CN111048314B - 抗突波电容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开抗突波电容器及其制造方法。所述抗突波电容器的制造方法包括以下步骤：(a)提供电容器基材，并对电容器基材的表面进行腐蚀处理，以形成腐蚀表面；(b)使用第一导电高分子分散液处理腐蚀表面；(c)使用第二导电高分子分散液处理腐蚀表面；其中，步骤(b)及步骤(c)是根据预定先后顺序处理经腐蚀的电容器基材，以在电容器基材上形成导电高分子层；其中，第一导电高分子分散液的浓度与第二导电高分子分散液的浓度相异。本发明的抗突波电容器具有抗突波及降低容衰率的电气特性。本发明另公开一种抗突波电容器。

Description

抗突波电容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电容器制造方法，特别是涉及一种抗突波电容器及其制造方法。
背景技术
电容器已广泛地被使用于消费性家电用品、计算机主板及其周边、电源供应器、通讯产品、及汽车等的基本组件，其主要的作用包括：滤波、旁路、整流、耦合、去耦、转相等，是电子产品中不可缺少的组件之一。电容器依照不同的材质及用途，有不同的型态，包括铝质电解电容、钽质电解电容、积层陶瓷电容、薄膜电容等。现有技术中，固态电解电容器具有小尺寸、大电容量、频率特性优越等优点，而可使用于中央处理器的电源电路的解耦合作用上。固态电解电容器是以固态电解质取代液态电解液做为阴极，而导电高分子基于其高导电性、制作过程容易等优点已被广泛应用于固态电解电容的阴极材料。然而现有技术的电容器仍具有待改善的缺点。具体来说，当采用导电高分子作为固态电解质时，基于导电高分子分散液本身的特性，其是难以充分地附着在电容器素子的多蚀孔表面上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种抗突波电容器，此抗突波电容器是采用特定的处理，使导电高分子层可以充分地填充及附着在电容器基材的腐蚀表面，进而提升产品的电气性能。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种抗突波电容器的制造方法，其包括：(a)提供一电容器基材，并对电容器基材的表面进行腐蚀处理，以形成一腐蚀表面；(b)使用一第一导电高分子分散液处理腐蚀表面；(c)使用一第二导电高分子分散液处理腐蚀表面；其中，步骤(b)及步骤(c)是根据一预定先后顺序处理经腐蚀的电容器基材，以在电容器基材上形成一导电高分子层；其中，第一导电高分子分散液的浓度与第二导电高分子分散液的浓度相异。
在本发明其中一实施例中，第一导电高分子分散液的浓度介于0.8％至15％之间，第二导电高分子分散液的浓度介于5％至25％之间；其中，第一导电高分子分散液的黏度介于4cps至30cps之间，第二导电高分子分散液的黏度介于8cps至50cps之间，第一导电高分子分散液的黏度与第二导电高分子分散液的黏度相异。
在本发明其中一实施例中，第一导电高分子分散液与第二导电高分子分散液各包含可溶性纳米微粒，且第一导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒的固含量与第二导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒的固含量相同。
在本发明其中一实施例中，第一导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒的固含量介于0.5％至5％之间，第二导电高分子分散液包含可溶性纳米微粒，第二导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒的固含量介于0.5％至5％之间。
在本发明其中一实施例中，可溶性纳米微粒为聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸；其中，第一导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒的粒径小于或等于500纳米，第二导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒的粒径小于或等于2微米。
在本发明其中一实施例中，预定先后顺序定义为由交替进行步骤(b)及步骤(c)，或是交替进行步骤(c)及步骤(b)。
在本发明其中一实施例中，预定先后顺序定义为：进行一次或重复进行数次步骤(b)后，再进行一次或数次步骤(c)。
在本发明其中一实施例中，预定先后顺序定义为：进行一次或重复进行数次步骤(c)后，再进行一次或数次步骤(b)。
为了解决上述的技术问题，本发明另提供一种抗突波电容器，其是由前述的抗突波电容器的制造方法所制备而得，以使得抗突波电容器接收到突波电流时所产生的容衰至少低于20％。
为了解决上述的技术问题，本发明又提供一种抗突波电容器，其包括一导电高分子层，其是至少通过一含有可溶性纳米微粒的第一导电高分子分散液的处理与一含有可溶性纳米微粒的第二导电高分子分散液的处理而制成，以使得抗突波电容器接收到突波电流时所产生的容衰至少低于20％。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的抗突波电容器及其制造方法，其能通过“根据预定先后顺序使用不同浓度的第一导电高分子分散液及第二导电高分子分散液处理经腐蚀的电容器基材，以在电容器基材上形成导电高分子层”的技术方案，以提升导电高分子层的渗透率及含浸率，进而使突波电压的容衰百分比低于20％。如此，可进一步提升电容器封装结构的电气特性/效能。
详细而言，本发明是针对第一导电高分子分散液与第二导电高分子分散液的浓度以及黏度作适当调整，可让导电高分子材料填入并分布于电容器基材的腐蚀表面的蚀孔内。如此一来，在最终形成导电高分子层时，可以提升导电高分子层的渗透率及含浸率，使突波电压的容衰百分比低于20％。
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，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明其中一实施例所提供的抗突波电容器的制造方法的流程图。
图2为本发明其中一实施例所述的第一导电高分子分散液。
图3为本发明其中一实施例所述的第二导电高分子分散液。
图4为本发明实施例所提供的其中一抗突波电容器的侧视剖面示意图。
图5为本发明其中一实施例所提供的抗突波电容器的制造过程局部剖面示意图。
图6为本发明其中一实施例所提供的抗突波电容器的一局部剖面示意图。
图7为应用本发明抗突波电容器的固态电解电容器封装结构之侧视剖面示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“抗突波电容器及其制造方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
请参阅图1。图1为本发明其中一实施例所提供抗突波电容器的制造方法的流程图。
在步骤S102中，提供一电容器基材，并对电容器基材的表面进行腐蚀处理，以形成腐蚀表面。接着，在步骤S104中，用一第一导电高分子分散液处理腐蚀表面。在步骤S106中，使用一第二导电高分子分散液处理腐蚀表面。其中，步骤S104及步骤S106是根据一预定先后顺序处理经腐蚀的电容器基材，以在电容器基材上形成一导电高分子层；其中，第一导电高分子分散液的浓度与所述第二导电高分子分散液的浓度相异。
以下将进一步说明制造方法的各流程步骤。
首先，在步骤S102中，提供电容器基材，并对电容器基材的表面进行腐蚀处理，以形成腐蚀表面。
在本实施例中，电容器基材可以是材质为铝、钽、钛、铌、或其组合的阀金属箔片，较佳为铝阀金属箔片。
另外，腐蚀处理可以是指使用不施加电压的化学性腐蚀或施加电压的电气化学性腐蚀处理电容器基材的表面。经腐蚀处理后，在电容器基材的表面上会产生多个密集分布的蚀孔，形成腐蚀表面，藉此达到增加抗突波电容器的有效表面积以及静电容量的效果。
须说明的是，在完成步骤S102后，电容器基材的腐蚀表面上会自然形成一氧化膜层。
另外，由于导电高分子层能作为抗突波电容器的固态电解质，其附着性对抗突波电容器的电气特性有重要的影响；然而，密集分布于腐蚀表面的多个蚀孔会影响导电高分子材料的附着性，因此如何在多个蚀孔中填满导电高分子材料以形成高效的导电高分子层的技术极为重要。
因此，本发明即是通过执行至少一次步骤S104与步骤S106，也就是使用不同浓度的第一导电高分子分散液及第二导电高分子分散液以预定先后顺序处理电容器基材的腐蚀表面，以达到充分填补多个蚀孔而形成具高效能的导电高分子层的效果。
进一步而言，第一导电高分子分散液及第二导电高分子分散液中各分别含有导电高分子材料，而导电高分子材料可以包含多个可溶性纳米微粒，可溶性纳米微粒的材料可以是苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene，PEDOT:PSS)复合物或是其等的任意组合。可溶性纳米微粒可以包含一导电部分以及一分散部分，导电部分是选自于由苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及聚二氧乙基噻吩所组成的群组，且分散部分是聚苯乙烯磺酸。此外，第一高导电分子分散液中的可溶性纳米微粒的粒径可以小于或等于500纳米，而第二导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒的粒径可以小于或等于2微米。
举例而言，请参阅图2及图3所示，图2及图3分别为步骤S104及步骤S106中的第一导电高分子分散液及第二导电高分子分散液，其中，第一导电高分子分散液与第二导电高分子分散液中各分别具有可溶性纳米微粒130A、130B，其中，两者导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒130A、130B的材料可以相同或者不同。于本实施例中，第一导电高分子分散液的浓度低于第二导电高分子分散液的浓度。
值得一提的是，在本发明中，在经过步骤S102后，步骤S104与步骤S106的顺序及重复次数并不加以限制。
举例而言，预定先后顺序可以依序为步骤S104、S106、S104、S106及S104；或是预定先后顺序为步骤S106、S106、S104、S106及S104。然而，本发明不在此限制。另外，步骤S104以及S106分别可以是通过多次的含浸与烘干步骤来形成。
具体而言，可以先固定第一导电高分子分散液与第二导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒的固含量为相同，且可溶性纳米微粒的固含量优选为介于0.5％至5％之间。
接着，进一步利用改变溶剂与导电高分子材料的比例来调整第一导电高分子分散液与第二导电高分子分散液的浓度，其中，第一导电高分子分散液的浓度约介于0.8％至15％之间，而第二导电高分子分散液的浓度约介于5％至25％之间。
另外，第一导电高分子分散液与第二导电高分子分散液分别可以依照需求再进一步添加一或多种添加剂来调整其黏度，添加剂可以是选自于由导电助剂、酸碱值调整剂、凝集剂、增稠剂、黏着剂以及交联剂所组成的群组。
因此，经添加剂调整后，可以得到不同黏度的第一导电高分子分散液与第二导电高分子分散液，其中，第一导电高分子分散液的黏度约介于4cps至30cps，而第二导电高分子分散液的黏度约介于8cps至50cps。
最后，本发明的抗突波电容器的制造方法可以视情况进一步包含涂布一碳胶层于导电高分子层上的步骤以及将一银胶层包覆碳胶层的步骤。
请参阅图4。图4为前述抗突波电容器的制造方法所制备而得的抗突波电容器10侧视剖面示意图，且抗突波电容器10接收到突波电流时所产生的容衰至少低于20％。
抗突波电容器10至少包括经已腐蚀处理的电容器基材11、包覆电容器基材11的氧化层12、包覆氧化层12的一部分的导电高分子层13。其中，包覆有导电高分子层的部分是于实际应用时作为抗突波电容器10的阴极部，未包覆导电高分子层13的部分作为抗突波电容器10的阳极部。另外，抗突波电容器10的结构能依据产品实际需求加以调整而进一步包含一包覆导电高分子层13的碳胶层14，以及一包覆碳胶层14的银胶层15。
请参阅图1至图5。图5为抗突波电容器10的制造过程局部剖面示意图。详细而言，是电容器基材11依序经过步骤S102、S104、S106处理后的状态。
于图5中，经过腐蚀处理的电容器基材11上已具有多个蚀孔111。于本实施例中，由于第一导电高分子分散液(如图2所示)的浓度较低，因此第一导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒130A较容易流入至各蚀孔111中；而第二导电高分子分散液(如图3所示)的浓度较高，因此第二导电高分子分散液中的可溶性纳米微粒130B较容易因黏滞性高及液体表面张力而分布于电容器基材11上。
请参阅图6。图6为图5抗突波电容器10再经过交替进行数次的步骤S104及S106后，最后在电容器基材11上形成高分子导电层13的示意图。
请参阅图7。图7为本发明实施例所提供的其中一电容器封装结构的侧视剖面示意图。
本发明所提供的抗突波电容器10可应用于电容器封装结构中，例如，可将多个抗突波电容器10依序堆叠在一起后再予以封装，形成高电容量的堆叠型固态电解电容器封装结构1，其总电容量即为各抗突波电容器10之电容量的总和。
如图7所示，堆叠型固态电解电容器封装结构1包含多个依序堆叠的抗突波电容器10。另外，堆叠型固态电解电容器封装结构1包含导电支架20及封装胶体30。导电支架20包含第一导电端子21及与第一导电端子21彼此分离一预定距离的第二导电端子22。另外，多个依序堆叠在一起且彼此电性连接的抗突波电容器10具有一电性连接于相对应的导电支架20的第一导电端子21的第一正极部P1及一电性连接于相对应的导电支架20的第二导电端子22的第一负极部N1。另外，通过封装胶体30可将多个依序堆叠在一起且彼此电性连接的抗突波电容器10包覆，进而形成堆叠型固态电解电容器1。
应理解，本发明所提供的抗突波电容器10并不限于应用于堆叠型固态电解电容器封装结构1，亦可应用于本领域技术人员所习知的电容器封装结构中，例如，卷绕型固态电解电容器封装结构。
[实施例的有益效果]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的抗突波电容器及其制造方法，其能通过“根据预定先后顺序使用不同浓度的第一导电高分子分散液及第二导电高分子分散液处理经腐蚀的电容器基材，以在电容器基材上形成导电高分子层”的技术方案，以提升导电高分子层的渗透率及含浸率，进而使突波电压的容衰百分比低于20％。如此，可进一步提升电容器封装结构的电气特性/效能。
详细而言，本发明是针对第一导电高分子分散液与第二导电高分子分散液的浓度以及黏度作适当调整，可让导电高分子材料填入并分布于电容器基材的腐蚀表面的蚀孔内。如此一来，在最终形成导电高分子层时，可以提升导电高分子层的渗透率及含浸率，使突波电压的容衰百分比低于20％。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (9)

1.一种抗突波电容器的制造方法，其特征在于，所述抗突波电容器的制造方法包括以下步骤：
(a)提供电容器基材，并对所述电容器基材的表面进行腐蚀处理，以形成腐蚀表面；
(b)使用第一导电高分子分散液处理所述腐蚀表面；以及
(c)使用第二导电高分子分散液处理所述腐蚀表面；
其中，所述步骤(b)及所述步骤(c)是根据预定先后顺序处理经腐蚀的所述电容器基材，以在所述电容器基材上形成导电高分子层，其中，所述第一导电高分子分散液的浓度与所述第二导电高分子分散液的浓度相异；
所述第一导电高分子分散液的浓度介于0.8％至15％之间，所述第二导电高分子分散液的浓度介于5％至25％之间；其中，所述第一导电高分子分散液的黏度介于4cps至30cps之间，所述第二导电高分子分散液的黏度介于8cps至50cps之间，所述第一导电高分子分散液的黏度与所述第二导电高分子分散液的黏度相异。
2.根据权利要求1所述的抗突波电容器的制造方法，其特征在于，所述第一导电高分子分散液与所述第二导电高分子分散液各包含可溶性纳米微粒，且所述第一导电高分子分散液中的所述可溶性纳米微粒的固含量与所述第二导电高分子分散液中的所述可溶性纳米微粒的固含量相同。
3.根据权利要求2所述的抗突波电容器的制造方法，其特征在于，所述第一导电高分子分散液中的所述可溶性纳米微粒的固含量介于0.5％至5％之间，所述第二导电高分子分散液包含可溶性纳米微粒，所述第二导电高分子分散液中的所述可溶性纳米微粒的固含量介于0.5％至5％之间。
4.根据权利要求2所述的抗突波电容器的制造方法，其特征在于，所述可溶性纳米微粒为聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸；其中，所述第一导电高分子分散液中的所述可溶性纳米微粒的粒径小于或等于500纳米，所述第二导电高分子分散液中的所述可溶性纳米微粒的粒径小于或等于2微米。
5.根据权利要求1所述的抗突波电容器的制造方法，其特征在于，所述预定先后顺序定义为：交替进行所述步骤(b)及所述步骤(c)。
6.根据权利要求1所述的抗突波电容器的制造方法，其特征在于，所述预定先后顺序定义为：进行一次或重复进行数次所述步骤(b)后，再进行一次或数次所述步骤(c)。
7.根据权利要求1所述的抗突波电容器的制造方法，其特征在于，所述预定先后顺序定义为：进行一次或重复进行数次所述步骤(c)后，再进行一次或数次所述步骤(b)。
8.一种抗突波电容器，其特征在于，所述抗突波电容器是由权利要求1所述的抗突波电容器的制造方法所制备而得，以使得所述抗突波电容器接收到突波电流时所产生的容衰至少低于20％。
9.一种抗突波电容器，其特征在于，所述抗突波电容器包括导电高分子层，所述导电高分子层至少通过含有可溶性纳米微粒的第一导电高分子分散液的处理与含有可溶性纳米微粒的第二导电高分子分散液的处理而制成，以使得所述抗突波电容器接收到突波电流时所产生的容衰至少低于20％；
其中，所述第一导电高分子分散液的浓度介于0.8％至15％之间，所述第二导电高分子分散液的浓度介于5％至25％之间；其中，所述第一导电高分子分散液的黏度介于4cps至30cps之间，所述第二导电高分子分散液的黏度介于8cps至50cps之间，所述第一导电高分子分散液的黏度与所述第二导电高分子分散液的黏度相异。
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