TWI566267B - Solid electrolytic capacitor and its preparation method - Google Patents

Description

固態電解電容器及其製法

本創作是關於一種電容器及其製法，特別是指固態電解電容器及其製法。

電容器具有廣泛的用途，例如電容器可供儲存電能、改善功率因數、過濾雜訊、濾波、信號耦合與共振等，因此電容器是電子電路裝置中相當基本且重要的電子元件。

請參考中華民國專利公告第M250303號之電解電容器，主要包含有一本體與一外殼，該本體設於該外殼中，該本體包含有介電質與導線端子，該外殼主要由蓋板與殼套組接構成。導線端子係穿出外殼以供與外部的電路板或其他電子裝置連接。然而，前述專利前案之電解電容器的構造複雜，例如該外殼由蓋板與殼套組接而成，甚至在其他結構中，還包含有插孔、插柱、鉚釘等構造。在組裝時，需由單顆且逐個將本體置入如於殼套內後，將蓋板固接在殼套上。如此機械式的組裝方式，容易產生組裝不完全或密合度不佳的問題，導致電解電容器產能與成品品質不易提升。

此外，該本體的兩導線端子插設於該介電質中，請參考前述M250303號專利案的圖1B，然而該介電質為圓筒狀的捲繞體，且捲繞的結構相當密實，導致該介電質的體積無法縮減，當前述M250303號專利案的電解電容器應用於電子裝置時，將佔據較大的空間，不符目前電子裝置體積縮小化的需求。

因此本創作的主要目的是提供一種固態電解電容器及其製法，本創作電解電容器的結構簡單且體積小，克服習知電解電容器結構複雜的缺點。

本創作固態電解電容器包含有：一扁狀電容捲繞體；一第一內引腳，插設於該扁狀電容捲繞體上；一第二內引腳，插設於該扁狀電容捲繞體上且與該第一內引腳相對設置，其中該第一與第二內引腳在該扁狀電容捲繞體的一端面往外延伸；一絕緣封裝體，包覆該扁狀電容捲繞體、該第一內引腳與該第二內引腳；一第一外引腳，具有一第一區段與一第二區段，該第一區段設於該絕緣封裝體中並連接該第一內引腳，該第二區段係外露於該絕緣封裝體，並設於該絕緣封裝體的表面；以及一第二外引腳，具有一第一區段與一第二區段，該第一區段設於該絕緣封裝體中並連接該第二內引腳，該第二區段係外露於該絕緣封裝體，並設於該絕緣封裝體的表面。

本創作固態電解電容器的製法包含有以下步驟：準備一基材，該基材包含有一筒狀電容捲繞體與兩個插設在該筒狀電容捲繞體上的內引腳，其中該兩內引腳在該扁狀電容捲繞體的一端面往外延伸，該筒狀電容捲繞體之最內圈為矩形的捲繞而具有四個轉折部，分別為第一、第二、第三與第四轉折部，該第一與第三轉折部為相對設置，該第二與第四轉折部為相對設置，該兩內引腳分別位於該筒狀電容捲繞體之最內圈相對側並分別鄰近第一與第三轉折部；從第二與第四轉折部壓扁該筒狀電容捲繞體而形成一扁狀電容捲繞體；在該兩個內引腳上分別連接一外引腳；形成一絕緣封裝體以包覆該扁狀電容捲繞體與兩個內引腳，並使該兩外引腳外露於該絕緣封裝體；彎折該兩外引腳以使各外引腳設於該絕緣封裝體的表面。

本創作固態電解電容器的另一製法包含有以下步驟：準備一基材，該基材包含有一筒狀電容捲繞體與兩個插設在該筒狀電容捲繞體上的內引腳，其中該兩內引腳在該扁狀電容捲繞體的一端面往外延伸，該筒狀電容捲繞體之最內圈為矩形的捲繞而具有四個轉折部，分別為第一、第二、第三與第四轉折部，該第一與第三轉折部為相對設置，該第二與第四轉折部為相對設置，該兩內引腳分別位於該筒狀電容捲繞體之最內圈相對側並分別鄰近第一與第三轉折部；從第二與第四轉折部壓扁該筒狀電容捲繞體而形成一扁狀電容捲繞體；在該兩個內引腳上分別連接一外引腳；彎折該兩外引腳，使該兩外引腳的一區段與該扁狀電容捲繞體平行並維持一間隔；進行封裝步驟以形成一絕緣封裝體，使該扁狀電容捲繞體位在絕緣封裝體內，而該兩外引腳黏著在絕緣封裝體的表面，該兩外引腳的表面與該絕緣封裝體的表面為共平面。

綜上所述，本創作的結構簡單，且本創作係形成絕緣封裝體以包覆該扁狀電容捲繞體，相較於先前技術，本創作絕緣封裝體較習知的組裝結構具有更好的密封性，水氣無法進入該絕緣封裝體，確保本創作成品的品質。再者，本案通過一壓扁步驟以形成扁狀電容捲繞體，相較於先前技術，該扁狀電容捲繞體具有更小的體積，有效縮小電解電容器成品的體積，又由於該扁狀電容捲繞體呈扁狀，其外型較能貼近於印刷電路板或電子裝置，符合電子元件縮小化的需求。

本創作製法可在自動化機械設備操作，請參考圖1所示本創作固態電解電容器的製作流程圖，並配合參考圖2至圖4所示，首先係準備一基材10(步驟101)，該基材10包含有一筒狀電容捲繞體11與兩個插設在該筒狀電容捲繞體11上的內引腳12，該兩內引腳12係從該筒狀電容捲繞體11的同一端面往外延伸，該筒狀電容捲繞體11主要係由一陽極箔、一陰極箔及隔離層交替絕緣排列後捲繞而成的構件，該兩內引腳12分別電連接該陽極箔與陰極箔，其中內引腳12可為鋁引腳。如圖4所示，該筒狀電容捲繞體11可在一捲針上進行捲繞，其中該捲針為棒狀，且該捲針的一端形成略呈三角形的一第一塊體31與一第二塊體32，如圖4所示，該第一塊體31與第二塊體32的底邊為相對設置，且該兩塊體31、32之間維持一間隙33，該筒狀電容捲繞體11的一端設於該間隙33中而往外捲繞成形，使該筒狀電容捲繞體11之最內圈沿著該兩塊體31、32的外圍形狀而形成矩形的捲繞且具有四個轉折部，分別為第一轉折部101、第二轉折部102、第三轉折部103與第四轉折部104，該第一與第三轉折部101、103為相對設置，該第二與第四轉折部102、104為相對設置，且該兩內引腳12分別位於該筒狀電容捲繞體11最內圈之矩形的相對側並分別鄰近第一與第三轉折部101、103，或於另一實施例中，該兩內引腳12可分別位於矩形的相鄰側。

請參考圖5與圖6所示，接著可由夾具從該筒狀電容捲繞體11最內圈之第二與第四轉折部102、104(即該筒狀電容捲繞體11最內圈之矩形對角方位)壓扁該筒狀電容捲繞體11，使該筒狀電容捲繞體11變形而成為一扁狀電容捲繞體110，其中該兩內引腳12係從該扁狀電容捲繞體110的同一端面往外延伸(步驟102)。該些轉折部101~104可作為位置的標示，因為該兩內引腳12分別設於鄰近第一與第三轉折部101、103的地方，於壓扁筒狀電容捲繞體11後，該兩內引腳12自然位在扁狀電容捲繞體110的相對兩側。此外，該兩內引腳12的位置概成對角相對設置，藉此特性可供使用者分辯內引腳12的極性。

在形成該扁狀電容捲繞體110後，請參考圖7所示，係先由裁刀或截斷裝置截斷該兩內引腳12外露於該扁狀電容捲繞體110的末段，使各內引腳12的一端設於該扁狀電容捲繞體110中，各內引腳12的另端外露於該扁狀電容捲繞體110而形成一銜接部120(步驟103)。在本截斷的步驟中，由於該兩內引腳12係從該扁狀電容捲繞體110的同一端面往外延伸，故可由裁刀或截斷裝置同時截斷該兩內引腳12外露於該扁狀電容捲繞體110的末段，再者，因該兩內引腳12位在扁狀電容捲繞體110的相對兩側而具有相當長的間距，兩內引腳12不易相互接觸，故不會衍生短路的問題。

在截斷內引腳12的末端後，請參考圖8與圖9所示，係在該兩個內引腳12的銜接部120上分別連接一外引腳13，且外引腳13為直引腳(步驟104)。該外引腳13可設於引腳座130上，以利自動化機械設備將複數個扁狀電容捲繞體110上的內引腳12分別連接到引腳座130的各外引腳13。本較佳實施例中，內引腳12與外引腳13係透過焊接方式而連接，且外引腳13可為錫引腳。

在連接外引腳13後，請參考圖10所示，係由自動化機械設備對該些扁狀電容捲繞體110進行灌模封裝，以形成一絕緣封裝體14包覆該扁狀電容捲繞體110與兩個內引腳12，並使該兩外引腳13外露於該絕緣封裝體。於形成封裝體14後，係截斷如圖9所示的引腳座130，以分離該些扁狀電容捲繞體110而形成獨立的個體(步驟105)。

請參考圖11~13所示，於另一較佳實施例中，外引腳可為彎曲的結構。該扁狀電容捲繞體110上的兩個內引腳12之銜接部120分別連接到一第一外引腳15與一第二外引腳16，該第一外引腳15具有一第一區段151與一第二區段152，該第二區段152的一端連接引腳座130，該第一區段151連接該第二區段152的另端；該第二外引腳16具有一第一區段161與一第二區段162，該第二區段162的一端連接引腳座130，該第一區段161連接該第二區段162的另端。該第一外引腳15第一區段151與該第二外引腳16第一區段161之間的間距，係小於該第一外引腳15第二區段152與該第二外引腳16第二區段162之間的間距。請參考圖13所示，對該些扁狀電容捲繞體110進行灌模封裝後，絕緣封裝體14的寬度是等於該第一外引腳15第二區段152與該第二外引腳16第二區段162之間的長度。

請參考圖14所示第一較佳實施例(另一較佳實施例請參考圖16)，於截斷引腳座後，接著彎折該兩外引腳13，以使各外引腳13設於該絕緣封裝體14的表面，完成固態電解電容器(步驟106)，其中第一與第二外引腳15、16係凸出於絕緣封裝體14的表面。

在第104步驟後，本創作提供另一製法，以圖12為例，即在連接上引腳座130上的引腳後，不截斷引腳座130，而是彎折第一與第二外引腳15、16，使第一外引腳15的第二區段152及第二外引腳16的第二區段162與該扁狀電容捲繞體110平行並維持一間隔。於彎折該兩外引腳15、16後，將扁狀電容捲繞體110置入模具的模穴中進行封裝步驟，在模穴灌入封膠時，封膠係包覆該扁狀電容捲繞體110，因封膠具有一定的黏性，用以黏著第一、第二外引腳15、16。請參考圖17所示，封膠固化形成絕緣封裝體14後，該扁狀電容捲繞體110係位在絕緣封裝體14內，而第一與第二外引腳15、16黏著在絕緣封裝體14的表面，其中第一與第二外引腳15、16第二區段152、162的表面與絕緣封裝體14的表面為共平面。於形成封裝體14後，才由自動化機械設備截斷引腳座130，以分離該些絕緣封裝體14而形成獨立的個體，完成固態電解電容器。

由前述可知，本創作可由自動化機械設備生產製造，舉例來說，如圖8至圖10所示，在引腳座130上可供連接複數個扁狀電解電容器110的內引腳12，以便大量且快速地進行灌模封裝步驟，本創作在製程上具有相當優勢。

是以，歸納以上所述，請參考圖15所示，本創作固態電解電容器包含有一扁狀電解電容器20、一第一內引腳21、一第二內引腳22、一絕緣封裝體23、一第一外引腳24與一第二外引腳25。

該扁狀電容捲繞體20主要由陽極箔、陰極箔及複數隔離層交替絕緣排列後捲繞而成。該第一內引腳21具有相對的一第一端與一第二端，該第一端設於該扁狀電容捲繞體20中且連接陽極箔，該第二端外露於該扁狀電容捲繞體20。同樣地，該第二內引腳22具有相對的一第一端與一第二端，該第一端設於該扁狀電容捲繞體20中且連接該陰極箔，該第二端外露於該扁狀電容捲繞體20。其中，該第一與第二內引腳21、22的第二端係從該扁狀電容捲繞體110的同一端面往外延伸，該第一與第二內引腳21、22係相對設置。

該絕緣封裝體23係包覆該扁狀電容捲繞體20、該第一內引腳21與該第二內引腳22。該第一外引腳24具有依序連接的一第一區段241與一第二區段242，該第二區段242可進一步延伸形成一第三區段243，該第一區段241設於該絕緣封裝體23中並連接該第一內引腳21，該第二區段242係外露於該絕緣封裝體23，並平貼於該絕緣封裝體12的表面，該第三區段243平貼於該絕緣封裝體12相對於第一區段241的表面。同樣地，該第二外引腳25具有依序連接的一第一區段251與一第二區段252，該第二區段252可進一步延伸形成一第三區段253，該第一區段251設於該絕緣封裝體23中並連接該第二內引腳22，該第二區段252係外露於該絕緣封裝體23，係與該第一外引腳24的第二區段位在同一側面，並平貼於該絕緣封裝體23的表面，該第三區段253平貼於該絕緣封裝體12相對於第一區段251的表面。從圖15中可見，該第一與第二外引腳24、25的第二區段242、252係平貼於該絕緣封裝體23的同一側面，該些內引腳21、22與外引腳24、25分別為平板狀引腳。

請參考圖16所示，為圖13所示實施例彎折該第一與第二兩外引腳15、16的結果，該絕緣封裝體14的寬度是等於該第一外引腳15第二區段152與該第二外引腳16第二區段162之間的長度，該兩外引腳15、16分別位在該絕緣封裝體14的相對側，以作為外部電子裝置連接的接點，此結構類似於積層式電容器，故本創作另一實施例可用以取代現有的積層式電容器。

本較佳實施例中，該第一外引腳24與第二外引腳25分別為錫引腳。由於本創作由外引腳24、25平貼在絕緣封裝體23的表面，故使用者可直接將本創作焊接在印刷電路板上，因外引腳24、25分別為錫引腳，與焊接材料(如錫膏)的材料相同，故本創作可藉由焊接手段牢固地固定在電路板上而不易鬆動脫落。

10‧‧‧基材
101‧‧‧第一轉折部
102‧‧‧第二轉折部
103‧‧‧第三轉折部
104‧‧‧第四轉折部
11‧‧‧筒狀電容捲繞體
110‧‧‧扁狀電容捲繞體
12‧‧‧內引腳
120‧‧‧銜接部
13‧‧‧外引腳
130‧‧‧引腳座
14‧‧‧絕緣封裝體
15‧‧‧第一外引腳
151‧‧‧第一區段
152‧‧‧第二區段
16‧‧‧第二外引腳
161‧‧‧第一區段
162‧‧‧第二區段
20‧‧‧扁狀電解電容器
21‧‧‧第一內引腳
22‧‧‧第二內引腳
23‧‧‧絕緣封裝體
24‧‧‧第一外引腳
241‧‧‧第一區段
242‧‧‧第二區段
243‧‧‧第三區段
25‧‧‧第二外引腳
251‧‧‧第一區段
252‧‧‧第二區段
253‧‧‧第三區段
31‧‧‧第一塊體
32‧‧‧第二塊體
33‧‧‧間隙

圖1：本創作製法的流程示意圖。圖2：本創作製法中基材的平面示意圖(一)。圖3：本創作製法中基材的平面示意圖(二)。圖4：本創作製法中基材的端面示意圖。圖5：本創作中扁狀電容捲繞體的端面示意圖。圖6：本創作中扁狀電容捲繞體與內引腳的平面示意圖。圖7：本創作製法中截斷內引腳的平面示意圖。圖8：本創作製法中將內引腳與外引腳連接的平面示意圖(一)。圖9：本創作製法中將內引腳與外引腳連接的平面示意圖(二)。圖10：本創作製法中形成絕緣封裝體與截斷引腳座後的平面示意圖。圖11：本創作製法另一實施例將內引腳與外引腳連接的平面示意圖(一)。圖12：本創作製法另一實施例將內引腳與外引腳連接的平面示意圖(二)。圖13：本創作製法另一實施例形成絕緣封裝體與截斷引腳座後的平面示意圖。圖14：本創作固態電解電容器的立體外觀示意圖(一)。圖15：本創作固態電解電容器的立體外觀示意圖(二)。圖16：本創作固態電解電容器另一實施例的立體外觀示意圖。圖17：本創作固態電解電容器再一實施例的立體外觀示意圖。

Claims (12)

1. 一種固態電解電容器，包含有：一扁狀電容捲繞體；一第一內引腳，插設於該扁狀電容捲繞體上；一第二內引腳，插設於該扁狀電容捲繞體上且與該第一內引腳相對設置，其中該第一與第二內引腳在該扁狀電容捲繞體的一端面往外延伸；一絕緣封裝體，包覆該扁狀電容捲繞體、該第一內引腳與該第二內引腳；一第一外引腳，具有一第一區段與一第二區段，該第一區段設於該絕緣封裝體中並連接該第一內引腳，該第二區段係外露於該絕緣封裝體，並設於該絕緣封裝體的表面；以及一第二外引腳，具有一第一區段與一第二區段，該第一區段設於該絕緣封裝體中並連接該第二內引腳，該第二區段係外露於該絕緣封裝體，並設於該絕緣封裝體的表面；該扁狀電容捲繞體係由一陽極箔、一陰極箔及複數隔離層交替絕緣排列後捲繞而成；該第一內引腳具有相對的一第一端與一第二端，該第一端設於該扁狀電容捲繞體中且連接該陽極箔，該第二端外露於該扁狀電容捲繞體並連接該第一外引腳的第一區段；該第二內引腳具有相對的一第一端與一第二端，該第一端設於該扁狀電容捲繞體中且連接該陰極箔，該第二端外露於該扁狀電容捲繞體並連接該第二外引腳的第一區段。
2. 如請求項1所述之固態電解電容器，該第一外引腳包含有一第三區段，該第一外引腳的第一、第二與第三區段係依序連接，該第一外引腳的第三區段設於該絕緣封裝體相對於該第一外引腳第一區段的表面； 該第二外引腳包含有一第三區段，該第二外引腳的第一、第二與第三區段係依序連接，該第二外引腳的第三區段設於該絕緣封裝體相對於該第二外引腳第一區段的表面。
3. 如請求項2所述之固態電解電容器，該第一外引腳第一區段與該第二外引腳第一區段之間的間距，係小於該第一外引腳第二區段與該第二外引腳第二區段之間的間距，且該絕緣封裝體的寬度是等於該第一外引腳第二區段與該第二外引腳第二區段之間的長度。
4. 如請求項2或3所述之固態電解電容器，其中該第一外引腳與第二外引腳係凸出於該絕緣封裝體的表面。
5. 如請求項2或3所述之固態電解電容器，其中該第一、第二外引腳的表面與該絕緣封裝體的表面係共平面。
6. 如請求項1所述之固態電解電容器，其中該第一內引腳與第二內引腳分別為鋁引腳，該第一外引腳與第二外引腳分別為錫引腳。
7. 如請求項6所述之固態電解電容器，其中該第一與第二外引腳的第二區段係位於該絕緣封裝體的同一側面。
8. 一種固態電解電容器的製法，包含有以下步驟：準備一基材，該基材包含有一筒狀電容捲繞體與兩個插設在該筒狀電容捲繞體上的內引腳，其中該兩內引腳在該扁狀電容捲繞體的一端面往外延伸，該筒狀電容捲繞體之最內圈為矩形的捲繞而具有四個轉折部，分別為第一、第二、第三與第四轉折部，該第一與第三轉折部為相對設置，該第二與第四轉折部為相對設置，該兩內引腳分別位於該筒狀電容捲繞體之最內圈相對側並分別鄰近第一與第三轉折部；從第二與第四轉折部壓扁該筒狀電容捲繞體而形成一扁狀電容捲繞體；在該兩個內引腳上分別連接一外引腳； 形成一絕緣封裝體以包覆該扁狀電容捲繞體與兩個內引腳，並使該兩外引腳外露於該絕緣封裝體；彎折該兩外引腳以使各外引腳設於該絕緣封裝體的表面。
9. 如請求項8所述之固態電解電容器的製法，其中在連接外引腳的步驟前，係先截斷該兩內引腳外露於該扁狀電容捲繞體的的末段，使各內引腳的一端設於該扁狀電容捲繞體中，各內引腳另端外露於該扁狀電容捲繞體而形成一銜接部；在連接外引腳的步驟中，係將各外引腳連接到各銜接部。
10. 如請求項8或9所述之固態電解電容器的製法，其中在彎折該兩外引腳的步驟中，係令各外引腳平貼在該絕緣封裝體的表面。
11. 一種固態電解電容器的製法，包含有以下步驟：準備一基材，該基材包含有一筒狀電容捲繞體與兩個插設在該筒狀電容捲繞體上的內引腳，其中該筒狀電容捲繞體之最內圈為矩形的捲繞而具有四個轉折部，分別為第一、第二、第三與第四轉折部，該第一與第三轉折部為相對設置，該第二與第四轉折部為相對設置，該兩內引腳分別位於該筒狀電容捲繞體之最內圈相對側並分別鄰近第一與第三轉折部；從第二與第四轉折部壓扁該筒狀電容捲繞體而形成一扁狀電容捲繞體；在該兩個內引腳上分別連接一外引腳；彎折該兩外引腳，使該兩外引腳的一區段與該扁狀電容捲繞體平行並維持一間隔；進行封裝步驟以形成一絕緣封裝體，使該扁狀電容捲繞體位在絕緣封裝體內，而該兩外引腳黏著在絕緣封裝體的表面，該兩外引腳的表面與該絕緣封裝體的表面為共平面。
12. 如請求項11所述之固態電解電容器的製法，其中在連接外引腳的步驟前，係先截斷該兩內引腳外露於該扁狀電容捲繞體的的末段，使各內引 腳的一端設於該扁狀電容捲繞體中，各內引腳另端外露於該扁狀電容捲繞體而形成一銜接部；在連接外引腳的步驟中，係將各外引腳連接到各銜接部。