CN103489655B - 一种新型平面阵列多芯混联固体钽电容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型平面阵列多芯混联固体钽电容器及其制造方法，将已经制作完成、具有电容器功能的钽芯埋置到预先设计好的印制电路基板空腔中，钽芯的阳极钽丝焊接在电路基板的印制线上作为该只电容器的正极，钽芯负极的连接则通过粘接银浆固定在电路基板的空腔内，并通过印制线引出作为负极，埋置的固体钽电容器的电路基板还可以根据需要在其表面贴装其他电子元器件。本发明的有益效果是：适应了不同的应用场合，将不同电压、容量规格的钽芯埋置到电路基板中，实现了高压、大容量钽电容器与其他元器件的集成封装，达到了提高集成度、降低体积的目的，并具有设计新颖、制作简单、方便可行、效果明显的特点。

Description

一种新型平面阵列多芯混联固体钽电容器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种新型平面阵列多芯混联固体钽电容器及其制造方法，属于电容器制造技术领域。

背景技术

目前，电子装备朝着超小型、高密度、高度集成化的方向发展，随着新型材料和封装技术的应用，以前体积相对于集成电路较大、较难集成的无源元件，现在可以集成到单个的电路封装或者埋置到电路基板中了。对于电阻器、电容器、电感器等无源元件，一般是通过将相应的功能材料通过合适的薄膜制备技术制造到电路基板中，并通过内部连线连接起来，形成特定功能的集成元件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型平面阵列多芯混联固体钽电容器及其制造方法，可根据不同的应用场合，将不同电压、容量规格的钽芯埋置到电路基板中，实现高压、大容量钽电容器与其他元器件的集成封装，达到提高集成度、降低体积的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种新型平面阵列多芯混联固体钽电容器，它包括电路基板表面元器件、印制线、引线端以及混联安装在电路基板中的多个电容器芯，表面元器件和印制线贴装电路基板的表面，引线端由阳极引出端和阴极引出端组成，电路基板设置有多个混联布置的电路基板空腔，至少一个电容器芯安装在电路基板空腔中，每个电路基板空腔均设置有阳极引出端和阴极引出端，首位的电路基板空腔设置有与阳极引出端对应的阳极引出过孔，末位的电路基板空腔设置有阴极引出过孔，电容器芯的负极通过阴极引出端与电路基板的印制线通过阴极引出过孔连接起来作为负极引出并与阴极引出端相连，电容器芯的钽丝与电路基板的印制线通过阳极引出过孔连接起来作为正极引出并与阳极引出端相连。

所述的阳极引出端通过点焊、锡焊或者其他的焊接方式设置在电路基板空腔上。

所述的电容器芯通过粘接银浆或导电胶粘结在电路基板空腔中。

所述的电路基板为PCB板、低温共烧陶瓷基板LTCC或高温共烧陶瓷基板HTCC的多层结构形式。

所述的电容器芯为未经封装的具有了电容器功能的钽芯或者已经封装的成品钽电容器。

所述的阳极引出端和阴极引出端为引线式或者无引线式。

所述的混联布置指电路基板中的电路基板空腔的布置为并联、串联或者并、串联组合的形式布置。

一种新型平面阵列多芯混联固体钽电容器的制造方法，它包含以下步骤：

（1）、首先根据电压和容量要求，确定需要进行集成的电容器芯数量；

（2）、根据整体外形尺寸和组件功能要求，进行排版设计和布线；

（3）、根据电容器芯的大小进行电路基板空腔设计，电路板可设计成对称的两层，以便将电容器芯埋置在电路中；

（4）、设计和制造可用于集成的电容器芯，使电容器芯已经具有了一个电容器的功能；

（5）、将电容器芯装入电路基板空腔中：电容器芯的负极通过粘接银浆与电路基板的印制线连接起来作为负极引出，电容器芯的钽丝通过点焊和锡焊方式连接到电路基板的印制线作为正极引出；

（6）、采用专用封装工艺将多层电路板封接起来，从而将电容器芯埋置在电路基板中。

所述的步骤（5）中对于电容器芯采用成品钽电容器作为内埋元件的，采用再流焊的方式将电容器焊接在基板上；对于电容器芯采用钽芯作为内埋元件的，采用银浆粘接方法连接钽芯阴极，用点焊和再流焊方法或手工烙铁焊接法连接其阳极。

本发明的有益效果在于：将已经制作完成、具有电容器功能的钽芯埋置到预先设计好的印制电路基板空腔中，钽芯的阳极钽丝焊接在电路基板的印制线上作为该只电容器的正极，钽芯负极的连接则通过粘接银浆固定在电路基板的空腔内，并通过印制线引出作为负极，埋置的固体钽电容器的电路基板还可以根据需要在其表面贴装其他电子元器件，适应了不同的应用场合，将不同电压、容量规格的钽芯埋置到电路基板中，实现了高压、大容量钽电容器与其他元器件的集成封装，达到了提高集成度、降低体积的目的，并具有设计新颖、制作简单、方便可行、效果明显的特点。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为本发明的仰视图；

图3为本发明第一种布置形式的侧视图；

图4为本发明第一种布置形式的内部结构示意图；

图5为本发明第二种布置形式的侧视图

图6为本发明第二种布置形式的内部结构示意图。

其中，1-电路基板，2-表面贴装元器件，3-印制线，4-引出端，5-电路基板空腔，6-钽芯，7-阳极引出端，8-钽丝，9-阴极引出端，10-阳极引出过孔，11-阴极引出过孔，12-阳极引出端，13阴极引出端。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2，一种新型平面阵列多芯混联固体钽电容器，以四芯为例，它包括电路基板1、表面元器件2、印制线3、引线端4以及混联安装在电路基板1中的四个电容器芯6，四个电容器芯6通过混联的方式，实现所需要的电压和电容量，表面元器件2和印制线3贴装电路基板1的表面，引线端4由阳极引出端12和阴极引出端13组成，电路基板1设置有多个混联布置的电路基板空腔5，如图3、图4，电路基板空腔5在电路基板1中采用混联的形式布置，如图5，图6，电路基板空腔5在电路基板1中采用串联的形式布置，至少一个电容器芯6安装在电路基板空腔5中，每个电路基板空腔5均设置有阳极引出端7和阴极引出端9，首位的电路基板空腔5设置有与阳极引出端7对应的阳极引出过孔10，末位的电路基板空腔5设置有阴极引出过孔11，电容器芯6的负极通过阴极引出端9与电路基板1的印制线3通过阴极引出过孔11连接起来作为负极引出并与阴极引出端13相连，电容器芯6的钽丝8与电路基板1的印制线3通过阳极引出过孔10连接起来作为正极引出并与阳极引出端12相连。

电路基板1采用空腔设计，设计空腔时可以每个电容器芯6放置在一个电路基板空腔5内，也可以多个电容器芯6放置在一个大的电路基板空腔5内，基板上连接电容器的焊盘及其电气互联线路和引出端已经预先制作完成。

所述的阳极引出端7通过电焊或者锡焊的方式设置在电路基板空腔5上。

所述的电容器芯6通过粘接银浆粘结在电路基板空腔5中。

所述的电路基板1可以为通用PCB板、低温共烧陶瓷基板LTCC、高温共烧陶瓷基板HTCC的多层结构形式，其中，PCB板采用FR4、G30等材料，电容器焊接完成后，通过多层板的压制封接等工艺，将整个电容器阵列埋置到电路基板1中，电路基板1可根据需要设计为方形、圆形或者异形，并根据平面阵列电容器的尺寸，设计安装固定孔。

所述的电容器芯6为未经封装的具有了电容器功能的钽芯或者已经封装的成品钽电容器。

所述的阳极引出端12和阴极引出端13为引线式或者无引线式，用于与其他电路板的安装连接。

所述的混联布置指电路基板1中的电路基板空腔5的布置为并联、串联或者并、串联组合的形式布置，如图3、图4，电路基板空腔5在电路基板1中采用混联的形式布置，如5，图6，电路基板空腔5在电路基板1中采用串联的形式布置。

一种新型平面阵列多芯混联固体钽电容器的制造方法，它包含以下步骤：

（2）、首先根据电压和容量要求，确定需要进行串联集成的电容器芯数量；

（2）、根据整体外形尺寸和组件功能要求，进行排版设计和布线；

（3）、根据电容器芯的大小进行电路基板空腔设计，电路板可设计成对称的两层，以便将电容器芯埋置在电路中；

（4）、设计和制造可用于集成的电容器芯，使电容器芯已经具有了一个电容器的功能，电容器芯由阳极钽块、阳极引出钽丝、五氧化二钽介质膜和阴极引出材料（二氧化锰阴极、石墨层和银浆层）等组成；

（5）、将电容器芯装入电路基板空腔中：电容器芯的负极通过粘接银浆与电路基板的印制线连接起来作为负极引出，电容器芯的钽丝通过点焊和锡焊方式连接到电路基板的印制线作为正极引出；

（6）、采用专用封装工艺将多层电路板封接起来，从而将电容器芯埋置在电路基板中。

所述的步骤（5）中对于电容器芯采用成品钽电容器作为内埋元件的，采用再流焊的方式将电容器焊接在基板上；对于电容器芯采用钽芯作为内埋元件的，采用银浆粘接方法连接钽芯阴极，用点焊和再流焊方法或手工烙铁焊接法连接其阳极。

电容器芯6之间可通过正负极串接方式，如正正相连或负负相连，或正负串接，或者它们的组合，连接成为双极性的或带极性的组合电容器，根据电压和电容量的需要，电容器芯6可以排列连接在一个平面或多个平面上，电容器芯6之间的连接通过基板上的印制线3实现，印制在基板上的材料可以是铜、银、金或者它们的合金，也可以是其它导电材料，印制线3的形成采用电路板通用工艺实现。

阳极引出端12和阴极引出端13通过基板上的印制线3和对应的过孔引出，根据电容量的连接方式，可以多个正极并联引出和多个负极并联引出；

本发明制造出的平面阵列电容器，具有容量超大、电压高、安装方便、设计灵活的特点，可广泛应用于滤波、贮能、高能脉冲等电路场合，此外，可以将其他元器件如电阻、电感、分立器件和集成电路安装在本平面阵列钽电容器的基板外表面上，也可以和钽电容器一起埋入空腔内，形成特定功能的集成组件。

Claims (9)

1.一种平面阵列多芯混联固体钽电容器，其特征在于：它包括电路基板(1)、表面元器件(2)、印制线(3)、引线端(4)以及混联安装在电路基板(1)中的多个电容器芯(6)，表面元器件(2)和印制线(3)贴装电路基板(1)的表面，引线端(4)由阳极引出端(12)和阴极引出端(13)组成，电路基板(1)设置有多个混联布置的电路基板空腔(5)，至少一个电容器芯(6)安装在电路基板空腔(5)中，每个电路基板空腔(5)均设置有阳极引出端(7)和阴极引出端(9)，首位的电路基板空腔(5)设置有与阳极引出端(7)对应的阳极引出过孔(10)，末位的电路基板空腔(5)设置有阴极引出过孔(11)，电容器芯(6)的负极通过阴极引出端(9)与电路基板(1)的印制线(3)通过阴极引出过孔(11)连接起来作为负极引出并与阴极引出端(13)相连，电容器芯(6)的钽丝(8)与电路基板(1)的印制线(3)通过阳极引出过孔(10)连接起来作为正极引出并与阳极引出端(12)相连。

2.根据权利要求1所述的平面阵列多芯混联固体钽电容器，其特征在于：所述的阳极引出端(7)通过焊接的方式设置在电路基板空腔(5)上。

3.根据权利要求1所述的平面阵列多芯混联固体钽电容器，其特征在于：所述的电容器芯(6)通过粘接银浆或导电胶粘结在电路基板空腔(5)中。

4.根据权利要求1所述的平面阵列多芯混联固体钽电容器，其特征在于：所述的电路基板(1)为通用PCB板、低温共烧陶瓷基板或高温共烧陶瓷基板的多层结构形式。

5.根据权利要求1所述的平面阵列多芯混联固体钽电容器，其特征在于：所述的电容器芯(6)为未经封装的具有了电容器功能的钽芯或者已经封装的成品钽电容器。

6.根据权利要求1所述的平面阵列多芯混联固体钽电容器，其特征在于：所述的阳极引出端(12)和阴极引出端(13)为引线式或者无引线式。

7.根据权利要求1所述的平面阵列多芯混联固体钽电容器，其特征在于：所述的混联布置指电路基板(1)中的电路基板空腔(5)的布置为并联、串联或者并、串联组合的形式布置。

8.一种平面阵列多芯混联固体钽电容器的制造方法，其特征在于：它包含以下步骤：

(1)、首先根据电压和容量要求，确定需要进行集成的电容器芯数量；

(2)、根据整体外形尺寸和组件功能要求，进行排版设计和布线；

(3)、根据电容器芯的大小进行电路基板空腔设计，电路板设计成对称的两层，以便将电容器芯埋置在电路中；

(4)、设计和制造可用于集成的电容器芯，使电容器芯已经具有了一个电容器的功能；

(5)、将电容器芯装入电路基板空腔中：电容器芯的负极通过粘接银浆与电路基板的印制线连接起来作为负极引出，电容器芯的钽丝通过点焊和锡焊方式连接到电路基板的印制线作为正极引出；

(6)、采用专用封装工艺将多层电路板封接起来，从而将电容器芯埋置在电路基板中。

9.根据权利要求8所述的平面阵列多芯混联固体钽电容器的制造方法，其特征在于：所述的步骤(5)中对于电容器芯采用成品钽电容器作为内埋元件的，采用再流焊的方式将电容器焊接在基板上；对于电容器芯采用钽芯作为内埋元件的，采用银浆粘接方法连接钽芯阴极，用点焊和再流焊方法或手工烙铁焊接法连接其阳极。