CY22-0型云母固定電容器的研制

田淑玲 雷黎君

陜西華茂電子科技有限責任公司

CY22-0型云母固定電容器的研制

田淑玲 雷黎君

陜西華茂電子科技有限責任公司

本文主要介紹了CY22-0型云母固定電容器的研制過程、結構特點及解決的關鍵技術。

穩定性；可靠性

1 任務概況

我公司生產的CY-0-100V-510PF-2%型云母固定電容器，其內部結構屬于卡子結構，一直應用于一些高科技產品的起振電路，根據用戶使用后的反饋信息，該產品在整機后期的篩選試驗時，會偶發低電平下工作不穩定。根據用戶反饋來的信息，及相關專業技術人員的分析排查，最終確定原因主要在于這種規格的電容器內部芯組結構屬于箔卡式結構，此類產品主要是被銀云母片中間加引流銅箔并聯疊加，兩邊加云母護片，端頭套鍍錫銅卡軸向引出容量?？煽啃灾笜溯^低，不適宜在低電平下工作。鑒于用戶的特殊需求，以及陜西華茂電子科技有限公司(四三二零廠)生產的獨石云母電容器優異的溫度和時間穩定性在電容器行業中影響力，尤其在航天衛星、航海監測和軍工電子設備中的廣泛應用，×××研究所特要求研制新型 CY22-0型云母固定電容器替代原來的CY-0-100V-510PF-2%型云母電容。雙方就此簽訂了技術協議，協議編號：DRQXY014-2009。

CY22-0型云母固定電容器主要技術指標要求如下：

a)額定電壓：100VDC試驗電壓：施加2倍額定直流電壓，持續1～5s，電容器無擊穿與飛弧。

b)絕緣電阻(Ri)：常溫(25℃)Ri≥1×1011Ω；高溫(85℃)Ri≥1×1010Ω

c)標稱電容量(CR)及允許偏差：標稱電容量CR：510pF；精度為G(±2%)。

d損耗角正切值(tgδ)：tgδ≤7.5×10-4Ω。

e)溫度特性要求(D組)：溫度系數αc(-100～+100)×10-6/℃；容量漂移(βc)：±(0.3%+0.1PF)

f)外形尺寸：寬×高×厚：10(mm)×7(mm)×4(mm)。

g.工作環境溫度：-55℃～85℃。

2 研制過程

2.1 結構及設計

2.1.1 結構

產品內部芯組采用獨石結構，外封裝酚醛樹脂，鍍銀紫銅線軸向引出容量。

2.1.2 設計思路及方案

2.1.2.1 設計思路

根據獨石云母固定電容器溫度及時間穩定性好的特點以及用戶對外形尺寸的特殊要求，將產品的內芯子結構設計為獨石結構型，由被銀云母片并聯疊加到規定容量，施加一定應力在五百多度高溫電阻爐內燒結，銀層與銀層之間均粘接在一起形成一個獨立的整體，其次在芯組兩端頭套上銀卡，再次進行高溫燒結形成獨立的電容器芯組，最后在上卡芯組的兩端軸向焊接鍍銀紫銅線(見結構圖：其中4→引出線、5→銀卡)。

2.1.2.2 云母芯片尺寸的設計方案

用戶要求的產品外形尺寸寬×高×厚(max)：10mm×7.0mm×4.0mm，根據用戶協議要求的體積、容量及耐壓等指標，綜合考慮，最終確定對CY22-0-D-100V-D-510PF-2%型云母電容器云母芯片的設計尺寸為：長×寬：4mm×5mm，厚度(δ)：18～20μm；以確保用戶對外形尺寸的需求。

2.1.2.3 引出端的設計方案

以前應用的CY型產品的引出線是鍍錫紫銅線，鍍錫紫銅線無論從色澤、可焊性、可靠性上都比鍍銀紫銅線略差。而對CY22-0型產品引出線的設計，采用導電性能良好、體積電阻率低的紫銅材料并且表面鍍銀作為引出端，較傳統的鍍錫紫銅線無論從外觀質量、導電性能、體積電阻率等指標上都有了更進一步的提高，不但可以減小表面接觸電阻，同時散熱性能和導電性能良好，可靠性指標明顯得到提高。

2.1.2.4 外部封裝材料的設計

用戶要求研制的新品從外觀質量到電性能指標，都必須替代原來的CY-0型產品。CY-0型產品采用的P3301酚醛樹脂，該樹脂是以苯酚醛、苯胺、甲醛樹脂為粘合劑，以云母為主要填料和其他添加物碾壓而成的黑色粉末材料。P3301酚醛樹脂的熱變形溫度≥140℃；絕緣指標Ri≥1012Ω；介電強度≥5.8mv/m；吸水性≤15mg；介質損耗小，沖擊強度大，一直應用于我公司的CY型壓塑類云母電容器產品，工藝成熟，操作性強。對CY22-0型產品的外封裝材料的設計最終采用上?！痢劣邢薰旧a的P3301酚醛樹脂。

2.2 研制階段

按照確定好的設計方案反復進行試驗，特別是產品的封裝質量，由于初次接觸壓塑獨石結構型芯組，對材料的成型溫度及壓塑機的操作規程都有待于去摸索，經過半年多時間反復試驗，最終確定壓塑機溫度及保溫時間。注塑出的小批量產品無論從外觀質量還是電性能指標方面都能達到用戶需要。目前研發生產的CY22-0型產品多次提交用戶試用，用戶反饋無論從外觀質量還是性能指標方面，都能達到技術協議要求，完全可以替代CY-0-100V-510PF-2%型云母固定電容器。目前該型號產品已大批量生產，各道工序工藝操作性穩定，生產加工過程進展順利。用戶對提供的批量產品上機試用后反映良好。

3 采取的主要技術和工藝攻關

3.1 芯組結構及尺寸設計

依據云母介質自身的特點：介電強度高、介質損耗小、耐熱性好的特點，并結合獨石結構型產品體積小、接觸可靠、容量穩定性及時間穩定性好的特點。既可以保證產品的小型化，也可以保證產品的可靠性指標。因此，對內芯組的設計采用可靠性指標高的獨石芯組結構。結合用戶對產品外形體積的特殊要求，以及我們現有的壓塑模具，確定云母芯片的尺寸成為難點，經過多次的工藝摸底，最終確定了云母芯片尺寸為4×5(mm)，厚度為18～20μm。

3.2 引出方式設計

按照用戶需求，采用軸向引出容量。但具體采用什么材料來做引出？獨石芯組如何軸向引出？成為另一個技術難點，傳統的CY型產品采用的是鍍錫紫銅線軸向卯上卡子一處，這種材料的外觀質量較差，體積電阻率較大。CY22-0產品我們選用了導電性能良好、體積電阻率低的紫銅材料并且表面鍍銀，軸向焊接在銀卡上引出，較傳統的鍍錫紫銅線從外觀質量、導電性能、體積電阻率等指標上都有了提高，不但散熱性能和導電性能好，同時也減小了表面接觸電阻。

3.3 內浸漬材料的設計

獨石結構型產品的內浸漬材料GVI-101#有機硅樹脂，外封裝材料為環氧樹脂，粉末流化包封。而新型CY22-0型產品的外封裝材料為酚醛樹脂，芯組浸漬GVI-101#有機硅樹脂后，壓塑后的芯組表面無光澤，光滑度不夠，直接影響產品的外觀質量。350#甲基硅油，其優良的內浸漬特性及電性能長期應用于CY型產品，經過多次摸索試驗，最終將CY22-0型產品的內浸漬料設計為350#甲基硅油，無論從電性能指標到產品的外觀質量，都可以滿足用戶要求。

3.4 生產工藝流程設計

云母片洗檢→印銀→燒銀→銀片檢分→芯組制造→芯組焊接→芯組加固→芯組浸漬→芯組容量測試→壓塑→容量分類→打印標志→成品電性能測試→成品篩選→包裝→入庫。

3.5 產品特點

a)損耗小：最小可達3×10-4以下，即使在高溫下(85℃)，損耗也在允許范圍內。

b)容量溫度和時間穩定性好：溫度系數最小可達到±100×10-6/℃；在規定貯存條件下，容量變化不超過±1%。

c)體積小、容量、結構和性能穩定，可以在10μV以下低電平可靠工作。

4 結束語

CY22-0型云母固定電容器的外形尺寸、內部結構、電性能指標均達到用戶需求及國內先進水平；產品的生產工藝成熟，技術指標完全滿足用戶要求；產品的各項電性能指標達到了CY22-0型云母固定電容器詳細規范Q/MK20049-2010規定的要求，并通過××檢測試驗中心鑒定。該產品目前廣泛用于電子、電力、及通訊設備的儀器儀表；而且還用于穩定性和可靠性要求高的航空、航天、火箭、衛星等軍用電子裝備、航空領域的電子儀器、儀表、廣播發射機等射頻短波調制電路中，涉及多種領域。該項目產品的研制為我公司的云母電容器擴展了品種，拓寬了云母電容器的市場前景。

聲 明

《環球市場》2017年第30期，頁碼：177頁，文章題目應該為：提高精準維護穩定能力調研，作者：程紅清、吉孝忠、馬永梅，單位：西寧經濟技術開發區生物科技產業園區管委會

田淑玲,女,助理工程師,現在陜西華茂電子科技有限責任公司從事產品設計、工藝工作。

雷黎君,女,助理工程師,現在陜西華茂電子科技有限責任公司從事產品設計、工藝工作。