CN101980345A - 固体电解电容器的封装工艺 - Google Patents

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张易宁
何腾云
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Abstract

本发明提供一种固体电解电容器的封装工艺，包括将预制好的多个电容器元件进行叠置形成一叠层体的叠层步骤，以及所述叠层体进行塑封的塑封步骤，其中，所述封装工艺还包括一在所述叠层步骤和塑封步骤之间进行的预塑封步骤，所述预塑封步骤是在所述叠层体的表面覆盖一层预塑封材料。本发明在体现电解电容器原有的封装工艺中增加一预塑封步骤，可减少电容器元件在封装过程中的损伤，有效提高成品漏电流合格率，有效降低ESR。此外，预塑封还能有效减少水汽侵蚀，提高产品稳态湿热考核漏电流合格率。

Description

固体电解电容器的封装工艺
【技术领域】
本发明涉及一种电子元器件领域，尤其涉及一种固体电解电容器的封装工艺。
【背景技术】
电子元器件领域中的封装是把构成电力、电子元件或集成电路的各个部件按规定的要求合理布置、叠层、键合、连接、与环境隔离和保护等的一种操作工艺，以防止水分、尘埃及有害气体对元件或集成电路的侵入，减缓震动，防止外力损伤和稳定元件参数。根据不同产品的结构要求，可分为灌封和塑封等不同封装方式。按封装材料的不同可分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装。
金属封装的特点是：封装形状多样化，散热快，体积小，成本低。陶瓷封装属气密性封装，这种封装的优点是：①耐湿性好，不易产生微裂现象。②热冲击实验和温度循环实验后不产生损伤，机械强度高。③热膨胀系数小，热导率高。④气密性好，芯片和电路不受周围环境影响。因而它适用于航空航天、军事工程所用的高可靠、高频、耐高温、气密性强的产品封装。目前，陶瓷封装虽然在整个封装行业里所占比例不大，却是性能比较完善的封装方式。在要求高密封的场合，唯一只能选用陶瓷封装。塑料封装的特点是：小型化，轻量化，低成本。
目前，固体电解电容器的封装主要采用塑料封装的形式。固体电解电容器的制造过程中需要使用环氧模塑料对电容器元件进行塑封，环氧模塑料的玻璃化转变温度一般都在150度以上，在实际塑封中模具的温度常在160度-190度；此外，环氧模塑料还需要通过外力才能完成对电容器元件的塑封。在塑封过程中，由于外力对环氧模塑料的挤压会造成环氧模塑料对电容器元件的挤压，这种挤压和高温都会对电容器元件造成很大损伤，如出现电容器等效串联电阻(ESR)变大，漏电流(LC)合格率急剧下降等。因此，需要通过老练工艺对电容器元件进行修复，同时剔除不良品。由于固体电解电容器的电解质为固体，导致老练工艺对电容器的修复效果很有限，因此，业内需要一种可减少对电容器元件的损伤的塑封方法。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种固体电解电容器的封装工艺，在原有的封装工艺中增加一预塑封步骤，可减少电容器元件在封装过程中的损伤，有效提高成品漏电流合格率，有效降低ESR。此外，预塑封还能有效减少水汽侵蚀，提高产品稳态湿热考核漏电流合格率。
本发明是这样实现的：一种固体电解电容器的封装工艺，包括将预制好的多个电容器元件进行叠置形成一叠层体的叠层步骤，以及所述叠层体进行塑封的塑封步骤，其中：所述封装工艺还包括一在所述叠层步骤和塑封步骤之间进行的预塑封步骤，所述预塑封步骤是在所述叠层体的表面覆盖一层预塑封材料。
所述预塑封材料为聚合物，该聚合物选自醇酸树脂，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，聚酰亚胺树脂或乙烯类树脂中的至少一种。
所述预塑封步骤是通过浸渍、喷涂、刷涂或滚涂中的任意一种方式将所述聚合物覆盖在所述叠层体的表面，然后固化形成一聚合物层。
所述预塑封步骤也可以是先将所述聚合物制成聚合物有机溶液或者水溶液，该聚合物有机溶液的溶剂选自烃类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、酸类溶剂、醇类溶剂、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、及上述任一溶剂的取代物中的至少一种；再通过浸渍、喷涂、刷涂或滚涂中的任意一种方式将所述聚合物有机溶液或者是水溶液覆盖在所述叠层体的表面；然后将所述叠层体的表面的聚合物有机溶液或水溶液中的溶剂除去将聚合物进行固化形成一聚合物层。
所述固化是自然固化，时间优选为2～72小时；或者是热固化，温度优选为40-300度。
本发明具有如下优点：本发明在体电解电容器原有的封装工艺中增加一预塑封步骤，可减少电容器元件在封装过程中的损伤，有效提高成品漏电流合格率，有效降低ESR。此外，预塑封还能有效减少水汽侵蚀，提高产品稳态湿热考核漏电流合格率。
【具体实施方式】
本发明的固体电解电容器的封装工艺，包括：将预制好的多个电容器元件进行叠置形成一叠层体的叠层步骤；在所述叠层体的表面覆盖一层预塑封材料的预塑封步骤；以及将覆盖有预塑封材料的叠层体进行塑封的塑封步骤。其中，所述电容器元件的制备可按常规工艺进行：如先在电容器阳极体表面上形成氧化膜介质；在氧化膜介质外表面上形成导电聚合物固体电解质层；在导电聚合物固体电解质层外表面形成含碳阴极层；在含碳阴极层外表面形成含银阴极层；从而制得电容器元件。
本发明所述预塑封步骤中所采用的预塑封材料可以是聚合物，该聚合物可以选自醇酸树脂，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，聚酰亚胺树脂或乙烯类树脂中的至少一种。
本发明所述预塑封步骤可以是将所述聚合物直接通过浸渍、喷涂、刷涂或滚涂中的任意一种方式覆盖在所述叠层体的表面，然后固化形成一聚合物层。或者可以是先将所述聚合物制成聚合物有机溶液或水溶液；再通过浸渍、喷涂、刷涂或滚涂中的任意一种方式将所述聚合物有机溶液或水溶液覆盖在所述叠层体的表面；然后将所述叠层体的表面的聚合物有机溶液或水溶液除去溶剂将聚合物进行固化形成一聚合物层。其中，该聚合物有机溶液的溶剂可选自烃类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、酸类溶剂、醇类溶剂、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、及上述任一溶剂的取代物中的至少一种。所述固化可采用自然固化，时间优选为2～72小时；或者采用热固化，热固化温度优选为40-300度。
为了易于进一步理解本发明，以下实施例将对本发明作进一步的阐述，以下是本发明的较佳实施例，本发明不仅限于此。以下实施例和对比例采用铝为阳极体，但不限于此，本发明同样适用于其他阳极体，如钽、铌、钛、一氧化铌。
实施例一
以固体铝电解电容器为例，在铝箔(赋能电压为13VF)阳极体表面上形成氧化膜介质，在氧化膜介质外表面上形成固体电解质层，在固体电解质层外表面形成碳层，在碳层外表面形成银层，制得一电容器元件，并按此步骤共制得7个(本实施例以7个为例，但本发明不限于此)电容器元件。
封装时，先将上述7个电容器元件进行叠置形成一叠层体，在叠层体的表面上刷涂聚酰亚胺胶进行预塑封，然后采用分阶段热固化方式，先150℃固化1个小时，再170℃固化2小时，形成一聚合物层，最后再经塑封并制备成6.3V/150μF规格的电容器。
实施例二
除封装前的预塑封工序外，其余工序同实施例一；
封装时，先将预制好的7个电容器元件进行叠置形成一叠层体，在叠层体的表面上喷涂氟碳树脂的醋酸丁酯溶液进行预塑封，然后采用自然固化24小时后，叠层体的表面形成一聚合物层，再塑封并制备成6.3V/150μF规格的电容器。
实施例三
除封装前的预塑封工序外，其余工序同实施例一；
封装时，将预制好的7个电容器元件进行叠置形成一叠层体，在叠层体的表面上滚涂硅胶进行预塑封，自然固化12小时后，叠层体的表面形成一聚合物层，再塑封并制备成6.3V/150μF规格的电容器。
实施例四
除封装前的预塑封工序外，其余工序同实施例一；
封装时，先将预制好的7个电容器元件进行叠置形成一叠层体，在叠层体的表面上浸渍氯化橡胶的甲乙酮溶液进行预塑封，自然固化48小时后，叠层体的表面形成一聚合物层，再塑封并制备成6.3V/150μF规格的电容器。
对比例一
除没有进行封装前的预塑封工序，其余工序同实施例一；
封装时，先将预制好的7个电容器元件进行叠置形成一叠层体，不进行预塑封，直接将叠层体进行塑封并制备成6.3V/150μF规格的电容器。
以下为本发明的实施例与对比例的数据，其中漏电合格率是K≤0.01的产品数量与总产品数的比值，ESR值为测试120只产品的平均值。稳态湿热考核的条件为：温度60℃，湿度90％。
Figure BDA0000029329090000051
由以上数据可以发现，本发明的实施例相对于对比例，漏电合格率得到了较大幅度的提高，产品的ESR值也有较大的降低。此外，稳态湿热考核漏电流合格率也明显提高。这说明本发明通过在塑封步骤之前增加一道预塑封工序可以减少塑封时热量以及挤压对电容器元件所造成的冲击，使得电容器的性能得到了较大的改善。

Claims (5)

1.一种固体电解电容器的封装工艺，包括将预制好的多个电容器元件进行叠置形成一叠层体的叠层步骤，以及所述叠层体进行塑封的塑封步骤，其特征在于：所述封装工艺还包括一在所述叠层步骤和塑封步骤之间进行的预塑封步骤，所述预塑封步骤是在所述叠层体的表面覆盖一层预塑封材料。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器的封装工艺，其特征在于：所述预塑封材料为聚合物，该聚合物选自醇酸树脂，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，聚酰亚胺树脂或乙烯类树脂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的固体电解电容器的封装工艺，其特征在于：所述预塑封步骤是通过浸渍、喷涂、刷涂或滚涂中的任意一种方式将所述聚合物覆盖在所述叠层体的表面，然后固化形成一聚合物层。
4.根据权利要求2所述的固体电解电容器的封装工艺，其特征在于：
所述预塑封步骤是先将所述聚合物制成聚合物有机溶液或水溶液，该聚合物有机溶液的溶剂选自烃类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、酸类溶剂、醇类溶剂、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、及上述任一溶剂的取代物中的至少一种；
再通过浸渍、喷涂、刷涂或滚涂中的任意一种方式将所述聚合物有机溶液或水溶液覆盖在所述叠层体的表面；
然后将所述叠层体的表面的聚合物有机溶液或水溶液中的溶剂除去将聚合物进行固化形成一聚合物层。
5.根据权利要求3或4所述的固体电解电容器的封装工艺，其特征在于：所述固化是自然固化，时间为2～72小时；或者是热固化，热固化温度为40-300度。
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