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摘 要：在多种电子元器件中，电容器是使用面最广和用量最大的电子元件。片式薄膜电容器是由薄膜电容条切割而成，切片工艺是片式薄膜电容器生产中的关键工艺。介绍了叠层薄膜电容器的生产工艺。着重论述了切片工艺研究内容，并根据研究所得工艺开发出了相关设备，对设备的关键技术提出了解决办法。
关键词：表面贴装；薄膜电容；切片工艺；电子专用设备
中图分类号：TM53
1 片式薄膜电容概述
在多种电子元器件中，电容器是使用面最广和用量最大的电子元件。而有机薄膜电容器因具有优良的特性，近年来的市场占有量激增，如体积小、质量轻、容值稳定、耐压性好、绝缘阻抗高、频率响应宽和介质损耗小等。随着电子产品及航天电器向小巧便携方向的发展，片式元件已渐渐成为电子元件发展的主流，片式薄膜电容器已成为电容发展的必然趋势。据业内权威人士分析，片式薄膜电容器将是未来五年主要的增长产品，片式薄膜电容器生存空间大，技术含量高，附加值大，市场前景非常看好。片式薄膜电容器是由薄膜电容条切割而成，切片工艺是片式薄膜电容器生产中的关键工艺。由于可通过调整切片长度来控制芯子的电容量，因此容量一致性好，J级品率可比卷绕式提高10%以上，对于小容量产品更显著。片式薄膜电容器的生产工艺流程为：首先由卷绕机把薄膜材料卷绕成电容条，通过热压喷金后，经切片设备切割成设定尺寸的片式电容器，不同的材料或不同的卷绕层数决定电容器的容量，切好的片式薄膜电容器再经过测试分选，最后进行编带包装。
2 切片工艺研究
为了研究清楚切片工艺，从切刀类型、切刀转速、进给速度、冲洗冷却水、切割角度和PPS膜的运用等方面进行了大量试验，解决切割端面粗糙度、切割边毛刺和切割尺寸精度等对电容影响较大的问题，因为这些因素对电容容值及电容的损耗有直接的影响。
2.1 切刀类型及转速研究
首先制定0.3 mm厚锯片和0.15 mm金钢石砂轮片在转速为5 000 r/min～27 000 r/min下的切割方案。经过大量试验得到了切割转速与粗糙度和尺寸精度及切割边毛刺的关系，同一转速和进给速度时0.15 mm厚砂轮片比0.3 mm厚锯片切割效果要好；对同一种切刀而言，随着速度提高，切割端面粗糙度、切割边毛刺及电容尺寸误差都会变小，（0.15 mm砂轮片，进给速度5 mm/s，放大倍数100倍）2.2 进给速度研究进给速度与端面粗糙度、尺寸精度、毛刺及切刀寿命有着密切的关系。0.15 mm砂轮片，切刀转速20 000 r/min时，对切割质量有较大的影响，（放大倍数100倍）。
2.2 冷却冲洗水的研究
在切割时，端面会出现烧焦现象，同时热熔后端面也会粘连切屑，致使表面粗糙，毛刺增多，电容损耗增加。为解决这个问题，我们采用了冷却冲
洗水来试验，试验结果如图所示（0.15 mm砂轮片，切刀速度20 000 r/min）。由图可知，用冲洗冷却水后，粗糙度会有大的改善，端面不会粘连切屑，没有了烧焦现象，但对切刀寿命有影响，综合考虑选水压0.3 MPa～0.5 MPa较为合适。
3 设备研制
基于以上的工艺研究总结，研制出了QP-100片式薄膜电容切片机，主要由上料机构、切割机构、收料机构、进膜机构以及循环冷却水路系统等构成。设备采用变频器控制切刀转速，采用伺服系统控制切割部件，利用步进电机控制切割芯子尺寸，运用循环水路对切刀进行冲洗冷却，由可编程控制器（PLC）进行电、气路控制，操作及显示使用中文触摸屏。
3.1 工作原理
首先，手动将电容料条送入过道，传感器检测到料条后自动落下推针，推针扎料可靠后按照设定的芯子尺寸由步进电机驱动推针进料，润滑膜进给，压块下落压住料条，高速切刀切割电容条，同时打开高压水阀冷却切刀，切完一个电容后抬切刀，关冷却水阀，抬起压块，重复动作，完成一条的电容条切割后，切刀退回初始位，完成一条电容条的切割过程，传感器检测到有料后将自动进行下一条电容的切割。
3.2 关键技术及解决方法
3.2.1 芯子进给尺寸的保证
在片式薄膜电容切片机中，扎针推动电容芯条的动作是靠步进电机带动滚珠丝杠来完成的，因此滚珠丝杠的精度对所切电容芯子的精度有直接的影响。根据结构和安装方式以及精度、刚度考虑，选用THK精度等级为P级（精密级）的KR型引动器，轨道断面采用了宽度较大的U字形，而且轻量化，挠度被控制到最小。通过合理的选型和设计，使设备进给精度达到0.01 mm，满足了切割的要求。
3.2.2 切断芯子精度的保证
在片式薄膜电容切片机中，芯子切断部件是该设备的关键，此处结构的不合理，会造成所切电容芯子的精度降低以及端面质量差。切割中，要求切刀的端面跳动不能太大，为此没有采用多级升速机构进行提升转速，而是选用进口高速主轴电机，最高转速可达40 000 r/min，同时切刀安装处的端面跳动不大于0.005 mm，能较好地保证切割后片式电容芯子的尺寸精度。
4 结束语
经过认真研究，多次试验，掌握了片式薄膜电容切片的工艺技术，同时根据工艺研制出了QP-100片式薄膜电容切片机。设备适用于长度小于200 mm的片式金属化薄膜电容条切割，可切割成规格为0603、0805、1206和1210等多种片式电容。现已批量生产多台设备投入使用，工作状态良好。
参考文献：
[1] 荆晓丽. 薄膜电容切片机中的凸轮设计[J]. 电子工艺技术，2008，29（3）：171-173.
[2] 任剑，张爱玲. 薄膜电容卷绕工艺及关键技术[J]. 电子工艺术，2008，29（2）：102-104.
[3] 慕悦. 叠层薄膜电容器精密切割技术[J]. 电子工艺技术， 2011，32（4）：233-235.
关键词：表面贴装；薄膜电容；切片工艺；电子专用设备
中图分类号：TM53
1 片式薄膜电容概述
在多种电子元器件中，电容器是使用面最广和用量最大的电子元件。而有机薄膜电容器因具有优良的特性，近年来的市场占有量激增，如体积小、质量轻、容值稳定、耐压性好、绝缘阻抗高、频率响应宽和介质损耗小等。随着电子产品及航天电器向小巧便携方向的发展，片式元件已渐渐成为电子元件发展的主流，片式薄膜电容器已成为电容发展的必然趋势。据业内权威人士分析，片式薄膜电容器将是未来五年主要的增长产品，片式薄膜电容器生存空间大，技术含量高，附加值大，市场前景非常看好。片式薄膜电容器是由薄膜电容条切割而成，切片工艺是片式薄膜电容器生产中的关键工艺。由于可通过调整切片长度来控制芯子的电容量，因此容量一致性好，J级品率可比卷绕式提高10%以上，对于小容量产品更显著。片式薄膜电容器的生产工艺流程为：首先由卷绕机把薄膜材料卷绕成电容条，通过热压喷金后，经切片设备切割成设定尺寸的片式电容器，不同的材料或不同的卷绕层数决定电容器的容量，切好的片式薄膜电容器再经过测试分选，最后进行编带包装。
2 切片工艺研究
为了研究清楚切片工艺，从切刀类型、切刀转速、进给速度、冲洗冷却水、切割角度和PPS膜的运用等方面进行了大量试验，解决切割端面粗糙度、切割边毛刺和切割尺寸精度等对电容影响较大的问题，因为这些因素对电容容值及电容的损耗有直接的影响。
2.1 切刀类型及转速研究
首先制定0.3 mm厚锯片和0.15 mm金钢石砂轮片在转速为5 000 r/min～27 000 r/min下的切割方案。经过大量试验得到了切割转速与粗糙度和尺寸精度及切割边毛刺的关系，同一转速和进给速度时0.15 mm厚砂轮片比0.3 mm厚锯片切割效果要好；对同一种切刀而言，随着速度提高，切割端面粗糙度、切割边毛刺及电容尺寸误差都会变小，（0.15 mm砂轮片，进给速度5 mm/s，放大倍数100倍）2.2 进给速度研究进给速度与端面粗糙度、尺寸精度、毛刺及切刀寿命有着密切的关系。0.15 mm砂轮片，切刀转速20 000 r/min时，对切割质量有较大的影响，（放大倍数100倍）。
2.2 冷却冲洗水的研究
在切割时，端面会出现烧焦现象，同时热熔后端面也会粘连切屑，致使表面粗糙，毛刺增多，电容损耗增加。为解决这个问题，我们采用了冷却冲
洗水来试验，试验结果如图所示（0.15 mm砂轮片，切刀速度20 000 r/min）。由图可知，用冲洗冷却水后，粗糙度会有大的改善，端面不会粘连切屑，没有了烧焦现象，但对切刀寿命有影响，综合考虑选水压0.3 MPa～0.5 MPa较为合适。
3 设备研制
基于以上的工艺研究总结，研制出了QP-100片式薄膜电容切片机，主要由上料机构、切割机构、收料机构、进膜机构以及循环冷却水路系统等构成。设备采用变频器控制切刀转速，采用伺服系统控制切割部件，利用步进电机控制切割芯子尺寸，运用循环水路对切刀进行冲洗冷却，由可编程控制器（PLC）进行电、气路控制，操作及显示使用中文触摸屏。
3.1 工作原理
首先，手动将电容料条送入过道，传感器检测到料条后自动落下推针，推针扎料可靠后按照设定的芯子尺寸由步进电机驱动推针进料，润滑膜进给，压块下落压住料条，高速切刀切割电容条，同时打开高压水阀冷却切刀，切完一个电容后抬切刀，关冷却水阀，抬起压块，重复动作，完成一条的电容条切割后，切刀退回初始位，完成一条电容条的切割过程，传感器检测到有料后将自动进行下一条电容的切割。
3.2 关键技术及解决方法
3.2.1 芯子进给尺寸的保证
在片式薄膜电容切片机中，扎针推动电容芯条的动作是靠步进电机带动滚珠丝杠来完成的，因此滚珠丝杠的精度对所切电容芯子的精度有直接的影响。根据结构和安装方式以及精度、刚度考虑，选用THK精度等级为P级（精密级）的KR型引动器，轨道断面采用了宽度较大的U字形，而且轻量化，挠度被控制到最小。通过合理的选型和设计，使设备进给精度达到0.01 mm，满足了切割的要求。
3.2.2 切断芯子精度的保证
在片式薄膜电容切片机中，芯子切断部件是该设备的关键，此处结构的不合理，会造成所切电容芯子的精度降低以及端面质量差。切割中，要求切刀的端面跳动不能太大，为此没有采用多级升速机构进行提升转速，而是选用进口高速主轴电机，最高转速可达40 000 r/min，同时切刀安装处的端面跳动不大于0.005 mm，能较好地保证切割后片式电容芯子的尺寸精度。
4 结束语
经过认真研究，多次试验，掌握了片式薄膜电容切片的工艺技术，同时根据工艺研制出了QP-100片式薄膜电容切片机。设备适用于长度小于200 mm的片式金属化薄膜电容条切割，可切割成规格为0603、0805、1206和1210等多种片式电容。现已批量生产多台设备投入使用，工作状态良好。
参考文献：
[1] 荆晓丽. 薄膜电容切片机中的凸轮设计[J]. 电子工艺技术，2008，29（3）：171-173.
[2] 任剑，张爱玲. 薄膜电容卷绕工艺及关键技术[J]. 电子工艺术，2008，29（2）：102-104.
[3] 慕悦. 叠层薄膜电容器精密切割技术[J]. 电子工艺技术， 2011，32（4）：233-235.