CN108091490A - 阳极钽块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阳极钽块及其制备方法。该阳极钽块包括柱状的钽块本体,钽块本体的侧壁沿其径向等距间隔设有多个凹槽,每个凹槽贯穿钽块本体沿其轴线方向的两端,凹槽的深度为钽块本体半径的5%‑80%,其有效降低非固体电解质钽电容器ESR值。上述阳极钽块的制备方法,其包括:将钽粉压制形成上述阳极钽块的坯体,真空烧结。以制得上述有效降低非固体电解质钽电容器ESR值的阳极钽块,同时便于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及非固体电解质钽电容器制造技术领域,且特别涉及一种阳极钽块及其制备方法。
背景技术
钽电解电容器由于其体积小、容量大、漏电流小、低损耗、寿命长等诸多优异性能而被广泛的应用于各种民用和军用电子产品中。随着工业革命的发展和深入,对元器件的精度要求越来越严格,作为元器件中的重要一员,对电容器的可靠性要求也越来越高,特别是针对非固体钽电解电容器,由于此类产品的特殊性,目前很难找到一种替代品,而此类产品的与瓷介电容器或固体钽电容器相比,往往等效串联电阻值(ESR值)占比更高,使得产品在使用过程中的发热量更大,导致产品的寿命等变短,也同时制约着此类产品的滤波效果等。
因此,降低此类电容器的ESR值,是此类电容器发展的一个趋势和方向,也是此类电容器生产厂家极需解决的一个关键难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阳极钽块,其有效降低非固体电解质钽电容器ESR值。
本发明的另一目的在于提供一种上述阳极坦块的制备方法,以制得上述有效降低非固体电解质钽电容器ESR值的阳极钽块,同时便于工业化生产。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种阳极钽块,其包括柱状的钽块本体,钽块本体的侧壁沿其径向等距间隔设有多个凹槽,每个凹槽贯穿钽块本体沿其轴线方向的两端,凹槽的深度为钽块本体半径的5%-80%。
本发明提出一种阳极钽块的制备方法,包括:将钽粉压制形成上述阳极钽块的坯体后,真空烧结。
本发明实施例的阳极钽块及其制备方法的有益效果是:
在产品的生产工艺允许的范围内,通过将阳极钽块的形状从原来的圆柱状调整到现在的瓣状柱体,具体为柱状的钽块本体,钽块本体的侧壁沿其周向等距间隔设有多个凹槽,每个凹槽贯穿钽块本体沿其轴线方向的两端,凹槽靠近钽块本体的轴线的一侧为弧面,多个凹槽的多个弧面的截面位于同一圆上。通过阳极钽块的形状改变,有效降低了非固体电解质钽电解电容器的ESR值,大大缓解了非固体电解质钽电解电容器ESR值大,发热量大的问题,提高了产品的寿命和可靠性,同时提高了产品的使用效果,如滤波等,为市场的对该类型产品高精度要求提供了生产制造保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的阳极钽块的结构示意图;
图2为本发明提供的另一种阳极钽块的结构示意图。
图中:10a-阳极钽块;10b-阳极钽块;110-钽块本体;120-凹槽;130-瓣。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的阳极钽块及其制备方法进行具体说明。
本发明提供一种阳极钽块10a,其包括柱状的钽块本体110。此处的柱状优选为圆柱。
其中,钽块本体110的侧壁沿其径向等距间隔设有多个凹槽120,每个凹槽120贯穿钽块本体110沿其轴线方向的两端,从而相邻的任意两个凹槽120将柱状的钽块本体110分为瓣状柱体,多个凹槽120将钽块本体110分为多瓣130。需要说明的是,此处的多个为两个及两个以上。
其中,凹槽120靠近钽块本体110的轴线的一侧可以为平面,优选为弧面,增大接触面积。
可选地,如图2所示,另一种阳极钽块10b中,多个凹槽120的多个弧面的截面位于钽块本体110的截面的同一同心圆上。如图1所示,优选阳极钽块10a中,弧面向远离钽块本体110的轴线的一侧突起。
从而保证每个瓣130的形状相同的基础上,阳极钽块10a的轴线与弧面之间的距离相同,使阳极钽块10a的瓣130的分布更为均匀,同时,瓣状结构的阳极钽块10a,与电解液的接触面更大,浸润度更高,浸润更为均匀,从而在同等条件下,ESR值更小。
其中,凹槽120的数量为2-10,优选为2-8,更优选为2-6。例如3、4、5、6或9个等,本领域工作人员可根据实际情况进行设定。
优选地,钽块本体110直径为1-36mm,优选为5-24mm,更优选为6-16mm,例如钽块本体110直径为1mm、3mm、5mm、8mm、11mm、15mm、18mm、25mm、29mm、30mm或36mm。
更优选地,凹槽120的深度为钽块本体110半径的5%-80%,优选为15%-70%,更优选为20%-60%,瓣130状结构的稳定性更佳,同时ESR值更小。此处所述的深度是指凹槽120远离钽块本体110的轴线的一侧与凹槽120靠近钽块本体110的轴线的一侧的距离。
凹槽120宽度为0.08-2.1mm,优选为0.1-2mm,例如0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.7mm、0.9mm、1.3mm、1.5mm或2mm等,该范围内,进一步降低ESR值。其中,凹槽120的宽度是与弧面相邻的两侧之间的距离。优选,围成凹槽120的且与弧面相邻的两侧平行设置。
综上,通过凹槽120的设置以及凹槽120的尺寸的优化,有效提高阳极钽块10a与电解液的接触面积,浸润度更高,浸润更为均匀,从而在同等条件下,ESR值更小。
本发明还提供一种阳极钽块的制备方法,其包括:
S.1将钽粉压制形成上述阳极钽块的坯体。
其中,优选地,钽粉的比容为1000-70000μF·V/g,例如2000μF·V/g、3000μF·V/g、4000μF·V/g、8000μF·V/g、10000μF·V/g、15000μF·V/g、25000μF·V/g、40000μF·V/g、60000μF·V/g或65000μF·V/g等,同时采用该范围内的钽粉进行上述阳极钽块的制备,有效提高上述阳极钽块的电量。
优选地,还包括于压制前根据阳极钽块的规格尺寸,设计符合标准的阳极钽块成型单的相关参数,相关参数包括形成电压、设计比容、成型密度、烧结温度以及烧结时间等。
其中,阳极钽块的形成电压为10V-240V,例如10V、40V、70V、100V、130V、170V、200V或240V等。对于不同规格尺寸的阳极钽块,可根据阳极钽块的形成电压在阳极钽块的额定电压的1.5倍以上,并位于钽粉的击穿电压以下进行具体对应的形成电压的选择。其中,阳极钽块的额定电压一般为6.3V-125V,击穿电压为100-360V。
其中压制成型选择相应的瓣状成型模具进行压制成型。相应的瓣状成型模具可根据实际情况进行设置。瓣状成型模具的结构与瓣状的阳极钽块的结构互补。
阳极钽块的成型密度为5g/cm3-10g/cm3,例如阳极钽块的成型密度为5g/cm3、6g/cm3、6.5g/cm3、7.5g/cm3、8.5g/cm3或9g/cm3等。具体地,对于某一规格的阳极钽块的具体的密度参照现有技术,以具体比容的钽粉而定。
S2.真空烧结。
优选地,于1.0×10-4-1.0×10-5tor,1200℃-2050℃的条件下真空烧结,例如在1250℃、1450℃、1550℃、1700℃、1950℃或2000℃的条件下烧结。
其中,优选烧结10-60min。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种阳极钽块,其由以下方法制得:
(1)根据非固体钽电容器生产原理,选择用于阳极钽块成型的钽粉,钽粉的比容为15000μF·V/g。
(2)由于比容为15000μF·V/g的钽粉的击穿电压为200V左右,而产品的额定电压为100V,因此将阳极钽块的形成电压设计为150V,外形尺寸根据该规格外形尺寸设定为根据此类钽粉的常规压实密度范围为5~6g/cm3,设定压实密度为5.5g/cm3。
(3)使用步骤(1)所选择的钽粉,并按照步骤(2)中的相关参数选择常规圆柱体模具压制形成阳极钽块。
(4)将成型的阳极钽块进行真空烧结,烧结温度为1500℃,时间为30min;烧结后,产品的实际密度为7.2g/cm3,烧结后阳极钽块的比容为16080μF·V/g。
以XX型号产品100V600μF进行试验,使用按照上述步骤生产出来的阳极钽块生产钽电容器,在室温25℃的条件下,钽电容器的ESR值如表1所示。
表1室温(25℃)条件下,钽电容器ESR值
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
C(μF) | 605 | 610 | 612 | 604 | 613 | 608 | 610 | 609 | 610 | 601 |
ESR(mΩ) | 631 | 651 | 621 | 635 | 625 | 623 | 642 | 601 | 599 | 638 |
根据表1可得,本实施例提供的XX型号产品100V600μF的ESR值在599~651mΩ之间
实施例2
一种可降低非固体电解质钽电容器ESR值的阳极钽块的制备方法,包括以下步骤:
(1)根据非固体钽电容器生产原理,选择用于阳极钽块成型的钽粉,钽粉的比容为15000μF·V/g。
(2)由于比容为15000μF·V/g的钽粉的击穿电压为200V左右,而产品的额定电压为100V,因此将阳极钽块的形成电压设计为150V,外形尺寸根据该规格外形尺寸设定为根据此类钽粉的常规压实密度范围为5~6g/cm3,设定压实密度为5.5g/cm3。
(3)使用步骤(1)所选择的钽粉,并按照步骤(2)中的相关参数选择4瓣柱体,即设有4个凹槽。其中,选择每个瓣的述凹槽远离钽块本体的轴线的一侧与凹槽靠近钽块本体的轴线的一侧的距离为钽块本体半径的40%的模具压制形成阳极钽块。
(4)将成型的阳极钽块进行真空烧结,烧结温度为1500℃,时间为30min;烧结后,产品的实际密度为7.18g/cm3,烧结后阳极钽块的比容为16150μF·V/g。
以XX型号产品100V600μF进行试验,使用按照上述步骤生产出来的阳极钽块生产钽电容器,在室温25℃的条件下,钽电容器的ESR值如表2所示。
表2室温(25℃)条件下,钽电容器ESR值
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
C(μF) | 615 | 610 | 620 | 614 | 618 | 609 | 608 | 616 | 621 | 619 |
ESR(mΩ) | 311 | 306 | 314 | 299 | 302 | 307 | 316 | 310 | 298 | 306 |
实施例2与实施例1的区别仅在于,实施例1中,采用现有的圆柱状的阳极钽块,实施例2中,采用本发明提供的瓣状的阳极钽块。
根据表2,实施例2提供的XX型号产品100V600μF的ESR值在298~314mΩ之间,远远小于实施例1中的599~651mΩ,有效降低ESR值,有效解决现有技术中存在阳极钽块的发热量更大,产品的寿命变短,滤波效果不佳等问题。
实施例3
一种可降低非固体电解质钽电容器ESR值的阳极钽块的制备方法,包括以下步骤:
(1)根据非固体钽电容器生产原理,选择用于阳极钽块成型的钽粉,钽粉的比容为15000μF·V/g;
(2)由于比容为15000μF·V/g的钽粉的击穿电压为200V左右,而产品的额定电压为100V,因此将阳极钽块的形成电压设计为150V,外形尺寸根据该规格外形尺寸设定为根据此类钽粉的常规压实密度范围为5~6g/cm3设定压实密度为5.8g/cm3。
(3)使用步骤(1)所选择的钽粉,并按照步骤(2)中的相关参数选择4瓣柱体,即设有4个凹槽。其中,选择每个瓣的凹槽远离钽块本体的轴线的一侧与凹槽靠近钽块本体的轴线的一侧的距离为钽块本体半径的40%的模具压制形成阳极钽块。
(4)将成型的阳极钽块进行真空烧结,烧结温度为1480℃,时间为30min;烧结后,产品的实际密度为7.23g/cm3,烧结后阳极钽块的比容为16000μF·V/g。
以XX型号产品100V600μF进行试验,使用按照上述步骤生产出来的阳极钽块生产钽电容器,在室温25℃的条件下,钽电容器的ESR值如表3所示。
表3室温(25℃)条件下,钽电容器ESR值
根据表3可得,实施例3提供的阳极钽块的ESR值在305~339mΩ之间。
其中,需要说明的是,XX型号产品100V600μF是指实施例1-3中的产品的型号相同。
综上,将上述实施例1、实施例2和实施例3进行对比可以看出,通过将阳极钽块的形状从原来的圆柱状调整到现在的瓣状柱体,有效降低了非固体电解质钽电解电容器的ESR值,大大缓解了非固体电解质钽电解电容器ESR值大,发热量大的问题,提高了产品的寿命和可靠性,同时提高了产品的使用效果,如滤波等,为市场的对该类型产品高精度要求提供了生产制造保障。
综上所述,本发明实施例提供的阳极钽块,其有效降低非固体电解质钽电容器ESR值。上述阳极坦块的制备方法,可制得上述有效降低非固体电解质钽电容器ESR值的阳极钽块,同时便于工业化生产。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种阳极钽块,其特征在于,包括柱状的钽块本体,所述钽块本体的侧壁沿其径向等距间隔设有多个凹槽,每个所述凹槽贯穿所述钽块本体沿其轴线方向的两端,所述凹槽的深度为所述钽块本体半径的5%-80%。
2.根据权利要求1所述的阳极钽块,其特征在于,所述凹槽的数量为2-10,优选为2-8,更优选为2-6。
3.根据权利要求1所述的阳极钽块,其特征在于,所述钽块本体直径为1-36mm,优选为5-24mm,更优选为6-16mm。
4.根据权利要求1所述的阳极钽块,其特征在于,所述凹槽的深度为所述钽块本体半径的15%-70%,优选为20%-60%。
5.根据权利要求1所述的阳极钽块,其特征在于,所述凹槽的宽度为0.08-2.1mm,优选为0.1-2mm。
6.一种阳极钽块的制备方法,其特征在于,将钽粉压制形成如权利要求1-5任意一项所述的阳极钽块的坯体后,真空烧结。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述钽粉的比容为1000-70000μF·V/g。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,于1.0×10-4-1.0×10-5tor,1200℃-2050℃的条件下真空烧结。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述阳极钽块的形成电压为10V-240V。
10.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述阳极钽块的成型密度为5g/cm3-10g/cm3。
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