Способ изготовления объемно-пористых анодов оксидно- полупроводниковых конденсаторов

 

Изобретение относится к способам изготовления оксидно-полупроводниковых конденсаторов. Способ изготовления включает прессование, спекание и контроль качества путем измерения числа фракций пор одного размера методом рентгеновского малоуглового рассеяния.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении оксидно-полупроводниковых конденсаторов (ОПК).

Высокие значения емкости C (при малых габаритах), достигаемых в ОПК, обеспечиваются за счет использования в качестве одной из обкладок конденсатора спрессованного, а затем спеченного в вакууме при высокой температуре порошка вентильного металла (ниобия, тантала). Образуемые при спекании поры делают реальную поверхность такого объемно-пористого анода (ОПА) значительно выше видимой, что и обусловливает высокие значения C. Таким образом, качество ОПА определяется тем, насколько разветвленную пористость последнего удалось достичь в результате спекания. В то же время качество уже готового ОПК зависит от равномерности распределения по размерам пор ОПК, так как наличие фракций очень мелких пор создает предпосылки для формирования в них дефектного и подверженного ускоренной деградации оксидного диэлектрика ОПК.

Известен способ контроля качества ОПА оксидно-полупроводниковых конденсаторов [1], который, будучи весьма сложным, недостаточно надежен.

Наиболее близким по технической сущности является выбранный в качестве прототипа способ контроля качества ОПА по их усадке - разности диаметров таблеток спрессованного порошка до и после спекания [2]. Этот способ, однако, не дает информации о равномерности размерного распределения пор.

В качестве критерия равномерности распределения по размерам пор в ОПА предлагается замена измерения усадки спеченной таблетки измерением параметра N_i - числа фракций пор одного размера (в нашем случае пор, различающихся на 100 Ангстрем). Параметр N_i определяется методом рентгеновского малоуглового рассеяния (РМР) (Черемской П.Г. Методы исследования пористости твердых тел. - М.: 1985, с. 63-70).

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что вместо операции измерения усадки ОПА производится измерение методом РМР значения N_i объемно-пористого анода.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями данного уровня техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Пример. Были изготовлены 7 партий (по 200 шт. в партии) спеченных прессованных анодов для конденсаторов К53-19 номинала 20Вx47мкФ. Измерение усадки анодов не выявило потенциально ненадежных партий - для всех партий ОПА значения усадки были в пределах нормы. После спекания во всех партиях ОПА методом РМР было определено число фракций пор одного размера N_i. Результаты измерений приведены ниже.

Номер партии ОПА - N_i 1 - 4 2 - 8 3 - 3 4 - 5 5 - 3 6 - 3 7 - 7 В дальнейшем аноды всех 7 партий были оксидированы при напряжении 80 В в 5%-ном растворе H₃PO₄. Завершающими стадиями изготовления ОПК являлись осаждение полупроводникового слоя MnO₂ и нанесение проводящего слоя.

Ниже приведены результаты испытаний на надежность всех 7 партий.

Номер партии анодов - Количество отказов, шт.

1 - 0 2 - 4
3 - 0
4 - 2
5 - 1
6 - 0
7 - 3
Как видно из этих данных, отказы на испытаниях показали конденсаторы партий, изготовленных из ОПА с определенном методом РМР значением N_i, большем или равным 5 (партии N 2; 4; 5; 7), тогда как ОПК остальных партий выдержали испытания, не проявив отказов.

Таким образом, критерием повышения эффективности контроля качества объемно-пористых анодов является число размерных фракций в ОПА - N_i, меньшее или равное 5. При дальнейшем уменьшении N_i (уже при значении N_i = 4 для партии N 1) ОПК оказываются надежными. В то же время с ростом N_i, отвечающем согласно данным РМР прежде всего образованию новых фракций мелких пор, количество отказов конденсаторов возрастает (2 - для партий N 4, 3, 1; 3 - соответственно для партий N 2, 4, 5, 7).

Формула изобретения

Способ изготовления объемно-пористого анода оксидно-полупроводникового конденсатора, включающий прессование, спекание и контроль качества анода, отличающийся тем, что контроль качества проводят путем измерения числа фракций пор одного размера методом рентгеновского малоуглового рассеяния.