專利名稱：固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及固體電解電容器生產過程中的具體工序，特別涉及固體電解電容器形 成固體電解質層的化學聚合工藝。
背景技術：
電容器屬于電子信息產業基礎元器件產品，是一種使用最廣，用量最大，且不可取 代的電子元件，其產量約占電子元件的40%，隨著電子信息產業的發展，電子信息產品產 量、品種不斷增加，與之配套的電容器的需求量也不斷增長。電容器的性能、品種與質量直 接決定或影響著電子信息產品的發展。為了解決傳統液體電解電容器適應表面貼裝技術、 片式化、小型化，必須解決電解質的固體化。固體電解電容器具有體積更小、性能更好、寬 溫、長壽命、耐高頻、高可靠性和高環保等諸多優點，適應電子整機小型化、高頻化、高速化、 高可靠、高環保的發展趨勢和表面貼裝技術要求。固體電解電容器是在鋁、鉭、鈮、鈦等閥金屬或一氧化鈮等氧化物的表面采用陽極 氧化法生成一薄層氧化物作為電介質，以固體電解質作為陰極而構成的電容器。該類型的 固體電解電容器的固體電解質可以為導電性聚合物，比如聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺或其衍生 物。導電高分子的聚合條件對固體電解電容器的化學聚合過程和聚合物的性質有很大影 響，特別是聚合溶液的溫度，對其反應速度和聚合得到的導電聚合物的導電性能有重要影 響。在不同的聚合溶液溫度條件下，導電聚合物的聚合速度和導電聚合物的導電性能差異 很大，同樣地，把導電聚合物應用于聚合物固體電解電容器中時，在不同的聚合溶液溫度條 件下聚合得到導電聚合物膜然后形成成的固體電解電容器，其固體電容器的容量、損耗和 ESR也有較大差異。
公開日為2008年02月20日的中國專利號為200510041690. 6的發明專利，其名 稱為《固體片式電解電容器的制造方法》，該專利文獻中公開了固體電解電容器的化學聚合 過程，在形成預導電層即第一固體電解質層的化學聚合過程中，對聚合溶液的溫度范圍沒 有進行限定，在超出合適溫度范圍形成的導電層的導電性能不能得到控制，從而導致固體 電解電容器的性能不能達到預期的目的。
公開日為2009年07月22日的公開號為CN101486836的中國發明專利，其名稱 為《導電性高分子溶液、導電性高分子涂膜導電性高分子溶液的形成方法以及固體電解電 容器》，該專利文獻中公開了一種卷繞式固體電容器的化學聚合工藝，其化學聚合溶液主要 為聚合物與溶劑形成的混合溶液，聚合物可以是聚吡咯、噻吩等，其是直接將聚合物應用于 該工藝，工藝過程是將上述溶液浸到閥金屬(鋁箔)上，然后將溶劑烘干除去。該專利文獻 中，混合溶液的溫度可以控制在-30-200°C的范圍內。
公開日為2007年09月12日的公開號為CN101034629的中國發明專利，其名稱 為《一種卷繞型固體電解電容器的制造方法》，該專利文獻中也公開了一種卷繞式固體電 容器的化學聚合工藝，其化學聚合溶液是氧化劑與單體的混合溶液，該工藝是將氧化液與 還原液混合在一起，為防止氧化劑與單體反應，該專利文獻中，混合溶液的溫度可以控制
3在-70-60°C的范圍內。
公開日為2006年05月17日的公開號為CN1773640的中國發明專利，其名稱為 《固體電解電容器及其制造方法》，該專利文獻中也公開了卷繞式固體電容器(非片式)的 化學聚合工藝，其化學聚合溶液也是氧化劑與單體的混合溶液，采用的溶劑是有機溶劑，該 工藝是將氧化液與單體液混合在一起，為防止氧化劑與單體反應，該專利文獻中，混合溶液 的溫度可以控制在20-35°C的范圍內。
發明內容本發明要解決的技術問題，在于提供一種固體電解電容器形成固體電解質層的化 學聚合工藝，通過對導電聚合物聚合溶液的溫度范圍進行限定，保證導電聚合物的聚合過 程是可控的，從而使得形成得到的固體電解電容器的性能也是可控的，能夠解決現有技術 中存在的聚合溶液的溫度范圍沒有進行限定，在超出合適溫度范圍形成的導電層的導電性 能不能得到控制，導致固體電解電容器的性能不能達到預期的目的的問題。本發明是通過采用以下技術方案解決上述技術問題的固體電解電容器形成固體 電解質層的化學聚合工藝，所述化學聚合工藝包括將已形成氧化膜介質的陽極體表面置于 氧化液中浸泡一定時間的氧化液浸液步驟以及置于單體溶液中浸泡一定時間的單體溶液 浸液步驟，其中，所述單體溶液浸液步驟中，將所述單體溶液的溫度范圍控制在10-50°C。進一步地，所述氧化液浸液步驟中，所述的氧化液溫度為5-35°C。進一步地，所述單體溶液浸液步驟中，將所述單體溶液的溫度范圍控制在 15-40 "C。進一步地，所述單體溶液至少包含單體、摻雜劑和溶劑。進一步地，所述單體可以為吡咯、噻吩、苯胺或吡咯的衍生物、噻吩的衍生物、苯胺 的衍生物。進一步地，所述摻雜劑可以為對甲苯磺酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基磺酸 鹽、萘磺酸鹽、烷基水楊酸、苯甲酸鹽或樟腦磺酸鹽。進一步地，所述氧化液至少包含氧化劑和溶劑，所述氧化劑為高錳酸鉀、過氧化 氫、三價鐵鹽或過硫酸鹽中的至少一種。進一步地，所述氧化液浸液步驟后包括清洗烘干的步驟，所述單體溶液浸液步驟 后也包括清洗烘干的步驟。進一步地，所述固體電容器的生產工藝主要包括在電容器陽極體表面上形成氧 化膜介質的工序；在氧化膜介質外表面上形成固體電解質層的工序；在固體電解質層外 表面形成含碳陰極層的工序；在含碳陰極層外表面形成含銀陰極層的工序；制得電容器元 件，將電容器元件組裝并封裝，制得固體電解電容器的工序，所述固體電解質層的形成采用 化學聚合方法或者化學聚合與電化學聚合結合的方法。進一步地，所述固體電解電容器的陽極體可以為閥金屬及氧化物，所述閥金屬可 以為鋁、鉭、鈮或鈦，所述氧化物為一氧化鈮。本發明所涉及的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝具有如下有 益效果通過控制化學聚合過程中單體溶液的溫度范圍在10-50°C，使得聚合得到的導電 聚合物層的性質可控，從而使得形成得到的聚合物電解電容器的性能可控，并且，在該溶液溫度范圍下形成得到的電解電容器的電容量、損耗、ESR等性能更好。
具體實施方式本發明所涉及的固體電解電容器的生產工藝主要包括在電容器陽極體表面上形 成氧化膜介質的工序；在氧化膜介質外表面上形成固體電解質層的工序；在固體電解質層 外表面形成含碳陰極層的工序；在含碳陰極層外表面形成含銀陰極層的工序；制得電容器 元件，將電容器元件組裝并封裝，制得固體電解電容器的工序。以閥金屬為鋁的固體電解電 容器為例，在氧化膜介質外表面上形成固體電解質層的工序是通過采用化學聚合的工藝在 鋁箔表面上形成第一固體電解質層，然后第一固體電解質層表面通過電化學聚合的方法形 成第二固體電解質層。具體地，化學聚合工藝中，是先將鋁箔置于氧化液中浸泡一定時間， 然后取出烘干，再將鋁箔置于單體溶液中浸泡一定時間取出烘干，重復循環上述的步驟多 次后在鋁箔表面形成固體電解質層，所述氧化液可以為高錳酸鉀、過氧化氫、三價鐵鹽、過 硫酸鹽的水溶液，首選為包含高錳酸鉀的溶液；所述單體溶液可以為單體和摻雜劑組成的 混合水溶液，所述單體可以為吡咯、噻吩、苯胺或吡咯的衍生物、噻吩的衍生物、苯胺的衍生 物，首選吡咯及吡咯衍生物；所述摻雜劑可以為對甲苯磺酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十二烷 基磺酸鹽、萘磺酸鹽、烷基水楊酸鹽、苯甲酸鹽、樟腦磺酸鹽，首選對甲苯磺酸鹽。所述單體 溶液的溫度范圍控制在10-50°C，所述的氧化液溫度為5-35°C。實施例1在化學聚合工藝中，先將包含氧化鋁13VF鋁箔(有效面積3. 5mmX4.0mm)置于 0. 3M的KMnO4水溶液中浸泡1分鐘，取出烘干，再在pH值為0. 5含0. 4M的Py (吡咯單體) 和0. 5M的對甲苯磺酸鹽的混合水溶液中浸泡2分鐘，取出烘干，重復重復以上步驟3次后 清洗烘干，即在鋁箔表面形成第一固體電解質層聚吡咯。其中，通過水浴控溫，保持單體溶 液的溫度為20°C。氧化液溫度在5-35°C的室溫范圍內均可。化學聚合工藝完成后，然后在 第一固體電解質層表面通過電化學聚合的方法形成第二固體電解質層聚吡咯。在固體電解 質層外表面依次形成含碳陰極層，含銀陰極層；制得單片電容器元件，將單片電容器元件疊 層并封裝，制得固體鋁電解電容器。實施例2與實施例1不同的是，通過水浴控溫，保持單體溶液的溫度為30°C。實施例3與實施例1不同的是，通過水浴控溫，保持單體溶液的溫度為35°C。實施例4與實施例1不同的是，通過水浴控溫，保持單體溶液的溫度為40°C。對比例1與實施例1不同的是，通過水浴控溫，保持單體溶液的溫度為5°C。對比例2與實施例1不同的是，通過水浴控溫，保持單體溶液的溫度為70°C。通過應用上述的化學聚合工藝，最后疊6層，形成成6. 3V/100 μ F電容器，上述各 實施例與對比例所測得的30只電容器的電容量、損耗、ESR的平均值數據如表1所示。表1實施例與對比例電性能比較表
5 表1的數據顯示，通過將固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合的單體溶 液溫度控制在合適的范圍內，所得到的電容器的電性能明顯優于對比例。
權利要求
固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝，所述化學聚合工藝包括將已形成氧化膜介質的陽極體表面置于氧化液中浸泡一定時間的氧化液浸液步驟以及置于單體溶液中浸泡一定時間的單體溶液浸液步驟，其特征在于所述單體溶液浸液步驟中，將所述單體溶液的溫度范圍控制在10 50℃。
2.根據權利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合溶液，其特征 在于所述氧化液浸液步驟中，所述的氧化液溫度為5-35°C。
3.根據權利要求1或2所述的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合溶液，其 特征在于所述單體溶液浸液步驟中，將所述單體溶液的溫度范圍控制在15-40°C。
4.根據權利要求1或2所述的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝，其 特征在于所述單體溶液至少包含單體、摻雜劑和溶劑。
5.根據權利要求4所述的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝，其特征 在于所述單體可以為吡咯、噻吩、苯胺或吡咯的衍生物、噻吩的衍生物、苯胺的衍生物。
6.根據權利要求4所述的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝，其特征 在于所述摻雜劑可以為對甲苯磺酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基磺酸鹽、萘磺酸鹽、烷 基水楊酸、苯甲酸鹽或樟腦磺酸鹽。
7.根據權利要求1或2所述的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝，其 特征在于所述氧化液至少包含氧化劑和溶劑，所述氧化劑為高錳酸鉀、過氧化氫、三價鐵 鹽或過硫酸鹽中的至少一種。
8.根據權利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝，其特征 在于所述氧化液浸液步驟后包括清洗烘干的步驟，所述單體溶液浸液步驟后也包括清洗 烘干的步驟。
9.根據權利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝，其特征 在于所述固體電容器的生產工藝主要包括在電容器陽極體表面上形成氧化膜介質的工 序；在氧化膜介質外表面上形成固體電解質層的工序；在固體電解質層外表面形成含碳陰 極層的工序；在含碳陰極層外表面形成含銀陰極層的工序；制得電容器元件，將電容器元 件組裝并封裝，制得固體電解電容器的工序，所述固體電解質層的形成采用化學聚合方法 或者化學聚合與電化學聚合結合的方法。
10.根據權利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合溶液，其特 征在于所述固體電解電容器的陽極體可以為閥金屬及氧化物，所述閥金屬可以為鋁、鉭、 鈮或鈦，所述氧化物為一氧化鈮。
全文摘要
本發明提供了固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝，所述化學聚合工藝包括將已形成氧化膜介質的陽極體表面置于氧化液中浸泡一定時間的氧化液浸液步驟以及置于單體溶液中浸泡一定時間的單體溶液浸液步驟，所述單體溶液浸液步驟中，將所述單體溶液的溫度范圍控制在10-50℃。所述氧化液浸液步驟中，所述的氧化液溫度為5-35℃。本發明實現的固體電解電容器形成固體電解質層的化學聚合工藝使得通過該化學聚合工藝生產出來的電解電容器的性能更加可控，并且，在該溫度范圍下形成得到的電解電容器的電容量、損耗、ESR等性能更好。
文檔編號H01G9/025GK101894671SQ20101020767
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月23日 優先權日2010年6月23日
發明者張易寧, 林俊鴻 申請人:福建國光電子科技股份有限公司