具有邊角改進設計的陽極的製作方法

2023-10-11 09:38:39 2

專利名稱：具有邊角改進設計的陽極的製作方法
具有邊角改進設計的陽極

發明內容
本發明涉及固體電解電容器陽極幾何形狀的優化。本發明特別涉及對電容器陽極 的改進以利於導電聚合物在整個表面的覆蓋且同時避免表面匯合處出現未覆蓋區域。具有被包圍、斜切或切角的長方體陽極可以改進電解電容器中陰極層在角部和過 渡表面的覆蓋。無邊的長方體、圓柱體、橢圓體或長圓型陽極可以改進覆蓋情況，並減小陽 極壓力。並且，本發明可以使覆蓋在邊和角的陰極層在烘乾或固化步驟後，通過將陽極浸漬 到陰極材料的液體漿料或懸浮液中形成，從而節省步驟。本發明還提供一種密封固體電解 電容器過程中減小圓柱陽極的邊的機械壓力的方法。
背景技術：
通常的固體電解電容陽極包括具有延伸到陽極體外並與電容器陽極安裝端子連 接的引線的多孔陽極體。製造陽極首先通過把金屬粉末壓製成小球。可選擇的，陽極可以 是腐蝕鋁箔，例如鋁箔可以是常用的工業用鋁箔。閥金屬包括Al、Ta、Nb、Ti、&、Hf、W以及 它們的混合物、合金、氮化物或低價氧化物。NbO也可以作為閥金屬的替代物。燒結壓制電 極在各個粉末顆粒之間形成熔融連接。所有的陽極在液體電解質中預定電壓下被陽極化形 成閥金屬氧化物，該氧化物作為固體電解電容器的電介質。主要陰極材料，例如導電聚合物 或氧化錳，經過多次液體浸漬循環處理。為減小固體電解電容器的等效串聯電阻，將器件浸 漬到銀漿中，經乾燥後形成高電導率陰極端子層。碳層，通常用於主要陰極材料和端子銀層 之間，作為隔絕上述兩層的化學阻擋層。組裝銀處理的陽極形成器件。組裝過程可以採用 傳遞模塑或保形塗料工藝來製造表面安裝電容器。具有塑料密封的保形塗料通常用於製作 含鉛裝置。工業標準的表面安裝電容器的形狀是長方體，因此這些器件中使用長方體或圓 柱體陽極來最大化容積效率。在密封的電容器中銀處理的陽極放置在具有焊接插頭的圓柱 體罐中。加熱該罐使焊料回流。焊料回流後陽極得到保護並在陰極和金屬罐之間形成電連 接。這些器件中的陽極是圓柱體的。上述器件的可靠性依賴於外延陰極層的質量。隔離電介質中流體的能力是選擇製造固體電解電容器的主要陰極材料所需要考 慮的。主要陰極材料的這項性能主要來源於「修復」工藝。在電容器上施加電壓使電流流過 電介質中的縫隙點，導致由於焦耳加熱引起的缺陷處的溫度增加。當電流流過縫隙點時，緊 鄰縫隙點的極板材料不導電。由於導電，緊鄰縫隙點的陰極層溫度也會增加。當使用氧化錳 做陰極材料時，在氧化錳的分解溫度(500-600°C )下，緊鄰縫隙點的氧化錳轉化成三氧化 二錳，由此隔絕縫隙。由於三氧化二錳的電導率較氧化錳大幾個數量級，所以縫隙處漏電流 根據歐姆定律增加。相似的機制可以假定於導電聚合物電極。引起修復導電聚合物的可能 機制包括臨近縫隙點的聚合物的分解，聚合物的過氧化，聚合物在缺陷點的摻雜。在600°C 以上，鉭電容器中的電介質無定形三氧化二鉭轉化成導電的結晶態。由此，作為鉭的有效的 主要陰極材料，該材料必須在600°C以下轉換成非導電狀態。其他閥金屬氧化物的最高耐溫 與鉭接近。
由於石墨和銀層並不在600°C以下分解成非導電材料，所以主要陰極層材料在所 有電介質表面的連續覆蓋對於石墨和銀層在電介質上的覆蓋就很重要。如果石墨和銀層確 實與電介質接觸，則器件會短路。導電聚合物層應用於陽極使用的各種方法公開於美國專利U. S. Pat. No. 6072694 中。由於製作工藝簡單，使用含有預聚導電聚合物代替單體的聚合物漿料或懸浮液很受歡 迎。損耗的減少，成本的降低公開於美國專利u. S. Patent. No. 6391379。雖然這些工藝捷徑 很吸引人，但並沒有在生產模式中實施。不能成功實施聚合物漿料作為主要陰極層的技術 障礙之一是在陽極的邊角上塗漿料。由於表面張力材料容易從邊角脫離。最終邊角的薄覆 蓋導致器件可靠性降低。將液體拉離邊角的力由Young和Laplace等式給出A p = Y/r其中A p =液體或漿料從邊角流下產生的壓力差Y =液體或漿料的表面張力r=邊角的曲率效果如圖1所示。在浸漬過程中，懸浮液中的液相進入陽極的孔中。如果懸浮液中的顆粒比孔大，則 其會被阻擋在孔外併集結在陽極的外表面。由此，浸漬漿料後在陽極表面和孔中的外部集 結有些依賴於陽極的空體積(即密度)。陽極密度的改變會導致塗敷不均勻，特別是在陽極 的邊角。固體電解電容器的可靠性還會由於陽極體和封裝材料之間的熱膨脹係數不同而 降低。這些搭配不當導致表面安裝時陽極/電介質之間產生機械熱應力。這些應力在陽極 體邊角處最大。電容器的製造依賴於塗敷的銀和碳的外部陰極塗層減小或降低壓力，特別 是在高壓力點例如陽極的邊角。但是，外部陰極層經常以液體漿料或懸浮液的形式應用，其 在邊角產生薄覆蓋層從而降低了器件的可靠性。電容器的製造還使用具有設計的圓角或斜切面的邊的長方體型陽極設計，以降低 封裝後表面安裝器件的邊的機械熱應力。在陽極頂部具有斜切邊的陽極公開於《電容器與 電阻器專題論文集》中1994年3月發表的「改進鉭表面安裝電容器的抗熱衝擊性」一文中， 作者是D. M. Edson和J. B. Fortin。這些作者使用有限元分析和缺陷識別技術來展示發生在 表面安裝時的絕大部分缺陷都是沿著陽極的邊角的(surface where leadproject) 0據報 道，圖2所示的改進的陽極設計會降低表面安裝缺陷率。在陽極頂部具有斜切面得陽極(見圖3)公開於美國專利US5959831 (Maeda 等)。該設計的目的是降低浸漬時主要陰極層順著陽極引線被吸去的可能性。在美國專利 U.S. Patent No. 7190572中，發明人要求保護，在邊角處集結多餘的氧化錳可以通過斜切陽 極底邊避免(見圖4)。氧化錳在邊角處的集結是觀察到得應用導電聚合物時的相反現象。 同樣，市場上可以看到一些圓周邊角的壓制陽極(見圖5)圖5所示的圓周的缺點之一是使用放射狀的壓制設計的幾何形狀壓制可再生陽 極比較困難。放射狀壓制設計限定為在垂直於陽極引線(通常沿著壓實軸線)的方向壓實 粉末。軸向壓力限定為平行於陽極引線的方向壓實粉末的壓力。雖然軸向壓力給予電容器 製造商在陽極形狀方面更大的彈性，但其導致了其他問題，例如當其滑入模子空穴時去除 表麵粉末，以及陽極在陽極引線軸線方向的密度梯度。高密度區域和粉末去除使漿料或懸浮液的液相更難浸漬到陽極的孔中，並惡化了陰極覆蓋問題。雖然粉末去除和密度梯度也 伴隨放射狀壓力產生，但程度非常小，因為通常陽極最長的方向是沿著陽極引線的方向。雖然圓周和斜切邊的長方體陽極已經公開並應用於工業已經多年，但斜切角的概 念還沒有被研究過。實際上，因為邊代表兩點間的一條線，所以，圓角並沒有被期望由於圓 邊。但是，對許多導電聚合物陽極導電失敗的分析表明，電介質擊穿主要發生在陽極的角， 如圖6所示。其他改進角覆蓋的方法可以通過使用圓柱或橢圓柱型的幾何形狀的陽極來去除 角。但是，在表面安裝產品的工業標準尺寸中圓柱體型陽極體積效率低。橢圓柱型陽極體 積效率更高，但是壓制橢圓柱型陽極通常使用軸向壓力。這就導緻密度梯度以及陽極的頂 部邊和底部邊密度高。這些密度高的邊很難像長方體型陽極的角一樣被漿料完全覆蓋。軸向行間空格特別大的密封固體電解電容器是可靠性極高的電容器。因為只有焊 接工藝引入的熱會傳導到引線，相反，印刷線路板(PCB)部分溫度低，上述工藝產生的破壞 力(熱膨脹係數不匹配)很小。相比較表面安裝電容器(SMT)焊接工藝產生的力，這些力 不會減弱，其中整個電容器封裝浸漬到高溫焊料中。這些事實在電容器的推薦應用中得以 證實。鉛電容器可以用到標牌電壓的80%，而產品限定於標牌電壓的50%。上述鉛產品的一個大的缺點就是對操作部產生的機械力的敏感度。由於操作部件 鬆散，可能會產生器件脫落或彎曲，或在將器件從封裝移動到電路中的過程中受力都是不 可知的。如果器件經受得住初始的電測試，則物理力產生缺陷會增大並在以後變成電路缺 陷。通過精細的研究，本發明還發現聚合物覆蓋和漏電流可以通過改進陽極角的各種 技術改善來改進主要陰極層的角覆蓋。橢圓柱或圓柱陽極邊的薄覆蓋問題可以通過改進這 些陽極設計的邊克服。器件密封的可靠性可以通過這種類型電容器的相似的圓柱型陽極邊 的改進來得到改善。

發明內容
本發明的目的是提供陽極設計，其能使角和邊更容易被陰極層覆蓋，特別是最初 的陰極層。本發明的另一目的是提供具有修改角幾何形狀的陽極設計，其使用傳統徑向壓力 機更加容易被壓制。本發明的另一目的是得到具有最小陽極體積損失的圓角。本發明的另一目的是提供適於與導電聚合物漿料結合使用的陽極設計。本發明的另一目的是提供相對於現有設計具有改進漏電特性的陽極設計。通過使用過渡表面如圓形或斜面角，和通過在每個陽極角的切有凹槽，在修改的 邊和角幾何形狀的陽極中提供了這些和其他優點。通過圓柱或橢圓體的具有沿著頂或底邊切的溝槽，通過無邊長方體陽極，通過無 邊橢圓體陽極，和通過無邊圓柱體陽極，陽極提供了本發明另一實施例。


圖1是由於表面張力效應，從邊傾斜的液體。
圖2描述了現有技術的頂部邊傾斜陽極。圖3描述了現有技術的頂部邊傾斜陽極。圖4描述了現有技術的底部邊傾斜陽極。圖5是現有技術的圓邊陽極的截面圖。圖6A和圖6B說明了在擊穿電壓測試後，陽極的失效點局部。圖7描述了角切面陽極設計。圖8描述了無邊長方體陽極。圖9描述了無邊橢圓體陽極。圖10描述了無邊圓柱體陽極。圖11描述了施加在密封器件中的機械外力。圖12描述了在半球密封結構的圓柱體那個陽極的圓形邊。圖13描述了用於說明表面、邊和角的舉行稜柱。圖14描述了各自視圖中的規則稜柱。圖15描述了切角陽極設計。圖16描述了切角陽極的聚合物覆蓋。圖17描述了在角處具有不同電介質的傳統陽極的聚合物覆蓋，以完成聚合物覆
至 rm o圖18示出了規則的和切角的陽極。圖19描述了在具有圓形角的陽極上的聚合物覆蓋。圖20描述了在具有傳統角的陽極上的聚合物覆蓋。圖21描述了在橢圓陽極的頂部、在軸向壓力下的聚合物。圖21描述了在軸向壓力上壓制的橢圓體陽極的頂部的聚合物覆蓋的情況。圖22描述了在軸向壓力上壓制的橢圓體陽極的底部的聚合物覆蓋的情況。
具體實施例方式通過壓制粉末並燒結形成多孔體製備多孔球。該球可以由任何合適的材料例如 鉭、鋁、鈮、鉿、鋯、鈦或它們的合金、氮化物或低價氧化物。鉭和陶瓷氧化鈮是優選的材料。 鉭是最優選的材料。然後燒結球被陽極化形成氧化物膜可以作為電容器的介質。下一步， 陽極氧化物膜的內表面被主要陰極層覆蓋。氧化錳可以作為主要陰極層，通過浸漬在硝酸 錳溶液中並通過在高溫分解爐中加熱而將硝酸錳轉化成二氧化錳。通常，轉換步驟在250°C 至300°C中進行。可替代的，本徵導電聚合物可以用作主要陰極層。導電聚合物材料通常以 單體形式被應用，使用化學氧化工藝或通過浸漬在更好的聚合物漿料中。在化學氧化工藝 中，反應的副產品通過清洗被去除，通常在用於隔絕電介質缺陷的陽極再氧化工藝之前需 要多次浸漬和清洗。然後球被放置於合適的電解液中，例如電導率在50-4000miCOS/Cm磷 酸水溶液。施加電壓來驅動隔絕電介質缺陷點的工藝。如果導電材料通過將陽極浸漬到預 置的聚合物漿料中形成則不需要上述工藝。上述工藝以確保內部和外部電介質表面被完全 覆蓋。然後元件被浸漬到碳懸浮液以覆蓋主要陰極材料的外表面。通過將器件浸漬在銀漿 中形成銀層以形成外部塗層。圖1表示一種方法，其中一種液體或漿料由於表面張力而脫離邊或角。圖2表示現有技術，其中表面安裝電容器的頂邊被斜切來降低這些邊的壓力。圖3是美國專利 US5959831 (Maeda等)公開的具有斜切頂邊的陽極。圖4是美國專利US2005/0231895A1公 開的底邊的斜切。圖5是商業電容器的橫截面，展示圓邊。圖6是顯示失效發生在陽極的角 的擊穿測試的電容器圖。在電壓擊穿測試中，粉末供應、電阻、熔絲和電容器是串聯的。施 加在電容器上的電壓增加直至電容器擊穿，即以熔絲熔斷為標誌。特別是聚合物漿料陰極 電容器，失效點主要發生在聚合物漿料覆蓋欠佳的陽極邊角上。為更清楚地理解本發明，在圖13上標註附圖標記。圖13表示長方體或平行六面 體。X、Y和Z軸由原點0限定。暴露的表面標為XY、XZ和YZ表面。兩個面交叉限定邊。三 個面或三條邊交叉限定角(或點)。邊的改變由圖14的附圖標記限定。圖14表示陽極的透視圖。長度為X』寬度為 V的表面XZ代表陽極的第一外表面。長度為Y』寬度為Z』的表面YZ代表陽極的第二外 表面。傳統的陽極XZ和YZ表面交叉在邊出形成直角。在邊改進設計中，第一表面XZ在a 點偏離距離邊距離為X」，投影垂直XZ和YZ。陽極第二表面在b點偏離距離e距離為Y」上 述偏離產生至少一個附加表面，在此限定為過渡表面TS。在實施例中，偏離是點a和b之間 的斜線，其中過渡表面產生斜切面。在另一實施例中，過渡表面是非線性的彎曲的輻射狀的 邊。改進的邊的設計在此指任何偏離外表面XZ和YZ 0. 03mm < X" <0. 5X，且0. 03mm < Y" <0. 5Y'該理論可以延伸至傳統的長方體的三維。角c，通過三個表面YZ、XZ和XY限定。 具有長度X』和寬度Z』的表面XZ表示陽極的外延表面。在角修改設計中，表面XZ將偏離 點d，並從c偏離距離Z"。所限定的角修改設計指外部表面的任意偏離，如下0. 03mm < X" < 0. 5X，且0. 03mm < Y" < 0. 5Y，，且0. 03mm < 1" < 0. 5Z"。在傳統的SMT中，陽極形狀是如圖13中所述的直角稜鏡。該表面全部以直角(或 大約以直角)交叉，具有六個表面和十二個角。根據本發明，大部分或全部的邊被修改以形成過渡表面。過渡表面可以是如傳統 斜面的平面。可選擇的，曲面可以形成多個斜面，包括在極限情況下如使用圓角刳刨機得到 的曲面。當圓角交叉時，形成半球的四分之一，當產生的所有半徑相同其可以是規則的，或 當產生的曲面半徑不同時其可以是混合的。再次參考圖14，很明顯平坦斜面的尺寸可以用術語「X」、「Y」和/或「Z」。由於具 有通過六個面形成的十二個邊和八個角，當長度X、Y、Z彼此不同時，或者當不同的邊被削 邊時，或僅當角被削邊時，可以形成多個形狀。根據陽極的尺寸，優選使用尺寸不同的過渡 表面形狀和尺寸。參考圖7，是具有過渡表面的主體的第一示例。具有六個平面73、74、75、76、77和 78的陽極體71，和陽極引線79已經在每個角處削邊，以提供過渡平坦表面81、82、83、84、 85、86、87和88。這個形狀直接解決了如圖6A和圖6B所示的角覆蓋的問題。這是角斜面 陽極。
當邊和角都是彎時，得到的是如圖8中所示的無邊的形狀。具有三個過渡表面，短 邊的彎曲過渡表面91、長邊的彎曲過渡表面93和角四分之一球面95。在優選實施例中，產 生的所有半徑是相同的，但這並不是必須的。對於小尺寸的情況，可以優選採用Z軸方向上 的更大半徑。當YZ表面中的邊處的曲率延伸以形成連續曲線時，得到的是如圖9所示的圓形稜 柱。YZ表面已經被彎曲表面代替，例如截面為半圓形。在優選實施例中，過渡表面形成了 XY表面，並且來自半圓面的過渡表面被弧形切割成XZ表面(103表示)，來自XZ表面的過 渡表面(105表示)被弧形切割成了 XZ表面。這樣的陽極沒有尖銳的邊，對於採用顆粒的 結合點處不會有閃光。橢圓體稜柱的XY表面可以是平面或曲面。圖9的無稜橢圓體的外推是圖10的無邊圓柱。圓柱體陽極具有傳統的圓形側面 107，但是過渡表面111到傳統頂面109(或底面，未示出)是斜面，或在圖中，是圓形或彎曲 的以形成從側面到頂面的平滑過渡。當基本稜柱形狀是橢圓體時，邊和角可以具有一致或變化的半徑，但是用與用於 斜切表面相同的標準來限定曲面的弦。當圖是圓柱體時，初始圓的半徑變成一個長度，圓柱 的高度變成另一長度，即平面和周圍表面的交叉特徵在於0. 03mm < R < r，以及0. 03mm < H < h/2，其中r和h是初始圓的半徑，H是圓柱的高。無邊圓柱在氣密引線器件中有特殊應用。失效點分析揭示絕大部分的失效，達到95%，將在圓柱陽極的邊處出現。這些邊對 於施加到外殼的外力是最脆弱的(圖11)。在這些邊之間，顆粒結構提供了很強的能擴展外 力並吸收外力的抗壓結構。在邊和殼體的封裝頂部之間，殼體可以壓縮以吸收外力。在邊 處，外力可以對片形成破裂力。相關壓力是以S1 < S2 < S3的順序。頂部邊(最接近陽極 封裝)比底部邊(最接近陰極)更脆弱，由於桶的密封末端增加了硬度。為了減輕失效，片的邊可以是圓的。通過消除尖銳的邊(圖12)，使顆粒破碎的力 度變得非常大。一旦顆粒焊接在外殼中，尖銳邊將被消除，並且被錐形的焊料厚度代替。最 接近外徑的圓弧或圓形元件能通過外殼擴展外力。已經發現提高覆蓋的第二種方法是非常有效的。在角處具有切掉部分的陽極-下 文中稱作切角陽極-在塗敷過程中在角處收集導電聚合物的效果非常好。圖15示出了優選 的切角燒結體。在三個表面73、75和78的接合點處，進行了兩次切割以形成兩個額外的過 渡表面121和123。該圖案在另七個角處被重複以形成「容器」。當與圖6和圖17比較時， 可以在圖16中看到改進。然而沒有被任何理論束縛，可以看出單體和隨後的聚合物累積在 過渡表面121、123的表面上，並且為用於的規則的長方體平行管狀的形狀進行補償。切角 陽極似乎特別適於在聚合物漿料中浸漬。本徵導電聚合物的聚合物漿料是選擇性的塗敷方法以從氧化顆粒表面上的單體 和催化劑形成聚合物。漿料可以使用如美國專利No. 6451074中公開的交聯劑塗敷。漿料 的使用減小了製造電容時塗敷步驟的數量，並且減小了由於汙染而造成的單體損失。美國 公開的申請No. 2006/02336531公開了具有作為導電聚合物塗敷材料的填充劑的聚噻吩顆 粒。可以使用任何本徵導電的聚合物。由於易於操作，優選使用聚噻吩。塗敷厚度應該為 至少0. 25微米，優選為至少1微米，並且優選至少3微米以實現所有邊的完全覆蓋。使用 在離開引線的末端和/或邊處具有過渡表面的陽極使得能浸漬到漿料並且使漿料儘可能少地浸漬到引線上。電容前驅然後可以塗敷石墨和Ag。最終進行陰極引線連接和組裝。有凹槽的陽極具有不是基本平坦的表面。在表面中的變化可以是，但不是必須 是對稱的或重複的。有凹槽陽極的示例可以在美國專利號7154742、7116548、6191936、 5949639中發現。在這些文獻中公開的電容具有基本平坦的末端，其中陽極引線突出並且在 對面也突出。大部分電容具有平坦側面，除了插入到陽極體中的之外。存在多個尖銳邊，並 且施加塗層時存在困難。修改外表面以除去尖銳角形成了改進的塗敷。邊和/或角可以以圖7和圖8的方 式斜切或彎曲以形成更均勻的聚合物塗層。優選如圖7中所示的三角狀的角和如圖15中所 示的缺口狀角。內表面，意味著在凹槽縫隙內的整個部分，不需要修改。在優選實施例中， 多個平面線用作陽極引線。示例 1商業電子工業級22000CV/g鉭粉末被壓制以形成陽極，使用徑向壓力機壓製成 5. 5g/cc的密度，並且具有4. 7X3. 25XL 68mm。壓力機的衝床被修改以如圖15中所述在 陽極的每個角處形成槽或v切口。對角的修改被稱為切角陽極設計。燒結的陽極在100瓦 下、在保持在80°C含水的磷酸電解質中進行陽極化處理。該部分隨後浸漬到包含預聚合的 聚乙烯二噻吩(PEDT)的懸浮液體中。進行拍照以確定在陽極(圖16)的角上的聚合物覆 蓋的程度。在施加了導電聚合物漿料後，該部分浸漬到到用於商用鉭導電聚合物電容器的 碳懸浮液中。在組裝和封裝以形成表面安裝鉭電容器之前，陽極浸漬到到電子工業級銀漿 中。在封裝後，在電容器上加上25瓦特，在使電容器進行60秒的充電後，通過lk歐姆的電 阻器讀取其漏電流。在圖17中示出了該結果。比較例1商業電子工業級13000CV/g鉭粉末被壓制以形成陽極，使用徑向壓力機壓製成 5. 5g/cc的密度，並且具有4. 7X3. 25X 1. 70mm。使用傳統的衝床，其能形成在工業上使用 的陽極的角。燒結的陽極在130瓦下、在保持在80°C含水的磷酸電解質中進行陽極化處理。 該部分隨後浸漬到包含預聚合的聚乙烯二噻吩(PEDT)的懸浮液體中。進行拍照以確定在 陽極(圖18)的角上的聚合物覆蓋的程度。在施加了導電聚合物漿料後，該部分浸漬到到用 於商用鉭導電聚合物電容器的碳懸浮液中。在組裝和封裝以形成表面安裝鉭電容器之前， 陽極浸漬到到電子工業級銀漿中。在封裝後，在電容器上加上25瓦特，在使電容器進行60 秒的充電後，通過lk歐姆的電阻器讀取其漏電情況。在圖17中示出了該結果和比較結果， 其中DCL是直接漏電流，而PE是後封裝。在封裝後的聚合物覆蓋和漏電流分布表明，與現 有技術相比，具有切角陽極設計有了改進。示例 2商業電子工業級13000CV/g鉭粉末被壓制以形成陽極，使用徑向壓力機壓製成 5. 5g/cc的密度，並且具有4. 7X3. 25X 1. 63mm。在通過這種類型的壓力機壓制後，連接引 線。該種類型的壓力機的動作在陽極一側面上形成了具有圓角的陽極。燒結的陽極在130 瓦下、在保持在80°C含水的磷酸電解質中進行陽極化處理。該部分隨後浸漬到包含預聚合 的聚乙烯二噻吩(PEDT)的懸浮液體中。進行拍照以確定在陽極(圖18)的角上的聚合物 覆蓋的程度。在陽極對面側面的照片說明在陽極的尖銳邊上具有很差的聚合物覆蓋(圖 19)。這些圖片清楚地表明，為了使用漿料或懸浮液以施加陰極層而得到足夠的覆蓋，必須修改陽極的角。比較例2為了完全消除角，使用了軸向壓力機以壓制橢圓陽極。商業電子工業級 22000CV/g鉭粉末被壓制以形成陽極，使用徑向壓力機壓製成5. 5g/cc的密度，並且具有 4. 7X3. 25X0. 81mm。使用橢圓體模具以壓制沒有角的陽極。燒結的陽極在100瓦下、在保 持在80°C含水的磷酸電解質中進行陽極化處理。該部分隨後浸漬到包含預聚合的聚乙烯二 噻吩(PEDT)的懸浮液體中。進行拍照以確定在陽極(圖18)的角上的聚合物覆蓋的程度。 聚合物覆蓋在陽極的頂部，其中密度低於5. 5是可以接受的(圖20)。然而，在其中壓力密 度大於5. 5的陽極底部，陽極的邊沒有覆蓋聚合物(圖21)。在這些陽極中觀察到的密度為 軸向壓力機上形成的陽極。參考示例和實施例，已經公開了本發明，這些示例和實施例並不是限制本發明的 範圍。本領域技術人員很清楚在本發明的範圍和精神內可以進行修改。工業實用性 所公開的本發明在電子器件中提供了改進的質量和可靠性。
權利要求
包括長方體燒結電極的多孔陽極體，其中至少兩個表面具有至少5個交叉點，所述兩個表面在過渡表面處匯合。
2.根據權利要求1所述的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是斜切面。
3.根據權利要求1所述的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是曲面。
4.根據權利要求1所述的多孔陽極體，其中兩個表面交叉處的過渡表面由XZ和YZ限 定，其中0. 03mm < X" < 0. 5X，且 0. 03mm < Y" <0. 5Y，其中X』代表表面XZ的長度，V代表表面XZ的寬度；其中Y』代表表面YZ的長度，V 代表表面XZ的寬度；XZ與XZ和YZ的投影交叉處的距離為X"，YZ距離所述投影交叉處的 距離為Y"。
5.根據權利要求4的多孔陽極體，其中所述陽極選自由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W以及 它們的混合物、合金、氮化物和低值氧化物和NbO構成的組。
6.根據權利要求1的多孔陽極體，其中在三個表面XZ、XY和YZ交叉處的過渡表面由 以下限定0. 03mm < X" <0. 5X， 0. 03mm < Y" <0. 5Y，和 0. 03mm < Ζ" <0. 5Ζ，其中X』表示表面XZ的長度，V表示表面XZ的寬度；其中Y』表示表面YZ的長度，V表示表面YZ的寬度；其中X』表示表面XY的長度，Y』表示表面XY的寬度；其中XY將從在XY和XZ交叉處的XY、YZ和XZ的投影點偏離距離X"；YZ將從在XY和YZ交叉處的XY、YZ和XZ的投影點偏離距離Y"；XZ將從在XZ和YZ交叉處的XY、YZ和XZ的投影點偏離距離Ζ"。
7.根據權利要求1的多孔陽極體，其中所有的至少兩個表面的交叉線被改變以形成過 渡表面。
8.根據權利要求7的多孔陽極體，其中所述陽極是從由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W和它 們的混合物、合金、氮化物和次氧化物和NbO構成的組中選擇的。
9.包括燒結的陽極且具有長方體形式的多孔陽極體，其中最多超過三個表面的三個交 叉處的形狀被改變以形成過渡表面。
10.根據權利要求9的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是斜面。
11.根據權利要求9的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是曲面。
12.根據權利要求9的多孔陽極體，還包括從表面交叉4過渡表面對面的表面延伸的陽 極引線。
13.根據權利要求9的多孔陽極體，其中在由ΧΖ、ΧΥ和YZ限定的三個表面的交叉點處 的過渡表面通過以下限定0. 03mm < X" <0. 5X， 0. 03mm < Y" <0. 5Y，和 0. 03mm < Ζ" <0. 5Ζ，其中X』表示表面XZ的長度，V表示表面XZ的寬度；其中Y』表示表面YZ的長度，V表示表面YZ的寬度； 其中X』表示表面XY的長度，Y』表示表面XY的寬度；其中XY將從在XY和XZ交叉處的XY、YZ和XZ的投影點偏離距離X"；YZ將從在XY和YZ交叉處的XY、YZ和XZ的投影點偏離距離Y"；XZ將從在XZ和YZ交叉處的XY、YZ和XZ的投影點偏離距離Z"。
14.根據權利要求13的多孔陽極體，其中所述陽極是從由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W和 它們的混合物、合金、氮化物和次氧化物和NbO構成的組中選擇的。
15.電容器包括燒結的陽極且具有長方體形式的多孔陽極體，其中三個表面的所有交 叉處的形狀被改變以形成過渡表面。
16.根據權利要求15的多孔陽極體，其中所述陽極是從由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W和 它們的混合物、合金、氮化物和次氧化物和NbO構成的組中選擇的。
17.多孔陽極體包括燒結的陽極且具有長方體形式的多孔陽極體，其中兩個表面的所 有交叉處的形狀被改變以形成過渡表面。
18.根據權利要求17的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是斜面。
19.根據權利要求17的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是曲面。
20.根據權利要求16的多孔陽極體，其中在由XZ和YZ限定的兩個表面的交叉點處的 過渡表面通過以下限定0. 03mm < X" <0. 5X，和 0. 03mm < Y" <0. 5Y，其中X』表示表面XZ的長度，V表示表面XZ的寬度；其中Y』表示表面YZ的長度，V 表示表面YZ的寬度；XZ將從XZ和YZ的投影交叉偏離距離X"，YZ將從所述投影交叉處偏 離距離Y"。
21.根據權利要求20的多孔陽極體，其中所述陽極是從由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W和 它們的混合物、合金、氮化物和次氧化物和NbO構成的組中選擇的。
22.多孔陽極體包括燒結的陽極且具有橢圓體稜柱形式的多孔陽極體，其中至少一個 邊的形狀被改變以形成過渡表面。
23.根據權利要求22的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是斜面。
24.根據權利要求22的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是曲面。
25.根據權利要求22的多孔陽極體，其中在由XZ和YZ限定的兩個表面的交叉點處的 過渡表面通過以下限定0. 03mm < X" <0. 5X，和 0. 03mm < Y" <0. 5Y，其中X』表示表面XZ的長度，V表示表面XZ的寬度；其中Y』表示表面YZ的長度，V 表示表面YZ的寬度；XZ將從XZ和YZ的投影交叉偏離距離X"，YZ將從所述投影交叉處偏 離距離Y"。
26.根據權利要求25的多孔陽極體，其中所述陽極是從由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W和 它們的混合物、合金、氮化物和次氧化物和NbO構成的組中選擇的。
27.根據權利要求25的多孔陽極體，還包括從表面交叉處的過渡表面對面的表面延伸的陽極引線。
28.根據權利要求22的多孔陽極體，其中所有表面的交叉已經被修改以形成過渡表面。
29.根據權利要求28的多孔陽極體，其中所述陽極是從由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W和 它們的混合物、合金、氮化物和次氧化物和NbO構成的組中選擇的。
30.包括燒結的陽極且具有圓柱體式的多孔陽極體，其中至少一個平面的邊的形狀被 改變以形成過渡表面。
31.根據權利要求30的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是斜面。
32.根據權利要求30的多孔陽極體，其中過渡表面實質上是曲面。
33.根據權利要求30的多孔陽極體，滿足0.03mm < R < r和0. 03mm < H < h/2，其中 r和h分別是半徑和圓柱體的高度，R和H是從沿著!·和h的交叉線切去的距離。
34.根據權利要求33的多孔陽極體，其中所述陽極是從由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W和 它們的混合物、合金、氮化物和次氧化物和NbO構成的組中選擇的。
35.根據權利要求30的多孔陽極體，其中兩個平面的邊的形狀被改變以形成過渡表面。
36.根據權利要求35的多孔陽極體，其中所述陽極是從由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W和 它們的混合物、合金、氮化物和次氧化物和NbO構成的組中選擇的。
37.包括燒結陽極且具有規則幾何形狀形式的多孔陽極體，其中在底部和側面的交叉 處的形狀被改變。
38.根據權利要求37的多孔陽極體，還包括在側面的所有交叉處的過渡表面。
39.根據權利要求37的多孔陽極體，還包括從表面交叉處的過渡表面對面的表面延伸 的陽極引線。
40.根據權利要求37的多孔陽極體，其中所述陽極是從由Al、Ta、Ti、Nb、Zn、Hf、W和 它們的混合物、合金、氮化物和次氧化物和NbO構成的組中選擇的。
41.電容器前體，通過壓制稜柱形狀的陽極顆粒，在多個表面的邊處形成過渡表面，燒 結顆粒，電解以在顆粒表面形成電介質氧化物，並為所述氧化的顆粒施加預聚合物本徵導 電聚合物的漿料而製備。
42.根據權利要求41的電容器前體，其中所述在多個表面的邊處形成過渡表面在壓制 過程中發生。
43.根據權利要求41的電容器前體，其中所述在多個表面的邊處形成過渡表面在壓制 後發生。
44.根據權利要求41的電容器前體，其中所述燒結在多個表面的邊處形成過渡表面之 前，或在多個表面的邊處形成過渡表面之後進行。
45.根據權利要求41的電容器前體，其中所述過渡表面實質上是斜面。
46.根據權利要求41的電容器前體，其中所述過渡表面實質上是曲面。
47.根據權利要求41的電容器前體，具有在壓制之前具有插入到所述顆粒的陽極引線。
48.根據權利要求41的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約0. 25微米的厚度。
49.根據權利要求48的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約1.0微米的厚度。
50.根據權利要求48的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約3微米的厚度。
51.電容器前體，通過壓制稜柱形狀的陽極顆粒，該稜柱具有至少兩個表面的5個交叉 處的過渡表面，燒結顆粒，電解以在顆粒表面形成電介質氧化物，並為所述氧化的顆粒施加 預聚合物本徵導電聚合物的漿料而製備。
52.根據權利要求51的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約0. 25微米的厚度。
53.根據權利要求52的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約1.0微米的厚度。
54.根據權利要求52的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約3微米的厚度。
55.電容器前體，通過壓制稜柱形狀的陽極顆粒，在至少兩個表面的所有交叉處形成過 渡表面，燒結顆粒，電解以在顆粒表面形成電介質氧化物，並為所述氧化的顆粒施加預聚合 物本徵導電聚合物的漿料而製備。
56.根據權利要求55的電容器前體，其中所述在至少兩個表面的所有交叉處形成過渡 表面在壓制過程中發生。
57.根據權利要求55的電容器前體，其中所述在至少兩個表面的所有交叉處形成過渡 表面在壓制後發生。
58.根據權利要求55的電容器前體，其中所述燒結在形成過渡表面之前，或在形成過 渡表面之後進行。
59.根據權利要求55的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約0. 25微米的厚度。
60.根據權利要求59的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約1.0微米的厚度。
61.根據權利要求59的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約3微米的厚度。
62.通過氧化具有在三個表面的三個交叉處的過渡表面的長方體形狀的顆粒，製備的 電容器前體。
63.根據權利要求62的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約0. 25微米的厚度。
64.根據權利要求63的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約1.0微米的厚度。
65.根據權利要求63的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約3微米的厚度。
66.電容器前體，通過壓制橢圓體稜柱形狀的陽極顆粒，其中稜柱形狀在兩個表面的至 少一個交叉處被改變以形成過渡表面，燒結顆粒，電解以在顆粒表面形成電介質氧化物，並 為所述氧化的顆粒施加預聚合物本徵導電聚合物的漿料而製備。
67.根據權利要求66的電容器前體，其中稜柱形狀在兩個表面的至少一個交叉處在壓 制過程中被改變以形成過渡表面。
68.根據權利要求66的電容器前體，其中稜柱形狀在兩個表面的至少一個交叉處在壓 制後被改變以形成過渡表面。
69.根據權利要求66的電容器前體，其中所述燒結在稜柱形狀在兩個表面的至少一個 交叉處被改變以形成過渡表面之前，或稜柱形狀在兩個表面的至少一個交叉處被改變以形 成過渡表面之後進行。
70.根據權利要求66的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約0. 25微米的厚度。
71.根據權利要求70的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約1.0微米的厚度。
72.根據權利要求70的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約3微米的厚度。
73.電容器前體，通過壓制橢圓體稜柱形狀的陽極顆粒，其中至少一個平面的邊被改變 以形成過渡表面，燒結顆粒，電解以在顆粒表面形成電介質氧化物，並為所述氧化的顆粒施 加預聚合物本徵導電聚合物的漿料而製備。
74.根據權利要求73的電容器前體，其中至少一個平面的邊在壓制過程中被改變以形 成過渡表面。
75.根據權利要求73的電容器前體，其中至少一個平面的邊在壓制後被改變以形成過渡表面。
76.根據權利要求73的電容器前體，其中所述燒結在至少一個平面的邊被改變以形成 過渡表面之前，或至少一個平面的邊被改變以形成過渡表面之後進行。
77.根據權利要求73的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約0. 25微米的厚度。
78.根據權利要求77的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約1.0微米的厚度。
79.根據權利要求78的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約3微米的厚度。
80.電容器前體，通過壓制長方體形狀的陽極顆粒，在兩個表面的超過5個交叉處形成 過渡表面，燒結顆粒，電解以在顆粒表面形成電介質氧化物，並為所述氧化的顆粒施加預聚 合物本徵導電聚合物的漿料而製備。
81.根據權利要求80的電容器前體，其中在兩個表面的超過5個交叉處形成過渡表面 在壓制過程中進行。
82.根據權利要求80的電容器前體，其中在兩個表面的超過5個交叉處形成過渡表面 在壓制後進行。
83.根據權利要求80的電容器前體，其中所述燒結在兩個表面的超過5個交叉處形成 過渡表面之前，或在兩個表面的超過5個交叉處形成過渡表面之後進行。
84.根據權利要求80的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約0. 25微米的厚度。
85.根據權利要求84的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約1.0微米的厚度。
86.根據權利要求85的電容器前體，其中所述本徵導電聚合物形成在所述顆粒上並具 有至少約3微米的厚度。
87.根據權利要求51的電容器前體，其中所述過渡表面在壓制過程中形成。
88.根據權利要求51的電容器前體，其中所述過渡表面在壓制後形成。
89.根據權利要求51的電容器前體，其中所述燒結在形成過渡表面之前或形成過渡表 面之後進行。
全文摘要
閥金屬形成的電容器用多孔燒結陽極經過電解處理形成介電層並在其上覆蓋有陰極層。當陽極形狀為規則的平行六面體時，覆蓋在邊角的陰極不均勻並且會出現缺陷。橢圓主體、圓柱體和長方體形成在邊角的過渡表面以提高陰極層的均勻性，例如斜切面和曲面。過渡表面通常提高聚合物漿料的塗敷性。
文檔編號H01G9/07GK101842863SQ200880018318
公開日2010年9月22日 申請日期2008年5月30日 優先權日2007年5月30日
發明者克裡斯汀·格雷羅, 蘭斯·保羅·桑頓, 蘭迪·哈恩, 小詹姆斯·C·貝茨, 傑弗瑞·泊爾德萊克, 約翰·佩裡邁克, 邱永堅 申請人:凱米特電子公司