专利名称：钽固体电解电容器的制造方法和制造装置的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及一种钽固体电解电容器，特别(但非限制性)涉及一种用来制造各种电子设备中所使用的钽固体电解片状电容器的方法和装置。
近年来，随着重量减轻、尺寸减小的趋势，随着性能改善的趋势，以及随着包装技术的发展，越来越多的电气设备都被制成片形。而且，在固体电解电容器领域中，随着尺寸减小和电容增大的趋势，越来越多的固体电解电容器也被制成片状。但是，仍需要进一步减小尺寸和进一步增大电容。
图9示出了一种传统的钽固体电解片状电容器，
图10A和图10B示出了一种在组装后藉助传统制造方法所制造的钽固体电解电容器的主要部分。
在这些图中，标号20表示一电容器芯子，它是由作为一种阀作用金属的钽金属粉末所制成的烧结多孔体。一由钽丝制成的阳极引线21部分地嵌置在所述多孔体内并自其向外延伸出来。一介质氧化层22形成在所述阳极引线21的一部分上，并藉助阳极氧化处理而形成在所述多孔体的整个表面上。诸如二氧化锰或其它类似物之类的一种电解质层23形成在所述介质氧化层22的表面上，一阴极浮层24进一步形成在所述电解质层23上。所述阴极浮层24包括一碳层和一藉助浸渍而层叠起来的银涂层。标号25表示一由特氟隆制成的绝缘板，它安装在阳极引线21上，用来在形成电解质层23的过程中防止电解质到达并粘合于阳极引线21。标号26表示一阳极端子，它藉助焊接而与阳极引线21相连，并在形成一铠装树脂28(将在下文中描述)之后弯曲。标号27表示一阴极端子，它借助一由环氧树脂制成的热固性导电粘合剂29而与电容器芯子20的阴极浮层24电连接，所述导电粘合剂可由一热风循环干燥器来固化。所述阴极端子27在模制铠装树脂28之后被弯曲。所述铠装树脂28藉助模制而覆盖在整个电容器芯子20上。
在具有上述构造的传统钽固体电解电容器中，用来将电容器芯子20的阴极端子27与阴极浮层24相连的导电粘合剂29是在成批处理过程中藉助热风循环干燥器来固化的，其中，导电粘合剂29可以在180±5℃的空气下放置90分钟。因此，从开始组装到粘合剂固化结束，需要大约6小时这么长的时间，它包括用来使一产品的温度从将产品引入热风循环干燥器时直到它到达180±5℃时所需的时间、90分钟的固化时间，以及将该产品取出逐渐冷却或缓冷到室温的时间。根据这种制造方法，首先是使导电粘合剂29放在阴极端子27上，然后将电容器芯子20放置在导电粘合剂29上。随后，藉助将阳极引线21与阳极端子26相连而将电容器芯子20暂时固定，然后利用热风循环干燥器来进行固化。因此，电容器芯子20仅仅是放置在导电粘合剂29上，导电粘合剂随后将具有一大约100μm至大约500μm的厚度，因此会增大导电粘合剂自身的表观电阻。此外，如图10B所示，可能会将空气抽入电容器芯子20和导电粘合剂29之间的界面内，从而会产生气泡部分30。气泡部分30的存在会增大连接电阻，从而会降低电容器所需的电气特性(tanδ/1KHz或ESR/100KHz)。
此外，如图9所示，由于导电粘合剂29仅仅是涂敷在阴极端子27上，因此，阴极端子27和电容器芯子20之间的粘合面积就较小，因此，粘合强度就较低，从而使其可能性较低。
本发明就是为了克服上述缺点而作出的。
因此，本发明的目的在于提供一种可以稳定地制造具有优良电气特性(tanδ/1KHz或ESR/100KHz)的钽固体电解电容器的方法和装置。
本发明的另一目的在于提供一种制造具有较高生产率的上述类型钽固体电解电容器的方法和装置。
为了实现上述和其它目的，根据本发明的方法包括准备好一具有一定长度且具有多个阳极端子和多个阴极端子的金属引线框架；用一种热固性导电粘合剂对所述多个阴极端子进行涂敷；将多个电容器芯子的阴极浮层放置在所述导电粘合剂上；将那些从多个电容器芯子向外延伸出来的阳极引线分别放置在所述多个阳极端子上；藉助焊接将各阳极引线分别连接于所述多个阳极端子上；将一压力施加于所述多个电容器芯子上，从而将所述导电粘合剂的一部分从所述多个电容器芯子的每一芯子的一表面挤出至其邻近侧面；藉助使所述导电粘合剂热固化，将所述多个阴极端子分别与所述多个电容器芯子相连；以及用一铠装树脂覆盖所述多个电容器芯子。
根据上述方法，施加于各电容器芯子的压力可以将一部分导电粘合剂移动至每一电容器芯子的邻近侧面，从而可以使导电粘合剂层的厚度有所减小。其结果是，显著减小了所述导电粘合剂沿厚度方向的电阻，并且提高了电容器芯子的阴极浮层的表面和阴极端子的表面之间的粘合性能。与传统方法不同的是，不会产生气泡，因此，可以改善电气特性(tanδ/1KHz或ESR/100KHz)。而且，与利用热风循环干燥器来进行的传统成批处理作业相比，采用可在短时间内固化的粘接剂能在制造装置之内进行连续的固化，因此可以提高生产率。
较佳的是，按照漏泄电流，施加于所述多个电容器芯子的压力在2kg/cm2至9.5kg/cm2的范围内。
有利的是，将一种环氧基粘合剂用于所述导电粘合剂，并且在加压之后，所述导电粘合剂具有小于100μm的厚度。采用环氧基粘合剂可以在极短的时间内进行固化，因而提高了生产率，而且导电粘合剂厚度的减小降低了导电粘合剂的电阻。
另一方面，本发明的装置包括一具有一上表面的下模，一具有多个阳极端子和多个阴极端子且具有一定长度的金属引线框架放置在所述下模上；一安装在所述下模上并且具有一与所述下模的上表面隔开的下表面的上模；以及一安装在所述下模内的加热器。所述多个阳极端子与那些从多个电容器芯子向外延伸出来的各阳极引线相连，所述多个阴极端子涂敷有一种热固性导电粘合剂，所述多个电容器芯子的阳极浮层放置在所述阴极端子上。当藉助使所述上模朝着所述下模移动而将压力施加于所述多个电容器芯子时，所述导电粘合剂的一部分从每一所述电容器芯子的一表面向外挤出至其一邻近侧面，由此可以使导电粘合剂具有一基本均匀的厚度。然后，藉助使导电粘合剂热固化，可以将所述多个阴极端子和所述多个电容器芯子的相关阴极浮层连接在一起。
具有上述构造的装置方便了钽固体电解电容器的制造，并且提高了其质量。
所述上模可相对于所述下模上、下移动。或者，所述上模铰接于所述下模，从而可以围绕一支点作枢转。上模的这种移动简化了所述装置的构造，并增强了所述装置的可靠性。
有利的是，一种防水耐热片材附着于所述下模的上表面。该片材的作用是，即使导电粘合剂从各阴极端子中排挤出来，也能防止阴极端子粘合于下模，因此避免了生产率的降低。
同样有利的是，一种耐热弹性材料附着于所述上模的下表面。这种弹性材料可以使电容器芯子被适当压紧，而不是直接将压力施加于其上。
较佳的是将一加热器安装在所述上模内。所述上模内的加热器的作用是防止热量从上模中辐射出来，并可以减少到达粘合剂固化的温度所需的时间。
还较佳的是，一绝热板设置在所述下模附近以便面对着其一侧面。该绝热板的作用是可以防止热量从一热源辐射出来，并且可以稳定下模的稳定。
有利的是，设置有一负荷调整机构，用来对将所述上模压紧所述下模的一负荷进行调整。所述负荷调整机构的作用是可以优化施加于电容器芯子上的负荷或压力，而不会使各电容器芯子受损。
本发明的上述和其它目的、特征将从以下结合附图对本发明的几个较佳实施例的具体描述中变得更为清楚，在各附图中，凡是相同的标号均表示相同的部分，其中图1是本发明第一实施例的钽固体电解电容器制造装置的前视图；图2是利用图1所示装置制造的一种钽固体电解电容器的剖视图；图3A是图2所示的钽固体电解电容器的主要部分的剖视图；图3B是图3A所示主要部分的剖视放大图；图4是一图表，它示出了漏泄电流相对于施加于在利用图1所示装置所制造的钽固体电解电容器内的一电容器芯子上的压力的变化情况；图5是一图表，它示出了粘合强度相对于施加于在利用图1所示装置所制造的钽固体电解电容器内的一电容器芯子上的压力的变化情况；图6是一图表，它示出了本发明产品的等效串联电阻和传统产品的等效串联电阻；图7是与图1相类似的视图，但它示出了本发明第二实施例的装置；图8是图7所示装置的立体图；图9是与图2相类似的视图，但它示出了一种利用传统方法来制造的钽固体电解电容器；图10A是图9所示钽固体电解电容器的主要部分的剖视图；以及图10B是图10A所示主要部分的剖视放大图。
本申请是以1999年11月19日提出的日本专利申请No.11-329496为基础的，该申请的全文内容援引在本文中作为参考之用。
图1示出了本发明第一实施例的钽固体电解电容器制造装置。在图1中，标号1表示一电容器芯子，其中，在一由钽金属粉末(一种阀作用金属)制成的烧结多孔体的一表面上形成有一介质氧化层、一由二氧化锰制成的固体电解质层和一阴极浮层。一阳极引线2部分地嵌置在所述电容器芯子1内并自该芯子向外延伸出来，一由特氟隆制成的绝缘板3安装在所述阳极引线2上。一阳极端子4a与所述阳极引线2相连，一阴极端子4b与所述电容器芯子1的阴极浮层电连接。所述阴极端子4a和阴极端子4b都是从一具有一定长度的引线框架(梳形端子)上切割下来的。一热固性导电粘合剂5涂敷在所述阴极端子4b上。在本实施例中，是将由Hitachi Chemical Co.，Ltd.(日立化成工业株式会社)制造的“EN-4089K3”用于所述导电粘合剂5，其中，环氧基树脂含有60-75％的导电填料，并添加有加量的催速剂。
图1所示的装置包括一上模塞或上模10；一与所述上模10隔开的下模塞或下模11；一附着于上模10的下表面的弹性材料12；一附着于下模11的上表面的防水耐热片材13，诸如一特氟隆片材；分别安装在上模10和下模11内的加热器14；以及一设置在所述装置的各侧面上的负荷调整机构15、16，用来对上模10紧压下模11的负荷或压力进行调整。最好是将一种在日本工业标准JIS K6249下、橡胶硬度为5-15的耐热有机硅橡胶用于弹性材料12。弹性材料12的位移量可以藉助负荷调整机构15、16而被调整或控制在0.8至1.0毫米的范围内，从而可以将50克一25克/个的最佳负荷施加于那些放置在下模11上的多个电容器芯子1。所述负荷调整机构15、16利用空气、油、弹簧或其它类似物来输出所需的负荷或作用力。所述加热器14可以仅安装在下模11内。
所述钽固体电解电容器是以下述方式、利用具有上述构造的装置来进行制造的。
首先，用热固性导电粘合剂5、以固定的间距(在那些设置有阴极端子4b的地方)来涂敷一具有多个阳极端子4a和其数量与阳极端子4a相等的阴极端子4b并且具有一定长度的板式金属引线框架。然后，将多个电容器芯子1的阴极浮层(未示)一个接一个地放置在导电粘合剂5的各点上。与此同时，将从每一电容器芯子1向外延伸出来的一阳极引线2放置在相应的阳极端子4a上，并藉助焊接而与之相连。随后，在借助上模10将电容器芯子1从上往下压紧的状态下，藉助对导电粘合剂5进行热固化(180±5℃、30-60秒)，将所述阴极端子4b和电容器芯子1的有关阴极浮层连接在一起。此时，由于特氟隆片材13施加于下模11的那一与阴极端子4b保持接触的表面上，因此，可以防止因导电粘合剂5的挤出而使得阴极端子4b和下模11相粘合的现象。
较佳的是将各绝热板设置在下模11的附近，以便与其各侧面相面对。更佳的是将各绝热板设置在上模10和下模11的附近，以便与其各侧面相面对。这些绝热板的作用是可以限制热辐射，从而就有可能增强导电粘合剂5的热固化的效率。
图2、图3A和图3B示出了一种利用上述方法所制造的钽固体电解电容器。在这些图中，标号1表示一电容器芯子，标号2表示一阳极引线，标号3表示一绝缘板，标号4a和4b分别表示一阳极端子和一阴极端子，标号5表示一导电粘合剂，标号6表示一介质氧化层，标号7表示一固体电解质层，诸如二氧化锰，标号8表示一阴极浮层，标号9表示一铠装树脂。
在具有上述构造的钽固体电解电容器中，在压力下，将电容器芯子1保持得与阴极端子4b相接触的同时，可以使导电粘合剂5固化。其结果是，导电粘合剂5变得薄而均匀，从而具有一例如80μm的厚度(t)，而且其一部分自所述电容器芯子1的一表面向外挤出至其邻近侧面，由此就增大了电容器芯子1和阴极端子4b之间的粘合面积。此外，压力的施加可以将电容器芯子1和导电粘合剂5之间的空气排出来，由此可以将诸如图10A和图10B中所示的气泡部分从所示粘合区域中除去，从而可以增强电容器芯子1和阴极端子4b彼此相连接的程度。较佳的是，导电粘合剂5在加压之后具有一小于100μm的厚度。
图4示出了因将压力施加于所述电容器芯子上所引起的漏泄电流的变化，而图5则示出了所述电容器芯子和阴极端子之间的粘合强度的变化。
从图4中可以看到，藉助将施加于所述电容器芯子上的压力设定在2至9.5kg/cm2的范围内，可以减小所述漏泄电流并使其基本上保持恒定。
如果压力低于2kg/cm2，就不可能将导电粘合剂5充分地挤压至电容器芯子1的侧面或充分地防止气泡部分的生成。其结果是，有时侯会出现略大的漏泄电流，因此，设定得低于2kg/cm2的压力不是较佳的。
另一方面，施加一超过9.5kg/cm2的压力会在电容器芯子1内产生残余应力，因此会降低漏泄电流的特性。
从图5中可以看到，如果施加于电容器芯子1的压力低于9.5kg/cm2，则电容器芯子1和阴极端子4b之间的粘合强度基本上是稳定的。但是，如果压力超过9.5kg/cm2，则形成在电容器芯子1上的阴极浮层8就会部分损坏或断裂，从而会显著降低粘合强度。
图6是一图表，用来将本实施例中所制造的钽固体电解电容器的等效串电阻和传统钽固体电解电容器的等效串联电阻作比较。各示例的电容是10v100μF，并具有一号码7343(EIAJ代码)。对每一种电容器来说，均对总共200个试样进行测量。从该图表中可以清楚看到，200个传统电容器的平均ESR值是120mΩ，而根据本发明的200个电容器的平均ESR值可改进至70mΩ。
而且，在本发明的钽固体电解电容器中，添加有加量催速剂的导电粘合剂的使用可以使固化作业在非常短的时间内完成。举例来说，在制造100,000个号码为7343(EIAJ代码)的电容器中，传统制造方法中的成批处理需要大约6小时来使导电粘合剂固化，而本发明的装置，当与传统的装配机相结合时，可以进行连续生产，从而可以提高生产率。
图7和图8示出了本发明第二实施例的钽固体电解电容器的制造装置。
本发明第一实施例的装置是被构造成可以使上模相对于下模上、下移动，而本发明第二实施例的装置是被构造成使上模17铰接于一下模18，从而可以围绕一支点19来枢转。一负荷调整机构20、21设置在远离支点19的上模17、下模18的末端。由于除了上述之外的构造是相同的，因此，不再赘述。
图8示出了具有彼此形成一体的阳极端子4a和阴极端子4b并且具有一定长度的引线框架4在上模17、下模18之间延伸的方式，以固定间距放置在其上的多个电容器芯子同时与其相粘合。
本发明第二实施例的装置的操作和效果与本发明第一实施例的装置的操作和效果基本上是相同的。
从上文可以清楚地看到，根据本发明，首先将一些电容器芯子放置在涂敷在阴极端子上的导电粘合剂上，然后在压力下将各电容器芯子保持住的情况下，使所述导电粘合剂热固化。因此，可以使与每一电容器芯子的一表面保持接触的导电粘合剂部分地移动至其一邻近表面，这样就可以增大粘合面积，并提高粘合强度。而且，导电粘合剂层的厚度可以制造得薄而均匀，并且可以防止在各电容器内部产生气泡，从而可以提供具有稳定性能的、可靠的钽固体电解电容器。而且，采用快干导电粘合剂还可以提高工作能力，将这样的粘合剂与本发明装置相结合，可以简化组装作业。
虽然以上已结合附图以举例说明的方式对本发明作了全面地描述，但是，应予注意的是，对于本技术领域的那些熟练人员来说，显然可以作出各种变化和改进。因此，除非这些变化和改进背离了本发明的精神和保护范围，应该将它们视为在本发明所涵盖的范围内。
权利要求
1.一种用来制造钽固体电解电容器的方法，它包括以下步骤准备好一具有一定长度且具有多个阳极端子和多个阴极端子的金属引线框架；用一种热固性导电粘合剂对所述多个阴极端子进行涂敷；将多个电容器芯子的阴极浮层放置在所述导电粘合剂上；将那些从多个电容器芯子向外延伸出来的阳极引线分别放置在所述多个阳极端子上；藉助焊接将各阳极引线分别连接于所述多个阳极端子上；将一压力施加于所述多个电容器芯子上，从而将所述导电粘合剂的一部分从所述多个电容器芯子的每一芯子的一表面挤出至其邻近侧面；藉助热固化所述导电粘合剂，将所述多个阴极端子分别与所述多个电容器芯子相连；以及用一铠装树脂覆盖所述多个电容器芯子。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，施加于所述多个电容器芯子的压力在2kg/cm2至9.5kg/cm2的范围内。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将环氧基粘合剂用于所述导电粘合剂，并且在加压之后，所述导电粘合剂具有一小于100μm的厚度。
4.一种用于制造钽固体电解电容器的装置，它包括一具有一上表面的下模，一具有多个阳极端子和多个阴极端子且具有一定长度的金属引线框架放置在所述下模上，所述多个阳极端子与那些从多个电容器芯子向外延伸出来的各阳极引线相连，所述多个阴极端子涂敷有一种热固性导电粘合剂，所述多个电容器芯子的阳极浮层放置在所述阴极端子上；一安装在所述下模上并且具有一与所述下模的上表面隔开的下表面的上模；以及一安装在所述下模内的加热器；其特征在于，藉助使所述上模朝着所述下模移动可以将压力施加于所述多个电容器芯子，从而可以使所述导电粘合剂的一部分从每一所述电容器芯子的一表面向外挤出至其一邻近侧面，由此可以使导电粘合剂具有一基本均匀的厚度，而且所述多个阴极端芯子和所述多个电容器芯子的相关阴极浮层可以藉助热固化导电粘合剂而连接在一起。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述上模可相对于所述下模上、下移动。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述上模铰接于所述下模，从而可以围绕一支点作枢转。
7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，一种防水耐热片材附着于所述下模的上表面。
8.如权利要求4所述的装置，其特征在于，一种耐热弹性材料附着于所述上模的下表面。
9.如权利要求4所述的装置，其特征在于，它还包括一安装在所述上模内的加热器。
10.如权利要求4所述的装置，其特征在于，它还包括一设置在所述下模附近从而可以面对着其一侧面的绝热板。
11.如权利要求4所述的装置，其特征在于，它还包括用来对将所述上模压靠于所述下模的一负荷进行调整的一负荷调整机构。
全文摘要
一定长度的金属引线框架具有彼此成一体的阳极端子和阴极端子,引线框架在钽固体电解电容器制造装置的上、下模之间延伸。先用热固性导电粘合剂涂敷阴极端子,然后将电容器芯子的阴极浮层放在导电粘合剂上。随后,将自电容器芯子向外延伸的阳极引线放在阳极端子上,并藉助焊接与阳极端子相连。一压力施加于电容器芯子,从而可将导电粘合剂的一部分从每一电容器芯子的一表面挤出至其邻近侧面。然后热固化导电粘合剂,将阴极端子与电容器芯子相连,最后用铠装树脂覆盖各电容器芯子。
文档编号H01G9/012GK1297237SQ0013391
公开日2001年5月30日 申请日期2000年11月16日 优先权日1999年11月19日
发明者大森実, 上西谦次, 富田修, 川北成一, 荻野昌邦, 增田洋二, 吉野刚 申请人:松下电器产业株式会社