CN108231434B - 固态电容制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固态电容制备方法，在聚合的步骤中，通过将含浸氧化剂后的芯包接好直流电源后放入烘箱内进行聚合，在不同的聚合工艺温度段对芯包中含浸的单体和氧化剂发生聚合反应，其中，聚合工艺温度段包括低温段和高温段，在聚合温度最高的温度段给芯包的正导针和负导针通电，利用通电电流产生的热量，将电容缺陷处固态电解质加热分解；且芯包通电聚合的时间与最高的温度段聚合时间一致，施加电压为老化时老化工作电压的1~1.15倍，最高不超过老化工作电压的1.25倍。本发明提供的固态电容制备方法，降低电容器内部气体聚集量，避免电容器在经回流焊或者使用初期就发生胶塞凸起而造成的失效；提高了产品的质量，所制备出来的固态电容成品合格率高。
Description
技术领域
本发明涉及电容技术领域，尤其涉及一种固态电容制备方法。
背景技术
目前固态电容制备流程如下：裁切、钉卷、焊接、化成、干燥、含浸单体溶液、溶剂干燥、含浸氧化剂溶液、聚合、组立、老化。流程中的含浸单体、溶剂干燥、含浸氧化剂、聚合等工序主要是将单体和氧化剂通过含浸的方式先后进入到固态芯包内部，再通过聚合使单体和氧化剂发生聚合反应，从而在芯包内部形成固态电解质。由于单体和氧化剂都是通过溶液的形式进入到芯包内部，然后在芯包内部进行聚合反应，所以这种导电聚合物形成方式会使得聚合物高效填充铝箔腐蚀孔洞，容量引出率较高且较稳定。
聚合成膜的方式能较大限度的保证聚合物进入芯包内部，但与此同时电解质也容易渗入到阳极氧化膜微小裂纹缺陷内，这些位置通常就是漏电流经过位置，在老化过程中，电流经过这些区域会产生大量热量，局部温度高于老化温度，使得缺陷处周围的聚合物分解产生气体，而这些气体则会被密封在电容器内部。为了适应复杂的应用环境，电容器的密封性是非常好的，当电容器过回流焊（温度＞250℃）时，或在短时间经过一个非常高的温度时，老化过程中内部累积的气体，再加上聚合物本身分解产生的气体，会导致电容器内部气压急剧增大，这不仅会使得产品特性恶化，还会引起电容器胶塞凸起，甚至电容器爆开。
聚合过程虽然会通过高温段来使得芯包内多余未反应物以及耐温能力较差的聚合物挥发，但是为了保证固态电解质能正常工作，高温段的温度不能太高且时间不能过久，否则会导致固态电解质整体失效。这就导致制备好的固态电容在经回流焊的过程中内部气压急剧增大，强大的气压使固态电容发生胶塞凸起现象，甚至完全失效。
因此，现有技术中制备好的电容器在经回流焊或者使用初期就发生特性恶化、胶塞凸起而造成失效，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出的固态电容制备方法，旨在解决现有技术中制备好的电容器在经回流焊或者使用初期就发生特性恶化、胶塞凸起而造成失效技术问题。
本发明提供一种固态电容制备方法，固态电容包括芯包、铝壳、以及用于将芯包密封于铝壳内的胶塞，芯包包括阳极箔、阴极箔、位于阳极箔和阴极箔两者之间的电解纸、与阳极箔电连接的正导针、以及与阴极箔电连接的负导针，正导针和负导针贯穿胶塞并伸出胶塞外，固态电容制备方法，包括以下步骤：
裁切：将阳极箔、阴极箔和电解纸裁切成设定宽度；
钉卷：将正导针钉铆在裁切好的阳极铝箔上、负导针钉铆在裁切好的阴极铝箔上，将裁切好的电解纸夹在阳极箔和阴极箔之间，并卷绕成圆柱形；
化成：将卷绕完成后的芯包浸入化成电解液中进行通电化成；
含浸单体：将化成干燥后的芯包浸入单体乙醇溶液中，含浸单体；
含浸氧化剂：将含浸完单体后的芯包浸入氧化剂溶液中，含浸氧化剂；
聚合：将含浸氧化剂后的芯包接好直流电源后放入烘箱内进行聚合，在不同的聚合工艺温度段对芯包中含浸的单体和氧化剂发生聚合反应，其中，聚合工艺温度段包括低温段和高温段，在聚合温度最高的温度段给芯包的正导针和负导针通电，利用通电电流产生的热量，将电容缺陷处固态电解质加热分解；且芯包通电聚合的时间与最高的温度段聚合时间一致，施加电压为老化时老化工作电压的1~1.15倍，最高不超过老化工作电压的1.25倍；
组立：将聚合后的芯包密封在带有橡胶塞的铝壳内；
老化：对组立好的产品进行老化；
回流焊测试：将老化后产品按照回流焊温度曲线预先设定好的温度进行回流焊后，再进行外观和特性测试。
进一步地，聚合的步骤中：
聚合工艺温度段分为30~40℃、40~50℃、50~60℃、60~120℃、120~150℃和150~250℃六个温度段，每个温度段聚合时间为10~240min，当聚合温度达到最高温度段时，打开直流电源进行通电聚合，施加电压为老化时老化工作电压的1~1.15倍，最高不超过老化工作电压的1.25倍，设置初始电流1μA~100mA/pcs，通电聚合时间与最高温度段聚合时间一致。
本发明所取得的有益效果为：
本发明提供的固态电容制备方法，通过在聚合过程的高温段给芯包正负极通电，利用通电电流产生的热量，将电容缺陷处的固态电解质加热分解，在芯包还没有密封在铝壳内前，使老化过程中聚合物分解产生的气体排出，从而降低电容器内部气体聚集量，避免电容器在经回流焊或者使用初期就发生胶塞凸起而造成的失效。本发明提供的固态电容制备方法，提高了产品的质量，所制备出来的固态电容成品合格率高。
附图说明
图1为本发明固态电容制备方法优选实施例的流程示意图；
图2为本发明固态电容制备方法中的回流焊测试步骤中的回流焊温度曲线示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明第一实施例提出一种固态电容制备方法，固态电容包括芯包、铝壳、以及用于将芯包密封于铝壳内的胶塞，芯包包括阳极箔、阴极箔、位于阳极箔和阴极箔两者之间的电解纸、与阳极箔电连接的正导针、以及与阴极箔电连接的负导针，正导针和负导针贯穿胶塞并伸出胶塞外，固态电容制备方法，包括以下步骤：
步骤S100、裁切：将阳极箔、阴极箔和电解纸裁切成设定宽度。
步骤S200、钉卷：将正导针钉铆在裁切好的阳极铝箔上、负导针钉铆在裁切好的阴极铝箔上，将裁切好的电解纸夹在阳极箔和阴极箔之间，并卷绕成圆柱形。
步骤S300、化成：将卷绕完成后的芯包浸入化成电解液中进行通电化成。具体地，通电电压为阳极箔的耐电压；化成电解液为磷酸二氢铵的水溶液，其质量分数为0.55%；化成后在140℃条件下干燥3h。
步骤S400、含浸单体：将化成干燥后的芯包浸入单体乙醇溶液中，含浸单体。具体地，常温常压条件下含浸单体溶液90s，然后在60℃温度条件下干燥60min。
步骤S500、含浸氧化剂：将含浸完单体后的芯包浸入氧化剂溶液中，含浸氧化剂。具体地，在气压为-50~-30kPa真空条件下含浸氧化剂400s。
步骤S600、聚合：将含浸氧化剂后的芯包接好直流电源后放入烘箱内进行聚合，在不同的聚合工艺温度段对芯包中含浸的单体和氧化剂发生聚合反应，其中，聚合工艺温度段包括低温段和高温段，在聚合温度最高的温度段给芯包的正导针和负导针通电，利用通电电流产生的热量，将电容缺陷处加热分解；且芯包通电聚合的时间与最高的温度段聚合时间一致，施加的通电电压与老化时的老化工作电压相同或相近。具体地，聚合工艺温度段分为30~40℃、40~50℃、50~60℃、60~120℃、120~150℃和150~250℃六个温度段，每个温度段聚合时间为10~240min，当聚合温度达到最高温度段时，打开直流电源进行通电聚合，施加电压为工作电压的1~1.15倍，最高不超过工作电压的1.25倍，设置初始电流1μA~100mA/pcs，通电聚合时间与最高温度段聚合时间一致。
聚合过程为多温度段聚合法，设置低温段是防止芯包内部单体还未发生反应就挥发，这样可以保证聚合物的生成量；设置高温段是为了尽量除去芯包内为反应物以及耐高温能力较差的聚合物，避免电容器在老化或者使用过程中产生胶塞凸起现象。在本实施例中，只有在最高温度段，才施加电压；因为在其他较低温度段，由于环境温度不高，就算通电聚合也难以使缺陷处聚合物分解。
步骤S700、组立：将聚合后的芯包密封在带有橡胶塞的铝壳内。
步骤S800、老化：对组立好的产品进行老化。具体地，产品在105℃或125℃的温度下，最高老化电压为工作电压的1.1~1.25倍，老化时间为30~300分钟。
步骤S900、回流焊测试：将老化后产品按照回流焊温度曲线预先设定好的温度进行回流焊后，再进行外观和特性测试。具体地，回流焊的工艺条件如图2和表1所示：
| 预热 | T1(℃) | T2(℃) | T3(℃) | t1（s） | t2（s） | t3（s） |
| 在90s内持续150℃～180℃ | ≤260 | 230 | 200 | ≤10 | ≤40 | ≤60 |
表1
本实施例提供的固态电容制备方法，通过在聚合过程的高温段给芯包正负极通电，利用通电电流产生的热量，将电容缺陷处的固态电解质加热分解，在芯包还没有密封在铝壳内前，使老化过程中聚合物分解产生的气体排出，从而降低电容器内部气体聚集量，避免电容器在经回流焊或者使用初期就发生胶塞凸起而造成的失效。本实施例提供的固态电容制备方法，提高了产品的质量，所制备出来的固态电容成品合格率高。
下面以6.3V-820μF-8*9的SMD产品为例说明，按本发明提供的工艺方法和传统制备方法分别来制备固态电容，并分别选取了100颗产品进行测试，测试结果如表2和表3所示：
表2
表3
由上可知，本实施例提供的固态电容制备方法，在电性能参数方面要优于传统方法，且回流焊后无胶塞凸起现象。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种固态电容制备方法，所述固态电容包括芯包、铝壳、以及用于将所述芯包密封于所述铝壳内的胶塞，所述芯包包括阳极箔、阴极箔、位于所述阳极箔和所述阴极箔两者之间的电解纸、与所述阳极箔电连接的正导针、以及与所述阴极箔电连接的负导针，所述正导针和所述负导针贯穿所述胶塞并伸出所述胶塞外，其特征在于，所述固态电容制备方法，包括以下步骤：
裁切：将所述阳极箔、所述阴极箔和所述电解纸裁切成设定宽度；
钉卷：将所述正导针钉铆在裁切好的所述阳极铝箔上、所述负导针钉铆在裁切好的所述阴极铝箔上，将裁切好的所述电解纸夹在所述阳极箔和所述阴极箔之间，并卷绕成圆柱形；
化成：将卷绕完成后的所述芯包浸入化成电解液中进行通电化成；
含浸单体：将化成干燥后的所述芯包浸入单体乙醇溶液中，含浸单体；
含浸氧化剂：将含浸完单体后的所述芯包浸入氧化剂溶液中，含浸氧化剂；
聚合：将含浸氧化剂后的所述芯包接好直流电源后放入烘箱内进行聚合，在不同的聚合工艺温度段对所述芯包中含浸的所述单体和所述氧化剂发生聚合反应，其中，所述聚合工艺温度段包括低温段和高温段，在聚合温度最高的温度段给所述芯包的所述正导针和所述负导针通电，利用通电电流产生的热量，将电容缺陷处固态电解质加热分解；且所述芯包通电聚合的时间与最高温度段聚合时间一致，施加电压为老化时最高不超过老化工作电压的1.25倍；
组立：将聚合后的芯包密封在带有橡胶塞的铝壳内；
老化：对组立好的产品进行老化；
回流焊测试：将老化后产品按照回流焊温度曲线预先设定好的温度进行回流焊后，再进行外观和特性测试。
2.根据权利要求1所述的固态电容制备方法，其特征在于，施加电压为老化时老化工作电压的1～1.15倍。
3.根据权利要求1或2所述的固态电容制备方法，其特征在于，
所述聚合的步骤中：
所述聚合工艺温度段分为30～40℃、40～50℃、50～60℃、60～120℃、120～150℃和150～250℃六个温度段，每个温度段聚合时间为10～240min，当聚合温度达到最高温度段时，打开直流电源进行通电聚合，设置初始电流1μA～100mA/pcs，通电聚合时间与最高温度段聚合时间一致。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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