Как изготавливают танталовые конденсаторы

Опубликовано 20.04.2010 Ведущий Антон Степанов

Производственный цикл танталовых конденсаторов достаточно сложен. Его можно разделить на следующие этапы.
Сначала танталовый порошок смешивается со специальным связующе-смазочным составом, обеспечивающим слипание частиц при прессовании и формировании конденсатора. Затем порошок запрессовывается вокруг танталового проводника, при этом образуется так называемый "слаг". Связующий состав удаляется при нагревании конденсатора в вакууме (при температуре 150°C в течение нескольких минут). Производится спекание порошка в вакууме при температуре 1500…2000°C. При этом частицы соединяются друг с другом и образуют губкоподобную структуру. Такая структура обеспечивает большую механическую прочность, но пористость также получается достаточно высокой. Если спекание производить дольше или при более высокой температуре, частицы соединятся лучше, но и емкость получится ниже. Соответственно, если уменьшить время спекания или снизить температуру, емкость будет выше. Процесс спекания также помогает удалить большую часть посторонних примесей. Образовавшиеся "слаги" привариваются к металлической несущей ленте, которая называется стрингер. Стрингеры изолируются от корпуса конденсатора тефлоновой шайбой и используются в дальнейшем для формирования выводов ТК.
Следующий этап - создание изолирующего слоя пентоксида тантала. Окись образуется при электрохимическом процессе анодирования. "Слаги" окунаются в слабый раствор фосфорной кислоты при температуре около 85°C, и при определенном токе и напряжении формируется слой окиси. Толщина диэлектрика задается рабочим напряжением электрохимического процесса. Вначале процесс протекает при постоянном токе, до тех пор, пока напряжение не достигнет необходимого значения. Затем поддерживается постоянное напряжение, позволяющее получить однородный и равномерный слой окиси, после чего ток плавно снижается. Напряжение формования танталового конденсатора обычно в 3…4 раза превышает его рабочее напряжение, что гарантирует впоследствии его высокую надежность.
Затем формируется катодный электрод. "Слаги" окунаются в водный раствор нитрата марганца, а затем спекаются при температуре около 250°C для получения слоя двуокиси. Этот процесс повторяется несколько раз при различной концентрации раствора.
Стрингеры помещают в кислую ванну, и на них подается напряжение, примерно равное половине напряжения электрохимического процесса. При этом марганец удаляется из зон повышенного тока утечки в "слагах", и улучшается качество диэлектрического слоя.
Теперь можно формировать внешние выводы конденсатора. Элементы конденсатора опускаются в графитовую смесь и - затем в сушильную печь, где нагреваются для лучшего сцепления "слагов". Процесс повторяется с серебряной смесью, что улучшает электрическое соединение слоя с катодным выводом.
Окончательно сформированный стрингер содержит около 70 элементов, которые могут быть соответствующим образом объединены в корпус.