專利名稱：制造固體電解電容器的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造固體電解電容器的設(shè)備，尤其是具有由導(dǎo)電聚合物制成的固體電解層的這類電解電容器。
近幾年，高速數(shù)字信號(hào)處理得到了快速發(fā)展，多媒體設(shè)備已具備了高速特征以及小型的尺寸。附帶地，不斷地需要使用用于高頻驅(qū)動(dòng)的更小型更平坦的電源，因此，現(xiàn)在穩(wěn)定性和噪聲減少已成為一個(gè)重要的因素。在這些情況下，希望固體電解電容器(重要的電路元件部件之一)具有低的ESR(等效串聯(lián)電阻)，從而適應(yīng)電壓的快速變化，還希望它具有小型的尺寸和大的容量，從而可以表面安裝。
一種具有由導(dǎo)電聚合物制成的固體電解層的固體電解電容器可滿足這一需要。以下，將討論這種固體電解電容器。


圖12A示出標(biāo)準(zhǔn)固體電解電容器60的剖面圖。固體電解電容器60包括嵌入覆蓋樹脂49的電容器元件45，陽(yáng)極和陰極端46和47的各部分暴露于其外部。
電容器元件45由多孔陽(yáng)極元件40、在陽(yáng)極元件40的一個(gè)表面上形成的介質(zhì)氧化膜42、在介質(zhì)氧化膜42上形成的固體電解層43以及在固體電解層43上形成的陰極層44構(gòu)成。圖12B是示出陽(yáng)極元件40的局部放大圖。如圖12B所示，多孔陽(yáng)極元件40的表面上具有多個(gè)微孔62。
通過(guò)把整流作用(valve action)金屬(例如，鉭)的粉末壓成預(yù)期的形狀然后燒結(jié)來(lái)獲得多孔陽(yáng)極元件40，在陽(yáng)極元件40中嵌入了鉭絲形式的陽(yáng)極引線41，陽(yáng)極引線的一部分暴露于外部。陽(yáng)極引線41與陽(yáng)極端46相連。通過(guò)對(duì)陽(yáng)極元件40的表面進(jìn)行陽(yáng)極化來(lái)獲得介質(zhì)氧化膜42。固體電解層43由諸如聚吡咯(polypyrrole)等導(dǎo)電聚合物制成。陽(yáng)極端46與陽(yáng)極引線41通過(guò)焊接連接，使用導(dǎo)電粘合劑48使陰極端47與陰極層44相連。陽(yáng)極和陰極端46和47的暴露部分向內(nèi)彎曲，從而電容器60可像電容器片那樣表面安裝在平面支撐表面上。
將參考圖13的流程圖來(lái)討論制造固體電解電容器60的方法，圖13示出依據(jù)已有技術(shù)制造固體電解電容器60的工序。
如其中所示，把其中嵌入陽(yáng)極引線41的鉭金屬粉末壓成預(yù)期的形狀然后燒結(jié)，以提供多孔陽(yáng)極元件40(成形和燒結(jié)步驟)。
接著，使用磷酸，對(duì)陽(yáng)極元件40進(jìn)行陽(yáng)極化，以在陽(yáng)極元件40的外表面上形成介質(zhì)氧化膜42(陽(yáng)極化步驟)。
在陽(yáng)極元件40已被注入吡咯單體溶液后，把陽(yáng)極元件40浸入含有氧化劑的溶液中，或在陽(yáng)極元件40已被浸入含有氧化劑的溶液后，給陽(yáng)極元件40注入吡咯單體溶液，利用化學(xué)氧化聚合作用在介質(zhì)氧化膜42上形成固體電解層43(聚合步驟)。
其后，涂敷碳、涂敷銀粉涂料并進(jìn)行干燥，以完成陰極層44的形成，從而完成電容器元件45(陰極形成步驟)。
然后，把從電容器元件45延伸的陽(yáng)極引線41焊接到引線框的陽(yáng)極端46，使用導(dǎo)電粘合劑48把陰極層44與陰極端47相連(制造步驟)。其后，把電容器元件45樹脂模壓(resin-molded)在環(huán)氧覆蓋樹脂49中，陽(yáng)極和陰極端46和47的各部分暴露于覆蓋樹脂49的外部(樹脂包裹步驟)。一般，通過(guò)如上所述的工序，每次可制造一批電容器60，一個(gè)電容器60的陽(yáng)極和陰極端46和47與下一相鄰電容器60的陽(yáng)極和陰極端連續(xù)。相應(yīng)地，作為最后一個(gè)步驟，把連在一起的電容器60分成單獨(dú)的電容器60，隨后測(cè)試這些電容器，以提供單獨(dú)的固體電解電容器60(結(jié)束步驟)。
圖14示出電容器制造設(shè)備中實(shí)行聚合的部分的示意布局，圖15是圖14的聚合部件的局部放大透視圖。如圖14所示，聚合部件包括槽(bath)50和50A的一個(gè)第一陣列、槽50和50A的四個(gè)第二陣列以及槽50和50A的兩個(gè)第三陣列，這些第一、第二和第三陣列平行地排列。這些陣列包括多個(gè)聚合槽50和用于清洗、干燥等的槽50A。第一陣列是利用化學(xué)氧化聚合作用在陽(yáng)極元件40的外表面63(圖12B)(即，除陽(yáng)極元件40的微孔62以外的表面)上形成由聚吡咯制成的固體電解層43的聚合(A)生產(chǎn)流水線。第二條線是利用化學(xué)氧化聚合作用在陽(yáng)極元件40的微孔內(nèi)形成由聚吡咯制成的固體電解層43的聚合(B)生產(chǎn)流水線。第三條線是利用化學(xué)氧化聚合作用來(lái)形成由諸如聚噻吩(polythiophene)等導(dǎo)電聚合物(不同于聚吡咯)制成的固體電解層43的聚合(C)生產(chǎn)流水線。
第一、第二和第三條線中的每一條都包括圖14所示的多個(gè)聚合槽50。如圖14和15所示，聚合槽50排列成一條線并相連，由隨從的工作人員手工執(zhí)行槽之間的傳送。
難于在微孔62內(nèi)以及在陽(yáng)極元件40的外表面上形成固體電解層43，不可能通過(guò)一個(gè)聚合步驟來(lái)形成具有預(yù)期厚度的固體電解層43。相應(yīng)地，由于每個(gè)過(guò)程需要重復(fù)幾十次，所以需要相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，諸如聚合過(guò)程A需要重復(fù)3次，4條線中每條線的聚合過(guò)程B需要重復(fù)14次。
圖16A和16B分別是用于聚合過(guò)程中化學(xué)氧化聚合的聚合槽50的平面圖和剖面圖。在圖16A中，聚合槽50具有敞口式空腔64、用于從聚合溶液54的池(tank)(未示出)給空腔64提供聚合溶液54的供給通道51(供給通道51被限定在空腔64底面的中央并與空腔64連通)、置于空腔64中的溢流擋板(weir board)52A和52B以及用于排放溢流擋板52A和52B上聚合溶液54的溢流的廢液管53A和53B。
以下，將描述聚合槽50的操作。首先，通過(guò)供給通道51從溶液池(未示出)向空腔64內(nèi)提供聚合溶液54，從而給空腔64注入聚合溶液54。提供給空腔64的數(shù)量大于預(yù)定量的聚合溶液54溢出溢流擋板52A和52B，然后被排出空腔64。
然而，用于制造以上固體電解電容器的常規(guī)設(shè)備存在以下問(wèn)題。
首先，常規(guī)的設(shè)備利用帶式傳送裝置在進(jìn)行復(fù)雜而費(fèi)力的聚合過(guò)程的聚合站接連地線性傳送托盤(pallet)，因此，該設(shè)備既長(zhǎng)又大，且制造起來(lái)昂貴，同時(shí)需要相對(duì)大的安裝空間。
其次，在后續(xù)的過(guò)程中途發(fā)生事故時(shí)，必須暫停所有的線，從而導(dǎo)致操作速率的下降，繼而導(dǎo)致產(chǎn)品有缺陷。相應(yīng)地，相當(dāng)大地降低了生產(chǎn)率。
最后，由于在給槽50注入聚合溶液54期間聚合溶液54在空腔64中起泡，所以這些氣泡給聚合過(guò)程造成不利影響，從而導(dǎo)致形成的固體電解層43不均勻。為了防止氣泡的產(chǎn)生，已提出減小把聚合溶液54送入空腔64的速度。然而，這使得操作效率相對(duì)較低，而且即使減小聚合溶液54的供給速度，仍難于完全避免氣泡的產(chǎn)生。此外，由于聚合溶液54在空腔64內(nèi)的循環(huán)不均勻，所以難于控制聚合溶液54的水平面和溫度，從而也給聚合過(guò)程造成不利影響，不能均勻地形成固體電解層43。
針對(duì)上述各種問(wèn)題，把本發(fā)明設(shè)計(jì)成消除上述問(wèn)題，并提供一種用于制造固體電解電容器的設(shè)備，該設(shè)備的尺寸小，且可有效地防止缺陷產(chǎn)品的產(chǎn)生，由于使用能有效防止氣泡產(chǎn)生的聚合槽，所以該設(shè)備表現(xiàn)出優(yōu)良的生產(chǎn)率和低的成本，在該設(shè)備中，可容易地控制聚合溶液的水平面和溫度，同時(shí)可均勻地形成固體電解層。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于制造固體電解電容器的設(shè)備包括(1)用于在由整流作用金屬制成的多孔陽(yáng)極元件的一個(gè)表面上形成介質(zhì)氧化膜的陽(yáng)極化部件，在陽(yáng)極元件中嵌入了陽(yáng)極引線，該陽(yáng)極引線的一端部分暴露于外部；(2)用于通過(guò)化學(xué)氧化聚合作用在介質(zhì)氧化膜上形成由導(dǎo)電聚合物制成的固體電解層的聚合部件，該聚合部件包括結(jié)構(gòu)基本上相同的多個(gè)聚合槽以及傳送機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)聚合槽置于傳送機(jī)構(gòu)周圍的傳送范圍內(nèi)；(3)用于在固體電解層上形成陰極層并提供電容器元件的陰極層形成部件；(4)用于把陽(yáng)極引線與陽(yáng)極端相連并把陰極引線與陰極端相連的裝配部件，陽(yáng)極和陰極端用于與外部電路相連；以及(5)用于以覆蓋樹脂覆蓋電容器元件的模壓部件，陽(yáng)極和陰極端的各部分暴露于外部。
依據(jù)以上制造設(shè)備，由于聚合部件具有結(jié)構(gòu)基本上相同的多個(gè)聚合槽和傳送機(jī)構(gòu)，且多個(gè)聚合槽置于傳送機(jī)構(gòu)的傳送范圍內(nèi)，所以可給該制造設(shè)備緊湊地裝配與組成(constituent)槽一起使用的聚合部件。此外，由于多個(gè)聚合槽中的每一個(gè)都可以是獨(dú)立的，所以即使在隨后的生產(chǎn)過(guò)程中途發(fā)生事故，也不必暫停所有的生產(chǎn)過(guò)程流水線，使得可提高操作速率、產(chǎn)量和生產(chǎn)率。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，聚合槽中的至少一個(gè)包括待注入聚合溶液的第一敞口空腔；用于給第一敞口空腔提供聚合溶液的供給通道，該供給通道置于第一敞口空腔底面的一端并與第一敞口空腔相通；用于防止通過(guò)供給通道所提供的聚合溶液射流的可中斷射流板，此可中斷射流板置于供給通道與第一敞口空腔的連接部分附近；用于限制提供給與可中斷射流板接觸的第一敞口空腔的聚合溶液的液位(level)上升的導(dǎo)板，此導(dǎo)板位于從靠近可中斷射流板的第一敞口空腔的一端到第一敞口空腔的基本上中央；以及用于把第一敞口空腔內(nèi)所提供的聚合溶液的液位控制在預(yù)定量的液位控制機(jī)構(gòu)。
依據(jù)以上制造設(shè)備，由于聚合槽具有上述可中斷射流板和導(dǎo)板，所以可防止在給槽的空腔提供聚合溶液期間在聚合溶液中產(chǎn)生氣泡。相應(yīng)地，可給空腔注入聚合溶液，同時(shí)防止聚合溶液起泡并連續(xù)而精確地控制聚合溶液21的液位，因而，可提高操作效率并可均勻地形成固體電解層。
從以下參考附圖對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，可容易地理解本發(fā)明，其中由相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同的部分，其中圖1是示出依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于制造固體電解電容器的設(shè)備的布局示意圖；圖2是包含在聚合部件2中的聚合部件2A的放大透視圖；圖3是示出依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的設(shè)備的布局示意圖；圖4是示出依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的設(shè)備的布局示意圖；圖5A是本發(fā)明第四實(shí)施例中所使用的聚合槽的示意平面圖5B是沿圖5A的剖面線5B-5B＇的局部剖面圖；圖6A是本發(fā)明第五實(shí)施例中所使用的聚合槽的示意平面圖；圖6B是沿圖6A的剖面線6B-6B＇的局部剖面圖；圖7A是本發(fā)明第六實(shí)施例中所使用的聚合槽的示意平面圖；圖7B是沿圖7A的剖面線7B-7B＇的局部剖面圖；圖8是圖7A和7B的聚合槽中所使用的溢流擋板的局部側(cè)視圖；圖9是示出本發(fā)明第七實(shí)施例中把一產(chǎn)品浸入槽中聚合溶液內(nèi)的浸入步驟的局部剖面圖；圖10是本發(fā)明第八實(shí)施例中所使用的聚合槽的局部剖面圖；圖11是本發(fā)明第九實(shí)施例中所使用的陽(yáng)極化槽的局部剖面圖；圖12A是示出標(biāo)準(zhǔn)固體電解電容器的示意剖面圖；圖12B是示出陽(yáng)極元件的局部放大圖；圖13是示出依據(jù)已有技術(shù)制造固體電解電容器的工序的流程圖；圖14是示出包含在依據(jù)已有技術(shù)制造固體電解電容器的設(shè)備中的聚合部件的布局示意圖；圖15是圖14的聚合部件的局部放大圖；圖16A是依據(jù)已有技術(shù)制造固體電解電容器的設(shè)備中聚合槽的示意平面圖；以及圖16B是沿圖16A的剖面線16B-16B＇的局部剖面圖。
本申請(qǐng)以在日本提交的2000-19816和2000-19817號(hào)申請(qǐng)為基礎(chǔ)，這里通過(guò)參考引入其內(nèi)容。
(第一實(shí)施例)第一實(shí)施例的用于制造固體電解電容器的設(shè)備包括(1)用于在由整流作用金屬制成的多孔陽(yáng)極元件的一個(gè)表面上形成介質(zhì)氧化膜的陽(yáng)極化部件，在陽(yáng)極元件中嵌入了陽(yáng)極引線，該陽(yáng)極引線的一端部分暴露于外部；(2)用于通過(guò)化學(xué)氧化聚合作用在介質(zhì)氧化膜上形成由導(dǎo)電聚合物制成的固體電解層的聚合部件，該聚合部件包括結(jié)構(gòu)基本上相同的多個(gè)聚合槽以及傳送機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)聚合槽置于傳送機(jī)構(gòu)周圍的傳送范圍內(nèi)；(3)用于在固體電解層上形成陰極層并提供電容器元件的陰極層形成部件；(4)用于把陽(yáng)極引線與陽(yáng)極端相連并把陰極引線與陰極端相連的裝配部件，陽(yáng)極和陰極端用于與外部電路相連；以及(5)用于以覆蓋樹脂覆蓋電容器元件的模壓部件，陽(yáng)極和陰極端的各部分暴露于外部。此外，聚合部件包括清洗槽，清洗槽和多個(gè)聚合槽形成基本上相同的結(jié)構(gòu)。
依據(jù)以上制造設(shè)備，可將在制造設(shè)備中需要最大面積安裝的聚合部件緊湊地裝配與組成槽一起使用的聚合槽。相應(yīng)地，可以較低的成本生產(chǎn)制造設(shè)備。此外，由于每個(gè)聚合槽都可獨(dú)立，所以即使在隨后的生產(chǎn)過(guò)程中途發(fā)生事故，也不必暫停所有的生產(chǎn)過(guò)程流水線，使得可提高操作速率、產(chǎn)量和生產(chǎn)率。
將參考圖1和2更詳細(xì)地描述依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造設(shè)備。注意，聯(lián)系本發(fā)明所述的固體電解電容器的結(jié)構(gòu)與聯(lián)系已有技術(shù)所討論的圖12的標(biāo)準(zhǔn)固體電解電容器60的結(jié)構(gòu)基本上相同。
在圖1中，示出依據(jù)第一實(shí)施例的用于制造固體電解電容器的設(shè)備100的布局。制造設(shè)備100包括陽(yáng)極化部件1、聚合部件2、陰極層形成部件3、裝配部件4和模壓部件5。聚合部件2包括分別用于聚合過(guò)程A和B的一個(gè)聚合部件2A和四個(gè)聚合部件2B。設(shè)備100還可包括用于制備和提供或回收陽(yáng)極化部件中所使用的陽(yáng)極化溶液和/或聚合部件中所使用的聚合溶液的溶液制備部件。
圖2是示出例如聚合部件2中用于聚合過(guò)程B的聚合部件2B的放大透視圖。如圖2所示，聚合部件2B包括諸如機(jī)械手7A和7B等傳送機(jī)構(gòu)以及位于機(jī)械手7A和7B周圍的操作范圍內(nèi)的多個(gè)槽8A到8L，機(jī)械手7A和7B基本上位于操作范圍的中央。槽8A到8F排列成一條線，槽8G到8L排列成一條線且平行于槽8A到8F的陣列。槽8A到8L包括聚合槽8A和8B、保存槽8C到8F、陽(yáng)極化槽8G到8J、清洗槽8J、干燥槽8K以及冷卻槽8L，所有這些槽都具有基本上相同的結(jié)構(gòu)，因而它們相互兼容。此外，利用冷卻系統(tǒng)12冷卻槽8C和8D。
以下描述聚合部件2B中所執(zhí)行的聚合方法。首先，托盤9所運(yùn)送的陽(yáng)極元件30(在圖2中未示出，見(jiàn)圖12)通過(guò)入口10進(jìn)入聚合部件2B。然后，把陽(yáng)極元件30浸入槽8A內(nèi)的吡咯單體溶液中，接著浸入槽8B內(nèi)的氧化劑溶液中。其后，冷卻陽(yáng)極元件30并在槽8C和8D中保存預(yù)定的時(shí)間，然后在處于常溫的槽8E和8F中保存預(yù)定的時(shí)間。然后，通過(guò)在槽8G、8H和8I中的陽(yáng)極化來(lái)修整(repair)陽(yáng)極元件30，其后在槽8J中以熱水清洗。在槽8K中干燥獲得的陽(yáng)極元件30，最后在槽8L中冷卻。如上所述，一個(gè)循環(huán)結(jié)束了。通過(guò)把此過(guò)程重復(fù)14次來(lái)完成聚合過(guò)程B。
把已經(jīng)歷聚合過(guò)程B的陽(yáng)極元件30從聚合部件2B的出口11送出，然后運(yùn)送到下一步驟。注意，為了協(xié)調(diào)整個(gè)生產(chǎn)節(jié)拍，使用槽8C和8D把陽(yáng)極元件30保持在低溫，使用槽8E和8F把陽(yáng)極元件30保持在常溫，這是因?yàn)檫@些保持低溫和常溫的步驟需要比其它步驟更長(zhǎng)的時(shí)間。
如上所述，聚合部件2B具有機(jī)械手7A和7B以及置于機(jī)械手7A和7B周圍機(jī)械手7A和7B的操作范圍內(nèi)的槽8A到8L，從而可利用機(jī)械手7A和7B在槽8A到8L之間傳送陽(yáng)極元件30。因而，可減小聚合部件的尺寸。此外，槽8A到8L中的每一個(gè)都形成基本上相同的結(jié)構(gòu)，可以較低的成本來(lái)生產(chǎn)制造設(shè)備。
注意，雖然在第一實(shí)施例中以聚合部件2B為例，但聚合部件2B以外的聚合部件(聚合部件2A)可以與聚合部件2B基本上相同。
(第二實(shí)施例)依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的設(shè)備包括多個(gè)聚合部件，可利用該制造設(shè)備在陽(yáng)極元件上形成多個(gè)固體電解層，從而可提供性能更高的固體電解電容器。
將參考圖3更詳細(xì)地描述依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于制造固體電解電容器的設(shè)備110。圖3是示出制造設(shè)備110的布局的示意圖。
設(shè)備110與依據(jù)第一實(shí)施例的設(shè)備的區(qū)別在于，設(shè)備110中的聚合部件2還包括兩個(gè)聚合部件2C。
依據(jù)上述制造設(shè)備110，還利用兩個(gè)聚合部件2C在陽(yáng)極元件30上形成由聚噻吩制成的固體電解層，它不同于利用聚合部件2A和2B形成的聚吡咯制成的固體電解層。制造設(shè)備110所生產(chǎn)的固體電解電容器包括位于聚吡咯制成的固體電解層表面上由聚噻吩制成的固體電解層，該固體電解電容器具有較高的容量以及與陰極層44的優(yōu)良粘附，從而可提供更高性能的固體電解電容器。
雖然在第二實(shí)施例中，聚合部件2還包括聚合部件2C，聚合部件2的尺寸沒(méi)有顯著增加，因此，制造設(shè)備110具有小的尺寸，且可以類似于第一實(shí)施例的方式以低成本來(lái)生產(chǎn)。
(第三實(shí)施例)依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的設(shè)備還包括用于檢查已經(jīng)歷模壓部件的電容器元件的檢查部件以及用于封裝經(jīng)檢查的電容器元件的封裝部件，從而可連續(xù)地生產(chǎn)固體電解電容器。
將參考圖4更詳細(xì)地描述設(shè)備120。圖4是示出依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的制造設(shè)備120布局的示意圖。
其中所示的設(shè)備120與依據(jù)第二實(shí)施例的設(shè)備的區(qū)別在于，設(shè)備120還包括用于檢查電容器元件的檢查部件13以及用于封裝經(jīng)檢查的電容器元件的封裝部件14。
依據(jù)上述制造設(shè)備120，由檢查部件13檢查經(jīng)模壓部件5模壓的電容器元件，其后由封裝部件14進(jìn)行封裝。由于制造設(shè)備120還包括檢查部件13和封裝部件14，所以可通過(guò)設(shè)備120的連續(xù)操作來(lái)生產(chǎn)固體電解電容器，因此，可提高生產(chǎn)率。
(第四實(shí)施例)將參考圖5A和5B更詳細(xì)地描述在依據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的制造設(shè)備中所使用的聚合槽。在依據(jù)第四實(shí)施例的設(shè)備中，聚合槽包括(1)待注入聚合溶液的第一敞口空腔；(2)用于將聚合溶液提供給第一空腔的供給通道，此供給通道置于第一空腔底面的一端并與第一空腔相通；(3)用于防止通過(guò)供給通道提供的聚合溶液噴射的可中斷射流板，此可中斷射流板置于供給通道與第一空腔的連接部分附近；(4)用于限制提供給與可中斷射流板接觸的第一敞口空腔的聚合溶液液位上升的導(dǎo)板，此導(dǎo)板位于從靠近可中斷射流板的第一敞口空腔的一端到第一敞口空腔的基本上中央；以及(5)用于把供給第一敞口空腔的聚合溶液的液位控制在預(yù)定量的液位控制機(jī)構(gòu)。此外，導(dǎo)板具有梯形形狀，導(dǎo)板具有第一邊以及與第一邊平行且比它短的第二邊，第一邊位于靠近可中斷射流板的第一空腔的一端，第二邊基本上位于第一空腔的中央。如此放置導(dǎo)板，從而第二邊的高度低于第一邊的高度。液位控制機(jī)構(gòu)包括置于第一空腔預(yù)定高度處的溢流擋板。
依據(jù)以上制造設(shè)備，聚合槽具有可中斷射流板和導(dǎo)板，從而可防止在給槽的空腔提供聚合溶液期間在聚合溶液中產(chǎn)生氣泡。相應(yīng)地，可在較短的周期內(nèi)給空腔注滿聚合溶液。此外，由于由可中斷射流板精確地控制聚合溶液的液位，因而可提高操作效率并可均勻地形成固體電解層。
注意，在第四、第五、第六、第七和第八實(shí)施例中所使用的聚合槽最好可用于例如圖2中的槽8A、8B、8G、8H、8I和8J中的至少一個(gè)。
現(xiàn)在參考圖5A和5B，其中分別示出聚合槽8的平面圖和剖面圖。聚合槽8具有敞口空腔(第一空腔)80、用于從聚合溶液21的池(未示出)給空腔80提供聚合溶液21的供給通道15(供給通道15置于空腔80底面的一端與空腔80相通)、可中斷射流板16、導(dǎo)板17、置于空腔80中的溢流擋板18A和18B、用于排出溢出溢流擋板18A和18B的一部分聚合溶液21的廢液管19A和19B以及浮板20?？芍袛嗌淞靼?6置于供給通道15的一端部分附近，即靠近供給通道15與空腔80的連接部分。導(dǎo)板17位于從靠近可中斷射流板16的空腔80的一端到空腔的基本上中央，為了給空腔80均勻地提供聚合溶液21，導(dǎo)板17限制提供給與可中斷射流板16接觸的空腔80的聚合溶液21液位的上升。浮板20用于檢測(cè)聚合溶液21的液位。
以下，將描述依據(jù)第四實(shí)施例的聚合槽8的操作。首先，通過(guò)置于空腔80底面的一端處的供給通道15從溶液池對(duì)空腔80提供聚合溶液21，聚合溶液21與可中斷射流板16接觸。因此，聚合溶液21的流動(dòng)方向改變90度，且相對(duì)于空腔80的底面變?yōu)樗?，給空腔80提供聚合溶液21，同時(shí)防止聚合溶液21起泡。在把聚合溶液21提供給空腔80時(shí)，聚合溶液21的液位趨于上升。然而，依據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，導(dǎo)板17防止了由來(lái)自供給通道15的聚合溶液21的流入而引起的聚合溶液21液位的上升，同時(shí)它防止了氣泡的產(chǎn)生。
此外，導(dǎo)板17具有包含第一邊17b和第二邊17t的梯形形狀，第二邊17t平行于第一邊17b但比它短。如圖5A和5B所示，第一邊17b位于靠近可中斷射流板16的空腔80的一端，第二邊17t基本上位于空腔80的中央。此外，如圖5B所示，導(dǎo)板17由固定在比第一邊17b低的水平的第二邊17t可按角度移動(dòng)地支撐。由于制造設(shè)備具有上述聚合槽8，所以可給空腔80均勻地提供聚合溶液21，同時(shí)防止了聚合溶液21液位的上升以及氣泡的產(chǎn)生。
此外，可利用浮板20來(lái)檢測(cè)聚合溶液21的液位，過(guò)量提供的聚合溶液21溢出溢流擋板18A和18B，然后通過(guò)廢液管19A和19B排到空腔80的外部，因此，可把空腔80中聚合溶液21的量高度精確地控制在期望的量。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例，聚合槽具有可中斷射流板16和導(dǎo)板17，從而可防止在給槽8的空腔80提供聚合溶液21期間在聚合溶液21中產(chǎn)生氣泡。相應(yīng)地，可給空腔80注滿聚合溶液21，同時(shí)防止了起泡，且可連續(xù)而精確地控制聚合溶液21的液位，因而可提高操作效率并可均勻地形成固體電解層。
注意，雖然在第四實(shí)施例中，導(dǎo)板17具有梯形形狀，第一邊17b位于靠近可中斷射流板16的空腔80的一端，而比第一邊17b短且與其平行的第二邊17t基本上位于空腔80的中央，且邊17t的高度固定在比邊17b低的水平，但導(dǎo)板17的形狀和位置不限于此。例如，可彎曲導(dǎo)板，使第二邊17t可向下面對(duì)空腔80的底面，可提供類似的效果。
(第五實(shí)施例)將參考圖6A和6B更詳細(xì)地描述在依據(jù)第五實(shí)施例的設(shè)備中所使用的聚合槽。圖6A是本發(fā)明第五實(shí)施例中所使用的聚合槽的示意平面圖，圖6B是圖6A的聚合槽的示意剖面圖。在本設(shè)備中所使用的聚合槽與依據(jù)第四實(shí)施例的聚合槽的區(qū)別在于，聚合槽還包括第一空腔下面的第二空腔且具有雙層結(jié)構(gòu)。
如圖6A和6B所示，聚合槽8具有限定在第一空腔80下面的第二空腔22，第二空腔連到入口23和出口24。第二空腔22被注滿防凍液25且防凍液25在其中循環(huán)，防凍液25從入口23提供并從出口24排出。把供給池(未示出)內(nèi)的防凍液25冷卻到期望的溫度。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，聚合槽具有第二空腔22，冷卻的防凍液25經(jīng)由入口23和出口24在第二槽22內(nèi)循環(huán)，從而可把聚合溶液21控制到期望的溫度，因而，可更精確地執(zhí)行聚合過(guò)程。相應(yīng)地，可均勻地形成固體電解層，并可制造具有高度可靠性的固體電解電容器。
(第六實(shí)施例)在依據(jù)圖7A、7B和8所示第六實(shí)施例的設(shè)備中，聚合槽中的至少一個(gè)具有(1)用于減小位于供給通道與第一空腔的連接部分附近的氣泡尺寸的網(wǎng)；(2)基本上垂直于第一空腔的深度方向的溢流擋板，此溢流擋板的一邊有聚合溶液溢出，且溢流擋板的這一邊上有兩個(gè)或多個(gè)槽口；(3)置于預(yù)定高度的作為液位控制機(jī)構(gòu)的傳感器；以及(4)位于第一空腔外壁上的第一空腔水平度的調(diào)節(jié)螺釘。
聚合槽具有用于減小氣泡尺寸的網(wǎng)，從而可給第一空腔注入聚合溶液，同時(shí)在高速地把聚合溶液提供給第一空腔的情況下防止聚合溶液起泡。溢流擋板的邊緣有兩個(gè)或多個(gè)槽口，從而可提供優(yōu)良的聚合溶液循環(huán)。此外，可由傳感器精確地控制聚合溶液的液位，第一空腔水平度調(diào)節(jié)螺釘可容易地調(diào)節(jié)聚合溶液的水平度。
將參考圖7A、7B和8來(lái)描述在依據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的制造設(shè)備中所使用的聚合槽。圖7A是在本發(fā)明的第六實(shí)施例中所使用的聚合槽的示意平面圖，圖7B是圖7A的聚合槽的示意剖面圖，圖8是在圖7A和7B的聚合槽中所使用的溢流擋板的局部側(cè)視圖。在依據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的制造設(shè)備中所使用的聚合槽與依據(jù)第五實(shí)施例的聚合槽的區(qū)別在于，聚合槽中的溢流擋板具有多個(gè)槽口、用于減小氣泡尺寸的網(wǎng)、用于控制聚合溶液液位的傳感器以及用于調(diào)節(jié)水平度的螺釘。
如圖7A、7B和8所示，聚合槽8具有位于第一空腔80中的溢流擋板18C和18D，溢流擋板18C和18D有多個(gè)槽口18E。由于溢流擋板18C和18D有多個(gè)槽口18E，所以在第一空腔80內(nèi)提供過(guò)量的聚合溶液21時(shí)，聚合溶液21均勻地溢出溢流擋板，從而可在第一空腔80內(nèi)提供聚合溶液21的優(yōu)良循環(huán)，因而這對(duì)均勻地在固體電解電容器中形成固體電解層有很大貢獻(xiàn)。
此外，槽8具有用于減小氣泡尺寸的網(wǎng)26，網(wǎng)26位于供給通道15的一端，即位于供給通道15與空腔80的連接部分附近。網(wǎng)26可防止在把聚合溶液21提供給空腔80的同時(shí)在聚合溶液21中產(chǎn)生氣泡。因此，可在較短的時(shí)間內(nèi)給空腔80注滿聚合溶液21，因而可進(jìn)一步提高操作效率。
此外，槽8具有位于在聚合溶液21表面上浮動(dòng)的浮板20上方的傳感器27。傳感器27檢測(cè)浮板20的高度并取得反饋，從而可精確地控制溶液21的液位。槽8還具有用于調(diào)節(jié)水平度的螺釘28，它位于空腔80的四個(gè)角處。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)四個(gè)螺釘28，可容易地調(diào)節(jié)聚合溶液21表面的水平度。
(第七實(shí)施例)在依據(jù)第七實(shí)施例的設(shè)備中，聚合槽中的至少一個(gè)具有依據(jù)由毛細(xì)管現(xiàn)象引起的聚合溶液的毛細(xì)管上升流滲透入陽(yáng)極元件的速率把陽(yáng)極元件浸入聚合溶液的浸入機(jī)構(gòu)?；蛘?，陽(yáng)極化部件可包括具有注入陽(yáng)極化溶液的空腔的陽(yáng)極化槽以及依據(jù)由毛細(xì)管現(xiàn)象引起的陽(yáng)極化溶液的毛細(xì)管上升流滲透入陽(yáng)極元件的速率把陽(yáng)極元件浸入陽(yáng)極化溶液的浸入機(jī)構(gòu)。依據(jù)上述制造設(shè)備，可執(zhí)行精確的聚合和陽(yáng)極化過(guò)程，可制造具有高度可靠性的固體電解電容器。
將參考圖9更詳細(xì)地描述依據(jù)第七實(shí)施例的設(shè)備。圖9是示出浸入機(jī)構(gòu)和聚合槽的局部剖面圖。如圖9所示，浸入機(jī)構(gòu)65包括對(duì)其焊接了嵌入各陽(yáng)極元件30的陽(yáng)極引線31的鋁條29、其上裝有鋁條29的浸入臂32、AC伺服電動(dòng)機(jī)33以及與AC伺服電動(dòng)機(jī)33相連的滾珠螺桿(ball screw)34。
以下，將描述第七實(shí)施例中所使用的浸入方法。首先，以相互隔開的關(guān)系把與各陽(yáng)極元件30相連的陽(yáng)極引線31焊接到鋁條29，把鋁條29安裝在浸入臂32上。然后，驅(qū)動(dòng)AC伺服電動(dòng)機(jī)33，以驅(qū)動(dòng)滾珠螺桿34。滾珠螺桿34的旋轉(zhuǎn)使浸入臂32向下移動(dòng)，因而，可把陽(yáng)極元件30浸入空腔80中所注入的聚合溶液21中。
與毛細(xì)管現(xiàn)象所引起的聚合溶液21的毛細(xì)管上升流滲透入陽(yáng)極元件30的速率相對(duì)應(yīng)，來(lái)控制滾珠螺桿34的旋轉(zhuǎn)數(shù)，從而可防止給陽(yáng)極元件30接觸過(guò)量的聚合溶液21。相應(yīng)地，可更精確地執(zhí)行聚合過(guò)程，并可制造具有高度可靠性的固體電解電容器?？梢耘c上述聚合過(guò)程類似的方式來(lái)執(zhí)行陽(yáng)極化過(guò)程。
注意，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)獲取的加到陽(yáng)極元件30的聚合溶液21的上升速度來(lái)實(shí)施對(duì)AC伺服電動(dòng)機(jī)33的控制，因而，可容易而精確地控制旋轉(zhuǎn)數(shù)。
(第八實(shí)施例)
在依據(jù)第八實(shí)施例的設(shè)備中，聚合部件中多個(gè)聚合槽中的至少一個(gè)具有基本上在空腔的中央從空腔的底面向聚合溶液的表面插入的熱電偶，從而可控制聚合溶液的溫度?；蛘?，陽(yáng)極化部件可包括具有注入陽(yáng)極化溶液的空腔的陽(yáng)極化槽以及基本上在空腔的中央從空腔的底面向聚合溶液的表面插入的熱電偶，從而可控制聚合溶液的溫度。依據(jù)上述制造設(shè)備，可對(duì)聚合或陽(yáng)極化溶液進(jìn)行精確的溫度控制，可制造具有高度可靠性的固體電解電容器。
將參考圖10更詳細(xì)地描述依據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的制造設(shè)備。圖10是示出聚合槽的空腔80的局部剖面圖。如圖10所示，聚合槽的空腔80具有熱電偶35，熱電偶35基本上在空腔80的中央處從空腔80的底面向溶液21的表面插入。以相互隔開的關(guān)系把與各陽(yáng)極元件30相連的陽(yáng)極引線31焊接到鋁條29，把陽(yáng)極元件30浸入空腔80中的聚合溶液21。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例，把熱電偶35基本上插在空腔80的中央，因此，可測(cè)量聚合溶液21的溫度，繼而可對(duì)其進(jìn)行精確控制。在第八實(shí)施例中使用陽(yáng)極化溶液而不是聚合溶液21的情況下，可對(duì)陽(yáng)極化溶液進(jìn)行精確的溫度控制，繼而可制造具有高度可靠性的固體電解電容器。
(第九實(shí)施例)在依據(jù)第九實(shí)施例的設(shè)備中，陽(yáng)極化部件包括陽(yáng)極化槽，該陽(yáng)極化槽具有注入了陽(yáng)極元件所浸入的陽(yáng)極化溶液的空腔；具有正電極的電源；以及用于電氣連接電源的正電極與陽(yáng)極元件的兩塊或多塊電壓施加板。依據(jù)上述制造設(shè)備，電流被精確地送到陽(yáng)極元件，可制造具有高度可靠性的固體電解電容器。
將參考圖11更詳細(xì)地描述依據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的制造設(shè)備。圖11是示出用于在制造設(shè)備中所使用的陽(yáng)極元件30上形成介質(zhì)氧化膜的陽(yáng)極化槽的局部剖面圖。
如圖11所示，陽(yáng)極化槽66具有注入陽(yáng)極化溶液36的空腔68、電源37、鋁條29、電壓施加板38A和38B、由碳形成并浸入空腔68中的陽(yáng)極化溶液36中的電極板39以及連接在電源37的負(fù)電極與電極板39之間的電壓施加板69。在每個(gè)電壓施加板38A和38B上都有接線端，位于電壓施加板38A和38B一端上的接線端連到鋁條29，位于電壓施加板38A和38B另一端上的接線端連到電源37的正電極。鋁條29被焊接到嵌入各陽(yáng)極元件30中的陽(yáng)極引線31，從電源37通過(guò)鋁條29和電壓施加板38A、38B把電流送到各陽(yáng)極元件30。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例，鋁條29電氣連接到兩個(gè)電壓施加板38A和38B的一端，電壓施加板38A和38B的另一端連到電源37的正電極，從而可提高鋁條20與電壓施加板之間電氣連接的可靠性，繼而可更精確地執(zhí)行陽(yáng)極化過(guò)程。
雖然在本實(shí)施例中使用兩個(gè)電壓施加板38A和38B，但不限制本發(fā)明的電壓施加板的數(shù)目。如果使用不止兩個(gè)電壓施加板，則可更穩(wěn)定地獲得如上所述的效果。
雖然已結(jié)合較佳實(shí)施例并參考附圖描述了本發(fā)明，但注意，各種變化和修改對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯的?？衫斫猓@些變化和修改包含在由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，除非違反這些權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1．一種用于制造固體電解電容器的設(shè)備，該設(shè)備包括(1)用于在由整流作用金屬制成的多孔陽(yáng)極元件的一個(gè)表面上形成介質(zhì)氧化膜的陽(yáng)極化部件，在陽(yáng)極元件中嵌入了陽(yáng)極引線，該陽(yáng)極引線的一端部分暴露于外部；(2)用于通過(guò)化學(xué)氧化聚合作用在介質(zhì)氧化膜上形成由導(dǎo)電聚合物制成的固體電解層的聚合部件，該聚合部件包括結(jié)構(gòu)基本上相同的多個(gè)聚合槽以及傳送機(jī)構(gòu)，其中多個(gè)聚合槽置于傳送機(jī)構(gòu)周圍的傳送范圍內(nèi)；(3)用于在固體電解層上形成陰極層并提供電容器元件的陰極層形成部件；(4)用于把陽(yáng)極引線與陽(yáng)極端相連并把陰極引線與陰極端相連的裝配部件，陽(yáng)極和陰極端用于與外部電路相連；以及(5)用于以覆蓋樹脂覆蓋電容器元件的模壓部件，陽(yáng)極和陰極端的各部分暴露于外部。
2．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于聚合部件包括清洗槽，清洗槽和多個(gè)聚合槽形成基本上相同的結(jié)構(gòu)。
3．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于包括多個(gè)聚合部件。
4．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于還包括用于提供或回收在陽(yáng)極化部件和聚合部件中分別使用的陽(yáng)極化溶液和聚合溶液中的至少一種的溶液制備部件。
5．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于還包括用于檢查已經(jīng)歷模壓部件的電容器元件的檢查部件，以及用于封裝經(jīng)檢查的電容器元件的封裝部件。
6．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于聚合槽中的至少一個(gè)包括待注入聚合溶液的第一敞口空腔；用于給第一敞口空腔提供聚合溶液的供給通道，該供給通道置于第一敞口空腔底面的一端并與第一敞口空腔相通；用于防止通過(guò)供給通道所提供的聚合溶液射流的可中斷射流板，此可中斷射流板置于供給通道與第一敞口空腔的連接部分附近；用于限制提供給與可中斷射流板接觸的第一敞口空腔的聚合溶液液位上升的導(dǎo)板，此導(dǎo)板位于從靠近可中斷射流板的第一敞口空腔的一端到第一敞口空腔的基本上中央；以及用于把供給第一敞口空腔的聚合溶液液位控制在預(yù)定量的液位控制機(jī)構(gòu)。
7．如權(quán)利要求6所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于聚合槽中的至少一個(gè)還包括位于第一敞口空腔下面的第二空腔且具有雙層結(jié)構(gòu)。
8．如權(quán)利要求6所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于供給通道具有置于供給通道與第一敞口空腔的連接部分附近用于減小氣泡尺寸的網(wǎng)。
9．如權(quán)利要求6所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于導(dǎo)板具有梯形形狀，導(dǎo)板具有第一邊以及與第一邊平行且比它短的第二邊，第一邊位于靠近可中斷射流板的第一敞口空腔的一端，第二邊基本上位于第一敞口空腔的中央。
10．如權(quán)利要求6所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于如此放置導(dǎo)板，從而第二邊的高度低于第一邊的高度。
11．如權(quán)利要求6所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于如此彎曲導(dǎo)板，從而第二邊向下面對(duì)第一敞口空腔的底面。
12．如權(quán)利要求6所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于液位控制機(jī)構(gòu)包括置于第一敞口空腔預(yù)定高度處的溢流擋板。
13．如權(quán)利要求12所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于溢流擋板的位置基本上垂直于第一敞口空腔的深度方向，該溢流擋板具有聚合溶液溢出的邊，溢流擋板的所述邊上有兩個(gè)或多個(gè)槽口。
14．如權(quán)利要求6所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于液位控制機(jī)構(gòu)包括置于預(yù)定高度處的傳感器。
15．如權(quán)利要求6所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于第一敞口空腔具有第一敞口空腔水平度調(diào)節(jié)螺釘，此調(diào)節(jié)螺釘位于第一敞口空腔的外壁上。
16．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于多個(gè)聚合槽中的至少一個(gè)具有依據(jù)由毛細(xì)管現(xiàn)象引起的聚合溶液的毛細(xì)管上升流滲透入陽(yáng)極元件的速率把陽(yáng)極元件浸入聚合溶液的浸入機(jī)構(gòu)。
17．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于陽(yáng)極化部件包括具有注入陽(yáng)極化溶液的空腔的陽(yáng)極化槽以及依據(jù)由毛細(xì)管現(xiàn)象引起的陽(yáng)極化溶液的毛細(xì)管上升流滲透入陽(yáng)極元件的速率把陽(yáng)極元件浸入陽(yáng)極化溶液的浸入機(jī)構(gòu)。
18．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于聚合部件中多個(gè)聚合槽中的至少一個(gè)具有基本上在空腔的中央從空腔的底面向聚合溶液的表面插入的熱電偶，從而控制聚合溶液的溫度。
19．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于陽(yáng)極化部件包括具有注入陽(yáng)極化溶液的空腔的陽(yáng)極化槽以及基本上在空腔的中央從空腔的底面向聚合溶液的表面插入的熱電偶，從而控制陽(yáng)極化溶液的溫度。
20．如權(quán)利要求1所述的制造固體電解電容器的設(shè)備，其特征在于陽(yáng)極化部件包括陽(yáng)極化槽，該陽(yáng)極化槽具有注入陽(yáng)極元件所浸入的陽(yáng)極化溶液的空腔；具有正電極的電源；以及用于電氣連接電源的正電極與陽(yáng)極元件的兩塊或多塊電壓施加板。
全文摘要
一種用于制造固體電解電容器的設(shè)備，包括陽(yáng)極化部件、聚合部件、陰極層形成部件、裝配部件和模壓部件。聚合部件包括多個(gè)結(jié)構(gòu)基本上相同的聚合槽以及傳送機(jī)構(gòu)。此外，多個(gè)聚合槽置于傳送機(jī)構(gòu)周圍的傳送范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H01G13/00GK1316755SQ0110330
公開日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2001年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月28日
發(fā)明者寺田美津雄, 上野元信, 白神昌已 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社