一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法与流程

1.本发明属于固体电解质钽电容器技术领域，具体涉及一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法。


背景技术：

2.近年来，随着钽电容器生产技术和钽粉应用技术的发展和进步，固体电解质钽电容器需求量越来越大，生产要求越来越高。烧结是钽电容制造必不可少的一个阶段，由于钽电容种类繁多，规格各异，实际生产中烧结有以下情况：(1)烧结钽粉比容从1000v
·
μf/g到150000v
·
μf/g甚至更高，涉及几十种钽粉比容及牌号类型；(2)随着生产量的提高，设备烧结炉次增加明显，钽坩埚内壁及底部熔融的钽粉越来越多，传统的钽丝刷无法将钽坩埚内壁拐角位置的熔融钽粉清除掉，底部钽粉也有明显残余；(3)同一烧结炉可烧结不同类型及比容的阳极钽块，以上这些情况直接导致在烧结过程中存在不同钽粉的污染，进而影响产品击穿电压。
3.传统烧结钽坩埚的清洁方法是使用钽丝刷进行人工刷洗，然后直接进行高温烧结，这种方法无法对钽坩埚拐角位置进行刷洗，同时整个内壁也存在未被刷洗的地方，导致钽坩埚清洁不到位，长期下来会导致钽坩埚内壁拐角处熔融的钽粉越来越多。不同类型及比容的钽粉对于阳极钽块来说是杂质，特别是15000v
·
μf/g以上烧结温度更低(≤1700℃)，导致熔融在钽坩埚内壁的钽粉结合程度不够，更容易与阳极钽块熔在一起。
4.公开号为cn111390770a的专利公开了一种oled蒸镀设备钽坩埚表面材料残留物的清洗方法，使用的是砂材和水混合方式，利用喷砂设备对钽坩埚表面残留的膜层进行物理清洁，但这种物理去除方式无法去除与坩埚本体熔融在一起的钽粉颗粒。
5.公开号为cn03110866.0的专利公开了一种氮化硼坩埚的化学清洗方法，用浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸配置的混合酸液和60％naoh溶液能将氮化硼坩埚清洗干净，也可以对钽坩埚表面的钽粉颗粒进行腐蚀剥离，但酸液中的氢氟酸有很强的腐蚀性，对皮肤和骨头都有强烈腐蚀性，属于危险化学品，实际操作有很高的安全风险。
6.公开号为cn109530365a的专利公开了一种分子束外延用氮化硼坩埚清洗方法。对所述预处理后的坩埚依次进行腐蚀清洗、煮沸和干燥处理，获得清洁的坩埚。煮沸后的坩埚进行干燥，目的是清洗掉煮洗液，减少煮洗液的残留。但其缺乏高温烧结流程，清洗后的坩埚杂质含量达不到ppm级别。


技术实现要素：

7.本发明针对现有技术的不足，提出了一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法。
8.具体是通过以下技术方案来实现的：
9.一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法，先采用koh溶液浸泡钽坩埚，再用去离子水清洗后，依次经低温烘干、高温烧结，冷却至室温即可。
10.所述浸泡的工艺条件为：浸泡温度65℃-100℃，时间为4h-12h。
11.所述koh溶液的质量分数为20％-60％。
12.所述去离子清洗包括喷淋清洗、煮洗两阶段。
13.所述煮洗的工艺条件为：温度为65℃-90℃、水流量为5l/min-10l/min。
14.所述低温烘干的工作条件为：温度85℃-120℃，时间10min-30min。
15.所述高温烧结是将钽坩埚放入烧结炉后，抽真空后，升温至1700℃-2000℃并保温20min-50min。
16.所述升温的速率为10℃/min-30℃/min。
17.具体的，一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法，包括如下步骤：
18.(1)浸泡阶段：将钽坩埚置于温度为65℃-100℃、质量分数为20％-60％的koh溶液中浸泡4h-12h；
19.(2)喷淋阶段：室温条件下，用水流量8l/min-15l/min的去离子水喷淋取出的坩埚，喷淋时间控制在3min-5min，目的是冲洗掉坩埚表面残余的koh溶液；
20.(3)煮洗阶段：将喷淋后的坩埚放置于65℃-90℃、水流量5l/min-10l/min的煮洗槽进行煮洗，煮洗时间控制在30min-60min，实际以煮洗槽去离子水电导率在20μs/cm以下即可，目的是将坩埚内部残余的koh溶液进行高效去除；
21.(4)低温烘干阶段：将钽坩埚放在85℃-120℃的鼓风干燥箱里干燥10min-30min；
22.(5)高温烧结阶段：将烘干的钽坩埚放在烧结炉里抽真空至4
×
10-3
pa以下，再以10℃/min-30℃/min的升温速率升温至1700℃-2000℃，在1700℃-2000℃条件下恒温20min-50min，然后冷却至室温。
23.采用高温烧结能够将残留在坩埚内部及表面的微量koh进行去除，使钽坩埚上残留的k元素在ppm级别。koh的沸点为1320℃，在1700℃以上环境可以保证koh在无氧环境下分解的氧化钾或者过氧化钾都将挥发并被真空泵抽掉。
24.有益效果：
25.本发明方法克服了现有坩埚清洁方法的不足，实现了对钽坩埚的全覆盖面积清洗，提高了钽坩埚清洁效果，从而保证了阳极钽块产品的击穿电压。
26.本发明方法能够将烧结过程中残余在钽坩埚表面的钽粉进行清洗，避免钽粉污染其它阳极钽芯子，能够降低钽芯子及其所制造的钽电容器的直流漏电流。
27.本发明的清洗方法操作简便、试剂低廉，设备投入少，实现了低成本清洗。
具体实施方式
28.下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本内容上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
29.实施例1
30.一种钽电容烧结用钽坩埚的清洁方法，包括以下步骤：
31.(1)浸泡：将钽坩埚浸泡在65℃的60％质量分数koh溶液中浸泡12h；
32.(2)喷淋：室温条件下，用水流量15l/min的去离子水喷淋5min，取出的坩埚；
33.(3)煮洗：将喷淋后的坩埚放置于90℃、水流量10l/min的煮洗槽进行煮洗60min；
34.(4)低温烘干：将钽坩埚放在85℃的鼓风干燥箱里干燥30min；
35.(5)高温烧结：将烘干的钽坩埚放在烧结炉里抽真空至4
×
10-3
pa以下，再进行30℃/min的升温速率升温至2000℃，2000℃条件下恒温20min，然后冷却至室温。
36.将本实施例清洗后的钽坩埚用于烧结阳极钽块，具体是使用比容为15000v
·
μf/g的钽粉加工一批规格为35v10μf的阳极钽块，将制作钽电容器阳极块的钽粉加工成阳极钽块，去粘接剂后，装入本实施例1清洗所得的钽坩埚后，按传统工艺进行烧结。
37.实施例2
38.一种钽电容烧结用钽坩埚的清洁方法，包括以下步骤：
39.(1)浸泡：将钽坩埚浸泡在85℃的40％质量分数koh溶液中浸泡8h；
40.(2)喷淋：室温条件下，用水流量15l/min的去离子水喷淋4min，取出的坩埚；
41.(3)煮洗：将喷淋后的坩埚放置于90℃、水流量10l/min的煮洗槽进行煮洗45min；
42.(4)低温烘干：将钽坩埚放在120℃的鼓风干燥箱里干燥10min；
43.(5)高温烧结：将烘干的钽坩埚放在烧结炉里抽真空至4
×
10-3
pa以下，再进行20℃/min的升温速率升温至1850℃，1850℃条件下恒温35min，然后冷却至室温；
44.将本实施例清洗后的钽坩埚用于烧结阳极钽块，具体是使用比容为50000v
·
μf/g的钽粉加工一批规格为10v470μf的阳极钽块，将制作钽电容器阳极块的钽粉加工成阳极钽块，去粘接剂后，装入本实施例1清洗所得的钽坩埚后，按传统工艺进行烧结。
45.实施例3
46.一种钽电容烧结用钽坩埚的清洁方法，包括以下步骤：
47.(1)浸泡：将钽坩埚浸泡在85℃的40％质量分数koh溶液中浸泡8h；
48.(2)喷淋：室温条件下，用水流量12l/min的去离子水喷淋3min，取出的坩埚；
49.(3)煮洗：将喷淋后的坩埚放置于85℃、水流量8l/min的煮洗槽进行煮洗30min；
50.(4)低温烘干：将钽坩埚放在100℃的鼓风干燥箱里干燥20min；
51.(5)高温烧结：将烘干的钽坩埚放在烧结炉里抽真空至4
×
10-3
pa以下，再进行10℃/min的升温速率升温至1700℃，1700℃条件下恒温50min，然后冷却至室温；
52.将本实施例清洗后的钽坩埚用于烧结阳极钽块，具体是使用比容为100000v
·
μf/g的钽粉加工一批规格为10v100μf的阳极钽块，将制作钽电容器阳极块的钽粉加工成阳极钽块，去粘接剂后，装入本实施例1清洗所得的钽坩埚后，按传统工艺进行烧结。
53.对比例1
54.使用比容为15000v
·
μf/g的钽粉加工一批规格为35v10μf的阳极钽块，将制作钽电容器阳极块的钽粉加工成阳极钽块，去粘接剂后装入传统刷洗后的坩埚，按工艺要求进行烧结，与实施例1对比，然后将两组产品各选取10个样本进行击穿电压测试，其对比结果见表1。
55.表1两组产品的击穿电压测试结果对比
[0056][0057]
对比例2
[0058]
使用比容为50000v
·
μf/g的钽粉加工一批规格为10v470μf的阳极钽块，将制作钽电容器阳极块的钽粉加工成阳极钽块，去粘接剂后装入传统刷洗后的坩埚，按工艺要求进行烧结，与实施例2对比，然后将两组产品各选取10个样本进行击穿电压测试，其对比结果见表2。
[0059]
表2两组产品的击穿电压测试结果对比
[0060][0061]
对比例3
[0062]
使用比容为100000v
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μf/g的钽粉加工一批规格为10v100μf的阳极钽块，将制作钽电容器阳极块的钽粉加工成阳极钽块，去粘接剂后装入传统刷洗后的坩埚，按工艺要求进行烧结，与实施例3对比，然后将两组产品各选取10个样本进行击穿电压测试，其对比结果见表3。
[0063]
表3两组产品的击穿电压测试结果对比
[0064][0065]
表4实施例和对比例击穿电压差值
[0066]
组别123实施例157.045.129.0对比例146.339.928.1击穿电压差值(v)10.75.20.9
[0067]
从表4的数据可看出，采用本发明的方法后阳极烧结钽块的击穿电压更高，15000v
·
μf/g的钽粉(实施例1)击穿电压提高10.7v，50000v
·
μf/g的钽粉(实施例2)击穿电压提高5.2v，100000v
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μf/g的钽粉(实施例3)击穿电压提高0.9v。由于100000v
·
μf/g钽粉本身粒径很小，其它粉型对它们的击穿电压影响很小，实测两种方法时击穿电压差异也较小。
[0068]
综上所述，本发明所使用的清洁方法对使用中低比容钽粉生产的固体电解质钽电容器产品有更高的击穿电压，从而能够制造出更高可靠性的钽电容产品。

技术特征：
1.一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法，其特征在于，先采用koh溶液浸泡钽坩埚，再用去离子水清洗后，依次经低温烘干、高温烧结，冷却至室温即可。2.如权利要求1所述一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法，其特征在于，所述浸泡的工艺条件为：浸泡温度65℃-100℃，时间为4h-12h。3.如权利要求1所述一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法，其特征在于，所述koh溶液的质量分数为20％-60％。4.如权利要求1所述一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法，其特征在于，所述去离子水清洗包括喷淋清洗、煮洗两阶段。5.如权利要求1所述一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法，其特征在于，所述煮洗的工艺条件为：温度为65℃-90℃、水流量为5l/min-10l/min。6.如权利要求1所述一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法，其特征在于，所述低温烘干的工作条件为：温度85℃-120℃，时间10min-30min。7.如权利要求1所述一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法，其特征在于，所述高温烧结是将钽坩埚放入烧结炉后，抽真空后，升温至1700℃-2000℃并保温20min-50min，所述升温的速率为10℃/min-30℃/min。

技术总结
本发明属于固体电解质钽电容器技术领域，具体涉及一种钽电容烧结用钽坩埚的清洗方法；先采用KOH溶液浸泡钽坩埚，再用去离子水清洗后，依次经低温烘干、高温烧结即可；本发明克服了现有坩埚清洁方法的不足，实现了对钽坩埚的全覆盖面积清洗，提高了钽坩埚的清洁效果，从而保证了阳极钽块及其所制造的钽电容器的击穿电压；本发明能够将烧结过程中残余在钽坩埚表面的钽粉进行清洗，避免钽粉污染其它阳极钽芯子，能够降低钽芯子及其所制造的钽电容器的直流漏电流；此外，该清洗方法操作简便、试剂低廉，设备投入少，实现了低成本清洗。实现了低成本清洗。


技术研发人员：张大省 胡鹏 蒙勇 郑传江 王鹏飞 刘一峰 田超 蔡大俊 曾庆雨 刘开文 王凤华 崔天佑
受保护的技术使用者：中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司（国营第四三二六厂）
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/7/11