金屬化薄膜電容器兩種噴金工藝探索

1、    金屬化薄膜電容器兩種噴金工藝探索    張賀軍（河南華中星科技電子有限公司）摘 要：金屬化薄膜電容器生產(chǎn)的關(guān)鍵工序中，噴金工序的工藝狀態(tài)影響產(chǎn)品的電性能指標(biāo)，損耗差別較大。關(guān)鍵詞：薄膜電容器；材料；工藝1 噴金機理采用電弧或火焰等熱源，將需噴涂的各類涂層焊料絲材在熱源中熔化，然后這一液態(tài)或熔融的涂層材料得到工藝氣體的推動，以高速噴涂在電容器芯組端面薄膜層隙中，這樣就使得微粒發(fā)生形變，并且像“薄煎餅”一樣分布在基底表面，高溫顆粒的熱量傳遞到溫度更低的基材材料。當(dāng)顆粒冷卻和凝固的時候，它們就依附在基底表面。因此涂層的粘附力就是基于機械“鉤連接”，并且

2、涂層顆粒和基底之間的擴散作用產(chǎn)生使得結(jié)合強度非常微小。這樣在芯組端面層形成一個等電位的金屬電極面，為電極引出一個橋接平臺。噴金工藝質(zhì)量優(yōu)劣的評價標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)在：（1）噴金層與金屬化膜層的結(jié)合強度。（2）涂層的顆粒度大小。（3）噴涂層的厚薄均勻度。（4）噴金層的氧化程度。2 常用的噴金工藝方式2.1 熱噴涂焊料絲材熔化用的常用熱源主要有電弧和火焰兩種。火焰線材噴射工藝，是采用氧氣和燃氣混合燃燒火焰將一根線材噴涂材料熔化進行噴涂。燃氣可以使用乙炔、丙烷或者氫氣。線材被送進火焰中心，線材熔化后經(jīng)壓縮空氣霧化成細微顆粒，被直接噴向電容器端面。由于燃氣燃燒時產(chǎn)生二氧化碳等氣體，混合在壓縮空氣中，在一定程

3、度上保護了高溫高速下的熔化微粒，使得絲材氧化程度降低，而且燃燒的高溫也將極大地蒸發(fā)壓縮空氣當(dāng)中的水分和油，增加電容器的導(dǎo)電性能，降低等效串聯(lián)電阻。電弧線材噴射工藝，是采用低電壓大電流熔化絲材，兩根絲材分別為正負兩個電極，被送絲輪傳動到噴槍的嘴部接觸，在電能量的作用下熔化，經(jīng)過壓縮空氣霧化，進行噴涂。一般電壓在16-24v，電流在50-200a。目前國內(nèi)常規(guī)金屬化電容器主要采用電弧熱源。只在極少數(shù)高端金屬化電容器中使用火焰熱源，電弧噴金在夏天高溫的環(huán)境下，噴金端面常常會出現(xiàn)氧化發(fā)黑的現(xiàn)象，火焰噴金可以避免這種情況。2.2 電容器芯組的行走方式電容器芯組在噴金機上的行走方式主要有步進式和轉(zhuǎn)盤式兩種

4、。噴金機主要以步進式為主，噴槍在噴涂時的行走方式為方形步進，每步的寬度為噴槍的閃射有效寬度，步數(shù)和長度由夾具的形狀決定。這種方式可以做成雙槍或多槍，提高了生產(chǎn)效率，電力電容器等大直徑的電容器多采用這種方式。目前金屬化小型盒式電容器噴金工序主要采用圓形轉(zhuǎn)盤噴金機。通過控制、改變噴槍的平移速度，從而保證噴槍與料盤徑向各點的相對線速度相等，確保涂層厚薄一致，多為單槍的方式，效率較低。兩種方式的材料利用率，通過合理的機械行走方式，都較90年代有大幅提高，大直徑的利用率大約在30-40%左右，小直徑的產(chǎn)品，由于編帶密度大，材料利用率大約在40-50%左右。2.3 噴金焊料的分類目前國內(nèi)噴涂焊料主要有：2

5、.3.1 五元合金絲（低溫焊料）。材料主要成分為：sn（37-39%），zn（3-6%），sb（0.5-1.5%），bi（0.01-0.5%），pb（余量），熔點較低（170-220），工藝適應(yīng)性強，結(jié)合力強。但由于含鉛，隨著電子產(chǎn)品的環(huán)保要求在民品領(lǐng)域而逐步被淘汰。2.3.2 鋅絲。熔點在420左右。一般作底料使用。在產(chǎn)品無特殊耐流特性要求的情況時，也可與錫鋅合金或四元合金絲混合并用，以節(jié)約材料成本。由于熔點高，對后續(xù)工序的焊接性能要求較高。2.3.3 巴氏合金（錫銻銅合金）。主要成分為：sn（91-92%），sn（6.5-7.5%），cu（3.0-5.0%）.電子產(chǎn)品無鉛化以后，這是一種巴

6、氏合金的替代材料。熔點介于巴氏合金與錫鋅合金之間。2.3.4 錫鋅合金。主要成分為sn（60-70%），zn（15-20%），sn（0.2-0.5%），另含微量的bi，in，cu.熔點在20-250之間。是目前使用較廣泛的噴涂料。鋅鋁金屬化電容器可直接噴涂，鋁金屬化膜則應(yīng)先用鋅或四元合金做底料。2.3.5 四元合金（錫銻銅鋅合金）。這是一種國內(nèi)電容器制造廠比較認同的、使用最廣泛的噴金焊料。主要成分為：sn，zn，cu，sb.以錫、鋅為主。以含錫、鋅量的比例不同，有許多牌號規(guī)格。3 電弧噴金機的工藝3.1 噴槍距離的設(shè)定指電弧噴槍口到電容器芯組噴涂面的垂直距離。根據(jù)冬夏室內(nèi)溫度的高低，合理選擇槍

7、距，太近噴涂寬度小、溫度高而使金屬化膜層燙傷或收縮變形；太遠則使噴涂層的結(jié)合力差。一般選擇150-200mm之間。3.2 噴槍速度和步進數(shù)噴槍的移動速度和槍頭往返步進數(shù)由涂層厚度來確定。槍速大涂層薄均勻度好、粒子流溫度低；槍速小則相反。3.3 電弧短路電壓電弧電壓的設(shè)定主要依據(jù)線材的熔點和線徑。低熔點的噴金焊料噴涂電壓應(yīng)低些，焊料熔點每提高100，電壓可提高2-3v，另線材直徑變小時，應(yīng)適當(dāng)降低噴涂電壓2-3v。3.4 電流的設(shè)定送絲速度快，噴涂電流大、溫度低、粒子粗、涂層厚且均勻度差。送絲速度慢則結(jié)果相反。3.5 壓縮空氣對噴涂的影響壓縮空氣壓力小，線材霧化粒子粗、結(jié)合力差；反之，壓力大，線

8、材霧化粒子細，飛向工件的速度快，結(jié)合力好。一般氣壓在0.45-0.6mpa之間。4 火焰噴槍5k6c系統(tǒng)工藝4.1 氣管連接到噴槍和控制器前先吹干凈，擰緊氣管接頭以免漏氣。壓縮空氣要求無油無水干凈。4.2 控制器連接115vac電源。連接6c到5k噴槍的送絲電纜，點火檢測器電纜，連接到氣源的空氣、氧氣、燃氣氣管。4.3 在6c控制器上按下purge按鈕噴槍試氣，按照噴涂參數(shù)表調(diào)節(jié)氣體壓力和流量，壓縮空氣壓力75psi（5.2bar），氧氣35psi（2.41bar），乙炔15psi（1.03bar），壓力表變化值小于10psi（0.69bar）。松開purge試氣按鈕。4.4調(diào)整槍距范圍200-360mm，送絲速度，步進距離等。5 經(jīng)過用同批次產(chǎn)品，同材料兩種噴金后的損耗及充放電后的損耗測試在噴