CN101000827B - 一种固体电解电容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种固体电解电容器，包括带有阳极端子(2)的阳极体(1)和阴极端子(3)，其整体由环氧树脂(9)封装，阳极端子和阴极端子外露，其特征在于在阳极体上形成有介质氧化膜(4)，在介质氧化膜层上形成有聚合物电解质层(5)，在聚合物电解质层(5)上涂有阴极导电层(7)、(8)并连接阴极端子。本发明与现有技术相比提高生产效率一倍多，而且由于限制了氧化剂和单体的混合比例，延长混合液体的使用时间，减少单体和氧化剂的浪费，阳极体内部孔隙容易生长合适的膜，阳极体外部易生长一定厚度的聚合物导电层，保证了电容量的引出和低的ESR值和小的漏电流值。

Description

一种固体电解电容器及其制造方法 
技术领域：本发明属于电子元器件技术领域，特别涉及一种利用阀金属(钽、铌、铝、钛等)制成的固体电解电容器。 
背景技术：近年来，特别是对于开关电源、CPU相应驱动电路等，由于要求低驱动电压、低功耗、高频，因此要求电容器具备大容量、低ESR值，为对应这样的要求，现在研究开发高分子导电聚合物如已知的聚吡咯、聚噻吩等替代传统的二氧化锰作为电容器阴极固体电解质。 
以往的方法是：其一、用已经形成有电介质膜的阀金属阳极体浸入杂环式单体和氧化剂的混合液中，然后取出进行聚合，此过程重复多次；其二、将已经形成有电介质膜的阀金属阳极体浸入单体溶液，然后再浸入氧化剂溶液，取出进行聚合，此过程重复多次，然后再涂覆石墨层、银树脂层，这样形成电容器芯子，将电容器芯子装配到引线框架上，阳极引线和框架焊接在一起，阴极用银粘结剂和引线框架粘结在一起，并用环氧树脂封装，形成有引出正负电极电容器。上述的方法第一种，由于氧化剂和单体溶液混合会发生聚合反应，导致混合液体的失效，所以混合液体的使用时间很短，浪费很大，成本高。第二种方法分别浸渍单体和氧化剂液体，虽然延长材料的使用寿命，但反应周期长，效率低。 
发明内容：本发明的目的是克服现有技术缺陷提供一种成品率高、质 量稳定、成本较低的具有合适容量引出和低等效串联电阻(ESR)的电解质聚合物层固体电解电容器。 
本发明的目的按下述方案实现： 
一种固体电解电容器，包括带有阳极端子(2)的阳极体(1)和阴极端子(3)，其整体由环氧树脂(9)封装，阳极端子和阴极端子外露，其特征在于在阳极体上形成有介质氧化膜(4)，在介质氧化膜层上形成有聚合物电解质层(5)，在聚合物电解质层(5)上涂有阴极导电层(7)、(8)并连接阴极端子； 
上述阳极体是阀金属，是钽、铌、铝或钛中的一种； 
上述聚合物电解质层(5)是将具有介质氧化膜的阳极体多次浸入杂环单体和氧化剂的混合液，然后再多次分别浸入杂环单体溶液和氧化剂液体，接着在50-80℃的温度中聚合而成的； 
上述聚合物电解质层(5)分两步形成，第一步，首先将具有介质氧化膜的阳极体浸入比例5％-20％的杂环单体和氧化剂的混合液体中，1-5分钟后取出，将其至于温度50-80℃的环境中进行聚合反应1-2小时，用甲醇或乙醇清洗反应残留物，然后，在稀磷酸溶液中进行补形成修复电介质层，重复浸渍、聚合、补形成3-5次；第二步，将完成前面步骤的阳极块先浸入40％-60％的氧化剂液体中，再浸入单体溶液中，取出后在温度50-80℃的环境中聚合，反应结束后用甲醇或乙醇清洗掉反应残留物，并用稀磷酸液体补形成修复电介质层，重复浸渍、聚合、补形成3-5次完成0.1-0.2mm厚度聚合物电解质层的制备； 
上述杂环单体是吡咯、噻吩、苯胺或3，4乙烯二氧噻吩； 
上述氧化剂是正铁盐、过硫酸盐、磺酸铁盐或过氧化氢； 
上述阴极导电层有两层，分别为涂覆的石墨层(7)和银浆层(8)； 
上述阳极端子上涂有硅树脂； 
上述固体电解电容器的ESR值范围在10-80mΩ。 
本发明的发明效果可以从下文中实施例与对比例中看出。 
附图说明：图1是本发明结构示意图。 
具体实施方式：
实施例1：选取CV值为30000uf/g的钽粉，加工成4.6*3.0*1.4的阳极块含钽引线，随后在1450℃度高温高真空烧结，将烧结后的阳极体在稀磷酸水溶液中加18-20V直流电压形成电介质层，具有容量155μF并在钽线上涂覆硅树脂，接着将该阳极体浸入5％的单体和氧化剂的混合液中，5分钟后取出，混合液中含有二氧噻吩、苯磺酸铁、丁醇溶液等。将含有混合液的阳极体在50℃度下放置30min，完成氧化聚合反应。将该阳极体洗净，并在稀磷酸液体中进行补形成后，在100℃度下干燥处理。重复上述操作5次。然后，将进行完上述步骤的阳极体先浸入40％氧化剂溶液再浸入单体液体中，并在50℃放置30min，清洗该阳极体，然后在0.5％稀磷酸溶液中施加电压进行补形成，然后在100℃度下干燥处理，重复浸渍、聚合、补形成的步骤5次，得到厚度大约在0.1-0.2mm的导电聚合物层。然后在导电聚合物层上涂覆石墨层、导电银浆层，完成阴极制备。这样就形成导电聚合物电容器芯子。 
接着用引线框架将阳极引线连接到阳极端子上，使用导电粘结剂将阴极端子与阴极层连接用环氧树脂塑封，阳极和阴极端子部分外露，这样就得到固体电解电容器。 
实施例2 
例1中的经过氧化形成的钽阳极先浸入10％的单体和氧化剂混合液中8分钟后取出，置于50℃的条件下1hr。随后将阳极体洗净，在稀磷酸液体中进行补形成后在100℃下干燥。上述步骤重复4次，然后将该阳极体依次浸入50％氧化剂、单体溶液中，取出在60℃放置1hr，清洗后进行补形成，并在100℃下进行干燥。重复浸渍、补形成过程3次就得到厚度为0.15-0.2mm的导电聚合层。然后完成石墨、银浆，完成引线框架的阳极和阴极的焊接，完成树脂层的封装，形成固体电解电容器。 
实施例3 
例1中经过氧化形成介质膜的阳极体先浸入15％的单体和氧化剂的混合液10分钟后取出，置于50℃的条件下1hr。随后将阳极体洗净，在稀磷酸液体中进行补形成，随后在100℃下干燥处理。重复此过程4次，然后将该阳极体依次浸入60％氧化剂和单体溶液中，取出在60℃放置1hr，清洗后，进行补形成，并在100℃下进行干燥。重复上述过程2次得到厚度大约为0.15-0.2mm的导电聚合层。然后完成石墨、银浆，完成引线框架的阳极和阴极的焊接，完成树脂层的封装，形成固体电解电容器。 
比较例4 
现在常用的方法是将形成介质氧化膜的钽阳极先浸入含有氧化剂的溶液中5分钟，取出在浸入含有单体的溶液中3分钟，室温放置3hr，清洗后，进行补形成，并在100℃下进行干燥。重复上述过程12次得到厚度大约为0.15-0.2mm的导电聚合层 
本发明实施例1中钽阳极经电化学形成介质氧化膜，湿测电容量为150μF，完成例1中的全部过程，电容量在120Hz下测试，电容量引出率达到95％。等效串联电阻ESR在100KH测试，漏电流在电压6.3V测试30秒中读数。产品数据见下表 
表1 
Figure 2006100055847A00800051
通过上表反映出与已知的混合法技术或分步法技术相比本发明提高生产效率一倍多，而且由于限制了氧化剂和单体的混合比例，延长混合液体的使用时间，减少单体和氧化剂的浪费。阳极体内部孔隙容易生长合适的膜，阳极体外部易生长一定厚度的聚合物导电层，保证了电容量的引出和低的ESR值和小的漏电流值。 

Claims (8)

1.一种固体电解电容器，包括带有阳极端子(2)的阳极体(1)和阴极端子(3)，其整体由环氧树脂封装，阳极端子和阴极端子外露，在阳极体上形成有介质氧化膜(4)，在介质氧化膜上形成有聚合物电解质层(5)，在聚合物电解质层(5)上涂有阴极导电层(7)、(8)并连接阴极端子，上述阳极体是阀金属，是钽、铌、铝或钛中的一种，其特征在于上述聚合物电解质层(5)是将具有介质氧化膜的阳极体多次浸入杂环单体和氧化剂的混合液，然后再多次分别浸入杂环单体溶液和氧化剂液体，接着在50-80℃的温度中聚合而成的。
2.如权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于上述聚合物电解质层(5)分两步形成，第一步，首先将具有介质氧化膜的阳极体浸入比例5％-20％的杂环单体和氧化剂的混合液体中，1-5分钟后取出，将其至于温度50-80℃的环境中进行聚合反应1-2小时，用甲醇或乙醇清洗反应残留物，然后，在稀磷酸溶液中进行补形成修复电介质层，重复浸渍、聚合、补形成3-5次；第二步，将完成前面步骤的阳极块先浸入40％-60％的氧化剂液体中，再浸入单体溶液中，取出后在温度50-80℃的环境中聚合，反应结束后用甲醇或乙醇清洗掉反应残留物，并用稀磷酸液体补形成修复电介质层，重复浸渍、聚合、补形成3-5次完成0.1-0.2mm厚度聚合物电解质层的制备。
3.如权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于上述杂环单体是吡咯、噻吩、苯胺或3，4乙烯二氧噻吩。
4.如权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于上述氧化剂是正铁盐、过硫酸盐、磺酸铁盐或过氧化氢。
5.如权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于上述阴极导电层有两层，分别为涂覆的石墨层(7)和银浆层(8)。
6.如权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于上述阳极端子上涂有硅树脂(6)。
7.如权利要求1所述的固体电解电容器，其特征在于其ESR值范围在10-80mΩ。
8.如权利要求1所述的固体电解电容器的制造方法，其工艺过程包括阳极体制备、阳极体介质氧化膜的形成、在介质氧化膜层上形成聚合物电解质层、涂阴极导电层、连接阴极端子、环氧树脂灌封，其特征在于上述形成聚合物电解质层的工艺过程分两步进行，第一步，首先将具有介质氧化膜的阳极体浸入比例5％-20％的杂环单体和氧化剂的混合液体中，1-5分钟后取出，将其至于温度50-80℃的环境中进行聚合反应1-2小时，用甲醇或乙醇清洗反应残留物，然后，在稀磷酸溶液中进行补形成修复电介质层，重复浸渍、聚合、补形成3-5次；第二步，将完成前面步骤的阳极块先浸入40％-60％的氧化剂液体中，再浸入单体溶液中，取出后在温度50-80℃的环境中聚合，反应结束后用甲醇或乙醇清洗掉反应残留物，并用稀磷酸液体补形成修复电介质层，重复浸渍、聚合、补形成3-5次完成0.1-0.2mm厚度聚合物电解质层的制备。
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