CY22-0型云母固定电容器的研制

田淑玲 雷黎君

陕西华茂电子科技有限责任公司

CY22-0型云母固定电容器的研制

田淑玲 雷黎君

陕西华茂电子科技有限责任公司

本文主要介绍了CY22-0型云母固定电容器的研制过程、结构特点及解决的关键技术。

稳定性；可靠性

1 任务概况

我公司生产的CY-0-100V-510PF-2%型云母固定电容器，其内部结构属于卡子结构，一直应用于一些高科技产品的起振电路，根据用户使用后的反馈信息，该产品在整机后期的筛选试验时，会偶发低电平下工作不稳定。根据用户反馈来的信息，及相关专业技术人员的分析排查，最终确定原因主要在于这种规格的电容器内部芯组结构属于箔卡式结构，此类产品主要是被银云母片中间加引流铜箔并联叠加，两边加云母护片，端头套镀锡铜卡轴向引出容量。可靠性指标较低，不适宜在低电平下工作。鉴于用户的特殊需求，以及陕西华茂电子科技有限公司(四三二零厂)生产的独石云母电容器优异的温度和时间稳定性在电容器行业中影响力，尤其在航天卫星、航海监测和军工电子设备中的广泛应用，×××研究所特要求研制新型 CY22-0型云母固定电容器替代原来的CY-0-100V-510PF-2%型云母电容。双方就此签订了技术协议，协议编号：DRQXY014-2009。

CY22-0型云母固定电容器主要技术指标要求如下：

a)额定电压：100VDC试验电压：施加2倍额定直流电压，持续1～5s，电容器无击穿与飞弧。

b)绝缘电阻(Ri)：常温(25℃)Ri≥1×1011Ω；高温(85℃)Ri≥1×1010Ω

c)标称电容量(CR)及允许偏差：标称电容量CR：510pF；精度为G(±2%)。

d损耗角正切值(tgδ)：tgδ≤7.5×10-4Ω。

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

f)外形尺寸：宽×高×厚：10(mm)×7(mm)×4(mm)。

g.工作环境温度：-55℃～85℃。

2 研制过程

2.1 结构及设计

2.1.1 结构

产品内部芯组采用独石结构，外封装酚醛树脂，镀银紫铜线轴向引出容量。

2.1.2 设计思路及方案

2.1.2.1 设计思路

根据独石云母固定电容器温度及时间稳定性好的特点以及用户对外形尺寸的特殊要求，将产品的内芯子结构设计为独石结构型，由被银云母片并联叠加到规定容量，施加一定应力在五百多度高温电阻炉内烧结，银层与银层之间均粘接在一起形成一个独立的整体，其次在芯组两端头套上银卡，再次进行高温烧结形成独立的电容器芯组，最后在上卡芯组的两端轴向焊接镀银紫铜线(见结构图：其中4→引出线、5→银卡)。

2.1.2.2 云母芯片尺寸的设计方案

用户要求的产品外形尺寸宽×高×厚(max)：10mm×7.0mm×4.0mm，根据用户协议要求的体积、容量及耐压等指标，综合考虑，最终确定对CY22-0-D-100V-D-510PF-2%型云母电容器云母芯片的设计尺寸为：长×宽：4mm×5mm，厚度(δ)：18～20μm；以确保用户对外形尺寸的需求。

2.1.2.3 引出端的设计方案

以前应用的CY型产品的引出线是镀锡紫铜线，镀锡紫铜线无论从色泽、可焊性、可靠性上都比镀银紫铜线略差。而对CY22-0型产品引出线的设计，采用导电性能良好、体积电阻率低的紫铜材料并且表面镀银作为引出端，较传统的镀锡紫铜线无论从外观质量、导电性能、体积电阻率等指标上都有了更进一步的提高，不但可以减小表面接触电阻，同时散热性能和导电性能良好，可靠性指标明显得到提高。

2.1.2.4 外部封装材料的设计

用户要求研制的新品从外观质量到电性能指标，都必须替代原来的CY-0型产品。CY-0型产品采用的P3301酚醛树脂，该树脂是以苯酚醛、苯胺、甲醛树脂为粘合剂，以云母为主要填料和其他添加物碾压而成的黑色粉末材料。P3301酚醛树脂的热变形温度≥140℃；绝缘指标Ri≥1012Ω；介电强度≥5.8mv/m；吸水性≤15mg；介质损耗小，冲击强度大，一直应用于我公司的CY型压塑类云母电容器产品，工艺成熟，操作性强。对CY22-0型产品的外封装材料的设计最终采用上海××有限公司生产的P3301酚醛树脂。

2.2 研制阶段

按照确定好的设计方案反复进行试验，特别是产品的封装质量，由于初次接触压塑独石结构型芯组，对材料的成型温度及压塑机的操作规程都有待于去摸索，经过半年多时间反复试验，最终确定压塑机温度及保温时间。注塑出的小批量产品无论从外观质量还是电性能指标方面都能达到用户需要。目前研发生产的CY22-0型产品多次提交用户试用，用户反馈无论从外观质量还是性能指标方面，都能达到技术协议要求，完全可以替代CY-0-100V-510PF-2%型云母固定电容器。目前该型号产品已大批量生产，各道工序工艺操作性稳定，生产加工过程进展顺利。用户对提供的批量产品上机试用后反映良好。

3 采取的主要技术和工艺攻关

3.1 芯组结构及尺寸设计

依据云母介质自身的特点：介电强度高、介质损耗小、耐热性好的特点，并结合独石结构型产品体积小、接触可靠、容量稳定性及时间稳定性好的特点。既可以保证产品的小型化，也可以保证产品的可靠性指标。因此，对内芯组的设计采用可靠性指标高的独石芯组结构。结合用户对产品外形体积的特殊要求，以及我们现有的压塑模具，确定云母芯片的尺寸成为难点，经过多次的工艺摸底，最终确定了云母芯片尺寸为4×5(mm)，厚度为18～20μm。

3.2 引出方式设计

按照用户需求，采用轴向引出容量。但具体采用什么材料来做引出？独石芯组如何轴向引出？成为另一个技术难点，传统的CY型产品采用的是镀锡紫铜线轴向卯上卡子一处，这种材料的外观质量较差，体积电阻率较大。CY22-0产品我们选用了导电性能良好、体积电阻率低的紫铜材料并且表面镀银，轴向焊接在银卡上引出，较传统的镀锡紫铜线从外观质量、导电性能、体积电阻率等指标上都有了提高，不但散热性能和导电性能好，同时也减小了表面接触电阻。

3.3 内浸渍材料的设计

独石结构型产品的内浸渍材料GVI-101#有机硅树脂，外封装材料为环氧树脂，粉末流化包封。而新型CY22-0型产品的外封装材料为酚醛树脂，芯组浸渍GVI-101#有机硅树脂后，压塑后的芯组表面无光泽，光滑度不够，直接影响产品的外观质量。350#甲基硅油，其优良的内浸渍特性及电性能长期应用于CY型产品，经过多次摸索试验，最终将CY22-0型产品的内浸渍料设计为350#甲基硅油，无论从电性能指标到产品的外观质量，都可以满足用户要求。

3.4 生产工艺流程设计

云母片洗检→印银→烧银→银片检分→芯组制造→芯组焊接→芯组加固→芯组浸渍→芯组容量测试→压塑→容量分类→打印标志→成品电性能测试→成品筛选→包装→入库。

3.5 产品特点

a)损耗小：最小可达3×10-4以下，即使在高温下(85℃)，损耗也在允许范围内。

b)容量温度和时间稳定性好：温度系数最小可达到±100×10-6/℃；在规定贮存条件下，容量变化不超过±1%。

c)体积小、容量、结构和性能稳定，可以在10μV以下低电平可靠工作。

4 结束语

CY22-0型云母固定电容器的外形尺寸、内部结构、电性能指标均达到用户需求及国内先进水平；产品的生产工艺成熟，技术指标完全满足用户要求；产品的各项电性能指标达到了CY22-0型云母固定电容器详细规范Q/MK20049-2010规定的要求，并通过××检测试验中心鉴定。该产品目前广泛用于电子、电力、及通讯设备的仪器仪表；而且还用于稳定性和可靠性要求高的航空、航天、火箭、卫星等军用电子装备、航空领域的电子仪器、仪表、广播发射机等射频短波调制电路中，涉及多种领域。该项目产品的研制为我公司的云母电容器扩展了品种，拓宽了云母电容器的市场前景。

声 明

《环球市场》2017年第30期，页码：177页，文章题目应该为：提高精准维护稳定能力调研，作者：程红清、吉孝忠、马永梅，单位：西宁经济技术开发区生物科技产业园区管委会

田淑玲,女,助理工程师,现在陕西华茂电子科技有限责任公司从事产品设计、工艺工作。

雷黎君,女,助理工程师,现在陕西华茂电子科技有限责任公司从事产品设计、工艺工作。