金属外壳封装聚合物钽电容器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于小型化电子设备中的金属外壳封装聚合物钽电容器及其制备方法，属电子元器件技术领域。本发明专利技术所述钽电容器，包括由钽芯制得的阳极、阳极中的钽丝，覆盖在阳极上的介质膜、阳极引线、阴极、外壳，所述阴极采用有机聚合物材料，外壳为金属，外壳采用绝缘子封口，电容器为全封闭结构。钽芯为圆柱形。与现有技术相比，本发明专利技术提供一种可以有效替代非固体电解质钽电容器的金属外壳封装有机聚合物阴极固体电解质钽电容器，可避免芯片受潮、杂质进入电容器内部而对产品电性能产生的不利影响，工作电压更高、容量更大，可有效解决现在国内航天、航空等领域禁用或限用金属银外壳封装的非固体电解质钽电容器后出现的产品空缺问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种电子元器件及其制造方法，尤其是指一种用于小型化电子设备 中的，属电子元器件
。
技术介绍
随着电子技术及电子元器件的发展，以及现代化装备小型化、轻型化和高可靠性 的需要，对电容器提出了更高的要求。 有机聚合物阴极钽电容器属于通用元件，是高分子固体电容器中的一种，因其具 有体积小、重量轻、工作温度范围宽、频率特性好等优点，广泛应用于移动通讯、程控交换 机、笔记本电脑、掌上电脑、商务通、计算机、摄录两用机、汽车电子等小型整机电子设备的 表面贴装设备，同时也在航空、航天、卫星、通讯控制等领域的军事电子整机中广泛使用。有 机聚合物阴极钽电容器的特点是采用有机聚合物作为阴极材料，其电导率可以达到IOOS/ CM，这是TCNQ盐的100倍，是电解液的10000倍，同时也没有污染，正极采用钽烧结体的电 容器。有机聚合物阴极钽电容器的温度特性也比较好，可以忍耐300° C以上的高温，因此 可以使用SMT贴片工艺安装，也适合大规模生产。有机聚合物阴极钽电容器的安全性较好， 当遇到高温的时候，电解质只是熔化而不会产生爆炸，因此它不像普通铝电解液电容那样 开有防爆槽。所以有机聚合物阴极钽电容器应用将越来越广泛。 但是现在国内有机聚合物阴极钽电容器只有表面贴装的片式树脂模压结构的产 品，这种产品采用树脂模压封装，未做到全密封，在贮存以及使用过程中易受潮导致性能变 化，同时因其体积较小，电压以及容量范围无法做大，尚无法应用于航天、航空等高端领域。 而国内航天、航空等领域已经开始禁用或限用非固体电解质钽电容器，所以现急需一种可 以替代非固体电解质钽电容器的产品，可有效替代非固体电解质钽电容器。因此很有必要 对现有的有机聚合物阴极钽电容器加以改进。 通过专利检索和非专利文献检索，尚没发现有与本专利技术相同技术的文献报道，与 本专利技术相关的主要有以下几个： 1、专利号为CN201310484448. 0,名称为高分子聚合钽电容器阴极制备方法的专利技术 专利，该专利公开了一种高分子聚合钽电容器阴极制备方法，旨在提供一种在制备导电高 分子聚合层之前先对阳极钽块进行表面预处理，以提高PEDOT导电薄膜质量的方法。其技 术方案是将表面附着Ta205介质氧化膜的阳极钽块浸于电导率为30?100 μ S/cm的预处 理液中，浸渍5?15min后按1?2 mm /min的速度取出；所述预处理液由下列体积百分数 的原料配制而成：硅烷偶联剂1?10%、冰乙酸0. 5?5%、水85?98. 5%。 2、专利号为CN201320516776.X，名称为一种超低ESR片式高分子固体电解质电 容器的技术专利，该专利公开了一种低ESR片式高分子固体电解质电容器，包括芯体 和引线；五氧化二钽层设置于所述芯体之上，高分子导电层设置于所述五氧化二钽层上，碳 层设置于所述高分子导电层上，银层设置于所述碳层上，环氧树脂层设置于所述银层上；所 述引线为两根，所述引线与芯体相连，将电容量引出。 3、专利号为CN200810004151. 9，名称为钽电容器的制造方法的专利技术专利，该专 利公开了一种制造钽电容器的方法，其中高性能钽电容器是利用更简单和经济的设备通过 更简化和更高效的方法制造的。制造钽电容器的方法包括：通过烧结钽粉末来制备钽颗粒； 氧化钽颗粒以在其表面上形成介电层；在表面上有介电层形成的钽颗粒上形成聚合物层； 以及将表面上有聚合物层形成的钽颗粒浸入在聚合物悬浮液中以进行化学重整。 4、论文《聚合物阴极钽电解电容器被膜技术研究》，作者杨文耀等，发表刊物《功 能材料》2011年03期，该论文研究了以导电聚合物PEDOT作为阴极材料的高频低ESR有 机片式固体钽电解电容器的被膜技术，重点讨论不同的聚合温度、掺杂浓度和驱溶温度对 降低片式固体钽电解电容器ESR的影响。研究结果表明当聚合温度为0?KTC、掺杂浓度 为3%(W)、驱溶温度80°C时，将得到致密的主链掺杂有效的PE-DOT膜层，从而得到较低的 ESR，并表现出比Mn02片式钽电容器具有更好的频率特性。 上述这些文献虽说都涉及到了或者包括了有机聚合物阴极钽电容器，但都没有提 到如何改变现在有机聚合物阴极钽电容器所存在密封不严，电压以及容量范围过小的问 题，所以如何提高有机聚合物阴极钽电容器的电压以及容量范围，以及对现有封装方式进 行必要改进，仍有待进一步加以研究。
技术实现思路
本专利技术的目的就是根据目前有机聚合物阴极钽电容器所存在密封不严，电压以及 容量范围过小的问题，提出一种新的聚合物钽电容器及其制备方法，该种聚合物钽电容器 及其制备方法可以有效地解决目前有机聚合物阴极钽电容器所存在密封不严，电压以及容 量范围过小的问题。 本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是： 一种金属外壳封装聚合物钽电容器，包括阴极、阳极和金属外壳，外壳采用绝缘子封 口；所述的阳极有钽芯和钽丝，并通过钽丝引出到壳体外；所述阴极为有机聚合物构成，有 机聚合物构成的阴极包裹在钽芯上，并由焊锡或银膏固定在封闭的金属外壳内，其特点在 于，所述的钽芯为圆柱体，且在钽芯柱状体的两端有圆弧形倒角，以便在钽芯的外表形成厚 度均匀一致、拐角圆滑过渡的有机聚合物阴极层，可有效消除阴阳两极在通电状态下的尖 端放电效应，降低产品的击穿失效比例，提高产品的可靠性；此外，在所述的有机聚合物阴 极层上设有石墨层和银浆层，石墨层和银浆层包裹在有机聚合物阴极层的外表面上，以便 容量的有效引出。 进一步地，所述钽丝是从钽芯中引出，在电容器内部与阳极引出线焊接在一起，阳 极引出线穿过安装在金属壳体上端面的绝缘子，通过绝缘子的中心孔伸出到电容器外面 的，且阳极引出线与绝缘子之间通过焊锡方式进行全密封。 进一步地，所述钽丝是从钽芯中引出，钽丝直接穿过安装在金属壳体上端面的绝 缘子，通过绝缘子的中心孔伸出到电容器外面的，在伸出绝缘子端口与阳极引出线连接，且 阳极引出线与钽丝和绝缘子三者在绝缘子端口通过氩氟焊方式进行全密封焊接在一起。 进一步地，所述有机聚合物材料为聚噻吩或聚吡咯。 进一步地，所述钽芯柱状体的两端有圆弧形倒角为R=I. 5-3. Omm,以保证制作时倒 角和脱模方便为准。 一种制备金属外壳封装聚合物钽电容器的方法，至少包含以下步骤： (1) 阳极制备 选用钽金属粉末，钽金属粉末的粒径大小控制在3-8 μ之间，将钽金属粉末压制成柱 状体，并在柱状体的两端进行圆弧倒角，在高温及真空条件下烧结成多孔基体，制备得钽 -H- 心； (2) 形成介质膜 选用电解质为硼酸、硝酸、磷酸、磷酸二氢铵或乙二醇之类的水溶液作为形成液，用额 定电压2飞倍的形成电压，5飞OmA的电流密度进行恒流升压，到压后再进行恒压降流，然后 在300°C?450°C的高温下进行热处理，形成五氧化二钽介质膜； (3 )有机聚合物阴极制备 将形成好介质膜的钽芯放入装有有机聚合物单体的容器中进行浸渍，并在常温聚合， 反复操作形成阴极层，然后进行石墨层以及银浆层浸渍或涂覆，以引出电容量。 (4)组装电容器 将被覆盖有机聚合物阴极层的钽芯块用银膏或焊锡进行封装，外加金属外壳，用绝缘 子封口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属外壳封装聚合物钽电容器，包括由钽芯制得的阳极、阳极中的钽丝，覆盖在阳极上的介质膜、阳极引线、阴极、外壳，其特征在于：所述阴极采用有机聚合物材料，外壳为金属，外壳采用绝缘子封口。

【技术特征摘要】
1. 一种金属外壳封装聚合物钽电容器，包括由钽芯制得的阳极、阳极中的钽丝，覆盖在 阳极上的介质膜、阳极引线、阴极、外壳，其特征在于：所述阴极采用有机聚合物材料，外壳 为金属，外壳采用绝缘子封口。2. 根据权利要求1所述的金属外壳封装聚合物钽电容器，其特征在于：所述阴极采用 的有机聚合物材料为聚噻吩或聚吡咯。3. 根据权利要求1所述的金属外壳封装聚合物钽电容器，其特征在于：所述钽芯为圆 柱形。4. 根据权利要求1所述的金属外壳封装聚合物钽电容器，其特征在于：所述钽芯为圆 柱形倒角结构。5. 根据权利要求3或4任一所述的金属外壳封装聚合物钽电容器，其特征在于：所述 阳极引线穿过绝缘子，钽丝与阳极引线的焊接点在电容器内部；所述阳极引线与绝缘子焊 接方式为焊锡封口。6. 根据权利要求3或4任一所述的金属外壳封装聚合物钽电容器，其特征在于：所述 钽丝穿过绝缘子，钽丝与阳极引线的焊接点在电容器外部；所述钽丝与绝缘子焊接方式为 氩氟焊封口。7. 根据权利要求1所述的金属外壳封装聚合物钽电容器，其特征在于：所述金属为银、 铜、钽或铝中的任一种。8. 根据权利要求1所述的金属外壳封装聚合物钽电容器，其特征在于：所述有机聚合 物材料覆盖在介质膜外层；所述外壳将被覆好有机聚合物阴极层的钽芯块封装采用银膏或 焊锡。9. 一种制备权利要求5所述金属外壳封装聚合物钽电容器的方法，其特征在于包含以 下步骤： (1) 阳极制备 选用钽金属粉末，压制成圆柱形或圆柱形倒角结构，在高温及真空条件下烧结成多孔 基体； (2) 形成介质膜 选用电解质为硼酸、硝酸、磷酸、磷酸二氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：易金锋，王俊其，
申请(专利权)人：株洲宏达电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43