鉭嵌入式微芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種固態(tài)電解電容器及制造固態(tài)電解電容器的方法。電容器包括一燒結(jié)的多孔陽極體、一燒結(jié)的陽極基底、一電介質(zhì)，所述電介質(zhì)至少覆蓋陽極體的一部分及陽極基底的一部分，且電介質(zhì)也可以形成于陽極體的至少一部分內(nèi)；一固態(tài)電解質(zhì)陰極，固態(tài)電解質(zhì)陰極至少覆蓋電介質(zhì)一部分，電介質(zhì)涂覆于陽極體上，一陽極端子，所述陽極端子與陽極基底上電連接，及一陰極端子，所述陰極端子與固態(tài)電解質(zhì)電連接。陽極體位于陽極基底的平表面上，陽極體和陽極基底都是由閥金屬復(fù)合物的粉末制成。進(jìn)一步的，陽極基底是密封的且液體無法滲透。
【專利說明】鉭嵌入式微芯片
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求了美國申請(qǐng)14/664,957的優(yōu)先權(quán)，該美國申請(qǐng)的申請(qǐng)日為2015年3月23日其全文以引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及電解電容器領(lǐng)域，具體地涉及具有鉭嵌入式微芯片的固體電解電容器。
【背景技術(shù)】
[0004]固體電解電容器(如鉭電容器)在電子電路的微型化方面一直是一個(gè)重要的貢獻(xiàn)者，并使此類電路在極端環(huán)境的應(yīng)用成為可能。固體電容器的實(shí)例和制造表面可貼裝的固體電容器的相關(guān)大量生產(chǎn)方法在Salisbury的專利號(hào)為5357399的美國專利中已經(jīng)公開。
[0005]—些固體電解電容器的陽極引線由大體上平坦的表面制成，該表面采用種子/晶種層結(jié)合至陽極體。種子層，有時(shí)候也可以是陽極體，由各自連續(xù)的平面材料形成，這些材料被切成多維面，以提供分散的電容器元件。例如，Huntington的專利號(hào)為6699767的美國申請(qǐng)公開了制造多種固體電解電容器的方法，包括形成此類晶種和陽極部件的步驟。在一個(gè)晶片的完整的上表面燒結(jié)晶種層，例如，鉭粉末分散系。將細(xì)粒的電容器級(jí)鉭粉末的綠色(即未燒結(jié)的)混合物按壓在基底的上表面，形成綠色層。將綠層燒結(jié)，將細(xì)顆粒的粉末融合成完整的多孔網(wǎng)狀物。燒結(jié)過程也將多孔層融化至粗糙的晶種層。接著將基底組件加工至產(chǎn)生橫通道和縱向通道的正交網(wǎng)格，將其切割至剛好超過燒結(jié)鉭層的深度，從而使碎片撞擊至基底上。這個(gè)加工過程使基底上產(chǎn)生了大量的正交截面體，最后將正交截面體加工以形成電容器的陽極部件。
[0006]在上述生產(chǎn)過程的相關(guān)變化中，形成晶種層的連續(xù)平面材料在基底形成并燒結(jié)。隨后，將相同或不同高度的陽極按壓在晶種晶片上。按壓之后，將陽極燒結(jié)。還需進(jìn)行一系列的正交切割，輕輕地穿過晶種層進(jìn)入晶片，除去各自陽極層本體之間的晶種并形成離散電容器元件。
[0007]形成離散電容器元件的幾個(gè)步驟，特別在Huntington的專利號(hào)為6669767的美國專利中描述的用以產(chǎn)生橫向通道和縱向通道的切割步驟，是制造過程中耗時(shí)和花費(fèi)高的部分。此外，通常要求較厚的基底，這樣通道可以被切成超過多孔鉭層的基底，因此限制了電容器潛在的體積效率。因此，急需一種生產(chǎn)簡單的、低成本的具有較小的型面高度和較高的體積效率的優(yōu)良電容器元件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種固體電解電容器，包括燒結(jié)的多孔陽極體、一燒結(jié)的陽極基底、一電介質(zhì)、一陰極、一陽極端子以及一陰極端子;所述電介質(zhì)至少覆蓋燒結(jié)的多孔陽極體的一部分及燒結(jié)的陽極基底的一部分，進(jìn)一步的，其中電介質(zhì)形成于燒結(jié)的多孔陽極體的至少一部分內(nèi)，所述陰極至少覆蓋電介質(zhì)的一部分，電介質(zhì)覆蓋燒結(jié)的多孔陽極體，陰極還包括固體電解質(zhì)；陽極端子與燒結(jié)的陽極基底電連接;及陰極端子與固體電解質(zhì)電連接。燒結(jié)的多孔陽極體和燒結(jié)的陽極基底均由閥金屬復(fù)合物粉末制成。進(jìn)一步的，燒結(jié)的多孔陽極體位于燒結(jié)的陽極基底的平表面上，及液體無法滲透燒結(jié)的陽極基底。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，制備固體電解電容器的方法包括多孔陽極體和陽極基底的制備，其中多孔陽極體和燒結(jié)的陽極基底由閥金屬復(fù)合物粉末制成，其中多孔陽極體位于陽極基底的平表面上，進(jìn)一步的，液體無法滲透所述的陽極基底;燒結(jié)多孔陽極體和陽極基底，將燒結(jié)的多孔陽極體和燒結(jié)的陽極基底的至少一部分進(jìn)行陽極氧化處理，以形成電介質(zhì)，電介質(zhì)至少覆蓋燒結(jié)的多孔陽極體的一部分和燒結(jié)陽極基底的一部分，進(jìn)一步的，所述的電介質(zhì)在燒結(jié)的多孔陽極體的至少一部分內(nèi)形成，將固體電解質(zhì)涂覆于陽極氧化處理后的燒結(jié)的多孔陽極體的至少一部分上，將燒結(jié)的陽極基底與陽極端子電連接，將固體電解質(zhì)與陰極端子電連接。
[0010]本發(fā)明的其它特點(diǎn)和方面將在下文進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0011]參考所附附圖，本發(fā)明的完整和實(shí)施公開，包括對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言的最佳實(shí)施例，將在本說明書的余下部分進(jìn)行更具體的描述，其中:
[0012]圖1是本發(fā)明的固體電解電容器的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；
[0013]圖2闡釋了可用于形成本發(fā)明的固體電解電容器的陽極體和陽極基底的壓模的一個(gè)實(shí)施例；
[0014]圖3是包括本發(fā)明的多個(gè)電容器串聯(lián)連接時(shí)的模塊的剖視圖；
[0015]圖4是包括本發(fā)明的多個(gè)電容器并聯(lián)連接時(shí)的模塊的剖視圖；
[0016]圖5是包括本發(fā)明的多個(gè)非極性結(jié)構(gòu)電容器的模塊的剖視圖。
[0017]在本發(fā)明說明書和附圖中，重復(fù)使用參考符號(hào)用于表示本發(fā)明相同或類似的特點(diǎn)或元件。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本領(lǐng)域技術(shù)人員因當(dāng)了解，這里的討論僅僅是本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述，并不是試圖對(duì)本發(fā)明更廣的保護(hù)范圍進(jìn)行限制，該更廣的保護(hù)范圍在示范性實(shí)施例中得到體現(xiàn)。
[0019]—般來說，本發(fā)明涉及一種固體電解電容器及其該固體電解電容器的制造方法。固體電解電容器包括由閥金屬復(fù)合物粉末形成的燒結(jié)的多孔陽極體和也由閥金屬復(fù)合物粉末形成的燒結(jié)陽極基底。液體無法滲透燒結(jié)陽極基底，因此，促進(jìn)了燒結(jié)的多孔陽極體和燒結(jié)陽極基底之間的有效的密封封口的形成。
[0020]特別的，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過燒結(jié)粘結(jié)多孔的陽極體至密封的、液體無法滲透的陽極基底的平坦表面，使陰極材料無法滲透至燒結(jié)的陽極基底和陽極端子接觸，這會(huì)引起電容器在使用過程中的短路。燒結(jié)的陽極基底除了被密封之外，燒結(jié)的陽極基底也具有足夠的表面強(qiáng)度，使燒結(jié)的陽極體可以緊緊得粘附于或密封于燒結(jié)的陽極基底，而不需要機(jī)械蝕刻或涂覆晶體層至基質(zhì)上，這簡化了生產(chǎn)過程并使具有較低的型面高度或厚度的體積高效電容器成為可能。
[0021 ]本發(fā)明的其它特點(diǎn)和方面將在下文進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0022]1.陽極組件
[0023]陽極組件包括多孔的陽極體和陽極基底，通常由荷質(zhì)比為大約10000yF*V/g至大約500000yF*V/g的閥金屬復(fù)合物粉末制成，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約15000yF*V/g至大約400000yF*V/g，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約20000yF*V/g至大約250000yF*V/g，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約25000yF*V/g至大約125000yF*V/g。正如本領(lǐng)域所熟知的，荷質(zhì)比可以通過將電容乘以所使用的陽極化處理電壓，然后，將此乘積除以陽極化處理的電極體的重量確定。
[0024]在一些特別的實(shí)施例中，本發(fā)明電容器的多孔陽極體和陽極基底可以由荷質(zhì)比為大約10000yF*V/g至大約70000yF*V/g的粉末制成，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約15000μF*V/g至大約65000yF*V/g，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約20000yF*V/g至大約60000yF*V/g。應(yīng)該理解的是，在一些實(shí)施例中，多孔的陽極體和陽極基底都可以由具有較高的荷質(zhì)比的粉末制成，荷質(zhì)比的變化范圍大約是80000yF*V/g至大約500000yF*V/g，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比大約是85000yF*V/g至大約400000yF*V/g，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比大約是90000yF*V/g 至大約 300000yF*V/g。
[0025]進(jìn)一步的，應(yīng)該理解的是，盡管多孔的陽極體和陽極基底可以由相同的粉末制成，在一些特別的實(shí)施例中，多孔的陽極體可以由具有較高荷質(zhì)比的粉末制成，陽極基底可以由具有較低荷質(zhì)比的粉末制成。例如，多孔的陽極體可以由荷質(zhì)比為大約80000yF*V/g至大約500000yF*V/g的粉末制成，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約85000yF*V/g至大約400000μF*V/g，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約90000yF*V/g至大約300000yF*V/g，然而，陽極基底可以由荷質(zhì)比為大約10000yF*V/g至大約70000yF*V/g的粉末制成，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約15000yF*V/g至大約65000yF*V/g，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約20000yF*V/g至大約 60000yF*V/g。
[0026]同時(shí)，在另一個(gè)特別的實(shí)施例中，陽極基底可以由具有較高荷質(zhì)比的粉末制成，多孔的陽極體可以由具有較低荷質(zhì)比的粉末制成。例如，陽極基底可以由荷質(zhì)比為大約80000yF*V/g至大約500000yF*V/g的粉末制成，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約85000yF*V/g至大約400000yF*V/g，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約90000yF*V/g至大約300000yF*V/g，然而，多孔的陽極體可以由荷質(zhì)比為大約1000yF*V/g至大約70000yF*V/g的粉末制成，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約5000yF*V/g至大約65000yF*V/g，在一些實(shí)施例中，荷質(zhì)比為大約10000yF*V/g 至大約 60000yF*V/g。
[0027]不管由哪種荷質(zhì)比的粉末形成，閥金屬復(fù)合物包括閥金屬(即能夠氧化的金屬)或基于閥金屬的化合物，如鉭、鈮、鋁、鉿、鈦金屬、它們的合金、它們的氧化物、它們的氮化物等。例如，閥金屬復(fù)合物可以包含鈮的導(dǎo)電氧化物，如鈮氧原子比為1: 1.0 ± 1.0的鈮的氧化物，在一些實(shí)施例中，鈮氧原子比為1: 1.0 ±0.3，在一些實(shí)施例中，鈮氧原子比為1: 1.0 土
0.1，在一些實(shí)施例中，鈮氧原子比為1:1.0±0.05。例如，鈮的氧化物可以是NbOo^NbOnNbO1.1和NbO2。在一個(gè)具體的適當(dāng)?shù)膶?shí)施例中，閥金屬復(fù)合物含有鉭。
[0028]形成陽極部件(如陽極體和陽極基底)，閥金屬復(fù)合物的粉末可以包含各種形狀的顆粒，比如結(jié)節(jié)狀、角狀、薄片狀等，也可以是它們的混合物。特別合適的粉末是從S1wa購買的鉭粉末(如S506粉末、S708粉末、SI5HB粉末等)，從Cabot Corp購買的鉭粉末(如C255薄片狀粉末、TU4D薄片狀/粒狀粉末等)和從H.C.Starck購買的鉭粉末(如NH175粒狀粉末)。盡管不要求，粉末可以采用本領(lǐng)中任何所熟知的技術(shù)團(tuán)聚，例如通過熱處理。在將粉末團(tuán)聚成陽極體的形狀和陽極基底的形狀之前，可以將其隨意地與粘合劑和/或潤滑劑混合，以確保在燒結(jié)形成陽極體和陽極基底時(shí)各顆?？梢员舜顺浞值卣辰Y(jié)在一起。然而，應(yīng)該理解的是，粘合劑和/或潤滑劑并不是本發(fā)明必須的，因?yàn)楸景l(fā)明的燒結(jié)的陽極體和陽極基底所縮減的厚度消除了確保各顆粒彼此間充分地粘附的粘合劑和/或潤滑劑的需要?？梢圆捎萌魏蝹鹘y(tǒng)的粉末壓制設(shè)備將所獲得的粉末壓緊形成小球(如陽極體小球或陽極基底小球)。例如，壓模可采用包含一個(gè)模具及一個(gè)或多個(gè)模沖的單站式壓力機(jī)。或者，還可采用僅使用單模具和單下模沖的砧型壓模。單站壓模有幾種基本類型，例如，具有不同生產(chǎn)能力的凸輪壓力機(jī)、肘桿式壓力機(jī)/肘板壓力機(jī)和偏心壓力機(jī)/曲柄壓力機(jī)，例如可以是單動(dòng)、雙動(dòng)、浮動(dòng)模壓力機(jī)、可移動(dòng)平板壓力機(jī)、對(duì)置柱塞壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)、沖擊式壓力機(jī)、熱壓壓力機(jī)、壓印壓力機(jī)或精整壓力機(jī)。
[0029]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，可以采用包括具有兩個(gè)或多個(gè)部件(如上部件和下部件)的沖模的壓模以形成陽極體或陽極基底。在使用過程中，沖模的部件可以相鄰放置，使它們的壁體大體上對(duì)齊，以形成一個(gè)具有所需的形狀的陽極體或陽極基底的模腔，這取決于用于形成的組件。用粉末將沖模填滿，將腔模關(guān)閉，并承受來自沖壓機(jī)的壓縮力。盡管可以使用兩個(gè)不同的壓模，也應(yīng)該理解的是，陽極體小球和陽極基底小球可以在相同的壓模中形成。
[0030]圖2示出了可以用于形成本發(fā)明的陽極體小球和陽極基底小球的模腔/壓模的一個(gè)實(shí)例。采用壓模500形成陽極體和陽極基底，將第一凹凸模502插入沖模504，直到它的表面506接觸到表面508(凸模表面510接近表面512)。接著，將預(yù)稱重的粉末填充入陽極的陽極基底部件的模腔。接著，將第二凹凸模514插入沖模504并壓縮直到它的表面516接觸到表面518(凸模表面520接近表面512)。由于第二凹凸模514的沖壓機(jī)長度足夠長，使陽極基底可以壓緊至屬于下文所討論的密度范圍內(nèi)。
[0031]接著，將壓模500倒轉(zhuǎn)以移除第一凹凸模502。然后，將預(yù)先稱重的粉末填充入模腔以形成陽極的燒結(jié)的陽極體部件。將第三凹凸模522插入沖模504并壓縮直到它的表面506接觸到表面508。第三凹凸模522的沖壓機(jī)長度足夠長，以使燒結(jié)的陽極體可以壓緊至屬于下文所討論的密度范圍內(nèi)。
[0032]接著，將第一凹凸模502和第三凹凸模522從壓模500上移除，之后，將模腔504反轉(zhuǎn)并覆蓋于燒結(jié)的坩禍上。這時(shí)，將第四凹凸模524插入沖模504直到它的表面506接觸到表面508。第四凹凸模524的沖壓長度足夠長，當(dāng)表面506與表面508相接觸且所獲得的陽極從沖模射出時(shí)，它的表面510伸出超過表面518。
[0033]不管采用哪種特定的沖壓模具形成小球，所獲得的燒結(jié)的陽極體可以壓縮至壓縮密度為大約3.5克每立方厘米(g/cm3)至大約lOg/cm3，在一些實(shí)施例中，壓縮密度大約為3.75g/cm3至大約9g/cm3，在一些實(shí)施例中，壓縮密度大約為4g/cm3至大約8g/cm3，這里的壓縮密度是由壓縮的多孔的陽極體的質(zhì)量除以壓縮的多孔陽極體的體積而決定。同時(shí)，所獲得的陽極基底在燒結(jié)之后液體無法滲透，且具有充足的表面紋理以允許多孔的陽極體粘附至陽極基底的平坦表面，該陽極基底可以壓縮至壓縮密度大約為lOg/cm3至大約18g/cm3，在一些實(shí)施例中，壓縮密度大約為12g/cm3至大約17.5g/cm3，在一些實(shí)施例中，壓縮密度大約為14g/cm3至大約17g/cm3，這里的壓縮密度是由壓縮的陽極基底的質(zhì)量除以壓縮陽極基底的體積而決定。進(jìn)一步的，陽極基底的壓縮密度與多孔陽極體的壓縮密度的比值大約是I至大約6，比如，大約是1.05至大約5，比如，大約是1.25至大約4.75，比如，大約是1.5至大約
4.5。通過按壓陽極基底使其壓縮密度大于多孔的陽極體的密度，比如接近金屬的密度，所獲得的陽極基底液體無法滲透，這阻礙了陰極材料的應(yīng)用，如在陽極端子上或陽極端子附近應(yīng)用Μη02。進(jìn)一步的，陽極基底較高的壓縮密度可以促進(jìn)所得的多孔陽極體與燒結(jié)后的陽極基底之間的氣密封口的形成。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，將陽極基底壓縮至其密度大于多孔陽極體的壓縮密度，如接近金屬的密度以使陽極基底具有密封性和液體無法滲透，并非是必須的。例如，在一些實(shí)施例中，可將陽極基底壓縮至任何密度，之后，在燒結(jié)前或燒結(jié)后，可將一閥金屬(如鉭)薄層或薄膜通過物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)或其它合適的方法涂覆于陽極基底的外表面上，以防止液體滲入陽極基底。進(jìn)一步的，如果在燒結(jié)之后涂覆閥金屬薄層或薄膜，可以在涂覆閥金屬薄層或薄膜之后再進(jìn)行額外的燒結(jié)處理。
[0034]不管多孔陽極體和陽極基底以何種具體方法制成，壓緊之后，可以將多孔陽極體和陽極基底在真空條件和一定溫度下(如大約150°C至大約500°C)加熱幾分鐘，脫除任意使用的任何粘結(jié)劑/潤滑劑。或者，也可將多孔陽極體和陽極基底與水溶液接觸以脫除粘合劑/潤滑劑，正如Bishop等人專利號(hào)為6197252的美國專利所描述的，將其全文以引用的方式并入本專利用于任何目的。此后，可以將多孔陽極體和陽極基底同時(shí)燒結(jié)，形成一個(gè)粘附或燒結(jié)結(jié)合至陽極基底平面的多孔陽極體。參考圖1，燒結(jié)之后，在燒結(jié)多孔陽極體102的一個(gè)下表面116和燒結(jié)陽極基底104的一個(gè)平面(如上表面122)之間形成一密封的或接近密封的封條，這至少可以部分歸因于液體對(duì)燒結(jié)陽極基底104的不滲透性，燒結(jié)陽極基底104較高的壓縮密度(與燒結(jié)陽極體102相比)而增加的燒結(jié)效率，和陽極基底104上呈現(xiàn)的充分的表面紋理。多孔陽極體和陽極基底通常在大約為1200°C至大約2000°C的溫度下燒結(jié)，在一些實(shí)施例中，大約為1300°C至大約1900°C，在一些實(shí)施例中，大約為1500°C至大約1800°C，燒結(jié)的時(shí)間大約是I分鐘至大約100分鐘，在一些實(shí)施例中，燒結(jié)的時(shí)間大約是30分鐘至大約60分鐘。如果需要，燒結(jié)可以在能限制氧原子向多孔陽極體和陽極基底轉(zhuǎn)移的氣氛中進(jìn)行。例如，燒結(jié)可以在惰性的、真空或還原性的氣氛中進(jìn)行。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，真空燒結(jié)可以在壓力大約為I X 10—9托至大約100托下進(jìn)行，在一些實(shí)施例中，大約為I X 10—8托至大約75托，在一些實(shí)施例中，大約為I X 10—7托至大約50托。在另一個(gè)實(shí)施例中，燒結(jié)可以在還原性氣氛中進(jìn)行，例如，氫氣，還原性氣氛的壓力大約為10托至大約2000托，在一些實(shí)施例中，大約為100托至大約1000托，在一些實(shí)施例中，大約為100托至大約930托。此類還原性氛圍可以使用氫氣和其它氣體(如氬氣或氮?dú)?的混合物。燒結(jié)之后，由于燒結(jié)的陽極基底的目標(biāo)密度大于燒結(jié)的多孔陽極體的目標(biāo)密度，多孔陽極體可以密封于陽極基底的一個(gè)平面上。不管燒結(jié)的陽極基底和燒結(jié)的多孔陽極體的具體目標(biāo)密度是多少，燒結(jié)的陽極基底的目標(biāo)密度與燒結(jié)的多孔陽極體的目標(biāo)密度的比值大約是I至大約6，比如，大約是1.05至大約5，比如，大約是1.25至大約4.75，比如，大約是1.5至大約4.5。
[0035]如上文所述，在壓緊之后和粘附陽極體102至陽極基底104之前，可以在燒結(jié)前或燒結(jié)后在陽極基底104上鍍上一閥金屬薄層(如鉭)，使液體無法滲透陽極基底104并且提高它的氣密性。例如，可以在陽極基底104的上表面122、側(cè)面134和136、下表面124鍍上一閥金屬薄層或薄膜，在燒結(jié)陽極基底之前或燒結(jié)陽極基底之后，該閥金屬薄層或薄膜可以采用薄膜沉積技術(shù)，如物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)或其它合適的技術(shù)形成陽極體102和陽極基底104。此后，如果還沒燒結(jié)，將陽極基底104燒結(jié)，接著，將多孔陽極體102和陽極基底104粘附在一起。進(jìn)一步的，如果閥金屬薄層或薄膜在燒結(jié)之后涂覆，可以在涂覆閥金屬薄層或薄膜之后，進(jìn)行一個(gè)額外的燒結(jié)工序。涂覆如PVD或CVD的層可以促進(jìn)陽極體102和陽極基底104的上表面122間的氣密封口的形成，使液體無法滲透陽極基底104。
[0036]如圖1所示，本發(fā)明的固體電解電容器的陽極部件的多孔陽極體102和陽極基底104均是矩形小球。除了具有矩形形狀外，然而，陽極體和陽極基底可以是圓柱形、圓形、正方形或其它適合的幾何形狀。進(jìn)一步的，陽極體可以為溝槽狀，由于它含有一個(gè)或多個(gè)溝紋、凹槽、洼地或缺口，增大了比表面積，使電容器的ESR減到最小及延長電容器的頻率響應(yīng)。這類溝槽狀的陽極體在以下的專利有描述，例如，Webber等人的專利號(hào)為6191936的美國申請(qǐng)，Maeda等人的專利號(hào)為5949639的美國申請(qǐng)，Bourgault等人的專利號(hào)為3345545的美國申請(qǐng)，Hahn等人的公開號(hào)為2005/0270725的美國申請(qǐng)，這些專利的全文均以引用的方式并入本專利用于任何目的。
[0037]不管陽極體102或陽極基底104的具體形狀如何，應(yīng)當(dāng)使陽極體102或陽極基底104的高度或厚度減小至最低，使獲得的固體電解電容器100具有一個(gè)較低的型面高度以利于它的使用，例如，可以作為一種嵌入式的無源元件或印刷電路板的微型芯片。例如，包括陽極體102和陽極基底104的整體陽極組件在X方向上的高度或厚度T1大約是100微米至大約600微米，比如，大約是125微米至大約500微米，比如，大約是150微米至大約400微米。同時(shí)，陽極基底104在X方向上的厚度T2大約是10微米至大約100微米，比如，大約是20微米至大約80微米，比如，大約是25微米至大約75微米。進(jìn)一步的，陽極體102在X方向上的厚度T3大約是90微米至大約500微米，比如，大約是100微米至大約420微米，比如，大約是125微米至大約325微米。
[0038]進(jìn)一步的，包括陽極體102和陽極基底104的整體陽極組件在y方向上的寬度1大約是I毫米至大約5毫米，比如，大約是1.2毫米至大約4毫米，比如，大約是1.4毫米至大約3毫米。同時(shí)，陽極基底104在y方向上的寬度W2大約是0.8毫米至大約4.8毫米，比如，大約是I毫米至大約3.8毫米，比如，大約是1.2毫米至大約2.8毫米。此外，陽極基底104的上表面122的外露部件134和136(不與陽極體102接觸的部件)的厚度W3大約是0.05毫米至大約I毫米，比如，大約是0.1毫米至大約0.8毫米，比如，大約是0.2毫米至大約0.6毫米。
[0039]Π.電介質(zhì)
[0040]燒結(jié)時(shí)，將陽極體粘附至陽極基底，將所獲得的陽極部件陽極氧化處理，使電介質(zhì)形成于表面和/或整個(gè)陽極體的內(nèi)部以及陽極基底的至少一部分表面上。盡管可以理解的是，由于陽極基底是密封的且液體無法滲透，在陽極氧化期間使用的液態(tài)電解質(zhì)不能滲透入陽極基底，因此陽極基底不存在內(nèi)部電介質(zhì)。因此，只有一電介質(zhì)薄層形成于陽極基底的外露表面上。
[0041]盡管在圖1中沒有顯示，應(yīng)該理解的是，陽極氧化之后，電介質(zhì)形成于陽極體102內(nèi)的表面上，如在它的多孔結(jié)構(gòu)里面。進(jìn)一步的，介電層106形成于陽極體102和陽極基底104的外表面上。例如，如圖1所示，介電層106可以形成于陽極體102的上表面114、第一側(cè)面118和第二側(cè)面120上，也可以形成于接觸不到陽極體102的陽極基底104的第一側(cè)面126、第二側(cè)面128、上表面116的部件134和136上。此外，在一些實(shí)施例中，介電層106可以形成于陽極基底104的第一側(cè)面126和第二側(cè)面128上。進(jìn)一步的，在一些實(shí)施例中，將陽極基底104的下表面124的部件142和144陽極氧化，以提高陽極和陰極的電絕緣性，因此，下表面124包括介電層106。然而，陽極基底104的下表面124的至少一部分必須不含介電層106，因此，在陽極基底104和陽極端子130之間形成了電接觸。例如，如圖1所示，將陽極端子130連接至陽極基底104的下表面124之后，在陽極基底104的下表面124的部件142和144上的介電層106和陽極端子130的相對(duì)的兩端138和140之間形成了一個(gè)間距W4，所述的間隔在y方向上的跨越寬度至少是2.5微米，因此，在間距W4上，下表面124接觸不到介電層106。應(yīng)該理解的是，不管介電層106位于哪個(gè)具體的表面上，介電層106的厚度大約是I微米至大約5微米，在一些實(shí)施例中，大約是I微米至大約2微米，所述的介電層106具有一個(gè)涂層，以保護(hù)所獲得的電容器。
[0042]正如上文所述，電介質(zhì)經(jīng)過陽極氧化形成。陽極氧化是一個(gè)電化學(xué)過程，通過此過程，陽極部件被氧化形成具有相對(duì)高的介電常數(shù)的材料。例如，本發(fā)明的鉭陽極電極和鉭陽極基底可以經(jīng)過陽極氧化成五氧化二鉭(Ta2O5)。一般說來，陽極氧化首先是在陽極體和陽極基底上涂覆一種電解質(zhì)，如將陽極體和陽極基底浸漬到電解質(zhì)中。電解質(zhì)通常為液體的形式，比如溶液(如酸或堿)，分散系、融化物等。電解質(zhì)中通常采用溶劑，比如水(如去離子水)；醚(如乙醚或四氫呋喃)；醇(甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇和丁醇)；甘油三酯；酮類(丙酮、甲基乙基酮和甲基異丁基酮)；酯類(乙酸乙酯、乙酸丁酯、二乙二醇乙醚乙酸酯和甲氧基乙酸丙酯)；酰胺類(如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基辛酸/癸酸脂肪酸酰胺、N-烷基吡啶烷酮)；腈類(如乙腈、丙腈、丁腈、節(jié)腈)；亞砜或砜類(二甲亞砜(DMSO)和環(huán)丁砜)等。溶劑質(zhì)量占電解質(zhì)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大約是50wt.%至大約99.9wt.%，在一些實(shí)施例中，大約是75wt.%至大約99wt.%，在一些實(shí)施例中，大約是80wt.%至大約95wt.%。盡管不一定需要，使用水溶劑(如水)是希望有助于獲得所需要的氧化物。實(shí)際上，水占電解質(zhì)所使用的溶劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大約是50wt.%或更高，在一些實(shí)施例中，大約是70wt.%或更高，在一些實(shí)施例中，大約是90wt.%至100界1:.%。
[0043]電解質(zhì)是具有合適范圍的離子電導(dǎo)率的離子導(dǎo)電物。典型的電解質(zhì)包括金屬鹽、堿金屬鹽、堿金屬鹽和乙二醇的混合物、酸和有機(jī)溶劑的混合物或磷酸和乙二醇(乙烯乙二醇)的混合物。為了增強(qiáng)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，可以采用在溶劑中能夠離解形成離子的化合物。為了此目的，合適的離子化合物包括。例如，酸，比如硝酸、硫酸、磷酸、多磷酸、硼酸(boricacid)、硼酸(boronic acid)等，有機(jī)酸，包括羧酸，如丙稀酸、甲基丙稀酸、丙二酸、琥珀酸、水楊酸、磺基水楊酸、己二酸、馬來酸、蘋果酸、油酸、沒食子酸、酒石酸、檸檬酸、甲酸、乙酸、羥基乙酸、草酸、丙酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、戊二酸、葡萄糖酸、乳酸、天冬氨酸、谷氨酸、衣康酸、三氟乙酸、巴比妥酸、肉桂酸、苯甲酸、4-羥基苯甲酸、氨基苯甲酸等;磺酸，如甲基磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸、三氟甲磺酸、苯乙烯磺酸、萘二磺酸、羥基苯磺酸、十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸等;聚合酸，如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和它們的共聚物(如馬來酸-丙烯酸共聚物、磺酸-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物)，角叉菜酸、羧甲基纖維素、海藻酸等。離子化合物的濃度以獲得所需要的離子電導(dǎo)率為選擇基準(zhǔn)。例如，酸(如磷酸)占電解質(zhì)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)大約是0.0lwt.%至大約5wt.%，在一些實(shí)施例中，大約是0.05wt.%至大約0.8wt.%，在一些實(shí)施例中，大約是0.1wt.%至大約0.5wt.%。如果需要，電解質(zhì)中也可以使用離子化合物的混合物。
[0044]在陽極氧化期間，電流穿過電解質(zhì)形成介電層，通過陽極基底，將電容器的陽極組件進(jìn)行陽極電連接。當(dāng)采用質(zhì)子化的陽極氧化電解質(zhì)時(shí)，陽極氧化過程的速率限制允許通過控制陽極氧化的電壓控制電介質(zhì)厚度。例如，陽極氧化的電源最初設(shè)定為恒電流，直到獲得所需要的電壓，隨后，將電源切換至恒電勢(shì)控制方式且維持所需要的電壓直到穿過電解質(zhì)的電流達(dá)到在恒電勢(shì)控制方式下的最初電流值的小數(shù)位數(shù)值。電介質(zhì)厚度的控制也可以通過在恒電勢(shì)控制方式下固定浸漬時(shí)間來完成。也可以采用其它已知的方法，例如，脈沖法或階躍恒電位法。陽極氧化電壓通常大約是4伏(V)至大約250V，比如，大約是5V至大約200V，比如，大約是9V至大約100V。陽極氧化期間，電解質(zhì)可以保持在升高的溫度下，如大約是30°C至大約200°C，在一些實(shí)施例中，大約是40°C至大約150°C，如在一些實(shí)施例中，大約是50°C至大約100°C。陽極氧化可以在室溫或更低的溫度下進(jìn)行。如上文所討論的，所獲得的介電層在陽極體的表面形成，包括在多孔陽極體結(jié)構(gòu)內(nèi)。盡管陽極基底的密封性和不滲透性阻止了電介質(zhì)穿透進(jìn)入陽極基底，介電層也可以形成于陽極基底所選定的表面上。電介質(zhì)的形成速率可以部分由溫度控制，較低的溫度下通常需要較長的形成時(shí)間。
[0045]m.陰極
[0046]再次參考圖1，陽極氧化之后，包括介電層106的陽極體102和包括介電層106的陽極基底124的任選部件134和136，要經(jīng)過一個(gè)步驟形成包括固態(tài)電解質(zhì)的陰極層108，該固態(tài)電解質(zhì)包括二氧化錳、導(dǎo)電聚合物或它們的組合物等。然而，值得注意的是，不含介電層106的陽極基底104的任何部件也必須不含陰極層108，以維持電容器的陽極和陰極部件之間的電絕緣性。也就是說，介電層106出現(xiàn)的地方，陰極108才會(huì)出現(xiàn)，陽極基底104的一些表面包括介電層106但不含陰極層108。例如，圖1中，下表面124和側(cè)面126和128不含固態(tài)電解質(zhì)108，且只有陽極基底104的上表面122的部件134和136的一部分包括陰極層108。可以通過在陰極層沉積過程采用物理掩藏法或通過沉積后材料移除的方法以阻止陰極層108沉積于某一表面上(如上文所討論的)。
[0047]如果固態(tài)電解質(zhì)包括二氧化錳，例如，二氧化錳電解質(zhì)由硝酸錳(Mn(NO3)2)的熱分解而得到。例如，此類技術(shù)在Sturmer等人的專利號(hào)為4945452的美國專利中有描述，其全文以引用的方式并入本專利用于任何目的。作為替代方式，或者結(jié)合二氧化錳固態(tài)電解質(zhì)的形成，可采用的導(dǎo)電聚合物涂層含有一種或多種雜環(huán)聚合物(如聚吡咯、聚噻吩、聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)(PEDT)、聚苯胺)；聚乙炔、聚對(duì)位甲苯基、聚酚鹽和它們的衍生物。此外，如果需要，導(dǎo)電聚合物涂層可以由多個(gè)聚合物層組成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電聚合物陰極可以包括由PEDT形成的一層和由聚吡咯形成的另一層?？梢圆捎酶鞣N方法將導(dǎo)電聚合物涂層涂覆至陽極體上。例如，如可以采用傳統(tǒng)方法中的電聚合、絲網(wǎng)印刷、浸漬、電泳涂覆和噴涂形成導(dǎo)電聚合物涂層。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，首先將用于形成導(dǎo)電聚合物(如3，4-乙烯基二氧噻吩)的單體與聚合催化劑混合形成一種溶液。例如，一種合適的聚合催化劑是由
H.C.Starck銷售的鐵(ΙΠ)甲苯-磺酸鹽CLEV1S CoCLEV1S C是市場(chǎng)上可以購買得到的以CLEV1S M名義銷售的催化劑，它是3，4_乙烯基二氧噻吩，一種由H.C.Starck銷售的PEDT單體。催化分散系一旦形成，接著，將陽極體浸入分散系，使聚合物形成于陽極體的表面上?；蛘撸部梢詫⒋呋瘎┖蛦误w分別涂覆于陽極體上。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，將催化劑溶解于溶劑中(如丁醇)，將其作為浸漬溶液涂覆于陽極體上。接著，將陽極體干燥以脫除該溶劑。此后，將陽極浸漬于含有適當(dāng)單體的的溶液中。單體一旦接觸到含有催化劑的陽極體的表面，將會(huì)在上面發(fā)生化學(xué)聚合反應(yīng)。如上文所述的技術(shù)在Biler的公開號(hào)為2008/0232037的美國專利將有詳細(xì)的描述。
[0048]在固態(tài)電解質(zhì)陰極層涂覆期間或之后，將固態(tài)電解質(zhì)電解愈合(heal)。愈合發(fā)生在每個(gè)固態(tài)電解質(zhì)層涂覆之后或全部涂層涂覆之后。在一些實(shí)施例中，通過將陽極體浸漬于電解質(zhì)溶液(如乙酸溶液)中，接著，將恒電壓應(yīng)用于溶液中，直到電流降低至預(yù)先的水平或達(dá)到預(yù)先設(shè)置的浸漬時(shí)間，使固態(tài)電解質(zhì)愈合。如果需要，此類愈合可以采用多個(gè)步驟來完成。將上文所述的一些涂層或所有涂層涂覆完成之后，如需要去除各種副產(chǎn)品、過量的催化劑等，則要將含有介電層的陽極部件和陰極清洗。進(jìn)一步的，在某些情況下，在上文所述的一些或所有浸漬操作完成之后，則需要進(jìn)行干燥。例如，在應(yīng)用催化劑之后和/或清洗組件之后，為了打開陽極體的氣孔，使其在隨后的浸漬過程可以吸收液體，則需要進(jìn)行干燥處理。
[0049]IV.端子
[0050]參考圖1，本發(fā)明的固體電解電容器也包括一陽極端子130和一陰極端子132，陽極端子130與電容器元件的陽極基底104電連接，陰極端子132與電容器元件的陰極108電連接。如圖所示，陽極端子130和陰極端子132是平面的，且直接連接至陽極基底104和陰極108，其中的平面結(jié)構(gòu)和直接電連接的方式均提高了所獲得電容器的體積效率。進(jìn)一步的，由于陽極基底104和陽極端子130之間直接連接，因此不需要陽極引線。此外，控制陽極端子和陰極端子在X方向的厚度T4使電容器的型面高度或厚度降到最低，以提高所獲得電容器的體積效率。例如，端子的厚度大約是10納米至大約250納米，如大約是25納米至大約200納米，大約是50納米至大約100納米。
[0051]端子可采用任何導(dǎo)電材料制成，如一種導(dǎo)電金屬(金、銅、鎳、銀、鎳、鋅、錫、鈀、鉛、銅、鋁、鉬、鈦、鐵、鋯、鎂、鎢及它們的合金)。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，然而，導(dǎo)電金屬可以是具有抗氧化作用的金屬，比如金、鈀或鉑。在一個(gè)額外的實(shí)施例中，形成陽極端子和陰極端子所采用的導(dǎo)電材料可以通過薄膜層沉積技術(shù)如物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)或其它合適的方法應(yīng)用。PVD和CVD可以促進(jìn)陽極基底和陰極上的納米級(jí)別的薄金屬層的沉積，這可以進(jìn)一步限制本發(fā)明的固體電解電容器的型面高度或厚度及提高本發(fā)明的固體電解電容器的體積效率。也應(yīng)該理解的是，由抗氧化金屬制成時(shí)，可以將薄金屬層涂覆使其直接與固態(tài)電解質(zhì)接觸，而不需要在固態(tài)電解質(zhì)和陰極端子之間應(yīng)用碳層或其它合適的阻擋層(現(xiàn)有技術(shù)中通常應(yīng)用這些層以防止氧化)，取消此類涂層可以進(jìn)一步減少本發(fā)明的固體電解電容器的厚度或型面高度及提高本發(fā)明的固體電解電容器的體積效率。
[0052]在另一個(gè)實(shí)施例中，端子可以是金屬薄片或金屬層的形式，該金屬薄片或金屬層可以采用本領(lǐng)域已知的技術(shù)，如粘合劑等連接至陽極基底和陰極。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，首先將導(dǎo)電粘合劑應(yīng)用于陽極和/或陰極端子的表面。導(dǎo)電粘合劑包括，例如，含有樹脂成分的導(dǎo)電金屬顆粒。金屬顆?？梢允墙?、銀、銅、鉑、鎳、鋅、鉍等。樹脂組分包括熱固性樹脂(如環(huán)氧樹脂)、固化劑(如酸酐)和偶聯(lián)劑(如硅烷偶聯(lián)劑)。合適的導(dǎo)電粘合劑在Osako等人的公開號(hào)為2006/0038304的美國專利中有描述，其全文以引用的方式并入本專利為了任何目的。
[0053]在另一個(gè)實(shí)施例中，端子可以包括一如上文所述的PVD或CVD氧氣阻擋層，氧氣阻擋層上具有不同的金屬層或金屬板。例如，氧氣阻擋層可以是金，以及不同的金屬層可以是銀、欽等。
[0054]V.額外可選的部件
[0055]進(jìn)一步的，盡管不需要，特別是如果陽極端子130和陰極端子132采用抗氧化金屬，固態(tài)電解質(zhì)可任選地涂覆碳層(如石墨)、銀層或它們的組合物。例如，鍍銀層作為電容器的可焊接的導(dǎo)體、接觸層和/或電荷收集器，然而，碳涂層會(huì)限制鍍銀層和固態(tài)電解質(zhì)的接觸，限制固態(tài)電解質(zhì)和可選擇的鍍銀層和/或端子的接觸，這可以減少鍍銀層被固態(tài)電解質(zhì)(如二氧化錳)氧化的風(fēng)險(xiǎn)。此類涂層會(huì)覆蓋一些或所有的固態(tài)電解質(zhì)。
[0056]此外，盡管不需要，本發(fā)明的固態(tài)電解電容器也包括可以圍繞于多孔的陽極體102的側(cè)面118和120及它的前面和后面(圖中未示出)的絕緣樹脂110，絕緣樹脂110不延伸超過在y方向的陽極基底104的外露端134和136，如圖1所示。同時(shí)，無樹脂置于陽極體102的上表面114上，或在X方向的陽極基底104的下表面124的下方。樹脂成分可以包括熱固性樹脂，如環(huán)氧樹脂。然而，也應(yīng)該理解到，例如，可以將固態(tài)電解電容器植入印刷電路板，而無絕緣樹脂置于多孔陽極體102周圍。相反的，在將植入式電容器正確放置后，可添加絕緣樹脂以填充電路板和植入式電容器之間的空間，或植入電容器的印刷電路板可以包括具有凹處的絕緣樹脂，電容器可以插入凹處。無論如何，陽極體102和陽極基底104的特殊結(jié)構(gòu)限制了可以使用的絕緣樹脂110的數(shù)量，這進(jìn)一步提高了電容器的體積效率。
[0057]V1.應(yīng)用程序
[0058]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，圖1中的固態(tài)電解電容器可以當(dāng)做細(xì)小的電子元件(如印刷電路板)的嵌入式組件。在另一個(gè)實(shí)施例中，電容器具有的電容大約是10微法拉，額定電壓是大約10伏。由于具有微小的體積，此類電容器可以作為，例如，植入式醫(yī)學(xué)裝置。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的硅基集成無源器件可以植入印刷電路板結(jié)構(gòu)，因此，電容器具有相似的大小。同樣的，固態(tài)電解電容器在X方向上的厚度大約是100微米至大約600微米，如大約125微米至大約500微米，如大約150微米至大約400微米。
[0059]現(xiàn)在參考圖3-圖5，圖中闡明了圖1的可以合并的多個(gè)固態(tài)電解電容器的幾個(gè)模塊。為了達(dá)到植入的目的，此類模塊可以密封或不密封。模塊可以包括圖1中的兩個(gè)或多個(gè)固態(tài)電解電容器，這些固態(tài)電解電容器可以具有相同或不同的電容和額定電壓。此類模塊可以提高額定電壓或電容，降低等效串聯(lián)電阻(ESR)，允許非極性或它們的組合。根據(jù)模塊的詳細(xì)布局，可以獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過100伏特的額定電壓。
[0060 ]特別的，根據(jù)圖3所示，模塊200包括串聯(lián)連接的5個(gè)陽極體102 (a) - (e )、5個(gè)陽極基底104(a)_(e)，5個(gè)陽極端子130(a)_(e)和5個(gè)陰極端子132(a)_(e)。當(dāng)連接于10微法拉、10伏特電容器上時(shí)，模塊200具有1微法拉的電容及50伏特的額定電壓。
[0061]進(jìn)一步的，根據(jù)圖4所示，模塊300包括并聯(lián)連接的2個(gè)陽極體102(a)和102(b)及2個(gè)陽極基底104(a)和104(b)。模塊也包括陽極端子130(a)和130(b)及陰極端子132。當(dāng)連接于10微法拉、10伏特的電容器上時(shí)，模塊300具有20微法拉的電容及10伏特的額定電壓。雖然沒有示出，四個(gè)電容器(而非兩個(gè))可通過兩個(gè)電容器塊并聯(lián)連接在兩個(gè)電容器內(nèi)以獲得具有40法拉電容和1伏特額定電壓的模塊。
[0062 ]同時(shí)，根據(jù)圖5所示，模塊400具有非極性結(jié)構(gòu)，2個(gè)陽極體102 (a)和1 2 (b)及2個(gè)陽極基底104(a)和104(b)這樣排列，使陽極和陰極端子132(a)和132(b)以如圖所示的方式連接。當(dāng)基于1微法拉、1伏特電容器時(shí)，模塊400具有5微法拉的電容及1伏特的額定電壓。
[0063]根據(jù)本發(fā)明制備的電容器和模塊，可以獲得有利的增大的電容和有利的降低的等效串聯(lián)電阻(ESR)，同時(shí)將泄漏電流和損耗因子維持在相當(dāng)?shù)乃健?br>[0064]那些熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神和范圍的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)。此外，應(yīng)該理解的是，各實(shí)施例的各個(gè)方面整體或部分是可以互換的。進(jìn)一步，那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解的是，前述說明只是舉例而已，并不用于限制本發(fā)明在所附的權(quán)利要求書中的進(jìn)一步描述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種固態(tài)電解電容器，包括: 一燒結(jié)的多孔陽極體； 一燒結(jié)的陽極基底，其中燒結(jié)的多孔陽極體位于燒結(jié)的陽極基底的平表面上，其中燒結(jié)的多孔陽極體和燒結(jié)的陽極基底都是由閥金屬復(fù)合物粉末制成，進(jìn)一步的，其中燒結(jié)的陽極基底液體無法滲透； 一電介質(zhì)，所述電介質(zhì)至少覆蓋燒結(jié)的多孔陽極體的一部分及燒結(jié)的陽極基底的一部分，進(jìn)一步的，其中電介質(zhì)形成于燒結(jié)的多孔陽極體的至少一部分內(nèi)； 一陰極，所述陰極至少覆蓋電介質(zhì)的一部分，所述電介質(zhì)覆蓋燒結(jié)的多孔陽極體，陰極包括固態(tài)電解質(zhì)； 一陽極端子，所述陽極端子與燒結(jié)的陽極基底電連接；以及 一陰極端子，所述陰極端子與固態(tài)電解質(zhì)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解電容器，其中閥金屬復(fù)合物粉末的荷質(zhì)比大約是10000yF*V/g至大約500000yF*V/g，其中粉末包括鉭、鈮、鋁、鉿、鈦、其導(dǎo)電氧化物或其導(dǎo)電氮化物。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固態(tài)電解電容器，其中燒結(jié)的陽極基底的目標(biāo)密度比燒結(jié)的多孔陽極體的目標(biāo)密度大。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)電解電容器，其中燒結(jié)的陽極基底的目標(biāo)密度與燒結(jié)的多孔陽極體的目標(biāo)密度的比值大約是1.25至大約5。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中閥金屬薄膜位于燒結(jié)的陽極基底的外表面上。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中燒結(jié)的陽極基底是密封的。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中燒結(jié)的陽極基底的厚度大約是10微米至大約100微米。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中固態(tài)電解質(zhì)包括二氧化錳、導(dǎo)電聚合物或它的組合物。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中陽極端子連接至燒結(jié)的陽極基底的下表面的一部分，其中陽極基底的下表面的一部分不與電介質(zhì)相連接。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中固態(tài)電解電容器的厚度是大約100微米至大約600微米。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中每個(gè)陽極端子和陰極端子的厚度是大約10納米至大約250納米。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中每個(gè)陽極端子和陰極端子包括一種抗氧化金屬，其中固態(tài)電解電容器的固態(tài)電解質(zhì)與陰極端子之間不含碳層。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的固態(tài)電解電容器，所述的抗氧化金屬是金。14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中陽極端子是平面的且與燒結(jié)的陽極基底直接接觸，進(jìn)一步的，其中陰極端子是平面的且與固態(tài)電解質(zhì)直接接觸。15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，進(jìn)一步包括，至少一種電絕緣材料，其中電絕緣材料圍繞燒結(jié)的多孔陽極體的一部分且位于燒結(jié)的陽極基底的一部分上，所述電絕緣材料不與燒結(jié)的多孔陽極體相接觸。16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器，其中電容器不含陽極引線。17.一個(gè)包括多個(gè)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解電容器的模塊。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的模塊，其中多個(gè)固態(tài)電解電容器是并聯(lián)連接、串聯(lián)連接或是非極性結(jié)構(gòu)。19.一種制備固態(tài)電解電容器的方法，方法包括: 制備多孔的陽極體和陽極基底，其中多孔的陽極體和陽極基底由閥金屬復(fù)合物粉末制成，其中多孔的陽極體位于陽極基底的平表面上，進(jìn)一步的，其中陽極基底液體無法滲透； 將多孔的陽極體和陽極基底進(jìn)行燒結(jié)； 將燒結(jié)的多孔陽極體的至少一部分和燒結(jié)的陽極基底的至少一部分進(jìn)行陽極氧化處理，以形成電介質(zhì)，所述電介質(zhì)至少覆蓋燒結(jié)的多孔陽極體的一部分和燒結(jié)的陽極基底的一部分，進(jìn)一步的，其中電介質(zhì)形成于燒結(jié)的多孔陽極體的至少一部分內(nèi)； 將固態(tài)電解質(zhì)涂覆于陽極氧化處理的燒結(jié)的多孔陽極體的至少一部分上； 將燒結(jié)的陽極基底電連接于陽極端子上；以及 將固態(tài)電解質(zhì)電連接于陰極端子上。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中燒結(jié)的陽極基底的目標(biāo)密度大于燒結(jié)的多孔陽極體的目標(biāo)密度。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中燒結(jié)的陽極基底的目標(biāo)密度與燒結(jié)的多孔陽極體的目標(biāo)密度的比值大約是1.05至大約5。22.根據(jù)權(quán)利要求19至21任一項(xiàng)所述的方法，其中閥金屬薄膜位于燒結(jié)的陽極基底的外表面上。23.根據(jù)權(quán)利要求19至22任一項(xiàng)所述的方法，其中燒結(jié)的陽極基底是密封的。24.根據(jù)權(quán)利要求19至23任一項(xiàng)所述的方法，其中燒結(jié)的陽極基底的厚度大約是10微米至大約100微米，及其中固態(tài)電解電容器的厚度大約是100微米至大約600微米。25.根據(jù)權(quán)利要求19至24任一項(xiàng)所述的方法，其中陽極端子是平面的且與燒結(jié)的陽極基底直接連接，進(jìn)一步的，其中陰極端子是平面的且與固態(tài)電解質(zhì)直接連接。26.根據(jù)權(quán)利要求19至25任一項(xiàng)所述的方法，其中陽極端子和陰極端子由抗氧化金屬制成，并采用物理氣相沉積法或化學(xué)氣相沉積法涂覆。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中抗氧化金屬是金。
【文檔編號(hào)】H01G9/15GK105990026SQ201610169989
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日
【發(fā)明人】J·W·保盧斯, J·R·斯特默
【申請(qǐng)人】Avx公司