專利名稱：帶多個陰極端子的固體電解電容器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容器裝置，尤其是帶多個陰極端子的固體電解電容器組件。
背景技術(shù)：
固體電解電容器(例如，鉭電容器)對電子電路的小型化做出了主要貢獻(xiàn)，它使此類電子電路可在極端環(huán)境中應(yīng)用。許多傳統(tǒng)的固體電解電容器由表面貼裝到印刷電路板上的端子構(gòu)成。例如，金屬引線框架通常配備陽極端子和陰極端子。陽極端子可能包括向上朝電容器彎曲且焊接到陽極引出線上的部分。陰極端子呈扁平狀且接收電容器的底部表面。然而，此類傳統(tǒng)固體電解電容器的一個問題是，由于電流流過電阻焊接缺陷(resistive imperfection)，紋波頻率會在電容器內(nèi)產(chǎn)生損害性的熱量，導(dǎo)致等效串聯(lián)電阻(ESR)相對較高。因此，目前需要一種改進的固體電解電容器組件。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中，其公開了一種固體電解電容器，包括一電容器元件，所述電容器元件包括一陽極、一覆蓋在所述陽極上的介質(zhì)層及一包括固體電解質(zhì)且覆蓋在所述介質(zhì)層上的陰極。陽極引線從電容器元件向一個方向引出，并與陽極電連接。第一陽極端子與陽極引線電連接。該組件還包括第一陰極端子和第二陰極端子，所述第一陰極端子包含一與電容器元件下表面大體平行并與其電接觸的第一部件，所述第二陰極端子包含一與電容器元件上表面大體平行并與其電接觸的第二部件。在本發(fā)明的另一實施例中，其公開了一種制造電容器組件的方法。所述方法包括提供一固體電解電容器元件，從所述固體電解電容器元件沿一個方向引出陽極引線；將電容器元件固定在包含第一陽極端子和第一陰極端子的第一引線框架上，其中所述第一陰極端子包含一與電容器元件下表面大體平行并與其電接觸的第一部件，所述第一陽極端子包括一接收第一陽極引線的凹槽；陽極引線與第一陽極端子電連接；將第二引線框架固定在包含第二陰極端子的電容器元件的上面，其中第二陰極端子包含一與電容器元件上表面大體平行并與其電接觸的第二部件；所述第一陰極端子、第二陰極端子與電容器元件電連接。本發(fā)明的其他特征將在下述內(nèi)容中作更為詳細(xì)的說明。


本發(fā)明的完整和具體說明，包括對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言的最佳實施例，將參考附圖在余下的說明書中進行更具體的描述。在本發(fā)明的說明書及附圖中，同一附圖標(biāo)記表示相同或者相似部件。其中
圖1是將電容器元件安裝到第一陽極端子和第一陰極端子上的一個實施例的透視圖； 圖2是包含圖1所示安裝有第一陽極和陰極端子的電容器元件的組件透視圖； 圖3是將圖2所示電容器組件安裝到第二陽極端子和第二陰極端子上的一個實施例的透視圖；圖4是包含圖1所示安裝有第一、第二陽極端子及第一、第二陰極端子的電容器元件的組件透視圖5是圖4所示電容器組件的側(cè)視圖。
具體實施例方式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，下面的內(nèi)容僅為本發(fā)明的示范性實施例的描述，并不是對本發(fā)明保護范圍的限制。通常來說，本發(fā)明涉及一種電容器組件，其包括固體電解電容器元件、從電容器元件引出的陽極引線、第一、第二陰極端子及一陽極端子。所述第一陰極端子包含一與電容器元件的下表面大體平行并且與其電接觸的第一部件，所述第二陰極端子包含一與電容器元件的上表面大體平行并且與其電接觸的第二部件。通過所述“夾心”結(jié)構(gòu)，陰極端子與電容器元件間的表面接觸程度增大，有助于散熱，使其能夠在通常會導(dǎo)致過熱的較高電流下工作。所述端子還可以增加機械支撐。參照圖4及圖5，在一個實施例中，電容器組件30包括第一陰極端子72和第二陰極端子172，它們與電容器元件33電連接。具體來說，所述第一陰極端子72包含一與電容器元件33的下表面39大體平行并且與其電接觸的第一部件73。第一陰極端子72還可包括一部件74。盡管圖示為“扁平”結(jié)構(gòu)，部件74還可與第一部件73互成一定的角度(例如， 大體垂直)并可以選擇性的與電容器元件33的后表面38電接觸。這樣，部件74可形成一個孔76，以便于彎曲。盡管描述為一個整體，但是，應(yīng)該理解為所述部件可為分立部件，可直接或者通過其它導(dǎo)電元件(例如，金屬)連接在一起。同樣，第二陰極端子172包括一與電容器元件33的上表面37大體平行并且與其電接觸的第二部件173。如上所述，第二陰極端子172還可包括一部件174，其可以為“扁平”形或與第二部件173互成一角度(例如，大體垂直)并可以選擇的與電容器元件33的后表面38電接觸。如圖所示，電容器組件還包括一第一陽極端子62，其與電容器元件33的陽極引線 16電接觸。陽極引線16 (例如，導(dǎo)線、薄片等)從電容器元件33的任一表面引出，例如前表面36、后表面38、上表面37和/或下表面39。例如，在圖示的實施例中，引線16以嵌入導(dǎo)線的形式從電容器元件33的前表面36沿著縱向“A”方向引出。陽極引線16由導(dǎo)電材料構(gòu)成，例如鉭、鈮、鎳、鋁、鉿、鈦等，及其氧化物和/或氮化物。引線16與電容器元件33的陽極電連接，可采用多種公知的連接方式連接，例如通過電阻或者激光焊接連接，在成型過程中(例如，在燒結(jié)之前)將引線16嵌入陽極中。在圖示的實施例中，第一陽極端子62包含一第三部件64，其與導(dǎo)線16的引出方向成一定角度。例如，第三部件64與縱向“A”方向大體上垂直(例如，90° 士 5° )。第三部件64的上表面53有一凹槽51 (參照圖1)，以接收陽極引線16。若需要的話，第三部件 64還可以設(shè)一開口 69，便于陽極端子62與電容器元件33連接時的操作。開口 69可設(shè)在相對的弧形表面之間，以增加強度(參照圖3)。第一陽極端子62還可包含一任選的第四部件63，其大體上與電容器元件33的下表面39平行并且與第三部件64大體上垂直。第四部件63在所得到的電容器組件中可以保持“扁平”結(jié)構(gòu)，或者按要求彎成有角度的結(jié)構(gòu)。盡管，上文中描述為一個整體，但是，應(yīng)該理解為，所述部件可為分立部件，可直接或者通過導(dǎo)電元件(例如，金屬)連接在一起。還可任選采用一第二陽極端子162。在圖示的實施例中，第二陽極端子162包含一第五部件164，其與引線16的引出方向呈一定角度(例如，第五部件164與縱向“A”方向大體上垂直)。第五部件164的下表面153設(shè)有一凹槽151 (參照圖3)，以接收陽極引線16。 第五部件164還可設(shè)有一開口 169，便于陽極端子162的連接操作(參照圖3)。如上所述， 同樣的，第二陽極端子162還可包括一個任選的第六部件163，所述第六部件163大體上與電容器元件33的下表面39平行并且與第五部件164大體上垂直。第六部件163在所得到的電容器組件中可保持“扁平”結(jié)構(gòu)，或者按要求彎成有角度的結(jié)構(gòu)。本專利中陽極端子上的凹槽51和151位于特定的表面上。但是，應(yīng)該理解，凹槽還可以設(shè)定在各自陽極端子的其他表面上。進一步說，每個陽極端子上可設(shè)定一個以上凹槽，尤其在那些采用多個陽極引線的實施例中。更進一步說，還可以采用更多的端子，所述端子可以帶有或者不帶有此類凹槽。無論如何，第一和第二陽極端子上的凹槽51和151可以配合在一起，以便陽極引線16從中通過。更為具體地說，陽極引線16的下部16a可位于凹槽51附近，陽極引線16的上部16b位于凹槽151附近。凹槽51和151的形狀和尺寸可以根據(jù)需要改變，以容納陽極引線16的相應(yīng)部分。例如，在圖示的實施例中，凹槽51和151 為彎曲形狀，當(dāng)配合時，互相結(jié)合形成一橢圓或者圓形槽孔，以容納圓柱形陽極引線16。當(dāng)然，也可以采用其他的形狀或者尺寸。由配合凹槽形成的槽孔的典型形狀可能包括，例如， 圓形、橢圓形、卵形、長方形、菱形、方形等。同樣，凹槽本身的典型形狀可能包括，例如，彎曲形狀(例如，U形、半圓形等)、V形等。可采用任一種導(dǎo)電材料形成前文所述的端子，比如導(dǎo)電金屬(例如，銅、鎳、銀、鋅、 錫、鈀、鉛、銅、鋁、鉬、鈦、鐵、鋯、鎂及它們的合金)。優(yōu)選的導(dǎo)電金屬包括，例如，銅、銅合金(例如，銅-鋯、銅-鎂、銅-鋅或者銅-鐵合金)、鎳，以及鎳合金(例如，鎳-鐵合金)。 通常需選擇端子的厚度，以將電容器的厚度降至最低。例如，端子的厚度變化范圍約為 0. 05-lmm,在一些實施例中約為0. 05_0. 5mm，或者約為0. 07_0. 2mm。一種導(dǎo)電材料實例為德國Wieland公司提供的銅_鐵合金金屬板。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的那樣，如果需要的話，端子的表面還可以電鍍有鎳、銀、金、錫等，以便保證成品可以安裝在電路板上。在一個具體實施例中，兩個端子的表面都分別閃鍍有鎳層和銀層，同時，貼裝表面還鍍有一錫焊層。下面結(jié)合圖1-3來具體描述電容器元件與端子的連接方式。為了簡潔起見，僅描述單個電容器組件的形成過程。然而，應(yīng)該理解的是，引線框架可包含插入各電容器組件的多個端子。如上所述，圖1示出了第一引線框架的一部分，包含第一陽極端子62和第一陰極端子72。應(yīng)該理解的是，圖中僅給出了引線框架的一部分，引線框架通常還包括圖中未明確顯示的其他部件。例如，端子可以首先通過一金屬薄片連接，所述金屬薄片隨后在電容器制造過程中移除。圖1所示的第一引線框架采用如下結(jié)構(gòu)其中第一部件64從部件63向上彎曲， 陰極端子72為“扁平”結(jié)構(gòu)。如圖1中的方向箭頭所示，電容器元件33按該方向放置，使其下表面39與第一陰極端子72的部件73接觸，陽極引線16被凹槽51接收。若需要的話，第一陰極端子72和電容器元件33之間可以涂上導(dǎo)電粘合劑(未顯示)，以提高連接程度。導(dǎo)電粘合劑可包括，例如，包含樹脂組合物的導(dǎo)電金屬顆粒。所述金屬顆粒可以為銀、銅、金、鉬、鎳、鋅、鉍等。所述樹脂組合物包括熱固性樹脂(例如，環(huán)氧樹脂)、固化劑(例如， 酸酐)和偶聯(lián)劑(例如，硅烷偶聯(lián)劑)。一種特別合適的粘合劑是Emerson and Cuming公司的“Amicon CE3513”載銀環(huán)氧樹脂。其他合適的導(dǎo)電粘合劑在Osako等人的申請公開號為 2006/0038304的美國專利中有所描述，對于所有目的上述專利全文引入作為參考。陽極引線16采用本領(lǐng)域熟知的任何技術(shù)，例如機械焊接、激光焊接和導(dǎo)電粘合劑等在凹槽51處與第一端子62電連接。在一個實施例中，例如，陽極引線16焊接(例如，激光焊接)在凹槽51處。一旦形成圖2所示的“預(yù)裝配組件”，可在其上連接第二引線框架。更具體地說，如圖3所示的第二引線框架的結(jié)構(gòu)如下，其中第二部件164從部件163處向上彎曲，第二陰極端子172為“扁平”結(jié)構(gòu)。如圖3中的方向箭頭所示，電容器元件33按該方向放置，使其上表面37與第二陰極端子172的部件173接觸，陽極引線16被凹槽151接收。若需要的話， 在電容器元件33和第二陰極端子172間涂上導(dǎo)電粘合劑(未顯示)，以提高連接程度。陽極引線16采用任何本領(lǐng)域熟知的技術(shù)手段，例如機械焊接、激光焊接、導(dǎo)電粘合劑等在凹槽 151處與第二端子162電連接。在一實施例中，例如，陽極引線16采用導(dǎo)電粘合劑連接在凹槽151處。采用的任一導(dǎo)電粘合劑可通過公知技術(shù)進行固化，例如，可采用熱壓來施加熱量和壓力，以保證電容器元件33與第一陰極端子72、第二陰極端子172及第二陽極端子162 適當(dāng)連接。最終的電容器組件30如圖4所示。一旦電容器元件連好后，引線框架封裝在一個樹脂外殼58 (參照圖5)內(nèi)，所述外殼內(nèi)填充有二氧化硅或者其他任何已知的封裝材料。外殼的長度和寬度可以根據(jù)指定應(yīng)用的要求而改變。合適的外殼包括，例如，“A”、“B”、“F”、“G”、“H”、“J”、“K”、“L”、“M”、“N”、 “P”、“R”、“S”、“T”、“W”、“Y”、或者“X”類型(AVX公司)。封裝后，與第一陽極端子62和第一陰極端子72對應(yīng)的暴露部分262和272可以修剪和/或沿著外殼58的外部彎曲(例如， 成大概90°角度)。同樣，與第二陽極端子162和第二陰極端子172對應(yīng)的暴露部分362和 372可以修剪和/或沿著外殼58的外部彎曲(例如，成大概90°角度)。以上述方式完成的電容器組件30的暴露部分可以形成J形引腳，但是，根據(jù)本發(fā)明，還可以形成任何其他的公知形狀。上述及本專利列出的電容器組件中采用的電容器元件一般包括一陽極、電介質(zhì)及固體電解質(zhì)。所述陽極由具有高比荷，例如大約5，000 PF*V/g或以上，在一些實施例中大約25，000或以上，在一些實施例中大約40,000 PF*V/g或以上，在一些實施例中大約70，000 μΡ^ν/g- 200,000 PF*V/g或以上的閥金屬組合物構(gòu)成。所述閥金屬組合物包括一種閥金屬(即能夠氧化的金屬)或者基于閥金屬的化合物，例如，鉭、鈮、鋁、鉿、鈦及它們的合金、它們的氧化物、它們氮化物等。例如，閥金屬組合物可包括一導(dǎo)電的鈮的氧化物，例如，鈮與氧的原子比為1:1.0 士 1.0，在一些實施例中為1:1.0 士 0.3，在一些實施例中為1:1. 0士0. 1，在一些實施例中為1:1. 0士0. 05的鈮氧化物。例如，鈮氧化物可以是NbOa7、 NbOifNbOu和他02。在優(yōu)選的實施例中，組合物包含NbOu，它是一種導(dǎo)電的鈮氧化物，甚至在高溫?zé)Y(jié)后仍能保持化學(xué)性能穩(wěn)定。所述閥金屬氧化物的實例可參考Fife的專利號為6，322，912、Fife等人的專利號為6，391，275、Fife等人的專利號為6，416，730、Fife的專利號為6，527，937,Kimmel等人的專利號為6，576，099,Fife等人的專利號為6，592，740 及Kimmel等人的專利號為6，639，787、Kimmel等人的專利號為7，220，397的美國專利及Schnitter的申請公開號為2005/0019581、Schnitter等人的申請公開號為2005/0103638 及Thomas等人的申請公開號為2005/0013765的美國專利，對于所有目的上述專利均以全文引入作為參考。陽極的形成一般采用傳統(tǒng)的制造程序。在一個實施例中，先選擇具有特定粒徑的鉭或者鈮氧化物粉末。例如，顆粒可為片狀、角狀、節(jié)狀及上述混合體或者變體。顆粒的篩分粒度分布至少為大約60目，在一些實施例中大約為60目到325目，一些實施例中大約為100目到200目。進一步來說，比表面積大約為0.1-10. 0m2/g，在一些實施例中大約為0. 5-5. 0m2/g，在一些實施例中大約為1. (Γ2. 0m2/g。所述“比表面積”是指按照《美國化學(xué)會志》1938年第60卷309頁上記載的Bruanauer、Emmet和Teller發(fā)表的物理氣體吸附(B.E.T.)法測定的表面積，吸附氣體為氮氣。同樣，體積(或者斯科特)密度一般大約為 0. 1-5. Og/cm3，在一些實施例中大約為0. 2-4. Og/cm3，一些實施例中大約為0. 5-3. 0 g/cm3。為了便于制造陽極，在導(dǎo)電顆粒中還可以加入其它成分。例如，導(dǎo)電顆?？蛇x擇性的與粘結(jié)劑與/或潤滑劑混合，以保證在壓制成陽極體時各顆粒彼此適當(dāng)粘結(jié)在一起。合適的粘結(jié)劑包括樟腦、硬脂酸和其它皂質(zhì)脂肪酸、聚乙二醇(Carbowax)(聯(lián)合碳化物公司)、 甘酞樹脂(Glyptal)(美國通用電氣公司)、聚乙烯醇、萘、植物蠟以及微晶蠟(精制石蠟)。粘結(jié)劑可在溶劑中溶解和分散。溶劑實例包括水、醇等。粘結(jié)劑和/或潤滑劑的百分含量大約為總質(zhì)量重量的0. 1%-8%。但是，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不一定需要使用粘合劑和潤滑劑。得到的粉末可以采用任一種常規(guī)的粉末壓模機壓緊。例如，壓模機可為采用一模具和一個或多個模沖的單站壓模機?；蛘?，還可采用僅使用單模具和單下模沖的砧型壓模機。單站壓模機有幾種基本類型，例如，具有不同生產(chǎn)能力的凸輪壓力機、肘桿式壓力機/ 肘板壓力機和偏心壓力機/曲柄壓力機，例如可以是單動、雙動、浮動模壓力機、可移動平板壓力機、對置柱塞壓力機、螺旋壓力機、沖擊式壓力機、熱壓壓力機、壓印壓力機或精整壓力機。粉末可在陽極引線(例如，鉭引線)周圍壓制。此外，應(yīng)該進一步意識到的是，在陽極體壓制和/或燒結(jié)后，陽極引線可與陽極體連接(例如焊接)。在壓制后，可在某一溫度(例如大約150°C -500°C )、真空條件下對顆粒加熱幾分鐘，脫除任何粘結(jié)劑/潤滑劑?；蛘?，也可以采用將顆粒與水溶液接觸來脫除粘結(jié)劑/潤滑劑，如Bishop等人的專利號為6，197，252 的美國專利所述，此專利對于所有目的全文引入作為參考。然后，燒結(jié)顆粒，形成多孔的整塊顆粒。例如，在一個實施例中，顆?？稍跍囟却蠹s為1200°C -2000°C之間燒結(jié)，在一些實施例中，顆粒在真空或者惰性氣氛中在溫度大約為1500°C -1800°C燒結(jié)。燒結(jié)時，由于顆粒之間粘結(jié)的增長，顆?？s小。除上述技術(shù)之外，根據(jù)本發(fā)明，陽極還可以采用任何其他技術(shù)手段制造，例如Galvagni的專利號為4，085，435、Sturmer等人的專利號為4，945，452、 Galvagni的專利號為5，198，968,Salisbury的專利號為5，357，399,Galvagni等人的專利號為5，394，295,Kulkarni的專利號為5，495，386,Fife的專利號為6，322，912的美國專利所述技術(shù)手段制造，對于所有目的上述專利均以全文引入作為參考。雖然并不要求，但是，可通過選擇陽極的厚度來改善電容器的電氣性能。例如，陽極的厚度大約小于或等于4毫米，在一些實施例中，陽極的厚度大約為0. 05-2毫米，一些實施例中，陽極的厚度大約為0. 1-1毫米。也可以選擇陽極的形狀，以改善電容器的電氣性能。例如，陽極可以為彎曲形狀、正弦曲線形狀、長方形、U形、V形等。陽極還可以為“槽”形，槽內(nèi)包括一個或多個溝槽、凹槽、凹陷或者壓痕，以增加表面積-體積比，使ESR最小化并延長電容的頻率響應(yīng)。上述“槽”在W^elAer等人的美國專利6，191，936，Maeda等人的美國專利 5，949，639、Bourgault等人的美國專利3，345，545及Hahn等人的美國專利2005/0270725 中有所描述，對于所有目的上述專利均以全文引入作為參考。一旦制造完成后，可對陽極進行陽極氧化，以在陽極上面和/或陽極內(nèi)形成一層介質(zhì)層。陽極氧化是一種電化學(xué)過程，通過此過程，陽極被氧化，形成介電常數(shù)相對較高的材料。例如，氧化鈮(NbO)陽極可經(jīng)陽極氧化變?yōu)槲逖趸?Nb205)。一般說來，陽極氧化首先是在陽極上涂覆電解液，例如將陽極浸到電解液中。電解液通常為液體的形式， 比如溶液(例如，水溶液或者非水溶液)、分散體、熔體等。電解液中通常采用溶劑，例如水 (例如，去離子水)；醚(例如，二乙醚和四氫呋喃)；醇(例如，甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇和丁醇);甘油三酸酯；酮(例如，丙酮、甲基乙基酮和甲基異丁基酮)；酯(例如，乙酸乙酯、醋酸丁酯、二乙二醇乙醚乙酸酯和丙二醇甲醚乙酸酯)；酰胺(例如，二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基辛/癸脂肪酸酰胺和N-烷基吡咯烷酮)；腈(例如，乙腈、丙腈、丁腈和芐腈)；亞砜或砜(例如，二甲亞砜(DMSO)和環(huán)丁砜)等。上述溶劑大約占電解液的質(zhì)量百分比為約50wt%-99. 9wt%，在一些具體實施例中大約為75wt%-99wt%，一些實施例中大約為 80wt%-95wt%o雖然不是必須的，但是，為了得到需要的氧化物，經(jīng)常采用水溶劑(例如，水)。 實際上，水可以占電解液所用溶劑的質(zhì)量百分比為大約50襯％或以上，在一些實施例中，大約占70wt%或以上，在一些實施例中大約占90wt%-100wt%。電解液具有離子導(dǎo)電性，其在溫度25° C時測定的離子電導(dǎo)率大約為1毫西門子 /厘米(mS/cm)或以上，在一些實施例中，離子電導(dǎo)率大約為30 mS/cm或以上，在一些實施例中，大約為40 mS/cm-100 mS/cm。為了增強電解液的離子電導(dǎo)率，可以采用能夠在溶劑中離解形成離子的化合物。用于此目的的合適的離子化合物包括，例如，酸，如鹽酸、硝酸、 硫酸、磷酸、多磷酸、硼酸、有機硼酸(boronic acid)等；有機酸，包括羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙二酸、琥珀酸、水楊酸、磺基水楊酸、己二酸、馬來酸、蘋果酸、油酸、五倍子酸、酒石酸、檸檬酸、甲酸、乙酸、乙醇酸、草酸、丙酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、戊二酸、葡糖酸、乳酸、天冬氨酸、谷氨酸、衣康酸、三氟乙酸、巴比妥酸、肉桂酸、苯甲酸、4-羥基苯甲酸、氨基苯甲酸等；磺酸，例如甲磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸、三氟甲磺酸、苯乙烯磺酸、萘二磺酸、羥基苯磺酸、十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸等；聚合物酸，例如，聚(丙烯酸)或聚(甲基丙烯酸)及其共聚物(例如，馬來酸-丙烯酸共聚物、磺酸-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物)、角叉菜酸、羧甲基纖維素、藻酸等。選擇離子化合物的濃度，以得到要求的離子電導(dǎo)率。例如， 酸(例如磷酸)占電解液的質(zhì)量百分比大約為0.01 wt% - 5 wt%，在一些實施例中大約為 0. 05 wt% - 0. 8 wt%，在一些實施例中大約為0. 1 wt% - 0. 5 wt%。必要時，電解液中也可使用離子化合物的混合物。電流通過電解液，形成介質(zhì)層。電壓值決定介質(zhì)層的厚度。例如，電源開始可設(shè)定在恒電流模式，直到達(dá)到所需的電壓值。然后，電源可轉(zhuǎn)到恒電位模式以確保在陽極表面上形成所期望的介電層厚度。當(dāng)然，也可以采用其它已知的方法，如恒電位脈沖法或恒電位階躍法。電壓一般大約為4-200V，在一些實施例中，大約為9-100V。在陽極氧化期間，電解液保持在較高溫度，例如，大約30° C或以上，在一些實施例中，大約為40° C-200° C，在一些實施例中，大約為50° C-100。C。陽極氧化也可在室溫或更低溫度下進行。所得到的介質(zhì)層可在陽極表面形成或在陽極孔內(nèi)形成。一旦介質(zhì)層形成，可選擇性的涂覆一層保護涂層，例如采用由相對絕緣的樹脂類材料(天然樹脂或合成樹脂)作為保護層。此類材料的比電阻約大于10 W/cm，在一些實施例中約大于100 W/cm，在一些實施例中約大于1,000 W/cm，在一些實施例中約大于1 X IO5 W/cm，在一些實施例中約大于IX 101° W/cm。本發(fā)明中使用的某些樹脂類材料包括但不限于聚氨酯、聚苯乙烯、不飽和或飽和脂肪酸酯(例如甘油酯)等。例如，合適的脂肪酸酯包括但不限于月桂酸酯、肉豆蔻酸酯、棕櫚酸酯、硬脂酸酯、桐酸酯、油酸酯、亞油酸酯、亞麻酸酯、 油桐酸酯、紫膠酸酯等。人們發(fā)現(xiàn)，這些脂肪酸酯在用于相對復(fù)雜的組合中形成“干性油”時特別有用，能夠使得到的膜迅速聚合形成穩(wěn)定層。所述干性油可能包括甘油單酯、甘油二酯與/或甘油三酯，其具有甘油骨架，分別帶一個、兩個和三個被酯化的脂肪酰殘基。例如，可以使用的某些合適的干性油包括但不限于橄欖油、亞麻籽油、蓖麻油、桐油、豆油和紫膠。這些保護涂層材料和其它保護涂層材料在Fife等人的專利號為6，674，635的美國專利中有更詳細(xì)的說明，對于所有目的其全文引入作為參考。然后，陽極化的氧化物經(jīng)過一個步驟形成包括固體電解質(zhì)如二氧化錳、導(dǎo)電聚合物等的陰極。例如，二氧化錳固體電解質(zhì)可通過硝酸錳(Mn(NO3)2)的熱解形成。此類技術(shù)在Murmer等人的專利號為4，945，452的美國專利中有所說明，對于所有目的其全文引入作為參考?；蛘?，還可以采用包含一種或多種聚雜環(huán)類(例如聚吡咯；聚噻吩、聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)(PEDT)；聚苯胺)；聚乙炔；聚-對苯撐；聚苯酚鹽；及其各自的衍生物的導(dǎo)電聚合物涂層。此外，必要時，導(dǎo)電聚合物涂層還可以是多層導(dǎo)電聚合物層。例如，在一個實施例中，導(dǎo)電聚合物陰極可包含一層由PEDT形成的層和另一層由聚吡咯形成的層?？梢圆捎酶鞣N方法將導(dǎo)電聚合物涂層涂覆在陽極上面。例如，可以采用常規(guī)方法，例如電化學(xué)聚合、絲網(wǎng)印刷、浸漬、電泳涂層和噴涂等形成一層導(dǎo)電聚合物涂層。例如，在一個實施例中， 用于形成導(dǎo)電聚合物的單體(例如，3，4-乙烯基二氧噻吩)可首先與聚合催化劑混合，形成溶液。例如，一種合適的聚合催化劑是CLEVI0S C，它是H. C. Marck公司銷售的甲苯-磺酸鐵(III)。CLEVI0S C是CLEVIOS M的商業(yè)催化劑。CLEVIOS M是3，4-乙烯基二氧噻吩， 它也是H. C. Marck公司銷售的一種PEDT單體。一旦形成催化劑分散體，然后，可將陽極部件浸入到分散體中，這樣，聚合物在陽極部件表面形成?；蛘?，催化劑和單體也可以分開應(yīng)用到陽極部件上。在一個實施例中，例如，催化劑可以溶解在溶劑中(例如，丁醇)，然后， 以浸漬溶液的形式應(yīng)用到陽極部件上。然后，干燥陽極部件，脫除其上面的溶劑。然后，將陽極部件浸到包含合適單體的溶液中。一旦單體與包含催化劑的陽極部件表面接觸，即在其上發(fā)生化學(xué)聚合。此外，催化劑(例如，CLEVIOS C)還可與用于形成任選保護涂層的材料 (例如，樹脂類材料)混合。在這種情況下，將陽極部件浸入到包含單體(CLEVIOS Μ)的溶液中。結(jié)果，單體可與保護涂層內(nèi)部和/或表面的催化劑接觸，并與其反應(yīng)，形成導(dǎo)電聚合物涂層。雖然上文描述了各種方法，但是，應(yīng)該理解的是，將導(dǎo)電涂料涂覆到陽極上的其它任何方法，也可以在本發(fā)明中使用。例如，涂覆此類導(dǎo)電聚合物涂料的其它方法在^kata等人的專利號為5，457，862,5, 473，503,5, 729，428及Kudoh等人的專利號為5，812，367的美國專利中有所描述，對于所有目的以上專利均以全文引入作為參考。在大多數(shù)實施例中，固體電解質(zhì)一旦涂覆后，即對其進行愈合(heal)。愈合可以在固體電解質(zhì)層每次涂覆之后進行或在整個涂層涂覆之后進行。在一些實施例中，例如，固體電解質(zhì)的愈合方法為通過將顆粒浸入到電解質(zhì)溶液中，例如，磷酸溶液與/或硫酸溶液中， 然后，對溶液施加恒定的電壓，直到電流降低到預(yù)先選擇的水平。必要時，這種愈合可在多個步驟中完成。例如，在一個實施例中，首先將具有導(dǎo)電聚合物涂層的顆粒浸到磷酸溶液中，并施加大約20V的電壓，然后浸到硫酸溶液中，并施加2 V電壓。在此實施例中，使用第二種低電壓硫酸溶液或甲苯磺酸溶液，有助于提高電容，降低所得電容器的損耗因數(shù)(DF)。 在涂覆上述一些層或所有層后，必要時，可清洗顆粒，除去各種副產(chǎn)品、多余催化劑等。此外，在某些情況下，在上述某些或全部浸漬操作后可進行干燥。例如，在施加催化劑與/或清洗后，顆粒可能需要干燥，以打開顆粒的孔，這樣，它在后面的浸漬步驟中能夠接收液體。必要時，該部件還可選擇性的涂覆一層外部涂層。外部涂層可包含至少一種炭質(zhì)層和至少一種覆蓋在炭質(zhì)層上的金屬層。金屬層可作為電容器的焊接性導(dǎo)體、接觸層和/ 或電荷收集器。金屬層可由導(dǎo)電金屬形成，如銅、鎳、銀、鋅、錫、鈀、鉛、鋁、鉬、鈦、鐵、鋯、鎂及其它們的合金。銀是尤其適合用于此金屬層的導(dǎo)電金屬。炭質(zhì)層可限制金屬層和固體電解質(zhì)之間的接觸。這種接觸會增加電容器的電阻。炭質(zhì)層可采用各種已知的含碳材料形成，例如石墨、活性碳、碳黑等。炭質(zhì)層的厚度一般大約為lMffl-50Mffl，在一些實施例中大約為 2Mm-30Mm，在一些實施例中大約為5Mm-10Mm。同樣，金屬層的厚度一般大約為lMm-100 Mm, 在一些實施例中大約為5Mm-50 Mm，在一些實施例中大約為10Mm-25Mm。通過下述實施例可以更好地理解本發(fā)明。實例1
一開始，將鉭粉(比電荷59，750 CV/g)壓成長度5. 1 mm、寬度3. 7 mm和厚度0.9 mm的小球樣品。在壓制步驟過程中，將鉭線(直徑0. 24 mm)插入陽極小球中。將小球在1320° C 下真空燒結(jié)，并在12V、0. 1%磷酸電解液中進行陽極氧化，制得120Hz時330 PF的電容器。 然后，按順序施加CLEVIOS C (甲苯磺酸鐵(III)和CLEVIOS M (3，4-乙烯基二氧噻吩)，形成導(dǎo)電聚合物陰極。更具體地說，將CLEVIOS C溶解在丁醇溶劑中，并以浸漬溶液的形式施加到小球上。然后，對小球進行干燥，脫除小球上的溶劑。然后，將小球浸漬到含 CLEVIOS M的溶液中。然后，在0. 1%的磷酸溶液中再次對小球進行陽極氧化，并在室溫干燥2小時。連續(xù)重復(fù)浸漬6次，以積聚一層均勻的聚合物外層。形成外部碳涂層和銀涂層， 完成陽極的制造過程。電容器元件一旦形成，即將其與單銅基引線框架連接，所述引線框架有一個扁平陰極端子(焊盤(paddle))和一個用于連接陽極引線的U形凹槽(陽極端子)。更具體地說， 采用銀粘合劑將陰極端子與電容器元件的下表面連接。調(diào)節(jié)陽極引線，以適當(dāng)?shù)貙⒁€“設(shè)置”(seat)在U形凹槽上，然后，采用激光焊接將引線焊在凹槽上。一旦電容器元件連接之后，將引線框架封裝在環(huán)氧樹脂內(nèi)，暴露的端子沿外殼外部彎曲。采用HP4192A阻抗分析儀，在室溫測定每個部分的電容(在120 Hz時)和ESR (在100 kHz時)。各部分都經(jīng)歷標(biāo)準(zhǔn)的無鉛回流焊溫度曲線(255° C峰值溫度)，然后，采用同一設(shè)備重新測定電容。下表1總結(jié)了三個試驗樣品的輸出中值(每個樣品90部分)。
權(quán)利要求
1.一種電容器組件，包括一電容器元件，所述電容器元件包括陽極、覆蓋在陽極上的介質(zhì)層、包括固體電解質(zhì)且覆蓋在介質(zhì)層上的陰極，其中所述電容器元件有一上表面和一相對的下表面； 一陽極引線，從電容器元件向一個方向引出且與陽極電連接； 一第一陽極端子，與陽極引線電連接；一第一陰極端子，包含大體上與電容器元件下表面平行且與其電接觸的第一部件； 一第二陰極端子，包含大體上與電容器元件上表面平行且與其電接觸的第二部件； 一封裝電容器元件的外殼，至少一部分第一陰極端子、第二陰極端子、第一陽極端子或它們的組合暴露在外殼外面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器組件，其中第一陽極端子包含與陽極引線方向成一角度的第三部件，第三部件有一面朝上的凹槽，用于接收陽極引線的下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容器組件，進一步包括一第二陽極端子，所述第二陽極端子包含一與陽極引線方向成一角度的第四部件，第四部件有一面朝下的凹槽，用于接收陽極引線的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容器組件，其中陽極引線位于面朝上凹槽和面朝下凹槽之間，且與兩凹槽電接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容器組件，其中所述凹槽彼此配合在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容器組件，其中面朝上的凹槽、面朝下的凹槽或兩凹槽為 U形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器組件，其中所述陽極包括鉭、鈮，或它們的導(dǎo)電氧化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器組件，其中所述固體電解質(zhì)包括二氧化錳、導(dǎo)電聚合物，或它們的組合。
9.一種形成電容器組件的方法，所述方法包括提供一固體電解電容器元件，從所述電容器元件向一個方向引出一陽極； 將所述電容器元件固定到包含第一陽極端子和第一陰極端子的第一引線框架上，其中第一陰極端子包括與所述電容器元件下表面大體上平行且與其電接觸的第一部件，第一陽極端子包含一接收陽極引線的凹槽； 將陽極引線與第一陽極端子電連接；將第二引線框架固定到包含第二陰極端子的電容器元件上，其中第二陰極端子包含與所述電容器元件上表面大體上平行且與其電接觸的第二部件；以及將所述電容器元件與第一陰極端子和第二陰極端子電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在第一陰極端子的第一部件和電容器元件下表面之間涂有導(dǎo)電粘合劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在第二陰極端子的第二部件和電容器元件上表面之間涂有導(dǎo)電粘合劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述陽極引線是激光焊接到位于凹槽處的第一陽極端子上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中第一陽極端子包含與陽極引線方向成一角度的第三部件，第三部件有一面朝上的凹槽，用于接收陽極引線的下部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中進一步第二引線框架包括一第二陽極端子，所述第二陽極端子包含一與陽極引線方向成一角度的第四部件，第四部件有一面朝下的凹槽，用于接收陽極引線的上部。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中陽極引線位于面朝上凹槽和面朝下凹槽之間， 且與兩凹槽電接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述凹槽彼此配合在一起。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述凹槽為U形。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括將電容器元件封裝在外殼內(nèi)，至少一部分第一陰極端子、第二陰極端子、第一陽極端子，或它們的組合暴露在外殼外面。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述電容器元件包括一陽極、覆蓋在陽極上的介質(zhì)層和一包括固體電解質(zhì)且覆蓋在介質(zhì)層上的陰極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電容器組件，包括一個固體電解電容器元件和從電容器元件向一個方向引出的陽極引線，第一陰極端子和第二陰極端子及一陽極端子。第一陰極端子包含與電容器下表面大體上平行且與其電接觸的第一部件，第二陰極端子包含與電容器元件上表面大體上平行且與其電接觸的第二部件。通過“夾心”結(jié)構(gòu)，陰極端子和電容器元件之間的表面接觸程度增加，有助于散熱，并能夠在通常會導(dǎo)致過熱的更高電流時操作。這些端子還可增加機械支撐。
文檔編號H01G9/012GK102403128SQ201110206649
公開日2012年4月4日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者L·杰巴拉 申請人:Avx公司