eng
Выпуск #6/2022
Д. Махин
СЕРИЯ ТРУБЧАТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ К10-89 ПРОИЗВОДСТВА ООО «КУЛОН»
СЕРИЯ ТРУБЧАТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ К10-89 ПРОИЗВОДСТВА ООО «КУЛОН»
Просмотры: 1280
DOI: 10.22184/1992-4178.2022.217.6.124.127
Сообщается об организации в ООО «Кулон» серийного производства трубчатых керамических конденсаторов типа К10-89. Изделие разработано на основе конструкции емкостного элемента для помехоподавляющих фильтров, выпускаемых предприятием. Приведены общие сведения и основные параметры трубчатых конденсаторов, особенности конструкции, технологические этапы производства и ключевые характеристики приборов серии К10-89.
Сообщается об организации в ООО «Кулон» серийного производства трубчатых керамических конденсаторов типа К10-89. Изделие разработано на основе конструкции емкостного элемента для помехоподавляющих фильтров, выпускаемых предприятием. Приведены общие сведения и основные параметры трубчатых конденсаторов, особенности конструкции, технологические этапы производства и ключевые характеристики приборов серии К10-89.
Теги: capacitive filter element import substitution k10-89 noise suppression filters smoothing filters tubular ceramic capacitors емкостный элемент фильтра импортозамещение к10-89 помехоподавляющие фильтры сглаживающие фильтры трубчатые керамические конденсаторы
Серия трубчатых керамических конденсаторов К10-89
производства ООО «Кулон»
Д. Махин
Многие отечественные разработчики радиоаппаратуры знакомы с продукцией Санкт-Петербургского ООО «Кулон» – одного из ведущих в стране производителей пассивных электронных компонентов из многослойной керамики. Предприятие выпускает широкую номенклатуру керамических конденсаторов как общего, так и специального назначения для работы в СВЧ- и УВЧ-диапазонах, а также проходные помехоподавляющие фильтры.
Трубчатые конденсаторы и раньше использовались в изделиях ООО «Кулон», в частности, в качестве емкостного элемента помехоподавляющих фильтров, но в промежутке с 2018 по 2021 год, претерпев значительные изменения конструкции, «трубки» стали самостоятельным изделием под названием К10-89. В статье рассмотрены общие сведения и основные параметры трубчатых конденсаторов, особенности конструкции, технологические этапы производства и ключевые характеристики приборов, выпускаемых в ООО «Кулон».
Трубчатые конденсаторы К10-89 – это незащищенные керамические конденсаторы, предназначенные для использования в качестве емкостного элемента проходных помехоподавляющих фильтров.
Для чего нужны помехоподавляющие, или, как их еще называют, сглаживающие фильтры, и какова роль реактивных элементов – емкости и индуктивности – в их составе? Принцип работы сглаживающих фильтров основывается на свойствах конденсатора и катушки индуктивности: они выполняют роль резервуара энергии. Как известно, напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, а на индуктивности не может мгновенно возрасти или исчезнуть ток – реактивные элементы стремятся поддержать эти параметры на прежнем уровне, расходуя на это запасенную энергию. В результате помехи с частотой, существенно превышающей частоту полезного сигнала, сглаживаются – растягиваются во времени, одновременно уменьшаясь по амплитуде.
Электрическая схема конденсатора и чертеж его общего вида представлены на рис. 1.
Технология изготовления трубчатых конденсаторов имеет ряд отличий от изготовления классических монолитных керамических конденсаторов [1]. Начальная стадия одна и та же: приготовление керамического шликера, состав которого установлен для конденсаторов К10-89 в соответствии с предъявленными к серии требованиями по емкости, коэффициенту диэлектрических потерь и ряду других электрических, а также механических свойств. Конкретный вариант состава определяется необходимой группой ТКЕ изготавливаемой партии изделий. Но если на «монолитах» после приготовления шликера идут процессы литья керамической пленки на линиях с движущимся конвейером, металлизации и сборки керамического пакета, то для получения заготовок трубчатых конденсаторов достаточно одной операции: группа заготовок формируется методом горячего литья под давлением в специализированной литьевой форме. Конфигурация литьевой формы зависит от длины и диаметра трубчатого конденсатора.
По той же технологии и на тех же установках изготавливаются и другие керамические изделия, в частности, корпуса для фильтров Б14, выпускаемых ООО «Кулон» (рис. 2).
Далее идет процесс обжига в камерных печах, температурный диапазон этого процесса – от 950 до 1 100 °С в зависимости от группы ТКЕ.
Контактные узлы этих конденсаторов формируются путем нанесения серебряной пасты на внешнюю и внутреннюю поверхности конденсатора с последующим вжиганием. Серебрение – особо ответственная операция, так как именно в ее ходе обеспечивается заданная емкость изделий.
Базовая формула емкости конденсатора имеет вид
, (1)
где ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика; ε0 – диэлектрическая проницаемость вакуума; S – площадь диэлектрика между обкладками конденсатора; d – толщина слоя диэлектрика между обкладками.
В условиях серийного и тем более массового производства невозможно устанавливать требуемую величину диэлектрической проницаемости керамики путем приготовления отдельного варианта шликера для каждого небольшого диапазона из десятков номиналов, входящих в выпускаемую предприятием линейку конденсаторов. Для толщины диэлектрика в трубчатом конденсаторе тоже не могут быть заданы несколько десятков значений: это потребовало бы соответствующего числа литейных форм, а, следовательно, привело бы к усложнению процесса подготовки производства, увеличению риска ошибок, связанных с человеческим фактором, и, как результат, – к неоправданному снижению эффективности производства и удорожанию конечной продукции.
Таким образом, единственным параметром формулы (1), позволяющим изменять номинал изделия, остается S – площадь диэлектрика между обкладками конденсатора. Поскольку в технологии трубчатых конденсаторов отсутствует отдельная операция металлизации проводящей пастой, то нужную площадь перекрытия обкладок получают на этапе серебрения. Другими словами, в этой технологии металлизация и формирование контактных узлов конденсатора – серебрение – представляют собой единую операцию, в ходе которой обеспечивается требуемая площадь перекрытия зон серебрения на внутренней и внешней поверхностях конденсатора. Соответственно, к ней в равной степени применимы оба термина – и серебрение, и металлизация.
Операция производится на установке для серебрения трубчатых конденсаторов (рис. 3). Установка относительно проста; тем не менее, она обеспечивает серебрение всех участков заготовки, подлежащих металлизации: как внутренней поверхности и связанных с ней контактных площадок на торцах трубки (поз. 1, 2 на рис. 1), так и контактной площадки в середине внешней поверхности (поз. 3 на рис. 1).
Для каждого из 38 типономиналов линейки К10-89 рассчитано значение l – ширины контактной площадки 3. Этим значением и задается емкость конденсатора, и точность ее выдерживания зависит от качества изготовления оснастки для установки серебрения, а также от мастерства и внимательности оператора.
Заключительная операция маршрута изготовления трубчатого конденсатора – вжигание серебра, производимое в течение 1,5 ч в туннельной печи при температуре 780–820 °С. Финишное покрытие на конденсаторы этого типа не наносится, поскольку подавляющее большинство заказчиков использует их как комплектующие элементы, устанавливаемые в корпус конечного изделия; изначально они разрабатывались как составная часть фильтров Б35 производства АО «ПРОМТЕХ-Дубна».
Классификационные параметры серии конденсаторов К10-89 представлены в табл. 1.
Конденсаторы серии К10-89 успешно производятся в рамках серийного производства с категорией качества «ВП» и активно поставляются предприятиям-изготовителям различного рода фильтрующих элементов и комплектующих. Спрос на них возрастает, поскольку практически все такие предприятия обращаются к нам – ведь компания Spectrum Control, у которой раньше закупались аналоги конденсаторов типа К10-89, по известным причинам полностью прекратила поставки своей продукции в нашу страну.
ЛИТЕРАТУРА:
Махин Д., Морозова Г. Серия многослойных керамических конденсаторов для поверхностного монтажа на номинальные напряжения 6,3; 10; 16; 25; 50 В
с габаритными размерами от 1005М (0402) // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2021. № 4. С. 96–102.
Белянин Д., Дёмин А. Модернизация производства ООО «Кулон»: последние внедрения и ближайшая перспектива // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2021. № 6. С. 124–128.
производства ООО «Кулон»
Д. Махин
Многие отечественные разработчики радиоаппаратуры знакомы с продукцией Санкт-Петербургского ООО «Кулон» – одного из ведущих в стране производителей пассивных электронных компонентов из многослойной керамики. Предприятие выпускает широкую номенклатуру керамических конденсаторов как общего, так и специального назначения для работы в СВЧ- и УВЧ-диапазонах, а также проходные помехоподавляющие фильтры.
Трубчатые конденсаторы и раньше использовались в изделиях ООО «Кулон», в частности, в качестве емкостного элемента помехоподавляющих фильтров, но в промежутке с 2018 по 2021 год, претерпев значительные изменения конструкции, «трубки» стали самостоятельным изделием под названием К10-89. В статье рассмотрены общие сведения и основные параметры трубчатых конденсаторов, особенности конструкции, технологические этапы производства и ключевые характеристики приборов, выпускаемых в ООО «Кулон».
Трубчатые конденсаторы К10-89 – это незащищенные керамические конденсаторы, предназначенные для использования в качестве емкостного элемента проходных помехоподавляющих фильтров.
Для чего нужны помехоподавляющие, или, как их еще называют, сглаживающие фильтры, и какова роль реактивных элементов – емкости и индуктивности – в их составе? Принцип работы сглаживающих фильтров основывается на свойствах конденсатора и катушки индуктивности: они выполняют роль резервуара энергии. Как известно, напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, а на индуктивности не может мгновенно возрасти или исчезнуть ток – реактивные элементы стремятся поддержать эти параметры на прежнем уровне, расходуя на это запасенную энергию. В результате помехи с частотой, существенно превышающей частоту полезного сигнала, сглаживаются – растягиваются во времени, одновременно уменьшаясь по амплитуде.
Электрическая схема конденсатора и чертеж его общего вида представлены на рис. 1.
Технология изготовления трубчатых конденсаторов имеет ряд отличий от изготовления классических монолитных керамических конденсаторов [1]. Начальная стадия одна и та же: приготовление керамического шликера, состав которого установлен для конденсаторов К10-89 в соответствии с предъявленными к серии требованиями по емкости, коэффициенту диэлектрических потерь и ряду других электрических, а также механических свойств. Конкретный вариант состава определяется необходимой группой ТКЕ изготавливаемой партии изделий. Но если на «монолитах» после приготовления шликера идут процессы литья керамической пленки на линиях с движущимся конвейером, металлизации и сборки керамического пакета, то для получения заготовок трубчатых конденсаторов достаточно одной операции: группа заготовок формируется методом горячего литья под давлением в специализированной литьевой форме. Конфигурация литьевой формы зависит от длины и диаметра трубчатого конденсатора.
По той же технологии и на тех же установках изготавливаются и другие керамические изделия, в частности, корпуса для фильтров Б14, выпускаемых ООО «Кулон» (рис. 2).
Далее идет процесс обжига в камерных печах, температурный диапазон этого процесса – от 950 до 1 100 °С в зависимости от группы ТКЕ.
Контактные узлы этих конденсаторов формируются путем нанесения серебряной пасты на внешнюю и внутреннюю поверхности конденсатора с последующим вжиганием. Серебрение – особо ответственная операция, так как именно в ее ходе обеспечивается заданная емкость изделий.
Базовая формула емкости конденсатора имеет вид
, (1)
где ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика; ε0 – диэлектрическая проницаемость вакуума; S – площадь диэлектрика между обкладками конденсатора; d – толщина слоя диэлектрика между обкладками.
В условиях серийного и тем более массового производства невозможно устанавливать требуемую величину диэлектрической проницаемости керамики путем приготовления отдельного варианта шликера для каждого небольшого диапазона из десятков номиналов, входящих в выпускаемую предприятием линейку конденсаторов. Для толщины диэлектрика в трубчатом конденсаторе тоже не могут быть заданы несколько десятков значений: это потребовало бы соответствующего числа литейных форм, а, следовательно, привело бы к усложнению процесса подготовки производства, увеличению риска ошибок, связанных с человеческим фактором, и, как результат, – к неоправданному снижению эффективности производства и удорожанию конечной продукции.
Таким образом, единственным параметром формулы (1), позволяющим изменять номинал изделия, остается S – площадь диэлектрика между обкладками конденсатора. Поскольку в технологии трубчатых конденсаторов отсутствует отдельная операция металлизации проводящей пастой, то нужную площадь перекрытия обкладок получают на этапе серебрения. Другими словами, в этой технологии металлизация и формирование контактных узлов конденсатора – серебрение – представляют собой единую операцию, в ходе которой обеспечивается требуемая площадь перекрытия зон серебрения на внутренней и внешней поверхностях конденсатора. Соответственно, к ней в равной степени применимы оба термина – и серебрение, и металлизация.
Операция производится на установке для серебрения трубчатых конденсаторов (рис. 3). Установка относительно проста; тем не менее, она обеспечивает серебрение всех участков заготовки, подлежащих металлизации: как внутренней поверхности и связанных с ней контактных площадок на торцах трубки (поз. 1, 2 на рис. 1), так и контактной площадки в середине внешней поверхности (поз. 3 на рис. 1).
Для каждого из 38 типономиналов линейки К10-89 рассчитано значение l – ширины контактной площадки 3. Этим значением и задается емкость конденсатора, и точность ее выдерживания зависит от качества изготовления оснастки для установки серебрения, а также от мастерства и внимательности оператора.
Заключительная операция маршрута изготовления трубчатого конденсатора – вжигание серебра, производимое в течение 1,5 ч в туннельной печи при температуре 780–820 °С. Финишное покрытие на конденсаторы этого типа не наносится, поскольку подавляющее большинство заказчиков использует их как комплектующие элементы, устанавливаемые в корпус конечного изделия; изначально они разрабатывались как составная часть фильтров Б35 производства АО «ПРОМТЕХ-Дубна».
Классификационные параметры серии конденсаторов К10-89 представлены в табл. 1.
Конденсаторы серии К10-89 успешно производятся в рамках серийного производства с категорией качества «ВП» и активно поставляются предприятиям-изготовителям различного рода фильтрующих элементов и комплектующих. Спрос на них возрастает, поскольку практически все такие предприятия обращаются к нам – ведь компания Spectrum Control, у которой раньше закупались аналоги конденсаторов типа К10-89, по известным причинам полностью прекратила поставки своей продукции в нашу страну.
ЛИТЕРАТУРА:
Махин Д., Морозова Г. Серия многослойных керамических конденсаторов для поверхностного монтажа на номинальные напряжения 6,3; 10; 16; 25; 50 В
с габаритными размерами от 1005М (0402) // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2021. № 4. С. 96–102.
Белянин Д., Дёмин А. Модернизация производства ООО «Кулон»: последние внедрения и ближайшая перспектива // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2021. № 6. С. 124–128.
Отзывы читателей
