TWI654266B - 用於電容器的可溶性奈米微粒溶液以及電容器封裝結構 - Google Patents

用於電容器的可溶性奈米微粒溶液以及電容器封裝結構

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Abstract

本發明公開一種用於電容器的可溶性奈米微粒溶液以及電容器封裝結構，可溶性奈米微粒溶液至少包含第一醇類、第二醇類、可溶性奈米微粒以及分散劑。第一醇類是多元醇，多元醇具有介於50至1000克/莫耳的分子量，且第二醇類具有2至8個碳原子。本發明所提供的用於電容器的可溶性奈米微粒溶液可以使電容器封裝結構在低溫應用中具有低容衰，因此可以良好適用於需要用於低溫應用的電子裝置中。

Description

用於電容器的可溶性奈米微粒溶液以及電容器封裝結構
本發明涉及一種用於電容器的配方以及封裝結構，特別是涉及一種用於電容器的可溶性奈米微粒溶液以及電容器封裝結構。
電容器已廣泛地被使用於消費性家電用品、電腦主機板及其周邊、電源供應器、通訊產品、及汽車等的基本元件，其主要的作用包括：濾波、旁路、整流、耦合、去耦、轉相等。是電子產品中不可缺少的元件之一。電容器依照不同的材質及用途，有不同的型態，包括鋁質電解電容、鉭質電解電容、積層陶瓷電容、薄膜電容等。現有技術中，固態電解電容器具有小尺寸、大電容量、頻率特性優越等優點，而可使用於中央處理器的電源電路的解耦合作用上。固態電解電容器是以固態電解質取代液態電解液做為陰極，而導電高分子基於其高導電性、製作過程容易等優點已被廣泛應用於固態電解電容的陰極材料。然而現有技術的電容器在低溫下會產生較高的容衰。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種用於電容器的配方以及電容器封裝結構，其可以有效提升電容器封裝結構在低溫應用中的效能。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的技術方案是，提供一種用於電容器的可溶性奈米微粒溶液，其至少包含一第一醇 類、一第二醇類、可溶性奈米微粒以及一分散劑，其中，所述第一醇類是一多元醇，所述多元醇具有介於50至1000克/莫耳的分子量，且所述第二醇類具有2至8個碳原子。
在本發明其中一實施例中，所述多元醇是聚乙二醇或是聚丙二醇。
在本發明其中一實施例中，所述第二醇類是選自於由山梨糖醇、木糖醇、麥芽糖醇、庚-3-醇、庚-4-醇、庚-5-醇、庚-6-醇、庚-7-醇以及其等的任意組合所組成的群組。
在本發明其中一實施例中，所述可溶性奈米微粒是選自於苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸或是其等的任意組合所組成的群組。
在本發明其中一實施例中，所述多元醇的含量佔所述可溶性奈米微粒溶液的百分比介於2至50重量%之間。
在本發明其中一實施例中，所述第二醇類的含量佔所述可溶性奈米微粒溶液的百分比介於0.5至50重量%。
在本發明其中一實施例中，所述多元醇與所述第二醇類的總含量佔所述可溶性奈米微粒溶液的百分比介於5至55重量%。
本發明所採用的另一種技術方案是，提供一種電容器封裝結構，其使用至少一具有一可溶性奈米微粒塗層的導電箔，所可溶性奈米微粒塗層包括一多元醇、一第二醇類、一可溶性奈米微粒以及一分散劑，其中，所述多元醇具有介於50至1000克/莫耳的分子量，且所述第二醇類具有2至8個碳原子。
在本發明其中一實施例中，所述可溶性奈米微粒塗層是在60度以下的濕度與介於60至180℃之間的溫度的條件下形成在所述導電箔上。
在本發明其中一實施例中，所述電容器封裝結構在介於-55至120℃之間的操作溫度下具有小於20%的容衰。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的可溶性奈米 微粒溶液以及電容器封裝結構，其能通過“可溶性奈米微粒溶液包括一多元醇、一第二醇類、一可溶性奈米微粒以及一分散劑，其中，所述多元醇具有介於50至1000克/莫耳的分子量，且所述第二醇類具有2至8個碳原子”的技術方案，以降低電容器封裝結構在低溫應用中的電容衰減、降低短路風險並增加元件可靠度，進而提升電容器封裝結構的電器特性/效能。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
1‧‧‧卷繞式組件
11‧‧‧捲繞式正極導電箔片
12‧‧‧捲繞式負極導電箔片
13‧‧‧隔離箔片
2‧‧‧封裝組件
21‧‧‧電容器殼體結構
210‧‧‧容置空間
22‧‧‧底端封閉結構
3‧‧‧導電組件
31‧‧‧第一導電接腳
311‧‧‧第一內埋部
312‧‧‧第一裸露部
32‧‧‧第二導電接腳
321‧‧‧第二內埋部
322‧‧‧第二裸露部
P,P’‧‧‧電容器封裝結構
圖1為本發明實施例所提供的電容器封裝結構的側視剖面示意圖；圖2為本發明實施例所提供的電容器封裝結構的電容器素子的側視剖面示意圖；以及圖3為現有技術的電容器封裝結構與本發明所提供的電容器封裝結構在相同使用條件下的容衰比較圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“用於電容器的可溶性奈米微粒溶液以及電容器封裝結構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
首先，請參閱圖1及圖2。圖1為本發明實施例所提供的電容器封裝結構的側視剖面示意圖，而圖2為本發明實施例所提供的 電容器封裝結構的電容器素子的側視剖面示意圖。
如圖1所示，卷繞型固態電解電容器封裝結構P包括：卷繞式組件1、封裝組件2以及導電組件3。卷繞式組件1與導電組件3兩者形成本發明所使用的電容器素子E。請參閱圖1，卷繞式組件1包括卷繞式正極導電箔片11、卷繞式負極導電箔片12以及兩個隔離箔片13。更進一步來說，兩個隔離箔片13的其中之一會設置在卷繞式正極導電箔片11與卷繞式負極導電箔片12之間，並且卷繞式正極導電箔片11與卷繞式負極導電箔片12兩者其中之一會設置在兩個隔離箔片13之間。在本發明的實施例中，是將可溶性奈米微粒溶液通過塗佈的方式設置在卷繞式正極導電箔片11或是卷繞式負極導電箔片12上以形成可溶性奈米微粒塗層。
具體來說，本發明實施例所提供的可溶性奈米微粒溶液可以被設置在卷繞式組件1的表面及/或內部，並滲入卷繞式組件1的表面孔洞內。在本發明的實施例中，可溶性奈米微粒溶液被設置在包括鈦(Ti)或是碳(C)的卷繞式正極導電箔片11或是卷繞式負極導電箔片12上。
再者，請復參閱圖2，卷繞式組件1會被包覆在封裝組件2的內部。舉例來說，封裝組件2包括電容器殼體結構21(例如鋁殼或其它金屬殼體)以及底端封閉結構22，電容器殼體結構21具有用於容置卷繞式組件1的容置空間210，並且底端封閉結構22設置在電容器殼體結構21的底端以封閉容置空間210。此外，封裝組件2也可以是由任何絕緣材料所製成的封裝體。
導電組件3包括電性接觸卷繞式正極導電箔片11的第一導電接腳31以及電性接觸卷繞式負極導電箔片12的第二導電接腳32。舉例來說，第一導電接腳31具有被包覆在封裝組件2的內部的第一內埋部311以及裸露在封裝組件2的外部的第一裸露部312，並且第二導電接腳32具有被包覆在封裝組件2的內部的第二內埋部321以及裸露在封裝組件2的外部的第二裸露部322。
接下來，將針對本案所提供的用於電容器的可溶性奈米微粒溶液的組成進行說明。本發明所提供的可溶性奈米微粒溶液在用於電容器封裝結構P的卷繞式組件1上後，可以使卷繞式正極導電箔片11與卷繞式負極導電箔片12之間形成有電流傳導路徑。通過對可溶性奈米微粒溶液的組成以及比例進行調整及選擇，可以提升電容器封裝結構P在嚴苛的應用條件下的性能。
具體來說，可溶性奈米微粒至少包含第一醇類、第二醇類、可溶性奈米微粒以及分散劑。在本發明的實施例中，第一醇類是多元醇，多元醇具有介於100至1000克/莫耳的分子量。舉例而言，在一個較佳的實施例中，本發明所使用的多元醇可以具有介於200至800克/莫耳的分子量。在一個較佳的實施例中，多元醇可以具有介於200至600克/莫耳的分子量。多元醇可以採用聚乙二醇或是聚丙二醇(Poly propylene glycol)。在可溶性奈米微粒溶液中，多元醇可以用以進行二次摻雜，以提升可溶性奈米微粒溶液在乾燥後的導電度。
另外，在本發明中，第二醇類具有2至8個碳原子。舉例而言，第二醇類可以是山梨糖醇(sorbitol)、木糖醇(xylitol)、麥芽糖醇(maltitol)、庚-3-醇(Heptan-3-ol)、庚-4-醇(Heptan-4-ol)、庚-5-醇(Heptan-5-ol)、庚-6-醇(Heptan-6-ol)、庚-7-醇(Heptan-7-ol)或是其等的任意組合。在可溶性奈米微粒溶液中，第二醇類可以用以進行二次摻雜，以提升可溶性奈米微粒溶液在乾燥後的導電度。
在本發明所提供的可溶性奈米微粒溶液中，多元醇的含量佔所述可溶性奈米微粒溶液的百分比介於2至50重量%之間，較佳2至50重量%之間。多元醇的含量少於2重量%時，可溶性奈米微粒溶液的二次摻雜程度不足；而多元醇的含量大於50重量%時，可溶性奈米微粒溶液的固含量會下降而對乾燥後的導電度，以及元件可靠度有不利的影響。
在本發明所提供的可溶性奈米微粒溶液中，第二醇類的含量 佔所述可溶性奈米微粒溶液的百分比介於0.5至50%，較佳介於0.5至25%。第二醇類的含量少於0.5重量%時，對元件可靠度有不利的影響；而第二醇類的含量大於50重量%時，可溶性奈米微粒溶液的固含量降低而不利於可溶性奈米微粒溶液的整體特性。
除了調控在可溶性奈米微粒溶液中多元醇與第二醇類各自的含量之外，多元醇與第二醇類的總含量佔可溶性奈米微粒溶液的百分比是介於5至55重量%之間。具體來說，除了需要使得多元醇與第二醇類各自的比例調控在上述範圍內之外，這兩種組成的總含量比例也須控制在特定範圍內，以確保使用此可溶性奈米微粒溶液的電容器在特定應用條件之下的性能。
舉例而言，假使多元醇與第二醇類的總含量佔可溶性奈米微粒溶液的百分比大於20重量%，使用此可溶性奈米微粒溶液的電容器封裝結構在低溫條件下可能出現電容值大幅衰減的情形。
請參閱圖3所示，圖3為現有技術的電容器封裝結構與本發明所提供的電容器封裝結構在相同使用條件下的容衰比較圖。圖3測試條件為24小時至200小時。
如圖3所示，使用本發明所提供的可溶性奈米微粒溶液的電容器封裝結構P在介於-2至-55℃的溫度範圍的應用條件下，電容值衰減量為約10%，即電容器封裝結構P的容衰為-10%。另一方面，現有的電容器封裝結構P’在低溫的應用條件下具有約20%的電容值衰減量，即電容器封裝結構P’的容衰為-20%。
如前所述，在本發明中，可溶性奈米微粒溶液主要是用以提供在電容器封裝結構P內提供電性連接的橋樑。因此，可溶性奈米微粒溶液中所包含的可溶性奈米微粒是導電材料。可溶性奈米微粒為高分子聚合物，且可以是苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸或是其等的任意組合。另外，可溶性奈米微粒溶液可以是經過表面改質或是表面處理的導電材料。舉例而言，可以先以奈米材料(例如奈米碳材)或是乳化劑等材料對上述苯 胺、聚吡咯、聚噻吩、聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸等材料進行改質。除此之外，也可以通過二次摻雜(Secondary doping)對導電材料進行前處理，以提升可溶性奈米微粒的性能。
在可溶性奈米微粒溶液中，可溶性奈米微粒的粒徑可以是介於5奈米(nm)至40nm之間。在本發明中，可溶性奈米微粒的種類、特性以及含量並不特別加以限制。
本發明的可溶性奈米微粒溶液可以通過塗布方式而設置於電容器素子E的導電箔(卷繞式正極導電箔片11或是卷繞式負極導電箔片12)上。舉例而言，可以通過浸泡式塗佈、旋轉式塗佈、淋幕式塗佈或是噴霧式塗佈而將可溶性奈米微粒溶液塗佈於電容器素子E上，以在導電箔上形成可溶性奈米微粒層。在本發明中，塗佈方式並不加以限制。較佳地，可以將電容器素子E浸泡於承載表面處理劑的容器中，以使得表面處理劑被設置於電容器素子E的表面，並滲入電容器素子E的多個孔隙中。電容器素子E的多個孔隙可以是在卷繞式組件1在製造過程中所產生的缺陷。
值得注意的是，上述用以塗布可溶性奈米微粒溶液的步驟是在60度以下的濕度與介於60至180℃之間的溫度的條件下進行。換句話說，可溶性奈米微粒溶液是在特定的溫度與濕度條件下形成在導電箔13上。如此一來，可以確保所形成的電容器封裝結構P在低溫應用下具有優良的電性特性。
[實施例的有益效果]
本發明的有益效果在於，本發明實施例所提供的用於電容器的可溶性奈米微粒溶液以及電容器封裝結構，其可通過使用包括“一第一醇類、一第二醇類、一可溶性奈米微粒以及一分散劑，其中，所述第一醇類是一多元醇，所述多元醇具有介於50至1000克/莫耳的分子量，且所述第二醇類具有2至8個碳原子”的材料的技術特徵，以提升電容器在低溫應用中的效能。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims (9)

  1. 一種用於電容器的可溶性奈米微粒溶液，其至少包含一第一醇類、一第二醇類、可溶性奈米微粒以及一分散劑，其中，所述第一醇類是一多元醇，所述多元醇具有介於200至1000克/莫耳的分子量，且所述第二醇類具有2至8個碳原子，且是選自於由山梨糖醇、木糖醇、麥芽糖醇、庚-3-醇、庚-4-醇、庚-5-醇、庚-6-醇以及庚-7-醇，以及其等的任意組合所組成的群組。
  2. 如請求項1所述的用於電容器的可溶性奈米微粒溶液，其中，所述多元醇是聚乙二醇或是聚丙二醇。
  3. 如請求項1所述的用於電容器的可溶性奈米微粒溶液，其中，所述可溶性奈米微粒是選自於苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸或是其等的任意組合所組成的群組。
  4. 如請求項1所述的用於電容器的可溶性奈米微粒溶液，其中，所述多元醇的含量佔所述可溶性奈米微粒溶液的百分比介於2至50重量%之間。
  5. 如請求項1所述的用於電容器的可溶性奈米微粒溶液，其中，所述第二醇類的含量佔所述可溶性奈米微粒溶液的百分比介於0.5至50重量%之間。
  6. 如請求項1所述的用於電容器的可溶性奈米微粒溶液，其中，所述多元醇與所述第二醇類的總含量佔所述可溶性奈米微粒溶液的百分比介於5至55重量%之間。
  7. 一種電容器封裝結構，其使用至少一具有一可溶性奈米微粒塗層的導電箔，所述可溶性奈米微粒塗層包括一多元醇、一醇類、可溶性奈米微粒以及一分散劑，其中，所述多元醇具有介於200至1000克/莫耳的分子量，且所述第二醇類具有2至8個碳原子，且是選自於由山梨糖醇、木糖醇、麥芽糖醇、庚-3-醇、庚-4-醇、庚-5-醇、庚-6-醇以及庚-7-醇，以及其等的任意組合所組成的群組。
  8. 如請求項7所述的電容器封裝結構，其中，所述可溶性奈米微粒塗層是在60度以下的濕度與介於60至180℃之間的溫度的條件下形成在所述導電箔上。
  9. 如請求項7所述的電容器封裝結構，其中，所述電容器封裝結構在介於-55至120℃之間的操作溫度下具有小於20%的容衰。
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