提高钽电容器储存稳定性的机理分析及试验研究

钽电容器的存储稳定性是电子整机与装配非常关心的问题,也是当前研究的热点之一。通过总结分析钽电容器应用中出现频次较高的几个问题,结合模压封装材料的吸潮特性和潮气吸收及扩散理论,重点解释了存在潮气情况下钽电容器在温冲、回流焊等操作中的失效机理。尝试用一种新的钽电容器包封材料和包封方法提高其耐潮能力,并通过各种严酷的试验和85℃-85%RH-2000 h寿命试验检验。结果表明该材料和工艺对提高钽电容器的存储稳定性具有非常大的作用。     

导电聚合物（PEDOT）浆料在钽电容器生产中应用

通过采用浸渍导电聚合物浆料和原位聚合方法制备聚合物钽电容器,并对比电容器电性能,研究导电聚合物浆料对聚合物钽电容器电性能的影响。实验结果表明导电聚合物浆料可以提高电容器的耐压性能,即产品有较高的击穿电压值,但是产品的容量引出率和ESR恶化。     

超薄型钽浆阳极电容器的制备及性能分析

高体积效率、超薄型化是实现钽电容器进一步小型化的有效技术途径，基于丝网印刷技术，提出了一种新的钽阳极制作方法，即首先将高比容钽粉制成浆料，然后印刷在钽箔上进行高温烧结作为电容器的阳极片，接着利用传统的阳极氧化方法生成五氧化二钽(Ta2O5)作为电容器的电介质，并通过多次浸渍硝酸锰、高温热分解循环被覆二氧化锰(MnO2)作为阴极材料，该方法制备的电容器其钽芯厚度最薄可以达到 0.2ｍｍ，体积效率相比传统技术提高了30％，而且经过 125℃、2000ｈ寿命测试，试 验样品各项电性能参数稳定，基于丝网印刷工艺技术制造钽浆阳极的方法将加速钽电容器小型化和薄型化的发展。     

电容器的可靠性与电容量间的相关规律

广泛地收集了国产固体钽电解和Ⅰ类瓷介等电容器在多种环境下的现场失效率数据，分析得出现场失效率与电容量的回归方程式，发现国产固体钽电解电容器随着容量增大其失效率增大的“速率”过大，进一步分析表明，这种偏离常规的原因与我国大容量固体钽电解电容器制造技术上的缺陷及使用中的开关浪涌电流密切相关，因此，作者根据分析的结果提供了提高大容量固体钽电容器可靠性的技术途径和措施。     

电容器高频振动分析与结构优化

针对非固体钽电容器高频振动环境下物理结构失效问题,利用COMSOL Multiphysics软件对其进行高频振动仿真分析。研究了钽电容器内部应力、应变在高频振动条件下的动态响应特性,分析其失效形式,并对其结构进行优化设计与实验验证。研究结果表明,振动过程中,钽电容器内部应力主要集中于阳极块、阳极引线、调整垫片三者接触处,最大应力随着振动加速度的提高而迅速上升,从而发生断裂失效。为提高电容器结构稳定性,设计一种新型爪式垫片结构。基于有限元分析与振动试验结果表明,优化后的钽电容器在高频振动环境下的工作可靠性得到了显著提高。     

氧化膜强化技术在钽电容器生产中的应用

采用氧化膜强化技术在钽阳极体外表面形成抗机械应力的强化氧化膜,并模拟钽电容器回流焊过程,研究回流焊前后钽电容器漏电流变化以及对击穿电压(BDV)的影响。试验结果显示:在回流焊安装前后,应用氧化膜强化技术的电容器漏电流增幅小于普通产品14%;耐BDV比普通产品高6 V。     

高频固体钽电解电容器电性能与钽粉

对高频固体钽电容器应特别关注高频阻抗、电感量、等效串联电阻、纹波电流等参数。研究这类电容器电性能参数与钽粉性能的关系表明：当前对钽粉应以提高化学纯度、增多品种和规格、改善性能,以满足制造不同用途的电容器的需要     

片式钽电容器允许最大纹波电流的实验标定

利用片式钽电容器纹波电流与等效串联电阻(ESR)、额定功耗、温升及热阻之间的关系,提出了一种片式钽电容器耐受纹波电流能力的详细实验标定方法和程序,并对典型的规格产品进行了标定实验。该方法不但适用于片式钽电容器生产厂进行系列产品耐受纹波电流能力的测定,用户工程师同样可以用它来对相应规格的产品进行测算。     

钽电解电容器的失效及对策

介绍了钽电解电容器的常见失效模式，结合我厂军品电源模块使用的CAK45钽电解电容器，进行了失效率估算，并对钽电解电容器使用中常见的失效模式提出了具体的预防对策，最后对钽电解电容器的加速寿命试验结果进行了分析。     

固体电解质钽电容器介质膜晶化机理及其失效分析

从场致晶化和热致晶化的角度对固体电介质钽电容器介质膜晶化现象和机理进行了讨论,并结合CA45-H-35V-470μF固体电解质钽电容器的失效分析对介质膜晶化引起电容器失效进行了进一步的说明.采用筛选、物理分析和降额使用的方法,可有效避免介质膜晶化引起的钽电解电容器失效.     

二步聚合工艺在固体钽电容器生产中的应用

采用二步聚合工艺,在固体钽电解电容器阳极体上被覆具有高电导率、热稳定性好的导电聚合物PEDT(聚3,4-乙烯二氧噻吩)取代了MnO2阴极层,研究了工艺参数对电容器性能的影响。结果显示:电容器的tanδ和Res随聚合温度增加而增加;低含量的氧化剂(质量分数20%)有较好容量引出效果,高含量的氧化剂(对甲基苯磺酸铁正丁醇溶液)(40%)可以有效增加电容器外层聚合物的沉积。     

高频低ESR钽电解电容器制造技术的实验研究

分析了影响钽电解电容器等效串联电阻（ESR）的因素,通过阳极钽块设计、硝酸锰溶液改性、优化被膜工艺以及多芯并联等措施,提出了高频、低ESR钽电解电容器最佳制造工艺。试验表明,应用新工艺生产的钽电解电容器,其ESR值大约是通用产品ESR值的1/3-1/2,而且多芯并联钽电容器的电容量在100kHz范围内的变化量在20%以内,高频性能有很大改善。     

Use of ESR for deterioration diagnosis of electrolytic capacitor

A new deterioration diagnosis method for the electrolytic capacitor is proposed for a forward-type converter and a buck-boost converter. It was observed that the ESR (equivalent series resistance) of the electrolytic capacitor increases as it deteriorates, and the knowledge that ripple varies proportionally to the ESR increase was used. With this method, the electrolytic capacitor life-cycle aging rate can be projected for the active circuit over the system life. This approach to deterioration is valid for any load condition, no matter whether the circuit has feedback control or not     

Failure modes of tantalum capacitors made by different technologies

Tantalum capacitor failure modes have been discussed both for the standard manganese dioxide cathode and the new conductive polymer (CP) type. For standard tantalum in the normal operation mode, an electrical breakdown can be stimulated by an increase of the electrical conductance in channel by an electrical pulse or voltage level. This leads to capacitor destruction followed by thermal breakdown. In the reverse mode, we have reported that thermal breakdown is initiated by an increase of the electrical conductance by Joule heating at a relatively low voltage level. Consequently, a feedback cycle consisting of temperature–conductivity–current–Joule heat–temperature, ending with electrical breakdown was created. Both of these breakdown modes possess a stochastic behavior and can be hardly localized in advance. CP capacitors have shown a slightly different current conductivity mechanism compared to standard tantalum capacitors. The breakdown of CP dielectrics is similar to avalanche and field emission breaks. It is an electromechanical collapse due to the attractive forces between electrodes, electrochemical deterioration, dendrite formation, and so on. However, some self-healing of the cathode film has been reported. This can be attributed to film evaporation, carbonizing or reoxidation. Not all of the breakdowns of CP capacitors can lead to self-healing or an open circuit state. Short circuits can also occur.     

用于传感器节点供电的压电振动发电机研究

悬臂梁式压电振动发电机是一种新型的供电装置,可广泛应用于无线传感器网络节点进行供电.首先建立以悬臂梁为结构方式的压电振动换能器的模型;然后从遗传算法和田口稳健设计的理论方法出发,以输出平均功率为优化目标的对换能器进行稳健优化设计;接着以钽电容和稳压二极管为核心设计了换能器的能量收集电路,最后用优化后的参数制成样机进行测试.测试结果证明,该发电机完全能满足功耗为50 μW的传感器节点的使用要求,验证了该研究方案的可行性.     

CA30型非固体钽电解电容器的可靠性

改善 CA30型非固体钽电解电容器结构的密封性、介质氧化膜的质量及工作电解液温度特性是提高产品质量的稳定性、可靠性及使用寿命的三个关键因素。将半密封结构改为全密封结构 ,产品质量可显著提高。     

Hafnium tantalum nitride resistive sea for the silicon diode-array camera tube target

A new material has been developed as a resistive sea for the silicon diode-array camera tube target. The material is prepared by reactive sputtering of a hafnium tantalum cathode in a nitrogen atmosphere. By adjusting the relative amounts of hafnium and tantalum in the cathode or by changing the sputtering parameters, the resistivity of the hafnium tantalum nitride sea may be optimized. The nitride may be heated to 350°C during camera tube bakeout with no degradation in performance. By controlling the film deposition conditions, electrostatic focus camera tubes have been made with excellent aging, dark current, lag, and resolution characteristics.     

导电高分子钽电解电容器的研究进展

综述了导电高分子钽电解电容器的最新研究进展。比较了导电高分子钽电解电容器和二氧化锰钽电解电容器在结构、制造工艺和性能方面的差别。还介绍了聚吡咯(PPy)、聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANi)钽电解电容器的研究状况。导电高分子膜的形成工艺对钽电解电容器性能影响很大。改进和开发新型阴极材料是降低钽电解电容器等效串联电阻Res的重要途径。