用于高温高湿度条件下的固体电解电容器制造技术

本发明专利技术涉及一种固体电解电容器，其即使在高温和高湿度水平的极端条件下仍能表现出良好的电气性能。更特别地，电容器包含一电容器元件，该电容器元件包括烧结的多孔阳极体、覆盖阳极体的电介质和覆盖电介质的固体电解质。所述固体电解质包括导电聚合物和有机金属偶联剂。电容器还包括覆盖固体电解质并由疏水性弹性体形成的隔湿层，该疏水性弹性体具有低的表面能，使其不容易被含水介质润湿。

Solid electrolytic capacitors for high temperature and humidity

The invention relates to a solid electrolytic capacitor, which has good electrical performance even under extreme conditions of high temperature and high humidity level. In particular, the capacitor comprises a capacitor element, which comprises a sintered porous anode, a dielectric covered with the anode and a solid electrolyte covered with the dielectric. The solid electrolyte comprises a conductive polymer and an organic metal coupling agent. The capacitor also includes a moisture barrier layer covered with solid electrolyte and formed by a hydrophobic elastomer, which has low surface energy and is not easy to be wetted by an aqueous medium.

【技术实现步骤摘要】
用于高温高湿度条件下的固体电解电容器分案申请本申请为申请号201410487198.0、申请日2014年9月22日、题为“用于高温高湿度条件下的固体电解电容器”的分案申请。
本专利技术涉及固体电解电容器，尤其涉及用于高温高湿度条件下的固体电解电容器。
技术介绍
由于电解电容器(如钽电容器)的体积效率、可靠性和工艺兼容性，它们在电路设计中的应用日益增长。例如，已经开发的一种电容器是固体电解电容器，其包括一钽阳极、介电层和导电聚合物固体电解质。为了帮助保护电容器免受外部环境影响，并为其提供良好的机械稳定性，其通常用环氧树脂进行封装。这种环氧树脂在大多数环境中是合适的，但是它们在某些情况下会变得有问题。例如，某些类型的导电聚合物电解质(例如，PEDT)高度敏感，因为这些聚合物具有在湿气存在下容易氧化的倾向。不幸的是，周围环境中很高水平湿气的存在(例如，约85％的相对湿度或以上)可导致环氧树脂慢慢损坏或降解，最终使少量湿气渗透到电容器内部。即使量很少，湿气也会导致电性能快速劣化。因此，现在需要一种电容器，其在高电湿度环境中具有改善的性能。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方案，其公开了一种包括电容器元件的固体电解电容器，该电容器元件包括烧结的多孔阳极体、覆盖阳极体的电介质、覆盖电介质的固体电解质和覆盖固体电解质的隔湿层。固体电解质包括导电聚合物和有机金属偶联剂，该有机金属偶联剂包含具有至少一个反应基团与金属原子结合的有机链，以及进一步其中，隔湿层包括疏水性弹性体。该电容器还包括与阳极体电连接的阳极端子及与固体电解质电连接的阴极端子。树脂外壳将所述电容器元件封装其中但使阳极端子和阴极端子的至少一部分暴露。本专利技术的其它特征及方面将在下面进行更详细的描述。附图说明本专利技术的完整的和可实施性的披露，包括对于本领域技术人员而言的最佳实施方式，结合附图在说明书剩余部分中进行更具体的阐述，其中：图1是可根据本专利技术形成的电容器的一个实施例的示意图。在本说明书和附图中，附图标记的重复使用表示本专利技术相同或者相似的特征或元件。具体实施方式本领域技术人员理解，目前的讨论仅为示范性实施例的描述，并不是对本专利技术更广泛的方面的限制，本专利技术更广泛的方面将通过示范性结构体现出来。总的来说，本专利技术涉及一种固体电解电容器，即使在高温和高湿度水平的极端条件下仍能够表现出良好的电气性能。更特别地，电容器包含一电容器元件，该电容器元件包括烧结的多孔阳极体、覆盖阳极体的电介质和覆盖电介质的固体电解质。所述固体电解质包括导电聚合物和有机金属偶联剂。该电容器还包括覆盖固体电解质并由疏水性弹性体形成的隔湿层，该疏水性弹性体具有低的表面能，使其不容易被含水介质润湿。例如，如按照ASTMD7490-08测定，该疏水性弹性体与水可具有约90°或以上的前进和/或后退接触角，在一些实施例中，为大约100°或以上，以及在一些实施例中，为大约120°或以上。疏水性弹性体还可具有相对低的水蒸气透过率，例如大约150克每平方米每24小时(“g/m2/24hrs)或以下，在一些实施例中为大约100g/m2/24hrs或以下，以及在一些实施例中为大约0至大约50g/m2/24hrs，如按照ASTMF-1249测定的。本专利技术发现，上述特征的唯一组合可得到在高温和高湿度条件下能够表现出优异性能的电容器。现在将更为详细地说明本专利技术的各种实施例。I.电容器元件A.阳极体可采用具有约2,000微法*伏特/克(“μF*V/g”)至约350,000μF*V/g的比电荷的粉末形成阳极体。正如本领域所熟知的那样，比电荷可以通过将电容乘以采用的阳极氧化电压，然后将此乘积除以阳极氧化前所述阳极体的重量而确定。在一些实施例中，粉末可以具有高的比电荷，例如大约70,000μF*V/g或更高，在一些实施例中，大约是80,000μF*V/g或更高，在一些实施例中，是大约90,000μF*V/g或更高，在一些实施例中，是大约100,000μF*V/g至大约300,000μF*V/g，在一些实施例中，是大约120,000至大约250,000μF*V/g。当然，粉末也可以具有低的比电荷，例如大约70,000μF*V/g或更低，在一些实施例中，大约是60,000μF*V/g或更高，在一些实施例中，是大约50,000μF*V/g或更高，在一些实施例中，是大约2,000μF*V/g至大约40,000μF*V/g，在一些实施例中，是大约5,000至大约35,000μF*V/g。粉末可包含单一颗粒和/或这些颗粒的团块。用于形成粉末的化合物包括阀金属(即能够氧化的金属)或基于阀金属的化合物，如钽、铌、铝、铪、钛及它们的合金、它们的氧化物、它们的氮化物等。例如，阀金属组合物可以包含一铌的导电氧化物，如铌氧原子比为1:1.0±1.0的铌的氧化物，在一些实施方案中，铌氧原子比为1:1.0±0.3，在一些实施方案中，铌氧原子比为1:1.0±0.1，以及在一些实施方案中，铌氧原子比为1:1.0±0.05。例如，铌的氧化物可以是NbO0.7、NbO1.0、NbO1.1和NbO2。这种阀金属氧化物的实例在Fife的美国专利6,322,912、Fife等人的美国专利6,391,275、Fife等人的美国专利6,416,730、Fife的美国专利6,527,937、Kimmel等人的美国专利6,576,099、Fife等人的美国专利6,592,740、Kimmel等人的美国专利6,639,787、Kimmel等人的美国专利7,220,397，及Schnitter的美国专利申请公布2005/0019581、Schnitter等人的美国专利申请公布2005/0103638、Thomas等人的美国专利申请公布2005/0013765中均有所描述。可使用本领域技术人员所熟知的技术来形成所述粉末。例如，前体钽粉可以通过使用还原剂(例如氢、钠、钾、镁、钙等)还原钽盐(例如，氟钽酸钾(K2TaF7)、氟钽酸钠(Na2TaF7)、五氯化钽(TaCl5)等)来形成。可以用多种方法团聚这些粉末，例如通过一个或多个热处理步骤，加热温度从大约700℃到大约1400℃，在一些实施方案中，从大约750℃到大约1200℃，以及在一些实施方案中，从大约800℃到大约1100℃。热处理可在惰性或还原性气氛中进行。例如，热处理可在包含氢或释放氢的化合物(例如，氯化铵、氢化钙、二氢化镁等)的气氛中进行，以部分烧结粉末和减少杂质(例如，氟)的含量。如果需要，团聚也可以在吸气材料(gettermaterial)如镁存在下进行。热处理后，可通过逐步通入空气来钝化高活性的粗糙团块。其它合适的团聚技术也在Rao的美国专利6,576,038、Wolf等人的美国专利6,238,456、Pathare等人的美国专利5,954,856、Rerat的美国专利5,082,491、Getz的美国专利4,555,268、Albrecht等人的美国专利4,483,819、Getz等人的美国专利4,44本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体电解电容器，包括：/n电容器元件，其包括烧结的多孔阳极体、覆盖阳极体的电介质、覆盖电介质的固体电解质和覆盖固体电解质的隔湿层，其中固体电解质包括导电聚合物和有机金属偶联剂，所述有机金属偶联剂包含具有至少一个反应基与金属原子结合的有机链，以及进一步其中隔湿层包括疏水性弹性体；其中疏水性弹性体是硅酮弹性体，所述硅酮弹性体形成自聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷、二甲基二苯基聚硅氧烷、二甲基/甲基苯基聚硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、甲基苯基/二甲基硅氧烷、乙烯基二甲基封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基甲基/二甲基聚硅氧烷、乙烯基二甲基封端的乙烯基甲基/二甲基聚硅氧烷、二乙烯基甲基封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基苯基甲基封端的聚二甲基硅氧烷、二甲基氢封端的聚二甲基硅氧烷、甲基氢/二甲基聚硅氧烷、甲基氢封端的甲基辛基聚硅氧烷、甲基氢/苯基甲基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷，或它们的组合；/n与所述阳极体电连接的阳极端子；/n与所述固体电解质电连接的阴极端子。/n

【技术特征摘要】
20131002 US 14/044,2901.一种固体电解电容器，包括：
电容器元件，其包括烧结的多孔阳极体、覆盖阳极体的电介质、覆盖电介质的固体电解质和覆盖固体电解质的隔湿层，其中固体电解质包括导电聚合物和有机金属偶联剂，所述有机金属偶联剂包含具有至少一个反应基与金属原子结合的有机链，以及进一步其中隔湿层包括疏水性弹性体；其中疏水性弹性体是硅酮弹性体，所述硅酮弹性体形成自聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷、二甲基二苯基聚硅氧烷、二甲基/甲基苯基聚硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、甲基苯基/二甲基硅氧烷、乙烯基二甲基封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基甲基/二甲基聚硅氧烷、乙烯基二甲基封端的乙烯基甲基/二甲基聚硅氧烷、二乙烯基甲基封端的聚二甲基硅氧烷、乙烯基苯基甲基封端的聚二甲基硅氧烷、二甲基氢封端的聚二甲基硅氧烷、甲基氢/二甲基聚硅氧烷、甲基氢封端的甲基辛基聚硅氧烷、甲基氢/苯基甲基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷，或它们的组合；
与所述阳极体电连接的阳极端子；
与所述固体电解质电连接的阴极端子。


2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中所述有机金属偶联剂是有机硅烷。


3.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中所述固体电解质包括一层，该层包括有机金属偶联剂和导电聚合物。


4.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中所述固体电解质包括具有机金属偶联剂的一层，以及包括具有导电聚合物的另一层。


5.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中按照ASTMD7490-08进行测定，疏水性弹性体与水的接触角为...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·辰野，K·青木，
申请(专利权)人：AVX公司，
类型：发明
国别省市：美国;US