CN102024576B - 具有凹槽式引线框沟道的电解电容器组件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种固体电解电容器，具有一形成于压制的阳极的电容器主体、一介电层以及以固体电解质层。阳极引线从阳极球团延伸出来并且电气连接至阳极端子。电容器主体的外表面形成于阴极并电气连接至阴极端子。阳极和阴极端子部分基座共面且与凹槽式引线框沟道连接。电容器元件固定在阳极和阴极端子部分上并且进行封装。凹槽式引线框沟道被去除以分隔单个安装面上的阳极和阴极端子，从而留下一形成于阳极和阴极端子之间的表面凹槽。

Description

具有凹槽式引线框沟道的电解电容器组件及其制作方法
技术领域
本发明涉及电解电容器组件，尤其涉及具有凹槽式引线框沟道的电解电容器组件及其制作方法。
背景技术
常规的电解电容器以其高电容值和紧密度而为人知晓。尽管电容器和电容器阵列以现有紧密度为人熟知，但对于减小此类电子组件的容积以及相应容积效率所做的努力从未间断。
常规电解电容器的典型组件包括一个主电容器器身，其包含相应的阳极和阴极部分、阳极引线（例如，一嵌入电容器器身的阳极线）以及阴极引线（例如，一连接在阴极部分的引线框），上述部件一起铸模于封装树脂包装里。电解电容器的容积效率的通常定义为主电容器器身的容积与整个模制电容器包装的容积之比。此类电容器的阳极和阴极引线构成相应的正极和负极连接到电容器装置上。这些电气连接有时从电容器装置轴向延伸，并且此时它要占据电容器包装里很大一部分空间。
在其他电解电容结构中，阳极和阴极引线安装要适合电解电容器的表面安装，这在电解电容器用于任意形式的集成电路环境时尤其有用。所以，晶片型电解电容器在设计时不仅要注意容积动态特性，也要便于将这类装置固定在衬底上。这样便捷的装置安装常通过配置两个从电容器的一选定面延伸出电气端子而实现。若干已知的实施例使用了大量的共面端子排布，用于使电解电容器在衬底表面安装更容易。
尽管存在多种不同结构的表面安装电解电容器，电容器系统及其相应的制作方法在电容效率、装置外形和电气动态特性方面仍然需要进一步改进。
发明内容
在本发明的一实施例中，一种制作固体电解电容器的方法，包括将一包含电容器器身和阳极引线的电容器元件固定到引线框上。该引线框包括一阳极端子，它包含至少一用于支撑电容器器身一部分的阳极端子部分（terminationportion）基座和一连至阳极引线的竖直的阳极端子部分；一阴极端子，包含至少一个用于支撑一部分电容器器身的阴极端子基座，以及一位于阳极端子部分基座和阴极端子基座之间并用于连接其凹槽式引线框沟道（recessedleadframechannel）。实施例中的方法进一步包括将电容器元件封装在一外壳中，使得至少一部分阳极端子部分基座、阴极端子部分基座和凹槽式引线框沟道仍然裸露在外。更进一步，除去凹槽式引线框沟道使得阳极和阴极端子被分隔开来。
在本发明的另一实施例中，固体电解电容器包括一固体电解电容器元件、引线框、封装材料和表面凹槽。固体电解电容器元件包含一电容器器身，其特征为有相对的第一、第二两个端面以及从电容器器身的第一端面延伸出来的阳极引线。引线框包括一阳极端子和一阴极端子。阳极端子包括一竖直的阳极端子部分和一与竖直的阳极端子部分大致垂直的阳极端子部分基座，这里该竖直的阳极端子部分与阳极引线通过电气连接使得竖直的阳极端子部分大致平行于固体电解电容器元件的第一端面。阴极端子部分与电容器器身电气连接，这里阴极端子部分包括至少一大致与阳极端子部分基座在一平面上的阴极端子部分基座。封装材料基本包围住固体电解电容器元件以构成器件封装，这里阳极端子部分基座和阴极端子部分基座的一部分在给定的安装表面上从封装材料里裸露出来。表面凹槽位于阳极端子部分基座和所述的阴极端子部分基座之间。
本发明的其他方面和特征在下面的具体实施例中会有更详尽的解释。
附图说明
本发明向本领域普通技术人员充分而完全地公开了包括最佳实施例的本发明主题，这在说明书的后续部分中有更为详尽的解释，可以下述附图作为参考，其中：
图1为可用于制作本发明电解电容器方法的实施例步骤的流程图；
图2为可用于本发明中的包含阳极和阴极部分的常规电解电容器的透视图；
图3为常规引线框的透视图，依照本发明的一个方面将电容器元件固定其上然后再封装；
图4提供了一单独安装在被绝缘沟道分隔的阳极和阴极端子上的电容器元件透视图；
图5提供了一封装完毕后单独安装在被绝缘沟道（insulationchannel）分隔的阳极和阴极端子上的电容器元件整体的从上部向下投影的透视图；
图6提供了一封装完毕后单独安装在被绝缘沟道分隔的阳极和阴极端子上的电容器元件整体的底部视图，如说明中所述一砂轮用来移除沟道并且分隔阳极和阴极端子；并且
图7提供了一具有一个用来分隔阳极和阴极端子的凹槽的单个电容器元件整体的底部视图。
重复使用本说明书和附图中的附图标记是为了表明本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
本领域普通技术人员明白这里讨论的仅仅是说明性实施例，并不依此限制本发明更宽的保护范围，此更宽的范围体现在展示的构造上。
总体来讲，本发明是关于具有表面安装结构并且容积效率得到提高的固体电解电容器。电容器包括一电容器元件，该元件包含一用于构成阳极的阀金属组合物（valvemetalcomposition）、覆盖于阳极上的介电薄膜和覆盖于介电薄膜上的固体电解质。固体电解质或其他外表面构成电容器元件的阴极。电容器元件的特征为具有相对的第一、第二两个端面，阳极引线（如一阳极导线）嵌入阳极中并且从电容器元件的第一端面延伸出来。
引线框是用于构成相应的电容器阳极和阴极端子。阳极端子电气连接至阳极引线并由阳极端子部分基座和竖直的阳极端子部分构成。竖直的阳极端子部分电气连接至阳极引线并且大致平行于电容器器身的第一端面。阳极端子部分基座可位于表面安装的位置并且大致与竖直的阳极端子部分成直角关系。阳极端子部分基座也用于支撑一部分电容器器身，并且为了避免电容器短路，在电容器器身和阳极端子之间有一绝缘材料。阴极端子包括一用于支撑一部分电容器器身的阴极端子部分基座同时连接至电容器器身的阴极（外表面）。可选的阴极端子部分大致与阴极端子部分基座垂直并且相邻于电容器器身的第二端面。阴极端子部分基座和阳极端子部分基座大体上是共面的。
引线框也包括一形成于阳极端子部分基座和阴极端子部分基座之间并且连接凹槽式沟道。例如，凹槽式沟道包括至少一部分从电容器主体和阳极端子部分基座和阴极端子部分基座所在的平面延伸出来并延伸至给定宽度。凹槽式沟道有矩形横截面的、U形横截面的、V形横截面的或者其他的结构形式。
封装材料（比如模制树脂包装）是用于制造装置的外包装的。该封装基本包围住电容器器身，仅留阳极端子部分基座、阴极端子部分基座和凹槽式引线框沟道在器件封装的单个面上裸露出来。凹槽式引线框沟道至少有一部分可以移除用来分隔阳极和阴极端子。在一实施例中，凹槽式引线框沟道被切开，并且/或者沿着阳极端子基座和阴极端子基座之间的器件封装形成一表面凹槽（surfacegroove）。外部端子可选择性地应用于裸露的阳极和阴极端子部分基座上。该结构具有的端子特征允许在单个装置面上进行表面安装和电气连接，使得所有面都没有金属部件，从而减少安装环境中对其他部件产生的短路危险。
本发明同样也关注固体电解电容器的制造方法，它可以用各种方法中的任一种来制造。根据本发明的一具体实施例，通常步骤为图1流程图所述。这些步骤将在下述中逐一讨论，首先是形成电容器元件的第一个步骤100。下面将会进行详细讨论，该电容器元件对应于固体电解电容器器身，其特征为有相对的第一、第二两个端面，一阳极导线从电容器元件的第一端面延伸出来。总的来说，形成电容器元件的通常步骤包括压制成型一阳极主体，阳极主体至少有一部分阳极化氧化以形成一介电层，同时至少在一部分介电层上覆盖固体电解质。关于电容器元件形成工序的上述步骤和其他步骤的其他细节将在下面进行描述。
各种特殊技术可被用于制造固体电解电容器。例如，所述的常规电容器包含一形成于阀金属组合物的阳极。阀金属组合物可有较高的荷质比。在某些具体实施例中，荷质比的范围在一些实施例中可从约10000微法*伏特/克（μF*V/g）至约500000μF*V/g；在另一些实施例中，其范围可从约20000μF*V/g至约400000μF*V/g；在其他实施例中，其范围可从约35000μF*V/g至约250000μF*V/g。阀金属组合物包含一种阀金属（例如，能够被氧化的金属）或者阀金属基化合物，比如钽、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，阀金属组合物可能含有铌的导电氧化物，比如铌原子数与氧原子数之比为1:1.0±1.0或在一些实施例中的1:1.0±0.3的氧化铌。例如，铌氧化物可能为NbO0.7、NbO1.0、NbO1.1和NbO2。在一优选实施例中，组合物包括NbO1.0，它是一种导电氧化物并且在高温烧结后仍能保持化学稳定性。此类阀金属氧化物的例子在美国专利Fife的US6322912、Fife等人的US6391275、Fife等人的US6416730、Fife的US6527937、Kimmel等人的US6576099、Fife等人的US6592740、Kimmel等人的US6639787、Kimmel等人的US67220397以及Schnitter的美国发明申请公开US2005/0019581，Schnitter等人的美国发明申请公开US2005/0103638，Thomas等人的美国发明申请公开US2005/0013765中进行了描述，对于所有目的上述所列专利文献均以整体作为参考文献体现于本文中。
常规的制造过程可普遍用于形成阳极主体。在一实施例中，具有一定颗粒大小的钽或铌的氧化物粉末会首先被挑选出来。例如，颗粒可以是片状的、有角的、有结节的以及上述形状的混合物或其变形。这些颗粒通常有至少60目的筛分粒度分布，在一些实施例中大约从60目至325目，在另一些中大约从100目至200目。另外，其比表面积从约0.1m2/g到约10.0m2/g，在一些实施例中从约0.5m2/g到约5.0m2/g，在一些实施例中从约1.0m2/g到约2.0m2/g。这里的“比表面积”一词指的是由Bruanauer、Emmet和Teller发表在JournalofAmericanChemicalSociety（《美国化学学会期刊》）1938年第60卷的309页上的以氮气作为吸附气体进行物理气相吸附法（B.E.T）一文中所定义的表面积。同样的，表观密度（或斯科特（Scott））通常从约0.1m2/g到约5.0m2/g，在一些实施例中为从约0.2m2/g到约4.0m2/g，在一些实施例中为从约0.5m2/g到约3.0m2/g。
为方便阳极主体的制造，其他组分可加入到导电颗粒中。例如，导电颗粒可选择性的与一种粘合剂和/或润滑剂相混合，以保证阳极主体在压制形成的时候颗粒能够充分的粘合在一起。合适的粘合剂包括樟脑、硬脂酸和其他皂性脂肪酸、聚乙二醇（美国联碳（UnionCarbide））、甘酞树脂（通用电气）、萘、植物蜡、微晶蜡（纯化石蜡）、聚合物粘合剂（如聚乙烯醇、聚乙基-2-唑啉等）等等。该粘合剂可在溶剂中溶解及分散。通常的溶剂包括水、酒精等等。使用时，粘合剂和/或润滑剂在总质量中所占的百分比范围从约0.1%到约8%。不过，这里应该明白粘合剂和润滑剂在本发明中并不是必需使用的。
最终所得的粉末可用任何常规的压模机来压实。例如，压模机可以是使用一个模具和一个或多个冲头的单工作台压实机。或者，可以使用砧台式压模机（anvil-typecompactionpressmold），它只使用一个模具和单个下冲头（lowerpunch）。单工作台压实压模机有几种基本的类型，如凸轮式、肘杆式/转向节和偏心式/曲柄式等有不同功能的压机，如单动、双动、浮动模、移动式压台、对向冲压（opposedram）、螺旋、冲击、热压、压印或者精压加工（sizing）。如果需要，任意粘合剂/润滑剂在压实之后可通过真空条件下在一定温度（如从约150℃到约500℃）下加热球团（pellet）几分钟将其去除。或者，粘合剂/润滑剂也可以通过将球团与水溶性溶剂接触来去除，如同Bishop等人在美国专利US6197252中描述的，对于所有目的该专利文献均以整体作为参考文献体现于本文中。
压制的阳极主体的厚度相对来说会薄些，比如大约4毫米或更薄，在一些实施例中该值从约0.05毫米到约2毫米，在一些实施例中该值从约0.1毫米到约1毫米。阳极主体的形状也可以选择，用于提高所得的电容器的电学性能。例如，阳极主体的形状可以是弧形的、正弦曲线形的、长方形的、U形的、V形的等等。阳极主体也可以是槽形的，其中包含一个或更多皱折、凹槽、凹陷或压痕以增大表面积与体积的比率，从而使等效串联电阻（ESR）最小化并延长电容的频率响应。例如，这种“槽形”的阳极在美国专利Webber等人的US6191936、Maeda等人的US5949639、Bourgault等人的US3345545以及Hahn等人的美国发明申请公开US2005/0270725中进行了描述，对于所有目的上述所列专利文献均以整体作为参考文献体现于本文中。
一旦固定到引线上，阳极主体就可以进行阳极化处理，从而在其表面和/或内部形成一介电层。阳极化处理是一个电化学过程，通过该过程阳极被氧化生成一种具有相对较高的介电常数的物质。例如，钽阳极可被阳极化为氧化钽（Ta2O5）。通常，进行阳极化处理先要在阳极上涂覆一层电解质，如把阳极浸入电解质中。电解质一般是液态形式的，如一种溶液（例如：水性的、非水性的、酸、碱）、分散系、熔体等。溶剂常在电解液中使用，比如水（如去离子水）、醚（如乙醚和四氢呋喃）、醇（如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇）、甘油三酸酯、酮（如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮）、酯（如乙酸乙酯、乙酸丁酯、二乙二醇醚醋酸酯（diethyleneglycoletheracetate）和甲氧基丙醇醋酸酯（methoxypropylacetate））、酰胺（如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基辛酸/葵酸脂肪酸酰胺（dimethylcaprylic/capricfattyacidamide）和N-烷基吡咯烷酮（N-alkylpyrrolidones））、腈（如乙腈、丙腈、丁腈、苯甲腈）、亚砜或者砜（如二甲基亚砜（DMSO）和环丁砜）等等。溶剂占电解液的质量百分比为从约50wt%到约99.9wt%（重量百分比），在一些实施例中该值从约75wt%到约99wt%，而在一些实施例中该值从约80wt%到约95wt%。尽管不是必须的，水性溶剂（如水）的使用常被期望可有助于得到期望的氧化物。事实上，水在电解液所用的溶剂中构成的质量百分比约为50wt%或更多，在一些实施例中该值约为70wt%或更多，在一些实施例中该值约为90wt%到100wt%。其他常用的电解液包括金属盐、碱金属盐、与乙二醇混合的碱金属盐和与有机溶剂混合的酸或混有乙二醇的磷酸。
电解液是离子导电的，在25℃的温度下每厘米约有1毫西门子（“mS/cm”）的离子导电率或更多，在一些实施例中其值约为30mS/cm或更多，在一些实施例中其值约为40mS/cm到100mS/cm。为提高电解液的离子导电性，可使用一种能在溶剂中离解并形成离子的化合物。适用于该目的的化合物包括如，酸，比如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、聚磷酸、硼酸、有机硼酸（boronicacid）等；有机酸，包括羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙二酸、琥珀酸、水杨酸、磺基水杨酸、己二酸、马来酸、苹果酸、油酸、没食子酸、酒石酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、乙醇酸、草酸、丙酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、戊二酸、葡萄糖酸、乳酸、天冬氨酸、谷氨酸、衣康酸、三氟醋酸、巴比妥酸、肉桂酸、苯甲酸、4-羟基苯甲酸、氨基苯甲酸等；磺酸，如甲磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸、三氟甲磺酸、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；聚合物酸，如聚（丙烯）或聚（甲基丙烯）酸和它们的共聚物（如马来酸-丙烯酸、磺酸-丙烯酸和苯乙烯-丙烯共聚物）、角叉菜酸、羧甲基纤维素、海藻酸；等等。选择离子化合物的浓度以达到所期望的离子导电率。例如，一种酸（如磷酸）在电解液中构成的质量百分比可从约0.01wt%到约5wt%，在一些实施例中，该值从约0.05wt%到约0.8wt%，在一些实施例中该值从约0.1wt%到约0.5wt%。如果需要，离子化合物的混合物也能在电解液中使用。
电流穿过电解液以形成介电层。电压值决定了介电层的厚度。例如电源开始可设定在恒电流模式直到达到所需的电压值。然后，电源可转到恒电位模式以确保在阳极表面上形成所期望的介电层厚度。当然，也可以使用其他已知的方法，如恒电位脉冲法或恒电位阶跃法。电压值的范围一般从约4V到约200V，在一些实施例中其值从约9V到约100V。在阳极氧化期间，电解液可保持在较高的温度，比如约30℃或更高，在一些实施例中其值从约40℃到约200℃，在一些实施例中其值从约50℃到约100℃。阳极氧化也可以在环境温度或更低中进行。所得的介电层在阳极表面和微孔中形成。
介电薄膜一旦形成，可选择性的涂覆一层保护膜，如一由相对绝缘的树脂材料（天然的或合成的）制成的薄膜。此类材料可能有约大于0.05欧姆-厘米的电阻率，在一些实施例中该值约大于5欧姆-厘米，在一些实施例中该值约大于1000欧姆-厘米，在一些实施例中该值约大于1×105欧姆-厘米，同时在一些实施例中该值约大于1×1010欧姆-厘米。本发明中可使用的树脂材料包括但不局限于聚氨酯、聚苯乙烯、不饱和或饱和脂肪酸酯（如甘油酯）等等。例如，合适的脂肪酸酯包括但不局限于月桂酸酯、肉豆蔻酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、桐酸酯、油酸酯、亚油酸酯、亚麻酸酯、油桐酸酯、虫胶酸酯等等。当使用在相对复杂的组合物中以形成一种“干燥油”时，这些脂肪酸酯被发现非常有用，该“干燥油”能使所得的薄膜快速聚合形成一稳定的层。这种干燥油包括甘油单酯、甘油二酯和/或甘油三酯，它们分别包括具有一个、两个和三个酯化的脂肪酰基的甘油主链。例如，一些合适的可用的干燥油包括但不局限于橄榄油、亚麻籽油、蓖麻油、桐油、豆油和虫胶。这些和其他的保护膜材料在Fife等人的美国专利US6674635中有更详尽的描述，对于所有目的该专利文献均以整体作为参考文献体现于本文中。
阳极化的氧化物经过一个步骤形成包括固体电解质如二氧化锰、导电聚合物等的阴极。例如，二氧化锰固体电解质可通过硝酸锰的热分解来制备。此类技术在美国专利如Sturmer等人的US4945452中进行了描述，对于所有目的该专利文献均以整体作为参考文献体现于本文中。或者，可以使用导电聚合物膜层，其包括一个或多个杂环聚合物（如聚吡咯、聚噻吩、聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDT）、聚苯胺）、聚乙炔、聚对亚苯、聚酚以及它们的衍生物。另外，如果需要，导电聚合物膜层也可通过多个导电聚合物层来形成。例如，在一实施例中，导电聚合物阴极可包括一个由PEDT形成的层和另一个有聚吡咯形成的层。可使用不同的方法给阳极部分涂覆导电聚合物膜层。例如，常规技术如电化学聚合、丝网印刷、浸渍、电泳涂层和喷涂可以用于形成导电聚合物膜层。例如，在一实施例中，用于形成导电聚合物（如3,4-乙烯二氧噻吩）的单体可首先与聚合催化剂混合形成一种溶液。例如，一种适合的聚合催化剂为CLEVIOSC，其为由H.C.Starck销售的甲苯磺酸铁Ⅲ。CLEVIOSC是一种商业可得的用于CLEVIOSM的催化剂，CLEVIOSM是指3,4-乙烯二氧噻吩，它是PEDT的单体，也由H.C.Starck销售。催化剂分散系一旦形成，那么阳极部分呢就可以浸渍在分散系中，这样聚合物会在阳极部分表面形成。或者，催化剂和单体也可以单独涂覆在阳极部分。例如，在一实施例中，催化剂可溶解于溶剂（如丁醇）中，然后作为浸渍液涂覆在阳极部分。然后，阳极部分可通过干燥去除带入的溶剂。接着，阳极部分可浸渍在包含合适的单体的溶剂中。一旦单体与含有催化剂的阳极部分表面接触，会立即发生化学聚合反应。如上所述的技术在Biler的美国发明公开US2008/232037中有更为详尽的叙述。
另外，催化剂（如CLEVIOSC）也可以与用于形成可选的保护层（如树脂材料）的材料相混合。在此类例子中，阳极部分可随后浸渍在含有单体（CLEVIOSM）的溶剂中。其结果为单体能与保护层内部和/或表面的催化剂接触，并与其发生反应形成导电聚合物膜层。如上所述的技术在Biler的美国专利US7460358中有更为详尽的叙述。尽管上面描述的各种不同的方法，但应了解任何其他的在阳极部分涂覆导电膜的方法也可在本发明中使用。例如，其他涂覆此类导电聚合物膜层的方法在美国专利Sakata等人的US5457862、US5473503、US5729428和Kudoh等人的US5812367中进行了描述，对于所有目的上述所列专利文献均以整体作为参考文献体现于本文中。
固体电解质一旦被涂覆就要被修复（heal）。该修复可发生在固体电解质层每次涂覆后或者发生在整层涂覆完后。例如，在一些实施例中，固体电解质的修复方法为将球团浸渍在一电解液中，如酸溶液，然后采用对溶液施加一个恒电位直到其电流降到先前选择的水平。如果需要，这种修复可分多步来完成。在涂覆一些或所有上述的电解质层后，如果需要可将球团清洗以去除各种不同的副产物、多余的催化剂等等。进一步，在一些例子中，在一些或所有上述的浸渍操作完成后，可能要进行干燥。例如，球团在应用催化剂和/或清洗以便打开其微孔后要进行干燥，这样它才能在在随后的浸渍步骤中接收液体。
如果需要，可选择性的在该部分分别涂覆一碳层（如石墨）和一银层。例如，银层可作为一可焊的导体、接触层和/或电容器的电荷收集器，而碳层可限制银层与固体电解质的接触。此类涂层可以覆盖一些或全部固体电解质。
一般来讲，阳极端子和阴极端子需要被电气分隔开来，这样电容器才能按期望的方式进行工作。为实现这种分隔，可采用各种技术。例如，在一实施例中，任何在引线上形成的氧化物和/或阴极层可简单的通过蚀刻工序（如化学、激光等）进行去除。类似的，保护层也可在阳极化之前或之后在阳极多孔介质和/或阳极引线上形成，以便保护使其避免与固体电解质的接触。使用时，涂层是绝缘的并且具有约大于10Ω/cm的电阻率，在一些实施例中该值大于约100Ω/cm，在一些实施例中该值大于约1000Ω/cm，在一些实施例中该值大于约1×105Ω/cm，而在一些实施例中该值大于约1×1010Ω/cm。此类绝缘材料的示例包括聚合物如聚氨酯、聚乙烯、不饱和或饱和的脂肪酸酯（如甘油酯）、聚四氟乙烯（如特氟隆TM）等等。
如上所述，本发明的电解电容器还包括一与电容器元件的阳极引线电气连接的阳极端子，以及一与电容器元件的阴极电气连接的阴极端子。阳极和阴极端子以及其他部分可首先通过引线框提供。任意导电材料可用于形成端子，如导电金属（如铜、镍、银、锌、锡、钯、铅、铜、铝、钼、钛、铁、锆、镁以及它们的合金）。例如，特别合适的导电金属包括铜、铜的合金（如铜-锆、铜-镁、铜-锌或者铜-铁）、镍、镍的合金（如镍-铁）。端子基座的金属也可用附加的闪光层涂覆，例如镀金镍、银以及类似物。端子的厚度通常选取能使电容器厚度最小化的。例如，端子的厚度范围可从约0.05毫米到1毫米，在一些实施例中其值从约0.05毫米到约0.5毫米，以及从约0.07毫米到约0.2毫米。
各端子可用本领域已知的技术进行连接，如焊接法、胶接法等。例如，在一实施例中，阳极引线/导线可通过激光焊接法电气连接至阴极端子上，同时电容器器身的外表面（如阴极）可通过在阴极端子和电容器器身之间涂覆导电胶黏剂将其电气连接到阴极端子上。绝缘材料也可在电容器器身与阴极端子连接时涂于其上。随后导电胶黏剂会固化。该导电胶黏剂可包括例如包含树脂组合物的导电金属颗粒。金属颗粒可以为银、铜、金、铂、镍、锌、铋等。树脂组合物可包括热固性树脂（如环氧树脂）、固化剂（如酸酐）以及偶联剂（如硅烷偶联剂）。合适的导电胶黏剂在Osako等人的美国发明申请公开US2006/0038304中进行了描述，对于所有目的该专利文献均以整体作为参考文献体现于本文中。
一旦电容器元件连接好，引线框被封装在一个外壳内，该外壳可用硅或任何其他已知的封装材料填充。外壳的长度和宽度可根据其将要进行的使用而相应调整。适合的外壳包括如“A”、“B”、“F”、“G”、“H”、“J”、“K”、“L”、“M”、“N”、“P”、“R”、“S”、“T”、“W”、“Y”或“X”外壳（AVX公司），本领域技术人员应该明白对应于各种不同构件尺寸的“XXYY”有相应的0.XX英寸的宽度尺寸和0.YY英寸的长度尺寸。不管使用的外壳尺寸，电容器元件被封装后至少一部分阳极和阴极端子以及凹槽式引线框沟道要裸露出来。至少一部分引线框沟道能够被去除以使阳极和阴极端子电气分隔开来，同时可选择性的在装置安装表面上的阳极和阴极端子之间形成一个表面凹槽。为了安装到电路板上，阳极和阴极端子裸露的部分一般以倒装结构位于电容器的底面上。这样能增加电容器的容积效率，同样也能减少它在电路板上所占的面积。封装后，阳极和阴极端子裸露的部分要被老化、筛选、剪切至需要的尺寸。
在一些实施例中，裸露的阳极和阴极端子上形成外部端子（externaltermination）。在一实施例中，此类外部端子仅在单个装置安装表面形成，以使所有的装置面都没有金属部分，减少其在安装环境中潜在的短路可能。在另一实施例中，环绕界面覆盖裸露的阳极和阴极端子部分基座并且绕在一个或更多相邻的侧面。
外部端子可包括一个或更多由任意导电材料形成的层，比如但不局限于导电金属（如铜、镍、银、锌、锡、钯、铅、铝、钼、钛、铁、锆、镁以及它们的合金）。特别适合的导电金属包括如铜、铜的合金（如铜-锆、铜-镁、铜-锌或铜-铁）、镍和镍的合金（如镍-铁）。在一示例中，外部端子分别包括第一层镍用于提高抗流失性能、第二层银和第三层锡或其他焊接合金用于保护下层不被氧化以及使焊接界面能更容易地在集成电路（IC）环境中进行端子焊接。
外部端子的形成可有多种不同方法，比如通过印刷、气相沉积、丝网覆膜（screenmasking）、反应溅射、电镀、化学镀或浸渍镀膜以及类似技术。关于电镀或电化学沉积的方法，具有裸露的导电部分的电子元件暴露在电镀溶液中如具有电偏压特性的电解镍或电解锡。这样元件本身的极性偏向于与电镀溶液相反，电镀溶液中的导电成分被吸附到裸露的金属化元件上。化学镀要使电子元件充分的浸没在无极性的电镀溶液中。用于形成外部端子的更深入的技术包括电镀材料、电泳或静电的磁场吸引力。
参考附图，形成和/或提供一如图1中步骤100所示的电容器元件会得到如图2中所示的一个合成结构体。在图2中，电容器元件30包括有阴极32和阳极导线34。电容器元件30的特征为有第一和第二两个相对的端面36和38阳极导线34从电容器元件30的第一个端面36延伸出来。如上所述，电容器元件30的外表面为电容器的阴极32，形成与电容器元件的第一个电气连接，同时阳极导线34形成了与电容器元件的第二个电气连接。应该理解电容器元件30这样构成那么阳极和阴极导线就不会直接与另一电气接触。这样能便于通过涂覆介电层，或者通过绝缘盖或其他其他安装在阳极导线34基座周围的部分，如图4中所示的绝缘垫片40，来形成电容器主体。
再参考图1，第二个有代表性的步骤涉及将电容器元件固定到引线框上。在本领域可知，引线框包括多个行和列，其中的每一个均设定了一个接受单个电容器元件的位置。这样的引线框结构便于批量制造电容器，不过要知道的是引线框上仅有一单个的接收位用于每个电容器元件。尽管这里讨论了用于形成多个组合电容装置的引线框的一些特征和步骤，应该了解本发明不会多余的限制批量生产的步骤和方法。
图3所示的是一常规引线框50的一部分，多个电容器元件30各自固定在多个接收位上。引线框50的每个接收位包括一个阳极端子52、一个阴极端子54和一个形成并延伸于阳极端子52和阴极端子54之间的凹槽式引线框沟道56。
阳极终端52包括基座部分58和一竖直部分60，它们大致上相互垂直。竖直的阳极端子部分60与阳极引线/导线34相连。在一示例中，竖直的阳极端子部分60有一带凹口的槽62，用于接收电容器元件30的阳极引线/导线34。阳极导线34能被焊接（如激光焊接）在竖直的阳极端子部分60上。在安装时，电容器元件30的一个端面（如面36）大致平行于竖直的阳极端子部分60。阳极端子部分基座58用于接收和结构上支撑电容器主体的一部分，不过通过在电容器主体和阳极端子部分基座之间安装一绝缘材料64将其与主体电气分隔开来。在一示例中，绝缘材料64的一部分在阳极端子部分基座58仍固定在引线框50上时涂覆其上。应该了解绝缘材料64也可以先涂覆在电容器元件上。绝缘材料64由绝缘带或由绝缘或不导电材料形成，采用本领域已知的适合的技术如气相沉积、点胶或丝网覆膜将其涂覆于期望的引线框位置。
阴极端子54包括基座部分66和竖直部分68，它们大致上相互垂直。阴极端子部分基座66和阳极端子部分基座58大体上为平面关系。阴极端子部分基座66用于接收和结构上支撑电容器主体的一部分并通过如导电胶黏剂例如但不局限于载银环氧树脂与电容器主体电气连接。竖直阴极端子部分68是可选的，但它对电容器元件具有一有益的校准特性，当安装后电容器元件一端面（如面38）与竖直的阴极端子部分68相邻。导电胶黏剂可用于固定引线框50上的电容器元件，这样胶黏剂将电容器元件30的底面与阴极端子部分基座66连接起来。任意地，多余的胶黏剂可将电容器元件30的端面38与竖直的阴极端子部分68连接起来。
参见图4，形成于阳极端子部分基座58和阴极端子部分基座66之间并连接其凹槽式引线框沟道56，包括至少一部分从电容器主体和阳极端子部分基座58和阴极端子部分基座66所在的平面延伸出来并延伸至给定宽度70。如图所示，凹槽式沟道56有一矩形横截面，但是其他的如U形横截面、V形横截面或其他结构形式也可使用。通过大致为直角交叉的部分，凹槽式引线框沟道包括第一和第二延展面72和74以及一凹陷面76，该凹陷面与阳极端子部分基座58和阴极端子部分基座66所在的面是分离的。
参考步骤102，电容器元件在引线框上的固定包括将阳极导线34电气连接至阳极端子，即竖直的阳极端子部分60。这一步骤可用本领域已知技术如机械焊接、激光焊接、导电胶黏剂等来完成。例如阳极导线34可通过激光焊接到在竖直的阳极端子部分60上形成的凹槽上。激光一般包括一谐振器，该谐振器包含一种能通过刺激发散释放光子的激光介质和能激发激光介质元素的能量源。合适的激光类型为其激光介质中含有添加了钕的钇铝石榴石。激发颗粒是钕电子Nd3+。能量源可为激光介质提供持续能量使其发射连续的激光光束，或能量释放使其发射脉冲激光光束。根据阳极导线34与竖直的阳极端子部分60的电气连接，导电胶黏剂用于阴极与固化的阴极端子的电气连接。例如，热压机可用于施加热量和压力以保证电容器元件30通过胶黏剂与阴极端子充分的连接在一起。
参考图1，另一个步骤104涉及每个电容器元件的封装，例如，在图3和图5中所示的树脂外壳78。在一示例中，每个电容器元件30及其相应的引线框50的部分封装在一个由硅或任何其他已知的封装材料填充的树脂外壳。合适的外壳包括如“F”、“G”、“H”、“J”、“K”、“L”、“N”、“P”、“R”、“S”、“T”、“W”、“Y”或“X”外壳（AVX公司）。封装外壳78为组装电容器提供了额外的结构和热保护。在一示例中，每个封装外壳78基本覆盖了整个电容器元件30以及至少一部分引线框50。在一些实施例中，如图5-6所示，封装外壳留下至少一部分阳极端子部分58、阴极端子部分66以及凹槽式引线框沟道56裸露出来。
步骤106涉及去除至少一部分引线框沟道56以使每个电容器的阳极和阴极端子分隔开来。在一示例中，如图6所示，整个凹槽式引线框沟道被去除至平面80，仅留下裸露的阳极端子部分基座58和阴极端子部分基座66用于安装。在一示例中，砂轮82可用来去除凹槽式引线框沟道56。步骤106可用的其他的去除方法为如切割、激光切割、水力切割、蚀刻、磨削或其他已知的方法。
阳极端子部分基座58和阴极端子部分基座66仍然裸露的表面可直接作为组装电容器的第一和第二相对的两个电极连接使用。在一些实施例中，分开的第一和第二外部端子如可选步骤108所示，分别涂覆在阳极基座和阴极端子部分。
其他步骤（未在图1中显示）包括剪切或切割步骤，通过该步骤引线框被分成多个相应的电容器。裸露的端子部分可被老化、筛选以及剪切以去除电容器上多余的部分。
本发明的结果为形成一个具有良好的容积效率的电容器组件。另外，装置上仅在单个安装面上有裸露的端子，其他表面均没有金属构件。这样一个装置安装好后，由于印刷好的电路板上的构件之间的接触造成的短路风险大大减小或被基本根除。更进一步，制成电容器组件表现出良好的电容特性。例如，电容器具有高电容值以及较低的等效串联电阻（ESR），该值代表串联的电容器在有电容时其电阻率的大小，这会延迟充电和放电并且会引起电路能量损失。通过下面的例子可更好的理解本发明。
测试程序
等效串联电阻（ESR）、电容和损耗因子：
等效串联电阻通过使用0伏偏压和1伏信号的惠普（HlettPackard）192ALCZ表测量。工作频率为100kHz。电容和损耗因子通过使用2伏偏压和1伏信号的惠普（HewlettPackard）4192ALCZ表测量。其工作频率为120kHz，温度为23℃±2℃。
漏电：
漏电（“DCL”）通过Keithley2400源表来测量。Keithley2400暖机30秒后，在23℃±2℃的温度下和1.1x的额定电压下进行漏电测量。
示例1
根据上面所述的本发明制成一电容器。更确切的说，该电容器具有1210“T”外壳，性能参数约为150微法和6.3伏。阳极由H.C.Starck公司制造的钽粉末（具有约150000μF*V/g的荷质比）压制而成。阳极尺寸对应的长约为2.3毫米，宽约为2.3毫米，厚度为0.85毫米同时在阳极中心有一0.17毫米的导线。介电层通过常规的阳极氧化工序形成于阳极上，介电层上涂覆一导电聚合物PEDT层用于形成阴极。阳极焊接至引线框上，如图3所示。该引线框由HitachiAlloy42NILO制造，基座材料电镀镍膜和银膜。焊接前，电容器元件的阳极端子的基座部分和外部阴极层之间采用非导电性糊状物（如Henkel/LoctiteQMI534）进行分隔，在150℃下固化15分钟。阴极端子部分基座涂覆有载银环氧树脂（ProtavicACE10131）以确保银质电容器部分和引线框的良好接触。电容器元件在引线框上的固定为采用激光将阳极导线焊接至阳极端子上，采用导电胶黏剂将电容器元件的阴极层固定在阴极端子上。导电胶黏剂为载银环氧树脂，在℃下固化40秒。引线框和电容器元件采用Henkel/LoctiteGR2710黄色模型封装，具有1210“T”外壳尺寸（EIA“B”外壳覆盖面最大高度为1.2毫米）。阳极和阴极端子间的凹槽在中间从底部起始被切开，切口为0.5毫米宽、0.3毫米深，用来保证具有电学测试的可能性和创造两个分隔的极性端子。之后进行常规的再焊接、残胶去除和编码处理。完成后的组件在额定电压及125℃下进行一次约2小时的老化，这之后可以进行各种电学性能的测试。测试结果列于下面的表1中。最后，凹槽部分被磨去并将碎片放入带材中。然后使用标准的卷带封装技术将带材进行包装。
表1：电学性能（测试值的中间数）
参数 数值
电容（微法（μF）） 137..2
损耗因子（%） 0.042
ESR（Ω） 0.127
漏电-DCL（微安（μA）） 9.6
在不偏离本发明的实质和范围下，本领域技术人员可实施本发明的这些和其他的改进及变形。另外，应该了解各种实施方式的方面均可在整体上或部分地替换。更进一步，本领域技术人员应明白上述描述仅仅是举例，并不用于限制本发明在附属权利中的进一步描述。

Claims (22)

1.一种制作固体电解电容器的方法，包括：
将一包含电容器主体和阳极引线的电容器元件固定到引线框上，该引线框包括一阳极端子，该阳极端子包含至少一个用于支撑电容器主体一部分的阳极端子部分基座和一个连至大致垂直于所述阳极端子部分基座的阳极引线的竖直的阳极端子部分；一个阴极端子，该阴极端子包含至少一个用于支撑一部分电容器主体的阴极端子部分基座；以及一个位于阳极端子部分基座和阴极端子部分基座之间并用于连接它们的凹槽式引线框沟道；
将电容器元件封装在一外壳中；并且
去除凹槽式引线框沟道，使得阳极和阴极端子被分隔开来，其中，在去除凹槽式引线框沟道后，只有阳极端子的阳极端子部分基座和阴极端子的阴极端子部分基座裸露在外，其中竖直的阳极端子部分被完全封装。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在阳极端子部分基座和电容器主体之间涂覆绝缘材料的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，固定电容器元件至引线框上包括：
在阳极端子部分基座和电容器主体之间涂覆绝缘材料；
在阴极端子部分基座和电容器主体之间涂覆导电材料；以及
将阳极引线焊接到竖直的阳极端子部分。
4.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括制作电容器元件的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，电容器元件的制作包括：
压制阳极主体；
阳极化氧化至少一部分阳极主体用于形成介电层；并且
至少在一部分介电层上覆盖固体电解质。
6.根据权利要求5所述的方法，阳极主体包括钽、铌或它们的导电氧化物。
7.根据权利要求5所述的方法，固体电解质包括二氧化锰或导电聚合物。
8.根据权利要求1所述的方法，所述凹槽式引线框沟道的去除步骤包括切割、磨削或锯切除去引线框沟道。
9.根据权利要求1所述的方法，所述阳极端子部分基座和阴极端子部分基座大致是共面的。
10.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在电容器表面上的阳极端子部分基座和阴极端子部分基座之间形成一个凹槽。
11.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在阳极端子部分基座上形成第一个外部端子，并在阴极端子部分基座上形成第二个外部端子。
12.一种电容器，特征在于其应用权利要求1至权利要求11中任一方法来制作，其中阳极端子基座接收和结构上支撑电容器主体的一部分且阴极端子基座接收和结构上支撑电容器主体的一部分。
13.一种固体电解电容器，包括：
固体电解电容器，包括一特征为具有第一、第二相对的两个端面的电容器主体，以及从所述的电容器主体的所述的第一端面延伸出来的阳极引线；
引线框，包括阳极端子和阴极端子；
所述的阳极端子包括一竖直的阳极端子部分和一大致与竖直的阳极端子部分垂直的阳极端子部分基座，其中竖直的阳极端子部分电气连接至所述的阳极引线，这样所述的竖直的阳极端子部分大致平行于所述的固体电解电容器元件的所述的第一端面；
所述的阴极端子电气连接至所述的电容器主体，其中所述的阴极端子包括至少一部分阴极端子部分基座大致与阳极端子基座形成于同一平面，其中阳极端子基座接收和结构上支撑电容器主体的一部分且阴极端子基座接收和结构上支撑电容器主体的一部分；
封装材料，大致包围住所述的固体电解电容器元件以形成器件封装；以及
一形成于所述的阳极端子部分基座和所述的阴极端子部分基座之间的表面凹槽，其中，只有所述阳极端子的所述阳极端子部分基座、所述阴极端子的所述阴极端子部分基座和所述表面凹槽在给定的安装面上从封装材料中裸露出来，进一步，其中，所述竖直的阳极端子部分由所述封装材料完全封装。
14.根据权利要求13所述的电容器，特征在于所述固体电解电容器元件包括一形成于阀金属组合物的压制的阳极、一覆盖于阳极上的介电层，以及覆盖于介电层上的固体电解质。
15.根据权利要求14所述的电容器，特征在于所述阀金属组合物包括钽、铌或者其导电氧化物。
16.根据权利要求14所述的电容器，特征在于所述固体电解质包括二氧化锰或导电聚合物。
17.根据权利要求14所述的电容器，特征在于所述的压制的阳极包括荷质比范围从1000μF*V/g到500000μF*V/g的钽粉末。
18.根据权利要求13所述的电容器，该电容器进一步包括位于一部分所述的电容器主体和所述的阳极端子部分基座之间的一部分绝缘材料。
19.根据权利要求13所述的电容器，该电容器进一步包括：
安装于阳极端子部分基座上的第一外部端子；并且
安装于阴极端子部分基座上的第二外部端子。
20.根据权利要求13所述的电容器，该电容器进一步包括位于一部分所述的电容器主体和所述的阳极端子部分基座之间的一部分绝缘材料。
21.根据权利要求13所述的电容器，该电容器进一步包括位于所述的阴极端子部分基座和一部分所述的电容器主体之间的导电胶黏剂。
22.根据权利要求13所述的电容器，所述的阴极端子进一步包括大致与所述的阴极端子部分基座垂直的竖直的阴极端子部分，其中所述的竖直的阴极端子部分相邻于所述的电容器主体的第二端面。
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