CN114446651A - 堆叠型固态电容器、集成电路产品及电子产品 - Google Patents

Abstract

本发明的堆叠型固态电容器包含一电容模块、一导电模块及一封装结构，封装结构包围电容模块及导电模块。电容模块包含依序堆叠的多个电容单元，各个电容单元包含一正极部及一负极部，正极部彼此电性连接且负极部彼此电性连接。导电模块包含一正极端子、一负极端子及至少一抗氧化层，正极端子电性连接其中一电容单元的正极部，负极端子以一导电胶层电性连接所述电容单元的负极部，抗氧化层位于负极端子与导电胶层之间。通过设置抗氧化层，可以减缓端子的氧化速率，使负极端子与电容单元之间不易形成氧化层，进而降低电容器的等效串联电阻。

Description

堆叠型固态电容器、集成电路产品及电子产品

技术领域

本发明是有关一种固态电容器，特别是有关一种可以降低等效串连电阻(equivalent series resistance)的堆叠型固态电容器。

背景技术

电容器是电路中常见的被动电子元件之一，电容器可以完成存储能量、去耦、滤波或旁路等功能。为配合不断推出的轻薄且多功能的电子产品，电容器持续朝高容量、高稳定性、低阻抗及微型化等方向迈进，也因此发展出各种材质或结构的电容器，例如陶瓷、铝质、钽质、铌质，以及卷绕型电容器及堆叠型电容器等。

现有堆叠型固态电容器包含一电容组件及一导电组件，导电组件是以金属制成，且电容组件及导电组件间由导电胶接合，确保电流能顺利通过导电组件及电容组件。然而，导电组件在长期使用下、或是在高温制程中容易发生氧化，并在电容组件及导电组件之间形成氧化层，造成电容组件及导电组件之间的界面电阻上升，进而增加堆叠型固态电容器的等效串联电阻，加剧能量耗损，更可能导致电容器升温并缩短其寿命。

有鉴于此，如何降低电容组件及导电组件之间的界面电阻，仍为待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种堆叠型固态电容器，其电容组件及导电组件之间不易形成氧化层。

本发明提供一种堆叠型固态电容器，其包含一电容模块、一导电模块及一封装结构，封装结构包围电容模块及导电模块。电容模块包含依序堆叠的多个电容单元，各个电容单元包含一正极部及一负极部，正极部彼此电性连接且朝向电容模块的一侧弯曲，负极部彼此电性连接。导电模块包含一正极端子、一负极端子及至少一抗氧化层，正极端子由所述电容模块的一侧电性连接其中一电容单元的正极部，负极端子以一导电胶层电性连接所述电容单元的负极部，抗氧化层位于负极端子与导电胶层之间，且正极端子及负极端子部分露出于封装结构外。

据此，本发明的堆叠型固态电容器通过设有抗氧化层，大幅减缓负极端子表面的氧化速率，负极端子与电容单元之间不易形成氧化层，能有效使负极端子与电容单元之间的界面电阻下降，进而降低堆叠型固态电容器的等效串联电阻。

依据前述的堆叠型固态电容器，其中正极端子及负极端子的材料可以为铜或铜锌合金。

依据前述的堆叠型固态电容器，其中抗氧化层的材料可以为银、金、钯、铂、石墨、氮化钛或碳化钛。

依据前述的堆叠型固态电容器，其中抗氧化层的材料可以为钯，且抗氧化层的厚度可以为0.1～900纳米。

依据前述的堆叠型固态电容器，其中抗氧化层的材料可以为金，且抗氧化层的厚度可以为0.1～500纳米。

依据前述的堆叠型固态电容器，其中抗氧化层可以包含一第一抗氧化层及一第二抗氧化层，第一抗氧化层及第二抗氧化层由负极端子往导电胶层依序堆叠，第一抗氧化层的材料可以为钯，且第二抗氧化层的材料可以为金。此外，导电模块更可以包含一镍层，位于负极端子及第一抗氧化层之间。

依据前述的堆叠型固态电容器，其中导电模块更可以包含一镍层，位于负极端子及抗氧化层之间。

依据前述的堆叠型固态电容器，其中镍层的厚度可以为0.1～5微米。

依据前述的堆叠型固态电容器，其中负极端子与导电胶层的界面电阻可以小于1毫欧姆。

本发明另提供一种集成电路产品，其包含前述的堆叠型固态电容器。

本发明更提供一种电子产品，其包含前述的堆叠型固态电容器。

附图说明

图1为本发明的一实施方式的堆叠型固态电容器的剖面示意图；以及

图2为图1的堆叠型固态电容器于区域R的局部放大示意图。

其中，附图标记说明如下：

100：堆叠型固态电容器

110：电容模块

111：电容单元

111a：正极部

111b：负极部

120：导电模块

121：正极端子

122：负极端子

123：导电胶层

124：抗氧化层

130：封装结构

R：区域

具体实施方式

以下将参照图式说明本发明的实施例。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。此外，为简化图式起见，一些现有惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示。

请参照图1，图1为本发明的一实施方式的堆叠型固态电容器100的剖面示意图。堆叠型固态电容器100包含一电容模块110、一导电模块120及一封装结构130，电容模块110与导电模块120电性连接，且封装结构130包围电容模块110及导电模块120。

电容模块110包含依序堆叠的多个电容单元111，在图1中虽以三个电容单元111为例，但本发明并不以电容单元111的数量为限。各个电容单元111包含一正极部111a及一负极部111b，正极部111a均朝向电容模块110的一侧弯曲且彼此电性连接，负极部111b亦彼此电性连接，如此电性连接各个电容单元111，可以提升堆叠型固态电容器100的电容大小。

请一并参照图2，图2为图1的堆叠型固态电容器100于区域R的局部放大示意图。导电模块120包含一正极端子121及一负极端子122，正极端子121由电容模块110的所述一侧电性连接其中一电容单元111的正极部111a，例如可以采用焊接方式连接正极端子121与所述电容单元111的正极部111a，负极端子122则以一导电胶层123电性连接所述电容单元111的负极部111b，而正极端子121及负极端子122的材料可以为铜或铜锌合金。通过上述配置，便能透过正极端子121及负极端子122，对电容模块110施加电流。

值得注意的是，导电模块120还包含至少一抗氧化层124，其位于负极端子122与导电胶层123之间，借此保护负极端子122与所述电容单元111电性连接的表面，避免在所述表面形成氧化层。其中，抗氧化层124的材料可以为银、金、钯、铂、石墨、氮化钛或碳化钛。当抗氧化层124的材料为钯时，抗氧化层124的厚度可以为0.1～900纳米；当抗氧化层124的材料为金时，抗氧化层124的厚度可以为0.1～500纳米。设有抗氧化层124的堆叠型固态电容器100，其负极端子122与导电胶层123之间的界面电阻可以小于1毫欧姆，能有效降低堆叠型固态电容器100的等效串联电阻。

值得注意的是，抗氧化层124也可以包含一第一抗氧化层及一第二抗氧化层(均未绘示)，第一抗氧化层及第二抗氧化层由负极端子122往导电胶层123依序堆叠，第一抗氧化层的材料可以为钯，且第二抗氧化层的材料可以为金。通过选择不同材料的抗氧化层124，并适当地组合配置，可以进一步降低堆叠型固态电容器100的等效串联电阻。有关多层抗氧化层124对等效串联电阻的降低效果，将于后续的实验中提出，于此不再赘述。

导电模块120更可以包含一镍层(未绘示)，位于负极端子122及抗氧化层124之间，例如可以位于负极端子122及前述第一抗氧化层之间，所述镍层可以帮助焊接，更可以作为扩散阻障层，避免负极端子122中的金属原子扩散至介电层中，延长堆叠型固态电容器100的使用寿命。镍层的厚度可以为0.1～5微米，以利有效阻绝金属原子。

封装结构130是包围电容模块110及导电模块120，且正极端子121及负极端子122部分露出于封装结构130外，便于和电路相接。由于电容模块110、以及电容模块110与导电模块120电性连接处等较为精细的结构均被封装结构130包覆，使得这些精细结构可以获得良好的保护，同时提高堆叠型固态电容器100的耐用程度。

本发明另提供一种集成电路产品或电子产品，其包含前述的堆叠型固态电容器。由前述内容可知，本发明的堆叠型固态电容器的等效串联电阻较小，在集成电路产品或电子产品中，更适合作为降噪用的去耦电容、平滑电流用的滤波电容以及保护其他电子元件的缓冲电容等。

以下将针对具有不同抗氧化层配置的导电模块进行测量，以判断抗氧化层的设置是否能够降低堆叠型固态电容器的等效串联电阻。

1.不同抗氧化层配置

本实验是测量比较例1、实施例1及实施例2的界面电阻，以确认设置抗氧化层是否能有效降低负极端子至导电胶层之间的界面电阻。

实施例1及实施例2是于铜制的负极端子与导电胶层(银胶，厚度为100μm)之间设置一或二层抗氧化层，并多次测量负极端子至导电胶层之间的界面电阻后取其平均电阻值。另将未设有抗氧化层的导电模块作为本实验的比较例1，以与实验例1及实验例2进行比对。比较例1、实施例1及实施例2的详细结构及平均电阻值均列于下表1。

由表1可以得知，比较例1的电阻值明显大于设有抗氧化层的实施例1及实施例2，是因为在不具有抗氧化层的结构中，铜材料极易氧化，并在负极端子表面形成绝缘的氧化铜，影响电流传递。反之，抗氧化层可以保护金属材料不易氧化，故可以大幅降低负极端子与导电胶层之间的界面电阻。

2.不同抗氧化层厚度

本实验是测量比较例2及实施例3到实施例5的等效串联电阻，以确认不同厚度的抗氧化层降低等效串联电阻的效果。

实施例3到实施例5的堆叠型固态电容器具有铜制的负极端子，且负极端子与导电胶层之间设有二层抗氧化层，并调整其中一层抗氧化层的厚度，而比较例2为不具有抗氧化层的堆叠型固态电容器。前述电容器的电容值均为470μF，且于通以100kHz的交流电下，多次测量其等效串联电阻，并取得平均ESR值。比较例2及实施例3到实施例5的详细结构及平均ESR值均列于下表2。

由表2可以得知，比较例2的等效串联电阻明显大于实施例3到实施例5，是以抗氧化层的设置确实能有效降低等效串联电阻。除此之外，当抗氧化层的厚度增加，减少了负极端子中的集肤效应(skin effect)，故可以更进一步降低堆叠型固态电容器的等效串联电阻。

综上所述，本发明的堆叠型固态电容器通过设有抗氧化层，大幅减缓负极端子表面的氧化速率，负极端子与电容单元之间不易形成氧化层，能有效使负极端子与电容单元之间的界面电阻下降，进而降低堆叠型固态电容器的等效串联电阻。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (12)

1.一种堆叠型固态电容器，其特征在于，包含：

一电容模块，包含依序堆叠的多个电容单元，各该电容单元包含：

一正极部，所述电容单元的所述正极部彼此电性连接，所述正极部朝向该电容模块的一侧弯曲；及

一负极部，所述电容单元的所述负极部彼此电性连接；

一导电模块，包含：

一正极端子，由该电容模块的该侧电性连接其中一该电容单元的该正极部；

一负极端子，以一导电胶层电性连接该其中一电容单元的该负极部；及

至少一抗氧化层，位于该负极端子与该导电胶层之间；以及

一封装结构，包围该电容模块及该导电模块，且该正极端子及该负极端子部分露出于该封装结构外。

2.如权利要求1所述的堆叠型固态电容器，其特征在于，该正极端子及该负极端子的材料为铜或铜锌合金。

3.如权利要求1所述的堆叠型固态电容器，其特征在于，该抗氧化层的材料为银、金、钯、铂、石墨、氮化钛或碳化钛。

4.如权利要求3所述的堆叠型固态电容器，其特征在于，该抗氧化层的材料为钯，且该抗氧化层的厚度为0.1～900纳米。

5.如权利要求3所述的堆叠型固态电容器，其特征在于，该抗氧化层的材料为金，且该抗氧化层的厚度为0.1～500纳米。

6.如权利要求3所述的堆叠型固态电容器，其特征在于，该抗氧化层包含一第一抗氧化层及一第二抗氧化层，该第一抗氧化层及该第二抗氧化层由该负极端子往该导电胶层依序堆叠，该第一抗氧化层的材料为钯，且该第二抗氧化层的材料为金。

7.如权利要求6所述的堆叠型固态电容器，其特征在于，该导电模块还包含一镍层，位于该负极端子及该第一抗氧化层之间。

8.如权利要求1所述的堆叠型固态电容器，其特征在于，该导电模块还包含一镍层，位于该负极端子及该抗氧化层之间。

9.如权利要求7或8所述的堆叠型固态电容器，其特征在于，该镍层的厚度为0.1～5微米。

10.如权利要求1所述的堆叠型固态电容器，其特征在于，该负极端子与该导电胶层的界面电阻小于1毫欧姆。

11.一种集成电路产品，其特征在于，包含如权利要求1所述的堆叠型固态电容器。

12.一种电子产品，其特征在于，包含如权利要求1所述的堆叠型固态电容器。

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