CN100479076C

CN100479076C - 固态电解电容器及其制造方法

Info

Publication number: CN100479076C
Application number: CNB2004100458868A
Authority: CN
Inventors: 吴贤燮; 金在光; 朴在俊
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2024-05-25
Also published as: US6970345B2; JP2005150674A; CN1617271A; KR20050046895A; KR100568280B1; US20050105248A1

Abstract

公开了一种固态电解电容器，其中，所述电容器元件具有从此伸出阳极引线的前表面。在电容器元件的外表面上形成阴极层。平板状阴极引线与电容器元件的整个后表面表面接触。平板状阳极引线框具有在其中心端部分处形成的凹面部分，其中放置电容器元件的阳极引线以及电连接到凹面部分。形成模子以便环绕电容器元件、阴极引线框和阳极引线框。本发明提供用于改进电容器元件和引线框的接触结构以便电容器元件具有更大的体积效率的固态电解电容器，从而通过微型化实现足够的电容。

Description

固态电解电容器及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2003年11月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2003-80508的优先权，其内容在此引入以供参考。

技术领域

本发明涉及提高体积效率(volume efficiency)的固态电解电容器及其制造方法，以及更具体地说，涉及用于改进电容器元件的接触结构以及引线框以便电容器元件具有更大的体积以便提高体积效率的固态电解电容器。

背景技术

通常，称为钽电容器的固态电解电容器被广泛用在具有低额定电压范围的应用电路及通用的工业用设备中，以及更具体地说，广泛用在频率特性成问题的电路中。通常，广泛使用固态电解电容器来降低便携式通信设备的噪声。

如图1所示，传统的钽电容器100包括嵌入外壳112中的电容器元件102、整体从电容器元件102伸出的阳极引线108、以及焊接到阳极引线108上并伸出外壳的阳极引线框104，以及电容器元件102接触的阴极引线框114。

制造电容器100的方法包括执行用于长方体成形以及烧结电介质粉末的挤压步骤、执行用于在产物的外表面上形成电介质涂层膜的化学步骤，以及将产物浸渍在硝酸锰的水溶液中以便通过使用热分解，在产物的外表面上形成固态电解二氧化锰层。

近年来，钽电容器100被广泛用在与现有技术相比，倾向于逐步微型化的微型设备中。如果微型化电容器100，电容器元件102和引线框104和114的接触部分占用大多数空间以致相对于小型化钽元件102。因此，传统的钽电容器的缺点在于电容器元件具有小的体积效率以致降低电容以及增加阻抗。

另外，由于要求引线框在缩减其本身大小非常有限，以便稳固地固定插入到外壳中的引线框，插入到外壳中的引线框在尺寸缩减方面会非常有限。即，要求通过焊接稳固地固定引线框，如果过分缩减引线框的尺寸，缺点在于不稳固地固定引线框。

图2示例说明通过改进引线框的接触方法，用于增加电容器元件的体积效率的钽电容器。图2与U.S.专利No.6,26,878，名为“ChipCapacitor”有关。

在图2中，电容器元件200在其外表面上具有阴极层220，以及具有从其本体伸出的阳极引线240。另外，在阴极层的一个下端上形成与阴极层平行并电连接的平板状阴极引线框210，以及在阴极层的另一下端上形成与阳极连接构件234电连接的平板状阳极引线框230。

传统的芯片电容器被构造成将引线框安置在芯片的下面以便增加芯片的电容元件的体积效率，以及将引线框与外部终端连接。然而，上述结构的芯片电容器能实现有利地增加体积效率，而具有当安装芯片时生成的缺陷。

换句话说，由于芯片仅在其下端具有端子，芯片在其侧面上不具有端子。因此，在焊接时，传统的芯片电容器具有不能正常地形成焊料和端子间的接触面积的缺陷。以如图3中所示的形状，将焊料270焊接到芯片上。焊料270用来将放置在固态电解电容器的下表面上的阴极引线框210焊接到衬底290上，以及将大多数焊料270焊接到芯片的侧面上。这导致芯片和衬底的电连接中的不可靠性。

发明内容

因此，本发明针对基本上消除由于现有技术的局限和缺点引起的一个或多个问题的固态电解电容器及其制造方法。

本发明的目的是提供用于改进电容器元件和引线框的接触结构以便电容器元件具有更大的体积效率，从而即使微型化，也能实现足够的静电电容的固态电解电容器。

本发明的另一目的是提供固态电解电容器及其制造方法，其中能确保大的体积效率同时当安装芯片上，能保证可靠性，以及能更容易执行批量生产。

将在下述说明书中部分阐述本发明的另外的优点、目的和特征，一部分对本领域的技术人员来说，在试验下述后将是显而易见的，或从实施本发明了解到。通过在所写的说明书及其权利要求，以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其他优点。

为实现这些目的和其他优点，以及根据如在此具体化和广泛描述的本发明的目的，提供一种固态电解电容器，包括：

电容器元件，具有从此伸出阳极引线的前表面，以及在其上形成阴极层的外表面；

与所述电容器元件的整个后表面表面接触的平板状的阴极引线框；

平板状阳极引线框，具有在其中心端部分形成的凹面部分，以便使所述电容器元件的所述阳极引线位于所述凹面部分中并与其电连接；

形成在所述阴极引线框和所述阳极引线框之间以保护所述电容器元件的模子，所述模子覆盖所述电容器元件并且接触所述阴极引线框与所述电容器元件表面接触的面。

优选地，引线框包括第一表面以及平行所述第一表面的第二表面，以及所述电容器元件的整个后表面被粘接到所述第一表面上。另外，期望所述模子的外表面与所述阴极引线框的侧面共面。

期望所述阴极引线框的第一表面包括与所述电容器元件的后表面相同大小凹陷的位置固定表面以便使所述电容器元件的后表面位于适当位置。此时，在所述位置固定表面和所述阴极引线框的第一表面的界面处形成以预定角度倾斜的连接面。

另外，优选地，使用激光焊接粘接所述阳极引线框和所述阳极引线，以及期望使用导电粘合剂，粘接所述阴极引线框和所述电容器元件的后表面。

在本发明的另一方面中，提供一种固态电解电容器的制造方法，所述方法包括步骤：

提供钽粉末电容器元件，所述电容器元件具有从此伸出阳极引线的前表面，以及在其上形成阴极层的外表面；

在基板上垂直形成多个平板状阴极引线框和多个平板状阳极引线框，所述平板状阴极引线框具有用于允许将所述电容器元件的后表面粘接到其上的大小，所述平板状阳极引线框具有在其中心端部分上形成的凹面部分，以便在其中放置所述电容器元件的阳极引线；

通过导电粘合剂将所述电容器元件的后表面粘接到位于所述基板上的阴极引线框；

通过焊接使所述阳极引线框与所述阳极引线框粘接；

在所述阴极引线框和所述阳极引线框之间形成模子以保护所述电容器元件，所述模子覆盖所述电容器元件并且接触所述阴极引线框与所述电容器元件表面接触的面；以及

使所述阴极引线框和所述阳极引线框与所述基板分开。

优选地，所述阴极引线框具有与所述电容器元件的后表面相同大小凹陷的位置固定表面以便使所述电容器元件的后表面位于适当的位置。另外，优选地，烧结片状器件的后表面通过使用导电粘接剂被粘接到所述阴极引线框的位置固定表面上。

另外，优选地，所述阴极引线框和所述阳极引线通过激光焊接粘接，以及所述模子的外表面与所述阴极引线框的侧面共面。

根据本发明的另一方面，提供一种固态电解电容器，包括：

模子，形成为环绕所述电容器元件，部分环绕所述阳极引线框，并且接触所述阴极引线框与所述电容器元件表面接触的面。

应理解到本发明的上述一般描述和下述的详细描述是示例性和说明性的，意图提供所要求的本发明的进一步说明。

附图说明

包括以便进一步理解本发明以及包含在并构成本发明的一部分的附图示例说明本发明的实施例以及结合说明书来解释本发明的原理，在图中：

图1是示例说明传统的固态电解电容器的结构的截面图；

图2是示例说明传统的另一固态电解电容器的截面图；

图3是用于描述图2的安装的固态电解电容器的缺陷的截面图；

图4是示例说明根据本发明的优选实施例的固态电解电容器的内部结构的透视截面图；

图5是示例说明图4的电容器的截面图；

图6是示例说明图4的电容器的阴极引线框的透视图；

图7是示例说明图4的阳极引线框的改进例子的视图；

图8是示例说明在根据本发明的优选实施例的固态电解电容器的制造过程中，制造引线框的步骤的视图；

图9是示例说明在根据本发明的优选实施例的固态电解电容器的制造过程中，电容器元件安装步骤的视图；以及

图10是示例说明在根据本发明的优选实施例的固态电解电容器的制造过程中，在图9的安装步骤后，模塑成形和芯片分离步骤的视图。

具体实施方式

现在，将详细地参考本发明的优选实施例，在附图中示例说明了其例子。只要可能，在附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部件。

图4是示例说明根据本发明的优选实施例的固态电解电容器的内部结构的透视截面图，以及图5是示例说明图4的电容器的截面图。

本发明的固态电解电容器包括电容器元件10。电容器元件10是通过压缩和成形以长方体形状的氧化钽粉未制造的电介质元件。电介质元素不限于钽(Ta)，但也可以有选择地由其他材料诸如氧化铌(Nb)形成。

电容器元件10以矩形柱形状形成。电容器元件10包括具有从此伸出的阳极引线的前面10a，以及位于前面10a的相对侧上的后面10b。在电容器元件10的外表面上形成阴极层。为防止阴极层形成在电容器元件10的前面上的阳极引线50的外围部分上，盘状帽12被装配和焊接到导线50上。

板状阴极引线框30被接合到电容器元件10的后面上。阴极引线框30是不具有弯曲部分的平板状，但与电容器元件10的整个后面接触。如此排列阴极引线框30以便其拐角部分伸出电容器元件10的拐角部分外。因此，期望当将电容器元件10焊接到阴极引线框30上时，使引线框30突出电容器元件10外。期望通过导电粘合剂，使电容器元件10和阴极引线框30彼此粘接。这允许通过阴极引线框30提供电流。

传统的电容器被构造成上述阴极引线框在电容器元件的侧面处弯曲并接合到其上，或仅接合到底面上。然而，将电容器元件与阴极引线框连接的传统方法具有的缺点在于电容器元件具有低体积效率，以及频繁地发生与外部衬底连接失败。因此，为改进这一缺陷，本发明的特征在于阴极引线是与电容器元件的整个后面平行并在其上的阴极引线框。

图6是示例说明固态电解电容器的阴极引线框的透视图。

阴极引线框30包括与电容器元件10的后面接触的第一表面30a，以及位于与第一表面相反面上的第二表面30b。以与电容器元件10的后面10b相同的大小，在第一表面30a上凹面形成位置固定表面35。位置固定表面35用来将电容器元件的后面放在适当的位置中。电容器元件10的后面被插入被位于位置固定表面35中。优选地，以预定角度倾斜的连接表面37形成在位置固定表面35和第一表面30a的界面上。电容器元件10的后面通过连接表面37滑入并位于位置固定表面35中。

另一方面，位于根据本发明的电容器元件10的前面上的阳极引线50与平行地位于电容器元件10的前面中的阳极引线框20垂直连接。从电容器元件10的前面伸出的阳极引线50由例如钽制成。阳极引线50向前伸出预定长度以便与阳极引线框20电连接。沿平行于电容器元件10的前面的表面放置阳极引线框20。阳极引线框20具有在其中央上端部分形成的凹面部分25以便在其中旋转阳极引线50。

优选地以半圆形状形成凹面部分25以便在其中放置阳极引线，以及能以矩形凹槽形状形成。另外，阳极引线框20的凹面部分25可以以长切口形状形成。图7是示例说明阳极引线框20的改进例子的视图。如图7所示，阳极引线框20′以向下延伸的切口成形的凹面部分25′。

阳极引线框20和阳极引线50通过焊接彼此连接。即，在使引线50位于阳极引线框20中后，在阳极引线框20的上表面上执行激光焊接以便熔化阳极引线框20并与引线50连接。另外，期望用具有比阳极引线50更低熔点的金属材料诸如铁制成阳极引线框20。这使得通过照射到对应于阳极引线50的前端的阳极引线框20的热源，熔化阳极引线框20的垂直表面部分。熔化的框能允许彼此面对的阳极引线50和阳极引线框20简单和易于连接。

因此，使用熔化框而没有焊接基体材料诸如Pb，能直接连接阳极引线50的前端和阳极引线框20。因此，当使用采用本发明的电容器提出的产品时，能防止由于所生成的高温导致熔化或敞开焊接基体材料的连接失败。

在如图4所示，将电容器元件10与阳极引线框20和阴极引线框30连接后，用树脂材料诸如环氧树脂形成模子40。如图4和5所示，形成模子40以便环绕电容器元件10、阴极引线框30和阳极引线框20。模子40被形成为具有与阴极引线框30的侧面共面的外表面。这允许引线框的侧面连接到主衬底(未示出)。另外，模子40被形成为具有与阳极引线框20的外表面共面的外表面。即，阳极引线框、阳极引线框和模子的外表面形成矩形盒状结构。

在使用根据本发明的阴极引线框的形状的情况下，能实现下述优点。即，与图1中的传统的结构相比，能降低电容器元件内的弯曲部分，以及能增加引线框和电容器元件的接触面积。这种结构是在电容器芯片的逐步微型化的趋势中，增加电容器元件与整个芯片的体积比以便增加电容器芯片的容量。因此，如果采用根据本发明的结构，如下表1中所述，能增加体积效率。

表1

表1比较应用具有1.5×0.5大小的电容器芯片的传统结构和本发明的结构的情形。能确认与传统的技术比较，增加了嵌入相同大小的芯片中的电容器元件的大小。传统技术具有15.6％，但本发明在体积效率方面，即，电容器元件体积与总的芯片容器的比具有32.1％。因此，本发明能实现体积方面约两倍增加效果。

这一结果能通过消除阴极引线框30和电容器元件10的侧面的接触结构以便使电容器元件10延伸到接近模子40的外表面，以及也能通过将电容器元件10延伸至芯片的后面，消除阴极引线框30的弯曲结构来实现。

另外，在本发明中，阴极引线框30不仅弯向电容器元件10的整个后面，而且阳极引线框20垂直放置以便与阳极引线50连接，从而电容器元件10能稍微向外延伸。

在下文中，根据本发明，描述固态电解电容器的制造方法。图8是示例说明在根据本发明的优选实施例的固态电解电容器的制造过程中，引线框形成步骤的视图。图9是示例说明在图9的安装步骤后，模塑形成和芯片分离步骤的视图。

首先，如图4和5所示，所提供的电容器元件10具有阳极引线50从此伸出的前面，以及具有在其上形成阴极层的外表面。如上所述，电容器元件10是矩形盒形，以及其能由钽粉末形成并被构造成从此伸出阳极引线50的前面。

电容器元件10包括从此伸出阳极引线50的前表面，以及位于前表面的相对侧上的后表面，并具有焊接到阴极引线框30的后表面。为此，如图8所示，在基板60上形成多个引线框30和阳极引线框20。

首先，阴极引线框30是大于电容器元件10的后表面的矩形平板状。阳极引线框20被处理成具有凹面部分25，用于放置电容器元件10的阳极引线50。垂直于基板60形成引线框20和30。

接着，将制好的电容器元件10安装在提供引线框20和30的基板60上。即，将电容器元件10的后表面粘接到基板60上的阴极引线框30上。此时，在将导电粘合剂涂在阴极引线框30后，通过所涂的粘合剂，将电容器元件10的后表面焊接到阴极引线框30上。图9示例说明将电容器元件10焊接到阴极引线框30上的状态。

在这里，在阴极引线框30的表面(第一表面)上形成位置固定表面35以便与电容器元件10粘接。位置固定表面35被凹面在形成为具有与电容器元件10的后表面相同的大小。位置固定表面35允许电容器元件10总是位于适当的位置中，以及允许容易执行电容器元件10的组装过程。

通过在阳极引线框20的凹面部分上施加的焊接，接合电容器元件10的阳极引线50。特别地，期望使用激光焊接熔化阳极引线框20以便固定地环绕引线50，用于电连接。

如图9所示，在将电容器元件10粘接到引线框20和30后，在通过引线框提供的矩形空间中形成充当封装外壳的模子40。根据本发明，在形成模子40后，将引线框与基板60分开以便实现固态电解电容器芯片。

如上所述，本发明具有改进电容器元件和引线框的接触结构以便提供更大的内部体积效率，从而与现有技术相比，足以提供静电电容的效果。

另外，本发明具有在平板形成阴极引线框以便具有与电容器元件的整个后表面表面接触后，在芯片安装时，能保证连接可靠性，以及使平板状阴极引线框垂直于衬底形成以便当安装芯片时，具有与焊料足够的接触面积的效果。

对本领域的普通技术人员来说，能在本发明内做出各种改进和变形是显而易见的。因此，意图是本发明覆盖落在附加权利要求书及它们的等效的范围内的本发明的改进和变形。

Claims

1.一种固态电解电容器，包括：

2.如权利要求1所述的电容器，其中，所述阴极引线框包括第一表面以及平行所述第一表面的第二表面，以及所述电容器元件的整个后表面被粘接到所述第一表面上。

3.如权利要求2所述的电容器，其中，所述模子的外表面与所述阴极引线框的侧表面共面。

4.如权利要求2所述的电容器，其中，所述阴极引线框的第一表面包括与所述电容器元件的后表面相同大小凹陷的位置固定表面，以便使所述电容器元件的后表面位于适当位置。

5.如权利要求4所述的电容器，其中，在所述位置固定表面和所述阴极引线框的第一表面的界面处形成以预定角度倾斜的连接面。

6.如权利要求1所述的电容器，其中，通过激光焊接粘接所述阳极引线框和所述阳极引线。

7.如权利要求1所述的电容器，其中，使用导电粘合剂，粘接所述阴极引线框和所述电容器元件的后表面。

8.一种固态电解电容器的制造方法，所述方法包括步骤：

通过焊接使所述阳极引线框与所述阳极引线框粘接；

使所述阴极引线框和所述阳极引线框与所述基板分开。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述阴极引线框具有与所述电容器元件的后表面相同大小凹陷的位置固定表面以便使所述电容器元件的后表面位于适当的位置。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述电容器元件的后表面通过使用导电粘接剂被粘接到所述阴极引线框的位置固定表面上。

11.如权利要求8所述的方法，其中，所述阴极引线框和所述阳极引线通过激光焊接粘接。

12.如权利要求8所述的方法，其中，所述模子的外表面与所述阴极引线框的侧表面共面。