概括:
本文介紹了用于制造固態(tài)鉭電容器的一般制造技術(shù)。 本文的目的是使外行人了解當(dāng)前的鉭技術(shù)。
1.0 引言
表面貼裝技術(shù)鉭電容器由于其體積效率,基本可靠性和工藝兼容性而越來越多地用于新的電路設(shè)計中。此外,他們正在取代使用濕電解質(zhì)的鋁電解。在部件向電路板的制造回流期間,這種電解質(zhì)趨于具有變干的問題。
在電路設(shè)計工程師的控制下,鉭電容器的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)可靠性受幾個因素影響。這些因素是電壓降額,紋波電流和電壓條件,高工作溫度和電路阻抗。同樣有趣的是,由于鉭電容器的結(jié)構(gòu),鉭電容器沒有已知的磨損機制。
本文旨在為鉭電容器的用戶提供設(shè)計準則對電容器的影響及其生產(chǎn)方法的想法。
2.0 鉭粉
鉭電容器由純鉭金屬粉末制成。 高壓粉末的典型粒徑為10 μm。 通過仔細選擇使用哪種粉末來產(chǎn)生每個電容/電壓代碼,可以控制表面積。 具有大粒徑的粉末用于生產(chǎn)高壓電容器。 這是因為在生產(chǎn)電介質(zhì)時,它會從鉭粉的表面長出約三分之一的厚度,并從鉭粉的表面中長出約三分之二,因此,如果使用小粒徑的粉末,則每個顆粒都會很快被消耗掉和孤立。 電介質(zhì)的生產(chǎn)將在后面詳細討論。
圖1高增益鉭粉的開發(fā)
由于電容與表面積成正比,所以表面積越大,終電容就越大。 在過去的十年中,通過測量體積效率的粉末CV(電容/電壓乘積)通過AVX和粉末供應(yīng)商之間的聯(lián)合開發(fā)計劃穩(wěn)步增長。 這種增加是通過將顆粒形狀從
如圖1的程式化圖所示,球形到鱗片狀,并且近年來呈珊瑚狀結(jié)構(gòu)。圖2顯示了低CV,中CV和高CV粉末的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。 粒度變化很容易看出。
3.0制造
(a)壓制
將粉末與合適的粘合劑/潤滑劑混合,以確保在壓制成陽極時顆粒會相互粘附,并容易流入壓模。 然后將粉末在高壓下繞鉭絲壓縮以制成鉭“團塊”。 鉭電容器制造行業(yè)中使用術(shù)語“塊狀”來指代鉭陽極元件。 豎線終將成為電容器的陽極連接。 圖3顯示了SEM圖片,顯示了粒子如何結(jié)合在一起。
通過在真空中在大約150°C的溫度下加熱團塊數(shù)分鐘來去除粘合劑/潤滑劑
(b)燒結(jié)
然后在真空下在高溫(通常為1500°C-2000°C)下燒結(jié)。 這導(dǎo)致各個顆粒結(jié)合在一起以形成海綿狀結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)具有較高的機械強度和密度,但也具有很高的多孔性,可提供較大的內(nèi)部表面積。
如果陽極燒結(jié)時間過長或溫度過高,則粒子融合在一起會過多,因此陽極的終電容將過低。 類似地,如果陽極燒結(jié)時間太短,或者爐子溫度太低,電容也會太高。
通過對幾個質(zhì)量控制陽極進行陽極氧化并執(zhí)行濕電容檢查,對每個燒結(jié)礦進行驗證。
為了說明一個普通值鉭電容器內(nèi)部有多少表面積,讓我們以一個典型的22mF 25伏額定電壓部件為例。
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5.0電氣特性
鉭電容器的電特性由其結(jié)構(gòu)決定,例如,鉭電容器的ESR非常取決于低頻下的五氧化二鉭電介質(zhì)和高頻下的內(nèi)部二氧化錳。