固态电解电容器及其制造方法

专利名称：固态电解电容器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及阀金属电容器的改进以及改进的形成阀金属电容器的方法。具体来 说，本发明涉及制造在保持或提高电性能(具体来说是等效串联电阻，ESR)的同时改善了容积效率的阀金属电容器的方法。
背景技术：
在制造阀金属电容器特别是制造表面安装阀金属电容器时，标准做法是形成包括从阳极核延伸的阳极线的单片结构，其中电介质和电荷收集阴极位于该单片的表面上，电介质处在阳极核和阴极之间。制造工艺包括在第一位置处将阳极线附接(attach)至引线框，并在第二位置处将阴极附接至引线框。图IA以剖视图的方式例示了通常的表面安装阀金属电容器I。在图IA中，阀金属阳极核2具有从其延伸的阳极线3。阳极线通常通过焊接电连接至阳极引线4。处在阳极的至少一部分上的电介质5将阳极与阴极6分离。阴极通过导电粘合剂11电连接至阴极引线7，并且整个结构中除了阳极引线和阴极引线的接触部分之外均包装(encase)在不导电材料8中。阳极引线4和阴极引线7构成接近连续的引线框的一部分，如本领域文献中 所具体描述的，该引线框为阵列形式，多个阳极引线和阴极引线集成到公共引线框上。当通过例如切割获得单个电容器时，阳极引线和阴极引线电分离。在基于铝的阀金属表面安装电容器的情况下，标准做法是将铝箔形式的铝用作阳极，利用粗化表面来增大每单位体积的表面积，进行阳极化以在基底材料上形成电介质层，并成形为在大小上与整个器件的长度和宽度相应的元件。采用相对较薄铝箔形式的铝的原因在于，优选的粗化表面方法仅能够到达相对较浅的深度，因此最有容积效率的形式是薄片或箔形。对每个阳极化的元件进行处理以在阳极化元件的一部分上创建用作主阴极的导电聚合物层，从而创建电容的有效面积。添加另外的阴极层以保护主阴极，从而从有效面积收集电流并将其导向位于器件封装内的引线框延伸处。同样在封装空间内，预留了不带阴极层的阳极元件的一部分，将其用作阳极延伸，其中该部分附接至分离的引线框延伸。引线框的阳极和阴极延伸均延伸出模塑封装，并被随后处理以形成器件引线，该器件引线提供用于将该器件焊接至印刷电路板安装焊盘的手段。各个电容元件远比通常的工业标准表面安装电容器封装中允许的空间薄，于是通过在封装器件内彼此叠加多个单独的电容元件来获得额外的电容。额外的电容元件叠加在第一元件的顶部，并通过将第一元件附接至引线框的相同方式附接至第一元件。第一和/或后续元件的配置也可以设置在各个单独的引线框延伸的相对侧。
图IB以剖视图的方式例示了通常的基于铝的表面安装阀金属电容器100。在图IB中，存在多个由铝箔102构成的电容元件101，铝箔102的表面已被处理为具有多孔结构
103。该多孔铝箔在其整个表面或者一部分表面上被阳极化以创建电介质层104。然后处理铝箔以在电介质层上创建导电聚合物层105。然后在导电聚合物层上贴附(apply)保护性碳层106，并且在碳层上贴附银涂层或金属填充有机树脂层107，以提供从阳极元件的电容性区域收集电流的功能。还存在从任何电容相关层中预留的阳极元件区域108，其作为阳极延伸并用作阳极电流的导电路径。由此得出了完整的电容元件101。这些电容元件附接至引线框结构110，其中用银粘合剂112将电容元件的阴极部分附接至引线框的阴极部分111，阳极延伸108通过焊接附接至引线框113的阳极部分。额外的电容元件叠加在其它电 容元件顶部并且以将第一电容元件附接至引线框延伸的相同方法附接。然后在热固性树脂114中封装该结构。对引线框延伸进行处理以使其存在于封装115的底表面处，从而提供焊接至印刷电路板的适当安装表面。易于理解，必须使阳极组件和阴极组件电分离。这种需求导致了容积效率的损失，因为最终电容器的相当一部分体积不构成电容。例如，参照图1，电容器的围绕阳极线和阳极引线的部分除了将引线框与阴极层充分分离地附接至阳极线之外，不提供任何电作用。由于必须在电容元件的有效面积和焊点9之间提供足够的分离，以确保通过环境向敏感且未受保护的电介质和阴极层的辐射不减的(unabated)焊接操作不使这些层的质量和性能劣化，上述问题还被进一步加剧。屏蔽元件免受焊接处理对减小所占据的体积并无益处，因为制造精度的实际限制使得此时所需距离的缩短并不超过不屏蔽的情况。当把多个电容元件组合成一个电容器时，容积效率甚至被进一步侵蚀。另一个问题是电流收集阴极层的厚度，该层通常是导电聚合物层和/或金属填充层的某种组合。这些层必须具有足够的厚度，以沿着电容元件的长度和宽度将适当量的电流传导至引线框，从而获得可接受的低等效串联电阻(ESR)。在通常结构的包含层叠电容元件的固态电解铝电容器的情况下，阴极层还具有将层叠在其上的全部电容层的全部电流引离引线框的额外负担。作为表面安装电容器的主要购买者的电子器件制造商具有大的安装制造基地，其适合于将表面安装电容器安装到电路板或相关元件上以形成电配件。因此，必须提供如上文讨论的结构与表面安装电容器相似的电容器。必须对器件的大小、形状和尺寸规格以及附接位置的大小、形状和尺寸规格进行特别的考量。然而，电子工业始终在寻求电子器件的微缩化，或者在相同尺寸的器件中实现更大的容量和功能。这迫使诸如电容器之类的组件的制造商在给定的空间体积内寻求更多的功能。这些自相矛盾的需求导致了提供如下表面安装电容器的期望，这种表面安装电容器具有更高的容积效率或者每单位体积的电容量，同时模仿工业标准表面安装电容器的尺寸和引线方位。为了解决由于在通常的阀金属电容器中将阳极附接至其各个引线框所导致的容积效率上的损失，某些制造商已经尝试将该附接置于器件封装的外部。在美国专利第6，819，546号和美国专利第7，161，797号中提出了一些将阳极延伸连接至封装外部的预先存在的外部端子的方法。这些方法包括将一部分传统引线框材料或类似物形成为嵌入在封装内，或者作为整个封装壳体的一部分，并将端子边缘连接至暴露的阳极延伸，将导电层贴附在器件末端上。美国申请2010/0165547中给出了类似结构的其它方法。该申请描述了将阳极延伸和所贴附的导电阴极的一部分暴露在保护封装外部的器件。然后对暴露出阳极延伸和阴极层的器件末端表面进行火焰喷镀，并随后使其可焊，以在器件的每个末端上创建一个端子。所贴附的端子材料仅存在于器件的末端面上，而在器件的底部或表面安装表面上不明显存在。其还覆盖器件的整个端面。这种设计代表具有MLCC器件的端子结构的阀金属器件。这些端子构造是客户所不期望的，因为这些器件不与阀金属电容器的工业标准端子规格通用。此外，由于端子延伸过器件的全部宽度，因此这些端子构造是客户所不期望的。在每种工业标准中，印刷电路板上的安装焊盘总是比器件端子窄，因为在将器件安装至PCB的焊接处理过程中需要器件的稳定效应。于是，当端子延伸过器件的全部宽度时，印刷电路板上的安装焊盘比器件宽，因此需要电路板上具有的空间比具有这种端子构造的电容器件所能填充的空间更大，导致低于理想的容积效率。于是，其中端子显著比器件的宽度窄的器件需要在印刷电路板上具有比电容器件窄的安装焊盘，并且需要PCB上的更少的空间，从而带来较高的容积效率。优选使器件符合工业标准，并且优选使器件端子为比器件壳窄的0.4_或更大。这里描述了固态电解阀金属电容器的通常构造方法，其利用引线框来端接(terminate)器件，以满足方才描述的期望的端子构造。此外，如美国专利第6，819, 546号 和7，161，797号以及美国申请2010/0165547所公开的端子构造也是不期望的，在这些端子构造中端子到达器件的顶表面。这归因于现代电子器件的如在蜂窝电话中那样呈现RF传输、或对外部RF和EM干扰敏感的一般情况,该情况下在电路板上设置导电金属接地屏蔽来规避这些问题。在这些器件中，所述屏蔽会与安装在PCB上的器件的顶部接触。于是，端子到达器件顶部的器件会在这些端子和接地屏蔽之间提供电通路，使得器件和电路不可操作。由于上述情况，期望具有如下的器件，其具有潜在地通过将阳极延伸外部附接至端子而获得的改善的容积效率，同时保持工业标准阀金属表面安装电容器的具体端子构造。提供具有工业标准构造的端子的其它原因在于客户的返修产品的需求。很多客户期望在电容器焊接至PCB之后可以在端子和焊盘之间看到焊料缝(fillet)。这允许更容易地去除器件，如果客户需要的话。如美国专利第6，819，546号和第7，161，797号中所描述的，器件末端具有提供从阳极到嵌入在封装中的端子的连接的层。由此引出两项与前述返修相关的潜在问题。一个问题是需要仔细注意以确保连接层可焊接。很多已描述的特征会导致表面不可焊接，尽管可以电连接。另一项与返修相关的问题是连接层的机械完整性。如果需要返修，则用于取下器件的加热可能会破坏连接层并最终破坏器件。优选的是使器件具有这种端子，该端子是位于全部暴露表面上的固体金属，从而能够避免返修处理过程中对器件的损坏，并且在焊盘表面和器件末端部分之间提供连续表面以形成焊缝。如在美国专利第6，185,091中可看到的，已经提出了用于构造表面安装固态电解电容器的其它方法。这些指教仍会带来容积效率的不足。焦点在于结构对电路影响上相关的性能改进。设计要求附接阳极和阴极延伸。这些指教描述了在封装之前机械附接的端子。如上文所述，这会占据封装内部的空间，降低器件的容积效率。另外，该专利中未指教附接的方法，因此应当认为其遵循着在容积效率上不具有优势的传统附接方法。如美国专利第6，819，546号和7，161，797号以及美国申请2010/0165547所公开的器件的容积效率还由于阴极层的构造而受到严重限制，如业界普遍使用的，阴极层指定为银涂层。使用银涂层作为电流收集阴极层会对容积效率造成显著的负面影响，因为该涂层的电导率相比固态金属导体较低，这迫使利用很厚的涂层来传导必需的电流，从而获得这些产品期望的ESR性能。

发明内容
本发明提供能够消除现有技术中的问题的电容器。本发明的目的是提供改进的电容器。本发明的特定特征是电容器及其制造方法，该电容器具有改善的容积效率以及保持或改善的电特性。在形成固态电解电容器的方法中提供能够实现的如下及其它优点。该方法包括形成阳极，该阳极包括阀金属或阀金属的导电氧化物，其中阳极引线延伸从阳极突出。在阳极上形成电介质，并在电介质上形成阴极层。阳极、电介质和阴极层包装在不导电材料中，阳 极弓I线延伸在一侧表面处暴露在包装外部。导电金属层附接至阳极引线延伸，其允许优选地通过将预先形成的固体金属端子、最优选地通过将L形状的端子在一侧表面处电连接至导电金属层来进行端接。提供作为形成固态电解电容器的方法的另一个实施例。该方法包括形成阀金属或阀金属的导电氧化物的阳极，其中阀金属或导电阀金属氧化物的阳极引线延伸从该阳极突出。在阳极上形成电介质，并在电介质上形成阴极层。阳极、电介质和阴极层包装在不导电材料中以形成封装。暴露阳极引线延伸，并且用锌对暴露的阀金属阳极引线延伸的一部分进行处理。优选通过电镀或无电镀(化学镀)来用导电金属覆盖一部分锌，并将预先形成的L形固体金属端子附接至导电金属。提供作为形成固态电解电容器的方法的另一个实施例。该处理包括形成阀金属或阀金属的导电氧化物的阳极，其中阀金属或导电阀金属氧化物的阳极引线延伸从该阳极突出。在阳极上形成电介质，并在电介质上形成阴极层。将阳极化导电材料贴附(apply)至阳极引线延伸。阳极、电介质和阴极层封装在不导电材料中，阳极化导电材料的一部分在该封装的一个表面处暴露。在所述封装的表面处将预先形成的固体金属端子附接至阳极化导电材料。提供作为形成电容器的方法的另一个实施例。该方法包括提供多个电容元件，其中每个电容元件包括阀金属箔和阳极引线延伸，其中每个箔具有无效区域和有效区域。有效区域包括电介质和电介质上的导电层。电容元件与固体金属集电器交叠。每个固体金属集电器都使用导电粘合剂附接至至少一个导电层，从而形成有效电容层叠。该有效电容层叠被包装，并且每个阳极引线延伸都在第一面上暴露，所述固体金属集电器在所述包装的第二面上暴露。用锌对每个暴露的阳极引线延伸的一部分进行处理，并且优选通过从电镀或无电镀中选择的方法将导电金属附接至锌。将预先形成的金属阴极端子附接至暴露的固体金属集电器；并将预先形成的金属阳极端子附接至导电金属。提供作为形成电容器的方法的另一个实施例。该方法包括提供多个电容元件，其中每个电容元件具有阀金属箔和阳极引线延伸，每个箔具有无效区域和有效区域，该有效区域包括电介质和电介质上的导电层。将阳极化导电材料附接至无效区域处的每个阀金属箔。电容元件与固体金属集电器交叠。每个固体金属集电器都使用导电粘合剂附接至至少一个导电层，从而形成有效电容层叠。形成将有效电容层叠置于包装中的不导电材料的包装。在第一面上暴露阳极化导电材料，并在第二面上暴露固体金属集电器。将预先形成的固体金属阴极端子附接至暴露的固体金属集电器。将预先形成的固体金属阳极端子附接至每个阳极化导电材料。提供作为形成电容器的方法的另一个实施例。该方法包括提供多个电容元件，其中每个电容元件具有阀金属箔和阳极引线延伸。每个箔具有无效区域和有效区域，该有效区域包括电介质和电介质上的导电层。电容元件与固体金属集电器交叠，固体金属集电器使用导电粘合剂附接至至少一个导电层，从而形成有效电容层叠。形成将有效电容层叠置于包装中的不导电材料的包装。在第一面上暴露每个阳极引线延伸以形成暴露的阳极引线延伸，并在第二面上暴露固体金属集电器。导电材料附接至暴露的阳极引线延伸，预先形成的金属阴极端子附接至暴露的固体金属集电器。预先形成的固体金属阳极端子附接至导电材料。提供作为固态电解电容器的另一个实施例。该电容器具有至少一个电容元件，该电容元件包括阀金属阳极主体，该阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线延伸。电介质层置于阳极主体表面上，阴极层置于电介质层上。至少一个固体金属集电器利用导电粘合剂附接至阴极层。至少一种阳极化导电材料结合至阳极引线延伸。除了暴露在封装外的阳 极引线延伸、阳极化导电材料和固体金属集电器的一部分之外，该封装将电容元件和固体金属集电器包装起来。预先形成的固体金属阳极化端子电连接至同一表面上的阳极化导电材料。预先形成的固体金属阴极化端子电连接至同一表面上的暴露的固体金属集电器。提供作为固态电解电容器的另一个实施例。该电容器具有至少一个电容元件，该电容元件包括阀金属阳极主体，该阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线。电介质层置于阳极主体表面上，阴极层置于电介质层上。至少一个固体金属集电器利用导电粘合剂附接至阴极层。除了暴露在封装外的阳极引线延伸和固体金属集电器的一部分之外，该封装将电容元件和固体金属集电器包装起来。预先形成的固体金属阳极化端子焊接至同一表面上的阳极化导电材料。预先形成的固体金属阴极化端子电连接至同一表面上的暴露的固体金属集电器。提供作为固态电解电容器的另一个实施例。该电容器具有至少一个电容元件，其中每个电容元件包括阀金属阳极主体、阳极主体表面上的电介质层、和电介质层上的阴极层，该阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线。至少一个固体金属集电器利用导电粘合剂附接至阴极层。除了暴露在封装外的阳极引线延伸和固体金属集电器的一部分之外，该封装将电容元件和固体金属集电器包装起来。中间导电结合层贴附在阳极引线延伸的暴露表面上。预先形成的固体金属阳极化端子电连接至共用表面上的中间导电结合层。预先形成的固体金属阴极化端子电连接至共用表面上的暴露的固体金属集电器。提供作为固态电解电容器的另一个实施例。该电容器具有至少一个电容元件，该电容元件包括阀金属阳极主体、阳极主体表面上的电介质层、和电介质层上的阴极层，该阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线。除了暴露在封装外的阳极引线延伸的一部分之夕卜，该封装将电容元件包装起来。中间导电结合层贴附在阳极引线延伸的暴露表面上。预先形成的固体金属阳极化端子电连接至共用表面上的中间导电结合层。提供作为改进的固态电解电容器的另一个实施例。该电容器具有至少一个电容元件，该电容元件包括阀金属阳极主体，该阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线。电介质层置于阳极主体表面上，阴极层置于电介质层上。至少一种阳极化导电材料结合至阳极引线延伸。除了暴露在封装外的阳极化导电材料的一部分之外，该封装将电容元件包装起来。预先形成的固体金属阳极化端子电连接至同一表面上的阳极化导电材料。提供作为改进的固态电解电容器的另一个实施例。该电容器具有至少一个电容元件，该电容元件包括阀金属阳极主体，该阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线。电介质层置于阳极主体表面上。阴极层置于电介质层上。除了暴露在封装外的阳极引线延伸的一部分之外，该封装将电容元件包装起来。预先形成的固体金属阳极化端子焊接至同一表面上的阳极化导电材料。提供作为形成固态电解电容器的方法的另一个实施例。该方法包括形成阀金属或阀金属的导电氧化物的阳极，其中阀金属或导电阀金属氧化物的阳极引线延伸从该阳极延伸。在阳极上形成电介质，并在电介质上形成阴极层。阳极、电介质和阴极层包装在不导电材料中以形成封装。阳极引线延伸的一部分在该封装的一个表面处暴露。在所述封装的表面处使预先形成的固体金属端子与阳极化导电材料电接触。提供作为形成电容器的方法的另一个实施例。该方法包括提供多个电容元件，其 中每个电容元件包括阀金属箔和阳极引线延伸，其中每个箔具有无效区域和有效区域，该有效区域包括电介质和电介质上的导电层。电容元件与固体金属集电器交叠，每个固体金属集电器都使用导电粘合剂附接至至少一个导电层，从而形成有效电容层叠。在有效电容层叠上形成不导电材料的包装，以形成包装。在第一面上暴露阳极引线延伸，并在第二面上暴露固体金属集电器。将预先形成的固体金属阴极端子附接至暴露的固体金属集电器，并将预先形成的固体金属阳极端子附接至每个阳极引线延伸。


图IA是现有技术电容器的示意剖视图。图IB是现有技术电容器的示意剖视图。图2是本发明的实施例在封装之前的示意性部分剖视图。图3是图2的本发明实施例的详细分解示意图。图4是本发明的实施例在封装之后的示意性剖视图。图5是带有端子的本发明实施例的示意性剖视图。图6是带有端子的本发明实施例的示意性剖视图。图7是采用附接至阳极的阳极化导电材料的端接设计的实施例的剖视图。图8是采用将阳极化导电材料附接至阳极的、附接有端子的端接设计的实施例的首1J视图。图9是在阳极延伸上采用镍的附接有端子的端接设计的实施例的剖视图。图10是采用超声直接连接的附接有端子的端接设计的实施例的剖视图。
具体实施例方式本发明涉及改进的电容器以及制造改进的电容器的方法。本发明引入了如下器件构造，其中显著减小了将电容元件的阳极部分附接至端子所占据的体积，从而提高了容积效率。类似地，本发明引入一种显著减小电流收集阴极层的厚度的方法，同样提高了容积效率。两个方面均提供了增大元件的电容性区域的大小和/或增大电容元件在器件的相同总体积内的比例(计数，count)的能力，并同时维持或改善了电性能。电容元件由阀金属箔制成，其中阀金属箔(本文称为阳极箔)具有粗化的表面以增大金属表面积。在通过金属阳极化形成的粗化金属表面上形成电介质。导电聚合物层贴附至电介质的表面，从而与粗化区域的内表面接触，并在电介质和后续层之间提供物理阻挡层。碳涂层贴附至聚合物层以方便粘结至聚合物层。固体金属电流收集层贴附至每个元件的表面并通过金属(优选为银)填充粘合剂粘结至该表面。固体金属集电器优选地至少覆盖(但不限于)相邻阴极层的70%，更优选地使固体金属集电器至少覆盖相邻阴极层的80%，最优选为至少90%。固体金属集电器优选粘合在导电阴极层和固体金属集电器之间的整个重叠区域上。构建并封装多个层。阳极箔暴露在封装的外部表面上，固体金属电流收集层暴露在封装的对面表面上。阳极箔和固体金属集电器附接至外部端子。使用表面处理应用来制备阳极箔或固体金属集电器，使其可以附接至外部端子。这种方式的构造允许对电容器器件中与将阳极延伸连接至器件端子相关使用的 空间体积做出改进或者减小。这是通过阳极延伸周围的封装来实现的，该封装在附接端子的处理中为元件的电容部分提供保护。一旦阳极延伸暴露到封装外部，则其扩展了可用于制造附接的方法的可用性。这与传统附接方法将变得更加难以执行、从而需要新的方法来方便连接的认知相反。对元件电容部分的保护允许连接更靠近电容部分，同时不对该部分构成破坏或负面影响，从而在现有工艺上改进器件的容积效率。本发明的一个优点在于能够以允许端子直接附接至暴露延伸的方式制备阳极延伸，从而能够利用符合固态电解表面安装电容器的工业标准的端子设计。通过并入固体金属集电器来代替现有技术中公知的阴极化银涂层，一个实施例提供了进一步改进的容积效率和电参数。通过利用本文公开的端子附接方法，即将固体金属集电器直接附接至器件封装外部的器件端子，使得对固体金属集电器的使用变得实用。与阳极延伸端子附接方法类似，封装对元件的电容部分提供了保护。一旦固体金属集电器暴露在封装外部，它就扩展了可用于进行附接的方法的可用性。通过封装来保护元件的电容部分还允许连接更靠近电容部分，而不对此部分构成破坏或负面影响，从而使得此器件的容积效率超过现有工艺。利用这种固体金属集电器来代替通常的金属填充聚合物，电流收集层现在可以变得更薄并且不会降低电性能，因为固体金属层相比金属填充聚合物具有增大的电导率。更薄的层在电容器件内提供了更多的可以被有效电容部分利用的可用容积，提高了容积效率。用于固体金属集电器的典型材料厚度使得导电路径与典型的金属填充聚合物层相比具有更低的电阻，从而改善了电性能。由于从元件的电容区域到外部端子的路径长度不再穿过元件间的金属填充聚合物，而是从每个单独的集电器直接导向器件端子，使得电阻进一步降低。这种集电器和端子附接方法的组合带来了容积效率上的改善和改进的电参数。本发明公开了将电容元件的阳极延伸通过封装或其等同物来包装并且暴露到封装外部的器件结构。然后器件的端子附接至电容元件的暴露的阳极延伸。通过封装或其等同物来包装阳极延伸保护了元件的电容区域不受所选附接方法的工艺的影响。此外还增加了可选的将阳极延伸附接至端子的实用方法的数量。另外，将阳极延伸包装在封装中以及将阳极延伸暴露到外部或暴露到封装的表面上提供了如下能力，即将端子要附接至的阳极延伸的暴露部分限定为仅为其截面区域的暴露部分，该截面区域远小于传统附接所需的实用空间。现在可以在与元件的主平面垂直的平面上将阳极延伸附接至端子。因而，新的可用于将阳极延伸附接至端子的方法占据的体积远小于采用通常的构造方法所占据的体积。本发明还公开了如下器件结构，其中电流收集阴极层由固体金属导体组成，其远比传统结构中采用的相对较厚的电流收集阴极层薄，同时可以获得相同的ESR性能。这是由于固体金属集电器的电导率大约是传统器件结构中用作电流收集阴极层的传统导电“涂层”的电导率的10-1000倍。此外，每个固体金属集电器都暴露到封装外部，以便独立地并直接地连接至器件端子，这是相比现有技术的一个显著优点。这种构造在元件阴极层和器件端子之间提供了更高导电率的连接。 现有技术要求电流通过每个元件的处于后续元件和引线框之间的较低导电率的阴极层。这种从元件到元件的电流路径导致了电阻的串联，增大了器件的整体电阻。通过如一个实施例中所提供的那样降低电阻和并联分布电阻，能够降低整体器件电阻。与阳极延伸到其端子的连接类似，固体金属集电器到其端子的连接也可以从多种容积高效的方法中选择。下面将参照附图对本发明进行描述，附图构成了本公开的整体的、非限定性的一部分。在整个说明书中，类似的元件将被相应编号。本发明涉及包括阀金属阳极或具有阀金属的导电氧化物的阳极的电容器。特别优选的阳极材料是形成用作电容电介质的阳极化氧化物层或允许在表面上贴附电介质材料的材料，该材料优选是从由Al、W、Ta、Nb、Ti、Zr、Hf及其导电氧化物组成的组中选择的。更优选地，该阳极包括从由Al、Ta、Nb和NbO组成的组中选择的材料。在使用铝作为阳极材料的情况下，阳极的厚度优选为10-500微米厚。更优选地，该阳极为100-360微米厚。低于约10微米厚的箔将在制造尺度上难以掌控。高于约500微米厚将会对ESR性能造成不利影响。图2例示了本发明的实施例的示意图，其包括阳极箔201、掩模材料202、导电阴极层203和固体金属集电器205。图3中更详细地图示了导电阴极层、阳极箔和固体金属集电器204的详细示图。图3中例不了从图2的部分204截取的部分剖开截面图，其中图不了阳极箔201和固体金属集电器205之间的优选层的细节。在图3中，电介质301位于阳极上，并优选通过阳极的化学阳极化来形成。优选包括导电聚合物的导电层302位于电介质上。碳层303提供相比导电层更容易粘合的表面。导电粘合剂304将固体金属集电器附接至碳层。图4例示了图2的层结构在封装之后、切割或曝露之前的示意剖视图。在图4中，每个阳极201在任一侧上都具有集成到阳极的电介质(未单独图示)。导电层203位于电介质的任一侧上，层叠的阳极和导电层形成有效电容器。交叠的固体金属集电器205用作具有内部固体金属集电器205和两个外部固体金属集电器205的电荷收集器，内部固体金属集电器205在任一侧上从阴极层收集电荷，两个外部固体金属集电器205从单个阴极层收集电荷。用非导电聚合物401封装该组件。然后在阳极化侧的402处以及在阴极化侧的403处切割该组件。导电层优选包括导电聚合物302，在导电聚合物302上具有碳涂层303。导电粘合剂304以及最优选的银填充粘合剂置于固体金属集电器205和碳层302之间。
图5例不了图4的实施例在切割和端接之后的不意首I]视图。在图5中，形成如后文所述的阳极端接层501和阴极端接层503，如图7-10所示。作为这些附图的一部分，中间导电层501和503是一些实施例的代表。阳极端子502附接至阳极端接层，阴极端子504附接至阴极端接层。图6例不了本发明的一个实施例。阳极主体608是一种大表面积阀金属结构,优选为(但不限于)钽。电介质层609是通过阳极化形成在阳极主体608上的氧化物。导电层606形成在电介质表面上并且电连接至阴极端子607。导电层优选包括(但不限于)导电聚合物层、碳涂层、银涂层和银粘合剂。集成到阳极主体608的是阳极延伸603。阳极延伸603暴露到器件封装605外部。通过如图7-10所示的方法来附接阳极端子601。作为这些附图的一部分，中间导电层602是一些实施例的代表。下面参照图7对本发明的一个实施例进行说明。在图7中，阳极201具有阀金属或阀金属的导电氧化物的片或箔的形式。电介质301处在阳极表面上，并且可以覆盖阳极的整个表面或两个表面。由于所提供的制造效率，该电介质优选为(但不限于)阳极材料的 氧化物。阴极层203形成在电介质层301上。阳极化导电材料701电连接至阳极201，并延伸过掩模202。随后在402处对该层结构进行最终切割。然后将多个电容元件堆叠，其中固体金属集电器205在相邻的阴极层203之间交叠。图8例示了其中阳极端子502与阳极化导电材料701电接触的部分层排列。阳极端子502通过结合层801连接至阳极化导电材料701，结合层801优选为(但不限于)焊料。阴极端子504通过结合层802连接至固体金属集电器205，结合层802优选为(但不限于)焊料。未示出后续的层。图9例示了本发明的一个实施例。中间导电层901电连接至阳极201。中间导电层901优选为(但不限于)镀镍层或者金属火焰喷镀、金属电弧喷镀、金属喷溅、化学汽相沉积、或粉末金属烧结层。阳极端子502通过结合层902结合至中间导电层901，结合层902优选为(但不限于)焊料。图10例示了本发明的一个实施例。阳极端子502优选(但不限于)通过超声焊接、电阻焊接、激光焊接或熔化来直接结合至阳极201。端接阀金属电容器的挑战之一是存在形成在金属上的电阻性空气氧化物，其为电阻性的。这使得将阳极端子附接至阳极延伸变得困难。在存在空气氧化物的情况下能够进行这种连接的工艺需要大量的热和能量来熔化阳极延伸。这会很困难或者对暴露的阳极延伸不利，因为存在损坏电容元件的潜在可能。为了减轻这种问题，将中间导电结合层贴附至阳极延伸。通过移除或减少空气氧化物及其电影响，该中间导电层可以被贴附为得使得所述层和阳极延伸之间具有较低的界面电阻，而不引入传统附接方法中不利的热和能量问题。另外，这种中间结合层不与阀金属一样形成产生问题的空气氧化物层。这种中间导电结合层使得能够使用更有利的工艺来将阳极端子结合到阳极延伸。这些工艺可以包括(但不限于)软焊、钎焊、导电粘合剂结合、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接、低温烧结、焊接或电气粘合，或者能够将中间层电气或机械连接至端子的任意方法。对阀金属的阳极延伸镀镍具有挑战性，特别是在铝和钽阳极的情况下，因为会在暴露表面上形成空气氧化物。通过锌酸盐工艺对在切割期间暴露的铝的边缘进行处理。锌置换了表面上的铝，从而在铝上形成锌覆盖层。锌层是用于促进在表面上镀上金属(如镍)的保护性覆盖层，其可包含也可不包含在最终的镀层中。随后通过标准的镀层工艺(无电镀或电镀)用镍置换锌覆盖层。这种工艺适用于对阳极延伸镀镍的实施例。在另一实施例中通过超声焊接来附接阳极端子。端子与暴露的阳极延伸构成抗压关系，并且对端子施加超声脉冲。脉冲导致的摩擦熔合了端子和阳极延伸，从而在端子和阳极延伸之间形成永久电连接。尽管超声焊由于这种焊接工艺相关的良好条件而成为优选的方法，但因为上述在保护有效电容元件方面的改进，也可以使用其它方法来方便端子的附接。这些方法可以包括(但不限于)电阻焊接、激光焊接或者在端子和延伸之间的结合部产生高温以将这些零件(feature)熔合或熔化在一起的任意方法。与形成中间导电结合层(在一个实施例中为导电金属层)的方法相对照，本文也对制备用于端子附接的阳极延伸的其它方法进行了描述。该方法包括在封装之前将一个零件(本文称作阳极化导电材料)电和/或机械结合至阳极延伸，这将在后面有助于端子附接。随后阳极化导电材料与阳极延伸一起部分地暴露。一些有助的方法包括焊接至阳极化导电材料或用阳极化导电材料焊接的能力，以对诸如焊接工艺之类的其它工艺提供支持。根据现有技术的教导，全部的阳极延伸都在堆叠步骤在紧接封装之前连接。与本文所述的本发明的教导相比，这些方法的灵活性较低，因为在本文所述的本发明的教导中去除了堆叠多个 元件的容限。如本文所述地结合各个元件允许更精确的布置，因此能够在减少容积影响方面进行更好的控制。阳极化导电材料和固体金属集电器优选为铜，镍或任何其它可焊材料适用于本发明的实例。阳极化导电材料和固体金属集电器优选为1-100微米厚，更优选为5-20微米厚。5微米以下的箔的制造尺度将难以掌握。超过100微米的箔会降低容积效率。本发明的实施例包括存在于器件的底面(即表面安装表面)和暴露了阳极延伸的端面上的端子。阳极延伸和端子之间的连接独立于封装。这消除了沿着器件的暴露部分(包括延伸和周围的封装)构造具有足够的机械附接和完整性以及导电性的导电层，从而将来自嵌在器件相邻侧上的端子的电流导至暴露的阳极延伸的需要，如美国专利第6，819，546号和第7，161，797号所要求的。附接到封装是最关键的方面并且最难以保证。本发明的实施例包括端子和封装之间的附接。使用这种附接能改善本发明的机械可靠性。这种附接可以应用于结构中的任一点处，并且不会干扰端子和阳极延伸或固体金属集电器之间的电连接。这种附接可以是(但不限于)非导电性附接或是封装材料。端子的一部分还可以嵌入封装中。本发明的一个实施例是将固体金属集电器独特地用作每个电容元件的阴极集电器，这可以特别地(singularly)用在每多个电容元件之间，并使这些固体金属集电器暴露在电容器封装外部。阴极固体金属集电器在至少一个方向上延伸超出阳极箔层，并且阳极箔层在至少一个方向上延伸超出阴极固体金属集电器。本发明的实施例在多个元件之间使用阴极固体金属集电器，从而允许去除每个电容元件上的导电金属填充有机树脂层。本发明中已经去除的导电树脂层对于制造传统的表面安装阀金属固态电解电容器来说是关键性的。这与电流收集层的传统应用不同。一个惯例是传统的引线框，其中相邻的电容元件导电附接至固体金属引线框，该固体金属引线框还用作器件的端子附接。这要求后续的电容元件具有一系列用作集电器的金属填充涂层的导电层，从而由于较低的相对电导率而导致较高的ESR。第二惯例是在器件中使用阴极箔，其使用多孔绝缘物材料来将阳极和阴极箔分开。在这些设计中，使用导电聚合物或液体电解质来填充阳极和阴极箔之间的间隙，并且连接电容元件和阴极箔。此外在本惯例中，阴极箔层是除了导电聚合物之外的全部阴极层的替代。这会牺牲器件的ESR或者增大成本和复杂度，因为必需对阴极箔增加处理以促进到聚合物的机械和电附接。另一个缺点体现在这些设计使用大表面积结构的电容的最大量的能力。利用聚合物覆盖整个电介质表面的相关问题是业界公知的。在聚合之前将阴极箔贴附至阳极箔 会损失一部分浸溃阳极箔的能力。在组装任何附加层之前对阳极进行处理能够使聚合物覆盖最大量的电介质表面，如当前所实际使用的。在表面安装阀金属固态电解电容器的传统结构中，电容器兀件的高导电金属填充有机树脂外层(银涂层)占据了电容器的大量空间。为了获得改进的容积效率，传统上使该层薄化以留出更大的电容可用体积。不过这种薄化会对最终器件的ESR构成不利影响。因为该层是金属填充有机树脂，其电导率低于纯金属的导电率的10-1000倍。本发明的一个实施例允许用与金属填充有机树脂层具有相同级别的期望厚度的固体金属电流收集阴极层来代替这种传统的金属填充有机树脂层，前者具有显著改善的电阻并且还可以进一步薄化以在不对ESR构成负面影响的情况下实现额外的容积效率改进。通常将每个电容元件彼此连接或者连接至引线框的导电粘合剂现在将固体金属集电器连接至电容元件而不经过金属填充有机树脂层。在本发明的一个实施例中，阴极固体金属集电器直接向外连接至器件端子。这显著改善了器件的整体ESR，因为集电器沿着电容元件的每个面构成了直接金属连接，而传统的设计则利用金属填充有机树脂层及其对应的附接层的导电性来将多个电容元件彼此连接并最终连接至器件的端子。因此在传统的器件设计中，由于这些层不具有固体金属的导电性，因此其ESR高于本发明所提出的设计。作为阴极层的导电层优选包含导电聚合物，例如聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、或它们的衍生物；二氧化锰；氧化铅；或它们的组合。本身导电的聚合物是最优选的。特别优选的导电聚合物如式I所示
R(R2
Η]_
Λju式I选择式I中的R1和R2使得该环β_位的聚合受到抑制。最优选的是，只允许发生α-位聚合。因此，优选R1和R2不是氢。更优选R1和R2是α-导向基团(a-director)。因此，醚键优于烷基键。最优选的是，这些基团为小基团，以避免位阻干扰。因此，最优选的是，R1和R2合起来构成-0-(CH2)2-0-。在式I中，X是S或N，X最优选为S。R1和R2独立地表示直链或支链的C1-C16烷基或C2-C18烷氧基烷基；或者是C3-C8环烷基、苯基或苄基，它们未被取代或者被C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤素或OR3取代；或者R1和R2合起来为直链C1-C6亚烷基，其未被取代或者被C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤素、C3-C8环烷基、苯基、苄基X1-C4烷基苯基、C1-C4烷氧基苯基、卤代苯基、C1-C4烷基苄基、C1-C4烷氧基苄基或卤代苄基取代，或者为含有两个氧元素的5-、6-或7-元杂环结构。R3优选表示氢；直链或支链的C1-C16烷基或C2-C18烷氧基烷基；或者为C3-C8环烷基、苯基或苄基，它们未被取代或者被C1-C6烷基取代。优选的是，导电聚合物选自聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、以及含有式I的重复单元的聚合物，特别是它们与有机磺酸盐的组合。特别优选的聚合物是3，4-聚乙烯二氧噻吩(PEDT)0可以通过任何在电容器上形成层时常用的技术来施加所述聚合物，所述技术包括将氧化剂掺杂剂和单基体浸溃、喷射到球粒或箔上，使之发生聚合达到设定的一段时间，并且通过冲洗来结束聚合。还可以通过本领域公知的电解沉积来施加所述聚合物。优选通过以下方式来获得二氧化锰层将阳极元件浸入硝酸锰水溶液中。随后通过在200°C至350°C的温度下在干燥空气或流空气中使该硝酸盐热分解而形成氧化锰。对阳极的处理可以重复多次，以确保达到最佳的覆盖状态。 如本领域常规采用的那样，可以在聚合工艺过程中将各种掺杂剂掺入聚合物中。掺杂剂可以衍生自各种酸或盐，包括芳香族磺酸、芳香族多磺酸、具有羟基的有机磺酸、具有羧基羟基的有机磺酸、脂环族磺酸和苯醌磺酸、苯二磺酸、磺基水杨酸、磺基间苯二酸、樟脑磺酸、苯醌磺酸、十二烷基苯磺酸、甲苯磺酸。其他合适的掺杂剂包括美国专利No. 6，381，121中例举的磺基醌、蒽单磺酸、取代的萘单磺酸、取代的苯磺酸或杂环磺酸，该专利的内容以引用方式并入本文。如果需要的话，还可以将粘结剂和交联剂掺入导电聚合物层中。合适的材料包括聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚丁酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚醚、聚酯、有机硅、吡咯/丙烯酸酯共聚物、乙酸乙烯酯/丙烯酸酯共聚物、以及乙烯/乙酸乙烯酯共聚物。碳层包括含树脂和导电碳颗粒的导电合成物。碳层还可以包括诸如交联添加剂、表面活性剂和分散剂之类的辅助剂。树脂、导电碳颗粒和辅助剂优选分散在有机溶剂或水中以形成覆盖层溶液。用于导电碳层的溶剂和树脂需要对半导体阴极表面具有良好的可湿性。阴极导电层(银涂层或金属填充有机树脂层)优选包括含树脂和导电银颗粒的导电合成物。银层还可以包括诸如交联添加剂、表面活性剂和分散剂之类的辅助剂。树脂、导电银颗粒和辅助剂优选分散在有机溶剂或水中以形成覆盖层溶液。用于导电碳层的溶剂和树脂需要对碳表面具有良好的可湿性。导电粘合剂通常用在将阴极层、优选为阴极层的碳层附接至固体金属集电器的实施例中。导电粘合剂可以是用于机械和电结合各个层的任何层，优选为金属填充聚合物，更优选为银填充聚合物。导电粘合层可以是(但不限于)碳涂层或不对称导电膜。通常对导电粘合剂的固化条件进行调整，以通过导电粘合层获得电导性。在本发明的一个实施例中，可以通过蚀刻Al箔、阳极化以形成电介质、添加聚合物阴极层、碳阴极层和导电粘合层来制备电容元件。可以通过与固体金属集电器片交叠的多个电容元件来制备电容堆叠，其中电容元件和固体金属集电器片延伸超出彼此。电容堆叠可选地并且优选封装在热固树脂中。可以切割封装的电容堆叠以露出电容元件的阳极延伸和固体金属集电器片的延伸。在另一实施例中，通过如下方式对器件的阳极末端进行处理以制备用于镍镀层的暴露的铝箔，这些方式例如通过在无氧环境中进行锌酸盐处理、去除氧化铝和镀镍。可以在从器件末端暴露的阳极箔上镀镍。在器件的每个末端可以应用“L”形的端子，其优选卷绕向器件底部的表面安装面。可以将端子焊接至各个电组件、镀镍阳极延伸和固体金属集电片。位于器件底部的端脚可以通过粘合剂附接至封装表面。在另一实施例中，可以通过蚀刻Al箔、阳极化以形成电介质、添加聚合物阴极层、添加碳阴极层和添加导电粘合层来制备电容元件。每个电容元件可以具有结合至阳极延伸部分的铜箔，该铜箔与阴极层电隔离。多个电容元件与固体金属集电器片/层交叠。电容元件与固体金属集电器片延伸超过彼此。在一个实施例中它们延伸至器件的相对的末端。电容堆叠优选地封装在热固树脂中。可以切割封装的电容堆叠以露出电容元件的阳极化铜层、以及可能的阳极延伸和固体金属集电器片的延伸。在阳极延伸和集电器片的每个延伸处可以应用“L”形的端子，其卷绕向器件底部的表面安装面。可以将端子焊接至各个电组件、阳极化铜、阳极延伸和固体金属集电片。位于器件底部的端脚可以通过粘合剂附接至封装表面。 在另一实施例中，可以蚀刻Al箔，对其阳极化以形成电介质，贴附聚合物阴极层并随后贴附碳阴极层和导电粘合剂层以形成电容性元件。多个电容元件与固体金属集电器片/层交叠以形成电容堆叠，其中电容元件和固体金属集电器片延伸超出彼此。在一个实施例中集电片和电容元件延伸至器件的相对的末端，不过也可以延伸至同一末端的不同部分或相邻末端。电容堆叠优选地封装在热固树脂中。可以切割封装的电容堆叠以露出电容元件的阳极延伸和固体金属集电器片的延伸。在器件的每个末端可以应用“L”形的端子，其优选卷绕向器件底部的表面安装面。可以将端子焊接至各个电组件、阳极延伸和固体金属集电片。位于器件底部的端脚可以通过粘合剂附接至封装表面。在另一实施例中，可以蚀刻Al箔，对其阳极化以形成电介质，贴附聚合物阴极层并随后贴附碳阴极层和导电粘合剂层以形成电容性元件。多个电容元件与固体金属集电器片/层交叠以形成电容堆叠，其中电容元件和固体金属集电器片延伸超出彼此。在一个实施例中，集电片和电容元件在器件的“底”面上暴露，但仅在器件的附近各个末端附近暴露，因而在器件的底面上不会暴露重叠的阳极和阴极层。本文所讨论的容积效率是指有效电容材料在整个部件尺寸内部所占的体积。有效电容材料包括获得电容的阳极元件区域。由大表面积区域、电介质和阳极核来获得电容，其中所述阳极核在铝箔的情况下是铝网，而在钽的情况下是嵌入的钽线。下表中包含计算得到的容积效率。通过上面呈现的数据能够了解到，本发明提供了容积效率至少为20%、更优选地为至少30%、再优选地为至少35%的固态电解电容器。这是对现有技术的实质性改进。
权利要求
1.一种形成固态电解电容器的方法，包括 形成阳极，该阳极包括阀金属或阀金属的导电氧化物，其中阳极引线延伸从所述阳极关出; 在所述阳极上形成电介质； 在所述电介质上形成阴极层； 将所述阳极、所述电介质和所述阴极层包装在不导电材料包装中； 将所述阳极引线延伸在侧表面处暴露在所述包装外部； 将导电金属层附接至所述阳极引线延伸；和 在所述侧表面处将预先形成的固体金属端子电连接至所述导电金属层。
2.权利要求I的形成固态电解电容器的方法，其中所述预先形成的固体金属端子为L形状，并具有小于所述包装的最大宽度至少O. 4mm的宽度。
3.权利要求2的形成固态电解电容器的方法，其中所述L形状的预先形成的固体金属端子贴附到所述电容器的底面。
4.权利要求3的形成固态电解电容器的方法，其中所述L形状的预先形成的固体金属端子的一部分通过粘合剂附接至所述包装。
5.权利要求3的形成固态电解电容器的方法，其中第一面和第二面位于所述包装的相对侧，所述阳极端子和阴极端子为对称的。
6.权利要求I的形成固态电解电容器的方法，其中所述阳极引线延伸为阀金属或者阀金属的导电氧化物。
7.权利要求I的形成固态电解电容器的方法，其中所述附接是通过从金属火焰喷镀、化学汽相沉积、金属溅射、电镀、无电镀和粉末金属烧结中选择的方法来实现。
8.权利要求I的形成固态电解电容器的方法，还包括在所述附接之前对所述阳极引线延伸进行锌酸盐处理。
9.权利要求8的形成固态电解电容器的方法，其中所述导电金属层是镍。
10.权利要求I的形成固态电解电容器的方法，其中所述电连接包括从软焊、导电粘合剂结合、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接和低温烧结中选择的方法。
11.权利要求I的形成固态电解电容器的方法，其中所述阴极层包括自身导电聚合物。
12.—种形成固态电解电容器的方法,包括 形成阀金属或阀金属的导电氧化物的阳极，其中阀金属或导电阀金属氧化物阳极引线延伸从所述阳极突出； 在所述阳极上形成电介质； 在所述电介质上形成阴极层； 将所述阳极、所述电介质和所述阴极层包装在不导电材料中以形成封装； 暴露所述阳极引线延伸； 利用锌对暴露的阀金属阳极引线延伸的一部分进行置换； 通过电镀或无电镀将导电金属覆盖到所述锌的至少一部分上；和 将预先形成的L形状的固体金属端子焊接至所述导电金属。
13.权利要求12的形成固态电解电容器的方法，其中所述L形状的固体金属端子贴附到所述电容器的底面。
14.权利要求12的形成固态电解电容器的方法，其中所述L形状的预先形成的固体金属端子的一部分通过粘合剂设置在所述封装的底表面上。
15.权利要求12的形成固态电解电容器的方法，其中所述L形状的预先形成的固体金属端子具有小于所述封装的最大宽度至少O. 4mm的宽度。
16.权利要求12的形成固态电解电容器的方法，其中第一面和第二面位于所述封装的相对侧，并且所述阳极端子和阴极端子为对称的。
17.—种形成固态电解电容器的方法,包括 形成阀金属或阀金属的导电氧化物的阳极，其中阀金属或阀金属的导电氧化物的阳极引线延伸从所述阳极突出； 在所述阳极上形成电介质； 在所述电介质上形成阴极层； 将阳极化导电材料贴附至所述阳极引线延伸； 将所述阳极、所述电介质和所述阴极层包装在不导电材料中以形成封装； 在所述封装的表面处暴露所述阳极化导电材料的一部分； 在所述封装的所述表面处将预先形成的固体金属端子附接为与所述阳极化导电材料电接触。
18.权利要求17的形成固态电解电容器的方法，其中所述附接是从软焊、导电粘合剂结合、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接和低温烧结中选择的。
19.权利要求17的形成固态电解电容器的方法，其中所述预先形成的固体金属端子为L形状。
20.权利要求19的形成固态电解电容器的方法，其中所述L形状的预先形成的固体金属端子贴附到所述封装的底面。
21.权利要求20的形成固态电解电容器的方法，其中设置在所述底面上的所述L形状的预先形成的固体金属端子的一部分通过粘合剂附接至所述封装。
22.权利要求20的形成固态电解电容器的方法，其中所述L形状的预先形成的固体金属端子具有小于所述封装的最大宽度至少O. 4mm的宽度。
23.权利要求20的形成固态电解电容器的方法，其中第一面和第二面位于所述封装的相对侧，并且所述阳极端子和阴极端子为对称的。
24.—种形成电容器的方法,包括 提供多个电容元件，其中每个电容元件包括阀金属箔和阳极引线延伸，其中每个箔具有无效区域和有效区域，其中所述有效区域包括电介质和所述电介质上的导电层； 将所述电容元件与固体金属集电器交叠； 使用导电粘合剂将所述固体金属集电器中的每个固体金属集电器附接至至少一个所述导电层，以形成有效电容层叠； 形成将所述有效电容层叠包装在其中的不导电材料的包装； 在所述包装的第一面上暴露每个所述阳极引线延伸，并且在所述包装的第二面上暴露每个所述固体金属集电器； 利用锌来置换每个暴露的阳极引线延伸的一部分； 通过从电镀或无电镀中选择的方法将导电金属附接至锌上；将预先形成的金属阴极端子附接至所述暴露的固体金属集电器；和 将预先形成的金属阳极端子附接至所述导电金属。
25.权利要求24的形成电容器的方法，其中所述固体导电金属为镍。
26.权利要求25的形成电容器的方法，其中所述预先形成的金属阳极端子是通过从软焊、导电粘合剂结合、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接和低温烧结中选择的方法来附接的。
27.权利要求24的形成电容器的方法，其中所述阳极端子附接至所述包装的第一面和底面，所述阴极端子附接至所述包装的第二面和底面。
28.权利要求27的形成电容器的方法，其中位于所述底面上的阳极端子通过粘合剂附接至所述包装。
29.权利要求27的形成电容器的方法，其中所述阳极端子为小于所述第一面的最大宽度至少O. 4mm,所述阴极端子为小于所述第二面的最大宽度O. 4mm。
30.权利要求27的形成电容器的方法，其中所述第一面和所述第二面位于所述包装的相对侧，并且所述阳极端子和阴极端子为对称的。
31.权利要求24的形成电容器的方法，其中所述导电层包括导电聚合物。
32.权利要求24的形成电容器的方法，其中所述利用锌置换所述暴露的阳极引线延伸的一部分包括将所述阀金属箔暴露于锌盐。
33.权利要求24的形成电容器的方法，其中所述导电粘合剂在所述导电层的至少70%的表面上将所述固体金属集电器电连接至所述阴极层。
34.—种形成电容器的方法,包括 提供多个电容元件，其中所述电容元件中的每个电容元件包括阀金属箔和阳极引线延伸，其中每个箔具有无效区域和有效区域，其中所述有效区域包括电介质和所述电介质上的导电层； 在所述无效区域处将阳极化导电材料附接至每个所述阀金属箔； 将所述电容元件与固体金属集电器交叠； 使用导电粘合剂将所述固体金属集电器中的每个固体金属集电器附接至至少一个所述导电层，以形成有效电容层叠； 形成将所述有效电容层叠包装在其中的不导电材料的包装； 在第一面上暴露所述阳极化导电材料，并且在第二面上暴露所述固体金属集电器； 将预先形成的固体金属阴极端子附接至所述暴露的固体金属集电器； 将预先形成的固体金属阳极端子附接至每个所述阳极化导电材料。
35.权利要求34的形成电容器的方法，其中附接所述预先形成的固体金属阳极端子包括从软焊、导电粘合剂结合、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接和低温烧结中选择的方法。
36.权利要求34的形成电容器的方法，其中所述预先形成的固体金属阴极和所述预先形成的金属阳极端子为L形状。
37.权利要求36的形成电容器的方法，其中所述预先形成的固体金属阳极端子和所述预先形成的固体金属阴极端子贴附到所述包装的底面。
38.权利要求37的形成电容器的方法，其中位于所述底面上的每个端子通过粘合剂附接至所述包装表面。
39.权利要求37的形成电容器的方法，其中至少一个L形状的端子具有小于所述包装的最大宽度至少O. 4mm的宽度。
40.权利要求37的形成电容器的方法，其中所述第一面和所述第二面位于所述包装的相对侧，并且所述阳极端子和阴极端子为对称的。
41.权利要求34的形成电容器的方法，其中所述阳极化导电材料为可焊的。
42.权利要求34的形成电容器的方法，其中所述固体金属集电器为可焊的。
43.权利要求42的形成电容器的方法，其中通过焊接来附接所述阳极端子和阴极端子。
44.权利要求34的形成电容器的方法，其中所述导电粘合剂在所述导电层的至少70%的表面上将所述固体金属集电器电连接至所述阴极层。
45.—种形成电容器的方法,包括 提供多个电容元件，其中每个电容元件包括阀金属箔和阳极引线延伸，其中每个箔具有无效区域和有效区域，其中所述有效区域包括电介质和所述电介质上的导电层； 将所述电容元件与固体金属集电器交叠； 使用导电粘合剂将所述固体金属集电器中的每个固体金属集电器附接至至少一个所述导电层，以形成有效电容层叠； 形成将所述有效电容层叠包装在其中的不导电材料的包装； 在第一面上暴露所述多个电容元件的每个所述阳极引线延伸以形成暴露的阳极引线延伸，并且在第二面上暴露所述固体金属集电器； 将导电金属附接至暴露的阳极引线延伸； 将预先形成的金属阴极端子附接至所述暴露的固体金属集电器；和 将预先形成的金属阳极端子附接至所述导电金属。
46.权利要求45的形成电容器的方法，其中所述预先形成的固体金属阳极端子为L形状，并具有小于所述包装的最大宽度至少O. 4mm的宽度。
47.权利要求46的形成电容器的方法，其中所述阳极端子贴附至底面。
48.权利要求47的形成电容器的方法，其中所述阳极端子通过粘合剂附接至所述包装表面。
49.权利要求45的形成电容器的方法，其中所述阳极引线延伸是阀金属或阀金属的导电氧化物。
50.权利要求45的形成电容器的方法，其中所述附接导电金属包括从金属火焰喷镀、化学汽相沉积、金属派射、电镀、无电镀和粉末金属烧结中选择的方法。
51.权利要求50的形成电容器的方法,其中所述导电金属为镍。
52.权利要求45的形成电容器的方法，其中附接所述预先形成的金属阳极端子是从软焊、导电粘合剂结合、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接和低温烧结中选择的。
53.权利要求45的形成电容器的方法,其中所述导电层包括自身导电聚合物。
54.权利要求45的形成电容器的方法，其中所述导电粘合剂在所述导电层的至少70%的表面上将所述固体金属集电器电连接至所述阴极层。
55.—种固态电解电容器,包括 至少一个电容元件，所述电容元件包括阀金属阳极主体，所述阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线延伸； 置于阳极主体的表面上的电介质层； 置于电介质层上的阴极层； 利用导电粘合剂附接至所述阴极层的至少一个固体金属集电器； 结合至所述阳极引线延伸的至少一种阳极化导电材料； 封装，除了暴露在所述封装外的所述阳极引线延伸、所述阳极化导电材料和所述固体金属集电器的一部分之外，所述封装将所述电容元件和所述固体金属集电器包装起来；预先形成的固体金属阳极化端子，其电连接至同一表面上的阳极化导电材料；和 预先形成的固体金属阴极化端子，其电连接至同一表面上的暴露的固体金属集电器。
56.权利要求55的电容器,其中所述阳极化导电材料为金属。
57.权利要求56的电容器，其中所述阳极化导电材料为铜。
58.权利要求56的电容器，其中所述阳极化端子通过软焊、导电粘合剂、铜焊、纳米箔、超声焊接、激光焊接、电阻焊接或烧结电连接至所述阳极化导电材料。
59.权利要求55的电容器，其中所述预先形成的固体金属阳极化端子和所述预先形成的固体金属阴极化端子为L形状。
60.权利要求59的电容器，其中所述预先形成的固体金属阳极化端子附接至所述封装的侧表面和底表面，所述固体金属阴极化端子附接至所述封装的相对侧表面和所述底表面。
61.权利要求60的电容器，其中所述金属阳极化端子和金属阴极化端子为对称的。
62.权利要求60的电容器，其中所述预先形成的端子比封装的最大宽度窄。
63.权利要求55的电容器，其中所述阳极引线延伸的暴露部分和所述固体金属集电器的暴露部分暴露在所述封装的同一平面内。
64.权利要求55的电容器，其中所述阳极化端子和所述阴极化端子通过粘合剂结合至所述封装。
65.权利要求55的电容器，其中所述导电粘合剂在所述导电层的至少70%的表面上将所述固体金属集电器电连接至所述阴极层。
66.权利要求55的电容器，具有至少20%的容积效率。
67.权利要求66的电容器，具有至少30%的容积效率。
68.权利要求67的电容器，具有至少35%的容积效率。
69.—种固态电解电容器,包括 至少一个电容元件，所述电容元件包括阀金属阳极主体，所述阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线； 置于所述阳极主体的表面上的电介质层； 置于所述电介质层上的阴极层； 利用导电粘合剂附接至所述阴极层的至少一个固体金属集电器； 封装，除了暴露在所述封装外的所述阳极引线延伸和所述固体金属集电器的一部分之外，所述封装将所述电容元件和所述固体金属集电器包装起来；预先形成的固体金属阳极化端子，其焊接至同一表面上的所述阳极引线延伸；和 预先形成的固体金属阴极化端子，其电连接至同一表面上的暴露的固体金属集电器。
70.权利要求69的电容器，其中所述预先形成的固体金属阳极化端子和所述预先形成的固体金属阴极化端子为L形状。
71.权利要求70的电容器，其中所述预先形成的固体金属阳极化端子附接至所述封装的侧表面和底表面，所述固体金属阴极化端子附接至所述封装的相对侧表面和所述底表面。
72.权利要求71的电容器，其中所述端子比封装的最大宽度窄。
73.权利要求72的电容器，其中所述阳极化端子和阴极化端子为对称的。
74.权利要求69的电容器，其中所述阳极引线延伸的暴露部分和所述固体金属集电器的暴露部分暴露在所述封装的同一平面内。
75.权利要求69的电容器，其中所述阳极化端子和所述阴极化端子通过粘合剂结合至所述封装。
76.权利要求69的电容器，其中所述导电粘合剂在所述阴极层的至少70%的表面上将所述固体金属集电器电连接至所述阴极层。
77.权利要求69的电容器，具有至少20%的容积效率。
78.权利要求77的电容器，具有至少30%的容积效率。
79.权利要求78的电容器，具有至少35%的容积效率。
80.—种固态电解电容器,包括 至少一个电容元件，其中每个电容元件包括阀金属阳极主体，所述阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线； 置于所述阳极主体的表面上的电介质层； 置于所述电介质层上的阴极层； 利用导电粘合剂附接至所述阴极层的至少一个固体金属集电器； 封装，除了暴露在所述封装外的所述阳极引线延伸和所述固体金属集电器的一部分之外，所述封装将所述电容元件和所述固体金属集电器包装起来； 其中在所述阳极引线延伸的所述暴露表面上贴附中间导电结合层； 预先形成的固体金属阳极化端子，其电连接至同一表面上的所述中间导电结合层；和单独的预先形成的固体金属阴极化端子，其电连接至同一表面上的暴露的固体金属集电器。
81.权利要求80的电容器，其中所述贴附中间导电结合层是通过从金属电镀、金属火焰喷镀、金属电弧喷镀、金属溅射、化学汽相沉积、和粉末金属烧结中选择的方法实现的。
82.权利要求81的电容器，其中所述中间导电结合层镀镍。
83.权利要求80的电容器，其中所述阳极化端子通过软焊、导电粘合剂、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接或烧结电连接至所述中间导电结合层。
84.权利要求80的电容器，其中所述预先形成的固体金属阳极化端子和所述预先形成的固体金属阴极化端子为L形状。
85.权利要求84的电容器，其中所述固体金属阳极化端子附接至所述封装的侧表面和底表面，所述固体金属阴极化端子附接至所述封装的相对侧表面和所述底表面。
86.权利要求85的电容器，其中所述金属阳极化端子和金属阴极化端子为对称的。
87.权利要求85的电容器，其中所述端子比所述封装的最大宽度窄。
88.权利要求80的电容器，其中所述阳极引线延伸的暴露部分和所述固体金属集电器的暴露部分暴露在所述封装的同一平面内。
89.权利要求80的电容器，其中所述固体金属阳极化端子和所述固体金属阴极化端子通过粘合剂结合至所述封装。
90.权利要求80的电容器，其中所述导电粘合剂在所述阴极层的至少70%的表面上将所述固体金属集电器电连接至所述阴极层。
91.权利要求80的电容器，具有至少20%的容积效率。
92.权利要求91的电容器，具有至少30%的容积效率。
93.权利要求92的电容器，具有至少35%的容积效率。
94.一种固态电解电容器，包括 至少一个电容元件，其包括阀金属阳极主体，所述阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线； 置于所述阳极主体的表面上的电介质层； 置于所述电介质层上的阴极层； 封装，除了暴露在所述封装外的所述阳极引线延伸的一部分之外，所述封装将所述电容元件包装起来； 中间导电结合层，其贴附在所述阳极引线延伸的所述暴露表面上；和 预先形成的固体金属阳极化端子，其电连接至同一表面上的所述中间导电结合层。
95.权利要求94的电容器，还包括 通过导电粘合剂附接至所述阴极层的至少一个固体金属集电器； 封装，除了暴露在所述封装外的所述固体金属集电器的一部分之外，所述封装将所述固体金属集电器包装起来； 单独的预先形成的固体金属阴极化端子，其电连接至同一表面上的暴露的固体金属集电器。
96.权利要求94的电容器，其中贴附所述中间导电结合层是通过从金属电镀、金属火焰喷镀、金属电弧喷镀、金属溅射、化学汽相沉积、和粉末金属烧结中选择的方法实现的。
97.权利要求96的电容器，其中所述中间导电结合层镀镍。
98.权利要求97的电容器，其中所述阳极引线延伸的暴露部分和所述固体金属集电器的暴露部分暴露在所述封装的同一平面内。
99.权利要求97的电容器，其中所述阳极化端子和所述阴极化端子通过粘合剂结合至所述封装。
100.权利要求94的电容器，其中所述阳极化端子通过软焊、导电粘合剂、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接或烧结电连接至所述中间导电结合层。
101.权利要求95的电容器，其中所述预先形成的固体金属阳极化端子和所述预先形成的固体金属阴极化端子为L形状。
102.权利要求101的电容器，其中所述固体金属阳极化端子附接至所述封装的侧表面和底表面，所述固体金属阴极化端子附接至所述封装的相对侧表面和所述底表面。
103.权利要求94的电容器，其中所述端子比所述封装的最大宽度窄。
104.权利要求94的电容器，具有至少20%的容积效率。
105.权利要求104的电容器，具有至少30%的容积效率。
106.权利要求105的电容器，具有至少35%的容积效率。
107.一种固态电解电容器,包括 至少一个电容元件，其包括阀金属阳极主体，所述阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线； 置于所述阳极主体的表面上的电介质层； 置于所述电介质层上的阴极层； 结合至所述阳极引线延伸的至少一种阳极化导电材料； 封装，除了暴露在所述封装外的所述阳极导电材料的一部分之外，所述封装将所述电容元件包装起来； 预先形成的固体金属阳极化端子，其电连接至同一表面上的所述阳极化导电材料。
108.权利要求107的电容器，还包括 通过导电粘合剂附接至所述阴极层的至少一个固体金属集电器； 封装，除了暴露在所述封装外的所述固体金属集电器的一部分之外，所述封装将所述固体金属集电器包装起来； 单独的预先形成的固体金属阴极化端子，其电连接至同一表面上的所述暴露的固体金属集电器。
109.权利要求107的电容器，其中所述阳极化导电材料为金属。
110.权利要求107的电容器，其中所述阳极化导电材料为铜。
111.权利要求107的电容器，其中所述阳极化端子通过粘合剂结合至所述封装。
112.权利要求107的电容器，其中所述阳极化端子通过软焊、导电粘合剂、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接或烧结电连接至所述阳极化导电材料。
113.权利要求107的电容器，其中所述固体金属阳极化端子附接至所述封装的侧表面和底表面。
114.权利要求107的电容器，其中所述固体金属阳极化端子比所述封装的最大宽度窄。
115.权利要求107的电容器，具有至少20%的容积效率。
116.权利要求115的电容器，具有至少30%的容积效率。
117.权利要求116的电容器，具有至少35%的容积效率。
118.—种固态电解电容器,包括 至少一个电容元件，其包括阀金属阳极主体，所述阀金属阳极主体具有从其延伸的阳极引线； 置于所述阳极主体的表面上的电介质层； 置于所述电介质层上的阴极层； 封装，除了暴露在所述封装外的所述阳极引线延伸的一部分之外，所述封装将所述电容元件包装起来； 预先形成的固体金属阳极化端子，其焊接至同一表面上的阳极化导电材料。
119.权利要求118的电容器，还包括 通过导电粘合剂附接至所述阴极层的至少一个固体金属集电器； 封装，除了暴露在所述封装外的所述固体金属集电器的一部分之外，所述封装将所述固体金属集电器包装起来； 单独的预先形成的固体金属阴极化端子，其电连接至同一表面上的所述暴露的固体金属集电器。
120.权利要求118的电容器，其中所述预先形成的固体金属阳极化端子和所述预先形成的固体金属阴极化端子为L形状。
121.权利要求118的电容器，其中所述固体金属阳极化端子附接至所述封装的侧表面和底表面。
122.权利要求118的电容器，其中所述固体金属阳极化端子比所述封装的最大宽度窄。
123.权利要求118的电容器，其中所述阳极化端子通过粘合剂结合至所述封装。
124.权利要求118的电容器，具有至少20%的容积效率。
125.权利要求124的电容器，具有至少30%的容积效率。
126.权利要求125的电容器，具有至少35%的容积效率。
127.—种形成固态电解电容器的方法,包括 形成阀金属或阀金属的导电氧化物的阳极，其中阀金属或阀金属的导电氧化物的阳极引线延伸从所述阳极突出； 在所述阳极上形成电介质； 在所述电介质上形成阴极层； 将所述阳极、所述电介质和所述阴极层包装在不导电材料中以形成封装； 在所述封装的表面处暴露所述阳极引线延伸的一部分； 在所述封装的所述表面处将预先形成的固体金属端子附接为与所述阳极化导电材料电接触。
128.权利要求127的形成固态电解电容器的方法，其中所述附接是从软焊、导电粘合剂结合、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接和低温烧结中选择的。
129.权利要求127的形成固态电解电容器的方法，其中所述预先形成的固体金属端子为L形状。
130.权利要求129的形成固态电解电容器的方法，其中所述L形状的预先形成的固体金属端子贴附到所述封装的底面。
131.权利要求130的形成固态电解电容器的方法，其中设置在所述底面上的所述L形状的预先形成的固体金属端子的一部分通过粘合剂附接至所述封装。
132.权利要求130的形成固态电解电容器的方法，其中所述L形状的预先形成的固体金属端子具有小于所述封装的最大宽度至少O. 4mm的宽度。
133.权利要求130的形成固态电解电容器的方法，其中第一面和第二面位于所述封装的相对侧，并且所述阳极端子和阴极端子为对称的。
134.一种形成电容器的方法,包括 提供多个电容元件，其中所述电容元件中的每个电容元件包括阀金属箔和阳极引线延伸，其中每个箔具有无效区域和有效区域，其中所述有效区域包括电介质和所述电介质上的导电层； 将所述电容元件与固体金属集电器交叠； 使用导电粘合剂将所述固体金属集电器中的每个固体金属集电器附接至至少一个所述导电层，以形成有效电容层叠； 形成将所述有效电容层叠包装在其中的不导电材料的包装； 在第一面上暴露所述阳极引线延伸，并且在第二面上暴露所述固体金属集电器； 将预先形成的固体金属阴极端子附接至所述暴露的固体金属集电器； 将预先形成的固体金属阳极端子附接至每个所述阳极引线延伸。
135.权利要求134的形成电容器的方法，其中附接所述预先形成的固体金属阳极端子包括从软焊、导电粘合剂结合、铜焊、纳米箔结合、超声焊接、激光焊接、电阻焊接和低温烧结中选择的方法。
136.权利要求134的形成电容器的方法，其中所述预先形成的固体金属阴极和所述预先形成的金属阳极端子为L形状。
137.权利要求136的形成电容器的方法，其中所述预先形成的固体金属阳极端子和所述预先形成的固体金属阴极端子贴附到所述封装的底面。
138.权利要求137的形成电容器的方法，其中位于所述底面上的每个所述端子通过粘合剂附接至所述封装表面。
139.权利要求137的形成电容器的方法，其中至少一个L形状的端子具有小于所述封装的览度至少O. 4mm的览度。
140.权利要求137的形成电容器的方法，还包括将所述预先形成的固体金属阴极端子附接至所述固体电解电容器的与暴露的阳极引线延伸相对的一侧。
141.权利要求134的形成电容器的方法，其中所述固体金属集电器为可焊的。
142.权利要求141的形成电容器的方法，其中通过焊接来附接所述阴极端子。
143.权利要求34的形成电容器的方法，其中所述导电粘合剂在所述导电层的至少·70 %的表面上将所述固体金属集电器电连接至所述阴极层。
全文摘要
本发明描述了改进的固体电解电容器以及形成固体电解电容器的方法。该方法包括形成阳极，该阳极包括阀金属或阀金属的导电氧化物，其中阳极引线延伸从阳极突出。在阳极上形成电介质，并在电介质上形成阴极层。阳极、电介质和阴极层包装在不导电材料中，阳极引线延伸在一侧表面处暴露在包装外部。优选地通过将预先形成的固体金属端子，最优选地通过将L形状的端子在一侧表面处电连接至导电金属层，来将导电金属层附接至阳极引线延伸。
文档编号H01G9/15GK102763182SQ201080064429
公开日2012年10月31日 申请日期2010年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者伦道夫·S·哈恩, 克里斯·斯托拉斯基, 基思·R·布伦尼曼, 布兰登·萨梅, 戴维·雅各布斯, 杰弗里·波尔托拉克, 艾伯特·哈林顿, 菲利普·M·莱斯纳, 邱永坚 申请人:凯米特电子公司