高电压片式导电聚合物固体电解质钽电容器及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及粗电容器的制备领域，特别是设及一种高电压片式导电聚合物固体电 解质粗电容器及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 粗电容器的容量和测试或使用频率增加到一定值时，产品的容量会随频率的增加 而降低，当频率增加到与产品的谐振频率一样时，产品的容量将丧失，成为一个电感。该种 不可避免物理现象的根源是产品的电感和阻抗会随频率的增加成为容抗，导致产品的容量 下降。如果产品的阻抗较低，特别是高频阻抗较低，那么产品的感抗也较低，那么产品的容 量也将在较高的频率下得到一定程度的保持。该样，该产品就可W使用在频率较高的电路 中而不会出现随容量的下降而无法使用的现象。
[0003] 目前很好的降低阻抗的一种方式是阴极使用聚唾吩巧，4己締二氧唾吩，英文简 称PEDT]，此种有机聚合物导电率是二氧化铺的10~100倍，能有效的降低电容阻抗，使电 容具有更好的容量频率特性曲线，并且此种材料在高温时不会释放氧，就不会导致电容在 失效时燃烧爆炸，具有更好的失效安全性。
[0004] 片式粗电容器的使用电路基本上都是高浪涌高纹波的开关电源电路，特别是高可 靠的军用电路，二氧化铺做阴极的粗电容器使用电压只能达到额定电压的1/3,高分子粗电 容与二氧化铺做阴极的粗电容在使用时具有降额电压低的优势，额定电压和使用电压对比 见下表：
[0005]
[0006] 随着电路中电压的提高和电路中器件对高功率需求的增加，电路中使用电压越来 越高，如36V的LED电路、35V高压CMOS集成电路，使用在如此高电压电路的粗电容器，二氧 化铺做阴极的粗电容器需要额定电压在100V(此种固体电容器国内外尚无成熟的技术）， 高分子做阴极的粗电容器额定电压达到50V就能满足要求。若电路中电压在40~50V，需 要的高分子电容额定电压达到63V。但现有的高分子粗电容额定电压只能做到35V，额定电 压在50V和63V的系列电容是一块空白，现有35V额定电压的高分子粗电容已不能满足该 一高压电路的要求。
[0007] 现有的中低压高分子粗电容采用聚合的方法形成阴极，无论是二步法还是一步 法，均是由邸T单体[单分子态的3,4己締二氧唾吩与正了醇溶液]和带导电铁离子的对 甲苯横酸铁进行电化学或化学聚合后形成的一种电导率较高的高分子涂层，如图1的反应 式所示。此种聚合方法过程可分为浸溃、聚合、清洗、补形成等步骤，浸溃单体邸T(单分子 态的3,4己締二氧唾吩）和氧化剂对甲苯横酸铁后，在烘箱中一定温度和时间聚合后，形 成阴极聚合物，其中铁离子在清洗工序洗掉，然后在对甲苯横酸溶液中补形成，W降低漏电 流。反复经过几次的浸溃、聚合、清洗、补形成等工序来增加容量引出和形成一定的外层聚 合物厚度。该种聚合方法形成的阴极层，浸溃单体和氧化剂后，由于粗阳极块为多孔结构， 清洗过程中不能将氧化剂中多余的铁离子和反应后的亚铁离子清洗掉，导致阴极聚合物耐 压降低，阴极聚合物的击穿电压只有40V到50V，所W成品粗电容的额定电压值最高只能做 到 35V。
【发明内容】
[000引基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种高电压片式导电聚合物固体电 解质粗电容器及其制造方法，能生产额定耐压达到50v或63v的片式导电聚合物固体电解 质粗电容器，解决现有方式生产的片式导电聚合物固体电解质粗电容器额定耐压仅能达到 35V，无法满足在某些高压电路中使用的问题。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供一种高电压片式导电聚合物固体电解质粗电容 器的制造方法，包括：
[0010] 按6. 0~8. 0克/CC的压制密度将比容为6000~10000化F. v/g、击穿电压达到 250V或300V的片式粗粉末原料压制成带粗丝引出线的粗巧巧块，在1600~1800°C温度， 真空度达到5X0. 0004化的条件下对所述粗巧巧块进行真空烧结，对烧结后的粗巧巧块进 行纯化处理；
[0011] 在60~85°C温度下，将烧结后的所述巧块放入装有磯酸己二醇电解液的形成槽 内进行介质层的电化学形成，采用不低于4X50V或4X63V的直流电压作为形成电压、W 20~50毫安/克的电流密度在所述巧块表面形成厚度不小于3000纳米或3500纳米的介 质层；
[0012] 将生成介质层的所述巧块，采用反复浸溃法将纳米级聚3,4己締二氧唾吩颗粒溶 液渗透到所述巧块内部空隙和在巧块表面介质层上沉积形成纳米聚3,4己締二氧唾吩颗 粒沉积层作为阴极，在粗巧巧块表面介质层上形成的阴极上涂敷石墨层和银浆层作为阴极 引出层；
[0013] 将所述巧块的粗丝引出线焊接到对应壳号的外壳金属框架引线上，用环氧树脂封 装，即制得高电压片式导电聚合物固体电解质粗电容器。
[0014] 本发明实施例还提供一种高电压片式导电聚合物固体电解质粗电容器，该电容器 包括：
[0015] 模塑外壳，其内经环氧树脂封装有粗颗粒电容器基体、黄铜基锻锡负极和黄铜基 锻锡正极；所述粗颗粒电容器基体内部为阳极，该阳极是由比容为6000~10000化F. v/g、 击穿电压达到250V或300V的片式粗粉末为原料，按6. 0~8. 0克/CC的压制密度压制成 的粗巧巧块，所述粗巧巧块的外面设有厚度不小于3000纳米或3500纳米的介质层，所述介 质层的外面设有作为阴极的纳米聚3,4己締二氧唾吩颗粒沉积层，阴极外面依次涂敷有石 墨层和银浆层作为阴极银出层，所述粗巧巧块内设有粗丝引出线，所述粗丝引出线与所述 黄铜基锻锡正极焊接形成电连接，所述粗颗粒电容器基体的阴极与所述黄铜基锻锡负极电 连接。
[0016] 本发明的有益效果为：通过使用比容为6000~lOOOOuF.v/g，击穿电压达到 250V(对应于制造额定电压50V电容器）或300V(对应于制造额定电压63V电容器）的片 式粗粉末为原料，在6. 0~8. 0克/CC的压制密度下按照标准壳号电容外壳容许的尺寸进 行阳极巧块成型，然后对巧块在1600~1800°C温度，真空度达到5X0. 0004化条件下进行 高温真空烧结，并在出炉时使用纯化工艺，然后在磯酸己二醇电解液内按4X50V或4X63V W上的直流电压作为形成电压，并保证电流密度为20~50毫安/克，对巧块进行介质层的 电化学形成，在巧块表面形成厚度不小于3000纳米（对应于制造额定电压50V电容器）或 3500纳米（对应于制造额定电压63V电容器）的介质层，并通过采用反复浸溃法将纳米级 聚3,4己締二氧唾吩颗粒溶液在介质层上形成纳米级聚3,4己締二氧唾吩颗粒沉积层作为 阴极层，其纯度高，稳定性好，击穿电压达到120V至Ij 150V，与后续的塑封成型等工艺配合， 使制备得到的片式固体粗电解电容器的额定耐压和漏电流均可W达到50V或63V的要求， 填补了高分子粗电容额定耐压高于35V系列的空白，极大的扩展了固体片式粗电解电容器 的应用范围，满足了电子电路中高电压的需求。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据该些附图获得其他 附图。
[0018] 图1为现有技术制造中低压高分子粗电容阴极聚合的反应式；
[0019] 图2为本发明实施例的固体片式粗电解电容器的制造方法流程图；
[0020] 图3为本发明实施例的固体片式粗电解电容器的结构示意图；
[0021] 图3中；1-模塑外壳；2-黄铜基锻锡负极；3-粗颗粒电容器基体；30-粗巧；31-纳 米聚3,4己締二氧唾吩颗粒沉积层；32-石墨层；33-银浆层；4-银膏；5-垫圈；6-粗丝引 出线；7-焊接点；8-黄铜基锻锡正极；9-极性条；10-环氧树脂。
【具体实施方式】