CN101978447A - 电泳沉积的阴极电容器 - Google Patents

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Abstract

一种电解电容器(10)，包括：金属壳(12)；设置于所述金属壳内的多孔片状阳极(18)；设置于所述金属壳内的电解质(16)；以及设置于所述金属壳内并围绕所述阳极的由均匀厚度的电泳沉积的金属或金属氧化物的粉末形成的阴极元件(14)。一种制造电解电容器的方法，包括：提供金属壳(12)；在所述金属罐子上电泳沉积难熔金属的氧化物以形成阴极元件(14)；以及将多孔片状阳极(18)和电解质(16)放置在所述罐子内，使得所述阴极元件(14)和所述阳极元件(18)由所述电解质(16)分开。

Description

电泳沉积的阴极电容器
技术领域
本发明涉及湿电解电容器。
背景技术
使用碳作为阴极的湿电解电容器具有如下局限，诸如非常受限的反向电压和低的电容。使用电化学阴极的湿电解电容器不具有反向电压能力。基于钽的电容器的电和物理性质解决这些局限。相对于任何物质，钽提供每体积最大的电容。湿钽电容器当前使用衬套、圆柱或套管作为阴极。制造和处理薄的钽圆柱是既困难又昂贵的。
所需的是一种工艺和得到的湿电解电容器，湿电解电容器具有先前技术的所有优点和对阳极可用空间的非常受限的侵入，先前技术的优点诸如是高电容、反向电压能力，对阳极可用空间的非常受限的侵入容许较高的完成电容。
因此，本发明的主要目的、特征、或优点是改进现有技术。
本发明的另一目的、特征、或优点是提供一种工艺和湿电解电容器，该湿电解电容器具有高电容、反向电压能力和对阳极可用空间的非常受限的侵入，对阳极可用空间的非常受限的侵入容许较高的完成电容。
本发明的另一目的、特征、或优点是提供用于电解电容器的制造工艺，该工艺是高效的并使用较少的钽或其它阴极材料。
本发明的另一目的、特征、或优点是提供用于电解电容器的制造工艺，其中，阴极材料易于处理。
根据以下公开，本发明的一个或更多这些和/或其它目的、特征、或优点将变得明显。
发明内容
根据本专利的一方面，提供了电解电容器。所述电解电容器包括：金属壳；设置于所述金属壳内的多孔片状阳极；以及设置于所述金属壳内的电解质。所述电解电容器还包括阴极元件，其设置于所述金属壳内并围绕所述阳极，由均匀厚度的电泳沉积的难熔金属或金属氧化物的粉末形成。所述电解电容器还包括连接至所述多孔片状阳极的第一引线电极；以及电连接至所述阴极元件的第二引线。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造电解电容器的方法。所述方法包括：提供金属壳；在所述金属罐子上电泳沉积难熔金属的氧化物以形成阴极元件；以及将多孔片状阳极和电解质放置在所述罐子内，使得所述阴极元件和所述阳极元件由所述电解质分开。
根据本发明的另一方面，提供了一种电解电容器。所述电解电容器包括：金属壳；设置于所述金属壳内的多孔片状阳极；设置于所述金属壳内的电解质；以及由厚度小于20mil(508μm)涂层形成的阴极元件。所述电容器还包括：连接至所述多孔片状阳极的第一引线电极；以及电连接至所述阴极元件的第二引线。
根据本发明的另一方面，提供了一种电解电容器。所述电解电容器包括：具有第一侧和第二相对的第二侧的基底；设置于所述第一侧上的由具有厚度的电泳沉积的金属或金属氧化物的粉末形成的阴极元件；设置于所述阴极元件上的阳极；以及所述阳极和所述阴极元件之间的电解质。
附图说明
图1描绘本发明的电容器的一个实施例；
图2是示出施加于一侧的阴极的横截面视图；
图3是示出施加于两侧的阴极的横截面视图；
图4是电容器的一个实施例的局部透视图。
具体实施方式
本发明提供一种电解电容器，其中，钽涂层(或其它类型的难熔金属或难熔金属的氧化物)用作阴极。
图1提供了本发明的电容器的一个实施例的视图。图1中，电容器10具有基底12，其可以是，但不必须是，预形成的基本圆柱形状的壳或罐子的形式。第一引线30从预形成的罐子12延伸，且相对的第二引线32从预形成的罐子12延伸。图1仅仅是封装的一个范例，并且本发明不限于所示的具体封装，因为本发明具有较宽的适用性。
电容器10具有电泳沉积的阴极。阴极的厚度能够变化，诸如从3mil(0.003英寸或76.2μm)到20mil(0.020英寸或508μm)，或者厚得多，诸如数百mil。使用的厚度取决于期望的阴极电容。认识到利用电泳沉积阴极可获得的厚度比利用其它已知技术所需的厚度小也是重要的。所沉积的材料优选地具有大于0.01西门子/cm的电导率。所沉积的材料可以是金属或金属氧化物，优选地是难熔金属或难熔金属的氧化物。将电解质引入电容器的区域中。阳极可以插入到罐子12中。使用常规材料和方法将有源区与环境相密封。
参照图2，其是本发明的一个实施例的具有钽阴极的电容器的横截面视图。示出了具有施加的钽阴极14的基底12。虽然钽是一种优选的材料，但是可以使用其它金属和金属氧化物，由其是难熔金属和它们的氧化物。阴极厚度能够从3mil(0.003英寸或76.2微米)到数百mil变化。厚度完全取决于期望的阴极电容。将电解质引入到区域16中。将阳极18插入到壳中。
图3是示出施加于基底12两侧的钽阴极14的横截面视图。在两个区域16中均存在电解质，然后在横截面的两侧均形成阳极18。
图4是电容器的一个实施例的局部透视图。
本发明还提供制造电解电容器的方法。制造电解电容器的方法包括：提供金属壳；在金属壳上电泳沉积难熔金属的氧化物以形成阴极元件；以及在壳内放置多孔片状(pellet)阳极和电解质，使得阴极元件和阳极元件由电解质分开。
电泳沉积容许施加均匀涂层以形成阴极元件。可以使用任何数量的电泳沉积(EPD)技术。如先前解释的，可以使用不同类型的材料，由其是难熔金属和它们的氧化物。可以取决于期望的电容器的特性来使用不同的材料，钽是特别有益的。
与现有技术电容器相比，本发明提供多个潜在的优点。例如，在使用钽作为阴极材料时，需要较少的钽，因为阴极不必那么厚。这是从制造角度来说的优点，因为钽相对昂贵。从而，在电泳沉积诸如钽的阴极材料的地方，能够实现潜在的成本节省。另外，一些类型的阴极可能难以处理，但不是电泳沉积阴极的地方。另外，因为阴极是电泳沉积的，所以相对于其它方法，可以减小阴极的厚度。这给阳极提供了更大的空间。
从而，公开了电泳沉积的钽阴极电容器。本发明预期有许多变形和替代，诸如沉积的特定的难熔金属或难熔金属的氧化物、电容器的电容、所使用的电解质，以及其它变形、选择和替代。

Claims (29)

1.一种电解电容器，包括：
金属壳；
设置于所述金属壳内的多孔片状阳极；
设置于所述金属壳内的电解质；
设置于所述金属壳内并围绕所述阳极的由具有厚度的电泳沉积的金属或金属氧化物的粉末形成的阴极元件；
连接至所述多孔片状阳极的第一引线电极；以及
电连接至所述阴极元件的第二引线。
2.如权利要求1所述的电解电容器，其中，所沉积的金属或金属氧化物的所述厚度小于200mil(5080μm)。
3.如权利要求1所述的电解电容器，其中，所沉积的金属或金属氧化物的所述厚度小于20mil(508μm)。
4.如权利要求1所述的电解电容器，其中，所沉积的金属或金属氧化物的所述厚度小于10mil(254μm)。
5.如权利要求1所述的电解电容器，其中，所沉积的金属或金属氧化物的电导率大于0.01西门子/cm。
6.如权利要求1所述的电解电容器，其中，所沉积的金属或金属氧化物包括难熔金属。
7.如权利要求6所述的电解电容器，其中，所述难熔金属是钽。
8.如权利要求1所述的电解电容器，其中，所沉积的金属或金属氧化物包括钽。
9.如权利要求1所述的电解电容器，其中，所沉积的金属或金属氧化物包括氧化钌。
10.如权利要求1所述的电解电容器，其中，所沉积的金属或金属氧化物包括钽或钌或它们的氧化物或其组合。
11.一种制造电解电容器的方法，包括：
提供金属壳；
在所述金属壳上电泳沉积难熔金属或难熔金属的氧化物以形成阴极元件；
将多孔片状阳极和电解质放置在所述罐子内，使得所述阴极元件和所述阳极元件由所述电解质分开。
12.如权利要求11所述的方法，其中，在电泳沉积材料的步骤中，其中所沉积的材料的电导率大于0.01西门子/cm。
13.如权利要求11所述的方法，其中，电泳沉积难熔金属或难熔金属的氧化物的步骤包括电泳沉积钽。
14.如权利要求11所述的方法，其中，电泳沉积难熔金属或难熔金属的氧化物的步骤包括电泳沉积氧化钌。
15.如权利要求11所述的方法，其中，电泳沉积难熔金属或难熔金属的氧化物的步骤包括电泳沉积钽或钌或它们的氧化物或其组合。
16.如权利要求11所述的方法，其中，所述阴极元件具有小于200mil(5080μm)的均匀厚度。
17.如权利要求11所述的方法，其中，所述阴极元件具有小于20mil(508μm)的均匀厚度。
18.如权利要求11所述的方法，其中，所述阴极元件具有小于10mil(254μm)的均匀厚度。
19.一种电解电容器，包括：
金属壳；
设置于所述金属壳内的多孔片状阳极；
设置于所述金属壳内的电解质；
由厚度小于200mil(5080μm)的涂层形成的阴极元件；
连接至所述多孔片状阳极的第一引线电极；以及
电连接至所述阴极元件的第二引线。
20.如权利要求19所述的电解电容器，其中，所述涂层包括电导率大于0.01西门子/cm的材料。
21.如权利要求19所述的电解电容器，其中，所述涂层包括钽。
22.如权利要求19所述的电解电容器，其中，所述涂层包括氧化钽。
23.如权利要求19所述的电解电容器，其中，所述涂层包括难熔金属。
24.如权利要求19所述的电解电容器，其中，所述涂层包括难熔金属的氧化物。
25.如权利要求19所述的电解电容器，其中，所述涂层包括钽、钌、或它们的氧化物或其组合。
26.如权利要求19所述的电解电容器，其中，所述涂层是电泳沉积的。
27.一种电解电容器，包括：
具有第一侧和第二相对的第二侧的基底；
设置于所述第一侧上的由具有厚度的电泳沉积的金属或金属氧化物的粉末形成的阴极元件；
设置于所述阴极元件上的阳极；以及
所述阳极和所述阴极元件之间的电解质。
28.如权利要求27所述的电解电容器，还包括由设置于所述第二侧上的电泳沉积的金属或金属氧化物的粉末形成的第二阴极元件。
29.如权利要求27所述的电解电容器，其中，所述基底是预形成的罐子。
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