片式鉭電解電容器被銀后的貯存時效分析

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良和使用壽命長等特點著稱。然而生產電解電容器的過程較為復雜。陽極芯子在未包封前，可以通俗地稱為“裸塊”。它極易受外界環境的影響，比如氣體雜質及水分[1，2]。這就需要產品在制造過程中，從成型到裝配工序盡可能地減少其在空氣中的暴露時間，直接地來講就是要有生產時限（簡稱時效）。

1 鉭電容器孔隙特性

鉭電解電容器的陽極芯子具有一定的孔隙度，而這些陽極空隙微觀結構非常復雜，它們既相互貫通又十分細小，分布于陽極體內部。這大大增加了鉭粉微粒之間的接觸面積，使得產品比表面積較大，從而達到容量大、體積小的特點。鉭粉在加入粘結劑后被壓制成塊，內部依舊有許多大大小小的微孔。但即使產品通過高溫燒結導致體積有一定的收縮以及在生產時被固體電解質MnO2反復填充，但其內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粉、超細粉含量更高，其粒形更為復雜（見圖1）。較于低比容的粉而言，其更易于吸潮。也就是更容易受環境的影響。空氣中的水分子汲入塊體中會提高導電性能從而導致產品電性能的惡化，降低了其使用壽命及其可靠性能[3]。

圖1 兩種比容產品微觀結構比較

產品在生產過程中的吸潮程度需要極其復雜的研究和分析的過程。本次實驗僅討論產品在浸畢銀漿，以最快的速度（6小時內）組裝后，并于組裝前的時效影響。

表1 貯存期間的溫濕度情況

表2 產品預測試后的剔廢情況

2 實驗

本次選取以70 kCV/g為代表的10V47μf的B殼產品開展實驗討論。以一個架次（4200支產品）為單位，使其在裝配及之前的所有工序的生產條件一致，以便在同一條件下分析，得出更科學的結論。

2.1 產品在6小時內封裝（條件1）

取正常環境條件下裝配并固化的20條產品（裝配后共80條）立即進行包封操作，并在今后的生產和測量中統計其各項電性參數剔廢數量及參數數值。

2.2 產品貯存72小時后封裝（條件2）

將上一實驗剩余的產品暴露在空氣中（在正常的生產環境中）72小時后，再取20條進行包封操作，用同樣的方法在接下來的生產、測量過程中統計剔廢情況及數值，并進行比較、分析。

2.3 產品貯存一周后封裝（條件3）

將剩余的產品繼續暴露在空氣中連續七天時間。再取20條進行包封操作，并做如上統計分析。

2.4 產品貯存一周并先烘干4小時再封裝（條件4）

將最終剩下的20條產品貯存在調至150℃的烘箱內連續烘干4小時，再進行包封操作，并做如上統計分析。

3 結果與討論

3.1 老煉前電性對比

將四種條件的產品全部通過同一設備進行噴砂、打印、切邊后，使用B04606預測試機分選，統計預測廢品數及老煉前數據。結果見表2、表3。

預測試初步判斷了漏電流的情況，從其剔廢數量來看從條件1到條件4廢品數量逐步增加。從電性均值來看，條件4的漏電流值最大，而損耗、ESR值較小。由此說明產品吸潮對產品的電性（尤其是漏電流）確實有一定影響[4]。

表3 產品預測后的電性情況

表4 產品老煉并測試后的剔廢情況

3.2 老煉后電性對比

將4種條件的產品再通過同一老煉爐老煉，并使用B30815測試機測試（K＝0.008），統計各項廢品數并測量數據。結果見表4、表5。

表5 產品測試后的電性情況

由表4可以看出，四種條件下容量剔廢情況無明顯差異，ESR剔廢數量為條件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 回流焊檢測分析

對4個條件成品中各取13支樣品。在回流焊前、后分別測量四參數的值，ERS值及變化率。（見圖3、圖4）經回流焊的溫度沖擊后，條件3失效1支產品，條件4失效2支產品（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 回流焊前后產品漏電流情況

由數據和圖表中可以看出，四個條件下漏電流的變化隨貯存時間的增加而更明顯。盡管產品連續貯存較長時間后又進行了烘干處理，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驗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，亦是由于實驗首日空氣濕度較大所致，且產品經烘干后情況略有好轉。

3.4 環境實驗結果分析

對4個條件成品分別取一定量的樣本做例行試驗評價，評價項目為：加速壽命、高低溫特性測試。通過這兩種例行試驗評價證明半成品貯存時間對電容器可靠性的影響。（見表6）另外將測后的產品再次手工測試漏電流，觀察其可靠性。

表6 產品經例室評審后的結果

通過幾項評價以及在次手工測試漏電流證明此產品在長時間貯存后，由于條件4經過加速測試后有2只產品時效，已經超出標準要求。也說明其可靠性存在一定風險。

4 結論

（1）產品在空氣中暴露的時間長短對產品的容量情況并無影響，而對損耗、ESR和漏電流的影響較明顯。

（2）產品在空氣中貯存時間越長，其漏電流的惡化現象越明顯，而塊體中水汽的增多導致了損耗及ESR值的降低。這也說明了其導電性能的增強。

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

（4）在空氣中暴露時間長的產品經過回流焊溫度沖擊后，其電性能的變化均較大，且有失效現象。這說明產品仍舊需要在盡可能短的時間內進行包封以隔絕產品塊體與空氣的接觸。

（5）重復此實驗可得出相同的結論。