專利名稱：非固體電解質(zhì)全鉭電容器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種電子元器件，尤其是指一種耐反壓大容量非固體電解質(zhì)全鉅電解 電容器的設(shè)計(jì)和制造工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，隨著科技力量的飛速發(fā)展，人類的活動(dòng)范圍越來越大，對宇宙空間的研究和探 索越來越多?？臻g技術(shù)的發(fā)展，對電子元器件提出了更高的要求。如今，正在醞釀一場世 界范圍內(nèi)的元器件革命，而鉭電解電容器作為電解電容器中的一個(gè)重要分支，廣泛應(yīng)用于 通信、航天和軍工事業(yè)、海底電纜和高級電子裝置、民用電器等多方面，超大容量、低ESR、 高頻、高溫、高可靠性是其主要發(fā)展方向之一。
鉭電解電容器是一種用金屬鉭(Ta)作為陽極材料而制成的，按陽極結(jié)構(gòu)的不同可分 為箔式和鉭粉燒結(jié)式兩種。在鉭粉燒結(jié)式鉭電容中，又因工作電解質(zhì)的不同，分為固體電 解質(zhì)鉭電容器和非固體電解質(zhì)鉭電容器。非固體電解質(zhì)鉭電容器的工作電解質(zhì)是通過單向 賦能在鉭金屬表面生成的一層極薄的五氧化二鉭膜。此層氧化膜介質(zhì)完全與組成電容器的 一端極結(jié)合成一個(gè)整體，不能單獨(dú)存在。這種電容器一般不能承受任何反向電壓，因?yàn)殂g 電容器介質(zhì)氧化膜具有單向?qū)щ娦院驼魈匦?，?dāng)施加反向電壓的時(shí)，就會(huì)有很大的電流 通過，甚至造成因短路而功能失效。因此，常規(guī)鉭電容器使用中必須嚴(yán)格控制反向電壓。 一旦出現(xiàn)非固體電解質(zhì)鉭電容器施加反向電壓，器件將必須予以報(bào)廢。這樣將給鉭電容器 的應(yīng)用造成極大的局限性。為了解決這一問題，目前普遍采用兩個(gè)常規(guī)鉭電容器反向疊合 在一起，來提高承受反壓的性能，但這樣將勢必加大產(chǎn)品的厚度，而且實(shí)際應(yīng)用的效果并 不是很好， 一直沒有得到有效的推廣。因此，目前市場上存在的產(chǎn)品，包括現(xiàn)有的小容量 耐反壓鉭電容器，巳經(jīng)開始不足以滿足日新月異的高新宇宙空間技術(shù)發(fā)展需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有非固體電解質(zhì)鉭電容器容量不夠、耐反壓能力差、 可靠性不高的不足，本發(fā)明提供一種全新的耐反壓大容量非固體電解質(zhì)鉅電容器及其制作
方法，該非固體電解質(zhì)鉭電容器具有很好的耐反壓能力，容量更大，性能更加穩(wěn)定可靠。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是針對傳統(tǒng)單向賦能的弊病，采用了雙向 賦能的方式，在陽極片和/或陰極片的兩面上均附有一層耐反壓TaOs金屬氧化膜介質(zhì)，且 采取兩層陰極片一層陽極片的夾層結(jié)構(gòu)，陽極片和陰極片都是由多孔鉭芯組成，在電容器 殼體內(nèi)陽極片和陰極片的四周，以及陽極片和陰極片多孔鉭芯的孔內(nèi)均充有非固態(tài)電解 質(zhì)，通過陽極片和/或陰極片上的耐反壓TaOs金屬氧化膜大大提高了產(chǎn)品的耐反壓能力和 穩(wěn)定性。整個(gè)非固體電解質(zhì)鉭電容器結(jié)構(gòu)包括外殼、陰極片、陽極片、陰極引線、陽極引 線和壓蓋，陰極片和陽極片均置于外殼殼體內(nèi)；陰極引線穿過壓蓋與陰極片連接；陽極引 線穿過壓蓋與陽極片連接；其特點(diǎn)是采用鉅金屬粉壓制燒結(jié)制成的多孔鉅芯的陰極片， 且在陽極片和/或陰極片的兩面均附有作為絕緣和耐反壓TaOs金屬氧化膜介質(zhì)；所述的陰 極片和陽極片為兩層陰極片夾一層陽極片的夾層結(jié)構(gòu)，在陽極片與陰極片之間設(shè)有隔離絕 緣層；所述的陰極片是由多孔鉭芯組成，在陰極片上也可附有作為絕緣層的金屬氧化膜介 質(zhì)；非固體電解質(zhì)全鉭電容器的外殼、壓蓋等結(jié)構(gòu)都是由鉭材構(gòu)成；在陽極片和陰極片的 四周，以及陽極片和陰極片的多孔鉭芯孔內(nèi)充有非固體電解質(zhì)，形成非固體電解質(zhì)全鉭電 容器。此外，陽極片和陰極片可以采用多芯級聯(lián)的方式，極大的提高了其電容量。
本發(fā)明所述的非固體電解質(zhì)全鉅電容器的制作工藝為
1、 制作陽極片
用非常細(xì)的鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，在高溫及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，然后再 對燒結(jié)好的基體進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個(gè)表面均生成一層Ta05膜，構(gòu)成以TaOs膜為絕 緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊正極基體。
2、 制作陰極片
用非常細(xì)的鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，在高溫及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，即可作 為鉅電容的負(fù)極基體。亦可再對燒結(jié)好的基體進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個(gè)表面均生成一 層TaOs膜，構(gòu)成以TaOs膜為絕緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊負(fù)極基體。
3、 組裝電容器
先將電容器的一塊陰極片芯子焊上引出線后裝于鉭外殼中，再將陽極片芯子焊上引出
線后裝入鉭外殼中；將另一片陰極片裝于鉭外殼中，并將第一片陰極片引出線與第二片陰 極片引出線連接在一起引出外殼，再向外殼殼體內(nèi)灌入非固態(tài)電解質(zhì)，使非固態(tài)電解質(zhì)充 滿陽極片和陰極片的四周，以及陽極片和陰極片的多孔鉭芯孔內(nèi)，然后將壓蓋壓入蓋住外 殼殼體，用激光焊接將蓋壓與外殼殼體焊接密封而組裝成非固體電解質(zhì)全鉭電容器。
本發(fā)明的有益效果是，由于陽極片和陰極片都采用鉭金屬粉壓制燒結(jié)制成的多孔鉭芯， 并在陽極片和/或陰極片的兩面上均附有一層耐反壓TaOs金屬氧化膜介質(zhì)，且采取兩層陰 極片一層陽極片的夾層結(jié)構(gòu)，可以使得電容器的反壓能力得到很大的提高；同時(shí)由于整體 結(jié)構(gòu)可采用多層疊合結(jié)構(gòu)，因此可以大大提高電容器的容量，相比現(xiàn)有產(chǎn)品，較現(xiàn)有常規(guī) 產(chǎn)品，容量更大，耐反壓能力強(qiáng)，可靠性更高。


下面是結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 圖1是本發(fā)明的一種單芯結(jié)構(gòu)的縱剖面構(gòu)造圖 圖2是本發(fā)明的一種雙芯結(jié)構(gòu)的縱剖面構(gòu)造圖 圖3是本發(fā)明的一種多芯結(jié)構(gòu)的縱剖面構(gòu)造圖 圖3中的"N"》3且為整數(shù)
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 實(shí)施例一
附圖1給出了本發(fā)明的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖，通過附圖可以看出，本發(fā)明為一種非固 體電解質(zhì)全鉭電容器，在結(jié)構(gòu)上采取新的非固體電解質(zhì)全鉭電容器結(jié)構(gòu)方式及其制作工 藝，采用了雙向賦能的方式，在陽極片1和/或陰極片2的兩面上均附有一層耐反壓Ta05 金屬氧化膜介質(zhì)，且采取兩層陰極片一層陽極片的夾層結(jié)構(gòu)，陽極片1和陰極片2都是由 多孔鉭芯組成，在電容器殼體3內(nèi)陽極片1和陰極片2的四周，以及陽極片1和陰極片2 多孔鉭芯的孔內(nèi)均充有非固態(tài)電解質(zhì)，通過陽極片1和/或陰極片2上的耐反壓Ta05金屬 氧化膜大大提高了產(chǎn)品的耐反壓能力和穩(wěn)定性。整個(gè)非固體電解質(zhì)鉭電容器結(jié)構(gòu)包括電容 器殼體3、陰極片l、陽極片2、陰極引線4、陽極引線5和壓蓋6，陰極片2和陽極片1
均置于電容器殼體3內(nèi)；陰極引線4穿過壓蓋6與陰極片2連接；陽極引線5穿過壓蓋6 與陽極片1連接；其特點(diǎn)是陰極片2為采用鉭金屬粉壓制燒結(jié)制成的多孔鉭芯的陰極片， 且在陽極片1和/或陰極片2的兩面均附有作為絕緣和耐反壓TaOs金屬氧化膜介質(zhì)；所述 的陰極片2和陽極片1為兩層陰極片夾一層陽極片的夾層結(jié)構(gòu)，在陽極片1與陰極片2之 間設(shè)有隔離絕緣層7;所述的陰極片2也是由多孔鉭芯組成，在陰極片2上也可附有作為 絕緣層的金屬氧化膜介質(zhì)；非固體電解質(zhì)全鉭電容器的電容器殼體3和壓蓋6等結(jié)構(gòu)都是 由鉭材構(gòu)成；在陽極片1和陰極片2的四周，以及陽極片1和陰極片2的多孔鉭芯孔內(nèi)充 有非固體電解質(zhì)，形成非固體電解質(zhì)全鉭電容器。此外，陽極片1和陰極片2可以采用多 芯級聯(lián)的方式，極大的提高了其電容量。在壓蓋6與陰極片2之間還可以根據(jù)需要設(shè)置墊 板8
本發(fā)明所述的非固體電解質(zhì)全鉭電容器的制作工藝為
1、 制作陽極片
用非常細(xì)的鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，在高溫及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，然后再 對燒結(jié)好的基體進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個(gè)表面均生成一層TaOs膜，構(gòu)成以TaOs膜為絕 緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊正極基體。
2、 制作陰極片
用非常細(xì)的鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，在高溫及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，即可作 為鉭電容的負(fù)極基體。亦可再對燒結(jié)好的基體進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個(gè)表面均生成一 層Ta0s膜，構(gòu)成以TaOs膜為絕緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊負(fù)極基體。
3、 組裝電容器
先將電容器的一塊陰極片芯子焊上引出線后裝于鉭外殼中，再將陽極片芯子焊上引出 線后裝入鉭外殼中；將另一片陰極片裝于鉭外殼中，并將第一片陰極片引出線與第二片陰 極片引出線連接在一起引出外殼，再向外殼殼體內(nèi)灌入非固態(tài)電解質(zhì)，使非固態(tài)電解質(zhì)充 滿陽極片和陰極片的四周，以及陽極片和陰極片的多孔鉭芯孔內(nèi)，然后將壓蓋壓入蓋住外 殼殼體，用激光焊接將蓋壓與外殼殼體焊接密封而組裝成非固體電解質(zhì)全鉭電容器。
在圖1中，陽極片處于兩層陰極片之間，中間有絕緣層隔開，并由陽極引線引出；兩
片陰極片由引線連接在一起，并由陰極陰線引出。其產(chǎn)品的外殼等結(jié)構(gòu)都是由鉭材構(gòu)成。 實(shí)施例二
附圖2給出了一種本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，通過附圖可以看出，實(shí)施例二的結(jié)構(gòu) 原理與實(shí)施例一是一樣的，只是本實(shí)施例采取了雙層陽極片結(jié)構(gòu)，在圖2中，第一層陽極 片9和第二層陽極片10與第一陰極片14、第二陰極片15和第三陰極片16交錯(cuò)隔開，在 每一層陽極片與陰極片相接觸的結(jié)合面之間設(shè)有第一絕緣層11、第一絕緣層12和第三絕 緣層13和第四絕緣層14;第一層陽極片9和第二層陽極片10由引線15串接后經(jīng)陽極引 線16引出，第一陰極片14、第二陰極片15和第三陰極片16由引線17串接后經(jīng)陰極引線 18引出。其產(chǎn)品的外殼等結(jié)構(gòu)都是由鉭材構(gòu)成。在壓蓋與陰極片之間還可以根據(jù)需要設(shè)置 墊板18
實(shí)施例三
附圖3給出了一種本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，通過附圖可以看出，實(shí)施例三的結(jié)構(gòu) 原理與實(shí)施例一是一樣的，在圖3中，陽極片18為兩層以上的N層陽極片，陰極片19為 三層以上的N+1層陰極片，絕緣層20為四層以上的N+2層絕緣層；陽極片18與陰極片19 交錯(cuò)隔開，形成兩塊陰極片夾一塊陽極片的結(jié)構(gòu)；所有陽極片18由引線串接后經(jīng)陽極引 線4引出，所有陰極片19由引線串接后經(jīng)陰極引線5引出。所有的陽極片都是由多孔鉭 芯組成，且陽極片的兩面均附著一層金屬氧化膜介質(zhì)。所有陰極片也都是由多空鉭芯組成， 其上亦可附著一層金屬氧化膜介質(zhì)。其產(chǎn)品的外殼等結(jié)構(gòu)都是由鉅材構(gòu)成。在壓蓋與陰極 片之間還可以根據(jù)需要設(shè)置墊板8
權(quán)利要求
1、非固體電解質(zhì)全鉭電容器，其特征在于采用雙向賦能的方式，在陽極片和/或陰極片的兩面上均附有一層耐反壓TaO5金屬氧化膜介質(zhì)，且采取兩層陰極片一層陽極片的夾層結(jié)構(gòu)，陽極片和陰極片都是由多孔鉭芯組成，在電容器殼體內(nèi)陽極片和陰極片的四周，以及陽極片和陰極片多孔鉭芯的孔內(nèi)均充有非固態(tài)電解質(zhì)，通過陽極片和/或陰極片上的耐反壓TaO5金屬氧化膜大大提高了產(chǎn)品的耐反壓能力和穩(wěn)定性。
2、 如權(quán)利要求l所述的非固體電解質(zhì)全鉭電容器，包括外殼、陰極片、陽極片、陰極引 線、陽極引線和壓蓋，陰極片和陽極片均置于外殼殼體內(nèi)；陰極引線穿過壓蓋與陰極片連接； 陽極引線穿過壓蓋與陽極片連接；其特征在于采用鉅金屬粉壓制燒結(jié)制成的多孔鉭芯的陰 極片，且在陽極片和/或陰極片的兩面均附有作為絕緣和耐反壓TaOs金屬氧化膜介質(zhì)；所述的陰極片和陽極片為兩層陰極片夾一層陽極片的夾層結(jié)構(gòu)，在陽極片與陰極片之間設(shè)有隔離絕 緣層。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的非固體電解質(zhì)全鉭電容器，其特征在于所述的陰極片是由 多孔鉭芯組成，在陰極片上附有作為絕緣層的金屬氧化膜介質(zhì)。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的非固體電解質(zhì)全鉭電容器，其特征在于非固體電解質(zhì)全鉭 電容器的外殼、壓蓋是由鉭材構(gòu)成。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的非固體電解質(zhì)全鉭電容器，其特征在于在陽極片和陰極片的四周，以及陽極片和陰極片的多孔鉅芯孔內(nèi)充有非固體電解質(zhì)，形成非固體電解質(zhì)全鉭電 容器。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的非固體電解質(zhì)全鉭電容器，其特征在于陽極片和陰極片采用多芯級聯(lián)的方式。
7、 一種非固體電解質(zhì)全鉭電容器制作方法，其特征在于所述的非固體電解質(zhì)全鉅電容 器的制作工藝為A.制作陽極片用非常細(xì)的鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，在高溫及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，然后再對燒結(jié)好的基體進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個(gè)表面均生成一層TaOs膜，構(gòu)成以TaOs膜為絕緣介 質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊正極基體；B. 制作陰極片用非常細(xì)的鉭金屬粉壓制而成圓餅狀，在高溫及真空條件下燒結(jié)成多孔基體，即可作為鉭電容的負(fù)極基體。亦可再對燒結(jié)好的基體進(jìn)行陽極氧化，在其正反兩個(gè)表面均生成一層Ta05 膜，構(gòu)成以TaOs膜為絕緣介質(zhì)的鉭粉燒結(jié)塊負(fù)極基體；C、 組裝電容器先將電容器的一塊陰極片芯子焊上引出線后裝于鉅外殼中，再將陽極片芯子焊上引出線 后裝入鉭外殼中；將另一片陰極片裝于鉭外殼中，并將第一片陰極片引出線與第二片陰極片 引出線連接在一起引出外殼，再向外殼殼體內(nèi)灌入非固態(tài)電解質(zhì)，使非固態(tài)電解質(zhì)充滿陽極 片和陰極片的四周，以及陽極片和陰極片的多孔鉭芯孔內(nèi)，然后將壓蓋壓入蓋住外殼殼體， 用激光焊接將蓋壓與外殼殼體焊接密封而組裝成非固體電解質(zhì)全鉭電容器。
全文摘要
非固體電解質(zhì)全鉭電容器及其制作方法，包括外殼、陰極片、陽極片、陰極引線、陽極引線和壓蓋，陰極片和陽極片均置于外殼殼體內(nèi)；陰極引線穿過壓蓋與陰極片連接；陽極引線穿過壓蓋與陽極片連接；采用鉭金屬粉壓制燒結(jié)制成的多孔鉭芯的陰極片，且在陽極片和/或陰極片的兩面均附有作為絕緣和耐反壓TaO₅金屬氧化膜介質(zhì)；陰極片和陽極片為兩層陰極片夾一層陽極片的夾層結(jié)構(gòu)，在陽極片與陰極片之間設(shè)有隔離絕緣層；陰極片是由多孔鉭芯組成，在陰極片上也可附有作為絕緣層的金屬氧化膜介質(zhì)；電容器的外殼、壓蓋等結(jié)構(gòu)都是由鉭材構(gòu)成；在陽極片和陰極片的四周，以及陽極片和陰極片的多孔鉭芯孔內(nèi)充有非固體電解質(zhì)，形成非固體電解質(zhì)全鉭電容器。
文檔編號H01G9/022GK101339849SQ20081003202
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者劉勇剛, 劉新軍 申請人:株洲宏達(dá)電子有限公司