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一、钽电容简介和基本结构固体钽电容是将钽粉压制成型,在高温炉中烧结成阳极体,其电介质是将阳极体放入酸中赋能,形成多孔性非晶型Ta2O5介质膜,其工作电解质为硝酸锰溶液经高温分解形成MnO2,通过石墨层作为引出连接用。钽电容性能优越，能够实现较大容量的同时可以使体积相对较小，易于加工成小型和片状元件，适宜目前电子器件装配自动化，小型化发展，得到了广泛的应用，钽电容的主要特点有寿命长，耐高温，准确度高，但耐电压和电流能力相对较弱，一般应用于电路大容量滤波部分。2.1.基本结构下图为MnO2为负极的钽电容下图为聚合物（Polymer）为负极的钽电容二、生产工艺按照电解液的形态，钽电解电容有液体和固体钽电解电容之分，液体钽电解用量已经很少，本文仅介绍固体钽电解的生产工艺。固体钽电解电容其介质材料是五氧化二钽；阳极是烧结形成的金属钽块，由钽丝引出，传统的负极是固态MnO2，目前最新的是采用聚合物作为负极材料，性能优于MnO2。钽电解电容有引线式和贴片两种安装方式，其制造工艺大致相同，现在以片钽生产工艺为例介绍如下。一、生产工艺流程图成型烧结试容检验组架赋能涂四氟被膜石墨银浆上片点胶固化点焊模压固化切筋喷砂电镀打标志切边漏电预测老化测试检验编带入库二、主要生产工序说明（一）成型工序：该工序目的是将钽粉与钽丝模压在一起并具有一定的形状，在成型过程中要给钽粉中加入一定比例的粘接剂。1、什么要加粘接剂？为了改善钽粉的流动性和成型性，避免粉重误差太大，另外避免钽粉堵塞模腔。低比容粉流动性好可适当多加点粘接剂，高比容粉流动性差可适当少加点粘接剂。2、加了太多或太少有什么影响？如果太多：脱樟时，樟脑大量挥发，易导致钽坯开裂、断裂，瘦小的钽坯易导致弯曲。如果太少：起不到改善钽粉流动性的作用。拌好后的钽粉如果使用时间较长，因为樟脑是易挥发物品，可适量再加入一点粘和剂。樟脑的加入会导致钽粉中杂质含量增加，影响漏电。每天使用完毕，需将钽粉装入聚四氟乙烯瓶或真空袋内密封保存，以防樟脑挥发、钽粉中混入杂质、钽粉中吸附空气中的气体。3、成型后不进行脱樟，可否直接放入烧结炉内进行烧结？不行，因为樟脑是低温挥发物，如果直接放入烧结炉内进行烧结，挥发物会冷凝在炉膛、机械泵、扩散泵等排出管道内。4、丝埋入深度太浅会有什么影响？钽丝易拔出，或者钽丝易松动，后道工序在钽丝受到引力后，易导致钽丝跟部漏电流大。所以强调钽丝起码要埋入三分之二的钽坯高度以上，在成型时经常要检查。5、粉重误差太大分有什么影响？粉重误码差太大，导致容量严重分散，K（±10%）档的命中率会很低。成型时经常要称取粉重，误差要合格范围内（±3%）。如果有轻有重都是偏重或都是偏轻，可调整赋能电压或烧结温度。如果有轻有重，超过误差范围，要调整成型机，并将已压钽坯隔离，作好标识，单独放一个坩埚烧结。6、密要均匀不能有上松下紧，或下紧上松的现象。否则会导致松的地方耐压降低。钽坯高度要在允许差范围内，详细见工艺文件。7、成型注意事项：（1）粉重（2）压密（3）高度（4）钽丝埋入深度（5）换粉时一定要将原来的粉彻底从机器内清理干净。（6）不能徒手接触钽粉、钽坯，谨防钽粉、钽坯受到污染。杜绝在可能有钽粉的部位加油。（7）成型后的钽坯要放在干燥器皿内密封保存，并要尽快烧结，一般不超过24小时。（8）每个坩埚要有伴同小卡，写明操作者、日期、规格、粉重等情况，此卡跟随工单一起流转，要在赋能后把数据记在工单上才能扔掉，以防在烧结、赋能、被膜出了质量问题可以倒追溯。（二）烧结工序1、烧结：在高温高真空条件下将钽坯烧成具有一定机械强度的高纯钽块。2、目的：一是提纯，二是增加机械强度。3、烧结温度对钽粉比容有什么影响？CgT随着烧结温度的提高,比容是越来越小,并不完全呈直线状。因为随着温度的提高,钽粉颗粒之间收缩得越来越紧密,以至于有些孔径被烧死、堵塞，钽块是由多孔状的钽粉颗粒组成的，随着温度的提高，颗粒的比表面积越来越小，这样就导致钽粉的比容缩小。4、烧结温度对钽粉的击穿电压有什么影响？VBT烧结温度越高，杂质去除得越干净，所以击穿电压随着烧结温度的提高而提高，并不是完全呈直线状。5、烧结温度太高太低，对电性能有什么影响？烧结温度太低一方面钽块的强度不够，钽丝与钽块结合不牢，钽丝易拔出，或者在后道加工时，钽丝跟部受到引力作用，导致跟部氧化膜受到损伤，出现漏电流大。烧结温度太高，比容与设计的比容相差甚多，达不到预期的容量，温度高对漏电流有好处，温度太高会导致有效孔径缩小，被膜硝酸锰渗透不到细微孔径中，导致补膜不透，损耗增加。6、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6.3101625354050最低赋能电压18305080110140170(2)如不行,只能改规格,如16V10UF，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。7、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。8、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。9、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35V106335225估计就是因未空烧，装炉量太大，压制密度偏小所致）。10、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）。（三）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。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。（四）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.V2V2=C1.V1/C2C1------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=KCR(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；CR1UF,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?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.V2T1：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，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。（2）做的过程当中，要经常观察液面、温度。（3）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。（4）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。（5）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。（五）、被膜1、被膜：通过多次浸渍硝酸锰，分解制得二氧化锰的过程。2、目的：通过高温热分解硝酸锰制得一层致密的二氧化锰层，作为钽电容器的阴极。3、分解温度：分解温度要适中，一般取200-270℃（指实际的分解温度），在这个温度下制得的二氧化锰的晶形结构是β型的，它的电导率最大。如果分解温度过高（大于300℃）或过低生成的是a型的二氧化锰或三氧化锰，它们的电阻率很大，导电性能没有β型的好，电阻率大，就是接触电阻大，在电性能上就反映损耗大。4、分解时间：产品刚进入分解炉时，能看到有一股浓烟冒出，那是硝酸锰剧烈反应生成的二氧化氮气体，过了2-3分钟，基本上看不到有烟雾冒出，说明反应已基本结束。分解时间过过短，反应还没有完全结束，补形成时会有锰离子溶出，这时补形成电流会很大，遇到这种情况，应立即关闭电源，重新分解一次，并将补形成液换掉；如果分解时间过长，会对氧化膜造成破坏，同样也会造成漏电流大。