机械稳定的固体电解电容器组件的制作方法

本发明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。

背景技术：

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。

技术实现要素：

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的另一个实施例中，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。

本发明的其它特点和方面将在下文进行更详细的说明。

附图说明

本发明的完整和具体说明，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。本发明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是本发明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发明的具体实施例，并不是对本发明保护范围的限制。

总体来说，本发明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。本发明人认为，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发明的各种实施例。

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，本发明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，本发明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。例如，压模机可为采用一模具和一个或多个模冲的单站压模机。或者，还可采用仅使用单模具和单下模冲的砧型压模机。单站压模机有几种基本类型，例如，具有不同生产能力的凸轮压力机、肘杆式压力机/肘板压力机和偏心压力机/曲柄压力机，例如可以是单动、双动、浮动模压力机、可移动平板压力机、对置柱塞压力机、螺旋压力机、冲击式压力机、热压压力机、压印压力机或精整压力机。必要时，在压制后，可在某一温度(例如，大约150℃-500℃)、真空条件下对颗粒加热几分钟，脱除任何粘结剂/润滑剂。或者，也可以采用将颗粒与水溶液接触来脱除粘结剂/润滑剂，如bishop等人的专利号为6,197,252的美国专利所述。对于所有目的此专利以全文的方式引入本专利中作为参考。

压制的阳极主体的厚度相对较薄，例如大约等于或小于4毫米，在一些实施例中，大约为0.05-2毫米，在一些实施例中，大约为0.1-1毫米。也可以选择阳极主体的形状，以提高电容器的电气性能。例如，阳极体可以为弯曲形状、正弦曲线形状、长方形、u形、v形等。阳极体还可以为“槽”形，槽内包括一个或多个沟槽、凹槽、凹陷或者压痕，以增加表面积-体积比，使esr最小化并延长电容的频率响应。上述“槽”在webber等人的美国专利6,191,936，maeda等人的美国专利5,949,639、bourgault等人的美国专利3,345,545及hahn等人申请公开号为2005/0270725的美国专利中有所描述，对于所有目的上述专利以全文的方式引入本专利中作为参考。

必要时，还可将一阳极引线与阳极主体连接。该阳极引线可以是线、片等形式，可以采用阀金属化合物如钽、铌、铌氧化物等形成。引线的连接可以采用已知的技术完成，如将引线焊接到阳极主体上或在阳极主体形成期间将引线嵌入到阳极主体内。

b.介质

可对阳极主体进行阳极氧化，以在阳极上面和/或阳极内形成一层介质层。阳极氧化是一种电化学过程，通过此过程，阳极被氧化，形成介电常数相对较高的材料。例如，钽阳极可经阳极氧化变为五氧化二钽(ta2o5)。一般来说，阳极氧化首先是在阳极上涂覆电解液，例如将阳极浸到电解液中。电解液通常为液体的形式，比如溶液(例如，水溶液或者非水溶液)、分散体、熔体等。电解液中通常采用溶剂，例如水(例如，去离子水)；醚(例如，二乙醚和四氢呋喃)；醇(例如，甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇)；甘油三酸酯；酮(例如,丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮)；酯(例如,乙酸乙酯、醋酸丁酯、二乙二醇乙醚乙酸酯和丙二醇甲醚乙酸酯)；酰胺(例如,二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基辛/癸脂肪酸酰胺和n-烷基吡咯烷酮)；腈(例如,乙腈、丙腈、丁腈和苄腈)；亚砜或砜(例如,二甲亚砜(dmso)和环丁砜)等。上述溶剂大约占电解液的质量百分比为约50wt％-99.9wt％，在一些具体实施例中大约为75wt％-99wt％，一些实施例中大约为80wt％-95wt％。虽然不是必须的，但是，为了得到需要的氧化物，经常采用水溶剂(例如，水)。实际上，水可以占电解液所用溶剂的质量百分比为大约50wt％或以上，在一些实施例中，大约占70wt％或以上，在一些实施例中大约占90wt％-100wt％。

电解液具有离子导电性，其在温度25℃时测定的离子电导率大约为1毫西门子/厘米(ms/cm)或以上，在一些实施例中，离子电导率大约为30ms/cm或以上，在一些实施例中，大约为40ms/cm-100ms/cm。为了增强电解液的离子电导率，可以采用能够在溶剂中离解形成离子的化合物。用于此目的的合适的离子化合物包括，例如，酸，如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、多磷酸、硼酸、有机硼酸(boronicacid)等；有机酸，包括羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙二酸、琥珀酸、水杨酸、磺基水杨酸、己二酸、马来酸、苹果酸、油酸、五倍子酸、酒石酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、乙醇酸、草酸、丙酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、戊二酸、.葡糖酸、乳酸、天冬氨酸、谷氨酸、衣康酸,三氟乙酸、巴比妥酸、肉桂酸、苯甲酸、4-羟基苯甲酸、氨基苯甲酸等；磺酸，例如甲磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸、三氟甲磺酸、苯乙烯磺酸、萘二磺酸、羟基苯磺酸、十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸等；聚合物酸，例如，聚(丙烯酸)或聚(甲基丙烯酸)及其共聚物(例如，马来酸-丙烯酸共聚物、磺酸-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物)、角叉菜酸、羧甲基纤维素、藻酸等。选择离子化合物的浓度，以得到要求的离子电导率。例如，酸(例如磷酸)占电解液的质量百分比大约为0.01wt％-5wt％，在一些实施例中大约为0.05wt％-0.8wt％，在一些实施例中大约为0.1wt％-0.5wt％。必要时，电解液中也可使用离子化合物的混合物。

电流通过电解液，形成介质层。电压值决定介质层的厚度。例如，电源开始可设定在恒电流模式，直到达到所需的电压值。然后，电源可转到恒电位模式以确保在阳极表面上形成所期望的介电层厚度。当然，也可以采用其它已知的方法，如恒电位脉冲法或恒电位阶跃法。电压一般大约为4-200v，在一些实施例中，大约为9-100v。在阳极氧化期间，电解液保持在较高温度，例如，大约30℃或以上，在一些实施例中，大约为40℃-200℃，在一些实施例中，大约为50℃-100℃。阳极氧化也可在室温或更低温度下进行。所得到的介质层可在阳极表面形成或在阳极孔内形成。

c.固体电解质

固体电解质覆盖在介质层上面，并且由一层或多层导电聚合物层形成。导电聚合物层采用的导电聚合物通常是π-共轭的，并在氧化或还原后具有本征导电性，例如，氧化后电导率大约至少为1μscm^-1。此类π-共轭的导电聚合物的实例包括，例如，聚杂环类(例如聚吡咯；聚噻吩、聚苯胺等)；聚乙炔；聚-对苯撑；聚苯酚盐等。合适的聚噻吩包括，例如，聚噻吩及其衍生物，如聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)(“pedt”)。在一个特定实施例中，采用具有通式(i)或通式(ii)的重复单元或具有通式(i)和通式(ii)的重复单元的聚噻吩衍生物：

式中：

a是c1-c5的选择性取代的烯烃基(例如，亚甲基、乙烯基、正丙烯基、正丁烯基、正戊烯基等)；

r是线性或支链的c1-c18的选择性取代的烷基(例如，甲基、乙基、正丙基或异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丙基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基等)；c5-c12的选择性取代的环烷基(如环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基等)；c6-c14的选择性取代的芳基(如苯基、萘基等)；c7-c18的选择性取代的芳烷基(如苄基，邻、间、对-甲苯基、2,3-、2,4-、2,5-、2-6、3-4-、3,5-二甲苯基、三甲苯基等)；任选c1-c4的选择性取代的羟烷基或羟基；及

x是0-8的整数，在一些实施例中，是0-2的整数，在一些实施例中，x是0。“a”或“r”的取代基实例包括，例如，烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、卤素、醚、硫醚、二硫化物、亚砜、砜、磺酸酯、氨基、醛、酮、羧酸酯、羧酸、碳酸酯、羧酸酯、氰基、烷基硅烷基团和烷氧基硅烷基团、羧酰胺基团(carboxylamidegroup)等。

通式(i)或通式(ii)或通式(i)和(ii)的重复单元的总数量通常是2-2000，在一些实施例中是2-100。

尤其适合的聚噻吩衍生物是那些a为c2-c3的选择性取代的烯烃基且x是0或1的衍生物。在一个特定的实施例中，聚噻吩衍生物是pedt，具有式(ii)的重复单元，其中“a”是ch2-ch2，“x”是0。形成所述聚噻吩衍生物的方法是本领域所熟知的，例如，merker等人的美国专利6,987,663中有所描述，对于所有目的该专利以全文的方式引入本专利中作为参考。例如，聚噻吩衍生物可由单体前体，如选择性取代的噻吩形成。尤其适合的单体前体是具有通式(iii)、(iv)或通式(iii)和(iv)的噻吩混合物的取代3,4-烯烃基二氧噻吩：

式中a、r和x的定义如上文所述。

此类单体前体实例包括，例如，选择性取代3,4-乙烯基二氧噻吩。也可以采用这些单体前体的衍生物，例如上述单体前体的二聚体或三聚体。分子量较高的衍生物，如单体前体的四聚体、五聚体等也适合用于本发明。衍生物可以由相同的或不同的单体单元构成，可以以纯组分形式及与另一种衍生物与/或单体前体的混合物的形式使用。还可以使用这些前体的氧化或还原形式。

为了得到所需的导电聚合物，如上文所述的单体前体，通常需要在氧化剂存在的条件下进行氧化聚合。氧化剂可以采用过渡金属盐，如包含铁(iii)、铜(ii)、铬(vi)、铈(iv)、锰(iv)、锰(vii)或钌(iii)阳离子的无机或有机酸盐。尤其适合的过渡金属盐包括铁(iii)阳离子，如铁(iii)卤化物(如fecl3)或铁(iii)的其它无机酸盐，如fe(clo4)3或fe2(so4)3及铁(iii)的有机酸盐和包含有机自由基的无机酸的铁盐(iii)。铁(iii)的带有机自由基的无机酸盐实例包括，例如，c1-c20烷醇的硫酸单酯的铁(iii)盐(如月桂基硫酸铁(iii)盐)。同样，有机酸铁(iii)盐实例包括，例如，c1-c20烷基磺酸铁(iii)盐(例如，甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、丁烷磺酸或十二烷基磺酸)；脂肪族全氟磺酸铁(iii)盐(如三氟甲烷磺酸、全氟丁烷磺酸或全氟辛烷磺酸)；脂肪族c1-c20羧酸铁(iii)盐(2-乙基己基羧酸)；脂肪族全氟羧酸铁(iii)盐(如三氟乙酸或全氟辛酸)；被c1-c20烷基选择性取代的芳香族磺酸铁(iii)盐(如苯磺酸、邻-甲苯磺酸、对-甲苯磺酸或十二烷基苯磺酸)；环烷烃磺酸铁(iii)盐(如樟脑磺酸)等。也可以使用上文提到的铁(iii)盐的混合物。对甲苯磺酸铁(iii)、邻甲苯磺酸铁(iii)及其混合物，尤其适合本发明。

可以采用各种方法将固体电解质涂覆在阳极部件上面。在一个实施例中，可以按顺序或同时涂覆氧化剂和单体前体，在部件上原位进行聚合反应。合适的用于形成导电聚合物层的涂覆技术包括丝网印刷、浸渍、电泳涂层和喷涂等。举例而言，单体前体(如3,4-乙烯基二氧噻吩)可以首先与氧化剂混合形成溶液。一种合适的氧化剂是clevios^tmc，它是h.c.starck公司销售的甲苯-磺酸铁iii。clevios^tmc是clevios^tmm的商业催化剂。clevios^tmm是3,4-乙烯基二氧噻吩，它也是h.c.starck公司销售的一种pedt单体。混合物一旦形成，然后，可将阳极部件浸入到溶液中，这样，聚合物在阳极部件表面形成。或者，氧化剂和前体也可以分开涂覆到阳极部件上。在一个实施例中，例如，氧化剂可以溶解在有机溶剂(例如，丁醇)中，然后，以浸渍溶液的形式涂覆到阳极部件上。然后，干燥阳极部件，脱除其上的溶剂。然后，将阳极部件浸到包含合适单体的溶液中。

由于单体与包含氧化剂的阳极部件表面接触，阳极表面上可能发生化学聚合。根据使用的氧化剂和要求的反应时间，聚合大约在温度-10℃-250℃条件下进行，在一些实施例中大约在0℃-200℃的条件下进行。合适的聚合方法，例如如上所述，在biler的公开号为2008/232037的美国专利中有更详细的说明。涂覆此类导电聚合物涂层的其它方法，在sakata等人的专利号为5,457,862、5,473,503、5,729,428的美国专利和kudoh等人的专利号为5,812,367的美国专利中有所说明，对于所欲目的上述专利以全文的形式引入本专利中作为参考。

除原位涂覆外，固体电解质还可以以预聚合的固体导电聚合物颗粒分散体的形式涂覆到部件上。虽然其粒径可能不同，但是，一般要求粒径较小，以增加粘附到阳极部件上的表面积。例如，颗粒平均粒径大约为1-500纳米，在一些实施例中大约为5-400纳米，在一些实施例中大约为10-300纳米。颗粒的d90值(粒径小于或等于d90值的颗粒占所有固体颗粒总体积的90％)大约等于或小于15微米，在一些实施例中大约等于或小于10微米，在一些实施例中大约为1纳米–8微米。颗粒的直径可采用已知的方法测定，如超速离心法、激光衍射法等。

导电聚合物形成颗粒形态的过程可采用独立的反离子中和带电的导电聚合物(例如聚噻吩)来加强。也就是说，固体电解质中使用的导电聚合物(例如，聚噻吩或其衍生物)聚合物主链上的电荷通常是中性的或带正电荷(阳离子)。例如，聚噻吩衍生物通常在主聚合物链上携带正电荷。在一些情况下，聚合物在结构单元中可能具有正电荷和负电荷，正电荷位于主链上，而负电荷选择性的位于“r”取代基上，如磺酸酯基团或羧酸酯基团。主链的正电荷可以被“r”上选择性存在的阴离子基团部分或全部中和。从整体来看，在这些情形中，聚噻吩可以是阳离子、中性粒子或甚至是阴离子。但是，因为聚噻吩主链带正电荷，它们全都被视为阳离子聚噻吩。

反离子可以是单体阴离子或聚合物阴离子。聚合物阴离子，例如，是聚羧酸(如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚马来酸等)的阴离子；聚磺酸(如聚苯乙烯磺酸(“pss”)，聚乙烯基磺酸等)的阴离子等。所述酸还可以是共聚物，如乙烯基羧酸和乙烯基磺酸与其它可聚合单体，如丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物。同样，合适的单体阴离子包括，例如，c1-c20烷基磺酸(如十二烷基磺酸)的阴离子；脂肪族全氟磺酸(如三氟甲烷磺酸、全氟丁烷磺酸或全氟辛烷磺酸)的阴离子；脂肪族c1-c20羧酸(2-乙基己基羧酸)的阴离子；脂肪族全氟羧酸(如三氟乙酸或全氟辛酸)的阴离子；被c1-c20烷基选择性取代的芳香族磺酸(如苯磺酸、邻-甲苯磺酸、对-甲苯磺酸或十二烷基苯磺酸)；环烷烃磺酸(如樟脑磺酸或四氟硼酸盐、六氟磷酸盐、高氯酸盐、六氟锑酸盐、六氟砷酸盐或六氯锑酸盐)的阴离子等。特别适合的反离子是聚合阴离子，如聚羧酸或聚磺酸(如聚苯乙烯磺酸(“pss”)。此类聚合阴离子的分子量一般大约为1,000-2,000,000，在一些实施例中，大约为2,000-500,000。

使用时，在给定固体电解质层中的此类反离子和导电聚合物的重量比一般大约为0.5:1-50:1，在一些实施例中大约为1:1–30:1，在一些实施例中大约为2:1-20:1。假设单体在聚合期间完全转化，上述重量比中提到的导电聚合物的重量指的是所使用单体部分的重量。

除导电聚合物和任选的反离子之外，分散体还可以包含一种或多种粘结剂，进一步增强聚合层的粘附性质，还可提高分散体内颗粒的稳定性。该粘结剂可以是有机的，如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯丁酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酰胺、聚丙烯腈、苯乙烯/丙烯酸酯、乙酸乙烯酯/丙烯酸酯和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚苯乙烯、聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、三聚氰胺-甲醛树脂、环氧树脂、硅酮树脂或纤维素。还可采用交联剂来增强粘结剂的粘附能力。此类交联剂包括，例如，三聚氰胺化合物、封闭异氰酸酯或功能硅烷，如3-缩水甘油氧基丙基三烷基硅烷、四乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷水解产物或可交联的聚合物，如聚氨酯、聚丙烯酸酯或聚烯烃和随后的交联。

还可以使用分散剂，以促进固体电解质的形成和增强将其涂覆到阳极部件上的能力。合适的分散剂包括溶剂，如脂肪醇(如甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇)、脂肪酮(如丙酮、甲基乙基酮)、脂肪族羧酸酯(如乙酸乙酯和乙酸丁酯)、芳香烃(如甲苯和二甲苯)、脂肪烃(如己烷、庚烷和环己烷)、氯代烃(如二氯甲烷和二氯乙烷)、脂肪腈(如乙腈)、脂肪族亚砜和砜(如二甲基亚砜和环丁砜)、脂肪族羧酸酰胺(如甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺)、脂肪醚和芳脂醚(如二乙醚和苯甲醚)、水及上述任何溶剂的混合物。尤其合适的分散剂是水。

除上文提到的之外，在分散体中还可以使用其它成分。例如，还可以使用传统填料，填料粒径大约为10纳米-100微米，在一些实施例中大约为50纳米–50微米，在一些实施例中大约为100纳米–30微米。此类填料的实例包括碳酸钙、硅酸盐、二氧化硅、硫酸钙或硫酸钡、氢氧化铝、玻璃纤维或玻璃球、木屑、纤维素粉、碳黑、导电聚合物等。填料可以以粉末形式加入到分散体中，但是，也可以采用其它形式，如纤维。

在分散体中还可以使用表面活性物质，如离子型或非离子型表面活性剂。此外，还可以使用粘合剂，如有机功能硅烷或其水解产物，如3-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷、3-氨基丙基-三乙氧基硅烷、3-巯基丙基-三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或辛基三乙氧基硅烷。分散体还可以包含增强导电性的添加剂，如含醚基化合物(如四氢呋喃)、含内酯基化合物(如γ-丁内酯或γ-戊内酯)、含酰胺基或内酰胺基化合物(如己内酰胺、n-甲基己内酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n-甲基酰胺、n-甲基甲酰苯胺、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n-辛基吡咯烷酮或吡咯烷酮)；砜和亚砜(如环丁砜(四甲撑砜)或二甲基亚砜(dmso))、糖或糖的衍生物(如蔗糖、葡萄糖、果糖或乳糖)、糖醇(如山梨糖醇或甘露醇)、呋喃衍生物(如2-呋喃羧酸或3-呋喃羧酸)和醇(如乙二醇、甘醇、二甘醇或三甘醇)。

聚合分散体可以采用各种已知的方法涂覆到部件上，如旋涂、浸渍、倾倒、滴加、注射、喷涂、刮涂、刷涂或印刷(如喷墨、丝网印刷或移印)。虽然，根据采用的涂布技术，分散体的粘度可能会有所不同，但是，其粘度一般大约为0.1-100,000mpa·s(在剪切速率100s^-1时测定)，在一些实施例中大约为1-10,000mpa·s，在一些实施例中大约为10-1,500mpa·s，在一些实施例中大约为100-1000mpa·s。一旦涂覆完成，即可对该层进行干燥和清洗。

采用这种分散体的一个好处是其能够渗透到电容器器身的边缘地区，提高介质的粘附性。这样就可以得到机械稳定性更强的部件，降低等效串联电阻和漏电流。这种分散体还可将原位聚合期间产生的离子族(如fe²⁺或fe³⁺)降到最低。在高电场条件下，由于离子迁移，这些离子族会导致介质击穿。因此，以分散体的形式涂覆导电聚合物，而不是通过原位聚合涂覆，得到的电容器具有相对较高的“击穿电压”(电容器失效时的电压)，如大约等于或大于60v，在一些实施例中是大约等于或大于80v，在一些实施例中是大约等于或大于100v，在一些实施例中大约是120-200v。击穿电压是以3v的增量增加施加电压，直到漏电流达到1ma时测定的。

如上所述，可形成一层或多层固体电解质。当采用多层固体电解质时，它们可以通过原位形成的导电聚合物形成与/或通过聚合分散体形成。每层可采用一种或多种涂布步骤形成。不管采用多少层，所得到的固体电解质的总厚度一般大约为1μm-200μm，在一些实施例中大约为2μm-50μm，在一些实施例中大约为5μm-30μm。

固体电解质层还可在涂布到阳极部件上时进行愈合(heal)。愈合可以在固体电解质层每次涂布之后进行或在整个涂层涂布完成之后进行。在一些实施例中，例如，固体电解质可通过将颗粒浸入到电解质溶液，例如，酸溶液中，然后，对溶液施加恒定的电压，直到电流降低到预先选择的水平进行愈合。必要时，这种愈合可在多个步骤中完成。在涂布上述一些层或所有层后，必要时，可清洗颗粒，除去各种副产品、多余氧化剂等。此外，在某些情况下，在上述某些或全部浸渍操作后可进行干燥。例如，在涂布氧化剂与/或清洗颗粒后，可能需要干燥，以打开颗粒的孔，使它在后面的浸渍步骤中能够接收液体。

e.外部涂层

固体电解电容器元件还可包含一层覆盖在固体电解质上面的外部涂层。外部涂层可包含至少一种炭质层和至少一种覆盖在炭质层上的金属层。金属层可作为电容器的可焊接性的导体、接触层与/或电荷收集器。金属层可由导电金属形成，如铜、镍、银、锌、锡、钯、铅、铝、钼、钛、铁、锆、镁，以及其它们的合金。银是尤其适合用于此金属层的导电金属。炭质层可限制金属层和固体电解质之间的接触。这种接触会增加电容器的电阻。炭质层可采用各种已知的含碳材料形成，例如石墨、活性碳、碳黑等。炭质层的厚度一般大约为1μm-50μm，在一些实施例中大约为2μm-30μm，在一些实施例中大约为5μm-10μm。同样，金属层的厚度一般大约为1μm-100μm，在一些实施例中大约为5μm-50μm，在一些实施例中大约为10μm-25μm。

ii.树脂类材料

本发明采用树脂类材料填充两个或多个并列电容器元件之间的间隙。正如本技术领域所熟知的那样，同理，可以采用相同或不同的材料封装或遮盖电容器元件，形成电容器组件的保护外壳。虽然可以使用任何树脂类材料，但是，通常要求使用可以固化的热固性树脂，如环氧树脂、三聚氰胺树脂、马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂等。环氧树脂尤其适合用于本发明。合适的环氧树脂实例包括，例如，缩水甘油醚型环氧树脂，如双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树指、线形酚醛环氧树脂、邻甲酚酚醛环氧树脂、溴化环氧树脂和联苯型环氧树脂、脂环族环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、甲酚酚醛环氧树脂、萘型环氧树脂、芳烷基酚型环氧树脂、环戊二烯型环氧树脂、杂环环氧树脂等。在树脂类材料中还可以使用其它添加剂，如固化剂、光引发剂、粘度改进剂、助悬浮剂、颜料、应力降低剂、偶联剂(如硅烷偶联剂)、非导电填料(如粘土、二氧化硅、氧化铝等)和稳定剂等。

iii.电容器元件的组装

如上所述，在本发明中，可以使用任意数量的固体电解电容器元件。例如，电容器组件可包含2-8个(如2、3或4个)电容器元件，在一些实施例中，包含2-4个电容器元件，在一个特殊的实施例中，包含2个电容器元件。

参照图1-3，图中示出了电容器组件64的一个特殊实施例，它包含了两个电容器元件，这里将进行更详细的说明。更具体地说，电容器组件64包括与第二固体电解电容器元件24电连接的第一固体电解电容器元件22。在此实施例中，两个电容器元件具有普通的直角菱形形状，并对齐，这样，其主表面(即具有最大面积的表面)彼此并置。也就是说，由其宽度(-x方向)和长度(-y方向)定义的固体电解电容器元件22的表面90面对固体电解电容器元件24的对应主表面80。电容器元件22和24可垂直排列，其中表面80和表面90位于一个与-z方向大体上平行的平面中；并且可水平排列，其中表面80和表面90位于一个与-z方向大体上垂直的平面中。在所述实施例中，例如，电容器元件22和24垂直放置在一个与-z方向平行的平面中。应该理解的是，电容器元件22和电容器元件24并不需要向同一个方向延伸。例如，电容器元件22的表面90可位于一个与-x方向大体上垂直的平面中，而电容器元件24的表面80可位于一个与-y方向大体上垂直的平面内。然而，更合适的是两个电容器元件22和24实际上向相同的方向延伸。

不管其特定的几何排列如何，各电容器元件在某一方向彼此隔开一定距离，这样，可在各电容器之间填充树脂类材料。电容器元件的间隔距离通常要足够大，以提供所需的对导电聚合物层的稳定性影响，然而又要足够小，以避免显著降低容积效率。例如，两个并置电容器元件之间的距离和电容器组件的总体尺寸(元件隔开方向的尺寸)之比通常大约为0.01-0.1，在一些实施例中大约为0.01-0.05，在一些实施例中大约为0.015-0.02。如图1-3所示，例如，电容器元件22和24在–x方向彼此分开的距离为“d”。在此实施例中，前述比值是将距离“d”除以电容器组件64在-x方向的宽度定义。当然，根据电容器组件的外壳大小，各元件分开的实际距离通常会有所变化。仅作为实例来说，两个电容器元件分开的距离大约为40-100微米，在一些实施例中大约为50-90微米，在一些实施例中大约为60-70微米。

除固体电解电容器元件本身之外，电容器组件还包含一阳极端子，各电容器元件的阳极引线与阳极端子电连接。一般说来，各阳极引线大体上彼此平行，并朝向同一侧。采用这种方式，阳极引线并列放置，通过引线与阳极端子连接提高效率。阳极引线还可大体上水平对齐放置(如在-y方向)，可以增强电容器组件的尺寸稳定性。例如，可通过将一根阳极引线与阳极端子的上部区域连接，而另一根阳极引线与阳极端子的下部区域连接而实现这一点。电容器组件还包含一阴极端子，其与固体电解电容器元件的阴极电连接。

可以采用任何导电材料来形成这些端子，如导电金属(如铜、镍、银、锌、锡、钯、铅、铝、钼、钛、铁、锆、镁，以及它们的合金)。尤其适合的导电金属包括，例如铜、铜合金(例如铜-锆、铜-镁、铜-锌或铜-铁)、镍及镍合金(如镍-铁)。通常选择端子的厚度，以降低电容器的厚度。例如，端子的厚度大约为0.05-1毫米，在一些实施例中大约为0.05-0.5毫米，大约为0.07-0.2毫米。端子可以采用本领域已知的任何技术连接，如焊接、粘合剂粘接等。在一个实施例中，例如，首先在阳极与/或阴极端子表面涂导电粘合剂。导电粘合剂包括，例如，树脂组合物中包含的导电金属颗粒。金属颗粒是银、铜、金、铂、镍、锌、铋等。树脂组合物包括热固性树脂(如环氧树脂)、固化剂(如酸酐)和偶联剂(如硅烷偶联剂)。合适的导电粘合剂在osako等专利申请公开号为2006/0038304的美国专利中有所说明，对于所有目的其全文以引用的方式并入本专利中作为参考。

重新参照图1-3，例如，图中示出了固体电解电容器元件22和24，它们平行连接至共同的电端子72和62，构成电容器组件64。更具体地说，电容器组件64包含一与电容器元件22和24的阴极电连接的阴极端子72。在此具体实施例中，阴极端子72一开始位于一基本与电容器元件底面平行的平面中。然而，正如下文更详细的讨论中所述，随后，阴极端子72可在封装后弯曲，以构成用于安装的暴露部分。因此，虽然阴极端子72的一部分通常保持与底面平行，但是，根据其弯曲的方式，在最终电容器组件64中，暴露部分可为多种角度(如垂直)。

电容器组件64还包括一由第一部件65和第二部件67构成的阳极端子62。如图1所示，第一部件65与第二部件67是一体的。然而，应该理解的是，这些部件65和67可以是直接或借助其它导电元件(如金属)连接在一起的分立部件。在图示的实施例中，第一部件65首先放置在与电容器元件底面基本平行的平面上。然而，如上所述，第一部件65随后可以弯曲，构成安装端子。阴极端子62的第二部件67通常首先放置在与电容器元件底面基本垂直的平面上。第二部件67具有一与阳极引线6a连接的上部区域51和一与阳极引线6b连接的下部区域53。如图所示，第二部件67保持阳极引线6a和6b大体上水平对齐(即在-x方向)，以进一步增强电容器组件64的尺寸稳定性。区域51和53可以为“u形”，进一步增大引线6a和6b的表面接触和机械稳定性。

一旦连接好，电容器元件、阳极端子和阴极端子可放置在一外壳内，外壳可具有任何所需的尺寸，如“d”外壳(7.3mmx4.3mmx2.9mm)、“e”外壳(7.3mmx4.3mmx4.1mm)、“v”外壳(7.3mmx6.1mmx3.5mm)或“y”外壳(7.3mmx4.3mmx2.0mm)。所述外壳可填充树脂类材料，以使其在电容器元件之间和周围流动。然后，树脂类材料可以采用本领域已知的方法固化，构成坚固的保护套。重新参照图1-3，例如，电容器组件64包含一由树脂类材料58构成的保护套59，所述树脂类材料位于电容器元件22和24之间和周围。封装后，对阳极端子62和阴极端子67的暴露部分(图中未示出)进行修剪，并沿保护套59弯曲(如以将近90°弯曲)。采用这种方式，完成的电容器组件64的暴露部分可构成j-形引脚，不过根据本发明，也可以形成任何其它已知的形状。

因此，本发明可以形成具有优异电性能的电容器组件。电容器组件的等效串联电阻大约等于或小于100毫欧姆，在一些实施例中大约等于或小于50毫欧姆，在一些实施例中大约为0.1–35毫欧姆。等效串联电阻在2.2伏特直流偏压，0.5伏特峰-峰正弦信号、无谐波、频率100khz条件下测定。同时可以相信电容器组件的损耗因数(df)也可以保持在相对较低的水平。损耗因数(df)通常指电容器组件出现的损耗，通常以理想性能的百分数表示。例如，在频率120hz条件下测定时，本发明电容器组件的损耗因数通常大约等于或小于10％，在一些实施例中，大约为0.1％-5％。此外，漏电流通常指的是从一个导体通过一个绝缘体流向附近一个导体的电流，它也可以保持在相对较低的水平。例如，漏电流大约等于或小于2μa，在一些实施例中大约等于或小于1μa，在一些实施例大约为0.01-0.5μa。同样，在频率120hz条件下测定时，电容器组件的电容大约为1-100μf，在一些实施例中大约为150-1,500μf，在一些实施例中大约为200-800μf。

通过下述实施例可以更好地理解本发明。

测试程序

等效串联电阻(esr)

等效串联电阻可以采用带kelvin引线的keithley3330精密lcz测试仪，在直流偏压2.2伏特、峰-峰正弦信号0.5伏特时进行测定。工作频率采用100khz，温度采用23℃±2℃。

电容

电容可以采用带kelvin引线的keithley3330精密lcz测试仪，在直流偏压2.2伏特、峰-峰正弦信号0.5伏特时进行测定。工作频率采用120khz，温度采用23℃±2℃。

漏电流：

漏电流(“dcl”)采用泄漏测试装置在温度25℃、达到额定电压至少60秒后测定。

实例1

将尺寸为4.3mmx3.1mmx2.7mm的钽阳极在140v条件下在液体电解质中进行阳极氧化到22μf。然后，将阳极浸入到甲苯磺酸铁(iii)(clevios^tmc,h.c.starck)溶液中5分钟，然后浸入到3,4-乙烯基二氧噻吩(clevios^tmm,h.c.starck)中1分钟，在阳极上形成一层导电聚合物涂层。聚合45分钟后，在介质表面形成一薄层聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)。在甲醇中清洗该部件，清除反应副产物，在液体电解质中进行阳极氧化，并重新在甲醇中清洗。重复聚合循环12次。然后，在该部件上涂上石墨和银，并通过将阳极粘到引线框架槽(pocket)上进行组装，切割，并将阳极引线激光焊接到引线框架立面(upstand)上，并模制成电容器。

实例2

将尺寸为4.3mmx3.1mmx2.7mm的钽阳极在140v条件下在液体电解质中进行阳极氧化到22μf。然后，将阳极浸入到固含量1.1％的分散的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)(clevios^tmk,h.c.starck)中，在阳极上形成一层导电聚合物涂层。形成涂层后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程6次。然后，将此部件浸入到固含量2％的分散的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)中，并在125℃干燥20分钟。再一次，重复此过程6次。然后，在该部件上涂覆石墨和银涂层，并按照实例1所述的相同的方式进行组装。

实例3

将尺寸为4.1mmx3.1mmx1.0mm的钽阳极在140v条件下在液体电解质中进行阳极氧化到7μf。然后，将阳极浸入到固含量1.1％的分散的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)(clevios^tmk,h.c.starck)中，在阳极上形成一层导电聚合物涂层。形成涂层后，将部件在125℃干燥20分钟。重复此过程6次。然后，将此部件浸入到固含量2％的分散的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)中，并在125℃干燥20分钟。再一次，重复此过程6次。然后，在该部件上涂覆石墨和银涂层。然后，将这些部件中的两个进行垂直真空“拾取和贴装”(pickedandplaced)到引线框架焊垫(paddle)上，如图1-3所示。在引线框架焊垫(负极端子)上涂上银粘合剂，以确保电容器元件的粘附。引线框架的正极端子设计有多个槽，用于容纳引线。引线通过激光焊接到槽上。然后，将电容器进行封装，这样，成型树脂在元件周围和之间流动。

然后，对实例1-3完成的电容器进行电气性能测试(即漏电流(dcl)、esr和电容)。此外，还在老化后测定电气性能的稳定性，在重复储存2000小时后重新测定漏电流(温度为85℃，施加电压35v)。结果见表1。

表1

在不偏离本发明的实质和范围下，本领域技术人员可实施本发明的这些和其它的改进及变形。另外，应该了解各种实施方式的方面均可在整体上或部分地替换。更进一步，本领域技术人员应明白上述描述仅仅是举例，并不用于限制本发明在附属权利中的进一步描述。