金属化薄膜电容器的喷金工艺

金属化薄膜电容器的喷金工艺

【摘要】金属化薄膜电容器制作的四大关键工序中，喷金工序显得尤为重要。喷金工序的工艺状态直接影响到产品的电性能指标，特别是损耗特性。

【关键词】薄膜电容器；工艺

1.喷金机理

采用电弧或火焰等热源，将需喷涂的各类焊料丝材熔化并在高压空气的作用下雾化。粉碎后的金属粒子以高速喷涂在对热能具有极高灵敏度的电容芯组端面薄膜层隙中，使芯组端面自内绕层至外绕层形成一个等电位的金属电极面，为电极引出提供一个桥接平台。

喷金工艺质量优劣的评价标准主要体现在：

（1）金属涂层与金属化膜层的结合强度。

（2）喷金涂层的颗粒度和表面粗糙度大小。

（3）芯组料盘喷涂层的径向厚薄均匀度。

此外，材料的工艺利用率、残料的可收集率、环境污染、劳动强度、生产效率等也是应重点考虑的因素（在材料价格飞涨、产品制作成本居高不下的情况下这些因素尤为重要。）

2.常用的喷金工艺方式

2.1热源

焊料丝材熔化用的常用热源主要有电弧和火焰两种。

火焰热源一般是采用氧气和乙炔（俗称电石气）在喷枪口混合燃烧产生。热源温度高，燃烧充分，喷金焊料（特别是高温焊料）可充分溶化和雾化，是一种比电弧更理想的热源。

目前国内常规金属化电容器主要采用电弧热源。只在金属化叠片电容器中使用火焰热源。

2.2电容器芯组的行走方式

电容器芯组在喷金机上的行走方式主要有履带式和转盘式两种。

早期（上世纪90年代以前）的喷金机主要以履带式为主。由于：①喷涂区密封性差，粉尘对环境的污染严重；②传送履带、护板等机件由于粉尘的堆积清扫困难；③材料的工艺利用率低（约25%左右）；④喷金层的厚薄均匀度难以保证；⑤占地面积较大等原因，已逐步被淘汰。

目前金属化电容器喷金工序主要采用凸轮式转盘喷金机。通过凸轮控制、改变喷枪的平移速度，从而保证喷枪与料盘径向各点的相对线速度相等，确保涂层厚薄一致。

2.3喷金焊料

目前国内喷涂焊料主要有：

2.3.1五元合金（低温焊料）

主要成分为：Sn（37-39%），Zn（3-6%），Sb（0.5-1.5%），Bi（0.01-0.5%），Pb（余量）。由于熔点较低（170-220℃），工艺适应性强，结合力强，一直是普遍使用的喷金料。但由于含铅，随着电子产品的环保要求而逐步被淘汰。

2.3.2高纯锌丝

熔点在420℃左右。一般作底料使用。在产品无特殊耐流特性要求的情况时，也可与锡锌合金或四元合金双线混合并用，以节约材料成本。另，在交流电力电容器中使用量较大（由于熔点高，对后续工序的焊接电源要求较高）。在要求不高的马达电容器中可采用全喷锌工艺。

2.3.3高纯铝丝

是目前熔点最高的喷金焊料（600℃），适用于火焰法喷涂。目前国内只用于铝金属化聚酯膜叠片电容器的衬底喷涂料。

2.3.4巴氏合金（锡锑铜铅合金）

主要成分为：Sn（85.5～92.0%），Sb（3.0～8.0%），Cu（3.0～5.0%），Pb（余量）。熔点230-235℃。这是一种铝金属化膜结合力比较好的喷金焊料，国外使用比较普遍，国内主要用于叠片电容器。但由于含铅，已逐步被锡锑铜合金取代。

2.3.5无铅巴氏合金（锡锑铜合金）

主要成分为：Sn（91～92.0%），Sb（6.5～7.5%），Cu（3.0～5.0%）。电子产品无铅化以后，这是一种巴氏合金的替代材料。熔点介于巴氏合金与锡锌合金之间。

2.3.6锡锌合金线

主要成分为：Sn（60～70.0%），Zn（15～20%），Sb（0.2～0.5%），另含微量的Bi，In，Cu。熔点在20-250℃之间。是目前使用较广泛的喷涂料。锌铝金属化膜电容器可直接喷涂，铝金属化膜则应先用锌或四元合金做底料。

2.3.7四元合金（锡锑铜锌合金）

这是一种国内电容器制造厂比较认同的、使用最广泛的喷金焊料。

主要成分为：Sn，Zn，Cu，Sb。以锡、锌为主。以含锡/锌量的比例不同，有许多牌号规格。

以绍兴天龙公司为例，牌号规格有SZSC-1、-2、-3、-4、（-5）、-6、（-7）、-8等，对应的锡/锌含量比例分别为80/20、70/30、65/35、60/40、（55/45）、50/50、（45/55）、40/60。规格不同，熔点也不同，价格也不同，使用场合也不同。

3.转盘式电弧喷金机的工艺参数

转盘式电弧喷金机的主要工艺参数为：枪距、枪速和行程数、电压、电流（送丝速度）、气压和气质。这些参数相互关联、相互制约。

3.1枪距

指电弧喷枪口到电容器芯组喷涂面的垂直距离。一般选择150-200mm之间。太近则喷涂面小、颗粒大、均匀度差、温度高而使金属化膜层烫伤或收缩变形；太远则由于温度低、冲击力小而使喷涂层的结合力差，金属粒子束散射严重，材料利用率低。

3.2枪速和行程数

喷枪的移动速度和枪头往返行程数首先应由工艺要求的涂层厚度来确定。枪速与涂层厚度及金属粒子流的温度有直接关系。枪速大涂层薄、均匀度好、粒子流温度低；枪速小则相反。

试验证明，单次行程的喷涂厚度在60μm左右，芯组料盘的径向厚度一致性及涂层结合力较好。

3.3电弧短路电压的设定

电弧电压的设定主要依据线材的熔点和线径。对铅锡合金、锌锡合金等低熔点的喷金焊料喷涂电压应低些，焊料熔点每提高100℃，电压可提高2-3V。另，线材直径变小时，应适当降低喷涂电压2-3V。

3.4电流的设定

喷涂电流由送丝速度决定。

在喷涂电压不变的情况下，送丝速度快，喷涂电流大、温度低、金属粒子粗、涂层厚且均匀度差。送丝速度慢则结果相反。

3.5压缩空气对喷涂的影响

压缩空气的压力、流量及清洁度对喷金的工艺质量有直接影响。

压缩空气压力小，线材雾化粒子粗、温度高、结合力差；反之，压力大，线材雾化粒子细，飞向工件的速度快，结合力好，喷枪冷却效果也好。但对低熔点焊料，过大的空气压力会使雾化的金属粒子飞散。一般气压在0.4-0.6MPa之间。

【参考文献】

[1]王思莉.薄膜电容器脉冲性能浅析[J].电子质量，2002（10）.