CN104854670B - 固态电解电容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种改进的电容器。该电容器具有阳极，该阳极具有从该阳极的第一表面延伸出来的阳极引出线。电介质层在阳极上而阴极在电介质层上。提供了具有阳极基底和从该基底延伸的洞穴状阳极突起部分的阳极引线，其中阳极引出线与阳极突起部分电接触。提供了具有阴极基底的阴极引线，其中阴极基底在侧表面上与阴极电接触，其中该侧表面相邻于第一表面，并且该阴极基底和所述阳极基底共面。

Description

固态电解电容器及其制造方法

背景技术

本发明涉及改进的固态电解电容器以及制造固态电解电容器的方法。更具体地，本发明涉及具有改进的容积效率和制造鲁棒性的电容器设计。

在本领域中固态电解电容器是众所周知的。固态电解电容器包括固态多孔阳极，该固态多孔阳极具有从其延伸出来的阳极引出线。电介质上的电介质导电层(诸如二氧化锰或导电聚合物)形成阴极。阳极引线电连接至阳极引出线而阴极引线电连接至阴极。阳极引线和阴极引线通常通过对公共金属条进行冲压而形成，该公共金属条在本领域中被称作引线框架，其中引线框架可包含被冲压至其中的许多相连接的阳极引线和阴极引线。其上具有电介质和阴极的阳极被与引线框架接触地放置，并且在适当位置处将阳极引出线和阴极电连接至引线框架。以树脂包覆器件的部分并且将引线框架切割以移除各单独的电容器。

一个特殊问题在于接触阳极引出线的阳极引线部分。由于特别优选的是阳极引线和阴极引线在公共面中从完成的电容器中引出，为了填充引线框架的平面和阳极引出线之间的空间,通常形成台阶区域(诸如引线框架的阳极部分的“U”形部分)。而为了满足大多数情况，随着电容器尺寸的减小，台阶区域的强度现在变得损害制造效率。特别是，当将阳极引出线焊接至阳极引线的台阶时，焊接设备的压力会使得台阶弯曲，导致完成的电容器变形。

在美国专利第7,283,352中例示性地呈现了解决该问题的努力。台阶部分包括向下突起部分、或辅助部分，其起到在焊接过程中支撑平台的功能。该技术尽管有帮助，但是限制了电容器的边缘和阳极主体之间的最小间隔，这与目前的小型化努力相矛盾。

目前存在对改进的固态电解电容器和对制造改进的固态电解电容器的改进的方法的期望。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的电容器。

本发明的一个特别的优点是具有改进的容积效率的电容器。

本发明的另一个目的是提供一种用于形成电容器的改进的方法。

本发明的一个特别的优点在于能够利用电阻焊接来将阳极引出线附接至阳极引线。

本发明的另一特别的优点在于能够在直到组装之前利用平面引线框架。

在改进的电容器中提供了这些和其他将要实现的优点。该电容器具有阳极，该阳极具有从该阳极的第一表面延伸出来的阳极引出线。电介质层在阳极上，而阴极在电介质上。提供了具有阳极基底和从该基底延伸的洞穴状(cavernous)阳极突起部分的阳极引线，其中阳极引出线与阳极突起部分电接触。提供了具有阴极基底的阴极引线，其中阴极基底在侧表面上与阴极电接触，其中该侧表面相邻于第一表面，并且该阴极基底和所述阳极基底共面。

提供了形成电容器的方法的另一个实施例。该方法包括：

提供具有阳极引线和阴极引线的引线框架；

在阳极引线中形成洞穴状阳极突起部分；

提供电容耦合，该电容耦合具有：

阳极，其具有从其延伸的阳极引出线；

电介质，其至少部分地包覆阳极；以及

阴极，其至少部分地包覆电介质；

将电容耦合放置在引线框架上，其中阴极与阴极引线电接触而阳极引出线与洞穴状阳极突起部分电接触；

用非导电树脂包覆电容耦合、阳极引线的一部分和阴极引线的一部分；以及

将超出树脂的阳极引线和阴极引线从引线框架分离。

提供了固态电解电容器的另一个实施例。该电容器具有阳极主体，该阳极主体具有突出的阳极引线。电介质层包覆至少部分的阳极主体而阴极层包覆至少部分的电介质层。壳体实质上包覆阳极主体、电介质层和阴极层，其中所述壳体具有上侧和下侧，所述壳体包括可塑材料。阳极接触件在壳体的下侧上具有接触部。阴极接触件在壳体的下侧上具有接触部。阳极导体将阳极主体连接至阳极接触件，其中至少部分的阳极导体位于壳体内部。一部分的阳极导体在壳体内部并且朝向下侧拉出，从而与阳极引线接触，该阳极引线是在两个平面具有曲率的拉制结构。阳极导体在壳体中距离上侧的距离与阴极导体相同。阴极导体在阳极主体的上侧上连接至阴极层，并且在距离上侧相同的距离处从壳体引出。阴极导体将阴极层连接至阴极接触件。

附图说明

图1是本发明的实施例的示意性横断面视图。

图2是本发明的实施例的局部示意性视图。

图3是本发明的实施例的示意性局部分解视图。

图4是本发明的实施例的示意性透视局部剖视图。

图5是本发明的实施例的示意性透视图。

具体实施方式

本发明涉及改进的固态电解电容器和用于形成改进的固态电解电容器的方法。更具体地，本发明涉及具有改进的包括阳极突起部分的阳极引线的固态电解电容器，其改善了制造效率并且能够改善容积效率。

将参照形成本公开的组成而非限制部分的附图来描述本发明。在整个说明书中，将对相似元件相应地进行编号。

将参照图1来描述本发明的实施例，其中固态电解电容器以局部横断面视图的形式示出。在图1中，10通常表示电容器，其包括阳极12，阳极12具有阳极引出线14，其从该阳极的第一表面延伸出来。电介质层16至少部分地包覆阳极并位于阳极和阴极18(其至少部分地包覆电介质，如本领域所公知的)之间。阴极引线20与阴极18在相邻于第一表面(阳极引出线从其延伸出去)的一侧处电接触。阴极引线围绕树脂壳体22的外部缠绕。阳极引线24(其将在本文中被更全面地进行描述)与阳极引出线14电接触，其中，如图2将更好理解的，阳极基底和阴极基底28实质上共面。

将参照图2来描述本发明的实施例，其中阳极引线24和阴极引线20以它们各自方位的透视孤立视图示出，其中为了清楚起见，它们之间的所有其他电容耦合组件被移除。阴极引线20包括阴极基底28，其优选地与阳极基底26共面，这是因为这样能够使得引线框架(将在本文中详细描述)实质上为平面。在使用中，阴极脚36与电气器件34上的阴极电路迹线30电接触。阳极引线24的阳极脚37与电气器件34的阳极电路迹线32电接触。阳极脚和阴极脚通常通过焊料或通过导电粘合剂连接至相应的电路迹线。阳极脚和阴极脚优选共面，这是因为它们将被安装到电路的表面。洞穴状阳极突起部分40从阳极基底延伸以形成阳极平台42，其附接到如图1所示的阳极引出线。阳极突起部分是洞穴状的并且朝向阳极开口并且位于包含阳极基底的平面处，并且阳极突起部分的远离阳极的一侧是闭合的。阳极空隙44和阴极空隙46是优选的，从而使得树脂能够在分离独立电容器之前和在将阴极引线和阳极引线围绕树脂弯曲之前将电容器包覆。

本发明的特别的优点可通过参照图1和图2来实现。阳极引线和阴极之间的最接近处是在阳极引线的边缘29，从而呈现出限制性表面区域，从其可产生电弧。现有技术的器件要求阳极引线和阳极主体之间的大间隔距离以确保在阳极引线和阴极层之间不产生电弧。根据本发明，间隔距离可更小并且阳极引线框架的最近处是边缘而不是现有技术器件中的表面。通过使用洞穴状阳极突起部分(如所述的其朝向阳极开口)，树脂能够容易地填充阳极突起部分的洞穴状部分并且容易地在面向阳极主体的边缘和阳极主体之间移动，从而提供了防止电短路的改进的突起部分。这使得阳极引线能够相对于现有技术器件更加接近阳极主体。

优选地，阳极突起部分包括三个侧面，它们形成了与阳极基底和阳极平台成为整体的连续支撑体。优选地，阳极平台的至少与阳极线的向下突起部分一样大的区域是平面，并且优选地大于阳极线的向下突起部分的面积，从而使得实质上为平面表面，以使得在焊接期间熔态金属在基底处向外流动而不会向下漂移到侧面上。阳极突起部分可通过冲压形成。阳极平台可略凹，从而形成焊接期间的熔态金属的采集槽和阳极引出线及阳极引线之间的改进的表面区域。

本发明的特别的特征是能够在进入电容器组装机器之前在引线框架中冲压阳极突起部分，从而使得引线框架在使用之前能够被平面堆叠地储存和运输，并且一旦特定的引线框架被从堆叠部分中拿出使用时，就提供从平面引线框架延伸出来的突起部分。这简化了制造，并且特别简化了引线框架处理。本申请所提供的特定优点是阳极引线的稳定性。不同于现有技术的阳极引线(其在电阻焊接期间易于弯曲)，阳极平台被支撑在三个侧面上，这极大地抑制了阳极平台在电阻焊接期间从焊棒偏开。这使得能够在非常小的部件上使用电阻焊接来代替在这种情形下通常所需的激光焊接。

将参照图3来描述本发明的实施例。在图3中，示出了引线框架的一部分50。阳极引线和阴极引线被设置为引线框架的组成部分，其中阳极引线和阴极引线除了阳极突起部分40以外实质上共面，该阳极突起部分40优选地通过挤压或冲压从引线框架形成并且必须延伸出引线框架的平面。布置电容耦合52(其包括阳极、电介质层和阴极层)，其中阴极层与阴极基底28接触而阳极引出线14与阳极平台42接触。阴极被例如通过导电粘合剂附接至阴极基底，而阳极优选地通过焊接并更优选地通过电阻焊接来附接至阳极基底。

引线框架是导电材料，优选地被冲压以形成阳极引线和阴极引线以及阳极突起部分。在下侧上，引线框架的厚度受到导电性和结构完整性的限制。优选地，引线框架不厚于所需厚度，这是因为额外厚度不会带来益处，而且增加制造成本。优选地，厚度不大于约0.2mm(0.008英寸)。厚于0.2mm的额外材料不会提供任何显著益处。优选至少约0.05mm(0.002英寸)的厚度，这是因为更薄的引线框架变得难以处理并且阳极端子和阴极端子易于破损。约0.1mm(0.004英寸)的厚度是最优的。

引线框架被布置在树脂中，从而将电容耦合和一部分的阴极引线和阳极引线覆盖。阳极引线和阴极引线在切分线C1和C2处从引线框架分离，产生如图4示出的预形成电容器53。预形成电容器53包括包覆阳极61、电介质62和阴极63的树脂55。引线54从树脂延伸出来，其中引线实质上共面。优选地，将电容器作为预形成电容器进行测试。在测试之后，通过在如图3所示的弯折线B1、B2、B3和B4处围绕树脂的外部弯曲来形成引线，由此产生完成的电容器，其具有如图5的60处示出的顺着树脂的外表面的引线。

阳极是优选地通过挤压金属粉末或导电金属氧化物来形成的多孔导体。更优选地，阳极包括优选选自Al、W、Ta、Nb、Ti、Zr和Hf的阀金属的混合物、合金或导电氧化物。最优选地，阳极包括从由Ta、Al、Nb和NbO组成的组中选择的至少一种材料。

阴极是优选包括二氧化锰和导电聚合物材料中的至少一种的导体。特别优选地，导电聚合物包括聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩。可采用金属作为阴极材料，次优选阀金属。阴极可包括多层，其中采用粘附层来改善导体和阴极引线之间的粘合。特别优选地，粘附层包括碳、银、铜或其他导电材料，其可以存在于粘结剂中、作为溶液被涂覆或被蒸镀。

电介质是非导电层，在这里不做特殊限定。电介质可以是金属氧化物、氮化物、氮氧化物或陶瓷材料。特别优选地，电介质是金属阳极的氧化物，这是因为形成简单且便于使用。

阳极引出线可焊接至阳极或者可围绕阳极引出线挤压阳极粉末。阳极引出线可具有与阳极相同的成分或不同成分。阳极线的横断面形状在这里不做特殊限定。实质上为圆形或实质上为矩形的线缆适用于示范本发明。阳极引出线是优选选自金属或导电金属氧化物的导体。更优选地，阳极引出线包括优选选自Al、W、Ta、Nb、Ti、Zr和Hf的阀金属的混合物、合金或导电氧化物。最优选地，阳极引出线包括从由Ta、Al、Nb和NbO组成的组中选择的至少一种材料。

本发明已通过参考而非限制性的优选实施例进行了描述。本领域的技术人员可实现额外的实施例和改进，这些实施例和改进未具体阐述但是如随附的权利要求中所阐述地落入本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种电容器，包括：

阳极，其具有从所述阳极的第一表面延伸出来的阳极引出线；

电介质层，其在所述阳极上；

阴极，其在所述电介质上；

阳极引线，其包括阳极基底和从所述基底延伸且朝向所述阳极开口且位于包含所述基底的平面处的洞穴状阳极突起部分，其中所述阳极引出线与所述阳极突起部分电接触，所述洞穴状阳极突起部分的远离所述阳极的一侧是闭合的；以及

阴极引线，其包括阴极基底，其中所述阴极基底在侧表面上与所述阴极电接触，其中所述侧表面相邻于所述第一表面并且其中所述阴极基底和所述阳极基底共面。

2.根据权利要求1所述的电容器，其中所述阳极突起部分包括侧面和阳极平台。

3.根据权利要求2所述的电容器，其中所述阳极引线与所述阳极平台电接触。

4.根据权利要求1所述的电容器，进一步包括包覆所述阳极、所述阴极和至少一部分的所述阳极引线和所述阴极引线的非导电树脂。

5.根据权利要求4所述的电容器，其中所述树脂在所述阳极突起部分中。

6.根据权利要求5所述的电容器，其中所述树脂在所述阳极突起部分和所述阳极之间。

7.根据权利要求4所述的电容器，其中所述阳极引线和所述阴极引线围绕所述树脂的一部分缠绕。

8.根据权利要求1所述的电容器，其中所述阳极引线和所述阴极引线中的至少一个还包括空隙。

9.一种电气器件，包括权利要求1的电容器。

10.一种形成电容器的方法，包括：

提供引线框架，该引线框架包括阳极引线和阴极引线；

在所述阳极引线中形成洞穴状阳极突起部分，其中所述洞穴状阳极突起部分朝向所述阳极开口且位于包含所述阳极引线的基底的平面处，并且所述洞穴状阳极突起部分的远离所述阳极的一侧是闭合的；

提供电容耦合，其包括：

阳极，其具有从其延伸出来的阳极引出线；

电介质，其至少部分地包覆所述阳极；

以及

阴极，其至少部分地包覆所述电介质；

将所述电容耦合放置在所述引线框架上，其中

所述阴极与所述阴极引线电接触而所述阳极引出线与所述洞穴状阳极突起部分电接触；

使用非导电树脂将所述电容耦合、所述阳极引线的一部分和所述阴极引线的一部分包覆；以及

将超出所述树脂的所述阳极引线和所述阴极引线从所述引线框架分离。

11.根据权利要求10所述的形成电容器的方法，进一步包括将所述阳极引线弯曲以顺着所述树脂的外表面和将所述阴极引线弯曲以顺着所述树脂的另一外表面。

12.根据权利要求10所述的形成电容器的方法，其中所述阳极引出线通过焊接与所述洞穴状阳极突起部分连接。

13.根据权利要求12所述的形成电容器的方法，其中所述焊接是电阻焊接。

14.根据权利要求10所述的形成电容器的方法，其中所述洞穴状阳极突起部分通过挤压形成。

15.根据权利要求10所述的形成电容器的方法，其中所述树脂在所述洞穴状阳极突起部分内。

16.根据权利要求10所述的形成电容器的方法，其中所述树脂在所述阳极引线的边缘和所述阴极之间。

17.一种固态电解电容器，包括：

阳极主体，其具有阳极引线，该阳极引线包括洞穴状突起部分，其中所述洞穴状突起部分朝向所述阳极开口且位于包含所述阳极引线的基底的平面处；

电介质层，其包覆至少一部分的所述阳极主体；

阴极层，其包覆至少一部分的所述电介质层；

壳体，其实质上包覆所述阳极主体、所述电介质层和所述阴极层，所述壳体具有上侧和下侧，所述壳体包括可塑材料；

阳极接触件，其具有位于所述壳体的下侧上的接触部；

阴极接触件，其具有位于所述壳体的下侧上的接触部；

阳极导体，其将所述阳极主体连接至所述阳极接触件，至少一部分的所述阳极导体在所述壳体内部；在所述壳体内部的一部分的所述阳极导体朝向所述下侧拉出以接触所述阳极引线并且所述阳极导体的拉出部分在两个平面中具有曲率；所述阳极导体在所述壳体中距离上侧的距离与阴极导体相同；和

阴极导体，其连接至所述阳极主体的上侧上的阴极层并且在距离上侧与阳极导体相同的距离处从所述壳体中引出；所述阴极导体将所述阴极层连接至所述阴极接触件。