專利名稱：：鉭電容器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種制造4旦電容器(tantalumcondenser)的方法，更具體地i兌，涉及一種制造4旦電容器的方法，在該方法中，-使用更簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的i殳備通過(guò)更加簡(jiǎn)化和更高效的工藝來(lái)制造高性能的鉭電容器。
背景技術(shù)：
：鉭電容器利用鉭Ta作為電極。即，鉭是導(dǎo)體，但是當(dāng)被氧化時(shí)變成高質(zhì)量的絕緣體。當(dāng)涉及鉭電容器時(shí)，鉭作為負(fù)極被氧化成電介質(zhì)，然后形成另外的正才及。通過(guò)利用鉭粉末燒結(jié)和石更化時(shí)產(chǎn)生的孔可以獲得鉭電容器。存在兩種類型的鉭電容器。一種是濕式鉭電容器，該濕式鉭電容器使用電解質(zhì)溶液并且具有形成在正極上的銀Ag層(case)以防止電解質(zhì)溶液泄漏。另一種是干式鉭電容器，該干式鉭電容器在沒有采用電解質(zhì)溶液的情況下使用固體如二氧化錳作為電解質(zhì)。圖1是圖解說(shuō)明了傳統(tǒng)的制造鉭電容器的方法的流程圖。為了制造鉭電容器，首先，在操作S10中，燒結(jié)鉭粉末以形成顆粒并通過(guò)化學(xué)形成(chemicalformation)來(lái)氧化。在才喿作S20中，將具有形成在其上的電介質(zhì)的氧化的鉭顆粒浸入含單體的溶液中使得單體滲透到多孔鉭顆粒內(nèi)部的電介質(zhì)的表面中。在操作S30中，在浸漬之后，使鉭顆粒干燥以將滲透的單體均勻地分散在電介質(zhì)上。在操作S40中，將干燥的鉭顆粒浸入含摻雜劑的氧化劑溶液中以通過(guò)單體的化學(xué)聚合獲得導(dǎo)電聚合物層。在操作S50中使獲得的鉭顆粒干燥，以及在操作S60中清洗以除去雜質(zhì)如殘留的氧化劑溶液。清洗過(guò)程可以以兩個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行。即，使用與氧化劑溶液具有強(qiáng)反應(yīng)性的溶液例如對(duì)甲苯磺酸(p-TSA)除去氧化劑溶液，然后除去p-TSA。其次，在操作S70中才企查是否已經(jīng)形成聚合物層以充分完好地起到正極層的作用。在其中在才喿作S70:N中沒有充分地形成正才及層，即聚合物層的情況下，如在操作S20中將鉭顆?；亟?浸回，immerseback)到含單體的溶液中，如在操作S30至S60中，干燥、浸入氧化劑溶液中、干燥以及清洗。通常重復(fù)這些步驟4至15次。在操作S70:Y中形成正4及層的情況下，完成了4旦電容器的制造方法?？商鎿Q地，將鉭顆粒浸入單體溶液中的操作和將干燥的鉭顆粒浸入氧化劑溶液中的操作可以不分開實(shí)施?？梢詫g顆粒浸入具有混合在其中的單體和氧化劑的單一溶液中。這里，將具有形成在其上的電介質(zhì)的鉭顆粒浸入含單體和氧化劑的溶液中，然后反復(fù)干燥和清洗以形成正極層。這些單體和氧化劑通常是高價(jià)的和強(qiáng)反應(yīng)性的，因此在工藝過(guò)程中由于反應(yīng)溶液的污染而潛在地降^f氐了產(chǎn)率。而且，聚合沒有發(fā)生在鉭聚合物的平整表面(平面，flatsurface)上而是發(fā)生在孩i孔中，因此4吏其難以控制反應(yīng)。因此，在其中在工藝過(guò)程中直接聚合單體的情況下，由于在控制反應(yīng)方面的困難可能使單體遭受損失。特別地，聚合物層應(yīng)該通過(guò)聚合形成在4旦顆粒的孔中。這里，為了確保聚合物層適當(dāng)?shù)匦纬稍讵M窄的孔中，單體應(yīng)該^皮充分地分散。而且，分散的聚合物應(yīng)該通過(guò)摻雜獲得導(dǎo)電性特性。然而，在設(shè)計(jì)以獲得大規(guī)模生產(chǎn)的工藝中這樣的聚合不容易控制。此外，單體和氧^f匕劑的強(qiáng)烈反應(yīng)導(dǎo)至丈反應(yīng)溶液的污染，因此縮短其^f吏用壽命。為此，傳統(tǒng)的制造4旦電容器的方法具有一些缺點(diǎn)。而且，在浸入單體溶液中之后、在浸入氧4匕劑;容液中之前鉭顆粒應(yīng)該干燥，然后在浸入氧化劑溶液中之后應(yīng)該再次干火喿和清洗。然而，為了提高正極層的純度并且制造具有優(yōu)異特性的鉭電容器，鉭顆粒應(yīng)該充分清洗。這種清洗工藝降低了效率并且破壞了工藝間的平4軒。因此，對(duì)以更加簡(jiǎn)化和經(jīng)濟(jì)的方式制造鉭電容器同時(shí)保持或增加鉭電容器的性能的方法存在著持續(xù)的需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種制造高性能的鉭電容器的方法，在該方法中，使用更簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的設(shè)備通過(guò)更加簡(jiǎn)化和更高效的工藝制造鉭電容器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制造鉭電容器的方法，該方法包括燒結(jié)鉭粉末以制備4旦顆粒；氧化4旦顆粒以在其表面上形聚合物懸浮'液(polymersuspension)中而在4旦顆4立上沉積、聚合物。聚合物懸浮液可以具有懸浮在其中的納米尺度的聚合物。聚合物懸浮液可以是導(dǎo)電聚合物懸浮液。聚合物懸浮液可以由選自由聚噻吩、聚酰亞胺、聚吡咯、聚苯胺、以及聚呋喃組成的組中的一種形成。聚合物懸浮液可以包括導(dǎo)電聚合物、分散劑以及表面活性劑。干燥。千燥鉭顆粒可以在25。C至150。C的溫度下實(shí)施?？梢灾貜?fù)沉積聚合物和干燥鉭顆粒直到完全沉積聚合物。沉積聚合物和干燥鉭顆?？梢灾貜?fù)四次或更多次。該方法可以進(jìn)一步包4舌在干燥鉭顆沖立之后4吏用單體〉容液和氧化劑溶液沉積聚合物。通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它方面、特征和其它優(yōu)點(diǎn)將^皮更清楚地理解，在附圖中圖l是圖解說(shuō)明了傳統(tǒng)的制造鉭電容器的方法的流程圖；圖2是圖解說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性具體實(shí)施方式的制造4巨電容器的方法的流程圖；圖3是圖解說(shuō)明了在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性具體實(shí)施方式的制造鉭電容器的方法中將鉭顆粒浸入聚合物懸浮液中的視圖；以及圖4是圖解說(shuō)明了在重復(fù)浸漬和干燥1至20次之后分別根據(jù)傳統(tǒng)的方法和根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性具體實(shí)施方式制造的鉭電容器的電容和阻尼因數(shù)損耗(阻尼因子損耗，dampingfactorloss)的曲線圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性具體實(shí)施方式。圖2是圖解說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性具體實(shí)施方式的制造鉭電容器的方法的流程圖。在制造鉭電容器的方法中，燒結(jié)鉭4分末以生產(chǎn)鉭顆粒。氧化鉭顆粒以在其表面上形成介電層。將具有形成在其表面上的介電層的鉭顆粒浸入具有懸浮在其中的納米尺度的聚合物的聚合物懸浮液中以在具有形成在其表面上的介電層的鉭顆粒上沉積聚合物。為了制造鉭電容器，首先，在操作SIOO中，燒結(jié)鉭粉末以生產(chǎn)4巨顆粒并氧化4巨顆粒。在燒結(jié)之前將4旦粉末與粘結(jié)劑或溶劑混合以提高顆粒的粘結(jié)力和流動(dòng)性。將與粘結(jié)劑混合的鉭粉末壓制成具有期望尺寸的顆4立?？梢酝ㄟ^(guò)4吏用才莫具(mold)的壓制方法實(shí)施這才羊的壓制。例如，鉭顆4立可以在高真空中和高溫下在;^免結(jié)爐內(nèi)進(jìn)4亍燒結(jié)。例如，鉭顆粒可以在1.0><10-7托的壓力下和在130(TC至2000'C的溫度下進(jìn)行燒結(jié)。通過(guò)化學(xué)形成來(lái)氧化獲得的鉭顆粒。氧化鉭了3205形成在鉭顆粒的表面上并通過(guò)燒結(jié)產(chǎn)生孔。氧化鉭用作介電層?？梢栽跓Y(jié)鉭粉末之前乂人4旦顆粒引出鉭線以有利于如化學(xué)形成或正極層形成的工藝。因此，對(duì)于化學(xué)形成而言，從鉭顆粒引出的鉭線被結(jié)合至金屬才反。然后，將電壓分別施加至金屬板和化學(xué)形成溶液以在鉭顆粒的表面上形成氧化物。在鉭電容器中形成的氧化鉭起介電層的作用。當(dāng)制備鉭顆粒并形成氧化鉭時(shí)，在才喿作S110中將鉭顆粒浸入聚合物懸浮液中。聚合物被預(yù)先聚合并分散在聚合物懸浮液中以具有一定尺寸使得聚合物可以沉積到鉭顆粒中?？沙练e尺寸是指能夠使聚合物滲透到具有小于10(im的微孔的鉭顆粒中的尺寸。例如，可沉積尺寸是指納米尺度。聚合物在鉭顆粒的內(nèi)部和外部形成聚合物層。聚合物可以是導(dǎo)電聚合物。導(dǎo)電聚合物是指具有的電導(dǎo)率為至少10々S/cm,即大于或等于半導(dǎo)體的電導(dǎo)率的值的聚合物。通常，通過(guò)在聚合物中摻雜電子受體或電子供體，導(dǎo)電聚合物可以具有高電導(dǎo)率。形成聚合物層以起鉭電容器的正極層的作用，因此應(yīng)該具有預(yù)定的電導(dǎo)率。導(dǎo)電聚合物可以采用可以用作正才及的任何導(dǎo)電聚合物。例如，導(dǎo)電聚合物可以利用聚噻吩、聚酰亞胺、聚吡咯、聚苯胺、以及聚呋喃中的一種。導(dǎo)電聚合物通過(guò)調(diào)整其分子量可以在4巨顆粒中聚合成預(yù)定的可沉積尺寸。而且，聚合物懸浮液可以包含分散劑，即，能夠?qū)?dǎo)電聚合物分散以作為如膠體聚合物(colloidalpolymer)的小顆粒存在于懸浮液中的補(bǔ)充劑。加入分散劑以防止在將大顆粒和附聚的顆粒(聚集的顆粒，agglomeratedparticle)4分石爭(zhēng)為更小的顆粒和月交體顆粒時(shí)產(chǎn)生的細(xì)顆粒的附聚(聚集)。分散劑通常利用如表面活性劑的吸附材料。在浸入聚合物懸浮液中之后，在操作S120中使鉭顆粒干燥以除去聚合物懸浮液。考慮到聚合物懸浮液的特性，即，導(dǎo)電聚合物和^:劑的特性，在預(yù)定的溫度下實(shí)施干燥工藝。例如，可以在65。/。RH的室內(nèi)濕度下和在25。C至15(TC的溫度下使鉭顆粒干燥。在干燥工藝之后，在操作S130中斥企查是否已經(jīng)完全形成正極層。在其中如在操作S130:N中沒有完全形成正極層，即聚合物層的情況下，在操作S110中將鉭顆?；亟骄酆衔飸腋∫褐?，然后在操作S120中干燥。鉭顆?？梢苑磸?fù)回浸到聚合物懸浮液中并干燥直到完全沉積聚合物。重復(fù)的次數(shù)可以是4次或更多次。重復(fù)浸漬和干燥少于4次不能保證充分形成正極層，從而有害地影響4旦電容器的性能。而且，重復(fù)的次數(shù)不需要超過(guò)20。重復(fù)浸漬和干燥20次保證聚合物充分地沉積。在本領(lǐng)域顯而易見的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地設(shè)定重復(fù)次數(shù)的上限。此外，在干燥工藝之后，除了通過(guò)將4旦顆粒浸入聚合物懸浮液中沉積聚合物之外，可以使用單體溶液和氧化劑溶液沉積聚合物。接著正極層的完成S130:Y,通過(guò)以下工藝如使正極層接觸引線框用于與外部電源連接，形成電極線用于引出電極以及用樹脂密封從而制造了鉭電容器。圖3圖解i兌明了在才艮據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性具體實(shí)施方式的制造鉭電容器中的將鉭顆粒浸入聚合物懸浮液中。鉭顆粒300連接至金屬板310并且金屬板310支持鉭顆粒300以保持浸入聚合物懸浮液320中。在浸漬槽(浸漬浴，dippingbath)330中鉭顆粒300被聚合物懸浮液320包圍(包裹，surround)。因此，分散在聚合物懸浮液320中的導(dǎo)電聚合物顆粒沉積到鉭顆粒300中。在經(jīng)過(guò)預(yù)定的次數(shù)之后，乂人浸漬槽330中取出鉭顆粒300,然后干燥。當(dāng)確定沒有完全形成正才及層時(shí)，將鉭顆粒300回浸到浸漬槽330中的聚合物懸浮液320中。液320形成聚合物層。這排除了對(duì)用于除去雜質(zhì)的清洗工藝的需要。因此，這保證了以更簡(jiǎn)化的工藝、通過(guò)更簡(jiǎn)單的i殳備、以及也在更低的材料成本下制造鉭電容器。而且，這種簡(jiǎn)化的工藝可以降低交付周期(leadtime)并且保證了更容易的質(zhì)量管理。實(shí)施例在下文中，制造本發(fā)明實(shí)施例1至6的4旦電容器，其中才艮據(jù)本發(fā)明一種示例性具體實(shí)施方式的制造方法通過(guò)4吏用聚合物懸浮液沉積聚合物而形成聚合物層。同樣，通過(guò)傳統(tǒng)的方法制造比較例1的4旦電容器。然后對(duì)于幾種特性對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1至6和比較例1進(jìn)行測(cè)量。在該具體實(shí)施方式中，將通過(guò)實(shí)施例描述本發(fā)明，但應(yīng)該很顯然地理解到，這樣的實(shí)施例將不會(huì)限制本發(fā)明。本發(fā)明的實(shí)施例1至6本發(fā)明的實(shí)施例1至6在鉭顆粒的沉積速率和干燥溫度上進(jìn)行變化。表1中記錄了本發(fā)明的實(shí)施例1至6的沉積速率和干燥溫度。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>比較例1在形成聚合物層，即正極層中通過(guò)將鉭顆粒浸入單體溶液和氧化劑溶液中來(lái)制造比較例1的鉭電容器。評(píng)價(jià)如表2所示，在25V和15(xF下測(cè)量本發(fā)明的實(shí)施例1至6和比較例1的鉭電容器的性能，特別地，電容(C)、阻尼因數(shù)(DF)、等效串聯(lián)電阻(ESR)、以及LC缺陷(故障，defect)。表2C((iF)DF(%)ESR(mQ)LC擊夾陷率(％)本發(fā)明的實(shí)施例114.90.831達(dá)到10%本發(fā)明的實(shí)施例214.80.933達(dá)到10%本發(fā)明的實(shí)施例314.60.934達(dá)到10%本發(fā)明的實(shí)施例415.11.243達(dá)到10%本發(fā)明的實(shí)施例514.90.831達(dá)到10%本發(fā)明的實(shí)施例614.51.036達(dá)到10%比較例I14.51.042達(dá)到10%如在表2中可以看到，其中使用聚合物懸浮液形成聚合物層的本發(fā)明的實(shí)施例1至6的鉭電容器表現(xiàn)出類似于或高于使用單體溶液和氧化劑溶液傳統(tǒng)地制造的比較例1的鉭電容器。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，4艮據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式可以以更加簡(jiǎn)化和更高效的工藝同時(shí)保持類似的性能來(lái)制造鉭電容器。圖4是圖解說(shuō)明了通過(guò)重復(fù)將鉭顆粒浸入聚合物懸浮液中和干燥鉭顆粒1至20次分別根據(jù)傳統(tǒng)的方法和本發(fā)明一個(gè)示例性具體實(shí)施方式制造的鉭電容器的電容和阻尼因數(shù)損耗的曲線圖。參照?qǐng)D4，在其中重復(fù)一次浸漬和干燥的情況下，電容表現(xiàn)出相當(dāng)大的損耗。同時(shí)，重復(fù)浸漬和干燥至少4次保證了可接受的電容損耗水平。因此，可以重復(fù)浸漬和干燥至少四次。有與本發(fā)明權(quán)利要求的技術(shù)特征相同的結(jié)構(gòu)和操作效果的具體實(shí)施方式將落入本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。如上所述，才艮據(jù)本發(fā)明的示例性具體實(shí)施方式，制造鉭電容器的方法僅涉及浸漬和干燥而不需要清洗，從而保證了通過(guò)更簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的設(shè)備實(shí)施整個(gè)工藝。盡管已經(jīng)結(jié)合示例性具體實(shí)施方式示出并描述了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行更改和變化。權(quán)利要求1.一種制造鉭電容器的方法，所述方法包括燒結(jié)鉭粉末以制備鉭顆粒；氧化所述鉭顆粒以在其表面上形成介電層；以及通過(guò)將具有形成在其表面上的所述介電層的所述鉭顆粒浸入聚合物懸浮液中而在所述鉭顆粒上沉積聚合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聚合物懸浮液具有懸浮在其中的納米尺度的聚合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聚合物懸浮液是導(dǎo)電聚合物懸浮液。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述聚合物懸浮液包含選自由聚p塞p分、聚酰亞胺、聚吡咯、聚苯胺、以及聚呔喃組成的纟且中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聚合物懸浮液包含導(dǎo)電聚合物、分散劑以及表面活性劑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括干燥具有沉積在其上的所述聚合物的所述鉭顆粒。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述干燥所述鉭顆粒是在在25。C至15(TC的溫度下實(shí)施的。8.才艮據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，重復(fù)所述沉積聚合物和所述干燥所述鉭顆粒直到完全沉積所述聚合物。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述沉積聚合物和所述干燥所述4旦顆粒一皮重復(fù)四次或更多次。10.4艮據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括在所述干燥所述4旦顆粒之后，使用單體溶液和氧化劑溶液沉積所述聚合物。全文摘要本發(fā)明提供了一種制造鉭電容器的方法，在該方法中，使用更簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的設(shè)備通過(guò)更加簡(jiǎn)化和更高效的工藝制造高性能的鉭電容器。該制造鉭電容器的方法包括燒結(jié)鉭粉末以制備鉭顆粒；氧化鉭顆粒以在其表面上形成介電層；以及通過(guò)將具有形成在其表面上的介電層的鉭顆粒浸入聚合物懸浮液中而在鉭顆粒上沉積聚合物。文檔編號(hào)H01G9/00GK101271765SQ200810004148公開日2008年9月24日申請(qǐng)日期2008年1月18日優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日發(fā)明者李基安申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社