CN111295587A - 包括源于无冲突矿场的金属组件的电子零件及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

提供形成包括金属组件的电子零件的方法。该方法包括从矿场获得未校验的矿物样品，经由定量矿物学分析对所述未校验的矿物样品进行分析、并且将所述未校验的矿物样品的在所述定量矿物学分析期间收集的数据与如下数据库中的数据进行比对以确定所述未校验的矿物样品是否源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场：其与对于源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场的经校验的矿物样品所收集的定量矿物学分析对应。如果未校验的矿物样品被确定为源于所述来自无冲突地理区域的一个或多个矿场，那么所述方法包括将未校验的样品转变为金属组件。所述电子零件可为电容器、医疗器件、过滤器、感应器、有源电极、天线、传感器或电池。

Description

包括源于无冲突矿场的金属组件的电子零件及其形成方法
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2017年9月21的序列号62/561,245的美国临时申请的权益，为了所有意图将该美国临时申请通过引用特此并入。
发明背景
冲突资源为在称为“冲突区”的地理区域中发现并且通常为了资助武装冲突和内战而销售的天然资源(即，在没有人类活动的情况下存在的资源)。冲突资源的一种实例为冲突矿物。冲突矿物可包括金属例如金、锡和钨。可在冲突区域中开采并且制造商可能想要监测它们的地理来源的其它金属包括钴和铜。为了使冲突延续而一直开采和销售冲突矿物的一个特定区域为刚果民主共和国(DRC)。
多德-弗兰克华尔街改革和消费者保护法(Dodd-Frank Wall Street Reform andConsumer Protection Act)于2010年在美国签署成为法律并要求美国和某些国外公司报告它们在它们产品中使用来自DRC及其周边国家(例如安哥拉、布隆迪、中非共和国、刚果共和国、卢旺达、苏丹、坦桑尼亚、乌干达和赞比亚)的冲突矿物并使其公之于众(曝光)。类似的法律在欧洲已经通过，但其延伸至所有国家而非仅DRC和邻边国家。美国冲突矿产法要求独立的第三方的供应链跟踪性审计并将审计结果报告给公众以及证券和交易委员会。为了符合所述审计和报告要求并确保公司在其产品中未使用冲突矿物，用于识别矿物的地理来源(例如其所源自的一个或多个矿场)以确保其是无冲突矿物的准确可靠的方法在如下工艺中作为第一步骤将是可用的：其涉及制造包括在冲突地理区域中普遍存在的材料的各种产品或识别特定矿物的来源(一般而言，其是否来自冲突地理区域)。
因为很多电子零件例如电容器(例如固体电解质、湿电解质和陶瓷电容器)、医疗器件、过滤器、感应器、有源电极、天线、传感器、锂电池、可再充电池等包括金属组件例如引线、镀层、导电性胶粘剂或浆料、引线框架、端子、引脚、接线、钎料、线圈等，其中存在这样的金属一直源于发生冲突的地理区域的风险，所以对于这样的电子零件及其制造方法存在需要：制造商能保证所述电子零件中包含的金属组件的一个或多个源于无冲突矿场。
发明内容
按照本发明的一个实施方式，公开了包含金属组件的电子零件的形成方法，其包括：从矿场获得未校验(核实)的矿物样品，和经由定量矿物学分析对未校验的矿物样品进行分析并且将所述未校验的矿物样品的在所述定量矿物学分析期间收集的数据与如下数据库中的数据进行比对，以确定所述未校验的矿物样品源于来自所述无冲突地理区域的一个或多个矿场：其对应于对源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场的经校验的矿物样品所收集的定量矿物学分析。进一步地，如果所述未校验的矿物样品被确定为源于来自无冲突地理区域的矿场的一个或多个，那么将所述未校验的矿物样品转变成金属组件。
按照本发明的另一个实施方式，公开了包含金属组件的电子零件，其中金属组件包括金属，其中通过如下识别所述金属源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场：经由定量矿物学分析对获得所述金属的未校验的矿物样品进行分析，并且将所述未校验的矿物样品的在所述定量矿物学分析期间收集的数据与如下数据库中的数据进行比对，以确定所述未校验的矿物样品源于来自所述无冲突地理区域的一个或多个矿场：其对应于对源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场的经校验的矿物样品所收集的定量矿物学分析。
下面更详细地描述本发明的其它特征和方面。
附图说明
本发明的包括其最佳模式在内的对于本领域技术人员而言完整且能够实施的披露在说明书的剩余部分(其包括对附图的参照)中更具体地阐述，在图中：
图1为说明用于确定矿物样品的地理来源的方法的框图；
图2为在确定矿物样品的地理来源中使用的系统的框图；
图3为按照本发明可形成的固体电解质电容器的一个实施方式的示意性图示；和
图4为按照本发明可形成的湿电解质电容器的示意性部件分解图；和
图5为按照本发明可形成的陶瓷电容器的一个实施方式的示意性图示；
本说明书和图中的符号的重复使用旨在代表本发明的相同或相似的特征或元素。
具体实施方式
本领域普通技术人员应理解，本讨论仅为示例性实施方式的描述，并且不希望限制本发明的更宽方面。
总的来说，本发明涉及包括金属组件(例如引线、镀层、导电性浆料或胶粘剂、引线框架、端子、引脚、接线、钎料、线圈等)的电子零件(例如电容器(例如固体电解质电容器或湿电解质电容器)、医疗器件、过滤器、感应器、有源电极、天线、传感器等)及其形成方法，其中金属组件包含源于无冲突矿场的金属。所述方法包括，从矿场获得未校验的矿物样品(例如尚未被熔融成纯金属的矿石精矿)，和经由定量矿物学分析对未校验的矿物样品进行分析并且将所述未校验的矿物样品的在所述定量矿物学分析期间收集的数据与如下数据库中的数据进行比对，以确定所述未校验的矿物样品源于来自所述无冲突地理区域的一个或多个矿场：其对应于对源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场的经校验的矿物样品所收集的定量矿物学分析。对未校验的矿物样品进行分析可包括，对所述样品进行自动矿物学测试、识别晶粒用于附加的测试、和对经识别的晶粒执行电子微探针分析和激光烧蚀电感耦合等离子体质谱分析。如果未校验的矿物样品被确定为源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场，那么所述方法包括将从该未校验的矿物样品获得的金属转变成电子零件的金属组件，其中所述金属可包括金、钴、铜、锡、钨、锂、或其组合。
应理解，本文中描述的矿物确定方法基于如下事实：地质单元(geologicalunit)、地理区域、和甚至在地理区域内的具体矿场因它们独特的地质特征而彼此区分。例如，在钽矿物的组成方面的区域性和地方(局部，local)差异反映形成条件、地质环境(例如主岩)和主伟晶岩的侵位(安置就位，emplacement)年代。这些因素影响具体矿物的存在以及它们的基本且详细的特征、主要和次要元素的富集、及其它矿物学和地球化学特点的存在与否。
具体而言，在使用从矿物样品获得的金属来形成电子零件的组件之前，本发明人已经开发出用于确定从供应商接收的所声称的无冲突金属(例如，经由矿物确定方法已经独立地验证并声称遵守无冲突的金属)实际上是否源于无冲突矿场的方法学。还应理解，该方法学可用于出于风险缓解意图而比较样品以确定从供应商接收的样品是否源于位于已获电子零件制造商批准的地理区域中的矿场，其中如果收到异常样品(无法与数据库中经批准或经校验的样品的任意者匹配的样品)，则这样的信息可用于探究性意图。所述方法的一般描述在图1中示出。
转向图1，由无冲突金属形成电子零件的金属组件的方法100包括首先从矿场获得未校验的样品(即，尚未被校验为无冲突的样品)，其中所述样品可已经独立地由另一方验证或描述为无冲突(步骤101)。所述样品在矿场处作为重矿物的经淘洗的精矿直接被自收集，以对所述样品的来源有把握并在实施任意进一步加工之前收集所述样品以保存完整的重矿物共生。接着，在步骤102中，将所述样品的截面形成为具有约25毫米(mm)直径的经抛光的环氧截面，其然后被涂覆有具有约10纳米(nm)厚度的碳层以制备用于测试的样品。
然后，在步骤103中，将经抛光的截面经由自动矿物分析(AM)扫描以测定所述样品中存在的具体矿物以及经抛光的截面中的矿物各自的普遍存在率(prevalence)和分布，其中取自相同的矿场和深度的样品应该包括相同的矿物并且处于基本上相同的普遍存在率和分布。如果来自相同的矿场和深度的样品不以基本上相同的普遍存在率和分布包括基本上相同的矿物，那么供应商可能在运送之前向所述样品加入外来材料。之后，在步骤104中，选取来自所述样品的经抛光的截面的晶粒以用于进一步分析。例如，选取50个含钽的晶粒(如通过AM扫描所测定的)以用于进一步分析。
接着，在步骤105中，对所选取的晶粒执行电子微探针分析(EMPA)。原始的EMPA数据提供所述50个晶粒的以重量百分数计的主要和次要(痕量)元素。
对于金(Au)，主要元素为金(Au)，而次要/痕量元素可包括银(Ag)、铜(Cu)、汞(Hg)、碲(Te)、锑(Sb)、硒(Se)、硫(S)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铅(Pb)、钐(Sm)、钡(Ba)、锡(Sn)、钼(Mo)、锆(Zr)、锗(Ge)、铁(Fe)和锰(Mn)。
对于钴(Co)，主要元素可包括钴(Co)、铜(Cu)、镍(Ni)、砷(As)、硫(S)和铁(Fe)，而次要/痕量元素可包括锌(Zn)、锑(Sb)、铅(Pb)、硒(Se)、钨(W)、碲(Te)、锰(Mn)、铂(Pt)、铋(Bi)、镁(Mg)和铀(U)。
对于铜(Cu)，主要元素可包括铜(Cu)、铁(Fe)、硫(S),锌(Zn)和锑(Sb)，而次要/痕量元素可包括镍(Ni)、钴(Co)、铬(Cr)、Mo(钼)、铅(Pb)、锡(Sn)、汞(Hg)、金(Au)、银(Ag)、砷(As)、镉(Cd)、铱(Ir)、铟(In)、硒(Se)、碲(Te)、铼(Re)、锇(Os)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、铊(Tl)、铋(Bi)、钡(Ba)、铪(Hf)、铷(Rb)、钪(Sc)、钽(Ta)、钍(Th)、铀(U)、锆(Zr)和稀土元素(REE)(例如镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钇(Y)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu))。
对于锡(Sn)，主要元素可包括锡(Sn)、铁(Fe)、铜(Cu)、铅(Pb)、铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)、钨(W)和锰(Mn)，而次要/痕量元素可包括锆(Zr)、铪(Hf)、锌(Zn)、钪(Sc)、镓(Ga)、钒(V)、铀(U)、铬(Cr)、锑(Sb)、锶(Sr)、砷(As)、铟(In)、铋(Bi)、镁(Mg)、铝(Al)、硅(Si)和钙(Ca)。
对于钨(W)，主要元素可包括钨(W)、铁(Fe)、锰(Mn)和钙(Ca)，而次要/痕量元素可包括镁(Mg)、铪(Hf)、铟(In)、锡(Sn)、铌(Nb)、锌(Zn)、钛(Ti)、钪(Sc)、锆(Zr)、钽(Ta)、铅(Pb)、钼(Mo)、钴(Co)、钒(V)、铀(U)、砷(As)、铝(Al)、钡(Ba)、锶(Sr)、镓(Ga)、铋(Bi)、锑(Sb)、硅(Si)和稀土元素(REE)(例如镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钇(Y)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu))。
对于锂(Li)，主要元素可包括锂(Li)、硅(Si)、铝(Al)、钾(K)、磷(P)和氟(F)，而次要/痕量元素可包括钠(Na)、铁(Fe)、锰(Mn)、镁(Mg)、钙(Ca)、铷(Rb)、铯(Cs)、锶(Sr)、钡(Ba)、钛(Ti)和锌(Zn)。
进一步地，在步骤106中，对所选取的晶粒执行激光烧蚀电感耦合等离子体质谱分析(LA-ICP-MS)以测定所述晶粒中以百万分率(ppm)存在的痕量/次要元素和稀土元素。
在步骤107中，然后将来自步骤103、104和106的数据汇编以确定来自声称无冲突矿场的未校验的样品的特征是否实质上匹配经校验的来自一个或多个无冲突矿场的样品的特征。如果是，则可推测所述未校验的样品实际上起源并且源自经验证的无冲突矿场，使得现在校验的样品可用于形成本发明所联想到的电子零件的任意者的金属组件。
下面更详细地描述关于各步骤的细节。
I.确定含金属的矿物样品是否源自无冲突矿场
A.样品接收(101)和制备(102)
首先，从矿场获得矿物样品，其中所述矿物样品为矿物的预精矿(原矿)或精矿(被细磨并已经除去废料的原矿)。为了获得所述矿物的代表性样品，可称量在约25克和约125克之间、例如约50克至约100克的所述矿物样品。然后，将所述矿物样品缩分为重量可在约2.5克和约12.5克之间、例如在约5克和约10克之间的较少样品。然后，将所述较少样品中的晶粒形成为在样品支架上具有约25毫米(mm)直径的经抛光的环氧截面，露出晶粒内部以用于随后分析，其后，所述经抛光的环氧截面被涂覆有厚度为约10纳米(nm)的碳层。
B.使用扫描电子显微镜和波长色散型X-射线光谱仪或能量色散型光谱仪的自动 矿物分析(103)
接着，在如上所述地已经将样品安装和抛光之后，经由自动矿物分析(AM)对样品定量分析以经由定量分析测定其矿物学组成。使用基于扫描电子显微镜(SEM)的矿物分析仪与波长色散型X-射线(WDS)光谱仪或能量色散型光谱仪(EDS)的组合对安装的样品进行分析。这样的装置提供关于经抛光的截面中矿物的比例的信息，然后使用WDS或EDS对该矿物进行化学表征而无需移动样品或对具体粒子进行新的搜寻。结果为(1)通过颜色/明暗区分样品中多种矿物的AM图像、和(2)饼状图或柱状图中关于多种矿物的按比例存在的信息。所述AM图像提供有用的织构和矿物学信息(例如解离度、矿物共生、粒度、矿物交生、夹杂物等)。
进行这样的自动矿物学(AM)分析的机器的一种实例为Tescan集成矿物分析仪(TIMA)，其可获自TESCAN ORSAY HOLDING(捷克共和国)。TIMA为专门为采矿和矿物加工行业而设计的一种全自动的高通量分析用扫描电子显微镜。TIMA可用于矿物解离分析、工艺优化、矫正(remediation)以及贵金属和稀土的搜寻。TIMA测量模态丰度、依尺寸的(size-by-size)解离度、矿物共生等，并且对晶粒支架和薄的或经抛光的截面的多个样品自动地进行PGM搜寻。该技术基于以非常快的扫描速度进行全光谱成像的完全集成的EDX系统。TIMA中的图像分析与SEM背散射电子图像和一套X-射线图像同步进行。SEM和EDX的硬件集成水平实现全自动的数据收集。
在使用软件的情况下，通过电子束扫描安装样品的经抛光的表面并且收集所得的背散射电子以产生电子图像信息。然后，使用能量色散型X-射线光谱法对暴露于样品表面上的所有矿物晶粒执行自动分析，其中对于各粒子产生特征性X-射线谱图。然后，将该信息与经校准的标准矿物参考数据库进行比对。自动矿物分析(AM)软件能够以0.005毫米的空间分辨率自动地识别个体矿物并然后量化安装样品中存在的各矿物的百分比丰度，注意：样品中特定矿物的百分比丰度取决于很多变量，例如制备经淘选的样品的特定个体、该样品是否经磁力或重力分离、等。
作为AM的结果并且如上所述，通过观察经抛光的截面的颜色编码的或明暗变化的(shaded)扫描，可测定样品中存在的矿物，并且然后可选取个体晶粒以用于在下面的步骤C和D中的进一步详细的研究和分析。另外，AM提供关于粒度、解离度、矿物共生、具体矿物的交生、夹杂物等的信息，其取决于获得所述样品的地理区域可为独特的。进一步地，经由AM可揭示可能来自不同矿山的材料的混入(例如将铝加入到锡样品)。另外，注意到，矿物的比例在取自相同矿场的样品之间可由于在采矿期间的地质变化、不同的矿石加工度等而随时间略有变化。然而，如果矿物的比例显著改变，那么供应商或第三方必须给予解释。
在矿物样品的AM分析期间可采集各种类型的信息。具体而言，对于经抛光的微晶样品，可获得自动矿物分析扫描(在使用TIMA的情况下)，其中所述样品中各矿物随物种而明暗变化。另外，可制作显示在自动矿物分析扫描中存在的以重量％计的多种矿物的饼状图，其中对应的图可显示该扫描中存在的矿物各自的特定重量％。
C.电子微探针分析(104和105)
接着，使用电子微探针分析(EMPA)对选自安装样品的AM扫描的在约25个晶粒和125个晶粒之间、例如约50个晶粒至约100个晶粒、例如50个晶粒进行分析，所述电子微探针分析(EMPA)利用电子显微镜和X-射线光谱仪的组合，其中基于能量(EDS)和/或波长(WDS)检测X-射线。所述晶粒随机地选自对于具体的目标矿物存在的晶粒，但应理解，将已经蚀变(变质，alter)或破裂的晶粒从EMPA分析中排除。EMPA，也称为电子探针微分析(EPMA)，用于经由定量分析确立样品的小区域的组成的一种分析技术。可进行这样的分析的机器的一种实例为CAMECA SX100电子微探针，其可获自CAMECA(法国)。所述微探针可在15千伏加速电压和20毫微安培的样品电流下以5微米的束大小操作。
EMPA为如下的粒子束技术：其中使用一系列电磁透镜将被加速的电子束聚焦在试样表面上，并且这些高能电子在所述样品的在其表面处的小体积(典型地1-9立方微米)内产生特征性X-射线。所述特征性X-射线在特定波长下被检测到，并且测量它们的强度以测定所述样品内的元素的浓度。除氢(H)、氦(He)和锂(Li)外的所有元素可被检测，因为每种元素具有一组它发射的特定X-射线。EMPA具有高的空间分辨率和灵敏度，并且个体分析相当短，在多数情况中只需一或两分钟。另外，电子微探针可像扫描电子显微镜(SEM)那样起作用并且获得样品的高度磁化的二次和背散射电子图像。由EMPA可测定所述样品的主要元素和痕量/次要元素或它们的氧化物的重量百分数以及演化趋势。
经由EMPA还可测定所述样品的矿物学特点例如区域性(地带性)。所述晶粒的区域性可指示所述矿物的地理来源。例如，规则或不规则的区域、富含一种金属且贫乏另一种金属的区域、或例如扇形分区相对于均质的区域可表明所述样品具有特定的地理来源。晶粒的蚀变度、多种矿物的夹杂物的存在、和与其它矿物的交生的存在也可指示所述样品的地理来源。
进一步地，EMPA可充当用于下面在步骤D中更详细地讨论的激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法的标准化工具。具体而言，使用经由EMPA获得的主要元素(例如金、钴、铜、锡、钨等)作为激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法中的内标元素以便使可存在于各样品中的痕量/次要元素(以上讨论的)的数据标准化或规格化。进一步地，应理解，可使用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)或二次离子质谱法(SIMS)检测锂(Li)并且替代地，可使用用于检测Li同位素比率的多接收器电感耦合质谱法(MC-ICP-MS)或热电离质谱法(TIMS)来代替EMPA。
D.激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法(106)
在以上所述的例如用于锂检测的EMPA或替代性检测方法之后，通过激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)分析以上在步骤C中选取的同一晶粒仪定量地测定所述样品中存在的以ppm计的痕量/次要元素和REE。LA-ICP-MS使得对固体样品能够直接进行高度灵敏的元素和同位素分析。LA-ICP-MS始于将激光束聚焦在样品表面上以产生细粒子–一种称为激光烧蚀的过程。然后将烧蚀的粒子输送到ICP-MS仪器的二次激发源以使取样的物质(mass)消解和电离。随后将在等离子体炬中的激发离子转移到质谱仪检测器以用于元素和同位素两种分析。可进行这样的分析的机器的一种实例为可获自Agilent Technologies(加利福尼亚州圣克拉拉)的Agilent 7500CE ICP-MS，以及激光烧蚀系统UP 213。
LA-ICP-MS结果为很多种元素、例如约5种元素至约50种元素、例如约10种元素至约40种元素的以百万分率(ppm)计的浓度。然后，使用所选的次要/痕量元素的浓度进行进一步评价。然后将该数据规格化，其中然后将这些规格化的数据绘制成图并将其与来自多个矿场的经校验的无冲突样品的REE和痕量/次要元素的图的数据库进行比对。
如果来自样品的图实质上匹配于已经测试并存储在数据库中的样品的图，那么可将该样品的地理来源(矿场)确定为与数据库样品的地理来源(矿场)相同。应理解，不同矿物由于元素引入到结构的规律不同而对于REE和痕量/次要元素曲线具有不同的形状，但通常应该保留所述元素的对于特定矿场特征性的比例富集。尽管主要和次要元素的组成可为高度有用的，但是对于来自同一地区或矿场的样品，矿石在特定的REE模式(pattern)方面的富集通常可为相同的。进一步地，在矿床(deposit)或地区规模上可存在良好的在痕量元素之间的关联。
经由LA-ICP-MS可检测的取决于矿场而以百万分率(ppm)存在的在REE量方面的差异隐含，可使用LA-ICP-MS分析作为工具来测定获得样品的特定矿场，其中可进一步确定所述样品实际上是否来自无冲突的矿场和地理区域。也就是说，可使用LA-ICP-MS与以上讨论的其它步骤的结合来校验由特定矿场交付的已经独立地被验证为无冲突的矿物实际上确实源自所主张的特定矿场，至少对于拥有REE的金属是这样的。
进一步地，应理解，在一些情况中、例如当目标金属为锂时，矿石矿物可能不包括对于LA-ICP-MS可用量的痕量元素，因此反而可能需要利用例如同位素比率、例如6Li/7Li比率。
E.地质年代学分析
尽管在图1中未示出，但是还可进行地质年代学分析以基于使用铀-铅(U-Pb)定年法的矿石精矿的年代区分锡(Sn)矿石(即锡石)、钨(W)矿石(即黑钨矿)和锂(Li)矿石(即锂云母)的地理来源，因为锡和钨矿石可包含高水平的铀和低水平的铅并且因此适合于U-Pb放射性定年。可使用通过LA-ICP-MS的原位分析获取混合精矿样品中矿物的年代，并且该年代可用于与从经验证的无冲突矿场中获得的数据库中存储的多个样品的年代进行比对，其中与来自经验证的无冲突矿场的样品具有近似年代的样品可来自经验证的无冲突矿场。
铀–铅(U–Pb)定年为最古老且最经考究的放射性定年方案之一。其可用于对从约1百万年至超过45亿年以前形成的岩石以在0.1％-1％范围中的常规精度定年。铀–铅定年法依赖于两条单独的衰变链，从238U到206Pb的半衰期为44.7亿年的铀系和从235U到207Pb的半衰期为710百万年的锕系。所述从铀到铅的衰变路线经由一系列的α(和β)衰变发生，其中具有子核素的238U经历总共八次α和六次β衰变，而具有子体的235U仅经历七次α和四次β衰变。两条平行的铀-铅衰变路线(238U至206Pb和235U至207Pb)的存在导致在整个U–Pb体系内的多种定年技术。本文中一般描述的术语U–Pb定年指的是两种衰变方案的联用。
F.用于确定样品是否来自无冲突矿场的分析(107)
在完成上述步骤之后，将特定的未校验的矿物样品的来自各步骤的数据与数据库中存储的数据进行比对，其中该数据库中存储的数据与来自已经预先校验为无冲突的矿场的矿物样品的相同测试结果对应。所述数据为以下形式：用于个体样品或样品比对的原始数据、经计算的或规格化的数据、表格、图表和图，AM图像，经计算的年代，和矿物学研究文件。于是可将各种统计方法应用于所述数据以用于数据处理，例如单变量分析和多变量分析。对于样品内元素分布的表征和描述(例如分布形状、多模态等)可应用单变量分析并且可使用Wilcoxon和Kolmogorov-Smirnov测试识别兄弟(brother)样品。同时，为测定样品中元素之间的依赖性，可应用多变量分析(例如关联、图解法)、无管理的分级方法(例如多级和模糊聚类分析、主分量分析、科霍南(Kohonen)映射(SOM)、分级和回归树(CART)和人工神经网络(ANN))。
将未校验的样品与经校验的无冲突样品的数据库进行比对的统计评价的最终结果为对应于未校验的样品和来自数据库的经校验的无冲突样品的一致性的以百分比(％)计的最终数值。百分数匹配(概率匹配)或关联性越高，则未校验的样品来自与经校验的样品相同的无冲突矿场的几率越大。例如，至少50％、例如约60％至100％、例如约65％至约100％、例如约70％至约100％的在未校验的样品和经校验的样品之间的百分比匹配表示，未校验的样品和经校验的样品源于来自同一地理区域的同一无冲突的一个矿场或多个矿场。用于做出这样的测定的能力证明，本申请的矿物来源识别工具和方法可用于识别矿物样品接收自其的特定的矿场或多个矿场并且缓解矿物(例如金、钴、铜、锡、钨、锂等)源于未批准的矿场或冲突区中的矿场的风险。
例如，表1为比对多种金属样品之间的关联性或近似性以测定未知样品源于四个经校验的/已知的矿场之一的概率的表格。具体而言，将接收的二十二个样品进行处理以测定各样品中晶粒内的元素分布，测定元素分析信息，并且使用Kolmogorov-Smirnov测试测定与来自经校验的/已知的矿场的多个样品的百分比关联性或近似性。小于50％的％关联性表明未知样品并非源于已知的矿场，在50-60％之间的％关联性表明存在未知样品源于已知的矿场的可能性(尽管应该完成另外的校验)，并且大于60％的％关联性表明未知样品源于已知的矿场。
参考下表1，可确定未知样品2、4、8、12-18和21-22源于矿场1、未知样品5-7、10和20源于矿场2，并且未知样品1源于矿场3。
表1–使用Kolmogorov-Smirnov测试的基于所分析的晶粒中的元素分布的未知样品源于经校验的矿场的概率(％)
Figure BDA0002473466370000111
如果未校验的样品来自所声称的其源自的矿场(例如无冲突矿场或经批准的矿场)无法被校验，则将该样品退回并且不在本发明所联想到的电子零件的生产中使用，如步骤108中所述。同时，如果未校验的样品来自所声称的其源自的无冲突矿场能被校验，则可使用该样品制造如本发明所联想到的并如在步骤109中所述的电子零件的金属组件。
图1中描述并上文阐述的分析步骤可使用图2中所示的设备200实施。设备200包括计算机系统202。计算机系统202可包括与一个或多个存储装置222通信的一个或多个处理器220。计算机系统202可包括用于计算机系统202中的组件的本地通信界面226。例如，本地通信界面226可为本地数据总线、或者任意相关的地址或控制总线。
存储装置222可以包含能由处理器220执行的模块和用于该模块的数据。位于存储装置222中的是储存在数据库204中的来自先前分析的与来自已经被验证或校验为无冲突的矿场的样品有关的数据。样品数据224也位于用于储存与当前正在测试的未校验的样品有关的数据的存储装置222中。尽管未示出，存储装置222还可以储存与其它应用有关的数据以及由处理器可执行的操作系统。
其它应用也可储存在存储装置222中，并且可由处理器220执行。本说明书中讨论的组件可以使用高级编程语言的软件的形式实现，该高级编程语言使用混合的方法来汇编、解释或执行。
计算机系统202还可访问计算装置可使用的I/O(输入/输出)装置。I/O装置的一种实例是显示屏218，其可用于显示来自计算机系统202的输出。其它已知的I/O设备可根据需要与计算机系统202一起使用。计算机系统202中可包括一个或多个网络装置206和类似的通信装置。此外，自动矿物学分析仪210、电子显微镜212和激光烧蚀电感耦合等离子体质谱仪214可直接地连接到网络设备206。网络装置206可以是连接到互联网、LAN、WAN或其它计算网络的有线或无线网络装置。
被示为储存在存储装置222中的组件可以由处理器220执行。术语“可执行”可意指可以由处理器可执行的形式的程序文件。例如，可以将更高级语言的程序汇编成可加载到存储装置的随机存取部分中并由处理器220执行的格式的机器代码，或者源代码可以由另一个可执行程序加载并经解释以生成在存储器222的随机存取部分中的由处理器220执行的指令。可执行程序可储存在存储装置222的任何部分或组件中。例如，存储装置222可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、固态驱动器、存储卡、硬盘驱动器、光盘、软盘、磁带或任何其它的存储组件。
处理器220可表示多个处理器，并且存储器222可表示与处理电路并行操作的多个存储单元。这可为系统202中的处理和数据提供并行处理通道。可使用本地界面226作为网络以便于多个处理器和多个存储器中的任意者之间的通信。本地界面可使用被设计用于协调通信的另外系统，诸如负载平衡、批量数据传输和类似的系统。
一旦样品被校验为源自无冲突矿场，来自该矿物样品的金属就可用于形成电容器(如下面在部分II、III和IV中更详细描述的)或任意其它电子零件(如在部分V中讨论的)。
II.包含源于无冲突矿场的金属组件的固体电解质电容器
在于步骤109中校验先前未校验的包含金属(例如金、钴、铜、锡、钨等)的矿物样品源于无冲突矿场之后，可将矿物样品中的目标金属与该样品中的其它组分分离并形成为电解质电容器的一个或多个金属组件。在一个特定的实施方式中，来自现在已经校验的矿物样品的金属可用于形成还包括阳极、电介质和固体电解质的固体电解质电容器的一个或多个金属组件。下面更详细地讨论固体电解质电容器的各种组件。
A.阳极
所述阳极可包括电子管金属(阀金属，valve metal)，其于是可成形为粉末而形成多孔阳极体以在本发明的固体电解质电容器中使用。多孔阳极体典型地由具有高的比电荷(诸如，约5,000μF*V/g或更高，在一些实施方式中约10,000μF*V/g或更高，在一些实施方式中约20,000μF*V/g或更高)的电子管金属组合物形成。这样的粉末的比电荷典型地为约10,000至约600,000μF*V/g，在一些实施方式中为约40,000至约500,000μF*V/g，在一些实施方式中为约50,000至约400,000μF*V/g，在一些实施方式中为约70,000至约350,000μF*V/g，并且在一些实施方式中为约150,000至约300,000μF*V/g。所述电子管金属组合物包含电子管金属(即，能够氧化的金属)或基于电子管金属的化合物，诸如钽、铌、铝、铪、钛、其合金、其氧化物、其氮化物等。在Fife的美国专利No.6,322,912、Fife等人的美国专利No.6,391,275、Fife等人的美国专利No.6,416,730、Fife的美国专利No.6,527,937、Kimmel等人的美国专利No.6,576,099、Fife等人的美国专利No.6,592,740、以及Kimmel等人的美国专利No.6,639,787、以及Kimmel等人的美国专利申请公布No.7,220,397、以及Schnitter的美国专利申请公布No.2005/0019581、Schnitter等人的美国专利申请公布No.2005/0103638、Thomas等人的美国专利申请公布No.2005/0013765中描述了这样的电子管金属氧化物的示例，它们全部通过引用整体并入本文用于所有目的。
为了形成所述阳极，通常采用电子管金属组合物的粉末。该粉末可包含多种形状如结节状、角状、片状等的任一种的粒子及其混合物。特别合适的粉末是可从Cabot公司获得的钽粉末(例如，C255片状粉末、TU4D片状/结节状粉末等)以及可从Heraeus获得的钽粉末(例如，NH175结节状粉末)。尽管不是必须的，但粉末可使用本领域已知的任何技术，诸如通过热处理，附聚。在将粉末成形为阳极形状之前，还可以任选地将其与粘合剂和/或润滑剂混合，以确保粒子当被挤压形成阳极体时彼此充分粘附。然后，可使用任何常规的粉末挤压设备将所得的粉末压实以形成粒料(pellet)。例如，可采用压模，该压模是包含模具和一个或多个冲头的一站式压实挤压机。替代地，可以采用仅使用模具和单个下冲头的压砧型压实挤压模具。一站式压实压模可以如下几种基本类型获得：例如凸轮、肘节/转向节和具有不同功能的偏心/曲柄挤压机，如单动、双动、浮动模具、可动压板、对置柱塞、螺钉、冲击、热挤压、压印或上浆。
无论其特定组成如何，均将所述粉末围绕阳极引线压实，使得阳极引线组装体的至少一部分从经压实的多孔阳极体延伸。在一个具体实施方式中，可以采用包括具有两个或更多个的部分(例如，上部和下部)的模具的压模。在使用期间，所述模具的部分可以彼此相邻放置，使得它们的壁基本上对齐以形成具有期望的阳极形状的模腔。在将一定量的粉末装载到模腔中之前、期间和/或之后，可将阳极引线嵌入其中。所述模具可限定允许阳极引线嵌入的单个或多个槽。如果采用多于一个的阳极引线，则阳极引线可放置成彼此紧邻以便烧结结合，尽管这不是必须的。在用粉末填充模具并将阳极引线嵌入其中之后，随后通过冲头可封闭模腔并使其经历压缩力。典型地，所述压缩力在大体平行或大体垂直于阳极引线的长度的方向上施加，该阳极引线的长度沿纵轴延伸。其迫使粒子与阳极引线紧密接触并产生强的阳极引线与粉末的结合。
在挤压之后，通过在一定温度(例如，约150℃至约500℃)下在真空下加热粒料几分钟，可以除去任何粘合剂/润滑剂。替代地，也可以通过使粒料与水溶液接触来除去粘合剂/润滑剂，如Bishop等人的美国专利No.6,197,252中所述，其通过引用整体并入本文用于所有目的。之后，烧结多孔阳极体33以形成多孔的一体块。典型地将粒料在约1200℃至约2000℃的温度下烧结，在一些实施方式中在约1300℃至约1900℃的温度下烧结，在一些实施方式中在约1500℃至约1800℃的温度下烧结，时间为约5分钟至约100分钟，并且在一些实施方式中为约30分钟至约60分钟。如果需要，可以在限制氧原子向阳极转移的气氛中发生烧结。例如，烧结可以在还原性气氛中，例如在真空、惰性气体、氢气等中，发生。还原性气氛可以在约10托至约2000托的压力下，在一些实施方式中从约100托至约1000托，在一些实施方式中从约100托至约930托。也可以采用氢气和其它气体(例如，氩气或氮气)的混合物。
B.电介质
一旦构建，就可通过对烧结的阳极体进行阳极氧化(“阳极化(anodizing)”)而形成电介质层。通过对烧结的阳极进行阳极氧化(“阳极化”)使得在阳极体上和/或在阳极体内形成电介质层，可形成所述电介质。例如，钽(Ta)阳极可阳极化成五氧化二钽(Ta2O5)。典型地，通过最初将电解质施加到阳极、例如通过将阳极浸到电解质中，进行阳极化。电解质通常为液体例如溶液(例如，水性或非水性)、分散液、熔体等的形式。通常在电解质中采用溶剂，如水(例如，去离子水)、醚类(例如，二乙醚和四氢呋喃)、醇(例如，甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇)、甘油三酯、酮(例如，丙酮、甲乙酮和甲基异丁基酮)、酯(例如，乙酸乙酯、乙酸丁酯、一缩二乙二醇醚乙酸酯和乙酸甲氧基丙酯)、酰胺(例如，二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基辛酸/癸酸脂肪酸酰胺和N-烷基吡咯烷酮)、腈(例如，乙腈、丙腈、丁腈和苄腈)、亚砜或砜(例如，二甲亚砜(DMSO)和环丁砜)等。溶剂可构成电解质的约50重量％至约99.9重量％，在一些实施方式中约75重量％至约99重量％，并且在一些实施方式中约80重量％至约95重量％。尽管不是必须的，但为了帮助实现所期望的氧化物，通常期望使用水性(含水)溶剂(例如，水)。事实上，水可构成在电解质中使用的溶剂的约50重量％或更多，在一些实施方式中约70重量％或更多，并且在一些实施方式中约90重量％至100重量％。
电解质是离子导电的，并且可具有约1毫西门子/厘米(“mS/cm”)或更高的如在25℃的温度下测定的离子传导率，在一些实施方式中为约30mS/cm或更高，并且在一些实施方式中为约40mS/cm至约100mS/cm。为了增强电解质的离子传导率，可采用能够在溶剂中离解而形成离子的化合物。用于此目的的合适的离子化合物可包括例如酸(如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、多磷酸、硼酸、亚硼酸等)、有机酸(包括羧酸，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、三氟乙酸、巴比妥酸、肉桂酸、苯甲酸、4-羟基苯甲酸、氨基苯甲酸等)、磺酸(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)、聚合酸(如聚(丙烯酸)或聚(甲基丙烯酸)及其共聚物(如马来酸类-丙烯酸类、磺酸类-丙烯酸类和苯乙烯-丙烯酸类的共聚物)、卡拉烷酸(carageenic acid)、羧甲基纤维素、海藻酸等)等。选择离子化合物的浓度以实现所期望的离子传导率。例如，酸(例如，磷酸)可以构成电解质的约0.01重量％至约5重量％，在一些实施方式中约0.05重量％至约0.8重量％，并且在一些实施方式中约0.1重量％至约0.5重量％。如果需要，也可在电解质中采用离子化合物的共混物。
使电流通过电解质以形成电介质层。电压值操控电介质层的厚度。例如，最初电源可设置为恒电流模式，直到达到所需电压。此后，可将电源切换到恒电位模式，以确保在阳极表面上形成所期望的电介质厚度。当然，也可以采用其它已知方法，例如脉冲或阶跃恒电位方法。电压典型地在约4至约200V的范围内，并且在一些实施方式中在约9至约100V的范围内。在阳极氧化期间，电解质可以保持在升高的温度，如约30℃或更高，在一些实施方式中为约40℃至约200℃，在一些实施方式中为约50℃至约100℃。阳极氧化也可以在环境温度或更低下完成。所得的电介质层可以形成在阳极的表面上和其孔内。
尽管不是必须的，但在某些实施方式中，电介质层可以在整个阳极体中具有不同的厚度，其中其具有覆盖阳极体外表面上的第一部分和覆盖阳极体内表面上的第二部分。在这样的实施方式中，将所述第一部分选择性地形成为使得其厚度大于所述第二部分的厚度。然而，应该理解，电介质层的厚度在特定区域内不需要是均匀的。例如，电介质层的与邻近于外表面的某些部分实际上可以比该层的在内表面处的某些部分薄，并且反之亦然。尽管如此，电介质层可形成为使得该层的在外表面处的至少一部分具有比在内表面处的至少一部分大的厚度。尽管这些厚度方面的准确差异可随具体应用而变化，但第一部分的厚度对第二部分的厚度的比率典型地为约1.2至约40，在一些实施方式中为约1.5至约25，在一些实施方式中为约2至约20。
为了形成具有差异性厚度的电介质层，通常采用多阶段工艺。在该处理的每个阶段中，将烧结的阳极体进行阳极氧化(“阳极化”)以形成电介质层(例如，五氧化二钽)。在阳极化的第一阶段期间，为确保对于内部区域实现期望的电介质厚度，典型地采用相对小的形成电压，如范围为约1伏到约90伏的形成电压，在一些实施方式中为约2伏到约50伏，并且在一些实施方式中为约5伏至约20伏。此后，可随后在该工艺的第二阶段中将烧结体进行阳极氧化，以将电介质的厚度增加到期望的水平。这通常通过在电解质中以比第一阶段期间所采用的电压更高的电压(如范围为约50伏到约350伏、在一些实施方式中为约60伏到约300伏、并且在一些实施方式中为约70伏到约200伏的形成电压)进行阳极化而实现。在第一和/或第二阶段期间，电解质可保持在范围为约15℃至约95℃，在一些实施方式中为约20℃至约90℃，并且在一些实施方式中为约25℃至约85℃的温度下。
在阳极化过程的第一和第二阶段期间所采用的电解质可为相同的或不同的。然而，典型地为了更好地帮助便于实现在电介质层的外部部分处更高的厚度，期望采用不同的溶液。例如，可能期望第二阶段中采用的电解质具有比第一阶段中采用的电解质低的离子传导率，以防止在阳极体的内表面上形成大量的氧化膜。在这方面，在第一阶段期间采用的电解质可包含酸性化合物，如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、多磷酸、硼酸、亚硼酸等。这样的电解质可以具有约0.1至约100mS/cm，在一些实施方式中约0.2至约20mS/cm，并且在一些实施方式中约1至约10mS/cm的在25℃的温度下测定的电导率。在第二阶段期间采用的电解质典型地包含弱酸盐，使得水合氢离子浓度在孔中作为电荷在其中通过的结果而增大。离子迁移或扩散是这样的：弱酸阴离子根据需要移动到孔中以平衡电荷。结果，主要传导物种(水合氢离子)的浓度在水合氢离子、酸阴离子和未离解的酸之间建立平衡中降低，因此形成较差传导物种。传导物种的浓度降低导致电解质中相对高的电压降，这阻碍了在内部中进一步阳极化，同时在持续的高传导率的区域中较厚的氧化物层一直累积在外部上至较高的形成电压。合适的弱酸盐可包括例如硼酸、亚硼酸、乙酸、草酸、乳酸、己二酸等的铵或碱金属(例如钠、钾等)的盐。特别合适的盐包括四硼酸钠和五硼酸铵。这样的电解质典型地具有约0.1至约20mS/cm，在一些实施方式中约0.5至约10mS/cm，并且在一些实施方式中约1至约5mS/cm的在25℃的温度下测定的电导率。
如果需要，可以将阳极化的每个阶段重复一个或多个循环以实现所期望的电介质厚度。此外，在第一和/或第二阶段之后，还可用另外的溶剂(例如，水)冲洗或洗涤阳极体以除去电解质。
C.固体电解质
将通常充当电容器的阴极的固体电解质覆盖在电介质上。在一个实施方式中，固体电解质电容器的阴极可以主要由二氧化锰制成，并且可通过一般称为渗锰的工艺而形成。在该工艺中，在由阳极化形成的电介质上形成导电性对电极涂层。渗锰步骤典型地通过将阳极化的装置(器件)浸在硝酸亚锰溶液中并在潮湿气氛中加热经浸渍的装置以将所述硝酸盐转化为固体导电性二氧化锰而进行。换句话说，二氧化锰固体电解质可通过硝酸亚锰(Mn(NO3)2)的热解而形成。
在另一个实施方式中，固体电解质也可由一个或多个导电聚合物层形成。例如，固体电解质可包含典型地π-共轭的导电聚合物，并且在氧化或还原后具有电导性、例如至少约1μS/cm的电导率。这样的π-共轭的导电聚合物的实例包括例如多杂环类(例如，聚吡咯类、聚噻吩类、聚苯胺等)、聚乙炔、聚对亚苯基、多酚盐(polyphenolate)等。合适的聚噻吩类可包括例如聚噻吩及其衍生物例如聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(“PEDT”)。在一个具体实施方式中，采用具有通式(I)或式(II)的重复单元或者通式(I)和(II)的重复单元的聚噻吩衍生物：
Figure BDA0002473466370000181
Figure BDA0002473466370000191
其中，
A是任选取代的C1至C5亚烷基基团(例如亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚正丁基、亚正戊基等)；
R是线性或支化的任选取代的C1至C18烷基基团(例如甲基、乙基、正-或异-丙基、正-、异-、仲-或叔-丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丙基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基等)、任选取代的C5至C12环烷基基团(例如环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基等)、任选取代的C6至C14芳基基团(例如苯基、萘基等)、任选取代的C7至C18芳烷基基团(例如，苄基、邻-、间-、对-甲苯基、2,3-、2,4-、2,5-、2-6、3-4-、3,5-二甲苯基、
Figure BDA0002473466370000192
基等)、任选取代的C1至C4羟烷基基团或羟基基团；以及
x是0至8、在一些实施方式中0至2的整数，并且在一些实施方式中，x是0。基团“A”或“R”的取代基的实例包括例如烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、卤素、醚、硫醚、二硫醚、亚砜、砜、磺酸酯、氨基、醛、酮、羧酸酯、羧酸、碳酸酯、羧酸根、氰基、烷基硅烷和烷氧基硅烷基团、羧酰胺基团等。
通式(I)或式(II)或者通式(I)和(II)的重复单元的总数典型地为2至2,000，并且在一些实施方式中为2至100。
特别合适的聚噻吩衍生物是其中“A”是任选取代的C2至C3亚烷基基团且x为0或1的那些。在一个特定的实施方式中，聚噻吩衍生物是PEDT并具有式(II)的重复单元，其中“A”是CH2-CH2并且“x”是0。用于形成这样的聚噻吩衍生物的方法是本领域熟知的，并且描述于例如Merker等人的美国专利No.6,987,663中，其通过引用整体并入本文用于所有目的。例如，该聚噻吩衍生物可由单体前体，例如任选取代的噻吩，形成。特别合适的单体前体是具有通式(III)、(IV)的取代的3,4-亚烷基二氧基噻吩或通式(III)和(IV)的噻吩的混合物：
Figure BDA0002473466370000201
其中，A、R和X如上所定义。
这样的单体前体的实例包括例如任选取代的3,4-亚乙基二氧基噻吩。也可以采用这些单体前体的衍生物，其为例如上述单体前体的二聚体或三聚体。较高分子衍生物(即，所述单体前体的四聚体、五聚体等)适用于本发明。所述衍生物可由相同或不同的单体单元构成，并且以纯形式和以彼此的和/或与单体前体的混合物的形式使用。也可采用这些前体的氧化或还原形式。
为了制造所期望的导电聚合物，单体前体(例如，以上所述的)典型地在氧化剂的存在下经历氧化聚合。氧化剂可为过渡金属盐，如包含铁(III)、铜(II)、铬(VI)、铈(IV)、锰(IV)、锰(VII)或钌(III)阳离子的无机或有机酸的盐。特别合适的过渡金属盐包括铁(III)阳离子，如卤化铁(III)(例如，FeCl3)或其它无机酸的铁(III)盐(如Fe(ClO4)3或Fe2(SO4)3)以及有机酸和包含有机基团的无机酸的铁(III)盐。具有有机基团的无机酸的铁(III)盐的实例包括例如C1至C20烷醇的硫酸单酯的铁(III)盐(例如，硫酸月桂酯的铁(III)盐)。同样，有机酸的铁(III)盐的实例包括例如C1至C20烷烃磺酸(例如，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或十二烷磺酸)的铁(III)盐、脂族全氟磺酸(例如，三氟甲磺酸、全氟丁磺酸或全氟辛磺酸)的铁(III)盐、脂族C1至C20羧酸(例如，2-乙基己基羧酸)的铁(III)盐、脂族全氟羧酸(例如，三氟乙酸或全氟辛酸)的铁(III)盐、任选被C1至C20烷基基团取代的芳族磺酸(例如，苯磺酸、邻甲苯磺酸、对甲苯磺酸或十二烷基苯磺酸)的铁(III)盐、环烷烃磺酸(例如，樟脑磺酸)的铁(III)盐等。也可使用上述的这些铁(III)盐的混合物。对甲苯磺酸铁(III)、邻甲苯磺酸铁(III)及其混合物特别适用于本发明。
可以利用各种方法将固体电解质施加到阳极部件上。在一个实施方式中，将氧化剂和单体前体顺序地或一起施加，使得聚合反应在所述部件上原位发生。合适的施加技术可包括丝网印刷、浸渍、电泳涂覆和喷涂，可用于形成导电聚合物涂层。作为一种实例，单体前体(例如，3,4-亚乙基二氧基-噻吩)可以最初与氧化剂混合以形成溶液。一种合适的氧化剂是CLEVIOSTM C，其为甲苯磺酸铁III，由Heraeus出售。CLEVIOSTM C是用于CLEVIOSTM M的市售可得的催化剂，CLEVIOSTM M为3,4-亚乙基二氧基噻吩(一种也由Heraeus出售的PEDT单体)。所一旦形成混合物，然后就可将阳极部件浸到所述溶液中，使得聚合物形成在阳极部件的表面上。替代地，氧化剂和前体也可分开地施加到阳极部件。例如，在一个实施方式中，将氧化剂溶解在有机溶剂(例如，丁醇)中，并然后作为浸渍溶液施加到阳极部件。然后可干燥所述阳极部件以从其中除去溶剂。此后，可将阳极部件浸到包含适当单体的溶液中。
当所述单体与包含氧化剂的阳极部件的表面接触时，它可以在其上化学聚合。聚合可以在约-10℃至约250℃、并且在一些实施方式中约0℃至约200℃的温度下进行，这取决于所用的氧化剂和所需的反应时间。合适的聚合技术(诸如上述的)可在Biler的美国专利申请公布No.2008/232037中更详细地描述。用于施加这样的导电聚合物涂层的甚至其它方法可描述于Sakata等人的美国专利No.5,457,862、Sakata等人的美国专利No.5,473,503、Sakata等人的美国专利No.5,729,428和Kudoh等人的美国专利No.5,812,367中，其通过引用整体并入本文用于所有目的。
除了原位施加之外，固体电解质还可以固体导电聚合物粒子的分散体的形式施加到所述部件上。尽管它们的尺寸可不同，但典型地期望所述粒子具有小的直径以增加可用于粘附到阳极部件的表面积。为了实现阳极体的良好浸渍，所述分散体中采用的粒子典型地具有小的尺寸，如约1至约150纳米，在一些实施方式中约2至约50纳米，并且在一些实施方式中约5至约40纳米的平均尺寸(例如，直径)。所述粒子的直径可以使用已知技术，如通过超速离心、激光衍射等，来测定。同样，所述粒子的形状可不同。例如，在一个特定的实施方式中，所述粒子的形状为球形。然而，应该理解的是，本发明还预想到其它形状，如板、杆、盘、棒、管、不规则形状等。所述分散体中粒子的浓度可以根据分散体的期望粘度和将分散体施加到电容器的特定方式而变化。然而，典型地，所述粒子构成分散体的约0.1至约10重量％，在一些实施方式中约0.4至约5重量％，并且在一些实施方式中约0.5至约4重量％。
通过使用另外的抗衡离子抵消带电的导电聚合物(例如，聚噻吩)，可增强导电聚合物成形为颗粒形式。也就是说，固体电解质中使用的导电聚合物(例如，聚噻吩或其衍生物)典型地在主聚合物链上具有中性的或正的(阳离子的)电荷。例如，聚噻吩衍生物典型地在主聚合物链中带有正电荷。在一些情况下，所述聚合物可在结构单元中具有正电荷和负电荷，其中正电荷位于主链上且负电荷任选地位于基团“R”的取代基例如磺酸根或羧酸根基团上。主链的正电荷可被基团“R”上任选地存在阴离子基团部分地或完全地饱和。从总体上看，聚噻吩在这些情况下可为阳离子的、中性的或甚至阴离子的。尽管如此，它们都被认为是阳离子聚噻吩，因为聚噻吩主链具有正电荷。
抗衡离子可以是单体或聚合物阴离子。例如，聚合物阴离子可以是聚合羧酸(例如，聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚马来酸等)、聚合物磺酸(例如，聚苯乙烯磺酸(“PSS”)、聚乙烯基磺酸等)等的阴离子。所述酸也可以是共聚物，如乙烯基羧酸和乙烯基磺酸与其它可聚合单体(如，丙烯酸酯和苯乙烯)的共聚物。同样，合适的单体阴离子包括例如C1至C20烷烃磺酸(例如，十二烷磺酸)、脂族全氟磺酸(例如，三氟甲磺酸、全氟丁磺酸或全氟辛磺酸)、脂族C1至C20羧酸(例如，2-乙基-己基羧酸)、脂族全氟羧酸(例如，三氟乙酸或全氟辛酸)、任选被C1至C20烷基取代的芳族磺酸(例如，苯磺酸、邻甲苯磺酸、对甲苯磺酸或十二烷基苯磺酸)、环烷烃磺酸(例如，樟脑磺酸或四氟硼酸盐、六氟磷酸盐、高氯酸盐、六氟锑酸盐、六氟砷酸盐或六氯锑酸盐)等的阴离子。特别合适的抗衡阴离子是聚合物阴离子，如聚合物羧酸或磺酸(例如，聚苯乙烯磺酸(“PSS”))。这样的聚合物阴离子的分子量典型地为约1,000至约2,000,000，并且在一些实施方式中为约2,000至约500,000。
当采用抗衡离子时，这样的抗衡离子对固体电解质的给定层中的导电聚合物的重量比典型地为约0.5：1至约50：1，在一些实施方式中为约1：1至约30：1，并且在一些实施方式中为约2：1至约20：1。假设在聚合期间发生完全转化，则对应于所指的上述重量比的导电聚合物的重量指的是所用单体的加权(weight-in)部分。
除了导电聚合物和任选的抗衡离子之外，分散体还可包含一种或多种粘合剂，以进一步增强聚合物层的粘附性质并且还增加分散体内粒子的稳定性。粘合剂的性质可以是有机的，如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚丁酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酰胺、聚丙烯腈、苯乙烯/丙烯酸酯、乙酸乙烯酯/丙烯酸酯和乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚苯乙烯、聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂或纤维素。还可以采用交联剂来增强粘合剂的粘附能力。这样的交联剂可包括例如三聚氰胺化合物、掩蔽的异氰酸酯或官能硅烷(如3-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷水解产物)，或可交联的聚合物(如聚氨酯、聚丙烯酸酯或聚烯烃)以及随后的交联。
还可以采用分散剂以促进固体电解质的形成和将其施加到阳极部件的能力。合适的分散剂包括溶剂，如脂族醇(例如，甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇)、脂族酮(例如丙酮和甲乙酮)、脂族羧酸酯(例如，乙酸乙酯和乙酸丁酯)、芳烃(例如，甲苯和二甲苯)、脂族烃(例如，己烷、庚烷和环己烷)、氯代烃(例如，二氯甲烷和二氯乙烷)、脂族腈(例如，乙腈)、脂族亚砜和砜(例如，二甲亚砜和环丁砜)、脂族羧酸酰胺(例如，甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺)、脂族和芳脂族醚(例如，二乙醚和苯甲醚)、水，和任何前述溶剂的混合物。特别合适的分散剂是水。
除了以上提到的那些之外，甚至还可在分散体中使用其它成分。例如，可以使用常规填料，其具有约10纳米至约100微米、在一些实施方式中约50纳米至约50微米、并且在一些实施方式中约100纳米至约30微米的尺寸。这样的填料的实例包括碳酸钙、硅酸盐、二氧化硅、钙或钡的硫酸盐、氢氧化铝、玻璃纤维或玻璃泡、木粉、纤维素粉末炭黑、导电聚合物等。填料可以粉末的形式引入到分散体中，但也可以以另外形式如纤维存在。
在分散体中还可使用表面活性物质，如离子或非离子表面活性剂。此外，可以采用胶粘剂，如有机官能的硅烷或其水解产物，例如3-缩水甘油基氧基丙基三烷氧基硅烷、3-氨基丙基-三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或辛基三乙氧基硅烷。分散体还可包含增加导电性的添加剂，如含醚基化合物(例如，四氢呋喃)、含内酯基团的化合物(例如，γ-丁内酯或γ-戊内酯)、含酰胺或内酰胺基团的化合物(例如，己内酰胺、N-甲基己内酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺、N-甲基甲酰苯胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-辛基吡咯烷酮或吡咯烷酮)、砜和亚砜(例如，环丁砜(四亚甲基砜)或二甲基亚砜(DMSO))、糖或糖衍生物(例如，蔗糖、葡萄糖、果糖或乳糖)、糖醇(例如，山梨糖醇或甘露糖醇)、呋喃衍生物(例如，2-呋喃羧酸或3-呋喃羧酸)以及醇(例如，乙二醇、甘油、二甘醇或三甘醇)。
可以使用多种已知技术，如通过旋涂、浸渍、倾倒、滴加、注射、喷涂、刮涂、刷涂或印刷(例如，喷墨、丝网印刷或移印)，将聚合物分散体施加到部件上。虽然其可以根据所采用的施加技术而变化，但是分散体的粘度典型地为约0.1至约100,000mPa·s(在100s-1的剪切速率下测量)，在一些实施方式中为约1至约10,000mPa·s，在一些实施方式中为约10至约1,500mPa·s，并且在一些实施方式中为约100至约1000mPa·s。一旦施加，就可将该层干燥并洗涤。还可以这种方式形成一个或多个另外层以实现所期望的厚度。典型地，由该粒子分散体形成的层的总厚度为约1至约50μm，并且在一些实施方式中为约5至约20μm。同样，抗衡离子对导电聚合物的重量比为约0.5：1至约50：1，在一些实施方式中为约1：1至约30：1，并且在一些实施方式中为约2：1至约20：1。
除了经由原位聚合或经由导电聚合物粒子的分散体的施加来施加固体电解质之外，还应理解，可经由将原位聚合和导电聚合物粒子的分散体的施加两者组合的混合工艺来施加固体电解质。例如，在一个实施方式中，电容器元件可包括由多个层形成的固体电解质。更具体地，固体电解质可包括导电聚合物第一层，其与覆盖在阳极体上的电介质接触。该第一层可包含通过氧化剂和单体前体的原位聚合而形成的导电聚合物(例如，PEDT)。固体电解质还可包含通常覆盖在第一层上的导电聚合物第二层。该第二层可由包含导电聚合物(例如，PEDT)、粘合剂和任选的抗衡离子(例如，PSS)的粒子的分散体形成。采用这样的分散体的一个好处是其可能能够穿透到电容器主体的边缘区域中，以实现与内层的良好电接触并增加对电容器主体的粘附力。这导致机械上更牢固的部件，其可降低等效串联电阻和漏电流。另一方面，在另一个实施方式中，固体电解质可为导电聚合物单层。无论其包括多少层，所得的固体电解质典型地具有约1微米(μm)至约200μm，在一些实施方式中约2μm至约50μm，并且在一些实施方式中约5μm至约30μm的总厚度。此外，如果固体电解质包括两层，如内层和外层，则内层可以具有约0.1μm至约100μm、在一些实施方式中约0.5μm至约20μm、并且在一些实施方式中约1μm至约5μm的总厚度，而外层可以具有约0.2μm至约100μm、在一些实施方式中约1μm至约40μm、并且在一些实施方式中约3μm至约10μm的总厚度。
无论形成其的具体方式为何，固体电解质在施加到阳极部件时可愈合(heal)。愈合可在每次施加固体电解质层之后发生，或者如果采用多个层，则愈合可在施加整个涂层之后发生。例如，在一些实施方式中，通过将粒料浸到电解质溶液(如酸溶液)中并且此后对该溶液施加恒定电压直至电流降低至预选水平，可使固体电解质愈合。如果需要，这样的愈合可在多个步骤中完成。在施加上述层的一些或全部之后，可随后将所得的部件按需洗涤以除去各种副产物、过多的氧化剂等。此外，在某些情况下，在上述的浸渍操作的一些或全部之后可使用干燥。例如，在施加氧化剂之后和/或在洗涤粒料之后可能需要干燥，以使所述部件开孔使得它可在随后的浸渍步骤中接收液体。
D.另外层
如果需要，电容器还可以包含本领域已知的其它层。例如，可以在电介质和固体电解质之间任选地形成保护涂层，如由相对绝缘的树脂质材料(天然的或合成的)制成的涂层。这样的材料可以具有大于约10W/cm的电阻率，在一些实施方式中为大于约100W/cm，在一些实施方式中为大于约1,000W/cm，在一些实施方式中为大于约1×105W/cm，并且在一些实施方式中为大于约1×1010W/cm。可在本发明中利用的一些树脂质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(例如，甘油酯)等。例如，合适的脂肪酸酯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、紫胶桐酸酯、贝壳酸酯等。已经发现这些脂肪酸酯在用于以相对复杂的组合来形成“干性油”时特别有用，这使得所得的膜能够快速聚合成稳定的层。这样的干性油可包括甘油单酯、甘油二酯和/或甘油三酯，它们具有分别带有酯化的1、2和3个脂肪酰基残基的甘油骨架。例如，可以使用的一些合适的干性油包括但不限于橄榄油、亚麻籽油、蓖麻油、桐油、大豆油和虫胶。这些和其它的保护性涂层材料更详细地描述于Fife等人的美国专利No.6,674,635中，其通过引用整体并入本文用于所有目的。
阳极部件也可分别施加有碳层(例如，石墨)和银层。例如，银涂层可以用作电容器的可焊接导体、接触层和/或电荷收集器，并且碳涂层可以限制银涂层与固体电解质的接触。这样的涂层可以覆盖部分或全部的固体电解质。
E.端子
电容器还可设置有端子，特别是在表面安装应用中使用时。例如，电容器可包含与电容器元件的阳极电连接的阳极端子和与电容器元件的阴极电连接的阴极端子。为形成所述端子，可采用任意导电材料，如导电金属(例如，铜、金、钨、钴、锡、银、镍、锌、钯、铅、铝、钼、钛、铁、锆、镁及其合金)。特别合适的导电金属包括例如铜、金、钨、钴和锡，其中使用本文中描述的方法可校验金、铜、锡或钨的来源为来自无冲突地理区域。通常对端子的厚度进行选择以使电容器的厚度最小化。例如，端子的厚度的范围可为约0.05至约1毫米，在一些实施方式中为约0.05至约0.5毫米，以及约0.07至约0.2毫米。一种示例性导电材料是可从Wieland(德国)获得的铜-铁合金金属板。如果期望的话，如本领域中所知晓的，为保证最终部件能安装至电路板，所述端子的表面可电镀有金、铜、钴、锡、钨等。在一个具体实施方式中，所述端子的两个表面可均镀有闪金(gold flash)，同时安装表面还镀有锡焊层，其中使用本文中描述的方法可校验金和锡的来源为来自无冲突地理区域。
例如，参照图3，电解质电容器30被示出为包括与电容器元件33电连接的阳极端子62和阴极端子72，其中电容器元件33包括以上讨论的多孔阳极体、电介质和固体电解质组分。电容器元件33具有上表面37、下表面39、前表面36和后表面38。虽然阴极端子72可与电容器元件33的任何表面电接触，但是其在所示实施方式中经由导电胶粘剂(未示出)与下表面39电接触。更具体地，阴极端子72包含第一组件73，该第一组件73与电容器元件33的下表面39电接触且大体平行。同样，阳极端子62包含定位成基本上垂直于第二组件64的第一组件63。该第一组件63与电容器元件33的下表面39电接触且大体平行。该第二组件64包含承载阳极引线16的区域51。该区域51可具有“U形”以进一步增强引线16的表面接触和机械稳定性。
可以使用本领域中已知的任何技术将所述端子连接到电容器元件。例如，在一个实施方式中，可提供限定阴极端子72和阳极端子62的引线框架，其中该引线框架可由根据本文中描述的方法校验为从无冲突矿场获得的金、钴、铜、锡或钨而形成。为了将电解质电容器元件33附接到所述引线框架上，最初可将导电胶粘剂(未示出)施加到阴极端子72的表面。所述导电胶粘剂可包括例如包含于树脂组合物的导电金属粒子。该金属粒子可为铜或金，其中使用本文中描述的方法可校验所述铜和金的来源为来自无冲突矿场。所述树脂组合物可包括热固性树脂(例如，环氧树脂)、固化剂(例如，酸酐)和偶联剂(例如，硅烷偶联剂)。合适的导电胶粘剂可描述于Osako等人的美国专利公布No.2006/0038304中。可使用多种技术中的任一种将所述导电胶粘剂施加到阴极端子72。例如，印刷技术可由于它们的实用和节省成本的益处而被采用。
通常可采用各种方法将端子附接到电容器。例如，在一个实施方式中，最初将阳极端子62的第二组件64向上弯曲到图3中所示的位置。此后，电容器元件33定位于阴极端子72上，使得其下表面39接触胶粘剂90并且阳极引线16被区域51接收。如果需要，绝缘材料(未示出)(如塑料垫或带)可定位于电容器元件33的下表面39和阳极端子62的第一组件63之间，从而使阳极和阴极端子电绝缘。
然后，使用本领域中已知的任何技术例如机械焊接、激光焊接、导电胶粘剂等，将阳极引线16电连接到区域51。例如，可使用激光器将阳极引线16焊接到阳极端子62。激光器通常包含谐振器，其包括能够通过受激发射而释放光子的激光介质和激发该激光介质的元素的能量源。一种合适的激光器是其中激光介质由掺杂有钕(Nd)的铝和钇石榴石(YAG)组成的激光器。受激粒子是钕离子Nd3+。能量源可向激光介质提供持续能量以发射连续激光束或者提供能量放电以发射脉冲式激光束。在将阳极引线16电连接到阳极端子62时，随后可以固化导电胶粘剂。例如，可以使用热压机来施加热和压力，以确保电解质电容器元件33通过胶粘剂充分地粘附到阴极端子72。
F.壳体
电容器元件通常在壳体内封装成使得阳极端子和阴极端子的至少一部分露出以用于安装到电路板上。例如，如图3所示，电容器元件33在树脂质壳体28内封装成使得阳极端子62的一部分和阴极端子72的一部分露出。壳体典型地由热固性树脂形成。这样的树脂的实例包括例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、脲醛树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚酯树脂等。环氧树脂也是特别合适的。甚至还可采用其它添加剂，例如光引发剂、粘度调节剂、悬浮助剂、颜料、应力降低剂、非导电填料、稳定剂等。例如，非导电填料可包括无机氧化物粒子(如二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铁、氧化铜、沸石、硅酸盐、粘土(例如，蒙脱石粘土)等)，以及复合材料(例如，氧化铝涂覆的二氧化硅粒子)及其混合物。
III.包含源于无冲突矿场的金属的湿电解质电容器
还应该理解，尽管以上讨论的电容器及其形成方法具体地参考固体电解质电容器，但本发明还预想到包括电子管金属的任何其它类型的电解质电容器，如湿电解质电容器。本发明所预想的湿电解质电容器可包括由阳极氧化的烧结的多孔粒料形成的阳极、阴极和流体工作电解质。所述粒料可由经挤压的电子管金属粉末形成，并且可将所述粒料阳极氧化使得在阳极上和/或在阳极内形成电介质层，如以上关于本发明固体电解质电容器所概述的那样。湿电解质电容器还包括与阳极和阴极电连通的工作电解质。该电解质为可浸渍在阳极内的流体，或者其可在生产后期添加到电容器。所述流体电解质通常均匀地润湿阳极上的电介质。在Evans等人的美国专利No.5,369,547和6,594,140中描述了各种合适的电解质。典型地，电解质是离子导电的，其中具有约0.1至约20西门子/厘米(“S/cm”)、在一些实施方式中约0.2至约15S/cm、和在一些实施方式中约0.5至约10S/cm的使用任何已知的电导率计(例如，Oakton Con系列11)在约23℃的温度下测定的电导率。所述流体电解质通常为液体如溶液(例如水性或非水性)、胶体悬浮体、凝胶等的形式。例如，电解质可为酸(例如，硫酸、磷酸或硝酸)、碱(例如，氢氧化钾)或盐(例如铵盐例如硝酸盐)的水溶液，以及本领域已知的任何其它合适的电解质，如溶解在有机溶剂中的盐(例如，溶解在基于二醇的溶液中的铵盐)。在Evans等人的美国专利No.5,369,547和6,594,140中描述了各种其它的电解质。
此外，湿电解质电容器的阴极典型地包含金属基底，该金属基底也可任选地充当电容器的壳体。所述基底可以由多种不同的金属如钽、铌、铝、镍、铪、钛、铜、银、钢(例如，不锈钢)、其合金、其复合材料(例如，涂覆有导电氧化物的金属)等形成，其中使用本文中描述的方法可校验例如铜的来源为来自无冲突矿场。如本领域技术人员所熟知的，所述基底的几何构造通常可以变化，如以箔、片、筛网、容器、罐等的形式。金属基底可形成电容器的外壳的全部或一部分，或者其可简单地应用于外壳。无论如何，所述基底可以具有各种形状，如通常地圆柱形、D形、矩形、三角形、棱柱形等。如果需要，可使所述基底的表面粗糙化以增加其表面积并增加材料可能能够粘附于其上的程度。例如，在一个实施方式中，将所述基底的表面化学蚀刻，例如通过向表面施加腐蚀性物质(例如，盐酸)的溶液进行。也可采用机械粗糙化。例如，所述基底的表面可通过将研磨介质(例如，沙子)流相对于其表面的至少一部分推动而被喷磨处理。
导电涂层也可以设置在金属基底的表面(例如，内表面)上，以充当电容器的电化学活性材料。所述涂层中可采用任何数量的层。所述涂层中采用的材料可以变化。例如，导电涂层可包含贵金属(例如，钌、铑、钯、银、锇、铱、铂、金等，其中使用本文中描述的方法可将例如金的来源校验为来自无冲突矿场)、氧化物(例如，氧化钌)、碳质材料、导电聚合物等。例如，在一个实施方式中，所述涂层可包括典型地为π-共轭的并且在氧化或还原后具有导电性的导电聚合物。这样的π共轭的导电聚合物的实例包括例如聚杂环(例如，聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等)、聚乙炔、聚对苯、多酚酸盐等。取代的聚噻吩特别适合用作导电聚合物，这是因为它们具有特别好的机械牢固性和电性能。
如图4所示，湿电解质电容器10的阳极208可以定位于由第一壳体部件14和第二壳体部件15构成的壳体12内。第一壳体部件14可具有连接到环绕侧壁20的面壁18，该侧壁20延伸到边缘22。同样，第二壳体部件15可包含具有环绕边缘26的第二面壁24。在所示的实施方式中，第二壳体部件15于是以充当壳体10的盖体的板的形式。通过将边缘22和26在其彼此接触的位置处焊接(例如激光焊接)可将壳体部件14和15密封在一起。另外，可使用金焊料以便于将壳体部件14和15密封，其中使用本文中描述的方法可将所述金的来源校验为来自无冲突矿场。壳体部件14和/或15可类似于上述金属基底，使得导电聚合物涂层(未示出)可沉积在其内表面上。替代地，单独的金属基底可位于壳体部件14和/或16附近并且施加有导电聚合物涂层。
尽管未示出，但是在阳极和阴极之间(例如，在阳极208和第一壳体部件14之间，在阳极208和第二壳体部件15之间，或者在阳极208和两个壳体部件14和15之间)可采用一个或多个隔板，这有助于使阳极208和导电聚合物涂覆的阴极彼此绝缘。用于此目的的合适材料的示例包括例如多孔聚合物材料(例如，聚丙烯、聚乙烯等)、多孔无机材料(例如，玻璃纤维垫、多孔玻璃纸等)、离子交换树脂材料等。具体的实例包括离子全氟化磺酸聚合物膜(例如，来自E.I.DuPont de Nemeours&Co.的NafionTM)、磺化氟碳聚合物膜、聚苯并咪唑(PBI)膜和聚醚醚酮(PEEK)膜。尽管阻止阳极和阴极之间的直接接触，但隔板允许电解质的离子电流流向电极。
还可采用使阳极线220与壳体12电绝缘的穿通件。穿通件可以从壳体12内延伸到其外部，其中孔34可设置在壳体部件14的环绕侧壁20中。例如，穿通件可以是玻璃-金属密封件(“GTMS”)，其包含带有内径恒定的内部圆柱孔的套圈。因此，绝缘玻璃可在所述孔和穿过其中的阳极线220之间提供气密密封。在组装和密封(例如，焊接)之后，可以任选地通过填充口将电解质引入壳体中。填充可通过将电容器在真空腔室中放置成使得填充口延伸到电解质储罐中完成。当所述腔室被抽真空时，电容器内的压力降低。当真空被释放时，电容器内的压力重新平衡，并且电解质被抽吸通过填充口而进入电容器中。
IV.包含源于无冲突矿场的金属组件的陶瓷电容器
还应理解，尽管以上讨论的电容器及其形成方法参考固体电解质电容器或湿电解质电容器，但本发明还预想到包括金属组件的任意其它类型的电容器，例如陶瓷电容器，其可包括由金、钴、铜、锡、钨、或其组合形成的多个层和端子。如图5中所示，多层陶瓷电容器具有多层端子。这样的多层端子中的至少一个层包括电阻性材料，使得向各自的电容器装置提供另外的受控ESR。图5示出多层陶瓷电容器300a。陶瓷电容器300a包括各自形成至少一个第一电极元件302的多个第一导电层。多个第二电极元件304与所选的第一电极元件302相对。内部电极元件302和304在介电材料306主体内堆叠排列。这样的堆叠排列可替代地解释为，第一和第二导电层通过多个电介质层306交错并挤压而形成陶瓷电容器300a的装置主体的排列。按照图5中公开的电容器实施方式，第一和第二端子包括多个层，其至少一个对应于电阻性材料。例如，多层端子312和314各自包括通过已知的端接方法的任一种附接到电容器主体300a的内层308、和镀在其上的外层310。在这样的实施方式中，这样的内层308可为二氧化钌(RuO2)和玻璃焊料或任意其它适宜材料的近似50-50混合物。替代地，内层308可包括有机电阻性材料。这样的内层308将提供强的对电介质306的胶粘结合以及杰出的热膨胀特性。通过这样的材料，可减轻所有电容器中固有的热冲击问题(即其中不断的加热和冷却导致端子312和314从陶瓷主体300a分离的情形)。镀到内层308且将其完全包封的外层310可包括金属例如锡、钨、钴、铜、金等，其中使用本文中描述的方法可将这样的金属的来源校验为来自无冲突矿场。
这样的陶瓷电容器能够展现低的电感值和受控的等效串联电阻(ESR)，同时在高的操作频率下保持可用的电容值。例如，典型的电容器的阻抗Z当其接近于其共振频率时(此刻，阻抗等于电容器的ESR)降低。所公开技术的某些实施方式的性能尽管通常遵循典型电容器的性能曲线，但不同之处在于，其在共振时的阻抗(且因此，其ESR)依然以可测的程度高于常规的多层电容器性能。这种增大的ESR帮助所述装置使其RF信号发射最少化并且匹配在电子装置中邻近的功能平台(functional stage)的阻抗。
V.包含源于无冲突矿场的金属组件的其它电子零件
还应理解，尽管以上部分聚焦于包含金属组件的电容器的形成，但本发明不受限于电容器，因为包含金、钴、铜、锡、钨或锂的电子零件和任意其它电子零件也可根据本文中描述的如下方法制成：确保所述电子零件包含源于无冲突矿场的一种或多种金属。例如，所述电子零件可为医疗器件、过滤器、感应器、有源电极、天线、传感器、电池等，并且所述金属组件可为引线、镀层、导电性胶粘剂或浆料、引线框架、端子、引脚、接线、钎料、线圈等。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以实施本发明的这些和其它的修改和变化。另外，应该理解的是，各个实施方式的方面可以全部地或部分地互换。此外，本领域普通技术人员将理解，前面的描述仅是示例性的，并不旨在限制在所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (21)

1.形成电子零件的方法，该电子零件包括金属组件，所述方法包括：
从矿场获得未校验的矿物样品；
经由定量矿物学分析对未校验的矿物样品进行分析，并且将所述未校验的矿物样品的在所述定量矿物学分析期间收集的数据与如下数据库中的数据进行比对以确定所述未校验的矿物样品是否源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场：其与对源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场的经校验的矿物样品所收集的定量矿物学分析对应；和
如果所述未校验的矿物样品被确定为源于来自所述无冲突地理区域的一个或多个矿场，则将所述未校验的矿物样品转变为所述金属组件。
2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括如果无法确定所述矿物样品源于来自所述无冲突地理区域的一个或多个矿场，则拒收所述未校验的矿物样品。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述无冲突地理区域不包括刚果民主共和国、安哥拉、布隆迪、中非共和国、刚果共和国、卢旺达、苏丹、坦桑尼亚、乌干达和赞比亚。
4.如权利要求1所述的方法，其中经由定量矿物学分析对所述未校验的矿物样品进行分析包括，将所述未校验的矿物样品抛光以使所述未校验的矿物样品中存在的晶粒的内部露出。
5.如权利要求4所述的方法，其进一步包括对所述未校验的矿物样品进行自动矿物学测试。
6.如权利要求5所述的方法，其进一步包括基于在自动矿物学测试期间获得的数据，识别晶粒用于附加的测试。
7.如权利要求6所述的方法，其进一步包括对经识别的晶粒执行电子微探针分析(EMPA)。
8.如权利要求7所述的方法，其进一步包括对经识别的晶粒执行激光烧蚀电感耦合等离子体质谱分析(LA-ICP-MS)。
9.如权利要求8所述的方法，其中如果对于所述未校验的矿物样品在自动矿物学测试、EMPA和LA-ICP-MS期间收集的数据基本上匹配于对于源于来自所述无冲突地理区域的一个或多个矿场的经校验的矿物样品之一在自动矿物学测试、EMPA和LA-ICP-MS期间收集的数据，则所述未校验的矿物样品被确定为源于来自所述无冲突地理区域的一个或多个矿场。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述未校验的矿物样品包含金属，其中所述金属包括金、钴、铜、锡、钨、锂、或其组合。
11.如权利要求10所述的方法，其中将所述未校验的矿物样品转变为金属组件包括：
从所述未校验的矿物样品分离所述金属；
使所述金属成形为金属组件。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述电子零件为电容器。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述电容器为陶瓷电容器、固体电解质电容器、或湿电解质电容器。
14.如权利要求1所述的方法，所述电子零件为医疗器件、过滤器、感应器、有源电极、天线、传感器、或电池。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述金属组件为引线、镀层、导电性胶粘剂或糊料、引线框架、端子、引脚、接线、钎料、或线圈。
16.电子零件，其包括金属组件，其中所述金属组件包含金属，其中通过如下校验所述金属源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场：经由定量矿物学分析对获得所述金属的未校验的矿物样品进行分析，并且将所述未校验的矿物样品的在所述定量矿物学分析期间收集的数据与如下数据库中的数据进行比对，以确定所述未校验的矿物样品源于来自所述无冲突地理区域的一个或多个矿场：其对应于对源于来自无冲突地理区域的一个或多个矿场的经校验的矿物样品所收集的定量矿物学分析。
17.如权利要求16所述的电子零件，其中所述金属包括金、钴、铜、锡、钨、锂、或其组合。
18.如权利要求16所述的电子零件，其中所述电子零件为电容器。
19.如权利要求18所述的电子零件，其中所述电容器为陶瓷电容器、固体电解质电容器、或湿电解质电容器。
20.如权利要求16所述的电子零件，其中所述电子零件为医疗器件、过滤器、感应器、有源电极、天线、传感器、或电池。
21.如权利要求16所述的电子零件，其中所述金属组件为引线、镀层、导电性胶粘剂或糊料、引线框架、端子、引脚、接线、钎料、或线圈。
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