CN102142321B - 一种堆栈式固态电解电容器 - Google Patents

Abstract

一种堆栈式固态电解电容器，其包括一电容单元、一基板单元和一封装单元；所述电容单元由复数个负极、复数个吸附有导电高分子的隔离纸及复数个正极彼此交替堆栈在一起，其中每一个隔离纸设于每一个正极及每一个负极之间，所述正极电性连接在一起，所述负极电性连接在一起，且所述正极与所述负极彼此绝缘；所述基板单元包括一电连接于所述正极的正极引出导电基板及一电连接于所述负极的负极引出导电基板；所述封装单元包覆所述电容单元及所述基板单元的一部分。本发明的堆栈式固态电解电容器具有大面积、大容量、低背化、低成本的优势，可大幅减低漏电流及短路问题，还可降低焊接困难度，并大幅降低相同容量电容器的等效串联电阻。

Description

一种堆栈式固态电解电容器

技术领域

本发明涉及一种固态电解电容器，尤指是一种片状堆栈式固态电解电容器。

背景技术

电容器已广泛地被使用于消费性家电用品、计算机主机板及其周边、电源供应器、通讯产品、及汽车等的基本组件，其主要的作用包括：滤波、旁路、整流、耦合、去耦、转相等，是电子产品中不可缺少的组件之一。电容器依照不同的材质及用途，有不同的型态。包括铝质电解电容、钽质电解电容、积层陶瓷电容、薄膜电容等。

先行技术中，用于铝电解电容器的铝箔通常区分为正极与负极，必须经过腐蚀、化成的步骤才可以用于电解电容。腐蚀是指将高纯度的铝于电蚀液中利用电蚀、酸洗、除氯、水洗等一连串的制程，以增加铝箔的表面积，才得以大大地提高比电容。比电容的提高是电解电容实现小型化的重要技术。经过腐蚀后的铝箔(正极)必须再经过化成的处理，以在铝箔上形成氧化铝，作为电解电容的电介质。电介质的厚度与铝箔的耐压通常成一正比的线性关系，这也是电解电容工作电压的主要依据。至于负极，通常于其表面形成一1~3V的耐电压层，也有不做化成处理的负极，不过若是将不做耐压处理的腐蚀箔置于空气中，也会自然形成氧化铝。经过腐蚀、化成的铝箔，根据设计的规格尺寸裁切成一定的宽度，再将导针钉接于铝箔上，再以电解纸隔开经过钉接、卷绕制程形成一个圆柱体的结构，其称为芯子或素子。此时，芯子并不具备有电解电容的电气特性，必须经由将电解液完全浸润于芯子，藉由电解纸的吸水能力将电解液吸附其中并渗透入铝箔的腐蚀结构中。将此完全浸润的芯子装入于底部有防爆设计的柱状容器中，于柱状容器的开口端装置橡胶的封口物，藉由机械封口及封腰，形成一密闭的柱状结构，再经由套管、充电老化等制程而成。

实际上，在电解电容器的负极是藉由电解液中离子的移动而形成一电子回路，因此电解液的电导度就直接影响电解电容器的电气特性。因此如何提高电解液的电导度，以使电解电容器在高温中仍能保持电解液与铝箔、电解纸的化学稳定性，特别是电解液与铝箔的稳定性，是电解液发展的趋势。一般文献中提到的铝电解电容器使用的电解液，特别是使用于工作电压100V以下，主要是由水、有机溶剂、有机酸、无机酸及一些特殊添加剂依不同比例调配而成。

再者，固态电解电容器具有小尺寸、大电容量、频率特性优越等优点，而可使用于中央处理器的电源电路的解耦合作用上。一般而言，可利用多个电容单元的堆栈，而形成高电容量的固态电解电容器，已知堆栈式固态电解电容器包括多个电容单元与导线架，其中每一电容单元包括阳极部、阴极部与绝缘部，此绝缘部使阳极部与阴极部彼此电性绝缘。特别是，电容单元的阴极部彼此堆栈，且藉由在相邻的电容单元之间设置导电体层，以使多个电容单元之间彼此电性连接。

另外，卷绕型固态电解电容器包含有：电容器组件、收容构件及封口构件。该电容器组件隔着分离器卷绕有连接阳极端子的阳极箔与连接阴极端子的阴极箔，且于阳极箔与阴极箔之间形成有电解质层；该收容构件具有开口部且可收容电容器组件；该封口构件具有可供阳极端子及阴极端子贯穿的贯穿孔，且可密封收容构件的开口部。而且，前述封口构件与前述电容器组件之间存有预定间隔，且阳极端子及阴极端子中至少任一者设有用以确保间隙的挡止构件。

然而，本发明人感觉已知技术仍有可改善的空间，且依据多年来从事此方面的相关经验，悉心观察且研究，并提出一种设计合理且有效改善现有技术缺陷的技术方案。

发明内容

本发明旨在提了一种大面积、大容量、低背化、低成本的堆栈式固态电解电容器。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的一种技术方案：

一种堆栈式固态电解电容器，其特征在于：所述堆栈式固态电解电容器包括一电容单元、一基板单元和一封装单元；所述电容单元是由复数个负极、复数个吸附有导电高分子的隔离纸及复数个正极彼此交替堆栈在一起，其中每一个隔离纸设于每一个正极及每一个负极之间，所述正极电性连接在一起，所述负极电性连接在一起，且所述正极与所述负极彼此绝缘；所述基板单元包括一电性连接于所述正极的正极引出导电基板及一电性连接于所述负极的负极引出导电基板；所述封装单元包覆所述电容单元及所述基板单元的一部分；

其中每一个电容单元的正极具有一向外引出的正极引脚，并且所述正极引脚被区分成复数组正极引脚单元，每一组正极引脚单元的所述正极引脚电性地堆栈在一起，再者每一个电容单元的负极具有一向外引出的负极引脚，并且所述负极引脚被区分成复数组负极引脚单元，每一组负极引脚单元的所述负极引脚电性地堆栈在一起；另外，所述正极引脚分别选择性地从所述正极的相同或不同方向向外引出，并且所述负极引脚分别选择性地从所述负极的相同或不同方向向外引出。

进一步改进为，每一个所述正极的边缘可选择性的加装胶体，每一个所述负极的边缘可选择性的加装胶体。

所述堆栈式固态电解电容器还包括一导电层，其电连接于所述负极的末端，并且每一个负极的末端长度大于每一个正极的末端长度。

所述堆栈式固态电解电容器还包括复数个绝缘层，其分别设于所述正极的部分外表面上且绕成一圈。

因此，本发明的有益效果在于：

1、利用「负极/含有导电高分子的隔离纸/正极/含有导电高分子的隔离纸/负极」为一单元而进行多层堆栈、或「负极/含有导电高分子的隔离纸/正极/含有导电高分子的隔离纸/负极/含有导电高分子的隔离纸/正极/含有导电高分子的隔离纸/负极/…」依序进行堆栈，即可得一种大面积、大容量、低背化、低成本的堆栈式固态电解电容器。

2、导入「负极」以替代铝芯片电容器的「碳胶、银胶」为负极，并对正极及负极进行胶材边缘包覆，此外在正极的上下两面及两相对侧边涂布绝缘胶材线，可大幅减低漏电流及短路问题。

3、利用多端同方向导出(或不同方向混合导出)，并使用同极同边多区焊接(或同极不同边多区焊接)，可降低焊接困难度，并大幅降低相同容量电容器的等效串联电阻。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明堆栈式固态电解电容器的实施例1的侧视示意图；

图2a为本发明实施例1的正极的边缘加装胶体的俯视示意图；

图2b为本发明的图2a的4B-4B线的剖面示意图；

图3为本发明堆栈式固态电解电容器的第1种引脚配合方式的示意图；

图4为本发明堆栈式固态电解电容器的第2种引脚配合方式的示意图；

图5为本发明堆栈式固态电解电容器的实施例2的侧视示意图；

图6为本发明堆栈式固态电解电容器的实施例3的侧视示意图；

实施例1的所述图1、图2a和图2b中的标记示意为，

电容单元1c，负极10c，隔离纸11c，正极12c，胶体120c；基板单元2c，正极引出导电基板21c，负极引出导电基板22c；封装单元3c；绝缘层4c；导电层5c；导电层Sc；焊接点Pc。

图3-4中的标记示意为，

电容单元1，正极12，正极引脚120，正极引脚单元120′；负极10，负极引脚100，负极引脚单元100′。

实施例2的所述图5中的标记示意为，

协助堆栈导电块6e；正极12e；正极引出导电基板21e；焊接点Pe。

实施例3的所述图6中的标记示意为，

协助堆栈导电块6f；正极12f；正极引出导电基板21f；焊接点Pf。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1、图2a及图2b所示，一种堆栈式固态电解电容器，其包括：一电容单元1c、一基板单元2c及一封装单元3c。

该电容单元1c具有复数个负极10c、复数个吸附有导电高分子的隔离纸11c及复数个正极12c彼此交替堆栈在一起，其中每一个隔离纸11c设置于每一个正极12c及每一个负极10c之间，所述正极12c透过复数个焊接点Pc而电性连接在一起，所述负极10c透过一导电层5c而电性连接在一起，并且所述正极12c与所述负极10c彼此绝缘。

另外，正极12c的边缘可选择性的加装胶体120c(如图2a及图2b所示)，并且负极10c的边缘亦可选择性的加装胶体(图未示)，以大幅减低漏电流及短路问题。当然，在本发明的其它实施例中的正极及负极的边缘皆可选择性的加装胶体。

此外，该基板单元2c具有一电性连接于所述正极12c的正极引出导电基板21c及一透过导电层Sc(例如银胶或银膏)而电性连接于所述负极10c的负极引出导电基板22c。

另外，该封装单元3c包覆所述电容单元1c及该基板单元2c的一部分。

实施例1的堆栈式固态电解电容器更进一步包括：复数个分别设置于所述正极12c的部分外表面上并且围绕成一圈的绝缘层4c(亦即每一个绝缘层4c是以围绕的方式成形在每一个相对应正极12c的部分外表面的上下两面及两相反侧边)，以限制所述负极10c及所述隔离纸11c的长度，并作为每一个电容单元1c的正极与负极的绝缘线。另外，该导电层5c电性连接于所述负极10c的末端，并且每一个负极10c的末端长度大于每一个正极12c的末端长度，以避免所述正极12c接触到该导电层5c。

上述实施例可采用如下不同的实施方式：

如图3、图4所示，每一个电容单元1的正极12具有一向外引出的正极引脚120，并且所述正极引脚120被区分成复数组分别电性地堆栈在一起的正极引脚单元120′(图3揭示两组正极引脚单元120′；图4揭示三组正极引脚单元120′)，再者每一个电容单元1的负极10具有一向外引出的负极引脚100，并且所述负极引脚100被区分成复数组分别电性地堆栈在一起的负极引脚单元100′(图3揭示两组负极引脚单元100′；图4揭示三组负极引脚单元100′)，其中所述正极引脚120分别从所述正极12的同一方向向外引出，并且所述负极引脚100分别从所述负极10的同一方向向外引出。图3揭示若要堆栈8层，但只需进行4层焊接，另外图4显示若要堆栈12层，但只需进行4层焊接。当然，依据不同的设计需求，图3及图4也可变换为多正极不同端引出与多负极不同端引出。

换言之，根据图3、图4所揭露的内容，每一个电容单元1的正极12具有一向外引出的正极引脚120，并且所述正极引脚120被区分成复数组正极引脚单元120′，每一组正极引脚单元120′的所述正极引脚120电性地堆栈在一起，再者每一个电容单元1的负极10具有一向外引出的负极引脚100，并且所述负极引脚100被区分成复数组负极引脚单元100′，每一组负极引脚单元100′的所述负极引脚100电性地堆栈在一起，另外所述正极引脚120分别选择性地从所述正极12的相同(图3及图4所举的例子)或不同方向向外引出，并且所述负极引脚100分别选择性地从所述负极10的相同(如图3及图4所举的例子)或不同方向向外引出。

因此，本发明可设计多个分散的正极引脚及/或多个分散的负极引脚，亦即本发明可同时使用多个分散的正极引脚及多个分散的负极引脚来进行焊接(如图3及图4所示)。

实施例2：

再者，如图5所示，堆栈式固态电解电容器还包括：复数个协助堆栈导电块6e，其分别电性地设置于每两个电容单元1e的正极12e之间并且向外延伸而出，其中所述协助堆栈导电块6e透过复数个焊接点Pe以电性连接于该正极引出导电基板21e。例如：所述正极12e透过所述焊接点Pe，而以串联的方式(如图1所示的方式)电性连接于该正极引出导电基板21e。

实施例5：

再者，如图6所示，堆栈式固态电解电容器还包括：复数个协助堆栈导电块6f，其分别电性地设置于每两个电容单元1f的正极12f之间并且向外延伸而出，其中所述协助堆栈导电块6f透过复数个焊接点Pf以电性连接于该正极引出导电基板21f。例如：所述正极12f透过所述焊接点Pf，而以并联的方式(如图3、图4所示的方式)电性连接于该正极引出导电基板21f。

Claims (4)

1.一种堆栈式固态电解电容器，其特征在于：所述堆栈式固态电解电容器包括 一电容单元、一基板单元和一封装单元； 

    其中电容单元的正极具有一向外引出的正极引脚，并且所述正极引脚被区分成复数组正极引脚单元，每一组正极引脚单元的所述正极引脚电性地堆栈在一起，再者每一个电容单元的负极具有一向外引出的负极引脚，并且所述负极引脚被区分成复数组负极引脚单元，每一组负极引脚单元的所述负极引脚电性地堆栈在一起； 

    所述电容单元由复数个负极、复数个吸附有导电高分子的隔离纸及复数个正极彼此交替堆栈在一起，其中每一个隔离纸设于每一个正极及每一个负极之间，所述正极电性连接在一起，所述负极电性连接在一起，且所述正极与所述负极彼此绝缘； 

    所述基板单元包括一电连接于所述正极的正极引出导电基板及一电连接于所述负极的负极引出导电基板；所述封装单元包覆所述电容单元及所述基板单元的一部分；复数个协助堆栈导电块，其分别电性地设置于每两个电容单元的正极之间并且向外延伸而出，其中所述协助堆栈导电块通过复数个焊接点以电性连接于该正极引出导电基板，正极通过所述焊接点，而以串联或并联的方式电性连接于正极引出导电基板。

2.根据权利要求1所述的堆栈式固态电解电容器，其特征在于：每一个所述正极的边缘可选择性的加装胶体，每一个所述负极的边缘可选择性的加装胶体。

3.根据权利要求1所述的堆栈式固态电解电容器，其特征在于：所述堆栈式固态电解电容器还包括一导电层，其电连接于所述负极的末端，并且每一个负极的末端长度大于每一个正极的末端长度。

4.根据权利要求1所述的堆栈式固态电解电容器，其特征在于：所述堆栈式固态电解电容器还包括复数个绝缘层，其分别设于所述正极的部分外表面上且绕成一圈，亦即每一个绝缘层是以围绕的方式成形在每一个相对应正极的部分外表面的上下两面及两相反侧边，以限制所述负极及所述隔离纸的长度，并作为每一个电容单元的正极与负极的绝缘层。