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(zé)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(zé)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)及解決的關(guān)鍵技術(shù)。

穩(wěn)定性；可靠性

1 任務(wù)概況

我公司生產(chǎn)的CY-0-100V-510PF-2%型云母固定電容器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬于卡子結(jié)構(gòu)，一直應(yīng)用于一些高科技產(chǎn)品的起振電路，根據(jù)用戶使用后的反饋信息，該產(chǎn)品在整機(jī)后期的篩選試驗(yàn)時(shí)，會偶發(fā)低電平下工作不穩(wěn)定。根據(jù)用戶反饋來的信息，及相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的分析排查，最終確定原因主要在于這種規(guī)格的電容器內(nèi)部芯組結(jié)構(gòu)屬于箔卡式結(jié)構(gòu)，此類產(chǎn)品主要是被銀云母片中間加引流銅箔并聯(lián)疊加，兩邊加云母護(hù)片，端頭套鍍錫銅卡軸向引出容量。可靠性指標(biāo)較低，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(chǎn)的獨(dú)石云母電容器優(yōu)異的溫度和時(shí)間穩(wěn)定性在電容器行業(yè)中影響力，尤其在航天衛(wèi)星、航海監(jiān)測和軍工電子設(shè)備中的廣泛應(yīng)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(shù)協(xié)議，協(xié)議編號：DRQXY014-2009。

CY22-0型云母固定電容器主要技術(shù)指標(biāo)要求如下：

a)額定電壓：100VDC試驗(yàn)電壓：施加2倍額定直流電壓，持續(xù)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(biāo)稱電容量(CR)及允許偏差：標(biāo)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(shù)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(huán)境溫度：-55℃～85℃。

2 研制過程

2.1 結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)

2.1.1 結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品內(nèi)部芯組采用獨(dú)石結(jié)構(gòu)，外封裝酚醛樹脂，鍍銀紫銅線軸向引出容量。

2.1.2 設(shè)計(jì)思路及方案

2.1.2.1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)獨(dú)石云母固定電容器溫度及時(shí)間穩(wěn)定性好的特點(diǎn)以及用戶對外形尺寸的特殊要求，將產(chǎn)品的內(nèi)芯子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為獨(dú)石結(jié)構(gòu)型，由被銀云母片并聯(lián)疊加到規(guī)定容量，施加一定應(yīng)力在五百多度高溫電阻爐內(nèi)燒結(jié)，銀層與銀層之間均粘接在一起形成一個(gè)獨(dú)立的整體，其次在芯組兩端頭套上銀卡，再次進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)形成獨(dú)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(jié)構(gòu)圖：其中4→引出線、5→銀卡)。

2.1.2.2 云母芯片尺寸的設(shè)計(jì)方案

用戶要求的產(chǎn)品外形尺寸寬×高×厚(max)：10mm×7.0mm×4.0mm，根據(jù)用戶協(xié)議要求的體積、容量及耐壓等指標(biāo)，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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案

以前應(yīng)用的CY型產(chǎn)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(chǎn)品引出線的設(shè)計(jì)，采用導(dǎo)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(tǒng)的鍍錫紫銅線無論從外觀質(zhì)量、導(dǎo)電性能、體積電阻率等指標(biāo)上都有了更進(jìn)一步的提高，不但可以減小表面接觸電阻，同時(shí)散熱性能和導(dǎo)電性能良好，可靠性指標(biāo)明顯得到提高。

2.1.2.4 外部封裝材料的設(shè)計(jì)

用戶要求研制的新品從外觀質(zhì)量到電性能指標(biāo)，都必須替代原來的CY-0型產(chǎn)品。CY-0型產(chǎn)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(biāo)Ri≥1012Ω；介電強(qiáng)度≥5.8mv/m；吸水性≤15mg；介質(zhì)損耗小，沖擊強(qiáng)度大，一直應(yīng)用于我公司的CY型壓塑類云母電容器產(chǎn)品，工藝成熟，操作性強(qiáng)。對CY22-0型產(chǎn)品的外封裝材料的設(shè)計(jì)最終采用上?！痢劣邢薰旧a(chǎn)的P3301酚醛樹脂。

2.2 研制階段

按照確定好的設(shè)計(jì)方案反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，特別是產(chǎn)品的封裝質(zhì)量，由于初次接觸壓塑獨(dú)石結(jié)構(gòu)型芯組，對材料的成型溫度及壓塑機(jī)的操作規(guī)程都有待于去摸索，經(jīng)過半年多時(shí)間反復(fù)試驗(yàn)，最終確定壓塑機(jī)溫度及保溫時(shí)間。注塑出的小批量產(chǎn)品無論從外觀質(zhì)量還是電性能指標(biāo)方面都能達(dá)到用戶需要。目前研發(fā)生產(chǎn)的CY22-0型產(chǎn)品多次提交用戶試用，用戶反饋無論從外觀質(zhì)量還是性能指標(biāo)方面，都能達(dá)到技術(shù)協(xié)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(chǎn)品已大批量生產(chǎn)，各道工序工藝操作性穩(wěn)定，生產(chǎn)加工過程進(jìn)展順利。用戶對提供的批量產(chǎn)品上機(jī)試用后反映良好。

3 采取的主要技術(shù)和工藝攻關(guān)

3.1 芯組結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)

依據(jù)云母介質(zhì)自身的特點(diǎn)：介電強(qiáng)度高、介質(zhì)損耗小、耐熱性好的特點(diǎn)，并結(jié)合獨(dú)石結(jié)構(gòu)型產(chǎn)品體積小、接觸可靠、容量穩(wěn)定性及時(shí)間穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。既可以保證產(chǎn)品的小型化，也可以保證產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)。因此，對內(nèi)芯組的設(shè)計(jì)采用可靠性指標(biāo)高的獨(dú)石芯組結(jié)構(gòu)。結(jié)合用戶對產(chǎn)品外形體積的特殊要求，以及我們現(xiàn)有的壓塑模具，確定云母芯片的尺寸成為難點(diǎn)，經(jīng)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(shè)計(jì)

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(dú)石芯組如何軸向引出？成為另一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，傳統(tǒng)的CY型產(chǎn)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(zhì)量較差，體積電阻率較大。CY22-0產(chǎn)品我們選用了導(dǎo)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(tǒng)的鍍錫紫銅線從外觀質(zhì)量、導(dǎo)電性能、體積電阻率等指標(biāo)上都有了提高，不但散熱性能和導(dǎo)電性能好，同時(shí)也減小了表面接觸電阻。

3.3 內(nèi)浸漬材料的設(shè)計(jì)

獨(dú)石結(jié)構(gòu)型產(chǎn)品的內(nèi)浸漬材料GVI-101#有機(jī)硅樹脂，外封裝材料為環(huán)氧樹脂，粉末流化包封。而新型CY22-0型產(chǎn)品的外封裝材料為酚醛樹脂，芯組浸漬GVI-101#有機(jī)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(chǎn)品的外觀質(zhì)量。350#甲基硅油，其優(yōu)良的內(nèi)浸漬特性及電性能長期應(yīng)用于CY型產(chǎn)品，經(jīng)過多次摸索試驗(yàn)，最終將CY22-0型產(chǎn)品的內(nèi)浸漬料設(shè)計(jì)為350#甲基硅油，無論從電性能指標(biāo)到產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，都可以滿足用戶要求。

3.4 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)

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(biāo)志→成品電性能測試→成品篩選→包裝→入庫。

3.5 產(chǎn)品特點(diǎn)

a)損耗?。鹤钚】蛇_(dá)3×10-4以下，即使在高溫下(85℃)，損耗也在允許范圍內(nèi)。

b)容量溫度和時(shí)間穩(wěn)定性好：溫度系數(shù)最小可達(dá)到±100×10-6/℃；在規(guī)定貯存條件下，容量變化不超過±1%。

c)體積小、容量、結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，可以在10μV以下低電平可靠工作。

4 結(jié)束語

CY22-0型云母固定電容器的外形尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電性能指標(biāo)均達(dá)到用戶需求及國內(nèi)先進(jìn)水平；產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝成熟，技術(shù)指標(biāo)完全滿足用戶要求；產(chǎn)品的各項(xiàng)電性能指標(biāo)達(dá)到了CY22-0型云母固定電容器詳細(xì)規(guī)范Q/MK20049-2010規(guī)定的要求，并通過××檢測試驗(yàn)中心鑒定。該產(chǎn)品目前廣泛用于電子、電力、及通訊設(shè)備的儀器儀表；而且還用于穩(wěn)定性和可靠性要求高的航空、航天、火箭、衛(wèi)星等軍用電子裝備、航空領(lǐng)域的電子儀器、儀表、廣播發(fā)射機(jī)等射頻短波調(diào)制電路中，涉及多種領(lǐng)域。該項(xiàng)目產(chǎn)品的研制為我公司的云母電容器擴(kuò)展了品種，拓寬了云母電容器的市場前景。

聲 明

《環(huán)球市場》2017年第30期，頁碼：177頁，文章題目應(yīng)該為：提高精準(zhǔn)維護(hù)穩(wěn)定能力調(diào)研，作者：程紅清、吉孝忠、馬永梅，單位：西寧經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)管委會

田淑玲,女,助理工程師,現(xiàn)在陜西華茂電子科技有限責(zé)任公司從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝工作。

雷黎君,女,助理工程師,現(xiàn)在陜西華茂電子科技有限責(zé)任公司從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝工作。