AVX钽电容与基美钽电容那个质量更好一点
对于钽电容相信只要是从事电子成产加工研发之类的行业对他都不会陌生,因为其独特的特性使其应用面非常广泛,我们先来回顾下钽电容的发展史:金属钽的性质
1802年,稀有金属钽(Ta)由AG Ekeberg发现,位于元素周期表VB 族中[2],原子序数73,原子量为108.195,属于体心立方结构,晶格常数A:3.2959,熔点为2996 ℃,沸点5427 ℃, 仅次于钨和铼,位居第三。室温下的电阻率为13.58μΩ·cm,电离电位7.30±3V。 1.1.2化学性质
钽具有非常好的化学稳定性,不与空气和水作用,无论是在冷和热的条件下,对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。除氢氯酸以外能抵抗包括“王水”在内的一切无机酸,也包括任何碱溶液的侵蚀。将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年,表层仅损伤0.006毫米。实验证明,钽在常温下,对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用,仅在氢氟和热浓硫酸作用下有所反应,这样的情况在金属中是比较罕见的。它的另一个重要特性是可以吸收气体,如氢、氮、氧等,并形成相应的固溶体或化合物。
金属钽具有高熔点、极强的抗腐蚀能力和良好的强度。钽富有延展性,可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小,每升高一摄氏度只膨胀百分之六点六。除此之外,它的韧性很强,比铜还要优异。但是,硬度偏低,抗划伤能力和抗变形能力不足,使用寿命短,制约了金属钽的推广应用,这样,对其表面进行强化处理就显得非常重要。
钽所具有的特性,使它的应用领域十分广阔。在制取各种无机酸的设备中,钽可用来替代石墨阴极,寿命可比石墨阴极提高几十倍。此外,在化工、电子、电气等工业中,钽可以取代过去需要由贵重金属铂承担的任务,使所需费用大大降低。
钽电容简介和基本结构
固体钽电容是将钽粉压制成型,在高温炉中烧结成阳极体,其电介质是将阳极体放入酸中赋能,形成多孔性非晶型Ta2O5 介质膜,其工作电解质为硝酸锰溶液经高温分解形成MnO2 ,通过石墨层作为引出连接用。
钽电容性能优越,能够实现较大容量的同时可以使体积相对较小,易于加工成小型和片状元件,适宜目前电子器件装配自动化,小型化发展,得到了广泛的应用,钽电容的主要特点有寿命长,耐高温,准确度高,但耐电压和电流能力相对较弱,一般应用于电路大容量滤波部分。
一、工艺制造流程
大致工艺流程如下(粗体为关键工序):
原材料检验-成型工序-烧结工序-湿检QC-焊接工序-赋能工序-被膜工序-石墨银浆工序-浸
银QC-装配工序-模塑工序-喷砂工序-打印工序-切边工序-预测试工序-老练工序-测试工序-外观工序-编带工序-查盘工序-成品QC-入库储存-包装-发货QC 下面按照工艺流程路
线作一个简要的介绍: a)原材料检验: b) 成型:
粗细比例不同的颗粒钽粉与溶解于溶剂中的粘合剂均匀混合好,待溶剂挥发后,再与钽丝一起压制成阳极钽块;该工序自动化程度较高,每隔一定时间,操作员将混好的钽粉倒入进料盘(防止钽粉太多产生的自重,粘结在一起),设备自动按照尺寸模腔压制成型;
c) 脱腊和烧结:
脱腊又叫预烧,即将压制成型的钽块内的粘结剂去除;烧结则是将已经脱粘结剂的钽块烧结成为具有一定机械强度的微观多孔体,烧结过程只是颗粒与颗粒间接触的部分熔合在一起,但若烧结温度过高,则会导致颗粒与颗粒之间的熔合部分过多,导致表面面积减少;脱腊和烧结对炉的真空度、起始温度、升温、保温、降温及出炉、转炉时间等参数均有严格控制要求。 d) 湿检
QC:
湿检是通过对烧结后的钽块抽样进行赋能试验及电参数测试确定钽块的烧结比容,为下道赋能工艺的参数进行优化(电流密度、形成电压等),同时反馈调整上道烧结工序的温控曲线等参数。同时,还会对钽块、钽丝的外观尺寸、强度等参数进行测试。 e) 焊接: 该工序自动将单支钽阳极块穿上四氟垫,焊接在工艺条上并收集在工艺架上,形成整架产品,以便后道工序进行整架产品的操作。f) 赋能:
赋能工序是很关键的一道工序,它利用电化学的方法,在阳极表面生成一层致密的绝缘Ta2O5氧化膜,以作为钽电解电容器的介质层。过程为成架的产品浸入形成液中(通常为稀硝酸液)一定深度,硝酸溶液会渗透到钽块内部的孔道内,再将钽块作为阳极通以电流,硝酸分解出氧,就会在与硝酸接触的钽粒子表面生成Ta2O5氧化膜。
g) 被膜:
被膜是将已经赋能好的钽电容进行清洗干燥后,浸在硝酸锰溶液中,硝酸锰溶液一直深入到钽块内部孔洞,硝酸锰加热分解变成二氧化锰形成电容的阴极。此工序须重复多次直到内部间隙都充满二氧化锰,这样保证二氧化锰的覆盖率使电容的容量不会有损失。 h) 被石墨银浆:
石墨层作为缓冲层,既减小了ESR又可以防止银浆与二氧化锰接触导致银浆的氧化;银浆层的目的是提供一种等电位表面,收集电容器充放电的移动电流,它也易于和引线框架连接。石墨的浸渍采用仪器自动控制,一般是一到二次(S、A、B壳为二次;其余为一次),浸渍石墨层后需要进行固化(150℃ 30~40mins);而银浆的浸渍则采用手工按工艺条来操作(固化温度160℃ 50~60mins),每隔一定时间就重新对银浆槽搅伴,以确保银浆的粘度,该工序的手工操作较多,感觉不是太好。 i) 浸银QC:
浸银QC是对前面阴极生成工序后的电性能和外观尺寸的抽检,电性能测试包括:容量、损耗、漏电流及ESR四参数,采用PC与测试设备构成的数据采集系统。 j) 装配:
将被银后的产品定距切断,在切断前先对钽丝表面的氧化膜刮除,防止虚焊,再将阳极焊接在框架上,阴极通过银膏固化与框架托片结合在一起。 k) 模塑:
将装配后的框架条产品模塑包封,使其成为具有一定几何尺寸和外观质量的形体。 l) 喷砂:
喷除模塑后产品框架上的多余溢料和毛刺,并对产品进行固化加强产品的模塑强度。喷砂的介质已经改用为水,这样对可焊性的影响更小。
m) 打印:
打印产品的标称容量、额定电压和阳极标识,以进行产品标识识别。 n) 切边:
将框架条产品的阳极边切除,方便后续的电性能测试和老炼筛选。 o) 预测试:
只是测试产品的漏电流,并剔除漏电流大的产品。该工序自动化程度较高。 p) 老化筛选:
钽电容的可靠性程度取决于筛选工序的方法和实施程度,因此老化筛选是重点工艺。生产线一般有两套老化炉,一套同时具备浪涌测试及老炼功能;另一套只具有高温老炼功能。其工序分为
三段:一次老炼、浪涌测试、二次老炼。 q) 测试:
老炼浪涌测试完的产品会进行电性能四参数的测试,容量、损耗、漏电流及ESR,不合格品会自动剔除到收集盒。 r) 外观分选:
对产品的外观进行全检,并剔除外观废品。 s) 编带:利用编带机将产品引线成型,并自动编带成为一整卷盘产品。
对编带后产品的外观进行100%的检验,剔除外观不合格品,将合格品重新热封,去除多余载带,调整卷盘缠绕方向并打好包装。 u) 成品QC:
成品QC进行外观、电性四参数、可焊、耐焊的检验。产品抽样进行回流焊试验,确定产品的电性能参数不会有太大的变化率。
钽电容的主要特性参数
钽电容器在实际制造过程中,由于使用的原材料性能差异和工艺水平不同以及装备性能的不同,批量生产出的产品的性能尽管都符合标准规定,但实际上不同生产厂家生产的产品的性能存在明显的质量差异。即使是同一生产批,不同只产品实际上也存在质量差异。造成此现象的深层次原因是钽电容器复杂的生产工艺过程使产品参数不可能保持的完全一致,因此,追求质量一致性和追求高性能就成为所有生产厂家的重要目标。而对于用户而言,造成使用时失效的原因主要有两点;一;产品性能参数与电路使用条件不匹配。二;由用户提供的产品存在质量问题。
钽电容器的各电性能参数对使用时可靠性的影响
钽电容器的实际参数如下; 1. CR;额定容量[uF] ;2. DF;损耗[%] ;3. DCL;直流漏电流[uA] ;4. ESR;等效串联电阻。[Ω]
反向电压
一般不允许对钽电容施加反向电压,并且不可在纯交流的环境中应用,若在不得以情况下允许时间小量的反向电压。25℃环境下:小于或等于10%Ur或1V(取较小者)85℃环境下:小于或等于5%Ur或0.5V(取较小者),125℃环境下:小于或等于1%Ur或0.1V(取较小者),IEC60384-3对反向电压测试条件为:125℃环境下,3Vdc或10%UR(取较小者)测试125小时。
钽电容器漏电流与充电时间之间关系:
不同生产厂家生产的相同规格的产品的漏电流衰减速度完全不一样,尽管它们都是合格品。钽电容器的漏电流会随充电时间延长而逐渐降低,3分钟内达到稳定态,但不同质量的产品在充电时的漏电流衰减速度却因为不同的生产条件而不同。衰减速度快的产品由于在极短的时间内通过电流较小而产生的热量较小,因此,产品几乎不存在可导致产品瞬间失效的过高热量集中,因此产品不容易发热失效。通过的漏电流小,说明该产品的介电层质量较好,可以安全承受更高的电压和电流冲击,而漏电流衰减速度慢的产品,不光容易在浪涌产生时因为通过电流大而击穿,而且极易爆炸燃烧,对使用者造成毁灭性影响。因此,用户可以通过测试钽电容器的漏电流衰减速度来甄别钽电容器耐电压冲击能力和耐电流冲击能力。
电容失效模式,机理和失效特点
对于钽电容,失效与其他类型的电容一样,也有电参数变化失效、短路失效和开路失效三种。由于钽电容的电性能稳定,且有独特的“自愈”特性,钽电容鲜有参数变化引起的失效,钽电容失效
大部分是由于电路降额不足,反向电压,过功耗导致,主要的失效模式是短路。另外,根据钽电容的失效统计数据,钽电容发生开路性失效的情况也极少。因此,钽电容失效主要表现为短路性失效。钽电容短路性失效模式的机理是:固体钽电容的介质Ta2O5由于原材料不纯或工艺中的原因而存在杂质、裂纹、孔洞等疵点或缺陷,钽块在经过高温烧结时已将大部分疵点或缺陷烧毁或蒸发掉,但仍有少量存在。在赋能、老炼等过程中,这些疵点在电压、温度的作用下转化为场致晶化的发源地—晶核;在长期作用下,促使介质膜以较快的速度发发生物理、化学变化,产生应力的积累,到一定时候便引起介质局部的过热击穿。如果介质氧化膜中的缺陷部位较大且集中,一旦在热应力和电应力作用下出现瞬时击穿,则很大的短路电流将使电容迅速过热而失去热平衡,钽电容固有的“自愈”特性已无法修补氧化膜,从而导致钽电容迅速击穿失效 。
低阻抗电路使用电压过高导致的失效;
如果不分电路的回路阻抗类型,一概降额50%, 在回路阻抗***低的DC-DC电路,一开机就有可能瞬间出现击穿短路或爆炸现象.
在此类电路中使用的电容器应该降额多少,一定要考虑到电路阻抗值的高低和输入输出功率的大小和电路中存在的交流纹波值的高低.因为电路阻抗高低可以决定开关瞬间浪涌幅度的大小
。内阻越低的电路降额幅度就应该越多。
对于降额幅度大小,切不可一概而论. 必须经过精确的可靠性计算来确定降额幅度.
钽电容器等效串联电阻ESR过高和电路中交流纹波过高导致的失效;
当某只ESR过高的钽电容器使用在存在过高交流纹波的滤波电路,即使是使用电压远低于应该的降额幅度, 有时候,在开机的瞬间仍然会发生突然的击穿现象; 出现此类问题的主要原因是电容器的ESR和电路中的交流纹波大小严重不匹配. 电容器是极性元气件,在通过交流纹波时会发热,而不同壳号大小的产品能够维持热平衡的容许发热量不同.由于不同容量的产品的ESR值相差较高,因此,不同规格的钽电容器能够安全耐受的交流纹波值也相差很大, 因此,如果某电路中存在的交流纹波超过使用的电容器可以安全承受的交流纹波值,产品就会出现热致击穿的现象.同样,如果电路中的交流纹波一定,而选择的钽电容器的实际ESR值过高,产品也会出现相同的现象.
一般来说,在滤波和大功率充放电电路,必须使用ESR值尽可能低的钽电容器. 对于电路中存在的交流纹波过高而导致的电容器失效问题,很多电路设计师都忽略其危害性或认识不够. 只是简单认定电容器质量存在问题. 此现象很多.
在钽电容领域有量大巨头:AVX钽电容与基美钽电容在钽电容领域都是稍有对手的全球知名钽电容制造商,首先我们先来简单的介绍下AVX公司和基美公司。
AVX亚洲公司成立于1984年、创业始于香港。1986年在新加坡开展了生产业务
1987年在台湾和韩国设立了销售分公司。
1990年与日本Kyocera公司合伙、从而使这二家无源微电子技术的世界巨头在专业特长、开发经验、专有技术和市场能力方面实现强强联合。
1990年在印度尼西亚的Batam设立了生产基地、在马来西亚设立了销售分公司。
1993年、我们新加坡和香港的部门均通过了ISO9002质量标准认证。新加坡的分公司还扩大了业务和规模。
1994年与Elco公司合伙。该公司是优质电子连接器和互连接系统的世界级供应商。 在亚洲不断发展、在中国上海设立了销售部。
1996年在上海设立了一家工厂
1997年在天津设立了一个仓库。
AVX钽电容的生产基地(目前中国没有钽电容生产基地)
1.美国-捷克
2.美国南卡罗来纳州 位于美国南卡罗来纳州霍里县默特尔比奇是AVX公司的
AVX钽电容器生产基本之一。美国南卡罗来纳州共4200公里,十分曲折,西南界
佐治亚州。全州轮廓呈三角形。面积80432平方公里,在50州内列第40位。
人口432,1249(2006年)。首府哥伦比亚城
基美在中国
基美公司(KEMET)是全球最知名的电容器生产商之一,在无源电子技术领域占有全球领先地位。公司总部座落于美国南卡罗莱纳州格林维尔市(Greenville, SC),在美国、中国、墨西哥、德国、保加利亚,意大利,芬兰,葡萄牙,瑞典,英国,马其顿,印度尼西亚等10多个国家拥有二十多个生产基地,并拥有遍布全球的销售和分销网络,业务范围涉及大型工业应用,新能源,
消费类电子,通讯,基础设施等多个领域。我们的愿景是成为世界上最可信赖的新型电子元器件合作伙伴。
目前基美电子中国区共有有机固态电容、薄膜与电解电容两个事业部。
有机固态电容事业部
这是基美在亚洲兴建的第一个生产制造工厂。 于2003年在苏州工业园区注册成立,基美一厂于2004年正式对外开业。在基美团队的努力下,先后通过了ISO9000, TS16949, ISO140001 和
OHSAS 18001审核认证。几年来,公司连续追加投资,人员与设施不断壮大。2006年,基美二厂正式投产, 生产基于导电高分子材料的有机钽电容(KEMET Organic Capacitor, KO-CAP®)产
品。2008年,苏州有机固态铝电解电容工厂破土动工,于2009年投入使用.目前基美苏州有机固态电容事业部不仅拥有固态有机钽和铝电容的全部生产制程, 还有技术与产品研发,设备研发
与设计, 客户服务与技术支持等部门,有机固态电容事业部是苏州市外资研发机构, 江苏省高新技术企业。
有机固态电容事业部地址:苏州工业园区阳浦路99号
有机固态电容事业部总机:0512-88163185
薄膜与电解电容事业部
2007年,基美公司正式收购了阿可电子(意大利)和伊沃福斯瑞法(芬兰)铝电解电容、纸质电容和薄膜电容公司。上海阿可电子机械制造有限公司是基美公司在中国市场的薄膜电容器生产
基地,在薄膜电容器行业以优质的产品和先进的技术而闻名,系世界薄膜电容器产品中的优秀品牌。
总结一下
KEMET是美国的一个品牌,是钽电容的发明者,KEMET品牌的中文名称译为基美电子,基美钽电容在全世界的市场份额中是最大的,其次才是AVX,但KEMET钽电容在中国的市场份额反而输给了AVX.
基美钽电容在军工领域特别强,但是在中国市场的普通工业领域,似乎不怎么样,而且经常遇到说KEMET钽电容爆炸的问题,而AVX钽电容就很少听说爆炸的问题。
好! 钽电解电容常见的品牌有 AVX KEMET NEC VISHAY NICHICON这几个品牌,其中前两个本体是黄色的(黄钽),后面三个的本体是黑色的(黑钽),市场上面份额AVX>基美
KEMET>NEC>VISHAY>NICHICON,所以就市场上面来说AVX的假货也是最多的!其他的基本来说还是比较少点!所以识别假货来说一般也是比较重要的!
一线品牌:AVX和基美KEMET(本体均为黄色)
二级品牌:NEC 、VISHAY 、NICHICON(本体均为黑色)
三流品牌:国内品牌,不管宣称自己的技术设备如何先进,其品质都不敢恭维。
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