CN219958797U - 一种片式固体电解电容器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种片式固体电解电容器，包括：电容元件；阳极终端，阳极终端包括连接层和阳极端板，阳极端板通过连接层与电容元件的正极连接；阴极终端，阴极终端包括阴极导电银层和阴极端板，阴极端板通过阴极导电银层与电容元件的阴极连接。本申请实施例的片式固体电解电容器采用无引线框架结构，提高了片式固体电解电容器的体积利用率，降低了电容器的ESL和ESR值，能够实现片式固体电解电容器小体积、极低ESL和ESR值，适合于超高密度封装和高频应用。

Description

一种片式固体电解电容器

技术领域

本申请涉及电容器技术领域，具体而言，涉及一种片式固体电解电容器。

背景技术

片式固体电解电容器具有高体积效率、高可靠性和高工艺兼容性等特点，是消费电子、汽车电子、航空航天和医疗器械等应用中最受欢迎的小型表面贴装电容器之一，对电子电路的微型化做出了重要贡献。

近年来，随着电子设备的微型化、功能集成化和应用高频化发展，尤其是便携式设备功能的不断增加和体积的不断缩小，设备内部的电路集成度越来越高，PCB板上的元件安装密度越来越大，电路的应用频率越来越高。这就要求片式固体电解电容器在体积缩小的同时，还必须具有等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)的高频特性。

传统的片式固体电解电容器采用引线框架作为电容元件载体，借助键合材料实现电容元件与外部引线的电气连接，形成电气回路，再通过模压封装，使功能性电容元件的不规则形状转化为非常适合于高速贴装的理想封装结构。然而，这种封装结构的电容器约50％的封装体积被导线连接和引线框架组件所占据，体积利用率较低，同时引线框架是一个感应环路，它增加了电容器的感抗和阻抗，不利于电容器的小型化、高频化发展。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种片式固体电解电容器，用以解决相关技术中采用引线框架式电容器体积利用率低、感抗和阻抗，大不利于电容器的小型化、高频化发展的技术问题。

本申请提供了一种片式固体电解电容器，其特征在于，包括：电容元件；阳极终端，所述阳极终端包括连接层和阳极端板，所述阳极端板通过所述连接层与所述电容元件的正极连接；阴极终端，所述阴极终端包括阴极导电银层和阴极端板，所述阴极端板通过所述阴极导电银层与所述电容元件的阴极连接。

本申的片式固体电解电容器采用无引线框架结构，提高了片式固体电解电容器的体积利用率，降低了电容器的ESL和ESR值，能够实现片式固体电解电容器小体积、极低ESL和ESR值，适合于超高密度封装和高频应用。此外，本申请的片式固体电解电容器，阳极端板通过连接层连接在电容元件的正极，在电容元件的阴极增加阴极端板，提高了电容器的整体强度；并且，连接层能够提升阀金属多孔体与阳极端板结合强度，避免阀金属多孔体与阳极端板产生相对滑移，如果产生滑移会导致不能进入自动化封装设备，存在封装困难的问题，导致成品规格不一致，提升了电容器的结构稳定性；通过在电容元件阴极连接阴极端板增加电容器整体强度的同时提升阴极终端平整性，此外也提高了电容器耐外界热应力、机械应力冲击的能力，提高了电容器的使用可靠性。

在一些实施例中，所述阴极端板嵌入所述阴极导电银层中。这样可以阻断形成在阴极导电银层表面的焊接镀层在制备过程中镀液向电容元件内部渗透，确保电容器性能可靠。

在一些实施例中，所述阴极终端还包括焊接镀层，所述焊接镀层连接在所述阴极导电银层的外侧。

在一些实施例中，所述阴极端板为以下任意一种：钽片、铌片、铜片、银片、金片、铁镍合金片。

在一些实施例中，所述阴极端板的厚度为0.1mm～0.4mm。

在一些实施例中，所述连接层是由浆料高温固化而成，其中所述浆料为以下任意一种：钽浆、铌浆、银浆、银钯浆。

在一些实施例中，所述电容元件包括阀金属多孔体、包覆所述阀金属多孔体表面的电介质层和包覆在所述电介质层表面的阴极层，其中所述阳极端板通过所述连接层与所述阀金属多孔体连接，所述阴极端板通过所述阴极导电银层与所述阴极层连接。

在一些实施例中，所述阴极层包括固体电解质、包覆所述固体电解质的碳涂层和包覆所述碳涂层的银涂层。

在一些实施例中，还包括：封装层，包覆所述电容元件，其中所述阳极终端和所述阴极终端暴露于所述封装层外。

在一些实施例中，在所述封装层靠近所述阳极终端一侧设置有正极极性指示带。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种片式固体电解电容器的立体图；

图2为本申请实施例提供的一种片式固体电解电容器的立体图，图中显示出电容器内部结构；

图3为本申请实施例提供的一种片式固体电解电容器的剖视图。

图中：1-电容元件，11-阀金属多孔体，12-电介质，13-固体电解质，14-碳涂层，15-银涂层，2-阳极终端，20-连接层，21-阳极端板，22-导电银层，23-焊接镀层，3-阴极终端，31-导电银层，32-阴极端板，33-焊接镀层，4-封装层，5-正极极性指示带。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1-图3，图1为本申请实施例提供的一种片式固体电解电容器的立体图；图2为本申请实施例提供的一种片式固体电解电容器的立体图，图中显示出电容器内部结构；图3为本申请实施例提供的一种片式固体电解电容器的剖视图。

本申请实施例提供一种片式固体电解电容器100，包括：电容元件1、阳极终端2和阴极终端3。

电容元件1可以封装在封装层4中，两端形成有正极和阴极。示例的，电容元件1可以呈长方体形状，包含阀金属多孔体11、包覆阀金属多孔体11表面的电介质层12和包覆在电介质层表面的阴极层，其中封装层4包覆阴极层。

阀金属多孔体11可以为长方体形海绵状，由钽、铌以及它们的导电氧化物或氮化物形成。

电介质层12可以由键合在阀金属晶片上的阀金属多孔体11通过电化学方法形成。

阴极层例如可以包含固体电解质13、包覆固体电解质13的碳涂层14和包覆碳涂层的银涂层15。其中，固体电解质13可以为二氧化锰、聚噻吩或聚吡咯中的任意一种。

可以理解的，电容元件1由内向外可以依次为阀金属多孔体11、电介质层12、固体电解质13、碳涂层14、银涂层15及封装层4。

阳极终端2和阴极终端3分别与电容元件1两端侧的正极和阴极连接，且暴露于封装层4，用于连接负载形成电气回路。一示例中，在封装层4靠近阳极终端2一侧设置有正极极性指示带5。

具体来说，阳极终端2包括连接层20和阳极端板21，阳极端板21通过连接层20与电容元件1的正极连接，连接层20连接在电容元件1和阳极端板21之间。示例的，阀金属多孔体11可以由高纯阀金属粉末经压制成型和预烧结处理后通过连接层20高温烧结键合在阳极端板21上。

连接层20可以是由浆料高温固化而成，其中所述浆料为以下任意一种：钽浆、铌浆、银浆、银钯浆。

阳极端板21可以为表面粗糙的钽片或铌片，厚度例如可以为0.2mm～0.5mm。

在阳极端板21的外侧还形成有阳极导电银层22和阳极焊接镀层33。阳极焊接镀层33可以为锡铅合金或纯锡。

可以理解的，阳极终端2由内向外依次为连接层20、阳极端板21、阳极导电银层22和阳极焊接镀层33。

阴极终端3包括阴极导电银层31和阴极端板32，阴极端板32通过阴极导电银层31与电容元件1的阴极连接。

示例的，阴极端板32可以为以下任意一种：钽片、铌片、铜片、银片、金片、铁镍合金片，厚度可以为0.1mm～0.4mm。

本申请实施例的片式固体电解电容器采用无引线框架结构，提高了片式固体电解电容器的体积利用率，降低了电容器的ESL和ESR值，能够实现片式固体电解电容器小体积、极低ESL和ESR值，适合于超高密度封装和高频应用。

此外，本申请实施例的片式固体电解电容器，阳极端板21通过连接层20连接在电容元件1的正极，在电容元件1的阴极增加阴极端板32，提高了电容器的整体强度；并且，连接层20能够提升阀金属多孔体11与阳极端板21结合强度，避免阀金属多孔体11与阳极端板21产生相对滑移，如果产生滑移会导致不能进入自动化封装设备，存在封装困难的问题，导致成品规格不一致，提升了电容器的结构稳定性；通过在电容元件阴极连接阴极端板32增加电容器整体强度的同时提升阴极终端3平整性，此外也提高了电容器耐外界热应力、机械应力冲击的能力，提高了电容器的使用可靠性。

在一些实施例中，上述阴极端板32嵌入阴极导电银层31中。示例的，在阴极端板32的两个相反的表面均形成有阴极导电银层31。这样可以阻断形成在阴极导电银层31表面的焊接镀层在制备过程中镀液向电容元件1内部渗透，确保电容器性能可靠。

上述片式固体电解电容器可以采用如下制备方法得到：

(1)取阀金属晶片，利用激光标刻设备在晶片表面阵列标刻规定尺寸和数量的长方形；

(2)利用点胶机在晶片表面标刻长方形的位置点上连接胶体形成连接层20；

(3)将高纯阀金属粉末压制成具有规定尺寸和重量的长方体，并进行预烧处理；

(4)将(3)中预烧处理后的阀金属长方体摆放在(2)连接胶体上，将载有阀金属长方体的晶片在高温、高真空条件下烧结，使晶片通过连接胶体(连接层20)和阀金属长方体熔融连接在一起作为电容器的阳极端板和长方体形海绵状阀金属多孔体，同时驱除长方体内的杂质并提高其机械强度；

(5)以阀金属多孔体11作为正极连接，通过电化学方法在烧结后的长方体表面形成电介质层12；

(6)在长方体电介质层12表面沉积一定厚度的固体电解质13；

(7)在固体电解质13表面通过浸渍、烘干方式依次涂覆碳涂层14和银涂层15，形成电容元件1；

(8)将载有电容元件1的阀金属晶片用多阵列封装设备模压封装，模压封装层4与电容元件1紧密贴合，并露出电容元件的阴极端；

(9)将电容元件阴极端涂覆阴极导电银浆，在阴极银浆上贴上与阴极尺寸相同的金属片作为阴极端板32，然后高温固化；

(10)在(9)贴有阴极端板32的阴极端再次涂覆导电银浆，使银浆包覆阴极端板32，然后高温固化；

(11)将阀金属晶片切割成仅阵列一列电容器的长条，并采用激光在模压封装层上标识正极极性带5；

(12)将阀金属晶片上的电容器沿着封装层切割成单个个体，并将电容器阳极端板21涂覆阳极导电银浆并固化，形成阳极终端导电银层；

(13)利用电镀方法在电容器阳极导电银层和阴极导电银层上分别涂覆锡铅合金或纯锡焊接镀层。

(14)将制备好的片式固体电解电容器进行老炼老化、高低温测量、电气测量等操作，剔除早期失效品，提高电容器可靠性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种片式固体电解电容器，其特征在于，包括：

电容元件；

阳极终端，所述阳极终端包括连接层和阳极端板，所述阳极端板通过所述连接层与所述电容元件的正极端连接；

阴极终端，所述阴极终端包括阴极导电银层和阴极端板，所述阴极端板通过所述阴极导电银层与所述电容元件的阴极端连接。

2.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其特征在于，

所述阴极端板嵌入所述阴极导电银层中。

3.根据权利要求2所述的片式固体电解电容器，其特征在于，

所述阴极终端还包括焊接镀层，所述焊接镀层连接在所述阴极导电银层的外侧。

4.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其特征在于，

所述阴极端板为以下任意一种：钽片、铌片、铜片、银片、金片、铁镍合金片。

5.根据权利要求4所述的片式固体电解电容器，其特征在于，

所述阴极端板的厚度为0.1mm～0.4mm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的片式固体电解电容器，其特征在于，

所述连接层是由浆料高温固化而成，其中所述浆料为以下任意一种：钽浆、铌浆、银浆、银钯浆。

7.根据权利要求6所述的片式固体电解电容器，其特征在于，

所述电容元件包括阀金属多孔体、包覆所述阀金属多孔体表面的电介质层和包覆在所述电介质层表面的阴极层，其中所述连接层连接在所述阳极端板和所述阀金属多孔体端部之间，所述阴极端板通过所述阴极导电银层连接在所述阴极层端部。

8.根据权利要求7所述的片式固体电解电容器，其特征在于，

所述阴极层包括固体电解质、包覆所述固体电解质的碳涂层和包覆所述碳涂层的银涂层。

9.根据权利要求1所述的片式固体电解电容器，其特征在于，还包括：

封装层，包覆所述电容元件，其中所述阳极终端和所述阴极终端暴露于所述封装层外。

10.根据权利要求9所述的片式固体电解电容器，其特征在于，

在所述封装层靠近所述阳极终端的一侧设置有正极极性指示带。