CN1444241A - 固体电解电容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种固体电解电容器，具有形成于片状或薄片状阳极元件一表面上的并用于外部电连接的一阳极端子和一阴极端子；一阴极导电层，其形成用以覆盖除阳极端子被紧固部分外的阳极元件一表面区域。紧密结合于阴极导电层一表面的作阴极端子的一第一金属片或金属薄片，使得覆盖阴极导电层一表面。紧密结合于阴极导电层另一表面的一第二金属片或金属薄片，以便覆盖阴极导电层的另一主表面。第一金属片或金属薄片和第二金属片或金属薄片其作用为截断阳极元件与外部之间的通风。

Description

固体电解电容器及其制造方法

本申请要求以在先申请JP2002-46248为优先权，其所公开的内容在此参照结合。

技术领域

本发明涉及一种固体电解电容器及其制造方法，尤其是，涉及一种为使表面安装的固体电解电容器有效获得更薄结构并减少等效串联电阻(ESR)的技术。

背景技术

近年来，加速了向电子设备致密性、更轻重量和可携性的发展趋势。随着这个趋势，增大了对更小更薄电子元件的需求。同时便携式装置，尤其需要小而薄。对于用于便携式装置的电子元件的厚度有一些严格限制，意即制造更薄电子元件的要求很高。

在上述的情况下，不仅半导体元件而且无源元件，例如电解电容器，特别是用于去耦或类似的电源电路中的需要更小更薄。至今，大多数这类电容器将小电容元件涂布模制树脂，从而使其形成小型的表面安装的电容器，该电容器即为所谓的“片状电容器”，像公开在，如日本未审查的专利申请，公开号为62-005630；日本未审查的专利申请，公开号为58-157125；或日本未审查的专利申请，公开号为4-123416。为了获得更薄结构，常将片状或薄片状的材料用于电容元件。常规的电容器结构上以涂布模制树脂为特征。

图1示出了依据常规实施方式的表面安装的固体电解电容器。参照图1，一电容器1由一片状阳极元件2，一覆盖阳极元件2大部分的阴极导电层3，一紧固于未被阴极导电层3覆盖的阳极元件2部分的阳极端子4，一紧固于阴极导电层3的阴极端子5，和一个涂布树脂层9构成。

阳极元件2采用铝或钽的片或薄片(以下，除非另有说明，“片”包括“薄片”)，或者形成阀金属(valve metal)如铌的氧化膜，作为其基材。基材金属片的表面区域经由，如蚀刻，而被延展。基材金属的金属氧化膜(未示出)在其被延展的表面，通过如阳极氧化而沉积。

阴极导电层3，由例如一个固体电解质层，一石墨层，和一银粘层(它们都未示出)构成，它们在阳极元件表面上的金属氧化膜上按此序沉积。固体电解质层采用导电聚合体，例如聚吡咯(Polypyrrole)、聚噻吩(Polythiophene)、或聚丙氨酸(Polyaniline)，或者半导体材料，例如二氧化锰(Manganese Dioxide)。

阳极端子4，通过例如激光焊接或电阻焊接可导电地固定连接于阳极元件2。其间，阴极端子5被粘合到银粘层，该层为阴极导电层3的最外层。这些阳极端子4与阴极端子5都用于外部电连接。

涂布树脂层9通过传递模塑法形成，在其中采用热固树脂例如环氧树脂作为材料。涂布树脂层9覆盖阳极元件2，阴极导电层3，阳极元件2与阳极端子4之间的结头部分，阴极导电层3与阴极端子5之间的接头部分。涂布树脂层9防止了从外部进入的氧气和/或湿气。

阳极端子4和阴极端子5沿着涂布树脂层9的端面弯曲，在涂布树脂层9的底表面也就是电容器的安装表面进一步向内弯曲。阳极和阴极端子4和5各自互相对着的部分，作为外连接部分。

电容器通过焊接安装在装配接线板6上，阳极和阴极端子外接到形成于接线板上布线图的各自焊接区7a和7b上。

如上文所述，这类电容器通过给其涂布模制树脂，已具有常规的安全可靠性，以致使其不受外部氧气和/或湿气侵袭。

但是，当实施树脂传递模塑法时，为了让熔化的树脂流入金属模中，必须紧固金属模与金属模中的电容器元件间的某一尺寸或更多的间隙。这意味着涂布树脂层9总要有某个或多个厚度值。如果电容器元件与金属模之间不提供足够厚度的间隙用于熔化树脂的流动，那么间隙就有未填充树脂的部分。其结果，成品电容器就会有一个未被涂布树脂层9所覆盖的缺陷部分，而导致失败。这样的缺陷部分不能阻碍外部氧气和/或湿气的侵袭，导致破坏电容器的可靠性。所以，减小电容器的厚度是有限制的。

如图1所示，阳极端子4和阴极端子5临时引出了涂布树脂层9，引出端子的远端提供外部连接。因此，阳极端子和阴极端子的电阻不可避免地增加了，电容器的ESR中也相应地随之增加了。

发明内容

因此，本发明的一个目的是为了提供一种电解电容器，防止氧气和/或湿气从外部进入，具有更高的可靠性，且与常规的涂布有模制树脂的电容器相比厚度减少。

本发明的另一个目的是提供一种具有低ESR的电解电容器。

为达此目的，根据本发明，提供一种固体电解电容器，它包括：一阳极端子和一阴极端子，其用于外部电连接，形成于片状或薄片状阳极元件一个表面上；一阴极导电层，它是这样形成的，即可覆盖除阳极端子被紧固部分外的阳极元件一表面区域；一可作阴极端子的第一金属片或金属薄片，其紧密结合于阴极导电层的一表面，以便覆盖阴极导电层的一个表面；一第二金属片或金属薄片，紧密结合于阴极导电层的另一表面，以便覆盖阴极导电层的另一主表面；其中阳极元件与外部之间的通风被第一金属片或金属薄片或者第二金属片或金属薄片被所阻挡。

根据本发明的另一方面，提供一种制造固体电解电容器的方法，该电解电容器具有形成于片状或薄片状阳极元件一表面上的用于外连接的一阳极端子和一阴极端子，该制造方法包括：通过增加片状或薄片状阀金属区域，并在所增加区域的表面上沉积一基材阀金属氧化层，从而形成所述阳极元件的步骤；使一阴极导电层覆盖除阳极端子被紧固部分外的阳极元件一表面区域的步骤；将阳极端子导电地紧固于未被阴极导电层所覆盖的阳极元件部分的步骤；粘合步骤，粘于阴极导电层一表面，一第一金属片或金属薄片具有比该表面上的阴极导电层区域更大的区域，并作阴极端子；粘合步骤，粘于阴极导电层的另一表面，一第二金属片或金属薄片具有比该表面上的阴极导电层区域更大的区域。

附图说明

图1为依据本发明的一个实施例的固体电解电容器的剖视图；

图2为依据一改进样品的固体电解电容器的剖视图；

图3为常规的表面安装的固体电解电容器的剖视图。

具体实施方式

现参照附图描述本发明的一个实施例。图2为根据本发明一实施例的表面安装的固体电解电容器的剖视图。根据本发明，在该固体电解电容器中，导体层3的两个主表面，也即，顶面和底面，被金属片(阴极端子5a和5b)而不是被模制树脂组分所覆盖。

根据实施例固体电解电容器以如下过程制造。首先，铝箔表面通过蚀刻增大表面积。然后，铝，作为基材，通过阳极氧化作用被氧化从而在箔表面形成氧化铝(Al203)薄膜(未示出)，从而产生一阳极元件2。作为用于阳极元件的基材阀金属，多孔薄片可用来替代被蚀刻的箔。薄片通过将钽粉挤压进薄片中，烧结薄片制成。也可选择另一种阀金属，例如铌。也可采用其他常规的公众所知的材料和/或方法。

一固体电解质层，一石墨层，和一由导电粘接剂(层都未示出)构成的层按此顺序在铝氧化膜上沉积，覆盖阳极元件2的大部分，从而形成阴极导电层3。对于固体电解质，也可采用导电聚合物，或半导体，例如二氧化锰或TCNQ。众所周知导电聚合物具有比其他固体电解质更高的导电率。所以，在本发明中，当主要目的之一是为了减少电容器的ESR时，采用导电聚合物作为固体电解质是合适的。当采用导电聚合物时，单体(monomer)，例如吡咯(Pyrrole)、噻吩(hiophene)、或苯胺(aniline)应用化学氧化聚合作用或电解氧化聚合作用，或类似的方法来聚合。石墨层通过采用由石墨和树脂粘合剂构成的石墨糊剂形成。由导电粘接剂构成的层通过采用由金属粉末，如银或铜，和树脂粘合剂组成的一导电糊剂而形成。

接下来，阳极元件2的主表面之一，也即，图2所示的顶面，将一绝缘树脂应用于没有阴极导电层3的该表面，使得形成绝缘部分8。此外，阳极元件2另一主部分，也即，图2所示的底面，一阳极端子4连接于没有阴极导电层3的部分，也就是说，相对绝缘部分8的表面阳极元件2被置于其间。作为用于阳极端子4的材料，铜、黄铜、或磷青铜有利于焊接并具有高电导率。为了与阳极元件2连接，采用激光焊接或超声波焊接这样的工艺。其间，金属片(阴极端子5a)粘接于阴极导电层3的下部表面。此外，另一个金属片(阴极端子5b)粘接于阴极导电层的上部表面。阴极端子5a和5b，其表面积分别稍大于它们对应的阴极导电层表面，使得覆盖阴极导电层3的上下部表面。阴极端子5a和5b通过阴极导电层3最外层的导电粘接剂而粘合。上部表面上的阴极端子5a成形使得也覆盖绝缘部分8。铜、42合金、或镍银合金主要用作阴极端子5a和5b的材料。只要绝缘部分8形成后阴极端子5a粘接上去，那么绝缘部分8的成形、阳极端子4的连接、阴极端子5a的粘接、阴极端子5b的粘接，这些顺序没有特别的规定，其余的步骤可不必如上所示。

在根据本发明所述的电容器中，阴极导电层3的主表面通过两个，也即，顶面和底面的阴极端子5a和5b而被封闭，这些金属片5a和5b防止从阴极导电层3最大面积部分进入氧气和/或湿气，这确保了可靠性。阴极导电层将被金属片夹在中间从而避免要被模制树脂厚涂布，而惯例是要求的。这样，可获得较薄的电容器。

除此之外，从阳极元件2到用于外连接的阳极端子和阴极端子部分的距离可缩小，端子4、5与阳极元件2之间连接的较大面积可被紧固，使其可能控制由于端子连接而产生的内电阻的增加。

参照图3，根据实施例将描述一个典型改进的电解电容器。图3示出了该典型改进的剖视图。如图3所示，根据该改进，固体电解电容器在单一的阴极端子5上而不是两个独立的金属片上，也即，上面的阴极端子5a和下面的阴极端子5b上形成。阴极端子5沿着一阳极元件2从阳极端子4在相对端被弯成U形，以致包封阳极元件2。这种构造防止氧气和/或湿气从阳极元件2的边端进入，这样除了可获得通过上述实施例的优点外，还可进一步提高可靠性。

这个设计中要求将单一的金属片弯曲也是有好处的，意为制造工艺不会复杂太多。

上述实施例中的阴极端子5a、5b，或者典型实施例中的阴极端子5不必由硬片构成；只要它们防止通风，它们也可由薄片构成。

如上文所述，本发明使提供一个表面安装的电解电容器成为可能，与常规的涂布有模制树脂的电容器相比，该电容器较薄且具有更小的ESR却不会由于从外部进入的氧气和/或湿气而使可靠性降低。

Claims (9)

1.一种固体电解电容器，包括：

一阳极端子和一阴极端子，其用于外部电连接，形成在片状或薄片状阳极元件一个表面上；

一阴极导电层，其是这样形成的，即它覆盖除阳极端子被紧固部分外的阳极元件的表面区域；

一第一金属片或金属薄片，其用作阴极端子，与阴极导电层的一表面紧密结合，以便覆盖阴极导电层的一个表面；和

一第二金属片或金属薄片，其与阴极导电层另一表面紧密结合，以便覆盖阴极导电层的另一主表面，

其中阳极元件与外部之间的通风被所述第一金属片或金属薄片和所述第二金属片或金属薄片所阻碍。

2.一固体电解电容器，包括：

一阳极元件，采用一片状或薄片状阀金属作为其基材，在其表面上具有一由阀金属氧化形成的层；

一阴极导电层，其是这样形成的，即它覆盖除一预定区域外的阳极元件表面区域，并包括一固体电解质层和一导电粘接剂层；

一阳极端子，其导电地紧固于阳极元件一表面预定区域，以提供外部电连接；

一第一金属片或金属薄片，其用于外部电连接，粘接于导电粘接剂并用作一第一阴极端子，形成于阴极导电层一表面上，以便覆盖阴极导电层一个表面；和

一第二金属片或金属薄片，其与导电粘接剂粘接，形成于阴极导电层另一表面上，以便覆盖阴极导电层的另一表面，

其中阳极元件与外部之间的通风被所述第一金属片或金属薄片和所述第二金属片或金属薄片所阻碍。

3.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其中第一金属片或金属薄片和第二金属片或金属薄片由相同的单一金属片或金属薄片构成，

其中阴极导电层沿着阳极元件的构形在相对端从阳极端子被紧固于阳极元件的地方被弯曲，阴极导电层具有一U形部分。

4.一种用于制造固体电解电容器的方法，该电容器具有形成于片状或薄片状阳极元件一表面的用于外部电连接的一阳极端子和一阴极端子，该制造方法包括：

第一步骤，形成阳极元件，通过增加片状或薄片状阀金属区域，并在所增加的区域表面上沉积一基材阀金属氧化层；

第二步骤，形成阴极导电层，以便覆盖除阳极端子被紧固部分外的阳极元件一表面区域；

第三步骤，在阳极元件未被阴极导电层覆盖的部分导电地形成阳极端子；

第四步骤，粘合，将第一金属片或金属薄片粘于阴极导电层的一表面，该第一金属片或金属薄片具有比该表面侧上的阴极导电层区域更大的区域并起阴极端子的作用；

第五步骤，粘合，将第二金属片或金属薄片粘于阴极导电层的另一表面，该第二金属片或金属薄片具有比该表面上的阴极导电层区域更大的区域。

5.根据权利要求4所述的固体电解电容器的制造方法，其中第二步骤包括：

形成一固体电解质层的第六步骤；和

在阴极导电层的最上层形成一导电粘接剂层的第七步骤。

6.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其中阴极导电层包括一固体电解质层和一导电粘接剂层，导电聚合物用于固体电解质。

7.根据权利要求4所述的制造固体电解电容器的方法，其中阴极导电层包括一固体电解质层和一导电粘接剂层，导电聚合物用于固体电解质。

8.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其中阳极元件的基材为铝箔。

9.根据权利要求7所述的制造固体电解电容器的方法，其中阳极元件的基材为铝箔。

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