用于固體電解電容器的載線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體電解電容器領域，尤其涉及一種用于固體電解電容器的載線 (carrier wire)〇
【背景技術】
[0002] 固體電解電容器（如鉭電容器）對電子電路的微型化做出了重要貢獻，使這種電 路可以在極端環(huán)境中使用。典型固體電解電容器的陽極包括多孔陽極體，陽極引線從陽極 體引出延伸，并與電容器的陽極端子連接。陽極可這樣制備：首先將鉭粉壓成顆粒，然后進 行燒結(jié)，在各粉末顆粒之間形成熔融連接。許多傳統(tǒng)固體電解電容器存在的一個問題是鉭 粒的粒徑較小，減少了陽極體和陽極引線之間的體積接觸。實際上，陽極引線和粉末顆粒之 間很難找到許多接觸點。當陽極體和陽極引線之間的接觸面積減少時，陽極引線和陽極接 觸處的電阻相應增加。等效串聯(lián)電阻（ESR)的這種增加導致電容器電性能降低。另一方 面，隨著陽極引線直徑增加，陽極引線本身的內(nèi)電阻增加，內(nèi)電阻的這種增加會抵消陽極體 和陽極引線之間接觸點數(shù)量增加帶來的ESR的任何改進（降低）。此外，陽極引線直徑增加 會導致采用電阻焊或激光焊將陽極引線與引線框架的陽極端子部分焊到一起時所需的能 量增加。
[0003] 因此，目前需要一種改進的固體電解電容器，這種電容器具有陽極體和陽極引線 之間接觸點增加的益處，但沒有引線本身電阻隨其直徑增加而增加的不良影響，所述益處 和不良影響之間實現(xiàn)平衡，從而通過實現(xiàn)超低ESR水平而顯著改善電容器的電性能。還需 要在實現(xiàn)所述平衡的同時最大程度地降低陽極引線與陽極端子電連接所需的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了一種包括電容元件和陽極引線組件的固體電解 電容器。電容元件包括燒結(jié)的多孔陽極體；覆蓋在燒結(jié)多孔陽極體上的介質(zhì)層；和覆蓋在 介質(zhì)層上、包括固體電解質(zhì)的陰極。陽極引線組件包括第一陽極引線，第一陽極引線具有位 于燒結(jié)多孔陽極體之內(nèi)的嵌入部分及從燒結(jié)多孔陽極體表面縱向延伸的外面部分。此外， 所述外面部分包括基本上平坦的表面。另外，第二陽極引線位于燒結(jié)多孔陽極體的外面，且 包括第一部分和第二部分，其中第一部分包括基本上平坦的表面。此外，第二陽極引線第一 部分的基本上平坦的表面與第一陽極引線的外面部分的基本上平坦的表面連接。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，公開了一種形成固體電解電容器的方法。所述方法 包括將第一陽極引線放置在由閥金屬組合物形成的粉末之內(nèi)，從而第一陽極引線包括位于 多孔陽極體內(nèi)的嵌入部分及從所述陽極體表面縱向延伸的外面部分，其中該外面部分包括 基本上平坦的表面；壓緊第一陽極引線嵌入部分周圍的粉末；燒結(jié)壓緊的粉末，形成燒結(jié) 多孔陽極體；將第二陽極引線放置在燒結(jié)多孔陽極體的外面，其中第二陽極引線包括第一 部分和第二部分，其中第一部分包括基本上平坦的表面；將第二陽極引線第一部分的基本 上平坦的表面與第一陽極引線外面部分的基本上平坦的表面連接；和將第二陽極引線的第 二部分與陽極端子連接，在第二陽極引線的第二部分和陽極端子之間形成電連接。
[0006] 本發(fā)明的其它特點和方面將在下文進行更詳細的說明。
【附圖說明】
[0007] 本發(fā)明的完整和可實施說明，包括對于本領域技術人員而言的最佳實施例以及引 用的圖，在本說明書的剩余部分中進行進一步的詳細描述。其中：
[0008] 圖1是本發(fā)明電解電容器一個實施例的透視俯視圖；
[0009] 圖2是本發(fā)明電解電容器一個實施例的透視側(cè)視圖；
[0010] 圖3是圖1和圖2的電解電容器的俯視圖；
[0011] 圖4是圖1和圖2的電解電容器的另一個俯視圖，其中陽極引線組件焊接到陽極 端子；
[0012] 圖5是圖1至圖4的電解電容器的仰視圖；
[0013] 圖6是圖1至圖5的電解電容器的側(cè)視圖；
[0014] 圖7是本發(fā)明另一個電解電容器的側(cè)視圖；
[0015] 圖8是本發(fā)明陽極引線組件的一個實施例的側(cè)視圖；及
[0016] 圖9是本發(fā)明固體電解電容器另一個實施例的透視圖，其中電容器包括兩個電容 元件和兩個陽極引線組件。
[0017] 在本發(fā)明說明書中和附圖中，重復使用的附圖標記表示相同或者相似的部件或元 件。
【具體實施方式】
[0018] 本領域技術人員應當理解，這里的討論僅作為本發(fā)明的示范性描述，并不是意圖 限制本發(fā)明的更寬廣的保護范圍。
[0019] 總的來說，本發(fā)明涉及一種包含電容元件的固體電解電容器，該固體電解電容器 包括燒結(jié)多孔陽極體、覆蓋在燒結(jié)多孔陽極體上的介質(zhì)層及覆蓋在介質(zhì)層上且包括固體電 解質(zhì)的陰極。所述電容器還包括具有第一陽極引線和第二陽極引線的陽極引線組件。第一 陽極引線具有位于多孔陽極體內(nèi)的嵌入部分和從多孔陽極體表面縱向延伸的外面部分。第 一陽極引線的外面部分包括基本上平坦的表面。該基本上平坦的表面可以通過壓平、壓合 或改變第一陽極引線外面部分的全部或一部分的幾何形狀的方法形成。因此，在一些實施 例中，第一陽極引線外面部分全部或一部分的尺寸（如高度/厚度）小于嵌入部分的相應 尺寸（如高度/厚度）。此外，電容器包括位于多孔陽極體外面的第二陽極引線，其中第二 陽極引線包括第一部分和第二部分，其中第一部分包括基本上平坦的表面。該基本上平坦 的表面可以通過壓平、壓合或改變第二陽極引線第一部分的幾何形狀形成。因此，在一些實 施例中，第二陽極引線第一部分的尺寸（如高度/厚度）小于第二陽極引線第二部分的相 應尺寸（如高度/厚度）。此外，第二陽極引線第一部分的基本上平坦的表面與第一陽極引 線外面部分的基本上平坦的表面接觸，其中通過確保彼此接觸的兩根陽極引線的表面基本 上呈扁平或水平，這種基本上平坦的表面有利于將第二陽極引線與第一陽極引線焊接在一 起，從而形成適當?shù)倪B接。通過采用外面部分具有基本上平坦的表面的第一陽極引線及第 一部分具有基本上平坦的表面的第二陽極引線，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，第一陽極引線的外面部分 和第二陽極引線的第一部分可以通過電阻焊更有效且更簡單地連接在一起。
[0020] 此外，第一陽極引線和第二陽極引線可以采用不同的材料制造。例如，第一陽極引 線可以采用鉭，而第二陽極引線可以采用非-鉭材料（如不銹鋼、鎳或鎳-鐵合金）。通過 這種方式，由于生產(chǎn)過程中能充當載線使用的第二陽極引線的材料成本可以低于第一陽極 引線的材料成本，因此，可以使用成本效益更佳的引線框架組件。在這些實施例中，在化學 處理過程中（比如陽極氧化和陰極形成過程中），使用非-鉭材料的第二陽極引線來負載陽 極，可以降低材料成本。例如，由于第二陽極引線（如載線）第二部分的一部分不需要作為 電容器成品的一個部件，最后會被從電容器本身裁剪掉，因此，可以采用價格比第一陽極引 線更便宜的材料。但是，還應該理解的是，在一些實施例中，第一陽極引線可以采用非-鉭 材料，而且，在一些實施例中，第二陽極引線可以采用鉭材料。例如，第一陽極引線和第二陽 極引線兩者都可以采用鉭，第一陽極引線和第二陽極引線兩者都可以采用非-鉭材料，或 者第一陽極引線可以采用非-鉭材料而第二陽極引線可以采用鉭材料。
[0021] 此外，第一陽極引線的嵌入部分可以具有一厚度/高度，其中應該理解的是，當陽 極引線是圓形時，術語厚度和高度還可以指直徑，所述嵌入部分的厚度/高度或直徑可以 大于第二陽極引線第二部分的厚度/高度或直徑。例如，第一陽極引線嵌入部分的厚度/ 高度或直徑是大約100微米至大約2000微米，而第二陽極引線第二部分的厚度/高度或直 徑是大約10微米至大約1800微米。此外，第二陽極引線的第二部分的厚度/高度或直徑 是第一陽極引線嵌入部分厚度/高度或直徑的大約10%至大約90%。
[0022] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當?shù)谝魂枠O引線嵌入部分的厚度/高度或直徑增加時，第一陽極 引線的嵌入部分和陽極體之間的接觸面積增加，從而通過降低第一陽極引線和陽極體之間 接觸的各個點處的電阻而降低ESR。但是，隨著陽極引線厚度/高度或直徑的增加，陽極引 線的內(nèi)電阻也增加。因此，為了降低由第一陽極引線厚度/高度或直徑增加引起的第一陽 極引線嵌入部分的內(nèi)電阻增加的影響，可以使第一陽極引線外面部分的長度最小化。因此， 作為最終電容器的一個部件，第一陽極引線外面部分的總長度（即第一外面部分和第二外 面部分的長度）是大約1微米至大約10毫米，而第二陽極引線的長度（即第一部分和第二 部分的長度）可以是大約1微米至大約20毫米。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用所述雙兩陽極引線構(gòu) 造降低了得到的電容器的ESR。
[0023] 此外，第二陽極引線的總高度/厚度或直徑（以第二陽極引線第二部分表示）可 以小于第一陽極引線的總高度/厚度或直徑（以嵌入部分表示），由于高度/厚度或直徑更 小的陽極引線比高度/厚度或直徑更大的陽極引線更容易操作，因此，可以簡化各種加工 步驟，而且由于與第一陽極引線相比，第二陽極引線的高度/厚度或直徑更小，因此其彎曲 的風險更小，從而增加了陽極引線組件的總體穩(wěn)定性。此外，在化學處理過程中（如陽極氧 化和陰極形成過程中），使用高度/厚度或直徑更小的第二陽極引線負載陽極，由于第二陽 極引線（如載線）的一部分最終將被從電容器本身修剪掉，不需要作為最終的電容器成品 的一個部件，因此，可以降低材料成本。
[0024] 下面將更為詳細地說明本發(fā)明的各種實施例。
[0025] I.電容元件
[0026] 本發(fā)明的電容元件包括陽極、介質(zhì)層和陰極，以及任選的其它層，下面將對這些部 分進行更詳細的描述。
[0027] A.陽極
[0028] 本發(fā)明電容器的多孔陽極體通常采用高比電荷的閥金屬組合物形成，如比電荷是 大約2000 y F*V/g或更高，在一些實施例中，是大約5000 y F*V/g或更高，在一些實施例中， 是大約10000 yF*V/g或更高。例如，這種粉末的比電荷是大約10000至大約600000 yF*V/ g，在一些實施例中，是大約40000至大約500000 y F*V/g，在一些實施例中，是大約70000至 大約400000 y F*V/g，在一些實施例中，是大約100000至大約350000 y F*V/g，在一些實施 例中，是大約150000至大約300000 y F*V/g。正如本領域所熟悉的那樣，比電荷可以通過電 容乘以施加的陽極氧化電壓，然后將此乘積除以陽極氧化電極體的重量而確定。
[0029] 閥金屬組合物包含一種閥金屬（即能夠氧化的金屬）或基于閥金屬的化合物，如 鉭、鈮、鋁、鉿、鈦及各自的合金、氧化物、氮化物，等等。例如，閥金屬組合物可以包含一種鈮 的導電氧化物，如鈮的氧化物的鈮氧原子比為1:1. 〇±1. 〇,在一些實施例中，鈮氧原子比為 1:1. 0±0. 3,在一些實施例中，鈮氧原子比為1:1. 0±0. 1，在一些實施例中，鈮氧原子比為 1:1.0±0.05。例如，鈮氧化物可以是NbOQ.7、NIA.。、Nb〇u和Nb0 2。在優(yōu)選的實施例中，所 述組合物包含NbOu，這是一種甚至在高溫燒結(jié)后仍然保持化學穩(wěn)定性的導電的鈮氧化物。 這種閥金屬氧化物的實例在Elfe的美國專利6, 322, 912 ; Fife等的美國專利6, 391，275 ; Fife等的美國專利6, 416, 730、Fife的美國專利6,