钽电容的制造工艺详解

钽电容的制造工艺是一个复杂而精细的过程，以下是对其制造工艺的详细解析：

一、原料准备

1. 钽粉制备 ：
   • 钽粉是钽电容器的核心材料，通常通过粉末冶金工艺制备。
   • 将钽金属熔化，然后通过喷雾干燥技术制成粉末，钽粉粒径通常为2至10微米。
   • 为了改善钽粉的流动性，同时保护钽粉的形状和多孔性，需掺入粘合剂。

二、成型与烧结

1. 成型 ：
   • 将钽粉与钽丝（作为阳极引线）一起模压成所需的形状，通常是圆柱形或矩形块状，以便于后续的加工和封装。
   • 成型过程中需要控制粉重、压密、高度、钽丝埋入深度等参数，以确保产品质量。
2. 烧结 ：
   • 在高温（1300~2050℃）和高真空（1×10^-16Tor）条件下将压制成型的钽块进行烧结。
   • 烧结的目的是提纯、增加机械强度，并使钽粉成为海绵状结构，所有的颗粒都相互连接于一个巨大的网格结构中，具备很大的表面积，从而增加电容量。

三、赋能与被膜

1. 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（五氧化二钽）氧化膜，作为钽电解电容器的介质层。
   • 过程为将产品浸入形成液（通常为稀硝酸液）中一定深度，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。
   • 氧化膜的厚度与赋能电压成正比，电压越高，氧化膜的厚度越厚，容量就下降。
2. 被膜 ：
   • 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，以保证二氧化锰的覆盖率使电容的容量足够大。

四、后续处理

1. 浸石墨与浸银浆 ：
   • 石墨层作为缓冲层，主要目的是减小ESR（等效串联电阻），同时可以防止银浆与二氧化锰接触导致银氧化。
   • 银浆层的目的是与石墨层接触，提供一种等电位表面。
2. 切断与装配 ：
   • 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。
3. 模塑与封装 ：
   • 将装配后的框架条产品模塑包封，以保护内部结构并提供机械强度。
   • 封装材料可以是塑料或陶瓷。

五、测试与标记

1. 测试 ：
   • 对封装好的电容器进行电气性能测试，包括容量、损耗、漏电流及ESR等参数，确保其符合规格要求。
   • 测试不合格的产品会被自动剔除。
2. 标记 ：
   • 对合格的电容器进行标记，包括型号、容量、耐压等信息。
   • 然后进行包装，准备发货。

综上所述，钽电容的制造工艺包括原料准备、成型与烧结、赋能与被膜、后续处理以及测试与标记等多个步骤。每个步骤都需要严格控制工艺参数和质量要求，以确保最终产品的性能和可靠性。