現(xiàn)實意義。文章以下內(nèi)容主要從研究腐蝕液離子濃度、腐蝕電壓大小、腐蝕液溫度對腐蝕箔性能的影響。

2.1 腐蝕液電解質(zhì)的比例對腐蝕箔性能的影響

低壓（170V以下）腐蝕箔，方式是化學(xué)腐蝕與交流電化學(xué)腐蝕分步進行，腐蝕液主要是鹽酸（HCL）;中高壓腐蝕箔，一般采用直流電化學(xué)腐蝕，一次腐蝕進行發(fā)孔，腐蝕液是硫酸（H₂SO₄）和鹽酸（HCL）混合液，二次腐蝕進行擴孔，采用硝酸（HNO₃）作為腐蝕液，同時清洗一次腐蝕殘留的CL^-離子。據(jù)相關(guān)實驗結(jié)果表明，腐蝕液中的C1^-的濃度越高，電解電容器的腐蝕箔比容就會越高，但是當達到一定的最高濃度后，再增加C1^-濃度反而會造成腐蝕箔的彎折強度下降。因此，隨著C1^-濃度的增加，孔蝕電位下降，使小孔腐蝕易于發(fā)生并繼續(xù)向縱深發(fā)展。因此，需要增加硫酸（H₂SO₄）的比例來有效地增加表面鈍化膜的吸附力，從而可獲取腐蝕箔的最大比容。而腐蝕箔的彎曲強度則取決于腐蝕箔夾心層的厚度，厚度越大，則彎折度越高;腐蝕孔均勻度越高，腐蝕箔的比容越高，因此，腐蝕箔的彎曲強度與腐蝕箔的比容一般呈現(xiàn)反比例關(guān)系，相關(guān)研究人員要平衡好腐蝕箔比容和腐蝕箔彎曲度的關(guān)系。

2.2 腐蝕電壓大小對電極箔性能的影響

腐蝕電壓的大小也對腐蝕箔的比容產(chǎn)生著一定的影響。根據(jù)相關(guān)實驗表明，腐蝕電壓越高，腐蝕箔的比容越大，但是達到一個臨界值后，電壓越高反而比容的增加變緩慢了。這是因為，隨著小孔腐蝕敏感性的增加，電極電位也會相應(yīng)的升高，在電極電位的臨界值時小孔的成核速度最快，因此，需要通過試驗，找出局部電極電位的臨界值。另外，在研究腐蝕箔的彎折度下降與腐蝕電壓的提高的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)不是簡單的線性關(guān)系，還要考慮孔壁在腐蝕時的坍塌這種變量。

2.3 腐蝕溫度和腐蝕時間對腐蝕箔性能的影響

據(jù)相關(guān)實驗結(jié)果表明，腐蝕溫度和腐蝕時間都會對腐蝕箔的性能產(chǎn)生影響，隨著溫度的提高，腐蝕鋁箔的表面積增加，腐蝕箔的比容存在一個極限值，彎折度則會下降;隨著腐蝕時間的加長，鋁箔的表面積也會增加，腐蝕箔的比容也存在一個極限值，彎折度也會下降。當腐蝕進一步發(fā)展的同時，可能存在腐蝕孔壁的崩塌、聯(lián)孔、橫孔，從而導(dǎo)致腐蝕箔的有效比容下降。因此，相關(guān)研究人員要根據(jù)腐蝕箔的具體性能，科學(xué)合理的選擇腐蝕溫度和時間，從而提高腐蝕孔的均勻度和有效性，更好的應(yīng)用于電子產(chǎn)品。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電解電容器必須不斷提高其性能，滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。電解電容器的鋁箔要通過腐蝕過程擴大其有效表面積，從而提高其質(zhì)量和性能。相關(guān)研究人員也要不斷地加強鋁箔腐蝕工藝研究，引進國外先進的技術(shù)產(chǎn)品，加強交流與學(xué)習(xí)，不斷完善我國電解電容器用鋁箔的生產(chǎn)工藝與過程控制，以更好的滿足我國工業(yè)自動化發(fā)展的需要，提高我國電子技術(shù)行業(yè)的國際競爭力。

參考文獻

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