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锌铝金属化膜氧化腐蚀及其防护

文档作者：储松湖文档来源：安徽铜嶂电子股份有限		点击数：	更新时间： 2021年10月16日
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2000年第2期
铸 鸯展 是
锌铝金属化膜氧化腐蚀及其防护
戤 秀
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安徽铜嶂电子股份有限 铜陵。 ㈣ 翌
1 前言
金属化薄膜是制造各类金属化薄膜电容
器的重要介质材料 根据金属化极板所用材
料不同，有锌(Zn)金属化膜、铝(A1)金属化
膜、锌铝(Zn—A1)金属化膜、银锌铝(Ag—
Zn—A1)金属化膜等。由于Zn金属化膜极易
氧化，不便贮存和运输，其应用范围受到限
制。而Al金属化膜由于其优良的抗氧化性
能，便于贮存和运输等特点，从而得到广泛的
应用 近几年随着电子整机产品对元器件要
求越来越高，A1金属化电容器的耐压强度
低，容量衰减大，损耗增加量大的缺点日益显
露出来。而同期开发的AI-Zn复合金属膜
则显著提高了电容器的耐压性能，大大减少
了电容器的容量衰减值和损耗增加值。目前
国内绝大多数交流和低压电力电容器用户选
用Zn—Al复合金属化膜，而A1金属化膜则
主要限于制造小规格直流薄膜电容器。国内
现有Zn—A1金属化膜蒸发机二十多台，加
工能力已达2500t／年以上 但Zn—A1膜与
Zn膜一样极易发生氧化，给薄膜的加工、贮
存、运输带来极大的不便，同时，在电容器制
造中稍有不当，薄膜氧化后则无法投入使用，
造成很大的浪费。另外还可能给电容器制造
带来潜在的隐患。本文将就Zn—A1金属化
膜的氧化腐蚀机理及其防护提出一些建议，
供大家参考
2 氧化腐蚀机理
在大气环境下，A1金属化膜表面氧化速
。收稿日期：l999一ll—l3
度非常快 根据有关资料，Al金属化后大约
5rain，A1金属层表面就形成约0，003~m 的
Al o。保护膜。正是这层保护膜从而阻止Al
金属化膜的进一步氧化，因而Al金属化膜
基本上不受贮存、地域等环境条件的限制。但
是当A1金属化薄膜制成电容器后，在一定
的电压作用下，电容器内部残存的微量水份
设电解而产生o～离子和H1‘离子，将导致薄
膜疵点处的Al发生电化学腐蚀，而产生
A1：0s。从而导致电容器的容量下降，损耗上
升。Zn膜在大气环境下，氧化生成ZnO半导
体，在高湿度下氧化更快 Zn膜氧化一般分
为两步：第一步生成Zn(0H)2，第二步Zn
(0H)2分解生成ZnO，即：
Zn+2H2O—Zn(0H)2+H2十 (1)
Zn(0H)2=ZnO-4-H2O (2)
Zn—Al金属化膜中Zn含量约占90
～ 95 左右，因而Zn—Al膜仍然存在Zn的
氧化腐蚀问题
3 防护措施
为了有效防止Zn膜或Al—Zn膜氧化
腐蚀，从理论上讲就必须切断其氧化腐蚀的
化学链或消除氧化剂。因此，防止Zn或Zn—
A1膜氧化腐蚀应从以下几个方面着手。
3．1 要有足够的真空度
A1或Zn真空蒸发的温度较高，A1蒸发
源温度达1200℃以上，Zn蒸发源温度一般
在．500℃左右。在高温条件A1、Zn等金属原
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·46· 电力电容器 2000年第2期
子均很容易与环境中的氧发生反应生成氧化
物 因此，蒸发时，必须要有足够的真空度，一
般的真空度达0．01Pa以上，金属氧化的程
度则很小。
3．2 出仓金属化膜卷温度控制
由于有机塑料薄膜耐温性较差，真空蒸
发金属时，必须采用冷却鼓强制冷却。冷却鼓
温度一般设定O℃ 到一4O℃ ，因而在真空仓
中金属化膜卷的温度也较低。当出仓时环境
温度高于膜卷温度，则容易在膜卷表面、侧面
及内部生成凝结水，这些凝结水则加速Zn
膜或Zn—Al膜的快速氧化 防止产生凝结
水的主要措施是：一方面，人为降低环境的温
度，使膜卷与环境的温度差变小，另一方面则
要采取适当的措施，在薄膜蒸发金属后，收卷
前升高薄膜基体的温度。一般采用红外线加
热方式，让金属化膜卷的温度尽可能与环境
温度一致，从而减少了凝结水的生成
3．3 金属层结构优化设计
为了解决Zn—Al金属化膜的氧化问
题，金属化膜生产厂开发了Ag—Zn—Al金
属化膜。Zn—Al金属化膜的镀层结构如图1
(a)，Ag—Zn—Al金属化膜的镀层结构如图
1(b)。Zn—Al膜由于Zn与基膜附着力差，
必须用Al打底。Ag—zn—Al金属化膜再改
用Ag打底，再蒸发Zn，最后覆盖一层Al。
Ag、Zn、A1的质量比例大约为0．28／31／Z．6
～ 2．7，其抗氧化性能大大改善。同时Ag—
zn—Al膜的电容器性能也优于Zn—Al膜
图l 镀层结构图
由于Zn的氧化主要是由于环境中存在
大量水汽，因此，若能阻止水汽向蒸发镀层渗
透也同样能够起到抗氧化的作用。九十年代
后期国外开发了在Zn金属化膜表面蒸镀一
层很薄的防水性良好的氧化硅系(SiOx)材
料，结构如图2。图3和表1是表面蒸发SiOx
的Zn金属化膜的耐湿性比较。用金属化膜
方阻变化率评价其耐湿性。对Zn或Zn—Al
膜来说即评价抗氧化腐蚀性。
Siox
zn(或Zn_A1)
目2 表面蒸发SiOx金属化膜姑构
表l 金属化聚脂膜方阻比较
标识 材料类别 方阻值(0)
× Zn膜 3．5
△ Al膜 3．5
● 盘属化膜(某公司) 3．5
● Zn(SiOx)膜 3．5
口 金属化膜(某公司) 8．5
0 Zn(SiOx) 8．5
， 一
| ／ ，
／ f ．
f
图3 金属化聚醋膜的耐湿性比较图
因此，无论是Ag—Zn—Al膜还是表面
蒸发一层SiOx保护层均能提高Zn膜的抗
氧化能力 Ag—Zn—Al膜目前国内已具备
大批量生产能力，但蒸发SiOx保护膜的金
属化镀膜技术国内目前尚不具备，但其开发
应用前景则异常广阔。
3．4 改进包装
包装对Zn、Zn—Al金属化膜尤为重要，
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2000年 第2期 锌铝金属化膜氧化腐蚀及其防护 ·47·
目前国内的Zn(用量少)、Zn—A1的包装大
多数采用真空包装，但是往往由于真空包装
的气密性很差或真空包装袋封口不牢，很多
真空包装的Zn—A1金属化膜仍然氧化严
重。许多Zn—Al金属化膜生产厂有效担保
期只有三个月。因此，真空包装袋应选用气密
性好的镀A1塑料袋并加强封口的牢度，同
时要求达到一定的真空度。另外，减少包装袋
中的微量的水分对Zn—A1的氧化也至关重
要 因此，Zn— 膜包装袋必须放人干燥剂，
而且要选择优质的干燥剂。干燥剂在使用之
前，应禁止暴露在空气中或要进行脱水处理。
有的厂家由于使用了干燥剂，zn—A1膜的保
质期达到一年以上
综上所述，提高Zn—A1膜的抗氧化性
(上接第38页)
的关键是阻隔水源。因此，不仅要在Zn—A1
金属化膜生产过程中尽可能减少水对Zn—
A1的侵蚀，而且在Zn—A1膜使用过程中更
要注意环境的水汽对Zn—A1膜的危害 一
般打开包装的Zn—A1膜必须在一周之内卷
绕成电容器并喷金完毕，只有这样才能保证
生产出优质的Zn—A1金属化膜电容器。
参 考文 献
1 曲喜新．有机薄膜电容器的金属化
电极．电子元件与材料，1993，(1)
2 周绮芬．Ag—Zn—A1金属化膜的发
展概况．电力电容器，1996，(4)
3 三菱仲铜株式会社．机能性薄膜制
品说明书
4 史泰拿薄膜说明书
表2 二甲苯甲烷的物理电气性能
指 标
项 目
二甲苯甲烷 苄基甲苯
外观 无色透明液体 散黄色透明液体
密度 (20℃)g／cm 0．9802 0’999
牯度 (40℃)厘{‘ 3．6 2．63
凝固点 ℃ <一50$>

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