叠层片式聚合物固体铝电解电容器的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种叠层片式聚合物固体铝电解电容器的制备方法。
【背景技术】
[0002] 铝电解电容器是指在阀金属铝的表面上采用阳极氧化法生成一层薄的氧化铝作 为电介质，以电解质作为阴极而构成的电容器。铝电解电容器按照电解质状态分为液体铝 电解电容器和固体铝电解电容器。
[0003] 贴片型固体铝电解电容器是一种利用导电聚合物作电容器阴极的新型电子元件， 其具有一系列优点：如贴片型固体铝电解电容器的电解质为导电聚合物(主要有聚吡咯、聚 噻吩、聚苯胺或他们的衍生物），其具有高频低阻抗，优良的温度和频率特性;贴片型固体铝 电解电容器电解质为固体，在长期储存或使用过程中不会出现漏液、燃烧或爆炸，符合环保 安全要求;贴片型固体铝电解电容器体积较小，产品能经过高温无铅回流焊。
[0004] 贴片型固体铝电解电容器制作工艺复杂，需经过几十道的工序才能完成最终的产 品制作。固体铝电解电容器的电性能情况和铝箱化成，化学聚合，电化学聚合，被覆石墨层， 被覆银浆层等数道工序密切相关。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题，在于提供一种叠层片式聚合物固体铝电解电容器的制 备方法。
[0006] 本发明是这样实现的：一种叠层片式聚合物固体铝电解电容器的制备方法，包括 以下步骤：
[0007] (1)预处理:将化成铝箱切成预设的尺寸，在切好的化成铝箱设置一道隔离胶以形 成阴极区和阳极区;所述隔离胶的宽度为0.2~1.0_，所述阴极区的高度为4.0~5.2_;
[0008] (2)前处理:将经过（1)处理后的化成铝箱浸渍于质量分数为0.1%~5%的偶联剂 水溶液后，先自然干燥lmin~60min，然后在80~250°C高温下烘干lmin~60min;
[0009] 所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；
[0010] (3)化学聚合:将经过(2)处理后的化成铝箱采用还原液与氧化液分开交替浸渍进 行化学聚合形成第一导电聚合物层；
[0011] 所述还原溶液包括以下组分:0.1_10wt%的单体或其衍生物、0.01-lmol/L的掺杂 剂、0.01 wt %~5wt %的表面活性剂和去离子水；
[0012] 所述氧化溶液为质量分数0.5 %~20 %的氧化剂水溶液;所述氧化剂为氯化铁、对 甲苯磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、高锰酸钾中的一种；
[0013] (4)铝箱修补:将覆盖有第一导电聚合物层的化成铝箱通过浸渍电解液并加电方 式进行修补；
[0014] (5)电化学聚合:将覆盖有第一导电聚合物层的阳极区表面与外加电极相连接作 为阳极，以导电电极为阴极，在聚合液中加电进行聚合形成第二导电聚合物层；
[0015] (6)形成导电石墨层:将覆有第二导电聚合物层的化成铝箱浸渍于石墨浆料，然后 在50~200°C下烘干1~60min固化，从而在第二导电聚合物层上形成导电石墨层；
[0016] (7)形成导电银层:将经过(6)处理的化成铝箱浸渍于银浆浆料，在导电石墨层上 形成导电银层，再在50~200°C下烘干1~60min，得到电容器芯子；
[0017] (8)叠层:将电容器芯子阳极区多余的部分切掉，根据叠层层数将复数个电容器芯 子彼此焊接，并焊接在引线框上；用银膏将阴极区彼此连接，并粘接到引线框上，待银膏烘 干固化后电容器芯子就层叠在一起；
[0018] 所述银膏的固含量为65~95wt%，粘度为2000~13000CP;烘干温度为50~200°C， 烘干时间为1~60min;
[0019] (9)封装、吸湿、老化:将叠层后的电容器芯子用绝缘树脂封装，再对绝缘树脂进行 固化，得到电容器;对电容器进行吸湿气处理，最后对电容器进行老化处理。
[0020] 进一步地，所述隔离胶的设置是通过滚涂、刷涂、点胶方式将隔离胶覆盖在化成铝 箱表面，或者通过贴绝缘胶带的方式在化成铝箱表面形成一道隔离胶；当通过滚涂、刷涂、 点胶方式将绝缘胶覆盖在化成铝箱表面时，需将隔离胶固化后再进入下一道工序，且所述 固化是在室温固化2~24h，或者是在50~150°C高温固化1~120min。
[0021 ]进一步地，所述隔离胶为酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、聚酰亚胺树 脂中的至少一种；
[0022]进一步地，所述步骤(3)中，采用还原液与氧化液分开交替浸渍进行化学聚合的具 体操作方法如下：
[0023] 先浸渍于还原液中0.5-3min，接着在温度50-80°C下烘干0.5-30min烘干后，然后 浸入氧化液〇 . 5-3min，再在温度50-80°C下烘干0.5-30min烘干;重复上述操作，其中，浸入 氧化液的次数为2-10次，浸入还原液的次数为3-11次。
[0024] 进一步地，所述步骤（3)中，所述单体或其衍生物为吡咯、N-甲基吡咯、N-乙基吡 咯、3-辛酰基吡咯、噻吩、3，4-乙撑二氧噻吩、3-甲氧基噻吩、3-戊氧基噻吩、苯胺、4-叔丁基 苯胺、N-丁基苯胺或邻甲氧基苯胺中的一种;所述掺杂剂为烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐或烷 基苯磺酸盐中的一种;所述表面活性剂至少选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两 性表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种。
[0025] 进一步地，所述步骤(4)中，所述电解液为质量分数0.1~10%的化成电解质溶液， 所述化成电解质为磷酸、草酸、己二酸、柠檬酸、硼酸相应的铵盐中的一种；
[0026] 铝箱修补的各项参数如下：电解液的温度为0~95°C，所述修补电压为0.7~1.2倍 化成铝箱的赋能电压，修补时间为10_200min。
[0027] 进一步地，所述步骤(5)中，加电是指采用3或4个阶段恒流进行，其中电流值为0.1 ~2A，恒流总时间：1~120min;
[0028] 所述聚合液包含O.l-lOwt%的单体、0.01-lmol/L的电解质和去离子水;所述单体 为吡咯、噻吩、苯胺或吡咯的衍生物、噻吩的衍生物、苯胺的衍生物中的任一种;所述电解质 为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐或樟脑磺酸盐中的一种。 [00 29]进一步地，所述步骤(6)中，所述石墨衆料的固体含量为5~40wt%，粘度为10~ 100CP。
[0030]进一步地，所述步骤（7)中，所述银浆浆料的固含量为15~85wt %，粘度为120~ 800CP〇
[0031] 进一步地，所述步骤(9)中，所述封装是指将电容器芯子置于成型模具型腔中，通 过加热加压将绝缘树脂注入，并保持一定时间使绝缘树脂固化完成封装;然后在100~200 °C下高温固化0.5~24h;所述吸湿的温度为50~100°C，湿度为50wt%~100wt%，吸湿时间 为5min~72h;所述老化为先室温老化再高温老化，先在室温下升压，升压速度为0.1~3V/ min，升压到0.5~0.7倍赋能电压后先室温老化10~lOOmin，然后升压至1~1.35倍赋能电 压再在40~130°C下高温老化60~600min。
[0032] 本发明的优点在于:可以降低电容器的ESR，提高电容器的漏电流合格率，从而提 高产出率，具有显著的经济和社会效益。
【具体实施方式】
[0033] 一种叠层片式聚合物固体铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：
[0034] (1)预处理:将化成铝箱切成预设的尺寸，在切好的化成铝箱设置一道隔离胶以形 成阴极区和阳极区；所述隔离胶的宽度为0.2~1.0mm，所述隔离胶为酚醛树脂、环氧树脂、 有机硅树脂、氟碳树脂、聚酰亚胺树脂中的至少一种;所述阴极区的高度为4.0~5.2mm;所 述的化成铝箱是指中间层为铝层(A1)，铝层表面覆盖有多孔性三氧化二铝(A1203)的铝箱。
[0035] 所述隔离胶的设置是通过滚涂、刷涂、点胶方式将隔离胶覆盖在化成铝箱表面，或 者是通过贴绝缘胶带的方式在化成铝箱表面形成一道隔离胶；当通过滚涂、刷涂、点胶方式 将绝缘胶覆盖在化成铝箱表面时，需将隔离胶固化后再进入下一道工序，且所述固化是在 室温固化2~24h，或者是在50~150°C高温固化1~120min;当通过贴绝缘胶带的方式在化 成铝箱表面形成一道隔离胶时，可以直接进入下一道工序。
[0036] (2)前处理:将经过（1)处理后的化成铝箱浸渍于质量分数为0.1%~5%的偶联剂 水溶液后，先自然干燥lmin~60min，然后在80~250°C高温下烘干lmin~60min;
[0037] 所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
[0038] (3)化学聚合:将经过(2)处理后的化成铝箱采用还原液与氧化液分开交替浸渍进 行化学聚合形成第一导电聚合物层;具体为:先浸渍于还原液中〇. 5-3min，接着在温度50-80°C下烘干0.5-30min烘干后，然后浸入氧化液0.5-3min，再在温度50-80°C下烘干0.5-30min烘干;重复上述操作，其中，浸入氧化液的次数为2-10次，浸入还原液的次数为3-11 次；
[0039] 所述还原溶液包括以下组分:0.1-10wt%的单体或其衍生物、0.01-lmol/L的掺杂 剂、0.01 wt %~5wt %的表面活性剂和去离子水；
[0040] 所述单体或其衍生物为吡咯、N-甲基吡咯、N-乙基吡略、3-辛酰基吡咯、噻吩、3,4-乙撑二氧噻吩、3-甲氧基噻吩、3-戊氧基噻吩、苯胺、4-叔丁基苯胺、N-丁基苯胺或邻甲氧基 苯胺中的一种;所述掺杂剂为烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐或烷基苯磺酸盐中的一种;所述表 面活性剂至少选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面 活性剂中的一种；
[0041] 所述氧化溶液为质量分数0.5%~20%的氧化剂水溶液;所述氧化剂为氯化铁、对 甲苯磺酸铁、过硫酸铵、