CN110797190B - 一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产夹具及工艺 - Google Patents
一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产夹具及工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电容器制造领域，更具体地说，它涉及一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，旨在解决多芯组径向引线多层瓷介电容器在制造时电容器之间出现外形尺寸超差的问题，其技术方案要点是：包括承载板，所述承载板上开设有多个收纳电容器的排片槽，所述排片槽呈矩形，所述排片槽的四角处设有夹取孔。本发明通过夹具的设计，使得叠片后的多芯组径向引线多层瓷介电容器外形尺寸整齐，解决了外形尺寸偏差不可控的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电容器制造领域，更具体地说，它涉及一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺。
背景技术
随着现代技术的发展，客户对整机提出了小型化的要求，主要目的是节省空间，那么PCB电路板势必被要求越来越小型化了，进而使得径向引线多层瓷介电容器逐渐向小型化发展。
在额定电压和外形尺寸一定的情况下，由于存在工艺、材料及设备等多种因素的影响，所以单个多层瓷介电容器的电容量是有极限值的。径向引线多层瓷介电容器在制造时，厂家普遍采用单个多层瓷介电容器作为内部芯片，其生产流程一般依次经过电容器芯片焊接、焊接后清洗、包封环氧树脂层、打印标记、固化环氧树脂层、工序测试和包装这几个过程。由于单个电容器限制了电容量，所以导致包封出来的径向引线电容器的电容量也被限制在一定的范围内。
在内部芯片的尺寸固定的情况下，通过在两个端面焊接径向引线，那么其引线的安装间距也就被固定了。客户往往在引线安装间距不变的情况下，对电容量提出了更高的要求，单个多层瓷介电容器经过包封后是不可能满足客户要求的，这就需要将多个电容器并联以获取更大的电容量，电容量越大，需要并联的个数越多。
将多层瓷介电容器并联焊接且用环氧树脂包封成径向引线产品，存在的主要问题是，两个或两个以上的电容器在外形尺寸上不容易被对齐，从而产生外形尺寸超差。
鉴于上述已有技术所存在的欠缺，有必要加以改进，为此本申请人作了积极而有益的尝试，找到了解决问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产夹具及工艺，通过专用的夹具的设计，使得叠片后的多芯组径向引线多层瓷介电容器外形尺寸整齐，解决了外形尺寸偏差不可控的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产夹具，包括承载板，所述承载板上开设有多个收纳电容器的排片槽，所述排片槽呈矩形，所述排片槽的四角处设有夹取孔。
在进行电容器的生产时，将电容器放入排片槽内，由于片式多层瓷介电容器的外形尺寸是矩形的，所以设计的排片槽也是矩形的，使得电容器能够与排片槽贴合，难以在排片槽中晃动，保证先放和后放的电容器能够贴合；
但是，排片槽的尺寸与电容器大小贴合，也就使得电容器难以从排片槽中放入、取出，所以设置夹取孔，无论是在放入电容器、取出电容器、还是调整没放好电容器的过程中，都能更加方便。
本发明进一步设置为：所述排片槽的深度大于单个电容器的厚度，同时排片槽的深度小于多个电容器的总厚度。
在进行排片时，如果要将后放电容器准确的叠到先放电容器的正上方，就需要在放入后一电容器的同时观察前一电容器的位置，所以排片槽的厚度在保证对电容器锁定的情况下不宜过深；
所以设置排片槽深度大于单个电容器，在制造双芯组电容器时排片槽深度小于两个电容器的总厚度，在制造多芯组径向引线多层瓷介电容器时排片槽深度小于多个电容器的总厚度。
一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，其特征在于，
步骤一：根据所要制造的引线多层瓷介电容器尺寸来选择夹具，并将承载板水平放置；
步骤二：用镊子将第一个电容器放入排片槽，保证电容器的两条直角边尽可能与排片槽的两条直角边贴合；
步骤三：在第一个电容器的表面上均匀涂满填充剂；
步骤四：用镊子将第二个电容器放在涂覆有填充剂的电容器表面，并按压第二个电容器表面，排出两电容器叠片中可能存在的气泡，并挤出多余的填充剂；
步骤五，根据需求重复步骤三与步骤四，直至叠片至所需的电容器数量；
步骤六，对叠片后的电容器进行固化；
步骤七，将电容器从承载板中取出，并去除叠片后电容器上多余的填充剂；
步骤八，多芯组芯片焊接；
步骤九，焊接后清洗；
步骤十，包封环氧树脂层；
步骤十一，打印标记；
步骤十二，固化环氧树脂层；
步骤十三，工序测试和包装。
在进行生产时，相比常规的生产方式，增加了生产夹具的使用，夹具是为了保证先放入与后放入的电容器能够对齐，不产生外形尺寸的超差；
同时，电容器在并联焊接后，相互之间的空气比较难以排除，包封环氧树脂的过程中容易在产品的结合处产生气泡，从而使产品在低气压的情况下影响使用寿命，所以增加了填充剂的涂覆、固化、去除工艺步骤，通过填充剂在焊接前将相邻电容器之间填满，将空气气泡排出。
本发明进一步设置为：所述填充剂使用有机硅胶，有机硅胶的型号为K-704。
填充剂的可选范围极大，相比于其他填充剂、其他有机硅胶，选用K-704型有机硅胶的优点有多个；
首先它的介电强度为：16KV/mm，参与叠层的电容器最小尺寸一般为1210（即标称长度3.2mm，标称宽度2.5mm），以这种型号的电容器为例，其端面电极带宽为0.5mm，那么有机硅胶在1210尺寸上的击穿电压可达到2.2mm×16KV/mm=35.2KV，远高于目前瓷介电容器的最高设计电压；
第二，瓷介电容器对绝缘电阻的要求是不小于10000MΩ或100MΩ·uF取较小者，而K-704有机硅胶的绝缘电阻可达到2×1015Ω，远高于瓷介电容器本体的电阻；
第三，瓷介电容器的温度范围一般分为-55℃～85℃、-55℃～125℃、-55℃～150℃和-55℃～200℃这四种，而K-704有机硅胶能承受的温度范围为-60℃～250℃，高于瓷介电容器所能承受的温度范围，所以即使采用较高的温度对产品进行焊接，也不会对该有机硅胶造成破坏，不会出现空缺与气泡；
第四，K-704有机硅胶的介电常数较小，仅为2.96，即使填充到相邻电容器之间，对整体电容量的影响较小，可忽略不计；
第五，K-704有机硅胶具有较高抗拉强度和剪切强度，在产品用硅胶粘接固化后，即使受力也不会发生移位问题，保证了产品的对齐问题；
第六，硬度为30，硬度适中，在引线焊接过程中能够缓解电容器的热应力，防止电容器产生裂纹而失效。
本发明进一步设置为：所述步骤六分为三个阶段，
S1、自然放置1h～2h；
S2、在125℃±5℃的温度下加热0.5h～1h；
S3、自然放置大于等于10h。
在制造时，首先自然放置，一方面便于排出气泡，另一方面也是让其有一定的强度，第二步进行高温处理，加速固化，第三步在固化后稳定，让硅胶的粘接性较好。
本发明进一步设置为：所述步骤一中，在承载板挑选之后，承载板水平放置之前，在承载板底面粘上粘性层；
所述步骤二中，在第一个电容器放入排片槽时，电容器粘在粘性层上；
所述步骤七中，在电容器从承载板取出前，将粘性层从承载板上撕下。
在硅胶的涂覆时、电容器的叠片时，都可能会推动摩擦到第一个电容器，使第一个电容器在排片槽内轻微滑动，这种滑动较小，难以观察与感受到，但是会造成最终成品的尺寸偏差，所以在放入电容器之前，在承载板上粘贴粘性层，第一片电容器放入排片槽后与粘性层粘贴，得以锁定位置，后续电容器只需按照第一片电容器的位置放入即可，不必担心将第一片电容器推动偏斜，在涂覆时也不需要担心推动到第一片电容器造成位置变化。
本发明进一步设置为：所述粘性层使用美纹纸。
粘性层的撕下要在硅胶固化后，但是固化需要经过125℃的高温，如果使用一般的胶水，在撕下粘性层时，就会有部分粘性物质残留在电容器上，不仅会对后续工艺造成干扰，而且也不好清理；
因此选用美纹纸作为粘性层，即使加热到150℃，其粘性物质也不会残留在产品表面，最高耐热温度可达180℃，足以满足使用需求。
本发明进一步设置为：所述步骤七中，在撕下粘性层之前，通过切板切除叠片后电容器上多余的填充剂；所述切板上设有围成矩形的刀片组，刀片组和排片槽一一对应。
在进行多余填充剂的切除时，可以先将固化后的多芯组径向引线多层瓷介电容器取下，然后用美工刀逐个清理；
也可以在撕下粘性层之间使用切板进行统一清理，此时多芯组径向引线多层瓷介电容器位置被粘性层锁定，只需将切板竖直下压，即可实现对电容器的环切，将多余的填充剂切下分离。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
其一，通过专用的夹具的设计，使得叠片后的多芯组径向引线多层瓷介电容器外形尺寸整齐，解决了外形尺寸偏差不可控的问题；
其二，采用有机硅胶作为填充剂，能够有效排除多芯组径向引线多层瓷介电容器表面之间的空气，又能与环氧树脂层致密的结合在一起，有效的解决了环氧树脂包封过程中在产品结合处产生气泡的问题；
其三，固化后的有机硅胶硬度适中，能够缓解多芯组径向引线多层瓷介电容器在引线焊接过程中产生的热应力，减少对多芯组径向引线多层瓷介电容器的内部损伤。
附图说明
图1为本实施例一的结构示意图；
图2为图1的A部放大图；
图3为多芯组径向引线多层瓷介电容器焊接引线后的结构示意图；
图4为实施例三的结构示意图。
图中：1、承载板；11、竖直限位孔；2、排片槽；3、夹取孔；4、美纹纸；5、硅胶层；6、切板；61、刀片组；62、限位杆；7、多芯组电容器；71、引线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例一：一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产夹具，如图1、图2所示，包括承载板1，开设于承载板1的排片槽2，排片槽2用于收纳电容器，由于片式多层瓷介电容器的外形尺寸是矩形的，所以设计的排片槽2也为矩形槽。
为了使电容器能够较为方便放入到排片槽2内，排片槽2的长宽尺寸要略大于电容器的长宽，但同时要保证排片槽2对电容器的限位效果，所以排片槽2与电容器之间间隙需要设计的很小。这就使得电容器虽然能够被放入或被取出，但是电容器的放入和取出都十分困难，因此在排片槽2的四角处设有夹取孔3，夹取孔3呈圆弧状，在使用镊子夹取电容器时，镊子能够深入夹取孔3，对电容器进行操作，使得电容器的端面电极不至于被夹伤，保证了端面电极的完整性、可焊性。
排片槽2的深度大于单个电容器的厚度，同时排片槽2的深度小于多个电容器的总厚度。在进行排片时，如果要将后放电容器准确的叠到先放电容器的正上方，就需要在放入后一电容器的同时观察前一电容器的位置，所以排片槽2的厚度在保证对电容器锁定的情况下不宜过深，需要小于两片电容器的总厚度，在制造多芯组径向引线多层瓷介电容器7时排片槽2深度小于多片电容器的总厚度。
实施例二：一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，如图3所示，
步骤一：根据所要制造的多层瓷介电容器尺寸来选择承载板1，选择好承载板1后在其底部粘上美纹纸4并放于水平的桌子上；
步骤二：用镊子将第一个电容器放入排片槽2，并粘在美纹纸4上，保证电容器的两条直角边尽可能与排片槽2的两条直角边贴合；
步骤三：在第一个电容器的表面上均匀涂满K-704有机硅胶，涂覆的量以均匀涂满整个电容器的瓷体表面即可；
步骤四：用镊子将第二个电容器放在涂覆有填充剂的电容器表面，并按压第二个电容器表面，排出两电容器叠片中可能存在的气泡，并挤出多余的填充剂；
步骤五，根据需求，重复步骤三与步骤四，直至叠片至所需的电容器数量；
步骤六，对叠片后的电容器进行加热固化，形成硅胶层5；加热温度为125℃±5℃，固化具体分为三个阶段，
S1、自然放置1h～2h，以便排出气泡，同时使硅胶初步有一定强度；
S2、在125℃±5℃的温度下加热0.5～1h，以便加速硅胶的固化；
S3、自然放置大于等于10h，使硅胶在固化后稳定，保持硅胶的粘结性；
步骤七，将电容器从承载板1中取出，并使用美工刀去除叠片后电容器上多余的有机硅胶；
步骤八，多芯组芯片金属端面与引线71的焊接；
步骤九，焊接后清洗；
步骤十，包封环氧树脂层；
步骤十一，打印标记；
步骤十二，固化环氧树脂层；
步骤十三，工序测试和包装。
为了测试多芯组径向引线多层瓷介电容器7的高温寿命，将多芯组径向引线多层瓷介电容器7放入125℃，1.5倍额定电压的环境中，进行了1000小时的试验，试验后产品性能满足：
（1）外观：无可见损伤；
（2）电容量变化：
CG或CH：与初始测量值相比，不大于初始测量值的2%或者1pF,取较大者；
2R1、2R2、2C1或2C2:与初始测量值比较，不大于初始测量±10%；
（3）损耗角正切：不大于初始要求值的2倍；
（4）绝缘电阻；
CG或CH：不小于4000 MΩ或40 MΩ·μF，取较小者；
2R1、2R2、2C1或2C2:不小于2000MΩ或50 MΩ·μF，取较小者。
为了测量多芯组径向引线多层瓷介电容器7的抗热焊能力，进行了相应的试验。
试验条件：温度260℃±5℃、时间10s±1s。
试验后性能满足：
（1）外观：无可见损伤；
（2）电容量变化：
CG或CH：与初始测量值相比，不大于初始测量值的0.5%或者0.5pF,取较大者；
2R1、2R2、2C1或2C2:与初始测量值比较，不大于初始测量±10%；
（3）损耗角正切值：不大于初始要求值；
（4）绝缘电阻：不小于初始要求值。
为了测量多芯组径向引线多层瓷介电容器7能够承受的碰撞环境，进行了相应的试验。
试验条件：频率为（40～80）次/分钟，加速度达40g，脉冲持续时间为6ms，在互相垂直的三个方向上各碰撞1000次，试验后：
（1）无可见损伤；
（2）电容量变化：
CG或CH：与初始测量值相比，不大于初始测量值的0.5%或者0.5pF,取较大者；
2R1、2R2、2C1或2C2:与初始测量值比较，不大于初始测量±10%。
为了测量多芯组径向引线多层瓷介电容器7能够承受的振动环境，进行了相应的试验，试验条件及试验方法：
将多芯组径向引线多层瓷介电容器7安装在印制板上，振动频率10Hz～2000Hz、交越频率以下位移幅值为1.0mm、交越频率以上加速度为15g、在三个垂直的方向上各扫描20分钟，试验后无可见损伤。
为了测量多芯组径向引线多层瓷介电容器7能承受相应的低气压，检验多芯组产品内部的致密性，进行了相应的试验。
试验方法及试验条件：将试验样品置于温度为15℃～35℃和气压为8KPa的环境下试验，试验持续时间为1h，在达到低气压后，应立即施加额定电压（UR）1min～２min。试验后满足：无击穿或飞弧。
实施例三：一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，如图2、图4所示，与实施例二的不同之处在于，步骤七中，在撕下美纹纸4之前，使用切板6对电容器上的硅胶进行批量切除。
切板6与承载板1的大小相同，在切板6上设有围成矩形的刀片组61，刀片组61和排片槽2一一对应。在使用切板6时，将承载板1水平放置，切板6竖直下压，此时电容器仍被美纹纸4锁定位置，所以能够成批量的对电容器全部进行环切，大大方便了对硅胶的处理。
同时，为了保证切板6下压不会偏斜，在承载板1的四角上均设有竖直限位孔11，切板6上设有对应的四个限位杆62，当四个限位杆62对应着插入竖直限位孔11后，确保此时刀片组61的位置是对准电容器进行环切的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，其特征在于，包括承载板（1），所述承载板（1）上开设有多个收纳电容器的排片槽（2），所述排片槽（2）呈矩形，所述排片槽（2）的四角处设有夹取孔（3）；所述排片槽（2）的深度大于单个电容器的厚度，同时排片槽（2）的深度小于多个电容器的总厚度，还包括如下步骤：
步骤一：根据所要制造的引线多层瓷介电容器尺寸来选择夹具，并将承载板（1）水平放置；
步骤二：用镊子将第一个电容器放入排片槽（2），保证电容器的两条直角边尽可能与排片槽（2）的两条直角边贴合；
步骤三：在第一个电容器的表面上均匀涂满填充剂；
步骤四：用镊子将第二个电容器放在涂覆有填充剂的电容器表面，并按压第二个电容器表面，排出两电容器叠片中可能存在的气泡，并挤出多余的填充剂；
步骤五，根据需求重复步骤三与步骤四，直至叠片至所需的电容器数量；
步骤六，对叠片后的电容器进行固化；
步骤七，将电容器从承载板（1）中取出，并去除叠片后电容器上多余的填充剂；
步骤八，多芯组芯片焊接；
步骤九，焊接后清洗；
步骤十，包封环氧树脂层；
步骤十一，打印标记；
步骤十二，固化环氧树脂层；
步骤十三，工序测试和包装。
2.根据权利要求1所述的一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，其特征在于：所述填充剂使用有机硅胶，有机硅胶的型号为K-704。
3.根据权利要求2所述的一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，其特征在于：所述步骤六分为三个阶段，
S1、自然放置1～2h；
S2、在120～130摄氏度的温度下加热0.5～1h；
S3、自然放置大于等于10h。
4.根据权利要求3所述的一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，其特征在于：
所述步骤一中，在承载板（1）挑选之后，承载板（1）水平放置之前，在承载板（1）底面粘上粘性层；
所述步骤二中，在第一个电容器放入排片槽（2）时，电容器粘在粘性层上；
所述步骤七中，在电容器从承载板（1）取出前，将粘性层从承载板（1）上撕下。
5.根据权利要求4所述的一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，其特征在于：所述粘性层使用美纹纸（4）。
6.根据权利要求4所述的一种多芯组径向引线多层瓷介电容器的生产工艺，其特征在于：所述步骤七中，在撕下粘性层之前，通过切板（6）切除叠片后电容器上多余的填充剂；所述切板（6）上设有围成矩形的刀片组（61），刀片组（61）和排片槽（2）一一对应。
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