[发明专利]一种高介电常数化成铝箔的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料电沉积工艺技术领域，特别是一种生产过程可控、铝电极箔的介电常数高、比容量大的高介电常数化成铝箔的制备方法。

背景技术

随着电子产业的迅速发展，铝电解电容器的需求量急剧上升，其小型化、片式化、耐高温和长寿命的发展趋势日益明显。在不改变铝电解电容器体积的前提下，提高比容量的根本技术途径有：扩大阳极箔表面积S、提高电介质的相对介电常数及减小电介质层的厚度。近年来，随着腐蚀扩面技术的发展，高压腐蚀系数已接近理论值，而部分阀金属氧化物的介电常数比氧化铝高，将此类金属氧化物掺杂到氧化铝膜中，从而获得高介电常数复合铝氧化膜成为目前研究的重点。复合铝氧化膜的制备方法可分为物理法和化学法。

物理方法主要包括离子束溅射、射频溅射、反应溅射、磁控溅射、激光脉冲沉积、电子束蒸发、分子束外延等。物理方法的共同缺点是设备昂贵，生产成本高，工艺复杂，膜的形成速率低下，膜中的缺陷密度较高，且很难与铝电极箔联动生产线耦合，工业应用前景不大。

化学方法主要是通过化学溶液沉积法来制备高比容复合膜，其主要包括水解沉积法、溶胶—凝胶法(Sol-gel)。

(1)水解沉积法是利用含有阀金属的盐溶液水解沉积，经高温处理，使阀金属氧化物与Al₂O₃进行初步复合，最后经阳极氧化过程，在铝电极箔表面生长一层高介电常数的复合氧化膜。该水解沉积过程受处理液pH、温度、浓度等因素影响较大，目标基体上生成的沉积膜的均一性及致密性的波动较大，处理液循环更新较为频繁且配制成本较高，导致所生产的化成箔成本较高，产品性价比较低。

(2)溶胶－凝胶法(Sol-gel)是指阀金属醇盐或无机盐经水解后形成溶胶，溶质聚合凝胶化后，涂覆于铝电极箔表面，再经凝胶干燥，煅烧除去所含有机成分，最终得到纳米尺度的沉积膜。该法所用原料大多为有机化合物，污染较大，生产成本较高，且处理周期较长，一般需要1～2个月。由于凝胶中液体含量大，干燥收缩易导致膜开裂，若煅烧不充分，沉积膜中将残留细孔及OH^-或C。以上缺点使该法很难同铝电极箔联动生产线耦合。

总之，现有技术存在的问题是：生产过程可控性较差、成品铝电极箔的介电常数低、比容量小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高介电常数化成铝箔的制备方法，生产过程可控、铝电极箔的介电常数高、比容量大。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种高介电常数化成铝箔的制备方法，包括如下步骤：

(10)原料清洗：将待加工腐蚀箔经过碱洗、酸洗和超声清洗，得到表面清洁的腐蚀箔；

(20)电沉积：将表面清洁的腐蚀箔浸没于沉积溶液中，进行电化学沉积；

(30)干燥：将经过电化学沉积的腐蚀箔干燥；

(40)高温退火：将干燥的腐蚀箔高温退火；

(50)阳极化成：将高温退火后的腐蚀箔在化成液中进行阳极化处理，得到化成铝箔。

优选地，所述(10)原料清洗步骤包括：

(11)碱洗：将待加工腐蚀箔在0.5～1.5M氢氧化钠溶液中清洗30～90s；

(12)酸洗：将碱洗后的腐蚀箔在0.5～1.5M盐酸及1.0～3.5M硫酸的混酸溶液中浸泡20～150s；

(13)超声清洗：将碱洗后的腐蚀箔在超声功率为50～600W，超声频率为10～80kHz 的超声条件下于去离子水中浸洗60～180s，得到表面清洁的腐蚀箔。

优选地，所述(20)电沉积步骤中，所述(NH₄)₂[TiO(C₂O₄)₂]和(COOH)₂的混合溶液由 0.005～0.02M(NH₄)₂[TiO(C₂O₄)₂]及0.001～0.005M的(COOH)₂混合组成，通过滴加NH₄OH 调节混合液pH值至4。

优选地，所述(20)电沉积步骤中，腐蚀箔为工作电极，石墨板为对电极，二者之间的距离为40～70mm，电沉积温度40～70℃，电沉积电压4～10V，电沉积时间10～ 40min。

作为改进，所述(20)电沉积步骤中，电沉积过程中辅以功率为60W、频率为28kHz 的超声。