CN103578767A - 钽电容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钽电容器，该钽电容器包括：电容器主体，该电容器主体包含钽粉末并且具有钽丝；模制部，该模制部围绕所述钽丝和所述电容器主体；阳极引线框架，该阳极引线框架与所述钽丝电连接；阴极引线框架，该阴极引线框架包括安装部和阴极端子部，该安装部上安装有所述电容器主体，并且所述安装部的下表面上形成有阶梯，所述阴极端子部在所述安装部弯曲以紧密地粘附于所述模制部的一个端面；以及粘合层，该粘合层形成在所述模制部的所述一个端面和所述阴极端子部之间。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年8月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0086907的优先权，在此通过引用将该申请的全部内容并入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种钽电容器和制备该钽电容器的方法。
背景技术
钽（Ta）材料是一种由于具有优异的机械和物理性质（诸如高熔点、高延展性和耐腐蚀性）而在航空工业、国防工业、电气工业、电子工业、机械工业和化工工业以及许多其他领域中得到广泛使用的金属。
由于能够形成稳定的阳极氧化膜，因此钽已经被广泛地用作小型电容器的阳极材料。近来，由于信息技术（IT）工业诸如电子产业和信息通信产业的快速发展，钽的年用量已经以每年大约10%的速率锐增。
电容器（一种暂时存储电荷的容电器）是一种元件，在该元件中封装有两个相互绝缘的平面电极，并且电介质插入两个电极之间以使电荷带电（electrified）并由于引力而聚集。电容器用于通过将电荷和电场限制在被两个导体围绕的空间中以获得电容。
使用钽材料的钽电容器具有当钽粉末烧结和凝固时产生缝隙的结构。氧化钽（Ta2O5）可以通过阳极氧化处理方法形成在钽的表面上。形成的氧化钽用作电介质，二氧化锰（MnO2）层和聚合物层作为电解质形成在氧化钽上。此外，可以在二氧化锰层和聚合物层上形成碳层和金属层，从而形成主体（body）。为了安装印刷电路板（PCB），在主体上形成阳极引线框架和阴极引线框架，并且在主体上形成模制部（molded portion）以完成电容器。
然而，在根据现有技术的钽电容器中，由于阳极引线框架和阴极引线框架需要设置在产品的上表面或下表面上，并且需要保证阳极引线框架焊接的距离，电容器主体的内部体积可能减小到使得电容降低。此外，阴极端子和模制部之间的粘合强度可能较弱。
下述现有技术文件公开了一种固体电解质电容器，该固体电解质电容器具有由钽形成的多孔烧结体和围绕该多孔烧结体的树脂封装。然而，阴极端子被引至导电部件并且多孔烧结体安装在导电部件的上表面上，从而使其结构可能相对复杂。此外，该文件没有公开用于将阴极端子稳固地连接到模制部的单元。
[相关技术文件]
日本专利公开No.JP 2008-108931
发明内容
本发明的一个方面提供一种钽电容器，该钽电容器通过增加内部容积率以具有增大的电容和对于阴极端子的模制部的提高的粘合强度，从而显著地增加电容器主体的尺寸同时保持产品的尺寸。
根据本发明的一个方面，提供了一种钽电容器，包括：电容器主体，该电容器主体包含钽粉末并且具有钽丝；模制部，该模制部围绕所述钽丝和所述电容器主体；阳极引线框架，该阳极引线框架与所述钽丝电连接；阴极引线框架，该阴极引线框架包括安装部和阴极端子部，该安装部上安装有所述电容器主体，并且所述安装部的下表面上形成有阶梯，所述阴极端子部在所述安装部弯曲以紧密地粘附于所述模制部的一个端面；以及粘合层，该粘合层形成在所述模制部的所述一个端面和所述阴极端子部之间。
阳极引线框架可以具有阳极端子部，该阳极端子部紧密地粘附于所述模制部的另一个端面，并且所述模制部的所述另一个端面和所述阳极端子部之间形成有粘合层。
该钽电容器还可以包括导电粘合层，该导电粘合层形成在所述电容器主体的下表面和所述阴极引线框架的安装部之间。
所述粘合层可以包含环氧热固树脂。
所述阳极端子部和所述阴极端子部分别具有基于所述模制部的一个端面的30％或更多的面积。
根据本发明的另一方面，提供了一种制备钽电容器的方法，该方法包括：制备平面型阳极引线框架和平面型阴极引线框架；通过垂直地弯曲所述阳极引线框架的一个端部来形成钽丝接触部，并且在所述阴极引线框架的下表面上形成阶梯；水平地设置所述阳极引线框架和阴极引线框架以使所述阳极引线框架和阴极引线彼此相对；将电容器主体安装在所述阴极引线框架的一个端部的下表面上，并且将所述电容器主体的钽丝连接到所述阳极引线框架的所述钽丝连接部；通过围绕所述钽丝和所述电容器主体模制树脂来形成模制部以便分别暴露所述阳极引线框架的端部和阴极引线框架的端部；以及通过向所述阴极引线框架的暴露的端部涂抹粘合剂并且弯曲所述暴露的端部以将所述阴极引线框架的所述暴露的端部连接到所述模制部的一个端面，并且通过弯曲所述阳极引线框架的暴露的端部以将所述阳极引线框架的所述端部连接到所述模制部的另一个端面。
该方法还包括：在弯曲所述阳极引线框架的暴露的端部之前，将所述粘合剂涂抹到所述阳极引线框架的所述暴露的端部。
该方法还包括：在安装所述电容器主体之前，将导电粘合剂涂抹到所述阴极引线框架的所述一个端部的上表面。
该方法还包括：在安装所述电容器主体之前，将耐热带连接到所述阳极引线框架的下表面和所述阴极引线框架的下表面，并且在形成所述模制部之后，移除所述耐热带。
在制备所述平面型阳极引线框架的步骤中，所述阳极引线框架可以具有形成在所述阳极引线框架的上表面上的两个用于弯曲的槽，以便弯曲以形成与所述钽丝连接的所述钽丝接触部、连接在所述模制部的所述另一个端面上的所述阳极端子部、以及支撑所述钽丝接触部和所述阳极端子部的连接部。
在制备所述平面型阴极引线框架的步骤中，所述阴极引线框架可以具有形成在所述阴极引线框架的上表面上的用于弯曲的槽，以便弯曲以形成与所述模制部的一个端面连接的阴极端子部。
附图说明
通过下面结合附图的详细说明，将会更加清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征以及其他优点，其中：
图1是显示根据本发明的一种实施方式的钽电容器的示意性结构的透视图；
图2是沿图1的线A-A’剖切的剖视图；
图3是沿图1的线B-B’剖切的剖视图；
图4A至图4G是显示制备根据本发明的实施方式的钽电容器的过程的剖视图；
图5是显示根据本发明的另一实施方式的钽电容器的阳极引线框架的剖视图；以及
图6是显示根据本发明的另一实施方式的钽电容器的阴极引线框架的剖视图
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明的实施方式。但是，本发明可以通过多种不同的形式实现，而不应被理解为局限于此处所给出的实施方式。相反，提供这些实施方式旨在使得本发明的公开内容全面和完整，并向本领域技术人员充分地表达本发明的范围。
在附图中，为了清楚的目的可以放大元件的形状和尺寸，并且在全部附图中使用相同的参考标记标示相同或相似的部件。
此外，在本实施方式中，为了方便解释，钽丝从模制部引出的表面为前侧和端面，与端面垂直相交的表面为侧面，以及沿电容器主体的厚度方向的表面为上表面和下表面。
参考图1至图3，根据本发明的一种实施方式的钽电容器1可以包括：电容器主体10，该电容器主体10包含钽粉末并且具有从前侧向外引出的钽丝（tantalum wire）11；模制部40，该模制部40围绕钽丝11和电容器主体10；阳极引线框架20，该阳极引线框架20与钽丝11电连接；阴极引线框架30，该阴极引线框架30包括安装部31和阴极端子部32，电容器主体10安装在安装部31上，并且安装部31具有形成在安装部31的下表面上的阶梯31a，阴极端子部32从安装部31向上弯曲以紧密地粘附于模制部40的一个端面；以及粘合层33，该粘合层33形成在模制部40的后侧表面和阴极端子部32之间。
形成在模制部40的后侧表面和阴极端子部32之间的粘合层33可以由包含环氧热固树脂（expo-based thermosetting resin）的粘合剂形成。但是，本发明不限于此。
电容器主体10可以使用钽材料通过烧结过程模制而成。
在通过使用钽材料制备电容器主体10的情况下，钽粉末和粘合剂以预先设定的比例混合并且搅拌。在压缩混合粉末并且将其模制成长方体后，在高温和强振动下实施烧结过程以制备电容器主体。
这里，钽丝11可以通过插入安装以便在压缩混合粉末之前从中心偏离。
具体地，可以通过将钽丝11插入到与粘合剂混合的钽粉中、模制具有所需的尺寸的钽装置（tantalum device）、并且在大约1000至2000℃的温度和10-5托（torr）或更低的高真空度下烧结钽装置大约30分钟以制备电容器主体10。
此外，将碳和银（Ag）涂抹在电容器主体10的表面。碳使得电容器主体10的表面的接触电阻减小，而银（Ag）使得阴极被引出。
阳极引线框架20可以由导电金属形成，并且可以包括：钽丝接触部21，该钽丝接触部21设置在模制部40中并且位于后侧的端部，钽丝接触部21向上弯曲以与钽丝11接触；阳极端子部22，该阳极端子部22向上弯曲以紧密地粘附于模制部40的前侧表面；以及连接部24，该连接部24使向上弯曲的钽丝接触部21和阳极端子部22彼此连接。
钽丝接触部21可以通过电焊而连接；具体地，可以用电点焊法进行焊接。但是，不发明不限于此。
在这种情况下，由于钽丝接触部21与钽丝11的下侧连接，相比于根据现有技术的连接件从待接触的模制部的侧面延伸的结构，可以减小焊接所需的距离。
此外，阳极端子部22可以用作用于与其他电器产品形成电连接的端子。由于阳极端子部22形成在模制部40的端面上，相比于具有形成在产品的上部和下部中的引线端子的现有技术的容积效率，可以提高电容器主体10的容器效率。
阳极端子部22可以覆盖基于模制部40的一个端面的至少30%或更多的面积。
此外，粘合层23可以形成在阳极引线框架20的阳极端子部22和模制部40的端面之间。粘合层23可以由具有与形成在阴极端子部32的粘合层33相同的材料的粘合剂形成。
阴极引线框架30可以由导电金属形成并且可以包括锰（manganese）、聚合物等。但是，本发明不限于此。
形成在阴极引线框架30的安装部31的下表面上的阶梯31a可以以插入的方式与模制部40的模缝部（mold joint part）41接合，从而可以提高其粘合强度。
此外，阴极端子部32可以用作用于与其他电器产品形成电连接的端子。由于阴极端子部32形成在模制部40的端面上，相比于具有形成在产品的上部和下部中的引线端子的现有技术的容积效率，可以提高电容器主体10的容积效率。
阴极端子部32可以覆盖基于模制部40的一个端面的至少30%或更多的面积。
同时，导电粘合层50可以进一步形成在阴极引线框架30的安装部31的上表面和安装的电容器主体10的下表面之间。相对于形成在阴极端子部32的粘合层33，导电粘合层50可以由还包括导电金属粉末等的粘合剂形成。但是，本发明不限于此。这里，导电金属粉末可以是银（Ag）。但是，本发明不限于此。
总的来说，在钽电容器的结构中，随着电容器主体10的体积增大，电容器的电容增大。但是，由于实际体积增大，所以在显著减小设备的尺寸方面存在局限。
在本实施方式中，阳极引线框架的端子和阴极引线框架的端子形成在产品的端面上，从而使内部容积率相比于根据阳极引线框架和阴极引线框架设置在上部或下部的现有技术的钽电容器提高，以显著地增大了电容器主体的尺寸，从而可以保持产品的尺寸并增大电容。
以下，将描述根据本发明的实施方式的钽电容器1的制备方法。
首先，制备平面型阳极引线框架20和阴极引线框架30。
这里，在阳极引线框架20中，形成与钽丝11电连接的钽丝接触部21，该钽丝接触部21通过将阳极引线框架20的后侧的端部向上弯曲到垂直位置来形成。此外，在阴极引线框架30中，通过使用蚀刻法、压铸法等使阶梯31a形成在阴极引线框架30的下表面上。
然后，将阳极引线框架20和阴极引线框架30水平地设置为朝向彼此。
这里，耐热带（heat-resistant tape）60与阳极引线框架和阴极引线框架的下表面连接以使阳极引线框架和阴极引线框架彼此连接。耐热带60防止阳极引线框架20的表面和阴极引线框架30的表面在后续进行的模制过程中被污染。
然后，将电容器主体10安装在阴极引线框架30的前侧的端部的上表面上。安装电容器10的部分指的是如上所述的安装部31。
此外，在电容器主体10的钽丝11接触阳极引线框架20的钽丝接触部21的状态下，通过进行电焊或激光焊和涂抹导电粘合剂使得钽丝11与钽丝接触部21电连接。
这里，在阴极引线框架30的安装部31上，通过在安装电容器主体10之前涂抹导电粘合剂以形成具有预定的厚度的导电粘合层50，从而可以使阴极引线框架30和电容器主体10之间的粘合强度提高。此后，为了固化导电粘合层50，可以在大约100至200℃的温度下进行固化处理（curing process）。
然后，通过模制树脂等方式形成模制部40，从而围绕除暴露的部分之外的钽丝11和电容器主体10，以使阴极引线框架30的阴极端子部32和阳极引线框架20的阳极端子部22暴露在外。模制部40用于保护钽丝11和电容器主体10免受外部影响。
在完成模制部40的形成时，移除连接在阳极引线框架20和阴极引线框架30的下表面上的耐热带60。
然后，将导电粘合剂涂抹到阴极引线框架30的暴露在模制部40的外部的阴极端子部32，并将阴极端子部32垂直地向上弯曲以连接模制部40的后侧表面。
此外，将阳极引线框架20的暴露于模制部40的外部的阳极端子部22垂直地向上弯曲以连接模制部40的前侧表面，从而完成钽电容器1。这里，在弯曲阳极端子部22之前，将粘合剂涂抹到阳极端子部22的一个表面以增大相对于模制部40的粘合强度。
同时，考虑到电容器主体10的尺寸等因素，可以在弯曲阳极端子部22和阴极端子部32之前，将电容器主体10切割至适当的长度。
参考图5，平面型阳极引线框架20’可以具有两个用于弯曲的槽20a和20b，该两个槽形成在阳极引线框架20’的上表面上，以便容易地弯曲以形成与钽丝11连接的钽丝接触部21、连接在模制部40的端面上的阳极端子部22、以及支撑钽丝接触部21和阳极端子部22的连接部24。
也就是，两个用于弯曲的槽20a和20b减轻了在弯曲钽丝接触部21和阳极端子部22的过程中产生的冲击，从而防止阳极引线框架20’弯曲或变形。
参考图6，可以在平面型阴极引线框架30’的上表面上形成用于弯曲的槽30a。用于弯曲的槽30a减轻了在弯曲阴极端子部32的过程中产生的冲击，从而防止阴极引线框架30’弯曲或变形。
如上所述，根据本发明的实施方式，阳极引线框架和阴极引线框架形成在产品的两个端面上以提高内部容积率，从而可以在显著地增大电容器主体的尺寸的同时保持产品的尺寸以增大电容。
此外，阴极引线框架从产品的下表面引出，并且阴极引线框架具有位于安装部上的、与模制部接合的阶梯，并且暴露在阴极引线框架的外部的阴极端子部通过粘合剂连接在模制部的一个端面上，从而可以提高粘合强度。
虽然已经结合实施方式示出并描述了本发明，但是对本领域技术人员而言显而易见的是，在不背离由所附权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下，可以做出修改和变形。
Claims (12)
1.一种钽电容器，该钽电容器包括：
电容器主体，该电容器主体包含钽粉末并且具有钽丝；
模制部，该模制部围绕所述钽丝和所述电容器主体；
阳极引线框架，该阳极引线框架与所述钽丝电连接；
阴极引线框架，该阴极引线框架包括安装部和阴极端子部，所述安装部上安装有所述电容器主体，并且所述安装部的下表面上形成有阶梯，所述阴极端子部在所述安装部弯曲，以紧密地粘附于所述模制部的一个端面；以及
粘合层，该粘合层形成在所述模制部的所述一个端面和所述阴极端子部之间。
2.根据权利要求1所述的钽电容器，其中，所述阳极引线框架具有阳极端子部，该阳极端子部紧密地粘附于所述模制部的另一个端面，并且所述模制部的所述另一个端面和所述阳极端子部之间形成有粘合层。
3.根据权利要求1所述的钽电容器，该钽电容器还包括导电粘合层，该导电粘合层形成在所述电容器主体的下表面和所述阴极引线框架的所述安装部之间。
4.根据权利要求1所述的钽电容器，其中，所述粘合层包含环氧热固树脂。
5.根据权利要求1所述的钽电容器，其中，所述阳极端子部和所述阴极端子部分别具有基于所述模制部的一个端面的30%或更多的面积。
6.一种制备钽电容器的方法，该制备钽电容器的方法包括：
制备平面型阳极引线框架和平面型阴极引线框架；
通过垂直地弯曲所述阳极引线框架的一个端部来形成钽丝接触部，并且在所述阴极引线框架的下表面上形成阶梯；
水平地设置所述阳极引线框架和阴极引线框架，以使所述阳极引线框架和阴极引线彼此相对；
将电容器主体安装在所述阴极引线框架的一个端部的上表面上，并且将所述电容器主体的钽丝连接到所述阳极引线框架的所述钽丝连接部；
通过围绕所述钽丝和所述电容器主体模制树脂来形成模制部，以便分别暴露所述阳极引线框架的端部和所述阴极引线框架的端部；以及
通过向所述阴极引线框架的暴露的端部涂抹粘合剂并且弯曲所述暴露的端部以将所述阴极引线框架的所述暴露的端部连接到所述模制部的一个端面，并且通过弯曲所述阳极引线框架的暴露的端部以将所述阳极引线框架的所述端部连接到所述模制部的另一个端面。
7.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括：在弯曲所述阳极引线框架的所述暴露的端部之前，将所述粘合剂涂抹到所述阳极引线框架的所述暴露的端部。
8.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括：在安装所述电容器主体之前，将导电粘合剂涂抹到所述阴极引线框架的所述一个端部的上表面。
9.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括：在安装所述电容器主体之前，将耐热带连接到所述阳极引线框架的下表面和所述阴极引线框架的下表面，并且在形成所述模制部之后，移除所述耐热带。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，在通过在所述阴极引线框架的所述暴露的端部涂抹所述粘合剂并且弯曲所述暴露的端部以将所述阴极引线框架连接到所述模制部的一个端面的步骤中，所述粘合剂包含环氧热固树脂。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，在制备所述平面型阳极引线框架的步骤中，所述阳极引线框架具有：形成在所述阳极引线框架的上表面上的两个用于弯曲的槽，以便弯曲以形成与所述钽丝连接的所述钽丝接触部；连接在所述模制部的所述另一个端面上的所述阳极端子部；以及支撑所述钽丝接触部和所述阳极端子部的连接部。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，在制备所述平面型阴极引线框架的步骤中，所述阴极引线框架具有形成在所述阴极引线框架的上表面上的用于弯曲的槽，以便弯曲以形成与所述模制部的一个端面连接的阴极端子部。
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