Flake tantalum powder for manufacturing electrolytic capacitors

The FTP200 flake tantalum powder was introduced.The microstructures of the powder with leaf-like primary particles having an average flakiness of 2 to 20 and porous agglomerated particles were observed.The chemical composition,physical properties,and electrical properties of the FTP200 powder were compared with those of the FTW300 nodular powder.The FTP200 powder is more sinter-resistant,and the surface area of the flake tantalum powder under sintering at high temperature has less loss than that of the nodular tantalum powder.The specific capacitance of the flake tantalum powder is higher than that of the nodular tantalum powder with the same surface area when anodized at high voltage.Thus,the flake tantalum powder is suitable for manufacturing tantalum solid electrolytic capacitors in the range of median and high（20-63 V） voltages.

冲击载荷作用下钽电容的电压瞬变特性及微观机理

为探究钽电容在冲击载荷作用下的失效机制,设计并开展了5组不同强度的钽电容水下爆炸冲击实验,研究了冲击载荷作用下钽电容的电压瞬变特性,通过漏电、充电电流变化分析了钽电容的失效模式,利用扫描电镜观察钽电容的微观结构,讨论了冲击载荷作用下钽电容的失效机理。结果表明:钽电容受冲击后发生短路失效,电压大幅度降低,在自愈完成后电压缓慢上升。随着冲击波超压的增大,钽电容失效的概率增大,钽电容失效的临界超压约为32 MPa。不同类型的电压变化对应不同的失效模式,包括击穿后瞬间自愈、击穿后缓慢自愈和多次击穿自愈。不同类型电压变化的初始漏电电流峰值有较大差别,Ⅰ类电流峰值为2.5~5 A,Ⅱ类为1~2 A,Ⅲ类为8~9 A,且峰值越大,峰宽越小。冲击载荷作用下钽电容的微观失效机理与其氧化膜的瑕疵相关,机理包括氧化膜中微裂缝扩展使得局部电场强度超过击穿场强造成击穿、氧化膜较薄区域下方的杂质及晶态膜突出形成导电通道、贯穿型裂缝形成后气体电离导致的击穿。

激光辅助制备有序孔钽箔及其电容性能研究

目的改善商业钽箔作为钽阳极材料时比容量有限的问题。方法提出了一种利用激光刻蚀技术和电化学腐蚀相结合的工艺在商业钽箔上构筑有序孔用于提升其储电能力的方法,对处理前后钽箔的表面形貌、结构特征以及电容性能发生的变化进行表征。结果利用15 V的电压阳极氧化处理预先在钽箔表面生长一层Ta_(2)O_(5),其具有的厚度更好地适应了1064nm激光的重复扫描。Ta_(2)O_(5)层在激光的作用下被有效去除,电子显微镜的表征结果显示,钽箔表面形成有序分布的阵列型微结构,为钽箔在电化学腐蚀过程中的孔生长提供了范围,这种独特的结构也为钽箔的电化学反应提供了更丰富的活性位点。比电容量的测试结果显示,有序孔钽箔在1mol/L的H2SO4电解质溶液中具有247.4n F/mm^(2)的优异面积比容量,与未处理的商业钽箔21.7nF/mm^(2)的面积比容量相比提升了近11.4倍。结论通过对商业钽箔进行特殊的孔结构设计,可以显著提升其作为电极时的比容量,利用激光刻蚀和电化学腐蚀的双重作用来控制钽箔上孔隙生长的有序性,有望为下一代钽电解电容器阳极材料的研究提供设计思路。

Ta/Ta_(2)O_(5)/Cu结构制备及应用性能研究

介绍了以Ta/Ta_(2)O_(5)/Cu为结构的平板MIM电容器的制备方法和性能测试,探究金属Cu直接作为钽电解电容器阴极层的可行性。通过阳极氧化法在钽箔表面制备非晶态的Ta_(2)O_(5)薄膜,以化学镀铜、磁控溅射镀铜两种镀铜工艺制备Ta/Ta_(2)O_(5)/Cu结构,并对所得结构进行结构表征和性能测试。实验结果表明:不同镀铜方式制备的Ta/Ta_(2)O_(5)/Cu结构在电学性能测试过程中都没有表现出电容特性,正负极之间的电阻仅有0.7Ω;以金属Cu直接作为钽电容器的阴极层会导致金属铜在测试过程中被氧化成铜离子从而进入Ta_(2)O_(5)介质层中,进而导致Ta_(2)O_(5)的击穿,因此金属铜不适合直接作为钽电容的阴极层。

大于3.5g轴向直插元器件的可靠安装和加固技术

以质量大于3.5 g的轴向直插典型元器件CAK38系列钽电容和RX系列线绕电阻为主要研究对象,开展了不同安装方式、加固措施的方案对比。结果发现,采用贴板安装+绑扎后焊接软引线+硅橡胶的加固方式,元器件经过航天电子产品包络力学和热循环试验条件考核后,本体、引脚及焊点均无裂纹,满足可靠性要求。

超薄型高容量刻蚀箔钽阳极电容器的制备

埋入式电容技术在缩小设备体积、降低功耗和提升性能上具有巨大优势。然而,目前商用的电容器的电容密度小、厚度大、成本高或无法与印刷电路板制造相兼容,为了解决这个问题,提出了一种超薄型高容量刻蚀箔钽阳极电容器的制备工艺,以脉冲直流为电流源对钽箔进行电化学刻蚀,大幅提升了钽箔的比表面积,在10V电压下阳极氧化后的比容可达550 nF/mm2。同时,以刻蚀钽箔为基底制备了高质量的钽阳极氧化膜,所形成的化成箔在9 V电压下的漏电流密度仅为24 nA/cm^(2)。固态聚合物阴极由固态钽电容器在PEDOT:PSS的水分散液中浸渍多次而形成,所制备的固态钽电解电容器厚度不足50μm,且表现出优良的频率特性。其等效串联电阻(100 kHz)低至19.2 mΩ,约为日本松下聚合物钽电容器的1/5,在1~100 kHz频率范围内的电容量保持率可达75.5%,与日本松下聚合物钽电容器相比提升55%以上。基于电化学刻蚀的箔式钽电解电容器将进一步推动钽电解电容器的小型化和轻薄化发展,并为埋入式电容技术开辟新的思路。

片式钽电容典型失效案例分析

片式钽电容具有使用寿命长、耐高温、大容量等特性,应用领域十分广阔,但在实际应用中也会出现很多问题。本文研究了片式钽电容的结构,对其失效模式和失效机理进行了简要介绍;并针对四例典型的片式钽电容失效案例,按照元器件失效分析流程展开分析,得到其失效原因和失效机理。最后,总结了影响片式钽电容可靠性的几个因素,为相关工作人员使用钽电容提供了参考依据。

液体钽电容失效分析

液体钽电容漏液会直接影响到电子设备长期可靠稳定工作,是钽电容应用过程中经常遇到的问题。基于此,从井下仪器电源板液体钽电容漏液失效故障入手,针对液体钽电容的失效原因开展了失效试验、失效检测与失效分析。首先,对试验样品施加周期性环境应力使其暴露故障;然后,通过5个阶段对试验样品进行检测与分析,确定液体钽电容漏液是由于外部应力导致其阳极密封结构有裂纹造成的。最后,针对液体钽电容的安全使用提出了建议。

25V-30000μFV/g钽粉的研制及其性能

介绍了25V-30000μFV/g钽粉的研制流程及其性能,分析了该钽粉的理化性能、电气性能,以及电容器厂家验证使用情况。该产品以钠还原钽粉为原料,采用球磨片式化的方法生产的片状钽粉,具有较大的比表面积(0.80~0.90 m^(2)/g)和较大的径厚比(3.0~8.0),兼具高压高比容特性。湿式检测表明,在100 V形成电压下,容量达到30000μFV/g以上,制作63V-3300μF等型号电容器时,容量达到31000μFV/g以上,满足产品设计要求。

镁热还原Ta_(2)O_(5)制备电容器用钽粉工艺研究

通过镁热还原Ta_(2)O_(5)制备电容器用钽粉,研究了镁加入量、保温温度及时间对钽粉成分及其电性能的影响。结果表明:镁加入量过少、保温温度过低以及保温时间过短均会造成Ta_(2)O_(5)还原不彻底;但镁加入量过多会造成钽粉漏电流增大以及镁屑和酸的浪费,保温温度过高、保温时间过长则会造成钽粉电容损失及能耗增大,成本增加。为了达到降本增效的目的,镁加入量宜为理论量的2倍,保温温度宜控制在960℃左右,保温时间以6 h为宜。此工艺条件下制备的钽粉氧含量为0.362 0%,镁含量为0.001 1%,漏电流系数K值为4.4×10^(-4)μA/(μF·V),重量比容为15 630μF·V/g。

发动机数控系统中的信号采集异常案例分析

阐述以双数控通道电路的某型发动机数控系统为对象,分析因采集信号异常导致发动机停车的数据,经分解检查、性能测试、元器件失效分析以及半物理试验,确认停车原因并提出改进措施。

New Advancement of Tantalum Industry in Ningxia Nonferrous Metals Smelter

The history and the evolvement of tantalum powder and wire production in Ningxia Nonferrous Metals Smelter (NNMS) was described. The technology and main characteristics of tantalum products were also concluded. It is indicated that these products are competitive in the international market.

钽电解电容器用钽阳极制备技术的研究进展

为了适应近年来电子产品小型化和轻量化的发展趋势,钽电解电容器正朝着大容量、薄型化的方向发展,制备高比容、薄型化钽阳极是实现这一目标的有效途径之一。然而传统的钽阳极制备技术在阳极结构设计上缺乏创新,阳极容量的进一步大幅提升遇到发展瓶颈,因此亟需开发更加先进的钽阳极制备技术,以突破现有生产技术的极限。重点综述了钽阳极制备技术的研究进展,从不同制备技术得到钽阳极电性能的角度,阐述了各种制备技术在制备钽电解电容器用钽阳极时的优缺点,对其可能存在的一些问题进行了评述,并分析了影响钽阳极电性能的各项影响因素,最后对钽阳极制备技术未来的发展趋势提出一些思考。

导电聚合物钽电容器浪涌稳定性研究

导电聚合物钽电容器(PTCs)具有高体积效率、高可靠性、高稳定性、较宽的温度范围和良好的高频特性等特点,是高可靠功率电子电路中不可替代的关键电子元件。新一代电子电路的高电压、大电流和高频率作用于具有异常瞬变电流(ACC)特性的PTCs,导致PTCs的浪涌失效几率增大,失效模式复杂。通过研究分析PTCs中漏电流的成因,影响浪涌失效的主要是位移电流和直流漏电流。采用聚合前、后处理技术,电介质-聚合物界面粘结强度增强,表面缺陷被屏蔽,电介质劣化引起的ACC和漏电流得到遏制。通过500000μF的储能电容器施加浪涌电流和1.5倍额定电压浪涌测试,PTCs漏电流的稳定性得到显著提高,耐受浪涌冲击的能力增强。该研究成果对电子装备系统的安全运行提供有力支撑。

片式聚合物钽电容湿热敏感性研究

针对片式聚合物钽电容器在湿热环境中性能退化的问题,通过湿热贮存实验研究其电参数变化及结构变化,阐释其湿热敏感性。利用有限元法(Finite Element Method,FEM)模拟钽电容器在湿热环境下的应力分布,阐述其湿热敏感性机理。实验结果表明,在85℃/85%RH的湿热环境下,电容器电容量参数严重恶化,环氧塑封料中出现大量气孔,并在回流焊后电容器表面出现裂纹。仿真结果表明,在湿热和蒸汽压综合影响下,电容器钽棒出口处应力达45.73 MPa,是导致电容器失效的原因。而经120℃热处理24 h,电容器的电容量参数得到明显改善且回流焊后电容器的微观结构破坏程度较小,其可靠性提高。

提高高压MnO_(2)钽电容器漏电流稳定性的试验研究

高压MnO_(2)钽电容器漏电流在高温和高压应用环境中的稳定性对电路的安全性和可靠性有重要影响。通过正反向偏置V-I特性测试可知,高压MnO_(2)钽电容器漏电流主要为氧空位缺陷和介质表面的微晶诱发的Poole-Frenkel电流和隧穿电流。在Ta2O5介质表面通过浸渍的方法涂覆一层绝缘树脂阻挡层,以提高界面的势垒和Poole-Frenkel电阻,屏蔽介质表面的晶化点,且抑制氧空位缺陷和晶化点在高温和高场环境应用过程中的互作用。浪涌电流/电压冲击、高低温稳定性、加速121℃-85%RH-63 h和125℃-2000 h寿命测试表明,漏电流在高温和高压环境中的稳定性明显改善,电容器的可靠性和稳定性显著提高。该研究对电子装备系统在严酷环境中的安全可靠运行具有重要的支撑作用。

某型钽电容装焊开裂原因及控制措施

片式固体钽电容在回流焊接过程中产生开裂失效的质量问题。对片式钽电容开裂从切片和结构机理分析,通过烘烤试验和称量对比,找到钽电容开裂具体原因,并对烘烤工艺参数实施优化,有效控制该型号钽电容回流焊接过程中的开裂问题。

片式聚合物钽电容器的温度敏感性

针对一种片式聚合物钽电容器进行了温度敏感特性试验、温度循环试验、耐焊接热试验和寿命试验。测量在不同温度条件下电容器的电容量、损耗角正切值、漏电流和等效串联电阻等参数的变化,并对电容器进行解剖检查。试验结果表明,电容器在高温环境中存储电荷的能力增强但是能量效率降低,在温度剧烈变化时电参数容易超差,同时电容器的耐焊接热性能较好,但随着温度的升高电容器的寿命下降。

FTW200K钽粉中添加化学粘结剂研制钽阳极块的研究

为了制备优质的钽阳极块,以钠还原法生产的电容器级超高比容金属钽粉(FTW200K)为主要原材料,并添加化学粘结剂为辅助原材料制备钽阳极块。利用扫描电镜、粒度分析仪对不同粘结剂、不同脱蜡工艺参数条件下制备的阳极块进行内部钽粉颗粒存在的物理形态及结合方式、压制成型和脱蜡后钽阳极块内部的钽粉颗粒度和孔隙度进行观察和分析。结果显示:化学粘结剂的加入有助于超细金属钽粉颗粒间的粘结,实现金属钽粉压成胚块,但也是形成钽阳极芯子毛胚块外部和内部质量缺陷的主要原因之一。通过现场对比试验,最后通过对真空脱蜡等工艺参数的计算设计和有效控制,完全能够制备出钽粉颗粒分布均匀,孔隙度良好的钽阳极块。

基于Boosting-MKELM的回流焊过程质量预测研究

通过建立基于钽电容仿真模型的代理模型,实现对其回流焊过程的质量预测。以锡膏尺寸中的最小末端连接宽度、最小侧面连接长度、最小填充高度和焊料填充厚度作为钽电容回流焊过程中的关键质量指标,运用Boosting-MKELM算法建立质量指标预测模型;并以E RMS和R 2作为模型性能评估指标,通过与传统代理模型算法对比,验证算法的有效性及性能。结果表明,相比PRS模型、SVM模型及RBF模型,Boosting-MKELM所预测的4个质量指标都拥有最小的E RMS和R 2,说明所建立的Boosting-MKELM预测模型具有更高的精度,可更好地表征输入变量与质量指标之间的映射关系。