CN104701016A - 固体电解电容器的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种形成固体电解电容器的方法，所述方法包括形成半成品。半成品包括电容器元件，所述电容器元件包括阳极主体、形成在阳极主体上的介电层、形成在介电层上的阴极层、和自阳极主体延伸的阳极导线。该方法进一步包括，通过将半成品浸入电镀液并在电镀液和阳极导线之间施加电压以使得电镀液的电势高于阳极导线的另一电势，由此在阴极层上形成镀层。
Description
技术领域
本发明涉及一种形成固体电解电容器的方法，其中所述固体电解电容器具有形成在阴极层上的镀层。
背景技术
JPS59-219924A公开了一种形成固体电解电容器的方法，该方法包括通过无电镀层工艺在阴极层上形成镀层。鉴于形成固体电解电容器的成本和时间，需要提供一种通过电镀在阴极层上形成镀层的方法。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种形成固体电解电容器的方法，其中所述固体电解电容器具有形成在阴极层上的镀层。
本发明的一方面提供了一种形成固体电解电容器的方法，该方法包括形成半成品。半成品包括电容器元件，所述电容器元件包括阳极主体、形成在阳极主体上的介电层、形成在介电层上的阴极层、和自阳极主体延伸的阳极导线。该方法进一步包括，通过将半成品浸入电镀液并在电镀液和阳极导线之间施加电压以使得电镀液的电势高于阳极导线的另一电势，由此在阴极层上形成镀层。
本发明的另一方面提供了形成固体电解电容器的上述方法，其中：半成品进一步包括将阴极导线与阳极导线连接的导电连接部分；并且该方法进一步包括移除导电连接部分以电隔离阴极层和阳极导线。
由于阳极导线被用作电镀的电极之一，因此本发明的一个方面可以使固体电解电容器的形成变得简单。
具体地，如果在通过使用导体使阳极导线和阴极层彼此连接之后形成镀层，则在夹着介电层夹的阳极主体和阴极层之间没有电势差出现，从而电流不会流入介电层中。
通过研究对优选实施例的以下描述并且参照附图可以具有对本发明的目的的认识和对本发明的结构的更全面的理解。
附图说明
图1是示出了根据本发明第一实施例的固体电解电容器的剖视图。
图2是示出了被包括在图1的固体电解电容器中的电容器元件和镀层的剖视图。
图3是示出了图2的电容器元件的形成过程的示意图。
图4是示出了图2的电容器元件的另一形成过程的示意图。
图5是示出了图2的电容器元件的另一形成过程的示意图。
图6是示出了图2的镀层的形成过程的示意图。
图7是示出了图2的电容器元件和镀层的形成过程的示意图。
图8是示出了被包括在根据本发明的第二实施例的固体电解电容器中的电容器元件和镀层的剖视图。
图9是示出了图8的电容器元件的形成过程的示意图。
图10是示出了图8的镀层的形成过程的示意图。
图11是示出了被包括在根据本发明的第三实施例的固体电解电容器中的电容器元件和镀层的剖视图。
图12是示出了图11的电容器元件的形成过程的示意图。
图13是示出了图11的电容器元件的形成过程的示意图。
图14是示出了图11的镀层的形成过程的示意图。
图15是示出了被包括在根据本发明的第四实施例的固体电解电容器中的电容器元件和镀层的剖视图。
图16是示出了图15的镀层的形成过程的示意图。
尽管本发明可被改变成各种修改形式和可替换的形式，但是其具体的实施例通过示例的方法被示出在附图中并且将在本文中被具体地描述。然而，应该理解，附图和对本发明的详细描述不旨在将本发明限制到具体的公开形成，而是相反，旨在覆盖由随附的权利要求限定的落入本发明的精神和范围内的所有修改形式、等同物和供选方案。
具体实施方式
参照图1，根据本发明的第一实施例的固体电解电容器1包括电容器元件10、镀层80、阳极端90、阴极端92和外绝缘构件96。如图2所示，电容器元件10包括阳极主体20、阳极导线30、介电层40、附加介电层44、绝缘部分50和阴极层60。图示的阴极层60包括固体电解质层62和导电层64。
本实施例的阳极主体20由烧结的钽粉末形成。阳极导线30是钽丝并且部分地嵌入阳极主体20中。阳极导线30沿着预定方向(即图2中的横向方向)延伸。介电层40形成在阳极主体20上，同时附加介电层44形成在阳极导线30上。虽然介电层40和附加介电层44在概念上彼此区分以便于更好的理解，但是介电层40和附加介电层44是在同一过程中彼此整体地形成的。
阴极层60的固体电解质层62形成在介电层40上。本实施例的固体电解质层62由聚噻吩制成。即，本实施例的固体电解质层62由导电聚合物制成。固体电解质层62可以由其他导电聚合物制成，或可以由二氧化锰制成。绝缘部分50在形成在附加介电层44上。更具体地，绝缘部分50被设置在阳极导线30的根部周围。本实施例的绝缘部分50由环氧树脂制成。然而，绝缘部分50可以由其他绝缘构件制成。也可以不提供绝缘部分50。本实施例的导电层64是由石墨膏形成的导电涂层。即，本实施例的导电层64由导电膏制成。导电层64可以由其他导电材料制成。图示的导电层64覆盖固体电解质层62，并且还被形成在绝缘部分50上。
本实施例的镀层80几乎覆盖整个电容器元件10。具体地，本实施例的镀层80被形成为遍布在阴极层60上。
阳极端90和阴极端92中的每一个都由基础元件制成，所述基础元件由镀焊料的42合金制成。然而，阳极端90和阴极端92中的每一个也可以由其他金属制成。阳极导线30通过电阻焊工艺焊接到阳极端90。另一方面，阴极端92通过使用导电树脂94结合到阴极层60。本实施例的导电树脂94由银膏制成。除使用导电树脂94之外，也可以使用其他导电黏合剂。此外，阳极导线30和阳极端90可以经由其它连接手段彼此连接。类似地，阴极层60和阴极端92可以经由其它连接手段彼此连接。
本实施例的外绝缘构件96由环氧树脂制成。然而，外绝缘构件96也可以由其他绝缘构件制成。外绝缘构件96包封阳极端90的一部分和阴极端92的一部分，并且将整个电容器元件10密封起来。
由于本实施例的镀层80如上所述覆盖了整个阴极层60，因此氧或湿气难以到达固体电解质层62。因此，本实施例可以减少固体电解质层62的退化。
另外，绝缘部分50在阳极导线30和阴极层60a之间形成大的距离，从而绝缘部分50能够防止它们彼此短路。
在下文具体地说明了本实施例的固体电解电容器1的形成方法。
首先，钽丝的阳极导线30被部分地嵌入钽粉末中，并且钽粉末随后被压模成型，从而获得模制构件。然后，模制构件被烧结，从而形成由烧结的钽粉末构成的阳极主体20。随后，阳极主体20和阳极导线30被浸入磷酸的水溶液中以被阳极氧化处理，从而形成由阳极氧化膜构成的介电层40和附加介电层44，其中介电层40和附加介电层44中的每一个都由阳极氧化膜构成。具体地，由阳极氧化膜构成的介电层40被形成在阳极主体20的表面上，同时由阳极氧化膜构成的附加介电层44被形成在阳极导线30的表面上。阳极氧化也可以使用其他溶液实现。
然后，通过将介电层40交替地浸入噻吩和氧化剂的流体中从而化学聚合被重复地执行，使得固体电解质层62被形成在介电层40上。氧化剂是包括30％对甲苯磺酸铁(ferric paratoluenesulfonate)的甲醇溶液。氧化剂也可以由其他溶液制成。通过使用导电聚合物浆和干燥处理来交替地重复执行浸渍工艺以形成由聚噻吩构成的固体电解质层62。
如图3所示，在形成固体电解质层62之后，形成绝缘部分50。然而，本发明并不限于此。也可以不形成绝缘部分50。
随后，如图4所示，附加介电层44通过激光被部分地移除，以使得阳极导线30的一部分被暴露为暴露部分32。然后，如图5所示，在从固体电解质层62到阳极导线30的暴露部分32的范围内施加或设置石墨膏(导电膏)，从而阴极层60的导电层64被形成，同时导电连接部分70被形成为使阴极层60的导电层64与阳极导线30的暴露部分32彼此连接。因此，本实施例的导电层64和导电连接部分70由硬化的导电膏制成。导电层64和导电连接部分70可以由其它导电材料制成。导电连接部分70使阳极导线30与阴极层60彼此连接。因此，包括电容器元件10和导电连接部分70的半成品5被获得。
在形成半成品5之后，如图6所示，半成品5被浸入电镀液82中，同时阳极导线30的端部被由铝制成的支撑件100支撑。另外，电压被施加在电镀液82和支撑件100之间，以使得电镀液82的电势高于支撑件100的另一电势，即阳极导线30的电势或阴极层60的电势。本实施例的电镀液82由硫酸铜的水溶液制成。然而，电镀液82可以由其他溶液制成。因此，镀层80被形成。本实施例的镀层80是铜镀层。镀层80可以由其他金属制成。
随后，如通过图2和7可以理解，通过激光移除导电连接部分70，从而阴极层60和阳极导线30被电隔离。同时，镀层80、绝缘部分50和附加介电层44也被部分地移除。由此，获得了覆盖有镀层80的电容器元件10。
随后，阳极端90和阴极端92分别地被连接到阳极导线30和阴极层60。然后，通过使用具有预定形状的金属模具执行注塑来形成外绝缘构件96，并且随后使其硬化。在形成外绝缘构件96之后，阳极端90和阴极端92中的每一个都被折叠到外绝缘构件96的底部以形成带角的C形形状。由此，获得了固体电解电容器1。
根据本发明的第二实施例的固体电解电容器与根据上述第一实施例的固体电解电容器的不同之处在于电容器元件的结构；它们在除电容器元件之外的其他构件方面(诸如阳极端和阴极端)是彼此相同的。
参照图8，根据本实施例的电容器元件10a是上述第一实施例的电容器元件10的修改形式。在图8中，与图2中的构件相同的构件由与这些构件的附图标记相同的附图标记指示。关于这些构件的说明将被省略。
如图8所示，本实施例的阴极层60a包括固体电解质层62和导电层64a。
本实施例的导电层64a是在形成绝缘部分50之后形成的电解聚合层。图示的导电层64a覆盖固体电解质层62，并且还被形成在绝缘部分50上。如图9所示，在形成绝缘部分50和暴露部分32之后，电解质层62和暴露部分32被浸入单体的溶液66中，同时阳极导线30的端部被由铝制成的支撑件100支撑。本实施例的单体的溶液66是含有5％吡咯的水溶液。另外，电压被施加在单体的溶液66和支撑件100之间，以使得单体的溶液66的电势低于支撑件100的另一电势，即阳极导线30的电势或固体电解质层62的电势。因此，通过使用暴露部分32作为电解聚合的起始点来执行电解聚合，从而导电层64a和导电连接部分70a被形成。因此，包括电容器元件10a和导电连接部分70a的半成品5a被获得。本实施例的导电层64a和导电连接部分70a由聚吡咯制成。单体的溶液66可以是其他单体的溶液，并且导电层64a和导电连接部分70a可以由其他导电聚合物制成。导电层64a和导电连接部分70a也可以经由化学聚合反应而形成。
在形成导电层64a和导电连接部分70a之后，通过使用导电连接部分70a形成镀层80a。具体地，如图10所示，半成品5a被浸入电镀液82中。另外，电压被施加在电镀液82和支撑件100之间，以使得电镀液82的电势高于支撑件100的另一电势，即阳极导线30的电势或阴极层60a的电势。随后，通过激光移除导电连接部分70a，从而阴极层60a和阳极导线30被电隔离。同时，镀层80a、绝缘部分50和附加介电层44也被部分地移除。由此，获得了覆盖有镀层80a的电容器元件10a。
参照图11，根据本发明的第三实施例的电容器元件10b是上述第二实施例的电容器元件10a的修改形式。在图11中，与图8中的构件相同的构件由与这些构件的附图标记相同的附图标记指示。关于这些构件的说明将被省略。
如图11所示，本实施例的阴极层60b包括固体电解质层62、导电层64b和导电部分68。
导电部分68被形成在绝缘部分50上。本实施例的导电部分68是导电连接部分70b的剩余部分，所述剩余部分用于电解聚合层的导电层64b的形成并且用于镀层80b的形成。如图12所示，在形成绝缘部分50之后，导电连接件部分70b被形成以连接在阳极导线30的端部34和固体电解质层62之间。然后，如图13所示，导电连接件部分70b的一部分和电解质层62被浸入单体的溶液66中，同时导电连接部分70b的端部被由铝制成的支撑件100支撑。另外，电压被施加在单体的溶液66和支撑件100之间，以使得单体的溶液66的电势低于支撑件100的另一电势，即导电连接部分70b的电势或固体电解质层62的电势。因此，电解聚合被执行以形成导电层64b并且获得半成品5b。导电层64b被形成在固体电解质层62上，并且还被形成在导电连接部分70b上。半成品5b包括电容器元件10b和导电连接部分70b。
在形成导电层64b之后，如图14所示，半成品5b被浸入电镀液82中。另外，电压被施加在电镀液82和支撑件100之间，以使得电镀液82的电势高于支撑件100的另一电势，即导电连接部分70b的电势或阴极层60b的电势。因此，镀层80b被形成。随后，通过激光移除导电连接部分70b，从而阴极层60b和阳极导线30被电隔离。同时，镀层80b、绝缘部分50和附加介电层44也被部分地移除。由此，获得了覆盖有镀层80b的电容器元件10b。
参照图15，根据本发明的第四实施例的电容器元件10c是上述第三实施例的电容器元件10b的修改形式。在图15中，与图11中的构件相同的构件由与这些构件的附图标记相同的附图标记指示。关于这些构件的说明将被省略。
根据图11与图15的比较可知，本实施例的阴极层60c与第四实施例的阴极层60b的不同之处在于阴极层60c不包括由电解聚合层构成的导电层64b。在本实施例中，当导电连接部分70c被形成时，半成品5c可以被获得。另外，本实施例的镀层80c被直接地形成在固体电解质层62上。
具体地，如图16所示，在形成导电连接件70c之后，半成品5c被浸入电镀液82中，同时导电连接部分70c的端部被由铝制成的支撑件100支撑。另外，电压被施加在电镀液82和支撑件100之间，以使得电镀液82的电势高于支撑件100的另一电势，即导电连接部分70c的电势或阴极层60c的电势。因此，镀层80c被形成。随后，通过激光移除导电连接部分70c，从而阴极层60c和阳极导线30被电隔离。同时，镀层80c、绝缘部分50和附加介电层44也被部分地移除。因此，覆盖有镀层80c的电容器元件10c被获得。
由于在每个上述实施例中镀层80、80a、80b、80c是在通过使用导电连接部分70、70a、70b、70c使阳极导线30与阴极层60、60a、60b、60c彼此连接之后才形成的的，因此在夹着介电层40的阳极主体20和阴极层60、60a、60b、60c之间没有电势差。因此，在形成镀层80、80a、80b、80c时电流不会流入介电层40，从而能够获得高质量的镀层80、80a、80b、80c。然而，本发明不限于此。也可以基于介电层40的阀作用通过使用介电层40的矫正特性将镀层80、80a、80b、80c形成在阴极层60、60a、60b、60c上，而无需使用导电连接部分70、70a、70b、70c。
尽管已经描述了被认为是本发明的优选的实施例，但是在本领域熟练的人员将认识到可以在没有脱离本发明的精神的情况下对本发明进行其它的和进一步的修改，并且为了对应列入本发明的真实范围内的所有该实施例进行权利要求。
Claims (10)
1.一种形成固体电解电容器的方法，其包括下述步骤：
形成包括电容器元件的半成品，所述电容器元件包括阳极主体、形成在阳极主体上的介电层、形成在介电层上的阴极层、和自阳极主体延伸的阳极导线；和
通过将半成品浸入电镀液并在电镀液和阳极导线之间施加电压以使得电镀液的电势高于阳极导线的另一电势，由此在阴极层上形成镀层。
2.根据权利要求1所述的形成固体电解电容器的方法，其中：
所述半成品进一步包括将阴极导线与阳极导线连接的导电连接部分；并且
所述方法进一步包括移除所述导电连接部分以使阴极层和阳极导线电隔离。
3.根据权利要求2所述的形成固体电解电容器的方法，其中：形成所述半成品的步骤包括：
将所述阳极导线部分地嵌入阳极主体中；
在所述阳极主体上形成介电层，同时在所述阳极导线上形成附加介电层，所述附加介电层由与所述介电层相同的电介质制成；
在所述介电层上形成固体电解质层；
部分地移除所述附加介电层以形成阳极导线的暴露部分；和
在所述固体电解质层上以及所述暴露部分上形成导电层以获得所述阴极层和所述导电连接部分，所述阴极层由导电层的一部分和固体电解质层形成，所述导电连接部分由导电层的剩余部分形成。
4.根据权利要求3所述的形成固体电解电容器的方法，其中：形成所述半成品的步骤进一步包括：在所述附加介电层的一部分上形成绝缘部分，所述导电连接部分在所述附加介电层上延伸。
5.根据权利要求3所述的形成固体电解电容器的方法，其中：形成所述导电层的步骤包括：通过将所述固体电解质层和阳极导线的暴露部分浸入单体的溶液中并在单体的溶液和阳极导线之间施加电压以使得单体的溶液的电势低于阳极导线的另一电势，由此形成作为所述导电层的单体的导电聚合物。
6.根据权利要求3所述的形成固体电解电容器的方法，其中：形成所述导电层的方法包括：在从固体电解质层到阳极导线的暴露部分的范围内施加导电膏并且干燥所述导电膏，以获得作为所述导电层的硬化的导电膏。
7.根据权利要求2所述的形成固体电解电容器的方法，其中：形成所述半成品的步骤包括：
将所述阳极导线部分地嵌入阳极主体中；
在所述阳极主体上形成介电层，同时在所述阳极导线上形成附加介电层，所述附加介电层由与所述介电层相同的电介质制成；
在所述介电层上形成固体电解质层；
形成导电部分，该导电部分将所述阳极导线的一端部连接到所述固体电解质层，所述导电连接部分由所述导电部分的一部分形成；和
通过将所述固体电解质层和导电部分浸入单体的溶液中并在所述单体的溶液和阳极导线之间施加电压以使得所述单体的溶液的电势低于所述导电连接部分的另一电势，由此在所述固体电解质层上形成单体的导电聚合物，所述阴极层包括所述导电聚合物的一部分和所述固体电解质层。
8.根据权利要求7所述的形成固体电解电容器的方法，其中：形成所述半成品的步骤进一步包括：在所述附加介电层的一部分上形成绝缘部分，所述导电连接部分在所述附加介电层上延伸。
9.根据权利要求2所述的形成固体电解电容器的方法，其中：形成所述半成品的步骤包括：
将所述阳极导线部分地嵌入所述阳极主体中；
在所述阳极主体上形成介电层，同时在所述阳极导线上形成附加介电层，所述附加介电层由与所述介电层相同的电介质制成；
在所述介电层上形成固体电解质层；和
形成导电部分，该导电部分将所述阳极导线的一端部连接到所述固体电解质层，所述阴极层包括所述固体电解质层，所述导电连接部分由所述导电部分的一部分形成。
10.根据权利要求9所述的形成固体电解电容器的方法，其中：形成所述半成品的步骤进一步包括：在所述附加介电层的一部分上形成绝缘部分，所述导电连接部分在所述附加介电层上延伸。
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