低ESR电容器制造技术

提供了一种改进的电容器，其中该改进的电容器具有改进的ESR。该电容器具有槽形阳极和从槽形阳极延伸出来的阳极线。电介质位于槽形阳极上。共形阴极位于电介质上，电镀金属层位于碳层上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低ESR电容器相关申请的交叉引用本专利技术要求2013年2月19日提交的申请号为61/766,454未决的的美国临时专利申请的优先权，该申请通过引用方式并入本文中。
技术介绍
本专利技术涉及一种改进的用于制备固态电解电容器的方法。更具体地，本专利技术涉及一种改进的用于形成固态电解电容器的方法以及由此形成的一种改进的电容器。还更具体地，本专利技术涉及一种通过改进的聚合方法形成的改进的共形阴极，以及特别适用于槽形阳极的改进的金属电镀方法。固态电解电容器的构造和制造是有完善的文档记录的。在固态电解电容器的构造中，优选地是使用阀金属充当阳极。阳极体可以是通过压制和烧结高纯度粉末形成的多孔团粒，或者蚀刻形成的用于增加阳极表面积的箔。电解形成阀金属的氧化物从而覆盖阳极的全部表面并充当电容器的电介质。固态阴极电解质通常选自非常有限的种类的材料，包括二氧化锰或导电有机材料，例如7,7,8,8四氰基苯醌二甲烷(TCNQ)络合物盐，或者本质上导电的聚合物，例如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及它们的衍生物。涂覆固态阴极电解质，使其覆盖所有的电介质表面并与电介质直接紧密接触。除了固态电解质以外，固态电解质电容器的阴极层通常由处于阳极体外部的若干层组成。对于表面安装结构，这些层通常包括：碳层；阴极导电层，其可为包含束缚于聚合物或树脂基体中的高导电金属(通常为银)的层；以及导电粘合剂层，例如填充了银的粘合剂。这里将这些包括固态阴极电解质的层、导电粘合剂以及它们之间的各层总称为阴极层，该阴极层通常包括多个中间层，并将该中间层设计为允许将它的一个面粘贴到电介质上并将另一个面粘贴到阴极引线上。通常使用高导电金属引线框架作为负终端的阴极引线。这些层将固态电解质连接到外部电路，并且还防止电介质遭受后继处理、面板安装、或顾客使用过程中可能发生的热机械损坏。便携式电子设备的前沿设计需要提供高容积效率、高可靠性、低成本、降低的燃烧倾向、低等效串联电阻(ESR)的电容器。只有使用导电聚合物阴极的钽电容器能够提供所有这些关键特性。钽电容器具有长时间无法超越的容积效率和可靠性记录。导电聚合物阴极的引入使得ESR大幅降低，并相对于MnO2大大地提升了抗燃性。导电聚合物构造的较低的ESR和提高的高频率电容保持(capretention)使得电路设计者能够降低所需要的电容器的数量，从而实现低成本的设计方案。美国专利No.7,154,742(其通过引用并入本文中)描述了具有用于改善电容恢复的非常狭窄的凹槽的电容元件。如专利’742的图5至图8中所示，在该领域中，凹槽的使用被视为适合于有限范围的凹槽尺寸。美国专利No.7,342,775和No.7,116,548(它们通过引用并入本文中)通过并入多个引线和一个导电聚合物阴极系统改善了槽形电容器，但是凹槽尺寸仍然受到了一定的限制，所期望的全部凹槽潜力仍然没有实现。不受到任何学说的限制，现在已经意识到，各阴极层不能与凹槽尺寸相符限制了凹槽尺寸。如美国专利No.7,342,775的图2中所示，各阴极层趋于汇集在凹槽中，因此阴极的厚度是不一致的，从而使得凹槽提供的优点受到了限制。现在认识到，该问题被认为是不可避免的，因为可用于形成阴极层的方法不适用于共形涂层，并且认为已经实现了利用槽形阳极可获得的全部优点。本专利技术提供了改进的电容器，其中可实现超出认为槽形阳极可实现的额外的优点。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种改进的固态电解质电容器。本专利技术的一个目的是提供一种改进的制备固态电解质电容器阴极的方法和一种由此形成的改进的固态电解质电容器。一个特定的优点是电容器具有改进的ESR。如将会认识到的，改进的电容器提供了这些和其它优点。该电容器具有槽形阳极和从槽形阳极延伸出来的阳极线。槽形阳极上具有电介质。电介质上具有共形阴极，碳层上具有电镀金属层。提供了改进的电容器的另一个实施例。该电容器具有阳极和从阳极延伸出来的阳极线。阳极上具有电介质。电介质上具有共形阴极，碳层上具有电镀金属层。还提供了用于形成电容器的方法的一个实施例。该方法包括：对阳极进行阳极化处理，从而在阳极上形成电介质，其中阳极包括凹槽和从阳极延伸出来的阳极线；在阳极线上形成导电节点；在电介质上形成第一导电层，其中第一导电层和导电节点与阳极线电气接触；向阳极线施加电压；在第一导电层上电化学沉积导电聚合物，从而形成共形阴极；以及形成与共形阴极电气接触的金属层。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的透视示意图。图2是本专利技术的一个实施例的截面示意图。图3是本专利技术的一个实施例的截面示意图。图4是本专利技术的一个实施例的截面示意图。具体实施方式本专利技术涉及一种制作固态电解质电容器的方法以及一种通过该方法制作的改进的固态电解质电容器。更具体地，本专利技术涉及一种包含槽形阳极的电容器，该槽形阳极具有共形阴极。利用导电节点通过电化学聚合方法提供共形阴极，从而提供优先的导电路径，该导电路径通过电介质来旁路电压施加。将会参照若干附图对本专利技术进行描述，这些附图构成了本公开的整体的非限制性部分。贯穿本公开，将相同的元件进行了相应地编号。图1的侧面透视示意图和图2的截面示意图示出了本专利技术的一个实施例透视。在图1和图2中，电容器(通常标示为10)包含阳极12，阳极12具有从它延伸出来的或附加到它上面的阳极引线14。在阳极上形成电介质16，并且优选地是电介质将阳极的至少一部分(更优选地是全部)和阳极线的一部分包围。在电介质上形成共形阴极18，共形阴极18将部分电介质包围，并且具有阳极与阴极不直接电气连接的限制条件。本文将共形阴极定义为与阳极形状一致的导电层，优选地包括导电聚合物，优选地是槽形阳极，其中共形阴极具有的平均厚度为至少1微米，优选地是至少2微米到不大于40微米，优选地是不大于20微米，更优选地是不大于10微米并且厚度偏差不大于平均厚度的50％，优选地是不大于40％，更优选地是不大于30％，甚至优选地是不大于20％，甚至优选地是不大于10％。在该领域内众所周知的是，将引线粘合到聚合物层是困难的，因此需要在共形阴极上形成至少一个粘合剂层，该层更易于附接到金属引线框架上。含碳层和金属层在该领域内是已知的。在一个特别优选的实施例中，粘合剂层包含含碳层19，含碳层19上面具有电镀金属层20，其中电镀金属层优选地是通过电沉积形成的，如本文更加详细阐述的那样。随后将图1和2的电容器并入到一个封装件中，该封装件包括阳极终端和阴极终端和可选择性的装箱，这在本领域内是众所周知的。图3中示出了本专利技术的一个实施例的部分截面示意图。在图3中，相对于图2示出和描述了阳极12和阳极引线14。导电节点28与阳极引线14电气接触，优选地是离开阳极体，如本文将会更详细地阐述的那样。导电节点提供了优选的导电路径，因为其电阻比通过电介质16的电流路径的电阻更低。将第一导电层24施加到电介质的表面并与导电节点电气连接。第一导电层优选地是二氧化锰层或导电聚合物层，优选的是导电聚合物层，特别优先的是后续形成聚合物层的导电聚合物成分，如将会进一步讨论的那样。在一个优选的实施例中，第一导电层是导电聚合物，它是通过首先将阳极浸入氧化剂，例如对甲苯磺酸铁(Ⅲ)，随后浸入单体或单体溶液，例如乙撑二氧噻吩，持续短暂时间。第一导电层将会成为非常薄的层，这不足以充当阴极，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器，其包括：槽形阳极和从所述槽形阳极延伸出来的阳极线；位于所述槽形阳极上的电介质；位于所述电介质上的共形阴极；以及位于所述碳层上的电镀金属层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.19 US 61/766,4541.一种电容器，其包括：槽形阳极和从所述槽形阳极延伸出来的阳极线；位于所述槽形阳极上的电介质；以及位于所述电介质上的共形阴极。2.如权利要求1所述的电容器，其中所述共形阴极具有不大于40微米的平均厚度。3.如权利要求2所述的电容器，其中所述共形阴极具有不大于20微米的平均厚度。4.如权利要求3所述的电容器，其中所述共形阴极具有不大于10微米的平均厚度。5.如权利要求1所述的电容器，其中所述共形阴极的厚度具有不大于平均厚度的50％的偏差。6.如权利要求5所述的电容器，其中所述共形阴极的厚度具有不大于平均厚度的40％的偏差。7.如权利要求6所述的电容器，其中所述共形阴极的厚度具有不大于平均厚度的30％的偏差。8.如权利要求7所述的电容器，其中所述共形阴极的厚度具有不大于平均厚度的20％的偏差。9.如权利要求8所述的电容器，其中所述共形阴极的厚度具有不大于平均厚度的10％的偏差。10.如权利要求1所述的电容器，还包括位于所述共形阴极上的电镀金属层。11.如权利要求10所述的电容器，其中所述电镀金属层包括从如下组中选择的材料：铜、银、镍和金。12.如权利要求11所述的电容器，其中所述电镀金属层包括铜。13.如权利要求1所述的电容器，其中所述共形阴极还包括第一导电层。14.如权利要求13所述的电容器，其中所述第一导电层包括从MnO2和导电聚合物中选出的导电层。15.如权利要求14所述的电容器，其中所述导电聚合物选自于如下组：聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩。16.如权利要求15所述的电容器，其中所述导电聚合物包括聚二氧噻吩。17.如权利要求1所述的电容器，其中所述阳极包括阀金属或阀金属的导电氧化物。18.如权利要求17所述的电容器，其中所述阀金属或所述阀金属的导电氧化物包括选自于如下组的材料：Al、W、Ta、Nb、NbO、Ti、Zr和Hf。19.如权利要求18所述的电容器，其中所述阀金属或所述阀金属的导电氧化物从钽和铌中选出。20.如权利要求1所述的电容器，其中所述槽具有不大于0.022英寸的宽度。21.如权利要求20所述的电容器，其中所述槽具有不大于0.019英寸的宽度。22.如权利要求21所述的电容器，其中所述槽具有不大于0.016英寸的宽度。23.如权利要求22所述的电容器，其中所述槽具有至少0.004英寸的宽度。24.如权利要求1所述的电容器，其中所述槽的深度与宽度的比值至少为0.60:1。25.如权利要求1所述的电容器，还包括位于所述共形阴极上的含碳层。26.如权利要求25所述的电容器，还包括位于所述含碳层上的电镀金属层。27.如权利要求25所述的电容器，其中所述含碳层具有至少1微米且不大于20微米的厚度。28.如权利要求26所述的电容器，其中所述电镀金属层具有至少2微米的厚度。29.如权利要求1所述的电容器，其中所述共形阴极包括聚噻吩。30.如权利要求29所述的电容器，其中所述聚噻吩包括二氧噻吩。31.如权利要求1所述的电容器，其中所述共形阴极是电化学沉积的导电聚合物。32.如权利要求10所述的电容器，其中所述电镀金属层在相邻阴极界面处的凹槽的表面积与阴极界面处外部阳极表面的表面积的比值大于75％。33.如权利要求32所述的电容器，其中所述电镀金属层在相邻阴极界面处的凹槽的表面积与阴极界面处外部阳极表面的表面积的比值大于85％。34.如权利要求33所述的电容器，其中所述电镀金属层在相邻阴极界面处的凹槽的表面积与阴极界面处外部阳极表面的表面积的比值大于95％。35.一种形成电容器的方法，该方法包括：对阳极进行阳极化从而在所述阳极上形成电介质，其中所述阳极包括凹槽和从所述阳极延伸出来的阳极线；在所述阳极线上形成导电节点；在所述电介质上形成第一导电层，其中所述第一导电层和所述导电节点与所述阳极线电接触；向所述阳极线施加电压；以及在所述第一导电层上电化学沉积导电聚合物从而形成包括所述第一导电层和沉积在所述第一导电层上的所述导电聚合物的共形阴极。36.如权利要求35所述的形成电容器的方法，其中所述共形阴极具有不大于40微米的平均厚度。37.如权利要求36所述的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：伦道夫·S·哈恩，杰弗里·波尔托拉克，布兰登·萨梅，安东尼·P·查科，约翰·T·基纳德，菲利普·M·莱斯纳，
申请(专利权)人：凯米特电子公司，
类型：发明
国别省市：美国;US