[发明专利]一种两步法PEDT阴极片式钽电解电容器制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钽电容器的制作方法,尤其是超低ESR值PEDT阴极片式钽电解电容器的制作方法；属于电力电子器件技术领域。

背景技术

电容器一般都是由两片接近并相互绝缘的导体制成的电极组成的储存电荷和电能的器件。其广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。 

片式固体钽电解电容器是以阀金属T钽为正极，通过阳极氧化在钽表面形成无定形结构的Ta₂O₅层作为电介质，外加负极层构成。目前国内的片式钽电解电容器均以MnO₂作为负极，使用频率一般在10 MHz以下，但是随着电子技术特别是开关电源高频化、小型化的高速发展，对固体钽电容器提出了高频低阻抗电性能的严格要求，同时要具有耐高纹波电流的性能。固体钽电容器由于MnO₂材料本身特性的原因使得产品ESR较高，不能适应在高频线路中。

另外，MnO₂钽电容由于负极中含有较高的氧，在失效击穿时会使整个电容起火燃烧。危及周边的电子元器件，使受损范围扩大。

这些缺陷严重限制了固体钽电容器的应用。

发明内容

本发明的发明目的就是为了解决现有钽电容ESR较高，且负极中含有较高的氧，在失效击穿时会使整个电容起火燃烧的不足，提出一种新的钽电解电容器制造方法，该钽电解电容器制造方法可以减少了对Ta₂O₅介质层的破坏，且可以显著降低电容器的ESR（最小可达4mΩ），提高电容器的高频特性。

本发明的技术实施方法是：一种两步法PEDT阴极片式钽电解电容器制造方法，采用两步法制作阴极片式钽电解电容器（所谓两步法,特指阴极PEDT形成过程,相对于目前国内外一些文献提到的一步法而言），所述的两步法是采用先含浸氧化剂，再含浸单体，使之聚合形成PEDT来制作阴极片式钽电解电容器的方法；全过程均在常温条件下反应，反应速度容易控制，聚合物形成也较一步法有明显改善，PEDT厚度相对均一。

所述的两步法PEDT阴极片式钽电解电容器制造方法工艺包括：  

A：将钽粉加入一定量的粘合剂压模成型，高温烧结挥发粘合剂并使钽粉有效粘结，形成多孔的钽阳极块，再在酸性溶液中施加直流电压电解使钽粉表面氧化生成无定形电介质层Ta₂O₅；

B：将生成电介质层的阳极块反复浸入氧化剂及单体溶液反应形成具有一定厚度的导电聚合物PEDT层，即负极；

C：将生成PEDT层的阳极块分别浸入石墨、银浆并分别高温固化，然后装配、塑封、老化测试、标记包装成电容器产品。

其中，所述步骤A具体包括：

A1：将粘合剂按1-5%比例加入钽粉，以4.0-8.0g/cm³的压制密度压模成型（带钽线引出），并在真空炉中高温烧结（温度1100-1900℃，真空度>3×10^-4Pa，时间2-6小时）释放粘合剂得到多孔的钽粉颗粒互相粘结的阳极体。

A2：依据产品电压不同选择合适的电解液（0.1-5%H₃PO₄，40-80%乙二醇或聚乙二醇，余量为水），用电化学方法按照产品额定电压的3-5倍选择合适的直流赋能电压，电流密度10-100mA/g在阳极体钽粉颗粒表面形成一层具有一定强度和厚度的无定形Ta₂O₅介质层。

所述的步骤B是此发明的核心内容，此步骤形成钽电容的导电聚合物负极层，其电导率为1～100 S/cm，远高于传统电容器负极二氧化锰的电导率（0.1 S/cm），因此容易得到极低ESR的电容器，高频性能大幅提升。具体包括如下工艺：

B1：配制质量浓度为10-50%对甲苯磺酸铁的水溶液a；

B2：配制质量浓度为20-60% 3,4乙撑二氧噻吩的乙醇溶液b；

B3：将形成电介质层Ta₂O₅的阳极体置入a溶液含浸5分钟后取出，并在室温中保持120分钟以使得溶液充分浸入多孔阳极体；

B4：将步骤B3的产品置入b溶液含浸50-65秒后取出，并在室温中保持85-95分钟，以使得单体与氧化物充分发生反应生成我们所需要的导电聚合物PEDT；

B5：将上述步骤B4的聚合芯块放入甲醇溶液中冲洗25-35分钟后取出；