电解电容器的制造方法与流程

本申请涉及电容器的技术领域，具体而言，涉及一种电解电容器的制造方法。

背景技术：

片式钽电容器是固体钽电容器的一种，属于通用元件，是当前航天器型号使用历史最悠久的电容器品种之一，该类产品为片式结构、塑封封装，具有体积小、重量轻、电压高、容量大、漏电流小、等效串联电阻低、温度和频率特性好、可靠性高等特点，不仅在常规条件下比铝、陶瓷、薄膜等电容器体积小、容量大、可靠性和稳定性高，而且能在许多其它电容器不能胜任的严酷环境条件下正常工作，但随着使用数量越来越多，在复杂的应用环境下，片式钽电容器开始出现失效，通过分析得到，片式钽电容器采用环氧树脂作为封装材料，但受到模压材料自身结构特点的限制，环氧树脂固化以后形成的模压封装层并不是完全密封的，在生产制造、筛选以及使用过程中不可避免会吸附潮气，当用户安装使用后，内部水汽分子中的杂质离子将与阳极钽芯氧化膜缺陷部位连通，从而形成阴极二氧化锰与阳极钽芯间的漏电通道。

从本质上说模压塑料封装是一种半气密性封装，环氧树脂是高分子材料，其固化后形成三维聚合物分子间距为50—200nm，这种间距足以让水分子渗透过去。片式钽电容器可以达到的饱和吸水率与材料和存储环境有关。存储环境湿度越高，片式钽电容器饱和时可以达到的饱和吸水率也越高。经过试验测定片式钽电容器模压料在正常存储条件下的固有饱和表面吸附含水量约0.14％—0.17％。

另外，由于片式钽电容器本身结构决定，水汽除了从模压塑封层的微孔中渗入外，还会通过引出焊片与塑封层接触部位的缝隙进入，水汽浓度梯度向树脂内部扩散，一般情况会表现为产品bdv(breakdownvoltage，击穿电压)值的大幅下降，降幅最高可达额定电压的150％，在对钽电容器施加电压时，其耐压能力不足导致介质氧化膜雪崩式受损劣化，最终表现为击穿失效。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种电解电容器的制造方法，其能够在封装前的钽芯表面形成一层稳定性好、扩散活性低的镍金属层，该产品具有较强的抗环境应力能力。其采取的技术方案如下：

本申请的实施例是这样实现的：

一种电解电容器的制造方法，包括：将阀金属粉料经模压和真空烧结成为带有引线的阳极多孔烧结体；在所述阳极多孔烧结体的表面上形成介质氧化膜；在所述介质氧化膜上形成二氧化锰层；在所述二氧化锰层上涂敷石墨层；在所述石墨层上涂敷银浆层；将银浆层与引线框架粘接，形成中间产物；将钽丝焊接在所述中间产物的正极端上；在中间产物的表面上形成镍金属层；通过模压封装形成电解电容器。

于一实施例中，所述在中间产物的表面上形成镍金属层包括：配制电镀液，将所述电镀液进行水浴，并通过空气搅拌装置搅拌；将电镀液置于电镀设备中；将所述阳极多孔烧结体浸入所述电镀设备的所述电镀液中，进行电镀形成镍金属层；将形成镍金属层的所述中间产物进行清洗和干燥处理。

于一实施例中，所述电镀液包括氨基磺酸镍浓缩液、氯化镍、硼酸和添加剂。

于一实施例中，所述氨基磺酸镍浓缩液浓度为300g/l—450g/l，所述氯化镍浓度为5g/l—15g/l，所述硼酸浓度为40g/l—45g/l。

于一实施例中，所述添加剂为包括吡啶类、丙炔醇和丙炔胺衍生物的光亮剂。

于一实施例中，所述阀金属粉料的比容为1000—150000μf/g。

于一实施例中，所述阀金属粉料的烧结密度为4.5—12g/cm³。

于一实施例中，所述阀金属为钽、铌、钛或铝。

于一实施例中，所述水浴的温度为40℃—60℃，所述水浴的ph为4±0.3。

于一实施例中，所述将形成镍金属层的所述中间产物进行清洗和干燥处理，包括：将形成镍金属层的所述中间产物用流动的去离子水清洗；将清洗后的中间产物置于150℃的烘箱中干燥5min。

本申请与现有技术相比的有益效果是：

本申请的电解电容器的制造方法所生产的电解电容器，通过对电解电容器的钽芯进行镀镍处理，从而显著降低电解电容器受各种外界复杂环境的影响，大幅提升了产品的稳定性和可靠性，能够很好地满足用户在各类环境如沿海、湿热带地理环境下的使用。

故本申请的制造的电解电容器的耐外界环境应力能力大幅提升，与传统产品相比，其bdv(击穿电压)具有较强稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请一实施例示出的电解电容器的制造方法的流程示意图。

图2为本申请一实施例示出的电解电容器的制造方法的流程示意图。

图3为本申请一实施例示出的电解电容器的制造方法的流程示意图。

图4为本申请一实施例示出的漏电流测试的结果示意图。

图5为本申请一实施例示出的漏电流测试的结果示意图。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1，其为本申请一实施例示出的电解电容器的制造方法的流程示意图。一种电解电容器的制造方法，该方法包括以下步骤：

步骤s101：将阀金属粉料经模压和真空烧结成为带有引线的阳极多孔烧结体。

在上述步骤中，阀金属粉料可选用比容为1000—150000μf/g的钽、铌、钛或铝。本实施例中，选取比容为10000μfv/g的钽粉，压制成片，并在1700℃高温下，高真空烧结成含有钽引线的阳极多孔烧结体(简称烧结块，又名坦芯)。阳极多孔烧结体的尺寸为2.3mm×4.5mm×5.0mm，真空烧结的烧结密度为4.5—12g/cm³，阳极多孔烧结体上的引线为阳极引线。

步骤s102：在阳极多孔烧结体的表面上形成介质氧化膜。

在上述步骤中，将阳极多孔烧结体置于稀磷酸水溶液中，进行阳极化处理，外施的阳极电流的电压为185v，形成电介质氧化膜层。

步骤s103：在介质氧化膜上形成二氧化锰层。

在上述步骤中，在引线上设置具有绝缘性能的聚四氟乙烯垫片，并将具有介质氧化膜的阳极多孔烧结体浸渍于硝酸锰溶液中，通过电化学的方法制备二氧化锰层。

步骤s104：在二氧化锰层上涂敷石墨层。

在上述步骤中，石墨层所用的石墨为具高导电性能的低温石墨。

步骤s105：在石墨层上涂敷银浆层。

在上述步骤中，通过在二氧化锰外层上涂覆导电石墨层，导电银浆层、完成了导电阴极的制备。

步骤s106：将银浆层与引线框架粘接，形成中间产物。

步骤s107：将钽丝焊接在中间产物的正极端上。

步骤s108：在中间产物的表面上形成镍金属层。

在上述步骤中，镍金属层的厚度为0.5－1μm。

步骤s109：通过模压封装形成电解电容器。

本方法的优点在于在电容器的生产过程中，对钽芯的表面电镀金属镍层，故根据本方法所制造出的电容器，性能稳定，抗击穿能力强。

请参照图2，其为本申请一实施例示出的电解电容器的制造方法的流程示意图。一种电解电容器的制造方法，在于在生产过程中，对钽芯表面电镀金属镍层，增加了阳极芯块介质氧化膜预处理过程，该方法包括以下步骤：

步骤s201：将阀金属粉料经模压和真空烧结成为带有引线的阳极多孔烧结体。详细内容参见上述实施例中步骤步骤s101的描述。

步骤s202：在所述阳极多孔烧结体的表面上形成介质氧化膜。详细内容参见上述实施例中步骤步骤s102的描述。

步骤s203：在介质氧化膜上形成二氧化锰层。详细内容参见上述实施例中步骤步骤s103的描述。

步骤s204：在二氧化锰层上涂敷石墨层。详细内容参见上述实施例中步骤步骤s104的描述。

步骤s205：在石墨层上涂敷银浆层。详细内容参见上述实施例中步骤步骤s105的描述。

步骤s206：将银浆层与引线框架粘接，形成中间产物。

步骤s207：将钽丝焊接在所述中间产物的正极端上。

步骤s208：配制电镀液，将电镀液进行水浴，并通过空气搅拌装置搅拌。

在上述步骤中，电镀液包括氨基磺酸镍浓缩液、氯化镍、硼酸以及添加剂。其中，氨基磺酸镍浓缩液浓度为300g/l—450g/l，氯化镍浓度为5g/l—15g/l，硼酸浓度为40g/l—45g/l，水的含量≥50％，添加剂为包括吡啶类、丙炔醇、丙炔胺衍生物的光亮剂。水浴温度为40℃—60℃，水浴的ph为4±0.3。

步骤s209：将电镀液置于电镀设备中。

步骤s210：将镍丸作为阳极与电源正极进行线路连接，同时将电镀设备的负极与引线框架进行连接。

在上述步骤中，将镍丸装入钛蓝并使用阳极袋进行包裹，钛蓝与电源正极相连。钛蓝是电镀设备上面用来装阳极的一种挂具(比如电镀镍，钛蓝里面装满镍饼作为阳极。

步骤s211：将中间产物浸入电镀设备的电镀液中，进行电镀形成镍金属层，通电10—20min。

在上述步骤中，将4条粘有中间产物的引线框架与电源负极相连，并全部浸入氨基磺酸盐电镀液中，本实施例中，电源电流设定至2a，恒流15min。

步骤s212：将形成镍金属层的中间产物进行清洗和干燥处理。

在上述步骤中，将形成镍金属层的中间产物用流动的去离子水清洗5min，放入150℃烘箱烘干5min。

步骤s213：通过模压封装形成电解电容器。

本申请的一种电解电容器的制造方法，特别涉及阳极多孔烧结体(钽芯)的表面处理方法，以钽、铌、钛、铝等阀金属为阳极，以二氧化锰为阴极电解质制造电解电容器，将所配制的氨基磺酸盐电镀液用于制造电解电容器，对电解电容器的阳极多孔烧结体(钽芯)上包裹了一层0.5－1μm的金属镍层，使之与外界环境进行隔离，同时金属镍层加强了二氧化锰层、石墨层、银浆层抗外界环境应力能力，故根据本申请的电解电容器的制造方法所制造出的电容器，性能稳定，抗击穿能力强。

请参照图3，其为本申请一实施例示出的电解电容器的制造方法的流程示意图。一种电解电容器的制造方法，在于在生产过程中，对钽芯表面电镀金属镍层，增加了阳极芯块介质氧化膜预处理过程，该方法包括以下步骤：

步骤s301：将阀金属粉料经模压和真空烧结成为带有引线的阳极多孔烧结体。

在上述步骤中，阀金属粉料可选用比容为1000—150000μf/g的钽、铌、钛或铝。本实施例中，选取比容为10000μfv/g的钽粉，压制成片，并在1700℃高温下，高真空烧结成含有钽引线的阳极多孔烧结体(简称烧结块)。阳极多孔烧结体的尺寸为2.3mm×4.5mm×5.0mm，真空烧结的烧结密度为4.5—12g/cm³，阳极多孔烧结体上的引线为阳极引线。

步骤s302：在阳极多孔烧结体的表面上形成介质氧化膜。

在上述步骤中，将阳极多孔烧结体置于稀磷酸水溶液中，阳极化成到185v，形成电介质氧化膜层。

步骤303：在介质氧化膜上形成二氧化锰层。

在上述步骤中，在引线上设置具有绝缘性能的聚四氟乙烯垫片，并将具有介质氧化膜的阳极多孔烧结体浸渍于硝酸锰溶液中，通过电化学的方法制备二氧化锰层。

步骤s304：在二氧化锰层上涂敷石墨层。

在上述步骤中，石墨层所用的石墨为具高导电性能的低温石墨。

步骤s305：在石墨层上涂敷银浆层。

在上述步骤中，通过在二氧化锰外层上涂覆导电石墨层，导电银浆层、完成了导电阴极的制备。

步骤s306：将银浆层与引线框架粘接，形成中间产物。

步骤s307：将钽丝焊接在所述中间产物的正极端上。

步骤s308：通过模压封装形成电解电容器。

请参照图4，其为本申请一实施例示出的漏电流测试的结果示意图。对通过图2所示的电解电容器的制造方法所得到电解电容器进行漏电流测试。

测试条件为：测试电压为50v，漏电流控制标准为≤5μa，合格产品按下述流程进行bdv测试：bdv初测→高温高湿试验(85℃、85％rh、1000h)→bdv终测，bdv测试条件为：起始电压0v，升压速率3v/s。

图中，圆点及实线指示优化后的电容器的状态，方块及虚线指示常规的电容器的状态。本实施例中，优化后的电容器的击穿电压的均值为139.9，标准差为17.80，样本容量为10，ad为0.140，p为0.959。常规的电容器的击穿电压的均值为108.9，标准差为18.2，样本容量为10，ad为0.266，p为0.607。其中，ad(anderson－darling)，用来检验数据是否符合某个分布，值越小，代表拟合的越好，反之，则越偏离出曲线；如果p值大于0.05，则数据服从目标分布，如果p值小于0.05，则数据不服从目标分布。

请参照图5，其为本申请一实施例示出的漏电流测试结果。对通过图3所示的电解电容器的制造方法所得到电解电容器进行漏电流测试。

测试条件为：测试电压为50v，漏电流控制标准为≤5μa，合格产品按下述流程进行bdv测试：bdv初测→高温高湿试验(85℃、85％rh、1000h)→bdv终测，bdv测试条件为：起始电压0v，升压速率3v/s。

图中，圆点及实线指示优化后的电容器状态，方块及虚线指示常规的电容器状态。本实施例中，优化后的电容器的击穿电压的均值为131.5，标准差为9.120，样本容量为10，ad为0.327，p为0.450。常规的电容器的击穿电压的均值为105.6，标准差为13.40，样本容量为10，ad为0.490，p为0.169。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。