电解电容器的多凹口阳极制造技术

本发明专利技术提供了一种固体电解电容器，其包括一阳极体、一覆盖阳极体的电介质、一包含一种或多种导电聚合物并覆盖电介质的固体电解质，以及一覆盖固体电解质的外涂层。该外涂层包含至少一层碳层以及至少一层金属层。除了上述的层外，外涂层还可包括至少一层导电聚合物层，其位于碳层和金属层之间。此外，在使用过程中，这种导电聚合物层能降低所述碳层从所述固体电解质上剥离的可能性。进一步地，选择在阳极体本身上采用凹口的几何结构，以最大程度降低外涂层从阳极体上剥离的风险。这些特征的这种结合能增加部件的机械强固性，并改善其电气性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种固体电解电容器，其包括一阳极体、一覆盖阳极体的电介质、一包含一种或多种导电聚合物并覆盖电介质的固体电解质，以及一覆盖固体电解质的外涂层。该外涂层包含至少一层碳层以及至少一层金属层。除了上述的层外，外涂层还可包括至少一层导电聚合物层，其位于碳层和金属层之间。此外，在使用过程中，这种导电聚合物层能降低所述碳层从所述固体电解质上剥离的可能性。进一步地，选择在阳极体本身上采用凹口的几何结构，以最大程度降低外涂层从阳极体上剥离的风险。这些特征的这种结合能增加部件的机械强固性，并改善其电气性能。【专利说明】电解电容器的多凹口阳极 相关申请的交叉引用 本申请要求2013年4月29日提交的申请号为61/816,860的美国临时申请的优 先权。
本专利技术涉及一种电解电容器的多凹口阳极。
技术介绍
固体电解电容器(如钽电容器）对电子电路的微型化做出了重要贡献，使这种电路 可以在极端环境中使用。传统固体电解电容器一般是通过在金属引线周围压制金属粉末 (如钽)、烧结压制部件、对烧结阳极进行阳极氧化，然后涂覆固体电解质而形成。随后，通过 涂覆一金属层对所述部件进行最后加工，所述金属层可充当电容器的导体、接触层或电荷 收集器。通常，在固体电解质和金属层之间布置一碳层，以限制金属层和固体电解质之间的 接触，否则，两者之间的接触会导致电容器的电阻增加。然而，一个问题是碳层和固体电解 质之间通常很难获得良好的粘附，这也导致电容器的电阻增加。为了解决这个问题，人们进 行了种种尝试。例如，Horacek等人的美国专利US8, 125, 768描述了使用布置在碳层和石 墨层之间的聚合物外层来改进固体电解质和碳层之间的粘附。可惜的是，在这些层的每层 之间，这一技术依然存在仍然很难得到良好粘附的问题，这会导致这些层从电容器主体上 剥离。这种剥离会增加电容器的电气串联电阻（ESR )，这将对电容器的电气性能产生不利的 影响。 正因如此，仍然需要这样一种固体电解电容器，其中，该固体电解电容器的固体电 解质和外层之间的剥离得到最大程度的减少。
技术实现思路
本专利技术的一个具体实施例公开了包括一电容器元件的固体电解电容器。该电容 器元件包括一烧结多孔阳极体、一覆盖阳极体的电介质、一覆盖电介质的固体电解质以及 一外涂层。所述烧结多孔阳极体在其一个或多个外表面上具有多个凹口，其中每个凹口由 第一壁和相对的第二壁来限定，进一步地，其中每个凹口的深度从大约〇. 050毫米到大约 0. 250毫米。同时，所述固体电解质包含第一导电聚合物层；以及所述外涂层包含碳层和覆 盖在所述碳层上的金属层。 本专利技术的其他方面及特征将在下面进行更详细的描述。 【专利附图】【附图说明】 本专利技术完整的和能够实现的公开内容，包括对于本领域技术人员而言的最佳方 式，将参考附图在说明书的其余部分中更具体地给出，其中： 图1是本专利技术阳极的一个实施例的正面剖视图； 图2是图1阳极的放大图，更加靠近地显示阳极的几何结构； 图3是图1中阳极的顶部视图； 图4是本专利技术固体电解电容器元件的一个实施例的侧面剖视图； 图5是本专利技术固体电解电容器元件的一个实施例的正面剖视图； 图6是本专利技术阳极的一个实施例的正面剖视图； 图7是图6中阳极的顶部视图； 图8是本专利技术固体电解电容器元件的一个实施例的正面剖视图；以及 图9(a)、9(b)、9(c)和9(d)显示了固体电解电容器元件的正面剖视图，其中，涂布 溶液的低效排放（ineffective drainage)导致了桥接的形成。 说明书和附图中重复使用的附图标记意在表示相同或者相似的本专利技术的特征或 元件。 【具体实施方式】 本领域技术人员应当理解，目前的讨论仅作为示范性实施方式的描述，并不是对 本专利技术更广泛范围的限制。 总的来说，本专利技术涉及包含电容器元件的固体电解电容器，其中所述电容器元件 包含一阳极体、一覆盖所述阳极体的电介质、一包含一种或多种导电聚合物并覆盖电介质 的固体电解质，以及一覆盖所述固体电解质的外涂层。所述外涂层包括至少一个碳层(例 如，石墨)和至少一个金属层(例如，银)。除前述的这些层外，所述外涂层也可包含至少一个 导电聚合物层，其布置在所述碳层和金属层之间。此外，在使用过程中，这种导电聚合物层 能降低所述碳层从所述固体电解质上剥离的可能性。这能增强部件的机械强固性，并改善 其电气性能。然而，尽管有这一额外的层，所述外涂层仍然存在剥离的风险。正因如此，本发 明发现了本专利技术阳极的特定构形（topography)能限制所述外层的剥离，使得电容器具有改 善的电性能，如减少的ESR。此外，本专利技术阳极的构形能保证在生产过程中，用于将导电聚合 物、碳层、金属层等等涂布到阳极的溶液能有效排放，这能有效地解决聚合物桥接问题。例 如，在所述阳极体中能形成一系列纵向的凹穴（depressions)(即，凹口），以及相应的凸起， 并且发现这种表面几何形状能通过抑制电容器的外层剥离来降低电容器的ESR。进一步地， 这种表面几何形状能防止回流焊后ESR的增高。 下面将更为详细地说明本专利技术的各种实施例。 I.阳极体 电容器元件的阳极体由阀金属组合物形成。该组合物的比电荷可有所不同，例如， 为大约2, 000 μ F*V/g到大约200, 000 μ F*V/g，在一些实施例中，从大约3, 000 μ F*V/g到 大约100, 000 μ F*V/g或更高，以及在一些实施例中，从大约4, 000到大约75, 000 μ F*V/g。 正如本领域所熟悉的那样，比电荷可以通过电容乘以阳极氧化采用的电压，然后将此乘积 除以所述阳极氧化电极体的重量而确定。 所述阀金属组合物通常包含一阀金属（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一铌 的导电氧化物，如铌氧原子比为1:1. 〇±1. 〇的铌的氧化物，在一些实施方案中，铌氧原子 比为1:1. 0±0. 3,在一些实施方案中，铌氧原子比为1:1. 0±0. 1，以及在一些实施方案中， 银氧原子比为l:l.〇±〇. 05。银氧化物可以是^(^、^(^。、^(^和^^^这种阀金属氧 化物的实例在Eif￡的美国专利6, 322, 912、Fife等人的美国专利6, 391，275、Fife等人的 美国专利6, 416, 730,Fife的美国专利6, 527, 937、Ki_el等人的美国专利6, 576, 099,Fife 盖人的美国专利6, 592, 740、Ki_el等人的美国专利6, 639, 787、Ki_el等人的美国专利 7, 220, 397,及Schnitter的美国专利申请公布2005/0019581、Schnitter等人的美国专利 申请公布2005/0103638及Thomas等人的美国专利申请公布2005/0013765中均有所描述。 为了形成阳极体，通常使用阀金属组合物粉末。所述粉末可包含各种不同形状的 颗粒，如结节状的、角状的、片状的等，及其混合物。这些颗粒在较高电压条件下进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体电解电容器，其包括一电容器元件，所述电容器元件包括：一烧结多孔阳极体，在所述阳极体的一个或多个外表面上具有多个凹口，其中每个凹口由第一壁和相对的第二壁来限定，进一步地，其中每个凹口的深度从大约0.050毫米到大约0.250毫米；一覆盖在阳极体上的电介质；一覆盖在电介质上的固体电解质，其中所述固体电解质包含第一导电聚合物层；以及一覆盖在固体电解质上的外涂层，其包含碳层和覆盖所述碳层的金属层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：L·杰巴拉，L·库贝斯，
申请(专利权)人：AVX公司，
类型：发明
国别省市：美国;US