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钽电容从选材到生产流程详解

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发表于 2019-7-12 10:20:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
石家庄域名空间
  钽电容从选材到生产流程详解,在够买钽电容最重要的就是质量,因为钽电容价格昂贵所以很多厂家都偷工减料你问他一些生产工序他可能都不知道,下面是钽电容从选材到生产的过程。


  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:(这些都是需要供方提供ROHS保护,VDE认证)
  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**能;另一套只具有高温老**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:
  钽电容工艺在生产过程中经常发生的情况 如果烧结后,试容出来容量小了怎么办?
  (1) 算一下如果容量控制在-5%-----10%左右,计算出的赋能电压能否达到最低赋能电 压..
  额定电压 63 10 16 25 35 40 50 最低赋能电压 18 30 50 80 110 140 170
  (2) 如不行,只能改规格,如16V10UF,TDK电感可改16V6.8UF,只要提高赋能电压,但是要看提高后的赋能电压是否会达到它的闪火电压,如果接近的话,那就会很危险.也可以改25V6.8UF,但是计算出的赋能电压要达到所改规格的最低赋能电压
  如果烧结后,试容出来容量大了怎么办?
  (1)算一下如果容量控制在+5%-----+10%,计算出的赋能电压是否接近闪火电压?如果接近就不能流入后道;
  (2)如接近闪火电压,可改规格,如16V10U,可改16V15U,10V15U,但是计算出的赋能电压不能低于最低赋能电压,不能往高电压改规格。
  (3)实在不行只能返烧结,返烧结时要根据比容控制烧结温度。 高温时真空度不好,怎么处理?
高温时真空度如果突然不好,说明炉膛已漏气。应立即降温。因为氧气进入炉膛后,钽块、钽丝、坩埚隔热层、隔热罩都是钽制品,会跟氧发生氧化,出现发脆。
  空烧:
  正常烧结一个月,需进行一次空烧,空烧温度应高于正常烧结温度100度以上;如果一直是烧的低温,突然要烧高温,应先进行空烧。因为低温杂质吸附在炉膛和坩埚上,如果不空烧,突然烧高温,低温杂质会挥发到钽块上去,造成钽块漏电流大(有一批35V106 335 225估计就是因未空烧,装炉量太大,压制密度偏小所致)。
  KEMET 注意事项:
  (1) 不能徒手接触钽块;
  (2) 出炉后在伴同小卡上注明炉次、层次,以便出问题进行追溯。
  (3) 试容;
  (4) 剔除开裂、断裂的产品;
  (5) 检验钽丝脆性
  (6) 第一层取两个钽块拔一下钽丝,能否轻易拔出,如能轻易拔出,说明烧结温度太低。就要查看是隔热罩密封不好,还是温度不均匀等情况;
  (7) 烧结时发现有问题的钽块要尽快隔离标识;
  (8) 每天要关心试容结果,特别要注意比容,如果比容偏差大了,要尽快调整 炉温。
  (9) 炉子的加热棒经过重新安装和修理后,一定要重新调整炉温,试炉温时只 能少放点产品,以免造成较大的损失。
  (10) 装炉量一般不要超过1KG(钽粉量)。 组 架
  a) 尺寸,钽块上端面到钢钢条边缘的距离5.0±0.2mm,如果偏差太大,会导致钽块上端面涂上硅胶或钽丝脏。
  b) 注意要垂直。T491C686K004AT
  c) 注意直径小于Φ2.0,放60条,大于Φ2.5,放行30条
  d) 在拌同小卡上作好记录,每个架子都应该附有小卡,将成型、将成型、烧结的数据般到小卡上,并在小卡上标注试容后的电压。随架子流传。
  e) 烧结不同层次的,虽然电压一样,最好不要放在一个钢架上,以防容量整条整 条分散
  f) 钢架钢片一定要使用清洗后的,不要让钢架钢片受到太大的力,以防变形弯曲。
  赋能工序:
  1、 赋能:通过电化学反应,制得五氧化二钽氧化膜,作为钽电容器的介质。
  2、 氧化膜厚度:电压越高,氧化膜的厚度越厚,所以提高赋能电压,氧化膜的厚度增加, 容量就下降
  3、氧化膜的颜色:不同的形成电压干涉出的氧化膜的颜色也不同,随着电压的升高,颜 色呈周期性化。
  4、形成电压:经验公式(该公式只能在小范围内提高电压,如果电压提高的幅度很大, 就不是很准确,要加保险系数)。 C1.V1=C2.V2 V2=C1.V1/C2 C1------第一次容量平均值; V1------第一次形成电压(恒压电压); C2------要示的容量C2=K CR (K 根据后道的容量收缩情况而定,可适时修改,一般情况下,容量小,后道容量损失较小,容量大,后道容量损失就大,低比容粉,容量损失较小,比容越高,后道容量损失就越大。通常, CR≤1UF,K=1.0;CR>1UF,K=1.04)
  例如:35V105,中间抽测容量为1.08 、1.05 、 1.12 、 1.09 、 1.10 ,形成电压为95V,问需要提高几伏电压才能达到需求的容量T491U686K004AT? 先求出中间抽测容量的平均值C1=1.09,V1=95V2=1.09X95/1.0=103.5(V),需提高9V
  注意: 提高电压后,需恒压一小时,才可结束赋能。
  5、 形成液温度:T1.V1=T2.V2 T1: 第一次恒压温度;
  V1: 第一次恒压电压; T2: 第二次恒压温度; V2: 第二次恒压温度; V2:T1.V1/T2注意公式中的温度K是绝对温度,需将摄氏温度加上273;
  例如:第一次恒压温度为75度,恒压电压为90V,如果形成液的温度提高到85度,问形成电压要降低几伏?V2=90×(75+273)/(85+273)=87.5V,需降低3V。该公式不常用。但能指导为何温度低容量会变大。形成温度越高,氧化膜质量越好。但是温度太高,水分挥发厉害,就要不停地加水,并且易导致形成液电导率不稳定。一般磷酸稀水溶液的恒压温度控制在70-90℃之间,经过大量的实践证明,如果恒压温度低于70℃,导致氧化膜质量严重不稳定,湿测漏电超差,如果形成液选用乙二醇系列,恒压温度可适当提高。
  6、 电流密度:低比容粉由于它的比表面积小,需要的升压电流密度就小,比容越高,比表面积就越大,需要的升压电流密度就大,一般C级粉,升压电流密度为10毫安/克,B级粉,升压电流密度为20毫安/克,高比容粉35-60毫安/克,视比容高低而定,详见工艺文件。
  7、形成液:电导率高,氧化效果好,但是形成液的闪火电压低;电导率低,氧化效果差,但是形成液的闪火电压高,阳极块不容易晶化、击穿。目前的磷酸稀水溶液只能适合形成电压200V以下,如果要形成200V以上的产品,应改用乙二醇稀水溶液,该溶液闪火电压高,抑制晶化能力强,但是乙二醇不容易煮洗干净,被膜损耗要微增加。一般情况下,CA42形成电压不会超过200V,只要用磷酸稀水溶液就可以了。
  8、恒压时间:钽块越小,恒压时间越短,钽块越大,恒压时间越长,详见工艺文件。原则:结束电流要很小,基本上稳定不再下降为止,钽电容具体数值要看平时积累数据。
  9、注意几点:
  (1) 容量、漏电一定要每坩埚都检,如果发现哪一架容量正公差超差,可提高电压,如果发现容量偏负一点点,也可流入后道,如果偏负很大,那只有改规格。如果发现哪一架漏电慢或超差,可再恒压一小时。做的过程当中,要经常观察液面、温度。hymsm%ddz
  (2)如果试容、赋能湿测有质量问题,在排除赋能的情况下,应尽量往前面调查原因。
  (3)做高压(如35V、40V、50V)大产品,赋能过程中经常要观察有无钽块开裂,如有,说明赋能电压已达到该钽块的击穿电压,就马上降低电压,查明原因,容量控制可正偏差以防电压过高。
  (4) 做低电压产品的时候要注意,电压相差一伏,容量相差很多,而颜色却很难分辨。
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