Optimização do factor de cobertura de condensadores de tântalo produzidos com pós de elevada carga específica

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Nanotecnologias e Nanociências

Nos últimos anos houve um enorme desenvolvimento da indústria eletrónica devido à massificação e miniaturização dos telemóveis, dos computadores pessoais e dos “Workpads”. Estas aplicações requerem componentes electrónicos que funcionem a altas frequências, baixas voltagens, reduzido ESR (Equivalent Series Resistance) e que ocupem um volume reduzido, associado a uma elevada capacidade. Procurando acompanhar a tendência evolutiva nesta área, o principal objectivo deste trabalho foi obter um condensador mais pequeno e com maior capacidade. Utilizámos pó de tântalo com menor granulometria e maior carga específica, que origina uma redução do tamanho dos poros do ânodo, após a sua sinterização. Este facto, aumenta a dificuldade da impregnação dos ânodos com a camada de dióxido de manganês e uma má impregnação, condiciona a eficiência de qualquer condensador. Mas, muitas são as variáveis que podem influenciar a cobertura final: densidade de prensagem, temperatura de sinterização, temperatura e eletrólito utilizado na formação da camada dieléctrica, tempo e temperatura da pirólise na formação da camada catódica. Para aumentar a eficiência dos condensadores de tântalo, produzidos com pós de elevada carga específica, foi assim necessário optimizar o processo de impregnação, recorrendo à utilização de surfactantes, que permitiram a redução da tensão superficial entre a camada dieléctrica e a solução de nitrato de manganês, facilitando a sua impregnação. Em algumas famílias de condensadores utilizámos vários surfactantes: o nitrato de amónio, o POEA, o berol e o triton. Todos foram testados em laboratório. Com o triton, face aos bons resultados verificados, testámo-lo também nas máquinas de impregnação. Todos os surfactantes foram inicialmente testados em condensadores produzidos com pós de elevado CV (de 100k, 150k e 200k CV/g), para tentarmos resolver os problemas de baixa capacidade que apresentavam, o que nos permitiria introduzir novas famílias na produção normal da fábrica da Kemet em Évora. Face aos resultados decidimos utilizar o surfactante, também em condensadores produzidos com pós de mais baixo CV (50k e 80k CV/g), para diminuir o número de imersões em nitrato de manganês, necessário para obter uma boa cobertura e, consequentemente, reduzir os custos de produção. Quando introduzimos o surfactante na máquina, deparámo-nos com alguns problemas. Houve formação excessiva de espuma, causada pela circulação do nitrato de manganês entre as banheiras e os tanques. Fomos obrigados alterar a programação das máquinas e a testar um anti- -espuma, para minimizar a sua formação. Com o triton, conseguimos condensadores com um bom valor de impregnação, não tivemos perdas de capacidade significativas e, nos testes de vida, obtivemos valores de DF, ESR e LC, mais baixos que os da produção normal. O objectivo principal deste trabalho foi cumprido.

Fundação para a Ciência e Tecnologia – Ministério da Ciência e do Ensino Superior a Bolsa de Doutoramento em Empresa com a referência SFRH/BDE/15591/2006