[发明专利]高介电常数复合氧化铝膜的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及铝电解电容器用高介电常数复合氧化铝膜的生产方法。

背景技术

铝电解电容器是电气、电子系统中极为重要的基础电子元件之一。随着3C(Computer，Communication，Consumer electronic)产业的迅猛发展，电子产品朝小型化、轻量化方向不断迈进，作为电路中不可或缺的分立元件-铝电解电容器——同样也急需向小型化、轻量化方向发展。

铝电解电容器由经过腐蚀和阳极氧化形成氧化铝介质膜的阳极铝箔、电解质、以及经过腐蚀的阴极铝箔组成，由于阴极铝箔电容量远高于阳极铝箔，因此，铝电解电容器的电容量主要由阳极铝箔决定。由比容公式C＝εS·d^-1可知，将介电常数比氧化铝高的材料复合到氧化铝介质中，可增加介质介电常数ε，提高阳极铝箔比容，减少阳极铝箔用量，实现铝电解电容器的小型化和轻量化。

目前已有一些研究人员对铝箔表面涂覆高介电常数氧化物展开研究，铝箔比容获得一定提高，但都仅限实验室制备，专门与此研究配套的适合工业大规模联动生产的技术基本没有报道，而传统的生产技术又极不匹配。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合工业大规模联动生产的高介电常数复合氧化铝膜的联动生产方法，以提高铝电解电容器比容，实现与目前工业电化学腐蚀扩面生产的高介电常数复合氧化铝膜的生产方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)前驱体胶配置：采用湿化学方法将可溶性有机金属盐与金属无机盐按金属离子摩尔比为1∶1的比例混合得混合物，然后将混合物加入到螯合剂中得混合溶液，其中混合物中金属离子∶螯合剂＝1∶5～20的摩尔比，再用水调节混合溶液金属离子的浓度为0.001～0.5mol/L，同时调节pH值为0～5得前驱体胶；

2)铝箔表面改性：将腐蚀铝箔浸入到浓度为0.001～0.1mol/L，温度为20～80℃的硅烷、硫醇、磷脂、磺酸盐、聚乙二醇、聚乙烯醇、吐温或司班表面改性剂溶液中，浸泡60～600S；

3)铝箔表面涂覆：将表面改性后的腐蚀铝箔浸入到温度为20～80℃的前驱体胶中，浸泡10～300S；

4)前驱体水解：将表面涂覆有前驱体的铝箔浸入到水解池中，水解10～300S；

5)前驱体热处理：将铝箔以0.3～3m/min的给进速度送入高温炉中，以温度梯度为20～150℃/m自室温升至300～630℃，在300～630℃的恒温热处理60～600S；

6)纳米复合：将热处理后的铝箔浸入到质量浓度为3～10％、温度为60～95℃的己二酸铵或硼酸中，加载6～600V电压，10～100A/m²电流进行阳极氧化，形成纳米复合介质膜；

7)耐水合处理：将阳极氧化后的铝箔浸入到质量浓度为0.05～10％、温度为20～90℃的磷酸、磷酸二氢铵、磷钼酸铵或正硅酸乙酯溶液中，浸泡10～600S，再重复步骤6)纳米复合得到高介电常数复合氧化铝膜。

所述的可溶性有机金属盐为Ti、Ta、Zr、Nb的正丁醇盐、异丙醇盐、辛酸盐、庚酸盐中的一种或两种。

所述的金属无机盐为Ca、Ba、Bi、Sr的醋酸盐、草酸盐、硝酸盐中的一种或两种。

所述的螯合剂为乙二胺四乙酸、乙酰丙酮、乳酸、尿素中一种或二种。

本发明采用湿化学沉积成膜方法，首先对腐蚀铝箔表面改性，然后在其表面生长一层高介电常数氧化物前驱体，水解后，梯度热处理，形成高介电纳米氧化物膜，再将铝箔浸入形成液中电化学纳米复合，形成具有高介电常数的纳米复合介质膜，提高阳极铝箔的比容，最后将铝箔浸入防水合处理液中，增强铝箔的耐水和性，以提高铝电解电容器的使用寿命。与未处理的化成铝箔相比，本发明能提高铝箔比容20～50％，未处理的20Vf化成铝箔比容量70-82μF/cm²，本发明的铝箔比容量84-123μF/cm²。

具体实施方式

实施例1：

1)前驱体胶配置：采用湿化学方法将正丁醇钛与醋酸盐钙按金属离子摩尔比为1∶1的比例混合得混合物，然后将混合物加入到螯合剂乙二胺四乙酸中得混合溶液，其中混合物中金属离子∶螯合剂＝1∶8的摩尔比，再用水调节混合溶液金属离子的浓度为0.001mol/L，同时调节pH值为0～5得前驱体胶；

2)铝箔表面改性：将腐蚀铝箔浸入到浓度为0.005mol/L，温度为30℃的硅烷表面改性剂溶液中，浸泡100S；