CN104810156A - 固体电解电容器 - Google Patents

Abstract

一种固体电解电容器。由第一树脂制成的外部绝缘件封装阳极端子的一部分。阳极端子的被封装的部分具有预定段。所述预定段的全部表面由前表面、后表面以及连接在所述前表面和所述后表面之间的边缘构成。前表面包括连接区域。将阳极引线与连接区域相连，同时不将阳极引线与除连接区域之外的阳极端子相连。利用由第二树脂制成的掩膜层完全覆盖除连接区域以外的预定段的所有表面。第一树脂和第二树脂在成分、内含物的含量、内含物的尺寸和内含物的形状中的至少一个方面是不同的。

Description

固体电解电容器

技术领域

本发明涉及一种高防潮湿性的固体电解电容器。

背景技术

例如，在JP2000-208367A中公开了一种固体电解电容器，其中通过引用将所述文献合并于此。公开的一种固体电解电容器包括：阳极主体，涂覆有介电膜(dielectric film)；固体电解层，形成在所述介电膜上；阴极层，形成在所述固体电解层上；阴极引线；阳极引线，附连到或部分嵌入所述阳极主体内；阳极端子，与所述阳极引线相连；以及外部绝缘件，包裹(encase)除部分阳极和阴极引线之外的所有部件。可以在形成固体电解层之前，将阳极引线和阳极端子彼此相连。通过树脂覆盖并固定在阳极引线和阳极端子之间的连接部分，其中以与外部绝缘件的形成工艺不同的工艺来形成所述树脂。根据JP2000-208367A，由于在形成固体电解层之前将阳极引线和阳极端子相连，可以防止固体电解层由于在将阳极引线和阳极端子相连时的压力而受到损坏。

当在较高湿度环境下使用时，JP2000-208367A的固体电解电容器以及其它传统固体电解电容器可能发生故障。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供一种高防潮湿性的固体电解电容器。

作为固体电解电容器的湿度测试的结果，本发明人发现固体电解电容器性能恶化的一个原因是金属离子从阳极端子脱离(eluting)。例如，阳极端子由镀有镍和/或锡的铜板形成。这种阳极端子接触水将产生金属离子，所述金属离子可能向一同浸入水中的阴极层迁移。如果金属离子到达电容器元件的固体电解层和介电膜，则固体电解层的等效串联电阻(ESR)变大，流经介电膜的泄漏电流增加。因此，优选的是防止阳极端子与水相接触。具体地，如果金属离子从靠近电容器元件的阳极端子部分脱离，则由于金属离子的假定迁移路径长度较短，容易发生上述问题。本发明人将与出现问题的金属离子相关的部分识别为预定段，并发现外部绝缘件不足以防止从该预定段产生金属离子。因此，本发明人考虑在外部绝缘件的形成工艺之前，有意地利用树脂覆盖预定段。基于以上发现和考虑，本发明提供了一种如本文所述的改进固体电解电容器。

本发明的一个方面提供了一种固体电解电容器，包括：电容器元件、阴极端子、外部绝缘件和阳极端子。所述电容器元件包括：阳极主体、阳极引线和阴极层。阳极引线从阳极主体伸出。阴极端子与阴极层相连。外部绝缘件由第一树脂制成。外部绝缘件包裹阴极端子的一部分和电容器元件。同样由所述外部绝缘件包裹阳极端子的一部分。所述阳极端子的一部分具有预定段，所述预定段的全部表面由前表面、后表面以及连接在前表面和后表面之间的边缘构成。前表面包括连接区域。将阳极引线与连接区域相连，并且除了连接区域之外不将阳极引线与阳极端子相连。利用包括第二树脂的掩膜层覆盖所述预定段的除所述连接区域以外的全部表面。所述第一树脂和所述第二树脂在成分、内含物的含量、内含物的大小和内含物的形状中的至少一个方面彼此不同。

在预定段中，利用由第二树脂制成的掩膜层来完全覆盖除连接区域之外的区域，同时通过与阳极引线的连接来隐藏所述连接区域，从而使之不暴露。外部绝缘件由第一树脂制成。第一树脂和第二树脂在成分、内含物的含量、内含物的尺寸和内含物的形状中的至少一个方面彼此不同。简言之，利用第二树脂的掩膜层有意地覆盖预定段，其中所述第二树脂与外部绝缘件的第一树脂不同。因此，可以抑制从预定段产生金属离子，从而可以减小由于金属离子迁移而导致的固体电解电容器的性能恶化。

可以通过学习对优选实施例的以下描述和通过参考附图，来领会本发明的目的和更全面地理解其结构。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的固体电解电容器的横截面视图。

图2是示出了图1的固体电解电容器的多个部件的透视图。

图3是示出了根据本发明实施例的固体电解电容器的横截面视图。

图4是以孤立视图示出了图3所示的固体电解电容器的阳极端子和阳极引线的透视图。

图5是示出了实施例的固体电解电容器的横截面视图。

图6是示出了实施例的固体电解电容器的横截面视图。

图7是示出了实施例的固体电解电容器的横截面视图。

图8是示出了实施例的固体电解电容器的横截面视图。

图9是示出了实施例的固体电解电容器的横截面视图。

尽管易于对本发明进行多种修改和备选形式，但是附图中示例性地示出了本发明的特定实施例，并对此进行详细描述。然而，应注意，附图和对附图的详细描述不是为了将本发明限制为公开的特定形式，相反，本发明旨在涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有实施例、等同物和备选方案。

具体实施方式

本发明涉及一种改进的电容器。更具体地，本发明涉及一种改进的电容器，其中包裹阳极端子的一部分以便阻止金属颗粒迁移。

将参考附图描述本发明，所述附图是说明书的重要部分，但不是限制性的部分。贯穿多个附图，相应地对相似元素进行编号。

参考图1和2，根据本发明实施例的固体电解电容器1包括电容器元件10、阳极端子30、阴极端子50、由第一树脂制成的外部绝缘件60和由第二树脂制成的掩膜层70，其中所述掩膜层70部分地覆盖阳极端子30。如图1所示，电容器元件10包括：阳极主体12，在其上具有介电膜16；阳极引线14；固体电解层18；以及导电层20，优选地包括石墨层和银浆层中的至少一个。导电层20允许粘贴到固体电解层，否则固体电解层难以附接阴极引线。使用中，阳极端子30与电路板82的阳极迹线(trace)80电学接触，阴极端子50与电路板80的阴极迹线84电学接触。

优选地，本发明的阳极主体12由阀(valve)金属或阀金属的导电氧化物制成。烧结钽粉适于描述本发明。在阳极主体12的表面上，形成介电膜16。阳极引线14从阳极主体12伸出。阳极线可以与阳极主体12(优选地)或其它导电材料具有相同成分。当阳极主体是钽时，钽线适于描述本发明。在一个实施例中，将阳极引线14部分地嵌入在阳极粉内，然后对阳极粉进行压模，从而获得模制部件。随后，例如在1200℃下烧结模制部件，从而获得烧结阳极粉的阳极主体12。此后，将烧结阳极粉的阳极主体12浸入被阳极化的水溶液(例如，磷酸溶液)，使得在阳极主体12的表面和阳极引线14的表面上形成阳极氧化膜或介电膜16。

备选地，将阳极主体12浸入噻吩液体和氧化剂内，使得重复执行化学聚合，以在介电膜16上形成聚噻吩(polythiophene)的固体电解层18。即，本实施例的固体电解层18由导电聚合物制成。例如聚苯胺(polyaniline)和聚吡咯(polypyrrole)的其它聚合物适于说明具有聚噻吩(具体地，美国专利No.7,667,954所述的聚(3，4-乙烯二氧噻吩)是优选的)的本发明，其中通过引用将该文献合并于此。优选地，导电层20形成为改进与固体电解层18的粘贴。优选地，导电层20包括形成在固体电解层上的石墨层和形成在石墨层上的银浆层，以便获得电容器元件10。换言之，本实施例的电容器元件10的阴极层由固体电解层18和导电层制成，其中导电层可以包括石墨层和银浆层。然而，电容器元件10的阴极层不限于此。在一些实施例中，可以省略银浆层。

本文不具体限制阳极端子30和阴极端子50的成分。镀有镍和锡的铜框架的基部部件尤其适于描述本发明。在厚度约为30μm的铜框架基部部件上形成的厚度约为1μm的镀镍层以及在所述镀镍层上形成的厚度约为2μm的镀锡层尤其适于作为阳极或阴极端子，以便描述本发明。因此，获得了阳极端子30和阴极端子50。优选地，例如通过电阻焊接或本领域公知的其它技术，将阳极引线14与阳极端子30相焊接，使得将阳极引线14与阳极端子30的连接区域42相连。不将阳极引线14与除了连接区域42之外的区域相连。优选地，通过使用导电粘合剂将阴极端子50与导电层20相接合。导电粘合剂可以包括银填料和环氧树脂(epoxy resin)，或本领域公知的其它导电粘合剂和关联层。

将第二树脂涂覆于阳极端子30的一部分以便形成掩膜层70。在一个实施例中，本发明的第二树脂由硅胶制成。即，本发明的掩膜层70包括硅胶，且不限于此。第二树脂可以包括氟塑料、环氧树脂、丙烯酸树脂、丙烯树脂或酯树脂。第二树脂可以是通过将抗水剂和由任何树脂制成的涂料相混合来形成的，并可以将抗水剂包括作为内含物(inclusion)。

优选地，本发明的掩膜层70具有不小于80度的水滴接触角，以便抑制出现问题的金属离子。可以通过ISO 15989限定的方法来测量水滴接触角。为了可靠地防止出现问题的金属离子，优选的是掩膜层70具有不小于85度的水滴接触角。为了确保掩膜层70的抗水性，更优选的是掩膜层70具有不小于90度的水滴接触角。更甚优选的是掩膜层70不仅具有抗水功能，还具有防水功能和抗水功能。

在本实施例中，涂覆第二树脂的区域或形成掩膜层70的区域是阳极端子30的第一部分32，可以占据阳极端子30的整个区域的三分之一。然而，由于将阳极引线14与连接区域42相连，不向连接区域42涂覆第二树脂。即，掩膜层70不直接覆盖连接区域42。因此，向除了连接区域42之外的整个第一部分32涂覆第二树脂。换言之，利用掩膜层70和阳极引线14完全覆盖第一部分32。

将外部绝缘件60形成为包裹阳极端子30的一部分和阴极端子50的一部分，并包裹整个电容器元件10。在一个实施例中，外部绝缘件60由环氧树脂制成，其中通过利用预定形状的金属模具进行注模成型并随后对其进行硬化，来形成环氧树脂。第一树脂和第二树脂在其成分、内含物的内容、内含物的尺寸和内含物的形状中的至少一个方面彼此不同。例如，本实施例的第一树脂可以将硅填料包括作为内含物，以便降低外部绝缘件60的热膨胀系数，所述第一树脂与本实施例的第二树脂不同。因此，第一树脂和第二树脂彼此不同。例如，可以通过扫描电子显微镜(SEM)来识别掩膜层70和外部绝缘件60之间的边界。

由此形成的外部绝缘件60包括阳极端子的一部分，即第一部分32。当将固体电解电容器1安装在电路板上时，外部绝缘件60的底部可以被固定到所述电路板。即，外部绝缘件60的底部可以是固体电解电容器1的安装表面。在形成外部绝缘件60之后，向外部绝缘件60的底部折叠每个阳极端子30和阴极端子50，以便具有有角(angular)C形。因此，获得了固体电解电容器1。除了上述第一部分32之外，有角C型的阳极端子30还具有第二部分44和耦接部分46。由外部绝缘件60覆盖第一部分32。可以将第二部分44暴露于固体电解电容器1的安装表面上，或暴露于外部绝缘件60的底部上。耦接部分46将第一部分32和第二部分44彼此耦接，并被暴露于外部绝缘件60的侧面上。

如图2所示，第一部分32包括下文所述的预定段34。预定段34包括连接区域42。具体地，预定段34的全部表面由前表面36、后表面38以及连接在前表面36和后表面38之间的全部边缘40构成。连接区域42位于前表面36内或其上。如图2所示，除了连接区域42之外，预定段34的全部表面被掩膜层70完全覆盖。具体地，如图2所示，除了连接区域42之外，第一部分32被掩膜层70完全覆盖。因此，可以防止水与第一部分32发生接触，从而不会引起金属离子从第一部分32脱离或向电容器元件10移动。

因此，本实施例的固体电解电容器1可以防止金属离子从阳极端子30向电容器元件10的固体电解层16迁移。

尽管在上述实施例中优选的是整体地向第一部分32涂覆第二树脂以便形成掩膜层70，但是本发明不限于此。假设第二树脂的掩膜层70完全覆盖除了连接区域42之外的预定段34的全部表面，则掩膜层70可以覆盖其它部分。

图3和4示出了固体电解电容器1a。在图3和4中，不对整个第一部分32(而是仅对预定段34)涂覆第二树脂。具体地，在第一修改方案中，除了连接区域42之外，预定段34的全部表面(即，前表面36、后表面38以及与预定段34相关的全部边缘40)被掩膜层70a完全覆盖。因此，靠近电容器元件10的第一部分32的一部分被掩膜层70a覆盖。因此，可以防止水与预定段34发生接触并因此引起金属离子从预定段34脱离并向电容器元件10移动。

在图5中，对第一部分32和耦接部分46整个涂覆第二树脂。具体地，除了连接区域42之外，第一部分32和耦接部分46的全部表面(当然包括它们的边缘)被掩膜层70b完全覆盖。因此，可以防止水与第一部分32发生接触，从而禁止金属离子从第一部分32脱离并向电容器元件10移动。此外，由于耦接部分46位于外部绝缘件60的外侧并且受到掩膜层70b的保护，禁止金属离子从耦接部分46脱离。尽管在第二修改方案中利用掩膜层70b覆盖整个耦接部分46，然而本发明不限于此。如果耦接部分46至少部分地被掩膜层70b覆盖，则可以获得与被覆盖区域相应的结果。

在图6中，对整个第一部分32和对阳极引线14的一部分涂覆第二树脂。具体地，涂覆第二树脂以便完全覆盖靠近连接区域42的阳极引线14的一部分。因此，优选地，利用掩膜层70c完全覆盖阳极引线14和阳极端子30之间的连接部分。因此，可以防止金属离子从第一部分32脱离。此外，即使金属离子发生了脱离，也可以减少金属离子在阳极引线14上的移动。

在图7中，对整个第一部分32和整个阳极引线14涂覆第二树脂。因此，用掩膜层70d完全覆盖阳极引线14和第一部分32。因此，可以防止金属离子从第一部分32脱离。此外，即使金属离子发生了脱离，仍可以防止脱离的金属离子在阳极引线14上移动。

在图8中，对第一部分32和耦接部分46整个涂覆第二树脂的掩膜层70e，并且还对整个阳极引线14涂覆第二树脂的掩膜层70e。

图9示出了固体电解电容器1f，其中针对整个电容器元件10以及由外部绝缘件60包裹的阴极端子50的一部分和阳极端子30，涂覆第二树脂的掩膜层70f。具体地，针对阳极端子30的第一部分32整个涂覆第二树脂的掩膜层70f，针对与第一部分32相对应的阴极端子50的一部分整个涂覆第二树脂的掩膜层70f。如果除了预定段34之外的部分至少部分地被掩膜层70f覆盖，则可以获得与被覆盖区域对应的结果。然而，如果形成了掩膜层70f以便包裹阳极端子30的一部分和阴极端子50的一部分，并如图9所示完全封装电容器元件10，则可以完全关闭金属离子的洗脱源(elution source)。此外，即使金属离子发生了脱离，仍可以完全阻挡脱离的金属离子到电容器元件10的移动路径。

尽管通过将第二树脂涂覆在预定段34等上形成上述实施例的各个掩膜层70到70f，然而本发明不限于此。可以将除涂覆第二树脂之外的方法用于在预定段34等上形成掩膜层。例如，在固体电解电容器1f的情况下，可以将电容器元件10等浸渍到第二树脂内，使得掩膜层70f包裹阳极端子30的一部分和阴极端子50的一部分，并完全包裹电容器元件10。然而，在浸渍工艺的情况下，利用第二树脂临时地覆盖整个阴极端子50，必须通过后续工艺中的喷砂或湿喷来去除第二树脂的不需要部分。因此，优选的是通过涂覆第二树脂来形成掩膜层，以便防止增加工艺的数目。在一个实施例中，可以通过其它方法(例如，溅射或涂覆)来形成掩膜层。

阳极主体是导体，优选地，是阀金属或阀金属的导电氧化物。尤为优选的阀金属包括Al、W、Ta、Nb、Ti、Zr和Hf。最优选地，阳极主体包括从由Al、Ta、Nb和NbO构成的组中选择的至少一个材料，其中钽是最为优选的。

阳极线是导体，优选地，是阀金属或阀金属的导电氧化物。尤为优选的阀金属包括Al、W、Ta、Nb、Ti、Zr和Hf。最优选地，阳极包括从由Al、Ta、Nb和NbO构成的组中选择的至少一个材料，其中钽是最为优选的。在一个实施例中，阳极线与阳极主体具有相同成分。

尽管在此描述了所认为的本发明的优选实施例，然而本领域技术人员应认识到，可以进行其他的或进一步的修改，而不脱离本发明的精神，本发明旨在要求保护所有的这种落入本发明实际范围内的实施例。

Claims (22)

1.一种固体电解电容器，包括：

电容器元件，所述电容器元件包括阳极主体、阴极层和从所述阳极主体伸出的阳极引线；

阴极端子，所述阴极端子与所述阴极层相连；

外部绝缘件，所述外部绝缘件包括第一树脂，其中所述外部绝缘件包裹所述阴极端子的一部分和所述电容器元件；以及

阳极端子，所述阳极端子的一部分被包裹在所述外部绝缘件中，其中所述阳极端子具有预定段，所述预定段的全部表面由前表面、后表面以及连接在所述前表面和所述后表面之间的边缘构成，其中所述前表面包括连接区域，所述阳极引线连接在所述连接区域处，并且除在所述连接区域之外不与所述阳极端子相连，其中利用包括第二树脂的掩膜层覆盖所述预定段的除所述连接区域以外的全部表面，所述第一树脂和所述第二树脂在成分、内含物的含量、内含物的大小和内含物的形状中的至少一个方面彼此不同。

2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中所述掩膜层具有不小于80度的水滴接触角。

3.根据权利要求2所述的固体电解电容器，其中所述掩膜层具有不小于85度的水滴接触角。

4.根据权利要求3所述的固体电解电容器，其中所述掩膜层具有不小于90度的水滴接触角。

5.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中：

所述阳极端子包括第一部分、第二部分以及耦接所述第一部分和所述第二部分的耦接部分；

当所述固体电解电容器被安装在电路板上时，所述第二部分被固定到所述电路板；

所述第一部分设置有所述预定段；以及

所述掩膜层完全覆盖除所述连接区域之外的所述第一部分。

6.根据权利要求5所述的固体电解电容器，其中所述掩膜层至少部分地覆盖所述耦接部分。

7.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中所述掩膜层至少覆盖所述阳极引线的一部分。

8.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中所述掩膜层至少覆盖所述电容器元件的一部分、所述阳极端子的一部分和所述阴极端子的一部分。

9.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中：

所述阳极主体和所述阳极引线由钽制成；以及

所述阳极端子由镀有镍和锡中的至少一种元素的铜板形成。

10.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中所述第二树脂由硅胶或氟塑料制成。

11.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中所述电容器元件还包括由导电聚合物制成的固体电解层。

12.一种用于形成电容器的方法，包括：

提供电容器元件，所述电容器元件包括在其上具有电介质的阳极主体以及从所述阳极主体伸出的阳极引线；

提供阳极端子，所述阳极端子包括第一部分、第二部分以及耦接所述第一部分和第二部分的耦接部分；

在连接区域处，将所述阳极引线附接到所述第一部分；

利用包括第二树脂的掩膜层至少包裹所述阳极端子的一部分；以及

利用第一树脂包裹所述电容器元件，其中所述第一树脂和所述第二树脂在成分、内含物的含量、内含物的尺寸和内含物的形状中的至少一个方面是不同的。

13.根据权利要求12所述的形成电容器的方法，其中所述掩膜层具有不小于80度的水滴接触角。

14.根据权利要求13所述的形成电容器的方法，其中所述掩膜层具有不小于85度的水滴接触角。

15.根据权利要求14所述的形成电容器的方法，其中所述掩膜层具有不小于90度的水滴接触角。

16.根据权利要求12所述的形成电容器的方法，其中：

将所述第二部分固定到电路板；

所述第一部分设置有预定段，所述预定段的全部表面由前表面、后表面以及连接在所述前表面和所述后表面之间的边缘构成，所述连接区域包括在所述前表面中；以及

所述掩膜层完全覆盖除所述连接区域之外的所述第一部分。

17.根据权利要求16所述的形成电容器的方法，还包括利用所述掩膜层至少部分地覆盖所述耦接部分。

18.根据权利要求12所述的形成电容器的方法，还包括利用所述掩膜层至少覆盖所述阳极引线的一部分。

19.根据权利要求12所述的形成电容器的方法，其中所述掩膜层至少覆盖所述电容器元件的一部分、所述阳极端子的一部分和所述阴极端子的一部分。

20.根据权利要求12所述的形成电容器的方法，其中：

所述阳极主体和所述阳极引线由钽制成；以及

所述阳极端子由镀有镍和锡中的至少一种元素的铜板形成。

21.根据权利要求12所述的形成电容器的方法，其中所述第二树脂由硅胶或氟塑料制成。

22.根据权利要求12所述的形成电容器的方法，其中所述电容器元件还包括由导电聚合物制成的固体电解层。