[發明專利]一種超低等效串聯電阻的固體電解電容器及其制造方法

有效

• 申請號: 200810068916.5
• 申請日: 2008-09-17
• 公開（公告）號: CN101350253A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 陸勝;方鳴;梁正書;李仁海;黃波
• 申請（專利權）人: 中國振華（集團）新云電子元器件有限責任公司
• 主分類號: H01G9/15
• 分類號: H01G9/15;H01G9/14;H01G9/025;H01G9/04;H01G9/042;H01G9/008
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司
• 代理人: 徐逸心

技術領域：本發明涉及一種固體電解質電容器及其制造方法，尤其是以鉭、鈮、鈦、鋁等閥金屬為陽極，以導電高分子作為電解質，外表面采用絕緣材料封裝、引出端子從底面引出的立方體形具有超低等效串聯電阻(ESR)固體電解電容器及其制造方法。

背景技術：隨著多媒體信息處理設備向小型化、高速處理化和低功耗方向發展，導致需求小型元件、高度集成度LSIC(高頻率，低電壓)電路，并要求電路間歇性工作，因此對電解電容器提出一系列的新要求，特別是對鉭電解電容器提出了大容量小型化、低等效串聯電阻(ESR)、更好的頻率特性的要求。半導體電路向高速且低電壓方向發展，特別是在高、精、尖電子設備中，時鐘頻率日益提高，為了抑制高頻干擾和電壓波動，急需小型化且大容量的超低ESR解耦濾波器。PDA等信息處理便攜終端裝置日益高性能化和多功能化，由此內部電流的變化非常大，為了消除大電流變動的干擾，也需要大容量超低ESR的鉭電解電容器。目前，高頻低阻抗片式鉭電容器已成為現代電子設備首選的電子元器件之一。

為滿足現代電子技術發展對電解電容器的性能不斷提高的要求，尤其是對高頻低阻抗的要求，電容器生產廠家在鉭電解電容器的設計和材料方面進行了卓有成效的摸索，聚合物固體電解質電容器成為最終的解決方案之一。

最近二十年內，科學研究已充分證實，π-共軛聚合物導電率特別高，因此特別適合作為固體電解質。π-共軛聚合物也稱導電聚合物或合成金屬。由于其優良的加工性能而得到了廣泛的應用。聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚亞苯基等為已知的π-共軛聚合物的實例。20世紀80年代后半期，德國拜爾公司成功地開發了一種新的聚噻吩衍生物聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)簡稱PEDT。PEDT是一種難溶的聚合物但卻具有一些有趣的特性。除具有極高的電導率(約300s/cm)外，PEDT薄膜幾乎是透明的并且在氧化狀態時具有極高的穩定性，因而具有廣泛的應用價值，也是理想的固體電解電容器的電解質材料。目前，導電高分子材料已然成為了新一代電解電容器所使用的電解質的開發潮流。

歐洲專利EP-A-340512說明書中描述了由3，4亞乙基二氧噻吩制成的固體電解質聚3，4亞乙基二氧噻吩(PEDT)的生產方法，以及通過氧化聚合作用將PEDT用于電解電容器中的固體電解質的用途。PEDT作為固體電解電容器中二氧化錳或電荷轉移絡合物的替代物，由于其具有更高的電導率，因此可降低電容器的等效串聯電阻并改善頻率性能。另外在特開平2-130906，U.S.Pat.Nos.5,729,428；5,968,417；6,001,281；6,059,999和6,674,635等許多專利中都涉及到聚合物電解電容器的制造。其主要的方法都是采用將電容器芯子分別浸漬高分子單體和氧化劑溶液(即常說的兩步法)后，在適當條件下使高分子單體聚合，隨后通過清洗除去未反應的單體、氧化劑或聚合物殘渣，如此反復多次以使聚合物膜達到足夠的厚度。采用該方法的高分子單體及氧化劑并未充分混合，因此反應不均勻，無法在電容器表面制得電氣性能優良的聚合物膜。基于該缺點，人們將高分子單體、摻雜劑、氧化劑及溶劑共同混合后形成聚合液(即常說的一步法)，將電容器的芯子直接浸漬在有單體、氧化劑和摻雜劑的混合聚合液中，隨后在一定條件下，隨著溶劑的揮發，單體就會在氧化劑的作用下直接在電容器芯子內部形成導電性高分子聚合物膜。一步聚合法克服了兩步法中單體和氧化劑混合不充分，反應不均勻的缺點，但是由于氧化劑和單體溶液混合會發生聚合反應，導致混合液體的失效，所以混合液體的使用時間很短，浪費很大，成本高。

除了要求低的ESR值外，還要求電解電容器的阻抗性能很大的頻率范圍內保持穩定，即需要對外部應力具有良好的穩定性。特別是在電解電容器制備過程中對電容器進行封裝時會產生很高的機械應力，將使產品的性能劣化。為了緩解外部應力對電容器性能的影響，就需要在電容器陽極塊上制作一層較厚的外層電解質層。本發明人在實驗研究中驚奇的發現，在電容器陽極塊表面制作一層10-50μm厚的導電聚合物層，可能使電容器性能的穩定性得到大大的提高。這也是本發明制造高頻電解電容器的前提。

US?6,001,281在實施例中描述了帶有固體電解質和外層的電容器，該固體電解質由聚亞乙烯基二氧噻吩(PEDT/PSS)原位生成，該外層由PEDT/PSS絡合物制成。但是，這些電容器的特點是具有130mΩ及更高的ESR。

因此，現代電解電容器產品的ESR仍需要進一步降低，為提高產品的穩定性，該產品還應用具有致密外層聚合物層。超低ESR的固體電解電容器將是電解電容器生產研發的主要發展方向。