CN108597880A - 卷绕聚合物钽电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的卷绕聚合物钽电容器包括步骤A正极钽箔的扩孔;B、裁切：1扩孔打磨的钽正极箔的裁切，2负极铝箔的裁切，3电解纸的裁切；步骤C、钉接/卷绕：正负极的引出；步骤D、赋能：通过施加直流电压和电流，浸渍在一定温度的赋能液体，如磷酸中，修复五氧化二钽层；步骤E、高分子阴极聚合：将扩孔打磨的钽片循环浸渍单体和氧化剂，在恒温恒湿的条件下不断的进行化学反应，形成高分子阴极聚合物层；步骤F、组套：1胶管的组套，2胶盖的组套，3铝壳的组套；步骤G，充电选别。本方案所得产品具有更安全可靠的性能，不燃烧，同时具有更小的等效串连电阻。

Description

卷绕聚合物钽电容器
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，尤其是指卷绕聚合物钽电容器。
背景技术
电容器作为电子元器件的一个重要组成部分，近些年随着科学技术的急速发展，对于军品电容器，超高电压、超大容量、高温可靠性等是其重要发展方向。卷绕聚合物钽电容器，是近些年国际、国内电容器行业一个重要研发方向，与传统的液体钽电解电容器相比该产品为有极性、贴卷绕电容器。传统的液体钽电解电容器制造相对简单，设备及材料匹配容易，因此，该产品单价相对低廉。但是，该产品的液体电解质存在着随温度变化电阻率变化大，有漏液的安全隐患等缺陷。而卷绕聚合物钽电容，由于使用有机高分子阴极材料制得，因而可以避免这些缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种性能更稳定、等效串联电阻更小、高温漏电流性能更加优良的卷绕电容器。其中,正极钽箔的扩孔是核心工艺，包括电化学，化学，物理的方法扩孔。通过扩孔能够产生更高的比表面积和更低的ESR。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：卷绕聚合物钽电容器，所述电容中钽片材料中钽的纯度控制在99.99%以上，其生产工艺包括有以下步骤：
1) 、正极钽箔的扩孔, 包括电化学，化学，物理的方法扩孔。
2）、裁切，分别对正极扩孔钽箔、负极铝箔、电解纸进行裁切，裁切后边缘平滑，无毛刺；
3）、钉接，钉接过程中保持厚度、大小和对称，钉接后形成芯体；
4）、赋能，将钉接后的芯体浸渍稀溶液中，所述的稀溶液为磷酸溶液，当前生产工序中将电导率控制在2200~2800μs/cm，通过施加直流电流和电压来修复五氧化二钽电介质层，最初电能供应维持在一个恒定的电流下，直到达到所需的赋能电压；然后在恒定电压下保持电能的供应，以此保证在扩孔打磨的钽片表面形成合适的电介质厚度，然后赋能电流衰减；赋能时的时间为180分钟，温度为80~85摄氏度之间；
5）、高分子阴极聚合，用化学聚合、电化学聚合或物理涂敷方法制备导电高分子聚合物作为阴极；并且采用真空、高压条件下，使电解液充分渗透到素子中；所述化学聚合是通过循环浸渍氧化剂和单体，并在一定的环境下生长成致密、均匀的聚合物，以此来保证阴极层的稳定性；所述一定的环境是指使用比重计控制单体溶液的比重值0.990~0.995，控制氧化剂的温度在22~28摄氏度；
6）、组套，组套时保证电容的密封性；
7）、充电选别，选别参数为：容量/DF测试条件120 HZ-1V； LC测试条件直流额定电压，5分钟后读数；同时踢除失效品，即成。
卷绕聚合物钽电容器，它包括芯体以及包覆在芯体外的金属外壳，芯体由正极电解纸、正极扩孔钽箔、负极电解纸、负极铝箔依次层叠卷绕形成，其中，正极扩孔钽箔表面设有浸渍层，正极扩孔钽箔的宽度为正极电解纸宽度的二分之一，且正极扩孔钽箔位于正极电解纸长度方向的中心处；负极铝箔的宽度为负极电解纸宽度的二分之一，且负极铝箔位于负极电解纸长度方向的中心处，正极扩孔钽箔上钉装有正极引脚，负极铝箔上钉装有负极引脚，负极引脚表面设有高分子阴极聚合层；其中，正极引脚的长度大于负极引脚的长度，位于芯体内的正极引脚、负极引脚均呈扁平状，正极引脚、负极引脚的钉装部位覆盖有缓冲片，缓冲片采用电解纸制成，缓冲片的宽度为正极引脚、负极引脚扁平区宽度的五至六倍。
本方案采用有机高分子材料（PEDT）作为主要阴极材料,取代传统的电解液，与传统钽电容相比，卷绕聚合物钽电容不会出现干涸和爆炸，如果短路也不会出现明火。本产品高温稳定（-50度~125度）、快速放电、体积小、无漏液现象的特性，在85℃的工作环境中，寿命最高可达40,000小时。而且，聚合物导体电容的温度特性好，可以忍耐300°C以上的高温，固体聚合物导体电容的安全性较好，当遇到高温的时候，电解质只是熔化而不会产生爆炸或明火。本方案所得产品具有更安全可靠的性能，不燃烧，同时具有更小的等效串连电阻，更优良的温度适应性能，更适用于各种高频电路、CPU等电路中。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合所有附图对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例为：参见附图1，本实施例所述的卷绕聚合物钽电容器，所述电容中钽片材料中钽的纯度控制在99.99%以上，其生产工艺包括有以下步骤：
1）其中正极钽箔的扩孔是核心工艺，包括电化学，化学，物理的方法扩孔。通过扩孔能够产生更高的比表面积和更低的ESR。电化学方法包括恒电流，恒电压等方法，化学方法包括氢氟酸等含氟化合物的腐蚀，物理方法包括激光，机械穿孔等。扩孔是一种或几种方法的排列组合，以期望取得最佳的扩孔效果；具体的氢氟酸浓度为1%~30%，里面含有氢氧化钠的浓度为小于10%，处理时间小于30min, 扩孔孔径5µm~100µm,电化学方法包括恒电流方法，腐蚀电流为0.01~100微安/cm2,恒电压方法的电 压范围 为10V~1KV,激光功率为1mw~1000mw, 扫描速度为1cm/s~100cm/s。具体组合为激光扩孔加电化学，或化学方法加电化学，或者单纯电化学。
2）、裁切，分别对正极扩孔钽箔、负极铝箔、电解纸进行裁切，裁切后边缘平滑，无毛刺；
3）、钉接，钉接过程中保持厚度、大小和对称，钉接后形成芯体；
4）、赋能，将钉接后的芯体浸渍稀溶液中，所述的稀溶液为磷酸溶液，当前生产工序中将电导率控制在2200~2800μs/cm，通过施加直流电流和电压来修复五氧化二钽电介质层，最初电能供应维持在一个恒定的电流下，直到达到所需的赋能电压；然后在恒定电压下保持电能的供应，以此保证在扩孔打磨的钽片表面形成合适的电介质厚度，然后赋能电流衰减；赋能时的时间为180分钟，温度为80~85摄氏度之间；
5）、高分子阴极聚合，用化学聚合、电化学聚合或物理涂敷方法制备导电高分子聚合物作为阴极；并且采用真空、高压条件下，使电解液充分渗透到素子中；所述化学聚合是通过循环浸渍氧化剂和单体，并在一定的环境下生长成致密、均匀的聚合物，以此来保证阴极层的稳定性；所述一定的环境是指使用比重计控制单体溶液的比重值0.990~0.995，控制氧化剂的温度在22~28摄氏度；
6）、组套，组套时保证电容的密封性；
7）、充电选别，选别参数为：容量/DF测试条件120 HZ-1V； LC测试条件直流额定电压，5分钟后读数；同时踢除失效品，即成。
所述的卷绕聚合物钽电容器包括芯体以及包覆在芯体外的金属外壳，芯体由正极电解纸1、正极扩孔钽箔5、负极电解纸2、负极铝箔6依次层叠卷绕形成，其中，正极扩孔钽箔5表面设有浸渍层7，正极扩孔钽箔5的宽度为正极电解纸1宽度的二分之一，且正极扩孔钽箔5位于正极电解纸1长度方向的中心处；负极铝箔6的宽度为负极电解纸2宽度的二分之一，且负极铝箔6位于负极电解纸2长度方向的中心处，正极扩孔钽箔5上钉装有正极引脚4，负极铝箔6上钉装有负极引脚3，负极引脚3表面设有高分子阴极聚合层8；其中，正极引脚4的长度大于负极引脚3的长度，位于芯体内的正极引脚4、负极引脚3均呈扁平状，正极引脚4、负极引脚3的钉装部位覆盖有缓冲片，缓冲片采用电解纸制成，缓冲片的宽度为正极引脚4、负极引脚3扁平区宽度的五至六倍。
本实施例采用有机高分子材料（PEDT）作为主要阴极材料,取代传统的电解液，与传统钽电容相比，卷绕聚合物叠层钽电容不会出现干涸和爆炸，如果短路也不会出现明火。本产品高温稳定（-50度~125度）、快速放电、体积小、无漏液现象的特性，在85℃的工作环境中，寿命最高可达40,000小时。而且，聚合物导体电容的温度特性好，可以忍耐300°C以上的高温，固体聚合物导体电容的安全性较好，当遇到高温的时候，电解质只是熔化而不会产生爆炸或明火。本实施例所得产品具有更安全可靠的性能，不燃烧，同时具有更小的等效串连电阻，更优良的温度适应性能，更适用于各种高频电路、CPU等电路中。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.卷绕聚合物钽电容器，其特征在于：它包括芯体以及包覆在芯体外的金属外壳，芯体由正极电解纸（1）、正极扩孔钽箔（5）、负极电解纸（2）、负极铝箔（6）依次层叠卷绕形成，其中，正极扩孔钽箔（5）表面设有浸渍层（7），正极扩孔钽箔（5）的宽度为正极电解纸（1）宽度的二分之一，且正极扩孔钽箔（5）位于正极电解纸（1）长度方向的中心处；负极铝箔（6）的宽度为负极电解纸（2）宽度的二分之一，且负极铝箔（6）位于负极电解纸（2）长度方向的中心处，正极扩孔钽箔（5）上钉装有正极引脚（4），负极铝箔（6）上钉装有负极引脚（3），负极引脚（3）表面设有高分子阴极聚合层（8）；其中，正极引脚（4）的长度大于负极引脚（3）的长度，位于芯体内的正极引脚（4）、负极引脚（3）均呈扁平状，正极引脚（4）、负极引脚（3）的钉装部位覆盖有缓冲片，缓冲片采用电解纸制成，缓冲片的宽度为正极引脚（4）、负极引脚（3）扁平区宽度的五至六倍。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113077987A (zh) * 2020-01-03 2021-07-06 深圳先进电子材料国际创新研究院 一种片式钽电解电容器及其制备方法
CN116053045A (zh) * 2023-03-09 2023-05-02 电子科技大学 一种具有反向电流高耐受性的电容器及其制作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204577256U (zh) * 2015-05-07 2015-08-19 益阳市和天电子有限公司 一种片式极脚电容
CN206401185U (zh) * 2017-01-27 2017-08-11 埃卫达智能电子科技（苏州）有限公司 一种铝电解电容器
CN207068672U (zh) * 2017-01-05 2018-03-02 常州华威电子有限公司 一种低工作电压的导电高分子聚合物电解电容器
CN208368356U (zh) * 2018-05-28 2019-01-11 株洲宏达电子股份有限公司 卷绕聚合物钽电容器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204577256U (zh) * 2015-05-07 2015-08-19 益阳市和天电子有限公司 一种片式极脚电容
CN207068672U (zh) * 2017-01-05 2018-03-02 常州华威电子有限公司 一种低工作电压的导电高分子聚合物电解电容器
CN206401185U (zh) * 2017-01-27 2017-08-11 埃卫达智能电子科技（苏州）有限公司 一种铝电解电容器
CN208368356U (zh) * 2018-05-28 2019-01-11 株洲宏达电子股份有限公司 卷绕聚合物钽电容器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113077987A (zh) * 2020-01-03 2021-07-06 深圳先进电子材料国际创新研究院 一种片式钽电解电容器及其制备方法
CN113077987B (zh) * 2020-01-03 2022-07-22 深圳先进电子材料国际创新研究院 一种片式钽电解电容器及其制备方法
CN116053045A (zh) * 2023-03-09 2023-05-02 电子科技大学 一种具有反向电流高耐受性的电容器及其制作方法
CN116053045B (zh) * 2023-03-09 2024-01-16 电子科技大学 一种具有反向电流高耐受性的电容器及其制作方法

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