عملکرد بالای خازنهای تانتالیوم محوری تصادفی نیست، بلکه ناشی از یک روش ترکیب سیستماتیک دقیق و چندوجهی است. فرآیند تولید آن متالورژی پودر، تشکیل فیلم الکتروشیمیایی، رسوب نیمهرسانا و فرآیندهای بستهبندی را با هر مرحله مشخص میکند که ویژگیهای نهایی و قابلیت اطمینان را تعیین میکند. درک عمیق روش ترکیب آن به درک بهتر محدودیت های عملکرد و الزامات فرآیند در برنامه ها کمک می کند.
نقطه شروع ترکیب، تهیه و شکل دادن به پودر فلز تانتالیوم با خلوص بالا- است. پودر تانتالیوم با خلوص حداقل 99.9٪ انتخاب می شود و اندازه ذرات و مورفولوژی از طریق فرآیندهایی مانند دانه بندی اسپری یا هیدروژنه کردن{3}}برای بدست آوردن سطح ویژه و سیالیت مناسب کنترل می شود. سپس پودر به شکل مورد نظر آند بلانک در قالب فشرده می شود. فشار باید دقیقاً کنترل شود تا از تراکم بدن سبز کافی و انقباض قابل پیش بینی در طی پخت بعدی اطمینان حاصل شود. کیفیت پرس مستقیماً بر یکنواختی ساختار منفذی تأثیر می گذارد که به نوبه خود ناحیه مؤثر و قوام خازن را در طول تشکیل لایه دی الکتریک تعیین می کند.
مرحله دوم پخت{0}در دمای بالا است. خالی فشرده در کوره خلاء یا اتمسفر خنثی قرار می گیرد و در دمای بالاتر از 2000 درجه برای مدت زمان کافی نگه داشته می شود تا یک پیوند متالورژیکی بین ذرات پودر تانتالیوم ایجاد شود و یک اسفنج{3}}شبیه سه-بعدی با منافذ به هم پیوسته ایجاد کند. این ساختار نه تنها دارای استحکام مکانیکی عالی است، بلکه یک رابط واکنش بزرگ برای اکسیداسیون آندی بعدی نیز فراهم می کند. کنترل دقیق دما و زمان تف جوشی برای جلوگیری از رشد غیرعادی دانه و فروپاشی منافذ، که مستقیماً بر ظرفیت خازنی و مقاومت ولتاژ محصول نهایی تأثیر می گذارد، بسیار مهم است.
مرحله سوم اکسیداسیون آندی برای تولید لایه دی الکتریک پنتوکسید تانتالیوم است. بدنه آند تانتالیوم متخلخل در یک الکترولیت اسیدی غوطه ور می شود و یک جریان یا ولتاژ ثابت برای اکسیداسیون الکتروشیمیایی اعمال می شود و سطح را به یک فیلم بسیار نازک Ta2O5 تبدیل می کند. ضخامت لایه دی الکتریک توسط ولتاژ اکسیداسیون، به طور کلی بین ده ها تا صدها نانومتر تعیین می شود. یکنواختی و چگالی آن، جریان نشتی و مقاومت ولتاژ خازن را تعیین می کند. این مرحله به کنترل دقیق دما و تمیزی محلول برای جلوگیری از سوراخ شدن سوراخ یا نقاط ضعف محلی نیاز دارد.
پس از آن، یک سیستم کاتدی مرکب ساخته می شود. ابتدا، یک لایه نیمه هادی دی اکسید منگنز (MnO2) بر روی سطح Ta2O5 از طریق تجزیه حرارتی قرار می گیرد تا از چسبندگی محکم و هدایت الکتریکی مداوم با دی الکتریک اطمینان حاصل شود. سپس، یک لایه رسانا از گرافیت و خمیر نقره اعمال میشود تا مسیری با مقاومت کم- به سرنخهای خارجی ایجاد کند. پایداری حرارتی MnO2 و رسانایی گرافیت با هم عملکرد پایدار کاتد را در دماهای بالا تضمین می کند.
در نهایت فرآیند بسته بندی آغاز می شود. بسته به محیط کاربرد، کپسولاسیون رزین اپوکسی یا آب بندی پوشش فلزی برای اطمینان از نفوذپذیری کم رطوبت و عایق خوب انتخاب می شود. سرنخ های محوری معمولاً از مس قلع-روکش شده یا نقره- ساخته میشوند که پس از شکلدهی و برش به لایه کاتد متصل میشوند و سپس در جهت محوری برای مونتاژ- بیرون آورده میشوند. ناحیه جوش نیاز به عملیات ضد اکسیداسیون دارد و آزمایش اولیه عملکرد الکتریکی قبل از بسته بندی برای غربال کردن محصولات معیوب اولیه تکمیل می شود.
به طور کلی، روش ساخت خازن های تانتالیوم محوری شامل ادغام ارگانیک فرآیندهای متعدد، از جمله انتخاب مواد، قالب گیری و تف جوشی، تشکیل دی الکتریک، ساخت کاتد، و آب بندی و سرب است. تنها زمانی که دقت و تمیزی هر مرحله هماهنگ باشد، میتوان یک محصول بالغ با ظرفیت بالا، ESR پایین، محدوده دمایی وسیع، و قابلیتهای خود ترمیمی ایجاد کرد که الزامات قابلیت اطمینان دقیق سیستمهای الکترونیکی پیشرفته- را برآورده میکند.
