CN105405662B - 一种超薄方形固态电容器及其制作方法 - Google Patents

一种超薄方形固态电容器及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种超薄方形固态电容器，其特征在于：包括一端开口的方形钢壳、呈扁平状的芯包和固定填充剂；所述扁平状的芯包通过固定填充剂固定在方形钢壳内，所述钢壳的厚度在2‑5mm之间；所述芯包包括阳极箔、阴极箔、位于阳极箔和阴极箔之间的电解纸、正极引线和负极引线，所述电解纸含浸有单体和氧化剂，并且单体和氧化剂在电解纸上生成了导电聚合物，所述单体为EDOT及其衍生物、吡咯、苯胺中的一种或多种，所述正极引线和负极引线固定连接在阳极箔和阴极箔上并伸出方形钢壳。本发明方形结构的固态电容器，厚度（宽度）小，长度大，保证固态电容器体积容量密度要求的同时，满足扁平空间放置固态电容器的需求，增加空间利用率和电容器散热性能。

Description

一种超薄方形固态电容器及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种电容器，尤其涉及一种超薄方形固态电容器及其制作方法。
背景技术
铝电解电容器是电子工程中极为重要的基础电子元件之一。不仅广泛应用在LED、电源等电子电路中作为滤波、耦合和旁路作用，还在特殊电路如校正电路、泵电源电路和交流电动机启动电路等中起到特殊的作用。《2013～2017年中国铝电解电容器行业发展前景与投资预测分析报告》数据显示2010年全球产值为52亿美元，过去7年的平均增长率为4%～5%，铝电解电容器市场潜力巨大。
目前，市场上能够见到的铝电解电容器是圆柱形结构设计，此种电容器芯包是通过钉卷机卷绕制得，为圆柱形芯包，将圆柱芯包含浸电解液后置入圆柱形铝壳中经过束腰组立，制得圆柱形电容器。圆柱形结构电容器在电路中应用时需占用一圆柱形的空间。
然而，有些应用场合，为减小集成电路的体积，只能留一扁平的空间来焊接电容器，圆柱形结构固态电容器四周占用的空间相同，不能满足扁平空间焊接电容器的需求。因此，开发出一种新型结构设计的铝电解电容器，提高电容器空间利用率显得尤为迫切。
为满足扁平空间焊接电容器的需求，增加空间利用率，设计了一种方形结构的电容器，此种方形结构电容器厚度（宽度）小，长度大，高度可以与圆柱形结构电容器相同，保证电容器体积容量密度要求的同时，满足扁平空间焊接电容器的需求。
此外，传统电解电容器的工作电解液是液体或“糊状”，这类电容器有诸多致命弱点，如工作电解液随着时间的增加会逐渐枯干而失效，温度频率特性比较差，ESR较大等。为克服上述缺点，本发明提供了一种方形固态电容器及其制作方法，该类电容器空间利用率大，温度频率特性好，ESR小，同时耐高纹波电流能力强。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种占用空间合理，耐纹波能力强的超薄方形固态电容器及其制作方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种超薄方形固态电容器，包括一端开口的方形钢壳、呈扁平状的芯包和固定填充剂；所述扁平状的芯包通过固定填充剂固定在方形钢壳内，所述方形钢壳的厚度在2-5mm之间；所述芯包包括阳极箔、阴极箔、位于阳极箔和阴极箔之间的电解纸、正极引线和负极引线，所述电解纸含浸有单体和氧化剂，并且单体和氧化剂在电解纸上生成了导电聚合物，所述单体为EDOT及其衍生物、吡咯、苯胺中的一种或多种，所述氧化剂为对甲苯黄酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、硫酸铵、氯化铁中的一种或多种；所述正极引线和负极引线固定连接在阳极箔和阴极箔上并伸出方形钢壳。
上述的超薄方形固态电容器，优选的，UV胶（环氧型或聚丙烯型）环氧热固化胶中的一种或多种。
一种如上述的方形固态电容器的制作方法，包括以下步骤：1）将正极引线和负极引线固定连接在阳极箔和阴极箔上；
2）在连接接有正极引线的阳极箔和铆接有负极引线的阴极箔之间垫一层电解纸；并在卷绕机上卷绕成扁平状的芯包；
3）对芯包进行以下处理，化成：化成工艺包括低压产品化成工艺和高压产品化成工艺，所述低压产品化成工艺的化成液为磷酸，化成液电导率为2.2～2.6 mS/cm，化成液PH值为2.9～3.3，化成时间为30～33min，化成温度为60～70℃，化成电压为9.5～10.3V，化成初始电流为4.5～5mA/pcs；所述高压产品化成工艺的化成液是己二酸铵溶液，化成液电导率9～11mS/cm，化成液PH 为6.5～7.5，化成时间50～60min，化成温度45～55℃，化成电压为20V—40V—60V—73V逐步上升，20V、40V、60V电压段化成时间10min，73V电压段化成时间20min，化成初始电流为5～5.5mA/pcs；
清洗，用纯水清洗30～40min；
含浸单体，含浸时所用单体为EDOT及其衍生物、吡咯、苯胺中的一种或多种，含浸液为单体：无水甲醇或无水乙醇或无水丁醇=1：10～1：1
干燥，
含浸氧化剂，含浸氧化剂的时间约5～10min；
聚合，聚合工艺分为两个阶段第一阶段温度60～65℃，聚合25～30min，第二阶段温度165～170℃，聚合30～35min；
4）将处理后的芯包装入到方形铝壳中；
5）将环氧树脂胶填充在芯包和方形钢壳之间。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的超薄方形固态电容器在同等电容下厚度比一般圆柱形电容器直径小的多，本发明的方形固态电容器在厚度方向上占用的空间少，提高保证了电容器的体积容量密度，提高了对空间的利用率。本发明的芯包通过环氧树脂胶密封在方形钢壳内，是的本发明的电容器的组装工艺简单并且不会有漏液的情况发生。
本发明为满足扁平空间放置固态电容器的需求，增加空间利用率和优化电容器散热，设计了一种方形结构的固态电容器，此种方形结构固态电容器厚度（宽度）小，长度大，高度可以与圆柱形结构固态电容器相同，保证固态电容器体积容量密度要求的同时，满足扁平空间放置固态电容器的需求。
使用本发明制作出来的方形固态电容器导电聚合物电导率高，电容器等效串联内阻和阻抗较小，损耗小；耐纹波能力强。
附图说明
图1为本发明中超薄方形固态电容器的结构示意图。
图2为本发明中芯包的剖视结构示意图。
图例说明
1、方形钢壳；2、芯包； 3、正极引线；4、负极引线； 5、阳极箔；6、阴极箔；7、电解纸；8、环氧树脂胶。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1和图2所示的一种超薄方形固态电容器，包括一端开口的方形钢壳1、呈扁平状的芯包2和固定填充剂；扁平状的芯包2通过固定填充剂固定在方形钢壳1内，方形钢壳1的厚度在2-5mm之间；芯包2包括阳极箔5、阴极箔6、位于阳极箔5和阴极箔6之间的电解纸7、正极引线3和负极引线4，电解纸7含浸有单体和氧化剂，并且单体和氧化剂在电解纸上生成了导电聚合物，单体为EDOT（3,4-乙撑二氧噻吩）及其衍生物、吡咯、苯胺中的一种或多种，氧化剂为对甲苯黄酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、硫酸铵、氯化铁中的一种或多种；正极引线3和负极引线4固定连接在阳极箔5和阴极箔6上并伸出方形钢壳1。本实施例中，固定填充剂为环氧树脂胶8。在其他实施例中，固定填充剂可以为UV胶（环氧型或聚丙烯型）和环氧热固化胶中的一种或多种
本实施例的方形固态电容器的制作方法，包括以下步骤：1）将正极引线3和负极引线4固定连接在阳极箔5和阴极箔6上；
2）在连接接有正极引线3的阳极箔5和铆接有负极引线4的阴极箔6之间垫一层电解纸7；并在卷绕机上卷绕成扁平状的芯包2；
3）对芯包2进行以下处理，化成：化成工艺包括低压产品化成工艺和高压产品化成工艺，所述低压产品化成工艺的化成液为磷酸，化成液电导率为2.2～2.6 mS/cm，化成液PH值为2.9～3.3，化成时间为30～33min，化成温度为60～70℃，化成电压为9.5～10.3V，化成初始电流为4.5～5mA/pcs；所述高压产品化成工艺的化成液是己二酸铵溶液，化成液电导率9～11mS/cm，化成液PH 为6.5～7.5，化成时间50～60min，化成温度45～55℃，化成电压为20V—40V—60V—73V逐步上升，20V、40V、60V电压段化成时间10min，73V电压段化成时间20min，化成初始电流为5～5.5mA/pcs；
清洗，用纯水清洗30～40min；
含浸单体，含浸时所用单体为EDOT（3,4-乙撑二氧噻吩）及其衍生物、吡咯、苯胺中的一种或多种，含浸液为单体：无水甲醇（或无水乙醇或无水丁醇）=1：10～1：1
干燥，
含浸氧化剂，含浸氧化剂的时间约5～10min；
聚合，聚合工艺分为两个阶段第一阶段温度60～65℃，聚合25～30min，第二阶段温度165～170℃，聚合30～35min；
4）将处理后的芯包装入到方形铝壳中；
5）将环氧树脂胶填充在芯包和方形钢壳之间。
本实施例为满足扁平空间放置固态电容器的需求，增加空间利用率和优化电容器散热，设计了一种方形结构的固态电容器，此种方形结构固态电容器厚度（宽度）小，长度大，高度可以与圆柱形结构固态电容器相同，保证固态电容器体积容量密度要求的同时，满足扁平空间放置固态电容器的需求。
使用本发明制作出来的方形固态电容器导电聚合物电导率高，电容器等效串联内阻和阻抗较小，损耗小；耐纹波能力强。

Claims (1)

1.一种超薄方形固态电容器的制作方法，所述超薄方形固态电容器包括一端开口的方形钢壳、呈扁平状的芯包和固定填充剂；所述扁平状的芯包通过固定填充剂固定在方形钢壳内，所述方形钢壳的厚度在2-5mm之间；所述芯包包括阳极箔、阴极箔、位于阳极箔和阴极箔之间的电解纸、正极引线和负极引线，所述电解纸含浸有单体和氧化剂，并且单体和氧化剂在电解纸上生成了导电聚合物，所述单体为EDOT及其衍生物、吡咯、苯胺中的一种或多种，所述氧化剂为对甲苯黄酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、硫酸铵、氯化铁中的一种或多种；所述正极引线和负极引线固定连接在阳极箔和阴极箔上并伸出方形钢壳，所述固定填充剂为环氧树脂胶、UV胶和环氧热固化胶中的一种或多种，其特征在于，所述超薄方形固态电容器的制作方法，包括以下步骤：
1)将正极引线和负极引线固定连接在阳极箔和阴极箔上；
2)在连接接有正极引线的阳极箔和铆接有负极引线的阴极箔之间垫一层电解纸；并在卷绕机上卷绕成扁平状的芯包；
3)对芯包进行以下处理，①化成：化成工艺包括低压产品化成工艺和高压产品化成工艺，所述低压产品化成工艺的化成液为磷酸，化成液电导率为2.2～2.6mS/cm，化成液PH值为2.9～3.3，化成时间为30～33min，化成温度为60～70℃，化成电压为9.5～10.3V，化成初始电流为4.5～5mA/pcs；所述高压产品化成工艺的化成液是己二酸铵溶液，化成液电导率9～11mS/cm，化成液PH为6.5～7.5，化成时间50～60min，化成温度45～55℃，化成电压为20V—40V—60V—73V逐步上升，20V、40V、60V电压段化成时间10min，73V电压段化成时间20min，化成初始电流为5～5.5mA/pcs；
②清洗，用纯水清洗30～40min；
③含浸单体，含浸时所用单体为EDOT及其衍生物、吡咯、苯胺中的一种或多种，含浸液为单体：无水甲醇或无水乙醇或无水丁醇＝1：10～1：1；
④干燥，
⑤含浸氧化剂，含浸氧化剂的时间为5～10min；
⑥聚合，聚合工艺分为两个阶段第一阶段温度60～65℃，聚合25～30min，第二阶段温度165～170℃，聚合30～35min；
4)将处理后的芯包装入到方形钢壳中；
5)将环氧树脂胶填充在芯包和方形钢壳之间。
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