CN102376456B - 固态电解电容器的制作方法及其固态电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固态电解电容器的制作方法，包括以下步骤：成型一铝质阳极；进行一化成步骤，以于该铝质阳极的表面形成一介电层；形成一导电层于该介电层上；将该铝质阳极与该导电层分别连接于一阳极电极及一阴极电极；以及进行一封装步骤。本发明更提供一种藉由上述方法制成的固态电解电容器。本发明藉由铝粉本身的特性，使制程被大幅简化，例如铝粉不需经过高温烧结就可以形成结构强度佳的阳极，进而有效降低制程复杂度与成本；再者，铝粉可先利用前处理使其表面具有高比表面积，故可提高所制成的电容器的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容器的制作方法及其电容器，尤其涉及一种固态电解电容器的制作方法及其固态电解电容器。
背景技术
目前，电子设备已快速朝体积小、重量轻及可携带的趋势发展，因此，尺寸小且轻薄的电子组件的需求已经持续增加。尤其是用于通讯、个人计算机等电子设备的电子组件，如电容器等被动组件，必须满足体积小而电气特性佳的需求。
电容器依电解液的型态来分类，则有液态电解电容器和固态电解电容器两种。其中，前者的寿命决定于电解液干涸的时间，而后者则因使用固态电解质，故无电解质干涸之虞，而具有寿命长的特点。
传统的表面黏着式钽质固态电容组件结构具有电容器组件本体，电容器组件本体的内部设有以钽金属粉末制成的阳极组件，其为阀门作用金属；阳极组件的外部被覆一层介电氧化薄膜；介电氧化薄膜的外部依序被覆固态电解层、碳层导体、阴极导体层等。而在传统的制造方法中，以钽金属粉末制作所述的阳极组件具有相当高的技术门坎，举例来说，为了增加电容量，必须使用小粒径的钽金属粉末以增加其表面积，而钽金属粉末需经过高温烧结步骤后方可成型为钽烧结体。然而，随着钽金属粉末的粒径越小，其制作越为困难，亦使得成本增加；再者，小粒径的钽金属粉末亦造成阴极剂难以渗入，且制程中的高温烧结步骤亦使得整体制程越加复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固态电解电容器的制作方法及其固态电解电容器，所述制作方法可利用铝粉取代钽粉，以简化制程的复杂度，如降低制程温度等，故可达到降低成本的功效。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种固态电解电容器的制作方法，包括以下步骤：成型一铝质阳极；进行一化成步骤，以于该铝质阳极的表面形成一介电层；形成一导电层于该介电层上；将该铝质阳极与该导电层分别连接于一阳极电极及一阴极电极；以及进行一封装步骤。
本发明更提出一种固态电解电容器，其具有一铝质阳极；一成型于该铝质阳极的表面的介电层；一设于该介电层上的导电层；以及一对电极端子，其包括一连接于该铝质阳极的阳极电极以及一连接于该导电层的阴极电极。
本发明的有益技术效果是：
本发明藉由铝粉本身的特性，使制程被大幅简化，例如铝粉不需经过高温烧结就可以形成结构强度佳的阳极，进而有效降低制程复杂度与成本；再者，铝粉可先利用前处理使其表面具有高比表面积，故可提高所制成的电容器的特性。
附图说明
图1是本发明第一实施例的固态电解电容器的示意图。
图2是本发明第二实施例的固态电解电容器的示意图。
【附图符号说明】
10 基板
11、11′ 铝质阳极 111 引出电极
12、12′ 介电层
13、13′ 电解质层
14、14′ 碳胶层
15、15′ 银胶层
16A 阳极电极
16B 阴极电极
17 封装体。
具体实施方式
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
本发明提出一种固态电解电容器的制作方法，其是利用铝（Al）粉取代钽（Ta）粉，以解决钽粉在电容器的制作过程中所产生的问题。
本发明的固态电解电容器的制作方法可适用于芯片型或薄片型（或称薄膜型）的固态电解电容器。针对芯片型固态电解电容器，本发明的固态电解电容器的制作方法至少包括以下步骤：
步骤一：成型一铝质阳极。首先，提供铝粉末，并接着进行一冷压步骤，以将所述铝粉末压合成一铝锭而形成所述铝质阳极11（如图1所示）。在本具体实施例中，铝粉末中可添加有黏结剂，如樟脑、硬脂酸、聚乙烯醇、萘等，黏结剂的添加量为3至5 wt%；而经充分地混合后，藉由利用压模进行冷压步骤，将铝粉末压制成型为长方体的铝锭。冷压时的荷重可为3至15 MN（Mega Newton）/m2，使冷压后的铝锭具有一定的体密度。
值得说明的是，由于铝粉末表面的氧化铝的物理特性，其在前述的冷压步骤中即可被制程压力所破坏，故使铝粉之间形成以形成具强度的铝锭，并使铝粉之间相互连结而电性导通。换言之，本发明不需导入高温烧结的步骤即可制作出电特性的铝锭，而所压制的铝锭即可被应用为电容器的铝质阳极11。
再者，为了提高固态电解电容器的电容量大、漏电流小的特性，在前述的冷压步骤之前（即在提供铝粉末的步骤之后），本发明的铝粉末可藉由蚀刻方法将铝粉末的表面形成海绵状的不平整表面，例如将铝粉末浸滞于酸性蚀刻液中，以于铝粉末的表面形成凹凸状的不平整表面，以提高铝粉末的比表面积，使所压制的铝锭可用于提供较佳的电容特性。
另一方面，在前述的冷压步骤中，更包括将一引出电极111插设于铝粉末中，使该引出电极111与铝粉末共同被压合成型。所述引出电极111可为钽丝或铝线，在本具体实施例中，是使用厚度约为20um的铝线作为引出电极111，因目前铝线的厚度较钽丝为薄，故使用铝线可进一步缩小电容组件的尺寸，但本发明不以此为限，引出电极111可依据实际的应用选择适当的电极材料。
步骤二：进行一化成步骤，以于该铝质阳极11的表面形成一介电层12（如图1所示）。在本步骤中，是将压制出的铝锭进行化成处理，使氧化被覆膜（即绝缘性的氧化铝皮膜）形成于铝质阳极11的表面，以制成介电层12。上述化成反应可依不同的化成电压、化成液来控制介电层12的厚度，本实施例是以己二酸铵系或邻酸系或两者混合的化成液来制作所述介电层12。
步骤三：形成一导电层于该介电层12上。见图1，在本实施例中，导电层可由导电高分子，如聚3,4-乙烯基二氧噻吩（PEDOT）、聚吡咯（polypyrrole）、聚噻吩（polythiophen）及碳胶（或石墨）、银胶等所构成；具体而言，聚3,4-乙烯基二氧噻吩（PEDOT）材料可形成电解质层13，而配合碳胶层14、银胶层15等则可形成所述导电层，以作为电容器的阴极。
步骤四：将该铝质阳极11与该导电层（即电解质层13、碳胶层14与银胶层15的组合）分别连接于一对电极端子，例如一阳极电极16A及一阴极电极16B。具体而言，阳极电极16A与阴极电极16B可藉由导电性接合剂或其它连接方法分别连接于引出电极111与银胶层15。
最后，进行一封装步骤，例如利用树脂等批覆材料覆盖电容器，并裸露出阳极电极16A与阴极电极16B，再藉由进行固化、熟化（aging）等步骤以形成封装体17，即可完成本发明的固态电解电容器。
见图2，针对薄片型固态电解电容器，本发明的固态电解电容器的制作方法至少包括以下步骤：
步骤一：成型一铝质阳极。首先，提供一基板10；将含铝粉的胶液涂布于基板10上，并使含铝的胶液固化以形成所述铝质阳极11′。在本实施例中，是将市售的铝胶以印刷、喷涂等方法涂布于基板10上，待其固化后即可形成电容器的铝质阳极11′。而所述胶液中所含的铝粉亦可经过前处理，使其具有凹凸状的不平整表面，以形成高比表面积的铝粉。
另外，同于前述实施例，在将含铝粉的胶液涂布于基板10上的步骤中，更包括将一引出电极（图中未示出）插设于含铝的胶液中，例如厚度约为20um的铝线，以利后续制程将阳极引出。
步骤二：进行一化成步骤，以于该铝质阳极11′的表面形成一介电层12′（如图2所示）。在本步骤中，是将基板10与铝质阳极11′进行藉由化成处理，亦即阳极氧化，使氧化被覆膜（即绝缘性的氧化铝皮膜）形成于铝质阳极11′的表面，以制成介电层12′。上述化成反应可依不同的化成电压、化成液来控制介电层12′的厚度，本实施例是以己二酸铵系或邻酸系或两者混合的化成液来制作所述介电层12′。
步骤三：形成一导电层于该介电层12′上。见图2，在本实施例中，导电层可由导电高分子，如聚3,4-乙烯基二氧噻吩（PEDOT）、聚吡咯（polypyrrole）、聚噻吩（polythiophen）及碳胶（或石墨）、银胶等所构成；具体而言，聚3,4-乙烯基二氧噻吩（PEDOT）材料可形成电解质层13′，而配合碳胶层14′、银胶层15′等则可形成所述导电层，以作为电容器的阴极。
接着，同于前述实施例，将该铝质阳极11′与该导电层（即电解质层13′、碳胶层14′与银胶层15′的组合）分别连接于阳极电极及阴极电极（图中未示出），并利用树脂等批覆材料覆盖电容器，即可制作成薄片型固态电解电容器。
因此，本发明可利用铝粉取代钽粉，故可大幅简化电容器的制程，例如不需高温烧结等步骤；再者，铝粉可先经过前处理，使其具有高比表面积，进而提高所制成的电容器的特性。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。
Claims (3)
1.一种固态电解电容器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
成型一铝质阳极；
进行一化成步骤，以于该铝质阳极的表面形成一介电层；
形成一导电层于该介电层上；
将该铝质阳极与该导电层分别连接于一阳极电极及一阴极电极；以及
进行一封装步骤；
其中在成型一铝质阳极的步骤中，更包括以下步骤：
提供铝粉末；进行一冷压步骤，以将所述铝粉末压合成一铝锭而形成所述铝质阳极。
2.如权利要求1所述的固态电解电容器的制作方法，其特征在于：其中在进行一冷压步骤中，更包括将一引出电极插设于铝粉末中，使该引出电极与铝粉末共同被压合成型。
3.如权利要求2所述的固态电解电容器的制作方法，其特征在于：其中在提供铝粉末的步骤之后，冷压步骤之前，更包括以蚀刻方法将铝粉末的表面形成海绵状的不平整表面的步骤。
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