CN1820334A - 用于制造电容器的夹具、电容器的制造方法以及电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电容器制造方法，其中具有在其上形成的介电层的电导体用作一个电极，通过通电，包括通过恒定电流二极管进行的通电，形成将作为另一个电极的半导体层，并且提供了一种用于制造电容器的夹具，用于在两个或多个各具有在其表面上形成的介电层的电导体上通过通电形成半导体层，根据所述电导体的数量，所述夹具包括两个或多个电流注入型恒定电流源，所述电流注入型恒定电流源各具有与用于所述电导体的连接接线端串联电连接的输出。利用本发明的所述夹具，能够制造电容变化小的包括作为一个电极的半导体的电容器。

Description

用于制造电容器的夹具、电容器的制造方法以及电容器
相关申请的交叉引用
本申请是基于35U.S.C.第111(a)节提交的申请，根据35U.S.C.第119(e)(1)节，要求基于35U.S.C.111(b)条款于2003年7月17日提交的美国临时申请No.60/487,593和2004年2月10日提交的美国临时申请No.60/542,854的优先权。
技术领域
本发明涉及一种制造能获得稳定的电容表观(appearance)因子的电容器的方法，一种用于制造电容器的夹具，以及一种通过利用该制造方法或夹具制造的电容器。
背景技术
要求用于个人计算机等的CPU(中央处理器)的外围中的电容器抑制电压波动，并且为了减少通过高波纹电流时的热产生，要求电容器具有高电容和低ESR(等效串连电阻)。
通常，使用两种或多种铝或钽固体电解电容器。
这样的固体电解电容器由用作一部分(one part)电极(电导体)的在表面层中具有微孔的铝箔或在内部具有微孔的钽粉烧结体、在电极的表面层上形成的介电层，以及在介电层上设置的另一个(反)电极(通常为半导体层)构成。
关于利用半导体层作为另一个(反)电极形成电容器的半导体层的方法，例如，在日本专利1,868,722、1,985,056和2,054,506中说明了通过通电(energization)形成半导体层的一种方法。该方法是将具有在其表面上设置的介电层的电导体浸入半导体层形成溶液中，并在用作阳极的电导体与在半导体层形成溶液中制备的外部电极(阴极)之间施加电压(通过电流)，从而形成半导体层。
发明内容
如上所述，在具有在其上形成的介电层的电导体上通过通电形成半导体层的情况下，当在一个电导体上形成半导体层时没有问题出现，但是当处理两个或多个电导体时，单个电导体未必是均匀的，或者在电导体之间半导体形成速率可以变化。具体地说，当在多个电导体上同时形成半导体层时，流经电导体的电流的电流值的变化导致某些情况下在形成半导体层时电容器的制造不均匀，且这使得难以制造电容稳定的电容器。
例如，极端情况下，一个电导体出现故障(通常，短路的)，电流集中在该电导体上，结果，几乎没有电流流到其它电导体。
作为为了解决这些问题而集中研究的结果，本发明人发现，当通过对电导体施加恒定电流形成半导体层时，可得到具有小的电容变化的电容器。基于该发现实现了本发明。
也就是说，如下所述，本发明提供了一种用于制造电容器的夹具、一种电容器的制造方法以及一种电容器。
1.一种用于制造电容器的夹具，用于在两个或多个各具有在其表面上形成的介电层的电导体上通过通电形成半导体层，所述夹具包括两个或多个电流注入型恒定电流源，所述电流注入型恒定电流源各具有与用于所述电导体的连接接线端串联电连接的输出。
2.一种用于制造电容器的夹具，用于在两个或多个电导体上通过通电形成介电层和半导体层，其中所述夹具包括各具有与所述电导体的各连接接线端连接的阴极并各具有相互电连接的阳极的二极管，以及两个或多个电流注入型恒定电流源，所述电流注入型恒定电流源各具有与用于所述电导体的连接接线端电连接的输出。
3.如以上1或2所述的用于制造电容器的夹具，其中所述电流注入型恒定电流源由两个或多个各阳极电连接且各阴极用作输出的电流调节二极管构成。
4.如以上1或2所述的用于制造电容器的夹具，其中通过电缆电连接用于所述电导体的所述连接接线端和所述电流注入型恒定电流源的所述输出。
5.如以上2或3所述的用于制造电容器的夹具，其中所述夹具包括与所述电流调节二极管的各阳极电连接的接线端。
6.如以上1至4中任何一项所述的用于制造电容器的夹具，其中所述夹具还包括各阴极连接到各电导体的所述连接接线端的二极管，并包括与所述二极管的各阳极电连接的接线端。
7.如以上1、2、4或6所述的用于制造电容器的夹具，其中用于所述电导体的所述连接接线端具有插孔(socket)结构。
8.如以上1、2、4或6所述的用于制造电容器的夹具，其中用于所述电导体的所述连接接线端是金属片。
9.如以上1、2、4或6所述的用于制造电容器的夹具，其中用于所述电导体的所述连接接线端是通过印刷形成的箔状金属材料。
10.如以上2、8或9所述的用于制造电容器的夹具，其中用于所述电导体的所述连接接线端具有梳子形状。
11.一种制造电容器的方法，包括利用如以上1至10中任何一项所述的用于制造电容器的夹具。
12.一种制造电容器的方法，包括利用具有在其表面上形成的介电层的电导体作为一部分电极，并通过通电形成半导体层设置另一个电极，其中通过利用恒定电流源进行通电。
13.如以上12所述的制造电容器的方法，其中所述恒定电流源由电流调节二极管构成。
14.如以上11所述的制造电容器的方法，其中将在其上具有介电层并连接到用于制造电容器的所述夹具的用于电导体的各连接接线端的所述电导体浸入半导体层形成溶液中，并利用所述电导体侧作为阳极，利用在所述半导体层形成溶液中设置的电极作为阴极，通过通电形成所述半导体层。
15.如以上11所述的制造电容器的方法，其中通过利用相同的用于制造电容器的夹具进行在所述电导体的所述表面上所述介电层的形成和所述半导体层的形成。
16.一种通过利用以上11至15中的任何一项所述的方法制造的电容器组。
下面详细说明本发明的电容器的制造方法和用于制造电容器的夹具。
用于本发明的电导体的实例包括金属、无机半导体、有机半导体、碳、包括至少一种这些材料的混合物，以及通过在其表面层上层叠电导体得到的层叠体。
无机半导体的实例包括金属氧化物，例如二氧化铅、二氧化钼、二氧化钨、一氧化铌、二氧化锡和一氧化锆。有机半导体的实例包括导电聚合物，例如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和具有这种聚合物骨架的替代产品或共聚物，以及低分子配合物，例如四氰代二甲基苯醌(TCNQ)和四硫代并四苯的络合物，以及TCNQ盐。通过在表面层上层叠电导体得到的层叠体的实例包括在纸、绝缘聚合物、玻璃等上层叠上述电导体的层叠体。
在利用金属作为电导体的情况下，在使用前部分金属可经受至少一种选自碳化、磷化、硼化、氮化和硫化的处理。
不具体限制电导体的形状，可以是，例如箔、板、条或电导体本身形成为粉末接着成形后的形状或成形接着烧结后的形状。例如，可通过蚀刻以具有微孔，处理电导体的表面。在电导体形成为粉末后成形或成形然后烧结的情况下，通过适当选择成形时的压力，可在成形或烧结的制品内部产生微孔。并且，在电导体形成为粉末后，部分分别制备的输出引线布线可以与电导体一起成形，并且在成形部分外部的输出引线布线可用作电容器的一部分电极的输出引线。当然，输出引线也可直接连接到电导体。
本发明的在电导体的表面上形成的介电层的实例包括主要包括至少一种选自例如Ta2O5、Al2O3、Zr2O3和Nb2O5中的金属氧化物的介电层，以及在陶瓷电容器或薄膜电容器领域中常规已知的介电层。就主要包括至少一种选自金属氧化物的前一介电层而言，当通过电化学形成具有金属氧化物的金属成分的电导体形成介电层时，制造的电容器变成具有极性的电解电容器。在陶瓷或薄膜电容器领域中常规已知的介电层的实例包括在均由本申请人提交的JP-A-63-29919(这里使用的术语“JP-A”表示“未审查的已公开日本专利申请”)和JP-A-63-34917中说明的介电层。通过层叠两个或多个这些层，可以利用主要包括至少一种选自金属氧化物的介电层或者在陶瓷或薄膜电容器领域中常规已知的介电层。并且，主要包括至少一种选自金属氧化物的介电层和在陶瓷或薄膜电容器领域中常规已知的介电层的混合物可用作介电层。
用于本发明的电容器的反电极的实例包括至少一种选自有机半导体和无机半导体的化合物，但是这里通过以下将要说明的通电形成该化合物很重要。
有机半导体的特定实例包括这样的有机半导体，该有机半导体包括苯并吡咯啉四聚物和氯醌、主要包括四硫代并四苯的有机半导体、主要包括四氰代二甲基苯醌的有机半导体，以及主要包括通过对包括由下面的分子式(1)或(2)表示的重复单元的聚合物中掺杂掺杂剂得到的导电聚合物的有机半导体：
其中，可以相同或不同的R1至R4各自表示氢原子、具有1至6个碳原子的烷基团或具有1至6个碳原子的烷氧基团，X表示氧原子、硫原子或氮原子，仅仅当X是氮原子时R5存在，R5表示氢原子或具有1至6个碳原子的烷基团，并且各R1和R2对及R3和R4对可以相互结合形成环。
用于本发明的包括由分子式(1)表示的重复单元的导电聚合物的优选实例包括这样的导电聚合物，该聚合物包括由下面的分子式(3)表示的结构单元作为重复单元：
其中各R6和R7各自单独代表氢原子、具有1至6个碳原子的线形或支化的、饱和或不饱和的烷基团，或者当烷基团在任意位置相互结合时用于形成包括两个氧原子的至少一个5-、6-或7-元的饱和烃环结构的取代基。该环结构包括具有可被替代的亚乙烯基键的结构，以及可被替代的亚苯基结构。
包括这种化学结构的导电聚合物被充电，并在其中掺杂掺杂剂。不特别限制掺杂剂，可以利用已知的掺杂剂。
包括由分子式(1)、(2)或(3)表示的重复单元的聚合物的实例包括聚苯胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚噻吩、聚呋喃、聚吡咯、聚甲基吡咯，及其替代衍生物和共聚物。在这些聚合物中，优选聚吡咯、聚噻吩及其替代衍生物(例如，聚(3，4-亚乙基二氧噻吩))。
无机半导体的特定实例包括至少一种选自二氧化钼、二氧化钨、二氧化铅和二氧化锰的化合物。
当所用的有机或无机半导体的电导率为10-2至103S/cm时，制造的电容器可具有小ESR值，这是优选的。
通常，通过不进行通电操作的纯化学反应(例如，溶液反应、气相反应、固体-液体反应或它们的组合)，或通过通电或通过这些方法的组合形成半导体层。然而，本发明中，在半导体层的形成步骤中采用至少一次通电。在通过通电形成半导体层时，通过利用恒定电流源以施加电流，进行至少一次通电操作，从而可实现本发明的目的。
如果可构成能够对在其表面上具有介电层的电导体施加恒定电流的恒定电流电路，则该恒定电流源已足够。例如，优选由电路简单且可使得部件数量少的电流调节二极管构成恒定电流源。电流调节二极管可以是商业可得的电流调节二极管或者可以由场效应晶体管构成。
下面，主要参考利用电流调节二极管的例子说明恒定电流源，但恒定电流源并非限于此。
具体地说，电流调节二极管的阴极与其表面上具有介电层的电导体(一部分电极)串联电连接。制备溶液(半导体层形成溶液)，其中，如果需要，溶解用于在通电后形成半导体的原材料和上述掺杂剂。在该半导体层形成溶液中，浸入电导体，并在该半导体层形成溶液中设置的外部电极与电流调节二极管的阳极之间施加预定电压，结果，根据电流调节二极管(也可以选取电流调节二极管以供给特定的电流范围)的等级(电流标准)，恒定电流通过。在电导体的介电层上该电流形成半导体层。例如，当电导体是具有在其表面上形成的Ta2O5介电层并与输出引线接线端连接的钽烧结体，并且输出引线布线和电流调节二极管的阴极串联电连接时，可制造目标通电电路。这种情况下，对阳极和阴极施加电压，该阳极是电流调节二极管的阳极，该阴极是在半导体层形成溶液中设置的外部电极。在电流调节二极管中，当正向地施加规定范围内的电压时，预定的恒定电流通过。这里，通过选取电流调节二极管的等级或通过并联连接具有适当等级的两个或多个电流调节二极管，可以逐步改变电流值，因此，通过根据电导体的尺寸或形成的半导体的希望量选取电流调节二极管，可使任意范围内的恒定电流通过。
下面说明本发明的用于制造电容器的夹具，该夹具用于在两个或多个在其表面上各具有介电层的电导体上通过通电形成半导体层。
本发明的用于制造电容器的夹具包括电流注入型恒定电流源，并且用于各电导体的连接接线端电连接到各恒定电流源的输出。在通过利用电流调节二极管构成恒定电流源的情况下，该夹具具有这样的结构，例如，其中两个或多个电流调节二极管的各自的阳极电连接，并且用于电导体的连接接线端串联电连接到各电流调节二极管的阴极。图1是示意图，示出了用于制造电容器的板状夹具的一个实例。在绝缘衬底2上，平行设置并相互连接两个或多个电流调节二极管1。电流调节二极管1的各自的阳极(图中，1的顶端部分)电连接到在图左方的接线端3(下文中，有时该接线端称为“电流收集接线端”)。各阴极1a分别连接到用于各电导体的连接接线端4的一个端部，而各连接接线端4的另一个端部电开路。通过将具有在其表面上形成的介电层的电导体(没有示出)连接到各连接接线端(4)，实际使用具有图1的结构的夹具。
在另一个实施例中，用于在两个或多个各具有在其表面上形成的介电层的电导体上通过通电形成半导体层的本发明的用于制造电容器的夹具是这样的用于制造电容器的夹具，其中通过电缆电连接用于电导体的连接接线端和电流注入型恒定电流源的输出。例如，该夹具是这样的用于制造电容器的夹具，其中以相同方向对准并绝缘地设置各自通过将用于电导体的连接接线端串联电连接到电缆接线端而得到的两个或多个电子构件，通过布线，各电缆接线端还与各电流调节二极管的阴极连接，并且将电流调节二极管的互相电连接的各自的阳极连接到电流收集接线端上。
图2是示意图，示出了用于制造电容器的夹具的一个实例，包括通过布线连接到用于制造电容器的部分板状夹具的电流调节二极管组。在绝缘衬底2上，以相同的方向设置通过将用于电导体的连接接线端4串联连接到电缆接线端5而得到的两个或多个电子构件6。通过布线，将电流调节二极管1的各阴极1a连接到各电缆接线端5，并通过电路，将电流调节二极管组的阳极连接到接线端3。通过调整具有在其表面上形成的介电层的电导体(没有示出)的尺寸，然后将其连接到各连接接线端4，实际使用具有图2的结构的夹具。
在图1中，电流收集接线端和电流调节二极管存在于绝缘衬底的同一侧(前表面上)，但是电流收集接线端和电流调节二极管可以分别设置在绝缘衬底的相反侧，例如，通过在绝缘衬底中设置的两个或多个孔将电路连接到绝缘衬底的后表面，可在绝缘衬底的后表面上设置电流收集接线端。对于在连接接线端与电流调节二极管之间的布线，例如，可通过在绝缘衬底中穿孔设置对后表面的布线，并且可分别在绝缘衬底的相反表面上设置连接接线端和电流调节二极管。优选形成在绝缘衬底中的穿透的孔以得到通孔结构，因为印刷布线应用于通孔的内部，这有利于前表面与后表面之间的电连接。此外，图1中，在绝缘衬底的同一表面上设置电流调节二极管和连接接线端，但是，例如，可在后表面上设置连接接线端，并通过通孔将其连接到在前表面上设置的电流调节二极管的阴极部分。
下面说明通过利用上述用于制造电容器的夹具通过通电形成半导体层的方法。
在其表面上具有介电层的一个电导体用于调整尺寸，并连接到用于制造电容器的夹具的用于电导体的各连接接线端上，然后仅仅将各电导体浸入半导体层形成溶液中。随后，利用电流调节二极管侧作为阳极并利用在半导体层形成溶液中设置的外部电极作为阴极，通过通电可形成半导体层。
通过使电流在半导体层形成溶液中经过，在介电层上形成半导体层，其中在该半导体层形成溶液中，溶解用于在通电后形成半导体的原材料以及如上所述的可选添加的掺杂剂(例如，已知的掺杂剂，例如芳基磺酸或其盐、烷基磺酸或其盐，以及各种聚磺酸或其盐)。根据所用的电导体的种类、尺寸、质量、所形成的半导体层的希望厚度等，通电时间、半导体层形成溶液的浓度、pH和温度，以及通电电流和电压变化，因此，通过进行初步的实验预先确定这些条件。并且，通过改变通电条件，可多次进行通电。此外，为修复在电导体上形成的介电层的缺陷，可在半导体层形成的过程中的任意阶段(一次或多次)和/或最后阶段进行常规已知的再次电化学形成操作。
在半导体层形成溶液中设置的外部电极用作通电时的反电极，因此利用导电物质，特别是金属箔或片。优选利用电连接到至少一个电源部分的两个或多个外部电极并将其设置为使功率可均匀地分布到浸入半导体层形成溶液中的所有的大量电导体。
并且，如以下实例所述，在电导体的表面上形成的介电层中产生电学微缺陷后，通过本发明的方法可形成半导体层。
例如，如图3所示，当在图1和2所示的绝缘树脂板2的后表面上形成仅仅各自电连接到在前表面上的连接接线端4的电路，并且各电路的端部通过二极管8(优选整流二极管；阳极在用于电化学形成的电源接线端7的一侧上；在本发明中，当简称为“二极管”时，该词语不包括电流调节二极管)连接到在从前表面看时的右侧中设置的接线端7(下文中，有时称为“电源接线端”)时，可通过同样的夹具进行在连接到各连接接线端4的电导体表面上的介电层的形成和半导体层的形成，这是有利的。更具体地说，通过电化学形成在电导体的表面上设置介电层时，电流从在绝缘衬底2的后表面上存在的用于电化学形成的电源接线端7中通过，此后，在介电层上形成半导体层时，电流从绝缘衬底2的电源接线端7或从电流调节二极管组的电流收集接线端3通过，因此虽然用于电化学形成的电流值和用于形成半导体层的通电值不同，但可通过相同的夹具实现这些操作。
不具体限制在绝缘衬底上的电流收集接线端、电流调节二极管、二极管和电源接线端的设置，但优选有利于形成电路的设置。例如，它们都可设置在绝缘衬底的一个表面上，或者分开设置在两个表面上。具体地说，可以利用在绝缘衬底的一个表面上设置图1的半导体层形成电路而在相反表面上设置图3的用于电化学形成的电路的设置，或者在一个表面上设置图4的电路(半导体层形成电路和电化学形成电路的主要部分)而在相反表面上设置图5的电路(电化学形成电路的阳极侧公共布线)的设置。虽然图4和5中为了突出放大了连接接线端的尺寸，连接接线端4可以具有这样的尺寸，以使连接接线端4的底部表面可与绝缘衬底的底部表面结合。
下面说明通过利用用于制造电容器的该夹具在电导体表面上形成介电层和在介电层上形成半导体层的方法。
将一个电导体置于并连接到用于制造电容器的夹具的各连接接线端，然后将各电导体浸入电化学形成溶液中。随后，例如，可通过利用用于电化学形成的电源接线端作为阳极并通过利用在电化学形成溶液中设置的外部电极作为阴极，形成介电层。在电化学形成溶液中，溶解或悬浮常规已知的电解质，例如有机酸或盐(例如己二酸、乙酸、己二酸铵、苯甲酸)及无机酸或盐(例如磷酸、硅酸、磷酸铵、硅酸铵、硫酸、硫酸铵)。在考虑所用的电导体的种类、尺寸和质量及电容器的客观标准时，通过进行初步实验确定例如电化学形成温度、时间、电流值和电压的条件。在电导体表面上形成介电层后，停止用于电化学形成的来自电源接线端的电力供应，然后冲洗并干燥电导体。随后，以与上述形成半导体层的方法相同的方式，使电流从绝缘衬底的前表面上的接线端或从电流调节二极管组的接线端通过，因此可在具有在其上形成的介电层的电导体的介电层上形成半导体层。
本发明的连接接线端的实例包括插孔结构的连接接线端、金属板和由通过印刷技术形成的箔状金属材料构成的连接接线端。
在电导体具有条形或具有包括与其连接的引线的结构的情况下，通过将条形电导体或引线插入由金属材料形成以使连接接线端能与电导体电连接的插孔部分，插孔结构的连接接线端可用于与电导体连接。用于插孔部分的金属材料的实例包括金属和合金，该金属和合金包括至少一种选自铜、铁、银和铝的金属，并且可以用至少一种常规已知的镀敷，例如锡、焊料镀敷、镍镀敷、金镀敷、银镀敷和铜镀敷，表面镀敷该金属材料。
优选在其中平行排列各自包括金属插孔和覆盖该插孔的绝缘树脂部分的连接接线端的连接接线端组用作本发明的连接接线端。例如，在用于在印刷板上安装半导体元件的连接器之中，具有插孔部分和电连接到插孔部分的线性引线部分的连接器，其中引线部分机电地(electrically·mechanically)连接到下面将说明的在绝缘衬底上设置的电流注入型恒定电流源的输出。通过该连接器，可以电连接电导体和电流注入型恒定电流源。
作为另一个实例，设置不具有引线但具有将衬底内安装型(in-substrate fitting-type)接收部分电连接到插孔部分的结构的连接器。在这种情况下，将连接器的接收部分安装到具有在其上设置的电流注入型恒定电流源的绝缘衬底的输出布线部分中，从而可以通过连接器连接恒定电流源和电导体。
作为又一个实例，连接器可具有表面安装型结构，其中设置了连接器电连接到插孔部分的印刷电路接触部分。在这种情况下，例如，糊状焊料附着到印刷电路接触部分上，并且通过回流将印刷电路接触部分焊接到具有在其上设置的电流注入型恒定电流源的绝缘衬底的预定布线部分，可以连接连接器和恒定电流源。
在连接部分是金属片的连接接线端中，具有足够大的能够向其上连接电导体的尺寸的金属片用作连接部分。为了有利于与电导体的连接，优选使金属片表面经受至少一种镀敷，例如锡镀敷、焊料镀敷、镍镀敷、金镀敷和银镀敷。
如果金属片具有足够大的能够连接电导体的尺寸，则金属片的形状已足够。而且，如果以能够维持设置的电导体间隔的间隔(与设置的电导体间隔几乎相同的间隔)设置金属片，则金属片的设置已足够。
具体地说，在设置的各电导体之间的间隔足够宽的情况下，可将各金属片的形状做得像具有两个或多个齿部分的梳子，因此最初使用金属片时，进行将电导体连接到各金属片的梳状部分的一个齿部分并形成半导体层的一系列操作，并且从金属片去除电导体后，通过利用金属片在电导体上再次形成半导体层时，将电导体连接到各金属片的梳状部分的未用的齿部分，可重复该过程与齿部分的数量一样多的次数。这是高效的，因为电容器的制造过程不需要每次都从用于制造电容器的夹具的连接接线端部分去除连接剩余物(例如，电导体的引线布线剩余物、连接处的焊接剩余物)的操作，而在重复电容器的制造过程与金属片的梳状部分的齿部分的数量一样多的次数后，可一起去除连接剩余物。
在金属片用作具有在其上设置的稍后所述的电流注入型恒定电流源的绝缘衬底的连接接线端的情况下，当例如通过插入操作，将金属片附在并连接到衬底底部侧(形成使用中的下端的侧)，以从衬底的后表面扩展到前表面时，可通过在衬底的上侧中具有电极且在下侧中具有接收电极的普通电阻焊接机，将电导体连接到金属片，这是优选的。
通过印刷电路印刷连接接线端本身得到包括箔状金属材料并通过印刷形成的连接接线端，因此该方法的实例包括利用主要包括铜的材料或主要包括金属粉末和树脂的导电胶的方法。
为了得到与电导体的良好连接，优选地，连接接线端部分经受至少一种选自锡镀敷、镍镀敷、焊料镀敷、金镀敷、银镀敷等的镀敷。
与上述利用金属片作为连接接线端的情况类似地，在用于制造电容器的夹具上设置各自包括箔状金属材料并通过印刷形成以及与多个电导体连接的两个或多个连接接线端的情况下，如果电导体可以连接到连接接线端，则各连接接线端的形状已足够，并且如果以足以维持设置的电导体间隔的间隔(与设置的电导体的间隔几乎相同的间隔)设置连接接线端，则连接接线端的设置也已足够。具体地说，与利用金属片作为连接接线端的情况类似地，当设置的各电导体之间的间隔较宽时，可利用形状像梳子的连接接线端。
也优选形成连接接线端部分，以从衬底的前表面扩展到后表面，并且电连接前和后表面上的这些连接接线端。例如，在衬底底部部分的两个表面上印刷连接接线端部分，并且使得衬底底部部分的厚度部分通过利用导电胶等进行电连接，从而可在前和后表面上的连接接线端部分之间得到电导通。可选地，在衬底底部部分的两个表面上印刷连接接线端部分之前或之后，可在印刷部分或在印刷部分的附近设置通孔，通过在通孔的内部也应用印刷布线，可在前和后表面上的连接接线端部分之间得到电导通。
优选通过在绝缘衬底上绘制的电路的预定部分设置恒定电流源的方法，将包括箔状金属材料并通过印刷技术绘制的连接接线端连接到电流注入型恒定电流源，因为这很简单。
具有利用插孔结构和金属片的结构的连接接线端也落入本发明的范围。其实例包括具有包括衬底内安装型的接收部分和电连接到接收部分的金属片的结构的连接接线端，以及具有包括线性引线部分和电连接到引线部分的金属片的结构的连接接线端。例如，在前一种情况下，将上述接收部分安装到具有在其上设置的电流注入型恒定电流源的绝缘衬底的输出布线部分中，且电导体进一步连接到金属片，从而发挥了连接接线端的功能。在后一种情况下，将线性引线部分插入到在具有在其上设置的电流注入型恒定电流源的绝缘衬底中产生的通孔中，且电导体进一步连接到金属片，从而发挥了连接接线端的功能。
例如，可通过焊接、焊接后插入安装等，将连接电流调节二极管、二极管以及如果需要，各具有插孔结构或包括金属片的连接接线端连接到具有在其上形成的电路的绝缘衬底上，制造和使用本发明的用于制造电容器的夹具。用于绝缘衬底的材料的实例包括玻璃纤维环氧树脂、酰亚胺树脂和陶瓷。绝缘衬底的厚度优选为1至10mm，更优选为1.5至4.0mm，进一步优选为1.2至4.0mm，当使用这个厚度范围内的绝缘衬底时，可有利地确保良好的尺寸精度、即使在多次使用后的较小的变形和容易的可操纵性。
在本发明的电容器中，可在通过上述方法等形成的半导体层上设置电极层，以得到与电容器的外部输出引线(例如引线框架)的良好电学接触。
例如，可通过固化导电胶、镀敷、气相沉积金属或形成热阻导电树脂膜形成电极层。导电胶的优选实例包括银胶、铜胶、铝胶、碳胶和镍胶，可以单独使用或两种或多种结合使用这些导电胶。在使用两种或多种胶的情况下，可以使其混合或使其作为分离的层一个叠加在另一个上面。然后通过允许其处于空气中或加热下固化施加的导电胶。
导电胶主要包括树脂和例如金属的导电粉末，如果需要，可以包括溶解树脂的溶剂、树脂固化剂等。固化时溶剂散失。
对于导电胶中的树脂，可以使用各种已知的树脂例如醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、imidamide树脂、酰胺树脂、苯乙烯树脂和聚氨酯树脂。对于导电粉末，使用至少一种银、铝、金、碳、镍的粉末或主要包括此类金属的合金、表面层上具有此类金属的涂覆粉末，及其混合粉末。
通常包括的导电粉末的量为40至97质量％。如果含量小于40质量％，制造的导电胶的电导率不利地很低，而如果含量超过97质量％，导电胶发生胶粘力破坏，这不是优选的。在将上述用于形成半导体层的导电聚合物或金属氧化物粉末混合到导电胶后，可以使用导电胶。
镀敷的实例包括镍镀敷、铜镀敷、银镀敷和铝镀敷。气相沉积的金属的实例包括铝、镍、铜和银。
具体地说，例如，在反电极上依次层叠碳胶和银胶，然后用例如环氧树脂的材料模制该整体，从而制造电容器。该电容器可具有包括预先或后来连接到电导体的金属布线的引线。
例如通过树脂模型、树脂外壳、金属套外壳、树脂浸泡或层压膜为具有本发明的结构的电容器装套，从而完成为用于各种用途的电容器产品。
在这些电容器中，优选通过树脂模型装套的芯片电容器，因为可实现尺寸和成本的降低。
具体说明通过树脂模型为电容器装套的例子。将如上得到的电容器元件的部分导电层置于具有一对相反设置的端部部分的分别制备的引线框架的一个端部部分上，将部分阳极引线部分(为了调节尺寸，在切掉其末端后可以使用阳极引线)置于引线框架的另一端部部分上。在电或机械接合后，例如，通过固化导电胶接合前者和通过焊接接合后者，用树脂模制该整体而将引线框架的部分各端部部分留在外面，并且在树脂模型外部的预定部分切割并弯曲引线框架(当引线框架存在于树脂模型的底部表面上并且模制该整体而仅仅留下引线的底部表面或底部和侧表面未模制时，可以仅切割引线框架而不进行弯曲处理)，从而制造本发明的电容器。
如上所述切割引线框架，并最后形成电容器的外部接线端。其形状是箔或扁平的形状，并且用于该引线框架的材料是铁、铜、铝或主要包括此类金属的合金。引线框架可以部分地或整体镀敷有焊料、锡、钛、镍等。在引线框架与镀敷之间，可以设置例如镍和铜的底层镀敷。
在上述切割和弯曲步骤之后或之前，可通过这些不同的金属或合金镀敷引线框架。也可以在安装和连接电容器元件之前镀敷引线框架，并在模制后的任意时间再次镀敷引线框架。
在引线框架中，存在一对相反设置的端部部分，在端部部分之间设置间隙，从而各电容器单元的阳极部分和阴极部分彼此绝缘。
对于用于树脂模型装套的树脂的种类，可以使用用于模制固体电解电容器的已知的树脂，例如环氧树脂、苯酚树脂和醇酸树脂，但各树脂优选低应力树脂，因为当使用这样的树脂时，可以减轻模制时产生的在电容器单元上的模制应力。用树脂进行模制的生产机器优选传送机。
这样制造的电容器可以经受老化处理以修复在形成电极层时或在装套时引起的介电层的热的和/或物理的劣化。
通过施加预定的电压(通常在额定电压的2倍内)进行老化。根据电容器的种类和电容以及额定电压，老化时间和温度的最优值变化，并且通过进行实验预先确定最优值，但是考虑到施加电压的夹具的热劣化，老化时间通常从几分钟到几天，老化温度通常为300℃或更低。对于老化气氛，可以在降低的压力、大气压力和外加压力的任何一种条件下进行老化。并且，老化气氛可以是空气或例如Ar、N2和He的气体，但是优选地是水汽的气氛。当在包括水汽的气氛中进行老化，然后在空气或例如Ar、N2和He的气体中进行老化时，有时进行介电层的稳定化。也可以在水汽的气氛中进行老化，并且通过使电容器在150至250℃下空气中保持1分钟至10小时，去除多余的水含量后，进行老化。提供水汽的方法的实例包括通过利用加热从置于老化炉中的水池提供水汽的方法。
对于施加电压的方法，可以设计使任意的电流，例如直流、叠加在直流上的交流(具有任意波形)，以及脉冲电流通过。也可以在老化过程中停止施加电压一次，然后再施加电压。
因为可在恒定条件下形成半导体层，根据本发明制造的电容器的电容很稳定。结果，与常规产品相比，电容器组(同时制造的大量电容器)中的电容的变化很小。因此，在得到具有特定电容范围的电容器的情况下，提高了产量。
根据本发明制造的电容器组可用于数字器件，例如个人计算机、服务器、照相机、游戏机、DVD、AV设备和蜂窝式电话，以及例如各种功率源的电子器件中。
附图说明
图1是示意图，示出了根据本发明的用于制造电容器的夹具的一个实施例的结构；
图2是示意图，示出了根据本发明的用于制造电容器的夹具的另一个实施例的结构；
图3是示意图，示出了根据本发明的用于制造电容器的夹具的一个实施例的后表面的结构；
图4是示意图，示出了根据本发明的用于制造电容器的夹具的另一个
实施例的结构；以及
图5是示意图，示出了根据本发明的用于制造电容器的夹具的一个实施例的后表面的结构。
具体实施方式
参考实例更详细地说明了本发明，然而，本发明不限于这些实例。
实例1：
1.用于制造电容器的夹具的制造：
在长度为320mm，宽度为30mm和厚度为2mm的聚酰亚胺板2的一个表面(下文中，称为“前表面”)上，通过印刷布线形成连接用于电导体的如图1所示的连接接线端4(用示出了电导体的引线将连接到的位置的标记标明)与电流调节二极管1的各阳极，并在板的左侧(在该实例中，顶侧、底侧、左侧和右侧以图1为准)到达接线端3的电路。并且，在另一个表面(下文中，称为“后表面”)上，如图3所示，通过印刷布线形成仅电连接到前表面上的用于电导体的连接接线端的电路(当从前表面观察时，该电路经过整流二极管8(10D-1，由Nihon Inter ElectronicsCorporation制造)，到达右侧中用于电化学形成的电源接线端7)。这里，以均匀间隔设置60个用于电导体的连接接线端4。40μA或更低的电流调节二极管选自E-101L(产品代码：由Ishizuka Electronics Corporation制造)，并且通过焊接，将各电流调节二极管连接到板2上的固定位置(连接到用于电导体的连接接线端4的板中心侧和在左侧中到达接线端3的电路的阳极侧)。
2.电容器的制造
CV为80,000μF·V/g的钽烧结体(尺寸为4×3×1mm，质量为72mg，以及输出引线布线为0.29mmφ，其中从表面突出7mm的引线端部)用作电导体。为了防止溶液在随后形成半导体层的步骤中向上飞溅，将由四氟乙烯制成的垫圈附在引线布线上。在对准方向和高度的同时，通过焊接将这些电导体连接到上述制造的用于制造电容器的夹具的连接接线端。在制备共10片用于制造电容器的夹具(共连接了600个电导体)后，在框架(由金属制成的框架，支撑用于制造电容器的各夹具的左和右侧，其中左和右支撑部分相互电绝缘，左侧电连接到在夹具的前表面上存在的用于半导体形成的接线端，而右侧电连接到在夹具的后表面上存在的用于电化学形成的电源接线端)上设置夹具，其中可以7mm的间隔平行排列夹具。
首先对该框架进行将电导体部分和部分引线布线浸入包括0.1％磷酸水溶液的电化学形成槽中的处理，并通过利用在用于制造电容器的夹具的后表面上存在的用于电化学形成的电源接线端作为阳极，利用在电化学形成槽中设置的外部电极(钽板)作为阴极，通过在80℃下对电导体施加10V的电压10小时，进行电化学形成，从而在电导体上和部分输出引线上形成包括Ta2O5的介电层。然后从电化学形成槽中拉出该框架，用水冲洗并在100℃下干燥。
随后，多次重复对框架进行的将电导体部分交替地浸入包括20％钼酸钠(sodium molybdenum)水溶液的槽中和包括10％硼氢化钠水溶液中的处理操作，从而在介电层中产生微电缺陷部分。
此后，对框架进行将电导体部分浸入包括半导体层形成溶液(20％乙二醇和水的混合溶液，其中0.2M蒽醌磺酸钠和亚乙基二氧噻吩被充以足够大量的电以使不溶解部分存在)的槽(在该槽上层压钽箔，且该槽本身用作外部电极)中的处理，并通过利用在电流调节二极管侧中的接线端3作为阳极，利用外部电极作为阴极，在8V下使接线端3通过电流1小时，以形成半导体层。然后拉出框架，冲洗并在100℃下干燥。进一步对该框架进行将电导体部分浸入上述电化学形成槽中的处理，并在通过利用用于电化学形成的电源接线端对电导体施加7V的电压1小时的同时，在80℃下再次进行电化学形成。然后拉出框架，冲洗并在100℃下干燥。重复10次形成半导体层并再次进行电化学形成的该处理后，对该框架进行将电导体部分顺序浸入碳胶槽中然后浸入银胶槽中的处理，然后干燥，从而在半导体层上层叠电极层。
在形成电极层后，从用于制造电容器的各夹具去除各电导体。在具有锡镀敷表面的分别制备的引线框架的两个凸出部分上，将电导体的引线布线置于阳极侧并通过点焊接连接，将电导体的银胶侧置于阴极侧并通过银胶连接。此后，用环氧树脂模制除了部分引线框架外的该整体(在树脂模型外部的预定位置切割引线框架，然后弯曲该引线框架)，以制造尺寸为7.3×4.3×1.8mm的芯片电容器。在2.5V的额定电压下得到的电容器的电容为480μF，其电容分布是：在470至490μF的范围内的电容器的数量为469，在490至510μF的范围内的电容器的数量为85，在510至530μF的范围内的电容器的数量为4，在450至470μF的范围内的电容器的数量为39以及在430至450μF的范围内的电容器的数量为3。
比较实例1：
通过在8V下直接对电导体通过电流1小时而不插入本发明的用于制造电容器的夹具的同时，形成实例1中的半导体层，制造用于比较的电容器。用于比较的电容器的电容分布是：在470至490μF的范围内的电容器的数量为285，在490至510μF的范围内的电容器的数量为54，在510至530μF的范围内的电容器的数量为16，在530至550μF的范围内的电容器的数量为3，在450至470μF的范围内的电容器的数量为144，在430至450μF的范围内的电容器的数量为71，以及在380至430μF的范围内的电容器的数量为27。
由实例1和比较实例1的结果可以看出，在实例1中得到的电容器组具有明显窄于在比较实例1中得到的电容器组的电容分布。
实例2：
1.用于制造电容器的夹具的制造：
在长度为320mm，宽度为30mm和厚度为1.2mm的玻璃环氧板2的一个表面(称为“前表面”)上，通过印刷布线形成图4的电路，并且在另一个表面(称为“后表面”)上，通过印刷布线形成图5的电路。更具体地说，形成连接具有用于电导体的插孔结构的连接接线端4与电流调节二极管1的各自的阳极并到达在板左侧中的电流收集接线端3的电路，以及连接到在板前表面上的连接接线端，经过与调节二极管交替地平行排列的各整流二极管8并从通孔9到达在板的后表面上的用于电化学形成的电源接线端7的电路。所用的用于电导体的连接接线端是具有间隔为2.54mm的64针的倒角针DIP插孔结构的连接接线端(PCD插座399系列，由Tokiwa & Co.，Inc.制造)，并且通过在玻璃环氧板中设置与插孔对应的64个通孔，将插孔针插入通孔中，并通过焊接连接。40至70μA的电流调节二极管选自由Ishizuka Electronics Corporation制造的E-101L，并通过焊接连接各电流调节二极管。并且，由Nihon Inter Electronics Corporation制造的EP05DA40用作整流二极管，并通过焊接连接各整流二极管。
2.电容器的制造
CV为70,000μF·V/g的钽烧结体(尺寸为4.1×3×1.5mm，质量为115mg，以及输出引线布线为0.52mmφ，其一个端部的引线嵌入烧结体内4mm，而另一端部从表面突出10mm)用作电导体。为了阻止溶液在随后形成半导体层的步骤中向上飞溅，将由四氟乙烯制成的垫圈附在引线布线上。在对准方向的同时，将这样构成的电导体插入前面制造的用于制造电容器的夹具的连接接线端中。
在制备共10片用于制造电容器的夹具(共连接了640个电导体)后，在与实例1所用的框架相同的框架上设置夹具，其中可以11mm的间隔平行排列夹具。首先对该框架进行将电导体部分和部分引线布线浸入包括0.1％磷酸水溶液的电化学形成槽中的处理，并通过利用用于制造电容器的夹具的后表面上存在的用于电化学形成的电源接线端作为阳极，利用在电化学形成槽中设置的外部电极(钽板)用作阴极，通过在80℃下对电导体施加9V的电压10小时，进行电化学形成，从而在电导体上和部分输出引线上形成包括Ta2O5的介电层。然后从电化学形成槽中拉出该框架，用水冲洗并在100℃下干燥。随后，通过重复对框架进行的将电导体部分浸入包括2％亚乙基二氧噻吩的乙醇溶液的槽中的处理、拉出、搁置、将电导体部分浸入包括18％萘磺酸铁的乙醇溶液的槽中的处理、拉出、在40℃下搁置30分钟、将电导体部分浸入包括乙醇的槽中的处理，拉出并在80℃下干燥的一系列操作，在介电层上产生主要包括亚乙基二氧聚合物的微电缺陷部分。
此后，对框架进行将电导体部分浸入包括0.1％的乙酸水溶液的电化学形成槽中的处理，并通过利用用于制造电容器的夹具的后表面上存在的用于电化学形成的电源接线端作为阳极，利用在电化学形成槽中设置的外部电极(钽板)作为阴极，通过在80℃下对电导体施加8V的电压15分钟，再次进行电化学形成。随后，对该框架进行将电导体部分浸入包括半导体层形成溶液(20％乙二醇和水的混合溶液，其中溶解了饱和浓度或更低浓度的亚乙基二氧噻吩单体水溶液和蒽醌磺酸)的槽(在该槽上层压钽箔，且该槽本身用作外部电极)中的处理，并通过利用在电流调节二极管侧中的电流收集接线端3作为阳极，利用外部电极作为阴极，在11V下对电流收集接线端3施加电流30分钟，以形成半导体层。然后拉出框架，用水冲洗并进一步用乙醇冲洗，并在80℃下干燥。对框架进行将电导体部分浸入上述电化学形成槽中的处理，并在通过利用用于电化学形成的电源接线端对电导体施加7V的电压15分钟的同时，在80℃下再次进行电化学形成。然后拉出框架，用水冲洗并进一步用乙醇冲洗，并在80℃下干燥。在重复10次形成半导体层并再次进行电化学形成的该处理后，对该框架进行将电导体部分顺序浸入碳胶槽中和银胶槽中的处理，然后干燥，从而在半导体层上层叠电极层。
在形成电极层后，从用于制造电容器的各夹具去除各电导体。在具有锡镀敷表面的分别制备的引线框架的两个端部部分上，在切割并去除部分引线布线的同时，将电导体的引线布线置于阳极侧，并通过点焊接连接，并且将电导体的银胶侧置于阴极侧并通过银胶连接。此后，用环氧树脂模制除了部分引线框架外的该整体(在树脂模型外部的预定位置切割引线框架，然后弯曲该引线框架)，以制造尺寸为7.3×4.3×2.8mm的芯片电容器。在60℃下和90％RH下恒湿度槽中搁置该电容器24小时，然后在185℃下干燥10分钟，并对电导体施加3.5V的电压的同时在125℃下进行老化5小时。在2.5V的额定电压下得到的电容器的电容为680μF，其电容分布是：在720至645μF的范围内的电容器的数量为572，在720至750μF的范围内的电容器的数量为42，在750至780μF的范围内的电容器的数量为20，以及在645至610μF的范围内的电容器的数量为6。
比较实例2：
通过在11V下直接对电导体通过电流30分钟而不插入本发明的用于制造电容器的夹具的同时，形成实例1中的半导体层，制造用于比较的电容器。用于比较的电容器的电容分布是：在720至645μF的范围内的电容器的数量为351，在720至750μF的范围内的电容器的数量为25，在750至780μF的范围内的电容器的数量为2，在645至610μF的范围内的电容器的数量为157，在610至575μF的范围内的电容器的数量为88，在575至540μF的范围内的电容器的数量为13，以及在540至510μF的范围内的电容器的数量为4。
由实例2和比较实例2的结果可以看出，在实例2中得到的电容器组具有明显窄于在比较实例2中得到的电容器组的电容分布。
工业适用性
本发明提供了一种用于制造电容器的夹具和一种电容器的制造方法，其中通过使电流经过电流调节二极管形成半导体层。根据本发明，可得到具有窄的表观电容分布的电容器组。

Claims (16)

1.一种用于制造电容器的夹具，用于在两个或多个各具有在其表面上形成的介电层的电导体上通过通电形成半导体层，所述夹具包括两个或多个电流注入型恒定电流源，所述电流注入型恒定电流源各具有与用于所述电导体的连接接线端串联电连接的输出。
2.一种用于制造电容器的夹具，用于在两个或多个电导体上通过通电形成介电层和半导体层，其中所述夹具包括各具有与所述电导体的各连接接线端连接的阴极并各具有相互电连接的阳极的二极管，以及两个或多个电流注入型恒定电流源，所述电流注入型恒定电流源各具有与用于所述电导体的连接接线端电连接的输出。
3.根据权利要求1或2的用于制造电容器的夹具，其中所述电流注入型恒定电流源由两个或多个各阳极电连接且各阴极用作输出的电流调节二极管构成。
4.根据权利要求1或2的用于制造电容器的夹具，其中通过电缆电连接用于所述电导体的所述连接接线端和所述电流注入型恒定电流源的所述输出。
5.根据权利要求2或3的用于制造电容器的夹具，其中所述夹具包括与所述电流调节二极管的各阳极电连接的接线端。
6.根据权利要求1或4的用于制造电容器的夹具，其中所述夹具还包括各阴极连接到各电导体的所述连接接线端的二极管，并包括与所述二极管的各阳极电连接的接线端。
7.根据权利要求1、2、4或6的用于制造电容器的夹具，其中用于所述电导体的所述连接接线端具有插孔结构。
8.根据权利要求1、2、4或6的用于制造电容器的夹具，其中用于所述电导体的所述连接接线端是金属片。
9.根据权利要求1、2、4或6的用于制造电容器的夹具，其中用于所述电导体的所述连接接线端是通过印刷形成的箔状金属材料。
10.根据权利要求2、8或9的用于制造电容器的夹具，其中用于所述电导体的所述连接接线端具有梳子形状。
11.一种制造电容器的方法，包括利用权利要求1至10中任何一项所述的用于制造电容器的所述夹具。
12.一种制造电容器的方法，包括利用具有在其表面上形成的介电层的电导体作为一部分电极，并通过通电形成半导体层设置另一个电极，其中通过利用恒定电流源进行通电。
13.根据权利要求12的制造电容器的方法，其中所述恒定电流源由电流调节二极管构成。
14.根据权利要求11的制造电容器的方法，其中将在其上具有介电层并连接到用于制造电容器的所述夹具的用于电导体的各连接接线端的所述电导体浸入半导体层形成溶液中，并利用所述电导体侧作为阳极，利用在所述半导体层形成溶液中设置的电极作为阴极，通过通电形成所述半导体层。
15.根据权利要求11的制造电容器的方法，其中通过利用相同的用于制造电容器的夹具进行在所述电导体的所述表面上所述介电层的形成和所述半导体层的形成。
16.一种通过利用权利要求11至15中的任何一项所要求的方法制造的电容器组。
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