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CN101236844A - 带熔断器的电解电容器组件 - Google Patents

带熔断器的电解电容器组件 Download PDF

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CN101236844A
CN101236844A CNA2008100026839A CN200810002683A CN101236844A CN 101236844 A CN101236844 A CN 101236844A CN A2008100026839 A CNA2008100026839 A CN A2008100026839A CN 200810002683 A CN200810002683 A CN 200810002683A CN 101236844 A CN101236844 A CN 101236844A
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CN
China
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fuse
anode
electrolytic capacitor
connection part
capacitor element
Prior art date
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Application number
CNA2008100026839A
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English (en)
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L·德沃拉克
S·泽尼切克
Z·西塔
A·维罗巴尔
R·马托塞克
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Kyocera Avx Components Corp
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AVX Corp
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Abstract

提供了在方便和节约空间的包装内提供了改进的性能特征的带熔断器的电解电容器组件。更特定地，带熔断器的电解电容器组件包括电解电容器元件和表面安装熔断器，它们包含在外壳内且连接到共同的阳极端子。在最初产生期间，电解电容器元件和熔断器连接到阳极端子，使得熔断器在单独的电容器元件的测试期间被旁通。在测试后，阳极端子可以被修剪，使得熔断器和电容器元件变成串联连接。因此，在使用期间，熔断器将响应于过度的电流而分解，从而导致了短路放电，这断开了与电容器元件之间的电连接且限制了着火或对剩余电路元件的其他损坏的可能性。

Description

带熔断器的电解电容器组件
背景技术
固体电解电容器，例如钽电容器，在传统上已知为其高的电容值和紧凑性。熔断器经常实施在这样的电容器内，以防止当暴露于过电流条件下时的烧毁。典型的熔断器组件使用了小的传导丝，它响应于过多电流而分解。典型地，熔断器的一个端部焊接到电解电容器元件的金属传导箔边缘，且熔断器的另一个端部焊接到金属集流器总线。当电解电容器元件失效时，它造成短路，存储的能量通过短路放电。熔断器响应于由此放电所导致的过多电流而分解，这断开了失效的元件和集流器总线之间的电连接。因为失效的元件因此从电路中移除，所以电容器可以继续使用剩余的元件运行直至足够多的元件失效而导致超过设定的保护水平的过电压或不平衡条件。然而，不幸的是，可熔断保护特征在电容器组件内的使用可能对电性能具有不利的影响。例如，完成的设备的总等效串联电阻(ESR)经常在合并了熔断器时增加。
因此，目前存在对于相对地简单且不昂贵的带熔断器的电容器组件的需要，该电容器组件可以更好地在尺寸和性能上满足工业要求。
发明内容
根据本发明的一个实施例，披露了带熔断器的电解电容器组件。组件包括电解电容器元件，元件包括阳极和覆盖了阳极的固体电解质，其中阳极引线从阳极延伸。阴极端子电连接到固体电解质。组件也包括阳极端子，它包括电连接到阳极引线的阳极耦联部分和电连接到表面安装熔断器的熔断器耦联部分。阳极引线定位在熔断器耦联部分上方且表面安装熔断器定位在熔断器耦联部分下方。外壳封装了电解电容器元件和表面安装熔断器，且使得阳极端子和阴极端子的至少部分被暴露。
根据本发明的另一个实施例，披露了形成带熔断器的电解电容器组件的方法。方法包括提供电解电容器元件，元件包括阳极和覆盖了阳极的固体电解质，其中阳极引线从阳极延伸。提供限定了阴极端子和阳极端子的引线框。阳极端子包括阳极耦联部分和熔断器耦联部分。阳极引线激光焊接到阳极耦联部分且表面安装熔断器电连接到熔断器耦联部分。固体电解质电连接到阴极端子。进一步地，电解电容器元件和表面安装熔断器被封装，使得阳极端子和阴极端子的至少部分保持暴露以安装到表面。
本发明的其他特征和方面在下文中更详细地阐明。
附图说明
指导本领域一般技术人员的对本发明的包括其最佳模式的完全和有效的披露在说明书的剩余部分中参考附图更特定地阐述，各图为：
图1是根据本发明的一个实施例的带熔断器的电容器组件的透视图，示出为在熔断器隔离前；
图2是图1的带熔断器的电容器组件的顶视图，示出为不带封装外壳；
图3是图1的带熔断器的电容器组件的底视图，示出为不带封装外壳；
图4是图1的带熔断器的电容器组件的侧视图，示出为不带封装外壳；
图5是根据本发明的另一个实施例的带熔断器的电容器组件的顶视图，示出为在熔断器隔离前且不带封装；
图6是可以使用在本发明的一个实施例中的表面安装薄膜熔断器的侧视图；和
图7是图6的熔断器沿线6-6的截面视图。
在本说明书和附图中重复使用参考符号意图于表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
本领域一般技术人员应理解的是，本讨论仅是典型实施例的描述，且不意图于限制本发明的在典型构造中实施的更广泛的方面。
一般地讲，本发明涉及在方便和节约空间的包装内提供了改进的性能特征的带熔断器的电解电容器组件。更特定地，带熔断器的电解电容器组件包括电解电容器元件和表面安装熔断器，它们包含在外壳内且连接到共同的阳极端子。在最初产生期间，电解电容器元件和熔断器连接到阳极端子，使得熔断器在单独的电容器元件的测试期间被旁通。在测试后，阳极端子可以被修剪，使得熔断器和电容器元件变成串联连接。因此，在使用期间，熔断器将响应于与电流相关的一定的热能(即IRMS 2t，其中IRMS是均方根电流且t是电流流动的持续时间，单位为秒)而分解，这断开了与电容器元件的电连接且限制了着火或对剩余电路元件的其他损坏的可能性。
I电解电容器元件
电解电容器元件可以使用多种技术中的任何技术形成。例如，电解电容器元件典型地包括由阀金属(valve metal)组合物形成的阳极。阀金属组合物可以具有高的比电荷(specific charge)，例如大约5000微法*伏特/克(“μF*V/g”)或更高，在一些实施例中大约10000μF*V/g或更高，在一些实施例中从大约15000μF*V/g至大约250000μF*V/g或更高。阀金属组合物包括阀金属(即能氧化的金属)或基于阀金属的化合物，例如钽、铌、铝、铪、钛，其合金，其氧化物、其氮化物等。例如，阳极可以由这样的阀金属氧化物形成，其金属与氧的原子比为1：小于25，在一些实施例中1：小于2.0，在一些实施例中1：小于1.5，且在一些实施例中为1：1。这样的阀金属氧化物的例子可以包括氧化铌(例如NbO)，氧化钽等，且更详细地在授予Fife的美国专利No 6,322,912中描述，在此为所有目的通过参考将其完整合并。
可以一般地利用常规的制造过程来形成阳极。在一个实施例中，首先选择具有一定微粒尺寸的氧化钽或氧化铌粉末。微粒尺寸可以取决于作为结果的电解电容器元件的希望的电压变化。例如，具有相对地大的微粒尺寸(例如大约10微米)的粉末经常用于生产高电压电容器，而具有相对地小的微粒尺寸(例如大约0.5微米)的粉末经常用于生产低电压电容器。微粒经常选择地与粘合剂和/或润滑剂混合，以保证微粒在压制以形成阳极时充分地相互附着。合适的粘合剂可以包括樟脑、硬脂酸和其他肥皂脂肪酸、聚乙二醇(Union Carbide)、甘酞树脂(GeneralElectric)、聚乙烯醇、萘(napthaline)、植物蜡和微晶蜡(纯净石蜡)。粘合剂可以在溶剂中溶解和分散。典型的溶剂可以包括水、丙酮、甲基异丁酮、三氯甲烷、氟化烃(氟里昂)(DuPont)、乙醇和氯化烃(四氯化碳)。当利用粘合剂和/或润滑剂时，其百分比可以从占，总质量的重量百分比大约0.1％变化到大约8％。然而，应理解的是，粘合剂和润滑剂在本发明中不要求。一旦形成，则使用任何常规的粉末压制模具将粉末压紧。例如，压制模具可以是使用冲模和一个或多个冲压机的单站压紧压制。替代地，可以使用砧型压紧压制模具，其仅使用冲模和单一的下模冲(lower punch)。单站压紧压制模具具有数个可利用的基本型，例如凸轮、肘节/关节和偏心/曲柄压力机，其带有变化的能力，例如单动作、双动作、浮动冲模、可移动压盘、对置撞头、螺旋、冲击、热压制、模压或定尺寸。粉末可以围绕阳极导线(例如钽导线)压紧。应进一步认识到的是，在压制和/或烧结阳极后，阳极导线可以替代地接附(例如焊接到)到阳极。
在压缩后，可以通过在真空下在一定温度下(例如从大约150℃到大约500℃)加热压片(pellet)数分钟来去除任何粘合剂/润滑剂。替代地，也可以通过使得压片与水溶液接触来去除粘合剂/润滑剂，如在授予Bishop等人的美国专利No 6,197,252中描述，在此为所有目的通过参考将其完整合并。然后将压片烧结以形成多孔的整体块。例如，在一个实施例中，压片可以在从大约1200℃到大约2000℃的温度下在真空下烧结，且在一些实施例中，在从大约1500℃到大约1800℃的温度下在真空下烧结。当烧结时，由于微粒间结合的生长导致压片收缩。除以上所述的技术外，根据本发明也可以利用任何用于形成阳极的其他技术，例如在如下文献中描述：授予Galvagni的美国专利No 4,085,435、授予Sturmer等人的美国专利No 4,945,452、授予Galvagni的美国专利No5,198,968、授予Salisbury的美国专利No 5,357,399、授予Galvagni等人的美国专利No 5,394,295、授予Kulkarni的美国专利No 5,495,386和授予Fife的美国专利No 6,322,912，在此为所有目的通过参考将其完整合并。
无论形成阳极的何种特定方式，阳极的厚度可以选择为改进电解电容器元件的电性能。例如，阳极的厚度(在图1的-z方向)可以为大约4毫米或更小，在一些实施例中，从大约0.2毫米到大约3毫米，且在一些实施例中，从大约0.4毫米到大约2毫米。这样的相对地小的阳极厚度(即“低型面”)有助于消散由高的比电荷粉末所生成的热，且也提供了更短的传输路径以最小化ESR和电感。阳极的形状也可以选择为改进作为结果的电容器的电特性。例如，阳极可以具有弯曲的、正弦形的、矩形的、U形的、V形的等形状。阳极也可以具有“带槽的”形状，其中它包括一个或多个沟槽、凹槽、凹陷或缺口，以增加表面与体积的比来最小化ESR且延伸电容的频率响应。这样的“带槽的”阳极例如在如下文献中描述：授予Webber等人的美国专利No 6,191,936、授予Maeda等人的美国专利No 5,949,639和授予Bourgault等人的美国专利No 3,345,545以及Hahn等人的美国专利申请公布2005/0270725，在此为所有目的通过参考将其完整合并。
阳极可以阳极化，使得在多孔阳极上和内形成介电膜。阳极化是电化学过程，通过其将阳极金属氧化以形成具有相对地高的介电常数的材料。例如，钽阳极可以被阳极化以形成五氧化二钽(Ta2O5)，其介电常数“k”大约为27。阳极可以在升高的温度下(例如大约85℃)浸入到弱酸溶液中(例如磷酸)，向阳极供给受控量的电压和电流以形成具有一定厚度的五氧化二钽涂层。电源最初保持为恒定的电流直至达到要求的形成电压。然后，电源保持为恒定的电压以保证在钽压片的表面上形成希望的介电质品质。阳极化电压典型地范围从大约5伏到大约200伏，且在一些实施例中，从大约20伏到大约100伏。除形成在阳极表面上外，电介质氧化物膜的部分也典型地形成在孔的表面上。应理解的是，介电膜可以由其他类型的材料且使用不同的技术形成。
一旦介电膜形成，则可以选择地施加保护涂层，例如由相对地绝缘的树脂质的材料(天然的或合成的)制成的保护涂层。这样的材料可以具有大于大约0.05欧姆-厘米的电阻率，在一些实施例中，电阻率大于大约5欧姆-厘米，在一些实施例中大于大约1000欧姆-厘米，在一些实施例中大于大约1×105欧姆-厘米，且在一些实施例中大于大约1×1010欧姆-厘米。在本发明中可以利用的一些树脂质的材料包括但不限制于聚氨酯、聚苯乙烯、不饱和脂肪酸或饱和脂肪酸的酯(例如甘油酯)等。例如，合适的脂肪酸的酯包括但不限制于月桂酸的酯、肉豆蔻酸的酯、棕榈酸的酯、硬脂酸的酯、桐酸的酯、油酸的酯、亚油酸的酯、亚麻酸的酯、紫胶桐酸的酯、紫胶酸的酯等。这些脂肪酸的酯被发现当以相对复杂的组合使用时是特别地有用的，以形成“干性油”，它允许作为结果的膜迅速地聚合为稳定的层。这样的干性油可以包括甘油一酯、甘油二酯和/或甘油三酯，它们具有甘油构架，分别带一个、两个和三个被酯化的脂肪酰基残基。例如，一些可以使用的合适的干性油包括但不限制于橄榄油、亚麻子油、蓖麻油、桐油、豆油和虫胶。这些和其他的保护性涂层材料更详细地在授予Fife等人的美国专利No 6,674,635中描述，在此为所有目的通过参考将其完整合并。
阳极化的部分然后经历形成电解质(例如固体电解质)的步骤，该电解质作为电解电容器元件的真正的阴极。电解质可以通过将硝酸锰(Mn(NO3)2)热分解形成，以形成二氧化锰(MnO2)阴极。这样的技术例如在授予Sturmer等人的美国专利No 4,945,452中描述，该专利在此为所有的目的通过参考完整地合并。替代地，传导聚合物涂层可以用于形成固体电解质。传导聚合物涂层可以包括一个或多个传导聚合物，例如聚吡咯、聚噻吩(例如聚(聚3，4-乙二氧基噻吩)(PEDT))、聚苯胺、聚乙炔、聚对苯撑和其衍生物。此外，如果希望，则传导聚合物涂层也可以由多个传导聚合物层形成。例如，在一个实施例中，传导聚合物涂层可以包括一个由PEDT形成的层和另一个由聚吡咯形成的层。多种方法可以用于将传导聚合物涂层施加到阳极部分上。例如，如下的常规技术可以用于形成传导聚合物涂层：电引发聚合、丝网印刷、浸渍、电泳涂敷和喷射。在一个实施例中，例如用于形成传导聚合物(例如，聚3，4-乙二氧基噻吩)的单体(多个单体)可以最初地与聚合催化剂混合，以形成溶液。例如，一个合适的聚合催化剂是BAYTRON C，其是甲苯磺酸三价铁盐，和n-丁醇，且由Bayer公司销售。BAYTRON C是商业上可得到的催化剂，用于BAYTRON M，其为3，4-乙烯基二氧噻吩，也由Bayer公司销售的PEDT单体。在大多数实施例中，一旦施加，则传导聚合物合拢(heal)。合拢可以在每次施加传导聚合物层后发生，或可以在施加了整个传导聚合物涂层后发生。虽然以上描述了多种方法，但应理解的是，在本发明中也可以利用任何其他的用于施加电解质的方法。
一旦固体电解质形成，则该部分然后可以分别施加以碳涂层(例如石墨)和银涂层。银涂层例如可以用作用于电解电容器元件的可焊接导体、接触层和/或电荷收集器，且碳涂层可以限制银涂层与固体电解质的接触。电解电容器元件的总厚度范围为从大约5毫米或更低，在一些实施例中从大约0.2毫米至大约4毫米，且在一些实施例中从大约0.4毫米至大约3毫米。
II表面安装熔断器
熔断器的具体的结构对于本发明不是关键的，只要它能表面安装到电容器组件的阳极端子，如在下文中描述。例如，熔断器可以包括导电膜，导电膜限定了具有一对接触部分的熔断器元件，接触部分由至少一个可响应于所通过的预先确定的电流而熔断的链接件相互连接。任何传导材料可以用于形成传导膜，例如钽、铌、铝、铪、钛等。传导膜可以具有相对地小的厚度，例如从大约0.1微米至大约10微米，且在一些实施例中从大约0.4微米至大约4微米。当然，也可以使用更大的厚度，例如大约10微米或更大，且在一些实施例中大约100微米或更大。
传导膜可以邻近一个或多个具有相对地小的厚度的绝缘基片(例如玻璃)定位，基片厚度例如从大约0.05毫米至大约1毫米，且在一些实施例中从大约0.1毫米至大约0.5毫米。虽然不必需地要求，但表面安装熔断器也可以包括一个或多个具有相对地小的厚度的覆盖层，例如从大约0.05毫米到大约1毫米，且在一些实施例中从大约0.1毫米至大约0.5毫米。覆盖层可以由具有比基片(例如玻璃)更好的机械特性的绝缘材料形成，以强化总的熔断器结构且允许更高的额定电压而不改变熔断器速度。覆盖层材料也可以是温度稳定的和密封的，因此在暴露于高温度和湿度的环境时保护熔断器元件。这样的高强度、温度稳定的材料的例子例如可以包括氧化铝、蓝宝石等。
例如以上所述的合适的薄膜熔断器的多种例子可以在如下文献中更详细地描述：授予Breen等人的美国专利No 5,296,833、授予Breen等人的美国专利No 5,228,188和授予Breen等人的美国专利No5,166,656，在此为所有目的通过参考将其完整合并。例如参考图6至图7，图中示出了可以使用在本发明中的薄膜熔断器10的一个实施例。如所描绘，熔断器10包括具有下表面14和上平的表面16的第一绝缘基片12(例如玻璃)，上平的表面16涂敷以薄的金属膜以限定熔断器元件18。熔断器元件18包括由可熔断链接件22相互连接的一对接触部分20，链接件22大体上窄于接触部分20。例如，具有0.2安培额定值的熔断器元件可以具有大约3毫米的总长度和大约1.3毫米的宽度，以及具有长度为254微米且宽度为25.4微米的可熔断链接件。熔断器10也包括钝化层24(例如硅石)，它保护了薄膜熔断器元件18和第一基片12的上表面16的周围部分。也提供了第二绝缘基片26(例如玻璃)，其与第一基片12同延，且具有通过粘性层30(例如环氧树脂)结合到钝化层24的上表面28。底覆盖件34(例如氧化铝)也通过粘性层32结合到玻璃基片12的下表面14。类似地，顶覆盖件36(例如氧化铝)通过粘性层38(例如环氧树脂)结合到第二基片26的顶表面。
在图示的实施例中，熔断器10具有矩形棱柱的形式，其具有平行的端平面40和限制了端平面的端角部42。熔断器元件接触部分20的端缘44位于端平面40中。传导端子46覆盖了平的端表面40，传导端子46的每个包括镍、铬等的内层48和外焊料涂层50。每个内层48与接触部分20的一个的端缘44接触，以提供端子46和熔断器元件18的相对的端部之间的电连接。端子46包括围绕角部42且沿底部氧化铝覆盖件34的下表面的部分和顶部氧化铝覆盖件36的上表面的部分延伸的地带52。
III电容器组件
除电解电容器元件和熔断器外，本发明的带熔断器的电容器组件也包括电解电容器元件和熔断器的阳极引线电连接到其上的阳极端子，和电解电容器元件的阴极电连接到其上的阴极端子。可以使用任何传导材料来形成端子，例如传导金属(例如铜、镍、银、镍、锌、锡、钯、铅、铜、铝、钼、钛、铁、锆、镁和其合金)。特别地，合适的传导金属例如包括铜、铜合金(例如铜-锆、铜-镁、铜-锌或铜-铁)、镍和镍合金(例如镍-铁)。端子的厚度一般地选择为最小化电容器组件的厚度。例如，端子的厚度可以范围从大约0.05毫米至大约1毫米，在一些实施例中从大约0.05毫米至大约0.5毫米，且从大约0.1毫米至大约0.2毫米。一种典型的传导材料是可从Wieland(德国)获得的铜-铁合金金属板。如果希望，则端子的表面可以电镀以镍、银、金、锡等，如在本领域中所已知，以保证最终的零件可安装到电路板上。在一个特定的实施例中，端子的两个表面分别镀有镍和银闪镀物(flash)，而安装表面也镀有锡焊料层。
参考图1至图4，图中示出了包括阳极端子162和阴极端子172的带熔断器的电容器组件164的一个实施例。阴极端子172与电容器元件122的下表面196和后表面197电接触。阳极端子162包括熔断器耦联部分165和阳极耦联部分167。熔断器耦联部分165对应于一对相互分开预先确定的距离的熔断器连接点173和175，该距离可以取决于熔断器的尺寸和形状变化。例如，熔断器耦联部分165可以定尺寸为适应具有“0402”或“0603”的形状因数(form factor)(单位为英寸)的熔断器。应理解的是，这样的特定的形状因数仅是示例性的，且连接点间距可以提供为适应任何其他形状因数的熔断器。
一般地讲，熔断器定位在电容器组件内的特定的方式可以在本发明中选择为改进电容器组件的体积效率，且增进部件组装的容易性。再次参考图1至图4，例如熔断器124可以与电容器元件122的阳极引线106分开，以增进可将熔断器124和电容器元件122电连接到阳极端子162的容易性。在图示的实施例中，例如熔断器124定位在熔断器耦联部分165的下表面103下方，而阳极引线106定位在熔断器耦联部分165的上表面107的上方。进一步地，熔断器124也可以定位为使其长度尺度在大体上垂直于阳极引线106延伸的方向(图1的-y方向)的方向(图1的-x方向)上延伸。这降低了整个电容器组件的长度。
在电容器组件164的初始生产期间，熔断器耦联部分165和阳极耦联部分167连接为使得电流可以在电容器元件122的测试期间旁通熔断器124。在熔断器耦联部分165和阳极耦联部分167之间的这样的连接可以以多种不同的方式提供。在图1至图4图示的实施例中，例如熔断器124电连接到熔断器耦联部分165的下表面103，而阳极引线106电连接到阳极耦联部分167的上表面151。如果希望，则表面151可以具有“U形”或“V形”形状，以进一步提高引线106的表面接触和机械稳定性。也提供了第一连接部分111，它限定了熔断器耦联部分165的熔断器连接点173和阳极耦联部分167之间的电路径。类似地，第二连接部分112通过第三连接部分115限定了熔断器耦联部分165的熔断器连接点175和阳极耦联部分167之间的电路径。虽然不要求，但连接部分111、112和/或115可以是弯曲的且具有弓形表面，以提高阳极端子162的稳健性。无论怎样，连接部分111、112和/或115建立了熔断器耦联部分165和阳极耦联部分167之间的连接，其允许单独地测试电容器元件122。当希望建立熔断器124和电容器元件122之间的串联连接时，第三连接部分115可以简单地使用已知的技术修剪，例如沿轴线195修剪。
虽然不要求，但也可以提供选择的部分187以提高稳健性。当使用时，部分187分别通过第三连接部分115和第二连接部分112连接到熔断器耦联部分165和阳极耦联部分167。然而，如所示出，部分187不直接连接到第一连接部分111。
封装外壳158也用于提供对组件164的电保护和热保护，以及另外的结构支承。外壳158的宽度和长度可以取决于意图的应用而变化。在一个实施例中，例如外壳158的长度(图1中的-y方向)从大约2.0毫米到大约10.0毫米，在一些实施例中从大约2.5毫米到大约8.0毫米，且在一些实施例中从大约3.0毫米到大约6.5毫米。外壳158的宽度(图1的-x方向)的范围可以从大约1.0毫米到大约5.0毫米，在一些实施例中从大约1.5毫米到大约4.5毫米，且在一些实施例中从大约2.0毫米到大约3.5毫米。外壳158的总厚度(图1中的-z方向)可以选择地保持为小的厚度，使得作为结果的组件容易合并到低型面产品中。例如，外壳的厚度可以为大约5.0毫米或更小，在一些实施例中从大约0.4毫米到大约3.5毫米，且在一些实施例中从大约0.5毫米到大约3.0毫米。合适的外壳尺寸可以例如包括“B”、“C”、“D”、“E”、“V”或“Z”型外壳(AVX公司)。
应理解的是，本发明不意味着限制于用于带熔断器的电容器组件的任何特定构造。参考图5，本发明的带熔断器的电容器组件264的另一个实施例示出为包括阳极端子262和阴极端子272。类似于在图1至图4中示出的实施例，阳极端子262包括熔断器耦联部分265和阳极耦联部分267。熔断器耦联部分265对应于一对相互分开预先确定的距离的熔断器连接点273和275。在图示的实施例中，熔断器224定位在熔断器耦联部分265的下表面203的下方，且阳极引线206定位在熔断器耦联部分265的上表面207的上方。熔断器224也定位在一般地平行于阳极引线206延伸的方向的方向上。在电容器组件264的最初生产期间，将熔断器耦联部分265和阳极耦联部分267连接为使得熔断器224被电旁通。例如，熔断器224电连接到熔断器耦联部分265的下表面203，而阳极引线206电连接到阳极耦联部分267的上表面251。提供了连接部分211，连接部分211限定了熔断器连接点273和阳极耦联部分267之间的电路径。类似地，熔断器连接点275由阳极耦联部分267限定。为在熔断器224和电容器元件222之间建立希望的串联连接，连接部分2 11可以使用已知的技术简单地修剪，例如沿线295修剪。虽然不要求，但也可以提供选择的部分287以提高稳健性。也使用了封装外壳258。
无论其特定的构造如何，本发明的电容器组件可以容易地以高效的但仍有效的方式组装。现在将更详细地描述用于形成在图1至图4中示出的带熔断器的电容器组件164的技术的一个实施例。最初，提供引线框(未示出)，以便于大批量制造电容器。如在本领域中已知，引线框可以包括多个行和列，其每个限定了阴极端子172和阳极端子162。为将电解电容器元件122接附到引线框，可以最初地将传导粘合剂施加到阴极端子172的表面。传导粘合剂可以例如包括包含在树脂组合物内的传导金属微粒。金属微粒可以是银、铜、金、铂、镍、锌、铋等。树脂组合物可以包括热固性树脂(例如环氧树脂)、固化剂(例如酸酐)和耦联剂(例如硅烷耦联剂)。合适的传导粘合剂可以是在Osako等人的美国专利申请公布No 2006/0038304中描述的粘合剂，为所有目的在此通过参考将其合并。多种技术中的任何技术可以用于将传导粘合剂施加到阴极端子172上。例如，由于其实用和节约成本的益处，可以使用印刷技术。
阳极端子162的阳极耦联部分167向上弯曲，使得它大体上垂直于电解电容器元件122的底部面196定位。然后，电解电容器元件122定位在阴极端子172上，使得其底表面196接触粘合剂且阳极引线106由上部U形表面151接收。阳极引线106然后使用本领域中任何已知的技术电连接到表面151，例如机械焊接、激光焊接、传导粘合剂等。例如，阳极引线106可以使用激光焊接到阳极端子162。激光器一般地包括谐振器，谐振器包括能通过受激发射释放光子的激光介质和激发激光介质的元素的能量源。一个类型的合适的激光器是其中激光介质包括掺杂有钕(Nd)的钇铝石榴石(YAG)的激光介质的激光器。被激发的微粒是钕离子Nd3+。能量源可以向激光介质提供连续的能量以发射连续的激光束，或能量释放以发射脉冲的激光束。当阳极引线106电连接到阳极端子162时，传导粘合剂然后可以固化。例如，热压制可以用于施加热和压力，以保证电解电容器元件122通过粘合剂充分地附着到阴极端子172。熔断器124可以然后焊接到熔断器连接点173和175，如在本领域中已知。用于将熔断器124固定到连接点173和175的替代的方法包括焊接、使用传导粘合剂等。
一旦电容器和熔断器接附，则引线框封闭在树脂外壳内，该树脂外壳然后可以填充以硅石或任何其他已知的封装材料。封装后，相应阳极端子162和阴极端子172的暴露部分可以被老化、掩蔽和修整。暴露部分可以选择地沿外壳158的外侧弯曲(例如弯曲大致90度的角度)。以此方式，暴露的部分形成J形引线，以用于最终的电容器组件，但也可以根据本发明形成任何其他已知的构造。替代地，暴露部分可以保持不弯曲，以便于随后的电连接且最小化电容器组件164的高度。
由于其中熔断器合并的方式，本发明的作为结果的电容器组件可以具有极好的电特性。例如，组件可以实现相对地低的等效串联电阻(“ESR”)。例如，以2伏的偏压和1伏的信号在100kHz的频率下测量，ESR可以大约为1000毫欧或更小，在一些实施例中大约为500毫欧或更小，且在一些实施例中大约为250毫欧或更小。也相信，电容器组件的耗散因子(DF)也可以维持在相对地低的水平。耗散因子(DF)一般指在电容器组件内发生的损失，且通常表达为理想性能的百分比。例如，本发明的电容器组件的耗散因子在120Hz的频率下测量时典型地小于大约15％，且在一些实施例中小于大约5％。峰值浪涌电流可以类似地为大约5.0安培或更高，在一些实施例中大约10.0安培或更高，且在一些实施例中从大约15.0安培至大约50.0安培。
本发明可以通过参考如下的例子更好地理解。
测试过程
等效串联电阻(ESR)、电容、耗散因子和阻抗：
使用具有Kelvin Lead的Keithley 3330 Precision LCZ仪表以0伏偏压和1伏信号测量等效串联电阻和阻抗。运行频率为100kHz。使用具有Kelvin Lead的Keithley 3330 Precision LCZ仪表以0伏偏压和1伏信号测量电容和耗散因子。运行频率为120Hz且温度为23℃±2℃。
泄漏电流：
使用由Mantracourt Electronics LTD，UK制造的MC 190 Leakage测试设备测量泄漏电流(“DCL”)。MC 190测试测量了在25℃温度和在一定额定电压下10秒后的泄漏电流。
示例1
多种带熔断器的电容器组件如以上所述且在图1至图4中示出而构造。最初，将无铅焊膏使用常规的带有涂抹头的“摘嵌机”(pick and placemachine)滴在引线框上。薄膜熔断器(从Bel Fuse Inc.of Jersey City，NewJersey购得，1.25A或1.5A)然后定位在焊膏上，焊膏然后固化。电容器元件然后连接到引线框，如以上所述且在图1至图4中示出。电容器元件由压制的钽阳极形成，该阳极被阳极化，以二氧化锰浸渍，且然后以以上所述的方式涂敷以石墨和银层。带熔断器的电容器组件封装在外壳内，外壳的长度为大约7.5mm，宽度为大约4.5mm，且高度为大约3.1mm(“D”型外壳，AVX公司)，且额定值为47μF/10V。
然后测试电容器的多种特性且与不带熔断器的钽电容器比较。结果在表1中列出。
表1：不带熔断器和带熔断器的电容器的特性
样本 平均泄漏电流[μA] 平均电容[μF] 平均耗散因子 平均阻抗[mOhm] 平均ESR[mOhm]
不带熔断器   0.475   44.453     0.0157     207.0     186.9
带熔断器   0.482   44.485     0.0186     281.5     270.3
如所指示，本发明的带熔断器的电容器组件维持良好的电特性，例如相对地低的ESR。测试后，每个电容器的熔断器由修剪工具进行隔离。
例2
使用静电计/高电阻仪表(6517A型，从Keithley Instruments Inc购得)以50伏电源且在25℃的温度下测试薄膜熔断器(从Bel Fuse Inc.ofJersey City，New Jersey购得，1.25A或1.5A)在分解时他们的电阻。结果在表2中列出。
表2：当熔断器分解时的电阻测量
熔断器序号+   R[GΩ]测量序号No
  1   2   3   4   5
    1   455.40   80.85   464.00   362.56   436.79
    2   706.31   407.22   460.31   459.57   595.45
    3   647.32   546.05   525.28   557.00   627.79
    4   542.93   434.56   594.35   548.65   621.89
    5   868.79   457.58   501.57   583.06   462.52
    6   *1.025   283.43   505.46   417.48   675.36
    7   569.57   438.95   651.02   405.67   763.91
    8   573.47   614.40   625.08   704.24   972.28
    9   773.47   514.16   691.79   600.81   937.71
    10   515.37   651.03   468.89   380.21   594.56
    11   851.07   778.86   334.81   414.97   588.10
    12   628.36   635.10   512.47   511.08   413.43
    13   798.17   748.89   692.28   730.07   878.94
    14   846.99   *1.23   513.73   414.70   739.24
    15   651.28   392.52   642.53   494.32   589
*[TΩ]
+熔断器1至7具有1.25A的值，而熔断器8至15具有1.5A的值。
因此，如所指示，电阻在熔断器分解后高于10MOhm。也应注意的是，这些熔断器(1.25A或1.5A)在施加高于5A的电流时分解。也测试了其他熔断器(从Bel Fuse Inc.of Jersey City，New Jersey购得，0.75A，1.0A或2.0A)，且确定当施加高于5A的电流时它们分解。
本发明的这些和其他修改和变化可以由本领域一般技术人员实施而不偏离本发明的精神和范围。另外，应理解的是，多种实施例的方面可以全部地或部分地相互交换。此外，本领域一般技术人员将认识到，前述描述仅通过例子进行且不意图于限制在附带的权利要求书中进一步描述的本发明。

Claims (26)

1.一种带熔断器的电解电容器组件，包括：
电解电容器元件，其包括阳极和覆盖了阳极的固体电解质，其中阳极引线从阳极延伸；
电连接到固体电解质的阴极端子；
阳极端子，阳极端子包括电连接到阳极引线的阳极耦联部分和电连接到表面安装熔断器的熔断器耦联部分，其中阳极引线定位在熔断器耦联部分上方且表面安装熔断器定位在熔断器耦联部分下方；和
封装了电解电容器元件和表面安装熔断器且使得阳极端子和阴极端子的至少部分被暴露的外壳。
2.根据权利要求1所述的带熔断器的电解电容器组件，其中电解电容器元件包括由阀金属组合物形成的阳极。
3.根据权利要求2所述的带熔断器的电解电容器组件，其中阀金属组合物包括钽。
4.根据权利要求2所述的带熔断器的电解电容器组件，其中阀金属组合物包括铌或氧化铌。
5.根据权利要求1所述的带熔断器的电解电容器组件，其中固体电解质包括氧化锰。
6.根据权利要求1所述的带熔断器的电解电容器组件，其中固体电解质包括传导聚合物。
7.根据权利要求1所述的带熔断器的电解电容器组件，进一步包括形成在阳极和固体电解质之间的介电层。
8.根据权利要求1所述的带熔断器的电解电容器组件，其中表面安装熔断器包括限定了可熔断链接件的导电膜。
9.根据权利要求1所述的带熔断器的电解电容器组件，其中熔断器耦联部分包括分开一定距离的熔断器连接点，以适应表面安装熔断器。
10.根据权利要求1所述的带熔断器的电解电容器组件，其中表面安装熔断器限定了一般地垂直于电解电容器元件的长度尺度的长度尺度。
11.根据权利要求1所述的带熔断器的电解电容器组件，其中表面安装熔断器限定了一般地平行于电解电容器元件的长度尺度的长度尺度。
12.根据权利要求1所述的带熔断器的电解电容器组件，其中电解电容器元件和表面安装熔断器串联连接。
13.形成带熔断器的电解电容器组件的方法，该方法包括：
提供电解电容器元件，其包括阳极和覆盖了阳极的固体电解质，其中阳极引线从阳极延伸；
提供限定了阴极端子和阳极端子的引线框，阳极端子包括阳极耦联部分和熔断器耦联部分；
将固体电解质电连接到阴极端子；
将阳极引线激光焊接到阳极耦联部分；
将表面安装熔断器电连接到熔断器耦联部分；和
将电解电容器元件和表面安装熔断器封装，使得阳极端子和阴极端子的至少部分保持暴露。
14.根据权利要求13所述的方法，其中电解电容器元件包括由阀金属组合物形成的阳极。
15.根据权利要求13所述的方法，其中阀金属组合物包括钽或氧化铌。
16.根据权利要求13所述的方法，其中固体电解质包括氧化锰或传导聚合物。
17.根据权利要求13所述的方法，其中表面安装熔断器包括限定了可熔断链接件的导电膜。
18.根据权利要求13所述的方法，其中电解电容器元件以传导粘合剂连接到阴极端子。
19.根据权利要求13所述的方法，其中熔断器耦联部分包括分开一定距离的熔断器连接点，以适应表面安装熔断器。
20.根据权利要求13所述的方法，进一步包括将阳极耦联部分弯曲且然后将阳极引线激光焊接到弯曲的阳极耦联部分的上表面。
21.根据权利要求13所述的方法，其中表面安装熔断器焊接到熔断器耦联部分上。
22.根据权利要求13所述的方法，其中阳极引线定位在熔断器耦联部分上方且表面安装熔断器定位在熔断器耦联部分下方。
23.根据权利要求13所述的方法，其中表面安装熔断器限定了一般地垂直于电解电容器元件的长度尺度的长度尺度。
24.根据权利要求13所述的方法，其中表面安装熔断器限定了一般地平行于电解电容器元件的长度尺度的长度尺度。
25.根据权利要求13所述的方法，其中阳极端子进一步包括限定了阳极耦联部分和熔断器耦联部分之间的电路径的连接部分。
26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括测试电解电容器元件且然后修剪连接部分，使得电解电容器元件和表面安装熔断器串联连接。
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