TW201812319A - 高效能且可靠的固態電解鉭質電容器及篩選方法 - Google Patents
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Abstract
揭示的是鉭質電容器，其在相較於既有的鉭質電容器時具有增進的體積效率、有效串聯電阻、有效串聯電感和高頻效能。也揭示了用於鉭質電容器的篩選過程以增進可靠性。
Description
本發明針對電子構件，更特定而言針對成群、堆疊或多陣列封裝(multi-array package，MAP)的電容器，以及篩選此種電容器的方法。
最近的科技進展導致需要舉例而言透過較高的包裝效率而使電子構件進一步迷你化。汽車、航空電子、軍事和太空探索等應用也需要有較佳的高頻效能和更穩健的可靠性。固態電解鉭質電容器乃廣泛用在基於其高效能和可靠性的領域。美國專利第7,161,797和7,449,032號(其整個內容併於此以為參考)揭示多陣列封裝(MAP)設計和製程，其製作之表面安裝的鉭質電容器具有高電容而有相對為小的封裝尺寸。
對於具有多個電容器元件的電容器而言，MAP設計裡的陽極和陰極仍需要有多樣的排列。
仍進一步需要有效率和正確的方法來篩選具有MAP設計和排列的電容器以便選擇最可靠者。
本發明於一方面乃針對鉭質電容器，其在包裝密度(體積效率)、電子效能和可靠性上優於先前的鉭質電容器。描述了高度可靠的固態 鉭質電容器及其製造方法。電容器的特色一般而言在於導電聚合物陰極、有效率的封裝建造(包括堆疊多個陽極電容器元件)、由於揭示的篩選過程而有高可靠性。也提供了用來測試此種電容器之效能的篩選過程。
於本發明某一方面，提供的是篩選具有單一或多個陽極並且具有多陣列封裝設計之電容器的方法。方法包括以下步驟：施加超過電容器之電壓額定的電壓、施加升高的溫度到電容器、測量電容器的直流(DC)洩漏電流、比較DC洩漏電流與預定的最大值。
於另一本發明某一方面，電容器建造成多陣列封裝(MAP)組態，其所包括的模製體包住至少二個電容器元件。電容器元件連接到至少一基板。基板可以與模製體形成平坦的表面。電容器元件皆具有電連接到陰極終端的陰極部分和電連接到陽極終端的陽極部分。
1‧‧‧固態芯塊或丸粒陽極本體
2‧‧‧陰極終端
3‧‧‧陽極終端
4‧‧‧內部電連接
5‧‧‧電絕緣黏著劑
6‧‧‧箱盒
7、7A‧‧‧外部連接
9‧‧‧電連接
10、10A‧‧‧電容器
16‧‧‧外部連接
110‧‧‧陽極終端
115‧‧‧鉭質電容器丸粒
120‧‧‧鉭質陽極線
125‧‧‧陰極終端
130a、130b‧‧‧基板部分
144‧‧‧模製樹脂本體
215‧‧‧鉭質電容器元件
220‧‧‧鉭質陽極線
225‧‧‧陰極終端
230‧‧‧基板部分
235‧‧‧陽極終端
240‧‧‧導電膏
245‧‧‧模製樹脂本體
250‧‧‧非導電的黏著劑
315a~315f‧‧‧鉭質電容器丸粒
320‧‧‧鉭質陽極導線
325‧‧‧陰極終端
325a‧‧‧第一部分
325b‧‧‧第二部分
330a‧‧‧陰極終端基板
330b‧‧‧陽極終端基板
335‧‧‧陽極終端
335a‧‧‧第一部分
335b‧‧‧第二部分
345‧‧‧模製樹脂本體
350、355‧‧‧隔離性環氧樹脂
360‧‧‧導電黏著性環氧樹脂
365‧‧‧導電陰極披覆
370‧‧‧非導電保護條
410‧‧‧二個電容器元件的平行排列
420‧‧‧三個電容器元件的平行排列
430‧‧‧二個電容器元件的堆疊排列
440‧‧‧四個電容器元件的堆疊排列
450‧‧‧六個電容器元件的堆疊排列
510‧‧‧多樣排列的設計描述
515~515c‧‧‧對應的俯視截面圖
520~520c‧‧‧對應的立體圖
800‧‧‧篩選過程
810~825‧‧‧篩選過程步驟
從以下搭配伴隨圖式而舉例的敘述，則可以有更仔細的了解。
圖1A顯示電容器的截面圖。
圖1B顯示圖1A之電容器的部分透明立體圖。
圖2A顯示MAP電容器的截面圖。
圖2B顯示圖2A之MAP電容器的部分透明立體圖。
圖3A和3B顯示範例性MAP電容器，其可以用於根據本發明的排列。
圖4A和4B顯示根據本發明某一方面的MAP電容器之多樣排列的部分透明立體圖。
圖5顯示根據本發明的MAP電容器之組態圖的範例。
圖6A顯示如圖5之520(a)所示的MAP電容器總成之具體態樣的側視截面圖。
圖6B顯示如圖5之515(a)所示的MAP電容器總成之具體態樣的更詳細俯視截面圖。
圖7顯示如圖5之515(b)所示的MAP電容器總成之具體態樣的更詳細俯視截面圖。
圖8A顯示根據本發明的MAP電容器總成之具體態樣的部分透明立體圖。
圖8B顯示圖8A之電容器總成的側視截面圖。
圖8C顯示圖8A之MAP電容器總成的俯視截面圖。
圖9A顯示根據本發明的MAP電容器總成之具體態樣的部分透明立體圖。
圖9B顯示圖9A之MAP電容器總成的側視截面圖。
圖9C顯示圖9A之MAP電容器總成的俯視截面圖。
圖10A顯示根據本發明的MAP電容器總成之具體態樣的部分透明立體圖。
圖10B顯示圖10A之MAP電容器總成的側視截面圖。
圖10C顯示圖10A之MAP電容器總成的俯視截面圖。
圖11顯示圖解流程圖，其描述根據本發明某一方面來製作鉭質電容器的過程。
圖12顯示根據本發明之篩選過程的圖解。
圖13顯示根據本發明某一方面而在多樣的電壓、升高的溫度下做直流洩漏電流(DC leakage current，DCL)篩選的衝擊圖。
圖14顯示DCL篩選對EE箱盒、150微法拉第、30伏特電容器之崩潰電壓的衝擊圖。
圖15顯示DCL篩選對EE箱盒、470微法拉第、16伏特電容器之崩潰電壓的衝擊圖。
在此提供的敘述是要使熟於此技藝者能夠製作和使用所述列出的具體態樣。然而，熟於此技藝者將輕易明白還有多樣的修改、等同者、變化、組合和替代選擇。任何和所有此種修改、變化、等同者、組合和替代選擇打算落在本發明由申請專利範圍所界定的精神和範圍裡。
特定詞彙僅是為了方便而用於以下敘述，並且不是限制性的。「右」、「左」、「頂」和「底」等字是指圖式中的參考方向。如用於申請專利範圍和說明書對應部分的「一」和「該」乃定義成包括一或更多個參考項目，除非另有特定陳述。這詞彙包括上面特定提及的字、其衍生字、類似含意的字。「至少一」一詞後面接著一列二或更多項目(例如「A、B或C」)意謂任何單獨的A、B或C及其任何組合。
在此揭示的是用於製造高可靠性之固態鉭質電容器的結構和過程。相較於先前的電容器，在此揭示之結構所產生的裝置具有較高的體積效率、較低的等效串聯電阻(equivalent series resistance，ESR)和較低的等效串聯電感(equivalent series inductance，ESL)。附帶而言，相關的過程則確保了產品的長期可靠性。
根據本發明之鉭質電容器以及篩選、檢視和/或另外測試鉭質電容器之效能的方法包括以下一或更多個特徵：
1.鉭(Ta)電容器元件(陽極)所做的處理是以導電聚合物來披覆陽極以形成陰極層。
2.根據本發明的電容器結構使用多陣列封裝(MAP)組態，而導致有較低的ESR和ESL。較低的ESR和ESL轉而導致有較優的高頻效能。
3.對於多陣列封裝(MAP)組態的裝置而言，根據本發明某一方面之電容器的高頻效能藉由以下方式而進一步改善：(i)在單一封裝中平行組裝多個陽極；或者(ii)將多個陽極堆疊到單一封裝裡，以有效降低ESR和ESL。
4.完成的電容器裝置和陣列是在升高的溫度、超過裝置額定電壓的電壓下做篩選，以達成特別的可靠性。
於根據本發明之電容器和/或電容器排列的具體態樣，鉭質陽極可以被陽極化以形成介電層，並且披覆了導電聚合物以形成預定厚度的鉭陰極。在披覆了石墨和銀膏以形成電流收集層之後，陽極然後可以準備做組裝。
電容器元件舉例而言使用美國專利第7,161,797和7,449,032號所揭示的多陣列封裝(MAP)過程(其整個內容併於此以為參考而彷彿完整列於此)而組裝在基板上的單一、雙重或多個陽極。於這些組態，任何單獨電容器中的陰極和陰極導線可以是或可以不是共用的。類似而言，任何單獨電容器中的陽極和陽極導線可以是或可以不是共用的。
圖1A和1B顯示範例性鉭質電容器。電容器包括鉭質電容器元件(其形成丸粒115)、鉭質陽極線120(其嵌埋於和電接觸著鉭質電容器 丸粒115的陽極部分)、陽極終端110(其電連接到鉭線120而提供在模製樹脂本體144之封裝外面的陽極連接終端，該本體可以包住鉭質電容器丸粒115)。也包括了陰極終端125，其電連接到電容器陰極並且提供在封裝外面的陰極連接終端。
如圖1A和1B所示，基板提供成基板部分130a和130b。基板部分130a定位成相鄰於電容器的陰極末端、在模製樹脂本體144的內部、具有多個彎曲部分或階梯設計、佔去模製樹脂本體144裡的體積。基板部分130b類似定位於模製樹脂本體144。
圖2A和2B顯示根據本發明某一方面的鉭質電容器，其使用作為根據本發明之多陣列封裝(MAP)組態的一部分。圖2A和2B所示的電容器包括鉭質電容器元件215(在此有時也稱為陽極、丸粒、鉭丸粒或鉭質電容器丸粒)和鉭質陽極線220(其嵌埋於和電接觸著鉭質電容器丸粒215的陽極部分)。陽極終端235電連接到鉭線220而提供在模製樹脂本體245之封裝外面的陽極連接終端，該本體可以包住電容器的本體。也包括了陰極終端225，其電連接到電容器陰極並且提供在模製樹脂本體245外面的陰極連接終端。導電膏240可以包圍和覆蓋至少部分的鉭質電容器丸粒215。非導電的黏著劑250可以用來將部分的鉭質電容器丸粒215附接於平坦的基板部分230，如在此所更詳細描述。
圖2A和2B的結構是建造在平坦的基板230上，而非如圖1A和1B是在內部、彎曲或階梯式基板130上，基板230藉此佔據較少的空間。進一步而言，相較於先前結構(例如圖1所示)，圖2A和2B所示的結構在封裝裡而在鉭丸粒和陽極、陰極終端之間能夠具有較短的電連接。據此， 如果鉭丸粒的尺寸在二種結構中是相同的，則本發明結構就定義而言將佔據較小的空間，藉此增加包裝密度和體積效率(亦即每單位體積的電容)。進一步而言，從此技藝所知的基本電磁學原理，相較於圖1的先前結構來看，圖2A和2B之發明結構中的較短電連接導致有較低的ESR和ESL並且改善了高頻效能。
可以使用作為根據本發明之部分的裝置、排列或過程的電容器排列乃顯示於美國專利第7,161,797號，其整個內容併於此以為參考而彷彿完整列於此。美國專利第7,161,797號描述表面安裝的電容器及其製作方法。圖3A和3B代表美國專利第7,161,797號所示的組態，並且分別顯示二個此種電容器10和10A。固態芯塊或丸粒陽極本體1包封在絕緣材料做的箱盒6中。陽極終端3和陰極終端2形成於箱盒6之一側上的表面安裝部分。做出的內部電連接4是從陰極終端2穿過箱盒6而到丸粒1的陰極上。電連接9、7或7A則做在關聯於丸粒1的陽極和箱盒6之外部的陽極終端3之間。電絕緣黏著劑5將丸粒1相鄰於陽極末端的部分連接到陽極終端3。外部連接16可以定位成沿著電容器之陰極末端的壁。外部連接7、7A藉由釋出箱盒6中的空間給較大的丸粒1而允許改善體積效率。
定位在基板上的二或更多個電容器元件(例如圖2A和2B所示的範例性電容器)可以堆疊和模製到單一板，而可以處理成單一封裝、裝置或單元。此種組態的範例示範於圖4A和4B，其顯示二個(410)和三個(420)電容器元件的範例性平行排列以及二個(430)、四個(440)、六個(450)電容器元件的堆疊排列。圖4A和4B之每個範例所示的電容器元件數目以及電容器元件位置不是要解讀成限制性的，並且祇是為了示範而已。
圖5顯示根據本發明之電容器元件呈多樣的平行(亦即邊靠邊)和堆疊組態之釋例性組態的不同視圖之範例。直行(510)提供多樣排列的設計描述。直行(515)提供對應的俯視截面圖。直行(520)提供對應的立體圖。
圖6A和6B顯示多陣列封裝(MAP)的多電容器元件排列(關於圖4A的410和圖5的515a、520a所示的組態)，顯示的包括二電容器元件(陽極)排列，而電容器元件平行(邊靠邊)的定位。電容器元件形成為鉭質電容器丸粒315a、b(單獨的陽極本體分開顯示成315a、315b)，而鉭質陽極導線320嵌埋於或另外結合或接合於並且電接觸著每個鉭質電容器丸粒315a、315b的陽極部分。模製樹脂本體345包封住電容器排列。陽極終端335電連接到陽極導線320並且提供在模製樹脂本體345之封裝外面的陽極連接終端。隔離性環氧樹脂350將電容器的陽極部分結合到陽極終端基板330b，其上表面已經至少部分披覆了隔離性環氧樹脂355。
導電陰極披覆365形成為包圍部分的鉭質電容器丸粒315a、315b，而留下暴露出鉭質電容器丸粒315a、315b的陽極部分。導電黏著性環氧樹脂360則將陰極365電結合到陰極終端325，而提供在模製樹脂本體345外面的陰極連接終端。導電黏著性環氧樹脂360也將陰極部分365結合到陰極終端基板330a。
圖6A和6B所示的電容器排列提供二電容器封裝，而電容器元件邊靠邊，其中電容器元件315a、315b至少分享了陽極終端335、陰極終端325、基板330a和330b、導電黏著性環氧樹脂360、隔離性環氧樹脂355。如於圖6A和6B，提供了陽極導線320和導電陰極披覆365。分享的基板330a、330b連同模製樹脂本體345在基板330a、330b之間的底表面則 形成電容器封裝的平坦下表面。基板330a、330b不占去模製樹脂本體345之內部裡的體積，就如同先前已知的電容器排列。除了其他的優點，這排列還允許更有效率的使用電容器體積以及有更平坦的封裝。
圖7顯示多陣列封裝(MAP)的多電容器排列(關於圖4A的420和圖5的515b和520b)，其包括三陽極平行排列。平行提供三個電容器元件315a、315b、315c。這排列類似於圖6A和6B所示的排列，但具有三電容器封裝，其中電容器元件315a、315b、315c至少分享了陽極終端335、陰極終端325、基板330a和330b、導電黏著性環氧樹脂360、隔離性環氧樹脂355。分享的基板330a、330b連同模製樹脂本體345在基板330a、330b之間的底表面則形成電容器封裝的平坦下表面。基板330a、330b不占去模製樹脂本體345之內部裡的體積，就如同先前已知的電容器排列。除了其他的優點，這排列還允許更有效率的使用電容器體積以及有更平坦的封裝。圖7之單獨電容器元件315a、315b、315c的側視截面圖會相同或類似於圖6A。
圖8A、8B、8C顯示根據本發明之電容器封裝的不同排列。於圖8A、8B、8C所示的排列，電容器元件315a和315b要比所示的其他電容器元件還寬，因此具有較大的表面積和占地面積，而堆疊在彼此的頂部上。也就是說，頂或上電容器元件315a堆疊在底或下電容器元件315b的頂部上。於這排列，電容器元件315a、315b的本體要比圖6A、6B、7所示的具體態樣還寬。基板330a、330b定位在模製樹脂本體345裡，而約在模製樹脂本體345的中間，並且在電容器元件315a、315b之間。
如圖8A、8B、8C所示，電容器元件315a、315b具有貼面 的導電黏著性環氧樹脂360，其將每個導電陰極披覆365接合到陰極終端基板330a。在電容器元件315a、315b的陽極末端部分，陽極終端基板330b的頂和底表面上披覆了非導電保護條370。絕緣黏著性環氧樹脂350將電容器元件315a、315b的陽極部分結合到保護條370。
大致L形的陰極終端具有沿著電容器封裝之陰極表面的第一部分325a和沿著電容器封裝的下表面而相鄰於陰極的第二部分325b。陰極終端325a、325b經由導電黏著性環氧樹脂360而電連接到每個陰極365。大致L形的陽極終端具有沿著電容器封裝之陽極表面的第一部分335a和沿著電容器封裝的下表面而相鄰於陽極的第二部分335b。這些組態允許有可做表面安裝的裝置。圖8A、8B、8C的排列提供堆疊的電容器元件，而仍有效率的利用可得的體積來做電容器封裝。
於另一具體態樣，如圖9A、9B、9C所示，提供的是四電容器元件排列(關於圖4B之440的排列，也顯示於圖5的515c和520c)。如圖9A、9B、9C所示，二個電容器元件315a和315b定位成平行/邊靠邊而在堆疊的頂或上列。附帶而言，二個電容器元件315c和315d定位成平行而在堆疊的底或下列。如圖9A、9B、9C所示，電容器元件315a和315c以及電容器元件315b和315d具有貼面的導電黏著性環氧樹脂360，其將每個導電陰極披覆365接合到陰極終端基板330a。在電容器元件的陽極末端部分，陽極終端基板330b在其頂和底表面上披覆了非導電保護條370。絕緣黏著性環氧樹脂350將電容器元件315a、315b的陽極部分結合到保護條370。
大致L形的陰極終端具有沿著電容器封裝之陰極表面的第一部分325a和沿著電容器封裝的下表面而相鄰於陰極的第二部分325b。陰 極終端325a、325b經由導電黏著性環氧樹脂360而電連接到每個陰極365。大致L形的陽極終端具有沿著電容器封裝之陽極表面的第一部分335a和沿著電容器封裝的下表面而相鄰於陽極的第二部分335b。這些組態允許有可表面安裝的裝置。圖9A、9B、9C的排列提供堆疊的電容器元件，而仍有效率的利用可得的體積來做電容器封裝。
圖10A、10B、10C顯示根據本發明的六電容器元件排列(關於圖4B的450，並且顯示於圖5的515c和520c)。如圖10A、10B、10C所示，三個電容器元件315a、315b、315c定位成平行/邊靠邊而在堆疊的頂或上列。附帶而言，三個電容器元件315d、315e、315f定位成平行/邊靠邊而在堆疊的底或下列。如圖10A、10B、10C所示，電容器元件315a和315f、電容器元件315b和315e、電容器元件315c和315d具有貼面的導電黏著性環氧樹脂360，其將每個導電陰極披覆365接合到陰極終端基板330a。在電容器元件的陽極末端部分，陽極終端基板330b在其頂和底表面上披覆了非導電保護條370。絕緣黏著性環氧樹脂350將電容器元件315a、315b的陽極部分結合到保護條370。
大致L形的陰極終端具有沿著電容器封裝之陰極表面的第一部分325a和沿著電容器封裝的下表面而相鄰於陰極的第二部分325b。陰極終端325a、325b經由導電黏著性環氧樹脂360而電連接到每個陰極365。大致L形的陽極終端具有沿著電容器封裝之陽極表面的第一部分335a和沿著電容器封裝的下表面而相鄰於陽極的第二部分335b。這些組態允許有可表面安裝的裝置。圖10A、10B、10C的排列提供堆疊的電容器元件，而仍有效率的利用可得的體積來做電容器封裝。
圖11顯示製造根據本發明之裝置的釋例性流程圖。電容器元件是在粉末加壓和燒結、介電質形成、聚合物披覆、形成石墨和Ag層之後而製成。單一或多個電容器元件然後組裝和/或堆疊，並且模製成包和/或塊，其後續加以切片而形成單獨的裝置。陽極和陰極終端是將金屬層鍍覆到裝置上而形成。過程可以概括如下：
(a)加壓和燒結鉭金屬粉末以形成燒結的鉭質陽極丸粒。
(b)介電質形成過程在鉭質陽極丸粒的表面形成介電質。電容器介電質的形成一般而言是將陽極材料加以陽極氧化而在陽極本體的表面上形成氧化物層(譬如Ta變成Ta2O5)。
(c)鉭質陽極的處理是將陽極披覆上導電聚合物以形成陰極層。
(d)陽極然後披覆了石墨和銀膏以形成電流收集層。
(e)電容器元件組裝和模製到基板上。
(f)將電容器元件切片以形成單獨的電容器元件。
(g)將終端鍍覆到單獨的電容器元件上。
(h)在老化和測試之後，電容器可加以篩選以確保產品的品質和可靠性。這是藉由在升高的溫度下施加高於電壓額定的預定電壓而完成。預定的電壓範圍舉例而言可以是選自額定電壓之約130%到約250%的範圍。升高的溫度較佳而言可以是在約攝氏85度到約攝氏150度的範圍。如果零件(經篩選的裝置)所顯示的DC洩漏電流(DCL)低於衍生自在升高溫度下所測量之群體統計分析的預定值，則該等零件視為通過篩選過程。
圖12顯示根據本發明的釋例性篩選過程800。正被篩選的電容器在升高的溫度環境下以超過其電壓額定(Vr)的電壓來加以偏壓 (810)。在這些條件下的預定時間之後，如果電容器的DC洩漏電流(DCL)不超過預定的最大值，則電容器通過篩選(815)。通過的電容器做視覺檢視和包裝以供運送(820)。替代選擇而言，DCL超過最大值的電容器則視為未通過篩選並且加以毀棄(825)。
在升高溫度下做篩選的優點包括篩選是更敏感和有效率的，因為洩漏電流一般而言隨著溫度增加而變得更高。在篩選過程期間，當施加的電壓接近或超過其崩潰電壓時，這避免篩選的零件有過度應力。
雖然DCL篩選已經在相關產業中使用達到某種程度，不過已經發現在升高溫度下做篩選而同時也施加夠高之電壓的組合則產出尚不會預期的驚人正面結果。也就是說，這過程不僅篩選出正被測試之裝置的「弱」群體比例，該過程也讓剩餘的群體(「通過」群體)更加穩健和抵抗電應力，藉此明顯增進裝置之「通過」群體的可靠效能。
發明概念的低ESR/ESL優點示範於範例1。增進的可靠性好處則示範於範例2、3、4。
範例1：170微法拉第、額定16伏特的Ta陽極披覆了導電聚合物以形成陰極層。陽極然後披覆了石墨和銀膏以形成電流收集層。陽極使用多陣列封裝(MAP)過程而組裝在基板上。二個陽極藉由堆疊而連接(舉例而言例如圖8A、8B、8C所示)以製出330微法拉第、16伏特的電容器。在重熔處理、老化、電流和電壓突波、視覺檢視、在30伏特和攝氏125度下做DCL篩選之後，完成的電容器具有小於15毫歐姆的ESR值和在20百萬赫茲下小於2.3奈亨利的ESL。這裝置的ESR效能遠優於其單一陽極對應物，後者具有25毫歐姆的ESR。
範例2：47微法拉第、額定16伏特的Ta陽極披覆了導電聚合物以形成陰極層。陽極然後披覆了石墨和銀膏以形成電流收集層。單一陽極使用多陣列封裝(MAP)過程而組裝在基板上。在重熔處理、老化、電流和電壓突波、視覺檢視之後，從同一批中選擇四組測試樣品，每一組在攝氏125度下分別受到0伏特、15伏特、23伏特、34伏特達90秒。在篩選出失效的零件之後，每一組進行崩潰電壓測試。在崩潰電壓測試期間，漸增的電壓施加到電容器，並且監視和記錄零件失效時的電壓。
崩潰電壓測試結果顯示於圖13，而「HDCL」表示「熱」(譬如升高溫度)的DCL篩選。如圖13顯示的結果所可以確認，崩潰電壓的平均值是39伏特，即使篩選電壓增加到15.5伏特和22.5伏特亦然。然而，施加夠高的電壓，舉例而言為33.8伏特(額定電壓的211%)，則平均崩潰電壓從39伏特增加到45伏特，產生了顯著的改善。結果顯示如果選擇了適當電壓，則在升高溫度下做篩選有效增進了產品的可靠性。
範例3：75微法拉第、額定30伏特的Ta陽極披覆了導電聚合物以形成陰極層。陽極然後披覆了石墨和銀膏以形成電流收集層。二個陽極使用多陣列封裝(MAP)過程來組裝和堆疊以製出150微法拉第、30伏特的電容器。在重熔處理、老化、電流和電壓突波、視覺檢視之後，選擇一組測試樣品，其在攝氏125度下受到50伏特(額定電壓的167%)的篩選。這測試組的崩潰電壓則與沒有做篩選的一組來比較，如圖14所示。篩選測試組的平均崩潰電壓是63伏特，而沒有做篩選的那一組的崩潰電壓是是60伏特。
範例4：240微法拉第、額定16伏特的Ta陽極披覆了導電 聚合物以形成陰極層。陽極然後披覆了石墨和銀膏以形成電流收集層。二個陽極使用多陣列封裝(MAP)過程來堆疊而組裝，以製出470微法拉第、16伏特的電容器。在重熔處理、老化、電流和電壓突波、視覺檢視之後，選擇一組測試樣品，其在攝氏125度下受到23伏特(額定電壓的143%)的篩選。這測試組的崩潰電壓則與沒有做篩選的一組來比較，如圖15所示。篩選測試組的平均崩潰電壓是36伏特，而沒有做篩選的那一組的崩潰電壓是31伏特。
在升高溫度下做篩選而改善崩潰電壓是既顯著又有用。為了獲得好處，篩選電壓應設得夠高。然而，太高的篩選電壓將顯著降低產出；或者如果電壓接近或超過產品的崩潰電壓，則可能會劣化介電效能。因此，篩選電壓應在最佳化範圍裡來適當選擇。為了有最佳化效能，篩選電壓較佳而言應等於或大於差不多1.3倍的額定電壓。可以使用差不多1.3倍到差不多2倍之額定電壓的篩選電壓範圍。
前面為了示範和描述而已經呈現本科技之特定具體態樣的敘述。它們不打算是窮盡的或者將本發明限制於揭示的精確形式；鑒於以上教導，顯然可能有許多的修改和變化。選擇和描述具體態樣以便最能解釋本科技的原理及其實際應用，藉此使熟於此技藝的其他人士最能利用本科技和具有多樣修改的多種具體態樣，以適合所思及的特殊用途。本發明的範圍打算要由在此所附的申請專利範圍及其等同者來界定。
Claims (20)
- 一種篩選具有至少一陽極並且具有多陣列封裝設計之電容器的方法，該方法包括以下步驟：施加超過該電容器之電壓額定的電壓；施加升高的溫度到該電容器；測量該電容器的直流(DC)洩漏電流；以及比較該DC洩漏電流與預定的最大值。
- 如申請專利範圍第1項的方法，其中施加超過該電容器之該電壓額定的電壓之步驟包括：施加的電壓乃選自該電容器之該電壓額定的約130%到約250%的範圍。
- 如申請專利範圍第1項的方法，其中施加超過該電容器之該電壓額定的電壓之步驟包括：施加的電壓是該額定電壓的約1.3到2倍。
- 如申請專利範圍第1項的方法，其中該升高的溫度乃選自約攝氏85度到約攝氏150度的範圍。
- 如申請專利範圍第1項的方法，其進一步包括以下步驟：如果該電容器的DC洩漏電流不超過該預定的最大DC洩漏電流，則決定該電容器是可接受的。
- 如申請專利範圍第1項的方法，其進一步包括以下步驟：如果該電容器的DC洩漏電流超過該預定的最大DC洩漏電流，則決定該電容器不是可接受的。
- 如申請專利範圍第1項的方法，其中以改善該電容器之崩潰電壓的方式來選擇該電壓和溫度。
- 如申請專利範圍第1項的方法，其中該電容器包括單一陽極。
- 如申請專利範圍第1項的方法，其中該電容器包括多個陽極，以及其中該等陽極平行排列。
- 如申請專利範圍第1項的方法，其中該電容器包括多個陽極，以及其中該等陽極堆疊排列。
- 一種建造成多陣列封裝(MAP)組態的電容器，其包括：模製體，其包住至少二個電容器元件，該等至少二個電容器元件連接到至少一基板，該等至少二個電容器元件皆具有電連接到陰極終端的陰極部分和電連接到陽極終端的陽極部分。
- 如申請專利範圍第11項的電容器，其中該基板包括第一基板和第二基板。
- 如申請專利範圍第12項的電容器，其中該模製體包住部分的該等基板，以及其中該模製體和該等基板包括該電容器的平坦表面。
- 如申請專利範圍第12項的電容器，其中該等至少二個電容器元件包括：第一電容器元件，其具有連接到該第一基板的第一末端和連接到該第二基板的第二末端；以及第二電容器元件，其具有連接到該第一基板的第一末端和連接到該第二基板的第二末端。
- 如申請專利範圍第14項的電容器，其中該陰極終端定位在該模製體的表面上，而相鄰於該第一電容器元件的該第一末端和該第二電容器元件的該第一末端。
- 如申請專利範圍第15項的電容器，其中該陽極終端定位在該模製體的表面上，而相鄰於該第一電容器元件的該第二末端和該第二電容器元件 的該第二末端。
- 如申請專利範圍第16項的電容器，其進一步包括：第一陽極線，其將該第一電容器元件的該陽極部分電連接到該陽極終端；以及第二陽極線，其將該第二電容器元件的該陽極部分電連接到該陽極終端。
- 如申請專利範圍第11項的電容器，其中該陰極部分披覆了導電陰極披覆。
- 如申請專利範圍第11項的電容器，其中該等至少二個電容器元件平行排列。
- 如申請專利範圍第11項的電容器，其中該等至少二個電容器元件堆疊排列。
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