CN101322203A - 表面安装芯片电容器 - Google Patents

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Abstract

一种表面安装芯片电容器，包括金属衬底；包括阀金属且部分围绕金属衬底的导电粉末元件，金属衬底自导电粉末向表面安装芯片电容器阳极末端延伸；至少部分围绕导电粉末元件的银阴极体；通过气相沉积形成的围绕银阴极体的涂层；形成在衬底的自导电粉末向外延伸的部分周围的绝缘材料；形成在表面安装芯片电容器阳极末端的金属衬底周围的导电涂层；电连接到表面安装芯片电容器的阳极末端的导电涂层的阳极末端端子；以及电连接到表面安装芯片电容器阴极末端的银阴极体的阴极末端端子。涂层优选包括聚对二甲苯或聚对二甲苯衍生物。

Description

表面安装芯片电容器
技术领域
本发明涉及电容器。更具体地，但并不排他地，本发明涉及改进的表面安装芯片电容器及其制造方法。表面安装芯片电容器的一个例子公开于美国专利申请No.2005/0195558，通过引用的方式将其全部并入本文。
发明内容
由此，本发明的首要目标、特点或优点是通过提供一种改进的表面安装电容器及其制造方法来改进现状。
本发明另一个目标、特点或优点是提供一种使用导电粉末的表面安装电容器。
本发明的另一目标、特点或优点是提供一种表面安装电容器，其使用保形涂层(conformal coating)，例如聚对二甲苯，以提供一种没有孔隙的均匀涂层。
然而，本发明的另一目标、特点或优点是提供一种在阳极末端的金属衬底上使用金属涂层的表面安装电容器。
本发明的另一目标、特点或优点是提供一种可以用于各种钽电容器的保形涂层。
本发明的这些或其它目标、特点或优点将在下面的说明书和权利要求中明确记载。
根据本发明的一个方面，表面安装芯片电容器具有阴极末端和与之相对的阳极末端。表面安装电容器包括金属衬底和包括阀金属且部分环绕金属衬底的导电粉末元件，金属衬底自导电粉末向表面安装芯片电容器的阳极末端延伸。上述阀金属可以是纯态的或氧化物或低价氧化物或它们的组合物。
优选，粉末是电泳沉积在金属衬底上的。然后烧结并形成介电阳极。PTFE垫圈优选设置在金属衬底周围。然后，用MnO2或导电聚合物浸渍阴极。在阴极体上形成石墨层，且形成至少部分环绕导电粉末元件的银阴极体。保形涂层环绕银阴极体。优选，保形涂层是通过气相沉积和聚合形成的聚合物，例如，聚对二甲苯。
可选择的，阳极末端可以通过例如镀金来电镀。镀层可以是Ni、Cu、Ag、Ru、Pt、Sn、Al或它们的组合。表面安装芯片电容器还包括电连接到表面安装芯片电容器的阳极末端的导电涂层的阳极末端端子和电连接到表面安装芯片电容器的阴极末端的银阴极体的阴极末端端子。可以使用标准阳极、阴极端子工艺。
根据本发明另一实施例，表面安装芯片电容器包括金属衬底；包括阀金属且部分环绕金属衬底的导电粉末元件，金属衬底自导电粉末向表面安装芯片电容器的阳极末端延伸；至少部分地环绕导电粉末元件的阴极；围绕银阴极体气相沉积形成的保形涂层；形成在衬底的自导电粉末向外延伸的部分的绝缘材料；形成在表面安装芯片电容器阳极末端的金属衬底周围的导电涂层；与导电涂层电连接的阳极末端端子；以及与阴极电连接的阴极末端端子。优选保形涂层是通过气相沉积且聚合而形成的聚合物，例如聚对二甲苯。
根据本发明的另一方面，提供一种制造表面安装电容器的方法。上述方法包括提供金属衬底。在金属衬底周围形成导电粉末元件，以使导电粉末元件部分地环绕金属衬底，该金属衬底自导电粉末向外朝表面安装电容器的阳极末端延伸。烧结并形成介电层。然后，PTFE垫圈设置在金属衬底上。然后用MnO2或导电聚合物浸渍阴极。石墨层紧跟银阴极层，然后优选应用于导电粉末元件外表面的一部分。接下来，保形涂层涂布于阴极层的外表面。保形涂层优选由气相沉积形成，且优选是聚对二甲苯。金属涂层涂布于金属衬底的外延出表面安装电容器阳极末端的保形涂层的部分。表面安装电容器阳极末端的导电材料阳极层和导电材料阴极层涂布到表面安装电容器的阴极末端。
根据本发明的另一方面，钽电容器包括电容体、设置在电容体中的钽元件、至少部分环绕钽元件的阴极和环绕阴极的涂层，该涂层包括聚对二甲苯或聚对二甲苯衍生物。钽电容器不需要是表面安装电容器。
附图说明
图1表示根据本发明的一个实施方案的表面安装电容器的侧截面图。
图2表示本发明的一个实施方案的流程图。
具体实施方式
图1表示根据本发明的一个实施方案的表面安装电容器30。表面安装电容器的尺寸和厚度可以改变，但优选表面安装电容器30的厚度为10微米或更大。电容器30包括金属衬底32。金属衬底32优选包含阀金属或阀金属混合物。阀金属的例子包括如下金属：钽(Ta)、铌(Nb)、铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、钒(V)、钨(W)、铍(Be)和铝(Al)。金属衬底32可以是任何形状和几何结构。金属衬底32优选5微米或更厚。金属衬底32可以是线、箔、薄片。金属衬底32可以是任何数目的形状或结构。
示出导电粉末34是围绕金属衬底32的。导电粉末34可以是阀金属、金属氧化物、低价金属氧化物和它们的任意混合物。例如，导电粉末42可以由Nb、NbO、TaO、Ta2O5、Nb2O5或它们的任意组合制成。可替代的，导电粉末34可以是阀金属的混合物或含有阀金属的组合物。导电粉末34可以具有低电容-电压(CV)(即，10CV)或更大的CV，包括大于150KCV的CV。导电粉末34在放置到金属衬底32上之前，可以是规则团聚、过筛、和/或粉碎的粉末状。导电粉末34的厚度优选1微米或更厚。
示出银阴极体40环绕导电粉末34。银阴极体40可以由载有银的浆料通过印刷或其它类型的传统构建而形成。
材料例如聚对二甲苯的保形涂层42通过气相沉积在银阴极体40上形成。保形涂层42的厚度优选为4微米或更大。聚对二甲苯用作保形涂层42时，可以使用任何类型的，包括C、D、N、H、F和T。保形涂层42由任意适宜的气相器反应沉积工艺形成。优选，保形涂层42厚度均匀，没有孔隙。聚对二甲苯还提供很好的介电强度。
使用材料例如聚四氟乙烯(PTFE)的绝缘体36。上述材料的一个例子就是杜邦公司的TEFLON。PTFE垫圈形成的绝缘体36有效地连接到金属衬底32的自导电粉末34延伸出来的部分。
材料例如镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铂(Pt)、钌(Ru)、铝(Al)、锡(Sn)或铁(Fe)的导电涂层38涂布金属衬底32的延伸出保形涂层42的部分。导电涂层38可以是任何金属。导电涂层38置于电容器30的阳极末端。
阳极末端端子60例如传统设计之一置于电容器的阳极末端且与导电涂层38电接触，导电涂层38与金属衬底32电接触。阴极末端端子56与银阴极体40电接触。阴极端子56和阳极端子60是连接到用于将电容器30安装到电路中的电路板的连接体。可替代的，芯片电容器30在相同的末端具有端子。
本发明还提供一种制造表面安装电容器30的方法，该电容器具有阳极末端和与之相对的阴极末端。提供金属衬底32。导电粉末元件34形成在金属衬底32周围，使得导电粉末元件34部分环绕金属衬底32，且金属衬底32自在表面安装电容器30的阳极末端上的导电粉末34向外延伸。然后，介电层形成在导电粉末上。然后，阴极浸渍例如MnO2或导电聚合物形成在粉末空隙和阴极层46中，例如银阴极体层涂布到导电粉末元件34的外表面部分。然后，绝缘体36例如特富龙垫圈放置在金属衬底32上。然后保形涂层42涂布在阴极层的外表面。保形涂层42优选通过气相沉积涂布，优选为聚对二甲苯。金属涂层38涂布在金属衬底32的延伸出表面安装电容器30阳极末端的保形涂层42的部分。然后，导电材料形成的阳极层60涂布在表面安装电容器30的阳极末端上，且导电材料形成的阴极层56涂布在表面安装电容器30的阴极末端。可以理解上述各步骤可以根据具体工艺过程或环境而采用不同的适合的顺序。
图2表示一个方法的实施方案。在步骤102中，优选提供钽箔或钽线。在步骤104中，通过电泳沉积来沉积钽粉末。在步骤106中烧结。在步骤108中形成介电Ta2O5“阳极”。在步骤110中，使用PTFE垫圈110。在步骤112中进行阴极浸渍。使用MnO2或导电聚合物。在步骤114中，在阴极体上提供石墨层。在步骤116中提供银阴极体。在步骤118中使用聚对二甲苯。步骤120是可选步骤，示出在阳极体上镀金。在步骤122中，使用标准阳极、阴极末端工艺。
步骤124、126、128和130表示一些可以应用的改变。例如，在步骤124中，使用Nb、W、V、Ti、Al、Mo、Ni、Hf、Zr或它们的组合。在步骤126中，代替Ta粉末，使用Nb、NbO、Nb2O5、Nb2O3、TaO、Ta2O5、Al、Ni、Ti、W、V、Mo、金属氧化物和它们的组合。采用粉碎的、团聚的和非团聚的粉末。在步骤128中，使用的聚对二甲苯可以是D、L、N、F、H或PEEK(聚乙基醚酮)和任何得自气相的聚合物包封。在步骤130中，Ni、Cu、Ag、Ru、Pt、Sn、Al或它们的组合可以用于电镀。
虽然本发明可以使用上述方法完成，但可以理解的是在本发明的精神和范围内可以使用其它的各种方法。

Claims (24)

1.一种具有阴极末端和与之相对的阳极末端的表面安装芯片电容器，该表面安装芯片电容器包括：金属衬底；包括阀金属且部分围绕所述金属衬底的导电粉末元件，所述金属衬底自所述导电粉末向表面安装芯片电容器的所述阳极末端延伸；介电层、浸渍阴极和至少部分围绕所述导电粉末元件的银阴极体；围绕所述银阴极体的涂层；形成在所述衬底的自导电粉末向外延伸的部分周围的绝缘材料；形成在所述表面安装芯片电容器阳极末端的金属衬底周围的导电涂层；电连接到所述表面安装芯片电容器阳极末端的导电涂层的阳极末端端子；以及电连接到所述表面安装芯片电容器阴极末端的银阴极体的阴极末端端子。
2.如权利要求1所述的表面安装芯片电容器，其中所述涂层是通过气相沉积并聚合而形成的聚合物。
3.如权利要求2所述的表面安装芯片电容器，其中所述涂层包括聚对二甲苯。
4.如权利要求2所述的表面安装芯片电容器，其中所述涂层包括聚对二甲苯衍生物。
5.如权利要求3所述的表面安装芯片电容器，其中所述导电粉末的阀金属是钽。
6.如权利要求1所述的表面安装芯片电容器，其中所述粉末通过电泳沉积在所述金属衬底上。
7.如权利要求1所述的表面安装芯片电容器，其中所述金属衬底是钽箔。
8.如权利要求1所述的表面安装芯片电容器，其中所述表面安装芯片电容器的厚度至少10微米。
9.如权利要求1所述的表面安装芯片电容器，其中所述导电粉末提供的电容-电压至少为10CV。
10.如权利要求1所述的表面安装芯片电容器，其中所述导电粉末包括作为金属氧化物的阀金属。
11.如权利要求1所述的表面安装芯片电容器，其中所述导电粉末包括作为低价金属氧化物的阀金属。
12.如权利要求1所述的表面安装芯片电容器，其中所述阀金属是铌，且所述导电粉末包括Nb、NbO和Nb2O5。
13.一种表面安装芯片电容器，包括：金属衬底；包括阀金属且部分围绕所述金属衬底的导电粉末元件，所述金属衬底自所述导电粉末向所述表面安装芯片电容器的阳极末端延伸；至少部分围绕所述导电粉末元件的阴极；围绕所述阴极的涂层；形成在所述衬底的自导电粉末向外延伸的部分周围的绝缘材料；形成在所述表面安装芯片电容器阳极末端的金属衬底周围的导电涂层；电连接到所述导电涂层的阳极末端端子；电连接到所述阴极的阴极末端端子。
14.如权利要求13所述的表面安装芯片电容器，其中所述涂层是通过气相沉积并聚合而形成的聚合物。
15.如权利要求14所述的表面安装芯片电容器，其中所述涂层包括聚对二甲苯。
16.如权利要求14所述的表面安装芯片电容器，其中所述涂层包括聚对二甲苯衍生物。
17.如权利要求14所述的表面安装芯片电容器，其中所述导电粉末的阀金属是钽。
18.如权利要求14所述的表面安装芯片电容器，其中所述粉末通过电泳沉积在所述金属衬底上。
19.一种制造表面安装芯片电容器的方法，所述表面安装芯片电容器具有阴极末端和与该阴极末端相对的阳极末端，所述方法包括：提供金属衬底；在所述金属衬底周围形成导电粉末元件，使得所述导电粉末元件部分地围绕所述金属衬底，该金属衬底自所述导电粉末向外朝所述表面安装电容器的阳极末端延伸；浸渍阳极体；在所述导电粉末元件的外表面的一部分上涂布银阴极体层；在所述银阴极体层的外表面涂布涂层；向在所述表面安装电容器阳极末端的所述金属衬底的外延出所述涂层的部分涂布金属涂层；在所述表面安装电容器的阳极末端涂布导电材料阳极层；且在所述表面安装电容器的阴极末端涂布导电材料阴极层。
20.如权利要求19的方法，其中涂布涂层的步骤是通过气相沉积来涂布的。
21.如权利要求20的方法，其中保形涂层包括聚对二甲苯。
22.如权利要求19的方法，其中所述涂层包括聚对二甲苯衍生物。
23.一种钽电容器，包括：电容体；置于所述电容体中的钽元件；形成在所述钽元件上的介电层；至少部分围绕所述钽元件的阴极；以及围绕所述阴极的涂层，所述涂层包括聚对二甲苯或聚对二甲苯衍生物。
24.如权利要求23所述的钽电容器，其中所述涂层是通过气相沉积和聚合形成的。
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