金属化薄膜电容器两种喷金工艺探索

1、    金属化薄膜电容器两种喷金工艺探索    张贺军（河南华中星科技电子有限公司）摘 要：金属化薄膜电容器生产的关键工序中，喷金工序的工艺状态影响产品的电性能指标，损耗差别较大。关键词：薄膜电容器；材料；工艺1 喷金机理采用电弧或火焰等热源，将需喷涂的各类涂层焊料丝材在热源中熔化，然后这一液态或熔融的涂层材料得到工艺气体的推动，以高速喷涂在电容器芯组端面薄膜层隙中，这样就使得微粒发生形变，并且像“薄煎饼”一样分布在基底表面，高温颗粒的热量传递到温度更低的基材材料。当颗粒冷却和凝固的时候，它们就依附在基底表面。因此涂层的粘附力就是基于机械“钩连接”，并且

2、涂层颗粒和基底之间的扩散作用产生使得结合强度非常微小。这样在芯组端面层形成一个等电位的金属电极面，为电极引出一个桥接平台。喷金工艺质量优劣的评价标准主要体现在：（1）喷金层与金属化膜层的结合强度。（2）涂层的颗粒度大小。（3）喷涂层的厚薄均匀度。（4）喷金层的氧化程度。2 常用的喷金工艺方式2.1 热喷涂焊料丝材熔化用的常用热源主要有电弧和火焰两种。火焰线材喷射工艺，是采用氧气和燃气混合燃烧火焰将一根线材喷涂材料熔化进行喷涂。燃气可以使用乙炔、丙烷或者氢气。线材被送进火焰中心，线材熔化后经压缩空气雾化成细微颗粒，被直接喷向电容器端面。由于燃气燃烧时产生二氧化碳等气体，混合在压缩空气中，在一定程

3、度上保护了高温高速下的熔化微粒，使得丝材氧化程度降低，而且燃烧的高温也将极大地蒸发压缩空气当中的水分和油，增加电容器的导电性能，降低等效串联电阻。电弧线材喷射工艺，是采用低电压大电流熔化丝材，两根丝材分别为正负两个电极，被送丝轮传动到喷枪的嘴部接触，在电能量的作用下熔化，经过压缩空气雾化，进行喷涂。一般电压在16-24v，电流在50-200a。目前国内常规金属化电容器主要采用电弧热源。只在极少数高端金属化电容器中使用火焰热源，电弧喷金在夏天高温的环境下，喷金端面常常会出现氧化发黑的现象，火焰喷金可以避免这种情况。2.2 电容器芯组的行走方式电容器芯组在喷金机上的行走方式主要有步进式和转盘式两种

4、。喷金机主要以步进式为主，喷枪在喷涂时的行走方式为方形步进，每步的宽度为喷枪的闪射有效宽度，步数和长度由夹具的形状决定。这种方式可以做成双枪或多枪，提高了生产效率，电力电容器等大直径的电容器多采用这种方式。目前金属化小型盒式电容器喷金工序主要采用圆形转盘喷金机。通过控制、改变喷枪的平移速度，从而保证喷枪与料盘径向各点的相对线速度相等，确保涂层厚薄一致，多为单枪的方式，效率较低。两种方式的材料利用率，通过合理的机械行走方式，都较90年代有大幅提高，大直径的利用率大约在30-40%左右，小直径的产品，由于编带密度大，材料利用率大约在40-50%左右。2.3 喷金焊料的分类目前国内喷涂焊料主要有：2

5、.3.1 五元合金丝（低温焊料）。材料主要成分为：sn（37-39%），zn（3-6%），sb（0.5-1.5%），bi（0.01-0.5%），pb（余量），熔点较低（170-220），工艺适应性强，结合力强。但由于含铅，随着电子产品的环保要求在民品领域而逐步被淘汰。2.3.2 锌丝。熔点在420左右。一般作底料使用。在产品无特殊耐流特性要求的情况时，也可与锡锌合金或四元合金丝混合并用，以节约材料成本。由于熔点高，对后续工序的焊接性能要求较高。2.3.3 巴氏合金（锡锑铜合金）。主要成分为：sn（91-92%），sn（6.5-7.5%），cu（3.0-5.0%）.电子产品无铅化以后，这是一种巴

6、氏合金的替代材料。熔点介于巴氏合金与锡锌合金之间。2.3.4 锡锌合金。主要成分为sn（60-70%），zn（15-20%），sn（0.2-0.5%），另含微量的bi，in，cu.熔点在20-250之间。是目前使用较广泛的喷涂料。锌铝金属化电容器可直接喷涂，铝金属化膜则应先用锌或四元合金做底料。2.3.5 四元合金（锡锑铜锌合金）。这是一种国内电容器制造厂比较认同的、使用最广泛的喷金焊料。主要成分为：sn，zn，cu，sb.以锡、锌为主。以含锡、锌量的比例不同，有许多牌号规格。3 电弧喷金机的工艺3.1 喷枪距离的设定指电弧喷枪口到电容器芯组喷涂面的垂直距离。根据冬夏室内温度的高低，合理选择枪

7、距，太近喷涂宽度小、温度高而使金属化膜层烫伤或收缩变形；太远则使喷涂层的结合力差。一般选择150-200mm之间。3.2 喷枪速度和步进数喷枪的移动速度和枪头往返步进数由涂层厚度来确定。枪速大涂层薄均匀度好、粒子流温度低；枪速小则相反。3.3 电弧短路电压电弧电压的设定主要依据线材的熔点和线径。低熔点的喷金焊料喷涂电压应低些，焊料熔点每提高100，电压可提高2-3v，另线材直徑变小时，应适当降低喷涂电压2-3v。3.4 电流的设定送丝速度快，喷涂电流大、温度低、粒子粗、涂层厚且均匀度差。送丝速度慢则结果相反。3.5 压缩空气对喷涂的影响压缩空气压力小，线材雾化粒子粗、结合力差；反之，压力大，线

8、材雾化粒子细，飞向工件的速度快，结合力好。一般气压在0.45-0.6mpa之间。4 火焰喷枪5k6c系统工艺4.1 气管连接到喷枪和控制器前先吹干净，拧紧气管接头以免漏气。压缩空气要求无油无水干净。4.2 控制器连接115vac电源。连接6c到5k喷枪的送丝电缆，点火检测器电缆，连接到气源的空气、氧气、燃气气管。4.3 在6c控制器上按下purge按钮喷枪试气，按照喷涂参数表调节气体压力和流量，压缩空气压力75psi（5.2bar），氧气35psi（2.41bar），乙炔15psi（1.03bar），压力表变化值小于10psi（0.69bar）。松开purge试气按钮。4.4调整枪距范围200-360mm，送丝速度，步进距离等。5 经过用同批次产品，同材料两种喷金后的损耗及充放电后的损耗测试在喷