CN105632768B - 一种方形固态电容器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种方形固态电容器，包括方形铝壳、呈扁平椭圆状的电容器芯包、橡胶塞和铝壳盖板；橡胶塞和铝壳盖板将芯包密封在方形铝壳内；电容器芯包包括阳极箔、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，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，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磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、氯化铁中的一种或多种。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：一种方形固态电容器，包括方形铝壳、呈扁平椭圆状的电容器芯包、橡胶塞和铝壳盖板；所述橡胶塞和铝壳盖板将芯包密封在方形铝壳内；所述电容器芯包包括阳极箔、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磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、氯化铁中的一种或多种；所述正极引线和负极引线均通过铆接的方式分别连接在阳极箔和阴极箔上。
上述的方形固态电容器，优选的，所述正极引线和负极引线的铝梗通过UV胶或环氧热固化胶与橡胶塞密封连接。
上述的方形固态电容器，优选的，所述橡胶塞和方形铝壳之间通过UV胶或环氧热固化胶密封连接。
上述的方形固态电容器，优选的，所述橡胶塞上设置有与铝壳盖板连接的圆柱形台阶；铝壳盖板与圆柱形台阶挤压连接。
上述的方形固态电容器，优选的，所述圆柱形台阶中间设置有正极引线或负极引线通过的通孔，并且所述通孔与橡胶塞上铝梗横穿的通孔同心设置。
上述的方形固态电容器，优选的，所述铝壳盖板与方形铝壳之间通过激光焊、UV胶、环氧热固化胶中的一种方式或多种方式的组合进行密封连接。
上述的方形固态电容器，优选的，所述铝壳盖板上与引线连接处通过涂覆一层UV胶或环氧热固化胶进行密封。
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通过铆接的方式分别连接在阳极箔和阴极箔上；
2)在铆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椭圆状的芯包；
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，含浸氧化剂的时间约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铝壳中；
5)将橡胶塞穿过正极引线和负极引线并且覆盖到正极引线和负极引线的铝梗位置；
6)用UV胶或环氧热固化胶对橡胶塞与方形铝壳以及橡胶塞与正极引线或负极引线之间进行密封；
7)合上铝壳盖板，用激光焊对铝壳盖板与方形铝壳接触部分进行焊接；
8)将UV胶或环氧热固化胶涂覆在铝壳盖板上进行胶封。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的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。本发明的芯包呈扁平椭圆状，在卷绕后，由于阳极箔和阴极箔弯曲处的角度较传统方形固态电容器的角度大，故阳极箔和阴极箔弯曲处的压力小、不易折断。本发明的方形铝壳开口处采用UV胶或环氧热固化胶密封解决了传统方形固态电容器铝壳开口处密封效果不好的情况。
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、方形铝壳；2、芯包；3、橡胶塞；4、铝壳盖板；5、正极引线；6、负极引线；7、圆柱形台阶；8、铝梗；9、阳极箔；10、阴极箔；11、电解纸。
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所示的一种方形固态电容器，包括方形铝壳1、呈扁平椭圆状的电容器芯包2、橡胶塞3和铝壳盖板4；橡胶塞3和铝壳盖板4将芯包2密封在方形铝壳1内；电容器芯包2包括阳极箔9、阴极箔10、位于阳极箔9和阴极箔10之间的电解纸11、正极引线5和负极引线6，电解纸11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，氧化剂为对甲苯磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、氯化铁中的一种或多种；正极引线5和负极引线6均通过铆接的方式分别连接在阳极箔9和阴极箔10上。
本实施例中，正极引线5和负极引线6的铝梗8通过UV胶或环氧热固化胶与橡胶塞3密封连接。橡胶塞3和方形铝壳1之间通过UV胶或环氧热固化胶密封连接。橡胶塞3上设置有与铝壳盖板4连接的圆柱形台阶；铝壳盖板4与圆柱形台阶挤压连接。圆柱形台阶中间设置有正极引线5或负极引线6通过的通孔，并且通孔与橡胶塞3上铝梗8横穿的通孔同心设置。
本实施例中，铝壳盖板4与方形铝壳1之间通过激光焊连接。在其他实施例中，铝壳盖板与方形铝壳之间通过激光焊、UV胶、环氧热固化胶中的一种方式或多种方式的组合进行密封连接。铝壳盖板4上与引线连接处通过涂覆一层UV胶或环氧热固化胶与方形铝壳密封。
本实施例中，方形固态电容器的制作方法，包括以下步骤：1)将正极引线5和负极引线6通过铆接的方式分别连接在阳极箔9和阴极箔10上；
2)在铆接有正极引线5的阳极箔9和铆接有负极引线6的阴极箔10之间垫一层电解纸11；并在卷绕机上卷绕成扁平椭圆状的芯包2；
3)对芯包2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，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；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(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；
④干燥，
⑤含浸氧化剂，含浸氧化剂的时间约5～10min，含浸的氧化剂为对甲苯磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、氯化铁中的一种或多种；
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，第二阶段阶段温度165～170℃，聚合30～35min；
4)将处理后的芯包2装入到方形铝壳1中；
5)将橡胶塞3穿过正极引线5和负极引线6并且覆盖到正极引线5和负极引线6的铝梗8位置；
6)用UV胶或环氧热固化胶对橡胶塞3与方形铝壳1以及橡胶塞3与正极引线5或负极引线6之间进行密封；
7)合上铝壳盖板4，用激光焊对铝壳盖板4与方形铝壳1接触部分进行焊接；
8)将UV胶或环氧热固化胶涂覆在铝壳盖板4上进行胶封。
本实施例的方形固态电容器满足扁平空间放置固态电容器的需求，增加了空间利用率和优化电容器散热，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。同时本实施例的方形铝壳开口处采用UV胶或环氧热固化胶密封解决了传统方形固态电容器铝壳开口处密封效果不好的情况。
使用本实施例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 (3)

1.一种方形固态电容器的制作方法，其特征在于，所述方形固态电容器包括方形铝壳、呈扁平椭圆状的电容器芯包、橡胶塞和铝壳盖板；所述橡胶塞和铝壳盖板将芯包密封在方形铝壳内；所述电容器芯包包括阳极箔、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磺酸铁、过硫酸铵、过硫酸钠、氯化铁中的一种或多种；所述正极引线和负极引线均通过铆接的方式分别连接在阳极箔和阴极箔上，所述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通过铆接的方式分别连接在阳极箔和阴极箔上；
2)在铆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椭圆状的芯包；
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铝壳中；
5)将橡胶塞穿过正极引线和负极引线并且覆盖到正极引线和负极引线的铝梗位置；
6)用UV胶或环氧热固化胶对橡胶塞与方形铝壳以及橡胶塞与正极引线或负极引线之间进行密封；
7)合上铝壳盖板，用激光焊对铝壳盖板与方形铝壳接触部分进行焊接；
8)将UV胶或环氧热固化胶涂覆在铝壳盖板上进行胶封。
2.根据权利要求1所述的方形固态电容器的制作方法，其特征在于：所述方形固态电容器的所述橡胶塞上设置有与铝壳盖板连接的圆柱形台阶；铝壳盖板与圆柱形台阶挤压连接。
3.根据权利要求2所述的方形固态电容器的制作方法，其特征在于：所述方形固态电容器的所述圆柱形台阶中间设置有正极引线或负极引线通过的通孔，并且所述通孔与橡胶塞上铝梗横穿的通孔同心设置。
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