專(zhuān)利名稱(chēng)：固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體電解電容器生產(chǎn)過(guò)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(zhì)層的化學(xué)聚合工藝。
背景技術(shù)：
電容器屬于電子信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)元器件產(chǎn)品，是一種使用最廣，用量最大，且不可取 代的電子元件，其產(chǎn)量約占電子元件的40%，隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電子信息產(chǎn)品產(chǎn) 量、品種不斷增加，與之配套的電容器的需求量也不斷增長(zhǎng)。電容器的性能、品種與質(zhì)量直 接決定或影響著電子信息產(chǎn)品的發(fā)展。為了解決傳統(tǒng)液體電解電容器適應(yīng)表面貼裝技術(shù)、 片式化、小型化，必須解決電解質(zhì)的固體化。固體電解電容器具有體積更小、性能更好、寬 溫、長(zhǎng)壽命、耐高頻、高可靠性和高環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)電子整機(jī)小型化、高頻化、高速化、 高可靠、高環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)和表面貼裝技術(shù)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(yáng)極 氧化法生成一薄層氧化物作為電介質(zhì)，以固體電解質(zhì)作為陰極而構(gòu)成的電容器。該類(lèi)型的 固體電解電容器的固體電解質(zhì)可以為導(dǎo)電性聚合物，比如聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺或其衍生 物。導(dǎo)電聚合物的聚合條件對(duì)其聚合過(guò)程和聚合物的性質(zhì)有很大影響，特別是單體溶液的 PH值，對(duì)其反應(yīng)速度和聚合得到的導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性有重要影響。在不同的聚合溶液pH 值條件下，導(dǎo)電聚合物的聚合速度和導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性能差異很大。同樣的，把導(dǎo)電聚合 物應(yīng)用于聚合物固體電解電容器中時(shí)，在不同的單體溶液PH值條件下聚合得到導(dǎo)電聚合 物膜，并形成成固體電解電容器，固體電容器的容量、損耗和ESR也有較大差異。
公開(kāi)日為2008年2月20日的公開(kāi)號(hào)為CN100370562C的發(fā)明專(zhuān)利，其名稱(chēng)為《固 體片式電解電容器的制造方法》，該專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了固體電解電容器的化學(xué)聚合過(guò)程，該 化學(xué)聚合過(guò)程中，對(duì)吡咯單體水溶液的PH值沒(méi)有進(jìn)行限定，在超出合適pH值范圍形成的固 體電解質(zhì)層的導(dǎo)電性能不能得到控制，從而導(dǎo)致固體電解電容器的性能不能達(dá)到預(yù)期的目 的。
公開(kāi)日為2009年09月30日的公開(kāi)號(hào)為CN101457956A的發(fā)明專(zhuān)利，其名稱(chēng)為《導(dǎo) 電性高分子合成用氧化劑兼摻雜劑、其醇溶液、導(dǎo)電性高分子以及固體電解電容器》，該專(zhuān) 利文獻(xiàn)將固體電解電容器的化學(xué)聚合過(guò)程中的氧化劑溶液的PH值控制在1. 5-3. 0之間，同 時(shí)其溶劑為醇溶液，但其主要是針對(duì)氧化液進(jìn)行PH值控制，對(duì)噻吩或其衍生物單體溶液中 的PH值未進(jìn)行限定，但是，聚合過(guò)程主要反應(yīng)不在氧化液當(dāng)中，而是在單體溶液(還原液) 中，因此，對(duì)氧化液進(jìn)行PH值控制，并不能真正起到控制聚合物聚合過(guò)程的目的。另外，其 溶劑使用醇溶液，生產(chǎn)成本高，所以從生產(chǎn)成本和環(huán)境友好方面考慮，都有待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化 學(xué)聚合工藝，通過(guò)對(duì)單體溶液的PH值范圍進(jìn)行限定，保證聚合過(guò)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(xiàn)有技術(shù)中存在的單體溶液的PH 值范圍沒(méi)有進(jìn)行限定，超出合適PH值范圍形成的導(dǎo)電層的導(dǎo)電性能不能得到控制，導(dǎo)致固 體電解電容器的性能不能達(dá)到預(yù)期的目的的問(wèn)題。本發(fā)明是通過(guò)采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的固體電解電容器形成固體 電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝，包括將已形成氧化膜介質(zhì)的陽(yáng)極體表面置于氧化液中浸泡一定 時(shí)間的氧化液浸液步驟以及置于單體溶液中浸泡一定時(shí)間的單體溶液浸液步驟，其中，將 所述單體溶液的PH值范圍控制在0. 5-2. 0。進(jìn)一步地，將所述單體溶液的pH值范圍控制在0. 5-1. 5。進(jìn)一步地，所述單體溶液至少包含單體、摻雜劑和溶劑，所述單體溶液的PH值由 酸性物質(zhì)調(diào)整。進(jìn)一步地，所述酸性物質(zhì)可以為甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、萘磺酸、磺基水楊酸、 苯甲酸、樟腦磺酸中至少一種。進(jìn)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(jìn)一步地，所述摻雜劑可以為對(duì)甲苯磺酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基磺酸 鹽、萘磺酸鹽、磺基水楊酸鹽、苯甲酸鹽或樟腦磺酸鹽。進(jìn)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(guò)氧化 氫、三價(jià)鐵鹽或過(guò)硫酸鹽中的至少一種。進(jìn)一步地，所述氧化液浸液步驟之后還包括清洗烘干的步驟，所述單體溶液浸液 步驟之后還包括清洗烘干的步驟。進(jìn)一步地，所述固體電容器的生產(chǎn)工藝主要包括在電容器陽(yáng)極體表面上形成氧 化膜介質(zhì)的工序；在氧化膜介質(zhì)外表面上形成固體電解質(zhì)層的工序；在固體電解質(zhì)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(zhì)層的形成采用 化學(xué)聚合方法或者化學(xué)聚合與電化學(xué)聚合結(jié)合的方法。進(jìn)一步地，所述固體電解電容器的陽(yáng)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(fā)明所涉及的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝具有如下有 益效果通過(guò)將化學(xué)聚合過(guò)程中的單體溶液的PH值范圍控制在0. 5-2. 0，得到的導(dǎo)電聚合 物層的性質(zhì)可控，從而使得形成得到的電解電容器的性能更加可控，并且在該P(yáng)H值范圍下 形成得到的電解電容器的電容量、損耗、ESR等性能更好。同時(shí)，使用的溶液溶劑為水，節(jié)約 成本，更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保，對(duì)環(huán)境更加友好。
具體實(shí)施方式本發(fā)明所涉及的固體電解電容器的生產(chǎn)工藝主要包括在電容器陽(yáng)極體表面上形 成氧化膜介質(zhì)的工序；在氧化膜介質(zhì)外表面上形成固體電解質(zhì)層的工序；在固體電解質(zhì)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(zhì)外表面上形成固體電解質(zhì)層的工序是通過(guò)采用化學(xué)聚合的工藝在
4鋁箔表面上形成第一固體電解質(zhì)層，然后第一固體電解質(zhì)層表面通過(guò)電化學(xué)聚合的方法形 成第二固體電解質(zhì)層。具體地，化學(xué)聚合工藝中，是先將鋁箔置于氧化液中浸泡一定時(shí)間， 然后取出烘干，再將鋁箔置于單體溶液中浸泡一定時(shí)間取出烘干，重復(fù)循環(huán)上述的步驟多 次后在鋁箔表面形成固體電解質(zhì)層，所述氧化液可以為高錳酸鉀、過(guò)氧化氫、三價(jià)鐵鹽、過(guò) 硫酸鹽的水溶液，首選為包含高錳酸鉀的溶液；所述單體溶液為單體和摻雜劑組成的混合 溶液，并且用酸性物質(zhì)調(diào)整溶液的PH值，所述調(diào)整化學(xué)溶液pH值的酸性物質(zhì)為對(duì)甲苯磺 酸、十二烷基苯磺酸、萘磺酸、烷基水楊酸、樟腦磺酸、苯甲酸中至少一種。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(duì)甲苯磺酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基磺酸鹽、萘磺酸鹽、樟腦磺 酸鹽、烷基水楊酸鹽和苯甲酸鹽，首選對(duì)甲苯磺酸鹽，所述單體溶液通過(guò)酸性物質(zhì)來(lái)調(diào)整溶 液的 PH 為 0. 5-2.0。實(shí)施例1在化學(xué)聚合工藝中，先將表面包含氧化鋁的13VF鋁箔(有效面積3. 5mm X 4. 0mm) 置于25V 0. 3M的KMnO4的水溶液中浸泡1分鐘，取出烘干，再在25°C包含0. 4M的Py (吡 咯單體)和0. 5M的對(duì)甲苯磺酸鹽的混合水溶液中浸泡2分鐘，用對(duì)甲苯磺酸將溶液pH控 制在0. 5。取出烘干，重復(fù)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(zhì)層 聚吡咯?；瘜W(xué)聚合工藝完成后，然后在第一固體電解質(zhì)層表面通過(guò)電化學(xué)聚合的方法形成 第二固體電解質(zhì)層聚吡咯。在固體電解質(zhì)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(shí)施例2與實(shí)施例1不同的是，用對(duì)甲苯磺酸將吡咯單體和對(duì)甲苯磺酸鹽的混合水溶液的 PH值為1.0。實(shí)施例3與實(shí)施例1不同的是，用對(duì)甲苯磺酸將吡咯單體和對(duì)甲苯磺酸鹽的混合水溶液的 PH值為1. 5。實(shí)施例4與實(shí)施例1不同的是，用十二烷基苯磺酸將吡咯單體和對(duì)甲苯磺酸鹽的混合水溶 液的PH值為2.0。對(duì)比例1與實(shí)施例1不同的是，保持吡咯單體和對(duì)甲苯磺酸鹽的混合水溶液的PH值為4. 0。對(duì)比例2與實(shí)施例1不同的是，保持吡咯單體和對(duì)甲苯磺酸鹽的混合水溶液的PH值為7. 0。通過(guò)應(yīng)用上述的化學(xué)聚合工藝，最后疊6層，形成成6. 3V/100 μ F電容器，上述各 實(shí)施例與對(duì)比例所測(cè)得的30只電容器的電容量、損耗、ESR的平均值數(shù)據(jù)如表1所示。表1實(shí)施例與對(duì)比例電性能比較表 表1的數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)將固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合的單體溶 液PH值控制在合適的范圍內(nèi)，所得到的的電容器的電性能明顯優(yōu)于對(duì)比例。
權(quán)利要求
固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝，包括將已形成氧化膜介質(zhì)的陽(yáng)極體表面置于氧化液中浸泡一定時(shí)間的氧化液浸液步驟以及置于單體溶液中浸泡一定時(shí)間的單體溶液浸液步驟，其特征在于將所述單體溶液的pH值范圍控制在0.5 2.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝，其特征 在于將所述單體溶液的PH值范圍控制在0. 5-1. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)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，所述單體溶液的PH值由酸性物質(zhì)調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝，其特征 在于所述酸性物質(zhì)可以為甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、萘磺酸、磺基水楊酸、苯甲酸、樟腦 磺酸中至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)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(jù)權(quán)利要求3所述的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝，其特征 在于所述摻雜劑可以為對(duì)甲苯磺酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽、十二烷基磺酸鹽、萘磺酸鹽、磺 基水楊酸鹽、苯甲酸鹽或樟腦磺酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)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(guò)氧化氫、三價(jià)鐵鹽或 過(guò)硫酸鹽中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝，其特征 在于所述氧化液浸液步驟之后還包括清洗烘干的步驟，所述單體溶液浸液步驟之后還包 括清洗烘干的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝，其特征 在于所述固體電容器的生產(chǎn)工藝主要包括在電容器陽(yáng)極體表面上形成氧化膜介質(zhì)的工 序；在氧化膜介質(zhì)外表面上形成固體電解質(zhì)層的工序；在固體電解質(zhì)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(zhì)層的形成采用化學(xué)聚合方法 或者化學(xué)聚合與電化學(xué)聚合結(jié)合的方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝，其特 征在于所述固體電解電容器的陽(yáng)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(fā)明提供了固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝，所述化學(xué)聚合工藝包括將已形成氧化膜介質(zhì)的陽(yáng)極體表面置于氧化液中浸泡一定時(shí)間的氧化液浸液步驟以及置于單體溶液中浸泡一定時(shí)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pH值范圍控制在0.5-2.0。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的固體電解電容器形成固體電解質(zhì)層的化學(xué)聚合工藝使得通過(guò)該化學(xué)聚合工藝生產(chǎn)出來(lái)的電解電容器的性能更加可控，并且，在該pH值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(hào)H01G9/025GK101894672SQ20101020768
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者張易寧, 林俊鴻 申請(qǐng)人:福建國(guó)光電子科技股份有限公司