導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器的制造方法，該制造方法的特點(diǎn)是將 在化學(xué)聚合生成導(dǎo)電聚合物的過程中，使電容器元件處于低氣壓氣氛中，并且對電容器元 件施加間斷性的電壓，使聚合過程中的高溫和應(yīng)力對陽極箔的損傷及時得到修復(fù)，減小了 電容器的漏電流，提高了電容器的可靠性。
【背景技術(shù)】
[0002] 電容器是最常見的電子元器件之一，廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品之中。目前市場上 的電容器主要有鋁電解電容、薄膜電容、鉭電容、瓷介電容、獨(dú)石電容、紙介電容、云母電容、 陶瓷電容等，其中使用最廣的是鋁電容器，其產(chǎn)量約占全部電子組件的40%左右。
[0003] 鋁電容器最初使用液態(tài)電解質(zhì)，其壽命短，等效串聯(lián)電阻大，同時安全性不好。后 來出現(xiàn)使用固體電解質(zhì)的鋁電容器，先后發(fā)展出二氧化錳型鋁電容器、TCNQ型鋁電容器，后 來發(fā)展出導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器，導(dǎo)電聚合物的類型先后有聚苯胺、聚吡咯及其衍生 物、聚噻吩及其衍生物等類型。隨著鋁電容技術(shù)的發(fā)展和電解質(zhì)的不斷改進(jìn)，電容器的壽 命、等效串聯(lián)電阻（ESR)、耐紋波能力等性能得到了極大的提升。但是隨之出現(xiàn)了新的問題， 由于使用液態(tài)電解質(zhì)的鋁電容器自我修復(fù)能力強(qiáng)，基本不存在漏電流的問題，而導(dǎo)電聚合 物電解質(zhì)鋁電容器基本不具備自我修復(fù)能力，漏電流較大，同時，導(dǎo)電高分子材料內(nèi)的有機(jī) 小分子物質(zhì)導(dǎo)致元件內(nèi)PH值降低，對陽極箔產(chǎn)生腐蝕作用。
[0004] 導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器通常的制造方法為（如圖1所示）：按照預(yù)設(shè)的額定 電壓和容量選擇原材料，將陽極箔、陰極箔、電解紙按照一定的寬度和長度裁切以后，重疊 并卷繞，并使用膠帶將卷繞結(jié)構(gòu)固定住。將制作好的電容器元件浸入一定PH值的、具有緩 沖性的化成液中，施加電壓使陽極箔、陰極箔之間產(chǎn)生電勢差，對陽極化成鋁箔進(jìn)行化成修 復(fù)，然后進(jìn)行高溫碳化，使隔離層變?yōu)槭杷啥嗫捉Y(jié)構(gòu)。碳化之后，浸漬制備導(dǎo)電聚合物的原 料溶液，將元件置于加熱裝置中進(jìn)行一定程度、一定時間的加熱，使原料發(fā)生化學(xué)聚合反 應(yīng)，生成導(dǎo)電聚合物。將聚合完成的元件使用膠板和鋁外殼進(jìn)行密封，并清洗表面污漬之 后，施加電壓進(jìn)行老化處理以降低漏電流，并進(jìn)行分選剔除不良品。
[0005] 在該制作方法中，在聚合高溫環(huán)境中，組成電容器元件的陽極化成鋁箔不僅要受 到高溫引發(fā)的熱脹冷縮作用，還要受到由于原料聚合產(chǎn)生的應(yīng)力作用，陽極化成箔上的氧 化鋁膜極易發(fā)生破裂，或者氧化鋁膜上的細(xì)小裂縫擴(kuò)大導(dǎo)致漏電流增大，甚至短路。由于聚 合的時候沒有在缺陷產(chǎn)生的初期進(jìn)行修復(fù)，導(dǎo)致缺陷擴(kuò)大，后期老化效果不佳，導(dǎo)致產(chǎn)品不 合格。而且，該方法無法將有機(jī)小分子物質(zhì)排出，在使用或者放置過程中，由于陽極箔受到 腐蝕，導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器的漏電流會增大導(dǎo)致性能不合格，甚至短路。
[0006] 目前在導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器行業(yè)，世界領(lǐng)先水平的制造技術(shù)(主要為日本 企業(yè)）全流程產(chǎn)品合格率也只有90%左右，其中，不合格品里面60%以上為漏電流不合格產(chǎn) 品。漏電流產(chǎn)生的主要原因就是高溫聚合產(chǎn)生的陽極箔氧化層損傷，如果能夠消除損傷，可 以將產(chǎn)品合格率提高到95%以上。
[0007] 當(dāng)前消除這種損傷的主要措施是在電容器組裝完成后施加電壓進(jìn)行老化，使受損 部位鈍化減少漏電流。但是，有的損傷太大，無法使損傷部位完全鈍化，甚至使受損部位擴(kuò) 大導(dǎo)致產(chǎn)品短路。如果能夠在損傷產(chǎn)生之前或者損傷產(chǎn)生的同時進(jìn)行修復(fù)，那么絕大多數(shù) 損傷就不會產(chǎn)生或者產(chǎn)生初期就被制止，產(chǎn)品的漏電狀況可以得到極大的改善，漏電不合 格品的數(shù)量大大減少，總合格率上升。而當(dāng)前排出有機(jī)小分子物質(zhì)主要靠聚合時的高溫，但 是由于電容器元件是卷繞結(jié)構(gòu)，包裹緊密，而且聚合溫度普遍低于200°C，排出效果不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提出一種導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法，解決現(xiàn)有產(chǎn)品 漏電流大的問題。
[0009] 本發(fā)明的另一目的在于提出一種導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法，解決現(xiàn)有 制造工藝漏電不良產(chǎn)品比例過高的問題，提高產(chǎn)品總合格率。
[0010] 為了達(dá)到以上兩個目的，本發(fā)明以下技術(shù)方案(如圖2所示):一種導(dǎo)電聚合物電解 質(zhì)鋁電容器的制造方法，其步驟包括：裁切鋁箔和電解紙，重疊在一起進(jìn)行卷繞并固定，然 后焊接正、負(fù)極引線；將制作的電容器元件浸泡到化成液中，施加電壓對陽極化成鋁箔進(jìn)行 修復(fù)，然后將修復(fù)后的電容器元件置于高溫下放置一定的時間；待電容器元件冷卻后，元件 浸漬單體和氧化劑溶液；將浸漬了單體和氧化劑溶液的元件放入控溫裝置中，進(jìn)行加熱聚 合；聚合完成后，用橡膠塞和鋁外殼對元件進(jìn)行密封，清洗去除油垢；進(jìn)行老化分選。其特 征在于：加熱聚合過程中，使元件處于負(fù)壓氣氛中，聚合溫度呈梯度變化，并且對元件施加 梯度變化的直流電壓。
[0011] 上述導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法中，在加熱聚合進(jìn)行了至少1小時后施 加直流電壓。
[0012] 上述導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法中，施加給元件的直流電壓先梯度升 高至高于額定電壓，最后降低至額定電壓，最高直流電壓為額定電壓的110%-140%，優(yōu)選 115%-130%，最低直流電壓為額定電壓的70%-90%，優(yōu)選80%-90%， 上述導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法中，元件放入控溫裝置中后，溫度先梯度升 高，最后一個梯度降低，最后一個梯度溫度為l〇〇°C -150°C，優(yōu)選120°C -140°C，最高聚合溫 度為 120°C _200°C，優(yōu)選 130°C _180°C。
[0013] 上述導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法中，同時施加最高聚合溫度和最高直流 電壓的時間為0-1小時，優(yōu)選〇-〇. 5小時。
[0014] 上述導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法中，每一個梯度溫度施加直流電壓的時 間為0-60分鐘，優(yōu)選0-40分鐘。
[0015] 上述導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法中，在聚合進(jìn)行了至少2小時之后對元 件施加負(fù)壓氣氛，并且保持至聚合結(jié)束，負(fù)壓氣氛為〇-〇. 8個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，優(yōu)選0-0. 5個標(biāo) 準(zhǔn)大氣壓。
[0016] 在聚合過程中，在高溫作用下，陽極箔受到熱脹冷縮作用和導(dǎo)電高分子聚合產(chǎn)生 的應(yīng)力作用，極易破裂產(chǎn)生缺陷，在本發(fā)明中，在聚合過程中對元件施加直流電壓，缺陷部 位可以立即得到修復(fù)，減小了元件的漏電流。
[0017] 高溫下長時間的電壓負(fù)荷會使陽極箔因疲勞受到損傷，甚至可能導(dǎo)致短路，本發(fā) 明限制了施加直流電壓的時間，避免施加直流電壓的時間過長，使直流電壓呈間斷性，既可 以對陽極箔起到修復(fù)作用，也防止了由于長時間在高溫下施加電壓導(dǎo)致的陽極箔損傷。
[0018] 本發(fā)明中，在聚合進(jìn)行了一段時間、絕大部分單體已經(jīng)發(fā)生了聚合反應(yīng)之后才開 始施加直流電壓，防止了在直流電壓的作用下，單體或者氧化劑的組分與陽極箔或者陰極 箔發(fā)生化學(xué)反應(yīng)損害元件性能。
[0019] 在本發(fā)明中，在最高溫度之后又在較低的溫度下聚合了一定的時間，是為了對最 高溫度聚合時施加電壓造成的瑕疵進(jìn)行修補(bǔ)，減少漏電流大小。
[0020] 本發(fā)明中，除了在聚合過程中對元件施加電壓以外，在元件進(jìn)行密封和清洗之后 再次施加電壓進(jìn)行老化，可以修復(fù)元件在密封和清洗過程中因受到外力對陽極化成鋁箔造 成的損傷，減小產(chǎn)品漏電流，降低產(chǎn)品漏電不良出現(xiàn)的概率。
[0021] 本發(fā)明中，在聚合達(dá)到一定程度時，施加負(fù)壓氣氛，在負(fù)壓氣氛下，單體或者氧化 劑中的有機(jī)小分子物質(zhì)會揮發(fā)為氣體逸出，密封后的電容器元件內(nèi)不含有機(jī)小分子物質(zhì)， 電解質(zhì)不會產(chǎn)生電離，因此，陽極箔、陰極箔不會受到電離產(chǎn)生的酸性物質(zhì)的影響，減少了 元件漏電流增大的可能性。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明揭示的聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造方法方法，制得的電容器漏電流 小，合格率高。
【附圖說明】
[0023] 圖1為常規(guī)導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)鋁電容器制造流程圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明技術(shù)方案流程圖。
[0025] 圖3為聚合過程中，溫度（T)、電壓（U)、聚合裝置內(nèi)壓強(qiáng)與時間（T)關(guān)系圖，圖中， h為開始施加負(fù)壓氣氛時間，h為結(jié)束負(fù)壓氣氛時間。本附圖是舉例對本發(fā)明中聚合工藝 進(jìn)行說明，不是對本發(fā)明的限定，例如，本發(fā)明可以使用二段或者四段的階梯變化溫度，而 不僅僅是本附圖中的五段溫度。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了進(jìn)一步說明，下面具體結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做出進(jìn)一步的闡述。在以下實(shí)施 例中，單體為3, 4-二氧乙烯噻吩，氧化劑為對甲苯磺酸鐵，聚合物電解質(zhì)鋁電容器規(guī)格為 額定電壓6. 3V，容量560 μ F，尺寸Φ 8*8 (mm).，每一實(shí)施例制作100顆產(chǎn)品，并測試容量 (Cap)、損失角（DF)、等效串聯(lián)電阻（ESR)、漏電流（IX)。
[0027] 對比實(shí)施例1 裁切鋁箔和電解紙，重疊在一起進(jìn)行卷繞并固定；將卷繞后的電容器元件浸泡到化成 液中，施加電壓對陽極化成鋁箔進(jìn)行化成修復(fù)；將化成修復(fù)后的元件置于高溫下，使隔離層 部分成分碳化分解；元件分別浸漬3, 4-二氧乙烯噻吩和對甲苯磺酸鐵溶液；將浸漬了原料 溶液的元件固定在與可調(diào)節(jié)電源相連的排架上，放入控溫裝置中，按照50°C (120分鐘)、 80°C (60分鐘)、105°C (60分鐘)、170°C (30分鐘)、125°C (30分鐘)的溫度-時間設(shè)置控 制溫度聚合完成后，用橡膠塞和鋁外殼對元件進(jìn)行密封，清洗去除油垢，高溫裝置中施加電 壓進(jìn)行老化分選。
[0028] 對比實(shí)施例2 裁切鋁箔和電解紙，重疊在一起進(jìn)行卷繞并固定；將卷繞后的電容器元件浸泡到化