导电聚合物电解质铝电容器制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导电聚合物电解质铝电容器的制造方法，该制造方法的特点是将 在化学聚合生成导电聚合物的过程中，使电容器元件处于低气压气氛中，并且对电容器元 件施加间断性的电压，使聚合过程中的高温和应力对阳极箔的损伤及时得到修复，减小了 电容器的漏电流，提高了电容器的可靠性。
【背景技术】
[0002] 电容器是最常见的电子元器件之一，广泛应用于各类电子产品之中。目前市场上 的电容器主要有铝电解电容、薄膜电容、钽电容、瓷介电容、独石电容、纸介电容、云母电容、 陶瓷电容等，其中使用最广的是铝电容器，其产量约占全部电子组件的40%左右。
[0003] 铝电容器最初使用液态电解质，其寿命短，等效串联电阻大，同时安全性不好。后 来出现使用固体电解质的铝电容器，先后发展出二氧化锰型铝电容器、TCNQ型铝电容器，后 来发展出导电聚合物电解质铝电容器，导电聚合物的类型先后有聚苯胺、聚吡咯及其衍生 物、聚噻吩及其衍生物等类型。随着铝电容技术的发展和电解质的不断改进，电容器的寿 命、等效串联电阻（ESR)、耐纹波能力等性能得到了极大的提升。但是随之出现了新的问题， 由于使用液态电解质的铝电容器自我修复能力强，基本不存在漏电流的问题，而导电聚合 物电解质铝电容器基本不具备自我修复能力，漏电流较大，同时，导电高分子材料内的有机 小分子物质导致元件内PH值降低，对阳极箔产生腐蚀作用。
[0004] 导电聚合物电解质铝电容器通常的制造方法为（如图1所示）：按照预设的额定 电压和容量选择原材料，将阳极箔、阴极箔、电解纸按照一定的宽度和长度裁切以后，重叠 并卷绕，并使用胶带将卷绕结构固定住。将制作好的电容器元件浸入一定PH值的、具有缓 冲性的化成液中，施加电压使阳极箔、阴极箔之间产生电势差，对阳极化成铝箔进行化成修 复，然后进行高温碳化，使隔离层变为疏松多孔结构。碳化之后，浸渍制备导电聚合物的原 料溶液，将元件置于加热装置中进行一定程度、一定时间的加热，使原料发生化学聚合反 应，生成导电聚合物。将聚合完成的元件使用胶板和铝外壳进行密封，并清洗表面污渍之 后，施加电压进行老化处理以降低漏电流，并进行分选剔除不良品。
[0005] 在该制作方法中，在聚合高温环境中，组成电容器元件的阳极化成铝箔不仅要受 到高温引发的热胀冷缩作用，还要受到由于原料聚合产生的应力作用，阳极化成箔上的氧 化铝膜极易发生破裂，或者氧化铝膜上的细小裂缝扩大导致漏电流增大，甚至短路。由于聚 合的时候没有在缺陷产生的初期进行修复，导致缺陷扩大，后期老化效果不佳，导致产品不 合格。而且，该方法无法将有机小分子物质排出，在使用或者放置过程中，由于阳极箔受到 腐蚀，导电聚合物电解质铝电容器的漏电流会增大导致性能不合格，甚至短路。
[0006] 目前在导电聚合物电解质铝电容器行业，世界领先水平的制造技术(主要为日本 企业）全流程产品合格率也只有90%左右，其中，不合格品里面60%以上为漏电流不合格产 品。漏电流产生的主要原因就是高温聚合产生的阳极箔氧化层损伤，如果能够消除损伤，可 以将产品合格率提高到95%以上。
[0007] 当前消除这种损伤的主要措施是在电容器组装完成后施加电压进行老化，使受损 部位钝化减少漏电流。但是，有的损伤太大，无法使损伤部位完全钝化，甚至使受损部位扩 大导致产品短路。如果能够在损伤产生之前或者损伤产生的同时进行修复，那么绝大多数 损伤就不会产生或者产生初期就被制止，产品的漏电状况可以得到极大的改善，漏电不合 格品的数量大大减少，总合格率上升。而当前排出有机小分子物质主要靠聚合时的高温，但 是由于电容器元件是卷绕结构，包裹紧密，而且聚合温度普遍低于200°C，排出效果不明显。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提出一种导电聚合物电解质铝电容器制造方法，解决现有产品 漏电流大的问题。
[0009] 本发明的另一目的在于提出一种导电聚合物电解质铝电容器制造方法，解决现有 制造工艺漏电不良产品比例过高的问题，提高产品总合格率。
[0010] 为了达到以上两个目的，本发明以下技术方案(如图2所示):一种导电聚合物电解 质铝电容器的制造方法，其步骤包括：裁切铝箔和电解纸，重叠在一起进行卷绕并固定，然 后焊接正、负极引线；将制作的电容器元件浸泡到化成液中，施加电压对阳极化成铝箔进行 修复，然后将修复后的电容器元件置于高温下放置一定的时间；待电容器元件冷却后，元件 浸渍单体和氧化剂溶液；将浸渍了单体和氧化剂溶液的元件放入控温装置中，进行加热聚 合；聚合完成后，用橡胶塞和铝外壳对元件进行密封，清洗去除油垢；进行老化分选。其特 征在于：加热聚合过程中，使元件处于负压气氛中，聚合温度呈梯度变化，并且对元件施加 梯度变化的直流电压。
[0011] 上述导电聚合物电解质铝电容器制造方法中，在加热聚合进行了至少1小时后施 加直流电压。
[0012] 上述导电聚合物电解质铝电容器制造方法中，施加给元件的直流电压先梯度升 高至高于额定电压，最后降低至额定电压，最高直流电压为额定电压的110%-140%，优选 115%-130%，最低直流电压为额定电压的70%-90%，优选80%-90%， 上述导电聚合物电解质铝电容器制造方法中，元件放入控温装置中后，温度先梯度升 高，最后一个梯度降低，最后一个梯度温度为l〇〇°C -150°C，优选120°C -140°C，最高聚合温 度为 120°C _200°C，优选 130°C _180°C。
[0013] 上述导电聚合物电解质铝电容器制造方法中，同时施加最高聚合温度和最高直流 电压的时间为0-1小时，优选〇-〇. 5小时。
[0014] 上述导电聚合物电解质铝电容器制造方法中，每一个梯度温度施加直流电压的时 间为0-60分钟，优选0-40分钟。
[0015] 上述导电聚合物电解质铝电容器制造方法中，在聚合进行了至少2小时之后对元 件施加负压气氛，并且保持至聚合结束，负压气氛为〇-〇. 8个标准大气压，优选0-0. 5个标 准大气压。
[0016] 在聚合过程中，在高温作用下，阳极箔受到热胀冷缩作用和导电高分子聚合产生 的应力作用，极易破裂产生缺陷，在本发明中，在聚合过程中对元件施加直流电压，缺陷部 位可以立即得到修复，减小了元件的漏电流。
[0017] 高温下长时间的电压负荷会使阳极箔因疲劳受到损伤，甚至可能导致短路，本发 明限制了施加直流电压的时间，避免施加直流电压的时间过长，使直流电压呈间断性，既可 以对阳极箔起到修复作用，也防止了由于长时间在高温下施加电压导致的阳极箔损伤。
[0018] 本发明中，在聚合进行了一段时间、绝大部分单体已经发生了聚合反应之后才开 始施加直流电压，防止了在直流电压的作用下，单体或者氧化剂的组分与阳极箔或者阴极 箔发生化学反应损害元件性能。
[0019] 在本发明中，在最高温度之后又在较低的温度下聚合了一定的时间，是为了对最 高温度聚合时施加电压造成的瑕疵进行修补，减少漏电流大小。
[0020] 本发明中，除了在聚合过程中对元件施加电压以外，在元件进行密封和清洗之后 再次施加电压进行老化，可以修复元件在密封和清洗过程中因受到外力对阳极化成铝箔造 成的损伤，减小产品漏电流，降低产品漏电不良出现的概率。
[0021] 本发明中，在聚合达到一定程度时，施加负压气氛，在负压气氛下，单体或者氧化 剂中的有机小分子物质会挥发为气体逸出，密封后的电容器元件内不含有机小分子物质， 电解质不会产生电离，因此，阳极箔、阴极箔不会受到电离产生的酸性物质的影响，减少了 元件漏电流增大的可能性。
[0022] 根据本发明揭示的聚合物电解质铝电容器制造方法方法，制得的电容器漏电流 小，合格率高。
【附图说明】
[0023] 图1为常规导电聚合物电解质铝电容器制造流程图。
[0024] 图2为本发明技术方案流程图。
[0025] 图3为聚合过程中，温度（T)、电压（U)、聚合装置内压强与时间（T)关系图，图中， h为开始施加负压气氛时间，h为结束负压气氛时间。本附图是举例对本发明中聚合工艺 进行说明，不是对本发明的限定，例如，本发明可以使用二段或者四段的阶梯变化温度，而 不仅仅是本附图中的五段温度。
【具体实施方式】
[0026] 为了进一步说明，下面具体结合实施例对本发明做出进一步的阐述。在以下实施 例中，单体为3, 4-二氧乙烯噻吩，氧化剂为对甲苯磺酸铁，聚合物电解质铝电容器规格为 额定电压6. 3V，容量560 μ F，尺寸Φ 8*8 (mm).，每一实施例制作100颗产品，并测试容量 (Cap)、损失角（DF)、等效串联电阻（ESR)、漏电流（IX)。
[0027] 对比实施例1 裁切铝箔和电解纸，重叠在一起进行卷绕并固定；将卷绕后的电容器元件浸泡到化成 液中，施加电压对阳极化成铝箔进行化成修复；将化成修复后的元件置于高温下，使隔离层 部分成分碳化分解；元件分别浸渍3, 4-二氧乙烯噻吩和对甲苯磺酸铁溶液；将浸渍了原料 溶液的元件固定在与可调节电源相连的排架上，放入控温装置中，按照50°C (120分钟)、 80°C (60分钟)、105°C (60分钟)、170°C (30分钟)、125°C (30分钟)的温度-时间设置控 制温度聚合完成后，用橡胶塞和铝外壳对元件进行密封，清洗去除油垢，高温装置中施加电 压进行老化分选。
[0028] 对比实施例2 裁切铝箔和电解纸，重叠在一起进行卷绕并固定；将卷绕后的电容器元件浸泡到化