一种固态钽电解电容器及其ALD制备方法与流程

技术特征：
1.一种在固态钽电解电容器的ald制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对阳极钽块的ta2o5介质层进行补形成；以导电氧化物源作为前驱体，采用ald法在ta2o5介质层表面上沉积导电氧化物薄膜，得到导电阴极层；对导电阴极层进行阴极电极引出，得到固态钽电解电容器。2.根据权利要求1所述的固态钽电解电容器的ald制备方法，其特征在于，导电氧化物薄膜为掺杂型或单一型导电氧化物薄膜，所述掺杂型导电氧化物薄膜具体为两种不同的导电氧化物交替沉积至设定厚度，所述单一型导电氧化物薄膜具体为同一种的导电氧化物交替沉积至设定厚度。3.根据权利要求1或2所述的固态钽电解电容器的ald制备方法，其特征在于，所述阳极钽块是通过钽粉压制成型，经过高温真空烧结的多孔型阳极，其中，钽粉的比容为8000～50000μf.v/g，击穿电压为25～300v，按5.0～7.0克/cc的压制密度压制成带钽丝引出线的坯块，在1400～1800℃，真空度为5
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0.0004pa条件下进行真空高温烧结。4.根据权利要求1或2所述的固态钽电解电容器的ald制备方法，其特征在于，对阳极钽块的ta2o5介质层进行进一步补形成时，在钽块表面经过阳极氧化形成ta2o5电介质后，将其置于形成液中进行补形成，达到设定电压后维持电压数值不变，电流密度下降至0.001～0.1ma/g，随后使用0.001～0.05ma/g的升压电流进行补形成至设定电压，最后清洗掉钽块表面残留形成液；所述形成液为磷酸、磷酸二氢铵、乙二醇或柠檬酸溶液中的一种或几种，形成液质量分数为0.05％～50％，形成液温度控制在25～90℃。5.根据权利要求1或2所述的固态钽电解电容器的ald制备方法，其特征在于，在ta2o5介质层表面沉积导电氧化物薄膜的具体操作为：在真空度为3～5mtorr，温度为120～300℃的条件下，以蒸汽形式吹入导电氧化物金属源，用时0.02～5s，再通入氮气或氩气吹扫10～100s；后吹入反应物氧源，用时0.05～50s，再通入氮气或氩气吹扫10～120s，完成一个生产周期；重复上述生产周期直至生成设定厚度的导电氧化物薄膜。6.根据权利要求1或2所述的固态钽电解电容器的ald制备方法，其特征在于，吹入导电氧化物金属源时以氮气或氩气为载气。7.根据权利要求1或2所述的固态钽电解电容器的ald制备方法，其特征在于，使用ald法在ta2o5介质层表面上沉积导电氧化物薄膜时，导电氧化物的前驱体源选择锌源、铝源、锡源、铟源、铱源、铂源、钌源、锰源或钴源；氧源反应物选择o2、o3、h2o或h2o2。8.根据权利要求1或2所述的固态钽电解电容器的ald制备方法，其特征在于，对沉积的阴极导电层引出时采用导电碳浆、银浆及银丝。9.采用权利要求1～8中任意一项所述的ald制备方法制得的固态钽电解电容器，其特征在于，导电阴极氧化物层的厚度为1～250nm，导电率为101～105s/cm。10.权利要求9所述的固态钽电解电容器，其特征在于，100hz下的容量引出率可达83～96％，100khz下的容量可保持率为100hz下容量的81～98％，100hz下的esr为100～250mω，100hz下的损耗为1.5～4％，工作温度上限达到400℃，i≤0.1c
r
u
r
；其中，c
r
为标称电容量，u
r
为额定电压。

技术总结
本发明公开了一种全固态钽电解电容器器件及其ALD制备方法，制备方法包括：使用小电流密度对阳极钽块的Ta2O5介质层进行进一步补形成；使用ALD法在阳极钽块的Ta2O5介质层表面上沉积导电氧化物薄膜；使用导电碳浆、银浆及银丝对沉积的导电阴极层进行阴极电极引出。本发明采用ALD制备导电氧化物阴极薄膜的方法，避免传统液相法中酸性物质及强氧化剂等对Ta2O5介质层带来损害的同时，制备的氧化物阴极材料具有更高的电导率、良好的温宽性、更高的孔隙覆盖率、更强的附着力、大面积的均匀性及优良的致密性等特征，且该沉积过程中无还原性气体及等离子体对Ta2O5介质层产生损害，促进固态钽电解电容器朝小型化、高容量引出率、高频低阻抗及耐高温长寿命的全面发展。阻抗及耐高温长寿命的全面发展。阻抗及耐高温长寿命的全面发展。


技术研发人员：杜显锋 郭媛 熊礼龙
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2022/4/1