[發明專利]固態電解電容器及其制造方法

有效

• 申請號: 201080064429.7
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102763182A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 布蘭登·薩梅;杰弗里·波爾托拉克;菲利普·M·萊斯納;邱永堅;倫道夫·S·哈恩;戴維·雅各布斯;基思·R·布倫尼曼;艾伯特·哈林頓;克里斯·斯托拉斯基
• 申請（專利權）人: 凱米特電子公司
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/15
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張天舒

對相關申請的交叉引用

本申請要求2009年12月22日提交的待決美國臨時專利申請第61/289,148號以及2010年9月21日提交的待決美國臨時專利申請第61/384,785號的優先權，二者內容通過引用并入本申請。

技術領域

本發明涉及閥金屬電容器的改進以及改進的形成閥金屬電容器的方法。具體來說，本發明涉及制造在保持或提高電性能（具體來說是等效串聯電阻，ESR）的同時改善了容積效率的閥金屬電容器的方法。

背景技術

在制造閥金屬電容器特別是制造表面安裝閥金屬電容器時，標準做法是形成包括從陽極核延伸的陽極線的單片結構，其中電介質和電荷收集陰極位于該單片的表面上，電介質處在陽極核和陰極之間。制造工藝包括在第一位置處將陽極線附接（attach）至引線框，并在第二位置處將陰極附接至引線框。

圖1A以剖視圖的方式例示了通常的表面安裝閥金屬電容器1。在圖1A中，閥金屬陽極核2具有從其延伸的陽極線3。陽極線通常通過焊接電連接至陽極引線4。處在陽極的至少一部分上的電介質5將陽極與陰極6分離。陰極通過導電粘合劑11電連接至陰極引線7，并且整個結構中除了陽極引線和陰極引線的接觸部分之外均包裝（encase）在不導電材料8中。陽極引線4和陰極引線7構成接近連續的引線框的一部分，如本領域文獻中所具體描述的，該引線框為陣列形式，多個陽極引線和陰極引線集成到公共引線框上。當通過例如切割獲得單個電容器時，陽極引線和陰極引線電分離。

在基于鋁的閥金屬表面安裝電容器的情況下，標準做法是將鋁箔形式的鋁用作陽極，利用粗化表面來增大每單位體積的表面積，進行陽極化以在基底材料上形成電介質層，并成形為在大小上與整個器件的長度和寬度相應的元件。采用相對較薄鋁箔形式的鋁的原因在于，優選的粗化表面方法僅能夠到達相對較淺的深度，因此最有容積效率的形式是薄片或箔形。對每個陽極化的元件進行處理以在陽極化元件的一部分上創建用作主陰極的導電聚合物層，從而創建電容的有效面積。添加另外的陰極層以保護主陰極，從而從有效面積收集電流并將其導向位于器件封裝內的引線框延伸處。同樣在封裝空間內，預留了不帶陰極層的陽極元件的一部分，將其用作陽極延伸，其中該部分附接至分離的引線框延伸。引線框的陽極和陰極延伸均延伸出模塑封裝，并被隨后處理以形成器件引線，該器件引線提供用于將該器件焊接至印刷電路板安裝焊盤的手段。各個電容元件遠比通常的工業標準表面安裝電容器封裝中允許的空間薄，于是通過在封裝器件內彼此疊加多個單獨的電容元件來獲得額外的電容。額外的電容元件疊加在第一元件的頂部，并通過將第一元件附接至引線框的相同方式附接至第一元件。第一和/或后續元件的配置也可以設置在各個單獨的引線框延伸的相對側。

圖1B以剖視圖的方式例示了通常的基于鋁的表面安裝閥金屬電容器100。在圖1B中，存在多個由鋁箔102構成的電容元件101，鋁箔102的表面已被處理為具有多孔結構103。該多孔鋁箔在其整個表面或者一部分表面上被陽極化以創建電介質層104。然后處理鋁箔以在電介質層上創建導電聚合物層105。然后在導電聚合物層上貼附（apply）保護性碳層106，并且在碳層上貼附銀涂層或金屬填充有機樹脂層107，以提供從陽極元件的電容性區域收集電流的功能。還存在從任何電容相關層中預留的陽極元件區域108，其作為陽極延伸并用作陽極電流的導電路徑。由此得出了完整的電容元件101。這些電容元件附接至引線框結構110，其中用銀粘合劑112將電容元件的陰極部分附接至引線框的陰極部分111，陽極延伸108通過焊接附接至引線框113的陽極部分。額外的電容元件疊加在其它電容元件頂部并且以將第一電容元件附接至引線框延伸的相同方法附接。然后在熱固性樹脂114中封裝該結構。對引線框延伸進行處理以使其存在于封裝115的底表面處，從而提供焊接至印刷電路板的適當安裝表面。

易于理解，必須使陽極組件和陰極組件電分離。這種需求導致了容積效率的損失，因為最終電容器的相當一部分體積不構成電容。例如，參照圖1，電容器的圍繞陽極線和陽極引線的部分除了將引線框與陰極層充分分離地附接至陽極線之外，不提供任何電作用。由于必須在電容元件的有效面積和焊點9之間提供足夠的分離，以確保通過環境向敏感且未受保護的電介質和陰極層的輻射不減的（unabated）焊接操作不使這些層的質量和性能劣化，上述問題還被進一步加劇。屏蔽元件免受焊接處理對減小所占據的體積并無益處，因為制造精度的實際限制使得此時所需距離的縮短并不超過不屏蔽的情況。當把多個電容元件組合成一個電容器時，容積效率甚至被進一步侵蝕。