TW201419335A - 電解電容器及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種電解電容器，其包含：一電容部份，其包括捲繞之一陽極與一陰極箔，且一分隔件係設置在該等箔之間；一第一導電桿，其與該陽極箔連接；一第二導電桿，其與該陰極箔連接；一殼體，其容裝該電容部份、該第一導電桿與該第二導電桿且設有一開口；一密封材料，其嵌入該開口，該密封材料包括一第一與一第二孔；一第一導線，其在該第一孔內焊接在該第一導電桿上；一第二導線，其在該第二孔內焊接在該第二導電桿上；一第一絕緣填料，其填充在該第一孔與該第一導線之間且填料係以一多孔狀態被形成；及一第二絕緣填料，其填充在該第二孔與該第二導線之間且填料係以一多孔狀態被形成。
Description
在此說明之實施例係有關於一種電解電容器及其製造方法。
目前已有在電子裝置中使用之各種電容器。其中，對於利用高容量，與例如一中央處理單元(CPU)及大型積體電路(LSI)之一半導體裝置的一電力線連接及在一機載基板中裝設作為一用以補償瞬時電壓降之電容器而言，鋁電解電容器是較佳的。
該鋁電解電容器係藉由將分隔件捲入具有鋁作為一材料之一陽極箔及一陰極箔及將用以電氣地拉出各電極至外部之導電桿與該陽極箔及該陰極箔分別連接來製成。為了避免對該陽極箔或該陰極箔產生接觸電位差，最好使用與該陽極箔及該陰極箔之材料相同之一材料的鋁作為該等導電桿之一材料。
接著，將該導電桿之一端與一導線連接以完成在一電路板中之鋁電解電容器。為了以一良好狀況電氣連
接該鋁電解電容器與該電路板，使用具有低電阻之一銅線或一包銅鋼線，作為該導線。該鋁電解電容器係焊接在該電路板上，同時為了得到良好焊料濕潤性，事先以一錫層覆蓋該銅線之表面。
在此，為連接該等導線與上述導電桿，使用容易連接之電性焊接。在該電性焊接時，在該導線表面上之錫層熔化而再附接在該焊接部份之表面上且因此在該導線與該導電桿之焊接部份中形成一不確定厚度之錫層。機械應力是該錫層之固有性質，且應了解的是由該應力產生的被稱為一晶鬚之電鍍晶鬚在該錫層之表面上成長。
習知技術之例子係日本公開專利第2003-272963、2007-67146、2008-130782、2008-108865、2009-212175、2010-153712、2010-153713、2010-161277、2008-235322及2010-3811號公報及國際公報小冊第WO 2007/043181號。
因此，在一方面，本發明之目的係在一電解電容器及其製造方法中避免一晶鬚散布。
依據本發明之一形態，一種電解電容器，其包含：一電容部份，包括捲繞之一陽極箔與一陰極箔，且一分隔件係設置在該陽極箔與該陰極箔之間；一第一導電桿，其與該陽極箔連接；一第二導電桿，其與該陰極箔連接；一殼體，其容裝該電容部份、該第一導電桿與該第二
導電桿且設有一開口；一密封材料，其嵌入該開口，該密封材料包括一第一孔與一第二孔；一第一導線，其在該第一孔內焊接在該第一導電桿上；一第二導線，其在該第二孔內焊接在該第二導電桿上；一第一絕緣填料，其填充在該第一孔與該第一導線之間，該第一絕緣填料係以一多孔狀態被形成；及一第二絕緣填料，係填充在該第二孔與該第二導線之間，該第二絕緣填料係以一多孔狀態被形成。
10‧‧‧電解電容器
11‧‧‧第一導線
12‧‧‧第二導線
13‧‧‧殼體
13a‧‧‧開口
14‧‧‧密封材料
14a‧‧‧第一孔
14b‧‧‧第二孔
15‧‧‧套筒
17‧‧‧電容部份
21‧‧‧核心線；核心材料
22‧‧‧低熔點金屬層
23‧‧‧分隔件
24‧‧‧陽極箔
25‧‧‧陰極箔
27‧‧‧第一導電桿
27a‧‧‧平坦部份
28‧‧‧第二導電桿
28a‧‧‧平坦部份
31‧‧‧第一填料
32‧‧‧第二填料
33‧‧‧顆粒
40‧‧‧夾具
40a‧‧‧開口
A‧‧‧焊接部份
S‧‧‧空間；空腔
W‧‧‧晶鬚
圖1係依據一實施例之一電解電容器的立體圖；圖2係設置在依據該實施例之電解電容器中之一電容部份的立體圖；圖3係依據該實施例之電解電容器的橫截面圖；圖4係用以顯示製造依據該實施例之一電解電容器之一方法的平面圖；圖5係用以顯示製造依據該實施例之一電解電容器之方法的另一平面圖；圖6係用以顯示製造依據該實施例之一電解電容器之方法的立體圖；圖7係用以顯示製造依據該實施例之一電解電容器之方法的橫截面圖；圖8係用以顯示製造依據該實施例之一電解電容器之方法的另一橫截面圖；圖9係用以顯示製造依據該實施例之一電解電容
器之方法的放大橫截面圖；圖10係當使用絕緣發泡橡膠作為第一與第二填料時，一電解電容器之放大橫截面圖。
初步考慮
該晶鬚係錫之直線結晶且具有導電性。因此，當該晶鬚與該焊接部份之表面分開而附接在該電路板上時，恐有在該電路板上之電子組件的端子藉由該晶鬚互相電氣地短路及在該電路中產生故障之虞。
為了避免一晶鬚附接在一電路板上，已有人提出各種方法，但是仍有改良之空間。
例如，有人提出一種藉由以一熱固性樹脂覆蓋產生一晶鬚之一焊接部份，避免該晶鬚與該焊接部份分開之方法。但是，這具有該熱固性樹脂之材料成分溶解在該鋁電解電容器之內部電解液中且該鋁電解電容器之電氣性質、耐用性效能等劣化而偏離設計值的風險。此外，在這方法中，亦一定需要用以以該熱固性樹脂覆蓋該焊接部份之過多工時，而這會使製造一鋁電解電容器之程序複雜化。
此外，亦有人提出一種藉由在電性焊接前以一鹼性溶液沖洗該等導線或加熱該等導線來防止晶鬚產生之方法，但是並不保證這方法完全防止晶鬚產生。
又，亦有人提出一種藉由以一密封材料堵塞容
裝該陰極箔及該陽極箔之一圓柱形殼體之一開口且亦將配置在該密封材料中之孔的形狀作成讓該等導線通過，而不讓晶鬚通過該孔的方法。雖然這方法因為該等晶鬚在該孔被阻擋而可防止晶鬚在該電路板上散布，它不適合大量生產，因為具有呈一特殊形狀之一孔之密封材料需要訂製，這通常不是廣為流傳的方式。
又，亦人人提出一種藉由在該圓柱形殼體之一開口端與一電路板之間夾持一由聚矽氧橡膠構成之片材，避免一晶鬚落在該電路板上的方法。但是，如果該圓柱形殼體之開口端與該電路板之主要表面不平行，則不可在該圓柱體殼體與該電路板之間夾持一片材，使得這方法不能處理鋁電解電容器之所有實施結構。
此外，有人提出多種部份移除該等導線之錫層及在該等導線中配置一加大部份以避免晶鬚落在該電路板上的方法，但是所有方法只不過是增加步驟之數目而已。
(實施例)
以下參照圖式說明依據該實施例之一電解電容器。
圖1係依據一實施例之一電解電容器的立體圖。
該電解電容器10係一鋁電解電容器且具有第一與第二導線11與12，一由鋁構成之殼體13，及一密封材料14。
其中，該殼體13係呈具有一開口13a之一圓柱
形，且該密封材料14嵌入該開口13a中。雖然用於該密封材料14之材料沒有特別限制，但是在該實施例中使用例如異丁烯異戊二烯(IIR)之橡膠作為用於該密封材料14之材料。
在該密封材料14中，形成具有一大約由2mm至3mm之直徑的第一與第二孔14a與14b且該等第一與第二導線11與12分別穿過第一與第二孔14a與14b。
應注意的是該殼體13具有一設置在該電解電容器10中之電容部份。
圖2係設置在電解電容器10中之一電容部份的立體圖。
如圖2所示，藉由透過多數分隔件23捲繞一陽極箔24及一陰極箔25形成一電容部份17。該陽極箔24及陰極箔25均係一金屬箔，例如一鋁箔，且該等分隔件23係以一電解液浸漬之紙，且該電解液係藉由將例如一脒化合物及銨鹽之一電解質溶解於例如γ丁內酯及乙二醇之一溶劑中形成。
接著，將該陽極箔24及該陰極箔25分別連接於第一與第二導電桿27與28且將這些導電桿27與28分別連接於該等第一與第二導線11與12。
用於該等第一與第二導電桿27與28之材料沒有特別限制。但是，為了不相對具有鋁作為一材料之該陽極箔24或該陰極箔25產生接觸電位差，該實施例使用與該陽極箔24及該陰極箔25相同之材料的鋁作為用於該等第一與第二導電桿27與28之材料。
雖然該等第一與第二導電桿27與28之直徑沒有特別限制，但是該實施例使用與各個孔14a與14b(請參閱圖1)之直徑相同的大約由2mm至3mm作為這些導電桿27與28之直徑。
同時，由於在電路板中裝設該電解電容器10時該等第一與第二導線11與12係作為端子之部件，故使用具有一低電阻之一銅線或一包銅鋼線作為其核心線21。接著，為了在裝設時得到良好焊接濕潤性，在該核心材料21之表面上形成例如一錫層之一低熔點金屬層22。
該等第一與第二導線11與12具有比該密封材料14之第一與第二孔14a與14b(請參閱圖1)之直徑小的一大約由0.6mm至0.8mm之直徑。
為了連接該第一導線11與該第一導電桿27，使用比其他方法容易連接之電性焊接。類似地，該第二導線12及該第二導電桿28亦藉由電性焊接互相連接。
當以該方式使用電性焊接時，有時會如先前所述地在該第一導線11與該第一導電桿27之一焊接部份A中形成一晶鬚W。該晶鬚W係錫之直線結晶且具有一大約數百μm之長度及一大約數μm之直徑。
圖3係該電解電容器10之橫截面圖。
如圖3所示，該殼體13具有一以套筒15覆蓋之表面，且該套筒15具有聚酯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等作為一材料。接著，該殼體13將該電容部份17容裝於其中。
將該等第一與第二導電桿27與28分別穿過該密
封材料14之第一與第二孔14a與14b且該晶鬚W之一產生源的該焊接部份A係位在這些孔14a與14b內。
在此，當該晶鬚W由該等孔14a與14b落下且散布在該電路板上時，恐有藉由該導電晶鬚W在該電路板上之其他電子組件互相電氣地短路之虞。
因此，在該實施例中，該等第一與第二孔14a與14b分別填充第一與第二填料31與32，因此避免該晶鬚W之散布。
雖然該等第一與第二填料31與32之形狀沒有特別限制，但是該實施例使用多數顆粒33之一集合體為這些填料。該集合體係填充在該第一孔14a與該第一導線11之間的一間隙中，因此可避免該晶鬚W由該第一孔14a散布。類似地，該集合體係填充在該第二孔14b與該第二導線12之間的一間隙中，因此可避免該晶鬚W由該第二孔14b散布。
顆粒33之直徑沒有特別限制且顆粒33之直徑可設定為該等顆粒33進入該第一孔14a與該第一導線11之間的間隙及該第二孔14b與該第二導線12之間的間隙之程度。例如，如果在該第一孔14a與該第一導線11之間的間距係大約0.5mm，則可使用具有小於該間距之一大約0.1mm的直徑。
為了避免由於來自該密封材料14之揮發成物改變浸漬該等分隔件23(請參閱圖2)之電解液，最好使用與其他橡膠相比含有較少揮發成分之一例如異丁烯異戊二烯
(IIR)的一材料作為於該密封材料14之材料。此外，最好使用具有與含有較少揮發成分之該密封材料14相同之一材料的該等第一與第二填料31與32，防止由於來自這些填料31與32之揮發成分改變用於該等分隔件23之電解液。
作為以該方式含有抑制揮發成分之該等顆粒33，例如，有具有IIR作為一材料之顆粒橡膠的一集合體。
詳而言之，由於顆粒橡膠藉由本身彈性變形而壓抵在該第一孔14a或該第二孔14b之一內表面上，故它不易掉出這些孔14a與14b。因此，可以將該電解電容器10裝設在該電路板之一任意位置且有裝設該電解電容器10之一結構的較多選擇。
即使在顆粒橡膠掉出落在該電路板上時，該顆粒橡膠是絕緣的使得在該電路板上之其他電子組件不會藉由顆粒橡膠電氣地短路。
此外，由於在相鄰顆粒橡膠內形成一空間S，故變成可在電源接通時讓一由該電容部份17產生之氣體透過該空間逸出至外部。
接著，說明一製造該電解電容器10之方法。
圖4至9顯示一製造依據該實施例之電解電容器10的方法。
首先，如圖4之平面圖所示，該第一導線11係藉由電性焊接透過該焊接部份A與該第一導電桿27連接。類似地，該第二導線12係藉由電性焊接與該第二導電桿28連接。
接著，如圖5之平面圖所示，擠鍛該第一導電桿27之一末端，因此在該第一導電桿27中形成一平坦部份27a。然後，在一與這相同之方法中，亦在該第二導電桿28之一末端形成一平坦部份28a。
接著，如圖6之立體圖所示，藉由擠鍛等，分別機械地固定該等第一與第二導電桿27與28之各個平坦部份27a與28a在該陽極箔24及該陰極箔25上。然後，在這狀態下，透過該等分隔件23捲繞該陽極箔24與該陰極箔25，因此形成該電容部份17。
然後，以藉由將例如一脒化合物及銨鹽之一電解質溶解於例如γ丁內酯及乙二醇之一溶劑中形成之一電解液浸漬該電容部份17。
接著，如圖7之橫截面圖所示，使該等導電桿27與28分別穿過在該密封材料14中之孔14a與14b，藉此結合該密封材料14與該電容部份17以便放入該殼體13中。
接著，如圖8之橫截面圖所示，在一靠近該開口13a欲壓凹之點擠鍛該殼體13，因此將該密封材料14固定在該殼體13上。雖然有時以該套筒15覆蓋該殼體13以達到極性表示等目的，但是不一定要提供該套筒15。
然後，該等多數顆粒33填充各第一孔14a及第二孔14b且這些顆粒33係定義為該等第一與第二填料31與32。如前所述，該等顆粒33最好使用具有與該密封材料14相同之IIR的顆粒橡膠作為一材料以抑制來自該等顆粒33之揮發成分。
此外，由於各顆粒33可在填充時在各孔14a與14b中自由地移動，不必定位各填料31與32、該密封材料14及各導線11與12且因此簡化這程序。
該填充該等顆粒33時，最好使用一夾具40將該等顆粒33分別推入該第一孔14a及該第二孔14b。該夾具40具有一開口40a以便讓該第一導線11及該第二導線12通過且該夾具40具有分別比該第一孔14a及該第二孔14b之一內徑窄的一外徑。
使用該夾具40將該等顆粒33壓抵該第一孔14a及該第二孔14b之內表面，使該顆粒33不易掉出這些孔14a與14b。
詳而言之，由於作為該等顆粒33使用之顆粒橡膠具有高撓性，可減少該電容部份17(請參閱圖3)在以這種方式填充該等顆粒33時受到機械應力的風險。
如此，完成依據該實施例之電解電容器10之基本結構。
該實施例可避免藉由該等第一與第二填料31與32散布該晶鬚W，因此可減少藉由該晶鬚W互相電氣連接在該電路板上之其他電子組件之端子的風險。因此，將這電解電容器10使用於一電源供應電路及一CPU之一週邊電路可提高這些電路之信賴性。
可使用一般廣為流傳之現成產品，作為該密封材料14及該等第一與第二導線11與12，且不必使用訂製產品作為這些構件，因此有助於大量生產電解電容器10。
此外，不僅電解電容器製造者，而且具有其中裝設有一電解電容器之一電路板的製造者亦可使用以該第一填料31(請參閱圖9)填充該第一孔14a之程序，這擴大使用該實施例之途徑。
雖然在該實施例中已說明使用一電解液之一非固體鋁電解電容器，但是該實施例不限於此。例如，該實施例可應用於經具有一類似於上述結構之一導電聚電解質浸漬以便聚合等的一固體鋁電解電容器。
(其他實施例)
在以上說明中，該等顆粒33之集合體用於該等第一與第二填料31與32。但是，其中具有一空間之絕緣發泡橡膠亦可用於該等第一與第二填料31與32。
圖10係當使用絕緣發泡橡膠作為該等第一與第二填料31與32時該電解電容器10之一放大橫截面圖。可使用，例如，藉由混合一有機發泡成分與合成橡膠等獲得之橡膠，作為該發泡橡膠。
在這情形下，亦可藉由該等第一與第二填料31與32避免該晶鬚W之散布。此外，藉由在該發泡橡膠中之空腔S，亦可在充電及放電時透過在該發泡橡膠中之空腔S讓一由該電容部份17產生之氣體逸出至外部。
在此所述之所有例子與條件語言是欲達成教學之目的以協助讀者了解本發明及由發明人貢獻之觀念以便促進該技術，且欲被視為不受限於這些特別說明之例子及條件，且在說明書中之這些例子的編排方式也與顯示本發
明之優劣性無關。雖然本發明之實施例已詳細說明過了，但是應了解的是在不偏離本發明之精神與範疇的情形下，可對其進行各種變化、取代及更改。
10‧‧‧電解電容器
11‧‧‧第一導線
12‧‧‧第二導線
13‧‧‧殼體
14‧‧‧密封材料
14a‧‧‧第一孔
14b‧‧‧第二孔
Claims (10)
- 一種電解電容器，包含：一電容部份，其包括捲繞之一陽極箔與一陰極箔，且一分隔件係設置在該陽極箔與該陰極箔之間；一第一導電桿，其與該陽極箔連接；一第二導電桿，其與該陰極箔連接；一殼體，其容裝該電容部份、該第一導電桿與該第二導電桿且設有一開口；一密封材料，其嵌入該開口，該密封材料包括一第一孔與一第二孔；一第一導線，其在該第一孔內焊接在該第一導電桿上；一第二導線，其在該第二孔內焊接在該第二導電桿上；一第一絕緣填料，其填充在該第一孔與該第一導線之間，該第一絕緣填料係以一多孔狀態被形成；及一第二絕緣填料，其填充在該第二孔與該第二導線之間，該第二絕緣填料係以一多孔狀態被形成。
- 如請求項1之電解電容器，其中該第一填料及該第二填料係多數顆粒之一集合體。
- 如請求項2之電解電容器，其中該等顆粒係顆粒橡膠。
- 如請求項1之電解電容器，其中該第一填料及該第二填料係發泡橡膠。
- 如請求項1之電解電容器，其中該密封材料、該第一填料及該第二填料分別具有一相同材料。
- 如請求項1之電解電容器，其中該陽極箔、該陰極箔、該第一導電桿及該第二導電桿係分別由鋁所構成，且該第一導線及該第二導線分別具有一表面，其由一低熔點金屬層所形成。
- 一種製造一電解電容器之方法，該方法包含以下步驟：焊接一第一導電桿與一第一導線；焊接一第二導電桿與一第二導線；藉由透過一分隔件捲繞一陽極箔與一陰極箔而形成一電容部份；連接該陽極箔至該第一導電桿；連接該陰極箔至該第二導電桿；在設有一開口之一殼體中容裝該電容部份、該第一導電桿與該第二導電桿；將被形成有一第一孔與一第二孔之一密封材料嵌入該殼體之該開口且亦讓該第一導線與該第二導線分別通過該第一孔與該第二孔；填充一第一絕緣填料以便在該第一孔與該第一導線之間形成一多孔狀態；及填充一第二絕緣填料以便在該第二孔與該第二導線之間形成一多孔狀態。
- 如請求項7之製造一電解電容器之方法，其中多數顆粒 之一集合體被用於該第一填料及該第二填料之每一者。
- 如請求項7之製造一電解電容器之方法，其中發泡橡膠被用於該第一填料及該第二填料之每一者。
- 如請求項7之製造一電解電容器之方法，其中在焊接該第一導電桿與該第一導線之步驟中，該第一導電桿與該第一導線被電性焊接，且在焊接該第二導電桿與該第二導線之步驟中，該第二導電桿與該第二導線被電性焊接。
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