钽电容工艺流程.doc

钽电容
固体钽电容器是1956年由美国贝乐试验室首先研制成功的，它的性能优异，是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品。钽电容器外形多种多样，并制成适于表面贴装的小型和片型元件。适应了目前电子技术自动化和小型化发展的。虽然钽原料稀缺，钽电容器价格较昂贵，但大量采用高比容钽粉（30KuF.g-100KuF.V/g)，加上对电容器制造工艺的改进和完善，钽电容器还是得到了迅速的发展，钽电容的应用范围日益。钽电容器不仅在军事通讯，航天等领域应用，而且钽电容的应用范围还在向工业控制，影视设备、通讯仪表等产品中大量使用。
　　钽电容的优点和缺点
　　钽电容全称是钽电解电容，也属于电解电容的一种，使用金属钽做介质，不像普通电解电容那样使用电解液，，钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸烧制，本身几乎没有电感，但也限制了它的容量。此外，钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。钽电容的特点是寿命长、耐高温、准确度高、滤高频改波性能极好，不过容量较小、价格也比铝电容贵，而且耐电压及电流能力较弱。它被应用于大容量滤波的地方，像CPU插槽附近就看到钽电容的身影，多同陶瓷电容，电解电容配合使用或是应用于电压、电流不大的地方。
　　在钽电解电容器工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所在的性能，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的优势。钽电解电容器具有非常高的工作电场强度，并较类型电容器都大，以此保证它的小型化。
　　钽电容滤波好的原因:
　　1、钽电容的性能优异，是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品,钽电容器非常方便地较大的电容量，在电源滤波、交流旁路等用途上少有竞争对手。
　　2、钽电解电容器具有储藏电量、进行充放电等性能，主要应用于滤波、能量贮存与转换，记号旁路，耦合与退耦以及作时间常数元件等。在应用中要注意其性能特点，正确使用会有助于充分发挥其功能，其中诸如考虑产品工作环境及其发热温度，以及采取降额使用等措施，如果使用不当会影响产品的工作寿命。
　　3、固体钽电容器电性能优良，工作温度范围宽，而且形式多样，体积效率优异，具有其独特的特征：钽电容器的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜。此层氧化膜介质与组成电容器的一端极结合成一个整体，不能单独存在。因此单位体积内所具有的电容量特别大。即比容量非常高，因此特别适宜于小型化。在钽电容器工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所在的性能，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的优势。
钽电容生产工艺及控制
钽电容加工工艺
一、工艺制造流程
大致工艺流程如下（粗体为关键工序）：
原材料检验－成型工序－烧结工序－湿检QC－焊接工序－赋能工序－被膜工序－石墨银浆工序－浸银QC－装配工序－模塑工序－喷砂工序－打印工序－切边工序－预测试工序－老练工序－测试工序－外观工序－编带工序－查盘工序－成品QC－入库储存－包装－发货QC
下面按照工艺流程路线作一个简要的介绍：
a）原材料检验：
钽粉、钽丝等重要原材料由同集团的东方钽业供应，东方钽业是AVX、KEMET等国外大厂的免检供货厂家，是世界钽冶炼加工三强企业之一，因此在质量上有保证。
b) 成型：
粗细比例不同的颗粒钽粉与溶解于溶剂中的粘合剂均匀混合好，待溶剂挥发后，再与钽丝一起压制成阳极钽块；该工序自动化程度较高，每隔一定时间，操作员将混好的钽粉倒入进料盘（防止钽粉太多产生的自重，粘结在一起），设备自动按照尺寸模腔压制成型；
c) 脱腊和烧结：
脱腊又叫预烧，即将压制成型的钽块内的粘结剂去除；烧结则是将已经脱粘结剂的钽块烧结成为具有一定机械强度的微观多孔体，烧结过程只是颗粒与颗粒间接触的部分熔合在一起，但若烧结温度过高，则会导致颗粒与颗粒之间的熔合部分过多，导致表面面积减少；脱腊和烧结对炉的真空度、起始温度、升温、保温、降温及出炉、转炉时间等参数均有严格控制要求。
d) 湿检QC：
湿检是通过对烧结后的钽块抽样进行赋能试验及电参数测试确定钽块的烧结比容，为下道赋能工艺的参数进行优化（电流密度、形成电压等），同时反馈调整上道烧结工序的温控曲线等参数。同时，还会对钽块、钽丝的外观尺寸、强度等参数进行测试。
e) 焊接：
该工序自动将单支钽阳极块穿上四氟垫，焊接在工艺条上并收集在工艺架上，形成整架产品，以便后道工序进行整架产品的操作。
f) 赋能：
赋能工序是很关键的一道工序，它利用电化学的方法，在阳极表面生成一层致密的绝缘Ta2O5氧化膜，以作为钽电解电容器的介质层。过程为成架的产品浸入形成液中（通常为稀硝酸液）一定深度，硝酸溶液会渗透到钽块内部的孔道内，再将钽块作为阳极通以电流，硝酸分解出氧，就会在与硝酸接触的钽粒子表面生成Ta2O5氧化膜。
g) 被膜：
被膜是将已经赋能好的钽电容进行清洗干燥后，浸在硝酸锰溶液中，硝酸锰溶液一直深入到钽块内部孔洞，硝酸锰加热分解变成二氧化锰形成电容的阴极。此工序须重复多次直到内部间隙都充满二氧化锰，这样保证二氧化锰的覆盖率使电容的容量不会有损失。
h) 被石墨银浆：
石墨层作为缓冲层，既减小了ESR又可以防止银浆与二氧化锰接触导致银浆的氧化；银浆层的目的是提供一种等电位表面，收集电容器充放电的移动电流，它也易于和引线框架连接。石墨的浸渍采用仪器自动控制，一般是一到二次（S、A、B壳为二次；其余为一次），浸渍石墨层后需要进行固化(150℃ 30～40mins)；而银浆的浸渍则采用手工按工艺条来操作(固化温度160℃ 50～60mins)，每隔一定时间就重新对银浆槽搅伴，以确保银浆的粘度，该工序的手工操作较多，感觉不是太好。
i) 浸银QC：
浸银QC是对前面阴极生成工序后的电性能和外观尺寸的抽检，电性能测试包括：容量、损耗、漏电流及ESR四参数，采用PC与测试设备构成的数据采集系统。
j) 装配：
将被银后的产品定距切断，在切断前先对钽丝表面的氧化膜刮除，防止虚焊，再将阳极焊接在框架上，阴极通过银膏固化与框架托片结合在一起。
k) 模塑：
将装配后的框架条产品模塑包封，使其成为具有一定几何尺寸和外观质量的形体。
l) 喷砂：
喷除模塑后产品框架上的多余溢料和毛刺，并对产品进行固化加强产品的模塑强度。喷砂的介质已经改用为水，这样对可焊性的影响更小。
m) 打印：
打印产品的标称容量、额定电压和阳极标识，以进行产品标识识别。
n) 切边：
将框架条产品的阳极边切除，方便后续的电性能测试和老炼筛选。
o) 预测试：
只是测试产品的漏电流，并剔除漏电流大的产品。该工序自动化程度较高。
p) 老化筛选：
钽电容的可靠性程度取决于筛选工序的方法和实施程度，因此老化筛选是重点工艺。生产线一般有两套老化炉，一套同时具备浪涌测试及老炼功能；另一套只具有高温老炼功能。其工序分为三段：一次老炼、浪涌测试、二次老炼。
q) 测试：
老炼浪涌测试完的产品会进行电性能四参数的测试，容量、损耗、漏电流及ESR，不合格品会自动剔除到收集盒。
r) 外观分选：
对产品的外观进行全检，并剔除外观废品。
s) 编带：
利用编带机将产品引线成型，并自动编带成为一整卷盘产品。
t) 查盘：
对编带后产品的外观进行100％的检验，剔除外观不合格品，将合格品重新热封，去除多余载带，调整卷盘缠绕方向并打好包装。
u) 成品QC：
成品QC进行外观、电性四参数、可焊、耐焊的检验。产品抽样进行回流焊试验，确定产品的电性能参数不会有太大的变化率。