一种表面贴装型固态铝电解电容器

摘要

一种表面贴装型固态铝电解电容器，采用免碳电解纸，引线为半硬线；卷绕聚合后的芯包外还含浸有一层灌封胶保护膜；电容器的外壳与胶塞的接触部位设置有截面为矩形或梯形的束腰；一种表面贴装型固态铝电解电容器的制造方法，其聚合还包括加热，加热的终止温度高于后续回流焊的工作温度。本发明的有益效果是，芯包聚合后先含浸一次保护膜，后再对其进行封口，使电容器在对抗加工成型等不可避免的外力时具有更强的抵抗能力，同时因聚合温度高于回流焊温度，未反应物清理的更彻底。

权利要求

1.一种表面贴装型固态铝电解电容器，其特征在于，采用免碳电解纸与铝箔卷绕作电容芯包；聚合后的芯包外包被有保护膜；所述电容器的引线为半硬线。

2.如权利要求1所述的表面贴装型固态铝电解电容器，其特征在于，所述保护膜的成分为灌封胶。

3.如权利要求1所述的表面贴装型固态铝电解电容器，所述电容的外壳与胶塞的接触部位设置有束腰，其特征在于，所述束腰的截面为矩形或梯形。

4.一种表面贴装型固态铝电解电容器的制造方法，包括钉卷、化成、含浸、聚合、保护、封口、老化、加工成型、包装，其特征在于，所述保护指将聚合后的芯包再含浸一次灌封胶，使芯包外形成保护膜。

5.如权利要求4所述的一种表面贴装型固态铝电解电容器的制造方法，所述加工成型包括对引线进行打扁和弯折，其特征在于，所述弯折分3次成型，成型角度依次为30°、60°、

90°。

6.如权利要求4所述的一种表面贴装型固态铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述电容的聚合包括加热，加热温度40℃ 250℃，加热时间6 10小时。

~ ~

7.如权利要求6所述的一种表面贴装型固态铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述加热，其加热循环为：初始温度40℃，预热时间2小时，后经15分钟升温至60℃，持续1小时，再经15分钟升温至80℃，持续1小时，再经30分钟升温至150℃，持续30分钟，再经15分钟升温至180℃，持续30分钟，再经30分钟升温至220℃，持续10分钟，取出，自然冷却。

8.如权利要求6所述的一种表面贴装型固态铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述加热，其加热循环为：初始温度40℃，预热时间3小时，后经30分钟升温至70℃，持续1小时，再经30分钟升温至150℃，持续30分钟，再经30分钟升温至220℃，持续10分钟，再经30分钟升温至250℃，持续5分钟，取出，自然冷却。

9.如权利要求6所述的一种表面贴装型固态铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述加热，其加热循环为：初始温度40℃，预热时间2小时，后经15分钟升温至50℃，持续2小时，再经30分钟升温至70℃，持续1.5小时，再经30分钟升温至110℃，持续1小时，再经30分钟升温至150℃，持续30分钟，再经30分钟升温至180℃，持续30分钟，取出，自然冷却。

说明书

一种表面贴装型固态铝电解电容器

技术领域

[0001] 本发明涉及铝电解电容器及其制备技术，具体涉及一种表面贴装型固态铝电解电容器及其制备方法。

背景技术

[0002] 电容器，是一种容纳电荷的器件，电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等方面。采用表面贴装技术，可无需对印制板进行钻装孔，从而减少工序，提高生产力。

[0003] 固态铝电解电容器，简称固态电容，它与普通电容（即液态铝电解电容器）的最大差别，在于采用了导电性高分子材料作为介电材料，从而避免了普通电容器的鼓包与漏液。固态电容具有高频低阻、耐高纹波、宽温特性、寿命长等诸多优点，适宜于电源滤波或高频电路中，但是其缺点之一，就是漏电大。

[0004] 外部应力是引发固态电容漏电的原因之一。由于固态电容中不含有可以修复破损氧化膜的活动离子，无法对破损氧化膜进行直接修复。现行方案是对其“间接修复”。当遇到外力破坏其氧化膜时，利用漏电焦耳热使固态导电高分子局部绝缘化，以实现“自我修复”。该方法存在的问题是，但当再受外力破坏高分子结构后，产品的漏电会产生回升。漏电一方面会引起电容器内部温升，加速电解质老化，缩短电容寿命；另一方面也会降低下游产品的可靠性。

[0005] 除了外部应力外，热冲击也是造成电容漏电回升的主要原因。对于表面贴装型电子元器件安装时常用的高温回流焊技术，由于传统工艺聚合的温度较低，最高温度约180℃，而当回流焊的温度较高，220℃，大于聚合温度时，固态电容在经过高温回流焊时，芯包内的多余未反应物方才裂解，并产生SO2气体，形成内部应力，致电容器壳体或胶塞凸起变形，引发漏电。

[0006] 除此以外，电容器本身因素也是引发漏电的原因之一。

[0007] 一般的，固态电容的制造方法为：首先，制作阳极箔，在阳极箔表面形成介电层氧化膜，阳极箔的一端引出导线作为阳极，在导线和阳极箔之间形成一较粗外径的支撑部；其次，以金属铝制作阴极箔，其一端引出导线作为阴极，在导线和阴极箔之间同样设置有一较粗外径的支撑部；最后，阳极箔和阴极箔之间设置隔离层，然后将隔离层、阳极箔和阴极箔一起卷绕，形成卷绕型电容芯包。

[0008] 制作时，在60 90℃下，将电容芯包放入2 10％的己二酸铵溶液中，电化学处理10~ ~ ~30分钟；然后在130 280℃下烘烤60 180分钟，使隔离层碳化；碳化后的电容芯包在温度20~ ~ ~
35℃、常压下浸入含有有机单体和氧化剂的溶液中10 40分钟，取出后在常压下聚合，在30~ ~
210℃下，经过0.5 6小时形成高导电性有机聚合物，最后再洗掉聚合残余物。
~

[0009] 组装时，先将电容芯包装入铝壳，然后填入胶塞，使胶塞完全覆盖于电容芯包的上方，胶塞的高度相当于较粗支撑部的高度；借助挤型机械，束压铝壳上端的管口，使其上端管口与胶塞完全密合；最后将完成封装的电容器在105 145℃下老化处理0.5 10小时，制成~ ~插件式固态铝电解电容器。

[0010] 将插件式固态铝电解电容器制成表面贴装型固态铝电解电容器时，利用表面具有通孔的盖板，穿过阳极支脚和阴极支脚，使盖板完全包覆并固定在电容上方，然后利用在盖板表面预先形成的凹槽，使阳极支脚和阴极支脚穿过通孔后，弯折至九十度，最后分别置入凹槽内，即构成表面贴装型固态铝电解电容器。

[0011] 在生产现有固态电容的过程中，还存在以下具体问题：1.传统固态电容设计采用碳化工艺，电解纸经碳化后孔径增大，芯包结构松散，抗外力能力差；2.普通工艺聚合后芯包直接进行组装，芯包缺少保护；3.传统固态电容的引线为普通硬质导线，采用一次成型，因此引线打扁及折弯时，所需的作用力较大，容易使外力传到入芯包，造成电容器内部导电高分子结构受损。

发明内容

[0012] 本发明要解决的问题是，通过结构与工艺改进，减少氧化膜破损的可能性，从而提升电容器的抗外力和抗热冲的能力。

[0013] 为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种表面贴装型固态铝电解电容器，其特征在于，采用免碳电解纸与铝箔卷绕作电容芯包；聚合后的芯包外包被有保护膜；所述电容器的引线为半硬线。

[0014] 采用上述方法，使铝箔不会因为电解纸碳化后产生的空隙而发生位移，芯包结构牢固，抗外力能力强。

[0015] 按照铜包钢线强度的不同，同时参照延伸情况，由软到硬可分为：软态(A)，半硬态(M)，硬态(HS)，超硬态(EHS)。采用半硬线，减少引线的硬度，可使打扁和折弯引线所需的作用力减小，从而减少对电容器内部导电高分子的损伤，降低电容芯包受外力的风险。

[0016] 传统方法芯包聚合后即装入铝外壳，易使电容芯包收到损伤。采用保护膜包裹，可以避免芯苞与壳体的直接碰撞，增加电容芯包抗外部应力的能力，同时可使导电高分子结构更牢固。

[0017] 作为优选的，所述保护膜的成分为灌封胶。

[0018] 灌封胶是一种热固性高分子绝缘材料。灌封胶在未固化前属于液体状，具有流动性，从而避免对芯包造成伤害。

[0019] 作为优选的，所述电容器的外壳与胶塞的接触部位设置有束腰，其特征在于，所述束腰的截面为矩形或梯形。

[0020] 采用上述方法，可增大胶塞与壳体的接触面积，降低电容器在过回流焊时胶塞凸起的风险，从而增加电容器抵抗外力的能力。

[0021] 一种表面贴装型固态铝电解电容器的制造方法，包括钉卷、化成、含浸、聚合、保护、封口、老化、加工成型、包装，其特征在于，所述保护指将聚合后的芯包再含浸一次灌封胶，使芯包外形成保护膜。

[0022] 作为优选的，生产所述表面贴装型固态铝电解电容器的方法还包括引线折弯，其特征在于，引线折弯分30°、60°、90°三次成型。

[0023] 采用上述方法，避免一次成型对产品内部受到外力的影响。

[0024] 作为优选的，所述表面贴装型固态铝电解电容器的聚合包括加热，其温度40℃~250℃，加热时间6 10小时。
~

[0025] 作为优选的，所述聚合阶段具有4 5个恒温梯度，例如：(1)初始温度40℃，预热时~间2小时，后经15分钟升温至60℃，持续1小时，再经15分钟升温至80℃，持续1小时，再经30分钟升温至150℃，持续30分钟，再经15分钟升温至180℃，持续30分钟，再经30分钟升温至
220℃，持续10分钟，取出，自然冷却；或(2)初始温度40℃，预热时间3小时，后经30分钟升温至70℃，持续1小时，再经30分钟升温至150℃，持续30分钟，再经30分钟升温至220℃，持续
10分钟，再经30分钟升温至250℃，持续5分钟，取出，自然冷却；或(3)初始温度40℃，预热时间2小时，后经15分钟升温至50℃，持续2小时，再经30分钟升温至70℃，持续1.5小时，再经
30分钟升温至110℃，持续1小时，再经30分钟升温至150℃，持续30分钟，再经30分钟升温至
180℃，持续30分钟，取出，自然冷却。

[0026] 采用上述方法，可使导电高分子充分反应聚合，形成的高分子结构稳定，避免电容器组装之后，经回流焊高温时残留未反应物裂解而产生汽体，致产品铝壳或胶塞凸起。

[0027] 本发明的有益效果是，本发明涉及的表面贴装型固态铝电解电容器，其芯包聚合后先含浸一次保护膜，后再对其进行封口，封口处还设有束腰进行加固，使电容器在对抗加工成型等不可避免的外力时具有更强的抵抗能力，同时因聚合温度高于回流焊温度，未反应物清理的更彻底。

附图说明

[0028] 图1为本发明电容器的结构示意图。

[0029] 图中：1、外壳，2、胶塞，3、引线。

具体实施方式

[0030] 下面结合具体实例，进一步阐述本发明。

[0031] 实施例1一种表面贴装型固态铝电解电容器的制造方法，包括如下步骤：
S1.钉卷：通过芯包卷绕机将带引线的阳极箔、带引线的阴极箔和免碳电解纸卷绕成芯包；所述引线为镀锡铜包钢线中的半硬线；免碳电解纸介于阳极箔及阴极箔之间，且长度比阴阳极箔重叠部分的长度更长。

[0032] S2.化成：将卷绕好的芯包放入化成液中，施加直流电压修复处理，处理时间15～40分钟；芯包化成有助于化成铝箔表面的氧化膜层进行修复。

[0033] S3.含浸：将化成后的芯包进行单体含浸，含浸时间30～70秒钟后；再放入氧化剂中含浸3～5分钟；也可以氧化剂含浸在单体含浸之前进行。

[0034] 在本发明中，对单体的种类不作特别限定，可以使用本领域公知的单体。优选地，单体选自噻吩、吡咯、苯基乙烯、苯胺、或上述高分子单体的衍生物、或其任意组合；更优选地，所述单体为3,4-乙撑二氧噻吩的20％正丁醇溶液。对氧化剂的种类不做特别限定，可以使用本领域公知的氧化剂，更优选地，所述氧化剂为50～60％对甲基苯磺酸铁的正丁醇溶液。所述含浸可选取常压含浸，也可进行真空含浸；优选真空含浸，可使含浸更充分。

[0035] S4.聚合：将含浸好的芯包进行聚合反应，聚合温度依梯度进行，聚合温度如下：初始温度40℃，预热时间2小时，后经15分钟升温至60℃，持续1小时，再经15分钟升温至80℃，持续1小时，再经30分钟升温至150℃，持续30分钟，再经15分钟升温至180℃，持续30分钟，再经30分钟升温至220℃，持续10分钟，取出，自然冷却。聚合反应后在芯包内形成固体高分子导电层。

[0036] S5.保护：将聚合反应完成后的芯包含浸在灌封胶中，含浸3 5分钟，取出后干燥，~固化，形成保护膜；所述灌封胶可以采用本领域常规的灌封胶；作为举例，可以为德国汉高公司旗下型号STYCAST 2651-40的环氧树脂与型号Catalyst 11的环氧固化剂比例混合，形成的环氧灌封胶；作为优选的，其质量比为100环氧树脂：5环氧固化剂；所述灌封胶采用125℃高温固化，也可以紫外光固化。

[0037] S6.封口：将保护后的芯包装入铝壳中，引线从胶塞的通孔中穿过，再用胶塞封口。

[0038] 作为优选的，所述电容器的外壳与胶塞的接触部位设置有束腰，其特征在于，所述束腰的截面为矩形或梯形。

[0039] S7.老化：对封装好的产品进行分段老化处理：施加电压为老化时老化工作电压的1 1.15倍，最高不超过老化工作电压的1.25倍，老化温度125℃，老化时间120分钟。
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[0040] S8.加工成型：产品进行后续加工、检查、包装等处理。

[0041] 作为优选的，所述后续加工包括对电容器的引线进行打扁和弯折，以作表面贴装型电容器使用。为避免一次成型对产品内部的损坏，所述弯折时，将引脚分3次弯折至90度，依次分别为30°、60°、90°。

[0042] 实施例2如实施例1，其差异在于，所述S4聚合的温度梯度变更为：初始温度40℃，预热时间3小时，后经30分钟升温至70℃，持续1小时，再经30分钟升温至150℃，持续30分钟，再经30分钟升温至220℃，持续10分钟，再经30分钟升温至250℃，持续5分钟，取出，自然冷却。

[0043] 实施例3如实施例1，其差异在于，所述S4聚合的温度梯度变更为：初始温度40℃，预热时间2小时，后经15分钟升温至50℃，持续2小时，再经30分钟升温至70℃，持续1.5小时，再经30分钟升温至110℃，持续1小时，再经30分钟升温至150℃，持续30分钟，再经30分钟升温至180℃，持续30分钟，取出，自然冷却。

[0044] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。