CN101859649B - 一种固体电解质铌钽复合电容器的制备方法及复合电容器 - Google Patents
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Abstract
一种固体电解质铌钽复合电容器的制备方法及复合电容器，采用铌和钽混合制成铌钽复合电容器，首先将钽粉和铌粉或将钽粉和纯一氧化铌按一定比例混合均匀，其中钽含量为5％至95％，其余含量为铌；再将其压制成型，得到复合金属的阳极块，再进行真空烧结，即得到复合电容器的阳极。再通过电化学氧化后形成复合氧化钽和氧化铌的介质膜，成为铌钽复合电容器的阳极，阴极则采用固体二氧化锰，产品的外形类似于片式固体电解质铌钽复合电容器；所述的制备方法包括钽粉和铌粉或一氧化铌的混合、成型、烧结、赋能、被膜工序。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子元件的制备方法，尤其涉及一种固体电解质铌钽复合电容器的制备方法。为高电压电器产品实用技术领域。
背景技术
钽铌属于同族元素，都是阀金属材料，其介电常数分别为27、41，都可以用来制作电解电容器。钽电容为以纯钽粉为阳极材料加工电解电容器，铌电容为以纯铌粉或纯一氧化铌为阳极材料加工电解电容器。钽电容器的优点是电性能稳定，但产品被击穿时会造成短路，且容易发生燃烧，对电路板的电子线路造成破坏。铌电容器的特点是电性能稳定性较差，但产品被击穿时不造成短路，产品短路时不容易燃烧，不易对电子线路造成破坏。因此这两种电容器都各有优缺点，而且由于钽粉供应稀缺和价格居高不下，市场开始力推铌电容产品用来替代钽电容，这样就可以降低铌电容的生产成本。但是长期以来铌电容的电性能稳定性却一直得不到很好的解决。通过检索中国国内专利数据库发现有钽铌电解电容器制作方法的有关专利，其中最有代表性的是：
1、专利申请号为CN00818820.3，名称为“含氮的钽或铌粉末的制备和固体电解质电容器”的发明专利，该专利公开了一种钽或铌电容器的制作方法；其中包括均匀含氮的金属如铌或钽，并能够制造具有高比电容和低漏电流并呈现长期优异可靠性的阳电极，提供了含氮金属粉末，该含氮金属粉末是含50-20,000ppm氮的固溶体，其中构成金属粉末的金属为铌或钽。含氮金属粉末的制备过程为，在用还原剂还原金属化合物的同时，向反应系统中引入含氮气体以形成金属，同时将氮渗入金属中。含有含氮金属粉末的多孔烧结体和含有该粉末的固体电解质电容器具有低漏电流，并呈现出长期优异的可靠性。
2、专利申请号为CN01811522.5，名称为“铌或钽粉末及其制造方法以及固体电解电容器”的发明专利，该专利公开了一种钽或铌电容器的制作方法；其中铌或钽粉末是由铌或钽的初级粒子凝聚的凝聚粒子组成，用水银压入法测定的孔隙分布在1～20μm范围内有峰。也就是说，本发明的铌或钽粉末是由具有大的孔隙的凝聚粒子组成，在各个凝聚粒子中，该孔隙和初级粒子间存在的空隙相互贯通。因此，电解质容易渗透入各个凝聚粒子内部全部，因此，使用这样的铌或钽粉末形成阳极电极，作为固体电解电容器使用能得到高容量、低ESR的固体电解电容器。
但是这些专利技术并没有从根本上解决钽铌电解电容器各自的不足，因此很有必要进一步提出改进措施。
发明内容
本发明的目的，就是针对现有固体电解质钽电容器和铌电容器的一些缺陷，为了克服现有固体电解质钽电容器和铌电容器的不足，提供一种可有效提高固体电解质钽电容器和铌电容器的可靠性，又可承受一定反向电压的固体电解质铌钽复合电容器的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种固体电解质铌钽复合电容器的制备方法，采用铌和钽混合制成铌钽复合电容器，首先将钽粉和铌粉或将钽粉和纯一氧化铌按一定比例混合均匀，其中钽含量为5％至95％，其余含量为铌；再将其压制成型，得到复合金属的阳极块，再进行真空烧结，即得到复合电容器的阳极。再通过电化学氧化后形成复合氧化钽和氧化铌的介质膜，成为铌钽复合电容器的阳极，阴极则采用固体二氧化锰，产品的外形类似于片式固体电解质铌钽复合电容器。所述的制备方法包括钽粉和铌粉(或一氧化铌)的混合、成型、烧结、赋能、被膜工序；具体制备方法如下：
1、将钽粉与铌粉或钽粉与纯一氧化铌按比一定比例混合，其中钽粉比例控制在5％至95％之间，其余为铌粉或一氧化铌粉；
2、根据钽粉和铌粉(或一氧化铌)的总重量，加入2％-10％的樟脑，樟脑用二氯甲烷等有机溶剂溶解，再将混合粉末加入混粉机中混合均匀，再取出放入烘箱中烘30-60分钟。
3、将混合均匀的粉末装入成型模具中，加入一根钽丝作为引出线，在成型机上成型；
4、将成型后的阳极块放入真空烧结炉中烧结除杂，烧结完成后将阳极块放入磷酸等无机酸等溶液中进行电化学氧化，即赋能过程；
5、将赋能后的阳极块浸入不同浓度硝酸锰溶液，再置于被膜炉中被膜，重复多次，使阳极表面生成一层二氧化锰半导体层，再在二氧化锰层上涂覆导电石墨与银浆，之后用高分子树脂将芯块塑封。
按照上述方法制作的复合电容器是：一种铌钽复合电容器，为多层结构的电容器，中心层为氧化铌和氧化钽层6，氧化铌和氧化钽层6为二氧化锰层5，二氧化锰层5外为石墨层4，石墨层4外为银浆层3；氧化铌和氧化钽层6通过引出线8与正极引出片1相接，而银浆层3直接与负极引出片7相接，构成铌钽复合电容器芯片；整个铌钽复合电容器芯片由封装树脂2封装起来。
按照上述方法所提出的一种固体电解质铌钽复合电容器的制备方法的优点在于：采用钽粉和铌粉、或将钽粉和纯一氧化铌按一定比例混合后的混合物为阳极材料，再将其制备电解电容器，既可以充分利用钽的稳定性，又综合了铌的抗浪涌和耐反压能力，能承受一定的反向电压，施加反向电压后产品漏电流不增加，且不会发生短路失效。
附图说明
图1铌钽复合电容器的结构示意图；
图1中：1、正极引出片；2、封装树脂；3、银浆层；4、石墨层；5、二氧化锰层；6、氧化铌和氧化钽层；7、负极引出片；8、引出线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
一种固体电解质铌钽复合电容器的制备方法，采用铌和钽混合制成铌钽复合电容器，首先将钽粉和铌粉或将钽粉和纯一氧化铌按一定比例混合均匀，其中钽含量为5％至95％，其余含量为铌；再将其压制成型，得到复合金属的阳极块，再进行真空烧结，即得到复合电容器的阳极。再通过电化学氧化后形成复合氧化钽和氧化铌的介质膜，成为铌钽复合电容器的阳极，阴极则采用固体二氧化锰，产品的外形类似于片式固体电解质铌钽复合电容器。所述的制备方法包括钽粉和铌粉(或一氧化铌)的混合、成型、烧结、赋能、被膜工序；具体制备方法如下：
1、将钽粉与铌粉或钽粉与纯一氧化铌按比一定比例混合，其中钽粉比例控制在5％至95％之间，其余为铌粉或一氧化铌粉；
2、根据钽粉和铌粉(或一氧化铌)的总重量，加入2％-10％的樟脑，樟脑用二氯甲烷等有机溶剂溶解，再将混合粉末加入混粉机中混合均匀，再取出放入烘箱中烘30到60分钟。
3、将混合均匀的粉末装入成型模具中，加入一根钽丝作为引出线，在成型机上成型；
4、将成型后的阳极块放入真空烧结炉中烧结除杂，烧结完成后将阳极块放入磷酸等无机酸等溶液中进行电化学氧化，即赋能过程；
5、将赋能后的阳极块浸入不同浓度硝酸锰溶液，再置于被膜炉中被膜，重复多次，使阳极表面生成一层二氧化锰半导体层，再在二氧化锰层上涂覆导电石墨与银浆，之后用高分子树脂将芯块塑封。
按照上述方法制作的铌钽复合电容器如附图1和2所示，一种铌钽复合电容器，为多层结构的电容器，中心层为氧化铌和氧化钽层6，氧化铌和氧化钽层6外为二氧化锰层5，二氧化锰层5外为石墨层4，石墨层4外为银浆层3；氧化铌和氧化钽层6通过引出线8与正极引出片1相接，而银浆层3直接与负极引出片7相接，构成铌钽复合电容器芯片；整个铌钽复合电容器芯片由封装树脂2封装起来。
实施例2
如附图3、附图4所示，一种固体电解质铌钽复合电容器的制备方法，采用铌和钽混合制成铌钽复合电容器，以钽粉和铌粉、或将钽粉和纯一氧化铌按一定比例混合后的混合物为阳极材料，再将其制备电解电容器。所述的制备方法包括钽粉和铌粉(或一氧化铌)的混合、成型、烧结、赋能、被膜工序；具体制备方法如下：
1、将钽粉与铌粉或钽粉与纯一氧化铌按比一定比例混合，其中钽粉比例控制在5％至95％之间，其余为铌粉或一氧化铌粉；
2、根据钽粉和铌粉(或一氧化铌)的总重量，加入2％-10％的樟脑，樟脑用二氯甲烷等有机溶剂溶解，再将混合粉末加入混粉机中混合均匀，再取出放入烘箱中烘30到60分钟。
3、将混合均匀的粉末装入成型模具中，加入一根钽丝作为引出线，在成型机上成型；
4、将成型后的阳极块放入真空烧结炉中烧结除杂，烧结完成后将阳极块放入磷酸等无机酸等溶液中进行电化学氧化，即赋能过程；
5、将赋能后的阳极块浸入不同浓度硝酸锰溶液，再置于被膜炉中被膜，重复多次，使阳极表面生成一层二氧化锰半导体层，再在二氧化锰层上涂覆导电石墨与银浆，之后用高分子树脂将芯块塑封。
Claims (4)
1.一种固体电解质铌钽复合电容器的制备方法，其特征在于：采用铌和钽混合制成铌钽复合电容器，首先将钽粉和铌粉按一定比例混合均匀，其中钽含量为5%至95%，其余含量为铌粉；再将其压制成型，得到复合金属的阳极块，再进行真空烧结，即得到复合电容器的阳极；再通过电化学氧化后形成复合氧化钽和氧化铌的介质膜，成为铌钽复合电容器的阳极，阴极则采用固体二氧化锰，制得的固体电解质铌钽复合电容器的外形为片式固体电解质铌钽复合电容器；所述的制备方法包括钽粉和铌粉的混合、成型、烧结、赋能、被膜工序；具体制备方法如下：
A、将钽粉与铌粉按比一定比例混合，其中钽粉比例控制在5%至95%之间，其余为铌粉；
B、根据钽粉和铌粉的总重量，加入2%-10%的樟脑，樟脑用二氯甲烷有机溶剂溶解，再将混合粉末加入混粉机中混合均匀，再取出放入烘箱中烘30-60分钟；
C、将混合均匀的粉末装入成型模具中，加入一根钽丝作为引出线，在成型机上成型；
D、将成型后的阳极块放入真空烧结炉中烧结除杂，烧结完成后将阳极块放入磷酸溶液中进行电化学氧化，即赋能过程；
E、将赋能后的阳极块浸入不同浓度硝酸锰溶液，再置于被膜炉中被膜，重复多次，使阳极表面生成一层二氧化锰半导体层，再在二氧化锰层上涂覆导电石墨与银浆，之后用高分子树脂将芯块塑封。
2.一种固体电解质铌钽复合电容器的制备方法，其特征在于：采用铌和钽混合制成铌钽复合电容器，首先将钽粉和纯一氧化铌按一定比例混合均匀，其中钽含量为5%至95%，其余含量为纯一氧化铌；再将其压制成型，得到复合金属的阳极块，再进行真空烧结，即得到复合电容器的阳极；再通过电化学氧化后形成复合氧化钽和氧化铌的介质膜，成为铌钽复合电容器的阳极，阴极则采用固体二氧化类锰，制得的固体电解质铌钽复合电容器的外形为片式固体电解质铌钽复合电容器；所述的制备方法包括钽粉和纯一氧化铌的混合、成型、烧结、赋能、被膜工序；具体制备方法如下：
A、将钽粉与纯一氧化铌按比一定比例混合，其中钽粉比例控制在5%至95%之间，其余为一氧化铌粉；
B、根据钽粉和纯一氧化铌的总重量，加入2%-10%的樟脑，樟脑用二氯甲烷有机溶剂溶解，再将混合粉末加入混粉机中混合均匀，再取出放入烘箱中烘30-60分钟；
C、将混合均匀的粉末装入成型模具中，加入一根钽丝作为引出线，在成型机上成型；
D、将成型后的阳极块放入真空烧结炉中烧结除杂，烧结完成后将阳极块放入磷酸溶液中进行电化学氧化，即赋能过程；
E、将赋能后的阳极块浸入不同浓度硝酸锰溶液，再置于被膜炉中被膜，重复多次，使阳极表面生成一层二氧化锰半导体层，再在二氧化锰层上涂覆导电石墨与银浆，之后用高分子树脂将芯块塑封。
3.一种按照权利要求1或2所述固体电解质铌钽复合电容器的制备方法制备的铌钽复合电容器，为多层结构的电容器，其特征在于：中心层为氧化铌和氧化钽层，氧化铌和氧化钽层外为二氧化锰层，二氧化锰层外为石墨层，石墨层外为银浆层；氧化铌和氧化钽层通过引出线与正极引出片相接，而银浆层直接与负极引出片相接，构成铌钽复合电容器芯片。
4.如权利要求3所述的铌钽复合电容器，其特征在于：整个铌钽复合电容器芯片由封装树脂封装起来。
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