超高压电容器总成制造技术

本发明专利技术提供了一种在超高压环境下使用的电容器总成。为有助于在高压下获得良好的性能，本发明专利技术控制了电容器总成的各个方面，包括电容器元件的数量，电容器元件排列的方式和电容器元件并入电容器总成的方式和电容器元件形成的方式。例如，电容器总成包括一个阳极端子和一个阴极端子，第一电容器元件的阳极导线与阳极端子电连接，第二电容器元件的阴极与阴极端子电连接。为有助于提高电容器总成的击穿电压性能，电容器元件之间以串联方式电连接，以使第二电容器元件的阳极导线通过导电构件与第一电容器元件的阴极电连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电解电容器领域，具体涉及超高压电容器总成。
技术介绍
固体电解电容器(如钽电容器)在电子电路的微型化方面成为了一个主要的贡献者，并使此类电路在极端环境的应用成为可能。传统的固体电解电容器通过将金属粉末(如钽)按压于金属导线的周围，烧结按压的部分，接着将烧结的阳极进行阳极氧化处理，之后应用固态电解质。由于导电聚合物具有有益的低等效串联电阻(“ESR”)和“不可燃/不着火”的失效模式，本质上其通常被用作固态电解质。这种电解质可在催化剂和掺杂剂存在时，通过单体的原位聚合反应而形成。或者，使用预先准备好的导电聚合物泥浆。不管它们是如何形成的，导电聚合物电解质的一个缺点是质地比较软，这有时会导致其在电容器的形成过程中或在操作过程中从电介质中分层。此外，在非常高的电压应用程序中，介电层的质量可能会导致部分失效。例如，高压电源配电系统传输高电压到达电容器，这个电容器可以引起励磁涌流或冲击电流，特别是在快速接通或在电流尖脉冲运作期间。电容器可成功抵挡(不失效)的冲击电流峰值在某种程度与电介质的质量有关。因为，相对于临近的较厚区域，较薄区域的电阻较小，在薄区域消耗的功率通常也较大，因此，当使用冲击电流时，这些薄区域会发展成弱“热点”，这些热点最终会引起电介质的退化和击穿。因此，目前需要一种在非常高的电压环境下具有优异性能的固体电解电容器。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，公开了一种电容器总成，包括第一电容器元件和第二电容器元件，其均含有烧结多孔的阳极本体，覆盖于阳极本体上的介电层，覆盖于介电层上的固态电解质，该固态电解质包括导电聚合物。第一阳极导线和第二阳极导线分别从第一电容器元件和第二电容器元件伸出。一个连接构件将第一电容器元件的固态电解质电连接至第二电容器元件的阳极导线。这个电容器总成也包括外壳，外壳设有内部空腔，第一电容器元件和第二电容器元件位于并气密性密封于内部空腔内，在内部空腔内设有一个含有惰性气体的气体气氛。进一步的，一阳极端子电连接于第一电容器元件的第一阳级导线，一阴极端子电连接于第二电容器元件的固态电解质。本专利技术的其它特点和方面将在下文进行更详细的说明。附图说明参考所附附图，本专利技术的完整和实施公开，包括对于本领域技术人员而言的最佳实施例，
将在本说明书的余下部分进行更具体的描述，其中：图1是本专利技术电容器总成一个实施例的俯视图。图2是本专利技术电容器总成另一个实施例的俯视图。在本专利技术说明书和附图中，重复使用参考符号用于表示本专利技术相同或类似的特点或元件。具体实施方式本领域技术人员因当了解，这里的讨论仅仅是本专利技术的示范性实施例的描述，并不是试图对本专利技术更广的保护范围进行限制，该更广的保护范围在示范性实施例中得到体现。总体来说，本专利技术涉及一种在超高电压环境下(如额定电压为大约600V或更高)使用的电容器总成。为有助于在如此高的电压下获得优异的性能，本专利技术控制了电容器总成的各个方面，包括电容器元件的数量、电容器的元件的排列方式和电容器元件并入电容器总成的方式和电容器元件形成的方式。例如，电容器总成包括一个阳极端子和一个阴极端子，第一电容器元件的阳极导线与阳极端子电连接，第二电容器元件的阴极(如固态电解质)与阴极端子电连接。为有助于提高电容器总成的击穿电压性能，电容器元件之间以串联方式电连接，以使第二电容器元件的阳极导线通过导电构件与第一电容器元件的阴极(例如固态电解质)电连接，导电构件可能由单一组分或多重组分构成。除了以一定方式电连接，电容器元件被封装并密封于含有惰性气体的气体气氛的外壳里，从而限制了供应到电容器元件的固态电解质的氧气和水分含量。下面将更为详细地说明本专利技术的各种实施例。I.电容器元件A.阳极电容器元件的阳极通常由阀金属复合物组成。复合物的荷质比是可变的，比如，荷质比是大约2,000μF*V/g至大约150,000μF*V/g，在一些实施例中，荷质比是大约3,000μF*V/g至大约70,000μF*V/g或更高，在一些实施例中，荷质比是大约4,000至50,000μF*V/g。正如本领域所熟知的，荷质比可以通过将电容乘以所使用的阳极氧化电压，然后，将此乘积除以阳极氧化电极体的重量确定。阀金属复合物通常包括一种阀金属(即能够氧化的金属)，或基于阀金属的化合物，比如钽、铌、铝、铪、钛金属及它们各自的合金、氧化物、氮化物等。比如，阀金属复合物可以包含铌导电氧化物，如铌氧原子比为1:1.0±1.0的铌氧化物，在一些实施例中，铌氧原子比为1:1.0±0.3，在一些实施例中，铌氧原子比为1:1.0±0.1，在一些实施例中，铌氧原子比为1:1.0±0.05。铌氧化物可为NbO0.7、NbO1.0、NbO1.1和NbO2。此种阀金属氧化物的实例在Fife的专利号为6322912的美国专利、Fife等人的专利号为6391275的美国专利、Fife等人的专利号为6416730的美国专利、Fife的专利号为6527937的美国专利、Kimmel等人的专利号为
6576099的美国专利、Fife等人的专利号为6592740的美国专利，Kimmel等人的专利号为7220397的美国专利中有描述。同样的，在Schnitter的专利公开号为2005/0019581的美国专利、在Schnitter等人的专利公开号为2005/0103638的美国专利、Thomas等人的专利公开号为2005/0013765的美国专利也有描述。通常采用阀金属复合物粉末制成阳极本体。这种粉末可以包含各种各样形状的颗粒，比如结节状、角状、薄片状等，也可以是它们的混合物。在一个详细的实施例中，这些颗粒可为片状形态，它们为相对平坦或薄片的形状。这样的颗粒可在外表面和阳极内部之间形成一条短的传输线，也形成了一条高连续和密集的“导线至阳极”的具有高导电性的连接。除此之外，这有助于提高击穿电压(电容器失效的电压)，有助于降低等效串联电阻(“ESR”)。粒子也可以增大阳极在高压氧化时的荷质比，从而提高能量密度。使用时，薄片状的颗粒通常是扁平的。扁平的程度通常采用“纵横比”来定义，也就是颗粒的平均直径或宽度除以平均厚度(D/T)。比如，颗粒的纵横比是大约2至大约100，在一些实施例中，纵横比是大约3至大约50，在一些实施例中，纵横比是大约4至大约30。颗粒的比表面积为大约0.5m2/g至大约10.0m2/g，在一些实施例中，比表面积为大约0.7m2/g至大约5.0m2/g，在一些实施例中，比表面积为大约1.0m2/g至4.0m2/g。术语“比表面积”通常是指依据《美国化学会志》1938年第60卷309页上记载的Bruanauer、Emmet和Teller发表的物理气体吸附法(BET)测定的表面积，吸附气体为氮气惰性气体。可采用纽约塞奥塞特的QUANTACHROME公司的比表面积分析仪进行测试。该分析仪通过感应通过的被吸附物和惰性气体(如氦气)混合物的热导率变化来测定被吸附于固体表面上的氮气的量。体积密度(也称为斯科特密度)也通常为大约0.1克每立方厘米(g/cm3)至大约2克每立方厘米(g/cm3)，在一些实施例中，体积密度为大约0.2g/cm3至大约1.5g/cm3，在一些实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器总成，包括:第一电容器元件和第二电容器元件，所述第一电容器元件和第二电容器元件均含有一烧结的多孔阳极本体，一介电层，所述介电层覆盖所述阳极本体，以及一固态电解质，所述固态电解质覆盖介电层，所述介电层包括一导电聚合物，其中第一阳极导线和第二阳极导线分别从第一电容器元件和第二电容器元件伸出；连接构件，所述连接构件将第一电容器元件的固态电解质电连接至第二电容器元件的阳极导线；外壳，所述外壳内设有一内部空腔，第一电容器元件和第二电容器元件位于并密封于内部空腔内，其中所述的内部空腔具有气体气氛，所述的气体气氛含有惰性气体；外部阳极端子，所述外部阳极端子电连接于第一电容器元件的第一阳极导线；以及外部阴极端子，所述外部阴极端子电连接于第二电容器元件的固态电解质。

【技术特征摘要】
2015.03.13 US 14/657,2081.一种电容器总成，包括:第一电容器元件和第二电容器元件，所述第一电容器元件和第二电容器元件均含有一烧结的多孔阳极本体，一介电层，所述介电层覆盖所述阳极本体，以及一固态电解质，所述固态电解质覆盖介电层，所述介电层包括一导电聚合物，其中第一阳极导线和第二阳极导线分别从第一电容器元件和第二电容器元件伸出；连接构件，所述连接构件将第一电容器元件的固态电解质电连接至第二电容器元件的阳极导线；外壳，所述外壳内设有一内部空腔，第一电容器元件和第二电容器元件位于并密封于内部空腔内，其中所述的内部空腔具有气体气氛，所述的气体气氛含有惰性气体；外部阳极端子，所述外部阳极端子电连接于第一电容器元件的第一阳极导线；以及外部阴极端子，所述外部阴极端子电连接于第二电容器元件的固态电解质。2.根据权利要求1所述的电容器总成，其中所述惰性气体占气体气氛的质量分数为大约50wt.％-100wt.％。3.根据权利要求1所述的电容器总成，其中所述外壳由金属、塑料、陶瓷或它们的组合物制成。4.根据权利要求1所述的电容器总成，进一步包括一第一导电构件，其中所述第一导电构件包括一第一部件，所述第一部件置于通常与第一阳极导线的横向垂直的方向，所述第一部件与第一阳极导线相连。5.根据权利要求4所述的电容器总成，其中所述第一导电构件进一步包括一第二部件，所述第二部件位于通常平行于第一阳极导线延伸的横向的方向上。6.根据权利要求4所述的电容器总成，其中所述的第一导电构件与阳极端子相连。7.根据权利要求1所述的电容器总成，进一步包括一第二导电构件，所述第二导电构件电连接于第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·彼得日莱克，J·奈华德，M·比乐，
申请(专利权)人：AVX公司，
类型：发明
国别省市：美国;US