專利名稱：一種固體電解電容器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體電解電容器的制備方法，更具體地，涉及一種能夠形成與金屬孔隙的尺寸及電容器的形狀無(wú)關(guān)的均勻的聚合物膜的固體電解電容器的制備方法，該方法通過(guò)在金屬片的表面上直接形成導(dǎo)電聚合物層從而使所述電容器的容量最大化。
背景技術(shù)：
一般而言，固體電解電容器是既用于中斷直流電流因此使交流電流通過(guò)又用于累積電荷的電子元件。鉭電容器是固體電解電容器中最典型的電容器，通常既用于額定電壓使用范圍低的應(yīng)用電路中又用于一般的工業(yè)設(shè)備中。更具體地，鉭電容器通常用于減小具有不良頻率特性的電路或者便攜式通訊設(shè)備的噪音。在制備固體電解電容器的相關(guān)技術(shù)方法中，首先，在金屬的表面上形成介電層，然后，通過(guò)電化學(xué)聚合的方法在所述介電層上形成導(dǎo)電聚合物層。在這種情況下，為了使可能具有非導(dǎo)體特性的所述介電層具有導(dǎo)電性，預(yù)先通過(guò)化學(xué)氧化聚合然后再進(jìn)行電化學(xué)聚合形成導(dǎo)電聚合物層。在相關(guān)技術(shù)制備方法中，由于是在非導(dǎo)電的介電層的表面上形成導(dǎo)電聚合物，因此在該介電層的整個(gè)表面上均勻地形成導(dǎo)電聚合物膜是很困難的，以致難以形成電極，結(jié)果導(dǎo)致容量可用率(implementation rate)有限，并且，為了在該非導(dǎo)電的介電層表面形成該導(dǎo)電聚合物膜，需要多個(gè)工藝?yán)缁瘜W(xué)氧化聚合和電化學(xué)聚合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種固體電解電容器的制備方法，該方法是通過(guò)在金屬片的表面上直接形成導(dǎo)電聚合物層，然后通過(guò)陽(yáng)極氧化在所述金屬片和所述導(dǎo)電聚合物層之間形成介電層，從而使該電容器的容量最大化。根據(jù)本發(fā)明提供的一種固體電解電容器的制備方法，該方法包括在金屬片的表面上形成導(dǎo)電聚合物層，然后在所述金屬片和所述導(dǎo)電聚合物層之間形成介電層。所述介電層可以通過(guò)陽(yáng)極氧化所述金屬片來(lái)形成。所述介電層可以通過(guò)將表面形成有所述導(dǎo)電聚合物層的金屬片浸漬在電解質(zhì)溶液中來(lái)形成。所述導(dǎo)電聚合物層可以通過(guò)電聚合來(lái)形成。在所述導(dǎo)電聚合物層形成過(guò)程中，所述導(dǎo)電聚合物層可以通過(guò)將所述金屬片浸漬在含有聚合物單體和氧化劑的溶液中以在所述金屬的表面上進(jìn)行聚合來(lái)形成。所述單體可以選自由噻吩基、酰亞胺基、吡咯基、苯胺基和呋喃基單體組成的組，氯化鐵或過(guò)硫酸銨可以用作所述氧化劑。選自鉭(Ta)、鋁(Al)或鈮(Nb)中的任何一種可以用作所述金屬。所述金屬片可以有尺寸為0. 01-10 μ m的孔隙。
以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的上述的以及其它的觀點(diǎn)、特點(diǎn)和其他優(yōu)勢(shì)
變得更易于理解，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解電容器的剖視圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解電容器的制備方法的示意圖；圖3是闡明根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解電容器的制備方法的流程圖； 以及圖4是顯示根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的一種固體電解電容器的制備方法示意圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地描述。然而，可以以許多不同的形式概括本發(fā)明但不應(yīng)該理解為以此處提出的實(shí)施方式限定本發(fā)明。恰恰相反，提供了這些實(shí)施方式是為了公開更徹底和全面，并且將充分地向本領(lǐng)域技術(shù)人員表達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清楚，所述形狀和尺寸可能被夸大了，并且全文將使用同一參考數(shù)字來(lái)標(biāo)明相同或相似的部件。圖4是顯示根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的固體電解電容器的制備方法的示意圖。如圖4所示，首先，為了在金屬片10的表面上形成介電層11，通過(guò)陽(yáng)極氧化形成電介質(zhì)氧化物膜(dielectric oxide film)。接著，為了使具有電介質(zhì)和非導(dǎo)體雙重特性的電解質(zhì)氧化膜具有導(dǎo)電性，以通過(guò)電化學(xué)聚合將導(dǎo)電聚合物作為所述電容器的負(fù)極(或陰極)，通過(guò)化學(xué)氧化聚合預(yù)先形成導(dǎo)電聚合物層12。這里，通過(guò)化學(xué)氧化聚合的所述導(dǎo)電聚合物層12的形成通過(guò)使用聚合物單體和氧化劑重復(fù)進(jìn)行多次。然后，將由特定材料制成的外部電極應(yīng)用于通過(guò)化學(xué)地完成所述導(dǎo)電聚合物層12 的形成而獲得的元件的上部，并通過(guò)恒電流法(或者恒流工藝)在表面進(jìn)行電化學(xué)聚合以形成聚合物層。此后，通過(guò)本領(lǐng)域公知的常規(guī)方法制備固體電解電容器。然而，正如上面提到的，在相關(guān)技術(shù)制備固體電解電容器的方法中，在所述介電層的整個(gè)表面上均勻地形成導(dǎo)電聚合物膜是很困難的，容量可用率是有限的，并且需要多個(gè)工藝?yán)缁瘜W(xué)氧化聚合和電化學(xué)聚合。結(jié)合附圖，將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解電容器的剖視圖。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解電容器的制備方法的示意圖。圖3是闡明根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解電容器的制備方法的流程圖。結(jié)合圖2和圖3，根據(jù)本實(shí)施方式的固體電解電容器的制備方法包括在金屬片 100的表面上形成導(dǎo)電聚合物層102 (S100)；以及在所述金屬片100和所述導(dǎo)電聚合物層 102之間形成介電層101 (SlOl)。
在所述金屬片100的表面上形成所述導(dǎo)電聚合物層102 (S100)中，所述導(dǎo)電聚合物層102可以通過(guò)電聚合在所述金屬片100的表面上形成，以及所述金屬片100可以浸漬在含有導(dǎo)電聚合物單體102和氧化劑的溶液中以在該金屬片100的表面上進(jìn)行聚合。所述導(dǎo)電聚合物層102為作為所述固體電解電容器的負(fù)電極層而形成，所述導(dǎo)電聚合物層102需要有導(dǎo)電性。至于所述導(dǎo)電聚合物層102，可以使用任何導(dǎo)電聚合物，只要該導(dǎo)電聚合物能被用作為負(fù)極即可。因此，可以使用例如聚噻吩、聚酰亞胺、聚吡咯、聚苯胺和聚呋喃中的任何一種。這里，所述單體可以選自由噻吩基、酰亞胺基、吡咯基、苯胺基和呋喃基單體組成的組。所述氧化劑是一種供電子體，該氧化劑提供電子至聚合的聚合物，以使所述聚合物具有所期望的導(dǎo)電性。所述氧化劑可以為例如氯化鐵或過(guò)硫酸銨。關(guān)于用作所述固體電解電容器的正極(或陽(yáng)極)的所述金屬，可以使用選自鉭 (Ta)、鋁(Al)或鈮(Nb)中的任何一種。在本實(shí)施方式中，在所述金屬片100的表面上形成導(dǎo)電聚合物層102(S100)之后，進(jìn)行陽(yáng)極氧化以便在所述金屬片100的表面和所述導(dǎo)電聚合物層102之間形成介電層 (SlOl)。通過(guò)陽(yáng)極氧化形成所述電解質(zhì)氧化物膜的過(guò)程按照一般方法來(lái)進(jìn)行。也就是說(shuō)，將由與所述金屬片100相同的材料制成的正極導(dǎo)線103插入到所述金屬片100的上端部分，并且將該正極導(dǎo)線103用作正極，以及陽(yáng)極氧化是在一定的溫度條件下，在磷酸水溶液中，在具有形成于其上的所述導(dǎo)電聚合物層102的所述金屬片100上進(jìn)行，以在所述金屬片100和所述導(dǎo)電聚合物層102之間形成該電解質(zhì)氧化物膜(SlOl)。從而，可以制備其中所述金屬片100、所述介電層101，以及所述導(dǎo)電聚合物層102依次形成的普通的固體電解電容器(S102)。所述介電層101通過(guò)利用所述導(dǎo)電聚合物的結(jié)構(gòu)特性在所述金屬片100和所述導(dǎo)電聚合物層102之間形成。也就是說(shuō)，因?yàn)樗鰧?dǎo)電聚合物膜上有可讓材料通過(guò)的小孔隙， 所述電解質(zhì)氧化物膜可以通過(guò)陽(yáng)極氧化在所述導(dǎo)電聚合物層102的內(nèi)部形成。在通過(guò)根據(jù)上述描述的本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解電容器的制備方法制備的固體電解電容器中，不同于相關(guān)技術(shù)，本發(fā)明的方法是在在所述金屬片100的表面上形成介電層101之前，先在所述金屬片100的表面上形成所述導(dǎo)電聚合物層102，所以所述導(dǎo)電聚合物膜能夠均勻地在所述金屬片100的表面上形成。因此，即便在金屬片上具有尺寸為0. 01-10 μ m的孔隙的情況下，導(dǎo)電聚合物膜也能夠容易地在所述金屬片上形成，而與上述孔隙的尺寸無(wú)關(guān)。而且，因?yàn)椴恍枰谒鼋殡妼拥谋砻嫔闲纬捎糜陔娋酆系膶?dǎo)電聚合物膜，所以就不需要相關(guān)技術(shù)中的包括通過(guò)在介電層的表面上重復(fù)進(jìn)行化學(xué)氧化聚合和電化學(xué)聚合以形成導(dǎo)電聚合物膜的多個(gè)工藝，由此可以簡(jiǎn)化該制備方法。也就是說(shuō)，在本發(fā)明中不需要在非導(dǎo)體介電層的表面上形成所述導(dǎo)電聚合物膜所需要的多個(gè)工藝。
在根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解電容器的制備方法中，因?yàn)樗鰧?dǎo)電聚合物膜是直接在所述金屬片的表面上形成的，所以能夠均勻地形成所述聚合物膜，然后通過(guò)陽(yáng)極氧化在所述金屬片和所述導(dǎo)電聚合物膜之間形成所述介電層，因此電容器容量最大化，而與所述孔隙的尺寸和所述電容器的形狀無(wú)關(guān)。如上所述，在由根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解電容器的制備方法制備的固體電解電容器中，導(dǎo)電聚合物層能夠均勻地形成，這是因?yàn)樵搶?dǎo)電聚合物層是直接在所述金屬片的表面上形成的，并且因?yàn)椴恍枰谒鼋殡妼拥谋砻嫔闲纬呻姌O，因此簡(jiǎn)化了制備方法。另外，因?yàn)榫酆衔锬つ軌蚓鶆虻匦纬桑c所述金屬片的孔隙尺寸和所述電容器的形狀無(wú)關(guān)，因此能夠使電容器的容量最大化。盡管本發(fā)明表明且描述了相關(guān)的實(shí)施方式，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是， 在不背離所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以做出不同的修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種固體電解電容器的制備方法，該方法包括在金屬片的表面上形成導(dǎo)電聚合物層；以及在所述金屬片和所述導(dǎo)電聚合物層之間形成介電層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述介電層通過(guò)陽(yáng)極氧化所述金屬片形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述介電層通過(guò)將表面形成有所述導(dǎo)電聚合物層的金屬片浸漬在電解質(zhì)溶液中形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)電聚合物層通過(guò)電聚合形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述導(dǎo)電聚合物層的形成過(guò)程中，所述導(dǎo)電聚合物層是通過(guò)將所述金屬片浸漬在含有導(dǎo)電聚合物單體和氧化劑的溶液中以在所述金屬片的表面上進(jìn)行聚合而形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述單體選自由噻吩基、酰亞胺基、吡咯基、苯胺基和呋喃基單體組成的組。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述氧化劑為氯化鐵或過(guò)硫酸銨。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬片是由選自鉭、鋁或鈮中的任何一種制成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述金屬片具有尺寸為 0. 01-10 μ m 的孔隙。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固體電解電容器的制備方法，該方法包括在金屬片的表面上形成導(dǎo)電聚合物層；以及在所述金屬片和所述導(dǎo)電聚合物層之間形成介電層。因?yàn)樗鰧?dǎo)電聚合物層是直接在所述金屬片的表面上形成的，所以所述導(dǎo)電聚合物層能夠均勻地形成，而且，因?yàn)椴恍枰诮殡妼拥谋砻嫔闲纬呻姌O，從而減少了工藝過(guò)程。另外，形成的均勻的聚合物膜與所述金屬片的孔隙尺寸和所述電容器的形狀無(wú)關(guān)，因此電容器的容量最大化。
文檔編號(hào)H01G9/04GK102543453SQ20111030643
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者洪政吾, 趙在范, 趙泰衍, 金冠亨 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社