本發(fā)明涉及電解電容器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種固體電解質(zhì)鋁電解電容器的制造工藝。

背景技術(shù)：

固體電解電容器相比較普通的液體電解電容器，其電性能很突出，具有等效串聯(lián)電阻(esr)低、耐紋波電流高、使用壽命長、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。隨著電子產(chǎn)品的不斷升級換代，其功能及性能的不斷提高，對電容器的高頻特性要求也越來越高，人們做出不同的安裝方式來實(shí)現(xiàn)不同的安裝要求，同時(shí)還通過各種途徑來降低固體電解電容器的等效串聯(lián)電阻(esr)，以滿足電容器的高頻特性。

為了提高固體電解電容器產(chǎn)品的一致性及合格率，中國發(fā)明專利公開cn102592849a提出了一種采用多次化成多次碳化工序來制造電容器的工藝，該工藝包括如下步驟：

1)、在正極箔和負(fù)極箔之間介入電解紙卷繞成芯包，且負(fù)極箔朝外且包住電解紙，再用高溫膠帶環(huán)繞粘緊固定；

2)、將密封用的膠蓋安裝于芯包上；

3)、將芯包浸入化成液中進(jìn)行化成修復(fù)處理；

4)、將化成修復(fù)處理后的芯包進(jìn)行碳化處理；

5)、將3)和4)的步驟重復(fù)2-10次；

6)、芯包再次浸入化成液中進(jìn)行化成修復(fù)處理；

7)、芯包分別放入單體、氧化劑中進(jìn)行含浸，加熱聚合，裝入鋁殼，封口，老化處理制成產(chǎn)品。

如上可見，該專利方法雖然可以提高電容器產(chǎn)品的一致性，然而，其須采用多次化成和碳化工序，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，而且其中碳化是在高溫下進(jìn)行的，能源消耗大，更關(guān)鍵的是，采取這樣的工藝生產(chǎn)出來的產(chǎn)品漏電通常較大且耐高溫性能不理想，壽命通常在105℃5000小時(shí)或125℃3000小時(shí)左右。

為了克服上述的難題，本申請人于2013.5.31遞交一份專利申請，其授權(quán)公告號為cn103295784b，其采用的一種固體電解質(zhì)鋁電解電容器的制造方法，所述制造方法包括在正極箔和負(fù)極箔之間介入電解紙并卷繞成芯包的工序，化成修復(fù)工序，含浸單體和氧化劑并加熱聚合以形成聚合物電解質(zhì)的工序，安裝膠蓋及入鋁殼工序，老化處理和測試分選工序，其中：所述化成修復(fù)工序是將芯包浸入水性化成液中進(jìn)行化成修復(fù)處理，所述水性化成液為選自己二酸銨、磷酸、磷酸二氫銨、磷酯二氫銨、硼酸、五硼酸銨中的一種或多種的組合的水溶液，化成修復(fù)處理的時(shí)間為25～90分鐘，化成修復(fù)處理僅進(jìn)行一次。

然而，采用該專利的制造方法所得出的電容器產(chǎn)品的esr串聯(lián)等效電阻值變大，而且esr值的大小波動較大，產(chǎn)品均一性不好，不良率較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的固體電解質(zhì)鋁電解電容器的制造工藝，其不僅能夠降低電容器的串聯(lián)等效電阻，而且同批次電容器的esr值的大小波動幅度小，產(chǎn)品的均一性好，降低不良率。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案是：

一種固體電解質(zhì)鋁電解電容器的制造工藝，其包括在正極箔和負(fù)極箔之間介入電解紙并卷繞成芯包的工序，化成修復(fù)工序，含浸單體和氧化劑并加熱聚合以形成聚合物電解質(zhì)的工序，安裝膠蓋及入鋁殼工序，老化處理和測試分選工序，其中化成修復(fù)工序?yàn)椋簩⒕砝@成型的芯包浸入水性化成液中進(jìn)行化成修復(fù)處理，同時(shí)將芯包的正極箔與化成電源的正極電連接，將芯包的負(fù)極箔與化成電源的負(fù)極電連接，化成時(shí)，同時(shí)對芯包的正極箔和負(fù)極箔通電，化成修復(fù)處理的時(shí)間為25～90分鐘，且化成修復(fù)處理僅進(jìn)行一次；制造工藝還包括在化成修復(fù)工序之后、形成聚合物電解質(zhì)的工序之前，對芯包依次進(jìn)行去離子水中清洗和干燥的工序，其中去離子水的電阻率不小于5mω，水溫為20℃～100℃；干燥在溫度110～150℃下進(jìn)行1～3小時(shí)；電容器的直徑為13mm以下，高度為16mm以下。

優(yōu)選地，芯包豎直設(shè)置在水性化成液中，且水性化成液的液位與芯包的上沿齊平。

進(jìn)一步的，多個芯包劃分成多個芯包排，且每相鄰的兩個芯包排上的芯包相錯開設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施和優(yōu)選方面，含浸單體為：將芯包整體移至盛裝單體溶液的槽內(nèi)進(jìn)行含浸，該單體為噻吩類物質(zhì)，且進(jìn)行單體含浸時(shí)，芯包的至少1/3高度處于含浸液面以下。

優(yōu)選地，含浸氧化劑為：芯包置于盛裝氧化劑的含浸槽內(nèi)，先進(jìn)行2～10分鐘的常壓含浸，再進(jìn)行1～4分鐘的真空含浸，再進(jìn)行2～10分鐘的加壓含浸，其中，氧化劑為對甲苯磺酸或?qū)妆交撬猁}，常壓含浸是指將內(nèi)為常壓的芯包直接浸漬于氧化劑中，真空含浸是指先將芯包內(nèi)部抽真空至真空度為70～100kpa，然后再浸漬于氧化劑中；加壓含浸是指向芯包內(nèi)部通入壓縮空氣至壓力為2～4atm，然后再浸漬于氧化劑中。

優(yōu)選地，聚合步驟采取兩段式聚合方式：首先在溫度20℃～60℃下進(jìn)行低溫聚合，低溫聚合時(shí)間為2～24小時(shí)；然后在溫度80℃～200℃下進(jìn)行高溫聚合，聚合時(shí)間為0.5～4小時(shí)。

根據(jù)本發(fā)明的又一個具體實(shí)施和優(yōu)選方面，鋁殼的外壁上覆設(shè)有厚度為5μm-150μm的絕緣層或者包覆有聚對苯二甲酸乙二酯(pet)材質(zhì)或聚乙烯(pe)材質(zhì)的膠管，其中絕緣層的材質(zhì)為滌綸、環(huán)氧樹脂或聚乙烯樹脂。

優(yōu)選地，水性化成液為磷酸系化成液、硼酸系化成液或己二酸銨系化成液。

優(yōu)選地，膠蓋選用耐高溫材料，如硫化丁基橡膠或聚對苯二甲酸乙二酯(pet)。

具體的，選自己二酸銨、磷酸、磷酸二氫銨、磷酯二氫銨、硼酸、五硼酸銨中的一種或多種的組合的水溶液。

此外，電解紙由三層無紡布構(gòu)成，其中上層和下層分別為厚度10～30μm的滌綸紡粘無紡布；中間層為厚度10～40μm的pet無紡布，構(gòu)成所述滌綸紡粘無紡布的滌綸纖維的平均直徑為10～20μm，構(gòu)成所述pet無紡布的pet纖維的平均直徑為0.5～2.0μm。

由于上述技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明不僅能夠降低電容器的串聯(lián)等效電阻，而且同批次電容器的esr值的大小波動幅度小，產(chǎn)品的均一性好。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中電容器的剖視示意圖；

圖2為圖1中芯包的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例1中電解紙的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例2和3中電容器處于化成步驟中的局部示意圖；

圖5為圖4中每個芯包排和夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為對比例1和2中電容器處于化成步驟中的局部示意圖；

其中：1、正極連接端子；2、負(fù)極連接端子；3、膠蓋；4、鋁殼；5、芯包；50、正極箔；51、負(fù)極箔；52、電解紙；c1、上層；c2、中層；c3、下層6、絕緣層；7、化成槽；8、夾具；9、化成電源。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明旨在通過對電容器的制造方法進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)電容器產(chǎn)品小型化(具體的，電容器的直徑為13mm以下，高度為16mm以下)以及降低產(chǎn)品的串聯(lián)等效(esr)，提高產(chǎn)品的抗紋波能力。

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

參閱圖1至圖3，本實(shí)施例提供的電容器，其包括正極連接端子1、負(fù)極連接端子2、膠蓋3、鋁殼4以及芯包5。芯包5由正極箔50、負(fù)極箔51、電解紙52以及聚合物電解質(zhì)構(gòu)成。正極箔50的上端鉚接正極連接端子1，負(fù)極箔51的上端鉚接負(fù)極連接端子2。此外，在鋁殼4的外壁上覆設(shè)的絕緣層6為聚對苯二甲酸乙二酯(pet)材質(zhì)的膠管。

本例中，電解紙52，其由三層無紡布復(fù)合而成，其中上層c1和下層c3分別為厚度約20μm的滌綸紡粘無紡布；中間層c2為厚度25μm的pet無紡布，構(gòu)成滌綸紡粘無紡布的滌綸纖維的平均直徑為10～20μm，構(gòu)成pet無紡布的pet纖維的平均直徑為0.5～2.0μm。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種50v100μf8*16mm殼號電容器產(chǎn)品的制造方法，其包括依次進(jìn)行的如下步驟(結(jié)合附圖4和5)：

(1)、采用化成電壓為105vf的正極箔，采用電容量無窮大的負(fù)極箔，在正極箔和負(fù)極箔之間介入實(shí)施例1提供的電解紙52并卷繞成理論容量為110μf的芯包；

(2)、將上述芯包5豎立放置在化成槽7內(nèi)，正極連接端子1和負(fù)極連接端子2分別朝上設(shè)置，多個芯包5劃分為多個芯包排，每相鄰的兩個芯包排上的芯包5相錯開設(shè)置；然后通過夾具8分別將每個芯包排的多個正極連接端子1和多個負(fù)極連接端子2相串接，接著將每個夾具相串接的正極連接端子1與化成電源9的正極電連接、相串接的負(fù)極連接端子2與化成電源9的負(fù)極電連接，然后向化成槽7內(nèi)添加化成液(10wt％磷酸二氫銨溶液)，使得化成槽7內(nèi)的化成液淹沒芯包5，浸漬10分鐘，然后，同時(shí)對每個夾具上相串接的多個正極連接端子1和多個負(fù)極連接端子2進(jìn)行通電，在化成電壓為105v的條件下，化成時(shí)間為40分鐘，且化成修復(fù)處理僅進(jìn)行一次；

(3)、對芯包依次進(jìn)行去離子水中清洗和干燥的工序，其中去離子水的電阻率不小于5mω，水溫為75℃；干燥在溫度125±5℃下進(jìn)行2小時(shí)；

(4)、對芯包進(jìn)行單體含浸，含浸時(shí)間2分鐘，具體的，將芯包整體移至盛裝單體溶液的槽內(nèi)進(jìn)行含浸，該單體為噻吩類物質(zhì)，且進(jìn)行單體含浸時(shí)，芯包的至少1/3高度處于含浸液面以下；

(5)、將單體含浸后的芯包在50℃條件下烘干，烘干的時(shí)間2小時(shí)，接著將芯包再放入盛裝氧化劑的槽內(nèi)進(jìn)行含浸，具體含浸的方法是：先將內(nèi)部為常壓的芯包含浸于氧化劑中2分鐘，再脫離氧化劑，抽真空至真空度90kpa以下，保持2min，時(shí)間到后放氣于常壓，再在常壓下含浸2分鐘，時(shí)間到完成含浸。

(6)、對含浸好的芯包進(jìn)行兩段式聚合：

首先，低溫聚合，聚合溫度50℃±10℃，聚合時(shí)間200±10分鐘；

其次，高溫聚合，聚合溫度150℃±10℃，聚合時(shí)間100±10分鐘；

(7)、將芯包裝入尺寸為8*16.1mm的鋁殼，用7.3*3.5mm橡膠蓋進(jìn)行封口，膠蓋選用耐高溫材料，如硫化丁基橡膠；封口后在鋁殼的外壁套上聚對苯二甲酸乙二酯(pet)材質(zhì)的膠管，厚度100μm左右，加熱使膠管收縮。

(8)、分段式老化處理和分選測試：以25v電壓施加20分鐘，再以50v電壓施加20分鐘，最后以60v電壓施加40分鐘進(jìn)行老化處理，老化溫度125±10℃。老化結(jié)束抽取10pcs進(jìn)行測試。結(jié)果參見表1。

表1

對比例1

本實(shí)施例提供一種50v100μf8*16mm殼號電容器產(chǎn)品的制造方法，其包括依次進(jìn)行的如下步驟(結(jié)合附圖6)：

(1)、采用化成電壓為105vf的正極箔，采用電容量無窮大的負(fù)極箔，在正極箔和負(fù)極箔之間介入實(shí)施例1提供的電解紙并卷繞成理論容量為110μf的芯包；

(2)、將上述芯包5豎立放置在化成槽7內(nèi)，正極連接端子1和負(fù)極連接端子2分別朝上設(shè)置，多個芯包5劃分為多個芯包排，每相鄰的兩個芯包排上的芯包5相錯開設(shè)置；然后通過夾具8每個芯包排的正極連接端子1相串接，接著將每個夾具相串接的正極連接端子1與化成電源9相連通，然后向化成槽7內(nèi)添加化成液(10wt％磷酸二氫銨溶液)，使得化成槽7內(nèi)的化成液淹沒芯包5，浸漬10分鐘，然后，同時(shí)對每個夾具上相串接的多個正極連接端子1進(jìn)行通電，在化成電壓為105v的條件下，化成時(shí)間為35分鐘，且化成修復(fù)處理僅進(jìn)行一次，即完成對正極箔表面的氧化膜層進(jìn)行修復(fù)；

(3)、將芯包放入溫度125℃±10℃的烘箱中，干燥25分鐘；

(4)、對芯包進(jìn)行單體含浸，含浸時(shí)間2分鐘，完畢后，除去溶劑；

(5)、將芯包含浸氧化劑，含浸的方法是先將內(nèi)部為常壓的芯包含浸于氧化劑中2分鐘，再脫離氧化劑，抽真空至真空度90kpa以下，保持2min，時(shí)間到后放氣于常壓，再在常壓下含浸2分鐘，時(shí)間到完成含浸。

(6)、對含浸好的芯包進(jìn)行兩段式聚合：

首先，低溫聚合，聚合溫度50℃±10℃，聚合時(shí)間200±10分鐘；

其次，高溫聚合，聚合溫度150℃±10℃，聚合時(shí)間100±10分鐘；

(7)、將芯包裝入尺寸為8*16.1mm的鋁殼，用7.3*3.5mm橡膠蓋進(jìn)行封口；

(8)、分段式老化處理和分選測試：以25v電壓施加20分鐘，再以50v電壓施加20分鐘，最后以60v電壓施加40分鐘進(jìn)行老化處理，老化溫度125±10℃。老化結(jié)束抽取10pcs進(jìn)行測試。結(jié)果參見表2。

表2

因此，由實(shí)施例2與對比例1進(jìn)行比較，顯然得出，實(shí)施例2中的電容器產(chǎn)品在esr125℃5000小時(shí)后測試值更小，同時(shí)值大小的變動幅度也小，產(chǎn)品的均一性更好。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種25v330μf10*16mm殼號電容器產(chǎn)品的制造方法，其包括依次進(jìn)行的如下步驟(結(jié)合附圖4和5)：

(1)、采用化成電壓為52vf的正極箔，采用電容量無窮大的負(fù)極箔，在正極箔和負(fù)極箔之間介入實(shí)施例1提供的電解紙并卷繞成理論容量為366μf的芯包；

(2)、將芯包5豎立放置在化成槽7內(nèi)，正極連接端子1和負(fù)極連接端子2分別朝上設(shè)置，多個芯包5劃分為多個芯包排，每相鄰的兩個芯包排上的芯包5相錯開設(shè)置；然后通過夾具8分別將每個芯包排的多個正極連接端子1和多個負(fù)極連接端子2相串接，接著將每個夾具相串接的正極連接端子1與化成電源9的正極電連接、相串接的負(fù)極連接端子2與化成電源9的負(fù)極電連接，然后向化成槽7內(nèi)添加化成液(10wt％己二酸銨水溶液)，使得化成槽7內(nèi)的化成液淹沒芯包5，浸漬10分鐘，然后，同時(shí)對每個夾具上相串接的多個正極連接端子1和多個負(fù)極連接端子2進(jìn)行通電，在化成電壓為52v的條件下，化成時(shí)間為40分鐘，且化成修復(fù)處理僅進(jìn)行一次；

(3)、對芯包依次進(jìn)行去離子水中清洗和干燥的工序，其中去離子水的電阻率不小于5mω，水溫為80℃；干燥在溫度120±5℃下進(jìn)行2小時(shí)；

(4)、對芯包進(jìn)行單體含浸，含浸時(shí)間3分鐘，具體的，將芯包整體移至盛裝單體溶液的槽內(nèi)進(jìn)行含浸，該單體為噻吩類物質(zhì)，且進(jìn)行單體含浸時(shí)，芯包的至少1/3高度處于含浸液面以下；

(5)、將單體含浸后的芯包在50℃條件下烘干，烘干的時(shí)間2小時(shí)，接著將芯包再放入盛裝氧化劑的槽內(nèi)進(jìn)行含浸，含浸的方法是先將內(nèi)部為常壓的芯包含浸于氧化劑中3分鐘，再脫離氧化劑，抽真空至真空度90kpa以下，保持2min，時(shí)間到后放氣于常壓，再在常壓下含浸3分鐘，時(shí)間到完成含浸；

(6)、對含浸好的芯包進(jìn)行兩段式聚合：

首先，低溫聚合，聚合溫度50℃±10℃，聚合時(shí)間200±10分鐘；

其次，高溫聚合，聚合溫度150℃±10℃，聚合時(shí)間100±10分鐘；

(7)、將芯包裝入尺寸為10*16.2mm的鋁殼，用9.2*4.0mm橡膠蓋進(jìn)行封口，膠蓋選用耐高溫材料，如硫化丁基橡膠；封口后在鋁殼的外壁套上聚對苯二甲酸乙二酯(pet)材質(zhì)的膠管，厚度100μm左右，加熱使膠管收縮。

(8)、分段式老化處理和分選測試：以12.5v電壓施加20分鐘，再以25v電壓施加20分鐘，30v電壓施加40分鐘進(jìn)行老化處理，老化溫度125±10℃。老化結(jié)束抽取10pcs進(jìn)行測試。結(jié)果參見表3。

表3

對比例2

本實(shí)施例提供一種25v330μf10*16mm殼號電容器產(chǎn)品的制造方法，其包括依次進(jìn)行的如下步驟(結(jié)合附圖6)：

(1)、采用化成電壓為52vf的正極箔，采用電容量無窮大的負(fù)極箔，在正極箔和負(fù)極箔之間介入實(shí)施例1提供的電解紙并卷繞成理論容量為366μf的芯包；

(2)、將芯包5豎立放置在化成槽7內(nèi)，正極連接端子1和負(fù)極連接端子2分別朝上設(shè)置，多個芯包5劃分為多個芯包排，每相鄰的兩個芯包排上的芯包5相錯開設(shè)置；然后通過夾具8每個芯包排的正極連接端子1相串接，接著將每個夾具相串接的正極連接端子1與化成電源9相連通，然后向化成槽7內(nèi)添加化成液(10wt％己二酸銨水溶液)，使得化成槽7內(nèi)的化成液淹沒芯包5，浸漬10分鐘，然后，同時(shí)對每個夾具8上相串接的多個正極連接端子1進(jìn)行通電，在化成電壓為52v的條件下，化成時(shí)間為35分鐘，且化成修復(fù)處理僅進(jìn)行一次，即完成對正極箔表面的氧化膜層進(jìn)行修復(fù)；

(3)、將芯包放入溫度125℃±10℃的烘箱中，干燥25分鐘；

(4)、對芯包進(jìn)行單體含浸，含浸時(shí)間2分鐘，完畢后，除去溶劑；

(5)、將芯包含浸氧化劑，含浸的方法是是先將內(nèi)部為常壓的芯包含浸于氧化劑中3分鐘，再脫離氧化劑，抽真空至真空度90kpa以下，保持2min，時(shí)間到后放氣于常壓，再在常壓下含浸3分鐘，時(shí)間到完成含浸；

(6)、對含浸好的芯包進(jìn)行兩段式聚合：

首先，低溫聚合，聚合溫度50℃±10℃，聚合時(shí)間200±10分鐘；

其次，高溫聚合，聚合溫度150℃±10℃，聚合時(shí)間100±10分鐘；

(7)、將芯包裝入尺寸為10*16.2mm的鋁殼，用9.2*4.0mm橡膠蓋進(jìn)行封口；

(8)、分段式老化處理和分選測試：以12.5v電壓施加20分鐘，再以25v電壓施加20分鐘，30v電壓施加40分鐘進(jìn)行老化處理，老化溫度125±10℃。老化結(jié)束抽取10pcs進(jìn)行測試。結(jié)果參見表4。

表4

因此，由實(shí)施例3與對比例2進(jìn)行比較，顯然得出，實(shí)施例3中的電容器產(chǎn)品在esr125℃5000小時(shí)后測試值更小，同時(shí)值大小的變動幅度也小，產(chǎn)品的均一性更好。

最后應(yīng)說明的是：以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，但凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。