固体钽电解电容器基本知识以及制造工艺过程

固体钽电解电容器用新型聚合物电极材料,一、什么是电容器？,从功能上讲：电容器就是储存电荷的容器。从结构上讲：即中间夹有介质的两块金属板构成的元件。,二、电容器的分类,按电容器的介质材料分：1）有机介质电容器如纸介电容器、薄膜电容器、漆膜电容器；2）无机介质电容器如瓷介电容器（独石电容器）、云母电容器、玻璃釉电容器；3）电解电容器如铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器；4）电化学电容器（双电层电容器）。,三、电容器的功能,广泛用于隔直流、耦合、旁路、滤波、谐振回路调谐、能量转换、控制电路中的时间常数等方面。,四、钽电容器,1.钽电容的简介：固体钽电容器是1956年由美国贝乐试验室首先研制成功的，它的性能优异，是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品。钽电容器外形多种多样，并制成适于表面贴装的小型和片型元件。适应了目前电子技术自动化和小型化发展的。虽然钽原料稀缺，钽电容器价格较昂贵，但大量采用高比容钽粉（30KuF.g-100KuF.V/g)，加上对电容器制造工艺的改进和完善，钽电容器还是得到了迅速的发展，钽电容的应用范围日益。钽电容器不仅在军事通讯，航天等领域应用，而且钽电容的应用范围还在向工业控制，影视设备、通讯仪表等产品中大量使用,2.固体钽电解电容器优点：a.钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。b.体积效率优异,比容量大。c.寿命长、耐高温、准确度高、滤高频谐波性能极好。,五、固体钽电容器制作工艺流程,1.成型与烧结：选择纯度为约为99.9299.94的钽粉，在钽粉中添加适量的粘合剂之后，在模具中压块烧结成型（插入钽粉图片）,钽粉烧结块SEM(10000）,2.赋能钽块烧结成型后，用电化学方法在钽阳极表面生成一层氧化膜作为电容器的介质，即五氧化二钽（Ta2O5）。2Ta+5+5O2-=Ta2O5氧在电解液中是以水或羟基离子（OH-）出现2Ta+5H2O=Ta2O5+10H+10e-或2Ta+10OH-=Ta2O5+5H2O+10e-其中OH-是由水电解而得，H2O=H+OH-2OH-=2OH+2e-=H2O+（O）+2e,膜厚几十至几百纳米。电容器的耐压主要取决于氧化膜的厚度，氧化膜越厚，其耐压也越高。,钽氧化膜本无色，但由于干涉的原因，钽阳极表面所产生的干涉色。,3.被膜在Ta2O5膜上被一层MnO2,作为电容器的阴极。这就是我们在此前电解电容器的结构特点中阐述的其阴极为非金属材料-“电解质”。电解质有固体和非固体(液体或凝胶)之分，因此有固钽和液钽之别。非固体电解质钽电容器（液钽）不经被膜。MnO2系固体电解质，由硝酸锰溶液高温分解而得Mn(NO3)26H2O=MnO2+2NO2+6H2O,阳极-钽介质-Ta2O5氧化膜阴极-MnO2在MnO2层表面涂覆导电石墨和银浆仅起阴极引出作用。,至此，固体钽电容器的基本构成已建立。,六、新型导电高分子聚合物电极材料,1.MnO2作为钽电容阴极的缺点：a.电导率小，约为0.11S/cm，使得等效串联电阻（ESR）过大，限制了钽电容的高频特性。b.MnO2与介质层的材料热膨胀系数差异所产生的应力高温被膜过程会破坏介质层.c.MnO2材料含氧量较高，容易在工作时发生自燃现象。,2.新型导电高分子聚合物阴极材料：a.聚苯胺（PAn）:电导率可达10S/cm一125S/cm,但聚苯胺在形成有机导电聚合过程中会产生联苯胺，这是一种有毒物质，因为没能很好解决这一问题，聚苯胺作为钽电解电容器阴极材料的受到了一定的限制。b.聚吡咯（PPY）:聚吡咯的稳定性很好，其电导率通常可达100S/cm左右，但是在高温、高湿环境下，PEDOT的稳定性要好于聚吡咯。c.聚（3，4-聚乙烯二氧噻吩）（PEDOT）:PEDOT具