机械稳定的固体电解电容器组件制造技术

本发明专利技术公开了一种集成电容器组件，包含至少两个与共同的阳极端子和阴极端子电连接的固体电解电容器元件。该电容器元件包括一阳极、一通过阳极氧化形成且覆盖在阳极上的介质层及一覆盖在介质层上的导电聚合物固体电解质。各电容器元件彼此隔开一定距离，在各元件之间填充有树脂类材料。采用这种方式，树脂类材料可以限制导电聚合物层的膨胀，从而使其实际上不会从电容器元件上剥离。除具有机械稳定性之外，该电容器组件还具有良好的综合电性能，如低ESR、高电容和高介质击穿电压。

Mechanically stable solid electrolytic capacitor assembly

An integrated capacitor assembly includes at least two solid electrolytic capacitor elements electrically connected to a common anode terminal and a cathode terminal. The capacitor element includes an anode, a dielectric layer formed by anodic oxidation, a dielectric layer coated on the anode, and a conductive polymer electrolyte covered on the dielectric layer. The capacitor elements are spaced away from each other and filled with resin material between the elements. In this manner, the resin material can limit the expansion of the conductive polymer layer so that it does not actually peel off the capacitor element. In addition to its mechanical stability, the capacitor assembly also has good overall electrical properties such as low ESR, high capacitance, and high dielectric breakdown voltage.

【技术实现步骤摘要】
机械稳定的固体电解电容器组件
本专利技术涉及一种电容器组件，尤其是涉及一种机械稳定的固体电解电容器组件。
技术介绍
固体电解电容器(例如钽电容器)对电子电路的微型化做出了重要贡献，并使这种电路在极端环境中的应用成为可能。传统的固体电解电容器是这样形成的：在金属引线周围压制金属粉末(例如，钽)、烧结压制部件、对烧结的阳极进行阳极氧化，然后涂覆固体电解质。固体电解质通常采用本征导电的聚合物，因为它们具有等效串联电阻(“ESR”)低及“不燃烧/不着火”失效模式的优点。这种电解质可在催化剂和掺杂剂存在下，通过单体的原位聚合形成。或者，也可以使用预先制备的导电聚合物浆料。不管它们是如何形成的，导电聚合物电解质的一个问题是它们本质上比较弱，在电容器形成期间或在其操作期间，有时会导致电解质与介质层剥离。这在某些应用中尤其成为问题。例如，在开关电源、微处理器和数字电路应用中，通常要求电容器在较高的工作频率下具有较低的噪声。为了满足这些要求，通常要求采用ESR非常低的电容器。降低钽电容器的ESR的一种方法是在单电容器芯子内采用多个电容器元件。然而，不幸的是，由于电容器的强度较差及其分层倾向，在此类多阳极电容器中使用导电聚合物电解质的能力受到限制。因此，需要一种具有良好的机械强度和电气性能的固体电解电容器组件。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，公开了一种电容器组件，它包括一第一固体电解电容器元件和一第二固体电解电容器元件，其中所述电容器元件包括一阳极、一通过阳极氧化形成的、覆盖在阳极上的介质层及一覆盖在介质层上的导电聚合物。所述电容器元件并列放置，第一个电容器元件与第二个电容器元件在某一方向相隔一定距离。该组件还包括一与所述第一电容器元件和第二电容器元件电连接的阳极端子及一与所述第一电容器元件和第二电容器元件电连接的阴极端子。在第一电容器元件和第二电容器元件之间基本填充有一种树脂类材料。在本专利技术的另一个实施例中，公开了一种形成电容器组件的方法。该方法包括将第一和第二电容器元件放置于一引线框架上，使第一电容器元件和第二电容器元件在某一方向上相隔一定距离。第一电容器元件和第二电容器元件与一阴极端子电连接，第一和第二电容器元件的阳极引线与一阳极端子电连接。电容器元件和各端子均放置在一个外壳内，并在外壳应用一种树脂类材料，使其填充第一电容器元件和第二电容器元件之间的间隙。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。附图说明本专利技术的完整和具体说明，包括对于本领域技术人员而言的最佳实施方式，将结合附图在下面的说明书中作进一步描述。本专利技术的说明书及附图中的重复使用的附图标记表示相同或者相似部件或元件。其中：图1是本专利技术电容器组件的一个实施例的透视图；图2是图1所示电容器组件的局部俯视图，其中示出了电容器元件和树脂类材料；及图3是图1所示电容器组件的局部主视图，其中示出了电容器元件和树脂类材料。具体实施方式对于本领域技术人员来说，下面的内容仅作为本专利技术的具体实施例，并不是对本专利技术保护范围的限制。总体来说，本专利技术涉及一种集成电容器组件，包含至少两个与共同的阳极和阴极端子电连接的固体电解电容器元件。所述电容器元件包括一阳极、一通过阳极氧化形成且覆盖在阳极上的介质层及一覆盖在介质层上的导电聚合物固体电解质。各电容器元件彼此隔开一定距离，在各元件之间填充有树脂类材料。本专利技术人认为，采用这种方式，树脂类材料可以限制导电聚合物层的膨胀，从而使其基本不会从电容器元件上剥离。除具有机械稳定性之外，该电容器组件还具有良好的综合电性能，如低ESR、高电容和高介质击穿电压。下面将更为详细地说明本专利技术的各种实施例。I.固体电解电容器元件A.阳极固体电解电容器元件的阳极可采用比电荷大约为5,000μF*V/g–300,000μF*V/g的阀金属组合物形成。正如下文更为详细的描述所示，本专利技术的电容器尤其适合用于高电压的应用。这种高电压部件通常要求形成相对较厚、可以在阳极颗粒的间隙和孔间增长的介质层。为了优化这种方式的介质增长能力，阳极可采用比电荷较低的粉末形成。也就是说，粉末的比电荷大约低于70,000微法拉*伏特/克(“μF*V/g”)，在一些实施例中大约为2,000μF*V/g-65,000μF*V/g，在一些实施例中大约为5,000-50,000μF*V/g。阀金属组合物包含一种阀金属(即能够氧化的金属)或基于阀金属的化合物，如钽、铌、铝、铪、钛，以及它们的合金、氧化物、氮化物等。例如，阀金属组合物可以包含铌的导电氧化物，如铌-氧原子比为1:1.0±1.0，在一些实施例中为1:1.0±0.3，在一些实施例中为1:1.0±0.1，在一些实施例中为1:1.0±0.05的铌的氧化物。例如，铌的氧化物可以是NbO0.7、NbO1.0、NbO1.1和NbO2。在优选的实施例中，组合物包含NbO1.0，这种一种导电的铌氧化物，即使在高温烧结后仍能保持化学稳定。这种阀金属氧化物的实例在Fife的专利号为6,322,912、Fife等人的专利号为6,391,275、6,416,730、Fife的专利号为6,527,937、Kimmel等人的专利号为6,576,099、Fife等人的专利号为6,592,740、Kimmel等人的专利号为6,639,787、7,220,397的美国专利，及Schnitter的申请公开号为2005/0019581、Schnitter等人的申请公开号为2005/0103638及Thomas等人的申请公开号为2005/0013765的美国专利申请中均有所描述，对于所有目的以上专利均以全文的形式引入本专利中作为参考。通常可以采用常规的制造程序来形成阳极主体。在一个实施例中，首先选择具有某种粒径的钽或铌的氧化物粉末。例如，颗粒可以是片状、角状、节状及上述混合体或者变体。颗粒的筛分粒度分布至少为大约60目，在一些实施例中大约为60目到325目，一些实施例中大约为100目到200目。进一步来说，比表面积大约为0.1-10.0m2/g，在一些实施例中大约为0.5-5.0m2/g，在一些实施例中大约为1.0-2.0m2/g。术语“比表面积”是指按照《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(B.E.T.)测定的表面积，吸附气体为氮气。同样，体积(或者斯科特)密度一般大约为0.1-5.0g/cm3，在一些实施例中大约为0.2-4.0g/cm3，一些实施例中大约为0.5-3.0g/cm3。为了便于制造阳极，在导电颗粒中还可以加入其它成分。例如，导电颗粒可选择性的与粘结剂与/或润滑剂混合，以保证在压制成阳极体时各颗粒彼此适当粘结在一起。合适的粘结剂包括樟脑、硬脂酸和其它皂质脂肪酸、聚乙二醇(Carbowax)(联合碳化物公司)、甘酞树脂(Glyptal)(美国通用电气公司)、萘、植物蜡以及微晶蜡(精制石蜡)、聚合物粘结剂(例如聚乙烯醇、聚(乙基-2-唑啉)等)。粘结剂可在溶剂中溶解和分散。溶剂实例包括水、醇等。使用时，粘结剂和/或润滑剂占总质量的重量百分比大约为0.1％-8％。但是，应该理解的是，本专利技术并不一定需要使用粘合剂和润滑剂。得到的粉末可以采用任一种常规的粉末压模机压紧。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器组件，包括：第一固体电解电容器元件和第二固体电解电容器元件，其中电容器元件包含一阳极，一层覆盖在阳极上、通过阳极氧化形成的介质层，一层覆盖在介质层上的导电聚合物，所述导电聚合物由预聚合的导电聚合物颗粒的分散体形成，其中第一电容器元件与第二电容器元件在某个方向上分隔开，第一电容器元件包括第一阳极引线，第二电容器元件包括第二阳极引线，第一阳极引线和第二阳极引线沿一大体上与电容器元件分开方向垂直的方向延伸，其中所述第一电容器元件和所述第二电容器元件位于外壳内；一阳极端子，第一电容器元件和第二电容器元件与所述阳极端子电连接，其中所述阳极端子包括一第一部件和一第二部件，所述第一部件位于与第一电容器元件和第二电容器元件的底面基本平行的平面内，所述第二部件位于与第一电容器元件和第二电容器元件的底面基本垂直的平面内，其中所述第一阳极引线和第二阳极引线与阳极端子的第二部件电连接；其中第一阳极引线和第二阳极引线直接连接到阳极端子的第二部件上；一阴极端子，第一电容器元件和第二电容器元件与所述阴极端子电连接，其中至少一部分阴极端子位于所述外壳内，在所述外壳内的一部分阴极端子是平面的，并且其中所述第一电容器元件和所述第二电容器元件位于与所述第一电容器元件和所述第二电容器元件的底面大体上平行的平面的同一侧上；以及一种树脂类材料，基本填充在第一电容器元件和第二电容器元件之间的间隙；其中，所述第一电容器元件的主要表面和所述第二电容器元件的主要表面位于与第一电容器元件和第二电容器元件的底面大体上垂直的平面内，其中阴极端子连接到位于与第一和第二电容器元件的底面大体上平行的平面内的第一电容器元件和第二电容器元件上。...

【技术特征摘要】
2010.08.03 US 12/849,1871.一种电容器组件，包括：第一固体电解电容器元件和第二固体电解电容器元件，其中电容器元件包含一阳极，一层覆盖在阳极上、通过阳极氧化形成的介质层，一层覆盖在介质层上的导电聚合物，所述导电聚合物由预聚合的导电聚合物颗粒的分散体形成，其中第一电容器元件与第二电容器元件在某个方向上分隔开，第一电容器元件包括第一阳极引线，第二电容器元件包括第二阳极引线，第一阳极引线和第二阳极引线沿一大体上与电容器元件分开方向垂直的方向延伸，其中所述第一电容器元件和所述第二电容器元件位于外壳内；一阳极端子，第一电容器元件和第二电容器元件与所述阳极端子电连接，其中所述阳极端子包括一第一部件和一第二部件，所述第一部件位于与第一电容器元件和第二电容器元件的底面基本平行的平面内，所述第二部件位于与第一电容器元件和第二电容器元件的底面基本垂直的平面内，其中所述第一阳极引线和第二阳极引线与阳极端子的第二部件电连接；其中第一阳极引线和第二阳极引线直接连接到阳极端子的第二部件上；一阴极端子，第一电容器元件和第二电容器元件与所述阴极端子电连接，其中至少一部分阴极端子位于所述外壳内，在所述外壳内的一部分阴极端子是平面的，并且其中所述第一电容器元件和所述第二电容器元件位于与所述第一电容器元件和所述第二电容器元件的底面大体上平行的平面的同一侧上；以及一种树脂类材料，基本填充在第一电容器元件和第二电容器元件之间的间隙；其中，所述第一电容器元件的主要表面和所述第二电容器元件的主要表面位于与第一电容器元件和第二电容器元件的底面大体上垂直的平面内，其中阴极端子连接到位于与第一和第二电容器元件的底面大体上平行的平面内的第一电容器元件和第二电容器元件上。2.根据权利要求1所述的电容器组件，其中第一电容器元件、第二电容器元件或两者的导电聚合物包含聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚-对苯撑、聚苯酚盐，或它们的组合物。3.根据权利要求2所述的电容器组件，其中所述聚噻吩是聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)。4.根据权利要求1所述的电容器组件，其中颗粒的平均粒径大约为1–500纳米。5.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述分散体包含一种聚合物阴离子。6.根据权利要求5所述的电容器组件，其中所述聚合物阴离子是聚苯乙烯磺酸。7.根据权利要求1所述的电容器组件，其中电容器组件的击穿电压大约等于或大于60伏特。8.根据权利要求1所述的电容器组件，其中电容器组件的击穿电压大约等于或大于100伏特。9.根据权利要求1所述的电容器组件，其中所述树脂类材料包括环氧树脂。10.根据权利要求1所述的电容器组件，其中树脂类材料在电容器元件周围延伸，形成电容器组件的保护套，其中至少一部分阳极端子和至少一部分阴极端子暴露在保护套之外。11.根据权利要求1所述的电容器组件，其中第一电容器元件和第二电容器元件的主表面位于垂直结构中。12.根据权利要求1所述的电容器组件，其中电容器组件限定了各电容器元件分开方向上的尺寸，其中各电容器元件之间的距...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·彼得日莱克，M·乌赫尔，L·杰巴拉，
申请(专利权)人：AVX公司，
类型：发明
国别省市：美国,US