本發(fā)明涉及電解電容器領(lǐng)域，尤其涉及用于低ESR電解電容器的使用載線的多路引線。

背景技術(shù)：

固體電解電容器(例如，鉭電容器)對電子電路的微型化做出了重要貢獻，并已經(jīng)使得這種電路能在極端環(huán)境中使用。典型的固體電解電容器的陽極包括多孔陽極體，帶有延伸出陽極體的陽極引線并且連接至電容器的陽極端子。通過首先將鉭粉末壓制為壓片，然后將其燒結(jié)以在單個粉末顆粒之間形成熔融連接，從而形成陽極。許多傳統(tǒng)的固體電解電容器的問題是粒度較小的鉭顆粒會減小陽極體和陽極引線之間的體積接觸。事實上，很難在陽極引線和粉末顆粒之間找到許多接觸點。當(dāng)陽極體和陽極引線之間的接觸面積減小時，陽極引線和陽極接觸位置的電阻相應(yīng)地增加。該增加的等效串聯(lián)電阻(ESR)造成電容器的電性能降低。使用具有增大直徑的陽極引線或使用多路陽極引線可以用來降低ESR。然而，由于增大了陽極引線的直徑，陽極引線的內(nèi)阻也增加了，內(nèi)阻的這種增加會抵消ESR的任何改善(降低)，這被視為增加陽極體和陽極引線之間的接觸點的結(jié)果。此外，增加陽極引線的直徑增加了將陽極引線電阻焊接或激光焊接至引線框的陽極端子部分所需的能量。

因此，目前需要改進的固體電解電容器，所述改進的固體電解電容器平衡了在陽極體和兩個或多個陽極引線之間增加接觸點所獲得的優(yōu)點，而沒有隨著引線直徑的增加而增加陽極引線電阻的不利影響，從而通過獲得超低的ESR水平，大幅提高電容器的電性能。當(dāng)可以獲得這種平衡時，還需要最大限度地減少將陽極引線電連接至陽極端子所需的能量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了一種固體電解電容器，包括電容器元件、第一陽極引線、第二陽極引線和載線。電容器元件包括燒結(jié)的多孔陽極體；覆蓋在燒結(jié)的多孔陽極體上的介電層；和覆蓋在介電層上并包括固體電解質(zhì)的陰極。此外，第一陽極引線具有設(shè)置在燒結(jié)的多孔陽極體內(nèi)的嵌入部分和在x方向從燒結(jié)的多孔陽極體的表面縱向延伸的外部部分。同樣地，第二陽極引線具有設(shè)置在燒結(jié)的多孔陽極體內(nèi)的嵌入部分和在x方向從燒結(jié)的多孔陽極體的表面縱向延伸的外部部分。同時，載線設(shè)置在燒結(jié)的多孔陽極體的外部。載線的第一部分連接至第一陽極引線的外部部分和第二陽極引線的外部部分，載線的第二部分在x方向遠離燒結(jié)的多孔陽極體的表面縱向地延伸。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，公開了一種用于形成固體電解電容器的方法。所述方法包括將第一陽極引線和第二陽極引線設(shè)置在由閥金屬組合物形成的粉末中，其中第一陽極引線包括位于多孔陽極體內(nèi)的嵌入部分和在x方向從多孔陽極體的表面縱向延伸的外部部分，并且其中第二陽極引線包括位于多孔陽極體內(nèi)的嵌入部分和在縱向從多孔陽極體的表面延伸的外部部分；壓緊第一陽極引線的嵌入部分和第二陽極引線的嵌入部分周圍的粉末；燒結(jié)壓緊的粉末以形成燒結(jié)的多孔陽極體；以及將載線設(shè)置在燒結(jié)的多孔陽極體的外部，其中載線包括第一部分和第二部分。所述方法還包括將載線的第一部分連接至第一陽極引線和第二陽極引線；以及將載線的第二部分連接至陽極端子，以在載線的第二部分和陽極端子之間形成電連接，此外，其中載線的第二部分在x方向遠離燒結(jié)的多孔陽極體的表面縱向地延伸。

本發(fā)明的其它特征和方面將在下面進行更詳細地闡述。

附圖說明

在說明書的剩余部分，包括參考的附圖，更具體地闡述了包括了對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是本發(fā)明的最佳方式的全部和可實施公開，其中：

圖1是本發(fā)明的電解電容器的一個實施例的頂視圖；

圖2是本發(fā)明的電解電容器的另一個實施例的頂視圖；

圖3是本發(fā)明的電解電容器的另外的實施例的頂視圖；

圖4是本發(fā)明的電解電容器的又一個實施例的頂視圖；

圖5是本發(fā)明的電解電容器的再一個實施例的頂視圖；

圖6是本發(fā)明的電解電容器的再多一個實施例的頂視圖；

圖7是本發(fā)明的電解電容器的進一步的實施例的頂視圖；

圖8是本發(fā)明的電解電容器的另一個實施例的頂視圖；

圖9是本發(fā)明的電解電容器的另外的實施例的頂視圖；

圖10是本發(fā)明的電解電容器的又一個實施例的頂視圖；

圖11是本發(fā)明的電解電容器的再一個實施例的頂視圖；

圖12是本發(fā)明的電解電容器的再多一個實施例的頂視圖；

圖13是本發(fā)明的電解電容器的另一個實施例的頂視圖；

圖14是本發(fā)明的電解電容器的另外的實施例的頂視圖；

圖15是本發(fā)明的電解電容器的又一個實施例的頂視圖；

圖16是本發(fā)明的電解電容器的一個實施例的透視圖；

圖17是本發(fā)明的電解電容器的另一個實施例的透視圖；以及

圖18是本發(fā)明的電解電容器的一個實施例的頂部透視圖。

在本說明書和附圖中重復(fù)使用的附圖標記用來表示本發(fā)明相同或相似的特征或元件。

具體實施方式

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是本討論僅僅是示例性實施例的描述，而非旨在限制本發(fā)明的廣泛方面。

一般而言，本發(fā)明涉及一種包括電容器元件的固體電解電容器，所述電容器元件包括燒結(jié)的多孔陽極體，覆蓋在燒結(jié)的多孔陽極體上的介電層和覆蓋在介電層上并包括固體電解質(zhì)的陰極。電容器還包括第一陽極引線和第二陽極引線。第一陽極引線和第二陽極引線每個都具有設(shè)置于多孔陽極體內(nèi)的嵌入部分和在縱向從多孔陽極體的表面延伸的外部部分。電容器還包括設(shè)置在燒結(jié)的多孔陽極體外部的載線，其中載線的第一部分連接至第一陽極引線的外部部分和第二陽極引線的外部部分，其中載線的第二部分在x方向遠離燒結(jié)的多孔陽極體的表面縱向地延伸。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)與單個陽極引線嵌入在陽極體內(nèi)相比時，由于陽極引線材料和陽極體之間增加的接觸點，使用嵌入在陽極體內(nèi)的兩個或多個陽極引線可以減小生成的電容器的ESR。此外，載線的特殊布置可以進一步減小生成的電容器的ESR，其中載線的第一部分設(shè)置在第一和第二陽極引線的外部部分之間并且連接至第一和第二陽極引線的外部部分。此外，通過限制來自第一陽極引線和第二陽極引線的總內(nèi)電阻，使用載線可以進一步減小ESR，其中載線的第二部分的直徑小于第一陽極引線的直徑和第二陽極引線的直徑。此外，載線有助于減小將陽極體電連接至陽極端子所需的能量。

此外，第一陽極引線和第二陽極引線的嵌入部分的特殊布置可以減小生成的電容器的漏電流(DCL)。例如，在一個具體的實施例中，第一陽極引線的嵌入部分的一部分，第二陽極引線的嵌入部分的一部分或兩者可以是壓平的或縮緊的，這可以減小生成的電容器的DCL。此外，在例如陽極氧化和陰極形成的化學(xué)工藝過程中，使用直徑比第一陽極引線和第二陽極的直徑更小的載線來承載陽極可以減少材料的成本，因為載線的一部分最后可從所述電容器本身剪裁掉，并且不需要作為最終的電容器產(chǎn)品的部件。

現(xiàn)在將更詳細地描述本發(fā)明的各個實施例。

I.電容器元件

本發(fā)明的電容器元件包括陽極、介電層、陰極以及可選的附加層，它們中的每一個都將在下面進行更詳細地描述。

A.陽極

本發(fā)明電容器的多孔陽極體通?？捎砷y金屬組合物形成，其中閥金屬組合物具有高的荷質(zhì)比，例如約2,000μF*V/g或更高，在一些實施例中，約5,000μF*V/g或更高，在一些實施例中，約10,000μF*V/g或更高。例如，這種粉末可具有約10,000至約600,000μF*V/g的荷質(zhì)比，在一些實施例中約40,000至約500,000μF*V/g，在一些實施例中約70,000至約400,000μF*V/g，在一些實施例中約100,000至約350,000μF*V/g，并且在一些實施例中約150,000至約300,000μF*V/g。如本領(lǐng)域已知的，荷質(zhì)比可通過將電容與所采用的陽極氧化電壓相乘，然后用這個乘積除以陽極氧化電極體的重量來確定。

閥金屬組合物包含閥金屬(即，能夠被氧化的金屬)或基于閥金屬的化合物，例如鉭、鈮、鋁、鉿、鈦，以及它們的合金、它們的氧化物、它們的氮化物等。例如，閥金屬組合物可包含鈮的導(dǎo)電氧化物，例如氧化鈮，其中鈮與氧的原子比為1:1.0±1.0，在一些實施例中為1:1.0±0.3，在一些實施例中為1:1.0±0.1，并且在一些實施例中為1:1.0±0.05。例如，氧化鈮可為NbO_0.7、NbO_1.0、NbO_1.1和NbO₂。在優(yōu)選的實施例中，組合物包含NbO_1.0，其是一種即使在高溫?zé)Y(jié)之后仍可保持化學(xué)穩(wěn)定性的導(dǎo)電氧化鈮。這種閥金屬氧化物的實例在Fife的第6,322,912號美國專利中、Fife等人的第6,391,275號美國專利中、Fife等人的第6,416,730號美國專利中、Fife的第6,527,937號美國專利中、Kimmel等人的第6,576,099號美國專利中、Fife等人的第6,592,740號美國專利中、Kimmel等人的第6,639,787號美國專利中、Kimmel等人的第7,220,397號美國專利中以及Schnitter的第2005/0019581號美國專利申請公開中、Schnitter等人的第2005/0103638號美國專利申請公開中、Thomas等人的第2005/0013765號美國專利申請公開中均有描述，對于所有目的所有這些都通過引用全部并入本申請中。

為了形成陽極，通常使用閥金屬組合物的粉末。粉末可包含例如球狀的、有角的、片狀的等任何各種形狀的顆粒及其混合物。尤其合適的粉末為可從Cabot公司購買的鉭粉末。(例如，C255薄片狀粉末、TU4D薄片狀/球狀粉末等)和可從H.C.Starck購買的鉭粉末(例如，NH175球狀粉末)。雖然不是必需的，粉末可以使用本領(lǐng)域中已知的任何技術(shù)，例如通過熱處理來團聚。在將粉末形成陽極形狀之前，可選地也可以將其與粘合劑和/或潤滑劑混合，以確保當(dāng)顆粒被壓制形成陽極體時，顆粒能充分地彼此粘附在一起。然后使用任何傳統(tǒng)的粉末壓緊裝置將生成的粉末壓緊以形成壓片。例如，可以使用包含單模具和一個或多個模沖的單站式壓實壓力機的壓模。或者，可以使用砧座型壓模，所述砧座型壓模僅采用模具和單個下模沖。單站壓模的幾個基本類型是可用的，例如具有不同功能的凸輪壓力機、肘桿壓力機/肘板壓力機和偏心/曲柄壓力機，例如可以是單動、雙動、浮動模、可移動板、對置柱塞、螺旋、沖擊、熱壓、壓印或精整壓力機。

無論其具體組成如何，例如，參照圖1，正如將在下面更詳細地討論的，圍繞至少第一陽極引線59的嵌入部分60和第二陽極引線62的嵌入部分63的周圍壓緊粉末，以使第一陽極引線59的外部部分61和第二陽極引線62的外部部分64從壓緊的多孔陽極體3延伸出來。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以圍繞多于兩根陽極引線的壓緊粉末，例如3根陽極引線、4根陽極引線、5根陽極引線或更多。在一個具體的實施例中，可以使用包括模具的壓模，所述模具具有兩個或多個部分(例如，上部和下部部分)。在使用過程中，模具的各部分可彼此相鄰放置，以使它們的壁基本上對齊以形成具有陽極所需形狀的模腔。在將一定量的粉末裝填至模腔之前、期間和/或之后，第一陽極引線59的嵌入部分60和第二陽極引線62的嵌入部分63可嵌入在所述模腔中。模具可以限定單個或多個狹槽，所述狹槽能夠插入陽極引線。在用粉末填充模具并將第一陽極引線和第二陽極引線嵌入模具中之后，可將模腔封閉并且經(jīng)受沖頭的壓縮力。通常，在一個方向上施加壓縮力，即與第一陽極引線的長度方向(其在縱向軸的方向延伸(即，圖1-18中的Z軸))大體平行或大體垂直的方向。這迫使顆粒與第一陽極引線和第二陽極引線緊密接觸，以產(chǎn)生堅固的引線-粉末結(jié)合。

在沖壓之后，通過將壓片在真空環(huán)境下以一定溫度(例如，約150℃至約500℃)加熱幾分鐘可去除任何粘合劑/滑潤劑?；蛘?，還可通過將壓片與水溶液接觸來去除粘合劑/滑潤劑，例如在Bishop等人的第6,197,252號美國專利中所描述的，對于所有目的其通過引用全部并入本文。此后，將多孔陽極體燒結(jié)以形成多孔的整塊。通常以約1200℃至約2000℃的溫度，在一些實施例中為約1300℃至約1900℃的溫度，在一些實施例中為約1500℃至約1800℃的溫度，燒結(jié)壓片約5分鐘至約100分鐘的時間，在一些實施例中，燒結(jié)壓片約30分鐘至約60分鐘的時間。如果需要，燒結(jié)在限制氧原子轉(zhuǎn)移至陽極的氣氛中中進行。例如，燒結(jié)可在還原性氣氛中進行，例如在真空、惰性氣體、氫氣等氣氛中。還原性氣氛的壓力可為約10托至約2000托，在一些實施例中可為約100托至約1000托，并且在一些實施例中可為約100托至約930托。也可使用氫氣和其它氣體(例如，氬氣或氮氣)的混合物。

在圖1-18中示出的具體的實施例中，燒結(jié)的多孔陽極體33的形狀為正方形或矩形壓片。然而，除了具有正方形或矩形的形狀之外，陽極可為立方體、圓柱形、圓形或任何其它幾何形狀。陽極也可以是“有凹槽的”，因為其可包含一個或多個凹溝、凹槽、凹陷或缺口，以增大面積與體積比來最小化ESR和延長電容器的頻率響應(yīng)。在Webber等人的第6,191,936號美國專利中、Maeda等人的第5,949,639號美國專利中、Bourgault等人的第3,345,545號美國專利中以及Hahn等人的第2005/0270725號美國專利申請公開中都描述了這種“有凹槽的”陽極，對于所有目的所有這些都通過引用全部并入本申請中。

參考圖1-18，如下面更詳細地討論的，本公開的各種電容器可包括多孔陽極體33與至少一根載線65，所述多孔陽極體33至少包括如上討論的第一陽極引線59和第二陽極引線62。如圖16-17所示，多孔陽極體33(以及由其形成的電容器元件)可具有前表面74、后表面75、上表面76、下表面77、第一側(cè)表面78和第二側(cè)表面79。參考圖1和圖16-17，多孔陽極體33還可以具有寬度W₅、長度L₁和高度H₁，寬度W₅(例如)可以是指沿著x方向的前表面74的寬度，長度L₁(例如)可以是指在z方向的第一側(cè)表面78或第二側(cè)表面79的長度，高度H₁(例如)可以是指沿著y方向的前表面36的高度或厚度。多孔陽極體33的前表面74的寬度W₅可為約0.5毫米至約6毫米，例如為約0.75毫米至約5毫米，例如為約1毫米至約4毫米。此外，第一側(cè)表面78或第二側(cè)表面79在z方向的長度L₁可為約0.25毫米至約5毫米，例如為約0.5毫米至約4毫米，例如為約0.75毫米至約3毫米。此外，多孔陽極體33的前表面74在y方向的高度H₁可為約0.2毫米至約4毫米，例如為約0.4毫米至約3毫米，例如為約0.6毫米至約2毫米。

B.電介質(zhì)

盡管未示出，應(yīng)當(dāng)理解，電介質(zhì)覆蓋在多孔陽極體上或涂敷在多孔陽極體上。電介質(zhì)可通過陽極上氧化(“陽極氧化”)燒結(jié)的陽極來形成，因此介電層在陽極體之上和/或之內(nèi)形成。例如，鉭(Ta)陽極體可陽極氧化為五氧化二鉭(Ta₂O₅)。通常，通過初始時向陽極體涂覆溶液來進行陽極氧化，例如通過將陽極體浸入至電解質(zhì)中。通常使用溶劑，例如水(例如去離子水)。為了提高離子導(dǎo)電性，可使用能夠在溶劑中離解以形成離子的化合物。這種化合物的實例包括(例如)酸，例如下面關(guān)于電解質(zhì)的描述。例如，酸(例如，磷酸)占陽極氧化溶液的約0.01wt.％至約5wt.％，在一些實施例中為約0.05wt.％至約0.8wt.％，并且在一些實施例中為約0.1wt.％至約0.5wt.％。如果需要，也可以使用酸的混合物。

電流流經(jīng)陽極氧化溶液以形成介電層。形成電壓的值控制介電層的厚度。例如，可將電源最初設(shè)置在恒電流模式，直至達到所需的電壓。此后，可將電源切換至恒電位模式，以確保在陽極體的整個表面上形成期望的介電層厚度。當(dāng)然，也可使用其它已知方法，例如脈沖電位法或階躍恒電位法。發(fā)生陽極氧化的電壓的范圍通常為約4至約250V，在一些實施例中為約9至約200V，并且在一些實施例中為約20至約150V。在氧化期間，陽極氧化溶液可以保持在升高的溫度，諸如約30℃或更高，在一些實施例中為約40℃至約200℃，并且在一些實施例中為約50℃至約100℃。陽極氧化還可在環(huán)境溫度或低于環(huán)境溫度時進行。生成的介電層可在陽極體的表面上或其孔隙內(nèi)形成。

C.固體電解質(zhì)

電容器元件還包含充當(dāng)電容器陰極的固體電解質(zhì)。例如，可通過硝酸錳(Mn(NO₃)₂)的熱解形成二氧化錳固體電解質(zhì)。這種技術(shù)例如在Sturmer等人的第4,945,452號美國專利中有所描述，對于所有目的其通過引用全部并入本申請中。

或者，固體電解質(zhì)可由一種或多種導(dǎo)電聚合物層形成。在此使用的導(dǎo)電聚合物可為π共軛的，并且在氧化或還原后具有導(dǎo)電性，例如在氧化之后具有至少約1μS cm^-1的電導(dǎo)率。這種π共軛的導(dǎo)電聚合物的實例包括例如聚雜環(huán)類(例如，聚吡咯類、聚噻吩類、聚苯胺類等)、聚乙炔類、聚對亞苯基類、聚苯酚鹽類(polyphenolates)等。尤其適用的導(dǎo)電聚合物是具有下述結(jié)構(gòu)通式的取代聚噻吩類：

其中，

T為O或S；

D為任選取代的C₁至C₅烯烴基(例如，甲烯基、乙烯基、正丙烯基、正丁烯基、正戊烯基等)；

R₇為線性的或支鏈的任選取代的C₁至C₁₈烷基(例如，甲基、乙基、正丙基或異丙基、正丁基、異丁基、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)；任選取代的C₅至C₁₂環(huán)烷基(例如，環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基、環(huán)辛基、環(huán)壬基、環(huán)癸基等)；任選取代的C₆至C₁₄芳基(例如苯基、萘基等)；任選取代的C₇至C₁₈芳烷基(例如，芐基、鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基、2,3-二甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6二甲苯基、3,4-二甲苯基、3,5-二甲苯基、三甲苯基等)；任選取代的C₁至C₄羥烷基或羥基；以及

q為0至8的整數(shù)，在一些實施例中為0至2的整數(shù)，并且在一個實施例中為0；且

n為2至5,000，在一些實施例中為4至2,000，并且在一些實施例中為5至1,000。用于基團“D”或“R7”的取代基的實例包括，例如烷基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、鹵素、醚、硫醚、二硫化物、亞砜、砜、磺酸酯、氨基、醛、酮、羧酸酯、羧酸、碳酸酯、羧酸酯、氰基、烷基硅烷和烷氧基硅烷基、羧酰胺基等。

特別合適的噻吩聚合物是其中“D”為任選取代的C₂至C₃烯烴基的那些。例如，聚合物可為具有下述結(jié)構(gòu)通式的任選取代的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)：

用于形成例如上述的導(dǎo)電聚合物的方法在本領(lǐng)域是公知的。例如，Merker等人的第6,987,663號美國專利描述了用于由單體前體形成取代的聚噻吩的各種工藝，對于所有目的其通過引用全部并入本申請中。例如，單體前體可具有以下結(jié)構(gòu)：

其中，

T、D、R₇和q的定義如上文所述。特別合適的噻吩單體是其中“D”為任選取代的C₂至C₃烯烴基的那些。例如，可使用具有下面結(jié)構(gòu)通式的任選取代的3,4-烯烴基二氧噻吩類：

其中，R₇和q如在上面定義的。在一個具體的實施例中，“q”為0。3,4-乙烯基二氧噻吩的一種商業(yè)適用的實例是從Heraeus Clevios購買的名稱為Clevios^TM M的化合物。在Blohm等人的第5,111,327號美國專利和Groenendaal等人的第6,635,729號美國專利中還描述了其它合適的單體，對于所有目的所有這些都通過引用全部并入本申請中。也可以采用這些單體的衍生物，例如，上述單體的二聚物或三聚物。單體的高級分子衍生物(即，四聚物、五聚物等)也適用于本發(fā)明。所述衍生物可由相同或不同的單體單元組成，并且以純物質(zhì)形式使用以及以與另一種衍生物和/或與單體的混合物的形式使用。還可使用這些前體的氧化形式或還原形式。

噻吩單體可在氧化催化劑的存在下進行化學(xué)聚合。氧化催化劑通常包括過渡金屬陽離子，例如鐵(III)、銅(II)、鉻(VI)、鈰(IV)、錳(IV)、錳(VII)或者釕(III)陽離子等。也可以使用摻雜劑，以為導(dǎo)電聚合物提供過量的電荷并且穩(wěn)定聚合物的導(dǎo)電性。摻雜劑通常包括無機或有機陰離子，例如磺酸離子。在某些實施例中，在前體溶液中使用的氧化催化劑具有催化功能和摻雜功能，這是因為其包括陽離子(例如，過渡金屬)和陰離子(例如磺酸)。例如，氧化催化劑可以是包括鐵(III)陽離子的過渡金屬鹽，例如鹵化鐵(III)(例如，F(xiàn)eCl₃)，或其它無機酸的鐵(III)鹽，例如Fe(ClO₄)₃或Fe₂(SO₄)₃以及有機酸的鐵(III)鹽和含有有機基團的無機酸的鐵(III)鹽。具有有機基團的無機酸的鐵(III)鹽的實例包括例如C₁至C₂₀烷醇的硫酸單酯的鐵(III)鹽(例如，月桂基硫酸鐵(III)鹽)。同樣地，有機酸的鐵(III)鹽的實例包括例如C₁至C₂₀鏈烷基磺酸(例如，甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、丁烷磺酸或十二烷磺酸)的鐵(III)鹽；脂肪族全氟磺酸(例如，三氟甲磺酸、全氟丁烷磺酸或全氟辛烷磺酸)的鐵(III)鹽；脂肪族C₁至C₂₀羧酸(例如，2-乙基己基羧酸)的鐵(III)鹽；脂肪族全氟羧酸(例如，三氟乙酸或全氟辛烷磺酸)的鐵(III)鹽；可任選由C₁至C₂₀烷基取代的芳香族磺酸(例如，苯磺酸、鄰-甲苯磺酸、對-甲苯磺酸或十二烷基苯磺酸)的鐵(III)鹽；環(huán)烷烴磺酸(例如，樟腦磺酸)的鐵(III)鹽等。也可使用上述這些鐵(III)鹽的混合物。對甲苯磺酸鐵(III)、鄰甲苯磺酸鐵(III)及其混合物是特別合適的。一個商業(yè)適用的對甲苯磺酸鐵(III)的實例是從Heraeus Clevios購買的名稱為Clevios^TM C的化合物。

可以使用各種方法來形成導(dǎo)電聚合物層。在一個實施例中，相繼地或同時施加氧化催化劑和單體，使得在陽極部件原位發(fā)生聚合反應(yīng)?？墒褂冒ńz網(wǎng)印刷、浸漬、電泳涂覆和噴涂的合適的涂覆技術(shù)來形成導(dǎo)電聚合物涂層。作為實例，可將單體最初與氧化催化劑混合以形成前體溶液。一旦形成混合物，就可將它涂覆至陽極部件上，然后使其聚合，以便在表面上形成導(dǎo)電涂層?；蛘?，可相繼地施加氧化催化劑和單體。例如，在一個實施例中，將氧化催化劑溶解在有機溶劑(例如，丁醇)中，然后用作浸漬溶液。然后干燥陽極部件以去除其上的溶劑。此后，可將該陽極部件浸入至含有單體的溶液中。

通?？稍诩s-10℃至約250℃的溫度下進行聚合，在一些實施例中，為約0℃至約200℃，這取決于所使用的氧化劑和所需的反應(yīng)時間。例如，如上所述，在Biler的第7,515,396號美國專利中更詳細地描述了合適的聚合技術(shù)。在Sakata等人的第5,457,862號美國專利中、Sakata等人的第5,473,503號中美國專利中、Sakata等人的第5,729,428號美國專利中以及Kudoh等人的第5,812,367號美國專利中描述了用于涂覆這樣的導(dǎo)電涂層的其他方法，對于所有目的所有這些都通過引用全部并入本申請中。

除了原位涂覆之外，也可以以導(dǎo)電聚合物顆粒分散體的形式涂覆導(dǎo)電聚合物層。盡管顆粒尺寸可能變化，通常期望顆粒具有小直徑，以增加附著于陽極部件形成的表面積。例如，顆?？删哂屑s1納米至約500納米的平均直徑，在一些實施例中，為約5納米至約400納米，并且在一些實施例中，為約10納米至約300納米。顆粒的D₉₀值(直徑小于或等于D₉₀值的顆粒占所有固體顆粒的總體積的90％)可為約15微米或更小，在一些實施例中為約10微米或更小，并且在一些實施例中，為約1納米至約8微米?？墒褂靡阎募夹g(shù)，例如通過超速離心、激光衍射等來測定顆粒的直徑。

將導(dǎo)電聚合物形成為顆粒形式可通過使用單獨的反離子來抵消由取代聚噻吩所攜帶的正電荷來增強。在一些情況下，聚合物的結(jié)構(gòu)單元可具有正電荷和負電荷，其中正電荷位于主鏈上，負電荷任選地在諸如磺酸鹽或羧酸鹽基團的基團“R”的取代基上?？墒褂没鶊F“R”上任選存在的陰離子基團使主鏈的正電荷部分或完全飽和。整體來看，在這種情況下，聚噻吩類可以是陽離子、中性或甚至陰離子。然而，它們都被視為陽離子聚噻吩類，因為聚噻吩主鏈具有正電荷。

反離子可以是單體或聚合陰離子。聚合陰離子可為(例如)聚合羧酸(例如，聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚馬來酸等)的陰離子；聚合磺酸(例如，聚苯乙烯磺酸(“PSS”)、聚乙烯基磺酸等)的陰離子；等等。酸也可為共聚物，例如乙烯基羧酸和乙烯基磺酸與諸如丙烯酸酯和苯乙烯的其它可聚合單體的共聚物。同樣地，合適的單體陰離子包括，例如，C₁至C₂₀鏈烷磺酸(例如，十二烷磺酸)的陰離子；脂肪族全氟磺酸(例如，三氟甲磺酸，全氟丁烷磺酸或全氟辛烷磺酸)的陰離子；脂肪族C₁至C₂₀的羧酸(例如，2-乙基己基羧酸)的陰離子；脂肪族全氟羧酸(例如，三氟乙酸或全氟辛酸)的陰離子；可由C₁至C₂₀烷基任選取代的芳香族磺酸(例如，苯磺酸、鄰-甲苯磺酸、對-甲苯磺酸或十二烷基苯磺酸)的陰離子；環(huán)烷烴磺酸(例如，樟腦磺酸或四氟硼酸鹽、六氟磷酸鹽、高氯酸鹽、六氟銻酸鹽、六氟砷酸鹽或六氯銻酸鹽)的陰離子等。特別合適的反陰離子是聚合陰離子，例如聚合羧酸或磺酸(例如，聚苯乙烯磺酸(“PSS”))陰離子。這種聚合陰離子的分子量通常為約1,000至約2,000,000，在一些實施例中，為約2,000至約500,000。

當(dāng)使用時，在給定層中這種反離子與取代聚噻吩類的重量比通常為約0.5:1至約50:1，在一些實施例中為約1:1至約30:1，并且在一些實施例中為約2:1至約20:1。以上引用的重量比所提及的取代聚噻吩的重量是指假設(shè)在聚合期間發(fā)生完全轉(zhuǎn)化，所使用的單體的部分的重量。

所述分散體也可含有一種或多種粘合劑以進一步增強聚合物層的粘附性，也提高了顆粒在分散體中的穩(wěn)定性。粘合劑的性質(zhì)可以是有機的，例如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丁酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酰胺、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、醋酸乙烯酯/丙烯酸酯和乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚苯乙烯、聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚砜、三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂或纖維素。也可使用交聯(lián)劑，以提高粘合劑的粘附能力。這樣的交聯(lián)劑可包括例如，三聚氰胺化合物、掩蔽的異氰酸酯或功能性硅烷，如3-縮水甘油醚基丙基三烷氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷水解物或交聯(lián)聚合物，如聚氨酯、聚丙烯酸酯或聚烯烴。如本領(lǐng)域中已知的，其它成分也可包括在分散體中，例如分散劑(例如，水)、表面活性物質(zhì)等。

如果需要，可以重復(fù)一次或多次上述涂覆步驟，直至達到涂層的所需厚度。在一些實施例中，每次只形成相對薄的涂層。涂層的總目標厚度通?？扇Q于所需的電容器性能。通常，生成的導(dǎo)電聚合物涂層的厚度為約0.2微米至約50微米，在一些實施例中為約0.5微米至約20微米，并且在一些實施例中，為約1微米至約5微米。應(yīng)當(dāng)理解，涂層的厚度在陽極部件的所有位置不一定相同。然而，襯底上涂層的平均厚度通常在上述范圍內(nèi)。

可任選地修復(fù)(healed)導(dǎo)電聚合物層。在導(dǎo)電聚合物層的每次涂覆之后，可進行修復(fù)(healing)，或在整個涂層的涂覆之后，可進行修復(fù)(healing)。在一些實施例中，導(dǎo)電聚合物可通過將部件浸入電解質(zhì)溶液中，此后向溶液施加恒定電壓直至電流減小至預(yù)定水平進行修復(fù)(healed)。如果需要，可以在多個步驟中完成這樣的修復(fù)(healing)。例如，電解質(zhì)溶液可以是單體、催化劑和摻雜劑在醇溶劑(例如，乙醇)中的稀溶液。如果需要，也可以洗滌涂層，以去除各種副產(chǎn)物，過量試劑等。

D.附加層

雖然不需要，也可將外部聚合物涂層涂覆至陽極體并且覆蓋在固體電解質(zhì)上。外部聚合物涂層通常包含由預(yù)聚合導(dǎo)電性顆粒的分散體形成的一個或多個層，例如上面更詳細描述的。外部涂層能夠進一步滲透至電容器主體的邊緣區(qū)域，以增加電介質(zhì)的粘附力并且得到機械上更堅固的部件，這可減少等效串聯(lián)電阻和漏電流。由于通常旨在提高邊緣覆蓋度，而不是浸漬陽極體內(nèi)部的程度，在外部涂層中使用的顆粒通常具有比在固體電解質(zhì)的任何可選分散體中使用的那些顆粒更大的尺寸。例如，在外部聚合物涂層中使用的顆粒的平均尺寸與在固體電解質(zhì)的任何分散體中使用的顆粒的平均尺寸的比通常為約1.5至約30，在一些實施例中為約2至約20，并且在一些實施例中為約5至約15。例如，外部涂層的分散體中所使用的顆粒可具有約50納米至約500納米的平均尺寸，在一些實施例中，為約80納米至約250納米，并且在一些實施例中，為約100納米至約200納米。

如果需要，在外部聚合物涂層中也可使用交聯(lián)劑，以提高與固體電解質(zhì)的粘附程度。通常，在涂覆外部涂層中所用的分散體之前，涂覆交聯(lián)劑。例如，在Merker等人的第2007/0064376號美國專利公開中描述了合適的交聯(lián)劑，合適的交聯(lián)試劑包括例如胺類(例如二胺類、三胺類、低聚胺類和聚胺類等)；多價金屬陽離子，例如Mg、Al、Ca、Fe、Cr、Mn、Ba、Ti、Co、Ni、Cu、Ru、Ce或Zn的鹽或化合物、膦化合物、锍化合物等。特別合適的實例包括，例如，1,4-二氨基環(huán)己烷、1,4-雙(氨基甲基)環(huán)己烷、乙二胺、1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,12-十二烷二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基-1,4-丁二胺等及其混合物。

交聯(lián)劑通常可以從在25℃測定時pH為1至10的溶液或分散體中進行涂覆，在一些實施例中pH為2至7，在一些實施例中pH為3至6。可以使用酸性化合物來幫助達到期望的pH水平。用于交聯(lián)劑的溶劑或分散劑的實例包括水或有機溶劑，例如醇類、酮類、羧酸酯類等。可通過任何已知方法將交聯(lián)劑涂覆至電容器主體，例如旋轉(zhuǎn)涂布、浸漬、澆鑄、滴涂、噴涂、氣相沉積、濺射、升華、刮涂、涂裝或印刷(例如噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷或移印)。一旦涂覆，就可在聚合物分散體的涂覆之前，干燥交聯(lián)劑。然后，重復(fù)這一工藝直至達到期望的厚度。例如，整個外部聚合物涂層的總厚度范圍可為約1微米至約50微米，在一些實施例中為約2微米至約40微米，并且在一些實施例中為約5微米至約20微米，其中整個外部聚合物涂層包括所述交聯(lián)劑層和分散體層。

如果需要，電容器也可包含其它層。例如，可任選地在電介質(zhì)和固體電解質(zhì)之間形成保護涂層，例如由相對絕緣的樹脂材料(天然的或合成的)制成的保護涂層。這種材料可具有大于約10Ω·cm的電阻率，在一些實施例中大于約100Ω·cm，在一些實施例中大于約1,000Ω·cm，在一些實施例中大于約1×10⁵Ω·cm，并且在一些實施例中大于約1×10¹⁰Ω·cm的電阻率?？稍诒景l(fā)明中使用的一些樹脂材料包括但不限于聚氨酯、聚苯乙烯、不飽和或飽和脂肪酸酯(例如，甘油酯)等。例如，合適的脂肪酸酯包括但不限于月桂酸酯、肉豆蔻酸酯、棕櫚酸酯、硬脂酸酯、桐油酸酯、油酸酯、亞油酸酯、亞麻酸酯、油桐酸酯、蟲膠酸酯等。當(dāng)以相對復(fù)雜的組合來形成“干性油”時，發(fā)現(xiàn)這些脂肪酸酯特別有用，所述“干性油”使得生成的膜快速聚合成穩(wěn)定的層。這種干性油可包括單、二和/或三甘油酯，其具有分別帶有一、二和三個被酯化的脂肪?；鶜埢母视椭麈湣＠?，一些可使用的合適的干性油包括但不限于橄欖油、亞麻籽油、蓖麻油、桐油、豆油和蟲膠。在Fife等人的第6,674,635號美國專利中更詳細地描述了這些和其它保護涂層材料，對于所有目的其通過引用全部并入本申請中。

如果需要，也可分別使用碳層(例如，石墨)和銀層涂覆所述部件。例如，銀涂層可用作電容器的可焊性導(dǎo)體、接觸層和/或電荷收集器，并且碳涂層可限制銀涂層與固體電解質(zhì)的接觸。這種涂層可覆蓋一些或所有固體電解質(zhì)。

II.陽極引線組件

如以上所討論的，本發(fā)明的電解電容器可包括陽極組件，陽極組件可至少包括第一陽極引線、第二陽極引線和載線，然而應(yīng)當(dāng)理解，可使用任何合適數(shù)量的陽極引線和載線。第一陽極引線、第二陽極引線和任何附加的陽極引線可具有嵌入在多孔陽極體內(nèi)的嵌入部分和在縱向從其表面延伸的外部部分。此外，至少一個載線沒有嵌入在多孔陽極體內(nèi)，并且可具有連接至第一陽極引線、第二陽極引線和任何附加引線的外部部分的第一部分，同時載線的第二部分在x方向遠離燒結(jié)的多孔陽極體的表面縱向地延伸。第一陽極引線、第二陽極引線、任何附加陽極引線、載線和任何附加載線都可由任何導(dǎo)電材料構(gòu)成，例如鉭、鈮、鎳、鋁、鉿、鈦、不銹鋼等及其合金、氧化物和/或氮化物。在一個實施例中，陽極引線和載線可為鉭。在另一個實施例中，第一陽極引線和第二陽極引線可為鉭，而載線可為不銹鋼、鎳或其合金、銅或其合金、黃銅、錫黃銅、鎳銀、青銅、磷青銅、銅鎳合金、彈殼黃銅以及任何有助于減少陽極引線組件的成本的衍生物。在一個具體的實施例中，載線可由鎳鐵合金形成。

此外，第一和第二陽極引線可具有任何期望的截面形狀，例如圓形、橢圓形、正方形、矩形、三角形、梯形的、標準橢圓形、軌道橢圓形等或其組合。在一些實施例中，第一陽極引線和第二陽極引線可為圓形，其中第一陽極引線和第二陽極引線(和任何其它附加陽極引線)在x方向可分別具有寬度或直徑W₁和W₂(或在z方向的高度，未示出)，W₁和W₂范圍為約200微米至約800微米，例如為約300微米至約700微米，例如為約400微米至約600微米。此外，第一陽極引線和第二陽極引線的嵌入部分在x方向可由間隙或?qū)挾萕₃間隔開，其中間隙W₃可為約25微米至約400微米，例如為約50微米至約300微米，例如為約100微米至約250微米(參見圖1-5)。

在其它實施例中，雖然大多數(shù)的第一陽極引線、第二陽極引線和載線可為圓形并且具有上述尺寸的長度，第一陽極引線的嵌入部分的一部分和/或第二陽極引線的嵌入部分的一部分(例如，第一陽極引線和第二陽極引線的端部)可為橢圓形或矩形形狀，由于利用例如卷曲裝置或擠壓裝置，壓平、卷曲、壓縮或者其它方式改變第一陽極引線的嵌入部分和/或第二陽極引線的嵌入部分的形狀，使得壓平、卷曲、壓縮等的部分在x方向具有大于第一陽極引線的嵌入部分的剩余部分和第二陽極引線的嵌入部分的剩余部分的厚度或直徑。這種壓平、卷曲、壓縮等可減小最終電容器的DCL。此外，盡管不需要，這種壓平、卷曲、壓縮等的可實施到這樣的程度，使得被壓平、卷曲、壓縮等的第一陽極引線的嵌入部分和第二陽極引線的嵌入部分的部分彼此接觸，這樣在壓平、卷曲和壓縮等的部分之間沒有間隙(參見圖11-17)。在其他實施例中，在第一陽極引線的嵌入部分和第二陽極引線的嵌入部分的這種壓平、卷曲、壓縮等的部分之間存在間隙，其中可減小間隙或?qū)挾萕₃，使得其為約0.5微米至約200微米，例如為約1微米至約150微米，例如為約5微米至約125微米(參見圖6-10)。

此外，由于采用壓平、卷曲、壓縮或者其他方式改變第一陽極引線的外部部分和/或第二陽極引線的外部部分的形狀，以將第一陽極引線和第二陽極引線連接至載線，第一陽極引線的外部部分的一部分和/或第二陽極引線的外部部分的一部分可為橢圓形或矩形形狀；由于當(dāng)通過電阻焊接、激光焊接或任何其它合適的方法將載線連接至第一陽極引線的外部部分和第二陽極引線的外部部分時，由于采用壓平、卷曲、壓縮或者其他方式改變載線的形狀，載線的一部分也可為橢圓形或矩形形狀。

此外，一個或多個載線可為圓形并且在x方向上具有寬度或直徑W₄(或在z方向上的高度，未示出)，其范圍為約50微米至約300微米，例如為約75微米至約250微米，例如為約100微米至約200微米。通常，為了減小生成的電容器的ESR，第一或第二陽極引線的寬度/直徑與載線的寬度/直徑的比可為約1.1至約5，例如為約1.25至約4，例如為約1.5至約3。此外，由于通過電阻焊接、激光焊接或任何其它合適的方法形成陽極引線和載線之間的連接，可將載線的第一部分的至少一部分(例如，連接至第一陽極引線、第二陽極引線和任何附加陽極引線的外部部分的部分)通過壓平、卷曲、壓縮或其他方式改變。

采用上述陽極引線/載線的結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，由于第一陽極引線、第二陽極引線和任何附加陽極引線的較大的寬度/直徑，第一陽極引線、第二陽極引線和任何附加陽極引線的嵌入部分與陽極體的顆粒之間的結(jié)合得到改進，由此得到較低的ESR。同時，因為載線或多條載線具有比陽極引線的嵌入部分更小的寬度/直徑，這顯著地降低了將陽極體電連接至陽極端子所需的能量。因此，較大直徑的陽極引線和較小直徑的載線或多條載線的結(jié)合可協(xié)同減小生成的電容器的ESR和DCL。此外，雖然第一陽極引線和第二陽極引線的外部部分可具有與第一陽極引線和第二陽極引線的嵌入部分相同或更大的寬度/直徑，外部部分僅可從陽極體的表面延伸一小段距離，以將第一陽極引線和第二陽極引線的外部部分的長度最小化，這繼而可最小化ESR。例如，第一陽極引線和第二陽極引線的外部部分在z方向可具有長度L₂，其范圍為約50微米至約1250微米，例如約100微米至約1000微米，例如約250微米至約750微米。另一方面，可用于形成與陽極端子的電連接的載線或多條載線可具有比陽極引線更小的直徑，這可減小載線或多條載線的內(nèi)阻，以最小化從多孔陽極體延伸出/延伸至多孔陽極體外部的陽極引線組件的ESR。

本發(fā)明所設(shè)想的電容器的各種實施例將在下面作詳細地討論。圖1-5示出了利用第一陽極引線、第二陽極引線和載線的電容器，或利用第一陽極引線、第二陽極引線、第三陽極引線、第一載線和第二載線的電容器，其中陽極引線的嵌入部分具有相同的直徑，因此在陽極引線的嵌入部分之間存在間隙。同時，圖6-10示出了利用第一陽極引線、第二陽極引線和載線的電容器，或利用第一陽極引線、第二陽極引線、第三陽極引線、第一載線和第二載線的電容器，其中陽極引線的嵌入部分已壓平、卷曲、壓縮等，因此在陽極引線的嵌入部分之間存在比圖1-5中出現(xiàn)的間隙更小的間隙。另一方面，圖11-17示出了利用第一陽極引線、第二陽極引線和載線的電容器，或利用第一陽極引線、第二陽極引線、第三陽極引線、第一載線和第二載線的電容器，其中陽極引線的嵌入部分已壓平、卷曲、壓縮等，因此第一陽極引線的壓平、卷曲、壓縮等的部分和第二陽極引線的壓平、卷曲、壓縮等的部分接觸，并且第二陽極引線的壓平、卷曲、壓縮等的部分和第三陽極引線的壓平、卷曲、壓縮等的部分接觸(即，在陽極引線的嵌入部分之間沒有間隙)。

首先轉(zhuǎn)至圖1，示出了包括電容器元件的電容器100，所述電容器元件包括多孔陽極體33、電介質(zhì)(未示出)、陰極(未示出)、第一陽極引線59、第二陽極引線62和載線65。第一陽極引線59包括嵌入在多孔陽極體33內(nèi)的嵌入部分60和在縱向或z方向從多孔陽極體33延伸出的外部部分61，同時第二陽極引線62包括嵌入在多孔陽極體33內(nèi)的嵌入部分63和在縱向或z方向從多孔陽極體33延伸出的外部部分64。第一陽極引線59的嵌入部分60具有大體上相同的寬度或直徑W₁，并且第二陽極引線62的嵌入部分63具有大體上相同的寬度或直徑W₂，因此第一陽極引線59的嵌入部分60和第二陽極引線62的嵌入部分63之間存在間隙W₃。第一陽極引線59的外部部分61和第二陽極引線62的外部部分64連接至載線65的第一部分66，其中載線65具有寬度W₄并且在縱向或z方向遠離多孔陽極體33延伸。具體地，載線65的第一部分66位于第一陽極引線59的外部部分61和第二陽極引線62的外部部分64之間。此外，盡管不需要，但可通過電阻焊接或任何其它合適的方法將第一陽極引線59的外部部分61、第二陽極引線62的外部部分64和載線65的第一部分66壓平、卷曲、壓縮等，以形成連接。因此，參考圖18，第一陽極引線59的外部部分61可具有扁平表面36，第二陽極引線62的外部部分64可具有扁平表面37且載線65的第一部分66可具有扁平表面38，其中載線65的第一部分66位于第一陽極引線59的外部部分61和第二陽極引線62的外部部分64之間并且連接至第一陽極引線59的外部部分61和第二陽極引線62的外部部分64。載線65還包括第二部分67，所述第二部分67在狹槽43處電連接至陽極端子35的直立部分42并且穿過陽極端子35的直立部分42而延伸，不過在將電容器裝配至外殼(未示出)內(nèi)之前，可在陽極端子35的直立部分42處修剪載線65。陽極端子35、陰極端子44和外殼的各種特征將在下面進行更詳細地討論。

在另一個實施例中，如圖2所示，本發(fā)明設(shè)想了一種電容器101，其中可分別在狹槽43a和43b將第一陽極引線59的外部部分61和第二陽極引線62的外部部分64電連接至陽極端子35的直立部分42，而不是如在圖1的電容器100中的狹槽43處，將載線65的第一部分66電連接至陽極端子35的直立部分42。

參考圖3，在另外的實施例中，示出了包括電容器元件的電容器102，所述電容器元件包括多孔陽極體33、電介質(zhì)(未示出)、陰極(未示出)、第一陽極引線59、第二陽極引線62、第三陽極引線71、第一載線65和第二載線68。第一陽極引線59包括嵌入在多孔陽極體33內(nèi)的嵌入部分60和在縱向或z方向從多孔陽極體33延伸出的外部部分61，第二陽極引線62包括嵌入在多孔陽極體33內(nèi)的嵌入部分63和在縱向或z方向從多孔陽極體33延伸出的外部部分64，且第三陽極引線71包括嵌入在多孔陽極體33內(nèi)的嵌入部分72和在縱向或z方向從多孔陽極體33延伸出的外部部分73。第一陽極引線59的嵌入部分60具有大體上相同的寬度或直徑W₁，且第二陽極引線62的嵌入部分63具有大體上相同的寬度或直徑W₂，因此第一陽極引線59的嵌入部分60和第二陽極引線62的嵌入部分63之間存在間隙W₃。此外，第三陽極引線71的嵌入部分72具有大體上相同的寬度或直徑W₆，因此第二陽極引線62的嵌入部分63和第三陽極引線71的嵌入部分72之間存在間隙W₇。此外，將第一陽極引線59的外部部分61和第二陽極引線62的外部部分64連接至第一載線65的第一部分66，其中第一載線65具有寬度W₄并且在縱向或z方向遠離多孔陽極體33延伸。具體地，第一載線65的第一部分66位于第一陽極引線59的外部部分61和第二陽極引線62的外部部分64之間。此外，將第二陽極引線62的外部部分64和第三陽極引線71的外部部分73連接至第二載線68的第一部分69，其中第二載線68具有寬度W₈并且在縱向或z方向遠離多孔陽極體33延伸。具體地，第二載線68的第一部分69位于第二陽極引線62的外部部分64和第三陽極引線71的外部部分73之間。此外，盡管不需要，但可通過電阻焊接或任何其它合適的方法將第一陽極引線59的外部部分61、第二陽極引線62的外部部分64、第三陽極引線71的外部部分73、第一載線65的第一部分66和第二載線68的第一部分69壓平、卷曲、壓縮等，以形成連接。第一載線65還包括第二部分67，所述第二部分67在狹槽43a處電連接至陽極端子35的直立部分42并且穿過陽極端子35的直立部分42而延伸，同時第二載線68還包括第二部分70，所述第二部分70在狹槽43b處電連接至陽極端子35的直立部分42并且穿過直立部分42b而延伸，不過在將電容器裝配至外殼(未示出)內(nèi)之前，可在陽極端子35的直立部分42處對第一載線65和第二載線68進行修剪。應(yīng)當(dāng)理解，W₆、W₇和W₈的尺寸與前面討論的W₁、W₂、W₃和W₄的尺寸相同。

接下來，在另一個實施例中，如圖4所示，本發(fā)明設(shè)想了一種電容器103，除了載線65的第一部分66的設(shè)置之外，電容器103與圖1的電容器100相似。與圖1中不同的是，不是將載線65的第一部分66設(shè)置在第一陽極引線59的外部部分61和第二陽極引線62的外部部分64之間并且在縱向或z方向遠離多孔陽極體延伸，在圖4中，通常將電容器103中的載線65的第一部分66設(shè)置為與縱向或z方向垂直并且在橫向或x方向穿過第一陽極引線59的外部部分61的寬度W₁和第二陽極引線62的外部部分64的寬度W₃而延伸。

在另一個實施例中，如圖5所示，本發(fā)明設(shè)想了一種電容器104，所述電容器104與圖3的電容器102相似，除了不是利用單路載線65和第二載線68，而是只利用第一載線65形成三個陽極引線和陽極端子35的直立部分42之間的連接。為了利用單路載線65來連接第一陽極引線59的外部部分61、第二陽極引線62的外部部分64和第三陽極引線71的外部部分73，通常將載線65的第一部分66設(shè)置為與縱向或z方向垂直并且在橫向或x方向穿過第一陽極引線59的外部部分61的寬度W₁、第二陽極引線62的外部部分64的寬度W₃和第三陽極引線71的外部部分73的寬度W₆而延伸。然后，在狹槽43處將載線65的第二部分67連接至陽極端子35的直立部分42。

現(xiàn)在參考圖6-10，示出電容器105、106、107、108和109，它們分別與電容器100、101、102、103和104相似，除了陽極引線的嵌入部分是采用壓平、卷曲、壓縮或其他方式改變，以便壓平、卷曲、壓縮等的部分在x方向可具有大于第一陽極引線、第二陽極引線和第三陽極引線的嵌入部分的剩余部分的厚度或直徑，由此使得與圖1-5的間隙W₃和W₇相比，分別在第一陽極引線59的壓平、卷曲和壓縮等的嵌入部分80和第二陽極引線62的壓平、卷曲和壓縮等的嵌入部分81之間產(chǎn)生更小的間隙W₃，并且分別在第二陽極引線62的壓平、卷曲和壓縮等的嵌入部分81和第三陽極引線71的壓平、卷曲和壓縮等的嵌入部分82之間產(chǎn)生更小的間隙W₇。此外，由于第一陽極引線59的嵌入部分80、第二陽極引線62的嵌入部分81和第三陽極引線71的嵌入部分82被壓平、卷曲、壓縮等，第一陽極引線59的扁平嵌入部分80、第二陽極引線62的扁平嵌入部分81和第三陽極引線71的扁平嵌入部分82可分別具有寬度W₉、W₁₀和W₁₁，將這些寬度分別與第一陽極引線59、第二陽極引線62和第三陽極引線71的嵌入部分60、63和72的寬度W₁、W₂和W₆相比，寬度W₉、W₁₀和W₁₁都相應(yīng)增大了。

轉(zhuǎn)至圖11-15，示出電容器110、111、112、113和114，它們分別與電容器100、101、102、103和104相似，除了陽極引線的嵌入部分是采用壓平、卷曲、壓縮或其他方式改變，以便壓平、卷曲、壓縮等部分在x方向可具有大于第一陽極引線、第二陽極引線和第三陽極引線的嵌入部分的剩余部分的厚度或直徑，使得分別在第一陽極引線59的壓平、卷曲和壓縮等的嵌入部分80和第二陽極引線62的壓平、卷曲和壓縮等的嵌入部分81之間沒有間隙，并且分別在第二陽極引線62的壓平、卷曲和壓縮等的嵌入部分81和第三陽極引線71的壓平、卷曲和壓縮等的嵌入部分82之間沒有間隙，以使第一陽極引線50的嵌入部分80和第二陽極引線62的嵌入部分81接觸并且連接，并且第二陽極引線62的嵌入部分81和第三陽極引線71的嵌入部分82接觸并且連接。此外，由于第一陽極引線59的嵌入部分80、第二陽極引線62的嵌入部分81和第三陽極引線71的嵌入部分82的壓平、卷曲、壓縮等，第一陽極引線59的扁平嵌入部分80、第二陽極引線62的扁平嵌入部分81和第三陽極引線71的扁平嵌入部分82可分別具有寬度W₉、W₁₀和W₁₁，將這些寬度分別與第一陽極引線59、第二陽極引線62和第三陽極引線71的嵌入部分60、63和72的寬度W₁、W₂和W₆相比，寬度W₉、W₁₀和W₁₁都相應(yīng)地增大了。

接下來，圖16-17分別示出了圖14-15中的陽極引線的可替代布置。例如，在圖16中，并不將第一陽極引線59的扁平嵌入部分80和第二陽極引線62的扁平嵌入部分81進行電阻焊接(RW)和/或激光焊接(LW)，以使扁平嵌入部分80的寬度W₉和扁平嵌入部分81的寬度W₁₀在如圖14中的橫向或x方向增大，而是實施電阻焊接或激光焊接來減小扁平嵌入部分80的寬度W₉和扁平嵌入部分81的寬度W₁₀并且增大嵌入部分80的高度H₂和嵌入部分81的高度H₃。類似地，在圖17中，并不將第一陽極引線59的扁平嵌入部分80、第二陽極引線62的扁平嵌入部分81和第三陽極引線71的扁平嵌入部分82進行電阻焊接(RW)和/或激光焊接(LW)，以使扁平嵌入部分80的寬度W₉、扁平嵌入部分81的寬度W₁₀和扁平嵌入部分82的寬度W₁₁在如圖15中的橫向或x方向增大，而是實施電阻焊接或激光焊接來減小扁平嵌入部分80的寬度W₉、扁平嵌入部分81的寬度W₁₀和扁平嵌入部分82的寬度W₁₁并且增大嵌入部分80的高度H₂、嵌入部分81的高度H₃和嵌入部分82的高度H₄。

無論使用何種具體設(shè)計或方式形成本發(fā)明的電容器，正如本領(lǐng)域公知的，都可將電容器連接至端子。例如，可分別將陽極和陰極端子分別電連接至第二陽極引線和陰極。正如本領(lǐng)域公知的，端子的具體結(jié)構(gòu)可以變化。盡管不需要，例如，如圖1-17所示，本發(fā)明的電容器可包括引線框40，所述引線框40包括陰極端子44和陽極端子35。陰極端子44可包含平面部分45和直立部分46，所述平面部分45與電容器元件的下表面77電接觸，所述直立部分46設(shè)置為與平面部分45基本垂直并且與電容器元件的后表面75電接觸。為了將電容器元件附接至陰極端子，如本領(lǐng)域已知可以使用導(dǎo)電粘合劑。導(dǎo)電粘合劑可包括例如包含樹脂組合物的導(dǎo)電金屬顆粒。金屬顆粒可為銀、銅、金、鉑、鎳、鋅、鉍等。樹脂組合物可包括熱固性樹脂(例如，環(huán)氧樹脂)、固化劑(例如，酸酐)和偶聯(lián)劑(例如，硅烷偶聯(lián)劑)。在Osako等人的第2006/0038304號美國專利申請公開中描述了合適的導(dǎo)電粘合劑，對于所有目的其通過引用全部并入本申請。

再次參考圖1-17，盡管不需要，陽極端子35同樣可包含平面部分41和直立部分42。所述直立部分42可包含承載本發(fā)明的第一載線65的第二部分67的區(qū)域。例如，所述區(qū)域可具有用于接收第一載線65的第二部分67的狹槽43。此外，如果使用兩條載線，陽極端子35的直立部分42可包含承載第一載線65的第二部分67的區(qū)域和承載第二載線68的第二部分70的區(qū)域。具體地，所述區(qū)域可具有用于接收第一載線65的第二部分67的狹槽43a和用于接收第二載線68的第二部分70的狹槽43b。所述狹槽或多個狹槽可具有任何所需形狀，可為U形、V形、圓形、橢圓形、卵形、矩形、正方形、階梯形等，用于進一步增強第二陽極引線70的第二部分72在陽極端子35的表面接觸和機械穩(wěn)定性。例如，所述狹槽43和43a的幾何形狀可與第一載線65的第二部分67的幾何形狀相匹配，并且所述狹槽43b的幾何形狀可與第二載線68的第二部分70的幾何形狀相匹配?？梢酝ㄟ^任何合適的技術(shù)將第一載線65的第二部分67和第二載線68的第二部分70電連接至陽極端子35，例如通過激光焊接、通過電阻焊接或使用導(dǎo)電粘合劑等。

無論使用何種具體的焊接技術(shù)，當(dāng)與將較大直徑的陽極引線直接連接至陽極端子所需要的能量相比時，形成充分焊接所需的能量降低。因此，通過使用較小直徑的載線或多條載線作為與陽極端子的直接連接件，仍然可獲得在多孔陽極體中嵌入相對粗的陽極引線的益處(即，改進與多孔陽極體的接觸以減小ESR)，然而，由于載線或多條載線的厚度/高度或直徑減小，因此可以以更有效和經(jīng)濟的方式實施形成陽極端子的電連接的焊接工藝。此外，減小內(nèi)阻的載線可進一步減小ESR。

此外，如以上所討論的，一旦形成電容器元件并且將電容器元件附接至端子，以及如果將載線過長的長度(若存在)修剪掉，就可將電容器元件和陽極引線組件封裝在樹脂外殼內(nèi)，然后將其用二氧化硅或任何其他已知的封裝材料填充。所述外殼的寬度和長度可以根據(jù)預(yù)期的應(yīng)用而變化。然而，外殼的整體厚度通常較小，以便可以容易地將生成的組件合并成低型面產(chǎn)品(例如，“IC卡”)。例如，外殼的厚度可為約5毫米或更小，在一些實施例中為約0.4毫米至約4毫米，并且在一些實施例中為約0.6毫米至約3毫米。合適的外殼可包括例如“A”、“B”、“H”、或“T”外殼(AVX公司)。在封裝之后，可將相應(yīng)的陽極和陰極端子的暴露部分老化、掩蔽或修剪。如果需要，可任選地將暴露部分沿著外殼的外側(cè)(例如，以約90°角)彎曲兩次。

作為本公開的結(jié)果，可形成表現(xiàn)出優(yōu)良的電性能的電容器，正如通過下面描述的測試過程測定的。例如，在100kHz的頻率和23℃±2℃的溫度下進行測定，本發(fā)明的電容器可表現(xiàn)出超低的ESR，例如約300毫歐姆(mΩ)或更小，在一些實施例中約100mΩ或更小，在一些實施例中為約0.01mΩ至約50mΩ，并且在一些實施例中為約0.1mΩ至約20mΩ。此外，漏電流可保持在相對低的水平，漏電流通常是指通過絕緣體從一個導(dǎo)體流至相鄰導(dǎo)體的電流。例如，本發(fā)明的電容器的歸一化漏電流的數(shù)值在一些實施例中小于約0.1μA/μF*V，在一些實施例中小于約0.01μA/μF*V，并且在一些實施例中小于約0.001μA/μF*V，其中μA是微安，μF*V是電容和額定電壓的乘積。

測試程序

等效串聯(lián)電阻(“ESR”)

ESR通常是指當(dāng)電子電路中的充電和放電時，所述電容器充當(dāng)電阻器的程度，并且通常表示為與電容器串聯(lián)的電阻。通常使用帶有Kelvin引線的Keithley 3330精密LCZ測試儀在2.2伏直流偏壓和0.5伏的峰峰正弦信號、100kHz的工作頻率和23℃±2℃的溫度下測量ESR。

電容(“Cap”)

使用帶有Kelvin引線的Keithley 3330精密LCZ測試儀在2.2伏直流偏壓和0.5伏的峰峰正弦信號下來測量電容。工作頻率為120Hz，溫度為23℃±2℃。

損耗因數(shù)

使用帶有Kelvin引線的Keithley 3330精密LCZ測試儀在2.2伏直流偏壓和0.5伏的峰峰正弦信號下來測量損耗因數(shù)。工作頻率為120Hz，溫度為23℃±2℃。

漏電流

使用測量漏電流的泄露測試儀在23℃±2℃的溫度和額定電壓下在最少60秒之后測量漏電流(“DCL”)。

激光焊接

使用Trumpf Nd:YaG HAAS激光器(發(fā)射波長大約1,064納米的近紅外光)來進行激光焊接。焊接能量通常是指將陽極引線結(jié)合至引線框的陽極端子部件所需的激光能量的量。以焦耳為單位來測量焊接能量。

實例1

將70000μFV/g的鉭粉末壓制成壓片以形成具有1.8mm的長度、2.4mm的寬度和1.2mm厚度的多孔體。將鉭粉末裝入鉭設(shè)備自動成型機的料斗，與直徑為0.50mm的兩個鉭線一起自動成型并壓制至6.8g/cm³的密度從而制造多孔體。插入到多孔體中的鉭線為陽極長度的70％。將該成型體在減壓、1300℃下靜置以獲得燒結(jié)體。

如圖18所示，將鉭線壓平，然后通過電阻焊接工藝在鉭線之間焊接直徑為0.19mm的負載鉭線。此后，將載線(例如，0.19mm直徑的鉭線)焊接至輔助的不銹鋼帶。

在0.1％磷酸的液體電解質(zhì)中以14V陽極氧化鉭陽極以制造在120Hz下具有150μF的電容器。然后，通過將陽極浸入甲苯磺酸鐵(III)(CleviosTMC，H.C.Starck)的丁醇溶液中5分鐘，然后浸入3,4-乙烯基二氧噻吩(CleviosTMC，H.C.Starck)中1分鐘來形成導(dǎo)電聚合物涂層。在聚合45分鐘之后，在電介質(zhì)的表面上形成聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)的薄層。在甲醇中洗滌陽極以去除反應(yīng)副產(chǎn)物，然后在液體電解質(zhì)中陽極氧化，在甲醇中再次洗滌。將該過程重復(fù)12次。然后，將該部件浸入石墨分散體中并且干燥。最后，將該部件浸入銀分散體中并且干燥。通過傳統(tǒng)裝配工藝完成所述成品部件。使用銅基引線框完成裝配工藝。一旦將電容器元件附接至陰極端子，使用激光焊接工藝將陽極引線結(jié)合至陽極端子。接著，利用封裝環(huán)氧樹脂來封閉引線框。采用這種方式制成150μF/6.3V電容器的多個部件(250)。

對比例2

電容器采用實例1中描述的方式形成，除了僅使用了直徑為0.50mm的單路引線以及在通過激光焊接工藝將引線附接至陽極端子之前，修剪該線。采用這種方式制成多個部件(250)。

對比例3

電容器采用實例1中描述的方式形成，除了僅使用了直徑為0.19mm的單路引線之外。采用這種方式制成多個部件(250)。

下表1總結(jié)了以上討論的實例的特征，包括成品電容器的鉭線直徑、激光焊接設(shè)定、DCL中值、電容中值、損耗因數(shù)中值和ESR中值。

表1

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的前提下可對本發(fā)明實施這些和其它修改和變化。此外，應(yīng)當(dāng)理解，各個實施例的方面可以整體或部分地互換。此外，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解前面的描述僅通過實例進行，而非旨在限制本發(fā)明在所附權(quán)利要求中進行進一步描述。