[導(dǎo)讀]一、鉭電容簡介和基本結(jié)構(gòu)????固體鉭電容是將鉭粉壓制成型,在高溫爐中燒結(jié)成陽極體,其電介質(zhì)是將陽極體放入酸中賦能,形成多孔性非晶型Ta2O5介質(zhì)膜,其工作電解質(zhì)為硝酸錳溶液經(jīng)高溫分解形成MnO2,通過石墨層作為引出連接用。???鉭電容性能優(yōu)越，能夠?qū)崿F(xiàn)較大容量的同時可以使體積相...
一、鉭電容簡介和基本結(jié)構(gòu)????固體鉭電容是將鉭粉壓制成型,在高溫爐中燒結(jié)成陽極體,其電介質(zhì)是將陽極體放入酸中賦能,形成多孔性非晶型Ta2O5介質(zhì)膜,其工作電解質(zhì)為硝酸錳溶液經(jīng)高溫分解形成MnO2 ,通過石墨層作為引出連接用。??? 鉭電容性能優(yōu)越，能夠?qū)崿F(xiàn)較大容量的同時可以使體積相對較小，易于加工成小型和片狀元件，適宜目前電子器件裝配自動化，小型化發(fā)展，得到了廣泛的應(yīng)用，鉭電容的主要特點有壽命長，耐高溫，準(zhǔn)確度高，但耐電壓和電流能力相對較弱，一般應(yīng)用于電路大容量濾波部分。
下圖為聚合物（Polymer）為負(fù)極的鉭電容
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二、生產(chǎn)工藝按照電解液的形態(tài)，鉭電解電容有液體和固體鉭電解電容之分，液體鉭電解用量已經(jīng)很少，本文僅介紹固體鉭電解的生產(chǎn)工藝。固體鉭電解電容其介質(zhì)材料是五氧化二鉭；陽極是燒結(jié)形成的金屬鉭塊，由鉭絲引出，傳統(tǒng)的負(fù)極是固態(tài)MnO2，目前最新的是采用聚合物作為負(fù)極材料，性能優(yōu)于MnO2。鉭電解電容有引線式和貼片兩種安裝方式，其制造工藝大致相同，現(xiàn)在以片鉭生產(chǎn)工藝為例介紹如下。1、生產(chǎn)工藝流程圖成型→燒結(jié)→試容檢驗→組架→賦能→涂四氟→被膜→石墨銀漿→上片點膠固化→點焊→模壓固化→切筋→噴砂→電鍍→打標(biāo)志→切邊→漏電預(yù)測→老化→測試→檢驗→編帶→入庫??2、主要生產(chǎn)工序說明2.1 成型工序：該工序目的是將鉭粉與鉭絲模壓在一起并具有一定的形狀，在成型過程中要給鉭粉中加入一定比例的粘接劑。a）什么要加粘接劑？為了改善鉭粉的流動性和成型性，避免粉重誤差太大，另外避免鉭粉堵塞模腔。低比容粉流動性好可適當(dāng)多加點粘接劑，高比容粉流動性差可適當(dāng)少加點粘接劑。b）加了太多或太少有什么影響？如果太多：脫樟?xí)r，樟腦大量揮發(fā)，易導(dǎo)致鉭坯開裂、斷裂，瘦小的鉭坯易導(dǎo)致彎曲。如果太少：起不到改善鉭粉流動性的作用。拌好后的鉭粉如果使用時間較長，因為樟腦是易揮發(fā)物品，可適量再加入一點粘和劑。樟腦的加入會導(dǎo)致鉭粉中雜質(zhì)含量增加，影響漏電。每天使用完畢，需將鉭粉裝入聚四氟乙烯瓶或真空袋內(nèi)密封保存，以防樟腦揮發(fā)、鉭粉中混入雜質(zhì)、鉭粉中吸附空氣中的氣體。c）3、成型后不進(jìn)行脫樟，可否直接放入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)？不行，因為樟腦是低溫?fù)]發(fā)物，如果直接放入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，揮發(fā)物會冷凝在爐膛、機(jī)械泵、擴(kuò)散泵等排出管道內(nèi)。d）絲埋入深度太淺會有什么影響？鉭絲易拔出，或者鉭絲易松動，后道工序在鉭絲受到引力后，易導(dǎo)致鉭絲跟部漏電流大。所以強(qiáng)調(diào)鉭絲起碼要埋入三分之二的鉭坯高度以上，在成型時經(jīng)常要檢查。e）粉重誤差太大分有什么影響？粉重誤碼差太大，導(dǎo)致容量嚴(yán)重分散，K（±10%）檔的命中率會很低。成型時經(jīng)常要稱取粉重，誤差要合格范圍內(nèi)（±3%）。如果有輕有重都是偏重或都是偏輕，可調(diào)整賦能電壓或燒結(jié)溫度。如果有輕有重，超過誤差范圍，要調(diào)整成型機(jī)，并將已壓鉭坯隔離，作好標(biāo)識，單獨放一個坩堝燒結(jié)。f）密要均勻不能有上松下緊，或下緊上松的現(xiàn)象。否則會導(dǎo)致松的地方耐壓降低。鉭坯高度要在允許差范圍內(nèi)，詳細(xì)見工藝文件。g）成型注意事項：（1）粉重（2）壓密（3）高度（4）鉭絲埋入深度（5）換粉時一定要將原來的粉徹底從機(jī)器內(nèi)清理干凈。（6）不能徒手接觸鉭粉、鉭坯，謹(jǐn)防鉭粉、鉭坯受到污染。杜絕在可能有鉭粉的部位加油。（7）成型后的鉭坯要放在干燥器皿內(nèi)密封保存，并要盡快燒結(jié)，一般不超過24小時。（8）每個坩堝要有伴同小卡，寫明操作者、日期、規(guī)格、粉重等情況，此卡跟隨工單一起流轉(zhuǎn)，要在賦能后把數(shù)據(jù)記在工單上才能扔掉，以防在燒結(jié)、賦能、被膜出了質(zhì)量問題可以倒追溯。
2.2燒結(jié)工序a）燒結(jié)：在高溫高真空條件下將鉭坯燒成具有一定機(jī)械強(qiáng)度的高純鉭塊。b）目的：一是提純，二是增加機(jī)械強(qiáng)度。c）燒結(jié)溫度對鉭粉比容有什么影響？
???? 隨著燒結(jié)溫度的提高,比容是越來越小,并不完全呈直線狀。???? 因為隨著溫度的提高,鉭粉顆粒之間收縮得越來越緊密,以至于有些孔徑被燒死、堵塞，鉭塊是由多孔狀的鉭粉顆粒組成的，隨著溫度的提高，顆粒的比表面積越來越小，這樣就導(dǎo)致鉭粉的比容縮小。d）燒結(jié)溫度對鉭粉的擊穿電壓有什么影響？???
????????燒結(jié)溫度越高，雜質(zhì)去除得越干凈，所以擊穿電壓隨著燒結(jié)溫度的提高而提高，并不是完全呈直線狀。e）燒結(jié)溫度太高太低，對電性能有什么影響？????????? 燒結(jié)溫度太低一方面鉭塊的強(qiáng)度不夠，鉭絲與鉭塊結(jié)合不牢，鉭絲易拔出，或者在后道加工時，鉭絲跟部受到引力作用，導(dǎo)致跟部氧化膜受到損傷，出現(xiàn)漏電流大。燒結(jié)溫度太高，比容與設(shè)計的比容相差甚多，達(dá)不到預(yù)期的容量，溫度高對漏電流有好處，溫度太高會導(dǎo)致有效孔徑縮小，被膜硝酸錳滲透不到細(xì)微孔徑中，導(dǎo)致補(bǔ)膜不透，損耗增加。f）如果燒結(jié)后，試容出來容量小了怎么辦？(1) 算一下如果容量控制在-5%-----10%左右,計算出的賦能電壓能否達(dá)到最低賦能電壓..?
?(2) 如不行,只能改規(guī)格,如16V10UF，可改16V6.8UF,只要提高賦能電壓,但是要看提高后的賦能電壓是否會達(dá)到它的閃火電壓,如果接近的話,那就會很危險.也可以改25V6.8UF,但是計算出的賦能電壓要達(dá)到所改規(guī)格的最低賦能電壓。
g）如果燒結(jié)后，試容出來容量大了怎么辦？??? 算一下如果容量控制在 5%----- 10%,計算出的賦能電壓是否接近閃火電壓？如果接近就不能流入后道；? 如接近閃火電壓，可改規(guī)格，如16V10U，可改16V15U，10V15U，但是計算出的賦能電壓不能低于最低賦能電壓，不能往高電壓改規(guī)格。? 實在不行只能返燒結(jié)，返燒結(jié)時要根據(jù)比容控制燒結(jié)溫度。
h）高溫時真空度不好，怎么處理？?????? 高溫時真空度如果突然不好，說明爐膛已漏氣。應(yīng)立即降溫。因為氧氣進(jìn)入爐膛后，鉭塊、鉭絲、坩堝隔熱層、隔熱罩都是鉭制品，會跟氧發(fā)生氧化，出現(xiàn)發(fā)脆。
i）空燒????正常燒結(jié)一個月，需進(jìn)行一次空燒，空燒溫度應(yīng)高于正常燒結(jié)溫度100度以上；如果一直是燒的低溫，突然要燒高溫，應(yīng)先進(jìn)行空燒。?????因為低溫雜質(zhì)吸附在爐膛和坩堝上，如果不空燒，突然燒高溫，低溫雜質(zhì)會揮發(fā)到鉭塊上去，造成鉭塊漏電流大（有一批35V106 335 225估計就是因為空燒，裝爐量太大，壓制密度偏小所致）。
2.3 組架a) 尺寸?????????? 鉭塊上端面到鋼鋼條邊緣的距離5.0±0.2mm，如果偏差太大，會導(dǎo)致鉭塊上端面涂上硅膠或鉭絲。b)? 注意要垂直。c)???????注意直徑小于Φ2.0，放60條，大于Φ2.5，放行30條d)???????在拌同小卡上作好記錄，每個架子都應(yīng)該附有小卡，將成型、將成型、燒結(jié)的數(shù)據(jù)搬到小卡上，并在小卡上標(biāo)注試容后的電壓。隨架子流傳。e)???????燒結(jié)不同層次的，雖然電壓一樣，最好不要放在一個鋼架上，以防容量整條整條分散f)????????鋼架鋼片一定要使用清洗后的，不要讓鋼架鋼片受到太大的力，以防變形彎曲。??????2.4? 賦能工序a)?? 賦能：通過電化學(xué)反應(yīng)，制得五氧化二鉭氧化膜，作為鉭電容器的介質(zhì)。b)??? 氧化膜厚度：電壓越高，氧化膜的厚度越厚，所以提高賦能電壓，氧化膜的厚度增加，容量就下降c)?? 氧化膜的顏色：不同的形成電壓干涉出的氧化膜的顏色也不同，隨著電壓的升高，顏色呈周期性化。d)?? 形成電壓：經(jīng)驗公式（該公式只能在小范圍內(nèi)提高電壓，如果電壓提高的幅度很大，就不是很準(zhǔn)確，要加保險系數(shù)）。C1.V1=C2.V2V2=C1.V1/C2C1------第一次容量平均值;V1------第一次形成電壓(恒壓電壓);C2------要示的容量C2=K CR?????(K 根據(jù)后道的容量收縮情況而定,可適時修改，一般情況下，容量小，后道容量損失較小，容量大，后道容量損失就大，低比容粉，容量損失較小，比容越高，后道容量損失就越大。通常，CR≤1UF，K=1.0；CR>1UF,K=1.04)???????? 例如：35V105，中間抽測容量為1.08 、1.05 、 1.12 、 1.09 、 1.10 ，形成電壓為95V，問需要提高幾伏電壓才能達(dá)到需求的容量?????????? 先求出中間抽測容量的平均值C1=1.09,V1=95?????????????????????????V2=1.09X95/1.0=103.5(V),需提高9V??????注意：? 提高電壓后，需恒壓一小時，才可結(jié)束賦能。e)?形成液溫度：T1.V1=T2.V2T1：第一次恒壓溫度；??????????????????????? V1：第一次恒壓電壓；??????????????????????? T2：第二次恒壓溫度；??????????????????????? V2：第二次恒壓溫度；??????????????????????? V2：T1.V1/T2 ??注意公式中的溫度K是絕對溫度，需將攝氏溫度加上273；例如：第一次恒壓溫度為75度，恒壓電壓為90V，如果形成液的溫度提高到85度，問形成電壓要降低幾伏？V2=90×（75 273）/（85 273）=87.5V，需降低3V。該公式不常用。但能指導(dǎo)為何溫度低容量會變大。形成溫度越高，氧化膜質(zhì)量越好。但是溫度太高，水分揮發(fā)厲害，就要不停地加水，并且易導(dǎo)致形成液電導(dǎo)率不穩(wěn)定。一般磷酸稀水溶液的恒壓溫度控制在70-90℃之間，經(jīng)過大量的實踐證明，如果恒壓溫度低于70℃，導(dǎo)致氧化膜質(zhì)量嚴(yán)重不穩(wěn)定，濕測漏電超差，如果形成液選用乙二醇系列，恒壓溫度可適當(dāng)提高。f）? 電流密度：低比容粉由于它的比表面積小，需要的升壓電流密度就小，比容越高，比表面積就越大，需要的升壓電流密度就大，一般C級粉，升壓電流密度為10毫安/克，B級粉，升壓電流密度為20毫安/克，高比容粉35-60毫安/克，視比容高低而定，詳見工藝文件。g）形成液：電導(dǎo)率高，氧化效果好，但是形成液的閃火電壓低；電導(dǎo)率低，氧化效果差，但是形成液的閃火電壓高，陽極塊不容易晶化、擊穿。目前的磷酸稀水溶液只能適合形成電壓200V以下，如果要形成200V以上的產(chǎn)品，應(yīng)改用乙二醇稀水溶液，該溶液閃火電壓高，抑制晶化能力強(qiáng)，但是乙二醇不容易煮洗干凈，被膜損耗要微增加。一般情況下，CA42形成電壓不會超過200V，只要用磷酸稀水溶液就可以了。h）恒壓時間：鉭塊越小，恒壓時間越短，鉭塊越大，恒壓時間越長，詳見工藝文件。原則：結(jié)束電流要很小，基本上穩(wěn)定不再下降為止，具體數(shù)值要看平時積累數(shù)據(jù)。
2.5、被膜a)? 被膜：通過多次浸漬硝酸錳，分解制得二氧化錳的過程。b)? 目的：通過高溫?zé)岱纸庀跛徨i制得一層致密的二氧化錳層，作為鉭電容器的陰極。c)? 分解溫度：分解溫度要適中，一般取200-270℃（指實際的分解溫度），在這個溫度下制得的二氧化錳的晶形結(jié)構(gòu)是β型的，它的電導(dǎo)率最大。如果分解溫度過高（大于300℃）或過低生成的是a型的二氧化錳或三氧化錳，它們的電阻率很大，導(dǎo)電性能沒有β型的好，電阻率大，就是接觸電阻大，在電性能上就反映損耗大。d)? 分解時間：產(chǎn)品剛進(jìn)入分解爐時，能看到有一股濃煙冒出，那是硝酸錳劇烈反應(yīng)生成的二氧化氮氣體，過了2-3分鐘，基本上看不到有煙霧冒出，說明反應(yīng)已基本結(jié)束。分解時間過過短，反應(yīng)還沒有完全結(jié)束，補(bǔ)形成時會有錳離子溶出，這時補(bǔ)形成電流會很大，遇到這種情況，應(yīng)立即關(guān)閉電源，重新分解一次，并將補(bǔ)形成液換掉；如果分解時間過長，會對氧化膜造成破壞，同樣也會造成漏電流大。分解時間要靈活掌握，小產(chǎn)品時間短，大產(chǎn)品時間長，如果分解溫度很高，要適當(dāng)縮短分解時間，如果分解溫度很低，要適當(dāng)延長分解時間。e)? 硝酸錳濃度：被膜時先做稀液，目的是稀硝酸錳容易滲透至鉭粉顆粒的細(xì)微孔隙中，讓里面被透，如果被不透，陰極面積縮小，被膜容量和賦能容量就會相差很多，這種情況也會反映在損耗上，損耗大。要求在做濃液之前，可解剖一個鉭芯觀察里面有無被透，如果沒有被透，要增加一次稀液，低比容粉顆粒大，硝酸錳容易滲入，高比容粉顆粒小，不太容易滲入，小鉭芯稀液次數(shù)少，大鉭芯稀液次數(shù)要適當(dāng)增加。做濃液、強(qiáng)化液是為了增加二氧化錳膜層厚度，如果膜層沒有一定的厚度，加電壓時，在上下端面輪廓處等到地方容易產(chǎn)生類端放電，該處的氧化膜造成擊穿，所以做強(qiáng)化液的時候，盡量要避免上小下大，或上大下小，膜層厚度要均勻。稀酸錳的酸度很重要，它會直接影響到硝酸錳的滲透性和分解質(zhì)量，一般每做時要用試紙測試，達(dá)不到工藝要求，要加硝酸調(diào)配。滴入硝酸后要攪拌均勻。稀硝酸錳一個星期換一次，濃硝酸錳一個月?lián)Q一次（也視產(chǎn)量和硝酸錳清潔程度）。f)? 中間形成液：純水修補(bǔ)的效果要差一點，它的導(dǎo)電離子很少，但是它的電阻大，對產(chǎn)品起到保護(hù)作用，鉭芯不容易被擊穿、燒焦，并且用它做補(bǔ)形成液，形成后沒有殘留物，不會造成損耗大。冰乙酸稀水溶液（0.04%）,形成效果較好,形成后沒有殘留物,不會造成損耗大,但是它的閃火電壓低,只適合做6.3V 10V 16V 的產(chǎn)品,冰乙酸很容易揮發(fā),造成電導(dǎo)率不太穩(wěn)定,所以用的話,要經(jīng)常測電導(dǎo)率。磷酸稀水溶液(0.01%),形成效果好,閃為電壓較高,可適合做25V 35V的產(chǎn)品，但是形成后有磷酸根離子殘留在鉭芯內(nèi)，造成損耗要增加0.5左右.乙二醇溶液,形成效果不是很好,閃火電壓很高，形成后不會造成損耗大，適合做40V50V的大規(guī)格產(chǎn)品，該形成液成本很高，并且有毒，不宜多用，用后的形成液不要倒掉，可重復(fù)使用，但是用前要測試電導(dǎo)率在合格范圍內(nèi)，一般CA42用不到該形成液。i)? 發(fā)現(xiàn)問題的應(yīng)急措施：（1）? 如果浸了強(qiáng)化液烘干后，還沒有做最后的稀液、濃液，出來發(fā)現(xiàn)外觀不符合要求，此時的強(qiáng)化層是很輕松的，只要將其浸泡在去離子水中，強(qiáng)化層會自動脫落。取出分解補(bǔ)形成后，可繼續(xù)往下做。（2）? 如果強(qiáng)化后，已經(jīng)做了稀液或濃液，發(fā)現(xiàn)漏電大，非要處理不可，可采用10毫升冰乙酸 30毫升雙氧水 1000毫升去離子水浸泡12小時以上，此種處理方法對氧化膜的損傷較小，取出沖洗干凈，再煮洗，賦能恒壓2小時，順序流人后道各工序。j)? 被膜最難掌握的是被膜爐的分解氣氛（溫度、風(fēng)速、氧含量、蒸汽大?。硗膺M(jìn)氣孔、出氣孔、回流孔及下面的分流板的調(diào)整也非常關(guān)鍵。現(xiàn)在只能通過試驗來確認(rèn)調(diào)整到較合適的位置。要保證有好的損耗更要保證有好的漏電流。一般氧含量控制在9——12%。
2.6石墨銀漿切割石墨銀漿也叫輔助陰極，起到二氧化錳與焊錫連接的橋梁作用。原瓶石墨濃度在10%左右，實際使用時調(diào)制到4 . 5%左右為宜,如果太稀的話,因為石墨的滲透性很好，很容易往上爬，爬到上端面如果與鉭絲接觸,就會造成短路、漏電流大等情況，這種情況在當(dāng)時還檢測不出來，在點焊后鉭絲跟部受力，點焊檢測漏電流時合格率就相當(dāng)?shù)?，老化時擊穿非常嚴(yán)重。如果石墨太濃，石墨層和二氧化錳在做猛石墨時易分層，在后道包封、固化受到熱引力作用，石墨層和二氧化錳層之間產(chǎn)生層間剝離，造成損耗增加。要注意石墨的PH值必須大于9。銀漿也是同樣的道理，太稀的話，浸漬的時候很好浸，但是在浸焊的時候，銀層很容易被焊錫吞蝕掉，如果過濃，銀層和石墨的接觸不是太好，易造成接觸電阻大，并且浸漬時產(chǎn)生拉絲。有采用浸兩次銀漿的廠家銀漿和石墨使用前一定要按工藝要求滾勻。切割的質(zhì)量往往被人們忽略。刀口的鋒利程度、間隙、沖下來時的速度都會對漏電有影響。我們有因為切割質(zhì)量不好導(dǎo)致10%的漏電大的試驗結(jié)果。
2.7 點焊焊點離根部越遠(yuǎn)越好，這樣對根部氧化膜的破壞就越小。點焊位置、手勢要正確，點焊浸焊的位置決定與包封后的外觀關(guān)系很大。點焊后抽測漏電流合格率的信息很重要，作為工藝技術(shù)員一定要去經(jīng)常關(guān)心檢測信息，如果發(fā)現(xiàn)不正，一定要追查原因，不然后面的質(zhì)量無法控制，雖然該批產(chǎn)品已無法挽回了，但是，被膜流過的一段時間內(nèi)會出現(xiàn)同樣的問題。經(jīng)常有可能出現(xiàn)的問題：a）? 鉭絲切割太短？焊點太靠近根部？點焊電壓開得太高，鉭絲過融了？b）? 是否鉭絲臟？是硅膠沒涂好？上端面有硅膠？上端面強(qiáng)化層太薄？組架尺寸不符合要求？鋼片變形？模具磨損？c）? 石墨爬到端面上去了？強(qiáng)化層疏散導(dǎo)致石墨很容易往上爬？d）? 切刀有問題？問題要一查到底，只有查清了問題，才能制定糾正和預(yù)防措施。2.8? 浸焊?????溫度控制在210℃（ 10/-5℃）為宜：溫度低，粘錫厚，底部有錫尖；溫度高，粘錫少，溫度太高，銀層易被焊錫吞噬掉，時間控制在2秒左右，時間太長，銀層易剝離。最好一次浸焊能成功，如果反復(fù)浸的話，銀層、石墨都有可能剝離。負(fù)極腳緊靠鉭芯，不能短路或開路。負(fù)極起碼達(dá)到鉭芯的1/2以上，但不能伸出鉭芯底部，不然包封后易外觀廢品。控制助焊劑濃度，濃度太稀，上錫太慢，濃度濃，上錫快，但粘錫厚，容易導(dǎo)致石墨和二氧化錳層之間脫離。2.9? 老化老化的目的是修補(bǔ)氧化膜和剔除早期失效產(chǎn)品。老化電源串聯(lián)電阻的大小與老化的效果關(guān)系很大。如過大，達(dá)不到剔除早期失效產(chǎn)品的目的。如過小修補(bǔ)氧化膜的效果達(dá)不到，因產(chǎn)品上稍有次點就被擊穿。老化后產(chǎn)品要放電24小時后再測量，否則會導(dǎo)致漏電測試不準(zhǔn)。2.10? 電容器的三參數(shù)及測試方法?容量：注意頻率是100HZ.損耗：注意頻率是100HZ。漏電流：IL判定標(biāo)準(zhǔn)為0.02CU（C為標(biāo)稱容量,U為測試電壓）.2.11 ?幾個專業(yè)詞語解釋：???????????????????????????? 成型后的為鉭坯---------燒結(jié)后的稱為鉭塊--------賦能后的稱為陽極塊-------石墨銀漿后的稱為鉭芯-------點焊浸焊后的稱為芯組--------包封后的稱為電容器品的質(zhì)量將不能滿足用戶的基本要求。這樣的產(chǎn)品因為抗浪涌能力較差,因此,使用在存在大的脈沖電流的電路將非常容易出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象.
三、參數(shù)和選型鉭電容器的漏電流和工作溫度之間的關(guān)系鉭電容器的漏電流會隨使用溫度的增加而增加,此曲線稱作漏電流溫度曲線.但不同廠家生產(chǎn)的相同規(guī)格的產(chǎn)品，常常由于生產(chǎn)工藝和使用的原材料及設(shè)備精度不同而高溫漏電流變化存在非常大的差別.高溫漏電流變化大的產(chǎn)品在高溫狀態(tài)會由于自己產(chǎn)生的熱量的不斷累積而最終出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象.高溫漏電流變化小的產(chǎn)品在高溫下長時間工作，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性將較高.因此高溫時產(chǎn)品漏電流變化率的大小可以決定鉭電容器的可靠性. 對于片式鉭電容器,高溫性能高低對可靠性有決定性的影響.?3.1 ?漏電流VS溫度：
3.2 ??漏電流VS電壓：
???? ?漏電流的測試一般是在20℃時施加額定電壓進(jìn)行測試，在測量電路中與電容串接一1000 OHM保護(hù)電阻，充電一到五分鐘(KEMET、VISHAY、AVX為兩分鐘、SANYO為五分鐘)，然后測出漏電流。
2.1.基本結(jié)構(gòu)
下圖為MnO2為負(fù)極的鉭電容下圖為聚合物（Polymer）為負(fù)極的鉭電容
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二、生產(chǎn)工藝按照電解液的形態(tài)，鉭電解電容有液體和固體鉭電解電容之分，液體鉭電解用量已經(jīng)很少，本文僅介紹固體鉭電解的生產(chǎn)工藝。固體鉭電解電容其介質(zhì)材料是五氧化二鉭；陽極是燒結(jié)形成的金屬鉭塊，由鉭絲引出，傳統(tǒng)的負(fù)極是固態(tài)MnO2，目前最新的是采用聚合物作為負(fù)極材料，性能優(yōu)于MnO2。鉭電解電容有引線式和貼片兩種安裝方式，其制造工藝大致相同，現(xiàn)在以片鉭生產(chǎn)工藝為例介紹如下。1、生產(chǎn)工藝流程圖成型→燒結(jié)→試容檢驗→組架→賦能→涂四氟→被膜→石墨銀漿→上片點膠固化→點焊→模壓固化→切筋→噴砂→電鍍→打標(biāo)志→切邊→漏電預(yù)測→老化→測試→檢驗→編帶→入庫??2、主要生產(chǎn)工序說明2.1 成型工序：該工序目的是將鉭粉與鉭絲模壓在一起并具有一定的形狀，在成型過程中要給鉭粉中加入一定比例的粘接劑。a）什么要加粘接劑？為了改善鉭粉的流動性和成型性，避免粉重誤差太大，另外避免鉭粉堵塞模腔。低比容粉流動性好可適當(dāng)多加點粘接劑，高比容粉流動性差可適當(dāng)少加點粘接劑。b）加了太多或太少有什么影響？如果太多：脫樟?xí)r，樟腦大量揮發(fā)，易導(dǎo)致鉭坯開裂、斷裂，瘦小的鉭坯易導(dǎo)致彎曲。如果太少：起不到改善鉭粉流動性的作用。拌好后的鉭粉如果使用時間較長，因為樟腦是易揮發(fā)物品，可適量再加入一點粘和劑。樟腦的加入會導(dǎo)致鉭粉中雜質(zhì)含量增加，影響漏電。每天使用完畢，需將鉭粉裝入聚四氟乙烯瓶或真空袋內(nèi)密封保存，以防樟腦揮發(fā)、鉭粉中混入雜質(zhì)、鉭粉中吸附空氣中的氣體。c）3、成型后不進(jìn)行脫樟，可否直接放入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)？不行，因為樟腦是低溫?fù)]發(fā)物，如果直接放入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，揮發(fā)物會冷凝在爐膛、機(jī)械泵、擴(kuò)散泵等排出管道內(nèi)。d）絲埋入深度太淺會有什么影響？鉭絲易拔出，或者鉭絲易松動，后道工序在鉭絲受到引力后，易導(dǎo)致鉭絲跟部漏電流大。所以強(qiáng)調(diào)鉭絲起碼要埋入三分之二的鉭坯高度以上，在成型時經(jīng)常要檢查。e）粉重誤差太大分有什么影響？粉重誤碼差太大，導(dǎo)致容量嚴(yán)重分散，K（±10%）檔的命中率會很低。成型時經(jīng)常要稱取粉重，誤差要合格范圍內(nèi)（±3%）。如果有輕有重都是偏重或都是偏輕，可調(diào)整賦能電壓或燒結(jié)溫度。如果有輕有重，超過誤差范圍，要調(diào)整成型機(jī)，并將已壓鉭坯隔離，作好標(biāo)識，單獨放一個坩堝燒結(jié)。f）密要均勻不能有上松下緊，或下緊上松的現(xiàn)象。否則會導(dǎo)致松的地方耐壓降低。鉭坯高度要在允許差范圍內(nèi)，詳細(xì)見工藝文件。g）成型注意事項：（1）粉重（2）壓密（3）高度（4）鉭絲埋入深度（5）換粉時一定要將原來的粉徹底從機(jī)器內(nèi)清理干凈。（6）不能徒手接觸鉭粉、鉭坯，謹(jǐn)防鉭粉、鉭坯受到污染。杜絕在可能有鉭粉的部位加油。（7）成型后的鉭坯要放在干燥器皿內(nèi)密封保存，并要盡快燒結(jié)，一般不超過24小時。（8）每個坩堝要有伴同小卡，寫明操作者、日期、規(guī)格、粉重等情況，此卡跟隨工單一起流轉(zhuǎn)，要在賦能后把數(shù)據(jù)記在工單上才能扔掉，以防在燒結(jié)、賦能、被膜出了質(zhì)量問題可以倒追溯。
2.2燒結(jié)工序a）燒結(jié)：在高溫高真空條件下將鉭坯燒成具有一定機(jī)械強(qiáng)度的高純鉭塊。b）目的：一是提純，二是增加機(jī)械強(qiáng)度。c）燒結(jié)溫度對鉭粉比容有什么影響？
???? 隨著燒結(jié)溫度的提高,比容是越來越小,并不完全呈直線狀。???? 因為隨著溫度的提高,鉭粉顆粒之間收縮得越來越緊密,以至于有些孔徑被燒死、堵塞，鉭塊是由多孔狀的鉭粉顆粒組成的，隨著溫度的提高，顆粒的比表面積越來越小，這樣就導(dǎo)致鉭粉的比容縮小。d）燒結(jié)溫度對鉭粉的擊穿電壓有什么影響？???
????????燒結(jié)溫度越高，雜質(zhì)去除得越干凈，所以擊穿電壓隨著燒結(jié)溫度的提高而提高，并不是完全呈直線狀。e）燒結(jié)溫度太高太低，對電性能有什么影響？????????? 燒結(jié)溫度太低一方面鉭塊的強(qiáng)度不夠，鉭絲與鉭塊結(jié)合不牢，鉭絲易拔出，或者在后道加工時，鉭絲跟部受到引力作用，導(dǎo)致跟部氧化膜受到損傷，出現(xiàn)漏電流大。燒結(jié)溫度太高，比容與設(shè)計的比容相差甚多，達(dá)不到預(yù)期的容量，溫度高對漏電流有好處，溫度太高會導(dǎo)致有效孔徑縮小，被膜硝酸錳滲透不到細(xì)微孔徑中，導(dǎo)致補(bǔ)膜不透，損耗增加。f）如果燒結(jié)后，試容出來容量小了怎么辦？(1) 算一下如果容量控制在-5%-----10%左右,計算出的賦能電壓能否達(dá)到最低賦能電壓..?
| 額定電壓 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 35 | 40 | 50 |
| 最低賦能電壓 | 18 | 30 | 50 | 80 | 110 | 140 | 170 |
g）如果燒結(jié)后，試容出來容量大了怎么辦？??? 算一下如果容量控制在 5%----- 10%,計算出的賦能電壓是否接近閃火電壓？如果接近就不能流入后道；? 如接近閃火電壓，可改規(guī)格，如16V10U，可改16V15U，10V15U，但是計算出的賦能電壓不能低于最低賦能電壓，不能往高電壓改規(guī)格。? 實在不行只能返燒結(jié)，返燒結(jié)時要根據(jù)比容控制燒結(jié)溫度。
h）高溫時真空度不好，怎么處理？?????? 高溫時真空度如果突然不好，說明爐膛已漏氣。應(yīng)立即降溫。因為氧氣進(jìn)入爐膛后，鉭塊、鉭絲、坩堝隔熱層、隔熱罩都是鉭制品，會跟氧發(fā)生氧化，出現(xiàn)發(fā)脆。
i）空燒????正常燒結(jié)一個月，需進(jìn)行一次空燒，空燒溫度應(yīng)高于正常燒結(jié)溫度100度以上；如果一直是燒的低溫，突然要燒高溫，應(yīng)先進(jìn)行空燒。?????因為低溫雜質(zhì)吸附在爐膛和坩堝上，如果不空燒，突然燒高溫，低溫雜質(zhì)會揮發(fā)到鉭塊上去，造成鉭塊漏電流大（有一批35V106 335 225估計就是因為空燒，裝爐量太大，壓制密度偏小所致）。
2.3 組架a) 尺寸?????????? 鉭塊上端面到鋼鋼條邊緣的距離5.0±0.2mm，如果偏差太大，會導(dǎo)致鉭塊上端面涂上硅膠或鉭絲。b)? 注意要垂直。c)???????注意直徑小于Φ2.0，放60條，大于Φ2.5，放行30條d)???????在拌同小卡上作好記錄，每個架子都應(yīng)該附有小卡，將成型、將成型、燒結(jié)的數(shù)據(jù)搬到小卡上，并在小卡上標(biāo)注試容后的電壓。隨架子流傳。e)???????燒結(jié)不同層次的，雖然電壓一樣，最好不要放在一個鋼架上，以防容量整條整條分散f)????????鋼架鋼片一定要使用清洗后的，不要讓鋼架鋼片受到太大的力，以防變形彎曲。??????2.4? 賦能工序a)?? 賦能：通過電化學(xué)反應(yīng)，制得五氧化二鉭氧化膜，作為鉭電容器的介質(zhì)。b)??? 氧化膜厚度：電壓越高，氧化膜的厚度越厚，所以提高賦能電壓，氧化膜的厚度增加，容量就下降c)?? 氧化膜的顏色：不同的形成電壓干涉出的氧化膜的顏色也不同，隨著電壓的升高，顏色呈周期性化。d)?? 形成電壓：經(jīng)驗公式（該公式只能在小范圍內(nèi)提高電壓，如果電壓提高的幅度很大，就不是很準(zhǔn)確，要加保險系數(shù)）。C1.V1=C2.V2V2=C1.V1/C2C1------第一次容量平均值;V1------第一次形成電壓(恒壓電壓);C2------要示的容量C2=K CR?????(K 根據(jù)后道的容量收縮情況而定,可適時修改，一般情況下，容量小，后道容量損失較小，容量大，后道容量損失就大，低比容粉，容量損失較小，比容越高，后道容量損失就越大。通常，CR≤1UF，K=1.0；CR>1UF,K=1.04)???????? 例如：35V105，中間抽測容量為1.08 、1.05 、 1.12 、 1.09 、 1.10 ，形成電壓為95V，問需要提高幾伏電壓才能達(dá)到需求的容量?????????? 先求出中間抽測容量的平均值C1=1.09,V1=95?????????????????????????V2=1.09X95/1.0=103.5(V),需提高9V??????注意：? 提高電壓后，需恒壓一小時，才可結(jié)束賦能。e)?形成液溫度：T1.V1=T2.V2T1：第一次恒壓溫度；??????????????????????? V1：第一次恒壓電壓；??????????????????????? T2：第二次恒壓溫度；??????????????????????? V2：第二次恒壓溫度；??????????????????????? V2：T1.V1/T2 ??注意公式中的溫度K是絕對溫度，需將攝氏溫度加上273；例如：第一次恒壓溫度為75度，恒壓電壓為90V，如果形成液的溫度提高到85度，問形成電壓要降低幾伏？V2=90×（75 273）/（85 273）=87.5V，需降低3V。該公式不常用。但能指導(dǎo)為何溫度低容量會變大。形成溫度越高，氧化膜質(zhì)量越好。但是溫度太高，水分揮發(fā)厲害，就要不停地加水，并且易導(dǎo)致形成液電導(dǎo)率不穩(wěn)定。一般磷酸稀水溶液的恒壓溫度控制在70-90℃之間，經(jīng)過大量的實踐證明，如果恒壓溫度低于70℃，導(dǎo)致氧化膜質(zhì)量嚴(yán)重不穩(wěn)定，濕測漏電超差，如果形成液選用乙二醇系列，恒壓溫度可適當(dāng)提高。f）? 電流密度：低比容粉由于它的比表面積小，需要的升壓電流密度就小，比容越高，比表面積就越大，需要的升壓電流密度就大，一般C級粉，升壓電流密度為10毫安/克，B級粉，升壓電流密度為20毫安/克，高比容粉35-60毫安/克，視比容高低而定，詳見工藝文件。g）形成液：電導(dǎo)率高，氧化效果好，但是形成液的閃火電壓低；電導(dǎo)率低，氧化效果差，但是形成液的閃火電壓高，陽極塊不容易晶化、擊穿。目前的磷酸稀水溶液只能適合形成電壓200V以下，如果要形成200V以上的產(chǎn)品，應(yīng)改用乙二醇稀水溶液，該溶液閃火電壓高，抑制晶化能力強(qiáng)，但是乙二醇不容易煮洗干凈，被膜損耗要微增加。一般情況下，CA42形成電壓不會超過200V，只要用磷酸稀水溶液就可以了。h）恒壓時間：鉭塊越小，恒壓時間越短，鉭塊越大，恒壓時間越長，詳見工藝文件。原則：結(jié)束電流要很小，基本上穩(wěn)定不再下降為止，具體數(shù)值要看平時積累數(shù)據(jù)。
2.5、被膜a)? 被膜：通過多次浸漬硝酸錳，分解制得二氧化錳的過程。b)? 目的：通過高溫?zé)岱纸庀跛徨i制得一層致密的二氧化錳層，作為鉭電容器的陰極。c)? 分解溫度：分解溫度要適中，一般取200-270℃（指實際的分解溫度），在這個溫度下制得的二氧化錳的晶形結(jié)構(gòu)是β型的，它的電導(dǎo)率最大。如果分解溫度過高（大于300℃）或過低生成的是a型的二氧化錳或三氧化錳，它們的電阻率很大，導(dǎo)電性能沒有β型的好，電阻率大，就是接觸電阻大，在電性能上就反映損耗大。d)? 分解時間：產(chǎn)品剛進(jìn)入分解爐時，能看到有一股濃煙冒出，那是硝酸錳劇烈反應(yīng)生成的二氧化氮氣體，過了2-3分鐘，基本上看不到有煙霧冒出，說明反應(yīng)已基本結(jié)束。分解時間過過短，反應(yīng)還沒有完全結(jié)束，補(bǔ)形成時會有錳離子溶出，這時補(bǔ)形成電流會很大，遇到這種情況，應(yīng)立即關(guān)閉電源，重新分解一次，并將補(bǔ)形成液換掉；如果分解時間過長，會對氧化膜造成破壞，同樣也會造成漏電流大。分解時間要靈活掌握，小產(chǎn)品時間短，大產(chǎn)品時間長，如果分解溫度很高，要適當(dāng)縮短分解時間，如果分解溫度很低，要適當(dāng)延長分解時間。e)? 硝酸錳濃度：被膜時先做稀液，目的是稀硝酸錳容易滲透至鉭粉顆粒的細(xì)微孔隙中，讓里面被透，如果被不透，陰極面積縮小，被膜容量和賦能容量就會相差很多，這種情況也會反映在損耗上，損耗大。要求在做濃液之前，可解剖一個鉭芯觀察里面有無被透，如果沒有被透，要增加一次稀液，低比容粉顆粒大，硝酸錳容易滲入，高比容粉顆粒小，不太容易滲入，小鉭芯稀液次數(shù)少，大鉭芯稀液次數(shù)要適當(dāng)增加。做濃液、強(qiáng)化液是為了增加二氧化錳膜層厚度，如果膜層沒有一定的厚度，加電壓時，在上下端面輪廓處等到地方容易產(chǎn)生類端放電，該處的氧化膜造成擊穿，所以做強(qiáng)化液的時候，盡量要避免上小下大，或上大下小，膜層厚度要均勻。稀酸錳的酸度很重要，它會直接影響到硝酸錳的滲透性和分解質(zhì)量，一般每做時要用試紙測試，達(dá)不到工藝要求，要加硝酸調(diào)配。滴入硝酸后要攪拌均勻。稀硝酸錳一個星期換一次，濃硝酸錳一個月?lián)Q一次（也視產(chǎn)量和硝酸錳清潔程度）。f)? 中間形成液：純水修補(bǔ)的效果要差一點，它的導(dǎo)電離子很少，但是它的電阻大，對產(chǎn)品起到保護(hù)作用，鉭芯不容易被擊穿、燒焦，并且用它做補(bǔ)形成液，形成后沒有殘留物，不會造成損耗大。冰乙酸稀水溶液（0.04%）,形成效果較好,形成后沒有殘留物,不會造成損耗大,但是它的閃火電壓低,只適合做6.3V 10V 16V 的產(chǎn)品,冰乙酸很容易揮發(fā),造成電導(dǎo)率不太穩(wěn)定,所以用的話,要經(jīng)常測電導(dǎo)率。磷酸稀水溶液(0.01%),形成效果好,閃為電壓較高,可適合做25V 35V的產(chǎn)品，但是形成后有磷酸根離子殘留在鉭芯內(nèi)，造成損耗要增加0.5左右.乙二醇溶液,形成效果不是很好,閃火電壓很高，形成后不會造成損耗大，適合做40V50V的大規(guī)格產(chǎn)品，該形成液成本很高，并且有毒，不宜多用，用后的形成液不要倒掉，可重復(fù)使用，但是用前要測試電導(dǎo)率在合格范圍內(nèi)，一般CA42用不到該形成液。i)? 發(fā)現(xiàn)問題的應(yīng)急措施：（1）? 如果浸了強(qiáng)化液烘干后，還沒有做最后的稀液、濃液，出來發(fā)現(xiàn)外觀不符合要求，此時的強(qiáng)化層是很輕松的，只要將其浸泡在去離子水中，強(qiáng)化層會自動脫落。取出分解補(bǔ)形成后，可繼續(xù)往下做。（2）? 如果強(qiáng)化后，已經(jīng)做了稀液或濃液，發(fā)現(xiàn)漏電大，非要處理不可，可采用10毫升冰乙酸 30毫升雙氧水 1000毫升去離子水浸泡12小時以上，此種處理方法對氧化膜的損傷較小，取出沖洗干凈，再煮洗，賦能恒壓2小時，順序流人后道各工序。j)? 被膜最難掌握的是被膜爐的分解氣氛（溫度、風(fēng)速、氧含量、蒸汽大?。硗膺M(jìn)氣孔、出氣孔、回流孔及下面的分流板的調(diào)整也非常關(guān)鍵。現(xiàn)在只能通過試驗來確認(rèn)調(diào)整到較合適的位置。要保證有好的損耗更要保證有好的漏電流。一般氧含量控制在9——12%。
2.6石墨銀漿切割石墨銀漿也叫輔助陰極，起到二氧化錳與焊錫連接的橋梁作用。原瓶石墨濃度在10%左右，實際使用時調(diào)制到4 . 5%左右為宜,如果太稀的話,因為石墨的滲透性很好，很容易往上爬，爬到上端面如果與鉭絲接觸,就會造成短路、漏電流大等情況，這種情況在當(dāng)時還檢測不出來，在點焊后鉭絲跟部受力，點焊檢測漏電流時合格率就相當(dāng)?shù)?，老化時擊穿非常嚴(yán)重。如果石墨太濃，石墨層和二氧化錳在做猛石墨時易分層，在后道包封、固化受到熱引力作用，石墨層和二氧化錳層之間產(chǎn)生層間剝離，造成損耗增加。要注意石墨的PH值必須大于9。銀漿也是同樣的道理，太稀的話，浸漬的時候很好浸，但是在浸焊的時候，銀層很容易被焊錫吞蝕掉，如果過濃，銀層和石墨的接觸不是太好，易造成接觸電阻大，并且浸漬時產(chǎn)生拉絲。有采用浸兩次銀漿的廠家銀漿和石墨使用前一定要按工藝要求滾勻。切割的質(zhì)量往往被人們忽略。刀口的鋒利程度、間隙、沖下來時的速度都會對漏電有影響。我們有因為切割質(zhì)量不好導(dǎo)致10%的漏電大的試驗結(jié)果。
2.7 點焊焊點離根部越遠(yuǎn)越好，這樣對根部氧化膜的破壞就越小。點焊位置、手勢要正確，點焊浸焊的位置決定與包封后的外觀關(guān)系很大。點焊后抽測漏電流合格率的信息很重要，作為工藝技術(shù)員一定要去經(jīng)常關(guān)心檢測信息，如果發(fā)現(xiàn)不正，一定要追查原因，不然后面的質(zhì)量無法控制，雖然該批產(chǎn)品已無法挽回了，但是，被膜流過的一段時間內(nèi)會出現(xiàn)同樣的問題。經(jīng)常有可能出現(xiàn)的問題：a）? 鉭絲切割太短？焊點太靠近根部？點焊電壓開得太高，鉭絲過融了？b）? 是否鉭絲臟？是硅膠沒涂好？上端面有硅膠？上端面強(qiáng)化層太薄？組架尺寸不符合要求？鋼片變形？模具磨損？c）? 石墨爬到端面上去了？強(qiáng)化層疏散導(dǎo)致石墨很容易往上爬？d）? 切刀有問題？問題要一查到底，只有查清了問題，才能制定糾正和預(yù)防措施。2.8? 浸焊?????溫度控制在210℃（ 10/-5℃）為宜：溫度低，粘錫厚，底部有錫尖；溫度高，粘錫少，溫度太高，銀層易被焊錫吞噬掉，時間控制在2秒左右，時間太長，銀層易剝離。最好一次浸焊能成功，如果反復(fù)浸的話，銀層、石墨都有可能剝離。負(fù)極腳緊靠鉭芯，不能短路或開路。負(fù)極起碼達(dá)到鉭芯的1/2以上，但不能伸出鉭芯底部，不然包封后易外觀廢品。控制助焊劑濃度，濃度太稀，上錫太慢，濃度濃，上錫快，但粘錫厚，容易導(dǎo)致石墨和二氧化錳層之間脫離。2.9? 老化老化的目的是修補(bǔ)氧化膜和剔除早期失效產(chǎn)品。老化電源串聯(lián)電阻的大小與老化的效果關(guān)系很大。如過大，達(dá)不到剔除早期失效產(chǎn)品的目的。如過小修補(bǔ)氧化膜的效果達(dá)不到，因產(chǎn)品上稍有次點就被擊穿。老化后產(chǎn)品要放電24小時后再測量，否則會導(dǎo)致漏電測試不準(zhǔn)。2.10? 電容器的三參數(shù)及測試方法?容量：注意頻率是100HZ.損耗：注意頻率是100HZ。漏電流：IL判定標(biāo)準(zhǔn)為0.02CU（C為標(biāo)稱容量,U為測試電壓）.2.11 ?幾個專業(yè)詞語解釋：???????????????????????????? 成型后的為鉭坯---------燒結(jié)后的稱為鉭塊--------賦能后的稱為陽極塊-------石墨銀漿后的稱為鉭芯-------點焊浸焊后的稱為芯組--------包封后的稱為電容器品的質(zhì)量將不能滿足用戶的基本要求。這樣的產(chǎn)品因為抗浪涌能力較差,因此,使用在存在大的脈沖電流的電路將非常容易出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象.
三、參數(shù)和選型鉭電容器的漏電流和工作溫度之間的關(guān)系鉭電容器的漏電流會隨使用溫度的增加而增加,此曲線稱作漏電流溫度曲線.但不同廠家生產(chǎn)的相同規(guī)格的產(chǎn)品，常常由于生產(chǎn)工藝和使用的原材料及設(shè)備精度不同而高溫漏電流變化存在非常大的差別.高溫漏電流變化大的產(chǎn)品在高溫狀態(tài)會由于自己產(chǎn)生的熱量的不斷累積而最終出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象.高溫漏電流變化小的產(chǎn)品在高溫下長時間工作，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性將較高.因此高溫時產(chǎn)品漏電流變化率的大小可以決定鉭電容器的可靠性. 對于片式鉭電容器,高溫性能高低對可靠性有決定性的影響.?3.1 ?漏電流VS溫度：
3.2 ??漏電流VS電壓：
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