CN100413003C - 固体电解电容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体电解电容器及其制造方法。该固体电解电容器具有通过设置在阳极引线框上的通孔，利用电阻焊把各电容器元件的阳极部与阳极引线框接合的结构。这样，焊接时电流集中在通孔，电介体氧化皮膜层被破坏铝箔露出，熔化的铝集中在通孔的内部。因此能进行稳定的焊接而没有铝的飞散，能得到焊接强度和可靠性优良、降低了ESR的固体电解电容器。

Description

固体电解电容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及在各种电子机器上使用的固体电解电容器及其制造方法。
背景技术
图12是表示现在的固体电解电容器构造的剖面图，图13是表示该固体电解电容器所使用的电容器元件的立体图。图14是表示把该电容器元件在阳极/阴极引线框上层合安装的状态的立体图。图15是表示把现在的在固体电解电容器中所用的阳极部接合在阳极引线框上的状态的主要部分剖面图。
如图15所示，电容器元件11在由电子管金属铝箔构成的阳极体11A的表面形成电介体氧化皮膜层(以下称皮膜层)11B。绝缘性保护层部12把阳极部13和阴极部14分离，阴极部14的表面上顺次层合形成有未图示的固体电解质层、阴极层。接续部16A通过把阴极引线框16的平面部一部分弯曲而形成。且多个电容器元件11把阳极部13在阳极引线框15的表里面、同样地把阴极部14在阴极引线框16的表里面分别配设、各层合多片。各电容器元件11的各阳极部13用电阻焊接合在阳极引线框15上成为一体。各阴极部14通过导电性银胶(未图示)连接在设置于电容器元件11厚度方向侧面的阴极引线框16的接续部16A上成为一体。绝缘性外装树脂17以把阳极引线框15和阴极引线框16的一部分分别露在外表面的状态把多个电容器元件11包覆成一体。通过把从外装树脂17露出的阳极引线框15和阴极引线框16分别沿外装树脂17弯曲、形成外部端子。这样就构成面安装型的固体电解电容器。
但上述现在的固体电解电容器在把各电容器元件11的阳极部13分别用电阻焊接合在阳极引线框15上成为一体时、有时焊接非常困难。这是由于在各阳极部13的表面上形成有皮膜层11B的缘故。用图15说明该现象。电容器元件11的阳极部13其阳极体11A的表面形成有皮膜层11B。因此在把阳极部13通过焊接电极18用电阻焊与构成电容器元件11的与铝为不同材料的阳极引线框15相接合时，因皮膜层11B的电阻大而焊接电流难于流动。因此仅阳极体11A的一部分焊接在阳极引线框15上。或产生全部没被焊接的状态。因此不仅产生由焊接强度不足引起的不良还产生等价串联电阻(以下称ESR)的增加和偏差的增加。
为解决该课题考虑了增大焊接电流、用激光焊接接合的方法。但用这种方法进行焊接时，在阳极部13的切断面等阳极体11A露出的部分上有熔化的铝露出、飞散。这样不仅有损外观，由此还产生由外装树脂17的壁厚变薄而导致气密性降低、发生短路等新的问题。
发明内容
本发明的固体电解电容器具有电容器元件，该电容器元件具有分离由电子管金属构成的阳极体而形成的阳极部和阴极部，在所述阴极部的表面上，顺次层合形成电介体氧化皮膜层、固体电解质层、阴极层，其特征在于，还包括用于安装所述阳极部的阳极引线框，该阳极引线框在安装所述阳极部的接合面上设置第一通孔，所述阳极部通过所述第一通孔连接在所述阳极引线框上。
另外，本发明的固体电解电容器的制造方法，其包括：安装工序，电容器元件具有分离由电子管金属构成的阳极体而形成的阴极部和阴极部，在所述阴极部的表面上顺次层合形成电介体氧化皮膜层、固体电解质层、阴极层，将所述电容器元件的所述阳极部安装在阳极引线框的接合面上；电阻焊工序，通过所述阳极引线框的接合面上设置的通孔把所述阳极部和所述阳极引线框进行电阻焊。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的固体电解电容器结构的剖面图；
图2是表示本发明实施例1固体电解电容器所用的电容器元件的立体图；
图3是表示本发明实施例1固体电解电容器所用的阳极/阴极引线框的立体图；
图4是表示把本发明实施例1固体电解电容器所用的电容器元件在阳极/阴极引线框上层合安装的状态的立体图；
图5是表示把本发明实施例1固体电解电容器所用的电容器元件的阳极部接合在阳极引线框上的状态的主要部分剖面图；
图6A～图6E是表示在本发明实施例1固体电解电容器所用的阳极引线框上所设通孔的各种例子的主要部分立体图；
图7是表示本发明实施例2的固体电解电容器结构的主要部分剖面图；
图8是表示本发明实施例3的固体电解电容器结构的主要部分剖面图；
图9是表示本发明实施例4的固体电解电容器结构的剖面图；
图10是表示把本发明实施例4固体电解电容器所用的电容器元件在阳极/阴极引线框上层合安装的状态的立体图；
图11是表示把本发明实施例4固体电解电容器所用的电容器元件的阳极部接合在阳极引线框上的状态的主要部分剖面图；
图12是表示现在的固体电解电容器结构的剖面图；
图13是表示现在固体电解电容器所用的电容器元件的立体图；
图14是表示把现在固体电解电容器所用的电容器元件在阳极/阴极引线框上层合安装的状态的立体图；
图15是表示把现在固体电解电容器所用的阳极部接合在阳极引线框上的状态的主要部分剖面图。
具体实施方式
下面边参照附图边说明本发明的实施例。在相同的结构上使用相同的符号而省略详细说明。
(实施例1)
图1是表示本发明实施例1的固体电解电容器结构的剖面图，图2是表示该固体电解电容器所用的电容器元件的立体图。图3是表示该固体电解电容器所用的阳极/阴极引线框的立体图，图4是表示把该电容器元件在阳极/阴极引线框上层合安装的状态的立体图。图5是表示把该电容器元件的阳极部接合在阳极引线框上的状态的主要部分剖面图。
电容器元件1在由电子管金属铝箔构成的阳极体1A的表面形成电介体氧化皮膜层(以下称皮膜层)1B。绝缘性保护层部2把阳极部3和阴极部4分离，在阴极部4的表面顺次层合形成有未图示的固体电解质层、阴极层。阳极引线框5上安装电容器元件1阳极部3的接合面5P上设有通孔5A。另一方面通过把安装电容器元件1阴极部4的阴极引线框6的接续面两端弯曲、形成接续部6A。且多个电容器元件1中，阳极部3在阳极引线框5的接合面5P的表里面、同样地阴极部4在阴极引线框6的接续面表里面分别配设、各层合多片。各阳极部3通过在阳极引线框5上设置的通孔5A用电阻焊接合成一体。各阴极部4通过导电性银胶(未图示)连接在设置于电容器元件1厚度方向侧面的阴极引线框6的接续部6A上成为一体。
绝缘性外装树脂7以在将阳极引线框5和阴极引线框6的一部分分别露在外表面的状态下，把多个电容器元件1包覆成一体。外装树脂7由环氧系树脂等构成。通过把从外装树脂7露出的阳极引线框5和阴极引线框6分别沿外装树脂7弯曲、形成外部端子。这样就构成面安装型的固体电解电容器。
这种本实施例的固体电解电容器通过设在阳极引线框5上的通孔5A用电阻焊把电容器元件1的阳极部3接合在阳极引线框5上。因此在用焊接电极8进行电阻焊时电流集中在通孔5A上。如图5所示的详细情况，这样在阳极部3表面形成的皮膜层1B被破坏、阳极体1A露出，熔化的铝集中在通孔5A的内部。因此能非常容易并可靠地进行电阻焊。其结果是焊接操作性和焊接强度以及可靠性提高、ESR特性稳定。且象现在这样的熔化铝飞散到外部的现象全都没有，所以因此而引起的气密性恶化和短路等也全都不产生，能稳定进行可靠的接合操作。
作为这种结构的本实施例固体电解电容器的一例、把8片电容器元件1层合的8层层合制品和现有制品各制作30个测量其ESR特性，结果表示在表1。该电容器的耐压是6.3V，容量是100μF。
表1
Figure C0315438300071
从表1可知本实施例的固体电解电容器其ESR的偏差小且平均值也低。即阳极部3与阳极引线框5的焊接进行得非常良好并稳定。
图6A～图6E表示了在阳极引线框5的接合面5P上所设通孔的各种例子。除圆形的通孔5A之外，通过设置长圆形的通孔5B、方形的通孔5C、矩形的通孔5D、多个通孔5A来扩大焊接部的面积。通孔只要根据阳极引线框5的形状·尺寸等适当选择包括图6A～图6E中所示例子在内的最佳形状便可。
通孔的总面积最好是阳极引线框5厚度的1.5倍以上。通过这种结构、焊接强度更稳定化。例如阳极引线框5的厚度是0.1mm时通孔的总面积定为0.15mm2以上。阳极引线框5的厚度是0.2mm时通孔的总面积定为0.30mm2以上。
(实施例2)
图7是表示实施例2的固体电解电容器结构的主要部分剖面图。把金属制的铆钉9插入阳极引线框5的接合面5P上所设的通孔5A内铆接。且通过铆钉9把各电容器元件1的阳极部3用电阻焊连接成一体。铆钉9由与阳极引线框5不同的金属材料形成。除此之外的结构与实施例1相同。
本实施例对因阳极部3与阳极引线框5的材料不同，用电阻焊把两者金属接合困难时特别有效。在这种情况下也能通过选择采用与两金属容易接合的金属材料作为铆钉9的材料来提高焊接性、稳定生产可靠性高的固体电解电容器。
使阳极引线框5的材料与铆钉9的材料变化、把这时的焊接性与没有铆钉9时进行比较确认，结果表示在表2中。该电容器层合了4片电容器元件。耐压是6.3V，容量是47μF，试验数是30。
Figure C0315438300081
从表2可知没有铆钉9时，在焊接性不稳定的阳极部3与阳极引线框5的材料组合的情况下，通过对铆钉9选择恰当的材料，焊接性提高。即即使电容器元件1的阳极部3的材料与阳极引线框5的材料是难以形成合金的组合时、也能选择由容易形成合金材料构成的铆钉把阳极部3和阳极引线框5进行电阻焊。而选择了不恰当的材料时则焊接性低下。因此需要注意材料的选定和组合。
(实施例3)
图8是表示实施例3的固体电解电容器结构的主要部分剖面图。衬套10由与阳极引线框5不同的金属材料形成、埋设在阳极引线框5的接合面5P上所设的通孔5A内。通过衬套10把各电容器元件1的阳极部3用电阻焊连接。除此之外的结构与实施例1相同。
这种结构的本实施例固体电解电容器能得到与实施例2的固体电解电容器同样的作用效果。且由于阳极引线框5的厚度均匀，所以把电容器元件1多片层合时阳极部3的层合状态稳定，组装精度和可靠性提高。
(实施例4)
图9是表示实施例4的固体电解电容器结构的剖面图，
图10是表示把其电解电容器的电容器元件在阳极/阴极引线框上多片层合安装的状态的立体图。电容器元件1的阳极部3上设有通孔3A。通孔3A设置在与阳极引线框5的接合面上所设的通孔5A相对应的位置上。以在阳极引线框5的接合面上安装多个电容器元件1的状态把通孔3A与通孔5A形成连通状态，通过该连通了的通孔3A、5A用电阻焊连接。除此之外的结构与实施例1相同。
如图11所示，本实施例的固体电解电容器中在把阳极引线框5和电容器元件1进行电阻焊时，阳极体1A熔化产生的铝集中在通孔3A与通孔5A内。且两者被接合。因此能进行稳定接合且外观没有大的损害。其结果是能抑制伴随焊接不稳定性的ESR的增加和偏差的增加，稳定生产可靠性更高的固体电解电容器。
也可把在实施例2、3中说明的铆钉9和衬套10在本实施例适用。这时铆钉9和衬套10最好把通孔3A、5A这两者贯通。铆钉9最好把阳极引线框5与多个阳极部3铆接。仅用这种铆接、阳极部3与阳极引线框5就被导通，再通过把铆钉9与阳极部3进行电阻焊、接合变得牢固，提高ESR特性。特别是在因阳极部3与阳极引线框5的材料不同，难以用电阻焊把两者金属接合时有效。
如上，本发明的固体电解电容器具有：阳极引线框5，以把电容器元件1多片层合的状态把各电容器元件1的阳极部3连接成一体；阴极引线框6，同样地把各阴极部4连接成一体。在安装电容器元件1阳极部3的阳极引线框5的接合面5P上设有通孔5A。各电容器元件1的阳极部3和阳极引线框5通过通孔5A用电阻焊接合。根据这种结构，通过该通孔5A把阳极部3与阳极引线框5进行电阻焊时，由电阻焊产生的电流集中在通孔5A。这样在阳极部3表面形成的电介体氧化皮膜层1B被破坏、铝箔露出、熔化的铝箔集中在通孔5A的内部。因此能进行稳定的焊接操作而没有阳极部3的铝箔飞散，能得到焊接强度和可靠性优良、降低了ESR的固体电解电容器。
上述所有的实施例中作为电子管金属使用了铝箔，但也可以是钽、铌、它们的合金等。固体电解质层由无机材料二氧化锰和导电性高分子材料聚吡咯、聚苯胺等或TCNQ络盐等有机半导体材料构成。上述所有的实施例中是以面安装型的固体电解电容器为例进行了说明，但不限定于此。也可以采用把阳极、阴极引线框从外装树脂露出的一端构成线状、插入印刷基板上设置的配线孔内的形式。

Claims (9)

1. 一种固体电解电容器，具有电容器元件，该电容器元件具有分离由电子管金属构成的阳极体而形成的阳极部和阴极部，在所述阴极部的表面上，顺次层合形成电介体氧化皮膜层、固体电解质层、阴极层，其特征在于，
还包括用于安装所述阳极部的阳极引线框，该阳极引线框在安装所述阳极部的接合面上设置第一通孔，
所述阳极部通过所述第一通孔连接在所述阳极引线框上。
2. 如权利要求1所述的固体电解电容器，其中，还包括铆钉，其由与所述阳极引线框不同的金属材料构成，并插在所述第一通孔内，铆接所述铆钉，所述阳极部通过所述铆钉连接在所述阳极引线框上。
3. 如权利要求2所述的固体电解电容器，其中，构成所述铆钉的金属材料与所述阳极部容易焊接。
4. 如权利要求1所述的固体电解电容器，其中，还包括衬套，其由与所述阳极引线框不同的金属材料构成，并被埋设在所述第一通孔内，所述阳极部通过所述衬套连接在所述阳极引线框上。
5. 如权利要求4所述的固体电解电容器，其中，构成所述衬套的金属材料与所述阳极部容易焊接。
6. 如权利要求1所述的固体电解电容器，其中，在所述电容器元件的阳极部设置第二通孔，使所述第二通孔与所述第一通孔连通，所述阳极部通过连通了的所述第一、第二通孔连接在所述阳极引线框上。
7. 如权利要求6所述的固体电解电容器，其中，还包括铆钉，其由与所述阳极引线框不同的金属材料构成，并插通所述第一通孔和所述第二通孔，铆接所述铆钉，所述阳极部被所述铆钉焊接而连接在所述阳极引线框上。
8. 如权利要求6所述的固体电解电容器，其中，还包括衬套，其由与所述阳极引线框不同的金属材料构成、并被埋设在所述第一通孔和所述第二通孔内，所述阳极部通过所述衬套连接在所述阳极引线框上。
9. 一种固体电解电容器的制造方法，其包括：安装工序，电容器元件具有分离由电子管金属构成的阳极体而形成的阴极部和阴极部，在所述阴极部的表面上顺次层合形成电介体氧化皮膜层、固体电解质层、阴极层，将所述电容器元件的所述阳极部安装在阳极引线框的接合面上；电阻焊工序，通过所述阳极引线框的接合面上设置的通孔把所述阳极部和所述阳极引线框进行电阻焊。
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