導電聚合物電解質鋁電容器制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種導電聚合物電解質鋁電容器的制造方法，該制造方法的特點是將 在化學聚合生成導電聚合物的過程中，使電容器元件處于低氣壓氣氛中，并且對電容器元 件施加間斷性的電壓，使聚合過程中的高溫和應力對陽極箔的損傷及時得到修復，減小了 電容器的漏電流，提高了電容器的可靠性。
【背景技術】
[0002] 電容器是最常見的電子元器件之一，廣泛應用于各類電子產品之中。目前市場上 的電容器主要有鋁電解電容、薄膜電容、鉭電容、瓷介電容、獨石電容、紙介電容、云母電容、 陶瓷電容等，其中使用最廣的是鋁電容器，其產量約占全部電子組件的40%左右。
[0003] 鋁電容器最初使用液態電解質，其壽命短，等效串聯電阻大，同時安全性不好。后 來出現使用固體電解質的鋁電容器，先后發展出二氧化錳型鋁電容器、TCNQ型鋁電容器，后 來發展出導電聚合物電解質鋁電容器，導電聚合物的類型先后有聚苯胺、聚吡咯及其衍生 物、聚噻吩及其衍生物等類型。隨著鋁電容技術的發展和電解質的不斷改進，電容器的壽 命、等效串聯電阻（ESR)、耐紋波能力等性能得到了極大的提升。但是隨之出現了新的問題， 由于使用液態電解質的鋁電容器自我修復能力強，基本不存在漏電流的問題，而導電聚合 物電解質鋁電容器基本不具備自我修復能力，漏電流較大，同時，導電高分子材料內的有機 小分子物質導致元件內PH值降低，對陽極箔產生腐蝕作用。
[0004] 導電聚合物電解質鋁電容器通常的制造方法為（如圖1所示）：按照預設的額定 電壓和容量選擇原材料，將陽極箔、陰極箔、電解紙按照一定的寬度和長度裁切以后，重疊 并卷繞，并使用膠帶將卷繞結構固定住。將制作好的電容器元件浸入一定PH值的、具有緩 沖性的化成液中，施加電壓使陽極箔、陰極箔之間產生電勢差，對陽極化成鋁箔進行化成修 復，然后進行高溫碳化，使隔離層變為疏松多孔結構。碳化之后，浸漬制備導電聚合物的原 料溶液，將元件置于加熱裝置中進行一定程度、一定時間的加熱，使原料發生化學聚合反 應，生成導電聚合物。將聚合完成的元件使用膠板和鋁外殼進行密封，并清洗表面污漬之 后，施加電壓進行老化處理以降低漏電流，并進行分選剔除不良品。
[0005] 在該制作方法中，在聚合高溫環境中，組成電容器元件的陽極化成鋁箔不僅要受 到高溫引發的熱脹冷縮作用，還要受到由于原料聚合產生的應力作用，陽極化成箔上的氧 化鋁膜極易發生破裂，或者氧化鋁膜上的細小裂縫擴大導致漏電流增大，甚至短路。由于聚 合的時候沒有在缺陷產生的初期進行修復，導致缺陷擴大，后期老化效果不佳，導致產品不 合格。而且，該方法無法將有機小分子物質排出，在使用或者放置過程中，由于陽極箔受到 腐蝕，導電聚合物電解質鋁電容器的漏電流會增大導致性能不合格，甚至短路。
[0006] 目前在導電聚合物電解質鋁電容器行業，世界領先水平的制造技術(主要為日本 企業）全流程產品合格率也只有90%左右，其中，不合格品里面60%以上為漏電流不合格產 品。漏電流產生的主要原因就是高溫聚合產生的陽極箔氧化層損傷，如果能夠消除損傷，可 以將產品合格率提高到95%以上。
[0007] 當前消除這種損傷的主要措施是在電容器組裝完成后施加電壓進行老化，使受損 部位鈍化減少漏電流。但是，有的損傷太大，無法使損傷部位完全鈍化，甚至使受損部位擴 大導致產品短路。如果能夠在損傷產生之前或者損傷產生的同時進行修復，那么絕大多數 損傷就不會產生或者產生初期就被制止，產品的漏電狀況可以得到極大的改善，漏電不合 格品的數量大大減少，總合格率上升。而當前排出有機小分子物質主要靠聚合時的高溫，但 是由于電容器元件是卷繞結構，包裹緊密，而且聚合溫度普遍低于200°C，排出效果不明顯。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于提出一種導電聚合物電解質鋁電容器制造方法，解決現有產品 漏電流大的問題。
[0009] 本發明的另一目的在于提出一種導電聚合物電解質鋁電容器制造方法，解決現有 制造工藝漏電不良產品比例過高的問題，提高產品總合格率。
[0010] 為了達到以上兩個目的，本發明以下技術方案(如圖2所示):一種導電聚合物電解 質鋁電容器的制造方法，其步驟包括：裁切鋁箔和電解紙，重疊在一起進行卷繞并固定，然 后焊接正、負極引線；將制作的電容器元件浸泡到化成液中，施加電壓對陽極化成鋁箔進行 修復，然后將修復后的電容器元件置于高溫下放置一定的時間；待電容器元件冷卻后，元件 浸漬單體和氧化劑溶液；將浸漬了單體和氧化劑溶液的元件放入控溫裝置中，進行加熱聚 合；聚合完成后，用橡膠塞和鋁外殼對元件進行密封，清洗去除油垢；進行老化分選。其特 征在于：加熱聚合過程中，使元件處于負壓氣氛中，聚合溫度呈梯度變化，并且對元件施加 梯度變化的直流電壓。
[0011] 上述導電聚合物電解質鋁電容器制造方法中，在加熱聚合進行了至少1小時后施 加直流電壓。
[0012] 上述導電聚合物電解質鋁電容器制造方法中，施加給元件的直流電壓先梯度升 高至高于額定電壓，最后降低至額定電壓，最高直流電壓為額定電壓的110%-140%，優選 115%-130%，最低直流電壓為額定電壓的70%-90%，優選80%-90%， 上述導電聚合物電解質鋁電容器制造方法中，元件放入控溫裝置中后，溫度先梯度升 高，最后一個梯度降低，最后一個梯度溫度為l〇〇°C -150°C，優選120°C -140°C，最高聚合溫 度為 120°C _200°C，優選 130°C _180°C。
[0013] 上述導電聚合物電解質鋁電容器制造方法中，同時施加最高聚合溫度和最高直流 電壓的時間為0-1小時，優選〇-〇. 5小時。
[0014] 上述導電聚合物電解質鋁電容器制造方法中，每一個梯度溫度施加直流電壓的時 間為0-60分鐘，優選0-40分鐘。
[0015] 上述導電聚合物電解質鋁電容器制造方法中，在聚合進行了至少2小時之后對元 件施加負壓氣氛，并且保持至聚合結束，負壓氣氛為〇-〇. 8個標準大氣壓，優選0-0. 5個標 準大氣壓。
[0016] 在聚合過程中，在高溫作用下，陽極箔受到熱脹冷縮作用和導電高分子聚合產生 的應力作用，極易破裂產生缺陷，在本發明中，在聚合過程中對元件施加直流電壓，缺陷部 位可以立即得到修復，減小了元件的漏電流。
[0017] 高溫下長時間的電壓負荷會使陽極箔因疲勞受到損傷，甚至可能導致短路，本發 明限制了施加直流電壓的時間，避免施加直流電壓的時間過長，使直流電壓呈間斷性，既可 以對陽極箔起到修復作用，也防止了由于長時間在高溫下施加電壓導致的陽極箔損傷。
[0018] 本發明中，在聚合進行了一段時間、絕大部分單體已經發生了聚合反應之后才開 始施加直流電壓，防止了在直流電壓的作用下，單體或者氧化劑的組分與陽極箔或者陰極 箔發生化學反應損害元件性能。
[0019] 在本發明中，在最高溫度之后又在較低的溫度下聚合了一定的時間，是為了對最 高溫度聚合時施加電壓造成的瑕疵進行修補，減少漏電流大小。
[0020] 本發明中，除了在聚合過程中對元件施加電壓以外，在元件進行密封和清洗之后 再次施加電壓進行老化，可以修復元件在密封和清洗過程中因受到外力對陽極化成鋁箔造 成的損傷，減小產品漏電流，降低產品漏電不良出現的概率。
[0021] 本發明中，在聚合達到一定程度時，施加負壓氣氛，在負壓氣氛下，單體或者氧化 劑中的有機小分子物質會揮發為氣體逸出，密封后的電容器元件內不含有機小分子物質， 電解質不會產生電離，因此，陽極箔、陰極箔不會受到電離產生的酸性物質的影響，減少了 元件漏電流增大的可能性。
[0022] 根據本發明揭示的聚合物電解質鋁電容器制造方法方法，制得的電容器漏電流 小，合格率高。
【附圖說明】
[0023] 圖1為常規導電聚合物電解質鋁電容器制造流程圖。
[0024] 圖2為本發明技術方案流程圖。
[0025] 圖3為聚合過程中，溫度（T)、電壓（U)、聚合裝置內壓強與時間（T)關系圖，圖中， h為開始施加負壓氣氛時間，h為結束負壓氣氛時間。本附圖是舉例對本發明中聚合工藝 進行說明，不是對本發明的限定，例如，本發明可以使用二段或者四段的階梯變化溫度，而 不僅僅是本附圖中的五段溫度。
【具體實施方式】
[0026] 為了進一步說明，下面具體結合實施例對本發明做出進一步的闡述。在以下實施 例中，單體為3, 4-二氧乙烯噻吩，氧化劑為對甲苯磺酸鐵，聚合物電解質鋁電容器規格為 額定電壓6. 3V，容量560 μ F，尺寸Φ 8*8 (mm).，每一實施例制作100顆產品，并測試容量 (Cap)、損失角（DF)、等效串聯電阻（ESR)、漏電流（IX)。
[0027] 對比實施例1 裁切鋁箔和電解紙，重疊在一起進行卷繞并固定；將卷繞后的電容器元件浸泡到化成 液中，施加電壓對陽極化成鋁箔進行化成修復；將化成修復后的元件置于高溫下，使隔離層 部分成分碳化分解；元件分別浸漬3, 4-二氧乙烯噻吩和對甲苯磺酸鐵溶液；將浸漬了原料 溶液的元件固定在與可調節電源相連的排架上，放入控溫裝置中，按照50°C (120分鐘)、 80°C (60分鐘)、105°C (60分鐘)、170°C (30分鐘)、125°C (30分鐘)的溫度-時間設置控 制溫度聚合完成后，用橡膠塞和鋁外殼對元件進行密封，清洗去除油垢，高溫裝置中施加電 壓進行老化分選。
[0028] 對比實施例2 裁切鋁箔和電解紙，重疊在一起進行卷繞并固定；將卷繞后的電容器元件浸泡到化