固态电解电容器的含浸设备的制作方法

专利名称：固态电解电容器的含浸设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电容器的制造设备，特别涉及一种用来进行固态电解电容器电解质含浸的自动化制造设备。
背景技术：
传统的电解电容器是采用液态的电解液利用真空含浸、真空加压含浸以及在线(on-line)真空含浸方式制成，其使用液态电解液的液态电解电容器，都会有漏液而不适用在高频率领域使用的问题，但使用固态电解质的固态电解电容器则可以克服上述的问题。
已知固态电解电容器大部份均采用TCNQ复合盐作为固态电解质材料，而关于使用TCNQ复合盐制作固态电解电容器的制造过程也有许多的技术已公开，例如中国台湾专利申请第78109243号「固态电解电容器及其制作方法」，与中国台湾专利申请第77106404号「固态电解电容器的制作方法」；另外在已公开的美国专利第5031077号的「SOLID ELECTROLYTECAPACITOR AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR」，第5766271号的「PROCESS FOR PRODUCING SOLID ELECTROLYTECAPACITOR」等专利技术中同样地仅公开了有关使用两种不同成分的TCNQ复合盐，或是合成TCNQ复合盐，并进一步用在制作固态电解电容器的方法与步骤；在此种固态电解电容器的制作过程中，含浸操作为一极重要的关键工序，但是在上述公知的技术中仅公开了制造固态电解电容器的电解质成分，或是加热熔融固态电解质将电容器素子进入的步骤，关于制造此类固态电解电容器的设备，特别是电容器素子的含浸操作则没有任何详尽的构造公开，因此，根据中国台湾专利申请第89212144号「固态电解电容器的含浸设备」中，是已详细公开电容器素子的含浸设备结构，然而由于该设备在进料上的限制，属于人工投料方式，虽然其素子也经过预热过程促进素子含浸效果，却无法落实在连续、大规模生产中。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种固态电解电容器的含浸设备，特别是一种全自动完成固态电解电容器的进料及含浸操作的设备，并且可以精确地处理电容器素子，使其可以均匀预热到所需的制造过程温度，在最佳的时间与熔融为液状的固态电解质结合。
为实现上述目的，本发明所提出的固态电解电容器含浸设备，包含素子进料单元，用来预热电容器素子并自动投送，在适合的温度下浸入熔融状的固态电解质，获得较佳的含浸效果；固态电解质熔解单元，将固态的电解质原料在最佳的时刻熔融为液态，以便进行电容器素子的含浸；自动控制单元，用来进行精密的温度控制以及准确的时间控制，使固态电解质熔融为液态，并且不致发生裂解的问题。
在较佳的实施例中，还设计了一种具有器皿与固态电解质全自动组合功能的电解质进料单元。在制造的过程中，电容器素子与固态电解质以全自动控制进行结合及含浸处理，可确保含浸操作的成功，达到全自动大量生产的目的。
为使本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，配合附图详细说明如下


图1为本发明第一种实施例的组成方块图；图2为本发明第一种实施例的俯视图，显示各个组件彼此之间的关系；图3为本发明第一种实施例的正面图，显示各个组件彼此之间的关系；图4为本发明第一种实施例的固态电解质熔解盘透视图；图5为本发明第一种实施例的收纳筒透视图；图6为本发明第二种实施例的组成方块图；图7为本发明第二种实施例的正面图，显示各个组件彼此之间的关系；及图8为本发明第二种实施例的俯视图，显示各个组件彼此之间的关系。
其中，附图标记说明如下
100--素子进料单元，110--素子震荡盘，120--素子输送轨道，121--第一段素子驱动装置，122--第二段素子驱动装置，123--第三段素子驱动装置，130--素子加温区外壳，131--第一段素子加温区，132--第二段素子加温区，133--第三段素子加温区，140--素子投料器，200--固态电解质溶解单元，210--同态电解质溶解盘，220--外壳，225--保温装置，230--上盖，231--上盖保温板，232--素子投入口，233--固态电解质投入口，240--载具，245--电解质收纳筒，250--固定盘，251--固定盘保温，252--出料口，260--驱动装置，261--第一段轴连结器，262--第一段驱动轴，263--第一段辅助气冷夹套，264--第二段轴连结器，265--第二段驱动轴，266--第二段辅助气冷夹套，300--自动控制单元，400--电解质进料单元，410--电解质震荡盘，415--电解质输送轨道，420--器皿震荡盘，425--器皿输送轨道，430--电解质与器皿组合结构，440--电解质与器皿输送轨道，450--电解质投料器。
具体实施例方式
本发明为一种固态电解电容器的含浸设备。
以下将根据一实施例说明本发明的具体可行性，请参阅图1，图中公开的固态电解电容器的含浸设备包含素子进料单元100，用来预热电容器素子，使素子达到适当预热温度，并且自动投入熔融状的固态电解质中；固态电解质熔解单元200，用来将固态的电解质原料在最佳的时刻熔融为液态，以使进行电容器素子的含浸；及自动控制单元300，其为有控制软件或程序的装置，例如可编程控制器(PLC)、微电脑、个人计算机(PC)或是笔记型计算机(Notebook)等，用来进行精密的温度控制以及准确的时间控制，使固态电解质熔融为液态，并且不致发生裂解的问题。
请再参阅图2，素子进料单元100的主要组件为素子震荡盘110、素子输送轨道120、素子驱动装置121～123、素子加温区外壳130、素子加温区131～133、素子投料器140；素子震荡盘110用来整列及输送电容器素子，其末端衔接素子输送轨道120，在素子输送轨道120下方装设三段素子驱动装置121～123，该驱动装置121～123是指具有推进功能的装置，如震荡器、输送带以及高压喷射气体，来提供素子前进的动力；轨道120末端衔接素子投料器140；素子输送轨道120上方装设三段素子加温区131～133，在最外侧再罩上素子加温区外壳130，其形成半封闭的空间，提供素子前进以及加热的空间，如此设计可使素子在素子输送轨道120前进的同时，能够均匀受热并达到均温以及保温的效果，最后并自动将预热完毕的素子投入固态电解质熔解单元20中；其中素子加温区131～133可利用电热、热风、红外线、微波或高周波感应加热等方式作为热源。
接下来请参阅图3，固态电解质熔解单元200的主要组件包含固态电解质熔解盘210，其中素子投料器140位于固态电解质熔解单元200上盖230的上方，并且对准素子投入口232，此一安排使得预热到适当温度的电容器素子可以由素子投入口232落入下方的固态电解质熔解盘210中熔融状电解质中，进行含浸操作。固态电解质熔解单元200包含固态电解质熔解盘210，为固定在固定盘250的环型电解质加热平面，其较佳的加热模式为将此环型加热平面分割为多段独立的加热区段，其加热方式可为电热、热风、红外线、微波或高周波感应加热等热源，将固态电解质加热至熔融状态；载具240为一圆盘，位于固态电解质熔解盘210上方，可相对于固态电解质熔解盘210做移动，此公开的较佳方式为旋转运动，载具240具有多个电解质收纳筒245，收纳筒245是平均分布在环型的固态电解质熔解盘210上；其中电解质收纳筒245为一中空的筒型组件(参照第5图)并且贯穿载具240，待预先被置入器皿中的熔融的电解质(如TCNQ复合盐或其它具有导电性质的盐类)在投入电解质收纳筒245后，此时电解质收纳筒245便落在同态电解质熔解盘210的上表面，随着载具240的移动而经过固态电解质熔解盘210，直至固态电解质熔融为液态。驱动装置260，其较佳的实施方式是使用步进马达；驱动装置260分别通过两个轴连接器261、264与两段驱动轴262、265连结，而驱动轴265的一端与载具240连结，其中驱动装置260在自动控制单元300的控制下驱动载具240旋转，用来将包含有电解质的器皿移动经过同样由自动控制单元300控制温度的固态电解质熔解盘210，直至固态电解质熔融为液态，在此时包含有电解质的器皿也将移动到上盖230上素子投入口232的下方，用来承接素子进料单元100落下的素子，进行电解质的含浸操作，接下来此包含电解质与素子的器皿，将在载具240的带动下被送到固态电解质熔解盘210上的「终点」位置的出料口252，自固态电解质熔解单元200排出，再配合其余相关制造过程设备，这样就完成固态电解电容器的含浸制造过程。
由于本发明的操作温度极高(通常为270℃)，因此本发明在驱动装置26的第一段驱动轴262及第二段驱动轴265的外侧分别设有气体辅助冷却装置263以及266，并在第一段轴连接器261与第二段轴连接器264中间加装一绝热垫片，用来避免驱动装置26因为高温造成损坏(如步进马达失步)。
固态电解质熔解单元200还具有一外壳220，用来提供熔解单元200一个大致与外界隔离并隔温的空间，外壳220为可分离式设计，由螺栓或类似固定组件安装在固定盘250上，此外还具有上盖230，其上盖230具有两个以上的穿孔，一为固态电解质投入口233，用来供给其收纳固态电解质的器皿从此投入口233投入电解质收纳筒245中；另一为素子投入口232，其素子投入口232正位于素子进料单元100的素子投料器140的下方，用来供给预热完成的素子从此处落入器皿内进行含浸；原则上固态电解质投入口232是位于固态电解质熔解盘210的「起点」位置，素子投入口232则位于固态电解质熔解盘210的上方，以便素子能在最佳的时机被投入其内含熔融电解质的器皿内；固定盘250除了固定固态电解质熔解盘210的功能外，还具有一出料口252，出料口252贯穿固态电解质熔解盘210并未在固态电解质熔解盘210的末端，用来将含浸完毕的素子连同其器皿一同通过固态电解质熔解单元200排出。
本发明可视固态电解质(TCNQ复合盐)的物理及化学特性，将固态电解质熔解盘210设计为三段甚至三段以上的多段式加温区，以便逐渐精确的将固态电解质熔融，甚至可以让容纳固态电解质的器皿在进入固态电解质熔解单元200的前先进行预热。
另外为了使固态电解质熔解单元200有稳定的操作温度、避免外界的环境温度干扰以及节省能源，固态电解质熔解单元200在外壳220的内侧设置外壳保温装置225、上盖保温板231以及固定盘保温板251，其中上盖保温板231以及固定盘保温板251为具有保温功能的绝热材质，外壳保温装置225可为具有保温作用的绝热材质、加热装置或者两者的结合。
请参阅图6，图中公开的本发明第二种实施方式，在此方式中，本发明公开一可同时将电解质与器皿组成的电解质进料单元，请参阅图7，由电解质震荡盘410与器皿震荡盘420将电解质与器皿分别整列，并在经过电解质输送轨道415以及器皿输送轨道425后，电解质与器皿组合成机构430将电解质收纳至器皿中，最后电解质投料器450(请参照图8将器皿投入电解质投入口233中。此设计可使电解质与器皿的进料、组合成与投料达到自动化的功效，完成进料直至含浸制造过程的自动化目标。达到的功能效果本发明所公开的固态电解电容器含浸设备可以很准确的将整个固态电解质投料与熔融过程中的温度，以及电容器素子的投入含浸时间，控制在最佳的配合条件下，而且在连续生产模式下，不但可以达到高效，也具备产量稳定以及节省能源等优点。
以上所述，仅为本发明较佳实施例，但并非用来限定本发明的实施范围；因此本发明所要求保护的权利要求范围应以权利要求书所申请保护的权利要求为准。
权利要求
1.一种固态电解电容器的含浸设备，用来对电容器素子进行固态电解质的含浸处理，其特征在于包含一素子进料单元，用来预热电容器素子，使电容器素子达到适当预热温度，并且投入熔融状的固态电解质中；一自动控制单元，为内建有控制软件或程序的装置，用来对素子进料单元与固态电解质熔解单元进行温度控制以及时间控制，使固态电解质熔融为液态，而且在含浸的过程中使熔融的电解质不致发生裂解；及一固态电解质熔解单元，用来将固态电解质的原料熔融为液态，以便进行电容器素子的含浸。
2.如权利要求1所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，素子进料单元位于固态电解质熔解单元的上方，而且彼此具有一局部重叠的关系，通过安排使得经过预热的电容器素子能够在重叠位置处落入下方固态电解质熔解单元的熔融状电解质内，进行含浸操作。
3.如权利要求1所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，素子进料单元包含一素子移动装置，用来移动电容器素子；一素子预热装置，在移动该电容器素子的同时，用来加热该电容器素子以达到适当温度；及一素子投料装置，在电容器素子预热完成后，用来将该电容器素子投入下方固态电解质熔解单元的熔融状的固态电解质内。
4.如权利要求3所述的固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，素子移动装置包含一素子震荡器，位于素子进料单元的前端，用来对电容器素子进行进料以及整列；一素子输送轨道，使整列后的电容器素子逐一前进。
5.如权利要求4所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，素子输送轨道所需动力是由一个以上的素子驱动装置所提供。
6.如权利要求5所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，素子驱动装置是指一具有推进功能的装置。
7.如权利要求5所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，素子驱动装置可以选自一震荡器、一输送带以及一高压喷射气体所组成的组合中的一个。
8.如权利要求3所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，素子预热装置是用来提供三段以上的电容器素子加温区，让电容器素子达到预热的效果。
9.如权利要求1所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，固态电解质熔解单元包含一固态电解质熔解盘，用来将固态电解质加热至熔融状态；一固态电解质移动装置，用来移动固态电解质，并且经过固态电解质熔解盘加热后，在固态电解质恰好熔融为液态时，将电解质移至重叠位置，使素子落入熔融态电解质中。
10.如权利要求9所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，固态电解质熔解盘具有三段以上的独立控制加温区。
11.如权利要求9所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，固态电解质移动装置包含一载具，位于固态电解质熔解盘上方，可相对于固态电解质熔解盘移动，该载具具有多个电解质收纳筒，电解质收纳筒为一中空的筒型组件并且贯穿载具，待熔融的电解质预先被放入一器皿再投入电解质收纳筒，内含电解质的器皿是落在载具的上表面，随着载具的移动而移经固态电解质熔解盘，直至固态电解质熔融为液态；以及一驱动装置，用来驱动载具移动。
12.如权利要求11所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，驱动装置是包含一个以上驱动轴以及其相对应的驱动轴连接器。
13..如权利要求12项所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，驱动轴的外部设置有气体辅助冷却夹套。
14.如权利要求12项所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，驱动轴连接器装设有绝热垫片。
15.如权利要求1项所述固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，还包含一电解质进料单元，用来自动组合固态电解质与一器皿，并且自动将组合完成的电解质与该器皿投入固态电解质熔解单元中。
16.如权利要求1项所述的固态电解电容器的含浸设备，其特征在于，还具有一电解质进料机构，电解质进料机构包含一电解质输送装置，用来整列并输送固态电解质；一电解质投料装置，用来将收纳至器皿的固态电解质投入一固态电解质投入口；及一器皿输送装置，用来整列并输送器皿。
全文摘要
本发明为一种固态电解电容器的含浸设备，设计一种素子进料单元，配合另一固态电解质熔解单元，通过自动控制装置进行精密的温度控制以及准确的时间控制，将固态电解质熔融为液态，并使电容器素子通过进料单元自动浸入液态的电解质中，完成含浸的操作；其中素子进料单元包含一素子移动装置、一素子预热装置以及一素子投料装置；在移动素子的同时，加热素子达到适当温度，最后在素子预热完成后，将素子投入固态电解质熔解单元的熔融状电解质内。
文档编号H01G13/00GK1516209SQ0310101
公开日2004年7月28日 申请日期2003年1月6日 优先权日2003年1月6日
发明者蔡丽端, 朱尧熹, 陈增尧, 杜佾璋, 庄思贤, 温献瑞 申请人:财团法人工业技术研究院