CN1272816C - 固态电容器及其制作方法 - Google Patents
固态电容器及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1272816C CN1272816C CNB008183899A CN00818389A CN1272816C CN 1272816 C CN1272816 C CN 1272816C CN B008183899 A CNB008183899 A CN B008183899A CN 00818389 A CN00818389 A CN 00818389A CN 1272816 C CN1272816 C CN 1272816C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- platform
- capacitor
- substrate
- main body
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 122
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 89
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 21
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 17
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 16
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 16
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 68
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 10
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000002153 concerted effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 150000003481 tantalum Chemical class 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/0029—Processes of manufacture
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及固态电容器技术。本发明试图提供一种改进了的电容器及制造这种电容器的方法,根据本发明的一个内容,所提供的制造固态电容器的方法中包括:提供导电衬底(109);在衬底表面形成多个包括阀作用材料的多孔主体(105),该主体的上表面远离衬底;在主体上形成电绝缘层;在绝缘层上形成导电阴极层;将衬底分割成各电容器部分,每一部分有一个主体和一个衬底,特点是主体远离衬底的末端有一个平台(106),它相对于末端其他区域局部抬高,在最终电容器中,平台成为阴极端子,而衬底则成为阳极端子。
Description
技术领域
本发明涉及固态电容器的领域。本发明尤其涉及这样一种电容器,其中起阀作用的粉末金属形成电容器的高度多孔的阳极主体部分,通过阳极主体的多孔结构形成绝缘电介质层,在电介质层上形成导电阴极层,然后该层电气连接到阴极端子,阳极主体电气连接到阳极端子。
背景技术
第5,357,399号美国专利说明书(Salisbury)描述了由烧结成钽衬底的多孔钽层同时制造多个这样的电容器的方法。即,对该钽层进行机械加工而形成每个电容器的阳极主体部分。在处理后,把顶板(衬底盖)粘接至经处理的阳极主体的顶端。该板形成一个盖,在对衬底/阳极主体/顶板夹层进行机械加工后,所述盖形成每个电容器的阴极端子。第9824442.9号英国专利申请涉及Salisbury方法的变化版,其中不需要作为每个电容器的阴极端子的衬底盖,从而优化了所生产的电容器的容积效率,从而增加了电容容量。
上述方法可以制造很小但高效的电容器。但是,电子线路板设计不断要求元件小型化和易装配,从而不断地需要电容器提高容积效率,减小线路板上的元件窗(或覆盖区)。尤其是,需要制造在线路板上的轮廓较低(在某些情况下厚度要小于1mm)的电容器的方法。
发明内容
本发明试图提供改进的电容器及制造这种电容器的改进方法。
根据本发明的一个方面,提供了一种制造固态电容器的方法,其特征在于包括:提供导电衬底;在衬底表面形成包括阀作用材料的多个多孔主体,每个主体具有远离衬底的上表面;在所述主体上形成电绝缘层;在加到主体的绝缘层上形成导电阴极层;将衬底分割成各个电容器部分,每个电容器部分包括一主体和衬底的一部分,其中在每个主体部分上远离衬底的末端区域设有一平台,所述平台相对于所述末端区域的其余部分局部抬高,所述平台在最终的电容器中提供阴极端子的位置,衬底部分提供阳极的位置。
平台可包括制成主体的起阀作用的多孔材料,或由其构成。此时,平台可以通过未加工的主体或主体与平台一起后烧结成形来形成。平台最好是通过主体的湿砂造型而形成。
另外,平台也可以通过对烧结主体的机械加工而形成。在另一方法中,平台是在预成形的主体上通过未加工地成形而形成。
在本发明的另一个方面,平台包括固体导电材料。此时,平台以平面框架或网格的形式加到主体的上端区域,随后形成为每个主体的平台。
在另一个方面,平台由以涂层或糊的形式添加的导电材料制成,上述涂层或糊固化而形成平台。
本发明的方法是包括用防护绝缘材料封装每个电容器的主体部分,且使衬底的外表面部分和平台的外表面部分裸露出来。
一般希望电容器上的阴极和阳极位于同一面或同一侧。因此本发明的另一方面把电导电桥加到每个电容器上,使阳极端子的位置在封装层的至少一部分上延伸。最好是,封装层加有电导电桥的这部分包括一个邻近阴极位置平台的区域,从而可把电容器的阳极和阴极端子触点作在每个电容器的同一侧对应于平台和邻近平台的封装区域处。电导电桥可以用加到电容器侧壁的导电端盖而形成,该端盖覆盖电容器的衬底端以及电容器的平台端的封装部分。在较好的设计中,电导电桥包括加到电容器相对侧壁的两个端盖,从而形成两个阳极端子触点,一个位于电容器的一侧,且覆盖电容器的平台端。
典型地,平台呈直线、圆型或椭圆形接片(tab)或台阶的形式。平台通常位于每个主体的远离衬底一端的中央。在某一实施例中,平台位于每个主体的远离衬底一端的一侧区域。
在本发明的另一方面,在每个阳极主体的远端形成两个或更多的局部抬高的平台,由此在每个主体上形成两个或更多的阴极端子位置。
通常,主体在衬底上以行和列的阵列排列,分割包括在本领域内常用的沿行和列进行切割。
最后的处理步骤通常是端接工序。它把与焊料相容的涂层加到每个平台的阴极端子位置和阴极端子位置上。端接工序包括:将导电糊液体涂到每个端子触点表面,且使该涂层固化。另外,或作为另一种方法,端接工序可以包括金属电镀,以在各个端子位置处形成一个或多个金属镀层。
本发明也试图提供结构新颖和有创意的电容器,可按照本发明的方法进行制造。
因此根据本发明的另一个方面,一种固态电容器,其特征在于包括:导电衬底;设置在衬底的一个表面上的包括阀作用金属的多孔主体;在阴极和阳极的自由表面上形成的电绝缘层;在阳极主体和阴极主体上的电绝缘层上形成的导电阴极层;其中所述主体具有远离衬底的上表面,所述上表面形成有相对于主体的邻近上表面局部抬高的平台,所述局部抬高的部分提供阴极端子的位置,所述衬底提供阳极端子的位置。
主体最好用一层绝缘保护材料封装,使衬底的外表面部分露出作为阳极位置,而使平台的外表面部分露出作为阴极位置。
电导电桥可从阳极的位置延伸到主体的封装表面部分,从而在被封装的主体部分上形成阳极端子触点的延伸部分。
最好,形成阳极端子触点的被封装表面部分毗邻相应于平台的阴极位置,从而可把至一印刷电路板的阳极和阴极端子触点作在电容器的同一侧。
电导电桥可包括加在每个电容器一侧的一个或多个导电端盖。这些盖可作为液体导电糊涂层来添加,例如浸渍。
抬高的平台部分可以通过浇铸衬底上的多孔主体而形成。浇铸可包括用阴模和冲压配置进行压制,或者,另外也可以通过对预成形的主体作机械加工而形成抬高的部分。
在较好实施例中,每个主体通常具有平坦的上表面,抬高部分为表面上的一个台阶状。该台阶通常位于上表面的中央,或者也可以位于上表面的某一侧区域。
制造方法中可进一步包括对裸露在外的阳极和阴极端子触点进行端接处理,该处理可促进电容器与电子线路的焊接。
典型的是,各主体在衬底上以行和列的阵列排列,分割包括沿行和列进行切割。
端接处理包括在每个端子触点表面液体地涂敷导电糊,然后使该涂层固化,另外也包括电镀、溅射涂敷或气相沉积至每个固化的涂层上,以形成各个端子的金属材料层。
该制造方法可包括对电容器端子部分的处理手段,从而促进阳极和阴极与电子线路板的电气连接。
阳极在衬底上可以行和列的阵列排列,分割包括沿行和列进行切割以分开各个电容,切割最好是沿垂直或基本垂直于衬底平面的平面进行。切割中包括磨削,比如用砂轮。
电容器主体可以用已加到衬底上的一层预先形成的起阀作用的多孔材料制成。可把预先形成的层机械加工成主体。
在分割前,衬底最好用能渗入各主体间的绝缘保护材料来处理,以包裹各主体的侧壁。分割工序包括沿注满保护材料的通道进行切割,从而留下围绕每个阴极部分的每个阳极和阴极主体的保护材料侧壁。该绝缘材料最好也覆盖各主体的上表面(不同于抬高部分)。或者,可使封装材料完全覆盖各主体。此时,封装材料的上层被去除(比如通过机械加工),以显露平台的阴极位置。
保护材料可以是树脂材料,以液态方式渗入,接着固化。合适的材料之一是环氧树脂。
端接涂层可包括这样一层材料,该材料包括在载体基质中固态分散的导电颗粒。该端接涂层还可包括金属镀层,如镍和锡层。
最好,具有同侧端子的电容器上的各个暴露的端子位置通常是共面的,这样,电容器就可以直立在一平面上,阳极和阴极接触该平面。这使得该电容器非常适用于放置并附着到电路板上。
阳极端子主体和阳极主体都可用已加到衬底上的一层预先形成的起阀作用的多孔材料制成。将起阀作用的金属粉末和粘合剂/润滑剂的未加工未烧结的混合物置于衬底上,就可以形成预制层。然后将未加工的混合物烧结,以将粉末熔入固态的多孔预制层中,在烧结前通过冲洗/溶解掉主体上的粘合剂以去除粘合剂/润滑剂。
预制层经机械加工可形成阳极端子主体和阳极主体。典型地,可利用纵向和横向磨削切割,以在衬底上产生直线阳极和阴极主体的网格,它们用对应于磨削切割路径的“道”而分开。自然,如有需要的话,可以用常规机械加工技术制成更为复杂的形状。
绝缘层可以是用起阀作用的金属氧化物制成的电介质层,可用常规的阳极化技术来添加,以使氧化物逐步达到所需厚度和完整性。在某一实例中,起阀作用的一层材料是钽,在主体上形成一层钽的五氧化物。
通过将阳极和阴极主体浸入先质溶液,比如硝酸锰溶液中就可形成阴极层。在主体上形成的硝酸锰层经加热可将硝酸盐氧化成锰的二氧化物。为达到最佳的阴极层,可能需要重复浸渍。
通常实行隔离切割以去除使每个电容器上的阳极和阴极端子部分桥接的所有阴极层材料。要做到这点很方便,沿着将各主体分开的通道作机器切割,从而衬底上的电容器未被切割。将各主体分开的通道穿过阴极层,因而也必然穿过绝缘电介质层。为了避免切割工序,在叠加阴极层前,阳极和阴极主体之间的衬底区域先放置防护层。
典型的是,端接工序包括施加第一个导电碳胶层,然后使其固化,然后施加第二导电银胶层,接着再固化。可用例如电淀积施加另一金属板。典型的有镍和锡层,锡/铅合金层,或添加金层。这提供了与焊料相容的电气连接用表面。
用机械加工比如磨削切割法分割衬底,若有必要的话,在衬底下面垫上一块硬板,以提供防止切割时损伤电容器的必要结构刚性。
制造电容器的材料典型的是具有阀作用的金属,尤其是钽,但其他起阀作用的材料并不排除在本发明之外,包括专业人士认为合适的金属氧化物或其他材料。
附图概述
下述仅是举例,并用有示意图来说明本发明的实用性。
在附图中:
图1A表示按照本发明的一部分衬底的侧视图。
图1B表示封装后一部分衬底的侧视图。
图2表示图1所示衬底部分一小块的透视图。
图3B和4A、4B、3B按照本发明制造的未完成和已完成的电容器。
图5A、5B、5C和5D分别表示按照本发明制造的已完成的电容器的仰视图、俯视图、侧视图及其剖面图。
图6A、6B、6C和6D分别表示按照本发明制造的另一个电容器的仰视图、俯视图、侧视图及其剖面图。
图7A至7C表示按照本发明的第二个实例正在加工的衬底的平面图。
图8表示用图7方法制成的电容器的剖面图。
图9A和9B表示按照本发明的第三个实例正在加工的衬底的侧视剖面图。
图10A至10D表示图9加工过程中的衬底的平面图。
图11表示按照本发明第三个实例制造的电容器的剖面图。
图12表示图11中电容器的平面,侧视和AA’剖面图。
图13按照本发明第四个实例的制造的电容器的剖面图。
图14表示按照本发明的电容器装在印刷线路板上的透视图。
图15表示带用现有技术制成的电容器和按照本发明第五个实例制成的电容器的PCB板的平面图。
本发明的较佳实施方式
第1个实例
如图1所示,是一种固态衬底,比方说0.25mm厚钽片10,衬底的上表面9覆盖着钽颗粒的分散物(未示出)。通过烧结,钽颗粒熔融进了钽片中,由此形成了种子(seed)层(未示出),然后将钽粉末和粘合剂/润滑剂的常规混合物压到种子层上。该种子层产生了机械键合力,从而加强了未加工(未烧结)的粉末与衬底的结合,然后将生粉混合物烧结,以形成互相连接的多孔的熔融钽颗粒方阵,粘合剂在烧结过程中被烧掉了,从而在实心薄片上形成了均匀的多孔钽层。
多孔混合物层经机械加工形成了呈行11和列(未示出)正交排列的通道图案,这样便在衬底上方形成了呈直线状的直立主体15阵列。主体15将形成最终电容器中的电容块,下文中称为阳极体,阳极体经机械加工在其上表面区域16上形成了台阶17。该台阶呈长方形。将形成电容器的阴极,台阶可用其他方法制成。比如压铸/模塑,尽管本实例采用机械加工。
然后对衬底及其直立的主体15阵列作常规阳极化处理,在钽衬底上及通过多孔的粉末冶金主体形成了很薄的TaO5电介质层(未示出)。重复作几次阳极化处理,以使电介质层达到足够深度及完整性。电介质层形成了绝缘层,在最终器件中产生电容量。
然后在衬底10和主体15上涂上形成阴极层的销酸锰溶液,溶液进入多孔的网状物中在电介质层上形成硝酸锰层。将硝酸锰放在含氧大气中加热。使硝酸锰氧化形成MgO2。涂布及加热步骤重复几次,以使导电层达到足够厚度及完整性。MgO2是导电的,可与最终电容器中的阴接头产生电接触。
将碳胶和银浆(如图3所示38)层分别涂到裸露的台阶17和主体的顶端。这些涂层可与最终电容器上的阴极端子产生良好的电接触。
将环氧树脂液体注入到行与列中,使其占据衬底上主体之间的空隙中,将盖子(未示出)放在主体顶端,与台阶17并置,以限制树脂只能位于台阶顶端的下方。树脂可以流经每个主体的表面16,但要防止覆盖台阶17。使树脂凝结,去除盖层,以形成如图1B所示的格局,其中树脂编号为18。
如图2所示分割衬底,以形成多个单个的电容器。分割方法是用细砂轮20沿直线进行切割,每次切割地是沿每行11的中心线,砂轮片与衬底平面相垂直。同样列切割沿每列的中心线进行。
切割好以后,形成多个未成品的电容器,其中之一34如图3所示。图3A表示未成品电容器的俯视图,显示了衬底35上划过的部分,图3B表示沿AA’线的侧视剖面图。阴极体15为树脂材料37所包围,每一主体上皆有银浆和碳胶层38。
如图4A和4B表示,电容器34的一端36被浸在液态银浆中,使该端套上端盖39。该涂层使电容器的衬底35和下表面40形成了电导电桥。
成品电容器是在阳极和阴极体裸露面39和41上涂以金属层。这可用已知的电镀和喷涂方法完成。在一个较好的布局中,先涂镍层,再涂锡一铅层。金属层可产生与焊料相容的表面,可使器件焊接到印刷线路板上。图5显示最终的电容器。
第二实例
图6表示根据本发明的另一种电容器100,每一个电容器上都有两个阳极端子101、102。在这两个阳极端子之间是阴极103。若在主体上表面区域104的中央部形成台阶也很好。另外,将电容器两端浸在银浆中形成两个端盖,最好也作最后(镍/锡)金属电镀,以形成可焊接接头。
这种设计构造的优点是在电容器的下方中部有一个阴极端子,两端各有一个阳极端子,这意味着电容器并不倾向于以不正确的方向安装在PCB板上,因为两端具有相同的极性。由于器体对极性不敏感,这使得自动装片更容易。
如图7A至7C所示,为制造本实例的步骤。图7A是钽衬底109的平面图,主体阵列用一层烧结的多孔钽制成,跟例1的方法非常相似。而且是用机械加工的方式制成主体105阵列。此时是4×4直线抬高主体105阵列。每一主体进一步作机械加工以去除主体抬高端两边区域107中的材料,从而在主体末端形成长方形的中央平台106。然后对衬底及其主体阵列作阳极化处理,以形成电介质层,然后作磁化处理以形成阴极导电层。作绝缘切割,重新形成电介质层,然后在主体的末端区域涂上碳胶和银浆层(如同例1)。这便形成如图7B所示的加有涂层的阵列。然后在主体的上端加盖(未示出),并且夹到位。夹在衬底和盖之间主体的空隙被注满液体树脂110(环氧)。然后使其固化。固化后除去盖,留下已封装主体阵列。每个的两边区域107覆盖有薄层封装材料,而中央平台未被封装。
然后将衬底分割成各个电容器单元,如图8所示为其中之一的剖面图。每个电容器都作端接工序,使阳极和阴极部分形成可焊触点。裸露的衬底表面115被喷射上Ni和Sn层作为保护层。在每一端面111和112,施加上附着胶(比如银浆)端盖113,端盖形成了电容器钽衬底109和下表面的116之间的电导电桥,因此在阴极端子103的同一侧形成了阳极端子117,端盖和平台106都涂上镍/锡层以形成可焊触点,位于焊接至PCB板上。
第三实例
如图9A及以下所示,第三实例是形成阴极平台特征的另一种方法。与实例1和2类似,一种实心衬底,比如0.25mm厚钽薄片310有一个上表面309,其上覆盖钽颗粒(未示出)分散体,通过烧结将颗粒熔融进钽薄片中,从而形成种子层(未示出),然后将钽粉末和粘合剂/润滑剂的常规混合物压进种子层中,种子层中产生机械键合力,从而加强生(末烧结)粉和衬底之间的结合力。然后将生粉烧结,形成互相连接的、多孔的熔融钽粉颗粒方阵。在烧结前通过冲洗/溶解工序,如PCT申请GB98/00023(发明者Ian Bishop)中所述,将粘合剂去除。这便在实心薄片上形成了均匀的多孔钽313层。
如图I0A所示,多孔混合物层经机械加工形成了以行312和列311排列的通道的正交图案,其结果在衬底上形成了抬高的直线主体315的阵列。主体315将形成最后电容器中的电容块,下文中称为阳极主体。
与例1和例2类似,对衬底与其抬高主体315阵列作常规阳极化处理,在衬底的钽中及穿过粉末冶金的多孔网格,形成了TaO5电介质薄层(未示出),阳极化处理可重复几次,以形成足够深的和完整的电介质层,电介质层形成电绝缘层,以产生最终器件中的电容量。
然后在衬底310和主体315上涂以形成阴极的硝酸锰溶液。该溶液进入多孔网格,在电介质层上形成硝酸锰层,在含氧大气中将硝酸锰加热,使其氧化,形成MgO2。涂布和加热工序可重复几次,使导电层达到足够深度和完整性。MgO2层是导电的,可与最终电容器中的阴极端子产生电接触。涂了锰化层之后,可沿阳极体之间的通道底部作常规绝缘切割,切割(比如说浅锯/磨削)去除了阳极体与钽衬底之间游离的MgO2搭连。若不去除则会导致最终电容器短路,从而报废。切割不可避免地去除了下面的绝缘电介质层,所以必须作“改造”工序,重新构造绝缘切割区域的TaO5层。
在裸露的上端区域分别涂上(比如说浸)碳胶和银浆(如图108中338所示)盖层,这些涂层可使最终电容器上的阴极端子形成良好的电接触。
在本实例中,不象实例1和实例2在每个主体上表面通过机械加工形成台阶17(图1B)或平台106(图7A),而是把一张平坦的合金框架320附着在上表面上,整个地形成台阶317,框架可用比如合金42(镍/铁)制成。框架由4条横条321、两条竖条边322组成。每一横条的一面沿其长度方向涂以银浆323。如图10C所示,该粘性表面使阳极体的正端并联在一起。如图所示,横向穿过每一主体上端的中心区域。使粘合剂固化,框架就固定在阳极体上,然后涂上盖层(未示出),使其夹住合金框架。在主体之间注入环氧树脂封装材料,并覆盖裸露的每一阳极体上表面,如图I0D所示,去除了盖层之后,框架是唯一没有涂树脂的部分。
然后将衬底分割成各个电容器,其中合金框架部分321形成了阴极平台,如图11所示。参照例3作端接工序,形成外部构造相同的电容器。
为了制成电容器,在阳极和阴极的裸露表面分别加上金属电镀层。这可用已知的方法如电镀和喷涂,在较好的构造中,先涂镍层,再涂锡层。金属电镀层产生与焊料相容的表面,可便于器件焊接到印刷线路板上。
最终构造如图12所示。
第4实例
形成阴极平台的另一种工序包括在阵列的阳极体上涂上一层导电糊,接下去的步骤跟例3相同,直到框架附着在主体阵列上为止。此时用模板将粘性导电银浆附着在每个阳极端面的中央部位,需附着几层银浆,以使阴极平台达到所需高度。一旦银浆固化后,按照例3中的步骤继续进行,只是导电糊代替了例3中的合金平台。图13表示电容器400,其中粘性块编号为401。
图14表示用例2至例4中任何一种方法制成的电容器501装在印刷线路板500上的透视图。PCB板上有U形正极轨道502和细长的负性轨道503,U型轨道与电容器504,505的阳极端相连,而细长轨道503与电容器的阴极平台接触表面(遮住了)相连。
第5实例
前面的实例已显示制造电容器的方法,每种方法中都只有一个阴极端子与一至二个阳极端子。用前面特别说明所述的方法,只是细节稍作改动,在阳极体上形成多个平台,从而产生具有阴极端子阵列的电容器。这也在本发明的范围内。图15显示一个PCB549,在其上靠近常规固态钽阳极电容器551处装了一个电容器550。电容器的两边有两个阳极端子552和553。这些接头对应了PCB板上阳极轨道554,555。在电容器的下边有4个阴极端子556,每一个接头都可用前文所述例1至例4中的方法制造,即:阳极体的机械加工;在阳极体上加上固态金属板;用导电糊块,这些接头对准PCB板上4个分开的阴极端子轨道557。
这里涉及的发明内容提供了制造低外形(薄)电容器特别有用的方法,该电容器上的接头可以设置在同一面上。
Claims (29)
1.一种制造固态电容器的方法,其特征在于包括:提供导电衬底;在衬底表面形成包括阀作用材料的多个多孔主体,每个主体具有远离衬底的上表面;在所述主体上形成电绝缘层;在加到主体的绝缘层上形成导电阴极层;将衬底分割成各个电容器部分,每个电容器部分包括一主体和衬底的一部分,其中在每个主体部分上远离衬底的末端区域设有一平台,所述平台相对于所述末端区域的其余部分局部抬高,所述平台在最终的电容器中提供阴极端子的位置,衬底部分提供阳极的位置。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于平台包括用以制成主体的多孔的阀作用材料。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于由未加工的主体或已烧结成形的主体来形成平台。
4.如权利要求3所述方法,其特征在于通过主体的湿砂造型而形成平台。
5.如权利要求3或4所述方法,其特征在于通过对烧结主体进行机械加工而形成平台。
6.如权利要求3至5中任一项所述的方法,其特征在于平台是通过在预形成的主体上未加工地形成平台而形成的。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于平台包括固体导电材料。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于平台以平面框架或网格的形式放置在衬底上的所述主体的上端区域,所述框架或网格随后形成每个主体的平台。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于框架或网格包括固体金属或金属合金薄片。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于由以涂层或糊的形式所加的导电材料来形成平台,所述导电材料固化而形成平台。
11.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于还包括用绝缘保护材料封装每个电容器主体部分,而让衬底的外表面部分和平台的外表面部分暴露出来。
12.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于把电导电桥加到每个电容器,所述电桥从阳极端子的位置延伸,以形成置于封装层一部分上的阳极位置的延伸部分。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于加有电导电桥的封装层的所述部分包括邻近阴极位置平台的区域,从而电容器的阳极和阴极端子的触点可作在每个电容器的同一侧上对应于平台及邻近平台的封装区域的端子处。
14.如权利要求12或13所述的方法,其特征在于由加到电容器部分的侧壁上的导电端盖来形成电导电桥,所述端盖覆盖电容器的衬底端以及电容器平台端的封装部分。
15.如权利要求14所述的方法,其特征在于电导电桥包括加在相对的侧壁上的两个端盖,由此形成两个阳极端子触点,一个位于电容器的一侧,并覆盖电容器的平台端。
16.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于平台采用直线.圆形或椭圆形接片或台阶的形式。
17.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于平台一般位于每个主体远离衬底一端的中央。
18.如权利要求1至16中任一项所述的方法,其特征在于平台位于每个主体远离衬底一端的一侧区域处。
19.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于以行和列构成的阵列的形式把所述主体设置在衬底上,且分割包括沿行和列进行切割。
20.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于端接工序包括把与焊料相容的涂层加到每个平台的阳极端子的位置以及阴极端子的位置。
21.如权利要求20所述的方法,其特征在于端接工序包括在每个端子触点的表面液体涂敷导电糊,并使该涂层固化。
22.如权利要求20或21所述的方法,其特征在于端接工序包括金属涂敷,以在各端子的位置处形成一层或多层金属。
23.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于在每个阳极主体的远端形成两个或更多的局部抬高的平台,从而在每个主体上形成两个或更多的阴极端子的位置。
24.一种固态电容器,其特征在于包括:导电衬底;设置在衬底的一个表面上的包括阀作用金属的多孔主体;在阴极和阳极的自由表面上形成的电绝缘层;在阳极主体和阴极主体上的电绝缘层上形成的导电阴极层;其中所述主体具有远离衬底的上表面,所述上表面形成有相对于主体的邻近上表面局部抬高的平台,所述局部抬高的部分提供阴极端子的位置,所述衬底提供阳极端子的位置。
25.如权利要求24所述的电容器,其特征在于所述主体被绝缘保护材料封装,使衬底的外表面部分露出作为阳极位置,而使平台的外表面部分露出作为阴极位置。
26.如权利要求25所述的电容器,其特征在于电导电桥从阳极的位置延伸到主体的封装表面部分,从而在被封装的主体部分上形成阳极端子触点的延伸部分。
27.如权利要求26所述的电容器,其特征在于形成阳极端子触点的被封装表面部分毗邻相应于平台的阴极位置,从而可把至一印刷电路板的阳极和阴极端子触点作在电容器的同一侧。
28.如权利要求26或27所述的电容器,其特征在于电导电桥包括加在每个电容器一侧的导电端盖。
29.如权利要求28所述的电容器,其特征在于电导电桥包括加在每个电容器两侧的两个或更多端盖。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9926975.5 | 1999-11-15 | ||
GBGB9926975.5A GB9926975D0 (en) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Solid state capacitors and methods of manufacturing them |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1423821A CN1423821A (zh) | 2003-06-11 |
CN1272816C true CN1272816C (zh) | 2006-08-30 |
Family
ID=10864534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB008183899A Expired - Fee Related CN1272816C (zh) | 1999-11-15 | 2000-11-15 | 固态电容器及其制作方法 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6813140B1 (zh) |
EP (1) | EP1230656B1 (zh) |
JP (1) | JP4405126B2 (zh) |
KR (1) | KR100675958B1 (zh) |
CN (1) | CN1272816C (zh) |
AT (1) | ATE266247T1 (zh) |
AU (1) | AU1402801A (zh) |
DE (1) | DE60010505T2 (zh) |
GB (1) | GB9926975D0 (zh) |
IL (1) | IL149541A0 (zh) |
WO (1) | WO2001037296A1 (zh) |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9824442D0 (en) * | 1998-11-06 | 1999-01-06 | Avx Ltd | Manufacture of solid state capacitors |
US6950300B2 (en) * | 2003-05-06 | 2005-09-27 | Marvell World Trade Ltd. | Ultra low inductance multi layer ceramic capacitor |
US7016180B2 (en) * | 2003-12-26 | 2006-03-21 | Tdk Corporation | Capacitor |
US6870728B1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-03-22 | Tdk Corporation | Electrolytic capacitor |
US8257463B2 (en) * | 2006-01-23 | 2012-09-04 | Avx Corporation | Capacitor anode formed from flake powder |
JP2007273710A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Nichicon Corp | 固体電解コンデンサ用素子の製造方法 |
JP4626556B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-02-09 | Tdk株式会社 | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
GB2450669B (en) | 2006-05-05 | 2012-03-21 | Cabot Corp | Tantalam powder and methods of manufacturing same |
US20080123251A1 (en) * | 2006-11-28 | 2008-05-29 | Randall Michael S | Capacitor device |
JP4915856B2 (ja) * | 2007-03-06 | 2012-04-11 | Necトーキン株式会社 | 固体電解コンデンサ |
JP5104380B2 (ja) * | 2008-02-15 | 2012-12-19 | 日本ケミコン株式会社 | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
US8430944B2 (en) * | 2008-12-22 | 2013-04-30 | Global Advanced Metals, Usa, Inc. | Fine particle recovery methods for valve metal powders |
US8279583B2 (en) * | 2009-05-29 | 2012-10-02 | Avx Corporation | Anode for an electrolytic capacitor that contains individual components connected by a refractory metal paste |
US8199461B2 (en) | 2009-05-29 | 2012-06-12 | Avx Corporation | Refractory metal paste for solid electrolytic capacitors |
US8441777B2 (en) | 2009-05-29 | 2013-05-14 | Avx Corporation | Solid electrolytic capacitor with facedown terminations |
US8218292B2 (en) * | 2009-07-31 | 2012-07-10 | Avx Corporation | Dry powder stencil printing of solid electrolytic capacitor components |
JP2011159659A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Nec Tokin Corp | 固体電解コンデンサ |
CN102768907A (zh) * | 2011-05-04 | 2012-11-07 | 佳邦科技股份有限公司 | 固态电容及其制作方法 |
GB2505566A (en) | 2012-08-31 | 2014-03-05 | Avx Corp | Iterative screening method for electrolytic capacitors |
US9916935B2 (en) | 2014-11-07 | 2018-03-13 | Avx Corporation | Solid electrolytic capacitor with increased volumetric efficiency |
US9837216B2 (en) | 2014-12-18 | 2017-12-05 | Avx Corporation | Carrier wire for solid electrolytic capacitors |
US9966196B2 (en) | 2015-03-23 | 2018-05-08 | Avx Corporation | Tantalum embedded microchip |
US11257629B2 (en) | 2018-02-12 | 2022-02-22 | KYOCERA AVX Components Corporation | Solid electrolytic capacitor for a tantalum embedded microchip |
CN111819016A (zh) | 2018-03-05 | 2020-10-23 | 全球先进金属美国股份有限公司 | 球形钽粉末、含其的产品以及其制造方法 |
KR102389784B1 (ko) | 2018-03-05 | 2022-04-22 | 글로벌 어드밴스드 메탈스 유에스에이, 아이엔씨. | 구형 분말을 함유하는 애노드 및 커패시터 |
US11222754B2 (en) * | 2018-11-19 | 2022-01-11 | KYOCERA AVX Components Corporation | Solid electrolytic capacitor for a tantalum embedded microchip |
EP3870382A1 (en) | 2018-12-12 | 2021-09-01 | Global Advanced Metals USA, Inc. | Spherical niobium alloy powder, products containing the same, and methods of making the same |
TW202106893A (zh) | 2019-07-19 | 2021-02-16 | 美商環球高級金屬美國公司 | 球形鉭-鈦合金粉末,包含彼之產品及製備彼之方法 |
US11448680B2 (en) | 2020-03-31 | 2022-09-20 | KYOCERA AVX Components Corporation | Screening method for electrolytic capacitors that maintains individual capacitor unit identity |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3588626A (en) * | 1969-04-10 | 1971-06-28 | Sprague Electric Co | Leadless solid electrolyte tantalum capacitor |
DE2631776C3 (de) * | 1976-07-15 | 1979-06-13 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Elektrolytkondensator |
US4599788A (en) * | 1984-07-13 | 1986-07-15 | Sprague Electric Company | Solid electrolytic capacitor manufacture |
JPH0389509A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Hitachi Aic Inc | 固体電解コンデンサ |
US5198968A (en) * | 1992-07-23 | 1993-03-30 | Avx Corporation | Compact surface mount solid state capacitor and method of making same |
US5357399A (en) | 1992-09-25 | 1994-10-18 | Avx Corporation | Mass production method for the manufacture of surface mount solid state capacitor and resulting capacitor |
EP0893808B1 (en) * | 1994-06-10 | 2003-08-06 | Avx Corporation | Preforms for the fabrication of surface mountable solid state capacitors and method for manufacturing said capacitors |
GB9824442D0 (en) | 1998-11-06 | 1999-01-06 | Avx Ltd | Manufacture of solid state capacitors |
EP1045410B1 (en) * | 1999-04-16 | 2007-01-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Anodic electrode for electrolytic capacitor and process of producing the same |
-
1999
- 1999-11-15 GB GBGB9926975.5A patent/GB9926975D0/en not_active Ceased
-
2000
- 2000-11-15 DE DE60010505T patent/DE60010505T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-15 US US10/130,096 patent/US6813140B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-15 AU AU14028/01A patent/AU1402801A/en not_active Abandoned
- 2000-11-15 KR KR1020027006235A patent/KR100675958B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-11-15 WO PCT/GB2000/004355 patent/WO2001037296A1/en active IP Right Grant
- 2000-11-15 CN CNB008183899A patent/CN1272816C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-11-15 IL IL14954100A patent/IL149541A0/xx not_active IP Right Cessation
- 2000-11-15 JP JP2001537754A patent/JP4405126B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-11-15 EP EP00976143A patent/EP1230656B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-15 AT AT00976143T patent/ATE266247T1/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE266247T1 (de) | 2004-05-15 |
WO2001037296A1 (en) | 2001-05-25 |
EP1230656A1 (en) | 2002-08-14 |
DE60010505T2 (de) | 2005-04-07 |
JP4405126B2 (ja) | 2010-01-27 |
IL149541A0 (en) | 2002-11-10 |
JP2003514385A (ja) | 2003-04-15 |
US6813140B1 (en) | 2004-11-02 |
CN1423821A (zh) | 2003-06-11 |
GB9926975D0 (en) | 2000-01-12 |
KR100675958B1 (ko) | 2007-02-01 |
KR20020079733A (ko) | 2002-10-19 |
AU1402801A (en) | 2001-05-30 |
DE60010505D1 (de) | 2004-06-09 |
EP1230656B1 (en) | 2004-05-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1272816C (zh) | 固态电容器及其制作方法 | |
CN1030359C (zh) | 固体电容器的成批生产方法及其制成的电容器 | |
CN1226759C (zh) | 固态电容器及其制造方法 | |
CN101627449B (zh) | 可嵌入到基板中的薄固态电解电容器 | |
CN1079169C (zh) | 半导体芯片封装件的制造方法 | |
CN1099711C (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
CN1178243C (zh) | 电容器 | |
CN1637975A (zh) | 具有电镀圆角面的片状固态电解电容器及其生产方法 | |
CN101065817A (zh) | 固体电解电容器及其制造方法 | |
CN1369098A (zh) | 固态电容器的制造 | |
KR100782590B1 (ko) | 다수의 고체 상태 캐패시터의 제조 방법 | |
CN1595563A (zh) | 固体电解电容器 | |
CN100382210C (zh) | 固体电子元件的制造 | |
JPS61159722A (ja) | 表面取付用の固体電解質コンデンサ | |
CN1372691A (zh) | 固态电容器及其制造方法 | |
CN1762185A (zh) | 电子部件的制造方法及电子部件 | |
JP6705641B2 (ja) | 固体電解コンデンサ | |
CN1637169A (zh) | 用于半导体器件的电镀方法 | |
CN1460274A (zh) | 固体电解电容及其制造方法 | |
CN2692838Y (zh) | 半导体器件 | |
CN1046817C (zh) | 片式厚膜无源组合元件 | |
CN1253961C (zh) | 介质滤波器及其生产方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20060830 Termination date: 20131115 |