CN101546654B - 含有可重置熔丝的电解电容组件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种能在方便的和节省空间的封装中提供改进性能特征的含有熔丝的电解电容组件。更具体地，该含有熔丝的电解电容组件包含由外壳所包含的电解电容元件和可可重置的熔丝。该电容组件还包括放置在与可重置熔丝相邻处并与之接触的应力吸收材料。通过选择一种具有特定模量和特定固有弹性的应力吸收材料，可重置熔丝在遇到过电流时能够更好地膨胀到它的最大程度。通过这种方式，可重置熔丝能够在使用期间改善性能。

Description

含有可重置熔丝的电解电容组件
技术领域
本发明涉及电解电容，特别涉及含有熔丝的电解电容组件。
背景技术
传统上，固体电解电容，例如钽电容，以其较高的电容值和紧密度而闻名。为了防止电容受过电流情况的影响烧毁，常常在该电容中使用熔丝。一种典型的熔丝组件使用了一小型导线，在发生过电流时该导线会断开。通常，熔丝的一端焊接在电解电容元件的金属导电箔的边缘，熔丝的另一端焊接在金属集电线上。当一个电解电容元件发生故障时，它会造成短路，从而使得存储在电容元件中和电路中的能量被释放。作为对该放电产生的过电流的响应，熔丝将会断开，从而阻断了发生故障的元件与集电线之间的电气连接。
但是，这种常规的熔丝电容存在的一个问题是，该电容不能再以期望的方式工作。为了解决这些问题，人们试图开发使用可重置熔丝的电容。比如在Kamigawa等人的美国专利6882520中描述了一种固体电解电容，该电解电容包含混合了导电粒子(如碳黑)的一种绝缘聚合物(如聚乙烯)所构成的电流控制层。这样的材料常常被称为聚合物正温度系数(“PPTC”)熔丝。在与电流过载相关联的温度上，聚合物正温度系数熔丝被设计成用于膨胀和阻断导电粒子之间的导电路径。在冷却后，熔丝会收缩从而闭合电路，因而使得该熔丝至少部分“可重置的”。不幸的是，可重置熔丝电容，例如在Kamigawa等人的专利中所描述的，还不能令人完全满意地使用在许多商业应用中。抛开理论的限制，本发明的发明人认为此类电容中的问题之一是用于封装电解电容的树脂限制了可重置熔丝的膨胀程度，使得它不能以最高性能工作。此外，由熔丝的膨胀产生的热应力也会导致在封装树脂中缺陷的形成。
因此，目前需要一种改进型的包含可重置熔丝的电解电容组件。
发明内容
根据本发明的一个实施例，公开了一种含有熔丝的电解电容组件。该电容组件包括：一个包括阳极和位于阳极上方的固体电解质的电解电容元件，其中，阳极导线从阳极上引伸出来；一个与该电解电容元件电气连接的可重置熔丝，该可重置熔丝含有一种正温度系数(“PTC”)材料；一个覆盖至少一部分可重置熔丝的应力吸收材料；一个与固体电解质电气连接的阴极端；一个与阳极导线电气连接的阳极端；一个封装电解电容元件和可重置熔丝的外壳，该外壳使得至少一部分阳极和阴极端裸露在外。
根据本发明的另一个实施例，公开了一种形成含有熔丝的电解电容组件的方法。该方法包括：提供一个包括阳极和位于阳极上方的固体电解质的电解电容元件，其中，阳极导线从阳极上引伸出来；将固体电解质电气连接到阴极端；将阳极导线电气连接到阳极端；将一根可重置的熔丝电气连接到电解电容元件，该可重置熔丝含有一种正温度系数(“PTC”)材料；用一种应力吸收材料覆盖至少一部分该可重置熔丝；封装该电解电容元件和该可重置熔丝，使得至少一部分阳极端和阴极端裸露在外。
本发明的其他特征和具体方面将在以下部分做更详细的阐述。
附图说明
本发明的完整的和可实现的公开，包括它的最佳方式，针对本领域的技术人员，将在本说明书的剩余部分做更详细的阐述，并参考以下附图：
图1是根据本发明的一个实施例中含有熔丝的电容组件的透视图；
图2至图7示出了可用于制造图1中所述的含有熔丝的电容组件的不同步骤；
图8是用于在实施例中测试电容的开关继电器的示意图。
在本说明书及附图中对附图标记的重复使用代表本发明相同的或相似的特征或元件。
具体实施方式
本领域的技术人员应了解，目前的讨论仅描述了示例性实施例，而不限制本发明更加广泛的方面，该更广泛的其他方面体现在示例性阐述中。
一般而言，本发明针对一种在方便的和节省空间的封装中提供改进性能特征的具有熔丝的电解电容组件。更具体地说，该具有熔丝的电解电容组件包含在一个外壳中的一个电解电容元件和一个可重置的熔丝。该电容组件还含有一种应力吸收材料，它被放置在与可重置熔丝的相邻处并与之接触。通过选择一种具有一定模量以及一定固有弹性的应力吸收材料，本发明的发明人认为可重置熔丝能够在遇到过电流时更好地膨胀到它的最大程度。通过这种方式，可重置熔丝能够在使用期间更好地运行。在这点上，将对本发明的各个实施例做更具体的描述。
I电解电容元件
可以使用现有技术中的任何技术来形成电解电容元件。例如，电解电容元件通常含有一个由阀金属(valve metal)组合物形成的阳极。该阀金属组合物可能含有约5000μF*V/g或更高的高荷质比，在一些实施例中为约25000μF*V/g或更高，在一些实施例中为约40000μF*V/g或更高，在一些实施例中为从约70000到约200000μF*V/g或更高。该阀金属组合物含有一种阀金属(即可以被氧化的金属)或阀金属基质的化合物，诸如钽、铌、铝、铪、钛，它们的合金，它们的氧化物、它们的氮化物等等。例如，该阀金属组合物可能含有一种铌的可导电的氧化物，诸如铌原子数与氧原子数之比为1∶1.0±1.0的氧化铌，在一些实施例中为1∶1.0±0.3，在一些实施例中为1∶1.0±0.1，在一些实施例中为1∶1.0±0.05。例如，氧化铌可以是NbO0.7，NbO1.0，NbO1.1和NbO2。在一个优选的实施例中，该组合物包含NbO1.0，它是一种即使在高温下烧结后仍然能保持化学稳定的可导电的氧化铌。此类阀金属氧化物的例子在Fife的美国专利6322912，Fife等人的美国专利6391275，Fife等人的美国专利6416730，Fife的美国专利6527937，Kimmel等人的美国专利6576099，Fife等人的美国专利6592740，Kimmel等人的美国专利6639787，Kimmel等人的美国专利7220397以及Schnitter的美国专利申请公开2005/0019581，Schnitter等人的美国专利申请公开2005/0103638，Thomas等人的美国专利申请公开2005/0013765中进行了描述，以上所列的专利文献对于所有目的均以其各自全文引用的方式并入本文。
常规的制造过程可以普遍应用于形成阳极。在一个实施例中，具有一定颗粒大小的氧化钽或氧化铌粉末首先被挑选出来。例如，颗粒可以是片状的，可以是有棱角的，可以是结节状的，以及可以是上述的混合物或者变形。该颗粒通常具有至少约60目的筛选尺寸分布，在一些实施例中为约60目到约325目，在一些实施例中为约100目到约200目。此外，比表面积为约0.1到约10.0m2/g，在一些实施例中为约0.5到约5.0m2/g，在一些实施例中为约1.0到约2.0m2/g。这里的术语“比表面积”是指由Bruanauer，Emmet和Teller在《美国化学学会》，第60卷，1938，第309页上发表的用氮气作为吸附气体的物理气体吸附法(B.E.T)所决定的表面积。同样地，体积(或Scott)密度通常为约0.1到约5.0g/cm3，在一些实施例中为约0.2到约4.0g/cm3以及在一些实施例中为约0.5到约3.0g/cm3。
为了便于阳极的形成，可以把其他成分加入到可导电的颗粒中。例如，可导电的颗粒可以选择性地与一种粘合剂和/或润滑剂相混合，从而保证颗粒在被压制以形成阳极体时相互间能够足够地粘附在一起。适合的粘结剂包括樟脑、硬脂酸和其他皂性脂肪酸、碳蜡(Carbowax，Union Carbide)、甘酞树脂(Glyptal，General Electric)、聚乙烯醇、萘、植物蜡(vegetable wax)和微晶蜡(microwaxes)(纯化石蜡)。该粘合剂可以在溶剂中溶解或者分散。示例性的溶剂可以包括水、醇等等。当被使用时，粘合剂和/或润滑剂的质量占总质量的百分比在约0.1％到约8％的范围内。但应该理解的是，粘合剂和润滑剂在本发明中并不是必需的。
这些粉末一旦形成，便可以通过使用任何常规的粉压模来压实它们。例如，压模可以是一台使用一个模具以及一个或多个冲头的单工作台压实机。或者，可以用仅使用一个模具和单个较低冲头的砧型压实压制模(anvil-type compaction press molds)。工作台压实压制模可以是多个基本类型，诸如凸轮、曲肘式/转向节和偏心/曲柄式压机，所述的压机具有不同的功能，诸如单动、双动、浮动模具、可移动压板、对向冲压、螺旋、冲击、热压、压印或者精压加工。该粉末可以被压实在一根阳极线的周围(例如钽线)。此外应了解，可选地，阳极导线还可以在阳极体的压制和/或烧结之后连接(例如焊接)到阳极体。在压实之后，任何粘合剂/润滑剂可以在真空条件下在某一温度(例如约150℃到约500℃)通过加热球团(pellet)几分钟予以去除。或者，粘合剂/润滑剂还可以通过用水溶液接触球团来予以去除，该方法在Bishop等人的美国专利6197252中进行了描述，该专利文献对于所有目的以全文引用的形式并入本文中。此后，该球团被烧结以形成一种多孔的整块。例如，在一个实施例中，球团可以在真空条件下在约1200℃到约2000℃的温度下被烧结，在一些实施例中，球团在真空条件下在约1500℃到1800℃的温度下被烧结。在烧结时，由于颗粒之间粘合力的增长，球团会收缩。除了上述的技术，根据本发明，任何其他的用于形成阳极体的技术也可以被使用，诸如在Galvagni的美国专利4085435，Sturmer等人的美国专利4945452，Galvagni的美国专利5198968，Salisbury的美国专利5357399，Galvagni等人的美国专利5394295，Kulkarni的美国专利5495386和Fife的美国专利6322912中对此进行了描述，以上所列的专利文献对于所有目的均以其各自全文引用的方式并入本文中。
尽管并不必需，仍可以选择阳极的厚度以改善电容的电气性能。例如，阳极的厚度可以是约4毫米或更小，在一些实施例中为约0.2到约3毫米，在一些实施例中为约0.4到约1毫米。还可以选择阳极的形状以改善最后所得到的电容的电气特性。例如，阳极可以是弧形的、正弦波型、长方形的、U型的、V型的，等等。阳极还可以是“槽”形的，在该“槽”中含有一个或多个皱折、凹槽、凹陷或者锯齿，以加大表面积与体积比，从而使得等效串联电阻最小化并增加了电容的频率响应。此类“槽”形阳极在例如Webber等人的美国专利6191936，Maeda等人的美国专利5949639，Bourgault等人的美国专利3345545以及Hahn等人的美国发明申请公开2005/0270725中进行了描述，以上所列的专利文献对于所有目的均以其各自全文引用的方式并入本文中。
阳极一旦形成，就可以对其进行阳极化处理，从而在阳极上方或阳极内形成一个介电层。阳极化处理是一个电化学过程，通过该过程，阳极被氧化以形成一种具有相对较高介电常数的材料。例如，氧化铌(NbO)阳极可以被阳极化成五氧化二铌(Nb2O5)。通常，阳极化处理是通过首先将一种电解质应用到阳极来进行的，比如把阳极蘸进电解质中。电解质通常是液态的，比如溶液(如水溶液或非水溶液)、分散系、熔融体等。常在电解液中使用溶剂，诸如水(如去离子水)、醚(如乙醚和四氢呋喃)、醇(如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇)、甘油三酸酯、酮(如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮)、酯(如乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甘醇醚乙酸酯(diethylene glycol etheracetate)和乙酸甲基丙酯(methoxypropyl acetate))、酰胺(如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺(dimethylacetamide)、二甲基辛酸/癸酸脂肪酸酰胺(dimethylcaprylic/capric fatty acid amide)和和N-烷基吡咯烷酮(N-alkylpyrrolidones))、腈(如乙腈、丙腈、丁腈、苯甲腈)、亚砜或者砜(如二甲基亚砜(DMSO)和环丁砜)等等。在电解液中溶剂的质量百分比可以约为50wt.％到约99.9wt.％，在一些实施例中为约75wt.％到约99wt.％，在一些实施例中为约80wt.％到约95wt.％。尽管不是必须的，但人们常常渴望使用水溶剂(如水)来帮助得到所期望的氧化物。事实上，水可以占到电解液中溶剂重量的约为50wt.％或更多，在一些实施例中约70wt.％或更多，在一些实施例中约90wt.％到100wt.％。
电解液是导电的并可以在25℃的温度下具有约每厘米1毫西门子(“mS/cm”)或更多的电导率，在一些实施例中为约30mS/cm或更多，在一些实施例中为约40mS/cm到约100mS/cm。为了加强电解液的电导率，可以使用一种能够在溶剂中离解以形成离子的化合物。适用于此目的的离子化合物可以包括，例如酸，诸如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、聚磷酸、硼酸、烃基硼酸(boronic acid)等；有机酸，有机酸包括羧酸，诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙二酸、琥珀酸、水杨酸、磺基水杨酸、己二酸、马来酸、苹果酸、油酸、没食子酸、酒石酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、乙醇酸、草酸、丙酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、戊二酸、葡萄糖酸、乳酸、天冬氨酸、谷氨酸、衣康酸、三氟醋酸、巴比妥酸、肉桂酸、苯甲酸、4-羟基苯甲酸、氨基苯甲酸等；磺酸，诸如甲磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸、三氟甲磺酸、苯乙烯磺酸、萘二磺酸、羟基苯磺酸、十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸等；聚合物酸，诸如聚(丙烯)或聚(甲基丙烯)酸和它们的共聚物(如马来酸-丙烯酸、磺酸-丙烯酸和苯乙烯-丙烯酸共聚物)、角叉菜酸(carageenicacid)、羧甲基纤维素、海藻酸等等。选择那些离子化合物的浓度以得到所期望的电导率。例如，酸(如磷酸)占电解液中的质量百分比可以为约0.01wt.％到约5wt.％，在一些实施例中约0.05wt.％到约0.8wt.％，在一些实施例中约0.1wt.％到约0.5wt％。如果需要，可以在电解液中使用离子化合物的混合物。
电流从电解液中通过以形成介电层。电压值控制通过的电荷(电流乘以时间)从而控制介电层的厚度。例如，电源可以首先设置在恒电流模式直到达到所需的电压。之后，电源转换到恒电位模式以确保在阳极的表面之上形成所期望的介电厚度。当然，也可以使用其他已知的方法，诸如脉冲方法。通常，电压在约4V到约200V之间，在一些实施例中为约9V到100V之间。在阳极氧化期间，电解液可以保持在较高的温度上，诸如约30℃或更高，在一些实施例中为约40℃到约200℃，在一些实施例中为约50℃到约100℃。阳极氧化还可以在环境温度或更低的温度下进行。最后所得到的介电层可以在阳极的表面和/或在它的空隙中被合成。
一旦形成了介电层，便可以选择性地应用一个保护涂层，诸如由相对绝缘的树脂材料(自然的或合成的)制成。此类材料可以有大于约0.05Ω/cm的电阻率，在一些实施例中大于约5Ω/cm，在一些实施例中大于约1000Ω/cm，在一些实施例中大于约1×105Ω/cm，在一些实施例中大于约1×1010Ω/cm。可以使用在本发明中的一些树脂材料包括但不限于，聚氨酯、聚苯乙烯、不饱和或饱和脂肪酸酯(如甘油酯)等等。例如，合适的脂肪酸酯类包括但不限于，月桂酸酯、肉豆蔻酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯、桐酸酯、油酸酯、亚油酸酯、亚麻酸酯、油桐酸酯、虫胶酸酯等等。这些脂肪酸酯在用在相对复杂的组合物(combination)中以形成一种干燥油“干燥油”时被发现是非常有用的，其中，该“干燥油”使得所得到的薄膜快速地聚合成稳定的层。此干燥油可以包括甘油单酯、甘油二酯和/或甘油三酯，它们分别包括具有一个、两个和三个酯化了的脂酰残基的甘油骨架。例如可以使用的一些适合的干燥油包括但不限于，橄榄油、亚麻籽油、蓖麻油、桐油、豆油和虫胶。这些和其他的保护涂层材料在Fife等人的美国专利6674635中进行了更详细的描述，此专利文献对于所有目的以全文引用的方式并入本文中。
之后，用常规技术使阳极化后的部分经受一个形成阴极的步骤。在一些实施例中，例如，用不同的技术来形成阴极，诸如热解硝酸锰(Mn(NO3)2)以形成二氧化锰(MnO2)的阴极。此类技术在例如Sturmer等人的美国专利4945452中进行了描述，该专利文献对于所有目的以全文引用的方式并入本文中。或者，可以用一个导电聚合物涂层涂层来形成电容的阴极。该导电聚合物涂层涂层可以包含一个或多个杂环聚合物(polyheterocycles)(如聚吡咯、聚噻吩、聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)(PEDT)、聚苯胺)、聚乙炔、聚对亚苯、聚酚以及它们的衍生物。此外，如果需要，导电聚合物涂层还可以由多个导电聚合物层来形成。例如，在一个实施例中，导电聚合物涂层可以包括一个由PEDT形成的层和另一个由聚吡咯形成的层。可以使用多种不同的方法把导电聚合物涂层加在阳极部分上。例如，常规技术诸如电聚合、筛网印花、浸泡、电泳涂层和喷涂，可以被用于形成导电聚合物涂层。例如在一个实施例中，可以首先把用于形成导电聚合物(如3，4-乙烯基二氧噻吩)的单体与一种聚合催化剂相混合以形成一种溶液。例如，一种合适的聚合催化剂是BAYTRON C，它是甲苯磺酸铁III并由H.C.Starck销售。BAYTRON C是一种商业上可获得的用于BAYTRONM的催化剂，其中BAYTRON M是3，4-乙烯基二氧噻吩，一种也是由H.C.Starck销售的PEDT单体。催化剂悬浮液一旦形成，就可以把阳极部分浸泡在悬浮液中从而使得在阳极部分的表面形成聚合物。或者，催化剂和单体也可以单独地应用于阳极部分。例如在一个实施例中，可以将催化剂溶解在一种溶剂中(如丁醇)，然后将其作为浸泡液应用于阳极部分。之后，可以干燥阳极部分以从中去除溶剂。然后，可以把阳极部分浸泡在含有适合单体的溶液中。一旦单体接触了含有催化剂的阳极部分的表面，就会在其上化学聚合。此外，还可以把催化剂(如BAYTRON C)与用于形成可选的保护涂层的材料(如树脂材料)相混合。在此类实例中，可以把阳极部分浸泡到含有单体(BAYTRON M)的溶液中。其结果是，单体能够在保护涂层表面之内和/或之上接触催化剂并与催化剂反应以形成导电聚合物涂层。尽管在上文中描述了多种不同的方法，但应了解，任何其他的将导电涂层用到阳极部分的方法也可以使用在本发明中。例如，其他的应用此导电聚合物涂层的方法在Sakata等人的美国专利5457862，Sakata等人的美国专利5473503，Sakata等人的美国专利5729428以及Kudoh等人的美国专利5812367中进行了描述，以上所列的专利文献对于所有目的以全文引用的方式并入本文中。
在大多数实施例中，一旦应用了导电聚合物，那么它就会被修复(heal)。该修复可以发生在每次导电聚合物层的应用之后或者发生在整个导电聚合物涂层的应用之后。例如在一些实施例中，可以通过以下方式来修复导电聚合物，即把球团浸泡在一种电解质溶液中，诸如一种磷酸和/或硫酸溶液，之后把一个恒定电压施加到溶液中直到电流减少到一个预先选定的水平。如果需要，该修复可以分多个步骤来完成。例如，在一个实施例中，一个具有导电聚合物涂层的球团首先被浸泡在磷酸中并施加约20伏的电压，然后把它浸泡在硫酸中并施加约2伏的电压。在该实施例中，使用第二个低电压的硫酸溶液或者甲苯磺酸能够帮助增加电容量并减少最后所得到的电容的损耗因子(DF)。在应用了上述的一些或所有的层之后，如果想去除各种不同的副产品、过多的催化剂等，可以对球团进行清洗。此外，在一些例子中，可以在上述的一些或所有的浸泡操作之后进行干燥处理。例如在应用了催化剂和/或在清洗了球团之后进行干燥处理来打开球团的细孔，从而可以使球团能够在之后的浸泡步骤期间接收液体。
一旦形成了阴极，可以可选地分别对该部分应用一个碳层(如石墨)和银层。例如，银涂层可以作为电容器元件的可焊接的导体、接触层和/或电荷收集器，碳涂层可以限制银涂层与固体电解质的接触。该两种涂层可以覆盖一些或所有的固体电解质。
II可重置熔丝
本发明的可重置熔丝包含一种电阻率随温度上升而上升的正温度系数(“PTC”)材料。由于PTC材料因电流的缘故而被加热，电阻的增加会造成负反馈，而电阻的增加又是由上升的材料温度造成的。例如，基于聚合物的PTC材料(也被称为聚合物正系数(“PPTC”)材料)，可以被用在本发明中。此类材料含有一种包含在聚合物基体之内的导电填料。该聚合物基体通常可以表现为两相。第一相是一种晶体的或半结晶的状态，在该状态中分子形成长链并构成一种规则的结构。在该“晶体”相中，导电填料被填塞到晶体边界内并形成许多导电路径。在一个预定的与电流过载相关的温度上，这种结构通过膨胀转换到一种非晶体相，在该相破坏了填料之间的导电路径链。也就是说，当电流流过熔丝时，它被加热并正好达到刚超过其断路温度(如约120℃)的某个常数温度。电容器更进一步的故障或者额外的电流增加会进一步加热熔丝，从而造成熔丝断开并把电流限制回与熔丝断路温度相符的值上。如果电容器继续存在故障而且提供电源，那么熔丝会保持一个恒定温度并将电流限制到一个常数值。尽管电容器仍然是可以工作的，但它的漏电流会变得更大。当电源降低了它的电压或者被关闭的时候或者当电容器通过一种自恢复机制恢复了自身的时候，聚合物基体能够降温并回到其正常的晶体状态，从而使得填料可以再次接触并形成导电路径，此时电路闭合，电容器也可以正常工作。所以，PPTC材料可以有利地进行重置而不必更换。此类PPTC熔丝的例子可在以下名称PolySwitchTM(Tyco Electronics)，EverfuseTM(Polytronics)，PolyfuseTM(Littelfuse)和MultifuseTM(Bourns)的商业产品中得到。
通常，任何能够表现出上述相变的绝缘聚合物都可以用于形成聚合物基体。特别适合的聚合物包括半结晶有机聚合物，包括聚烯烃，诸如聚乙烯(如HDPE，LLDPE等)，聚丙烯和它们的共聚合物(如乙烯/丙烯酸(ethylene/acrylic acid)，乙烯/丙烯酸乙酯(ethylene/ethylacrylate)，乙烯/醋酸乙烯(ethylene/vinyl acetate)，乙烯/丙烯酸丁酯(ethylene/butyl acrylate)等共聚物)；含氟聚合物，诸如聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride)和乙烯/四氟乙烯(ethylene/tetrafluoroethylene)共聚物等，以及它们的混合物。其他可使用的合适的聚合物在美国专利4237441；4388607；4534889；4545926；4560498；4591700；4724417；4774024；4935156；5049850和5250228中进行了描述，以上所列的专利文献对于所有目的均以其各自全文引用的方式并入本文中。
导电填料可以包括，例如，碳黑、石墨、金属、金属氧化物、导电镀涂层玻璃或者陶瓷珠，微粒状的导电聚合物等等。填料可以是粉末状的，珠状的，薄片状的，纤维状的或者任何其他适合的形状。所使用的导电填料的量基于所需要的组合物的电阻率以及导电填料本身的电阻率。导电填料可以占组合物体积的约10％到约60％，在一些实施例中为约20％到约55％，在一些实施例中为约25％到约50％。同样地，聚合物基体可以占组合物体积的约40％到约90％，在一些实施例中为约45％到约80％，在一些实施例中为约50％到约75％。应理解，PTC材料还可以包括其他成分，诸如抗氧化剂、惰性填料、不导电的填料、辐射交联剂(常常被称为增强添加剂或交联加强剂)，稳定剂、分散剂、耦合剂和酸净化剂(如CaCO3)或其他成分。
除了基于聚合物的PTC材料，基于陶瓷的PTC材料也可以使用在本发明中。一类可以被使用的合适的基于陶瓷的PTC材料包括一个陶瓷材料基质，其具有一种方石英晶体结构或一种鳞石英晶体结构，这两种晶体结构均分别与至少下列一种元素的氧化物掺杂，即铍、硼、镁、铝、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗，，并且，还包括一个分散在整个基体的导电相。该导电相可以包括金属、硅化物、氮化物、碳化物、硼化物等。在使用期间，陶瓷基体在体积上膨胀并断开由分散在整个基体上的导电粒子所形成的导电路径。用这种方式，该特殊的基于陶瓷的材料表现得类似于基于聚合物的PTC材料。此类陶瓷材料的例子在例如Ishida的美国专利6300862中进行了描述，该专利文件对于所有目的以其全文引用的方式并入本文中。
不管使用哪种PTC材料，可重置熔丝可以完全由上述的材料来形成或者它可以包含一个或多个额外的层。例如，可重置熔丝可以包含一个或多个与PTC材料相邻的电极构件。在一个特定的实施例中，用了两个电极把PTC材料夹在中间。该电极构件可以是金属薄片形式的(如箔、薄板等)，该金属薄片可以选择性地进行穿孔以包含孔或者狭缝。任何合适的金属都可以被用于电极构件，诸如镍、铜、铝、黄铜，锌、银、金等。电极构件还可以包括一层或者多层，诸如一个基层和一个表面层。在一个特定的实施例中，电极构件是具有微粗糙表面的箔电极，诸如电镀镍箔片和镍板电镀铜箔电极。可以通过任何一种适合的方法，诸如压缩成型，夹捏叠片(nip lamination)，附着粘合等，将电极构件连接在PTC材料上。各种其他的使用在可重置熔丝中的合适的电极配置的例子在Chandler等人的美国专利6570483和Graves等人的美国专利6651315中进行了描述，以上所列的专利文献对于所有目的均以其全文引用的方式并入本文中。
III应力吸收材料
在本发明的含有熔丝的电容组件中使用的应力吸收材料被配置成可以帮助吸收一些由可重置熔丝的膨胀所产生的热应力。在这点上，应力吸收材料通常具有固有的弹性，从而使得它能够经受压缩力。材料的弹性可以通过相应的小的弹性模量(“杨氏模量”)来表征，比如在约25℃的温度上测得约1000兆帕(“MPa”)或更少，在一些实施例中为约1到约750MPa，在一些实施例中为约50到约500MPa。
尽管可以使用任何一种具有上文提到的所期望的应力吸收特性的材料，但是热塑性和/或热固性聚合物被发现特别适合于使用在本发明中。此类聚合物的具体例子包括，例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene)、丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯(acrylonitrile-chlorinated polyethylene-styrene)、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(acrylic-styrene-acrylonitrile)、聚缩醛(polyacetal)均聚物和共聚物、丙烯酸、纤维素塑料(cellulosics)、氟聚合物、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、乙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯(ethylene-ethyl acrylates)、乙烯-丙烯酸甲酯(ethylene-methyl acrylates)、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、聚甲基丙烯酸丁酯(polybutylmethacrylate)、乙烯-醋酸乙烯酯(ethylene-vinyl acetates)、乙烯-乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol copolymers)、离聚物、聚甲基戊烯、聚亚苯氧化物(polyphenylene oxides)、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚丙烯抗冲聚合物(polypropylene impact copolymers)、聚丙烯随机共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈(styrene-acrylonitrile)、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯，苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚氯乙烯、偏二氯乙烯均聚物和共聚物(vinylidene chloridehomopolymers and copolymers)、苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃混合物、弹性体合金(elastomeric alloys)、热塑性聚氨酯、聚对苯二甲酸乙烯酯(polyethylenen terephthalate)、聚对苯二甲酸丁烯酯(polybutyleneterephthalate)、热塑性共聚酯、聚醚、热塑性聚酰胺、聚醚-聚酰胺嵌段共聚物、烯丙基成型化合物、双马来酰亚胺、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、乙烯基-丙烯基二烯三元共聚物(ethylene-propylene dieneterpolymers)诸如EPDM橡胶、聚酰亚胺、离聚物、聚氨酯、分段聚脲/氨酯(segmented polyurea/urethanes)、反应注射成型聚氨酯、聚有机硅氧烷、脲-三聚氰胺-甲醛树脂(urea-melamine-formaldehyderesins)、聚甲醛、聚酯、聚酰胺、离聚物等等以及它们的混合物。
例如，聚有机硅氧烷可以在某些实施例中用作应力吸收材料。该聚有机硅氧烷可以具有一种线性的、部分分叉的结构或一种分叉的结构。在这些聚合物使用的由硅链接的有机基团可以包括取代或非取代的单价烃基诸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十二烷基或者相似的饱和脂肪族烃基；乙烯基、烯丙基、己烯基或相似的不饱和脂肪族烃基；环戊基、环己基或相似的饱和脂肪族的环烃基；苯基、甲苯基、萘基或相似的芳香族烃基，或上述的基团，其键合到各自的碳原子的氢原子被卤素原子或诸如环氧基、羧基、氨基、甲基丙烯基或巯基等有机基团部分取代。聚有机硅氧烷还可以包括键合到硅原子的烷氧基或羟基。合适的聚有机硅氧烷的具体例子包括聚甲基氢硅氧烷(polyemthylhydrogensiloxane)、二羟基聚二甲基硅氧烷(dihydroxypolydimethylsiloxane)、羟基-三甲基硅氧基聚二甲基硅氧烷(hydroxy-trimethylsiloxypolydimethylsiloxane)、二甲氧基聚二甲基硅氧烷(dimethoxypolydimethylsiloxane)、甲氧基-三甲基硅氧基聚二甲基硅氧烷(methoxy-trimethylsiloxypolydimethylsiloxane)、二乙氧基聚二甲基硅氧烷(diethoxypolydimethylsiloxane)、乙氧基-三甲基硅氧基-聚二甲基硅氧烷(ethoxy-trimethylsiloxy-polydimethylsiloxane)、二(三甲基硅氧基)聚二甲基硅氧烷(di(trimethylsiloxy)polydimethylsiloxane)、硅醇封端的交联聚甲基硅氧烷(silanol-capped crosslinked polymethylsiloxane)、甲氧基封端的交联聚甲基硅氧烷(methoxy-capped crosslinkedpolymethylsiloxane)、乙氧基封端的交联聚甲基硅氧烷(ethoxy-cappedcrosslinked polymethylsiloxane)、三甲基硅氧基封端的交联聚甲基硅氧烷(trimethylsiloxyl-capped crosslinked polymethylsiloxane)等。如果需要，一个或多个聚有机硅氧烷的甲基可以被，比如乙基、苯基、乙烯基、3-氨丙基，N-(2-氨乙基)-3-氨丙基，3-甲基丙烯酸氧丙基(3-methacryloxypropyl groups)、3-缩水甘油醚基-丙基(3-glycidoxy-propyl groups)或3-羧基丙基所取代。
应力吸收材料还可以包括马来酰亚胺树脂，诸如单、双、三、四以及更多的马来酰亚胺官能团。例如在一个实施例中，使用了一种具有如下结构的马来酰亚胺树脂：
Figure G2009101297762D00141
其中，
m从1到6，
R独立地从氢或较低的烷基中选择，以及
X是单价部分或多阶的链接部分(linking moiety)。合适的链接部分包括，例如，直链或支链烷基、亚烃基、氧化烯(oxyalkylene)、烯烃基、亚烯基、氧亚烯基(oxyalkenylene)、酯或者聚酯，选择性地包括如Liu等人的美国专利申请公开2005/0107542中所描述的从羟基、烷氧基、羧基、腈、环烷基或环烯基、硅氧基、聚亚烃基氧化物(polyalkylene oxides)、芳香族部分、聚氨酯等中选出的取代基，该专利申请公开说明书以其全文引用的形式并入本文中。
如果需要，还可以在应力吸收材料中单独地或者与上述任意的材料结合地使用一种热塑性的弹性体。合适的热塑性弹性体包括含有至少一个单位的通式为(A-B)或(A-B-A)的嵌段共聚物，其中A是一种非弹性体的聚合物嵌段，B是一种弹性体的聚合物嵌段。例如，非弹性体的聚合物嵌段(A)可以是一个或多个可选取代的芳香族烃的聚合产物，其中该芳香族烃包含至少一个单位的烯键不饱和度，诸如苯乙烯或用烷基、烯基、炔基、羟基、烷氧基、烯氧基(alkenoxy)等取代的苯乙烯。通常，弹性体的聚合物嵌段(B)是可选取代的烯烃单体和/或可选取代的共轭二烯烃单体的聚合产物或共聚产物。烯烃单体可以是乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、丙烯腈、(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate)等。共轭二烯烃单体可以是丁二烯、异戊二烯、二甲基丁二烯等。此类弹性体的具体例子包括聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(polystyrene-polybutadiene-polystyrenen block copolymers)、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(polystyrene-polyisoprene-polystyreneblock copolymers)、聚苯乙烯-聚二甲基丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(polystyrene-polydimethylbutadiene-polystyrene block copolymers)、聚丁二烯-聚丙烯腈嵌段共聚物(polybutadiene-polyacrylonitrile blockcopolymers)等等。
在某些情况下，应力吸收材料的粘度可能是相对较低的，从而使得它能够更容易地被覆盖到所期望的表面上。例如，应力吸收材料可以具有约500厘沲(centistroke)或更少的运动粘度(kinematic viscosity)，在一些实施例中具有约200厘沲或更少，在一些实施例中具有约1到约100厘沲的，在一些实施例中具有约5到约50厘沲的运动粘度。一个此类低粘度材料的例子是Dow CorningTM MH 1107，它含有聚甲基氢硅氧烷并具有20到30厘沲的运动粘度。
当然，也可以使用高粘度的应力吸收材料，诸如那些具有约500厘沲或更多的，在一些实施例中约1000厘沲或更多的，在一些实施例中约5000到约50000厘沲的，在一些实施例中约10000到约20000厘沲的运动粘度。尽管具有较高的粘度，但此类材料可以通过借助于溶剂(如水，甲醇等)、乳化剂等形成一种乳浊液(emulsion)，从而有效地被覆盖到所期望的表面上。此类乳浊液中的固体含量在乳浊液中的质量百分比可以从约5wt.％到约75wt.％，在一些实施例中为约10wt.％到约70wt.％，在一些实施例中为约25wt.％到约60wt.％。一种特别合适的乳浊液的例子是Dow CorningTM MH 1101，它是一种高粘度的以硅烷醇基(silanol)封端的聚二甲基硅氧烷(53％活性，阴离子的)水性乳浊液。其他合适的硅氧烷乳浊液可以包括Dow CorningTM HV 600(一种非离子的55％的以三甲基甲硅烷基(trimethylsilyl)封端的聚二甲基硅氧烷悬浮液)，Dow CorningTM 1164(一种非离子的50％的以三甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷悬浮液)，Dow CorningTM 346(一种非离子的60％活性的以三甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷乳浊液)等。
除了如上所述的聚合物，应力吸收材料还可以包括其他添加剂。例如，应力吸收材料可以包括一种填料以减少热膨胀、提供改善的韧性等。此类填料包括全氟化烃聚合物(perfluorinated hydrocarbon polymers)(即TEFLONTM)、热塑性的聚合物、热塑性的弹性体、云母、熔融石英、玻璃粉等。一个可以使用的含有填料的应力吸收材料的例子是HysolTM QMI 534(Loctite)，它含有用TelfonTM填充的双马来酰亚胺和聚丁二烯/酐树脂(bis-maleimide and polybutadiene/anhydride resin filledwith TeflonTM)。
IV含有熔丝的电容组件
本发明中的电解电容元件、可重置的熔丝和应力吸收材料被包含在一个外壳中以构成电容组件。组件的配置不是特别受限的而是可以根据所希望的应用而改变。在这点上，图1示出了一个电容组件10的实施例，该电容组件10在一个封装外壳158内包含了一个电解电容元件20和一根可重置的熔丝30。封装外壳158为组件10提供了电气保护和热保护以及额外的结构支持。外壳158的宽度和长度可以根据预期的应用而改变。例如，在一个实施例中，外壳158(图1中的y方向)的长度为约2.0到约10.0毫米，在一些实施例中为约2.5到约8.0毫米，在一些实施例中为约3.0到约6.5毫米。外壳158的宽度(图1中的x方向)可以是约1.0到约5毫米，在一些实施例中为约1.5到约4.5毫米，在一些实施例中为约2.0到约3.5毫米。外壳158的总厚度(图1中的z方向)可以选择性的保持得比较小，从而使最后所得到的组件可以容易地使用到低剖面的产品中去。例如，外壳的厚度可以为约5.0毫米或更少，在一些实施例中为约0.4到约3.5毫米，在一些实施例中约0.5到3.0毫米。例如，合适的外壳大小可以包括“B”、“C”、“D”、“E”、“V”或者“Z”号外壳(AVX Corporation)。
在图1所示的实施例中，可重置熔丝30放置在与电解电容元件20的上表面21相邻的地方并与之电连接，因而与电解电容元件20的阴极电气接触的。当然，应了解，可重置熔丝30还可以放置在电容组件10内的其他地方。例如，在另一个实施例中，可重置熔丝30可以放置在与电容元件20的下表面22邻近的地方。此外，可重置熔丝30可以简单地与阳极导线80连接而不与电容元件20的任何表面有物理接触。无论位于何处，任何已知的技术通常都可以用来把电容元件20连接至可重置熔丝30，比如焊接、激光焊接、附着粘合等。例如，在示出的实施例中，使用了一层导电胶25以将可重置熔丝30连接至电容元件20。
电容组件10还包括一个阳极端40和一个阴极端50。任何导电材料都可以用于形成极性端，诸如一种导电金属(如铜、镍、银、锌、锡、钯、铅、铜、铝、钼、钛、铁、锆、镁以及它们的合金)。特别合适的导电金属包括，例如，铜，铜合金(如铜-锆、铜-镁、铜-锌、或铜-铁)，镍、镍合金(如镍-铁)。通常对极性端的厚度进行选择以使电容组件的厚度最小化。例如，极性端的厚度可以为约0.05到约1毫米，在一些实施例中为约0.05到约0.5毫米，在一些实施例中为约0.1到约0.2毫米。一种示例性的导电材料是Wieland(德国)提供的铜-铁合金金属板。如果需要，可以用现有技术中已知的方法，即用镍、银、金、锡等对极性端的表面进行电镀，从而确保最终的该部分可以装配到电路板上。在一个特定的实施例中，极端的两个表面分别用镍和银闪光进行电镀，与此同时，装配表面还用一层焊锡进行电镀。
极性端的特定配置不是决定性(critical)的并正如在现有技术中已知的那样是可以改变的。例如在图1中，使用任何已知的技术，如焊接、激光焊接等将阳极端40电连接到阳极导线80。如果需要，阳极端40可以包含一个用于装载阳极导线80的“U型”区域以进一步加强表面接触和机械稳定性。在本实施例中，阴极端50与可重置熔丝30电连接。阴极端50与可重置熔丝30的电连接可以通过任何已知的技术来实现，诸如通过使用一层导电胶粘剂27。
导电胶粘剂层27以及导电胶粘剂层25可以由含有树脂组合物的导电金属颗粒形成。该金属颗粒可以是银、铜、金、铂、镍、锌、铋等。该树脂组合物可以包括热固性树脂(如环氧树脂)、固化剂(如酸酐)和耦合剂(如硅烷耦合剂)。合适的导电胶粘剂在Osako等人的美国专利申请公开号为2006/0038304中进行了描述，此专利申请对于所有目的以全文引用的形式并入本文中。如果需要，用于形成胶粘剂层25和/或27的材料可以具备较低的弹性模量从而使得它们是有弹性的。例如，在约25℃的温度下进行测量时，胶粘剂层25和/或27的弹性模量可以为约5000兆帕(“MPa”)或更少，在一些实施例中为约1到约2500MPa，在一些实施例中为约50到约2000MPa。
再次参考图1，电容组件10还包括一个与可重置熔丝30相接触的应力吸收材料。该应力吸收材料可以接触可重置熔丝30的任何所期望的表面。例如，在图1中，提供了一个与可重置熔丝30的上表面和前表面相接触的第一应力吸收材料90。还提供了一个与熔丝30的后表面相接触并位于熔丝30与阴极端50之间的第二应力吸收材料35。第二应力吸收材料35可以同样地放置于熔丝30与阳极端40之间。不管怎样，应力吸收材料90和35能够吸收由于可重置熔丝30与封装树脂158的热膨胀系数的不同而造成的热拉伸或压应力。这又允许了可重置熔丝30在遇到过电流时可以膨胀到所期望的程度，从而在电容组件10中能更有效地起作用。如果需要，应力吸收材料还可以通过使用额外量的胶粘剂来提供对熔丝短路的保护。尽管不是必须的，但仍常常希望应力吸收材料与电容组件10的其他元件相接触，比如阴极端和/或阳极端、电容元件等。例如，如图1所示，应力吸收材料90和35还与阴极端50的一个表面相接触。此外，应力吸收材料与电容元件22的一个表面相接触。
可以通过已知的方法，如浸泡、喷涂、印花、模压、挤塑等对应力吸收材料进行覆盖。然后可以在环境条件下或在一个加热步骤中把带有涂层的电容元件干燥，从而使得所有的、或者至少大多数的任何溶剂的，去除掉并且/或者聚合物可以被交联。例如，电容元件可以在一个或多个步骤中在约100℃到约300℃，在一些实施例中为约110℃到约200℃，在一些实施例中为120℃到180℃的温度下进行加热。加热可以发生在空气中或在一个受控的环境下(如在真空下)。通常，最后经过干燥的涂层中所含有的应力吸收材料所占的质量百分比为约80wt.％到约100wt.％，在一些实施例中为约85wt.％到约99.9wt.％，在一些实施例中为约90wt.％到约99wt.％。本发明的结果是，本发明最后所得到的电容组件显示出优秀的电气特性。例如，该组件可以达到一个相对较低的等效串联电阻(“ESR”)。例如，在用2伏偏置和1伏频率为100KHz的信号进行测量时，该ESR可以为约1000毫欧姆或更少，在一些实施例中为约300毫欧姆或更少，在一些实施例中为约150毫欧姆或更少。还可认为电容组件的损耗因子(DF)可以维持在较低的水平。该损耗因子(DF)一般是指发生在电容组件中的损耗并且通常表示为理想性能的百分比。例如，本发明的电容组件在120Hz频率下测得的损耗因子通常小于约15％，在一些实施例中小于约5％。峰值冲击电流可以同样地为约5.0安或更多，在一些实施例中为约10.0安或更多，在一些实施例中为约15.0安到约50.0安。
可以通过参考以下例子来更好地理解本发明。
测试过程
等效串联电阻(ESR)，电容，损耗因子和阻抗：
用Keithley 3330型高精密LCZ表(电感/电容/阻抗表)及0伏偏置和1伏信号的开尔文表笔线来测量等效串联电阻。其工作频率为100kHz。用Keithley 3330型高精密LCZ表(电感/电容/阻抗表)及0伏偏置和1伏信号的开尔文表笔线来测量电容和损耗因子。其工作频率为120Hz，温度为23℃±2℃。
漏电流：
用Mantracourt Electronic Ltd，UK制造的MC 190型漏电测试装置来测量漏电流(“DCL”)。该MC 190型测试装置在
25℃的温度下以及在特定的额定电压下40秒后对漏电流进行测量。
断路时间测量：
使用一个电源(Sorensen直流电阻测试仪(DCR)150-12B型，0-150V；0-15A)作为电压源。如图8所示，一个电容通过一个开关继电器与一个电阻(1欧姆)并联。熔丝的断路时间以及在电容中电流的时间依赖性通过一个示波器(Fluke 99B)来监测，该示波器与由电容和一个与电容串联的AD/DC电流探头(Fluke 80i-110s)所组成的支路并联。对含有熔丝的电容(熔丝的功能)的测量是在一个额定电压下在电容反向模式(正极方在阴极上)中进行的。通过开关继电器施加10个脉冲(4秒开，4秒闭)。电流由电流探头进行测量并在示波器上与电压一起进行监测。对烧毁单元的个数进行计值。
实施例
70000μFV/g钽粉(HC Starck)被压成球团并被烧结以形成一个大小为5.4×3.75×1.25mm的多孔电极体。然后在一种含有磷酸的水溶液中进行阳极氧化。选择电压从而在6.3V的额定电压下获得一个330μF的目标电容。在阳极氧化之后，用本领域的技术人员已知的常规技术，使用一个二氧化镁层、一个石墨覆盖层和一个银覆盖层来覆盖球团。
PPTC熔丝为Tyco Raychem的命名为“Flue-2”的产品，它的大小为3.6×3.6×0.5mm。该熔丝基于一种用镍导电颗粒填充的和在大面积上含有金板镍接触层的含氟弹性体聚合物。如图2-7所示，球团与PPTC熔丝一起被装配到D号外壳(美国电子工业协会EIA 7348标准)中。更具体地，将一种有弹性的载银环氧胶粘剂(XCE80239 Emerson& Cuming)分配到一个导线框架的腔50(pocket)中(图2)。使用三个同样大小的体积为0.020mm3的网点(dot)，从而使得胶粘剂在导线框架腔50上方呈均匀分布。将PPTC熔丝30(Fluo 2，TycoRaychem)放置在湿的胶粘剂27上(图3)。然后将胶粘剂放在150℃的静电炉中进行15分钟的固化。第一应力吸收材料35(QMI 534，Loctite)被施加在熔丝30和与导线框架垂直部分相邻侧的导线框架腔50之间并在150℃下进行15分钟的固化(图4)。之后，将一种有弹性的载银环氧胶粘剂25(XCE80239 Emerson & Cuming)分配到装配到导线框架50的熔丝元件30的上表面上(图5)。将电容球团20放置到湿的胶粘剂上并将阳极导线80激光焊接到导线框架50(图6)。之后，将胶粘剂在190℃下进行45秒的固化。把整个组件颠倒过来并将应力吸收材料90(Dow Corning 1107)的一个0.5mm3的网点分配到熔丝30的边缘上，从而使得该网点从面向阳极导线80一侧分散到熔丝30及其未被导线框架50和胶粘剂27所覆盖的表面的上方(图7)。之后，将应力吸收材料90在150℃下进行20分钟的固化。然后用充填二氧化硅的模压树脂封装组件。
然后测量最后所得到的电容器(180个样本)的电容、损耗因子、阻抗和等效串联电阻ESR并与由上文描述所形成的但不使用应力吸收材料35和90的样本进行比较。其结果列在下面的表1和表2中。
表1：使用应力吸收材料的电容器的特性
  电容(μF)   损耗因子(％)   阻抗(mOhm)   等效串联电阻(mOhm)   漏电流(μA)
最小值   284.0   2.3   62.2   60.2   1.30
  平均值   300.0   3.1   80.2   78.5   1.60
  最大值   329.0   5.1   114.3   113.1   2.10
  标准差   6.7   0.6   12.9   13.1   0.15
表2：不使用应力吸收材料的电容器的特性
  电容(μF)   损耗因子(％)   阻抗(mOhm)   等效串联电阻(mOhm)   漏电流(μA)
最小值   276.0   2.3   56.6   54.7   1.40
  平均值   299.0   3.0   70.4   68.9   1.60
最大值   330.0   5.6   123.4   123.0   2.70
  标准差   9.6   0.6   10.2   10.4   0.20
然后，对120个上述(使用和不使用应力吸收材料)的电容器进行上文描述过的断路时间测试(10个脉冲，在6.3V的额定电压下相反地4秒开/4秒关)。其结果列在下面的表3中。
表3：应力吸收材料在电容器燃烧上的效果
  被测(部分)   好的(部分)   烧毁(部分)   烧毁(％)
  不使用应力吸收材料 30 19 11 37
  使用应力吸收材料 30 30 0 0
从上表可知，没有一个含有应力吸收材料的电容组件在测试期间被烧毁。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以实施本发明的这些或其他的改进和变化。另外，应理解，各种实施方式的方面可整体或部分地互换。此外，本领域的技术人员能认识到上述描述仅仅是举例，不用于限制在所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (30)

1.一种含有熔丝的电解电容组件，包括：
电解电容元件，该电解电容元件包含阳极和位于所述阳极上方的固体电解质，其中，从所述阳极引出阳极导线；
可重置熔丝，该可重置熔丝与所述电解电容元件电气连接并含有正温度系数(PTC)材料；
应力吸收材料，该应力吸收材料覆盖至少一部分所述可重置熔丝；
阴极端，该阴极端与所述固体电解质电气连接；
阳极端，该阳极端与所述阳极导线电气连接；以及
外壳，该外壳封装所述电解电容元件和所述可重置熔丝并且使得至少一部分所述阳极端和所述阴极端裸露在外。
2.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述电解电容元件含有一个由阀金属组合物形成的阳极。
3.根据权利要求2所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述阀金属组合物包括钽。
4.根据权利要求2所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述阀金属组合物包括氧化铌。
5.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述固体电解质含有氧化锰。
6.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述固体电解质含有导电聚合物。
7.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，还包括在所述阳极和所述固体电解质之间形成的介电层。
8.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述正温度系数材料包含导电填料，该导电填料包含在一个聚合物基体中。
9.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述正温度系数材料含有陶瓷。
10.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述可重置熔丝还包括一个或多个与正温度系数材料相邻的电极构件。
11.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述应力吸收材料具有1000兆帕或更少的弹性模量。
12.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述应力吸收材料具有50兆帕到500兆帕的弹性模量。
13.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述应力吸收材料包括聚有机硅氧烷。
14.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述应力吸收材料包括双马来酰亚胺树脂。
15.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述应力吸收材料还包括聚合物和填料。
16.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，还包括导电胶粘剂层，该导电胶粘剂层位于所述电解电容元件与所述可重置熔丝之间并使所述电解电容元件与所述可重置熔丝电气连接。
17.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述可重置熔丝与所述阴极端电气连接。
18.根据权利要求17所述的含有熔丝的电解电容组件，还包括导电胶粘剂层，该导电胶粘剂层位于所述可重置熔丝和所述阴极端之间并使所述可重置熔丝和所述阴极端电气连接。
19.根据权利要求17所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述应力吸收材料覆盖至少一部分所述阴极端。
20.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述应力吸收材料位于所述可重置熔丝与至少一部分所述阴极端或至少一部分所述阳极端之间。
21.根据权利要求1所述的含有熔丝的电解电容组件，其中，所述可重置熔丝与所述阳极端电气连接。
22.一种形成含有熔丝的电解电容组件的方法，该方法包括：
提供电解电容元件，该电解电容元件包含阳极和位于所述阳极上方的固体电解质，其中，从所述阳极引出阳极导线；
将所述固体电解质电气连接到阴极端；
将所述阳极导线电气连接到阳极端；
将可重置熔丝电气连接到所述电解电容元件，该可重置熔丝包含正温度系数(PTC)材料；
用应力吸收材料覆盖至少一部分所述可重置熔丝；以及
封装所述电解电容元件和所述可重置熔丝，从而使得至少一部分所述阳极端与所述阴极端裸露在外。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述电解电容元件含有一个由阀金属组合物形成的阳极，所述阀金属组合物包括钽或氧化铌。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述正温度系数材料包含导电填料，该导电填料包含在聚合物基体中。
25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述应力吸收材料具有1000兆帕或更少的弹性模量。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述应力吸收材料作为乳浊液应用。
27.根据权利要求22所述的方法，其中，通过导电胶粘剂将所述可重置熔丝连接到所述电解电容元件。
28.根据权利要求22所述的方法，还包括将所述可重置熔丝电气连接到所述阴极端或所述阳极端。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，通过导电胶粘剂将所述可重置熔丝连接到所述阴极端或所述阳极端。
30.根据权利要求28所述的方法，其中，所述应力吸收材料覆盖至少一部分所述阴极端或所述阳极端。
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