CN101901695B

CN101901695B - 具有面朝下端子的固体电解电容

Info

Publication number: CN101901695B
Application number: CN201010182846.3A
Authority: CN
Inventors: 斯坦尼斯拉夫·泽德尼切克; 彼得·亚齐斯科; 托马什·卡尔尼克; 伊日·纳夫拉蒂尔
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2030-05-12
Also published as: JP5587047B2; JP2010278446A; CN101901695A; US20100302712A1; US8441777B2; DE102010021361A1

Abstract

包括电容元件的固体电解电容，所述电容元件包括阳极体，介电层以及固体电解质。所述电容也包括通过耐熔金属膏(例如钽膏)电连接到所述阳极体的阳极导线。使用这样的耐熔金属膏可以在压制后使所述阳极导线烧结粘结到阳极体的表面。照这样，可以在基本上不减少导线表面积的情况下实现牢固可靠的连接，所述导线的表面积对于连接到端子上是有用的。此外，因为导线没有嵌入到阳极体内，可以将电容设置成导线的很少部分延长超过阳极体，如果有的话。这可以获得具有出色电性能的高容积效率的电容。

Description

具有面朝下端子的固体电解电容

背景技术

固体电解电容(例如钽电容器)已经是电子电路小型化的主要贡献者，并且使得这种电路在极端环境下的应用成为可能。常规的固体电解电容通常是通过下述方式形成的：将金属粉末(例如钽)压制在导线的周围，烧结所述的压制部分，阳极化所述的烧结阳极，随后施加固体电解质。所得的电容元件包括阳极导线，所述阳极导线从阳极体向外伸出并在它的末端与阳极端子电连接。相似地，所述阴极与阴极端子电连接。在特定情况中，一部分阳极端子然后环绕所述的电容器外壳弯曲成“J-型”结构，这样可以使阳极端子位于所述电容的端部。当许多这样的电容以并行方式安装在板上的时候，必须设置足够大的间距以防止短路，这阻止了所述电容的密集组装。电容已经发展成端子主要是位于电容的底部-也就是通常所说的“面朝下”(“facedown”)端子。虽然获得了益处，但仍存在改进的需求。

发明概述

根据本发明的一个实施方式，公开了一种固体电解电容，该固体电解电容包括电容元件，所述电容元件包括：阳极体，覆盖在至少一部分所述阳极体上的介电层，覆盖在至少一部分所述介电层上的阴极，所述阴极包括固体电解质。阳极导线通过耐熔金属膏(refractorymetalpaste)与所述阳极体表面电连接，其中所述耐熔金属膏烧结粘接在所述阳极导线和所述阳极体。阳极端子与所述阳极导线电连接，其中所述阳极端子包括第一元件，所述第一元件通常平行于所述电容元件的第一表面。阴极端子与所述阴极电连接，其中所述阴极端子包括第二元件，所述第二元件通常平行于所述电容元件的所述第一表面。用外壳封装所述的电容元件，并留出至少一部分所述的第一元件和第二元件暴露在外。

根据本发明的另外一个实施方式，公开了一种形成固体电解电容的方法。所述方法包括通过以下方法形成电容元件，包括：压制阳极体；将耐熔金属膏施加在所述压制阳极体的表面上；定位阳极导线使其连接到(adjacentto)所述的耐熔金属膏；烧结所述的阳极体和所述的耐熔金属膏以使所述阳极导线与所述阳极体电连接；阳极化地氧化至少一部分所述阳极体以形成介电层；在至少一部分所述介电层上形成固体电解质。阳极端子与所述阳极导线电连接，其中所述阳极端子包括第一元件，该第一元件通常平行于所述电容元件的第一表面。阴极端子与所述阴极电连接，其中所述阴极端子包括第二元件，该第二元件通常平行于所述电容元件的所述第一表面。封装所述电容以使至少一部分所述第一元件和第二元件仍暴露在外。

以下更详细地给出本发明的其它特征和方面。

附图简述

说明书的剩余部分包括参考相应附图，更详细地给出了本发明完整且能实施的公开内容，包括对于本领域技术人员而言的本发明最佳方式，其中：

图1是本发明固体电解电容的一个实施方式的横断面视图；

图2是通过耐熔金属膏与阳极导线连接在一起的阳极体的一个实施方式的透视图；

图3是图2中所示的阳极体和导线的截面放大图；以及

图4是本发明固体电解电容的另一个实施方式的横断面视图。

本说明书和附图中重复使用附图标记意在代表本发明相同或类似的特征或元件。

典型实施方式的详细说明

本领域技术人员应该理解，这里的讨论只是典型实施方式的说明，而不是想限制本发明的更宽方面。

一般而言，本发明指向包括电容元件的固体电解电容，该电容元件包括阳极体、介电层和固体电解质。所述电容也包括阳极导线，该阳极导线通过耐熔金属膏(例如钽膏)与所述阳极体电连接。这种耐熔金属膏的使用可以在压制后使得所述阳极导线烧结粘接到所述阳极体的表面上。照这样，可以获得坚固可靠的连接并且基本上不会减少导线的表面积，这对于连接端子是有用的。此外，因为所述导线没有嵌入到阳极内，所以所述电容可以成形为只有极少部分的导线伸出到所述阳极体外，如果有的话。这可以获得具有出色电性能的高容量高效率的电容。

所述阳极体可以由具有高荷质比的阀金属组合物形成，例如约40,000μF*V/g或更高，在一些实施方式中约50,000μF*V/g或更高，在一些实施方式中约60,000μF*V/g或更高，在一些实施方式中约70,000至约700,000μF*V/g。所述阀金属组合物含有阀金属(例如，能够氧化的金属)或者基于阀金属的化合物，例如钽，铌，铝，铪，钛，它们的合金，它们的氧化物，它们的氮化物，等等。例如，所述阀金属组合物可以含有导电的铌氧化物，例如铌与氧的原子比为1∶1.0±1.0的铌氧化物，在一些实施方式中是1∶1.0±0.3，在一些实施方式中是1∶1.0±0.1，在一些实施方式中是1∶1.0±0.05。例如，所述铌氧化物可以是NbO_0.7，NbO_1.0，NbO_1.1，和NbO₂。在优选的实施方式中，所述组合物含有NbO_1.0，其是导电的铌氧化物，其甚至在高温下烧结后仍能保持化学稳定。这样的阀金属氧化物记载在美国专利第6,322,912号，Fife；第6,391,275号，Fife等人；第6,416,730号，Fife等人；第6,527,937号，Fife；第6,576,099号，Kimmel，等人；第6,592,740号，Fife等人；以及第6,639,787号，Kimmel，等人；以及第7,220,397号，Kimmel等人，以及美国专利申请公开第2005/0019581号，Schnitter；第2005/0103638号，Schnitter等人；第2005/0013765号，Thomas等人，它们中的全部都通过引用的方式整体并入到本申请中以用作各种目的。

通常可以使用常规的制造方法来形成所述的阳极体。在一个实施方式中，具有特定颗粒大小的钽氧化物或铌氧化物粉末是首选。例如，所述颗粒可以是薄皮、有角的、瘤状的，以及它们的混合或变形。所述颗粒通常也具有至少约60目的筛子尺寸分布，在一些实施方式中为约60至约325目，在一些实施方式中为约100至约200目。此外，比表面积在约0.1至约10.0m²/g，在一些实施方式中为约0.5至约5.0m²/g，在一些实施方式中为约1.0至约2.0m²/g。所述术语“比表面积”是指通过JournalofAmericanChemicalSociety，Vol.60，1938，p.309中记载的Bruanauer，Emmet和Teller物理气体吸附方法(B.E.T.)测定的表面积，其使用氮气作为吸附气体。同样地，体积(或者Scott)密度通常在约0.1至约5.0g/cm³，在一些实施方式中为约0.2至约4.0g/cm³，在一些实施方式中为约0.5至约3.0g/cm³。

为了改进所述阳极体的结构，可以向所述导电颗粒加入其它的成分。例如所述导电颗粒可以可选地与粘合剂和/或润滑剂混合，以确保在压制形成所述阳极体的时候所述颗粒之间能充分地相互粘合。合适的粘合剂可以包括樟脑，硬脂酸和其它肥皂质的脂肪酸(soapyfattyacids)，聚乙二醇(UnionCarbide)，甘酞树脂(GeneralElectric)，萘，植物蜡，微晶蜡(纯化的石蜡)，聚合物粘合剂(例如，聚乙烯醇，聚乙基-2-噁唑啉，等)，等等。所述粘合剂可以溶解和分散在溶剂中。典型的溶剂可以包括水，醇，等等。当用到的时候，所述粘合剂和/或润滑剂的百分比可以在总重量的约0.1wt.％至约8wt.％之间变化。然而应该理解成所述粘合剂和润滑剂在本发明中不是必须的。

所得的粉末可以使用任何常规的粉末压模来压紧。例如，所述压模可以是使用冲模和1个或多个冲头的单站压缩压机。或者，可以使用铁砧型(anvil-type)压缩压模，所述压模只使用冲模和单个的下冲头。单站压缩压模有多个基本类型，例如具有可变性能的凸轮、肘节/转向节以及偏心轮/曲柄压机，例如是单作用、双重作用、浮动模、可动板、反向锤、螺杆、冲击、热压、压印或者定型。如果期望的话，可以在压缩后通过在真空和一定温度(例如，在约150℃至约500℃)下加热球团数分钟的方式来除去任何粘合剂/润滑剂。或者，也可以通过将所述球团与水溶液接触的方式除去所述的粘合剂/润滑剂，例如记载在美国专利第6,197,252号，Bishop，等人中的，通过引用的方式将该专利全部并入到本申请中以用作各种目的。

所述压制阳极体的厚度可以相对较薄，例如约4毫米或更少，在一些实施方式中为约0.05至约2毫米，在一些实施方式中为约0.1至约1毫米。也可以选择所述阳极体的形状以改进获得的电容的电性能。例如，所述阳极体的形状可以是弯曲的、正弦形的、矩形的、U型的、V型的，等等。所述阳极体也可以具有“凹槽”的形状，在凹槽中其含有1个或多个沟、槽、凹陷、或压痕(indentation)以增加表面与体积的比率，从而使ESR最小化并扩展电容频率响应。这样的“凹槽”阳极已经有所记载，例如在美国专利第6,191,936号，Webber等人；第5,949,639号，Maeda 等人；以及第3,345,545号，Bourgault等人，以及美国专利申请公开第2005/0270725号，Hahn等人，它们中的全部都通过引用的方式整体并入到本申请中以用作各种目的。

不管它的颗粒形态如何，所述压制阳极体都利用耐熔金属膏粘合到阳极导线。所述膏通常含有尺寸相对较小的颗粒，例如其平均尺寸为约0.01至约20毫米，在一些实施方式中为约0.1至约15毫米，在一些实施方式中为约1至约10毫米。部分由于所述颗粒相对较小的尺寸，所述膏可以具有相对较低的粘度，使其在制造电容期间可以容易地被处理和施加到阳极导线和/或阳极体上。所述粘度可以是，例如在约5至约200帕斯卡秒，在一些实施方式中为约10至约150帕斯卡秒，在一些实施方式中为约20至约100帕斯卡秒，所述粘度是使用BrookfieldDV-1粘度计在第18号转子的转速为12rpm以及25℃下测定的。如果期望的话，可以在所述膏中使用增稠剂或其它的粘度调节剂以增加或降低粘度。此外，所用的膏的厚度也可以相对较薄并仍能实现所期望的将所述导线粘合到阳极体的效果。例如，所述膏的厚度可以在约0.01至约50毫米，在一些实施方式中为约0.5至约30毫米，在一些实施方式中为约1至约25毫米。

所述膏中所用的颗粒是由含有耐熔金属的组合物形成的，例如钨，钼，铌，钽，铼，锇，铱，钌，铪，锆，钒，铬，以及这些金属的导电合金、氧化物以及氮化物。优选地，所述组合物与用来形成阳极体的材料的性质相同或者基本上相似。在一个特别的实施方式中，例如，使用钽金属颗粒来粘合到钽阳极上。

为了形成所述的膏，所述颗粒可以最初分散在溶剂中。可以使用各种溶剂中的任意溶剂，例如水；二醇(例如丙二醇，丁二醇，三甘醇，己二醇，聚乙二醇，乙氧基二甘醇，以及二丙二醇)；乙二醇醚(例如，甲基乙二醇醚，乙基乙二醇醚，以及异丙基乙二醇醚)；醚(例如，二乙醚和四氢呋喃)；醇(例如，甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，以及丁醇)；甘油三酸酯；酮(例如，丙酮，甲基乙基酮，和甲基异丁基酮)；酯(例如，乙酸乙酯，乙酸丁酯，二乙二醇醚醋酸酯，以及甲氧基丙基醋酸酯)；酰胺(例如，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲基辛/癸脂肪酸酰胺以及N-烷基吡咯烷酮)；腈(例如，乙腈，丙腈，丁腈以及苄腈)；硫氧化物或者砜(例如，二甲亚砜(DMSO)以及环丁砜)；等等。本发明一个特别的益处是可以使用水性溶剂(例如水)。实际上，水可以占到所述膏中用到的一种或多种溶剂的约20wt.％或更多，在一些实施方式中为约50wt.％或更多，在一些实施方式中为约75wt.％至100wt.％。

用在所述膏中的一种或多种溶剂的总浓度是可以变化的，但是通常为所述膏的约1wt.％至约40wt.％，在一些实施方式中为约5wt.％至约30wt.％，在一些实施方式中为约10wt.％至约20wt.％。当然，所用的一种或多种溶剂具体的量部分取决于所述膏期望的固体含量和/或粘度。例如，所述固体含量可以在40％至约98wt.％，更具体地，在约50％至约96wt％之间，甚至更具体地，在约60％至约95wt.％之间。通过改变所述膏的固体含量，可以控制所述耐熔金属颗粒的存在。例如，为了形成具有更高颗粒水平的膏，所述配方可以具有相对高的固体含量，从而可以将更高百分含量的颗粒引入到所述膏中。

所述膏也可以使用粘合剂以帮助所述颗粒保留在未被破坏的位置和/或帮组所述膏粘合到期望的表面上。虽然可以使用任何粘合剂，但是有机粘合剂特别适合用在本发明中。这样的粘合剂的例子可以包括，例如，环氧化合物(例如，二元的UHU环氧粘合剂)；聚(乙烯丁缩醛)；聚(醋酸乙烯酯)；聚(乙烯醇)；聚(乙烯吡咯烷酮)；纤维素聚合物，例如羧甲基纤维素，甲基纤维素，乙基纤维素，羟乙基纤维素，和甲基羟乙基纤维素；无规聚丙烯，聚乙烯；聚乙二醇(例如，来自DowChemicalCo.的聚乙二醇)；硅聚合物，例如聚(甲基硅氧烷)，聚(甲苯基硅氧烷)；聚苯乙烯，聚(丁二烯/苯乙烯)；聚酰胺，聚酰亚胺，和聚丙烯酰胺，高分子量的聚醚；环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物；含氟聚合物，例如聚四氟乙烯，聚偏二氟乙烯，以及氟-烯烃共聚物；和丙烯酸聚合物类，例如聚丙烯酸钠，聚(低级的烷基丙烯酸酯)，聚(低级的烷基甲基丙烯酸酯)和低级的烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的共聚物。

除了粘合剂外，所述膏也可以含有其它的成分。例如，也可以在膏中使用一种或多种分散剂以降低所述悬浮液的表面张力。一类合适的分散剂包括具有酸基团或其盐的阴离子化合物。这样的化合物，例如，可以含有包括至少一种乙烯基型不饱和酸单体和可选的至少一种乙烯基型不饱和非离子单体。合适的酸单体包括具有羧酸基团的单体，例如丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸，富马酸，巴豆酸，马来酸，单甲基衣康酸酯，单甲基富马酸酯，以及单丁基富马酸酯；酐，例如马来酸酐，衣康酸酐；或者它们的混合。合适的乙烯基型不饱和单体包括(甲基)丙烯酸烷基酯，例如丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，和甲基丙烯酸甲酯；(甲基)丙烯酸羟基酯，例如羟乙基甲基丙烯酸酯，羟乙基丙烯酸酯，羟丙基丙烯酸酯，以及羟丙基甲基丙烯酸酯；芳族单体，例如苯乙烯和α-甲基苯乙烯；和烯属烃，例如二异丁烯。

膏中也可以使用润湿剂或表面活性剂，以促使具有期望覆盖性的匀质均匀的膏的形成。合适的表面活性剂可以包括阳离子表面活性剂，非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，两性表面活性剂，等等。非离子表面活性剂，例如，可以具有疏水性基团，例如长链的烷基或烷基化的芳基，以及包括特定碳数(例如1-约30)的乙氧基和/或丙氧基结构的亲水链。这些种类的非离子表面活性剂的例子包括但不限于：乙氧基化的烷基酚，乙氧基化的和丙氧基化的脂肪醇，甲基葡萄糖的聚乙二醇醚，山梨糖醇的聚乙二醇醚，环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物，脂肪(C₈-C₁₈)酸的乙氧基化的酯，环氧乙烷与长链的胺或酰胺的缩合产物，环氧乙烷与醇的缩合产物，以及它们的混合物。特别合适的非离子表面活性剂可以包括1mol烷基酚与约5-30mol环氧乙烷形成的聚乙二醇缩合物，所述烷基酚含有约8-18个碳的处于直链或支链的烷基。烷基酚乙氧基化物的具体例子包括由每mol壬基酚与约9.5mol环氧乙烷缩合得到的壬基酚，由每mol酚与约12mol环氧乙烷缩合得到的二壬基酚，由每mol酚与约15mol环氧乙烷缩合得到二壬基酚，以及由每mol酚与约15mol环氧乙烷缩合得到的二异辛基酚。

所述膏中也可以使用增塑剂以提高所述膏的膜成形性能。增塑剂是已知的，可以使用各种各样的增塑剂。典型的增塑剂实例包括矿物油；二醇，例如丙二醇；邻苯二甲酸酯，例如邻苯二甲酸二辛酯和苄基丁基邻苯二甲酸酯；长链的脂肪酸，例如油酸和硬脂酸；以及它们的混合。

所述膏中每个成分的浓度可以根据期望的颗粒量，和所用的应用方法的润湿粘附性能(wetpick-up)等而变化。例如，颗粒在所述膏中的量通常在约40wt.％至约98wt.％，在一些实施方式中为约50wt.％至约96wt.％，在一些实施方式中为约60wt.％至约95wt.％.一种或多种粘合剂也可以占所述膏的约0.01wt.％至约20wt.％，在一些实施方式中为约0.1wt.％至约15wt.％，在一些实施方式中为约1wt.％至约10wt.％。其它成分，例如分散剂、表面活性剂、增塑剂等每个都可以占所述膏的约0.001wt.％至约10wt.％，在一些实施方式中为约0.01wt.％至约5wt.％，在一些实施方式中为约0.1wt.％至约3wt.％。

如上面所指出的，本发明中的耐熔金属膏是用于将固体电解电容的阳极体电连接到阳极导线。所述阳极导线可以是带、线、片等形式，所述阳极导线可以由阀金属形成，例如钽、铌、铌氧化物等。

通常可以使用各种技术中的任何技术来施加所述的耐熔金属膏，例如热处理，热烧结，溅射，网印，浸渍，电镀，电子束淀积，喷涂，滚压，刷，刮片浇铸，真空淀积，涂覆等。所述膏也可以施加到所述阳极体和/或导线的任何表面。参照图2，例如，其示出了一个实施方式，其中阳极导线16连到阳极体12的上表面33。当然，所述阳极导线16也可以连到所述阳极体12的一个或多个其它的表面，例如侧面35，侧面37，正面31，底面39，和/或后面(未示出)。如果期望，所述阳极体也可以包括凹陷区域以容纳所述阳极导线的形状。图2中，例如，所述阳极体12的表面33中设置有凹陷区域43，其具有“U形”以容纳通常的环形阳极导线16。

一旦施加了，所述耐熔金属膏可以被可选地加热以除去任何存在的粘合剂/润滑剂。不管如何，所述膏都被烧结以使所述膏的颗粒将所述的阳极导线和阳极体粘接。本发明的膏烧结可以在所述阳极体烧结之前和/或之后进行。在一个具体的实施方式中，所述耐熔金属膏与所述阳极体一起烧结。所述膏烧结的温度是可以变化的，例如，在约1000℃至约2500℃，在一些实施方式中为约1000℃至约2000℃，在一些实施方式中为约1200℃至约1800℃。烧结可以在任何期望的压力下进行。在特定的实施方式中，烧结可以在相对低压的条件下进行，例如小于约200毫托，在一些实施方式中小于约100毫托，在一些实施方式中小于约50毫托。烧结的总时间也可以在约10分钟至约1小时之间变化。

如上面所指出的，烧结引起了在所述耐熔金属膏的颗粒和所述阳极体和阳极导线的金属之间形成粘结。与常规电容不同，其随后可以在不将所述导线嵌入所述阳极体内的情况下在所述阳极导线和阳极体之间形成牢固的连接。因为它没有被嵌入到所述阳极体内，所以可以留下所述阳极导线相当部分的表面积，以用来随后粘结到阳极端子。这又意味着所述阳极导线不需要向外延长越过所述的阳极体以附着在所述端子上。在这一点上，如果有的话也只有很少部分的阳极导线可能向外延长越过所述的阳极体。再参照图2，例如，这个实施方式的阳极导线16通常沿着-y轴轴向延长。通常将所述阳极导线16在-y方向延长超过正面31或背面(未示出)的长度保持在较小，以使容积效率最优化。例如，虽然实际的长度可以根据所述电容的成型尺寸来变化，但是导线16在轴向延长超过所述阳极体表面的距离与所述阳极体在相同方向的长度的比率通常为约0.5或更小，在一些实施方式中为约0.1或更小，在一些实施方式中为约0.001至约0.05。期望的阳极导线长度可以通过简单地选择具有合适长度的导线，或者通过在其附着之后将导线切割成期望长度的方式来实现。除了可选的切割步骤之外，所述导线也可以抛光从而使其具有相对平坦的表面以用来随后连接到阳极端子。

在上面描述的实施方式中，所述耐熔金属膏直接与所述阳极体和导线接触。然而，应该理解为也可以在所述膏和一种或多种元件之间使用一种或多种材料，以帮组连接。例如，可以在所述膏和阳极体之间设置种子颗粒(seedparticles)层(不以膏的形式存在)，以改进粘合。这样的种子层颗粒可以含有上面记载过的阀金属材料(例如钽)。

一旦附着到所述导线上，所述阳极体就可以被阳极化从而在所述阳极上和/或所述阳极内形成介电层。阳极化是电化学过程，通过阳极化可以将阳极氧化形成具有相对高介电常数的材料。例如，钽阳极可以被阳极化成五氧化二钽(Ta₂O₅)。通常，阳极化是通过最初施加电解质到所述阳极的方式来进行的，例如通过将阳极浸渍到电解质中。所述电解质通常是液体形式，例如溶液(比如含水的或不含水的)，分散体，熔融体等。电解质中通常使用溶剂，例如水(比如去离子水)；醚(例如二乙醚和四氢呋喃)；醇(例如，甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，和丁醇)；甘油三酯；酮(例如乙酮，甲基乙基酮，和甲基异丁基酮)；酯(比如乙酸乙酯，醋酸丁酯，二乙二醇醚醋酸酯和甲氧基丙基醋酸酯)；酰胺(比如二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲基辛/癸脂肪酸酰胺以及N-烷基吡咯烷酮)；腈(例如，乙腈，丙腈，丁腈以及苄腈)；硫氧化物或者砜(例如，二甲亚砜(DMSO)以及环丁砜)；等等。所述溶剂可以占所述电解质的约50wt.％至约99.9wt.％，在一些实施方式中为约75wt.％至约99wt.％，在一些实施方式中为约80wt.％至约95wt.％。虽然不是必须要求的，但是水性溶剂(例如水)的使用通常被认为有助于实现期望的氧化物。实际上，水可以占到用在电解质中的一种或多种溶剂的约50wt.％或更多，在一些实施方式中为约70wt.％或更多，在一些实施方式中为约90wt.％至100wt.％。

所述电解质是离子导电的，并具有约每厘米1毫西门子(“mS/cm”)或更高的离子导电性，在一些实施方式中为约30mS/cm或更高，在一些实施方式中为约40mS/cm至约100mS/cm，上述结果是在25℃下测定的。为了提高所述电解质的离子导电性，可以使用能在溶剂中离解形成离子的化合物。用于这种目的的合适的离子化合物可以包括，例如，酸，例如盐酸，硝酸，硫酸，磷酸，聚磷酸，硼酸，硼的酸(boronicacid)，等等；有机酸，包括羧酸，例如丙烯酸，甲基丙烯酸，丙二酸，琥珀酸，水杨酸，璜基水杨酸，己二酸，马来酸，苹果酸，油酸，没食子酸，酒石酸，柠檬酸，甲酸，醋酸，羟基乙酸，草酸，丙酸，酞酸，异酞酸，戊二酸，葡糖酸，乳酸，天门冬氨酸，谷氨酸，衣康酸，三氟乙酸，巴比妥酸，肉桂酸，苯甲酸，4-羟基苯甲酸，氨基苯甲酸，等等；磺酸，例如甲磺酸，苯磺酸，甲苯磺酸，三氟甲基磺酸，苯乙烯磺酸，萘二磺酸，羟基苯磺酸，十二烷基磺酸，十二烷基苯磺酸，等等；聚合的酸，例如聚丙烯酸或者聚甲基丙烯酸酸以及它们的共聚物(例如马来酸-丙烯酸的，磺酸-丙烯酸的，以及苯乙烯-丙烯酸的共聚物)，角叉菜酸(carageenicacid)，羧甲基纤维素，海藻酸，等等；以及等等。选择适当的离子化合物浓度以实现期望的离子导电性。例如，酸(例如磷酸)可以占所述电解质的约0.01wt.％至约5wt.％，在一些实施方式中为约0.05wt.％至约0.8wt.％，在一些实施方式中为约0.1wt.％至约0.5wt.％。如果需要，也可以在电解质中使用离子化合物的混合物。

电流通过所述的电解质以形成介电层。电压值可以控制所述介电层的厚度。例如，可以将电源最初设置在恒电流模式直到达到期望的电压。其后，可以将所述电源调节到恒电势模式以确保在所述阳极表面形成期望的介电层厚度。当然，也可以使用其它已知的方法，例如脉冲或步进恒电势方法(pulseorsteppotentiostaticmethods)。电压通常在约4至约200V，在一些实施方式中为约9至约100V。在阳极氧化期间，所述电解质可以置于高温下，例如约30℃或更高，在一些实施方式中为约40℃至约200℃，在一些实施方式中为约50℃至约100℃。阳极氧化也可以在室温或更低的温度下进行。所得的介电层可以形成于所述阳极表面上和它的空隙内。

所述阳极化的部分可以经过一个步骤以形成阴极，所述阴极包括固体电解质，例如二氧化锰，导电聚合物等等。二氧化锰固体电解质可以，例如通过高温分解硝酸锰(Mn(NO₃)₂)的方式形成。这样的技术，例如已经记载于美国专利第4,945,452号，Sturmer，等人，该专利通过引用的方式整体并入到本申请中以用作各种目的。或者可以使用导电聚合物涂层，其含有一种或多种聚杂环类(例如聚吡咯；聚噻吩，聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(PEDT)；聚苯胺)；多炔；聚-p-苯撑；聚酚盐；以及它们的衍生物。此外，如果期望的话，所述导电聚合物涂层也可以由多个导电聚合物层形成。例如，在一个实施方式中，所述导电聚合物阴极可以含有一个由PEDT形成的层，和由聚吡咯形成的另一层。可以使用各种方法将所述导电聚合物涂层施加到阳极部分。例如，可以使用常规技术去形成导电聚合物涂层，比如电引发聚合，网印，浸渍，电镀，喷涂。在一个实施方式中，例如，用于形成导电聚合物(比如3，4-亚乙二氧基-噻吩)的一种或多种单体最初可以与聚合催化剂混合以形成溶液。例如，合适的聚合催化剂是CLEVIOSC，其是三价铁甲苯磺酸盐并由H.C.Starck售出。CLEVIOSC是市场上可以买到的用于CLEVIOSM的催化剂，CLEVIOSM是3，4-乙烯二氧噻吩，H.C.Starck销售的PEDT单体。一旦催化剂分散体形成后，然后将阳极部分浸渍到所述分散体中从而使聚合物形成在所述阳极部分的表面上。或者，所述催化剂和一种或多种单体也可以分开施加到所述阳极部分。在一个实施方式中，例如，所述催化剂可以溶解在溶剂(例如丁醇)中，然后作为浸渍溶液施加到所述阳极部分。然后干燥所述的阳极部分以除去溶剂。此后，将所述阳极部分浸渍到含有合适单体的溶液中。一旦单体与含有催化剂的阳极部分的表面接触，其上就发生了化学聚合。技术，例如上面已经记载过的技术，在美国申请公开第2008/232037号，Biler中有更详细地记载。

此外，所述催化剂(例如CLEVIOSC)也可以与其它一种或多种用于形成可选的保护涂层(例如树脂材料)的材料混合。在这样的例子中，所述阳极部分然后可以浸渍到含有单体(CLEVIOSM)的溶液中。从而，所述单体可以与位于保护涂层内的和/或保护涂层表面上的催化剂接触，并与它们反应以形成导电聚合涂层。技术，例如上面已经记载过的技术，在美国专利第7,460,358号，Biler中有更详细地记载。虽然上面已经记载了各种方法，但是应该理解成本发明中也可以使用将一个或多个所述导电涂层施加到阳极部分的任何其它方法。例如，施加这样的一个或多个导电聚合物涂层的其它方法已经记载在美国专利第5,457,862号，Sakata，等人，第5,473,503号，Sakata，等人，第5,729,428号，Sakata，等人，以及第5,812,367号，Kudoh，等人，它们通过引用的方式整体并入到本申请中以用作各种目的。

一旦被施加，所述固体电解质可以被修复。修复(healing)可以在每次应用了固体电解质层之后进行，或者可以在应用了整个涂层之后进行。在一些实施方式中，例如，可以通过将所述球团浸渍到电解质溶液中的方式来修复固体电解质，例如酸溶液，之后再向所述溶液施加恒定电压直到电流减小至预先选定的水平。如果期望的话，这样的修复可以在多个步骤中完成。在应用了一些或全部的上面所记载的层之后，如果想要除去各种副产物和过量的催化剂等的话，然后可以冲洗所述球团。此外，在一些实例中，在一些或全部的上面所记载的浸渍操作之后，可以进行干燥。例如，干燥可以在施加所述催化剂后和/或在冲洗所述球团后进行，以打开所述球团的空隙从而使其在接下来的浸渍步骤中可以容纳液体。

如果期望的话，所述部分可以可选地分别施加碳层(例如石墨)和银层。所述银涂层可以为所述电容，例如充当可软焊的导体，接触层，和/或电荷收集器，所述碳涂层可以限制银涂层与固体电解质的接触。这样的涂层可以覆盖一些或全部的固体电解质。

通常而言，希望所述阳极端子与阴极端子电隔离从而使所述电容功能处于期望的方式。为了实现这样的隔离，可以使用各种技术。在一个实施方式中，例如，通过蚀刻工艺(例如化学的，激光的，等等)可以将形成在导线上的任何氧化物和/或一个或多个阴极层简单地除去。同样地，在阳极化之前或者阳极化之后，也可以在阳极化的孔体和/或阳极导线上形成保护涂层，以防止它与固体电解质接触。参照图3，例如，示出了阳极体12的一个实施方式，其通过耐熔金属膏43电连接到阳极导线16。在这个具体的实施方式中，保护涂层17置于阳极导线16上以帮助在接下来的工艺步骤中阳极导线与阴极相隔离，例如上面所记载的。当被使用的时候，所述涂层可以是绝缘的并且其电阻率大于约10Ω/cm，在一些实施方式中大于约100，在一些实施方式中大于约1,000Ω/cm，在一些实施方式中大于约1x10⁵Ω/cm，在一些实施方式中大于约1x10¹⁰Ω/cm。这样的绝缘材料的实例包括聚合物，例如聚氨酯，聚苯乙烯，不饱和的或者饱和的脂肪酸的酯(比如甘油酯)，聚四氟乙烯(比如特氟隆^TM)，以及等等。

如上面所指出的，本发明的电解电容也包括阳极端子和阴极端子，所述电容元件的阳极导线电连接到阳极端子，所述电容元件的阴极电连接到阴极端子。可以使用任何导电材料去形成所述的端子，例如导电金属(如铜，镍，银，镍，锌，锡，钯，铅，铜，铝，钼，钛，铁，锆，镁，以及它们的合金)。特别合适的导电金属包括，例如，铜，铜合金(例如铜-锆，铜-镁，铜-锌，或者铜-铁)，镍，以及镍合金(例如镍-铁)。通常选择所述端子的厚度以使所述电容的厚度最小化。例如，所述端子的厚度可以在约0.05至约1毫米，在一些实施方式中为约0.05至约0.5毫米，在约0.07至约0.2毫米。

可以用本领域中已知的任何技术来连接所述端子，例如焊接，粘结等等。在一些实施方式中，例如，最初可以将导电粘合剂施加到所述阳极和/或阴极端子的表面。所述导电粘合剂可以包括，例如，含有导电金属颗粒的树脂组合物。所述金属颗粒可以是银，铜，金，铂，镍，锌，铋等等。所述树脂组合物可以包括热固性树脂(例如环氧树脂)，固化剂(例如酸酐)，以及偶联剂(例如硅烷偶联剂)。合适的导电粘合剂已经记载于美国专利申请公开第2006/0038304号，Osako等人中，其通过引用的方式整体并入到本申请中以用作各种目的。

一旦所述电容元件被附着后，将导线框封装在外壳中，然后用氧化硅或者其它已知的封装材料填充所述的外壳。所述外壳的宽度和长度可以根据预定的应用来变化。合适的外壳可以包括，例如，“A”，“B”，“F”，“G”，“H”，“J”，“K”，“L”，“M”，“N”，“P”，“R”，“S”，“T”，“W”，“Y”，或者“X”壳(AVXCorporation)。不管所用的外壳尺寸如何，所述电容元件封装后都有至少一部分阳极和阴极端子暴露在外。所述阳极和阴极端子的暴露部分通常位于所述电容的底面，并处于“面朝下”构型以安装到电路板上。这增加了所述电容的容积率并同样地减少了它在电路板上占据的区域。封装后，可以老化、遮蔽和修整所述阳极和阴极端子的暴露部分以得到所需的尺寸。

参照图1，示出了电解电容10的一个实施方式，其包括与电容元件13电连接的阳极端子24和阴极端子28。所述端子24，28以及电容元件13封装入外壳50中，从而使获得的电容10具有上表面73，侧面71和75，下表面70，以及正面和背面(未示出)。所述电容元件13同样地包括阳极体12，介电层16，以及阴极层14，并具有上表面33，下表面39，侧面35和37，以及背面(未示出)。

所述阴极端子28通过导电粘合剂92电连接到所述电容元件13的底面39。所述阴极端子24同样地通过导电粘合剂90电连接到所述阴极导线16。当然，应该理解成任何已知的用于连接端子的方法也可以用在本发明中。无论如何，所述阳极端子24和阴极端子部分28通常平行和互相共面，以及可选地平行和共面于所述电容元件13的底面39。所述阳极和阴极端子24和28的暴露部分分别界定了底面83和93，该面远离所述电容元件13的底面39。照这样，所述端子的底面83和93通常可以平行和共面于所述电容10的底面70。尽管不是必须的，但是所述阳极端子24和阴极端子28的其它部分在封装之后也可以仍然暴露在外。在图1中，例如，所述端子24和28也分别暴露在所述外壳50的侧面71和75。

在图1中所示的实施方式中，所述阳极导线16电连接到单独的阳极端子24。然而，应该理解为该具体的定位位置以及所述导线和/或端子的定位可以根据期望的结果而改变。参照图4，例如，示出了电容100，其包括电容元件113，阴极端子128，以及阳极端子，所述阳极端子由第一元件124a和第二元件124b来界定。在这个具体的实施方式中，阳极导线116通过耐熔金属膏143连接到所述电容元件113的阳极体112，通过导电粘合剂190连接到第二元件124b。同样地，所述第一元件124a通过导电粘合剂193连接到所述的电容元件113，所述阴极端子128通过导电粘合剂192连接到所述的电容元件113。如所示的，通过在两个不同的端子之间设置阳极导线116，可以改进所得电容100的牢固性。

通过参考以下实施例可以更好地理解本发明。

具体实施方式

测试过程

等效串联电阻(ESR)，电容，和损耗因素。

使用带有开尔文导线、0伏特偏差和1伏特信号的Keithley3330PrecisionLCZ仪表来测量等效串联电阻和阻抗。工作频率是100kHz。用带有开尔文导线、2伏特偏差和1伏特信号的Keithley3330PrecisionLCZ仪表来测量电容和损耗因子。工作频率是120Hz，温度是23℃±2℃。

泄漏电流：

用MantracourtElectronicsLTD，UK生产的MC190泄露试验设备来测量泄漏电流(“DCL”)。所述MC190试验测试漏电流是在25℃，并在10秒钟特定的额定电压后进行的。

实施例1

将150,000μFV/g钽粉末压制成具有26.5x2.2x0.65(长x宽x厚)直径的球团，并使用上面记载的钽膏将其与钽带胶合在一起。然后烧结所述的粉末以形成多孔的电极体。所述球团在磷酸电解质与水形成的体系中阳极化，然后在水/乙二醇电解质中形成罩从而形成介电层。通过高温分解硝酸锰(Mn(NO₃)₂)的方式形成二氧化锰固体电解质。然后用石墨涂层和银涂层来涂覆所述的球团。通常常规的组装技术来完成最终部分，并对其进行测试。

实施例2

使用常规的压制技术将150,000μFV/g钽粉末压制成球团并烧结以形成多孔的电极体。所述球团在磷酸电解质与水形成的体系中阳极化，然后在水/乙二醇电解质中形成罩。通过高温分解硝酸锰(Mn(NO₃)₂)的方式形成二氧化锰固体电解质。然后用石墨涂层和银涂层来涂覆所述的球团。通常常规的组装技术来完成最终部分，并对其进行测试。

然后测试实施例1和2中制得的样品的电性能。结果显示在下表1中。

表1

电容	Cap(μF)	DF(％)	ESR(mμ)	泄漏电流(μA)
					实施例1	154	5.1	195	1.2
实施例2	137	5.2	240	4.9

在不背离本发明精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以实施本发明的各种改进方式，以及各种各样的本发明。此外，应该理解为各种实施例的许多方面都可以被整体或部分地交换。此外，本领域技术人员知道前面的描述只是举例说明，而不是想限制发明，本发明记载在所附的权利要求书中。

Claims

1.固体电解电容，包括：

电容元件，其包括阳极体，覆盖在至少一部分所述阳极体上的介电层，以及覆盖在至少一部分介电层上的阴极，所述阴极含有固体电解质，且其中所述阳极体是压制多孔球团；

通过耐熔金属膏电连接到所述阳极体表面的阳极导线，其中所述耐熔金属膏烧结粘结到所述阳极导线和阳极体，其中所述阳极导线在所述阳极体的表面轴向延长，其中所述阳极导线轴向延长超过所述阳极体表面的距离与所述阳极体轴向方向的长度的比率为约0.5或更小，所述阳极导线是线或带，其中所述阳极体的表面具有凹陷区域，所述阳极导线与该凹陷区域电连接；

电连接到所述阳极导线的阳极端子，其中所述阳极端子包括通常平行于所述电容元件第一表面的第一元件；

电连接到所述阴极的阴极端子，其中所述阴极端子包括通常平行于所述电容元件第一表面的第二元件，其中所述阳极端子和阴极端子均主要以平行于所述电容元件第一表面的方向延伸，所述阴极端子电连接到所述电容元件的第一表面；以及

封装所述整个电容元件以使所述电容具有上表面和相对的下表面的外壳，其中所述阳极端子和阴极端子主要封装在所述外壳内，除了至少一部分第一元件和第二元件仍暴露在所述外壳的所述电容的下表面外。

2.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述阳极体包括钽，铌，或者它们的导电氧化物。

3.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述阳极导线包括钽或铌。

4.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述耐熔金属膏包括多个颗粒。

5.根据权利要求4所述的固体电解电容，其中所述颗粒由钽形成。

6.根据权利要求4所述的固体电解电容，其中所述颗粒的平均尺寸在0.01微米至20微米。

7.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述膏的厚度在0.01微米至50微米。

8.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述凹陷区域通常是U形。

9.根据权利要求1所述的固体电解电容，此外，其中所述阳极导线轴向延长超过所述阳极体表面的距离与所述阳极体轴向方向的长度的比率为约0.1或更小。

10.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述阳极导线包括保护涂层，所述保护涂层将所述阳极端子与阴极端子电隔离。

11.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述固体电解质包括二氧化锰或者导电聚合物。

12.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述阴极端子与所述电容元件的第一表面电连接。

13.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述第一元件和第二元件的暴露部分通常是共面的。

14.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中所述第一元件和第二元件的暴露部分分别界定出上表面和相对的下表面，所述上表面朝向所述电容元件的下表面，所述相对的下表面朝向远离所述电容元件的下表面，其中所述第一元件和第二元件的下表面设置成安装到电路板上。

15.根据权利要求1所述的固体电解电容，其中采用钽金属膏将阳极导线电连接到所述阳极体的表面。