[其他]高压铝阳极箔两步电化学蚀刻方法

说明书

使用两步方法蚀刻高立方结构的铝电解电容器阳极箔，通过在一含有３（重量）％盐酸和１（重量）％以氯化铝形式的铝的电解液中，在高电流密度的直流电作用下，于温度７５℃处理该箔，并在第二步中在一类似的电解液中，用低得多的电流密度和在温度８０°～８２．５℃下处理所述蚀刻的箔。这样蚀刻的箔具有由较高沟道密度产生的高得多的电容以及完全直线形的沟道结构。

本发明是有关在含有盐酸和氧化铝的第一个蚀刻溶液中，使用高电流密度的直流电并随之以第二步使用类似蚀刻液及较低的电流密度，蚀刻高立方织构的铝电解电容器阳极箔以制备比现有技术电容高得多的高压箔。

在蚀刻用于电解电容器铝箔的典型方法中，已在第一步中使用了一种含有氯化钠或其他盐和硫酸盐基电解质的电解液。这样一种溶液的pH值一般都为中性。随后经常要用硝酸处理。然而，所得到的箔达不到本发明所达到的高比电容。现有技术在260伏时的典型的电容·电压乘积值达200伏-微法/厘米²，而本发明高达368伏-微法/厘米²。

美国专利No.4213835公开了一种可以制造只有纯圆柱形或立方蚀刻沟道结构以及沟道密度大于10⁷/厘米²的电解蚀刻重结晶铝箔（高立方度箔）的方法。这一方法使用恒电压蚀刻技术。这一技术的问题是其本身不能大量生产蚀刻箔。

美国专利No.4420367公开了一种通过在工艺中常用的第一蚀刻阶段中实现电解沟道蚀刻工艺，蚀刻电解电容器重结晶铝箔的方法。这一专利的改进在于扩大沟道的连续蚀刻是非电解的，在一个或几个蚀刻阶段用化学方法完成的措施。在第一阶段，使重结晶铝箔产生电解沟道以在铝中形成一沟道结构，在第二阶段，通过化学蚀刻使从第一蚀刻阶段得到的具有沟道结构的铝箔至少受到一次进一步的非电解蚀刻来增大沟道。

为制出较高比电容的铝箔，还使用了其他方法。本发明的目的在于达到显著的提高高压箔的比电容。

本发明描述了蚀刻具有高立方织构的铝电容器阳极箔以制备更均匀的和电容高得多的蚀刻箔。

某些因素是为提高铝电解电容器箔的比电容所必需的。一个因素是有效的改进沟道密度和沟道结构。基本上直线延伸的沟道提供了由蚀刻产生的更大的表面积。当沟道密度增加时，会引起表面积相应的扩大。控制比电容的另一个重要因素是所用的铝箔类型。人们公知，适于高压应用的阳极箔蚀刻沟道，主要是在100方向。因而设想具有较高的100晶体取向的箔，即具有较高立方织构的箔会导致较高的沟道密度是合理的。迄今用于蚀刻的铝箔，具有不规则立方织构。小于25%立方织构的箔，可以称作“非立方”箔。当立方织构的程度超过50%时，铝箔被划分为高立方织构。在本发明中，具有基本上大于50%立方织构的一种铝箔，由于在蚀刻时得到均匀和增大的沟道结构以及因而能增大沟道密度，故优于低立方度的箔。控制提高比电容的另一重要因素是控制沟道生成和蚀刻沟道深度及宽度的蚀刻方法。如表1中所示，被蚀刻的铝箔和蚀刻方法两者适当选择的结合，导致更均匀的沟道结构和高得多的电容。

表1

箔类型 方法类型 260伏时电容·电压（CV）伏-微法/厘米

标准非立方 常规 200

标准非立方 本发明 210

新的高立方 常规 210

新的高立方 本发明 368

本发明的第一步蚀刻电解质的化学组成和性质是控制高压例如大于200伏直流电蚀刻阳极箔蚀刻特性的一个主要因素。盐酸，由于其避免了能阻塞本发明方法所扩大的充分延伸的沟道的氢氧化铝沉淀，故使用在本方法中优于其他氯化物。如果允许这样的沉淀产生，它将影响箔的高立方性质，因而不能充分利用由高立方织构箔和蚀刻方法的合适的结合所得到的益处。这一点示于表1的第三行，它指出了用常规蚀刻方法使用高立方织构箔的结果，得到的电容低得多。第一步的温度保持在或低于85℃，使蒸发损失减至最低，从而使方法经济得多并更易于控制。