一、钽电容简介和根本结构
固体钽电容是将钽粉压制成型,在高温炉中烧结成阳极体,其电介质是将阳极体放入酸中赋能,形成多孔性非晶型Ta2O5 介质膜,其工作电解质为硝酸锰溶液经高温分解形成MnO2 ,通过石墨层作为引出连接用。 钽电容性能优越,能够实现较大容量的同时可以使体积相对较小,易于加工成小型和片状元件,适宜目前电子器件装配自动化,小型化开展,得到了广泛的应用,钽电容的主要特点有寿命长,耐高温,准确度高,但耐电压和电流能力相对较弱,一般应用于电路大容量滤波局部。
如下图为MnO2为负极的钽电容
如下图为聚合物〔Polymer〕为负极的钽电容
二、生产工艺
按照电解液的形态,钽电解电容有液体和固体钽电解电容之分,液体钽电解用量已经很少,本文仅介绍固体钽电解的生产工艺。
固体钽电解电容其介质材料是五氧化二钽;阳极是烧结形成的金属钽块,由钽丝引出,传统的负极是固态MnO2,目前最新的是采用聚合物作为负极材料,性能优于MnO2。
钽电解电容有引线式和贴片两种安装方式,其制造工艺大致一样,现在以片钽生产工艺为例介绍如下。
一、生产工艺流程图
成型 烧结 试容检验 组架 赋能 涂四氟 被膜 石墨银浆
上片点胶固化 点焊 模压固化 切筋 喷砂 电镀 打标志 切边
漏电预测 老化 测试 检验 编带 入库
二、主要生产工序说明
(一)成型工序:
该工序目的是将钽粉与钽丝模压在一起并具有一定的形状,在成型过程中要给钽粉中参加一定比例的粘接剂。
1、什么要加粘接剂?
为了改善钽粉的流动性和成型性,防止粉重误差太大,另外防止钽粉堵塞模腔。低比容粉流动性好可适当多加点粘接剂,高比容粉流动性差可适当少加点粘接剂。 2、加了太多或太少有什么影响?
如果太多:脱樟时,樟脑大量挥发,易导致钽坯开裂、断裂,瘦小的钽坯易导致弯曲。如果太少:起不到改善钽粉流动性的作用。拌好后的钽粉如果使用时间较长,因为樟脑是易 挥发物品,可适量再参加一点粘和剂。樟脑的参加会导致钽粉中杂质含量增加,影响漏电。每天使用完毕,需将钽粉装入聚四氟乙烯瓶或真空袋内密封保存,以防樟脑挥发、钽粉中混入杂质、钽粉中吸附空气中的气体。
3、成型后不进展脱樟,可否直接放入烧结炉内进展烧结?
不行,因为樟脑是低温挥发物,如果直接放入烧结炉内进展烧结,挥发物会冷凝在炉膛、机械泵、扩散泵等排出管道内。
4、丝埋入深度太浅会有什么影响?
钽丝易拔出,或者钽丝易松动,后道工序在钽丝受到引力后,易导致钽丝跟部漏电流大。所以强调钽丝起码要埋入三分之二的钽坯高度以上,在成型时经常要检查。
5、粉重误差太大分有什么影响?
粉重误码差太大,导致容量严重分散,K〔±10%〕档的命中率会很低。成型时经常要称取粉重,误差要合格X围内〔±3%〕。如果有轻有重都是偏重或都是偏轻,可调整赋能电压
或烧结温度。如果有轻有重,超过误差X围,要调整成型机,并将已压钽坯隔离,作好标识,单独放一个坩埚烧结。 6、密要均匀
不能有上松下紧,或下紧上松的现象。否如此会导致松的地方耐压降低。钽坯高度要在允许差X围内,详细见工艺文件。
7、成型须知事项:
〔1〕粉重
〔2〕压密
〔3〕高度
〔4〕钽丝埋入深度
〔5〕换粉时一定要将原来的粉彻底从机器内清理干净。
〔6〕不能徒手接触钽粉、钽坯,谨防钽粉、钽坯受到污染。杜绝在可能有钽粉的部位加油。
〔7〕成型后的钽坯要放在枯燥器皿内密封保存,并要尽快烧结,一般不超过24小时。
〔8〕每个坩埚要有伴同小卡,写明操作者、日期、规格、粉重等情况,此卡跟随工单一起流转,要在赋能后把数据记在工单上才能扔掉,以防在烧结、赋能、被膜出了质量问题可以倒追溯。
〔二〕烧结工序
1、烧结:在高温高真空条件下将钽坯烧成具有一定机械强度的高纯钽块。
2、目的:一是提纯,二是增加机械强度。
3、烧结温度对钽粉比容有什么影响?
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随着烧结温度的提高,比容是越来越小,并不完全呈直线状。
因为随着温度的提高,钽粉颗粒之间收缩得越来越严密,以至于有些孔径被烧死、堵塞,钽块是由多孔状的钽粉颗粒组成的,随着温度的提高,颗粒的比外表积越来越小,这样就导致钽粉的比容缩小。
4、烧结温度对钽粉的击穿电压有什么影响?
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烧结温度越高,杂质去除得越干净,所以击穿电压随着烧结温度的提高而提高,并不是完全呈直线状。
5、烧结温度太高太低,对电性能有什么影响?
烧结温度太低一方面钽块的强度不够,钽丝与钽块结合不牢,钽丝易拔出,或者在后道加工时,钽丝跟部受到引力作用,导致跟部氧化膜受到损伤,出现漏电流大。烧结温度太高,比容与设计的比容相差甚多,达不到预期的容量,温度高对漏电流有好处,温度太高会导致有效孔径缩小,被膜硝酸锰渗透不到细微孔径中,导致补膜不透,损耗增加。
6、如果烧结后,试容出来容量小了怎么办?
(1) 算一下如果容量控制在-5%-----10%左右,计算出的赋能电压能否达到最低赋能电压..
额定电压 6.3 10 16 25 35 40 50
最低赋能电压 18 30 50 80 110 140 170