超高壓電容器總成的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種在超高壓環(huán)境下使用的電容器總成。為有助于在高壓下獲得良好的性能，本發(fā)明控制了電容器總成的各個方面，包括電容器元件的數(shù)量，電容器元件排列的方式和電容器元件并入電容器總成的方式和電容器元件形成的方式。例如，電容器總成包括一個陽極端子和一個陰極端子，第一電容器元件的陽極導(dǎo)線與陽極端子電連接，第二電容器元件的陰極與陰極端子電連接。為有助于提高電容器總成的擊穿電壓性能，電容器元件之間以串聯(lián)方式電連接，以使第二電容器元件的陽極導(dǎo)線通過導(dǎo)電構(gòu)件與第一電容器元件的陰極電連接。
【專利說明】
超高壓電容器總成
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電解電容器領(lǐng)域，具體設(shè)及超高壓電容器總成。
【背景技術(shù)】
[0002] 固體電解電容器(如粗電容器)在電子電路的微型化方面成為了一個主要的貢獻 者，并使此類電路在極端環(huán)境的應(yīng)用成為可能。傳統(tǒng)的固體電解電容器通過將金屬粉末(如 粗)按壓于金屬導(dǎo)線的周圍，燒結(jié)按壓的部分，接著將燒結(jié)的陽極進行陽極氧化處理，之后 應(yīng)用固態(tài)電解質(zhì)。由于導(dǎo)電聚合物具有有益的低等效串聯(lián)電阻rESR")和"不可燃/不著火" 的失效模式，本質(zhì)上其通常被用作固態(tài)電解質(zhì)。運種電解質(zhì)可在催化劑和滲雜劑存在時，通 過單體的原位聚合反應(yīng)而形成?；蛘?，使用預(yù)先準備好的導(dǎo)電聚合物泥漿。不管它們是如何 形成的，導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)的一個缺點是質(zhì)地比較軟，運有時會導(dǎo)致其在電容器的形成過 程中或在操作過程中從電介質(zhì)中分層。此外，在非常高的電壓應(yīng)用程序中，介電層的質(zhì)量可 能會導(dǎo)致部分失效。例如，高壓電源配電系統(tǒng)傳輸高電壓到達電容器，運個電容器可W引起 勵磁涌流或沖擊電流，特別是在快速接通或在電流尖脈沖運作期間。電容器可成功抵擋(不 失效）的沖擊電流峰值在某種程度與電介質(zhì)的質(zhì)量有關(guān)。因為，相對于臨近的較厚區(qū)域，較 薄區(qū)域的電阻較小，在薄區(qū)域消耗的功率通常也較大，因此，當使用沖擊電流時，運些薄區(qū) 域會發(fā)展成弱"熱點"，運些熱點最終會引起電介質(zhì)的退化和擊穿。
[0003] 因此，目前需要一種在非常高的電壓環(huán)境下具有優(yōu)異性能的固體電解電容器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了一種電容器總成，包括第一電容器元件和第二 電容器元件，其均含有燒結(jié)多孔的陽極本體，覆蓋于陽極本體上的介電層，覆蓋于介電層上 的固態(tài)電解質(zhì)，該固態(tài)電解質(zhì)包括導(dǎo)電聚合物。第一陽極導(dǎo)線和第二陽極導(dǎo)線分別從第一 電容器元件和第二電容器元件伸出。一個連接構(gòu)件將第一電容器元件的固態(tài)電解質(zhì)電連接 至第二電容器元件的陽極導(dǎo)線。運個電容器總成也包括外殼，外殼設(shè)有內(nèi)部空腔，第一電容 器元件和第二電容器元件位于并氣密性密封于內(nèi)部空腔內(nèi)，在內(nèi)部空腔內(nèi)設(shè)有一個含有惰 性氣體的氣體氣氛。進一步的，一陽極端子電連接于第一電容器元件的第一陽級導(dǎo)線，一陰 極端子電連接于第二電容器元件的固態(tài)電解質(zhì)。
[0005] 本發(fā)明的其它特點和方面將在下文進行更詳細的說明。
【附圖說明】
[0006] 參考所附附圖，本發(fā)明的完整和實施公開，包括對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言的最佳 實施例，將在本說明書的余下部分進行更具體的描述，其中：
[0007] 圖1是本發(fā)明電容器總成一個實施例的俯視圖。
[000引圖2是本發(fā)明電容器總成另一個實施例的俯視圖。
[0009]在本發(fā)明說明書和附圖中，重復(fù)使用參考符號用于表示本發(fā)明相同或類似的特點 或元件。
【具體實施方式】
[0010] 本領(lǐng)域技術(shù)人員因當了解，運里的討論僅僅是本發(fā)明的示范性實施例的描述，并 不是試圖對本發(fā)明更廣的保護范圍進行限制，該更廣的保護范圍在示范性實施例中得到體 現(xiàn)。
[0011] 總體來說，本發(fā)明設(shè)及一種在超高電壓環(huán)境下（如額定電壓為大約600V或更高)使 用的電容器總成。為有助于在如此高的電壓下獲得優(yōu)異的性能，本發(fā)明控制了電容器總成 的各個方面，包括電容器元件的數(shù)量、電容器的元件的排列方式和電容器元件并入電容器 總成的方式和電容器元件形成的方式。例如，電容器總成包括一個陽極端子和一個陰極端 子，第一電容器元件的陽極導(dǎo)線與陽極端子電連接，第二電容器元件的陰極（如固態(tài)電解 質(zhì)）與陰極端子電連接。為有助于提高電容器總成的擊穿電壓性能，電容器元件之間W串聯(lián) 方式電連接，W使第二電容器元件的陽極導(dǎo)線通過導(dǎo)電構(gòu)件與第一電容器元件的陰極(例 如固態(tài)電解質(zhì)）電連接，導(dǎo)電構(gòu)件可能由單一組分或多重組分構(gòu)成。除了 W-定方式電連 接，電容器元件被封裝并密封于含有惰性氣體的氣體氣氛的外殼里，從而限制了供應(yīng)到電 容器元件的固態(tài)電解質(zhì)的氧氣和水分含量。
[0012] 下面將更為詳細地說明本發(fā)明的各種實施例。
[OOU] I.電容器元件
[0014] A.陽極
[0015] 電容器元件的陽極通常由閥金屬復(fù)合物組成。復(fù)合物的荷質(zhì)比是可變的，比如，荷 質(zhì)比是大約2,00化F*V/g至大約150,00化。*￥/旨，在一些實施例中，荷質(zhì)比是大約3,00化尸* V/g至大約70，000iiF*V/g或更高，在一些實施例中，荷質(zhì)比是大約4，000至50，000iiF*V/g。正 如本領(lǐng)域所熟知的，荷質(zhì)比可W通過將電容乘W所使用的陽極氧化電壓，然后，將此乘積除 W陽極氧化電極體的重量確定。
[0016] 閥金屬復(fù)合物通常包括一種閥金屬（即能夠氧化的金屬），或基于閥金屬的化合 物，比如粗、妮、侶、給、鐵金屬及它們各自的合金、氧化物、氮化物等。比如，閥金屬復(fù)合物可 W包含妮導(dǎo)電氧化物，如妮氧原子比為1:1.0± 1.0的妮氧化物，在一些實施例中，妮氧原子 比為1:1.0±0.3,在一些實施例中，妮氧原子比為1:1.0±0.1，在一些實施例中，妮氧原子 比為1:1.0±0.05。妮氧化物可為師0〇.7、抓化.0、師Oi. 1和師化。此種閥金屬氧化物的實例在 Fife的專利號為6322912的美國專利、Fife等人的專利號為6391275的美國專利、Fife等人 的專利號為6416730的美國專利、Fife的專利號為6527937的美國專利、Kimmel等人的專利 號為6576099的美國專利、Fife等人的專利號為6592740的美國專利，Kimmel等人的專利號 為7220397的美國專利中有描述。同樣的，在Schnitter的專利公開號為2005/0019581的美 國專利、在Schnitter等人的專利公開號為2005/0103638的美國專利、Thomas等人的專利公 開號為2005/0013765的美國專利也有描述。
[0017] 通常采用閥金屬復(fù)合物粉末制成陽極本體。運種粉末可W包含各種各樣形狀的顆 粒，比如結(jié)節(jié)狀、角狀、薄片狀等，也可W是它們的混合物。在一個詳細的實施例中，運些顆 ?？蔀槠瑺钚螒B(tài)，它們?yōu)橄鄬ζ教够虮∑男螤?。運樣的顆粒可在外表面和陽極內(nèi)部之間 形成一條短的傳輸線，也形成了一條高連續(xù)和密集的"導(dǎo)線至陽極"的具有高導(dǎo)電性的連 接。除此之外，運有助于提高擊穿電壓（電容器失效的電壓），有助于降低等效串聯(lián)電阻 TESR")。粒子也可W增大陽極在高壓氧化時的荷質(zhì)比，從而提高能量密度。使用時，薄片狀 的顆粒通常是扁平的。扁平的程度通常采用"縱橫比"來定義，也就是顆粒的平均直徑或?qū)?度除W平均厚度(D/T)。比如，顆粒的縱橫比是大約2至大約100,在一些實施例中，縱橫比是 大約3至大約50,在一些實施例中，縱橫比是大約4至大約30。顆粒的比表面積為大約0.5m^ g至大約10.0 mVg，在一些實施例中，比表面積為大約0.7mVg至大約5. (WVg，在一些實施例 中，比表面積為大約1.OmVg至4.0m2/g。術(shù)語"比表面積"通常是指依據(jù)《美國化學(xué)會志》1938 年第60卷309頁上記載的化uanaue;r、Emmet和1日11日1'發(fā)表的物理氣體吸附法(肥1')測定的表 面積，吸附氣體為氮氣惰性氣體?？刹捎眉~約塞奧塞特的QUANTACHROME公司的MONO沸1 泌孩 比表面積分析儀進行測試。該分析儀通過感應(yīng)通過的被吸附物和惰性氣體(如氮氣)混合物 的熱導(dǎo)率變化來測定被吸附于固體表面上的氮氣的量。
[0018] 體積密度(也稱為斯科特密度)也通常為大約0.1克每立方厘米(g/cm3)至大約2克 每立方厘米(g/cm3)，在一些實施例中，體積密度為大約0.2g/cm3至大約1.5g/cm 3,在一些實 施例中，體積密度為大約〇.4g/cm3至大約Ig/cm3。體積密度可采用流量計漏斗和密度杯來測 定。更具體地說，將粉末樣品倒入漏斗進入杯子，直到樣品完全填滿杯子并溢出杯子的邊 緣，然后用小伊將樣品整平至沒有突兀，使沙子與杯子的頂部齊平。將平整的樣品轉(zhuǎn)移至一 個天平，稱量至最接近0.1克W確定密度值大小。運個儀器可從新澤西伊麗莎白的Alcan Aluminum公司購買。顆粒的平均尺寸(如寬度)為大約0.1微米至大約100微米，在一些實施 例中，為大約0.5微米至大約70微米，在一些實施例中，為大約1微米至50微米。
[0019] 粉末也可W包括某些附加的組分。例如，將粉末與粘結(jié)劑和/或潤滑劑任意地混 合，W確保顆粒在擠壓形成陽極本體時彼此充分粘合。所得粉末可使用任何常規(guī)粉末壓制 設(shè)備壓實而形成顆粒。可將粉末按壓于陽極導(dǎo)線(如粗線）的周圍。應(yīng)該進一步領(lǐng)會的是，陽 極本體經(jīng)過按壓和/或燒結(jié)后，陽極導(dǎo)線可選擇性地連接(如焊接)于陽極本體上。
[0020] 經(jīng)過壓緊之后，所獲得的陽極本體可切成各種所需要的形狀，如正方形、長方形、 圓形、楠圓形、=角形、六角形、八角形、屯邊形，五角形等。陽極本體也可為凹槽形狀，由于 它含有一個或多個溝紋、細槽、凹陷或缺口，可W增加比表面積，從而將電容器的ESR最小化 和擴大電容器的響應(yīng)頻率。將陽極本體進行加熱，即使不是全部，大部分的膠黏劑/潤滑劑 將被脫除。例如，陽極本體通常采用溫度為大約150°C至大約500°C的火爐加熱?；蛘?，也可 通過將小球與水溶液接觸，將膠黏劑和潤滑劑脫除，如Bishop等人的專利號為6197252的美 國專利所描述的。此后，將多孔本體燒結(jié)形成完整的塊狀。燒結(jié)的溫度、氣氛和時間取決于 各種各樣的因素，比如，陽極的種類、陽極的尺寸等。通常，燒結(jié)發(fā)生的溫度是大約800°C至 大約1900°C，在一些實施方式中，溫度是大約1000°C至大約1500°C，在一些實施方式中，溫 度是大約ll〇〇°C至大約1400°C，燒結(jié)的時間是大約5min至大約lOOmin，在一些實施方式中， 燒結(jié)的時間是大約30min至大約60min。如果需要，燒結(jié)可在限制氧原子向陽極轉(zhuǎn)移的氣氛 中進行。例如，燒結(jié)可在還原性氣氛中發(fā)生，比如，真空、惰性氣體、氨氣等。還原性氣氛的壓 力大約是10托爾至大約2000托爾，在一些實施例中，壓力大約是100托爾至大約1000托爾， 在一些實施例中，壓力大約是100托爾至大約930托爾。也可使用氨氣和其它氣體(如氣氣或 氮氣）的混合物。
[0021] 所獲得陽極的碳和氧的含量相對比較低。例如，陽極的碳含量不超過大約50ppm， 在一些實施例中，陽極的碳含量不超過大約lOppm。同樣的，陽極的氧含量不超過大約 3500ppm，在一些實施例中，陽極的氧含量不超過3000ppm，在一些實施例中，陽極的氧含量 大約是50化pm至大約2500ppm。氧含量可采用LECO氧氣分析儀測定，包括粗表面上的天然氧 化物中的氧和在粗粒子中的體相氧。體相氧含量由粗的晶格周期所控制，其隨著粗中氧含 量的增加而線性增加，直到達到溶解極限。運個方法在化Zdeev-Freeman等人1988年發(fā)表于 電子材料科學(xué)雜志第309頁至311頁上的《固體粗電容器的多孔陽極的臨界氧含量》文章 (Critical Oxygen Content In Porous Anodes Of Solid Tantalum Capacitors", Pozdeev-Freeman et al.,Journal of Materials Science!Materials In Electronics 9,（1998)309-311)中有所描述，其中，采用X射線衍射分析法(XRDA)測定了粗的晶格周期。 在燒結(jié)的粗陽極中，氧被限制在較薄的天然表面氧化物上，而粗的體相中幾乎不含氧。
[0022] 如上所述，一個陽極導(dǎo)線可連接于在軸向方面上延伸的陽極本體。陽極導(dǎo)線可為 線狀、薄片狀等，可由由閥金屬化合物組成，比如，粗、妮、妮氧化物等。導(dǎo)線的連接方式可使 用已知的方法實現(xiàn)，比如，通過焊接將導(dǎo)線連接于本體上，或在形成過程中（如壓實和/或燒 結(jié)之前)將導(dǎo)線植入陽極本體中。
[0023] B.電介質(zhì)
[0024] 電介質(zhì)覆蓋或套住陽極本體。電介質(zhì)是通過將燒結(jié)的陽極本體進行陽極氧化（"陽 極化處理"），從而在陽極本體的表面和/或內(nèi)部形成一層介電層而形成的。例如，粗陽極本 體經(jīng)陽極氧化得到五氧化二粗(Ta2化）。通常，陽極氧化首先是在陽極上涂覆一種溶液，例 如，將陽極本體浸潰于電解質(zhì)中。通常需要使用溶劑，比如水(如去離子水）。為了提高離子 電導(dǎo)率，可W采用在溶劑中能夠離解形成離子的化合物。此類化合物的實例包括，例如，酸， 如下文電解質(zhì)一節(jié)所述。例如，一種酸（如憐酸）占陽極氧化溶液的質(zhì)量分數(shù)為大約 O.Olwt. %至大約5wt. %，在一些實施例中，為大約0.05wt. %至大約0.8wt. %，在一些實施 例中，為大約0.1 wt. %至大約0.5wt. %。如果需要，也可使用酸的混合物。
[0025] 電流穿過陽極氧化溶液形成介電層。形成電壓值決定介電層的厚度。例如，最初， 將電源設(shè)定為恒電流模式，直到達到所需要的電壓。此后，將電源轉(zhuǎn)換成恒電勢模式W確保 所需要的介電層厚度形成于陽極本體的整個表面。當然，也可W采用其他已知的方法，比如 脈沖法或階躍恒電位法。發(fā)生陽極氧化的電壓通常為大約4V至大約250V，在一些實施例中， 電壓為大約9V至大約200V，在一些實施例中，大約為20V至大約150V。在氧化過程中，陽極氧 化溶液可W保持在升高的溫度下，比如30°C或更高，在一些實施例中，溫度是大約40°C至大 約200°C，在一些實施例中，溫度是大約50°C至大約100°C。陽極氧化也可W在室溫下或更低 的溫度下發(fā)生。所得到的介電層會形成于陽極本體的表面或其孔內(nèi)。
[0026] C.固態(tài)電解質(zhì)
[0027] 如上所述，固態(tài)電解質(zhì)覆蓋于電介質(zhì)上，電介質(zhì)通常作為電容器的陰極。固態(tài)電解 質(zhì)包含一種導(dǎo)電聚合物，運種導(dǎo)電聚合物通常為共輛，且氧化或還原后具有至少化S/cm 的導(dǎo)電率。此類31-共輛導(dǎo)電聚合物的實例包括，例如，聚雜環(huán)類(如聚化咯、聚嚷吩、聚苯胺 等），聚乙烘、聚-對苯撐、聚苯酪鹽等。在一個實施例中，例如，該聚合物為取代聚嚷吩，具有 下列結(jié)構(gòu)通式的聚合物。
[002引
[0029] 其中，T為0或者S;
[0030] D是任選取代的Cl至Cs的締控基(如亞甲基、乙締基、正丙締基，正下締基，正戊締基 等)；
[0031] R?為線性或支鏈的任選取代的Cl至Cis烷基（如甲基、乙基、正丙基或異丙基、正下 基、異下基、仲下基或叔下基、正戊基、1-甲基下基、2-甲基下基、3-甲基下基、1-乙基丙基、 1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、 正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十=烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八燒 基等）；任選取代的Cs至Cl2環(huán)烷基(如環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基、環(huán)壬基、環(huán)癸基等）；任選取代 的Cs至Ci4芳基(如苯基、糞基等）；任選取代的C7至Cis芳烷基(如，芐基，鄰、間、對-甲苯基，2， 3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-、3,5-二甲苯基，^甲苯基等）；任選取代的打至〔4的控烷基或控 基;及
[0032] q是從0至化的整數(shù)，在一些實施例中，是從0到2的整數(shù)，在一些實施例中，是0;及
[0033] n是2至5000，在一些實施例中，是4至2000，在一些實施例中，是5到1000。0或R?的 取代基實例包括，例如，烷基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、面素、酸、硫酸、二硫化物、亞 諷、諷、橫酸醋、氨基、醒、酬、簇酸醋、簇酸、碳酸醋、簇酸鹽、氯基、烷基硅烷、烷氧基娃烷基 和簇酷胺基等。
[0034] 特別適合的嚷吩聚合物是"護中為任意取代的C2至C3締控基的嚷吩聚合物。比如， 聚合物可為具有W下結(jié)構(gòu)通式的任選取代的聚(3,4-乙締基二氧嚷吩）：
[0035]
[0036] 導(dǎo)電聚合物的方法是該領(lǐng)域中所熟知的方法。例如Merker等人的 專利號 ^利描述了由單體前體形成取代聚嚷吩的各種技術(shù)。例如，單體前 體有W
[0037]
[0038] 其中，T、D、R7和q的定義如上文所述。特別適合的嚷吩單體是"護為可任意取代的 C2至C3締控基的嚷吩單體。例如，可采用具有W下通用結(jié)構(gòu)式的任意取代3,4-締控二氧嚷 吩：
[0039]
[0040] 其中，R7和q的定義如上文所述。在一個具體的實施例中，q為0。一種商業(yè)上適用的 3,4-乙締基二氧嚷吩的例子是化^6118〇16￥；[03^(：16￥；[03了^.名稱銷售的產(chǎn)品。其他合適 的單體在Blohm等人的專利號為5111327的美國專利和Groenendaal等人的專利號為 6635729的美國專利中有描述。也可W使用運些單體的衍生物，比如，運些單體的二聚體或 者=聚體。分子量更高的衍生物，如單體的四聚體、五聚體等也適用于本發(fā)明。運些衍生物 可由相同的或不同的單體單元組成，可W W純態(tài)形式使用及另一種衍生物和/或另一種單 體的混合物的形式使用。也可使用運些單體前體的氧化形式或還原形式。
[0041] 可W采用各種方法形成導(dǎo)電聚合物層。例如，原位聚合層可在氧化催化劑的存在 下，由單體的化學(xué)聚合反應(yīng)形成。氧化催化劑通常包括過渡金屬陽離子，如鐵（III)、銅 (II)、銘(VI)、姉（IV)、儘（IV)、儘(VII)、釘（III)陽離子等。為了給導(dǎo)電聚合物提供大量的 電子和穩(wěn)定聚合物的導(dǎo)電性，可使用滲雜劑。滲雜劑通常包括有機或無機陰離子，如橫酸離 子。在某些實施例中，氧化催化劑兼具有催化作用和滲雜作用，因為它包括陽離子(如過渡 金屬)和陰離子(如橫酸）。例如，氧化催化劑可W是過渡金屬鹽，包括鐵（III)離子，如面化 鐵(111)(如化Cl3)或其它無機酸的鐵(III)鹽，如Fe(ClCk)減Fe2(S〇4)3和有機酸鐵(III)鹽 和含有有機基的無機酸的鐵(III)鹽。含有有機基團的無機酸的鐵(III)鹽實例包括，例如， Cl至C20燒醇的硫酸單醋鐵(III)鹽(如月桂基硫酸鐵（III)鹽）。同樣的，有機酸的鐵（III)鹽 的例子包括，例如，Cl至C20烷基橫酸鐵(III)鹽(如甲燒橫酸、乙燒橫酸、丙烷橫酸、下燒橫酸 或十二烷基橫酸）；脂肪族全氣橫酸鐵(III)鹽(如=氣甲燒橫酸，全氣下燒橫酸或全氣辛燒 橫酸）；脂肪族Cl至C20簇酸鐵（III)鹽（如2-乙基己基簇酸）；脂肪族全氣簇酸鐵（III)鹽(如 =氣乙酸或全氣辛酸）；任選的被Cl至C20烷基取代的芳香族橫酸鐵（III)鹽(如苯橫酸、鄰- 甲苯橫酸、對-甲苯橫酸或十二烷基苯橫酸）；環(huán)燒控橫酸鐵（III)鹽(如精腦橫酸)等。也可 W使用上文所提到的鐵（III)鹽的混合物。對-甲苯橫酸鐵（III)和鄰-甲苯橫酸鐵(III) W 及它們的混合物尤為合適。商業(yè)上適用的對-甲苯橫酸鐵（III)鹽是化raeus CleviosW Clevios?C名稱銷售的產(chǎn)品。
[0042] 氧化催化劑和單體可W依次或共同使用而引發(fā)聚合反應(yīng)。使用運些組件的合適涂 裝技術(shù)包括絲網(wǎng)印刷、浸潰、電泳涂覆、噴涂。例如，單體最初可W與氧化催化劑混合，W形 成前體溶液?；旌衔镆坏┬纬?，可將其涂覆于陽極部件，讓其聚合，從而在外表面上形成導(dǎo) 電涂層。或者，氧化催化劑和單體可順序涂覆。在一些實施例中，例如，將氧化催化劑溶解于 有機溶液中（如下醇），W浸潰溶液的形式涂覆，將陽極部件干燥，W脫除溶劑。此后，將陽極 部件浸入含有單體的溶液中。聚合反應(yīng)發(fā)生的溫度通為大約-l〇°C至大約250°C，在一些實 施例中，溫度為大約(TC至大約200°C，運取決于所使用的氧化劑和所需要的反應(yīng)時間。如上 所述的合適的聚合反應(yīng)方法，在Biler的專利號為7515396的美國專利中有更詳細的描述。 應(yīng)用運種導(dǎo)電涂層的其他方法，在Sakata等人的專利號分別為5457862、5473503、5729428 的美國專利和Kudoh等人的專利號為5812367的美國專利中有描述。
[0043] 除了原位聚合，導(dǎo)電聚合物固態(tài)電解質(zhì)也可W W導(dǎo)電聚合物顆粒的分散系的形式 應(yīng)用。采用分散系形式的一個好處是，它可W將原位聚合過程中產(chǎn)生的離子種類(如Fe2+或 Fe3+)的存在最少化，運些離子可W引起由于離子遷移而產(chǎn)生的高電場下的介質(zhì)擊穿。因此， 與原位聚合相比，采用導(dǎo)電聚合物的分散系形式所得的電容器具有相對較高的擊穿電壓。 為使陽極獲得優(yōu)良的浸潰效果，使用于分散系形式中的顆粒通常有微小的尺寸，例如平均 尺寸（如直徑）大約為1納米至大約150納米米，在一些實施例中，大約為2納米至大約50納 米，在一些實施例中，大約為5納米至40納米。顆粒的直徑可用所熟知的方法來測定，如超速 離屯、法、激光衍射法等。顆粒的形狀也同樣可W是多樣化的。在一個具體的實施例中，例如， 顆粒的形狀為球形。然而，應(yīng)該理解為，本發(fā)明也適用于其他形狀，如板狀、棒狀、盤狀、條 狀、管狀、不規(guī)則形狀等。分散系中顆粒的濃度變化取決于分散系所需要的粘度和電容器所 使用的分散系的特定方式。通常來說，顆粒占分散體的質(zhì)量分數(shù)大約為0.1 wt. %至大約 IOwt. %，在一些實施例中，大約為0.4wt. %至大約5wt. %，在一些實施例中，大約為 0.5wt. % 至大約4wt. %。
[0044] 分散系通常也包含一種可提高顆粒的穩(wěn)定性的平衡離子。就是說，導(dǎo)電聚合物(如 聚嚷吩或它的衍生物）的主要高分子鏈上通常有一個電荷，高分子鏈為中性的或陽性的（陽 離子的）。例如，聚嚷吩衍生物的主要分子鏈上通常帶有一個正電荷。在某些情況下，聚合物 的結(jié)構(gòu)單元可能有正電荷和負電荷，正電荷位于主鏈上，負電荷可選的位于"R"基團的取代 基上，如橫酸基和簇基。主鏈上的正電荷可被R基上的可選地存在的陰離子基團部分或完全 飽和。綜上所述，在運種情況下，聚嚷吩可能為陽性、中性或甚至為陰性。然而，聚嚷吩均被 認為是陽性的，因為聚嚷吩的主要分子鏈上有一個正電荷。
[0045] 平衡離子是可W中和導(dǎo)電聚合物上的電荷的單體陰離子或聚合陰離子。例如，平 衡離子可是聚簇酸的陰離子(如聚丙締酸、聚甲基丙締酸、聚馬來酸等）、聚橫酸(如苯乙締 橫酸(PSS)、聚乙締基橫酸等)等。酸也可W是共聚物的酸，如含有其它可聚合單體的乙締基 簇酸和乙締基橫酸的共聚物，如丙締酸醋、苯乙締等。同樣的，合適的單體陰離子包括，如Cl 至C20烷基橫酸陰離子(如十二燒橫酸）；脂肪族全氣橫酸(如=氣甲燒橫酸、全氣下燒橫酸、 全氣辛燒橫酸）；脂肪族Cl至C20簇酸（如2-乙基-己基簇酸）；脂肪族全氣簇酸(如=氣乙酸或 全氣辛酸）；任選的被Cl至C20烷基取代的芳香族橫酸(如苯橫酸、鄰-甲苯橫酸、對-甲苯橫酸 或十二烷基苯橫酸）；環(huán)燒控橫酸（如精腦橫酸、四氣棚酸、六氣憐酸、高氯酸、六氣錬酸、六 氣神酸或六氯錬酸)等等。尤為合適的平衡離子是聚合陰離子，比如，聚合簇酸或聚合橫酸 (如聚苯乙締橫酸（"PSS"))。運些聚合陰離子的分子質(zhì)量通常為大約1000至大約2000000， 在一些實施例中，大約為2000至大約500000。
[0046] 使用時，運種平衡離子與分散系和所得介電層中的導(dǎo)電聚合物的質(zhì)量比通常大約 為0.5:1至大約50:1，在一些實施例中，大約為1:1至大約30:1，在一些實施例中，大約為2:1 至20:1。假設(shè)聚合反應(yīng)過程中發(fā)生了完全轉(zhuǎn)化，導(dǎo)電聚合物的重量對應(yīng)于上述所提及的重 量比例，是指在所使用的單體的計重部分。除了導(dǎo)電聚合物和平衡離子之外，分散系也包含 一種或多種粘結(jié)劑、分散劑、填充劑、粘合劑、交聯(lián)劑等等。
[0047] 聚合的分散系可W應(yīng)用于各種已知的技術(shù)，比如旋轉(zhuǎn)涂覆、浸注、誘注、滴式應(yīng)用、 注射、噴涂、刮片、刷涂、印刷(如噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、移?。┗蚪?。盡管分散系的粘度變化 取決于所使用的技術(shù)，分散系的粘度通常大約為0.1m化S至大約lOOOOOmPas(在剪切率為 IOOs-I時測定），在一些實施例中，大約為ImPas至大約lOOOOmPas，在一些實施例中，大約為 IOmPas至大約ISOOmPas，在一些實施例中，大約為IOOmPas至大約lOOOmPas。介電層一旦使 用，將會被干燥或洗涂。一個或多個附加介電層也會W運樣方式形成，W獲得所需要的厚 度。通常，在運種顆粒分散系下形成的介電層的總厚度大約為Iwii至大約50WH，在一些實施 例中，大約為扣m至20WI1。平衡離子與導(dǎo)電聚合物的質(zhì)量比同樣大約為0.5:1至大約50:1，在 一些實施例中，大約為1:1至大約30:1，在一些實施例中，大約為2:1至大約20:1。
[004引若需要，固體電介質(zhì)也包括一種徑基非離子聚合物。術(shù)語"徑基"通常指至少含有 一個徑基官能團或在溶劑存在時能夠具有此類官能團的化合物。不受限于理論，有人認為 徑基非離子聚合物可W提高導(dǎo)電聚合物和內(nèi)部電介質(zhì)表面的接觸程度，作為較高形成電壓 的結(jié)果，內(nèi)部電介質(zhì)表面在本質(zhì)上通常相對平滑。運意外地提高了所得電容器的擊穿電壓 和濕-干電容。此外，有人認為，具有一定分子質(zhì)量的徑基聚合物的使用也可W將高壓下化 學(xué)分解的可能性最小化。例如，徑基聚合物的分子質(zhì)量大約為100克每摩爾（g/mol)至 lOOOOg/mol，在一些實施例中，大約為200g/mol至2000g/mol，在一些實施例中，大約為 300g/mol至大約1200g/mol，在一些實施例中，大約為400g/mol至大約800g/mol。
[0049] 各種徑基非離子聚合物通常用于此目的。在一些實施例中，例如，徑基聚合物為聚 締控基酸。聚締控基酸包括聚締控基乙二醇(如聚乙二醇、聚丙二醇、聚下二醇、聚環(huán)氧氯丙 燒等），聚氧雜環(huán)下燒、聚苯酸、聚酸酬等等。聚締控基酸通常主要是線性的，含末端徑基的 非離子聚合物。通常適用的為聚乙二醇、聚丙二醇、聚下二醇(聚四氨巧喃），由環(huán)氧乙燒、環(huán) 氧丙締、四氨巧喃在水中經(jīng)加聚反應(yīng)而得。聚締控基酸由二醇或多元醇經(jīng)縮聚作用而得。二 醇組分可選擇，特別是，飽和或不飽和，有支鏈或無支鏈，包含5到36個碳原子的脂肪族二徑 基化合物或芳香族二徑基化合物，比如，戊基-1,5-二醇、己基-1,6-二醇、新戊二醇、雙(徑 甲基)環(huán)己燒、雙酪A、二聚體二醇、氨化二聚二醇或所述的二醇的混合物。另外，多元醇通常 使用于聚合反應(yīng)，包括，如丙=醇、二聚丙=醇、=徑甲基丙烷、季戊四醇或山梨醇。
[0050] 除了上面所提及的運些，其它徑基非離子聚合物也適用于本發(fā)明。運類聚合物的 一些實例包括，例如，乙氧基烷基酪、乙氧基或丙氧基Cs至C24脂肪醇，通式為CH3-(C出)10-16- (0-C2H4)1-25-OH的聚氧化乙締二醇烷基酸(如八乙二醇十二烷基單酸和五甘醇單十二烷基 酸），通式為畑3-(畑2)10-16-(〇-〔油6)1-25-OH的聚氧化亞丙基二醇烷基酸。通式為C姐17- (C6H4)-(0-C2H4)i-25-OH的聚氧化乙締二醇辛基酪酸（如Triton?x-100)，通式為C油19- (C6H4)-(0-C2H4)1-25-OH的氧化乙締二醇烷基酪酸(如壬苯醇酸-9)，C8至C24脂肪酸的聚氧乙 締二醇醋，如聚氧乙締二醇山梨醇酢控基醋（如聚氧乙締(20)山梨醇酢月桂酸醋，聚氧乙締 (20)山梨醇酢棟桐酸醋，聚氧乙締（20)山梨醇酢單硬脂酸醋、聚氧乙締（20)山梨醇酢單油 酸醋，PEG-20甲基葡萄糖二硬脂酸醋、PEG-20甲基葡萄糖倍半硬脂酸醋、PEG-80藍麻油， 陽G-20藍麻油、PEG-3藍麻油、PEG-600二油酸醋、PEG-400二油酸醋），和聚氧乙締控基丙S 醇醋（如聚氧乙締-23甘油月桂酸鹽和聚氧乙締-20甘油硬脂酸鹽）；Cs-C24脂肪酸的聚乙二 醇酸（如聚氧乙締-10-十六烷基酸、聚氧乙締-10-十八烷基酸、聚氧乙締-20-十六烷基酸、 聚氧乙締-10-油締基酸、聚氧乙締-20-油締基酸、聚氧乙締-20-異十六烷基酸、聚氧乙締- 15-十S烷基酸、聚氧乙締-6-十S烷基酸）；聚乙二醇和聚丙二醇的嵌段共聚物（如， Poloxamers)等等，也可W是它們的混合物。
[0051] 徑基非離子聚合物可W W各種方式合并入固態(tài)電解質(zhì)。在一些實施例中，比如，通 過如上所述的方法(如原位聚合或預(yù)聚合顆粒分散系），非離子聚合物可W簡易地合并入所 形成的任何導(dǎo)電聚合物中。然而，在其它實施例中，非離子聚合物可使用于最初聚合物層形 成之后。D.外部聚合物涂層
[0052] 盡管不要求，外部聚合物涂層可應(yīng)用于陽極和覆蓋于固態(tài)電解質(zhì)上。如上面所詳 細描述的，外部聚合物涂層通常包含一個或多個形成于預(yù)聚合導(dǎo)電粒子分散系中的介電 層。外部涂層可W進一步滲透進入電容器本體的邊緣部分，W提高與電解質(zhì)的附著力和引 起更多的機械強度的部分，運可W降低等效串聯(lián)電阻和泄漏電流。如果需要，可在外部聚合 物涂層中添加交聯(lián)劑，W提高粘附于固態(tài)電解質(zhì)的程度。通常，交聯(lián)劑在外部涂層所使用的 分散系應(yīng)用之前使用。例如，適合的交聯(lián)劑在在W下有所描述，例如，Merker等人的公開號 為2007/0064376的美國專利。運些交聯(lián)劑包括，如胺類(二元胺、=元胺、低聚胺、多胺等）； 多價金屬陽離子，如1旨、41、化少6、0、]\1]1、8曰、1';[、〔0、化、化、1?11、〔6或2]1的鹽類或者化合物、 憐化合物、硫化合物等等。
[0053] E.電容器的其它部件
[0054] 如果需要，電容器可W包含本領(lǐng)域中所熟知的其它介電層。例如，一種保護涂層可 W任意形成于電介質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)中之間，運樣的保護涂層可由相對絕緣的樹脂材料(天 然的或合成的）制成，如蟲膠樹脂。運些和其它保護涂層材料在Fife等人專利號為6674635 的美國專利有更詳細的描述。如果需要，運個部件也可W分別裝配有碳層(如石墨)和銀層。 銀涂層，例如，可作為可焊接導(dǎo)體、接觸層、和/或電容器的電荷收集器。碳涂層可W限制銀 涂層和固態(tài)電解質(zhì)的接觸。運些涂層會覆蓋一些或所有的固態(tài)電解質(zhì)。
[0055] -般而言，電容器大體上不含樹脂(如環(huán)氧樹脂），其在傳統(tǒng)固體電容器中通常用 于封裝電容器元件。除此之外，電容器元件的封裝可W引起電容器元件在極端環(huán)境下的不 穩(wěn)定性，例如高溫(如大約175°C之上)和/或高壓(如大約500V之上）。
[0056] II.外殼
[0057] 如上所述，至少有兩個電容器元件密封于外殼之內(nèi)。密封通常在至少包含一種惰 性的氣體氣氛存在時發(fā)生，W抑制固態(tài)電解質(zhì)在使用過程中的氧化。惰性氣體通常包括，例 如，氮氣、氮氣、氣氣、氣氣、氛氣、氯氣、氮氣等，也可W是它們的混合物。通常，外殼內(nèi)大部 分的氣體為惰性氣體，如惰性氣體占總氣體的質(zhì)量分數(shù)大約為50wt. %至大約IOOwt. %，在 一些實施例，大約為75wt. %至IOOwt. %，在一些實施例，大約為90wt. %至大約99wt. %。如 果需要，也可W使用相對少量的非惰性氣體，如二氧化碳、氧氣、水蒸氣等。然而，在運種情 況下，非惰性氣體占外殼內(nèi)氣體的質(zhì)量分數(shù)通常為15wt. %或更少，在一些實施例，IOwt. % 或更少，在一些實施例，大約為5wt. %或更少，在一些實施例，大約為Iwt. %或更少，在一些 實施例，大約為0.Olwt. %至大約Iwt. %。例如，水分含量(按相對濕度計)大約為10%或更 少，在一些實施例，大約為5 %或更少，在一些實施例，大約為1 %或更少，在一些實施例，大 約為0.01%至大約5%。
[0058] 各種不同的材料均可用于形成外殼，例如金屬、塑料、陶瓷等。在一些實施例中，例 如，外殼包括一層或多層金屬，如粗、妮、侶、儀、給、鐵、銅、銀、鋼（如不誘鋼）、它們的合金 (如導(dǎo)電氧化物），它們的復(fù)合物(具有導(dǎo)電氧化物的金屬涂層)等。在另一些實施例中，外殼 包括一層或多層陶瓷材料，如氮化侶、氧化侶、二氧化娃、氧化儀、氧化巧、玻璃等，也可W是 它們的組合物。
[0059] 電容器元件可W W各種不同的技術(shù)粘貼于外殼上。例如，盡管決不要求，電容器元 件W端子形成于殼體外部為后續(xù)集成電路的方式粘貼在外殼上。端子的特定結(jié)構(gòu)取決于預(yù) 定的應(yīng)用程序。在一個實施例中，例如，電容器總成經(jīng)加工成形，使其表面可固定的，仍然具 有機械強度。例如，一個電容器元件的陽極導(dǎo)線和另一個電容器元件的陰極電連接于外部， 表面可固定的端子(如襯墊、板片、平板、框架等)可W貫穿整個外殼與電容器連接。端子的 厚度或高度通常W電容器總成的厚度最小化為選擇基準。例如，端子的厚度大約為0.05mm 至大約1mm，在一些實施例中，大約為0.05mm至大約0.5mm，在一些實施例中，大約為0.1 mm至 大約0.2mm。如果需要，端子的表面可W鑲上儀、銀、金、錫等本領(lǐng)域眾所周知的材料，W確保 最后的部件可固定于電路板上。在一些具體的實施例中，端子分別鑲上儀和銀薄層，安裝面 也鍛上了錫焊層。在另一些實施例中，在端子基底金屬層(如銅合金)鍛上薄的外金屬層(如 黃金），W進一步提高電導(dǎo)率。
[0060] 參閱圖1，電容器總成10的一個具體的實施例顯示了，電容器總成包括2個電容器 元件，將在下文進行更詳細的描述。更具體的，電容器總成10包括串聯(lián)連接的第一電容器元 件20a和第二電容器元件20b。在運個實施例中，電容器元件是對齊的，所W它們的主要表面 位于一個水平位置上。也就是說，由它的寬度(X方向）和長度(Y方向）規(guī)定的電容器元件20a 的主要表面與電容器元件20b的相應(yīng)主要表面相鄰。因此，主要表面通常是共面的?；蛘撸?調(diào)整電容器元件使它們的主要表面不共面，但在某一個方向上相互垂直，如Z方向或X方向。 當然，電容器元件不需要在相同的方向上延伸。
[0061] 電容器總成10的外殼包括一個外壁23和兩個相對的側(cè)壁124和125,在兩個相對的 側(cè)壁124和125之間形成一個空桐526,空桐526里含有電容器元件。外壁23和側(cè)壁124和125 由一層或多層如上所述的金屬、塑料或陶瓷材料組成。由上所述，電容器總成還包括外部端 子(圖中未示出），各自電容器元件的陽極導(dǎo)線和陰極與外部端子W串聯(lián)方式電氣性連接至 該外部端子。將導(dǎo)電構(gòu)件應(yīng)用于外殼的內(nèi)部孔桐內(nèi)，W促進外部端子W機械穩(wěn)定的方式形 成。例如，再次參考圖1，電容器總成10包括由第一部件67和第二部件65構(gòu)成的第一導(dǎo)電構(gòu) 件62。第一部件67和第二部件65可為完整的片狀或拼接起來的分散的片狀，可直接拼接或 通過額外的導(dǎo)電元件(如金屬)拼接。在所闡述的實施例中，第二部件65位于一個平面內(nèi)，運 個平面通常平行于導(dǎo)線6a延伸的橫向方向（如Y方向）。第一部件67是"垂直的"，即它位于一 個通常平行于導(dǎo)線6a延伸的橫向方向的平面上。如此，第一部件67可W限制導(dǎo)線6a在水平 方向的移動，W提高使用過程中的表面接觸和機械穩(wěn)定性。如果需要，可將一個絕緣材料7a (如Teflon?墊圈）使用于導(dǎo)線6a的周圍。第一部件67有一個連接于陽極導(dǎo)線6a的固定區(qū)域 (圖中未示出），運個區(qū)域為U形，W進一步提高導(dǎo)線6a的表面接觸和機械穩(wěn)定性。
[0062] 第二導(dǎo)電構(gòu)件29也電連接于第二電容器元件20b的陰極(如固態(tài)電解質(zhì)）上。如圖 所示，第二電容器元件20b也包括一個絕緣材料7b和陽極導(dǎo)線6b，將其調(diào)整位于與第一電容 器元件20a的陽極引線6a相反的方向上。第二導(dǎo)電構(gòu)件29通常位于平行于導(dǎo)線化延伸的橫 向方向（如Y方向）的平面上。為了將電容器元件串聯(lián)連接，也可使用一個連接構(gòu)件40,連接 構(gòu)件40電連接于第一電容器元件20a的陰極(如固態(tài)電解質(zhì)）和第二電容器元件20b的陽極 導(dǎo)線化。
[0063] 電容器元件間的連接通?？刹捎酶鞣N已知技術(shù)實現(xiàn)，如焊接、激光焊接、導(dǎo)電膠粘 劑等。在一些具體的實施例中，例如，第一導(dǎo)電構(gòu)件62激光焊接于陽極引線6a上，第二導(dǎo)電 構(gòu)件29采用粘合劑粘結(jié)于第二電容器元件20b上。同樣的，連接構(gòu)件40采用粘結(jié)劑與第一電 容器元件20a相連，連接構(gòu)件40激光焊接于第二電容器元件20b的陽極導(dǎo)線化上。使用時，導(dǎo) 電粘合劑可由包含有樹脂組分的導(dǎo)電金屬顆粒構(gòu)成。金屬顆?？蒞是銀、銅、金、銷、儀、鋒、 祕等。樹脂組分包括熱固性樹脂(如環(huán)氧樹脂）、固化劑(如酸酢)和偶聯(lián)劑(如硅烷偶聯(lián)劑）。 合適的導(dǎo)電膠黏劑在Osako等人的專利號為2006/0038304的美國專利中有描述。
[0064] 盡管沒有詳細的描述，電容器總成包括外部的陽極和陰極端子，其由導(dǎo)電構(gòu)件單 獨形成或由分散的構(gòu)件與另外構(gòu)件粘合而成。在圖1中，例如，第一導(dǎo)電構(gòu)件62貫穿外壁23 形成外部陽極端子?；蛘?，將一個單獨的導(dǎo)電跟蹤儀(圖中未示出)連接于第一導(dǎo)電構(gòu)件62， 該第一導(dǎo)電構(gòu)件62貫穿外壁23要么形成陽極端子，要么連接于作為陽極端子的額外導(dǎo)電構(gòu) 件。類似的，第二導(dǎo)電構(gòu)件29穿過外壁23形成外部的陰極端子，或者將一個單獨的導(dǎo)電跟蹤 儀(圖中未顯示)連接于第二導(dǎo)電構(gòu)件29,第二導(dǎo)電構(gòu)件29穿過外壁23,要么形成陽極端子， 要么連接于作為陰極端子的額外導(dǎo)電構(gòu)件。當然，本發(fā)明絕不受限于使用導(dǎo)電跟蹤儀W形 成所需要的端子。
[0065] 一旦W所需的方式連接，所得的組件密封如上文所示。再次參考圖1，例如，外殼也 可W包括一個蓋子（圖中未示出），當電容器元件放置于外殼內(nèi)之后，運個蓋子放置于外壁 124和125的上表面。運個蓋子可由陶瓷、金屬(如鐵、銅、儀、鉆等，也可W是它們的合金）、塑 料等所制成。如果需要，可將一個密封構(gòu)件（圖中未示出）放置于蓋子與外壁124、125之間， W利于提高良好的密封性。在一些實施例中，例如，密封構(gòu)件包括玻璃金屬密封件Kovar? ;ring(Goo壯ellow Cam;ridge,Ltd.)等等。側(cè)壁的高度通常W蓋子接觸不到電容器元件的任 何表面為準，W使其不受到污染。將蓋子放置于所需要的位置，使用已知技術(shù)將蓋子密封外 壁124和125,如焊接(如電阻焊接、激光焊接等)修補等。密封通常在如上所述的惰性氣體存 在時發(fā)生，W使所得組件大體上不含活性氣體，如氧氣或水蒸氣。
[0066] 如圖1中所述的實施例，電容器總成包括2個電容器元件。然而，如上文所看到的， 本發(fā)明通常使用多個電容器元件，如2個或更多個，在一些實施例中，為2至10個，在一些實 施例中，為3至8個。參考圖2,例如，圖中表示出了電容器總成100的一個實施例，電容器總成 100包括位于第一電容器元件20a與第二電容器元件20b之間，并與它們串聯(lián)的第=電容器 元件20c。電容器元件20a與第一導(dǎo)電元件62相連，電容器元件20bW上文所述的方式與第二 導(dǎo)電元件29相連，第二電容器元件20b的陽極導(dǎo)線6a經(jīng)調(diào)整與第一電容器元件20a的陽極引 線6a位于相同的方向。
[0067] 然而，與圖1所示的實施例相反，圖1中所示的連接構(gòu)件通常與由單一部件構(gòu)成的 電容器元件相連接，圖2所示的連接元件由多部件組成。也就是說，連接構(gòu)件由第一部件400 和第二部件500和第=電容器元件20c構(gòu)成。更具體的，第=電容器元件20c包括絕緣材料7c 和陽極導(dǎo)線6c，陽極導(dǎo)線6c經(jīng)調(diào)整與陽極導(dǎo)線6a和陽極導(dǎo)線化的方向相對。連接構(gòu)件的第 一部件400電連接于第一電容器元件20a的陰極(如固態(tài)電解質(zhì))上和第=電容器元件20c的 陽極導(dǎo)線6c上。同樣的，連接構(gòu)件的第二部件500電連接于第=電容器元件20c的陰極(如固 態(tài)電解質(zhì)）上和第二電容器元件20b的陽極導(dǎo)線6b上。在一個具體的實施例中，第一導(dǎo)電構(gòu) 件62激光焊接于陽極導(dǎo)線6a上，第二導(dǎo)電構(gòu)件29采用粘合劑粘合于第二電容器元件20b上。 同樣的，第一部件400采用粘合劑連接于第一電容器元件20a上，W及采用激光焊接于第= 電容器元件20b的陽極導(dǎo)線6c上，第二部件500采用粘合劑粘合于第=電容器元件20c上，W 及激光焊接于第二電容器元件20b的陽極導(dǎo)線化上。
[0068] 不管其詳細結(jié)構(gòu)如何，本發(fā)明的電容器總成即使放置在高壓環(huán)境下，也具有優(yōu)異 的電氣性能。例如，電容器總成具有相對較高的擊穿電壓（電容器失效時的電壓），如大約 500V或更高，在一些實施例中，為大約600V或更高，在一些實施例中，為大約700V或更高，在 一些實施例中，為大約750V至大約1500V。擊穿由電容器充電0.1 mAmps(充電斜率加 Mt = 10)時決定，然后測量外加電壓降低超過10%的電壓，即擊穿電壓。運個測定通常在室溫下 進行。同樣，電容器還可W承受相對較高的沖擊電流，運在高電壓應(yīng)用中也是常見的。沖擊 電流的峰值，例如，為額定電壓的2倍或更高，如從大約40Amps變動至更高，在一些實施例 中，大約為SOAmps或更高，在一些實施例中，大約為120Amps至大約250Amps。
[0069] 通過下述實施例可W更好地理解本發(fā)明。
[0070] 試驗方法
[0071] 等效串聯(lián)電阻化SR)
[0072] 等效串聯(lián)電阻可采用Kelvin引線的Agilent E4980A精密LCR測試計，在直流偏壓 2.2伏特、峰-峰正弦信號0.5伏特時進行測定。工作頻率為IOOK監(jiān)，溫度為23°C ± 2°C。
[0073] 電容
[0074] 電容可W采用帶Kelvin引線的Agilent E4980A精密LCR測試計，在直流偏壓2.2伏 特、峰-峰正弦信號0.5伏特時進行測定。工作頻率為120監(jiān)，溫度為23°C ± 2°C。
[0075] 例一
[0076] 采用9000iiFV/g的粗粉末作為陽極樣品。每個陽極樣品均嵌入粗線，在1800°C燒 結(jié)，接著壓緊使其密度為5.3g/cm3。所得到的小球大小為4.15 X 3.70 X 2.00mm。小球在液體 電解質(zhì)中經(jīng)陽極氧化處理至315V形成介電層。將陽極浸潰于固體含量為1.1 % (Clevios?K, 化raeus)的分散聚3,4-乙締基二氧嚷吩中，可形成導(dǎo)電聚合物涂層。將涂層部件在125°C下 干燥20分鐘，重復(fù)運過程10次。此后，將該部件浸潰于固體含量為2%的分散聚3,4-乙締基 二氧嚷吩中，接著在125°C下干燥20分鐘，重復(fù)運過程8次，接著再將該部件浸潰于石墨分散 液中，干燥，最后，接著將部件浸潰于銀分散液中，干燥。
[0077] 采用銅基引線框架材料來完成電容器元件裝入陶瓷外殼的裝配過程。如圖2所示， 電容器總成包括3個串聯(lián)的電容器元件。一個電容器元件的陽極導(dǎo)線與另一個電容器元件 的陰極均電連接于外部表面可固定的端子，延伸穿過陶瓷外殼與電容器連接。所有連接處 使用的粘合劑為銀膏。將電容器總成放置于對流恒溫烤箱中焊接膏料。之后，陽極連接采用 的焊接為電阻焊接，引線框架部分和陶瓷外殼鍛金焊料隆起焊盤之間在looms期間采用 300W能量。之后，將聚合約束材料用于電容器的陽極和陰極部件的頂部，并將其在在150°C 下干燥2小時。將Kovar?蓋子蓋住容器的頂部，與陶瓷的密封圈相鄰近。在將密封圈和蓋子 間縫焊之前，將所得到的電容器總成放置入焊接室并采用氮氣凈化?；疐/750V電容器的多 個部件(15)都采用運種方式制成。
[0078] 例二
[0079] 電容器元件采用與上述例一中所描述的相同方式制成。零件部件組裝如圖2所示 (3個電容器元件串聯(lián)），但在縫焊之前不采用氮惰性氣體凈化。將密封圈和蓋子間縫焊之 前，將所得到的電容器總成放置入焊接室并采用空氣凈化。1陽/750V電容器的多個部件 (15)都采用運種方式制成。
[0080] 將例1和例2部件進行電氣性能測試(即電容（"CAP")和等效串聯(lián)電阻（"ESR"))，在 存儲測試期間溫度為150°C。所得中值結(jié)果如下所示。
[0081]
[0082]那些熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神和范圍的前提下還可做作出種 種的等同變形或替換，運些等同的變形或替換均包含在本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)。此外，應(yīng)該 理解的是，各實施例的各個方面整體或部分是可W互換的。進一步，那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將了解的是，前述說明只是舉例而已，并不用于限制本發(fā)明在所附的權(quán)利要求書中的 進一步描述。
【主權(quán)項】
1. 一種電容器總成，包括： 第一電容器元件和第二電容器元件，所述第一電容器元件和第二電容器元件均含有一 燒結(jié)的多孔陽極本體，一介電層，所述介電層覆蓋所述陽極本體，以及一固態(tài)電解質(zhì)，所述 固態(tài)電解質(zhì)覆蓋介電層，所述介電層包括一導(dǎo)電聚合物，其中第一陽極導(dǎo)線和第二陽極導(dǎo) 線分別從第一電容器元件和第二電容器元件伸出； 連接構(gòu)件，所述連接構(gòu)件將第一電容器元件的固態(tài)電解質(zhì)電連接至第二電容器元件的 陽極導(dǎo)線； 外殼，所述外殼內(nèi)設(shè)有一內(nèi)部空腔，第一電容器元件和第二電容器元件位于并密封于 內(nèi)部空腔內(nèi)，其中所述的內(nèi)部空腔具有氣體氣氛，所述的氣體氣氛含有惰性氣體； 外部陽極端子，所述外部陽極端子電連接于第一電容器元件的第一陽極導(dǎo)線；以及 外部陰極端子，所述外部陰極端子電連接于第二電容器元件的固態(tài)電解質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，其中所述惰性氣體占氣體氣氛的質(zhì)量分數(shù)為大 約 50wt · %-100wt · %。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，其中所述外殼由金屬、塑料、陶瓷或它們的組合 物制成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，進一步包括一第一導(dǎo)電構(gòu)件，其中所述第一導(dǎo)電 構(gòu)件包括一第一部件，所述第一部件置于通常與第一陽極導(dǎo)線的橫向垂直的方向，所述第 一部件與第一陽極導(dǎo)線相連。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容器總成，其中所述第一導(dǎo)電構(gòu)件進一步包括一第二部件， 所述第二部件位于通常平行于第一陽極導(dǎo)線延伸的橫向的方向上。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容器總成，其中所述的第一導(dǎo)電構(gòu)件與陽極端子相連。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，進一步包括一第二導(dǎo)電構(gòu)件，所述第二導(dǎo)電構(gòu)件 電連接于第二電容器元件的固態(tài)電解質(zhì)上。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電容器總成，其中所述第二導(dǎo)電構(gòu)件與陰極端子相連。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，所述第一陽極導(dǎo)線與第二導(dǎo)線位于相對的方向 上。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，所述電容器總成包括2-10個電容器元件。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，進一步包括： 第三電容器元件，所述第三電容器元件位于第一電容器元件和第二電容器元件之間， 所述第三電容器元件包含一燒結(jié)的多孔陽極本體，一介電層，所述介電層覆蓋陽極本體，以 及一固態(tài)電解質(zhì)，所述固態(tài)電解質(zhì)覆蓋介電層，所述介電層包括一導(dǎo)電聚合物；以及從第三 電容器元件伸出的陽極導(dǎo)線。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電容器總成，其中所述第一陽極導(dǎo)線與第二陽極導(dǎo)線位于 相同的方向上。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電容器總成，其中所述第一陽極導(dǎo)線與第三陽極導(dǎo)線位于 相反的方向上。14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電容器總成，所述連接構(gòu)件由第一部件、第二部件和第三電 容器元件組成，第一部件將第一電容器元件的固態(tài)電解質(zhì)和第三電容器元件的第三陽極導(dǎo) 線電連接，第二部件將第三電容器元件的固態(tài)電解質(zhì)和第二電容器元件的第二陽極導(dǎo)線電 連接。15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，其中所述的陽極本體由含有鉭、鈮或它們的導(dǎo) 電氧化物的粉末形成。16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，其中所述的導(dǎo)電聚合物是取代聚噻吩。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電容器總成，其中所述的取代聚噻吩是聚(3,4_乙烯基二氧 噻吩）。18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器總成，其中所述的固態(tài)電解質(zhì)包括多種預(yù)聚合導(dǎo)電聚 合物顆粒。19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電容器總成，其中所述的電容器總成的擊穿電 壓為大約600V或更高。
【文檔編號】H01G9/025GK105977026SQ201610068791
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】J·彼得日萊克, J·奈華德, M·比樂
【申請人】Avx公司