印刷型导电复合浆料、电容器及其制造方法与流程

本发明涉及一种导电复合浆料、电容器及电容器的制造方法，特别是涉及一种印刷型导电复合浆料、使用复合浆料的电容器及其制造方法。

背景技术：

电容器已广泛地被使用于消费性家电用品、计算机主板及其周边、电源供应器、通信产品、及汽车等的基本组件，其主要的作用包括：滤波、旁路、整流、耦合、去耦、转相等。是电子产品中不可缺少的组件之一。电容器依照不同的材质及用途，有不同的型态，包括铝质电解电容、钽质电解电容、积层陶瓷电容、薄膜电容等。现有技术中，固态电解电容器具有小尺寸、大电容量、频率特性优越等优点，而可使用于中央处理器的电源电路的解耦合作用上。固态电解电容器是以固态电解质取代液态电解液作为阴极，而导电高分子基于其高导电性、制作过程容易等优点已被广泛应用于固态电解电容的阴极材料。

然而，现有的堆栈型固态电解电容器的制造方法仍具有待解决的缺点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种印刷型导电复合浆料、电容器及电容器的制造方法，其可以有效提升电容器的电性效能并改良其制造方法。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种印刷型导电复合浆料，其包括一导电材料以及一溶剂，其中，所述印刷型导电复合浆料具有至少4％的固含量、介于2至8之间的ph值以及高于500泊的黏度。

更进一步地，所述的印刷型导电复合浆料包括：一或多种添加剂，其是选自于一导电助剂、一ph调整剂、一凝集剂、一增稠剂、一黏着剂以及一交联剂。

更进一步地，所述导电材料是经过乳化剂改质的聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸复合物。

更进一步地，所述增稠剂是具有介于1000至40000之间的分子量的一聚乙二醇或者一烃基纤维素。

本发明所采用的另一技术方案是，提供一种具有保护层的电容器，其包括至少一电容器素子，其中，至少一所述电容器素子的一阴极部由一导电高分子层所包覆，且所述导电高分子层由一保护层所包覆，使得所述导电高分子层设置于所述阴极部与所述保护层之间，且所述保护层是由一印刷型导电复合浆料所形成，其中，所述印刷型导电复合浆料包括一导电材料以及一溶剂，其中，所述印刷型导电复合浆料具有至少4％的固含量、介于2至8之间的ph值以及高于500泊之间的黏度。

更进一步地，所述导电高分子层被所述保护层所完全包覆。

本发明所采用的再另一技术方案是，提供一种电容器的制造方法，其包括：在一电容器素子的一阴极部上形成一导电高分子层；以及将一印刷型导电复合浆料印刷于所述导电高分子层上，以使所述印刷型导电复合浆料至少包覆所述导电高分子层设置在所述阴极部的外缘的一部分。所述印刷型导电复合浆料包括一导电材料以及一溶剂，其中，所述印刷型导电复合浆料具有至少4％的固含量、介于2至8之间的ph值以及至少500泊的黏度。

更进一步地，在形成所述导电高分子层的步骤中，还进一步包括：将一导电分散液设置于所述电容器素子上，以使得一部分的所述导电分散液填入所述电容器素子的所述阴极部的多个孔洞中；以及烘干设置于所述电容器素子上的所述导电分散液而形成所述导电高分子层。

更进一步地，所述电容器的制造方法还进一步包括：烘干被印刷于所述导电高分子层上的所述印刷型导电复合浆料，以形成一保护层。

更进一步地，所述导电分散液是以含浸的方式设置于所述电容器素子上。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的印刷型导电复合浆料所应用的其中一电容器的侧视剖面示意图；

图2为包括图1所示的电容器的电容器封装结构中的侧视剖面示意图；

图3为本发明实施例所提供的电容器的制造方法的流程图；

图4为本发明实施例所提供的电容器的制造方法中其中一步骤的侧视剖面示意图；

图5为图4所示的步骤的其中一俯视示意图；以及

图6为图4所示的步骤的另一俯视示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“印刷型导电复合浆料、使用复合浆料的电容器及电容器的制造方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

首先，请参阅图1及图2。图1为本发明实施例所提供的印刷型导电复合浆料所应用的其中一电容器的侧视剖面示意图，而图2为包括图1所示的电容器的电容器封装结构中的侧视剖面示意图。

具体而言，本发明所提供的印刷型导电复合浆料可应用于电容器1的阴极部n的导电层102中。在图2中，多个电容器1的负极部n相互堆栈，且多个电容器1与导电支架2与封装胶体3共同形成堆栈型固态电解电容器封装结构p。

举例而言，如图1所示，电容器1可包括阀金属箔片100、包覆阀金属箔100片的氧化层101、包覆氧化层101的一部分的导电层102、包覆导电层102的碳胶层103，以及包覆碳胶层103的银胶层104。前述电容器1的结构可依据产品实际需求加以调整。导电层102主要是作为电容器1的固态电解质。

如图2所示，堆栈型固态电解电容器封装结构p包含多个依序堆栈的电容器单元1。另外，堆栈型固态电解电容器封装结构p包含导电支架2。导电支架2包含第一导电端子21及与第一导电端子21彼此分离一预定距离的第二导电端子22。另外，多个依序堆栈在一起且彼此电性连接的电容器单元1具有一电性连接于相对应的导电支架2的第一导电端子21的第一正极部p1及一电性连接于相对应的导电支架2的第二导电端子22的第一负极部n1。另外，通过封装胶体3可将多个依序堆栈在一起且彼此电性连接的电容器单元1包覆，进而形成堆栈型固态电解电容器p。

在下文中，所提及的「电容器素子」是指前述电容器1中的阀金属箔片100，或是阀金属箔片100与设置在其上的功能性涂层(例如氧化层101)的总称。本发明所提供的印刷型导电复合浆料、使用复合浆料的电容器及电容器的制造方法是用以针对阀金属箔片100上的导电层102的材料、结构以及制造方法进行改良。

首先，本发明所提供的印刷型导电复合浆料包括导电材料以及溶剂。导电材料可以是任何适用于电容器的固态电解质的材料。举例而言，导电材料可以包括导电聚合物，例如，聚苯胺(polyaniline，pani)、聚吡咯(polypyrrole，ppy)、聚噻吩(polythiophene，pth)或是聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸复合物(pedot:pss)。溶剂可为水或是有机溶剂，例如乙醇。在本发明的其中一个实施例中，导电材料是经过乳化剂改质的聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸复合物。通过乳化剂将pedot:pss改质可以提升导电材料的分散性与电性特性。

在本发明中，乳化剂可以是选自于可选自于由下列化合物所组成的群组：多元醇、十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、十二烷基三甲基溴化铵(dtab)、聚乙二醇单硬脂酸酯(degmonostearate)、十二烷基硫酸钠(sds)、十二烷基苯磺酸钠(sdbs)、油酸(oleicacid)及其衍生物、单硬脂酸甘油酯(glycerolmonostearate)、聚氧乙烯单油酸酯(polyoxyethylenemonooleate)、聚氧乙烯(10eo)油醇醚(p.o.e.(10)o1eylalcohol)、去水山梨糖醇月桂酸酯(sorbitanmonolaurate)、去水山梨醇单棕榈酸酯(sorbitanmonopalmitate)、去水山梨醇单硬脂酸酯(sorbitanmonostearate)、去水山梨醇三硬脂酸酯(sorbitantristearate)、去水山梨醇单油酸酯(sorbiatanmonooleate)、去水山梨醇倍半油酸酯(sorbitansesquiolate)、去水山梨醇三油酸酯(sorbitantribleate)、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯(polyoxyethyleneoxypropyleneoleate)、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯(polyoxyethylenesorbitolhexastearate)、混合脂肪酸和树脂酸的聚氧乙烯酯类(polyoxyethyleneestersofmixedfattyandresinacids)、d-山梨醇(d-sorbital)、聚氧乙烯山梨醇羊毛脂衍生物(polyoxyethylenesorbitollanolinderivative)、聚氧乙烯烷基芳基醚(polyoxyethylenealkylarylether)、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物(polyoxyethylenesorbitolbeeswaxderivative)、聚氧乙烯单棕榈酸酯(polyoxyethylenemonopalmitate)、聚乙二醇单棕榈酸酯(polyoxyethyleneglycolmonopalmitate)、聚氧乙烯(20eo)去水山梨醇三油酸酯(polyoxyethyleneoxypropyleneoleate)、四乙二醇单月桂酸酯(tetraethyleneglycolmonolaurate)、聚氧乙烯单月桂酸酯(polyoxyethylenemonolaurate)、聚氧乙烯月桂醚(polyoxyethylenelaurylether)、聚氧乙烯单油酸酯(polyoxyethyleneenemonooleate)、聚氧乙烯单油酸酯(polyoxyethylenemonooleate)、六乙二醇单硬脂酸酯(hoxaethyleneglycolmonostearate)、丙二醇单硬脂酸酯(propyleneglycolfattyacidester)、聚氧乙烯氧丙烯硬脂酸酯(polyoxyethyleneoxypropylenestearate)、n-十六烷基-n-乙基吗啉基乙基硫酸钠(n-cetyln-ethylmorpholiniumethosulfate)、烷基芳基磺酸盐(alkylarylsulfonate)、聚氧丙烯硬脂酸酯(polyoxypropylenestearate)、聚氧乙烯月桂醚(polyoxyethylenelaurylether)、聚氧乙烯十八醇(polyoxyethylenestearylalcohol)、二乙二醇单月桂酸酯(diethyleneglycolmonolaurate)、去水山梨醇月桂酸酯(sorbitanmonolaurate)、去水山梨醇单棕榈酸酯(sorbitanmonopalmitate)、乙二醇二缩水甘油醚(ethyleneglycoldiglycidylether)、聚乙二醇二缩水甘油醚(polyethyleneglycoldiglycidylether)、丙二醇双缩水甘油醚(propanedioldiglycidylether)、聚丙二醇双缩水甘油醚(polypropanedioldiglycidylether)、1,2,3-丙三醇缩水甘油醚(1,2,3-propanetriolglycidylethers)以及丁二醇双缩水甘油醚(butanedioldiglycidylether)。较佳地，乳化剂21是多元醇。更佳地，乳化剂21是聚乙二醇或者聚丙三醇。值得注意的是，在本发明中，可选用具有表面活性剂的功能的物质作为乳化剂，而乳化剂的具体种类不在此限制。另外，也可同时使用多种不同的乳化剂。

另外，印刷型导电复合浆料还可以进一步包括一或多种添加剂。添加剂是选自于导电助剂、ph调整剂、凝集剂、增稠剂、黏着剂以及交联剂。举例而言，导电助剂可以是一种高沸点溶剂且是乙二醇、丙三醇、二甲基亚砜(dmso)、山梨醣醇或是n-甲基吡咯烷酮(nmp)。ph调整剂可以是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、二胺类诸如乙二胺及丙二胺或是三胺类。ph调整剂可以是硫酸、硝酸、醋酸或是对甲苯磺酸。凝集剂可以是各种羧酸类、羧酸类聚合物或是聚丙烯酸。增稠剂可以是分子量介于1000至40000之间的高分子量聚乙二醇或是烃基纤维素。黏着剂可以是聚胺酯、聚酯、聚丙烯酸酯或是聚乙烯醇。交联剂可以是硅烷偶联剂。

印刷型导电复合浆料具有至少4％的固含量、介于2至8之间的ph值以及高于500泊的黏度。换句话说，本发明实施例所提供的印刷型导电复合浆料中的各种添加剂的含量是经过调整，使得印刷型导电复合浆料具有特定的物理特性。事实上，具有上述物理特性的印刷型导电复合浆料可以有效提升导电层102的电性特性，且可以在制造过程中良好地适用于印刷步骤中，而在电容器素子上形成保护层5。

接下来，请参阅图3至图6。图3为本发明实施例所提供的电容器的制造方法的流程图，图4为本发明实施例所提供的电容器的制造方法中其中一步骤的侧视剖面示意图，图5为图4所示的步骤的其中一俯视示意图，而图6为图4所示的步骤的另一俯视示意图。

请先参阅图3。本发明还提供一种电容器的制造方法，其包括：在电容器素子的阴极部上形成导电高分子层(步骤s100)；以及将印刷型导电复合浆料印刷于导电高分子层上(步骤s102)，以使印刷型导电复合浆料至少包覆导电高分子层设置在阴极部的外缘的一部分。特别是，本发明所提供的电容器的制造方法中，在步骤s102中所使用的印刷型导电复合浆料为先前所叙述的具有特定物理特性的印刷型导电复合浆料。换句话说，印刷型导电复合浆料具有至少4％的固含量、介于2至8之间的ph值以及至少500泊的黏度。另外，印刷型导电复合浆料可以具有少于25％的固含量。

具体来说，在步骤s100中，导电高分子层4可以是通过将电容器素子含浸于承载有导电分散液的容器中而完成。导电分散液可以包括导电高分子材料、分散剂以及其他功能性助剂。导电高分子材料的种类可以与前述印刷型导电复合浆料中的导电材料相同或不同。另外，导电分散液中的分散剂可以是水。其他功能性助剂的种类在本发明中并不加以限制。

在本发明的中一实施例中，在形成导电高分子层4的步骤中，还进一步包括：将导电分散液设置于电容器素子上，以使得一部分的导电分散液填入电容器素子的阴极部n的多个孔洞中；以及烘干设置于电容器素子上的导电分散液而形成导电高分子层4。换句话说，在本发明所提供的制造方法中，是先通过含浸的方式使得导电分散液中的一部分导电高分子材料浸入阴极部n在制造过程中所产生的孔洞中，以提高电容器素子的含浸率。

值得注意的是，在本发明中，形成导电高分子层4的方法不限于浸涂(dipping)的方式。举例而言，除了上述直接施加导电高分子材料至阴极部n之外，导电高分子层4也可以通过阴极部n上的原位化学聚合法而形成。或是，可以先通过化学聚合法，再通过浸涂的方式形成导电高分子层4。

接下来，请参阅图4。图4例示本发明所提供的电容器的制造方法中，在将印刷型导电复合浆料印刷于导电高分子层4后的侧视剖面示意图。在步骤s102中，本发明是利用印刷方式而将具有高黏度的印刷型导电复合浆料印制于导电高分子层上。

如图4所示，电容器素子被设置在附加电路板c的一个表面上。此处所使用的电容器素子可以是已设置有氧化层101的阀金属箔片100。附加电路板c可以是由铁弗龙等材料所制成的板状材料。

举例而言，设置于附加电路板c上的电容器素子(阀金属薄片100)上已设置有导电高分子层4，而印刷型导电复合浆料被设置于导电高分子层4以形成保护层5。在本发明的实施例中，在将印刷型导电复合浆料通过印刷的方式设置于导电高分子层4上之后，还进一步包括烘干被印刷于导电高分子层上4的印刷型导电复合浆料，以形成保护层5。

值得注意的是，图4所显示的侧视剖面示意图只显示在电容器素子(阀金属薄片100)的其中一个表面进行印刷而形成保护层5的结构。事实上，在电容器素子的一个表面上形成保护层5之后，可通过同样的方式在电容器素子的另一个表面上也形成保护层5。

除此之外，由于在本发明中，保护层5是通过印刷的方式而形成的，可以通过调整或改变印刷用的模具的形状来控制所形成保护层5在导电高分子层4上的形状与印刷的范围。请同时参阅图5及图6所示，图5以及图6分别为完成图4所示的步骤后的不同俯视示意图。

详细而言，如图5所示，在本发明的其中一个实施例中，通过印刷步骤而形成的保护层5可以是完全覆盖设置在电容器素子的阴极部n上的导电高分子层4。同时，保护层5完全包覆电容器素子的阴极部n的外缘。

接着，如图6所示，在另一个实施例中，通过印刷步骤而形成的保护层5也可以是仅仅设置在电容器素子的阴极部n的外缘。举例而言，设置在电容器素子的阴极部n上的导电高分子层4的一部分不被保护层5遮蔽。然而，值得注意的是，保护层5仍然完整包覆电容器素子1的阴极部n的外缘。详细来说，在本发明所提供的实施例中，保护层5是至少完整包覆电容器素子1的阴极部3的三个外缘侧边。

具体来说，图5以及图6的差异主要在于保护层5设置在电容器素子的阴极部n的位置。事实上，此参数是可以依据导电高分子层4的制造步骤的参数而进行设计。举例而言，若是事先形成在电容器素子1的阴极部n的导电高分子层4的厚度已达预定的标准，则在形成保护层5的步骤中，保护层5可以只包覆电容器素子1的阴极部n的外缘。如此一来，可以达到节省制造成本的效果。

通过上述结构设计，保护层5可以使得电容器素子1的阴极部n上设置具有足够厚度的迭层结构，即，包括一部分的导电高分子材料渗入电容器素子1的阴极部n的孔洞中的导电高分子层4与保护层5，藉此，可以确保包括电容器素子的电容器封装结构p的电性特性。具体来说，相较于没有设置保护层5的电容器，本发明所提供的电容器具有较低的漏电流(lc)。

具体来说，为了使电容器素子的阴极部n具有足够的厚度，相较于现有技术是重复进行涂布步骤而在阴极部n上设置多层导电高分子层，本发明是直接采用具有特定物理性质的印刷型导电复合浆料来一次形成具有足够厚度的保护层5。如此一来，制造成本可以被降低，且制造效率也被大幅提升。

根据上述制造方法，本发明还提供一种具有保护层5的电容器，其包括至少一电容器素子，且电容器素子的阴极部n由导电高分子层4所包覆，且导电高分子层4由保护层5所包覆，使得导电高分子层4设置于阴极部n与保护层5之间。本发明所提供的电容器的保护层5是由上述印刷型导电复合浆料所形成。具体来说，印刷型导电复合浆料包括导电材料以及溶剂，且具有至少4％的固含量、介于2至8之间的ph值以及至少500泊的黏度。

有关印刷型导电复合浆料中的各成份的选择以及使用印刷型导电复合浆料于电容器的制造方法的详细步骤以及相关参数皆如上所述，在此不再次说明。

实施例的有益效果

本发明的有益效果在于，本发明所提供的印刷型导电复合浆料、使用复合浆料的电容器及电容器的制造方法，其能通过“印刷型导电复合浆料具有至少4％的固含量、介于2至8之间的ph值以及高于500泊的黏度”以及“及将印刷型导电复合浆料印刷于所述导电高分子层4上，以使印刷型导电复合浆料至少包覆导电高分子层4设置在阴极部n的外缘的一部分”的技术方案，以提升制造过程的效率并提升包括导电高分子的材料层(即导电高分子层4与保护层5)的包覆性以及平整性。

具体来说，本发明是使用具有特定物理特性，例如具有特定固含量、ph值与黏度的印刷型导电复合浆料来改良所制造而成的电容器的电器效能并简化制造流程。另外，本发明还特别采用印刷的方式来将前述印刷型导电复合浆料设置在电容器素子的阴极部n上的导电高分子层4上，藉此，由印刷型导电复合浆料所形成的保护层5的设置区域与形状可以通过改变印刷用模具的形状而轻易调整，而增加制造过程的灵活度。

除此之外，通过印刷方式而设置具有特定物理特性的印刷型导电复合浆料可以确保所形成的保护层5的上表面具有优异的平整性，并良好包覆于导电高分子层4以及电容器素子的外缘。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。