固态电解电容器

摘要

本发明涉及一种具有增大电容的固态电解电容器。本发明的固态电解电容器包括：电容器元件，内部具有正极性，且一端插入有正极导线，同时外表面包围有负极层；负极端子，通过置于电容器元件的下部的一侧而电连接至电容器元件；正极端子，其顶面上包含模制注射空间，并通过置于电容器元件的下部的另一侧而电连接至正极导线；以及模制单元，包裹电容器元件的外部，并形成以暴露正极端子和负极端子的底面。

权利要求

1.一种固态电解电容器，包括：

电容器元件，内部具有正极性，且一端插入有正极导线，同时外表面包围有负极层；

负极端子，通过置于所述电容器元件的下部的一侧而电连接至所述电容器元件；

正极端子，在顶面上包含模制注射空间，并通过置于所述电容器元件的所述下部的另一侧而电连接至所述正极导线，其中，所述正极端子的顶面的一部分与所述电容器元件的底部的一部分重叠；

导电膏剂，涂覆在所述电容器元件的底部上，从而电连接所述电容器元件和所述负极端子，并且越接近所述电容器元件的内部，所述导电膏剂涂覆得越厚，从而使得所述电容器元件的底部的一部分和所述正极端子的顶面的一部分之间的模制注射空间加宽，由此防止由于所述电容器元件的底部的一部分与所述正极端子的顶面的一部分之间的接触而导致短路；以及模制单元，包裹所述电容器元件的外部，以及形成为暴露所述正极端子和所述负极端子的底面。

2.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，由导电环氧树脂制成的膜式固定构件紧密连接至所述导电膏剂的底面，而所述模制单元形成为将所述导电膏剂和所述负极端子分别紧密粘合至所述固定构件的顶面和底面的状态，以包裹包含所述固定构件的所述电容器元件。

3.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，所述导电膏剂为选自由Au、Pd、Ag、Ni和Cu组成的组中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，所述正极导线电接合至与所述正极端子垂直连接的加固材料。

5.根据权利要求4所述的固态电解电容器，其中，所述正极导线和所述加固材料通过激光焊接进行接合。

6.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，所述电容器元件和所述正极端子通过注射到所述模制注射空间中的模制材料而隔离。

7.根据权利要求6所述的固态电解电容器，其中，所述模制注射空间由在所述正极端子的顶面上形成的台阶部分形成，而所述台阶部分通过蚀刻或压制而形成。

8.根据权利要求1所述的固态电解电容器，其中，所述电容器元件包括所述负极层和位于外部四周表面上的负极加固层。

说明书

固态电解电容器

[0001] 相关申请的交叉参考

[0002] 本申请要求于2008年12月8日向韩国知识产权局提交的第10-2008-0123993号韩国专利申请的权益，其公开的内容通过引证结合于此。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种固态电解电容器；并且更具体地，涉及一种能够提高电容的固态电解电容器，而电容的提高是通过利用在位于模制单元底面一侧的正极端子上注射模制(molding)材料以使电容器元件与正极端子隔离来追求制造小型化电容器的同时，将电容器元件的容积效率最大化来实现的。

背景技术

[0004] 通常，固态电解电容器是用于阻断DC而使AC通过并且存储电能的电子部件中的一种。已经制造出了作为代表性的固态电解电容器的钽电容器。

[0005] 钽电容器用于额定电压的使用范围较窄的应用电路，以及用于一般的工业设备，并且具体地，经常用于减少具有较差频率特性的电路或便携式通信设备的噪声。

[0006] 这样的电容器基本上是通过在钽元件的中央部分或除了中央部分以外的位置处插入引线、或将插入的引线弯曲到钽元件的外部来制造的。

[0007] 此外，作为一种将引线框组装至钽元件的方法，使用了这样的方法，在该方法中，通过点焊正极(+)引线和正极(+)引线框而引出正极端子，并通过模制封装后形成的正极和负极来引出电极端子。

[0008] 图1和图2是示出了传统固态电解电容器的视图，其中，图1是示出了传统固态电解电容器的透视图，而图2是示出了传统电解电容器的截面图。

[0009] 如图所示，传统的固态电解电容器10包括：电容器元件11，由电解质粉末制成，用于确定电容器的电容和特性；正极引线框13和负极引线框14，连接至电容器元件11，以易于安装至PCB(印刷电路板)；环氧树脂(epoxy)壳体15，以环氧树脂模制，用于保护电容器元件11不受外部环境影响并形成电容器元件11的形状。

[0010] 此时，电容器元件11包括棒形正极导线12，其在一侧以预定长度突出。

[0011] 同时，正极导线12包括压力面12a，其具有平钽的外表面，以增加与正极引线框13的接触比(contact ratio)，并防止在焊接过程中左右晃动。

[0012] 本文中，用于制造电容器元件11的方法包括以下步骤：在压制工艺中使电介质粉末(dielectric powder)形成为长方体形后对其进行烧结；通过形成工艺在外表面上形成电介质氧化膜；以及将其浸入硝酸锰的水溶液中，以通过热解在外表面上形成由固体电解质形成的二氧化锰层。

[0013] 用于将正极引线框13和负极引线框14连接至如此制成的电容器元件11的工艺包括以下步骤：通过在以预定长度突出在电容器元件11一侧的棒形正极导线12的压力表面12a上焊接板形正极引线框13来引出正极端子，以及通过涂覆在电容器元件11外表面上的导电粘合剂的介质或负极引线框14引出负极端子。

[0014] 此外，通过在覆层(cladding)工艺中以环氧树脂模制电连接至正极引线框13和负极引线框14的电容器元件11而形成环氧树脂壳体15之后的最终标识工艺来完成电容器的制造。

[0015] 如此制造的传统固态电解电容器10具有以下问题：由于电容器元件11所占的容积对包括环氧树脂壳体15的整个容积的效率的急剧劣化，导致了电容量减小以及阻抗增加。

发明内容

[0016] 提出本发明是为了克服上述问题，因此，本发明的一个目的在于提供一种固态电解电容器，该电解电容器能够利用通过形成在正极端子上的模制注射空间来使电容器元件与正极端子隔离而最大化电容器元件的容积效率。

[0017] 根据本发明实现该目的的一个方面，提供了一种固态电解电容器，包括：电容器元件，内部具有正极性，且一端插入有正极导线，同时外表面包围有负极层；负极端子，通过置于电容器元件下部一侧而电连接至电容器元件；正极端子，在顶面上包含模制注射空间，并通过置于电容器元件下部的另一侧而电连接至正极导线；以及模制单元，包裹电容器元件的外部，以及形成所述成形单元以暴露正极端子和负极端子的底面。

[0018] 主要由导电环氧树脂制成的膜式(film-type)固定构件紧密连接至电容器元件的底面，而模制单元以分别将电容器元件和负极端子紧密粘合至固定构件的顶面和底面的状态形成，以包裹包含固定构件的电容器元件。

[0019] 通过将其另一端连接至电容器元件而将其一段暴露在电容器元件外部的正极导线被电接合至电连接于正极端子的加固材料。

[0020] 正极导线和加固材料可以通过激光焊接来接合。

[0021] 当在通过诸如环氧树脂的模制材料包裹电容器材料的外部四周表面的同时使模制单元模制时，将模制材料注射到正极端子上部的模制注射空间中，以使电容器元件与正极端子相隔离。

[0022] 电容器元件包括负极层和位于外部四周表面的负极加固层，负极层以由氧化钽的氧化膜形成的绝缘层和由二氧化锰(MnO2)形成的固态电解质层形成在电容器元件表面上，负极加固层进一步通过在负极层的外部四周表面上顺序涂覆碳和银(Ag)的膏剂而形成。

[0023] 此外，电容器元件通过导电膏剂电连接至负极端子，并且导电膏剂主要由银(Ag)膏剂制成。

[0024] 同时，根据本发明实现该目的的另一个方面，提供了一种固态电解电容器，包括：电容器元件，内部具有正极性，且一端插入有正极导线，同时外表面包围有负极层；负极端子，置于电容器元件下部的一侧，并通过导电膏剂电连接至电容器元件，越接近所述电容器元件的内部，所述导电膏剂涂覆得越厚；正极端子，通过置于电容器元件下部的另一侧，所述正极端子电连接至插入电容器元件的一端的正极导线；以及模制单元，包裹电容器元件的外部，以及形成所述成形单元以暴露正极端子和负极端子的底面。

附图说明

[0025] 本发明构思的这些和/或其他方面和优点将通过结合附图对实施例的描述而变得显而易见并更易于理解，附图中：

[0026] 图1是示出了传统固态电解电容器的透视图；

[0027] 图2是示出了传统固态电解电容器的截面图；

[0028] 图3是示出了根据本发明一个实施例的固态电解电容器的截面图；以及[0029] 图4是示出了根据本发明另一实施例的固态电解电容器的截面图。

具体实施方式

[0030] 通过下述参照示出本发明优选实施例的附图的详细描述，可以清楚地理解关于用于根据本发明的固态电解电容器目的的技术构造的操作效果的内容。

[0031] 首先，图3是示出了根据本发明的实施例的固态电解电容器的截面图。

[0032] 如图所示，根据本发明的实施例的固态电解电容器100包括：电容器元件110，在其一端表面处与正极导线111连接；模制单元150，包裹电容器元件110；以及正极端子120和负极端子130，形成在模制单元150下部的两侧，暴露出它们的底面。

[0033] 电容器元件110形成为长方体形，与正极导线111连接从而暴露出正极导线111的一端，而负极层(图中未示出)形成在具有正极性的钽片(tantalum pellet)外表面上。

[0034] 此时，电容器元件110由在钽片外表面上具有电介质氧化膜(Ta2O5)的电介质元件形成，所述钽片的制造过程包括：将钽粉末与粘合剂混合；将它们压成长方体形；以及在高温和高振条件下对其进行烧结。

[0035] 除了钽(Ta)之外，电容器元件110还可以通过烧结诸如氧化铌(Nb)的材料制成。

[0036] 形成在电容器元件110外表面的负极层将具有正极性的钽片变为负极，其中，具有负极性的二氧化锰(MnO2)层的负极层是通过将形成有作为绝缘层的电介质氧化膜的钽片浸入到硝酸锰溶液中，以硝酸锰溶液涂覆其外表面，并对其进行烧结而形成的。

[0037] 另外，可以通过在负极层外部顺序地涂碳和银的膏剂来进一步提供负极加固层，其中，负极加固层可以通过改善负极层极性的导电率来促进与负极层接触的负极端子130的进行双极性传输的电连接。

[0038] 本文中，附图中省略了负极层和负极加固层的图示和参考标号，这是因为上述部件被认为是即使在制造根据本发明的固态电解电容器的电容器元件的过程中没有附图中的说明，也可以被本领域技术人员充分理解的公知技术。

[0039] 同时，负极端子130紧密连接至电容器元件110的底面，其中，负极端子130通过诸如银(Ag)的膏剂的导电膏剂140电连接至电容器元件110。

[0040] 除了Ag之外，导电膏剂140可以由诸如Au、Pd、Ag、Ni和Cu的具有粘性的导电膏剂制成，并且导电膏剂被涂覆在电容器元件110的底表面的一部分上，以通过诸如烘干、固化和焙烧工艺使其具有足够的硬度和粘合强度。

[0041] 此时，可以以大约30～300℃范围内的温度使导电膏剂140固化。

[0042] 此外，由导电材料制成的固定构件160夹在电容器元件110和负极端子130之间。固定构件160通过形成为薄膜状来加固负极端子130至涂覆有导电膏剂140的电容器元件
110底表面的粘合力，并且可以形成为与导电膏剂140具有基本相同的面积。

[0043] 固定构件160主要由具有高化学和机械亲和力的导电环氧树脂制成，此外，其还可以由钢或膏状材料制成。

[0044] 此外，应用至本实施例的固态电解电容器100的正极端子120电连接至正极导线111，而该正极导线连接至电容器元件110，从而其一端突出。

[0045] 正极端子120和正极导线111通过垂直连接在正极端子120上的加固材料170相连接，并且正极导线111的突出端与加固材料170的前端接触，以通过焊接(尤其是激光焊接)进行接合。

[0046] 此时，在接合至正极导线111的突出端的加固材料170的前端处形成凹槽(图中未示出)，以使正极导线111易于与加固材料170接触。

[0047] 正极材料120通过蚀刻或压制而在垂直连接加固材料170的部分(即，电容器元件110内的台阶(step)部分)内部具有模制注射空间180。

[0048] 通过在电容器元件110的底面和正极端子120的顶面之间形成分隔空间，并将用于包裹电容器元件110外部的模制材料注入到该分隔空间中，模制注射空间180可以防止由于外表面具有负极性的电容器元件110与正极端子120之间接触而造成的短路。

[0049] 换言之，由于可以通过模制注射空间180而避免电容器元件110和正极端子120之间的短路，因此，延伸了电容器元件110的正极导线111的连接侧面端，该延伸是通过将该连接侧面端扩展至除了用于连接正极导线111和加固材料170的最小区域以外的正极端子120的上部点(upper spot)实现的，因此提高了电容器元件110的容积效率。

[0050] 因此，可以制造相比于上述传统固态电解电容器具有提高了超过约20％的电容的电容器。

[0051] 当正极端子120和负极端子130分别连接至电容器元件110的底面时，形成用于包裹电容器元件110外部四周表面的模制单元150，暴露出正极端子120和负极端子130的底面。

[0052] 模制单元150通过包裹电容器元件110的外部四周表面以及除了连接至电容器元件110的正极导线111以及正极端子120和负极端子130暴露在外部的底面以外的部分而保护电容器元件110不受外部环境的影响，并且所述模制单元主要由环氧树脂材料制成。

[0053] 当在电容器元件110的圆周表面上形成模制单元150时，可以使用环氧树脂而通过一个单位的电容器元件110来形成模制单元150，并且可以在以相同间隔排列多个电容器元件110之后一同形成模制单元150。

[0054] 接下来，图4是示出了根据本发明另一实施例的固态电解电容器的截面图。

[0055] 如图所示，与上述实施例一样，根据本实施例的固态电解电容器包括：电容器元件110，在其一端表面处与正极导线111连接；模制单元150，包裹电容器元件110；以及正极端子120和负极端子130，形成在模制单元150下部的两侧，暴露出其底面。

[0056] 此时，当在电容器元件110和负极端子130之间夹置导电膏剂140以使它们电连接时，从外部越接近电容器元件110的内部，导电膏剂140就涂覆得越厚。

[0057] 即，当通过控制导电膏剂140的涂覆厚度而使电容器元件110的正极导线111的连接端侧面向上方倾斜时，在电容器元件110和正极端子120之间形成模制注射空间180。

[0058] 因此，与上述实施例的固态电解电容器一样，本实施例的固态电解电容器也可以通过在电容器元件110的底面和正极端子120的顶面之间形成分隔空间、并将用于包裹电容器元件110外部的模制材料注入到该分隔空间中而防止由于外表面具有负极性的电容器元件110与正极端子120之间接触而造成的短路。

[0059] 换言之，由于可以通过模制注射空间180而避免电容器元件110和正极端子120之间的短路，因此，延伸了电容器元件110的正极导线111的连接侧面端，该延伸是通过将该连接侧面端扩展至除了用于连接正极导线111和加固材料170的最小区域以外的正极端子120的上部点实现的，从而与上述实施例一样提高了电容器元件110的容积效率和电容。

[0060] 本文中，由于除了涂覆在电容器元件110上的导电膏剂140的构造以外，本实施例的固态电解电容器的技术构造与上述实施例的固态电解电容器的构造相同，因此，省略了对重叠(overlapping)技术构造的详细描述。

[0061] 如上所述，通过在正极端子和电容器元件底面之间形成用于电隔离的模制注射空间，来使电容器元件的体积达到正极端子的上部位置点，根据本发明的固态电解电容器可以使容积效率最大化，并可以在将电容器尺寸最小化的同时获得提高电容量的操作效果。

[0062] 如上所述，尽管已经示出并描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不背离本发明构思的原理和精神的条件下，可以对这些实施例进行替换、改进和改变，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。