TWI540605B - Manufacturing method of solid aluminum electrolytic capacitor - Google Patents

Description

固態鋁電解電容器製造方法

本發明是關於鋁電解電容器的製造方法，尤指一種固態鋁電解電容器的製造方法發明。

目前已知之固態鋁電解電容器製法概有二種，其中：如圖4所示，第一種固態鋁電解電容器製法是將分別釘接有導針的陰極箔與陽極箔之間夾設電解紙，再以捲繞而形成電容素子，將複數個電容素子中連接陽極箔的導針焊接於一導電排架上，再令電容素子浸入化成槽的化成液中饋電進行化成反應，其中令導電排架連接饋電正極，化成槽連接饋電負極(間接供電方式)，化成反應完成後，將導電排架上的複數電容素子自化成槽中取出，以清水清洗，再加熱進行碳化步驟，接續，先將電容素子置入具有氧化劑(業界俗稱的A液)的容置槽中含浸氧化劑後取出，再將電容素子置入具有單體材料(業界俗稱的B液)的容置槽中含浸單體材料後取出，再對導電排架上的每一電容素子進行聚合反應，於聚合反應之後，令電容素子自導電排架上切斷其導針焊接部分取下，於每一電容素子的捲繞體外側裝上鋁殼，再封蓋迫緊封口，再依序以清洗液清洗組合封蓋的鋁電解電容器，水清洗及烘乾，之後，即可進行饋電老化反應、測試選別以及於鋁殼上打印標記等，再進行包裝。

前述第一種固態鋁電解電容器製法中，因須利用一導電排架提供複數個電容素子以其導針焊接其上，再饋電進行化成與聚合反應等，因導電排架僅能使用一次或重複使用3~5次後，即須丟棄，有浪費材料的問題。

另外，因電容素子須在化成槽中饋電，化成槽須為負極，故每一批電容素子於化成槽中完成化成反應後，為確保下一批電容素子的品質，須將化成槽中使用過的污染液排出，電容素子於化成反應須進行清洗步驟；另電容素子完成含浸氧化劑後，再於單體材料含浸時，會使單體材料受到污染，而須定期排出更換；此外，於整個製程中，有多道清洗步驟，清洗後的廢水或廢液排出，排出廢水與廢液須經過處理後才能排放至排水系統中，有浪費成本及不環保等問題。

再者，電容素子係先後含浸氧化劑與含浸單體材料後，再進行加熱聚合，於含浸氧化劑與含浸單體材料的時段，電容素子未能饋電，故聚合反應後電容素子在封口組立後，須再次充電(Ag)老化作業時間費時。

如圖5所示，第二種固態鋁電解電容器製法是將分別釘接有導針的陰極箔與陽極箔之間夾設電解紙，再以捲繞而形成電容素子，將複數個電容素子中連接陽極箔的導針焊接於一導電排架上，再令電容素子浸入化成槽的化成液中饋電進行化成反應，其中令導電排架連接饋電正極，化成槽連接饋電負極，於化成反應完成後，將導電排架上的複數電容素子自化成槽中取出，以清水清洗，再加熱進行碳化步驟，接續，先將每一電容素子分別置入預先混合有氧化劑與單體材料的鋁殼中含浸再取出，鋁殼則丟棄，再對導電排架上的每一電容素子執行聚合反應，於聚合反應之後，將電容素子自導電排架上切斷其導針焊接部分取下，將每一電容素子的捲繞體置入鋁殼組合迫緊封口，再依序以清洗液清洗組合完成的鋁電解電容器，水清洗及烘乾，之後，即可進行充電老化反應、測試選別以及於鋁殼上打印標記等，再進行包裝。

前述第二種固態鋁電解電容器製法仍相同於前述第一種固態電解電容器製法，利用一導電排架提供複數個電容素子以其導針焊接其上，再饋電進行化成與含浸氧化劑與單體材料執行聚合反應等，因導電排架僅能使用一次或重複使用3~5次後，即須丟棄，有浪費材料的問題。而且，電容素子須在化成槽中饋電，化成槽須為負極，故每一批電容素子於化成槽中完成化成反應後，為確保下一批電容素子的品質，須將化成槽中使用過的污染液排出，且電容素子須經清洗步驟；以及整個製程中有多道清洗步驟，清洗後的廢水或廢液排出，排出廢水與廢液須經過處理後才能排放至排水系統中，有浪費成本及不環保等問題。

再者，第二種固態鋁電解電容器製法中，利用預先混合有氧化劑與單體材料的鋁殼提供電容素子含浸其中的方式，雖可解決第一種固態鋁電解電容器製法將電容素子係先後含浸氧化劑與含浸單體材料，導致單體材料受污染而須排出的廢液處理問題，但第二種固態鋁電解電容器製法中，對於預先混合有氧化劑與單體材料的鋁殼於電容素子含浸後，鋁殼須直接丟棄或清洗再使用，而有材料或用水浪費的問題。

本發明之主要目的在於提供一固態鋁電解電容器製造方法，希藉此設計改善先前技術浪費材料與製程費時等問題。

為達成前揭目的，本發明所設計的固態鋁電解電容器製造方法，係包含：提供一具有正、負極導電夾的治具，令複數個電容素子的正、負導針插設於治具中對應的正、負極導電夾上；化成反應步驟，將治具上的複數個電容素子置入於注入適量化成液的化成盒中，使每一電容素子吸附化成液後取出，並經由治具的正、負極導電夾對每一電容素子饋電進行化成反應(直接供電方式)；烘乾步驟，對每一化成反應後的電容素子進行烘乾處理；聚合與老化歩驟，係自氧化劑與單體材料中選擇一種材料預定定量注入於一小型的定量盒中，令治具上的複數電容素子移置該定量盒中，待每一電容素子充分吸收後，再於該定量盒定量注入該氧化劑與單體材料中之另一種材料定量注入定量盒中，使每一電容素子充分吸收後，通過治具對每一電容素子饋電，使氧化劑與單體材料進行聚合與饋電老化；封口組立步驟，是將完成聚合與老化步驟後的電容素子自治具取下，於每一電容素子的捲繞體外側裝上鋁殼、封蓋迫緊封口而製成固態鋁電解電容器，上述治具是循環再使用；以及接續進行測試選別、鋁殼打印標記與包裝步驟。

藉此固態鋁電解電容器製造方法設計，本發明之特點至少包含有：

1.本發明之製造方法以精密定量方式注入藥液，其中利用依序於小型定量盒中定量注入選自氧化劑與單體材料中之一種材料，待電容素子含浸且充分吸附後，無材料殘留，接續於定量盒中定量注入另一種材料，待電容素子再含浸且充分吸附後，通過治具對每一電容素子饋電進行聚合與老化反應，因無廢液進行，可降低成本，符合環保，且使製成的固態鋁電解電容器的品質一致。

2.本發明是以治具提供複數個電容素子可拆組裝設其上，並可經由治具直接對每一電容素子進行饋電，使其易於應用在自動化製程設備中，且治具可永久循環再使用，電容素子與治具間易於拆組，而具有極佳的使用簡便性，及節省材料及成本。

3.本發明是通過治具直接對每一電容素子進行饋電，並能於製程步驟之間的移送過程中，仍能維持饋電狀態，進行聚合與老化反應；而且，藉由定量控制各反應物(如氧化劑、單體材料等)的使用量，並能免除先前固態鋁電解電容器製法中的清洗步驟，以及無反應物污染的廢液進行，故能有效縮短製程時間，提升產能，並符合環保。

如圖1至圖3所示，是分別揭示本發明固態鋁電解電容器製造方法之數種較佳具體實施例的流程圖，所述固態鋁電解電容器製造方法之實施步驟主要是包含以下步驟：提供一具有正、負極導電夾的治具，令複數個電容素子的正、負導針插設於治具中對應的正、負極導電夾上；所述電容素子係將分別釘接有導針的陰極箔與陽極箔夾入電解紙捲繞而成；化成反應步驟，是將治具上的複數個電容素子置入一注入適量化成液的化成盒中，使每一電容素子吸附化成液後取出，另經由治具的正、負極導電夾對每一電容素子饋電以進行化成反應(直接供電方式)，修補電容素子中的陽極箔表面形成一介電氧化層，所述的化成液可選用含有硼酸、磷酸等無機酸或其鹽類的溶液、或是含有己二酸、壬二酸等有機酸或其鹽類的溶液；烘乾步驟，對每一化成反應後的電容素子進行烘乾處理，所述的烘乾處理可藉由加熱手段來完成；聚合與老化歩驟，係自氧化劑與單體材料中選擇一種材料預定定量注入於一小型的定量盒中，令治具上的複數電容素子移置該定量盒中，待每一電容素子充分吸收後，再於該定量盒定量注入該氧化劑與單體材料中之另一種材料定量注入定量盒中，待每一電容素子充分吸收後，通過治具對每一電容素子饋電，使氧化劑與單體材料進行聚合與饋電老化；前述聚合與老化歩驟可以下數種方式來進行，其中：第一種實施方式係如圖1所示，所述聚合與老化歩驟係於一小型的定量盒中預先定量注入氧化劑，再將治具上的複數電容素子移置該定量盒中，待每一電容素子充分吸收氧化劑後，接續於該定量盒定量注入單體材料，待每一電容素子充分吸收單體材料，並通過治具對每一電容素子饋電，使氧化劑與單體材料進行聚合與饋電老化反應。

第二種實施方式係如圖2所示，所述聚合與老化歩驟係於一小型的定量盒中預先定量注入單體材料，再將治具上的複數電容素子移置該定量盒中，待每一電容素子充分吸收單體材料後，再於該定量盒定量注入氧化劑，待每一電容素子充分吸收氧化劑後，並通過治具對每一電容素子饋電，使氧化劑與單體材料進行聚合與饋電老化反應；第三種實施方式係如圖2所示，所述聚合與老化歩驟係於一小型的定量盒中預先定量注入氧化劑，再將治具上的複數電容素子移置該定量盒中，待每一電容素子充分吸收氧化劑後即取出，並通過治具對每一電容素子饋電進行再化成反應，以及進行烘乾，接續對該定量盒定量注入單體材料，待每一電容素子置入定量盒內充分吸收單體材料後即取出，並通過治具對每一電容素子饋電，使氧化劑與單體材料進行聚合與老化反應。

前述數種實施例中，其饋電電壓依固態鋁電解電容器產品規格的須求而定，所述氧化劑可選用溶於有機溶劑(如乙醇)的對甲苯磺酸鐵(Iron(III)p-toluenesulphonate)等，所述單體材料可選用噻吩(Thiophene)、吡咯(pyrrole)、苯胺(aniline)及其衍生物(如3,4-乙烯二氧噻吩；3,4-Ethylenedioxythiophene)等；封口組立步驟，是將完成聚合與老化步驟後的電容素子自治具取下，於每一電容素子的捲繞體外側裝上鋁殼、封蓋迫緊封口而製成固態鋁電解電容器，所述治具是循環再使用。

完成之固態鋁電解電容器再接續進行測試選別，以篩選出不良品，以及於鋁殼上打印標記等，再進行包裝，而完成固態鋁電解電容器之製造。

本發明藉此固態鋁電解電容器的製造方法設計，其中，是利用治具以夾持複數電容素子的正、負極導針，並作為電容素子直接饋電的媒介，並可重複多數次循環再使用，減少材料的浪費。另一方面，電容素子置入於注入適量化成液的化成槽中且取出，並直接通過治具有對含有化成液的電容素子饋電執行化成反應，使電容素子於化成反應時不會對化成液造成污染。

其次，本發明是使用精密定量方式注入藥液手段，其中利用小型定量盒中預先定量注入氧化劑，令電容素子置入定量盒含浸氧化劑充分吸收後，無氧化劑殘留，接續於定量盒中定量注入單體材料，令電容素子再含浸單體材料充分吸收後，進行聚合與老化反應，或者，於小型定量盒中預先定量注入單體材料，令電容素子置入定量盒含浸單體材料充分吸收後，無單體材料殘留，接續於定量盒中定量注入氧化劑，令電容素子再含浸氧化劑充分吸收後，進行聚合與老化反應等方式進行，其中因氧化劑與單體材料不需混合，且分別定量注入，以控制電容素子可充分吸收，避免定量盒中殘留氧化劑與單體材料，無廢液產生，可降低成本，使定量盒可重複使用，符合環保，也使製成的固態鋁電解電容器的品質一致。

再者，本發明是通過治具對每一電容素子直接饋電，能於製程步驟之間的移送及聚合、老化反應物含浸的過程中，仍能維持饋電狀態進行聚合與老化反應，故能有效縮短製程時間，提升產能。

以上所述，僅是揭示本發明之較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者在不脫離本發明所提出的技術特徵的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，均仍屬於本發明技術特徵的範圍內。

圖1是本發明固態鋁電解電容器製造方法之第一較佳實施例的流程圖。

圖2是本發明固態鋁電解電容器製造方法之第二較佳實施例的流程圖。

圖3是本發明固態鋁電解電容器製造方法之第三較佳實施例的流程圖。

圖4是目前已知第一種固態鋁電解電容器製法的流程圖。

圖5是目前已知第二種固態鋁電解電容器製法的流程圖。

Claims (1)

1. 一種固態鋁電解電容器製造方法，其包含：提供一具有正、負極導電夾的治具，令複數個電容素子的正、負導針插設於治具中對應的正、負極導電夾上；化成反應步驟，將治具上的複數個電容素子置入於注入適量化成液的化成盒中，使每一電容素子吸附化成液後取出，並經由治具的正、負極導電夾對每一電容素子饋電進行化成反應；烘乾步驟，對每一化成反應後的電容素子進行烘乾處理；聚合與老化歩驟，係於一小型的定量盒中預先注入電容素子預定吸收量的氧化劑，再將治具上的複數電容素子移置該定量盒中，待每一電容素子充分吸收氧化劑後即取出，所述氧化劑係為溶於有機溶劑的對甲苯磺酸鐵(Iron(III)p-toluenesulphonate)，所述單體材料係為噻吩(Thiophene)、吡咯(pyrrole)、苯胺(aniline)或3,4-乙烯二氧噻吩，並通過治具對每一電容素子饋電進行再化成反應，以及進行烘乾，接續對該定量盒注入電容素子預定吸收量的單體材料，待每一電容素子置入定量盒內充分吸收單體材料後即取出，並通過治具對每一電容素子饋電，使氧化劑與單體材料進行聚合與老化反應；封口組立步驟，係將完成聚合與老化步驟後的電容素子自治具取下，於每一電容素子的捲繞體外側裝上鋁殼、封蓋迫緊封口而製成固態鋁電解電容器，所述治具是循環再使用； 以及接續進行測試選別、鋁殼打印標記以及包裝步驟。