CN101901689B

CN101901689B - 双阳极表面安装型电容器的制备方法

Info

Publication number: CN101901689B
Application number: CN2010102197529A
Authority: CN
Inventors: 张易宁; 何腾云
Original assignee: Fujian Guoguang Electronic Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Fujian Guoguang New Industry Technology Co ltd
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2030-06-24
Also published as: CN101901689A

Abstract

本发明提供一种双阳极表面安装型电容器的制备方法，依序进行如下步骤：在阳极体表面形成氧化膜介质层；切成规定面积；在覆盖有氧化膜介质的阳极体的规定位置上设置两处绝缘胶，以形成两个阳极区部分和一个阴极区部分；在阴极区部分形成导电聚合物层；在导电聚合物层上形成碳层；在碳层上形成银层，制得电容器元件；将电容器元件组装并设置阳极与阴极引出端子；用树脂将组装后的电容器元件进行模塑封装形成电容器；将封装好的产品进行老练。通过本发明方法制备所得的双阳极表面安装型电容器，具有大容量，低ESR，低ESL等优异性能；且该制备方法反应条件温和、操作简便、适合大规模生产，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

双阳极表面安装型电容器的制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种电容器，尤其涉及一种具有双阳极结构的表面安装型电容器的制备方法。

【背景技术】

在电子产品日益追求小型化的今天，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件，以提高产量，提高生产效率以及降低生产成本。如表面安装型电容器就是一种表面贴片元件，表面安装型电容器可分为单阳极的表面安装型电容器和双阳极的表面安装型电容器。

从结构本身而言，单阳极的表面安装型电容器的去耦效果较差，往往需要数十只产品才能达到较好的效果，导致在电路版上布局较繁琐；而双阳极的表面安装型电容器容量大，ESR(等效串联电阻)超低，只要一只产品就能达到理想的去耦效果同时还具有滤波器功能，在电路版上布局更容易，看起来更美观，因此更适合应用在更高运算速度和更高频率发展的个人计算机(PC)、服务器、家用数字电气设备以及通讯设备等的电源线中。现有技术中的一些双阳极的表面安装型电容器如日本专利申请No.2004-55699中公开的双阳极的表面安装型电容器，其电容有数百微法，在100MHz频带条件下ESR为5毫欧，ESL(等效串联电感)为1pH，可用作传输线路元件或传输线路噪声滤波器，并且具有电容器和滤波器两者特征的。

从制备方法而言，现有技术中出现一种用导电聚合物作电容器阴极电解质的固体贴片式电解电容器，业内多指单阳极的表面安装型电容器。导电聚合物具有较高的电导率、光导电性质、非线性光学性质、发光和磁性能、柔韧性好、生产成本低、能效高等优点，因此应用范围较广，而固体贴片式电解电容器所应用的导电聚合物主要指聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺，其具有高频低阻抗以及易于片式化等特点，但是现有技术中对于固体片式铝电解电容器的制备过程存在很多缺陷，因此制备出的产品性能不佳。这是由于阀金属与导电聚合物是两种完全不同性质的物质，其黏结主要靠物理黏结，黏结力较小，导致层间接触电阻较大，电容量偏小。

而对于双阳极的表面安装型电容器来说，现有技术中所记载的制备方法多侧重于双阳极的表面安装型电容器结构的形成，而少有侧重于工艺处理的记载，如公开号为CN1767104，公开日为2006.05.03的中国发明申请所公开的一种双阳极表面安装型电容器及其制造方法，以及公开号为CN1380666，公开日为2002.11.20的中国发明申请所公开的一种双阳极表面安装型电容器，均是侧重结构形成的情况。但是，公开号为CN1652267，公开日为2005.08.10的中国发明申请，则公开了一种能够充分防止电磁波噪声传播的双阳极表面安装型电容器，是利用导电聚吡咯来制作电容器阴极电解质，但该申请中制备过程也没有涉及工艺上的处理。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种双阳极表面安装型电容器的制备方法，通过该方法可以制得性能优异的双阳极表面贴装型电容器。

本发明是这样实现的：一种双阳极表面安装型电容器的制备方法，依序进行如下步骤：

步骤20：在阳极体表面形成氧化膜介质层；

步骤30：将覆盖有氧化膜介质层的阳极体切成规定面积；

步骤40：在覆盖有氧化膜介质层的阳极体的规定位置上设置两处绝缘胶，以形成两个阳极区部分和一个阴极区部分，且阴极区部分处于两个阳极区部分之间，实际有效面积为阴极区部分面积；

步骤50：通过化学聚合方法在阴极区部分形成导电聚合物层；

步骤60：在导电聚合物层上涂覆碳浆形成碳层；

步骤70：在碳层上涂覆银浆形成银层，制得电容器元件；

步骤80：将电容器元件组装，并设置阳极与阴极引出端子；

步骤90：用塑封料将组装后的电容器元件进行模塑封装形成电容器；

步骤100：将封装好的电容器进行老练。

较佳的，步骤40和50之间还包括：步骤45：将所述阴极区部分表面用偶联剂溶液进行处理，形成偶联剂层。

较佳的，步骤50和60之间还包括：步骤55：通过电化学聚合方法在所述导电聚合物层的表面再形成导电聚合物层。

较佳的，步骤45中，所述偶联剂溶液至少包括偶联剂和溶剂，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、木质素偶联剂，以及锡偶联剂中的至少一种，且该偶联剂的质量浓度为0.001％～50％，所述偶联剂溶液中的溶剂为有机溶剂或水。

较佳的，步骤50中，所述化学聚合方法为先浸渍完还原液、烘干，然后浸渍氧化液、烘干的步骤，重复该步骤多次后，形成导电聚合物层。

较佳的，还原溶液组成为单体、掺杂剂和溶剂；单体为吡咯或其衍生物、噻吩或其衍生物、苯胺或其衍生物；掺杂剂为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐、烷基水杨酸盐、苯甲酸盐、樟脑磺酸盐；所述氧化溶液的氧化剂选自三价铁盐、过硫酸铵、高锰酸钾、高氯酸或过氧化氢中的至少一种。

所述步骤55中，所述电化学聚合以包含导电聚合物层的阳极体与外加电极相连接作为阳极，以导电电极为阴极，采用在电化学聚合溶液中通过恒电流聚合或恒电压聚合方法合成。

较佳的，电化学聚合溶液组成为单体、电解质和溶剂；单体为吡咯或其衍生物、噻吩或其衍生物、苯胺或其衍生物；电解质为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐、烷基水杨酸盐、苯甲酸盐、樟脑磺酸盐。

较佳的，所述步骤20中，所述阳极体为阀金属及氧化物。阀金属包含铝、钽、铌、钛，氧化物包含一氧化铌；所述绝缘胶至少选自醇酸树脂，聚酯树脂，酚醛树脂，氨基树脂，环氧树脂，聚氨酯树脂，丙烯酸树脂，有机硅树脂，氯化橡胶，烃类树脂，氟类聚合物，聚酰亚胺树脂，乙烯类树脂中的一种。

本发明具有如下优点：通过本发明方法制备所得的双阳极表面安装型电容器，具有优异性能，如大容量，低ESR，低ESL；且该制备方法反应条件温和、操作简便、适合大规模生产，具有显著的经济效益和社会效益。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明方法所得的双阳极表面安装型电容器元件结构示意图。

【具体实施方式】

本发明的双阳极表面安装型电容器的制备方法，依序进行如下步骤：

步骤20：在阳极体表面形成氧化膜介质层；所述阳极体为阀金属及氧化物，该阀金属包含铝、钽、铌、钛，氧化物包含一氧化铌；所述绝缘胶至少选自醇酸树脂，聚酯树脂，酚醛树脂，氨基树脂，环氧树脂，聚氨酯树脂，丙烯酸树脂，有机硅树脂，氯化橡胶，烃类树脂，氟类聚合物，聚酰亚胺树脂，乙烯类树脂中的一种。

步骤30：将覆盖有氧化膜介质层的阳极体切成规定面积。

步骤40：在覆盖有氧化膜介质层的阳极体的规定位置上设置两处绝缘胶，以形成两个阳极区部分和一个阴极区部分，实际有效面积为阴极区部分面积。

步骤45：将所述阴极区部分表面用偶联剂溶液进行处理，形成偶联剂层。所述偶联剂溶液至少包括偶联剂和溶剂，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、木质素偶联剂，以及锡偶联剂中的至少一种，且该偶联剂的质量浓度为0.001％～50％，所述偶联剂溶液中的溶剂为有机溶剂或水。

步骤50：通过化学聚合方法在阴极区部分形成导电聚合物层；所述化学聚合方法为先浸渍完还原液、烘干，然后浸渍氧化液、烘干的步骤，重复该步骤多次后，形成导电聚合物层；该还原溶液组成为单体、掺杂剂和溶剂；单体为吡咯或其衍生物、噻吩或其衍生物、苯胺或其衍生物；掺杂剂为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐、烷基水杨酸盐、苯甲酸盐、樟脑磺酸盐；所述氧化溶液的氧化剂选自三价铁盐、过硫酸铵、高锰酸钾、高氯酸或过氧化氢中的至少一种。

步骤55：通过电化学聚合方法在所述导电聚合物层的表面再形成导电聚合物层。所述电化学聚合以包含导电聚合物层的阳极体与外加电极相连接作为阳极，以导电电极为阴极，采用在电化学聚合溶液中通过恒电流聚合或恒电压聚合方法合成。电化学聚合溶液组成为单体、电解质和溶剂；单体为吡咯或其衍生物、噻吩或其衍生物、苯胺或其衍生物；电解质为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐、烷基水杨酸盐、苯甲酸盐、樟脑磺酸盐。

步骤60：在导电聚合物层上涂覆碳浆形成碳层。

步骤70：在碳层上涂覆银浆形成银层，制得电容器元件。

步骤80：将电容器元件组装，并设置阳极与阴极引出端子。

步骤90：用塑封料将组装后的电容器元件进行模塑封装形成电容器。

步骤100：将封装好的电容器进行老练。

其中步骤45和步骤55是可选步骤。

为了易于进一步理解本发明，下列实施例将对本发明作进一步的阐述，但是本发明不仅限于此。

实施例一

将覆盖有氧化膜介质的铝箔切成17mm*9.5mm的铝箔(铝箔赋能电压为3V)；在覆盖有氧化膜介质的铝箔的规定位置上涂覆环氧树脂胶1，如图1所示，以形成两个阳极区部分3和一个阴极区2部分，实际有效面积为阴极区部分面积(长9.5mm*宽9.5mm)；然后采用偶联剂溶液对铝箔阴极区进行处理：处理溶液组成为硅烷偶联剂、甲醇、去离子水，其中硅烷偶联剂的质量浓度为0.002％，去离子水的质量浓度为10.000％，甲醇的质量浓度为89.998％；接下来进行化学聚合，将铝箔阴极区部分浸入吡咯单体、对甲苯磺酸盐掺杂剂、水和乙醇的混合还原溶液中，其中单体的重量百分比为 5％，掺杂剂浓度为0.01mol/L；浸入还原液10min后在50℃下烘干5min，然后冷却3min；再将其浸入氯化铁的水氧化溶液中，氯化铁重量百分比为0.5％，浸入氧化液10min后在50℃下烘干5min，然后冷却3min；重复上述操作5次后即可得聚吡咯导电聚合物层；再进行电化学聚合，将覆盖聚吡咯层铝箔阴极区浸入电化学聚合溶液中，以覆盖聚吡咯层的铝箔与外加电极相连接作为阳极，以不锈钢板作为阴极，施加1.5V电压聚合120min，之后取出清洗烘干，该工序所使用的电化学聚合溶液中包含单体、电解质、以及溶剂等，其中单体为吡咯，重量浓度为1％；电解质为烷基磺酸盐，浓度为0.01mol/L；所述电化学聚合溶液的溶剂为水。接下来依次制备碳层和银层形成电容器元件，叠2层电容器元件并设置阳极和阴极引出端子，最后用环氧树脂封装并老练制备2V电容器。

实施例二

将覆盖有氧化膜介质的铝箔切成17mm*9.5mm的铝箔(铝箔赋能电压为3V)；在覆盖有氧化膜介质的铝箔的规定位置上涂覆环氧树脂胶1，如图1所示，以形成两个阳极区部分3和一个阴极区2部分，实际有效面积为阴极区部分面积(长9.5mm*宽9.5mm)；然后采用偶联剂溶液对铝箔阴极区进行处理：处理溶液组成为钛酸丁酯偶联剂，丙酮，去离子水。其中钛酸丁酯偶联剂的质量浓度为2.5％，去离子水的质量浓度为30.0％，丙酮的质量浓度为67.5％；接下来进行化学聚合，将铝箔阴极区部分浸入吡咯单体、烷基磺酸盐掺杂剂、水和乙醇的混合还原溶液中，其中单体的重量百分比为5％，掺杂剂浓度为0.01mol/L；浸入还原液10min后在50℃下烘干5min，然后冷却3min；再将其浸入氯化铁的水氧化溶液中，氯化铁重量百分比为0.5％，浸入氧化液10min后在50℃下烘干5min，然后冷却3min；重复上述操作15次后即可得聚吡咯导电聚合物层。接下来依次制备碳层和银层形成电容器元件，叠2层电容器元件并设置阳极和阴极引出端子，最后用环氧树脂封装并老练制备2V电容器。

实施例三

将覆盖有氧化膜介质的铝箔切成17mm*9.5mm的铝箔(铝箔赋能电压为3V)；在覆盖有氧化膜介质的铝箔的规定位置上涂覆环氧树脂胶1，如图1所示，以形成两个阳极区部分3和一个阴极区2部分，实际有效面积为阴极区部分面积(长9.5mm*宽9.5mm)；接下来进行化学聚合，将铝箔阴极区部分浸入吡咯单体、烷基磺酸盐掺杂剂、水和乙醇的混合还原溶液中，其中单体的重量百分比为5％，掺杂剂浓度为0.01mol/L；浸入还原液10min后在50℃下烘干5min，然后冷却3min；再将其浸入氯化铁的水氧化溶液中，氯化铁重量百分比为0.5％，浸入氧化液10min后在50℃下烘干5min，然后冷却3min；重复上述操作5次后即可得聚吡咯层；再进行电化学聚合，将覆盖有聚吡咯的铝箔阴极部分浸入电化学聚合溶液中，以覆盖聚吡咯层的铝箔与外加电极相连接作为阳极，以不锈钢板作为阴极，通过3mA/cm²的电流密度聚合120min，之后取出清洗烘干，该工序所使用的电化学聚合溶液中包含单体、掺杂盐、以及溶剂等，其中单体为吡咯，重量浓度为1％；掺杂盐为烷基磺酸盐，浓度为0.01mol/L；所述电化学聚合溶液的溶剂为水。接下来依次制备碳层和银层形成电容器元件，叠2层电容器元件并设置阳极和阴极引出端子，最后用环氧树脂封装并老练制备2V电容器。

实施例四

将覆盖有氧化膜介质的铝箔切成17mm*9.5mm的铝箔(铝箔赋能电压为3V)；在覆盖有氧化膜介质的铝箔的规定位置上涂覆环氧树脂胶1，如图1所示，以形成两个阳极区部分3和一个阴极区2部分，实际有效面积为阴极区部分面积(长9.5mm*宽9.5mm)；接下来进行化学聚合，将铝箔阴极区部分浸入吡咯单体、烷基磺酸盐掺杂剂、水和乙醇的混合还原溶液中，其中单体的重量百分比为5％，掺杂剂浓度为0.01mol/L；浸入还原液10min后在50℃下烘干5min，然后冷却3min；再将其浸入氯化铁的水氧化溶液中，氯化铁重量百分比为0.5％，浸入氧化液10min后在50℃下烘干5min，然后冷却3min；重复上述操作15次后即可得聚吡咯导电聚合物层。接下来依次制备碳层和银层形成电容器元件，叠2层电容器元件并设置阳极和阴极引出端子，最后用环氧树脂封装并老练制备2V电容器。

实施例1-4制备的2V电容器，各测试120样品的容量，ESR，ESL值求得的平均值如下。

方案号	容量/μF	ESR/mΩ	ESL/pH
				实施例1	1185.5	3	0.8
实施例2	1002.6	5	1
				实施例3	998.7	6	2.3
实施例4	976.6	5	2.2

由以上数据可以发现，利用本发明方法制备的双阳极表面安装型电容器可以达到大容量，低ESR，低ESL的优异性能。

Claims

1.一种双阳极表面安装型电容器的制备方法，其特征在于：依序进行如下步骤：

步骤20：在阳极体表面形成氧化膜介质层；

步骤30：将覆盖有氧化膜介质层的阳极体切成规定面积；

步骤60：在导电聚合物层上涂覆碳浆形成碳层；

步骤70：在碳层上涂覆银浆形成银层，制得电容器元件；

步骤80：将电容器元件组装，并设置阳极与阴极引出端子；

步骤100：将封装好的电容器进行老练。

2.根据权利要求1所述的双阳极表面安装型电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤40和50之间还包括：

步骤45：将所述阴极区部分表面用偶联剂溶液进行处理，形成偶联剂层。

3.根据权利要求1或2所述的双阳极表面安装型电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤50和60之间还包括：

步骤55：通过电化学聚合方法在所述导电聚合物层的表面再形成导电聚合物层。

4.根据权利要求2所述的双阳极表面安装型电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤45中，所述偶联剂溶液至少包括偶联剂和溶剂，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、木质素偶联剂，以及锡偶联剂中的至少一种，且该偶联剂的质量浓度为0.001％～50％，所述偶联剂溶液中的溶剂为有机溶剂或水。

5.根据权利要求2所述的双阳极表面安装型电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤50中，所述化学聚合方法为先浸渍完还原液、烘干，然后浸渍氧化液、烘干的步骤，重复该步骤多次后，形成导电聚合物层。

6.根据权利要求5所述的双阳极表面安装型电容器的制备方法，其特征在于：

所述的还原溶液组成为单体、掺杂剂和溶剂；所述单体为吡咯或其衍生物、噻吩或其衍生物、苯胺或其衍生物；所述掺杂剂为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐、烷基水杨酸盐、苯甲酸盐、樟脑磺酸盐；

所述氧化溶液的氧化剂选自三价铁盐、过硫酸铵、高锰酸钾、高氯酸或过氧化氢中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的双阳极表面安装型电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤55中，所述电化学聚合方法是以包含导电聚合物层的阳极体与外加电极相连接作为阳极，以导电电极为阴极，采用在电化学聚合溶液中通过恒电流聚合或恒电压聚合方法合成。

8.根据权利要求7所述的双阳极表面安装型电容器的制备方法，其特征在于：所述的电化学聚合溶液组成为单体、电解质和溶剂；该单体为吡咯或其衍生物、噻吩或其衍生物、苯胺或其衍生物；该电解质为对甲苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基磺酸盐、萘磺酸盐、烷基水杨酸盐、苯甲酸盐、樟脑磺酸盐。

9.根据权利要求1所述的双阳极表面安装型电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤20中，

所述阳极体为阀金属及阀金属的氧化物；阀金属包含铝、钽、铌、钛，氧化物包含一氧化铌；

所述绝缘胶至少选自醇酸树脂，聚酯树脂，酚醛树脂，氨基树脂，环氧树脂，聚氨酯树脂，丙烯酸树脂，有机硅树脂，氯化橡胶，烃类树脂，氟类聚合物，聚酰亚胺树脂，乙烯类树脂中的一种。