用于高溫高濕度條件下的固體電解電容器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種固體電解電容器，其即使在高溫和高濕度水平的極端條件下仍能表現(xiàn)出良好的電氣性能。更特別地，電容器包含一電容器元件，該電容器元件包括燒結(jié)的多孔陽極體、覆蓋陽極體的電介質(zhì)和覆蓋電介質(zhì)的固體電解質(zhì)。所述固體電解質(zhì)包括導電聚合物和有機金屬偶聯(lián)劑。電容器還包括覆蓋固體電解質(zhì)并由疏水性彈性體形成的隔濕層，該疏水性彈性體具有低的表面能，使其不容易被含水介質(zhì)潤濕。

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.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
用于高溫高濕度條件下的固體電解電容器分案申請本申請為申請?zhí)?01410487198.0、申請日2014年9月22日、題為“用于高溫高濕度條件下的固體電解電容器”的分案申請。
本專利技術(shù)涉及固體電解電容器，尤其涉及用于高溫高濕度條件下的固體電解電容器。
技術(shù)介紹
由于電解電容器(如鉭電容器)的體積效率、可靠性和工藝兼容性，它們在電路設(shè)計中的應(yīng)用日益增長。例如，已經(jīng)開發(fā)的一種電容器是固體電解電容器，其包括一鉭陽極、介電層和導電聚合物固體電解質(zhì)。為了幫助保護電容器免受外部環(huán)境影響，并為其提供良好的機械穩(wěn)定性，其通常用環(huán)氧樹脂進行封裝。這種環(huán)氧樹脂在大多數(shù)環(huán)境中是合適的，但是它們在某些情況下會變得有問題。例如，某些類型的導電聚合物電解質(zhì)(例如，PEDT)高度敏感，因為這些聚合物具有在濕氣存在下容易氧化的傾向。不幸的是，周圍環(huán)境中很高水平濕氣的存在(例如，約85％的相對濕度或以上)可導致環(huán)氧樹脂慢慢損壞或降解，最終使少量濕氣滲透到電容器內(nèi)部。即使量很少，濕氣也會導致電性能快速劣化。因此，現(xiàn)在需要一種電容器，其在高電濕度環(huán)境中具有改善的性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施方案，其公開了一種包括電容器元件的固體電解電容器，該電容器元件包括燒結(jié)的多孔陽極體、覆蓋陽極體的電介質(zhì)、覆蓋電介質(zhì)的固體電解質(zhì)和覆蓋固體電解質(zhì)的隔濕層。固體電解質(zhì)包括導電聚合物和有機金屬偶聯(lián)劑，該有機金屬偶聯(lián)劑包含具有至少一個反應(yīng)基團與金屬原子結(jié)合的有機鏈，以及進一步其中，隔濕層包括疏水性彈性體。該電容器還包括與陽極體電連接的陽極端子及與固體電解質(zhì)電連接的陰極端子。樹脂外殼將所述電容器元件封裝其中但使陽極端子和陰極端子的至少一部分暴露。本專利技術(shù)的其它特征及方面將在下面進行更詳細的描述。附圖說明本專利技術(shù)的完整的和可實施性的披露，包括對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言的最佳實施方式，結(jié)合附圖在說明書剩余部分中進行更具體的闡述，其中：圖1是可根據(jù)本專利技術(shù)形成的電容器的一個實施例的示意圖。在本說明書和附圖中，附圖標記的重復使用表示本專利技術(shù)相同或者相似的特征或元件。具體實施方式本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，目前的討論僅為示范性實施例的描述，并不是對本專利技術(shù)更廣泛的方面的限制，本專利技術(shù)更廣泛的方面將通過示范性結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出來?？偟膩碚f，本專利技術(shù)涉及一種固體電解電容器，即使在高溫和高濕度水平的極端條件下仍能夠表現(xiàn)出良好的電氣性能。更特別地，電容器包含一電容器元件，該電容器元件包括燒結(jié)的多孔陽極體、覆蓋陽極體的電介質(zhì)和覆蓋電介質(zhì)的固體電解質(zhì)。所述固體電解質(zhì)包括導電聚合物和有機金屬偶聯(lián)劑。該電容器還包括覆蓋固體電解質(zhì)并由疏水性彈性體形成的隔濕層，該疏水性彈性體具有低的表面能，使其不容易被含水介質(zhì)潤濕。例如，如按照ASTMD7490-08測定，該疏水性彈性體與水可具有約90°或以上的前進和/或后退接觸角，在一些實施例中，為大約100°或以上，以及在一些實施例中，為大約120°或以上。疏水性彈性體還可具有相對低的水蒸氣透過率，例如大約150克每平方米每24小時(“g/m2/24hrs)或以下，在一些實施例中為大約100g/m2/24hrs或以下，以及在一些實施例中為大約0至大約50g/m2/24hrs，如按照ASTMF-1249測定的。本專利技術(shù)發(fā)現(xiàn)，上述特征的唯一組合可得到在高溫和高濕度條件下能夠表現(xiàn)出優(yōu)異性能的電容器?，F(xiàn)在將更為詳細地說明本專利技術(shù)的各種實施例。I.電容器元件A.陽極體可采用具有約2,000微法*伏特/克(“μF*V/g”)至約350,000μF*V/g的比電荷的粉末形成陽極體。正如本領(lǐng)域所熟知的那樣，比電荷可以通過將電容乘以采用的陽極氧化電壓，然后將此乘積除以陽極氧化前所述陽極體的重量而確定。在一些實施例中，粉末可以具有高的比電荷，例如大約70,000μF*V/g或更高，在一些實施例中，大約是80,000μF*V/g或更高，在一些實施例中，是大約90,000μF*V/g或更高，在一些實施例中，是大約100,000μF*V/g至大約300,000μF*V/g，在一些實施例中，是大約120,000至大約250,000μF*V/g。當然，粉末也可以具有低的比電荷，例如大約70,000μF*V/g或更低，在一些實施例中，大約是60,000μF*V/g或更高，在一些實施例中，是大約50,000μF*V/g或更高，在一些實施例中，是大約2,000μF*V/g至大約40,000μF*V/g，在一些實施例中，是大約5,000至大約35,000μF*V/g。粉末可包含單一顆粒和/或這些顆粒的團塊。用于形成粉末的化合物包括閥金屬(即能夠氧化的金屬)或基于閥金屬的化合物，如鉭、鈮、鋁、鉿、鈦及它們的合金、它們的氧化物、它們的氮化物等。例如，閥金屬組合物可以包含一鈮的導電氧化物，如鈮氧原子比為1:1.0±1.0的鈮的氧化物，在一些實施方案中，鈮氧原子比為1:1.0±0.3，在一些實施方案中，鈮氧原子比為1:1.0±0.1，以及在一些實施方案中，鈮氧原子比為1:1.0±0.05。例如，鈮的氧化物可以是NbO0.7、NbO1.0、NbO1.1和NbO2。這種閥金屬氧化物的實例在Fife的美國專利6,322,912、Fife等人的美國專利6,391,275、Fife等人的美國專利6,416,730、Fife的美國專利6,527,937、Kimmel等人的美國專利6,576,099、Fife等人的美國專利6,592,740、Kimmel等人的美國專利6,639,787、Kimmel等人的美國專利7,220,397，及Schnitter的美國專利申請公布2005/0019581、Schnitter等人的美國專利申請公布2005/0103638、Thomas等人的美國專利申請公布2005/0013765中均有所描述?？墒褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)來形成所述粉末。例如，前體鉭粉可以通過使用還原劑(例如氫、鈉、鉀、鎂、鈣等)還原鉭鹽(例如，氟鉭酸鉀(K2TaF7)、氟鉭酸鈉(Na2TaF7)、五氯化鉭(TaCl5)等)來形成?？梢杂枚喾N方法團聚這些粉末，例如通過一個或多個熱處理步驟，加熱溫度從大約700℃到大約1400℃，在一些實施方案中，從大約750℃到大約1200℃，以及在一些實施方案中，從大約800℃到大約1100℃。熱處理可在惰性或還原性氣氛中進行。例如，熱處理可在包含氫或釋放氫的化合物(例如，氯化銨、氫化鈣、二氫化鎂等)的氣氛中進行，以部分燒結(jié)粉末和減少雜質(zhì)(例如，氟)的含量。如果需要，團聚也可以在吸氣材料(gettermaterial)如鎂存在下進行。熱處理后，可通過逐步通入空氣來鈍化高活性的粗糙團塊。其它合適的團聚技術(shù)也在Rao的美國專利6,576,038、Wolf等人的美國專利6,238,456、Pathare等人的美國專利5,954,856、Rerat的美國專利5,082,491、Getz的美國專利4,555,268、Albrecht等人的美國專利4,483,819、Getz等人的美國專利4,44本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種固體電解電容器，包括：/n電容器元件，其包括燒結(jié)的多孔陽極體、覆蓋陽極體的電介質(zhì)、覆蓋電介質(zhì)的固體電解質(zhì)和覆蓋固體電解質(zhì)的隔濕層，其中固體電解質(zhì)包括導電聚合物和有機金屬偶聯(lián)劑，所述有機金屬偶聯(lián)劑包含具有至少一個反應(yīng)基與金屬原子結(jié)合的有機鏈，以及進一步其中隔濕層包括疏水性彈性體；其中疏水性彈性體是硅酮彈性體，所述硅酮彈性體形成自聚二甲基硅氧烷、聚甲基氫硅氧烷、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、二甲基氫封端的聚二甲基硅氧烷、甲基氫/二甲基聚硅氧烷、甲基氫封端的甲基辛基聚硅氧烷、甲基氫/苯基甲基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷，或它們的組合；/n與所述陽極體電連接的陽極端子；/n與所述固體電解質(zhì)電連接的陰極端子。/n

【技術(shù)特征摘要】
20131002 US 14/044,2901.一種固體電解電容器，包括：
電容器元件，其包括燒結(jié)的多孔陽極體、覆蓋陽極體的電介質(zhì)、覆蓋電介質(zhì)的固體電解質(zhì)和覆蓋固體電解質(zhì)的隔濕層，其中固體電解質(zhì)包括導電聚合物和有機金屬偶聯(lián)劑，所述有機金屬偶聯(lián)劑包含具有至少一個反應(yīng)基與金屬原子結(jié)合的有機鏈，以及進一步其中隔濕層包括疏水性彈性體；其中疏水性彈性體是硅酮彈性體，所述硅酮彈性體形成自聚二甲基硅氧烷、聚甲基氫硅氧烷、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、二甲基氫封端的聚二甲基硅氧烷、甲基氫/二甲基聚硅氧烷、甲基氫封端的甲基辛基聚硅氧烷、甲基氫/苯基甲基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷，或它們的組合；
與所述陽極體電連接的陽極端子；
與所述固體電解質(zhì)電連接的陰極端子。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中所述有機金屬偶聯(lián)劑是有機硅烷。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中所述固體電解質(zhì)包括一層，該層包括有機金屬偶聯(lián)劑和導電聚合物。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中所述固體電解質(zhì)包括具有機金屬偶聯(lián)劑的一層，以及包括具有導電聚合物的另一層。


5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體電解電容器，其中按照ASTMD7490-08進行測定，疏水性彈性體與水的接觸角為...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·辰野，K·青木，
申請(專利權(quán))人：AVX公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US