CN103632847A - 一种轴向模压钽电容器及其制造方法 - Google Patents

一种轴向模压钽电容器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轴向模压钽电容器及其制造方法，该电容器包括：模压料封装外壳内设置钽电容器基体、阴极引出线和阳极引出线。所述的钽电容器基体内部为阳极，表面为阴极，阳极内部设有阳极钽丝；所述钽电容器基体的阴极与所述阴极引出线电连接，所述钽电容器基体内的钽丝阳极焊接在所述阳极引出线上形成电连接。所述阴极引出线的制备方法，它包含以下步骤：（1）将金属镍进行轧制、拉丝、退火的工艺，得到镍线；（2）将镍线放入冲压模具中，冲压成为“钉头”结构形状的引线，然后用去污剂除去引线上的油污并晾干；（3）将冲压成型的“钉头”引线进行电镀，直至镀层厚度达到5μm～15μm，电镀后进行清洗、晾干即得到轴向模压钽电容器阴极引出线。本发明的有益效果是：制作出的阴极引出线采用“钉头”结构设计，增大了钽芯子设计的空间至少30%以上，提高了钽电容器的性能。

Description

一种轴向模压钽电容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及钽电容器制造技术领域，尤其涉及一种轴向模压钽电容器及其制造方法。
背景技术
近年来，随着电子整机朝小型化、数字化、高频化方向快速发展，对钽电容器提出了更高的技术要求，要求体积更小、容量更大、电压更高。模压钽电容器因具有体积小、容量大、可靠性高等优点而广泛应用于兵器、电子、通讯等领域高密度组装和小型化的军用及民用电子设备领域。其中轴向模压钽电容器是模压钽电容器的一个分支，现有的轴向模压钽电容器使用的阴极引出线都是折弯的阴极引线，如图1，折弯的阴极引线4一方面是为了增大引线和电容器阴极的接触面积，使之接触良好；另一方面弯折的设计是为了增加引线和模压料之间的拉拔力，防止引线脱落。阴极弯折的设计使电容器轴向方向不对称，阴极引出线弯折的部分占用了模压料包裹钽芯子的空间，导致模压料层厚度不均匀，浪费了钽芯子设计的空间，未能将钽电容器的性能发挥到极致。
发明内容
基于上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种轴向模压钽电容器及其制造方法，能增大钽电容器阳极有效利用空间，提高钽电容器的性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种轴向模压钽电容器及其制造方法，该电容器包括：
模压料封装外壳内设置钽电容器基体、阴极引出线和阳极引出线。所述的钽电容器基体内部为阳极，表面为阴极，阳极内部设有阳极钽丝；所述钽电容器基体的阴极与所述阴极引出线电连接，所述钽电容器基体内的钽丝阳极焊接在所述阳极引出线上形成电连接。
所述阳极钽丝的直径为0.19～0.5mm。
所述钽电容器基体采用比容为1000～200000μF·V/g的钽粉，按4.0～12.0g/cm3的压制密度压制成型的阳极坯块最为阳极。
所述模压料封装外壳为阻燃模压料。
所述阴极引出线的制备方法，它包含以下步骤：
（1）将金属镍进行轧制、拉丝、退火的工艺，得到镍线；
（2）将镍线放入冲压模具中，冲压成为“钉头”结构形状的引线，然后用去污剂除去引线上的油污并晾干；
（3）将冲压成型的“钉头”引线进行电镀，直至镀层厚度达到5μm～15μm，电镀后进行清洗、晾干即得到轴向模压钽电容器阴极引出线。
所述的“钉头”结构形状由“钉头”部分和垂直于“钉头”部分的阴极引线部分组成，其中“钉头”部分为圆形、一字型、梅花形中的一种。
所述的镀层为锡层或锡铅层。
由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式中以比容为1000～200000μF·V/g的钽粉、直径为0.19～0.5mm阳极钽丝为原料，在4.0～12.0g/cm3的压制密度下压制成型为坯块，通过真空烧结形成阳极坯块，再通过电介质形成、阴极制备和封装等处理制得轴向钽电容器。该轴向钽电容器结构简单、制造工艺方便。
本发明的有益效果在于：制作出的阴极引出线采用“钉头”结构设计，在没有增大引线与电容器阴极的接触电阻，没有减小引线和模压料之间的拉拔力的前提条件下，电容器轴向方向设计对称，包裹钽芯子的模压料层厚度均匀、且最小，增大了钽芯子设计的空间至少30%以上，提高了钽电容器的性能。
附图说明
图1为现有的轴向模压钽电容器结构示意图；
图2为本发明阴极引出线的结构示意图；
图3为本发明应用在轴向模压钽电容器的结构示意图。
其中，1-阳极引出线，2-模压料，3-钽芯子，4-折弯的阴极引线，5-阴极引线部分，6-“钉头”部分。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，本发明实施例提供一种轴向模压钽电容器，该电容器的结构为：在模压料封装外壳2内设置钽电容器基体3、阴极引出线5和阳极引出线1。钽电容器基体3内部为阳极，表面为阴极，阳极内部设有阳极钽丝；钽电容器基体3的阴极与阴极引出线5电连接，钽电容器基体3内的钽丝阳极焊接在阳极引出线1上形成电连接。阳极钽丝的直径为0.19～0.5mm，钽电容器基体采用比容为1000～200000μF·V/g的钽粉，按4.0～12.0g/cm3的压制密度压制成型为坯块，通过真空烧结形成阳极坯块，再通过电介质形成、阴极制备和封装等处理制得轴向模压钽电容器。该轴向模压钽电容器结构简单、制造工艺方便。
上述轴向模压电容器的阴极引出线采用“钉头”结构设计，在没有增大引线与电容器阴极的接触电阻，没有减小引线和模压料之间的拉拔力的前提条件下，电容器轴向方向设计对称，包裹钽芯子的模压料层厚度均匀、且最小，增大了钽芯子设计的空间至少30%以上，提高了钽电容器的性能。
制备以上轴向模压电容器，具体按下述步骤进行：
（1）制备阳极坯块：将比容为1000～200000μF·V/g的钽粉末、直径为0.19～0.5mm阳极钽丝为原料，按4.0～12.0g/cm3的压制密度压制成型为坯块，对坯块进行1200～2050℃、2×10-3Torr真空条件下烧结10～30min，得到轴向模压钽电容器阳极坯块；
（2）点焊组架：按照一定的尺寸要求将烧结后的阳极坯块焊接到不锈钢条上，将焊有阳极坯块的不锈钢条插入形成框架中，便于批量生产；
（3）制备电介质层：在60～85℃条件下，将点焊组架的阳极坯块放入装有浓度为0.1%～1%的磷酸或硝酸电解液的形成槽内，使用20～300V的直流电压，以8～200mA/g的电流密度在所述阳极坯块上形成电介质层，形成的介质层厚度达到电容器耐压所规定的介质层厚度；
（4）制备阴极层:在40～60℃条件下，将已形成介质层的坯块浸渍比重为1.1～1.9的硝酸锰溶液，使硝酸锰溶液渗透到坯块内部的微孔空隙中，然后在220～300℃高温、10%～70%水蒸气条件下分解3～8min，冷却后重复浸渍、热分解硝酸锰溶液10～20次，达到所规定的二氧化锰阴极层厚度。之后在坯块二氧化锰层表面涂覆石墨和银浆层作为阴极引出层；
（5）正负极引出：把涂覆过银浆的坯块按规定的尺寸从不锈钢条上切割下来，然后将坯块的阳极钽丝焊接到阳极引出线上、坯块的阴极引出层使用导电高分子银膏粘接到阴极引出线的“钉头”部分作为钽电容器的正、负极，放入150～220烘箱中固化30～50min；
（6）封装：使用阻燃模压料在150～180℃条件下，在精密的模具内将产品封装成为符合标准规定的形状和尺寸，即得到轴向模压钽电容器。
为了使制得的电容器更趋完善，还需对上述制得的电容器进行后续处理，具体步骤如下：
a.使用激光打印规格和正极标志；
b.在85～125℃烘箱内对电容器施加1.0～1.2倍额定电压进行老炼；
c.按照标准规定对老炼后的电容器进行电参数测量；
d.对电容器的正负极引出线进行整形；
e.检验后包装入库或使用。
本发明所述阴极引出线的制备方法，它包含以下步骤：
（1）将金属镍进行轧制、拉丝、退火的工艺，得到镍线；
（2）将镍线放入冲压模具中，冲压成为“钉头”结构形状的引线，然后用去污剂除去引线上的油污并晾干；
（3）将冲压成型的“钉头”引线进行电镀，直至镀层厚度达到5μm～15μm，电镀后进行清洗、晾干即得到轴向模压钽电容器阴极引出线。
所述的“钉头”结构形状由“钉头”部分和垂直于“钉头”部分的阴极引线部分组成，其中“钉头”部分为圆形、一字型、梅花形中的一种。
所述的镀层为锡层或锡铅层。
如图3，钽芯子3装入模压料2中，钽芯子3的阳极钽丝与阳极引出线1焊接形成电连接并由阳极引出线1引出，钽芯子银浆层与阴极引出线的“钉头”部分6通过银膏粘接形成电连接并由阴极引线部分5引出，取代了现有结构中的折弯的阴极引线4。
以轴向模压钽电容器CA43型B、C壳小体积产品为例，按现有的阴极引出线和本发明的“钉头”阴极引出线分别作为B、C壳的阴极引出线。现有阴极引出线弯折部分按一般厚度0.15mm计算，钽芯或阴极引出线到模压料外围到的最小距离按0.30mm计算。通过计算可以得出如表1、表2的数据。
表1现有工艺和本发明工艺应用在CA43型B壳的对比
Figure BDA0000409462120000061
表2现有工艺和本发明工艺应用在CA43型C壳的对比
Figure BDA0000409462120000062
从表1、2的计算结果可以看出，本发明工艺生产的钽电容器的钽芯体积增加明显，至少30%以上，增大了钽电容器阳极设计的空间，提高了钽电容器的性能。

Claims (5)

1.一种轴向模压钽电容器及其制造方法，其特征在于：该电容器包括：
模压料封装外壳内设置钽电容器基体、阴极引出线和阳极引出线。所述的钽电容器基体内部为阳极，表面为阴极，阳极内部设有阳极钽丝；所述钽电容器基体的阴极与所述阴极引出线电连接，所述钽电容器基体内的钽丝阳极焊接在所述阳极引出线上形成电连接。
所述阴极引出线的制备方法，它包含以下步骤：
（1）将金属镍进行轧制、拉丝、退火的工艺，得到镍线；
（2）将镍线放入冲压模具中，冲压成为“钉头”结构形状的引线，然后用去污剂除去引线上的油污并晾干；
（3）将冲压成型的“钉头”引线进行电镀，直至镀层厚度达到5μm～15μm，电镀后进行清洗、晾干即得到轴向模压钽电容器阴极引出线。
2.根据权利要求1所述的钽电容器，其特征在于，所述阳极钽丝的直径为0.19～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的钽电容器，其特征在于，所述轴向模压钽电容器的阳极基体采用的比容为1000～200000μF·V/g的钽粉，按4.0～12.0g/cm3的压制密度压制成型为阳极坯块。
4.根据权利要求1所述的轴向模压钽电容器阴极引出线的制备方法，其特征在于：所述的“钉头”结构形状由“钉头”部分和垂直于“钉头”部分的阴极引线部分组成，其中“钉头”部分为圆形、一字型、梅花形中的一种。
5.根据权利要求1所述的钽电容器阴极引出线的制备方法，其特征在于：所述的镀层为锡层或锡铅层。
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