一種疊層片式聚合物固體鋁電解電容器的制備方法
【專利說(shuō)明】一種疊層片式聚合物固體鋁電解電容器的制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電解電容器的制備方法，具體涉及一種疊層片式聚合物固體鋁電 解電容器的制備方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 鋁電解電容器是指在閥金屬鋁的表面上采用陽(yáng)極氧化法生成一層薄的氧化鋁作 為電介質(zhì)，以電解質(zhì)作為陰極而構(gòu)成的電容器。鋁電解電容器按照電解質(zhì)狀態(tài)分為液體鋁 電解電容器和固體鋁電解電容器。
[0003] 液體鋁電解電容器在產(chǎn)品電壓和產(chǎn)品容量方面具有較大優(yōu)勢(shì)，其可以制作成很高 電壓和很大容量的電容器。但是，液體鋁電解電容器具有系列列缺點(diǎn)：如液體鋁電解電容器 的電解質(zhì)為液體，在長(zhǎng)期儲(chǔ)存或使用過(guò)程中有可能會(huì)出現(xiàn)漏液、燃燒或爆炸，存在一定的安 全隱患；液體鋁電解電容器的高頻特性和濾波效果較差；此外，在電子產(chǎn)品日益追求小型 化的今天，以前使用的穿孔插件元件已無(wú)法縮小，特別是大規(guī)模、高集成1C，不得不采用表 面貼片兀件，以提尚廣量，提尚生廣效率以及降低生廣成本。
[0004] 貼片型固體鋁電解電容器的出現(xiàn)和發(fā)展正是適應(yīng)了這樣的市場(chǎng)需求。貼片型固體 鋁電解電容器是一種利用導(dǎo)電聚合物作電容器陰極的新型電子元件，其具有一系列優(yōu)點(diǎn)： 如貼片型固體鋁電解電容器的電解質(zhì)為導(dǎo)電聚合物（主要有聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺或他 們的衍生物），其具有高頻低阻抗，優(yōu)良的溫度和頻率特性；貼片型固體鋁電解電容器電解 質(zhì)為固體，在長(zhǎng)期儲(chǔ)存或使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)漏液、燃燒或爆炸，符合環(huán)保安全要求；貼片 型固體鋁電解電容器體積較小，產(chǎn)品能經(jīng)過(guò)高溫?zé)o鉛回流焊。
[0005] 但是現(xiàn)有的貼片型固體鋁電解電容器制作不僅工藝復(fù)雜，需經(jīng)過(guò)幾十道的工序才 能完成最終的產(chǎn)品制作，而且ESR較高、漏電流合格率較低、所生產(chǎn)聚合物固體鋁電解電容 器的合格率不太理想。
[0006] 為了從整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益方面考量，研究出一種能夠降低ESR、提高漏電 流合格率、及電容器合格率較理想的固體鋁電解電容器的制備方法是從業(yè)人員所迫切期望 地。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種層片式聚合物固體鋁電解電容器的制 備方法。
[0008] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種疊層片式聚合物固體鋁電 解電容器的制備方法，該制備方法包括如下操作步驟：
[0009] (1)將化成鋁箱切成所需的尺寸，之后于化成鋁箱上設(shè)置一道隔離膠，該隔離膠將 化成鋁箱分成陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)；
[0010] (2)將設(shè)置好隔離膠的化成鋁箱進(jìn)行前處理，具體為：將設(shè)置好隔離膠的化成鋁 箱浸入前處理溶液中，接著取出進(jìn)行干燥；該前處理溶液為偶聯(lián)劑的水溶液，且偶聯(lián)劑的水 溶液中偶聯(lián)劑的重量百分比為0. 1~5wt% ;
[0011] (3)前處理完成后，采用化學(xué)聚合方法在化成鋁箱表面形成導(dǎo)電聚合物層，然后進(jìn) 行修補(bǔ)；接著采用電化學(xué)聚合工藝在導(dǎo)電聚合物層上再次形成另一導(dǎo)電聚合物層；之后在 該另一導(dǎo)電聚合物層上面形成導(dǎo)電石墨層并將其固化；導(dǎo)電石墨層固化后，再在導(dǎo)電石墨 層上面形成導(dǎo)電銀層并固化，則得到基本芯子；
[0012] (4)根據(jù)設(shè)定的疊層層數(shù)，將所得基本芯子的陽(yáng)極區(qū)焊接于引線框的陽(yáng)極上，用導(dǎo) 電銀膏將基本芯子的陰極區(qū)粘接到引線框的陰極上，將導(dǎo)電銀膏固化后基本芯子就層疊在 一起形成電容器芯子；
[0013] (5)將疊層完的電容器芯子用絕緣樹(shù)脂進(jìn)行封裝，封裝完成后對(duì)絕緣樹(shù)脂進(jìn)行固 化，從而形成電容器。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟（1)中的隔離膠是通過(guò)滾涂、刷涂或點(diǎn)膠的方式將絕緣膠覆 于化成鋁箱表面上；所述絕緣膠為酚醛樹(shù)脂膠、環(huán)氧樹(shù)脂膠、有機(jī)硅樹(shù)脂膠、氟碳樹(shù)脂膠、聚 酰亞胺樹(shù)脂膠中的至少一種。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟（1)中，隔離膠是通過(guò)在化成鋁箱表面上貼絕緣膠帶形成的。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟（2)中，前處理溶液中的水為去離子水，且偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián) 劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；干燥依次包括自然干燥和高溫烘干；其中，自然干燥的時(shí)間1 分鐘~1小時(shí)；高溫烘干的溫度為80~250°C，時(shí)間為1分鐘~1小時(shí)。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)中，化學(xué)聚合方法具體為：將化成鋁箱浸入單體還原液 中，取出并烘干，接著浸入氧化液，再取出烘干，重復(fù)上述操作，浸入單體還原液的次數(shù)為 3-11次，浸入氧化液的次數(shù)為2-10次；且每次浸入單體還原液的停留時(shí)間為0. 5-3分鐘， 烘干溫度為50-80°C，烘干時(shí)間為0. 5-30分鐘；每次浸入氧化液的停留時(shí)間為0. 5-3分鐘， 烘干溫度為50-80°C，烘干時(shí)間為0. 5-30分鐘；其中：
[0018] 單體還原液組成為：?jiǎn)误w或其衍生物、摻雜劑和溶劑；所述單體或其衍生物為吡 咯、N-甲基吡咯、N-乙基吡咯、3-辛?；量⑧绶?、3, 4-乙撐二氧噻吩、3-甲氧基噻吩、 3_戊氧基噻吩、苯胺、4-叔丁基苯胺、N-丁基苯胺或鄰甲氧基苯胺中的任一種，單體或其衍 生物在單體還原液中的重量百分比為〇. 1-lOwt% ;所述摻雜劑為烷基磺酸鹽、烷基萘磺酸 鹽或烷基苯磺酸鹽中的任一種，其濃度為0. 01-lmol/L ;所述溶劑為去離子水；
[0019] 氧化液組成為：氧化劑和溶劑；所述氧化劑為氯化鐵、對(duì)甲苯磺酸鐵、過(guò)硫酸銨、 過(guò)硫酸鈉、高錳酸鉀中的任一種，氧化劑在氧化液中的重量百分比為〇. 5~20wt% ;所述溶 劑為去離子水。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)中，修補(bǔ)的具體為：將化學(xué)聚合后的化成鋁箱陰極區(qū)浸入 電解液中進(jìn)行修補(bǔ)，控制電解液的溫度為3~95°C并加電壓為0. 7~1. 2倍化成鋁箱的賦 能電壓，保持電壓恒定，修補(bǔ)的時(shí)間為10-200分鐘；
[0021] 其中，該電解液由電解質(zhì)和去離子水組成，電解質(zhì)為磷酸、草酸、己二酸、檸檬酸、 硼酸相應(yīng)的銨鹽中的任一種，且該電解質(zhì)在電解液中的重量百分比為0. 1~l〇wt%。
[0022] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)中，電化學(xué)聚合工藝具體為：將已通過(guò)化學(xué)聚合方法形成 導(dǎo)電聚合物層的陽(yáng)極體表面與外加電極相連接作為陽(yáng)極，以導(dǎo)電電極為陰極，在電化學(xué)聚 合溶液中加電進(jìn)行聚合形成另一導(dǎo)電聚合物層；且該電化學(xué)聚合是通過(guò)3或4個(gè)階段恒流 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電流值為〇. 1~2A，恒流時(shí)間為1~120分鐘；
[0023] 所述電化學(xué)聚合溶液的組成為：?jiǎn)误w、電解質(zhì)和溶劑；所述單體為吡咯、噻吩、苯 胺、吡咯的衍生物、噻吩的衍生物或苯胺的衍生物中的一種；單體在電化學(xué)聚合溶液中的 重量百分比為〇. l-l〇wt% ;所述電解質(zhì)為對(duì)甲苯磺酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基磺 酸鹽、萘磺酸鹽或樟腦磺酸鹽中的一種；電解質(zhì)的濃度為〇. 01-lmol/L ;所述溶劑為去離子 水。
[0024] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)中，所述導(dǎo)電石墨層是通過(guò)浸漬石墨漿料后再于50~ 200°C下烘干而形成的，所述石墨漿料其固含量為5~40wt%、粘度為10~100CP，且烘干 時(shí)間為1~60分鐘；所述導(dǎo)電銀層是通過(guò)浸漬銀漿漿料然后再于50~200°C下烘干而形 成的，所述銀漿漿料其固含量為15~85wt %、粘度為120~800CP，且烘干時(shí)間為1~60 分鐘。進(jìn)一步地，所述步驟（4)中：所述導(dǎo)電銀膏其固含量為65~95wt%、粘度為2000~ 13000CP ;其烘干溫度為50~200°C，烘干時(shí)間為1~60分鐘。
[0025] 進(jìn)一步地，所述步驟（5)中，所述封裝是指將電容器芯子放置于成型模具型腔中， 通過(guò)加熱加壓將絕緣樹(shù)脂注入，注入完成后保持至絕緣樹(shù)脂固化即完成封裝；固化完成后 再進(jìn)行高溫后固化，所述高溫其溫度為100~200°C，固化時(shí)間為0. 5~24個(gè)小時(shí)。
[0026] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0027] 通過(guò)本發(fā)明制備方法能夠明顯降低聚合物固體鋁電解電容器的ESR，并提高漏電 流合格率，從而提高所生產(chǎn)聚合物固體鋁電解電容器的合格率，即提高產(chǎn)出率，進(jìn)而具有顯 著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 【【具體實(shí)施方式】】
[0028] 本發(fā)明一種疊層片式聚合物固體鋁電解電容器的制備方法，該制備方法包括如下 操作步驟：
[0029] (1)將化成鋁箱切成所需的尺寸，之后于化成鋁箱上設(shè)置一道隔離膠，該隔離膠將 化成鋁箱分成陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)；
[0030] (2)將設(shè)置好隔離膠的化成鋁箱進(jìn)行前處理，具體為：將設(shè)置好隔離膠的化成鋁 箱浸入前處理溶液中，接著取出進(jìn)行干燥；該前處理溶液為偶聯(lián)劑的水溶液，且偶聯(lián)劑的水 溶液中偶聯(lián)劑的重量百分比為〇. 1~5wt% ;
[0031] (3)前處理完成后，采用化學(xué)聚合方法在化成鋁箱表面形成導(dǎo)電聚合物層，然后進(jìn) 行修補(bǔ)；接著采用電化學(xué)聚合工藝在導(dǎo)電聚合物層上再次形成另一導(dǎo)電聚合物層；之后在 該另一導(dǎo)電聚合物層上面形成導(dǎo)電石墨層并將其固化；導(dǎo)電石墨層固化后，再在導(dǎo)電石墨 層上面形成導(dǎo)電銀層并固化，則得到基本芯子；
[0032] (4)根據(jù)設(shè)定的疊層層數(shù)，將所得基本芯子的陽(yáng)極區(qū)焊接于引線框的陽(yáng)極上，用導(dǎo) 電銀膏將基本芯子的陰極區(qū)粘接到引線框的陰極上，將導(dǎo)電銀膏固化后基本芯子就層疊在 一起形成電容器芯子；
[0033] (5)將疊層完的電容器芯子用絕緣樹(shù)脂進(jìn)行封裝，封裝完成后對(duì)絕緣樹(shù)脂進(jìn)行固 化，從而形成電容器。
[0034] 其中：步驟（1)中的隔離膠可以是通過(guò)滾涂、刷涂或點(diǎn)膠的方式將絕緣膠覆于化 成鋁箱表面上，也可以是通過(guò)在化成鋁箱表面上貼絕緣膠帶形成的；所述絕緣膠為酚醛樹(shù) 脂膠、環(huán)氧樹(shù)脂膠、有機(jī)硅樹(shù)脂膠、氟碳樹(shù)脂膠、聚酰亞胺樹(shù)脂膠中的至少一種。步驟（2) 中的前處理溶液中的水為去離子水，且偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；干燥 依次包括自然干燥和高溫烘干；其中，自然干燥的時(shí)間1分鐘~1小時(shí)；高溫烘干的溫度為 80~250°C，時(shí)間為1分鐘~1小時(shí)。
[0035] 步驟（3)中，化學(xué)聚合方法具體為：將化成鋁箱浸入單體還原液中，取出并烘 干，接著浸入氧化液，再取出烘干，重復(fù)上述操作，浸入單體還原液的次數(shù)為3-11次，浸入 氧化液的次數(shù)為2-10次；且每次浸入單體還原液的停留時(shí)間為0. 5-3分鐘，烘干溫度為 50-80°C，烘干時(shí)間為0. 5-30分鐘；每次浸入氧化液的停留時(shí)間為0. 5-3分鐘，烘干溫度為 50-80°C，烘干時(shí)間為0. 5-30分鐘。所述單體還原液組成為：?jiǎn)误w或其衍生物、摻雜劑和溶 劑；所述單體或其衍生物為吡咯、N-甲基吡咯、N-乙基吡咯、3-辛?；量?、噻吩、3, 4-乙 撐二氧噻吩、3-甲氧基噻吩、3-戊氧基噻吩、苯胺、4-叔丁基苯胺、N- 丁基苯胺或鄰甲氧基 苯胺中的任一種，單體或其衍生物在單體還原液中的重量百分比為〇. l-l〇wt% ;所述摻雜 劑為烷基磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽或烷基苯磺酸鹽中的任一種，其濃度為0. 01-lmol/L ;所述 溶劑為去離子水。氧化液組成為：氧化劑和溶劑；所述氧化劑為氯化鐵、對(duì)甲苯磺酸鐵、過(guò) 硫酸銨、過(guò)硫酸鈉、高錳酸鉀中的任一種，氧化劑在氧化液中的重量百分比為0. 5~20wt %; 所述溶劑為去離子水。
[0036] 步驟（3)中，修補(bǔ)的具體為：將化學(xué)聚合后的化成鋁箱陰極區(qū)浸入電解液中進(jìn)行 修補(bǔ)，控制電解液的溫度為3~95°C并加電壓為0. 7~1. 2倍化成鋁箱的賦能電壓，保持電 壓恒定，修補(bǔ)的時(shí)間為10-200分鐘；該電解液由電解質(zhì)和去離子水組成，電解質(zhì)為磷酸、草 酸、己二酸、檸檬酸、硼酸相應(yīng)的銨鹽中的任一種，且該電解質(zhì)在電解液中的重量百分比為 0. 1 ~IOwt % D
[0037] 步驟（3)中，電化學(xué)聚合工藝具體為：將已通過(guò)化學(xué)聚合方法形成導(dǎo)電聚合物層 的陽(yáng)極體表面與外加電極相連接作為陽(yáng)極，以導(dǎo)電電極為陰極，在電化學(xué)聚合溶液中加電 進(jìn)行聚合形成另一導(dǎo)電聚合物層；且該電化學(xué)聚合是通過(guò)3或4個(gè)階段恒流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電 流值為0. 1~2A，恒流時(shí)間為1~120分鐘；電化學(xué)聚合溶液的組成為：?jiǎn)误w、電解質(zhì)和 溶劑；所述單體為吡咯、噻吩、苯胺、吡咯的衍生物、噻吩的衍生物或苯胺的衍生物中的一 種；單體在電化學(xué)聚合溶液中的重量百分比為〇. l-l〇wt% ;所述電解質(zhì)為對(duì)甲苯磺酸鹽、 十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基磺酸鹽、萘磺酸鹽或樟腦磺酸鹽中的一種；電解質(zhì)的濃度為 0· 01-lmol/L ;所述溶劑為去離子水。
[0038] 步驟（3)中，導(dǎo)電石墨層是通過(guò)浸漬石墨漿料后再于50~200°C下烘干而形成的， 所述石墨漿料其固含量為5~40wt%、粘度為10~100CP，且烘干時(shí)間為1~60分鐘；所 述導(dǎo)電銀層是通過(guò)浸漬銀漿漿料然后再于50~200°C下烘干而形成的，所述銀漿漿料其固 含量為15~85wt%、粘度為120~800CP，且烘干時(shí)間為1~60分鐘。
[0039] 步驟（4)中：所述導(dǎo)電銀膏其固含