钽电容基本结构和生产工艺

钽电容基本结构和生产工艺

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，小型化发展，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部分。

2.1.基本结构

二、固体钽电解电容生产工艺

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，其制造工艺大致相同，现在以片钽生产工艺为例介绍如下。

1、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

2、主要生产工序说明

2.1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加入一定比例的粘接剂。

2.1.1什么要加粘接剂？

为了改善钽粉的流动性和成型性，避免粉重误差太大，另外避免钽粉堵塞模腔。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。

2.1.2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，可适量再加入一点粘和剂。樟脑的加入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。

2.1.3成型后不进行脱樟，可否直接放入烧结炉内进行烧结？

不行，因为樟脑是低温挥发物，如果直接放入烧结炉内进行烧结，挥发物会冷凝在炉膛、机械泵、扩散泵等排出管道内。

2.1.4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。

2.1.5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，误差要合格范围内（±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，超过误差范围，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。

2.1.6密要均匀不能有上松下紧，或下紧上松的现象。否则会导致松的地方耐压降低。钽坯高度要在允许差范围内。

2.1.7成型注意事项：

（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干燥器皿内密封保存，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。

2.2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？

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紧密,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，颗粒的比表面积越来越小，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？

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。

(2)如不行,只能改规格,如16V10UF，可改16V6.8UF,只要提高赋能电压,但是要看提高后的赋能电压是否会达到它的闪火电压,如果接近的话,那就会很危险.也可以改25V6.8UF,但是计算出的赋能电压要达到所改规格的最低赋能电压。额定电压

6.3

101625354050最低赋能电压18

305080110140170

7.如果烧结后，试容出来容量大了怎么办？

算一下如果容量控制在+5%-----+10%,计算出的赋能电压是否接近闪火电压？如果接近就不能流入后道；

如接近闪火电压，可改规格，如16V10U，可改16V15U，10V15U，但是计算出的赋能电压不能低于最低赋能电压，不能往高电压改规格。实在不行只能返烧结，返烧结时要根据比容控制烧结温度。

8.高温时真空度不好，怎么处理？

高温时真空度如果突然不好，说明炉膛已漏气。应立即降温。因为氧气进入炉膛后，钽块、钽丝、坩埚隔热层、隔热罩都是钽制品，会跟氧发生氧化，出现发脆。

9.空烧正常烧结一个月，需进行一次空烧，空烧温度应高于正常烧结温度100度以上；如果一直是烧的低温，突然要烧高温，应先进行空烧。因为低温杂质吸附在炉膛和坩埚上，如果不空烧，突然烧高温，低温杂质会挥发到钽块上去，造成钽块漏电流大（有一批35V106335225估计就是因为空烧，装炉量太大，压制密度偏小所致）。

2.3组架

1.尺寸

钽块上端面到钢钢条边缘的距离5.0±0.2mm，如果偏差太大，会导致钽块上端面涂上硅胶或钽丝。

2.注意要垂直。

3.注意直径小于Φ2.0，放60条，大于Φ2.5，放行30条。

4.在拌同小卡上作好记录，每个架子都应该附有小卡，将成型、将成型、烧结的数据搬到小卡上，并在小卡上标注试容后的电压。随架子流传。

5.烧结不同层次的，虽然电压一样，最好不要放在一个钢架上，以防容量整条整条分散。

6.钢架钢片一定要使用清洗后的，不要让钢架钢片受到太大的力，以防变形弯曲。

2.4赋能工序

1.赋能：通过电化学反应，制得五氧化二钽氧化膜，作为钽电容器的介质。

2.氧化膜厚度：电压越高，氧化膜的厚度越厚，所以提高赋能电压，氧化膜的厚度增加，容量就下降

3.氧化膜的颜色：不同的形成电压干涉出的氧化膜的颜色也不同，随着电压的升高，颜色呈周期性化。

4.形成电压：经验公式（该公式只能在小范围内提高电压，如果电压提高的幅度很大，就不是很准确，要加保险系数）。

C1.V1=C2.V2

V2=C1.V1/C2C1------第一次容量平均值;

V1------第一次形成电压(恒压电压);

C2------要示的容量C2=K CR

(K根据后道的容量收缩情况而定,可适时修改，一般情况下，容量小，后道容量损失较小，容量大，后道容量损失就大，低比容粉，容量损失较小，比容越高，后道容量损失就越大。通常，CR≤1UF，K=1.0；CR>1UF,K=1.04)