专利名称：一种固态电解电容器及其加工方法
技术领域：
本发明涉及电容器，具体为一种固态电解电容器及其加工方法。
(二)
背景技术：
众所周知，电容器的基本作用就是充电与放电，此基本的充放电作用，衍 生出来许多的电路现象，使得电容器可以用在许多不同的场合，例如，在电动 马达中，可用电容器来产生相位移动，在照像闪光灯中，可用电容器来产生能
量的瞬间放电；而在电子电路中，电容器也有许多不同的用途，例如，旁路电 容器实际上可作为平滑滤波电容器，也可作为整流器，然而，电容器这许多的 不同用途，充放电的基本作用则为一致。
电容器依其功能大体上可分为电解电容与非电解电容。而电解电容器依正
极材质又可分为铝质及钽质两大类。其中以铝质电解电容器为最常见，铝质电 解电容器依其组件构造，可以分为l.巻绕型、2.积层型。依电解液的型态来分
类，也有液态电解电容器和固态电解电容器两种。其中，前者的寿命决定于电 解液干涸的时间，故若在105'C的情况下，可操作1000小时的液态电解电容器， 其操作温度每下降IO'C，寿命将可增加一倍。而固态电解电容器之电解质，因 系为固态，即无电解质干涸之虞，故具寿命长。
电解电容器因为介电质薄膜可以作得很薄，因此可以作出体积小容量大的 电容器，为大容量电容器的主要零件，但是电解电容器又有不少缺点，例如， 其温度特性差，而且漏电流和介质损失大等。另外当电极性被反接时，或是两 极所加之电压超出规格时，其安全特性将被破坏，电解液将被气化而爆浆，造 成电解电容器之损坏，并波及电子电路，导致主机板等电子装置的损坏，此种 情形，尤其以液态电解电容器为甚。
目前所用的传统铝质电解电容器，是以经过蚀刻的高纯度铝箔作为阳极膜， 其表面为经过阳极氧化处理过的薄膜，作为介电质层。在阴极膜与阳极膜之间， 则为以薄纸或布膜所形成的隔离层，其电解液系被该薄纸或布膜所吸附。而固态电解电容器之隔离层较佳的是以各种纤维作为主要材料的非织造布或已碳化 的隔离纸。非织造布是利用将纤维进行定向或随机布列，形成纤维编织结构， 然后采用机械，热黏或化学等方法固结而成，其虽具有隔离阳极膜与阴极膜的 功能，但是，其对于电解质的吸附能力较弱，阳极膜及阴极膜的结合力也较差， 造成其与阳极膜及阴极膜之间有间隙存在，而阻抗增加，电容量减少。
隔离纸则因其本身纸质材料为多孔性，而对电解质具有较佳的吸收能力。 因为隔离纸本身为非导电性材质的缘故，虽有较佳的吸附能力，然而却有阻抗 大的缺点，也有耐热性、耐候性等不佳的缺点，故导致电解电容器的寿命縮短。 虽然将隔离纸碳化以降低隔离之绝缘阻抗，延长电解电容器寿命，但是，隔离 纸碳化后却变得极为脆弱而且结构不稳定，而难以承受外力，反而导致电解电 容器在制造时的稳定性不佳而导致良率低下。另一方面，因为碳化之隔热纸结 构松散不稳定，亦容易导致制成的电容器于运搬过程遭受外力破坏而影响其电 气特性，并波及电子电路。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种固态电解电容器，电容器的阻抗小，电 容量大，具有较强的耐热性、耐候性，产品的良品率高，承受外力的能力强， 不会因搬运而导致破损，为此，本发明还提供了一种固态电解电容器的加工方 法。
一种固态电解电容器，其包括阳极膜、阳极、阴极膜、阴极以及阳极膜与 阴极膜之间的导电性高分子聚合物电解质层，所述阳极膜表面覆盖氧化介电表 层，所述导电性高分子聚合物电解质层的载体为隔离层，其特征在于所述隔 离层为含有碳纤的薄膜。
其进一步特征在于所述阳极膜的基材为铝箔；隔离层的基材含有聚丙烯 腈系碳纤维、沥青系碳纤维或人造丝系碳纤维。
一种固态电解电容器的加工方法，其特征在于其包括以下步骤，将经过 蚀刻的导电金属箔作为阳极膜，其表面经过阳极氧化处理，而形成氧化介电表 层，将阳极膜在适当温度下进行热处理，使氧化介电表层的特性稳定，阳极膜 并引出导线而为阳极；而且，阳极膜以铝箔制成；用金属箔制作阴极膜并引出 导线而成为阴极；阳极膜、阴极膜以及介于阳极膜与阴极膜之间的隔离层巻绕成圆筒状，即完成电容组件，而隔离层为多孔质，其中吸附着固态电解质，而
成为导电化隔离层；或者将阳极膜、阴极膜夹着隔离层而巻绕浸渍于包含n-正 丁醇之3,4-乙二氧塞吩以及p-对甲苯磺酸铁(III)电解质混合溶液之后，予以热 聚合，而在阳极膜、阴极膜间，形成导电性聚合物层，即完成电容组件；
最后将电容组件封入一盒体，或被覆一保护层，即完成固态电解电容器。 其进一步特征在于将阳极膜、阴极膜夹着隔离层而巻绕浸渍于包含聚塞 吩系，聚砒硌导电性聚合物电解质混合溶液之后，形成电解质层，亦可以形成 TCNQ错盐固体电解质层；而隔离层用涂布方式吸附导电性高分子单量体等固 态电解质。
本发明的上述工艺中，碳纤具有耐高温、耐烧蚀、热膨胀系数小、导电性 佳以及高强度的特性，碳纤的纤维直径极为微细，甚至小至以奈米计。以含有 碳纤的非织造布、纸等作为隔离层，其隔离层的厚度比一般的非织造布、纸等 大为减小，同时，碳纤与非织造布合成纤维、纸纤维之间，形成了可容纳导电 性高分子单量体固态电解质的空间，大大的提升了隔离层对于导电性高分子单 量体固态电解质的吸附能力，此外，碳纤的存在使得隔离层的耐热性与耐候性 大为提高，电容器因为在高温的状况下操作而导致爆裂，损伤电子电路，甚至 电子装置的情形即可免除。
而且，碳纤的存在，导致隔离层的厚度大为减小，隔离层与阳极膜、阴极 膜之间的间隙减小，电容器可制作得更小，且阻抗减低，电容量即增加，又由 于碳纤之高强度特性，隔离层即不致于一受到撞击即损坏，制造时良品率可大 为提高。
(四)
图1为本发明电容组件的示意图2为本发明固态电解电容器之剖面示意图。
(五)
具体实施例方式
见图l、图2，本发明包括阳极膜4、阳极4a、阴极膜5、阴极5a以及阳极 膜4与阴极膜5之间形成导电性高分子聚合物电解质层，阳极膜4表面覆盖氧 化介电表层，导电性高分子聚合物电解质层的载体为隔离层6;隔离层6的基材 含有聚丙烯腈系碳纤维、沥青系碳纤维或人造丝系碳纤维。阳极膜4的基材为铝箔；
下面结合附图描述本发明的加工方法
将经过蚀刻的导电金属箔作为阳极膜4，其表面经过阳极氧化处理，而形成 氧化介电表层，将阳极膜4在适当温度(如28(TC)下进行热处理，使氧化介电 表层的特性稳定，阳极膜4引出导线而为阳极4a;而且，阳极膜4较佳的为以 铝箔制成；用金属箔制作阴极膜5并引出导线而成为阴极5a;阳极膜4、阴极 膜5以及介于阳极膜4与阴极膜5之间的隔离层6巻绕成圆筒状，即完成电容 组件2，而隔离层6为多孔质，其中吸附着固态电解质，而成为导电化隔离层6; 或者将阳极膜4、阴极膜5夹着隔离层6而巻绕浸渍于包含n-正丁醇之3， 4-乙 二氧塞吩以及P-对甲苯磺酸铁(III)电解质混合溶液之后，予以热聚合，而在 阳极膜4、阴极膜5间，形成导电性聚合物层，即完成电容组件2。
最后将电容组件2封入一盒体3，或被覆一保护层，即完成固态电解电容器1。
本发明中可以采用聚塞吩系，聚砒硌导电性聚合物，形成电解质层，亦可 以形成TCNQ错盐等之固体电解质层，取代导电性聚合物层。TCNQ是一种合 成电子转移(CT)材料的电子受体CAS登记号:1518-16-7、分子式:&丑杣、分子 量-.204.19。上述固态电解电容器可为导电性高分子单量体，而隔离层6可用涂布 使其吸附导电性高分子单量体等固态电解质。而导电性高分子单量体为聚塞吩 系、聚砒硌、聚苯胺等。
权利要求
1、一种固态电解电容器，其包括阳极膜、阳极、阴极膜、阴极以及阳极膜与阴极膜之间的导电性高分子聚合物电解质层，所述阳极膜表面覆盖氧化介电表层，所述导电性高分子聚合物电解质层的载体为隔离层，其特征在于所述隔离层为含有碳纤的薄膜。
2、 根据权利要求1所述一种固态电解电容器，其特征在于所述阳极膜的 基材为铝箔。
3、 根据权利要求1所述一种固态电解电容器，其特征在于所述隔离层的 基材含有聚丙烯腈系碳纤维、沥青系碳纤维或人造丝系碳纤维。
4、 一种固态电解电容器的加工方法，其特征在于其包括以下步骤，将经 过蚀刻的导电金属箔作为阳极膜，其表面经过阳极氧化处理，而形成氧化介电 表层，将阳极膜在适当温度下进行热处理，使氧化介电表层的特性稳定，阳极 膜并引出导线而为阳极；而且，阳极膜较佳的以铝箔制成；用金属箔制作阴极 膜并引出导线而成为阴极；阳极膜、阴极膜以及介于阳极膜与阴极膜之间的隔 离层巻绕成圆筒状，即完成电容组件，而隔离层为多孔质，其中吸附着固态电 解质，而成为导电化隔离层；或者将阳极膜、阴极膜夹着隔离层而巻绕浸渍于 包含n-正丁醇之3， 4-乙二氧塞吩以及p-对甲苯磺酸铁(III)电解质混合溶液之后，予以热聚合，而在阳极膜、阴极膜间，形成导电性聚合物层，即完成电容 组件；最后将电容组件封入一盒体，或被覆一保护层，即完成固态电解电容器。
5、 根据权利要求4所述一种固态电解电容器的加工方法，其特征在于将 阳极膜、阴极膜夹着隔离层而巻绕浸渍于包含聚塞吩系，聚砒硌导电性聚合物 电解质混合溶液之后，形成电解质层。
6、 根据权利要求4所述一种固态电解电容器的加工方法，其特征在于所 述电解质层为TCNQ错盐固体电解质层。
7、 根据权利要求4所述一种固态电解电容器的加工方法，其特征在于所 述隔离层用涂布方式吸附导电性高分子单量体等固态电解质。
全文摘要
本发明提供了一种固态电解电容器，电容器的阻抗小，电容量大，具有较强的耐热性、耐候性，产品的良品率高，承受外力的能力强，不会因搬运而导致破损，为此，本发明还提供了电容器的加工方法。其包括阳极膜、阳极、阴极膜、阴极以及阳极膜与阴极膜之间的导电性高分子聚合物电解质层，所述阳极膜表面覆盖氧化介电表层，所述导电性高分子聚合物电解质层的载体为隔离层，其特征在于所述隔离层为含有碳纤的薄膜。电容器的加工方法，将经过蚀刻的导电金属箔作为阳极膜，其表面经过阳极氧化处理，而形成氧化介电表层，阳极膜并引出导线而为阳极；用金属箔制作阴极膜并引出导线而成为阴极；阳极膜、阴极膜以及介于阳极膜与阴极膜之间的隔离层卷绕成圆筒状，即完成电容组件，最后将电容组件封入一盒体，或被覆一保护层，即完成固态电解电容器。
文档编号H01G9/02GK101320625SQ200810023080
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月14日 优先权日2008年7月14日
发明者林清封, 钱明谷 申请人:钰邦电子(无锡)有限公司