TWI707012B

TWI707012B - 抗突波電容器及其製造方法

Info

Publication number: TWI707012B
Application number: TW107135997A
Authority: TW
Inventors: 吳家鈺
Original assignee: 鈺冠科技股份有限公司
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-10-11
Also published as: TW202014478A

Abstract

本發明公開一種抗突波電容器及其製造方法。製造方法包括以下步驟：(a)提供電容器基材，並對電容器基材的表面進行腐蝕處理，以形成腐蝕表面；(b)使用第一導電高分子分散液處理腐蝕表面；(c)使用第二導電高分子分散液處理腐蝕表面；其中，步驟(b)及步驟(c)是根據預定先後順序處理經腐蝕的電容器基材，以在電容器基材上形成導電高分子層；其中，第一導電高分子分散液的濃度與第二導電高分子分散液的濃度相異。本發明的抗突波電容器具有抗突波及降低容衰率的電氣特性。

Description

抗突波電容器及其製造方法

本發明涉及一種電容器製造方法，特別是涉及一種抗突波電容器及其製造方法。

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仍具有待改善的缺點。具體來說，當採用導電高分子作為固態電解質時，基於導電高分子分散液本身的特性，其是難以充分地附著在電容器素子的多蝕孔表面上。

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抗突波電容器，此抗突波電容器是採用特定的處理，使導電高分子層可以充分地填充及附著在電容器基材的腐蝕表面，進而提升產品的電氣性能。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種抗突波電容器的製造方法，其包括：(a)提供一電容器基材，並對所述電容器基材的表面進行腐蝕處理，以形成一腐蝕表面；(b)使用一第一導電高分子分散液處理所述腐蝕表面；(c)使用一第二導電高分子分散液處理所述腐蝕表面；其中，所述步驟(b)及所述步驟(c)是根據一預定先後順序處理經腐蝕的所述電容器基材，以在所述電容器基材上形成一導電高分子層；其中，所述第一導電高分子分散液的濃度與所述第二導電高分子分散液的濃度相異。

在本發明其中一實施例中，所述第一導電高分子分散液的濃度介於0.8%至15%之間，所述第二導電高分子分散液的濃度介於5%至25%之間；其中，所述第一導電高分子分散液的黏度介於4cps至30cps之間，所述第二導電高分子分散液的黏度介於8cps至50cps之間，所述第一導電高分子分散液的黏度與所述第二導電高分子分散液的黏度相異。

在本發明其中一實施例中，所述第一導電高分子分散液與所述第二導電高分子分散液各包含可溶性奈米微粒，且所述第一導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的固含量與所述第二導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的固含量相同。

在本發明其中一實施例中，所述第一導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的固含量介於0.5%至5%之間，所述第二導電高分子分散液包含可溶性奈米微粒，所述第二導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的固含量介於0.5%至5%之間。

在本發明其中一實施例中，所述可溶性奈米微粒為聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸；其中，所述第一導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的粒徑小於或等於500奈米，所述第二導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的粒徑小於或等於2微米。

在本發明其中一實施例中，所述預定先後順序定義為由交替進行所述步驟(b)及所述步驟(c)，或是交替進行所述步驟(c)及所述步驟(b)。

在本發明其中一實施例中，所述預定先後順序定義為：進行一次或重複進行數次所述步驟(b)後，再進行一次或數次所述步驟(c)。

在本發明其中一實施例中，所述預定先後順序定義為：進行一次或重複進行數次所述步驟(c)後，再進行一次或數次所述步驟(b)。

為了解決上述的技術問題，本發明另提供一種抗突波電容器，其是由前述的抗突波電容器的製造方法所製備而得，以使得所述抗突波電容器接收到突波電流時所產生的容衰至少低於20%。

為了解決上述的技術問題，本發明又提供一種抗突波電容器，其包括一導電高分子層，其是至少透過一含有可溶性奈米微粒的第一導電高分子分散液的處理與一含有可溶性奈米微粒的第二導電高分子分散液的處理而製成，以使得抗突波電容器接收到突波電流時所產生的容衰至少低於20%。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的抗突波電容器及其製造方法，其能通過“根據預定先後順序使用不同濃度的第一導電高分子分散液及第二導電高分子分散液處理經腐蝕的電容器基材，以在電容器基材上形成導電高分子層”的技術方案，以提升導電高分子層的滲透率及含浸率，進而使突波電壓的容衰百分比低於20%。如此，可進一步提升電容器封裝結構的電氣特性/效能。

詳細而言，本發明是針對第一導電高分子分散液與第二導電高分子分散液的濃度以及黏度作適當調整，可讓導電高分子材料填入並分布於電容器基材的腐蝕表面的蝕孔內。如此一來，在最終形成導電高分子層時，可以提升導電高分子層的滲透率及含浸率，使突波電壓的容衰百分比低於20%。

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圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

1‧‧‧堆疊型固態電解電容器封裝結構

10‧‧‧抗突波電容器

11‧‧‧電容器基材

111‧‧‧蝕孔

12‧‧‧氧化層

13‧‧‧導電高分子層

130A、130B‧‧‧可溶性奈米微粒

14‧‧‧碳膠層

15‧‧‧銀膠層

20‧‧‧導電支架

21‧‧‧第一導電端子

22‧‧‧第二導電端子

30‧‧‧封裝膠體

P1‧‧‧第一正極部

N1‧‧‧第一負極部

S102、S104、S106‧‧‧步驟

圖1為本發明其中一實施例所提供的抗突波電容器的製造方法的流程圖。

圖2為本發明其中一實施例所述的第一導電高分子分散液。

圖3為本發明其中一實施例所述的第二導電高分子分散液。

圖4為本發明實施例所提供的其中一抗突波電容器的側視剖面示意圖。

圖5為本發明其中一實施例所提供的抗突波電容器的製造過程局部剖面示意圖。

圖6為本發明其中一實施例所提供的抗突波電容器的一局部剖面示意圖。

圖7為應用本發明抗突波電容器的固態電解電容器封裝結構之側視剖面示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“抗突波電容器及其製造方法”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，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。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。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1。圖1為本發明其中一實施例所提供抗突波電容器的製造方法的流程圖。

在步驟S102中，提供一電容器基材，並對電容器基材的表面進行腐蝕處理，以形成腐蝕表面。接著，在步驟S104中，用一第一導電高分子分散液處理腐蝕表面。在步驟S106中，使用一第二導電高分子分散液處理腐蝕表面。其中，步驟S104及步驟S106是根據一預定先後順序處理經腐蝕的電容器基材，以在電容器基材上形成一導電高分子層；其中，第一導電高分子分散液的濃度與所述第二導電高分子分散液的濃度相異。

以下將進一步說明製造方法的各流程步驟。

首先，在步驟S102中，提供電容器基材，並對電容器基材的表面進行腐蝕處理，以形成腐蝕表面。

在本實施例中，電容器基材可以是材質為鋁、鉭、鈦、鈮、或其組合的閥金屬箔片，較佳為鋁閥金屬箔片。

另外，腐蝕處理可以是指使用不施加電壓的化學性腐蝕或施加電壓的電氣化學性腐蝕處理電容器基材的表面。經腐蝕處理後，在電容器基材的表面上會產生多個密集分布的蝕孔，形成腐蝕表面，藉此達到增加抗突波電容器的有效表面積以及靜電容量的效果。

須說明的是，在完成步驟S102後，電容器基材的腐蝕表面上會自然形成一氧化膜層。

另外，由於導電高分子層能作為抗突波電容器的固態電解質，其附著性對抗突波電容器的電氣特性有重要的影響；然而，密集分布於腐蝕表面的多個蝕孔會影響導電高分子材料的附著性，因此如何在多個蝕孔中填滿導電高分子材料以形成高效的導電高分子層的技術極為重要。

因此，本發明即是通過執行至少一次步驟S104與步驟S106，也就是使用不同濃度的第一導電高分子分散液及第二導電高分子分散液以預定先後順序處理電容器基材的腐蝕表面，以達到充分填補多個蝕孔而形成具高效能的導電高分子層的效果。

進一步而言，第一導電高分子分散液及第二導電高分子分散液中各分別含有導電高分子材料，而導電高分子材料可以包含多個可溶性奈米微粒，可溶性奈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)複合物或是其等的任意組合。可溶性奈米微粒可以包含一導電部分以及一分散部分，導電部分是選自於由苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及聚二氧乙基噻吩所組成的群組，且分散部分是聚苯乙烯磺酸。此外，第一高導電分子分散液中的可溶性奈米微粒的粒徑可以小於或等於500奈米，而第二導電高分子分散液中的可溶性奈米微粒的粒徑可以小於或等於2微米。

舉例而言，請參閱圖2及圖3所示，圖2及圖3分別為步驟S104及步驟S106中的第一導電高分子分散液及第二導電高分子分散液，其中，第一導電高分子分散液與第二導電高分子分散液中各分別具有可溶性奈米微粒130A、130B，其中，兩者導電高分子分散液中的可溶性奈米微粒130A、130B的材料可以相同或者不同。於本實施例中，第一導電高分子分散液的濃度低於第二導電高分子分散液的濃度。

值得一提的是，在本發明中，在經過步驟S102後，步驟S104與步驟S106的順序及重複次數並不加以限制。

舉例而言，預定先後順序可以依序為步驟S104、S106、S104、S106及S104；或是預定先後順序為步驟S106、S106、S104、S106及S104。然而，本發明不在此限制。另外，步驟S104以及S106分別可以是通過多次的含浸與烘乾步驟來形成。

具體而言，可以先固定第一導電高分子分散液與第二導電高分子分散液中的可溶性奈米微粒的固含量為相同，且可溶性奈米微粒的固含量較佳為介於0.5%至5%之間。

接著，進一步利用改變溶劑與導電高分子材料的比例來調整第一導電高分子分散液與第二導電高分子分散液的濃度，其中，第一導電高分子分散液的濃度約介於0.8%至15%之間，而第二導電高分子分散液的濃度約介於5%至25%之間。

另外，第一導電高分子分散液與第二導電高分子分散液分別可以依照需求再進一步添加一或多種添加劑來調整其黏度，添加劑可以是選自於由導電助劑、酸鹼值調整劑、凝集劑、增稠劑、黏著劑以及交聯劑所組成的群組。

因此，經添加劑調整後，可以得到不同黏度的第一導電高分子分散液與第二導電高分子分散液，其中，第一導電高分子分散液的黏度約介於4cps至30cps，而第二導電高分子分散液的黏度約介於8cps至50cps。

最後，本發明的抗突波電容器的製造方法可以視情況進一步包含塗佈一碳膠層於導電高分子層上的步驟以及將一銀膠層包覆碳膠層的步驟。

請參閱圖4。圖4為前述抗突波電容器的製造方法所製備而得的抗突波電容器10側視剖面示意圖，且抗突波電容器10接收到突波電流時所產生的容衰至少低於20%。

抗突波電容器10至少包括經已腐蝕處理的電容器基材11、包覆電容器基材11的氧化層12、包覆氧化層12的一部分的導電高分子層13。其中，包覆有導電高分子層的部分是於實際應用時作為抗突波電容器10的陰極部，未包覆導電高分子層13的部分作為抗突波電容器10的陽極部。另外，抗突波電容器10的結構能依據產品實際需求加以調整而進一步包含一包覆導電高分子層13的碳膠層14，以及一包覆碳膠層14的銀膠層15。

請參閱圖1至圖5。圖5為抗突波電容器10的製造過程局部剖面示意圖。詳細而言，是電容器基材11依序經過步驟S102、S104、S106處理後的狀態。

於圖5中，經過腐蝕處理的電容器基材11上已具有多個蝕孔111。於本實施例中，由於第一導電高分子分散液(如圖2所示)的濃度較低，因此第一導電高分子分散液中的可溶性奈米微粒130A較容易流入至各蝕孔111中；而第二導電高分子分散液(如圖3所示)的濃度較高，因此第二導電高分子分散液中的可溶性奈米微粒130B較容易因黏滯性高及液體表面張力而分佈於電容器基材11上。

請參閱圖6。圖6為圖5抗突波電容器10再經過交替進行數次的步驟S104及S106後，最後在電容器基材11上形成高分子導電層13的示意圖。

請參閱圖7。圖7為本發明實施例所提供的其中一電容器封裝結構的側視剖面示意圖。

本發明所提供的抗突波電容器10可應用於電容器封裝結構中，例如，可將多個抗突波電容器10依序堆疊在一起後再予以封裝，形成高電容量的堆疊型固態電解電容器封裝結構1，其總電容量即為各抗突波電容器10之電容量的總和。

如圖7所示，堆疊型固態電解電容器封裝結構1包含多個依序堆疊的抗突波電容器10。另外，堆疊型固態電解電容器封裝結構1包含導電支架20及封裝膠體30。導電支架20包含第一導電端子21及與第一導電端子21彼此分離一預定距離的第二導電端子22。另外，多個依序堆疊在一起且彼此電性連接的抗突波電容器10具有一電性連接於相對應的導電支架20的第一導電端子21的第一正極部P1及一電性連接於相對應的導電支架20的第二導電端子22的第一負極部N1。另外，通過封裝膠體30可將多個依序堆疊在一起且彼此電性連接的抗突波電容器10包覆，進而形成堆疊型固態電解電容器1。

應理解，本發明所提供的抗突波電容器10並不限於應用於堆疊型固態電解電容器封裝結構1，亦可應用於本領域技術人員所習知的電容器封裝結構中，例如，捲繞型固態電解電容器封裝結構。

[實施例的有益效果]

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圖式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。

指定代表圖為流程圖，故無符號簡單說明

Claims

一種抗突波電容器的製造方法，其包括：(a)提供一電容器基材，並對所述電容器基材的表面進行腐蝕處理，以形成一腐蝕表面；(b)使用一第一導電高分子分散液處理所述腐蝕表面；以及(c)使用一第二導電高分子分散液處理所述腐蝕表面；其中，所述步驟(b)及所述步驟(c)是根據一預定先後順序處理經腐蝕的所述電容器基材，以在所述電容器基材上形成一導電高分子層，所述預定先後順序定義為：交替進行所述步驟(b)及所述步驟(c)；其中，所述第一導電高分子分散液與所述第二導電高分子分散液各包含可溶性奈米微粒，所述第一導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的粒徑小於或等於500奈米，所述第二導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的粒徑小於或等於2微米，且所述第一導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的濃度與所述第二導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的濃度相異；其中，所述第一導電高分子分散液的黏度介於4cps至30cps之間，所述第二導電高分子分散液的黏度介於8cps至50cps之間，且所述第一導電高分子分散液的黏度與所述第二導電高分子分散液的黏度相異。
如請求項1所述的抗突波電容器的製造方法，其中，所述第一導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的濃度介於0.8%至15%之間，所述第二導電高分子分散液中的所述可溶性奈米微粒的濃度介於5%至25%之間。
如請求項1所述的抗突波電容器的製造方法，其中，所述可溶性奈米微粒為聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸。
一種抗突波電容器，其是由如請求項1所述的抗突波電容器的製造方法所製備而得。