FR2989819A1 - Condensateur electrolytique solide contenant de multiples fils conducteurs d'anode lies par frittage. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un condensateur contenant un élément de condensateur électrolytique solide ayant un corps d'anode poreux (33) et un ensemble conducteur d'anode (16). Au moins un fil de l'ensemble conducteur est connecté électriquement au corps d'anode (33) pour connexion à une terminaison d'anode. L'ensemble conducteur (16) contient des premier et second fils conducteurs noyés au sein du corps d'anode (33) et le prolongeant dans une direction longitudinale. Les premier et second fils sont liés /fusionnés ensemble pendant le frittage du corps d'anode (33) (c'est-à-dire « liés par frittage »). La liaison peut être métallurgique, covalente, électrostatique, etc. La liaison par frittage des fils réduit la longueur de parcours et la résistance pour le passage du courant au sein du corps d'anode (33), réduisant ainsi la résistance-série équivalente (RSE).

Description

CONDENSATEUR ÉLECTROLYTIQUE SOLIDE CONTENANT DE MULTIPLES FILS CONDUCTEURS D'ANODE LIÉS PAR FRITTAGE Arrière-plan de l'invention Les condensateurs électrolytiques solides (par exemple, les condensateurs au tantale) ont apporté une contribution majeure à la miniaturisation de circuits électroniques et rendu possible l'application de tels 5 circuits dans des environnements extrêmes. L'anode d'un condensateur électrolytique solide typique inclut un corps d'anode poreux, un fil conducteur s'étendant au-delà du corps d'anode et étant connecté à une terminaison d'anode du condensateur. L'anode peut être 10 formée en pressant en premier lieu une poudre de tantale pour obtenir une pastille qui est ensuite frittée pour créer des connexions fusionnées entre des particules de poudre individuelles. Un problème rencontré avec de nombreux condensateurs 15 électrolytiques solides classiques réside dans le fait qu'il y a une résistance au passage du courant de la terminaison d'anode au fil conducteur fixé à ou noyé dans le corps d'anode, laquelle contribue à la résistance-série équivalente (RSE) du dispositif fini. 20 Les résistances à l'intérieur du corps de l'anode génèrent des résistances parallèles qui contribuent également à la RSE du dispositif fini. Le courant circule du point d'entrée du fil conducteur au corps d'anode vers tous les points du corps d'anode à travers 25 le(s) parcours de moindre résistance. Le courant doit passer du fil conducteur dans le corps d'anode à travers des points de contact entre le fil conducteur et les particules du corps d'anode. Le courant doit alors traverser le corps d'anode poreux à travers de petits goulots des particules frittés. Une augmentation du diamètre du fil conducteur 5 diminue la résistance dans le fil lui-même et entre le fil et le corps d'anode. Malheureusement, l'augmentation du diamètre de fil réduit également la capacité en déplaçant le matériau du corps d'anode poreux qui contribuerait sinon à la capacité. Pour 10 essayer de résoudre ce problème, on a tenté d'employer de multiples fils conducteurs en se basant sur la théorie selon laquelle la longueur de parcours à partir de certains points dans le corps poreux se rapproche d'au moins un fil conducteur d'anode. Par exemple, le 15 brevet U.S. n° 7 116 548 de Satterfield, Jr., et al. et la publication de brevet U.S. n° 2005/0 237 698 de Postage et al. décrivent chacun diverses configurations différentes de condensateurs multifils. Malheureusement, néanmoins, ces solutions ne donnent pas encore 20 entièrement satisfaction en termes de niveaux RSE ultrabas. Cela est particulièrement évident dans des condensateurs qui emploient des poudres à haute charge spécifique (« CV »). A savoir, de telles poudres tendent à se retirer et à se séparer d'un fil d'anode 25 noyé pendant le frittage, ce qui peut réduire le degré de liaison du fil aux particules du corps d'anode et augmenter la RSE. Ce problème est en fait combiné lorsque de multiples fils d'anode sont employés car l'aire totale de mauvaise liaison augmente. 30 En tant que tel, il existe actuellement un besoin concernant un condensateur électrolytique solide amélioré qui puisse afficher une faible RSE. Résumé de l'invention En conformité avec un mode de réalisation de la présente invention, il est décrit un condensateur électrolytique solide qui comprend un élément de condensateur. L'élément de condensateur comprend un corps d'anode poreux et fritté, dans lequel un ensemble conducteur est noyé au sein du corps d'anode et s'étend depuis une surface de celui-ci. L'ensemble conducteur contient un premier fil d'anode positionné adjacent à et lié par frittage à un second fil d'anode, les premier et second fils s'étendant tous deux dans une direction longitudinale. Un diélectrique recouvre le corps d'anode poreux et fritté et une cathode recouvre la couche diélectrique qui inclut un électrolyte solide. En conformité avec un autre un mode de réalisation de la présente invention, il est décrit un procédé de formation d'un élément de condensateur électrolytique solide. Le procédé comprend le noyage d'un ensemble conducteur au sein d'une poudre formée d'une composition de métal valve, l'ensemble conducteur comprenant un fil d'anode et un second fil d'anode ; le compactage de la poudre autour de l'ensemble conducteur ; le frittage de la poudre compactée et de l'ensemble conducteur pour former un corps d'anode poreux et pour lier par frittage le premier fil au second fil ; l'oxydation anodique du corps d'anode fritté pour former une couche diélectrique ; et l'application d'un électrolyte solide au corps d'anode fritté oxydé anodiquement. D'autres particularités et aspects de la présente invention sont précisés plus en détail ci-dessous.

Brève description des dessins Une description complète et suffisante de la présente invention, y compris de son meilleur mode à destination de l'homme du métier, est précisée plus particulièrement dans le reste de la description, comprenant une référence aux figures annexées, dans lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du condensateur électrolytique de la 15 présente invention ; la figure 2 est une vue de dessus du condensateur électrolytique de la figure 1 ; la figure 3 est une vue de face du condensateur électrolytique de la figure 1 ; 20 la figure 4 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation du condensateur électrolytique de la présente invention ; la figure 5 est une vue de face du condensateur électrolytique de la figure 4 ; 25 la figure 6 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation du condensateur électrolytique de la présente invention ; et la figure 7 est une vue de face du condensateur électrolytique de la figure 6. 30 L'utilisation répétée de caractères de référence dans la présente description et les présents dessins est censée représenter des particularités ou éléments identiques ou analogues de la présente invention. Description détaillée de modes de réalisation représentatifs L'homme du métier comprendra que la présente discussion est une description d'exemples de modes de réalisation uniquement, et n'est pas censée limiter les aspects plus larges de la présente invention. D'une façon générale, la présente invention 10 concerne un condensateur contenant un élément de condensateur électrolytique solide qui inclut un corps d'anode poreux et fritté. Un ensemble conducteur d'anode est électriquement connecté au corps d'anode pour connexion à une terminaison d'anode. L'ensemble 15 conducteur contient des premier et second fils conducteurs noyés au sein du corps d'anode et le prolongeant dans une direction longitudinale. Contrairement aux configurations classiques de condensateur, toutefois, les premier et second fils 20 sont liés ou fusionnés ensemble pendant le frittage du corps d'anode (c'est-à-dire « liés par frittage »). La nature de la liaison peut varier, telle qu'être métallurgique, covalente, électrostatique, etc. Dans tous les cas, la liaison par frittage des fils peut 25 encore réduire la longueur de parcours et la résistance pour le passage du courant au sein du corps d'anode, et réduire ainsi la RSE. Cela est particulièrement utile pour des corps d'anode formés de poudres à haute charge spécifique, qui tendent à se retirer des fils après 30 frittage. Par ailleurs, les fils liés par frittage peuvent également conduire à un ensemble conducteur qui est plus robuste et mécaniquement stable, ce qui améliore encore la performance électrique du condensateur résultant. En se référant aux figures 1 à 3, un mode de réalisation particulier d'une anode qui est formée d'un corps d'anode poreux 33 et d'un ensemble conducteur 16 sera à présent décrit plus en détail. Dans ce mode de réalisation particulier, le corps d'anode 33 se présente sous la forme d'une pastille rectangulaire ayant une surface supérieure 37, une surface inférieure 39, une surface avant 36, une surface arrière 38, une première surface latérale 31 et une seconde surface latérale (non montrée). En plus d'avoir une forme rectangulaire, on peut également employer d'autres formes, telles qu'une forme sinusoïdale, cylindrique, de U, de V, etc. L'anode peut être « cannelée » dans le sens qu'elle contient un ou plusieurs sillons, rainures, dépressions ou indentations pour augmenter le rapport surface à volume pour minimiser la RSE et étendre la réponse de fréquence de la capacité. De telles anodes « cannelées » sont décrites, par exemple, dans les brevets U.S. n° 6 191 936 de Webber et al. ; 5 949 639 de Maeda et al. ; et 3 345 545 de Bourgault et al., ainsi que dans la publication de demande de brevet U.S. n° 2005/0 270 725 de Hahn et al. Un ensemble conducteur d'anode 16 s'étend depuis la surface avant 36 du corps d'anode 33 dans une direction longitudinale « L ». Il faut comprendre que l'ensemble conducteur 16 peut également s'étendre depuis toute autre surface du corps 33. De plus, il n'est pas nécessaire que les fils de l'ensemble s'étendent depuis une surface commune du corps poreux. Comme indiqué ci-dessus, l'ensemble conducteur 16 contient un premier fil d'anode 16a positionné adjacent et lié par frittage à un second fil d'anode 16b. Si on le souhaite, on peut également employer plus de deux fils, tels que 3, 4 voire plus. Indépendamment du nombre employé, les fils sont formés d'un matériau électriquement conducteur tel que le tantale, le niobium, le nickel, l'aluminium, le hafnium, le titane, etc., ainsi que les oxydes et/ou nitrures de ceux-ci (par exemple, l'oxyde de niobium). En outre, quel que soit le nombre de fils employé, il faut juste qu'ils soient électriquement connectés à la terminaison d'anode. Par exemple, si deux fils d'anode sont utilisés dans un ensemble conducteur, un fil peut être électriquement connecté à la terminaison d'anode, alors que l'autre fil peut être utilisé comme fil sacrificiel, ce qui peut aider à améliorer la stabilité de l'ensemble fil conducteur, tel qu'en améliorant la liaison entre l'ensemble conducteur et les particules du corps d'anode. Les fils 16a et 16b peuvent posséder toute forme en coupe souhaitée, telle que circulaire, elliptique, carrée, rectangulaire, etc. De même, la taille des fils 16a et 16b peut généralement varier en fonction de la taille globale du corps d'anode 33. Dans la plupart des modes de réalisation, le rapport entre la longueur des fils dans la direction longitudinale et la largeur (ou l'épaisseur) des fils (« rapport d'aspect ») variera d'environ 2 à environ 150, dans certains modes de réalisation d'environ 5 à environ 100, et dans certains modes de réalisation d'environ 15 à environ 90. Par exemple, les fils peuvent avoir une largeur ou épaisseur d'environ 20 micromètres à environ 1 000 micromètres, dans certains modes de réalisation d'environ 50 à environ 800 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 100 à environ 600 micromètres. De même, l'ensemble conducteur global peut avoir une largeur ou épaisseur d'environ 50 micromètres à environ 2 000 micromètres, dans certains modes de réalisation d'environ 100 micromètres à environ 1 500 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 200 micromètres à environ 1 000 micromètres.

Alors que les fils peuvent avoir la même taille approximative (par exemple largeur ou épaisseur), un bénéfice particulier de la présente invention réside dans le fait que l'un des fils peut avoir une taille qui est plus grande qu'un autre des fils. Le rapport entre la largeur ou épaisseur du plus grand fil et la largeur ou épaisseur du plus petit fil peut être, par exemple, d'environ 1 à environ 10, dans certains modes de réalisation d'environ 1,5 à environ 8, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ 15.

Entre autres choses, le fil de plus grande taille peut être utilisé comme l'emplacement de la connexion électrique à la terminaison d'anode. Cela permet alors d'employer le fil de plus petite taille principalement pour augmenter le degré de contacts avec le corps d'anode poreux et renforcer la stabilité mécanique. De cette manière, le fil de plus petite taille peut être utilisé comme fil sacrificiel qui ne forme pas de connexion électrique avec la terminaison d'anode. Par l'utilisation de fils d'anode différents et cependant liés par frittage de cette manière, au moins une portion de l'ensemble conducteur peut éviter l'endommagement que l'on rencontre souvent pendant une connexion électrique à la terminaison d'anode, comme pendant un soudage au laser. En se référant aux figures 4 et 5, un mode de réalisation particulier d'un ensemble conducteur 116 pour une anode 133 est montré, lequel emploie un premier fil 116a qui est plus petit en largeur ou en épaisseur (par exemple, diamètre) qu'un second fil 116b. La largeur ou épaisseur du plus petit fil 116a peut, par exemple, varier d'environ 50 micromètres à environ 250 micromètres, dans certains modes de réalisation d'environ 100 micromètres à environ 225 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 120 micromètres à environ 220 micromètres. De même, la largeur ou épaisseur du plus fil 116b peut varier d'environ 250 micromètres à environ 1 000 micromètres, dans certains modes de réalisation d'environ 300 micromètres à environ 800 micromètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 450 micromètres à environ 550 micromètres. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, les fils ont chacun la même longueur. Toutefois, cela n'est requis en aucune façon. En se référant aux figures 6 et 7, un mode de réalisation particulier d'un ensemble conducteur 216 pour une anode 233 est montré, lequel emploie un second fil 216b qui est plus court en longueur que le premier fil 216a, néanmoins plus grand en largeur ou épaisseur. Cela minimise l'utilisation de matériau en excès pour le fil plus épais 216b, qui peut être employé pour une connexion électrique à la terminaison d'anode, mais tire néanmoins profit du fil plus long et plus petit 216a pour parvenir à un bon contact avec le corps d'anode 233. La plus courte longueur du fil 216b peut être réalisée en coupant simplement l'un des fils avant utilisation. Le rapport entre la longueur du plus long fil et la longueur du plus court fil peut varier d'environ 1 à environ 10, dans certains modes de réalisation d'environ 1,5 à environ 8, et dans certains modes de réalisation d'environ 2 à environ 5. Par exemple, la longueur du plus long fil 116a peut varier d'environ 6 à environ 10 millimètres, dans certains modes de réalisation d'environ 6 à environ 12 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 6 à environ 15 millimètres. De même, la longueur du plus court fil 116b peut varier d'environ 4 à environ 5 millimètres, dans certains modes de réalisation d'environ 3 à environ 5 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 à environ 5 millimètres.

Le corps d'anode 33 est typiquement formé d'une composition de métal valve ayant une haute charge spécifique, telle qu'environ 5 000 pF*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation environ 10 000 pF*V/g ou plus, dans certains modes de réalisation environ 20 000 pF*V/g ou plus. Comme noté ci-dessus, l'ensemble conducteur de la présente invention est particulièrement utile pour des poudres à « haute charge spécifique », qui tendent à se retirer des fils conducteurs pendant le frittage dans une plus grande mesure que des poudres à charge spécifique inférieure.

Ces poudres ont typiquement une charge spécifique d'environ 15 000 à environ 600 000 pF*V/g, dans certains modes de réalisation d'environ 20 000 à environ 500 000 pF*V/g, dans certains modes de réalisation d'environ 25 000 à environ 400 000 pF*V/g, dans certains modes de réalisation d'environ 30 000 à environ 350 000 pF*V/g, et dans certains modes de réalisation d'environ 35 000 à environ 300 000 pF*V/g. La composition du métal valve contient un métal valve (c'est-à-dire un métal qui est capable d'oxydation) ou un composé à base de métal valve, tel que le tantale, le niobium, l'aluminium, le hafnium, le titane, leurs alliages, leurs oxydes, leurs nitrures etc. Par exemple, la composition de métal valve peut contenir un oxyde électriquement conducteur de niobium, tel que l'oxyde de niobium ayant un rapport atomique entre niobium et oxygène de 1 : 1,0 ± 1,0, dans certains modes de réalisation de 1 : 1,0 ± 0,3, dans certains modes de réalisation de 1 : 1,0 ± 0,1, et dans certains modes de réalisation de 1 : 1,0 ± 0,05. Par exemple, l'oxyde de niobium peut être Nb00,7, Nb01,0, Nb01,1 et Nb02. Dans un mode de réalisation préféré, la composition contient Nb01,0, qui est un oxyde de niobium conducteur qui peut rester chimiquement stable même après frittage à de hautes températures. Des exemples de tels oxydes de métal de tube sont décrits dans les brevets U.S. n° 6 322 912 de Fife ; 6 391 275 de Fife et al. ; 6 416 730 de Fife et al. ; 6 527 937 de Fife ; 6 576 099 de Kimmel et al ; 6 592 740 de Fife et al. ; et 6 639 787 de Kimmel et al ; et 7 220 397 de Kimmel et al., ainsi que dans les publications de demande de brevet U.S. n° 2005/0 019 581 de Schnitter ; 2005/0 103 638 de Schnitter, et al. Pour former l'anode, une poudre de la composition de métal valve est généralement employée. La poudre peut contenir des particules de l'une quelconque d'une 10 grande variété de formes, telles que nodulaire, angulaire, de flocons, etc., ainsi que leurs mélanges. Des poudres particulièrement convenables sont des poudres de tantale disponibles auprès de Cabot Corp. et H.C. Starck. Bien que ce ne soit pas obligatoire, la 15 poudre peut être agglomérée à l'aide de toute technique connue dans l'art, telle que par traitement à la chaleur. Avant formation de la poudre sous la forme d'une anode, elle peut également être facultativement mélangée avec un liant et/ou un lubrifiant pour 20 s'assurer que les particules adhèrent adéquatement les unes aux autres lorsqu'elles sont pressées pour former le corps d'anode. La poudre résultante peut alors être compactée pour former une pastille en utilisant tout dispositif de presse à poudre classique. Par exemple, 25 une matrice de presse peut être employée, laquelle est une presse de compactage monoposte contenant une filière et un ou plusieurs poinçons. En variante, des matrices de presse de compactage de type enclume peuvent être utilisées, lesquelles n'utilisent qu'une 30 filière et un seul poinçon inférieur. Des matrices de presse de compactage monoposte sont disponibles dans plusieurs types de base, tels que des presses à came, à genouillère et à excentrique/vilebrequin avec des capacités variables, telles qu'action simple, action double, filière flottante, plaque mobile, vérin opposé, 5 vis, impact, pressage à chaud, frappe ou calibrage. Indépendamment de sa composition particulaire, la poudre est compactée autour de l'ensemble conducteur d'anode de la présente invention de sorte qu'au moins une portion de l'ensemble prolonge le corps compacté. 10 Dans un mode de réalisation particulier, une matrice de presse peut être employée, laquelle inclut une filière comportant deux portions ou plus (par exemple, des portions supérieure et inférieure). Pendant l'utilisation, les portions de la filière peuvent être 15 placées adjacentes les unes aux autres de sorte que leurs parois sont sensiblement alignées pour former une cavité de filière ayant la forme souhaitée de l'anode. Avant, pendant et/ou après chargement d'une certaine quantité de poudre dans la cavité de filière, les fils 20 d'anode de la présente invention peuvent y être noyés. La filière peut définir des fentes simples ou multiples qui permettent l'insertion des fils. Du fait que l'on souhaite lier les fils comme décrit ci-dessus, ils sont généralement placés à proximité étroite les uns des 25 autres, bien qu'il ne soit pas nécessaire qu'ils soient en contact physique direct avant frittage. Après remplissage de la filière avec de la poudre et noyage des fils d'anode à l'intérieur, la cavité de filière peut ensuite être fermée et soumise à des forces de 30 compression par un poinçon. Typiquement, les forces de compression sont exercées dans une direction qui est soit généralement parallèle, soit généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal « L » des fils. Cela force les particules à être en contact étroit avec les fils et crée une forte liaison fil-poudre.

Tout liant/lubrifiant peut être enlevé après pressage par chauffage de la pastille sous vide à une certaine température (par exemple, d'environ 150 °C à environ 500 °C) pendant plusieurs minutes. En variante, le liant/lubrifiant peut également être enlevé en mettant en contact la pastille avec une solution aqueuse, comme décrit dans le brevet U.S. n° 6 197 252 de Bishop et al. Ensuite, le corps d'anode poreux est fritté pour former une masse intégrale poreuse et pour lier les fils d'anode ensemble. Les présents inventeurs ont découvert que certaines conditions de frittage peuvent faciliter la liaison par frittage des fils d'anode. Plus particulièrement, la pastille est typiquement frittée à une température d'environ 1 200 °C à environ 2 000 °C, dans certains modes de réalisation d'environ 1 300 °C à environ 1 900 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 500 °C à environ 1 800 °C, pendant un temps d'environ 5 minutes à environ 100 minutes, et dans certains modes de réalisation, d'environ 30 minutes à environ 60 minutes. Si on le souhaite, le frittage peut se produire dans une atmosphère qui limite le transfert d'atomes d'oxygène vers l'anode. Par exemple, le frittage peut se produire dans une atmosphère réductrice, telle que dans un vide, un gaz inerte, l'hydrogène, etc. L'atmosphère réductrice peut être à une pression d'environ 10 Torr (1,33 kPa) à environ 2 000 Torr (266,64 kPa), dans certains modes de réalisation d'environ 100 Torr (13,33 kPa) à environ 1 000 Torr (133,32 kPa), et dans certains modes de réalisation, d'environ 100 Torr (13,33 kPa) à environ 930 Torr (123,98 kPa). On peut également employer des mélanges d'hydrogène et d'autres gaz (par exemple, argon ou azote). Une fois construit, un diélectrique peut être formé en oxydant anodiquement (« anodisant ») le corps d'anode fritté de sorte qu'une couche diélectrique est formée sur et/ou au sein des pores du corps. Par exemple, une anode de tantale (Ta) peut être anodisée en pentoxyde de tantale (Ta2O5). Typiquement, l'anodisation est réalisée en appliquant initialement une solution à l'anode, tel qu'en immergeant l'anode dans l'électrolyte. Un solvant est généralement employé, tel que l'eau (par exemple, de l'eau désionisée). Pour accentuer la conductivité ionique, on peut employer un composé qui est capable de se dissocier dans le solvant pour former des ions. Des exemples de tels composés incluent, par exemple, les acides, tels que décrits ci-dessous par rapport à l'électrolyte. Par exemple, un acide (par exemple, l'acide phosphorique) peut constituer d'environ 0,01 % en poids à environ 5 % en poids, dans certains modes de réalisation d'environ 0,05 % en poids à environ 0,8 % en poids, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 % en poids à environ 0,5 % en poids de la solution d'anodisation. Si on le souhaite, on peut également employer des mélanges d'acides.

On fait passer un courant à travers la solution d'anodisation pour former la couche diélectrique. La valeur de la tension de formation gère l'épaisseur de la couche diélectrique. Par exemple, l'alimentation électrique peut être initialement établie à un mode galvanostatique jusqu'à atteindre la tension requise. Après cela, l'alimentation électrique peut être commutée à un mode potentiostatique pour s'assurer que l'épaisseur diélectrique souhaitée soit formée sur la surface entière de l'anode. Bien entendu, on peut également employer d'autres méthodes connues, telles que des méthodes potentiostatiques à impulsions ou échelons. La tension à laquelle une oxydation anodique se produit varie typiquement d'environ 4 à environ 250 V, et dans certains modes de réalisation, d'environ 9 à environ 200 V, et dans certains modes de réalisation, d'environ 20 à environ 150 V. Pendant l'oxydation, la solution d'anodisation peut être maintenue à une température élevée, telle qu'environ 30 °C ou plus, dans certains modes de réalisation d'environ 40 °C à environ 200 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 50 °C à environ 100 °C. L'oxydation anodique peut également être réalisée à température ambiante ou moins. La couche diélectrique résultante peut être formée sur une surface de l'anode et au sein de ses pores. L'élément de condensateur contient également un électrolyte solide qui fonctionne comme cathode pour le condensateur. Un électrolyte solide à dioxyde de manganèse peut, par exemple, être formé par la décomposition pyrolytique de nitrate manganeux (Mn(NO3)2). De telles techniques sont décrites, par exemple, dans le brevet U.S. n° 4 945 452 de Sturmer et al. En variante, l'électrolyte solide peut être formé d'une ou plusieurs couches de polymère conducteur. Le(s) polymère(s) conducteur(s) employé(s) dans de telles couches sont typiquement ir-conjugués et ont une conductivité électrique après oxydation ou réduction, telle qu'une conductivité électrique d'au moins environ 1 gS cm-1 après oxydation. Des exemples de tels polymères conducteurs ir-conjugués incluent, par exemple, les polyhétérocycles (par exemple, polypyrroles, polythiophènes, polyanilines, etc.), les polyacétylènes, les poly p-phénylènes, les polyphénolates, etc. Les polymères conducteurs particulièrement appropriés sont les polythiophènes substitués répondant à la structure générale suivante : dans laquelle, T est 0 ou S ; D est un radical alkylène en C1 à C5 facultativement substitué (par exemple, méthylène, 25 éthylène, n-propylène, n-butylène, n-pentylène, etc.) ; R7 est un radical alkyle en C1 à C18 linéaire ou ramifié facultativement substitué (par exemple, méthyle, éthyle, n- ou iso-propyle, n-, iso-, sec- ou tertbutyle, n-pentyle, 1-méthylbutyle, 2-méthylbutyle, 3- méthylbutyle, 1-éthylpropyle, 1,1-diméthylpropyle, 1,2- diméthylpropyle, 2,2-diméthylpropyle, n-hexyle, n- heptyle, n-octyle, 2-éthylhexyle, n-nonyle, n-décyle, n-undécyle, n-dodécyle, n-tridécyle, n-tétradécyle, n- hexadécyle, n-octadécyle, etc.) ; un radical cycloalkyle en C5 à C12 facultativement substitué (par exemple, cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle, cyclooctyle, cyclononyle, cyclodécyle, etc.) ; un radical aryle en C6 à C14 facultativement substitué (par exemple, phényle, naphtyle, etc.) ; un radical aralkyle en C7 à C18 facultativement substitué (par exemple, benzyle, o-, m-, p-tolyle, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-, 3,5-xylyle, mésityle, etc.) ; un radical hydroxyalkyle en C1 à C4 facultativement substitué, ou un radical hydroxyle ; et q est un nombre entier de 0 à 8, dans certains modes de réalisation, de 0 à 2 et dans un mode de 20 réalisation, 0 ; et n vaut de 2 à 5 000, dans certains modes de réalisation de 4 à 2 000, et dans certains modes de réalisation, de 5 à 1 000. Les exemples de substituants pour les radicaux « D » ou « R7 » incluent, par exemple, 25 les groupes alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alcoxy, halogène, éther, thioéther, disulfure, sulfoxyde, sulfone, sulfonate, amino, aldéhyde, céto, ester d'acide carboxylique, acide carboxylique, carbonate, carboxylate, cyano, alkylsilane et 30 alcoxysilane, les groupes carboxylamine, etc.

Des polymères de thiophène particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical alkylène en C2 à C3 facultativement substitué. Par exemple, le polymère peut être un poly(3,4- éthylènedioxythiophène) facultativement substitué, qui répond à la structure générale suivante : Des méthodes de formation de polymères conducteurs, comme décrit ci-dessus, sont bien connues dans l'art. Par exemple, le brevet U.S. n° 6 987 663 de Merker et al. décrit diverses techniques de formation de polythiophènes substitués à partir d'un précurseur monomère. Le précurseur monomérique peut, par exemple, répondre à la structure suivante : D UW,4 0 / XT dans laquelle, T, D, R7 et q sont définis ci-dessus. Des monomères de thiophène particulièrement appropriés sont ceux dans lesquels « D » est un radical alkylène en C2 à C3 facultativement substitué. Par exemple, des 3,4- alkylènedioxythiophènes facultativement substitués peuvent être employés, lesquels répondent à la structure générale : dans laquelle, R7 et q sont comme défini ci-dessus. Dans un mode de réalisation particulier, « q » vaut 0.

Un exemple commercialement approprié de 3,4- éthylènedioxythiophène est disponible auprès de Heraeus Clevios sous la désignation CleviosTM M. D'autres monomères convenables sont également décrits dans les brevets U.S. n° 5 111 327 de Blohm et al., et 6 635 729 de Groenendaal et al. Des dérivés de ces monomères peuvent également être employés lesquels, par exemple, sont des dimères ou trimères des monomères ci-dessus. Des dérivés moléculaires supérieurs, c'est-à-dire des tétramères, des pentamères, etc. des monomères conviennent à une utilisation dans la présente invention. Les dérivés peuvent être constitués de motifs monomères identiques ou différents et utilisés sous forme pure et en mélange les uns avec les autres et/ou avec les monomères. On peut également employer des formes oxydées ou réduites de ces précurseurs. Les monomères de thiophène sont polymérisés chimiquement en présence d'un catalyseur oxydatif. Le catalyseur oxydatif inclut typiquement un cation de métal de transition, tel que les cations de fer (III), de cuivre (II), de chrome (VI), de cérium (IV), de manganèse (IV), de manganèse (VII), de ruthénium (III), etc. Un dopant peut également être employé pour fournir une charge en excès au polymère conducteur et stabiliser la conductivité du polymère. Le dopant inclut typiquement un anion inorganique ou organique, tel qu'un ion d'un acide sulfonique. Dans certains modes de réalisation, le catalyseur oxydatif employé dans la solution de précurseur a à la fois une fonctionnalité catalytique et de dopage dans la mesure où il inclut un cation (par exemple, métal de transition) et un anion (par exemple, acide sulfonique).

Par exemple, le catalyseur oxydatif peut être un sel de métal de transition qui inclut des cations de fer (III), tels que des halogénures de fer (III) (par exemple, FeC13) ou des sels de fer (III) d'autres acides inorganiques, tels que Fe(C104)3 ou Fe2(SO4)3 et les sels de fer (III) d'acides organiques et d'acides inorganiques comprenant des radicaux organiques. Les exemples de sels de fer (III) d'acides inorganiques avec des radicaux organiques incluent, par exemple, les sels de fer (III) de monoesters d'acide sulfurique d'alcanols en C1 à C20 (par exemple, le sel de fer (III) de laurylsulfate). De même, les exemples de sels de fer (III) d'acides organiques incluent, par exemple, les sels de fer (III) d'acides alcanesulfoniques en C1 à C20 (par exemple, l'acide méthane, éthane, propane, butane ou dodécanesulfonique) ; les sels de fer (III) d'acides perfluorosulfoniques aliphatiques (par exemple, l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide perfluorobutanesulfonique ou l'acide perfluorooctanesulfonique) ; les sels de fer (III) d'acides carboxyliques en C1 à C20 aliphatiques (par 5 exemple, l'acide 2-éthylhexylcarboxylique) ; les sels de fer (III) d'acides perfluorocarboxyliques aliphatiques (par exemple, l'acide trifluoroacétique ou l'acide perfluorooctane) ; les sels de fer (III) d'acides sulfoniques aromatiques facultativement 10 substitués par des groupes alkyle en Ci à C20 (par exemple, l'acide benzènesulfonique, l'acide o- toluènesulfonique ; l'acide p-toluènesulfonique ou l'acide dodécylbenzènesulfonique) ; les sels de fer (III) d'acides cycloalcanesulfoniques (par exemple, 15 l'acide camphresulfonique) ; etc. On peut également utiliser des mélanges de ces sels de fer (III) susmentionnés. Le p-toluènesulfonate de fer (III), l'otoluènesulfonate de fer (III) et leurs mélanges sont particulièrement convenables. Un exemple 20 commercialement convenable de p-toluènesulfonate de fer (III) est disponible auprès de Heraeus Clevios sous la désignation CleviosTM C. On peut utiliser diverses méthodes pour former une couche de polymère conducteur. Dans un mode de 25 réalisation, le catalyseur oxydatif et le monomère sont appliqués, soit séquentiellement soit ensemble, de telle sorte que la réaction de polymérisation se produit in situ sur la pièce. Les techniques d'application appropriées peuvent inclure la 30 sérigraphie, l'immersion, le revêtement électrophorétique et la pulvérisation, et peuvent être utilisées pour former un revêtement de polymère conducteur. A titre d'exemple, le monomère peut être initialement mélangé avec le catalyseur oxydatif pour former une solution de précurseur. Une fois le mélange formé, on peut l'appliquer à la pièce puis le laisser se polymériser de sorte que le revêtement conducteur soit formé sur la surface. En variante, le catalyseur oxydatif et le monomère peuvent être appliqués séquentiellement. Dans un mode de réalisation, par exemple, le catalyseur oxydatif est dissous dans un solvant organique (par exemple le butanol) puis appliqué en tant que solution d'immersion. La pièce peut ensuite être séchée pour en enlever le solvant. Après cela, la pièce peut être immergée dans une solution contenant le monomère. La polymérisation est typiquement réalisée à des températures d'environ -10 °C à environ 250 °C, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0 °C à environ 200 °C, en fonction de l'agent oxydant utilisé et du temps de réaction souhaité. Des techniques de polymérisation convenables, comme décrit ci-dessus, peuvent être décrites plus en détail dans le brevet U.S. n° 7 515 396 de Biler. Encore d'autres méthodes d'application d'un (de) tel(s) revêtement(s) conducteur(s) peuvent être décrites dans les brevets U.S. n° 5 457 862 de Sakata et al., 5 473 503 de Sakata et al., 5 729 428 de Sakata et al. et 5 812 367 de Kudoh et al. En plus d'une application in situ, on peut 30 également appliquer une couche de polymère conducteur sous la forme d'une dispersion de particules de polymère conducteur. Bien que leur taille puisse varier, il est typiquement souhaité que les particules possèdent un petit diamètre pour augmenter la superficie disponible pour adhérer à la pièce d'anode.

Par exemple, les particules peuvent avoir un diamètre moyen d'environ 1 à environ 500 nanomètres, dans certains modes de réalisation d'environ 5 à environ 400 nanomètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 10 à environ 300 nanomètres. La valeur Dm des particules (les particules ayant un diamètre inférieur ou égal à la valeur Dm constituent 90 % du volume total de toutes les particules solides) peut être d'environ 15 micromètres ou moins, dans certains modes de réalisation d'environ 10 micromètres ou moins, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 nanomètre à environ 8 micromètres. Le diamètre des particules peut être déterminé à l'aide de techniques connues, telles que par ultracentrifugation, diffraction laser, etc.

La formation des polymères conducteurs sous une forme particulaire peut être amplifiée en utilisant un contre-ion séparé pour contrebalancer la charge positive portée par le polythiophène substitué. Dans certains cas, le polymère peut posséder des charges positive et négative dans le motif structurel, la charge positive étant située sur la chaîne principale et la charge négative facultativement sur les substituants du radical « R », tels que les groupes sulfonate ou carboxylate. Les charges positives de la chaîne principale peuvent être partiellement ou totalement saturées avec les groupes anioniques facultativement présents sur les radicaux « R ». Dans l'ensemble, les polythiophènes peuvent, dans ces cas, être cationiques, neutres voire anioniques. Néanmoins, ils sont tous considérés comme des polythiophènes cationiques car la chaîne principale du polythiophène a une charge positive. Le contre-ion peut être un anion monomère ou polymère. Les anions polymères peuvent être, par exemple, des anions d'acides carboxyliques polymériques (par exemple, les polyacides acryliques, le polyacide méthacrylique, les polyacides maléiques, etc.) ; d'acides sulfoniques polymères (par exemple, les polyacides styrènesulfoniques (« PSS »), les polyacides vinylsulfoniques, etc.) ; etc. Les acides peuvent également être des copolymères, tels que des copolymères d'acides vinylcarboxyliques et vinylsulfoniques avec d'autres monomères polymérisables, tels que des esters d'acide acrylique et du styrène. De même, les anions monomères convenables incluent, par exemple, les anions d'acides alcanesulfoniques en C1 à C20 (par exemple, l'acide dodécanesulfonique) ; les acides perfluorosulfoniques aliphatiques (par exemple, l'acide trifluorométhanesulfonique, l'acide perfluorobutanesulfonique ou l'acide perfluorooctanesulfonique) ; les acides carboxyliques en C1 à C20 aliphatiques (par exemple, l'acide 2-éthylhexylcarboxylique) ; les acides perfluorocarboxyliques aliphatiques (par exemple, l'acide trifluoroacétique ou l'acide perfluorooctanoïque) ; les acides sulfoniques aromatiques facultativement substitués par des groupes alkyle en C1 à C20 (par exemple, l'acide benzènesulfonique, l'acide o-toluènesulfonique, l'acide p- toluènesulfonique ou l'acide dodécylbenzènesulfonique) ; les acides cycloalcanesulfoniques (par exemple, l'acide camphresulfonique ou des tétrafluoroborates, des hexafluorophosphates, des perchlorates, des hexafluoroantimonates, des hexafluoroarsénates ou des hexachloroantimonates) ; etc. Des contre-anions particulièrement convenables sont des anions polymères, tels qu'un acide carboxylique ou sulfonique polymère (par exemple, le polyacide styrènesulfonique (« PSS »)). La masse moléculaire de tels anions polymériques varie typiquement d'environ 1 000 à environ 2 000 000, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 000 à environ 500 000. Lorsqu'ils sont employés, le rapport en poids entre de tels contre-ions et des poly(thiophènes) substitués dans une couche donnée est typiquement d'environ 0,5 : 1 à environ 50 : 1, dans certains modes de réalisation d'environ 1 : 1 à environ 30 : 1, et dans certains modes de réalisation, d'environ 2 : 1 à environ 20 : 1. Le poids du polythiophène substitué auquel on se réfère dans les rapports en poids ci-dessus se réfère à la portion pesée des monomères utilisés, en supposant qu'une conversion complète se produit pendant la polymérisation. La dispersion peut également contenir un ou plusieurs liants pour renforcer encore la nature adhésive de la couche polymère et augmenter également la stabilité des particules au sein de la dispersion. Les liants peuvent être de nature organique, comme des polyalcools vinyliques, des polyvinylpyrrolidones, des polychlorures de vinyle, des polyacétates de vinyle, des polybutyrates de vinyle, des polyesters d'acide acrylique, des polyamides d'acide acrylique, des polyesters d'acide méthacrylique, des polyamides d'acide méthacrylique, des polyacrylonitriles, des copolymères de styrène/ester d'acide acrylique, acétate de vinyle/ester d'acide acrylique et éthylène/acétate de vinyle, des polybutadiènes, des polyisoprènes, des polystyrènes, des polyéthers, des polyesters, des polycarbonates, des polyuréthannes, des polyamides, des polyimides, des polysulfones, des résines de mélamineformaldéhyde, des résines époxyde, des résines de silicone ou des celluloses. Des agents de réticulation peuvent également être employés pour renforcer la capacité d'adhérence des liants. De tels agents de réticulation peuvent inclure, par exemple, des composés mélamine, des isocyanates masqués ou des silanes fonctionnels, tels qu'un 3- glycidoxypropyltrialcoxysilane, le tétraéthoxysilane et un hydrolysat de tétraéthoxysilane ou des polymères réticulables, tels que des polyuréthannes, des polyacrylates ou des polyoléfines, et une réticulation ultérieure. D'autres composants peuvent également être inclus dans la dispersion comme il est connu dans l'art, tels que des agents de dispersion (par exemple, l'eau), des substances tensioactives, etc. Si on le souhaite, une ou plusieurs des étapes d'application décrites ci-dessus peuvent être répétées 30 jusqu'à atteindre l'épaisseur souhaitée du revêtement. Dans certains modes de réalisation, on ne forme qu'une couche relativement fine du revêtement à la fois. L'épaisseur cible totale du revêtement peut généralement varier en fonction des propriétés souhaitées du condensateur. Typiquement, le revêtement de polymère conducteur résultant a une épaisseur d'environ 0,2 micromètre (« pin ») à environ 50 pin, dans certains modes de réalisation d'environ 0,5 pin à environ 20 gm, et dans certains modes de réalisation, d'environ 1 pin à environ 5 pm. Il faut comprendre que l'épaisseur du revêtement n'est pas nécessairement la même à tous les emplacements sur la pièce. Néanmoins, l'épaisseur moyenne du revêtement sur le substrat entre généralement dans les plages notées ci-dessus. La couche de polymère conducteur peut être 15 facultativement cicatrisée. La cicatrisation peut se produire après chaque application d'une couche de polymère conducteur ou peut se produire après l'application du revêtement entier. Dans certains modes de réalisation, le polymère conducteur peut être 20 cicatrisé en immergeant la pièce dans une solution d'électrolyte, et ensuite en appliquant une tension constante à la solution jusqu'à ce que le courant soit réduit à un niveau présélectionné. Si on le souhaite, une telle cicatrisation peut être accomplie en de 25 multiples étapes. Par exemple, une solution d'électrolyte peut être une solution diluée du monomère, du catalyseur et d'un dopant dans un solvant alcool (par exemple, l'éthanol). Le revêtement peut également être lavé si on le souhaite pour éliminer divers 30 produits, réactifs en excès, etc.

Si on le souhaite, le condensateur peut également contenir d'autres couches comme il est connu dans l'art. Par exemple, un revêtement protecteur peut être facultativement formé entre le diélectrique et 5 l'électrolyte solide, tel qu'un revêtement constitué d'un matériau résineux relativement isolant (naturel ou synthétique). De tels matériaux peuvent avoir une résistivité spécifique de plus d'environ 10 Wcm, dans certains modes de réalisation de plus d'environ 100, 10 dans certains modes de réalisation de plus d'environ 1 000 Wcm, dans certains modes de réalisation de plus d'environ 1 x 105 Q/cm, et dans certains modes de réalisation, de plus d'environ 1 x 1010 n/cm. Certains matériaux résineux qui peuvent être utilisés dans la 15 présente invention incluent, sans s'y limiter, le polyuréthanne), le polystyrène, les esters d'acides gras insaturés ou saturés (par exemple, les glycérides), etc. Par exemple, les esters appropriés d'acides gras incluent, sans s'y limiter, les esters d'acide laurique, 20 d'acide myristique, d'acide palmitique, d'acide stéarique, d'acide éléostéarique, d'acide oléique, d'acide linoléique, d'acide linolénique, d'acide aleuritique, d'acide shellolique, etc. Ces esters d'acides gras se sont révélés particulièrement utiles 25 lorsqu'ils sont utilisés dans des combinaisons relativement complexes pour former une « huile siccative », qui permet au film résultant de polymériser rapidement en une couche stable. De telles huiles siccatives peuvent inclure des mono-, di- et/ou 30 tri-glycérides, qui ont un squelette glycérol avec un, deux et trois, respectivement, résidus acyle gras qui sont estérifiés. Par exemple, certaines huiles siccatives convenables qui peuvent être utilisées incluent, sans s'y limiter, l'huile d'olive, l'huile de lin, l'huile de ricin, l'huile d'abrasin, l'huile de soja et la gomme laque. Ces matériaux de revêtement protecteurs et autres sont décrits plus en détail dans le brevet U.S. n° 6 674 635 de Fife et al. La pièce peut également se voir appliquer respectivement une couche de carbone (par exemple, de graphite) et une couche d'argent. Le revêtement d'argent peut, par exemple, agir comme un conducteur brasable, une couche de contact et/ou un collecteur de charge pour le condensateur et le revêtement de carbone peut limiter le contact du revêtement d'argent avec l'électrolyte solide. Ces revêtements peuvent couvrir tout ou partie de l'électrolyte solide. L'épaisseur de l'élément de condensateur résultant peut varier si on le souhaite, mais est typiquement d'environ 4 millimètres ou moins, dans certains modes de réalisation, d'environ 0,05 à environ 2 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 à environ 1 millimètre. Quelle que soit la manière particulière dont le condensateur est formé, il peut être connecté à des terminaisons comme il est bien connu dans l'art. Par exemple, des terminaisons d'anode et de cathode peuvent être connectées électriquement, respectivement au(x) fil(s) d'anode et à la cathode. La configuration spécifique des terminaisons peut varier comme il est bien connu dans l'art. Dans un mode de réalisation, par exemple, la terminaison de cathode peut contenir une portion plane en contact électrique avec une surface inférieure de l'élément de condensateur et une portion debout positionnée sensiblement perpendiculairement à la portion plane et en contact électrique avec une surface arrière du condensateur. Pour fixer l'élément de condensateur à la terminaison de cathode, on peut employer un adhésif conducteur comme il est connu dans l'art. L'adhésif conducteur peut inclure, par exemple, des particules de métal conducteur contenues avec une composition de résine. Les particules de métal peuvent être d'argent, de cuivre, d'or, de platine, de nickel, de zinc, de bismuth, etc. La composition de résine peut inclure une résine thermodurcissable (par exemple, une résine époxy), un agent de durcissement (par exemple, un anhydride d'acide) et un agent de couplage (par exemple, des agents de couplage au silane). Des adhésifs conducteurs convenables sont décrits dans la publication de demande de brevet U.S. n° 2006/0 038 304 d'Osako et al.

La terminaison d'anode peut par ailleurs contenir une portion plane et une portion debout. La portion debout peut contenir une région qui porte l'ensemble conducteur d'anode de la présente invention. Par exemple, la région peut posséder une fente unique pour recevoir à la fois les premier et second fils d'anode. En variante, la région peut posséder des fentes séparées pour chaque fil. Dans un autre mode de réalisation, comme évoqué ci-dessus, un seul fil d'anode peut être connecté électriquement à la terminaison d'anode de sorte que la région peut posséder seulement une fente unique pour recevoir un seul des fils d'anode. La fente peut avoir toute forme souhaitée, telle qu'une forme de U, une forme de V, etc. pour renforcer encore le contact de surface et la stabilité mécanique des fils. Toute technique peut être utilisée pour connecter le(s) fil(s) à la terminaison d'anode, telle qu'un soudage par résistance, un soudage au laser, des adhésifs conducteurs, etc. Une fois le condensateur fixé aux terminaisons, il est confiné dans un boîtier en résine, qui peut ensuite être rempli avec de la silice ou tout autre matériau d'encapsulation connu. La largeur et la longueur du boîtier peuvent varier en fonction de l'application prévue. Toutefois, l'épaisseur globale du boîtier est typiquement petite de sorte que l'ensemble résultant puisse être aisément incorporé dans des produits peu encombrants (par exemple, des « cartes CI »). Par exemple, l'épaisseur du boîtier peut varier d'environ 4,0 millimètres ou moins, dans certains modes de réalisation d'environ 0,1 à environ 2,5 millimètres, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,15 à environ 2,0 millimètres. Les boîtiers convenables peuvent inclure, par exemple, des boîtiers « A », « B », « H » ou « T » (AVX Corporation). Après encapsulation, des portions exposées des terminaisons d'anode et de cathode respectives peuvent être vieillies, sérigraphiées et coupées. Si on le souhaite, les portions exposées peuvent être facultativement courbées deux fois le long de l'extérieur du boîtier 88 (par exemple, à un angle d'approximativement 90°).

Grâce à la présente invention, on peut former un condensateur qui affiche d'excellentes propriétés électriques. Par exemple, le condensateur de la présente invention peut afficher une RSE ultrafaible, telle que d'environ 300 milliobms (mn) ou moins, dans certains modes de réalisation d'environ 100 mn ou 5 moins, dans certains modes de réalisation d'environ 0,01 à environ 50 mn, et dans certains modes de réalisation, d'environ 0,1 à environ 20 mn, déterminée à une fréquence de 100 kHz et à une température de 23 °C ± 2 °C. De plus, le courant de fuite, qui se 10 réfère généralement au courant circulant d'un conducteur à un conducteur adjacent à travers un isolant, peut être maintenu à des niveaux relativement bas. Par exemple, la valeur numérique du courant de fuite normalisé d'un condensateur de la présente 15 invention est, dans certains modes de réalisation, de moins d'environ 0,1 pA/pF*V, dans certains modes de réalisation de moins d'environ 0,01 pA/pF*V, et dans certains modes de réalisation, de moins d'environ 0,001 pA/pF*V, où pA est des microampères et pF*V est 20 le produit de la capacité et de la tension nominale. La présente invention peut être mieux comprise par les exemples suivants. Procédures d'essai 25 Résistance-série équivalente (« RSE ») La RSE se réfère généralement à l'ampleur à laquelle le condensateur agit comme une résistance lors d'une charge et d'une décharge dans un circuit 30 électronique et est habituellement exprimée comme une résistance en série avec le condensateur. La RSE est typiquement mesurée à l'aide d'un dispositif de mesure Keithley 3330 Precision LCZ avec une polarisation de tension continue de fils de Kelvin à 2,2 volts et un signal sinusoïdal pic à pic de 0,5 volt, à une fréquence de service de 100 kHz et une température de 23 °C ± 2 °C. Capacité (« Cap ») On a mesuré la capacité à l'aide d'un dispositif de mesure Keithley 3330 Precision LCZ avec des fils de Kelvin avec une polarisation de tension continue de 2,2 volts et un signal sinusoïdal pic à pic de 0,5 volt. La fréquence de service était de 120 kHz et la température était de 23 °C ± 2 °C.

Courant de fuite On a mesuré le courant de fuite (« DCL ») en utilisant un appareil d'essai de fuite qui mesure le courant de fuite à une température de 23 °C ± 2 °C et à 20 la tension nominale après un minimum de 20 secondes. Exemple On a pressé une poudre de tantale de 35 000 pFV/g en pastilles pour former un corps poreux ayant des 25 dimensions de 5,20 mm (longueur) par 3,70 mm (largeur) par 0,95 mm (épaisseur). On a chargé la poudre de tantale dans la trémie d'une machine de moulage automatique de dispositif de tantale et on l'a moulée automatiquement conjointement avec un fil de tantale de 30 0,19 mm (largeur) et un fil de tantale de 0,50 mm (largeur) simultanément pour fabriquer un corps poreux contenant deux fils d'anode. La longueur du fil conducteur le plus épais était de 4,4 mm (3,3 mm à l'intérieur du corps poreux) et la longueur du fil conducteur le plus fin était de 9,4 mm (6,1 mm à l'intérieur du corps poreux). On a laissé ce corps moulé au repos sous une pression réduite à 1 400 °C pour obtenir un corps fritté. On a anodisé l'anode de tantale à 18 V dans un électrolyte liquide d'acide phosphorique à 0,1 % pour fabriquer des condensateurs ayant une capacité de 150 liF à 120 Hz. On a ensuite formé un revêtement de polymère conducteur en immergeant l'anode de tantale dans une solution de butanol de toluènesulfonate de fer (III) (CleviosTM C, H.C. Starck) pendant 5 minutes et ensuite dans du 3,4-éthylènedioxythiophène (CleviosTM M, H.C. Starck) pendant 1 minute. Après 45 minutes de polymérisation, on a formé une fine couche de poly(3,4- éthylènedioxythiophène) sur la surface du diélectrique. On a lavé les pièces dans du méthanol pour éliminer les sous-produits de réaction, on les a anodisées dans un électrolyte liquide, et à nouveau lavées dans du méthanol. On a répété 10 fois le cycle de polymérisation. On a complété les pièces finies par une technologie d'assemblage classique et on les a mesurées.

On a utilisé une grille de connexion à base de cuivre pour finir le procédé d'assemblage. On a conçu la grille de connexion pour qu'elle ait une conception en forme de U pour fixation d'un conducteur d'anode (terminaison positive). On a ajusté le conducteur d'anode pour qu'il « s'assoie » adéquatement sur la forme de U (évidement) puis on l'a soudé au laser. Une fois l'élément de condensateur fixé, on a confiné la grille de connexion avec une résine époxy d'encapsulation.

Exemples comparatifs On a formé des condensateurs de la manière décrite dans l'exemple, sauf que l'on n'a utilisé qu'un seul fil d'anode. Dans le cas de l'exemple comparatif 1, on a moulé de la poudre de tantale conjointement avec un fil de 0,19 mm (largeur) et dans le cas de l'exemple comparatif 2, avec un fil de 0,50 mm (largeur). On a fabriqué de multiples pièces (50) puis on a évalué leur performance électrique (c'est-à-dire, courant de fuite, RSE et capacité avant vieillissement).

Le tableau 1 résume les résultats médians de l'exemple 1 en comparaison aux deux exemples comparatifs. Comme le montre le tableau 1, le bénéfice de l'utilisation de multiples fils est que les valeurs RSE sont réduites par rapport aux exemples comparatifs qui ne contenaient qu'un seul fil de tantale. Tableau 1 DCL [1.1A] RSE [mS2] Cap [pF] Exemple 1 295 9,1 176 Exemple comparatif 1 283 20,2 186 Exemple comparatif 2 484 10,7 174 Ces modifications et variations et autres de la présente invention peuvent être mises en pratique par l'homme du métier, sans s'écarter de l'esprit et de la portée de la présente invention. En outre, il convient de comprendre que des aspects des divers modes de réalisation peuvent être interchangés à la fois en intégralité et en partie. De plus, l'homme du métier appréciera que la description précédente n'est donnée seulement qu'à titre d'exemple, et n'est pas censée limiter l'invention.

Claims (22)

1. REVENDICATIONS1. Condensateur électrolytique solide qui comprend un élément de condensateur, l'élément de condensateur comprenant : un corps d'anode poreux et fritté (33), dans 5 lequel un ensemble conducteur (16) est noyé au sein du corps d'anode (33) et s'étend depuis une surface de celui-ci, l'ensemble conducteur (16) contenant un premier fil d'anode (16a) positionné adjacent à et lié par frittage à un second fil d'anode (16b), les premier 10 et second fils s'étendant tous deux dans une direction longitudinale ; une couche diélectrique recouvrant le corps d'anode poreux et fritté (33) ; et une cathode recouvrant la couche diélectrique qui 15 inclut un électrolyte solide.
2. 2. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble conducteur (16) contient plus de deux fils d'anode.
3. 3. Condensateur électrolytique solide selon la 20 revendication 1, dans lequel le premier fil d'anode (16a), le second fil d'anode (16b) ou les deux ont un rapport d'aspect d'environ 2 à environ 150.
4. 4. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel le premier fil d'anode 25 (16a), le second fil d'anode (16b) ou les deux ont un rapport d'aspect d'environ 15 à environ 90.
5. 5. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel le premier fil d'anode (16a), le second fil d'anode (16b) ou les deux ont unelargeur d'environ 20 micromètres à environ 1 000 micromètres.
6. 6. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel le premier fil d'anode (16a), le second fil d'anode (16b) ou les deux ont une largeur d'environ 100 micromètres à environ 600 micromètres.
7. 7. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel la largeur du premier fil 10 est plus petite que la largeur du second fil.
8. 8. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 7, dans lequel le rapport entre la largeur du second fil et la largeur du premier fil est d'environ 1,5 à environ 8. 15
9. 9. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 7, dans lequel la largeur du second fil est d'environ 250 micromètres à environ 1 000 micromètres et la largeur du premier fil est d'environ 50 micromètres à environ 250 micromètres. 20
10. 10. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 7, qui comprend en outre une terminaison d'anode qui est soudée uniquement au second fil de l'ensemble conducteur (16).
11. 11. Condensateur électrolytique solide selon la 25 revendication 1, dans lequel la longueur du second fil est inférieure à la longueur du premier fil.
12. 12. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 11, dans lequel le rapport entre la longueur du premier fil et la longueur du second fil 30 est d'environ 1,5 à environ 8.
13. 13. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel le corps d'anode (33) est formé d'une poudre ayant une charge spécifique d'environ 15 000 pF*V/g à environ 600 000 pF*V/g.
14. 14. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel le corps d'anode (33) contient du tantale, du niobium ou un oxyde électriquement conducteur de celui-ci.
15. 15. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, comprenant en outre une terminaison d'anode qui est connectée électriquement à l'ensemble conducteur (16), une terminaison de cathode qui est connectée électriquement à la cathode, et un matériau de moulage qui encapsule l'élément de condensateur et expose au moins une partie de la terminaison d'anode et au moins une partie de la terminaison de cathode.
16. 16. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel l'électrolyte solide inclut du dioxyde de manganèse ou un polymère 20 conducteur.
17. 17. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel le condensateur affiche une résistance-série équivalent (RSE) d'environ 100 mn ou moins, telle que déterminée à une fréquence de 25 100 kHz et à une température de 23 °C ± 2 °C.
18. 18. Condensateur électrolytique solide selon la revendication 1, dans lequel le condensateur affiche une résistance-série équivalente (RSE) d'environ 0,1 ml-/ à environ 20 mQ, telle que déterminée à une 30 fréquence de 100 kHz et à une température de 23 °C ± 2 °C.
19. 19. Procédé de formation d'un élément de condensateur électrolytique solide, le procédé comprenant : le noyage d'un ensemble conducteur (16) au sein 5 d'une poudre formée d'une composition de métal de tube, l'ensemble conducteur (16) contenant un premier fil d'anode (16a) et un second fil d'anode (16b) ; le compactage de la poudre autour de l'ensemble conducteur (16) ; 10 le frittage de la poudre compactée et de l'ensemble conducteur (16) pour former un corps d'anode poreux (33) et pour lier par frittage le premier fil au second fil ; l'oxydation anodique du corps d'anode fritté (33) 15 pour former une couche diélectrique ; et l'application d'un électrolyte solide au corps d'anode fritté (33) oxydé anodiquement.
20. 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel le frittage se produit à une température d'environ 20 1 200 °C à environ 2 000 °C.
21. 21. Procédé selon la revendication 19, dans lequel la largeur du premier fil est plus petite que la largeur du second fil.
22. 22. Procédé selon la revendication 19, dans lequel 25 la longueur du second fil est inférieure à la longueur du premier fil.