片式鉭電解電容器被銀后的貯存時(shí)效分析

王 蓓，喬 鵬 ，李惠霞

（西北稀有金屬材料研究院，寧夏 石嘴山 753000）

鉭電解電容器通常以性能優(yōu)良和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)著稱。然而生產(chǎn)電解電容器的過(guò)程較為復(fù)雜。陽(yáng)極芯子在未包封前，可以通俗地稱為“裸塊”。它極易受外界環(huán)境的影響，比如氣體雜質(zhì)及水分[1，2]。這就需要產(chǎn)品在制造過(guò)程中，從成型到裝配工序盡可能地減少其在空氣中的暴露時(shí)間，直接地來(lái)講就是要有生產(chǎn)時(shí)限（簡(jiǎn)稱時(shí)效）。

1 鉭電容器孔隙特性

鉭電解電容器的陽(yáng)極芯子具有一定的孔隙度，而這些陽(yáng)極空隙微觀結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，它們既相互貫通又十分細(xì)小，分布于陽(yáng)極體內(nèi)部。這大大增加了鉭粉微粒之間的接觸面積，使得產(chǎn)品比表面積較大，從而達(dá)到容量大、體積小的特點(diǎn)。鉭粉在加入粘結(jié)劑后被壓制成塊，內(nèi)部依舊有許多大大小小的微孔。但即使產(chǎn)品通過(guò)高溫?zé)Y(jié)導(dǎo)致體積有一定的收縮以及在生產(chǎn)時(shí)被固體電解質(zhì)MnO2反復(fù)填充，但其內(nèi)部微小的空隙依舊存在。此外，鉭塊與鉭絲之間也同樣存在微小的縫隙。

例如40kCV/g、50 kCV/g、70 kCV/g、120 kCV/g等高比容、超高比容鉭粉中的細(xì)粉、超細(xì)粉含量更高，其粒形更為復(fù)雜（見(jiàn)圖1）。較于低比容的粉而言，其更易于吸潮。也就是更容易受環(huán)境的影響。空氣中的水分子汲入塊體中會(huì)提高導(dǎo)電性能從而導(dǎo)致產(chǎn)品電性能的惡化，降低了其使用壽命及其可靠性能[3]。

圖1 兩種比容產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)比較

產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的吸潮程度需要極其復(fù)雜的研究和分析的過(guò)程。本次實(shí)驗(yàn)僅討論產(chǎn)品在浸畢銀漿，以最快的速度（6小時(shí)內(nèi)）組裝后，并于組裝前的時(shí)效影響。

表1 貯存期間的溫濕度情況

表2 產(chǎn)品預(yù)測(cè)試后的剔廢情況

2 實(shí)驗(yàn)

本次選取以70 kCV/g為代表的10V47μf的B殼產(chǎn)品開(kāi)展實(shí)驗(yàn)討論。以一個(gè)架次（4200支產(chǎn)品）為單位，使其在裝配及之前的所有工序的生產(chǎn)條件一致，以便在同一條件下分析，得出更科學(xué)的結(jié)論。

2.1 產(chǎn)品在6小時(shí)內(nèi)封裝（條件1）

取正常環(huán)境條件下裝配并固化的20條產(chǎn)品（裝配后共80條）立即進(jìn)行包封操作，并在今后的生產(chǎn)和測(cè)量中統(tǒng)計(jì)其各項(xiàng)電性參數(shù)剔廢數(shù)量及參數(shù)數(shù)值。

2.2 產(chǎn)品貯存72小時(shí)后封裝（條件2）

將上一實(shí)驗(yàn)剩余的產(chǎn)品暴露在空氣中（在正常的生產(chǎn)環(huán)境中）72小時(shí)后，再取20條進(jìn)行包封操作，用同樣的方法在接下來(lái)的生產(chǎn)、測(cè)量過(guò)程中統(tǒng)計(jì)剔廢情況及數(shù)值，并進(jìn)行比較、分析。

2.3 產(chǎn)品貯存一周后封裝（條件3）

將剩余的產(chǎn)品繼續(xù)暴露在空氣中連續(xù)七天時(shí)間。再取20條進(jìn)行包封操作，并做如上統(tǒng)計(jì)分析。

2.4 產(chǎn)品貯存一周并先烘干4小時(shí)再封裝（條件4）

將最終剩下的20條產(chǎn)品貯存在調(diào)至150℃的烘箱內(nèi)連續(xù)烘干4小時(shí)，再進(jìn)行包封操作，并做如上統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 老煉前電性對(duì)比

將四種條件的產(chǎn)品全部通過(guò)同一設(shè)備進(jìn)行噴砂、打印、切邊后，使用B04606預(yù)測(cè)試機(jī)分選，統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)廢品數(shù)及老煉前數(shù)據(jù)。結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

預(yù)測(cè)試初步判斷了漏電流的情況，從其剔廢數(shù)量來(lái)看從條件1到條件4廢品數(shù)量逐步增加。從電性均值來(lái)看，條件4的漏電流值最大，而損耗、ESR值較小。由此說(shuō)明產(chǎn)品吸潮對(duì)產(chǎn)品的電性（尤其是漏電流）確實(shí)有一定影響[4]。

表3 產(chǎn)品預(yù)測(cè)后的電性情況

表4 產(chǎn)品老煉并測(cè)試后的剔廢情況

3.2 老煉后電性對(duì)比

將4種條件的產(chǎn)品再通過(guò)同一老煉爐老煉，并使用B30815測(cè)試機(jī)測(cè)試（K＝0.008），統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)廢品數(shù)并測(cè)量數(shù)據(jù)。結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

表5 產(chǎn)品測(cè)試后的電性情況

由表4可以看出，四種條件下容量剔廢情況無(wú)明顯差異，ESR剔廢數(shù)量為條件1和條件4略多。但漏電廢品卻是從條件1到條件4逐漸增多的。

從電性均值來(lái)看，其損耗和ESR值均為條件1和條件3略大，而漏電流值依舊是依次增大。條件4的漏電流值最高，如圖2所示，由此得出產(chǎn)品中含水汽量較多，其漏電情況較惡劣，但其損耗及ESR情況尚佳。

3.3 回流焊檢測(cè)分析

對(duì)4個(gè)條件成品中各取13支樣品。在回流焊前、后分別測(cè)量四參數(shù)的值，ERS值及變化率。（見(jiàn)圖3、圖4）經(jīng)回流焊的溫度沖擊后，條件3失效1支產(chǎn)品，條件4失效2支產(chǎn)品（其中有1只OVER）。

圖2 回流焊前后漏電流值

圖3 回流焊前后ESR值

圖4 回流焊前后產(chǎn)品漏電流情況

由數(shù)據(jù)和圖表中可以看出，四個(gè)條件下漏電流的變化隨貯存時(shí)間的增加而更明顯。盡管產(chǎn)品連續(xù)貯存較長(zhǎng)時(shí)間后又進(jìn)行了烘干處理，但其漏電流惡化的情況依舊不能減弱。然而其損耗及ESR的變化情況類似，條件2和條件4的變化率均較大。條件2變化更大些則是由于實(shí)驗(yàn)期間前兩日的空氣濕度更大。條件1與條件3的變化率相當(dāng)，亦是由于實(shí)驗(yàn)首日空氣濕度較大所致，且產(chǎn)品經(jīng)烘干后情況略有好轉(zhuǎn)。

3.4 環(huán)境實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)4個(gè)條件成品分別取一定量的樣本做例行試驗(yàn)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)項(xiàng)目為：加速壽命、高低溫特性測(cè)試。通過(guò)這兩種例行試驗(yàn)評(píng)價(jià)證明半成品貯存時(shí)間對(duì)電容器可靠性的影響。（見(jiàn)表6）另外將測(cè)后的產(chǎn)品再次手工測(cè)試漏電流，觀察其可靠性。

表6 產(chǎn)品經(jīng)例室評(píng)審后的結(jié)果

通過(guò)幾項(xiàng)評(píng)價(jià)以及在次手工測(cè)試漏電流證明此產(chǎn)品在長(zhǎng)時(shí)間貯存后，由于條件4經(jīng)過(guò)加速測(cè)試后有2只產(chǎn)品時(shí)效，已經(jīng)超出標(biāo)準(zhǔn)要求。也說(shuō)明其可靠性存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

（1）產(chǎn)品在空氣中暴露的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)產(chǎn)品的容量情況并無(wú)影響，而對(duì)損耗、ESR和漏電流的影響較明顯。

（2）產(chǎn)品在空氣中貯存時(shí)間越長(zhǎng)，其漏電流的惡化現(xiàn)象越明顯，而塊體中水汽的增多導(dǎo)致了損耗及ESR值的降低。這也說(shuō)明了其導(dǎo)電性能的增強(qiáng)。

（3）產(chǎn)品在空氣中貯存一定時(shí)間后，只要超出工藝要求的時(shí)限范圍均對(duì)其電性能造成影響。表現(xiàn)為漏電流升高，損耗及ESR降低。若在貯存后進(jìn)行烘干處理，其漏電惡化的情況會(huì)較未經(jīng)烘干的略有改善，但仍改變不了其惡化的趨勢(shì)。

（4）在空氣中暴露時(shí)間長(zhǎng)的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)回流焊溫度沖擊后，其電性能的變化均較大，且有失效現(xiàn)象。這說(shuō)明產(chǎn)品仍舊需要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行包封以隔絕產(chǎn)品塊體與空氣的接觸。

（5）重復(fù)此實(shí)驗(yàn)可得出相同的結(jié)論。