[go: up one dir, main page]

RU2300155C1 - Method for producing glass-tantalum insulator for volumetric-porous capacitor - Google Patents

Method for producing glass-tantalum insulator for volumetric-porous capacitor Download PDF

Info

Publication number
RU2300155C1
RU2300155C1 RU2005138473/09A RU2005138473A RU2300155C1 RU 2300155 C1 RU2300155 C1 RU 2300155C1 RU 2005138473/09 A RU2005138473/09 A RU 2005138473/09A RU 2005138473 A RU2005138473 A RU 2005138473A RU 2300155 C1 RU2300155 C1 RU 2300155C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
tantalum
insulator
temperature
minutes
Prior art date
Application number
RU2005138473/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Николаевна Цыплакова (RU)
Людмила Николаевна Цыплакова
Сергей Петрович Старостин (RU)
Сергей Петрович Старостин
Виктор Петрович Лебедев (RU)
Виктор Петрович Лебедев
Александр Викторович Степанов (RU)
Александр Викторович Степанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Элеконд"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Элеконд" filed Critical Открытое акционерное общество "Элеконд"
Priority to RU2005138473/09A priority Critical patent/RU2300155C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2300155C1 publication Critical patent/RU2300155C1/en

Links

Landscapes

  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering; production of electronic devices including capacitors.
SUBSTANCE: proposed method includes firing tantalum hardware, assembling glass pellets and tantalum hardware to produce glass-tantalum insulator, vitrifying, and forming oxide insulating layer on tantalum of glass-tantalum insulator; firing is conducted in vacuum with inert gas admitted in vitrification phase; in the course of temperature rise insulator is exposed to temperature of 600°C in vacuum followed by admission of inert gas to working zone and then to temperature of 1100 - 1185 °C, whereupon it is cooled down to 550°C, whereupon inert gas is evacuated.
EFFECT: eliminated glass cracking, improved glass junction quality in glass-tantalum insulator, enhanced reliability of capacitor sealing.
1 cl

Description

Изобретение относится к производству изделий электронной техники, конкретно к производству конденсаторов, более конкретно к производству объемно-пористых конденсаторов.The invention relates to the manufacture of electronic products, specifically to the production of capacitors, and more particularly to the production of volume-porous capacitors.

Стеклотанталовый изолятор служит для изоляции и герметичной заделки анодного вывода объемно-пористого конденсатора, располагается поверх уплотнительной прокладки и закрывает выходное отверстие в корпусе конденсатора, предотвращая утечку из конденсатора жидкого рабочего электролита, представляющего собой водный раствор серной кислоты, и выделение из него наружу газообразного водорода, который образуется во время работы конденсатора. Стеклотанталовый изолятор включает в себя стеклотаблетку и танталовую арматуру, состоящую из трубки и крышки, изготовленных из танталовой ленты, и получается путем их сборки и последующего соединения в одно целое при спекании. Спекание стеклотанталового изолятора является ключевой технологической операцией и производится с целью обеспечения как надежного контакта стекла с танталовой арматурой, так и полной герметичности стеклотанталового изолятора. Однако максимальному достижению этой цели мешают некоторые проблемы, имеющие место при изготовлении конденсаторов с использованием стеклотанталовых изоляторов и связанные с возникновением дефектов - трещин в стекле и некачественного стеклоспая с металлом (танталом). Неудовлетворительное качество стеклоспая внешне проявляется в образовании большого мениска и может приводить к нарушению герметичности конденсаторов в местах стеклоспая.The glass-tantalum insulator serves to isolate and tightly seal the anode output of the volume-porous capacitor, is located on top of the gasket and closes the outlet in the capacitor housing, preventing the liquid working electrolyte, which is an aqueous solution of sulfuric acid, from leaking from the condenser, and the release of gaseous hydrogen from it, which is formed during operation of the capacitor. The glass-tantalum insulator includes a glass tablet and tantalum reinforcement, consisting of a tube and a cover made of tantalum tape, and is obtained by assembling them and then joining them together during sintering. Sintering of a glass-tantalum insulator is a key technological operation and is carried out in order to ensure both reliable contact of glass with tantalum reinforcement and complete tightness of the glass-tantalum insulator. However, the maximum achievement of this goal is hindered by some problems that occur in the manufacture of capacitors using glass-tantalum insulators and are associated with the occurrence of defects - cracks in the glass and poor-quality glass junction with metal (tantalum). The unsatisfactory quality of the glass junction is externally manifested in the formation of a large meniscus and can lead to a violation of the tightness of the capacitors in the glass junction.

Трещины в стекле могут возникать по ряду причин: из-за существенного расхождения в величинах температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) стекла и металла (тантала) арматуры, из-за хрупкости стекла после спекания стеклотанталового изолятора, связанной с наличием в стекле примеси водорода в силу технологии изготовления самой стеклотаблетки, предусматривающей обработку в газовой среде с напуском водорода.Cracks in the glass can occur for several reasons: due to a significant difference in the values of the temperature coefficient of linear expansion (TEC) of the glass and the metal (tantalum) of the reinforcement, because of the fragility of the glass after sintering of the glass-tantalum insulator, due to the presence of a hydrogen impurity in the glass due to manufacturing technology of the glass tablet itself, which includes processing in a gaseous environment with a hydrogen inlet.

Мениск стеклоспая, связанный с капиллярными явлениями, которые всегда имеют место на границе жидкостей (расплавленное стекло) и твердых тел (металл), получается большим вследствие не очень хорошей смачиваемости металла (тантала) стеклом, которая зависит от адгезионной способности стекла и процесса стеклования расплавленного стекла при спекании и приводит к нарушению герметичности в местах стеклоспая.The glass-meniscus meniscus associated with capillary phenomena that always occur at the interface between liquids (molten glass) and solids (metal) is large due to the not very good wettability of the metal (tantalum) by glass, which depends on the adhesive ability of the glass and the glass transition process of molten glass during sintering and leads to a violation of the tightness in the glass junction.

Отчасти проявление этих дефектов уменьшают, выбирая путем опробования стеклотаблетку с приемлемой маркой стекла - с учетом повышенных требований к его адгезионной способности и определенной величине ТКЛР. Однако трещины в стеклотанталовом изоляторе из-за недостаточной прочности стекла и качество стеклоспая продолжают оставаться узкими местами его применения в конденсаторах.In part, the manifestation of these defects is reduced by choosing by testing a glass tablet with an acceptable brand of glass - taking into account the increased requirements for its adhesive ability and a certain value of LTEC. However, cracks in the glass-tantalum insulator due to insufficient glass strength and the quality of glass junctions continue to be bottlenecks in its use in capacitors.

Известен способ получения герметичного уплотнительного элемента для танталовых конденсаторов с жидким электролитом, описанный в патенте US 4377404, кл. С03С 29/00, опубл. 22.03.1983, который включает в себя расплавление исходного стекла для формирования стеклянной трубки, установку полученной обрезкой этой стеклянной трубки поперек оси детали (стеклотаблетки) в отверстие уплотнительного элемента и нагрев всей сборки в составе конденсатора вместе с продольным выводом конденсатора, проходящим сквозь стеклотаблетку, выше температуры ее плавления.A known method of obtaining a tight sealing element for tantalum capacitors with liquid electrolyte, described in patent US 4377404, class. С03С 29/00, publ. 03/22/1983, which includes the melting of the original glass to form a glass tube, installing the resulting cut glass tube across the axis of the part (glass tablet) into the hole of the sealing element and heating the entire assembly as a part of the capacitor, together with the longitudinal output of the capacitor passing through the glass tablet, above its melting point.

При таком простом способе как раз и наблюдаются указанные выше дефекты: и трещины в стекле, и не всегда удовлетворительное качество стеклоспая.With such a simple method, just the above-mentioned defects are observed: cracks in the glass, and not always satisfactory quality of glass junction.

Известен танталовый конденсатор с жидким электролитом, описанный в патенте JP 7226348, кл. Н01G 9/10, опубл. 22.08.1995, в котором предотвращается растрескивание в герметизирующем узле (стеклометаллическом изоляторе) за счет применения высокопрочного композиционного материала, который изготавливается путем пропитки слоистой подложки из стекловолокна расплавленным стеклом при высоких температурах и последующим отверждением при нормальной температуре и выдерживает воздействие кислот и газообразного водорода.Known tantalum capacitor with liquid electrolyte, described in patent JP 7226348, class. H01G 9/10, publ. 08/22/1995, in which cracking in the sealing unit (glass-metal insulator) is prevented due to the use of a high-strength composite material, which is made by impregnating a laminated glass fiber substrate with molten glass at high temperatures and subsequent curing at normal temperature and can withstand the effects of acids and hydrogen gas.

В этом способе исключено появление трещин в стеклоизоляторе, но имеют место усложнение технологии получения стеклоизолятора и его удорожание из-за применения композиционного стекла и не исключено проявление локальной негерметичности в местах стеклоспая.In this method, the occurrence of cracks in the glass insulator is eliminated, but there is a complication of the technology for producing a glass insulator and its rise in cost due to the use of composite glass and the manifestation of local leakage at the points of glass junction is not ruled out.

Задача изобретения - получить стеклотанталовый изолятор для объемно-пористого конденсатора без нарушения герметичности стекла и стеклоспая при изготовлении и эксплуатации конденсатора.The objective of the invention is to obtain a glass-tantalum insulator for a volume-porous capacitor without violating the tightness of glass and glass junction in the manufacture and operation of the capacitor.

Эта задача решается в предлагаемом способе получения стеклотанталового изолятора с достижением технического результата, заключающегося в предотвращении растрескивания стекла (отсутствие трещин в стекле) и обеспечении качественного стеклоспая (полная герметичность в местах стеклоспая).This problem is solved in the proposed method for producing a glass-tantalum insulator with the achievement of a technical result, which consists in preventing cracking of the glass (absence of cracks in the glass) and ensuring high-quality glass junction (complete tightness in the places of glass junction).

Для достижения этого технического результата предлагается способ получения стеклотанталового изолятора для объемно-пористого конденсатора, заключающийся в отжиге танталовой арматуры (для очистки активной поверхности тантала от металлических и неметаллических примесей), сборке стеклотаблетки и танталовой арматуры с образованием стеклотанталового изолятора, спекании и формировании диэлектрического оксидного слоя на тантале стеклотанталового изолятора, когда спекание проводят в вакууме с напуском инертного газа в фазе стеклования, причем в процессе подъема температуры осуществляют выдержку при температуре 600±10°С в течение 15 минут в вакууме с последующим напуском инертного газа в рабочую камеру в течение 3 минут, а затем при температуре 1100-1185°С в течение 20-30 минут (в зависимости от габаритов стеклотанталовых изоляторов) в среде инертного газа, после чего производят охлаждение до температуры 550±10°С и откачку инертного газа.To achieve this technical result, a method for producing a glass-tantalum insulator for a volume-porous capacitor is proposed, which consists in annealing the tantalum reinforcement (for cleaning the tantalum active surface from metallic and non-metallic impurities), assembling the glass tablet and tantalum reinforcing with the formation of a glass-tantalum insulator, sintering and forming a dielectric oxide layer on the tantalum of the glass-tantalum insulator, when sintering is carried out in vacuum with the inert gas inlet in the glass transition phase, moreover, in the process of raising the temperature, exposure is carried out at a temperature of 600 ± 10 ° C for 15 minutes in vacuum, followed by inert gas inlet into the working chamber for 3 minutes, and then at a temperature of 1100-1185 ° C for 20-30 minutes (in depending on the dimensions of glass-tantalum insulators) in an inert gas medium, after which they are cooled to a temperature of 550 ± 10 ° С and inert gas is pumped out.

Спекание в вакууме с напуском инертного газа в фазе стеклования позволяет получить стеклотанталовый изолятор с хорошей герметичностью, не нарушаемой ни по стеклу, ни по стеклоспаю, а нежелательный процесс вспучивания стекла из-за газации окислов в его аморфном слое, усиливающейся в условиях вакуума, устраняется за счет увеличения давления в фазе стеклования и повышения скорости охлаждения стекла при напуске в рабочую камеру инертного газа.Sintering in vacuum with an inert gas inlet during the glass transition phase makes it possible to obtain a glass-tantalum insulator with good tightness, which can not be broken either by glass or by glass junction, and the undesirable process of glass expansion due to the gasification of oxides in its amorphous layer, amplified under vacuum, is eliminated due to an increase in pressure in the glass transition phase and an increase in the glass cooling rate when inert gas is poured into the working chamber.

Предлагаемое изобретение реализовано в серийном производстве танталовых объемно-пористых конденсаторов К52-9, К52-11, К52-17, К52-18 на ОАО «Элеконд», г.Сарапул. Технология получения стеклотанталового изолятора содержала указанные выше операции: отжиг танталовой арматуры, сборку стеклотаблетки и танталовой арматуры с образованием стеклотанталового изолятора, спекание и формирование диэлектрического оксидного слоя на тантале. Все они типовые, кроме операции спекания, которая проводится в рабочей камере печи в вакууме с напуском в фазе стеклования инертного газа, например аргона, с выполнением следующих технологических переходов и режимов:The present invention is implemented in the mass production of tantalum volume-porous capacitors K52-9, K52-11, K52-17, K52-18 at Elekond OJSC, Sarapul. The technology for producing a glass-tantalum insulator contained the above operations: annealing of tantalum reinforcement, assembly of a glass tablet and tantalum reinforcement with the formation of a glass-tantalum insulator, sintering and formation of a dielectric oxide layer on tantalum. All of them are typical, except for the sintering operation, which is carried out in a furnace’s working chamber in a vacuum with inert gas in the glass transition phase, for example argon, with the following technological transitions and modes:

- откачки атмосферного воздуха до получения вакуума в рабочей камере с остаточным давлением не более 3·10-4 мм рт.ст.;- pumping out atmospheric air to obtain a vacuum in the working chamber with a residual pressure of not more than 3 · 10 -4 mm Hg;

- нагрева рабочей камеры до температуры 600±10°С в течение 20 минут;- heating the working chamber to a temperature of 600 ± 10 ° C for 20 minutes;

- выдержки при температуре 600±10°С в течение 15 минут;- exposure at a temperature of 600 ± 10 ° C for 15 minutes;

- напуска инертного газа при температуре 600±10°С в течение 3 минут до давления минус 0,09 кгс/см2;- inert gas inlet at a temperature of 600 ± 10 ° C for 3 minutes to a pressure of minus 0.09 kgf / cm 2 ;

- подъема температуры до 1100-1185°С в течение 10 минут;- raising the temperature to 1100-1185 ° C for 10 minutes;

- выдержки при температуре 1100-1185°С в течение 20 минут (малые габариты стеклотанталовых изоляторов), 25 минут (средние габариты), 30 минут (большие габариты);- exposure at a temperature of 1100-1185 ° C for 20 minutes (small dimensions of glass-tantalum insulators), 25 minutes (average dimensions), 30 minutes (large dimensions);

- охлаждения до температуры 550±10°С в течение 7-15 минут и откачки инертного газа до давления не менее 3·10-4 мм рт.ст.;- cooling to a temperature of 550 ± 10 ° C for 7-15 minutes and pumping inert gas to a pressure of at least 3 · 10 -4 mm Hg;

- охлаждения до температуры 100±10°С в течение 30-60 минут с последующей выгрузкой стеклотанталовых изоляторов.- cooling to a temperature of 100 ± 10 ° C for 30-60 minutes, followed by unloading of glass-tantalum insulators.

Изоляторы, полученные по данному способу, имеют следующие технические характеристики:The insulators obtained by this method have the following technical characteristics:

- сопротивление изоляции не менее 1·105 МОм;- insulation resistance of at least 1 · 10 5 MΩ;

- наплыв стекла на металл трубки и крышки изолятора не более 1 мм;- the influx of glass on the metal of the tube and the cover of the insulator is not more than 1 mm;

- герметичность в норме;- tightness is normal;

- электрическая прочность 480 В;- dielectric strength 480 V;

- стойкость к воздействию механических факторов - синусоидальной вибрации с частотой 1-5 Гц и амплитудой ускорения 392 м/сек2;- resistance to mechanical factors - sinusoidal vibration with a frequency of 1-5 Hz and an acceleration amplitude of 392 m / s 2 ;

- механического удара при одиночном ударном ускорении 9810 м/сек2, при многократном ударном ускорении 1471 м/сек2;- mechanical shock with a single shock acceleration of 9810 m / s 2 , with multiple shock acceleration of 1471 m / s 2 ;

- стойкость к воздействию климатических факторов - пониженному рабочему давлению от 1·10-6 до 145 мм рт. ст.; повышенному давлению 3 кг/см2; рабочей температуре от минус 60 до 200°С;- resistance to the effects of climatic factors - reduced working pressure from 1 · 10 -6 to 145 mm RT. st .; high pressure 3 kg / cm 2 ; operating temperature from minus 60 to 200 ° C;

98%-ной влажности при температуре 35°С; морскому туману, плесневым грибам, конденсированным осадкам;98% humidity at a temperature of 35 ° C; sea fog, molds, condensed rain;

- стойкость к воздействию серной кислоты и газообразного водорода.- resistance to sulfuric acid and hydrogen gas.

Claims (4)

1. Способ получения стеклотанталового изолятора для объемно-пористого конденсатора, заключающийся в отжиге танталовой арматуры, сборке стеклотаблетки и танталовой арматуры с образованием стеклотанталового изолятора, спекании и формировании диэлектрического оксидного слоя на тантале стеклотанталового изолятора, отличающийся тем, что спекание проводят в вакууме с напуском инертного газа в фазе стеклования, причем в процессе подъема температуры осуществляют выдержку стеклотанталового изолятора при температуре (600±10)°С в течение 15 мин в вакууме с остаточным давлением не более 3·10-4 мм рт.ст. с последующим напуском инертного газа до давления минус 0,09 кгс/см2 в течение 3 мин, а затем выдержку его при температуре 1100÷1185°С в среде инертного газа в течение 20-30 мин, после чего производят охлаждение стеклотанталового изолятора до температуры (550±10)°С в течение 7-15 мин и откачку инертного газа до давления не менее 3·10-4 мм рт.ст.1. A method of producing a glass-tantalum insulator for a volume-porous capacitor, which consists in annealing a tantalum reinforcement, assembling a glass tablet and tantalum reinforcement with the formation of a glass tantalum insulator, sintering and forming a dielectric oxide layer on the tantalum of a glass tantalum insulator, characterized in that the sintering is carried out in vacuum with inlet gas in the glass transition phase, and in the process of raising the temperature, the glass tantalum insulator is held at a temperature of (600 ± 10) ° С for 15 min in vacuum with a residual pressure of not more than 3 · 10 -4 mm Hg followed by the inert gas inlet to a pressure of minus 0.09 kgf / cm 2 for 3 minutes, and then holding it at a temperature of 1100 ÷ 1185 ° C in an inert gas medium for 20-30 minutes, after which the glass-tantalum insulator is cooled to a temperature (550 ± 10) ° С for 7-15 min and pumping inert gas to a pressure of at least 3 · 10 -4 mm Hg 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подъем температуры до (600±10)°С производят в течение 20 мин.2. The method according to claim 1, characterized in that the temperature is raised to (600 ± 10) ° C for 20 minutes 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подъем температуры от (600±10)°С до 1100÷1185°С производят в течение 10 мин.3. The method according to claim 1, characterized in that the temperature rise from (600 ± 10) ° C to 1100 ÷ 1185 ° C is carried out for 10 minutes 4. Способ по п.1,отличающийся тем, что выдерживают при температуре 1100÷1185°С малые габариты стеклотанталовых изоляторов в течение 20 мин, средние - в течение 25 мин и большие - в течение 30 мин.4. The method according to claim 1, characterized in that the small dimensions of the glass-tantalum insulators are kept at a temperature of 1100 ÷ 1185 ° C for 20 minutes, medium - for 25 minutes and large - for 30 minutes.
RU2005138473/09A 2005-12-09 2005-12-09 Method for producing glass-tantalum insulator for volumetric-porous capacitor RU2300155C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005138473/09A RU2300155C1 (en) 2005-12-09 2005-12-09 Method for producing glass-tantalum insulator for volumetric-porous capacitor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005138473/09A RU2300155C1 (en) 2005-12-09 2005-12-09 Method for producing glass-tantalum insulator for volumetric-porous capacitor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2300155C1 true RU2300155C1 (en) 2007-05-27

Family

ID=38310806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005138473/09A RU2300155C1 (en) 2005-12-09 2005-12-09 Method for producing glass-tantalum insulator for volumetric-porous capacitor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2300155C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4377404A (en) * 1980-07-19 1983-03-22 Matsuo Electric Company Limited Hermetic glass-to-metal seal and method for making same
US5161094A (en) * 1990-08-03 1992-11-03 Quadri Electronics Corporation Solid electrolyte capacitor and method of making
RU2262148C1 (en) * 2004-04-06 2005-10-10 Зао Нпп "Инкар-М" Twin-electric-layer capacitor with insulators and load-bearing plate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4377404A (en) * 1980-07-19 1983-03-22 Matsuo Electric Company Limited Hermetic glass-to-metal seal and method for making same
US5161094A (en) * 1990-08-03 1992-11-03 Quadri Electronics Corporation Solid electrolyte capacitor and method of making
RU2262148C1 (en) * 2004-04-06 2005-10-10 Зао Нпп "Инкар-М" Twin-electric-layer capacitor with insulators and load-bearing plate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5739414A (en) Sensor with glass seal
US8420933B2 (en) High-pressure-resistant hermetic seal terminal and method of manufacturing the same
CN102343437B (en) Method for manufacturing tungsten target material
US20090117336A1 (en) Circuit board, method for manufacturing such circuit board, and electronic component using such circuit board
CN101531474B (en) Process for sealing multipin connector for glass and metal
CN102522343B (en) Microcomponent vacuum packaging exhaust device and method
RU2300155C1 (en) Method for producing glass-tantalum insulator for volumetric-porous capacitor
KR100480659B1 (en) Composite material
US4318796A (en) Sputtering apparatus
KR100799092B1 (en) How to seal display devices
KR20020090921A (en) Metal-made vacuum double container and method of manufacturing the same, composition for sealing up
US12130085B2 (en) Manufacturing method for vapor chamber, vapor chamber and middle frame vapor chamber
CN110016648A (en) A kind of preparation method of insulating isolation coating suitable for high temperature piezoelectric sensor
KR0137116B1 (en) Fluorescent Display
KR870000722B1 (en) Joining method of ceramics and copper or chromium alloy materials
CN115255832B (en) Processing technology of amorphous solder foil strip and thin film sensor
CN113324877B (en) Observation of the wetting angle of aluminum and magnesium molten solutions using the sessile drop method in a sealed chamber with extremely low oxygen partial pressure
RU2819582C1 (en) Method of making metal-glass units in bell-type furnace
EP4530466A1 (en) Electrical feedthrough assembly
Lanin et al. Chapter 13. Sealing of Integrated Circuits and Microblocks
JP4072603B2 (en) Manufacturing method of bonding glass, vacuum hermetic container using bonding glass, and manufacturing method thereof
Hillier et al. Aluminosilicates and the high-temperature processing of microwave vacuum tubes
CN108163389B (en) A kind of preparation method of durable thermal insulation container and thermal insulation container prepared
KR100323745B1 (en) Vacuum interrupter having brahing layer made of bonding insulator and Seal Cup
SU804588A1 (en) Method of making joints from glass and kovar