钽电容技术工艺发展分析

第一节 钽电容基本生产技术、工艺

    钽电解电容器是将钽粉与粘合剂混合、压制、烧结后得到的烧结体经阳极氧化后，通过硝酸锰的热分解，形成固体电解质的二氧化锰，经石墨层，导电涂料层涂敷后，进行阴极、阳极引线连接后模塑封装成为片式元器件。

钽电容的生产过程：首先将纯度9919%以上的钽粉与樟脑等有机溶剂渗混、溶解，埋入钽引线加压成形。然后在1500～2000℃高温真空中烧结，使粉粒与钽引线溶融粘结，然后在电解液(磷酸溶液)中加压氧化，形成电解氧化膜(Ta2O5)，它的介电常数很高(ε=23～27)。再进行硝酸锰热分解反应，形成固体电解质的MnO2层。一般浸渍，热分解应反复多次，才能被烧结体表面的多孔粘附Mn2O2。

涂敷石墨层和导电涂料层也是为电解质表面能有良好的电连接不可缺少的工序，点银浆，使用导电粘接剂与阳极连接后，将引线框架与阳极钽引线点焊牢固。

以上为前工序，然后进行塑封，一般采用加入无机质填充物的环氧树脂由专用模具塑封。最后是老化、切断引线框架，引线打弯、成型检验后编带包装，为后工序。

第二节 钽电容新技术研发、应用情况

2009年11月，Vishay Intertechnology，Inc.宣布，推出采用glass-to-tantalum新型密封的新系列钽外壳液钽电容器——136D。对于高可靠性应用，136D器件可在-55℃～+85℃温度范围内工作，在电压降额的情况下可在+200℃下工作，在120Hz和+25℃条件下的ESR低至0.44Ω。

商用的136D电容器等同于军用型的CLR90和CLR91器件，军用型器件是按照军标MIL-PRF-39006/30和39006/31的性能要求设计的。另外，此次发布的器件等同于以前Tansitor的EQ和ER型，以及Kemet的T190和T191型器件。

液钽电容器针对电源、军工、航空、航天和石油勘探设备中的定时、滤波、电压保持和储能应用进行了优化。

外壳编码为C、F、T和K的器件容值为1.7μF～2200μF，在120Hz和+25℃条件下的标准容值容差为±20%，也提供±10%和±5%的容差。136D系列提供标准的铅/锡端子，也提供符合RoHS指令的100%锡端子，并提供标准和扩展等级。

第三节 钽电容国外技术发展现状

钽粉技术和封装技术的不断发展，有力的提升了单位体积钽电容的容值和电压，新型钽电容体积更小，容值更大。

国外已开发出S壳产品，体积是2×0.85×0.85，容量范围0.47μF～47μF，工作电压2V～16V。国内通过对10～15万超高比容钽粉的应用研究，已开发出P壳产品，体积2×1.25×1.25，容量范围0.1μF到10μF，工作电压范围2V～20V。

日本在电子元器件小型化、高密度化的发展过程中，对片式钽电容的生产提出了很高的要求，1992年秋发表了厚度小于0.1mm，体积为0.075mm3的科研成果。目前，最薄厚度为0.037mm，引线为0.05mm的片式钽电容已试制成功，把片式钽电容的小型化大大推进了一步。

第四节 钽电容技术开发热点、难点分析

国外钽电容行业一直致力于产品的小型化、大容量、低阻抗等方面的发展。目前全球有能力生产薄膜钽电容的制造商不超过4家。

第五节 钽电容未来技术发展趋势

1、高可靠

随着电子元件的进一步小型化，工业设备尤其是各种自动辅助设备中已开始大量使用片式钽电容。为了确保电控设备正常动转，并适用于各种恶劣环境，对片式钽电容的可靠性提出了越来越高的要求。为了提高该类电容器的可靠性，科技人员制订了严格的标准以便对钽粉和阴极材料进行精选，并研制成功了高致密度的固体电解质。因此，该类产品可通过各种环境性能检测，能在300℃的温度下耐受再流焊30秒，并可在温度为85℃、相对湿度为85%的条件下保证寿命达1000小时，还可有-55～+125℃之间耐受1000次温度循环。

2、小体积化

近年来，由于整机制造商正致力于改善电子设备的性能，提高元件的贴装密度，因此迫切需要进一步降低片式钽电容的体积。目前，尺寸为2×1.25×0.5mm的超小型片式钽电容已经问世，其工作电压为6.3～10V，容量为0.1～0.68μF。普通A型片式钽电容的尺寸为3.2×1.6×1.6mm，工作电压为1.6V，容量为10～22μF。目前平面尺寸为3.4×2.8mm的B型片钽电容的工作电压6.3V，容量为22μF。今后，科技人员仍将进一步提高上述电容器的容量。

3、高频低等效串联电阻（ESR）

1）高频特性

半导体行业的发展速度日益增长，切换操作频率已由1GHz提高到了2.2GHz。在1GHz的频率下，电压电平必须在1ns的时间内从0V转换到所需的电压，才能满足半导体元器件正常操作的需要。现今的电子设备的供电电压逐渐减小，已下降到1～3V范围内，同时也要求转换电路能将来自高压源的高电压转换到所需电压。现存的最快的电源电路的操作时间需要10μs，因此，即使用最快的电源电路，在半导体器件的开关时间内，也不能满足半导体器件的供电需求，这将使半导体器件的整体性能受到一定的影响。实际上，电源的开关响应时间与元器件所要求时间不一致的现象，被认为是引起噪声的主要原因。大量的实验证明，电子设备中大约90%的噪声是由这种问题引起的。

钽电容器能有效地解决诸如上述电源开关响应时间与元器件要求不协调的问题，使其需求量处于增长的趋势。将来对电容器的要求，除了要具有大容量、低内阻外，还要求其能在需要的场合进行快速放电。

2）低电阻电容器

钽电容器主要是由钽丝构成的。在1000℃的真空条件下，将一个由钽粉末制成的矩形钽框烧结在钽丝的周围。钽粉末粒子的大小为0.3μm，这些粒子形成固态多孔材料，孔的大小为1μm，孔使矩形钽框的表面积增大，增大了电容器的容量。将该元件浸入到特定的液体中，可在矩形钽框的表面形成绝缘氧化层Ta2O5，该绝缘氧化层作为电容器的介电层，而绝缘层下的钽作为电容器的阳极。电容器的阴极用二氧化锰，通常是将矩形钽框浸入到液态锰酸盐中获得。但是用这种方法制作电容器的阴极，将使电容器内阻的减小受到一定的限制。为弥补这个不足，美国一科学家已开发出了用一种导电聚合物作为阴极的方案，摆脱了在减小电容器内阻方面的束缚，为此，该人获得了2000年诺贝尔化学奖。

免责申明：本文仅为中经纵横市场研究观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。