[发明专利]改进的具有最小密度梯度的凹槽阳极以及包括该阳极的电容器

说明书

相关申请的交叉引用

(0001)本申请是申请日为2004年4月23日、申请号为10/830616的美国专利申请的部分继续申请。本申请涉及申请日为2003年12月8日、申请号为10/730736的美国专利申请，该申请尚未授权，这里其以引用的方式并入本申请。

技术领域

(0002)本发明涉及一种改进型阳极，其具有彼此偏置或不对称的凹槽以及最小的密度梯度，本发明还涉及这包括有这种改进型阳极的电容器。本发明特别涉及这样的一种改进型阳极，该阳极包括有多个凹槽和多个接线，其中的接线优选为平线。

背景技术

(0003)人们希望对电容器的特性进行改进。人们特别希望能够降低电容器的ESR。

(0004)通常的固体电解电容器的阳极由多孔阳极体构成，其中的引线伸出到阳极体之外并连接到电容器的正接线端子上。该阳极是通过将阀金属粉压制成一球体而制得。阀金属包括Al、Ta、Nb、Ti、Zr、Hf、W及其混合物，合金属以及这些金属的低价氧化物。该阳极经烧结从而在各个粉末颗粒之间形成融熔连接。在固态电解电容器的阳极部分内会对电流形成多个阻抗。电流必须从正接线端子流到连接或嵌入到阳极体内的引线中。电流流过阳极引线中伸到阳极体之外的部分。电流流过正接线端子，阳极引线形成串联电阻，该串联电阻构成最终设备等效串联电阻(Equivalent Series Resistance，ESR)的一部分。阳极体内的电阻还会产生并联电阻，该并联电阻也构成最终设备ESR的一部分。电流从引线端点流到阳极体并沿着最小阻抗的路线流过阳极体的所有点。电流必须通过引线与颗粒之间的接点从引线流入到阳极体中，其中的颗粒构成多孔阳极体。然后电流必须流过多孔阳极体，其中要流过阳极体烧结颗粒的微小颈部。

(0005)引线以及阳极体中的电阻由下面的公式得到。

电阻＝电阻系数X路长度/横截面面积

(0006)提高电流流过的横截面面积能够降低上述公式所表示的电阻。引线的最大直径由阳极的大小决定。引线直径不可能超过阳极的厚度。因此，电流流过单根柱形引线的最大横截面面积就是πd²/4，其中的d是直径。对于给定的引线直径来说，电流流过的最大横截面面积与将阳极体连接到正接线端子上的引线根数成正比。因此，提高引线的数目，就能降低接线端子与阳极体之间的连接阻抗。

(0007)尽管引线可通过例如焊接到阳极体的顶端而连接到阳极体上，但是将引线嵌入到阳极体中能够降低电流流过的电阻。对于伸入到多孔阳极体的引线来说，电流从引线流到阳极体的横截面面积正比于阳极体内引线外表面的面积。最大面积正比于πXdXl(对于单根柱极引线来说)。该电阻的横截面面积可通过增加引线的根数来得到增加。电流从引线流到阳极体各个点的路径长度，即距离引线的最大距离可通过采用多根引线或者是采用非柱形引线如扁引线或条状引线而减少。

(0008)例如，美国专利文献US5949639和US3345545中公开了整体电容上的一种凹槽阳极，其包括一条沟或凹槽，这样能减少电流流过内部聚合体的路径长度，并提高电流流过外部聚合体的横截面面积。采用了凹槽阳极的电容器如图1所示，获得了很大的成功，该技术现在仍用在当前的电容器上。将导线连接到阳极上的优选方法是在紧密压缩时就将导线设置在其中。这样能使阳极引线能在长度方向跨过大部分阳极致密体，并使固态导线阳极引线(对于Ta阳极来说通常是Ta导线)和Ta阳极之间的接触面积最大。该致密体，在去除粘合剂之后，在ca.1200-1600℃之间烧结。导线与阳极致密体之间的接触面积受导线直径的限制，而导线的直径则与致密体的厚度有关。当导线和阳极致密体之间的接触面积减少时，接触点的电阻会增加。当导线规格提高时，导线的内电阻也会增加。这两个增加会形成更高的等效串联电阻ESR----其会降低电容的性能。

(0009)即使在使用上述已获得成功的凹槽阳极时，其性能也达到了一个平台。进一步的提高则还需要对阳极进行改进，或者是对阳极的形成工艺进行改进。