رقائق الأنود والكاثود: منتجان مختلفان
يحتوي مكثف التحليل الكهربائي من الألومنيوم على ورقتين على الأقل مفصولتين بفاصل ورق أو بوليمر منقوع في المنحل بالكهرباء. تحمل رقائق الأنود أكسيد الأنوديك الذي يشكل العازل الكهربائي، وتوفر رقائق الكاثود ببساطة القطب الكهربائي المضاد والتوصيل الكهربائي. نظرًا لأن العازل الكهربائي يتم إنتاجه كهروكيميائيًا على سطح الأنود، فإن رقائق الأنود مصنوعة من الألومنيوم عالي النقاء- مع نسيج بلوري يمكن التحكم فيه، بينما تعتبر رقائق الكاثود منتجًا أقل-مواصفات وتكلفة أقل-.
تتناسب سعة المكثف النهائي مع مساحة سطح الأنود وتتناسب عكسيًا مع سمك العازل، لذلك يتم تنظيم سلسلة توريد الرقائق بأكملها حول تعظيم مساحة السطح القابلة للاستخدام عند جهد مقدر معين.
النقاء والبنية المجهرية لرقائق الأنود
يتم عادةً إنتاج رقائق الأنود{0}} ذات الجهد العالي من الألومنيوم بدرجة نقاء لا تقل عن 99.98%، ويتم التحكم في النسيج المكعب للشريط المدلفن لأن عملية الحفر تطور أنفاقًا على طول الاتجاهات البلورية المفضلة. يسمح النسيج المكعب -المتطور جيدًا بحفر أنفاق عميقة وكثيفة دون ثقب الرقاقة، مما يزيد من زيادة مساحة السطح. يتم الاحتفاظ بالعناصر النزرة، وخاصة النحاس والحديد، عند مستويات منخفضة جدًا لأنها تزيد من تيار التسرب وتضعف طبقة الأكسيد.
عادةً ما يتم إنتاج رقائق الكاثود من الألومنيوم النقي تجاريًا ذو درجة نقاء أقل ولا يتطلب نفس التحكم في الملمس، حيث يلزم فقط الاتصال الميكانيكي ومساحة السطح لواجهة المنحل بالكهرباء.
إطار المعايير
يتم تحديد رقائق المكثف من خلال مجموعة من معايير الرقائق المخصصة ومعايير مستوى المكثفات- ومعايير رقائق الألومنيوم العامة. يوضح الجدول أدناه المراجع الرئيسية المستخدمة في المشتريات.
| معيار | نِطَاق | استخدامها في المواصفات |
|---|---|---|
| جيجابايت/ت 3615 | رقائق الألومنيوم للمكثفات كهربائيا | معيار المنتج الأساسي لدرجات رقائق المكثفات والفحص |
| إيك 60384-1 | المكثفات الثابتة المستخدمة في المعدات الإلكترونية، مواصفات عامة | الاختبار العام وإطار الجودة للمكثفات |
| إيك 60384-4 | مكثفات إلكتروليتية من الألومنيوم تحتوي على-إلكتروليت صلب وغير صلب | متطلبات مستوى المكثف-التي يجب أن تدعمها الرقاقة |
| أستم B479 | رقائق الألومنيوم الملدنة للحاجز المرن والتطبيقات المماثلة | مرجع لقياس الرقائق العامة وجودتها عند عدم تطبيق معيار المكثف |
نظرًا لأن العازل الكهربائي يتم تشكيله في مصنع المكثفات وليس في مطحنة الدرفلة، فإن مواصفات شراء الرقائق تركز على النقاء والمقياس والملمس وبنية النفق المحفور والقوة الميكانيكية بعد النقش، في حين يتم تمييز التسرب والسعة على وحدات العينة المشكلة والجرح.
النقش والتشكيل ونطاقات القياس
يتم إجراء الحفر كهروكيميائيًا في محلول كهربائي قائم على الكلوريد، إما كحفر نفقي للرقائق ذات الجهد العالي- أو كحفر سطحي-فقط للرقائق ذات الجهد المنخفض-. يؤدي حفر الأنفاق إلى زيادة كبيرة في المساحة ولكنه يتطلب مادة أولية أكثر سمكًا، بينما يناسب حفر السطح الرقائق الرقيقة ذات السعة العالية- المستخدمة عند الفولتية المنخفضة. يتم توفير رقائق الأنود عادةً بين حوالي 0.020 مم و0.120 مم اعتمادًا على فئة الجهد المقنن، ورقائق الكاثود بين حوالي 0.015 مم و0.050 مم.
يؤدي التكوين إلى نمو أكسيد الأنوديك إلى سمك يتوافق مع الجهد المقنن، بمعدل 1.2 إلى 1.4 نانومتر تقريبًا لكل فولت. يمكن للرقائق المحفورة ذات الجهد المنخفض أن تتجاوز 100 ميكروفاراد لكل سنتيمتر مربع من المساحة الهندسية، في حين أن الرقائق المتكونة لعدة مئات من الفولت تنخفض إلى بضعة أعشار ميكروفاراد لكل سنتيمتر مربع، لأن العازل السميك وبنية النفق الخشنة تقلل من الكسب الذي يمكن تحقيقه.
التفتيش الوارد والمناولة
تتضمن الاختبارات الواردة النموذجية على رقائق المكثف قياس المقياس، والعرض والحدبة، وقوة الشد واستطالة الرقاقة المحفورة، ومظهر السطح تحت التكبير، واختبار التكوين المعملي على قسيمة لتأكيد السعة لكل وحدة مساحة وسلوك تيار التسرب. تتميز الرقائق بأنها استرطابية بمعنى أن أكسيد السطح والرطوبة المتبقية تؤثر على التكوين، لذلك يتم تخزينها في عبوات محكمة الغلق ويتم التعامل معها في بيئة خاضعة للرقابة.
الرقائق المحفورة هشة عند التوتر ويجب عدم سحبها على حواف حادة. تعد نتوءات القطع وجودة لصق اللف من الأسباب المتكررة لانقطاعات الويب على خطوط اللف عالية السرعة-، لذا يجب أن تكون حالة الحافة جزءًا من مواصفات التسليم.
الأسئلة المتداولة
Q:ما هي درجة النقاء المطلوبة لرقائق أنود المكثف الإلكتروليتي؟
ج: عادةً ما يتم تصنيع رقائق الأنود ذات الجهد العالي- من الألومنيوم بدرجة نقاء لا تقل عن 99.98% مع بنية مكعبة يمكن التحكم فيها، لأن الشوائب النزرة تزيد من تيار التسرب وتضعف طبقة الأكسيد.
Q:ما هو المعيار الذي يغطي رقائق الألومنيوم للمكثفات الإلكتروليتية؟
ج: GB/T 3615 هو معيار المنتج المخصص. ويتم استخدامه مع معايير مستوى المكثف -IEC 60384-1 وIEC 60384-4 في حزمة المواصفات.
Q:ما الذي تحققه عملية النقش؟
ج: إنه يضاعف مساحة السطح الفعالة للرقاقة، وهو ما يسمح لمكثف صغير بالوصول إلى قيمة سعة عالية عند جهد تكوين معين.
Q:ما مدى سماكة أكسيد الأنوديك لجهد معين؟
ج: ينمو التكوين تقريبًا من 1.2 إلى 1.4 نانومتر من الأكسيد لكل فولت مطبق، وبالتالي فإن الرقاقة المتكونة لعدة مئات من الفولتات تحمل عازلًا كهربائيًا أكثر سمكًا من الرقاقة ذات الجهد المنخفض-.
Q:لماذا رقائق الكاثود أرخص من رقائق الأنود؟
ج: إنه لا يشكل مادة عازلة، لذا فهو لا يتطلب نقاءً عاليًا أو نسيجًا بلوريًا خاضعًا للرقابة ويتم إنتاجه من الألومنيوم النقي التجاري بدرجة أقل-.
Q:ما الذي يتم اختباره على رقائق المكثف الواردة؟
ج: المقياس والعرض والحدبة وقوة شد واستطالة الرقائق المحفورة وحالة السطح واختبار تكوين القسيمة للتحقق من السعة لكل وحدة مساحة وتيار التسرب.
