片式钽电容的开发

本 科 毕 业 论 文

片式钽电容的开发与应用

贵州 ● 铜仁

2016年6月

院 别： 物理与电子工程学院 学科门类： 理学 专 业： 应用物理学 姓 名： 廖昌俊 学 号： 2012051173

应用物理学专业本科毕业论

文

贵州●铜仁

目录

摘要 ................................................................................................................................. I ABSTRAC ......................................................................................................................... I 1钽电容的概述 .. (1)

1.1 钽电容的简介及基本结构 (1)

1.2 钽电容的生产工艺流程 (2)

1.3 钽电容的分类与使用 (5)

2钽电容的现状 (5)

2.1钽电容的国内外生产状况 (5)

2.2钽电容的市场消费 (7)

3钽电容的应用领域 (7)

4片式钽电容的前景展望 (8)

参考文献 (10)

致谢 (11)

摘要

钽电容以独特优异的综合性广泛使用于各行业。钽电容由钽丝和钽粉经过一系列工艺制作而成，具有小型化，贴片化，损耗角(tan)小，容量大，高温稳定性等一系列独特性能。在远距离通讯，工业，电子制造业，航天军工，医疗及一些尖端科学领域发挥了较大的价值。本文主要是对钽电容的基本概述，工艺，现状，应用，发展趋势和应用前景的综合论述。

关键词：钽电容; 广泛使用; 发展趋势

ABSTRAC

Tantalum capacitors are widely used in various industries for its unique and excellent comprehensive properties. Tantalum capacitors by tantalum and tantalum powder through a series of production process, has the advantages of miniaturization, SMD, loss angle tangent (tan), large capacity, high temperature stability, a series of unique properties.In the long distance communications, industry, electronics manufacturing, aerospace industry, medical and some cutting-edge science has played a greater value. This paper is mainly about the basic overview of tantalum capacitors, process, status, application, development trends and application prospects of a comprehensive exposition.

Key words: Tantalum capacitors, Widely used, Development trends

1钽电容的概述

1.1 钽电容的简介及基本结构

钽，英文名叫Tantalum，具有2900℃以上的熔点，过渡金属元素，主要存在于钽铁矿中，富有延展性，硬度适中，介电常数为27，有优越的化学性质。对盐酸，浓硝酸及“王水”都不反应，抗腐蚀性极强，金属活动性在所有金属元素中排倒数第四。

钽电容，1956年贝尔实验室研制成功，由钽粉与钽丝压制而成，钽丝直径一般在2毫米10毫米之间，通过强大的机械外力保证了巨大的内部表面积即较大的容积比（每克电容电压的乘积），然后经过高温真空烧结（1200-1800℃）后作为电容器的阳极，通过电化学方法在其表面生成五氧化二钽（Ta2O5）氧化膜作为介质，通过加热硝酸锰分解得到阴极二氧化锰。

钽电容一般以贴片式和直插钽电容最为常见。

直插式钽电容结构图如图1.1所示。钽丝与钽粉混合压制成钽块（阳极），通过电化学方法，在阳极表面生成Ta2O5氧化膜（介电层），通过加热使硝酸锰分解变成二氧化锰得到阴极，以石墨为缓冲层，避免银浆与二氧化锰接触被氧化而失去作用，以二根CP导线引出电容正负极，一般情况下，导线较长的为正极，短的一端是负极。

图1.1 直插式钽电容结构图

贴片式钽电容结构如图1.2所示。与直插式钽电容类似，贴片钽电容多为卧式结构，体积较小，外壳为塑料封装。外壳标注黑色矩形的通常电容正极，另一端则为负极。

图1.2 贴片钽电容结构图

在钽电解电容工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜的独特性能，使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力，而不致遭到连续的累积性破坏。这种独特自愈性能，保证了其长寿命和可靠性[5]。

1.2 钽电容的生产工艺流程

钽电容主要有引线式和贴片式二种安装，其制造工艺大体相同。而钽电容的生产厂商主要是欧美日本等企业，其中主要竞争厂商有A VX,NEC,KEMET（基美)，VISHAY。以下是生产厂商A VX生产的TAJ系列传统钽电容加工工艺流[6]程图1.3和简要说明。

图1.3 钽电容加工工艺流程图

钽电容加工工艺简要说明：

(1)原材料检验:目前主要钽电容企业原料均由东方钽业提供。

(2)成型:将粗细不等的颗粒钽粉与粘合剂均匀混合，再与钽丝一起压制得到钽电容阳极。

(3)烧结:烧结是指将钽块烧结成一定形状的微观多孔体。此过程对温度和真空度均须严格控制。

(4)湿检:通过烧结后的钽块抽样赋能实验和点参数测试确定钽块烧结比容，对下道工序赋能的参数进行优化，同时，还将对钽丝，钽块的尺寸，强度等参数进行测试。

(5)焊接:在工艺架上焊接钽与四氟垫，得到整架产品，方便后面的工序操作。

(6)赋能:利用电化学的方法，在阳极表面生成绝缘的介质层五氧二钽氧化膜，再将成架的产品浸入形成液中（一般为稀硝酸）一定深度，硝酸溶液会渗透到钽块内部孔道中，再将钽块作为阳极通电，硝酸分解出氧，与硝酸接触的钽粒子表面生产五氧化二钽氧化膜。

(7)被膜:首先清洗钽电容表面的杂质并干燥，放入硝酸锰溶液中加热，得到电容的阴极二氧化锰，该工序应多次重复，确保电容电量不会有较大损失。

(8)石墨银浆:石墨主要起缓冲作用，降低了电容的ESR，还阻止了银浆的氧化，一般使用机器自动操作。银浆主要收集电流，也方便后面工序引出引线，此道工序操作繁琐，多以手工为主。