CN106206018A - 一种电解电容器电化学形成设备系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电解电容器电化学形成设备系统，所述前处理单元中操作台上设置有依次通过传送带连接的清洗装置、漂洗装置、脱水/干燥装置和提高浸润性处理装置，所述前处理单元中的提高浸润性处理装置还通过传送带与形成处理单元中的形成槽连接，形成槽通过传送带与后处理单元中的喷淋装置、煮洗装置、热处理装置和表面致密装置依次连接。本发明通过设置前处理单元、形成处理单元和后处理单元，前处理单元能够有效祛除阳极体表面的杂质和其它污染物，形成处理单元利用低温和高温的组合形成装置显著提高介质氧化膜的质量，形成后处理单元通过修复和密致过程能够充分隔离介质氧化膜表面的瑕疵，降低介质氧化膜失效的风险。

Description

一种电解电容器电化学形成设备系统
技术领域
本发明涉及钽电容器制造技术领域，具体涉及一种电解电容器电化学形成设备系统。
背景技术
随着现代电子整机系统的快速发展，航空、航天、通讯以及微电子等领域对元器件的性能指标要求也越来越高。电解电容器是电子技术的重要元器件之一，特别是钽电解电容器由于具有体积效率和可靠性高、稳定性好等优点，在电容器行业占据重要的位置。由于现代电子电路的功率不断提高，电子元器件使用电路的电压和频率都有了较大的提升，要求电路中的电子元器件能够承受较大的电压和电流的冲击，能够承受较大纹波电流，而且具有更大的容量。因此，需要电容器在不增大体积的情况下既要提高容量，增大电容器的比表面积，又要提高电容器的耐压能力和可靠性。因此，对电解电容器的设计、制作提出了更高的要求，而电容器的设计受材料限制很难再有大的突破。那么形成过程中最大限度地提高比表面积，提高产品的性能就是最为主要的突破口。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电解电容器电化学形成设备系统，该电解电容器电化学形成设备系统能够最大限度地使得形 成溶液浸透到阳极芯子内部的微孔，形成的电介质面积尽可能接近理论值，再通过表面处理的方法提高电解质在这些微孔中的渗透性，从而为低电压形成产品的可靠性提供了一定的保证。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种电解电容器电化学形成设备系统，包括前处理单元、形成处理单元和后处理单元；所述前处理单元中操作台上设置有依次通过传送带连接的清洗装置、漂洗装置、脱水/干燥装置和提高浸润性处理装置，所述前处理单元中的提高浸润性处理装置还通过传送带与形成处理单元中的形成槽连接，形成槽通过传送带与后处理单元中的喷淋装置、煮洗装置、热处理装置和表面致密装置依次连接。
所述形成处理单元的形成槽由控制面板B调节控制，所述形成槽与输液总管的一端连接，输液总管的另一端连接至三通阀的输出口，三通阀的两个输入口分别通过输液支管A和输液支管B与高温储液箱和低温储液箱连接。
所述高温储液箱和低温储液箱内分别设置有加热装置和冷凝装置，且高温储液箱和低温储液箱内均设置有温度检测仪。
所述输液总管上还设置有泵，泵通过导线与电源连接，且导线上还设置有电流密度检测仪。
所述形成槽上方还设置有热吹风装置。
所述表面致密装置中的密致箱内固定设置有产品架，密致箱的底部还设置有排水孔，顶部设置有蒸汽分散孔，蒸汽分散孔通过蒸汽管道与蒸汽发生器连接。
所述操作台的侧面上还设置有移动轨道，机械手通过可移动支架活动安装在移动轨道上。
所述操作台上还设置有产品架放置槽和产品堆放槽。
所述操作台的侧壁上还设置有用于调节控制的控制面板A。
所述脱水/干燥装置内还设置有暖风产生装置。
所述输液总管上还设置有流量检测仪、pH值检测仪和电导率检测仪。
所述低温储液箱的温度控制在-5～65℃，低温储液箱的容积是形成槽容积的5～15倍。
所述高温储液箱的温度控制在45～95℃，高温储液箱的容积是形成槽容积的5～15倍。
本发明的有益效果在于：通过设置前处理单元、形成处理单元和后处理单元，前处理单元能够有效祛除阳极体表面的杂质和其它污染物，提高电解液在微孔内的渗透性，提高形成后电容器的容量，形成处理单元利用低温和高温的组合形成装置显著提高介质氧化膜的质量，避免高温、高压和大电流同时作用过程，利于防止氧化膜表面的晶化，形成后处理单元通过热释-水合过程和密致过程能够充分隔离介质氧化膜表面的瑕疵，降低介质氧化膜失效的风险，提高介质氧化膜的可靠性。通过本装置形成的介质氧化膜的均匀性和致密性有很大的改善，产品的耐压能力有大幅的提升，产品的稳定性和可靠性也有明显的改善。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是图1中前处理单元的结构示意图；
图3是图1中形成处理单元的结构示意图；
图4是图1中后处理单元的表面致密装置的结构示意图；
图中：1-前处理单元，101-机械手，102-可移动支架，103-移动轨道，104-操作台，105-产品架放置槽，106-清洗装置，107-漂洗装置，108-脱水/干燥装置，109-暖风产生装置，110-提高浸润性处理装置，111-产品堆放槽，112-控制面板A，2-形成处理单元，201-冷凝装置，202-低温储液箱，203-温度检测仪，204-高温储液箱，205-加热装置，206-输液支管A，207-形成槽，208-热吹风装置，209-控制面板B，210-电源，211-电流密度检测仪，212-导线，213-流量检测仪，214-pH值检测仪，215-电导率检测仪，216-泵，217-输液总管，218-三通阀，219-输液支管B，3-后处理单元，31-喷淋装置，32-煮洗装置，33-热处理装置，34-表面致密装置，341-产品架，342-密致箱，343-排水孔，344-蒸汽分散孔，345-蒸汽管道，346-蒸汽发生器。
具体实施方式
下面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1～4所示的一种电解电容器电化学形成设备系统，包括前处理单元1、形成处理单元2和后处理单元3；所述前处理单元1中操作台104上设置有依次通过传送带连接的清洗装置106、漂洗装置107、脱水/干燥装置108和提高浸润性处理装置110，所述前处理单元1中的提高浸润性处理装置110还通过传送带与形成处理单元2中的形成槽207连接，形成槽207通过传送带与后处理单元3中的喷淋装置31、煮洗装置32、热处理装置33和表面致密装置34依次连接。
前处理单元1中操作台104的侧面上还设置有移动轨道103，机械手101通过可移动支架102活动安装在移动轨道103上。所述操作台104上还设置有产品架放置槽105和产品堆放槽111。所述104的侧壁上还设置有用于调节控制的控制面板A112。所述脱水/干燥装置108内还设 置有暖风产生装置109。
其中清洗装置106包含一个耐酸碱的储液箱和一个升降伺服电机。伺服电机的升降幅度和升降频率随产品可调。漂洗装置107主要使用去离子水对阳-芯子表面进行冲洗，冲洗方式可以是旋转式，也可以是平躺式，一般对质量较大的芯子使用平躺式冲洗方法，较小的使用旋转式。清净后的阳极芯子进行脱水处理，脱水/干燥装置108为等大小的槽子组成梯形，脱水时产品需要从低到高逐次进行。脱水后的产品自动置于干燥平台进行干燥，干燥的温度、时间等参数需要根据产品的大小和粉型特点决定，采用暖风干燥方式，暖风发生装置位于处理槽下方，暖风的温度和气流大小可控。
形成处理单元2的形成槽207由控制面板B209调节控制，所述形成槽207与输液总管217的一端连接，输液总管217的另一端连接至三通阀218的输出口，三通阀218的两个输入口分别通过输液支管A206和输液支管B219与高温储液箱204和低温储液箱202连接。所述高温储液箱204和低温储液箱202内分别设置有加热装置205和冷凝装置201，且高温储液箱204和低温储液箱202内均设置有温度检测仪203。所述输液总管217上还设置有泵216，泵216通过导线212与电源210连接，且导线212上还设置有电流密度检测仪211。所述形成槽207上方还设置有热吹风装置208。所述输液总管217上还设置有流量检测仪213、pH值检测仪214和电导率检测仪215。
形成电源210安装在形成槽207旁边，尽量减小传输过程中引起的压降。电源210的输出端安装电流密度检测仪211。
低温储液箱202中或周围安装冷凝装置201，低温储液箱202的温度控制在-5～65℃，更好是在-3～55℃。低温储液箱202的容积是形成槽容积的5～15倍，更好是6～12倍。流量控制仪213测试和控制形成槽中新溶液的交换量，适宜范围是0.1～25L/min，电导率检测仪2015和pH值检测仪214根据技术要求配置，并和配液组件之间 可以通过传感器控制电磁阀实现智能控制。温度、储液箱的加液阀门和冷凝装置的开关之间也通过传感器实现智能控制。
高温储液箱204中或周围安装液体加热装置205，高温储液箱204的温度控制在45～95℃，更好是在55～90℃。高温储液箱204的容积是形成槽容积的5～15倍，更好是6～12倍。高温形成组件与低温形成组件共用，各个检测仪器和检测范围根据需要调整。流量控制仪201测试和控制形成槽207中新溶液的交换量，适宜范围是0.5～50L/min，电导率检测仪215和pH值检测仪214根据技术要求配置，并和配液组件之间可以通过传感器控制电磁阀实现智能控制。温度、储液箱的加液阀门和冷凝装置的开关之间也通过传感器实现智能控制。
形成过程电流和电压的变化曲线通过液晶显示屏可以直接观察。并安装一个电位差测试仪，以便随时监测形成槽中的电位分布。使用与其中的冷却和冷凝设备不宜有液体或者气体的排放，也不宜带有快速的冷却功能。
热吹风装置208主要应用在高温组件，通过在垂直和水平方向吹送暖风，防止水汽在装配杆上凝结。暖风的温度以高于形成液的温度+5～10℃为宜，风速为0.05-5m/s，优选0.1-3m/s。当设备出现故障，或者参数超出设定值范围，设备开始报警，并停止工作。
后处理单元3中的表面致密装置34中的密致箱342内固定设置有产品架341，密致箱342的底部还设置有排水孔343，顶部设置有蒸汽分散孔344，蒸汽分散孔344通过蒸汽管道345与蒸汽发生器346连接。
形成结束后的阳极体经过喷淋、煮洗，再在240～450℃的空气或充氮气的高温炉中进行热处理，该过程使用现有的设备。高温热处理过程产生很大的热量和应力，形成的介质氧化膜的表面会发生很大的形变，甚至出现破裂，通常需要对阳极体进行修复和密致。修复是在之前的形成设备中完成的，使用高温组件对氧化膜进行修复。其中 喷淋、煮洗和热处理采用现有装置完成。
密致是在蒸汽环境中进行的，表面致密装置34主要包括蒸汽发生器346和密致箱342，蒸汽从密致箱342顶部进入，垂直通过产品，产品连同框架放置在栅栏型支架上，栅栏下面是排水孔343，冷却的水汽和凝聚的水从孔中排除。
形成设备包括形成前处理、形成和形成后处理，前处理能够有效祛除阳极体表面的杂质和其它污染物，提高电解液在微孔内的渗透性，提高形成后电容器的容量，形成环节利用低温和高温的组合形成装置显著提高介质氧化膜的质量，避免高温、高压和大电流同时作用过程，利于防止氧化膜表面的晶化，形成后处理通过热释-水合过程和密致过程能够充分隔离介质氧化膜表面的瑕疵，降低介质氧化膜失效的风险，提高介质氧化膜的可靠性。通过本装置形成的介质氧化膜的均匀性和致密性有很大的改善，产品的耐压能力有大幅的提升，产品的稳定性和可靠性也有明显的改善。
本发明通过设置前处理单元、形成处理单元和后处理单元，前处理单元能够有效祛除阳极体表面的杂质和其它污染物，形成处理单元利用低温和高温的组合形成装置显著提高介质氧化膜的质量，形成后处理单元通过修复和密致过程能够充分隔离介质氧化膜表面的瑕疵，降低介质氧化膜失效的风险；本发明能够最大限度地使得形成溶液浸透到阳极芯子内部的微孔，形成的电介质面积尽可能接近理论值，再通过表面处理的方法提高电解质在这些微孔中的渗透性，从而为低电压形成产品的可靠性提供了一定的保证；通过本装置形成的介质氧化膜的均匀性和致密性有很大的改善，产品的耐压能力有大幅的提升，产品的稳定性和可靠性也有明显的改善。

Claims (10)

1.一种电解电容器电化学形成设备系统，包括前处理单元(1)、形成处理单元(2)和后处理单元(3)，其特征在于：所述前处理单元(1)中操作台(104)上设置有依次通过传送带连接的清洗装置(106)、漂洗装置(107)、脱水/干燥装置(108)和提高浸润性处理装置(110)，所述前处理单元(1)中的提高浸润性处理装置(110)还通过传送带与形成处理单元(2)中的形成槽(207)连接，形成槽(207)通过传送带与后处理单元(3)中的喷淋装置(31)、煮洗装置(32)、热处理装置(33)和表面致密装置(34)依次连接。
2.如权利要求1所述的电解电容器电化学形成设备系统，其特征在于：所述形成处理单元(2)的形成槽(207)由控制面板B(209)调节控制，所述形成槽(207)与输液总管(217)的一端连接，输液总管(217)的另一端连接至三通阀(218)的输出口，三通阀(218)的两个输入口分别通过输液支管A(206)和输液支管B(219)与高温储液箱(204)和低温储液箱(202)连接。
3.如权利要求2所述的电解电容器电化学形成设备系统，其特征在于：所述高温储液箱(204)和低温储液箱(202)内分别设置有加热装置(205)和冷凝装置(201)，且高温储液箱(204)和低温储液箱(202)内均设置有温度检测仪(203)。
4.如权利要求2所述的电解电容器电化学形成设备系统，其特征在于：所述输液总管(217)上还设置有泵(216)，泵(216)通过导线(212)与电源(210)连接，且导线(212)上还设置有电流密度检测仪(211)；形成槽(207)上方还设置有热吹风装置(208)。
5.如权利要求1～4中任一所述的电解电容器电化学形成设备系统，其特征在于：所述表面致密装置(34)中的密致箱(342)内固定设置有产品架(341)，密致箱(342)的底部还设置有排水孔(343)，顶部设置有蒸汽分散孔(344)，蒸汽分散孔(344)通过蒸汽管道(345)与蒸汽发生器(346)连接。
6.如权利要求1～3中任一所述的电解电容器电化学形成设备系统，其特征在于：所述操作台(104)的侧面上设置有移动轨道(103)，机械手(101)通过可移动支架(102)活动安装在移动轨道(103)上，操作台(104)上还设置有产品架放置槽(105)和产品堆放槽(111)，所有调节控制通过控制面板A(112)完成。
7.如权利要求1～4中任一所述的电解电容器电化学形成设备系统，其特征在于：所述脱水/干燥装置(108)内还设置有暖风产生装置(109)。
8.如权利要求2～4中任一所述的电解电容器电化学形成设备系统，其特征在于：所述输液总管(217)上还设置有流量检测仪(213)、pH值检测仪(214)和电导率检测仪(215)。
9.如权利要求2～4中任一所述的电解电容器电化学形成设备系统，其特征在于：所述低温储液箱(202)的温度控制在-5～65℃，低温储液箱(202)的容积是形成槽(207)容积的5～15倍。
10.如权利要求2～4中任一所述的电解电容器电化学形成设备系统，其特征在于：所述高温储液箱(204)的温度控制在45～95℃，高温储液箱(204)的容积是形成槽(207)容积的5～15倍。
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