一种叠层片式聚合物固体铝电解电容器的制备方法
【专利说明】一种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] 本发明涉及一种电解电容器的制备方法，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] 液体铝电解电容器在产品电压和产品容量方面具有较大优势，其可以制作成很高 电压和很大容量的电容器。但是，液体铝电解电容器具有一系列缺点：如液体铝电解电容器 的电解质为液体，在长期储存或使用过程中有可能会出现漏液、燃烧或爆炸，存在一定的安 全隐患；液体铝电解电容器的高频特性和滤波效果较差；此外，在电子产品日益追求小型 化的今天，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小，特别是大规模、高集成1C，不得不采用表 面贴片兀件，以提尚广量，提尚生广效率以及降低生广成本。
[0004] 贴片型固体铝电解电容器的出现和发展正是适应了这样的市场需求。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。
[0005] 但是现有的贴片型固体铝电解电容器制作不仅工艺复杂，需经过几十道的工序才 能完成最终的产品制作，而且ESR较高、漏电流合格率较低、所生产聚合物固体铝电解电容 器的合格率不太理想。
[0006] 为了从整个生产经济及社会效益方面考量，研究出一种能够降低ESR、提高漏电 流合格率、及电容器合格率较理想的固体铝电解电容器的制备方法是从业人员所迫切期望 地。 【
【发明内容】
】
[0007] 本发明所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，能够明显降低聚合物固体铝电解电容器的ESR，并提高漏电流合格率，从而提高 所生产聚合物固体铝电解电容器的合格率。
[0008] 本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种叠层片式聚合物固体铝电 解电容器的制备方法，该制备方法包括如下操作步骤：
[0009] (1)将化成铝箱切成所需的尺寸，之后于化成铝箱上设置一道隔离胶，该隔离胶将 化成铝箱分成阴极区和阳极区；
[0010] (2)将化成铝箱的阴极区浸入预处理溶液中进行预处理，控制预处理溶液的温度 为3~40°C并加电压为0. 9~1. 1倍化成铝箱的赋能电压，保持电压恒定，预处理时间为 10-100 分钟；
[0011] (3)将预处理好的化成铝箱浸入电解液中进行修补，控制电解液的温度为3~ 95°C并加电压为0. 7~1. 2倍化成铝箱的赋能电压，保持电压恒定，修补的时间为10-200 分钟；
[0012] (4)将修补好的化成铝箱进行前处理，具体为：将修补好的化成铝箱浸入前处理 溶液中，接着取出进行干燥；该前处理溶液为偶联剂的水溶液，且偶联剂的水溶液中偶联剂 的重量百分比为0. 1~5wt% ;
[0013] (5)前处理完成后，采用化学聚合方法在化成铝箱表面形成导电聚合物层，然后进 行再次修补；接着采用电化学聚合工艺在导电聚合物层上再次形成另一导电聚合物层；之 后在该另一导电聚合物层上面形成导电石墨层并将其固化；导电石墨层固化后，再在导电 石墨层上面形成导电银层并固化，则得到基本芯子；
[0014] (6)根据设定的叠层层数，将所得基本芯子的阳极区焊接于引线框的阳极上，用导 电银膏将基本芯子的阴极区粘接到引线框的阴极上，将导电银膏固化后基本芯子就层叠在 一起形成电容器芯子；
[0015] (7)将叠层完的电容器芯子用绝缘树脂进行封装，封装完成后对绝缘树脂进行固 化，从而形成电容器。
[0016] 进一步地，所述步骤（1)中的隔离胶是通过滚涂、刷涂或点胶的方式将绝缘胶覆 于化成铝箱表面上；所述绝缘胶为酚醛树脂胶、环氧树脂胶、有机硅树脂胶、氟碳树脂胶、聚 酰亚胺树脂胶中的至少一种。
[0017] 进一步地，所述步骤（1)中，隔离胶是通过在化成铝箱表面上贴绝缘胶带形成的。
[0018] 进一步地，所述步骤（2)中，预处理溶液为磷酸、草酸、己二酸、柠檬酸、硼酸中的 任一种水溶液，且该预处理溶液中溶质的重量百分比为〇. 2~10wt%。
[0019] 进一步地，所述步骤（3)中，电解液为磷酸、草酸、己二酸、柠檬酸、硼酸相应的铵 盐中的任一种水溶液，且该电解液中铵盐的的重量百分比为〇. 1~l〇wt%。
[0020] 进一步地，所述步骤（4)中，前处理溶液中的水为去离子水，且偶联剂为硅烷偶联 剂、钛酸酯偶联剂中的一种；干燥为自然干燥和高温烘干；其中，自然干燥的时间1分钟~1 小时；高温烘干的温度为80~250°C，时间为1分钟~1小时。
[0021] 进一步地，所述步骤（5)中，化学聚合方法具体为：将化成铝箱浸入单体还原液 中，取出并烘干，接着浸入氧化液，再取出烘干，重复上述操作，浸入单体还原液的次数为 3-11次，浸入氧化液的次数为2-10次；且每次浸入单体还原液的停留时间为0. 5-3分钟， 烘干温度为50-80°C，烘干时间为0. 5-30分钟；每次浸入氧化液的停留时间为0. 5-3分钟， 烘干温度为50-80°C，烘干时间为0. 5-30分钟；其中：
[0022] 单体还原液组成为：单体或其衍生物、掺杂剂和溶剂；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任一种，单体或其衍 生物在单体还原液中的重量百分比为〇. 1-lOwt% ;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任一种，其浓度为0. 01-lmol/L ;所述溶剂为去离子水；
[0023] 氧化液组成为：氧化剂和溶剂；所述氧化剂为氯化铁、对甲苯磺酸铁、过硫酸铵、 过硫酸钠、高锰酸钾中的任一种，氧化剂在氧化液中的重量百分比为0. 5%~20wt% ;所述 溶剂为去离子水。
[0024] 进一步地，所述步骤（5)中，电化学聚合工艺具体为：将已通过化学聚合方法形成 导电聚合物层的阳极体表面与外加电极相连接作为阳极，以导电电极为阴极，在电化学聚 合溶液中加电进行聚合形成另一导电聚合物层；且该电化学聚合是通过3或4个阶段恒流 来实现的，电流值为〇. 1~2A，恒流时间为1~120分钟；
[0025] 所述电化学聚合溶液的组成为：单体、电解质和溶剂；所述单体为吡咯、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种；单体在电化学聚合溶液中的 重量百分比为〇. l-l〇wt% ;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；电解质的浓度为〇. 01-lmol/L ;所述溶剂为去离子 水。
[0026] 所述导电石墨层是通过浸渍石墨浆料后再于50~200°C下烘干而形成的，所述石 墨浆料其固含量为5~40wt%、粘度为10~100CP，且烘干时间为1~60分钟；
[0027] 所述导电银层是通过浸渍银浆浆料然后再于50~200°C下烘干而形成的，所述银 浆浆料其固含量为15~85wt%、粘度为120~800CP，且烘干时间为1~60分钟。
[0028] 进一步地，所述步骤（6)中：所述导电银膏其固含量为65~95wt %、粘度为 2000~13000CP ;其烘干温度为50~200°C，烘干时间为1~60分钟。
[0029] 进一步地，所述步骤（7)中，所述封装是指将电容器芯子放置于成型模具型腔中， 通过加热加压将绝缘树脂注入，注入完成后保持至绝缘树脂固化即完成封装；固化完成后 再进行高温后固化，所述高温其温度为100~200°C，固化时间为0. 5~24个小时。
[0030] 本发明的有益效果在于：
[0031] 通过本发明制备方法能够明显降低聚合物固体铝电解电容器的ESR，并提高漏电 流合格率，从而提高所生产聚合物固体铝电解电容器的合格率，即提高产出率，进而具有显 著的经济和社会效益。 【【具体实施方式】】
[0032] 本发明一种叠层片式聚合物固体铝电解电容器的制备方法，该制备方法包括如下 操作步骤：
[0033] (1)将化成铝箱切成所需的尺寸，之后于化成铝箱上设置一道隔离胶，该隔离胶将 化成铝箱分成阴极区和阳极区；
[0034] (2)将化成铝箱的阴极区浸入预处理溶液中进行预处理，控制预处理溶液的温度 为3~40°C并加电压为0. 9~1. 1倍化成铝箱的赋能电压，保持电压恒定，预处理时间为 10-100 分钟；
[0035] (3)将预处理好的化成铝箱浸入电解液中进行修补，控制电解液的温度为3~ 95°C并加电压为0. 7~1. 2倍化成铝箱的赋能电压，保持电压恒定，修补的时间为10-200 分钟；
[0036] (4)将修补好的化成铝箱进行前处理，具体为：将修补好的化成铝箱浸入前处理 溶液中，接着取出进行干燥；该前处理溶液为偶联剂的水溶液，且偶联剂的水溶液中偶联剂 的重量百分比为0. 1~5wt% ;
[0037] (5)前处理完成后，采用化学聚合方法在化成铝箱表面形成导电聚合物层，然后进 行再次修补；接着采用电化学聚合工艺在导电聚合物层上再次形成另一导电聚合物层；之 后在该另一导电聚合物层上面形成导电石墨层并将其固化；导电石墨层固化后，再在导电 石墨层上面形成导电银层并固化，则得到基本芯子；
[0038] (6)根据设定的叠层层数，将所得基本芯子的阳极区焊接于引线框的阳极上，用导 电银膏将基本芯子的阴极区粘接到引线框的阴极上，将导电银膏固化后基本芯子就层叠在 一起形成电容器芯子；
[0039] (7)将叠层完的电容器芯子用绝缘树脂进行封装，封装完成后对绝缘树脂进行固 化，从而形成电容器。
[0040] 其中：步骤（1)中的隔离胶可以是通过滚涂、刷涂或点胶的方式将绝缘胶覆于化 成铝箱表面上，也可以是通过在化成铝箱表面上贴绝缘胶带形成的；所述绝缘胶为酚醛树 脂胶、环氧树脂胶、有机硅树脂胶、氟碳树脂胶、聚酰亚胺树脂胶中的至少一种。步骤（2) 中的预处理溶液为磷酸、草酸、己二酸、柠檬酸、硼酸中的任一种水溶液，且该预处理溶液中 溶质的重量百分比为0.2~10wt%。步骤（3)中的电解液为磷酸、草酸、己二酸、柠檬酸、 硼酸相应的铵盐中的任一种水溶液，且该电解液中铵盐的的重量百分比为0. 1~l〇wt%。 步骤（4)中，前处理溶液中的水为去离子水，且偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一 种；干燥为自然干燥和高温烘干；其中，自然干燥的时间1分钟~1小时；高温烘干的温度 为80~250°C，时间为1分钟~1小时。
[0041] 步骤（5)中，化学聚合方法具体为：将化成铝箱浸入单体还原液中，取出并烘 干，接着浸入氧化液，再取出烘干，重复上述操作，浸入单体还原液的次数为3-11次，浸入 氧化液的次数为2-10次；且每次浸入单体还原液的停留时间为0. 5-3分钟，烘干温度为 50-80°C，烘干时间为0. 5-30分钟；每次浸入氧化液的停留时间为0. 5-3分钟，烘干温度为 50-80°C，烘干时间为0. 5-30分钟；单体还原液组成为：单体或其衍生物、掺杂剂和溶剂；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 的任一种，单体或其衍生物在单体还原液中的重量百分比为〇. 1-lOwt% ;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任一种，其浓度为〇. 01-lmol/L ;所述溶剂为 去离子水；氧化液组成为：氧化剂和溶剂；所述氧化剂为氯化铁、对甲苯磺酸铁、过硫酸铵、 过硫酸钠、高锰酸钾中的任一种，氧化剂在氧化液中的重量百分比为〇. 5%~20wt% ;所述 溶剂为去离子水。
[0042] 步骤（5)中，再次修补：将化学聚合方法处理后的化成铝箱浸入电解液中进行修 补，控制电解液的温度为3~95°C并加电压为0. 7~1. 2倍化成铝箱的赋能电压，保持电压 恒定，修补的时间为10-200分钟。
[0043] 步骤（5)中，电化学聚合工艺具体为：将已通过化学聚合方法形成导电聚合物层 的阳极体表面与外加电极相连接作为阳极，以导电电极为阴极，在电化学聚合溶液中加电 进行聚合形成另一导电聚合物层；且该电化学聚合是通过3或4个阶段恒流来实现的，电 流值为0. 1~2A，恒流时间为1~120分钟；电化学聚合溶液的组成为：单体、电解质和 溶剂；所述单体为吡咯、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 种；单体在电化学聚合溶液中的重量百分比为〇. l-l〇wt% ;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；电解质的浓度为 0· Ol-lmol/L ;所述溶剂为去离子水。
[0044] 步骤（5)中，导电石墨层是通过浸渍石墨浆料后再于50~200°C下烘干而形成的， 所述石墨浆料其固含量为5~40wt%、粘度为10~100CP，且烘干时间为1~60分钟；导 电银层是通过浸渍银浆浆料然后再于50~200°C下烘干而形成的，所述银浆浆料其固含量 为15~85wt%、粘度为120~800CP，且烘干时间为1~60分钟。
[0045] 步骤（6)中，导电银膏其固含量为65~95wt%、粘度为2000~13000CP ;其烘干 温度为50~200°C，烘干时间为1~60分钟。
[0046] 步骤（7)中，封装是指将电容器芯子放置于成型模具型腔中，通过加热加压将绝 缘树脂注入，注入完成后保持至绝缘树脂固化即完成封装；固化完成后再进行高温后固化， 所述高温其温度为100~200°C，固化时间为0. 5~24个小时。
[0047] 需要说明的是，为了避免提高电容器的品质，将制备所得的电容器进行后处理，即 依次进行吸湿处理与老化处理；吸湿处理的温度为50~100°C、湿度为50~100%、吸湿时 间为5分钟~72小时；老化处理分为室温老化和高温老化，具体为