JP2008504688A - 平坦なコンデンサ中でアノードとカソードを相互接続する方法 - Google Patents

Abstract

１つまたは複数のアノード箔２０２の１つまたは複数のアノード接続部材２０６と１つまたは複数のカソード箔３０２、３０２ｂの１つまたは複数のカソード接続部材３０６、３０６ｂを共に接続する工程と、１つまたは複数のカソード箔から１つまたは複数のアノード箔を電気的に絶縁する工程を含む方法。コンデンサ積層体１０２、４０２、４０２ｂは、カソード接続部材を有する複数のカソード層３０２、３０２ｂとアノード接続部材２０６を有する複数のアノード層２０２を含む。アノード接続部材はカソード接続部材に接続され、アノード接続部材またはカソード接続部材のみを切断することによってアノード層がカソード層から電気的に分離されるように構成されている。

Description

優先権の主張と関連出願

（優先権の主張）
本明細書により２００４年６月２３日出願の米国特許出願シリアル番号第１０／８７４７９８号の優先権の利益を主張し、その出願を本明細書に援用する。

（関連出願の相互引用）
本願は、現在米国特許第６５０９５８８号として発行されている２０００年１１月３日出願の米国特許出願第０９／７０６５１９号の分割出願である、現在米国特許第６７０９９４６号として発行されている２００２年１１月１９日出願の米国特許出願第１０／２９９２３４号の分割出願である、２００４年３月１８日出願の米国特許出願第１０／８０４２８８号の一部継続出願であり、それらの明細書を本明細書に援用する。

本発明は除細動器や電気除細動器などの埋込み可能な医療デバイス、特に、そのようなデバイスおけるコンデンサのための構造体と方法に関する。

コンデンサは長年にわたってかなり改善されてきた。種々の用途にはより小型のコンデンサの需要がある。そのような用途の１つは生物医学的インプラント用である。例えば、除細動器やペースメーカーはパルス搬送用のコンデンサを用いる。

除細動器または電気除細動器は、埋込み後に、密閉されたハウジングから心臓の壁に延びる電気リード線のセットを含む。給電用の電池、異常な心リズムを検出するモニタ回路、リード線を介して心臓に電流のバーストを送出するコンデンサがハウジング内にある。

このコンデンサは、平坦なアルミニウム電解コンデンサの形態を取る。平坦なコンデンサはコンデンサ・ケース内に設けられた平坦なコンデンサ要素の積層体を含む。各平坦なコンデンサ要素は２枚のアルミニウム箔間に１つまたは複数のセパレータを含む。このアルミニウム箔間の一方はカソード（陰極）箔として働き、他方はアノード（陽極）箔として働く。コンデンサ要素は各々、箔の表面積に比例した個々の静電容量（すなわちエネルギー貯蔵容量）を有する。

そのようなコンデンサを製造する際の欠点の１つは、アノードの各々とカソードの各々を共に接続しなければならないことである。例えば、アノードはすべて、コンデンサ・ケース外部の回路との接続用の貫通接続端子に共に圧着または溶接されるか、また取り付けられる。コンデンサ積層体のカソード箔には別の工程も行われる。製造工程中にエラーが生じれば、コンデンサに欠陥が生じるか、製造後にコンデンサの信頼性が低下することになる。別の欠点は相互接続部がコンデンサ内で空間を占めることにある。このためにコンデンサの大きさが増大し、コンデンサを除細動器などの埋込み可能な医療デバイスに使用するときに望ましくないものになる。

したがって、必要とされているのは、できるだけ少ない工程で、それ自体がコンデンサの大量生産に役立つコンデンサのアノードとカソードを相互接続する簡単な方法である。

一実施態様では、方法がカソード層の各々の上のカソード接続部材がアノード層各々の上のアノード接続部材の上に少なくとも部分的に重なるように複数のカソード層と複数のアノード層を積層する工程と、前記カソード接続部材をアノード接続部材と共に接続する工程と、カソード層からアノード層を電気的に絶縁する工程とを含む。

一態様では、コンデンサ積層体は、カソード接続部材を有する複数のカソード層と、アノード接続部材を有する複数のアノード層とを含む。アノード接続部材はカソード接続部材に接続され、アノード接続部材またはカソード接続部材のみを切断することによってカソード層からアノード層を電気的に分離するように構成される。

この要約は本願の教示の一部の概説であり、本発明の主題を排他的に扱うことを意図したものではない。本発明の主題のさらなる詳細は詳細な説明および添付の特許請求の範囲に見出される。以下の詳細な説明を読んで理解し、その一部を成す添付図面を見れば本発明の他の態様が当業者には明白となろう。それらは限定的な意味合いで解釈されるべきではない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびその同等物によって定められる。

以下の詳細な説明は、図面を参照すると共に組み入れており、本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態を記載し説明する。これらの実施形態は、本発明を限定するものではなく単に例証および教示するために提供されたものであり、当業者が本発明を実施することができるのに十分詳細に示し、記載されている。したがって、本発明を分かり難くしないようにするのが適切な場合、以下の説明は当業者には知られているある種の情報を省く場合がある。

図１は本発明の一実施形態に従って構成された平坦なコンデンサ１００を示す。コンデンサ１００はＤ字形コンデンサであるが、他の実施形態では、コンデンサは、これらに限定するものではないが、矩形、円形、楕円形、あるいは他の対称形または非対称形を含む別の望ましい形状である。コンデンサ１００はコンデンサ積層体１０２を含むケース１０１を備える。この例示的実施形態では、ケース１０１はアルミニウムなどの導電性材料から製造される。他の実施形態では、ケースはセラミックまたはプラスチックなどの非導電性材料を用いて製造される。

コンデンサ１００は除細動器、電気除細動器、ペースメーカー回路等の心臓モニタ回路などの外部電気的構成要素にコンデンサ積層体１０２を接続するための第１の端子１０３と第２の端子１０４を含む。この例示的実施形態では、端子１０３はケース１０１から絶縁された貫通接続端子であり、他方、端子１０４はケース１０１に直接接続されている。他の実施形態では、コンデンサは他のデザイン因子に応じて他の接続方法を取り入れることができる。例えば、いくつかの実施形態では、コンデンサ１００は２つ以上の貫通接続端子１０３を含む。

コンデンサ積層体１０２はコンデンサ要素１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、・・・１０５ｎを備え、コンデンサ要素１０５ａ〜１０５ｎの各々は１つまたは複数のカソード、アノード、セパレータを含む。各カソードは箔構造体であり、アルミニウム、タンタル、ハフニウム、ニオビウム、チタニウム、ジルコニウム、およびこれら金属を組み合わせたものを含む。一実施形態では、コンデンサ積層体１０２の各カソードは溶接または以下に説明する他の接続方法によって他のカソードに接続されている。カソードは導電性ケース１０１に結合され、端子１０４がケース１０１に取り付けられてカソードを外部回路構成に接続している。いくつかの実施形態では、カソードは貫通接続穴を延びる貫通接続導体に結合されている。

セパレータが各アノードとカソードとの間に位置する。一実施形態では、セパレータは電解液を含浸させた１枚または複数枚のクラフト紙を含む。一実施形態では、セパレータは２枚の紙を含む。この電解液は、ポリリン酸塩、五ホウ酸アンモニウム、および／またはアジピン酸溶質と合わせた、エチレングリコール基剤などの電界コンデンサ用の任意の適した電解液であってよい。

一実施形態では、コンデンサ積層体１０２のアノードの１つまたは複数は３つの箔層を含んだ多重アノード積層体である。他の実施形態では、１つまたは複数のアノード積層体は、種々のアノード形状を有する１、２、３以上のアノード箔を含む。このアノード箔は全体的に箔構造体であり、アルミニウム、タンタル、ハフニウム、ニオビウム、チタニウム、ジルコニウム、およびこれら金属を組み合わせたものを含む。一実施形態では、各アノード箔の主表面の少なくとも一部を粗くするかエッチングして、その有効表面積を増大させる。これによって箔の容量的な効果は大きくなるが、体積は相対的に増大しない。他の実施形態はその他の箔組成および／またはその他のクラスの箔組成を取り入れる。

一実施形態では、各アノードはコンデンサの他のアノードに接続され、ケース外部の回路にアノードを電気的に接続するための貫通接続アセンブリ１０３に結合されている。いくつかの実施形態では、アノードはケースに接続され、カソードは貫通接続アセンブリに結合されている。他の実施形態では、アノードとカソードは共に貫通接続部に接続されている。

図２Ａは本発明の一実施形態のアノード２０２を示す。図１に示したようなコンデンサ積層体１０２に組み込む前のアノード２０２を示している。アノード２０２は１つまたは複数の接続部材２０６を有する本体部分２０４を含む。一実施形態では、接続部材２０６は溶接、積層または他の接続方法によってアノードに取り付けられた１つまたは複数の別個の部材を含む。

他の実施形態では、接続部材２０６はアノード２０２の一体部分であり、パンチング加工するか、レーザ切断するか、あるいはアノード箔から形成する。このような実施形態では、接続部材２０６の部分はアノード２０２の残りの部分と共にエッチングされない。例えば、化学的マスクを接続部材２０６の部分の上に置いて、エッチング工程中にそれらのマスキングされた部分がエッチングされないようにする。以下に説明するように、これによって、それらのエッチングされていない非多孔性の区間がアノードの縁部を互いに溶接するのを容易にする。

接続部材２０６は近位区間２０８と遠位区間２１０を含む。図２Ａの実施形態では、接続部材２０６はＬ字形部材である。しかし、フック状、Ｕ字形および／または他の形状であってもよい。一実施形態では、その外縁に沿った遠位区間２１０の一部は上記のようにエッチングされていない。

一実施形態では、近位区間２０８は本体２０４に接続され、近位区間２０８の反対側に位置する一対の切欠き部分２１２、２１４によって一部が形成されている。遠位区間２１０は近位区間２０８の一部に接続されている。一実施形態では、遠位区間２１０は近位区間２０８と一体である。いくつかの実施形態では、遠位区間２１０は別個の部材として取り付けられる。一実施形態では、遠位区間２１０は、本体２０４と、遠位区間２１０と本体２０４から遠位区間２１０を分離する切欠き部分２１８との間に配置された切欠き部分２１６によって一部が区画される。

この実施形態では、接続部材２０６はアノード２０２の全体的な周囲または輪郭内に配置される。他の実施形態では、接続部材はアノード２０２の本体２０２からさらに遠くに延びるか、または接続部材２０６はアノード２０２の本体より内部にある。

いくつかの実施形態では、コンデンサ積層体１０２内のアノード箔の各々は、接続部材２０６などの接続部材を含む。他の実施形態では、多重アノード積層体内の１つまたは複数のアノード箔は接続部材２０６を有し、多重アノード積層体内の他のアノード箔は接続部材を有するアノードに接続されている。例えば、一実施形態では、３枚の箔のアノード積層体は、接続部材２０６を有する１枚の箔と接続部材を有さない２枚の箔を含む。接続部材を有さない２つの箔は接続部材を有する箔に溶接、積層、または他の方法で取り付けられる。

図２Ｂは本発明の一実施形態のカソード３０２を示す。図１に示したようなコンデンサ積層体１０２に組み込む前のカソード３０２を示している。カソード３０２は１つまたは複数の接続部材３０６を有する本体部分３０４を含む。一実施形態では、接続部材３０６はカソード３０２の一体部分であり、パンチング加工するか、レーザ切断するか、またはアノード箔から成形する。一実施形態では、接続部材３０６は溶接、かしめ、または他の接続方法によってアノードに取り付けられた１つまたは複数の別個の部材を含む。

一実施形態では、接続部材３０６は近位区間３０８と遠位区間３１０を含む。図２Ｂの実施形態では、接続部材３０６はＬ字形部材である。しかし、いくつかの実施形態では、それはフック状、Ｕ字形、および／または他の形状である。

一実施形態では、近位区間３０８は本体３０４に接続され、近位区間３０８の反対側に位置する一対の切欠き部分３１２、３１４によって一部が区画されている。遠位区間３１０は近位区間３０８の一部に接続されている。一実施形態では、遠位区間３１０は近位区間３０８と一体である。いくつかの実施形態では、遠位区間３１０は別個の部材として取り付けられる。一実施形態では、遠位区間３１０は、本体３０４と、遠位区間３１０と本体３０４から遠位区間３１０を分離する切欠き部分３１８との間に配置された切欠き部分３１６によって一部が区画される。

この実施形態では、接続部材３０６はカソード３０２の全体的な周囲または輪郭内に配置される。他の実施形態では、接続部材３０６はカソード３０２の本体からさらに遠くに延びるか、または接続部材３０６はカソード３０２の本体のより内部にある。

図３Ａ、３Ｂは本発明の一実施形態のアノード２０２’とカソード３０２’を示す。図１に示したようなコンデンサ積層体１０２に組み込む前のアノード２０２’とカソード３０２’を示している。アノード２０２’とカソード３０２’はアノード２０２とカソード３０２にそれぞれ概ね類似しているが、接続部材２０６’はアノード２０２の切欠き部分２１２のような切欠き部分を含まず、接続部材３０６’はカソード３０２の切欠き部分３１８などの切欠き部分を含まない。他の実施形態は接続部材２０６、２０６’、３０６、３０６’などの接続部材のために他の形状および場所を利用する。

例えば、種々の実施形態では、接続部材２０６、３０６は縁部に沿って異なる位置にあってよいか、またはコンデンサ箔２０２、３０２の本体部分内にあってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、接続部材２０６、３０６は個々の箔２０２、３０２の末端２２０、３２０に沿って配置される。いくつかの実施形態では、この部分は個々の箔２０２、３０２の湾曲した縁部２２２、３２２に沿って配置される。他の実施形態では、この部分は本体２０４、３０４内の切欠き部分であってよい。

一実施形態では、カソード３０２の近位区間３０８とアノード２０２の近位区間２０８は（相互に対して）個々の箔上の異なる位置に配置され、他方、遠位区間２１０、３１０は概ね共通して位置決めされる。例えば、一実施形態では、それぞれアノード２０２とカソード３０２の接続部材２０６、３０６は相互の鏡像である。いくつかの実施形態では、接続部材２０６、３０６は概ね相互の逆像を有する。いくつかの実施形態では、接続部材２０６、３０６は相互に対して異なる形状または大きさであってもよい。例えば、アノードまたはカソードいずれかの上にある遠位部分はその反対側の遠位部分よりも長いか、または短い。

図４は交互になっている１つまたは複数のアノード２０２とカソード３０２の積層体４０２を示す。図４に示すように、接続部材２０６、３０６は相互に上下に重なる。本明細書で使用される場合、上下に重なるとは、平面図から共通して位置決めされる箔の部分の位置または場所を指す。図４の実施形態では、接続部材２０６、３０６は相互に対して共通に位置決めされたいくつかの部分と、相互に対して排他的に位置決めされたいくつかの部分を有することがわかる。

例えば、アノード２０２の近位区間２０８は排他的に位置決めされるか、または配置される。これは近位区間２０８の少なくとも一部がカソード２０３の一部の上または下に重ならないことを意味する。同様に、カソード３０２の近位区間３０８は排他的部分であり、アノード２０２の上または下に重ならない少なくとも一部を含む。逆に、遠位区間２１０、３１０は共通に位置決めされ、各々相互に上または下に重なる少なくとも一部を含む。切欠き部分２１４、３１４も共通して位置決めされる。切欠き部分２１８は切欠き部分３１２と共通して位置決めされ、他方、切欠き部分２１２は切欠き部分３１８と共通して位置決めされる。

図４に示すように積層すると、遠位区間２１０、３１０の縁部が表面４１０を形成する。この実施形態では、表面４１０はアノード２０２の近位区間２０８に面する第１の部分４１０ａ、共通の切欠き部分２１４、３１４に面する第２の部分４１０ｂ、カソード３０２の近位区間３０８に面する第３の部分４１０ｃを有するように全体的に記載される。

この実施形態では、アノード接続部材２０６とカソード接続部材３０６の遠位区間２１０、３１０は完全に相互に重なっている。完全に重なるとは、図４のようにアノードとカソードを積層するときに、積層体４０２の表面４１０に沿って概ね空隙が存在しないということを意味する。積層体４０２の完全に重なり合った構造が完全な表面４１０を形成し、該表面によって、以下に説明するように、縁溶接あるいは接続部材２０６、３０６を共に接続することが容易になる。他の実施形態は、アノードとカソードを積層するときに、１つまたは複数の空隙を表面４１０内に残す。例えば、いくつかの実施形態では、遠位区間２１０または３１０の１つまたは複数は前面４１０全体に達しない。

上記のように積層後、接続部材２０６、３０６の少なくとも一部は相互に接続されている。例えば、一実施形態では、遠位区間２１０、３１０の一部は相互に接続されている。一実施形態では、遠位区間２１０、３１０は４１０全体に沿って縁溶接される。一実施形態では、遠位区間２１０、３１０は表面４１０の部分４１０ａと４１０ｃに沿ってのみ接続される。一実施形態では、遠位区間２１０、３１０は表面４１０に沿ってはんだ付けされる。いくつかの実施形態では、遠位区間３１０と２１０の一部はかしめ止めされるか、スエージ加工されるか、レーザ溶接されるか、または導電性接着剤によって接続される。他の実施形態では、近位区間２０８の一部は相互に接続されているおよび／または近位区間３０８の一部は相互に接続されている。

接続した後、近位区間２０８、３０８が相互から電気的に絶縁されるように、接続部材２０６、３０６の一部を除去するか、または分離する。本明細書中で用いられる場合、電気的に絶縁されるとは、区間２０８、３０８が少なくともコンデンサ１００のサージ電圧までは互いから電気的に絶縁されていることを意味する。

図５Ａは遠位区間２１０、３１０の一部を積層体から除去して、アノード接続区間５０８を共に含むアノード接続部材２０６とカソード接続区間５１０を共に含むカソード接続部材３０６との間に分離５０２を形成した後の積層体４０２を示している。この実施形態の分離５０２は区間５１０から区間５０８を電気的に絶縁している。近位区間３０８は近位区間２０８のように依然として相互に電気的に結合されている。いくつかの実施形態では、分離５０２は薄いスライスである。いくつかの実施形態では、分離５０２は図４に示したような切欠き部分２１４、３１４と同じような幅である。いくつかの実施形態では、電気的に絶縁性の材料が分離５０２に挿入される。種々の実施形態では、分離５０２はレーザ切断、パンチング加工および／またはツールまたは機械による切断によって形成される。

図５Ｂは一実施形態による交互になった１つまたは複数のアノード２０２とカソード３０２Ｂの積層体４０２Ｂを示す。アノード２０２は上記のようなものである。この例では、カソード３０２Ｂは他のカソードについて上述した特徴を含み、上記の説明をここで援用する。カソード３０２Ｂは、例えば、図４で上記例よりも短い遠位区間３１０Ｂを有する。遠位区間３１０Ｂは上で考察したようにＬ字形か、または接続部材はカソード本体から真っ直ぐに延びてＩ字形を形成してもよい。図５Ｂに示すように、接続部材２０６、３０６Ｂは相互に上下に重なり合う少なくとも一部を含む。上記のように、上下に重なるとは、平面図から共通して位置決めされる箔の部分の位置または場所を指す。図５Ｂの実施形態では、接続部材２０６、３０６Ｂは相互に対して共通に位置決めされたいくつかの部分と相互に対して排他的に位置決めされたいくつかの部分を有することがわかる。

例えば、アノード２０２の近位区間２０８は排他的に位置決めされるか、または配置される。これは近位区間２０８の少なくとも一部がカソード３０２Ｂの一部の上または下に重ならないことを意味する。同様に、カソード３０２Ｂの近位区間３０８Ｂは排他的部分であり、アノード２０２の上または下に重ならない少なくとも一部を含む。さらに、この例では、カソード３０２Ｂの縁位部分３１０Ｂはアノード２０２の縁位部分２１０全体にわたって延びない。遠位区間２１０、３１０Ｂは、相互に上または下に重なっている少なくとも一部を各々含む部分４１０ｃに沿って共通して位置決めされた部分を含む。切欠き部分２１４、３１４Ｂも共通して位置決めされている。切欠き部分２１８は切欠き部分３１２Ｂと共通して位置決めされ、他方、切欠き部分２１２は切欠き部分３１８Ｂと共通して位置決めされる。

図５Ｂに示すように積層する場合、遠位区間２１０、３１０Ｂの縁部は表面４１０Ｓを形成する。この実施形態では、表面４１０Ｓはアノード２０２の近位区間２０８に面する第１の部分４１０ａ、共通の切欠き部分２１４、３１４Ｂに面する第２の部分４１０ｂ、カソード３０２Ｂの近位区間３０８Ｂに面する第３の部分４１０ｃを有するように全体的に記載され得る。

この実施形態では、アノード接続部材２０６とカソード接続部材３０６Ｂの遠位区間２１０、３１０Ｂは表面４１０Ｓにわたって連続していないようになど相互に対して重ねられ、アノード接続部材２０６は表面４１０Ｓ全体に及ぶが、カソード接続部材３０６Ｂは表面全体に及ばない。他の実施形態では、この逆が可能であり、カソード接続部材は全体に及び得るが、アノード接続部材は短く、全体には及ばない。

上で考察したように積層後、接続部材２０６、３０６Ｂの少なくとも一部を相互に接続する。例えば、実施形態では、遠位区間２１０、３１０Ｂの一部は相互に接続される。一実施形態では、遠位区間２１０、３１０Ｂは表面４１０Ｓ全体に沿って縁溶接される。一実施形態では、遠位区間２１０、３１０Ｂは表面４１０Ｓの部分４１０ａ、４１０ｃに沿って接続されるだけである。一実施形態では、遠位区間２１０、３１０Ｂは表面４１０Ｓに沿ってはんだ付けされる。いくつかの実施形態では、遠位区間３１０Ｂ、２１０の一部は積層、スエージ加工、レーザ溶接、または導電性接着剤よって接続される。他の実施形態では、近位区間２０８の一部は相互に接続されているおよび／または近位区間３０８Ｂの一部は相互に接続されている。

接続した後、近位区間２０８、３０８Ｂが相互から電気的に絶縁されるように、接続部材２０６、３０６Ｂの一部を除去するか、または分離する。本明細書中で用いられる場合、電気的に絶縁されるとは、区間２０８、３０８Ｂが少なくともコンデンサ１００（図１）のサージ電圧までは相互から電気的に絶縁されることを意味する。例えば、点線４５１、４５３は、除去してアノードとカソードを電気的に絶縁することのできる領域の一例を定めている。種々の実施形態では、異なる領域を除去することができる。例えば、一実施形態では、アノードの縁位端２１０の一部が除去され、カソードの遠位区間は全く除去されない。別の実施形態では、共通に位置決めされた区間４１０ｃの一部を除去することができる。いくつかの例は、アノード接続部材２０６の遠位区間２１０の一部とカソード接続部材３０６Ｂの遠位区間３１０Ｂの一部を除去する工程を含む。いくつかの例は、アノード接続部材２０６に隣接してカソード接続部材３０６Ｂの材料または区間が残らないように、アノード接続部材２０６の遠位区間２１０の一部を除去する工程を含む。

図５Ｃは遠位区間２１０の一部を積層体から除去して、アノード接続区間５０８Ｂを共に含むアノード接続部材２０６とカソード接続区間５１０Ｂを共に含むカソード接続部材３０６Ｂとの間に分離５０２を形成した後の積層体４０２Ｂを示す。この実施形態の分離５０２は区間５１０Ｂから区間５０８Ｂを電気的に絶縁する。近位区間３０８Ｂは近位区間２０８のように依然として相互に結合されている。一実施形態では、カソード接続部材３０６Ｂがいくつかのアノード材料を各層間に含み、他方アノード接続部材２０６がその層間にカソード材料を含まないように、この分離を行う。

いくつかの実施形態では、分離５０２は薄いスライスである。いくつかの実施形態では、分離５０２は図５Ｂに示すような切欠き部分２１４、３１４Ｂと同じような幅である。前述のように、いくつかの例は、アノード接続部材２０６に隣接してカソード接続部材の一部または材料が残らないように、アノード接続部材２０６の遠位区間の一部を除去する工程を含む。いくつかの例ではカソード層が例えばチタン・コーティングを含むので、このことは有利である。チタン・コーティングはアノードの性能に干渉するか、またはアノード間の溶接部または接続部への電気の漏れを生じる。この例はすべてのカソード材料がアノード側５０８Ｂに入らないようにする。いくつかの実施形態では、電気的絶縁性材料が分離５０２に挿入される。種々の実施形態では、分離５０２はレーザ切断、パンチング加工、および／またはツールまたは機械による加工によって形成される。

図６は本発明の一実施形態によるコンデンサの２つ以上の箔を相互接続する方法６００を示すフローチャートである。方法６００は、２つ以上の箔の接続部材を位置決めするブロック６０２、接続部材を接続するブロック６０４、相互から接続部材の一部を電気的に絶縁するブロック６０６を含む。

一実施形態では、２つ以上の箔の接続部材を位置決めするブロック６０２が、近位区間と遠位区間を有する接続部材を含んだアノード箔を近位区間と遠位区間を有する接続部材を含んだカソード箔の上に積層する工程を含む。この箔と接続部材は、アノード箔接続部材の近位区間がカソード箔接続部材の近位区間上に重ならないように、アノード箔接続部材の遠位区間がカソード箔接続部材の遠位区間上に少なくとも部分的に重なるように位置決めされる。

一実施形態では、接続部材を接続するブロック６０４は、アノード箔の接続部材をカソード箔の接続部材に接続する工程を含む。一実施形態では、この工程はカソード接続部材の一部の上（または下）に重なるアノード接続部材の一部において、アノード接続部材の遠位区間とカソード接続部材の遠位区間とを接続する工程を含む。一実施形態では、接続は連続した１回の接続工程を含む。例えば、途切れのない１回の工程中にすべてのアノード箔接続部材とカソード箔接続部材を共に取り付けるレーザ溶接または積層工程を行う。一実施形態では、この接続はアノード箔とカソード箔の遠位区間の少なくとも一部を共に縁溶接することによって行われる。一実施形態はレーザ縁溶接工程を含む。

あるいは、いくつかの実施形態では、異なる工程の間か、または第１の工程とは異なる方法によって、積層体の一部を溶接する。いくつかの実施形態では、はんだ付けするか、積層するか、スエージ加工するか、および／または導電性接着剤を塗布する工程を含む。

一実施形態では、本明細書に援用した２０００年１１月３日出願の米国特許同時係属出願第０９／７０６５１８号に考察されているような工程によって、接続部材２０６、３０６を相互に縁溶接する。

一実施形態では、相互から接続部材の一部を電気的に絶縁するブロック６０６は、アノード接続部材および／またはカソード接続部材の一部を除去する工程を含む。一実施形態では、この除去された部分は接続部材がアノード接続部材の一部の上（または下に）重なる場所を含む。一実施形態では、これはアノード接続部材とカソード接続部材の遠位区間の一部を除去する工程を含む。一実施形態では、電気的に絶縁する工程はアノード箔接続部材の遠位区間とカソード箔接続部材遠位区間の一部をパンチング加工する工程を含む。一実施形態では、電気的に絶縁する工程は、アノード接続部材の遠位区間とカソード接続部材の遠位区間の一部をレーザ切断する工程を含む。

ブロック６０６で考察したように加工した後、アノード２０２の接続部材の近位区間２０８は依然として共に結合されており、カソード３０２の接続部材の近位区間は依然として相互に結合されていると同時に、アノード２０２とカソード３０２は相互に電気的に絶縁されている。次いで、貫通接続または他の端子部材を用いてアノードとカソードを外部回路と結合する。

本発明のコンデンサの一態様は、バイアを用いて平坦なコンデンサ積層体においてアノード層を相互接続する工程を含む。一実施形態では、バイアを用いてアノード層を相互接続する。一実施形態では、このバイアは間に入っているカソード層と接触することなくアノード層を相互接続する導電性相互接続部を挿入することによって形成される。

例えば、図７はセパレータ（例えば、クラフト紙）によって分離されたカソードとアノード層の平面図を示す。このカソード層は導電性相互接続部のための十分な隙間を提供する１つまたは複数の穴を含んでいる。図８に示している図７のｘ断面は、間に入っているカソード層と接触することなく導電性相互接続部がアノード層を相互接続することを示す。したがって、カソード穴の断面は銅線清掃後接続部の断面を越えて、カソードとアノードを短絡させないようにする。この導電性相互接続部は超音波、抵抗または他の種類の溶接などの溶接によってアノードに電気的に接続される。

接続を簡単にする一方法は、箔上の接続表面のためにマスキング工程を用いて、マスキングされた表面がエッチングされないことおよび／または形成されないことを確実にすることである。箔の機械的破損を回避する一方法はマスキング技術であり、これは箔のエッチングされていない部分を徐々に提供してエッチングが不連続であることに起因する機械的適応力を回避し（例えば、高い応力点）、バイアを箔に相互接続するのに適した領域を形成する。これを図９に示す。縦線はマスクしていない箔部分およびマスクした箔部分の断面を示している。この図は箔のエッチングが徐々にマスクされた部分からマスクされていない部分に移るにつれて徐々に減少することを示す。この例は純アルミニウム箔を示すが、本発明のシステムの範囲から逸脱することなく他のエッチングおよび箔がマスクされてよいことに留意されたい。

図１０は本発明のシステムのための箔とマスクの位置の側面図を示す。この平面図を図１１に示す。マスクの位置、形状、大きさは本発明のシステムから逸脱せずに変わってよく、図示のマスクは本システムを説明するために示しているものであって、包括的または排他的意味を意図していない。一実施形態では、厚さｔは１００μｍである。しかし、本発明のシステムから逸脱せずに他の厚さを用いてもよいことが意図される。例えば、これに限定するものではないが５０〜６００μｍなどの他の厚さを用いてよい。

箔寸法を５００×２５０ｍｍとして示しているが、本発明のシステムの範囲から逸脱せずに、他の大きさの箔を用いてよい。本発明のシステムの１用途では、箔のマスター・ロールをマスクして、導電性相互接続部が箔に接触する正確に配置されたマスクにｄ字形の切欠きを形成する。一用途では、箔間の間隔は切欠き部分を加工するための「ウェブ」を形成するように十分に大きなものでなければならない。

図１２は本明細書中の教示のいくつかによるコンデンサの一実施形態を提供するための一工程を示す。この箔の上にマスクを印刷することによって未加工の箔をマスクする。このマスクした箔をエッチングし、次いで、マスクを除去する。箔上に酸化物が形成され、次いでそれをサブマスクに切断する。サブロールから最終的なコンデンサのための形状を切断することによってサブロールを加工する。この箔形状を用いてコンデンサを作成する。

このカソード箔を加工して、重なり合うときにアノードのマスク層と対応するカソード穴を正確に位置決めする。紙セパレータを切断して導電性相互接続部のための空間も提供する。一用途では、導電性相互接続部に非導電性ガイドを提供するように、紙の周囲はカソードの周囲よりも小さい。代替例では、絶縁体を用いて導電性相互接続部を位置決めし、カソードの接触に対して絶縁する。

アノード層の形成された部分または形成されてない部分に導電性相互接続部を接続することもできることに留意されたい。

本発明の教示のコンデンサを製造する一方法は、ロボット組立法を用いることである。この方法によって、既にマスキングされ、エッチングされ、形成されたアノードを積層し、次いでセパレータ材料、その後にカソード材料を積層する。組立工程の１つでは、カソードを精密パンチ加工してカソード穴を正確に配置する。このロボットはカソードのフィーチャを利用してアノードに対してカソードを正確に配置することができる。ロボットを用いてセパレータ層とアノード層もカソードの上に配置する。導電性相互接続部が金属プラグである実施形態では、ロボットはセパレータとアノード層を配置する前に導電性プラグを正確に位置決めする。この工程を繰り返し行って、セパレータとカソード層で離間された複数の層のアノードの積層体を形成する。ロボットを用いて溶接工程を行うこともできる。

本発明のシステムから逸脱せずに、他の種類の導電性相互接続部を用いてよい。例えば、導電性相互接続部は非円形断面から作られてよい。導電性相互接続部はアルミニウムなどの適した材料から作られてよい。導電性相互接続部は、これに限定するものではないが導電性エポキシ、導電性ポリマー（アルミニウムが充填されたポリイミド等）、または溶融アルミニウム粉末などの他の材料から作製されてもよい。導電性相互接続部に用いる金属はアノード金属と一致すべきである。これに限定するものではないが、タンタル、バフニウム、ニオビウム、チタニウム、ジルコニウムまたはこれらの金属の組合せなどの他のアノード金属／相互接続金属の対を用いてよい。

本明細書に提供した教示を用いて他の接続を行うことができることを理解されたい。例えば、提供した教示を用いてカソード層間に連続した相互接続部を形成することが可能である。したがって、本発明のシステムの使用は、アノード間接続に限定されるものではない。

一実施形態では、アノード層は複数のアノード箔から構成される。一用途では、単一のアノード箔を３つのアノード箔または任意の複数のアノード箔の組合せに相互接続することが可能である。

一実施形態では、アノード層は複数の部分および／または層を含む。例えば、アノード層は２つの異なるアノード形状を同じ層に含んで起伏のある縁部を提供し得る。この形状を電気的に接続して等電位面を形成する。単一の層に複数のアノード部分を使用することによって、実質的に任意の形状因子のコンデンサを構成することが容易になる。

さらに、１回の操作で、異なる導電性相互接続部用の異なる地点において複数のアノード−カソード−アノード積層体を溶接することが可能である。また、使用する溶接方法に応じて、いくつかのアノード／カソードを１回の操作で溶接することができる。

本発明のシステムの利点のいくつかには、これに限定するものではないが以下のものがある。電気的接続システムは機械的安定性を提供する。層としての積層体アライメントが組み立てられる。テーピングを必要としない。アセンブリはコンデンサ・ケースに挿入される準備ができている。表面領域が最適化される。積層体層を層と位置合わせするために、内部フィーチャを用いて内部の位置合わせが容易になる。縁溶接および／またはアノード内のかしめ加工を省くことができる。いくつかの実施形態では、ペーパー・ガイドを省くことができる。

（埋込み可能な除細動器の例示的実施形態）
図１３は本発明の１つまたは複数の教示を組み入れたコンデンサ用の多数の用途の１つ、すなわち埋込み可能な心臓モニタまたは装置７００を示す。本明細書中で用いられる場合、埋込み可能な心臓モニタには、心筋に治療的な刺激を行う任意の適した埋込み可能なデバイスを含む。したがって、例えば、この用語にはペースメーカー、除細動器、電気除細動器、うっ血性心不全治療デバイス、これらの組合せまたは置換を含む。

心臓モニタ７００は埋込み後に患者の心臓の戦略上の部分と電気的に接触するリード系７０３を含む。リード線システム７０３の１つまたは複数を介して心臓の活動を監視するモニタ回路７０２とリード線の１つまたは複数を介して心臓に電気エネルギーを供給する治療回路７０１とを備えたモニタ７００の部分を概略的に示している。モニタ７００は電池７０４を含み、上記の例示的コンデンサの特徴の１つまたは複数を有する少なくとも１つのコンデンサ７０５を組み込んだエネルギー貯蔵構成要素も備える。

埋込み可能な心臓モニタや他の心調律管理デバイスに加え、本発明の１つまたは複数の教示を、円筒形コンデンサおよび／または写真のフラッシュ機器に使用されるコンデンサに組み込むことができる。実際、本発明の教示は高エネルギー、高電圧またはスペース効率のよいコンデンサが望ましい用途に関連する。さらに、１つまたは複数の教示は電池に適用できる。

（結論）
当該分野のために、本発明者らはコンデンサのアノード箔とカソード箔を相互接続するための接続構造と接続方法を発明した。一実施形態では、方法が１つまたは複数のアノード箔の１つまたは複数のアノード接続部材および１つまたは複数のカソード箔の１つまたは複数のカソード接続部材を共に接続し、１つまたは複数のカソード箔から１つまたは複数のアノード箔を電気的に絶縁する工程を含む。他の利点の中でも特に、この例示的な方法は、コンデンサを構成するための加工工程数を低減する。

上記説明は説明のためのものであって、限定するものではないことを理解されたい。上記説明を検討すれば、当業者には多数の他の実施形態が明白であろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に関連して、そのような特許請求の範囲が与えられる同等物の全範囲と共に決定されるべきである。

本発明の一実施形態の平坦なコンデンサを示す等角図である。 本発明の一実施形態のコンデンサを構成するのに用いるアノード箔を示す平面図である。 本発明の一実施形態のコンデンサを構成するのに用いるカソード箔を示す平面図である。 本発明の一実施形態のコンデンサを構成するのに用いるアノード箔を示す平面図である。 本発明の一実施形態のコンデンサを構成するのに用いるカソード箔を示す平面図である。 図２Ａおよび２Ｂの１つまたは複数のアノードとカソードの積層体を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の、積層体を加工した後の図４の積層体を示す斜視図である。 本発明の一実施形態のアノードとカソードの積層体を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の、積層体を加工した後の図５Ｂの積層体を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の、コンデンサのアノード箔とカソード箔を相互接続する方法を示すフローチャートである。 一実施形態のコンデンサ積層体を示す平面図である。 図７の一部を示す断面図である。 一実施形態の部分的にエッチングされたアノード箔を示す断面図である。 一実施形態の、マスクを有する箔を示す側面図である。 図１０を示す平面図である。 一実施形態による方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態のコンデンサを含む一般的な埋込み可能な医療デバイスを示すブロック図である。

Claims (32)

1. カソード層の各々の上のカソード接続部材がアノード層の各々の上のアノード接続部材の上に少なくとも部分的に重なるように、複数のカソード層と複数のアノード層を積層する工程と、
   前記カソード接続部材を前記アノード接続部材と共に接続する工程と、
   前記カソード層から前記アノード層を電気的に絶縁する工程とを含む方法。
2. 電気的に絶縁する工程は、前記アノード層各々の前記アノード接続部材の一部を除去する工程を含む請求項１に記載の方法。
3. 電気的に絶縁する工程は、前記カソード接続部材と前記アノード接続部材の共通に位置決めされた部分の少なくとも一部を除去する工程を含む請求項１に記載の方法。
4. 電気的に絶縁する工程は、前記アノード接続部材と前記カソード接続部材の各々の共通して位置決めされた部分をレーザ切断する工程を含む請求項１に記載の方法。
5. 接続工程は、連続的な接続工程中に接続する工程を含む請求項１に記載の方法。
6. 接続工程は、途切れのない接続工程を用いて、前記アノード接続部材の各々の遠位部分の１つまたは複数の縁部を前記カソード接続部材の各々の遠位部分の１つまたは複数の縁部に接続する工程を含む請求項１に記載の方法。
7. 前記カソード接続部材の前記遠位区間が前記アノード接続部材の前記遠位区間の上に少なくとも部分的に重なるように、遠位区間と近位区間を有するアノード接続部材および遠位区間と近位区間を有するカソード接続部材を位置決めする工程と、
   前記アノード接続部材と前記カソード接続部材を接続する工程と、
   前記アノード接続部材の前記近位区間が前記カソード接続部材の前記近位区間から電気的に絶縁されるように、前記アノード接続部材と前記カソード接続部材との間の接続部に分離を形成する工程とを含む方法。
8. 位置決め工程は、前記カソード接続部材の前記遠位区間が前記アノード接続部材の前記遠位区間全体の上に重ならないように、前記アノード接続部材と前記カソード接続部材を位置決めする工程をさらに含む請求項７に記載の方法。
9. 接続工程は、前記アノード接続部材の前記遠位区間と、前記カソード接続部材の前記遠位区間とを接続する工程を含む請求項７に記載の方法。
10. 分離を形成する工程は、前記アノード接続部材の前記遠位区間の一部を除去する工程を含む請求項７に記載の方法。
11. 分離を形成する工程は、前記アノード接続部材の前記遠位区間の一部と、前記カソード接続部材の前記遠位区間の一部を除去する工程を含む請求項７に記載の方法。
12. 分離を形成する工程は、前記カソード接続部材の部分が前記アノード接続部材に隣接して残らないように、前記アノード接続部材の前記遠位区間の一部を除去する工程を含む請求項７に記載の方法。
13. 前記アノード層の各々の上のアノード接続部材が前記カソード層の各々の上のカソード接続部材に少なくとも部分的に重なるように、複数のカソード層と複数のアノード層を積層する工程と、
    前記カソード接続部材を前記アノード接続部材と共に接続する工程と、
    前記カソード層からアノード層を電気的に絶縁する工程とを含む方法。
14. 電気的に絶縁する工程は、前記カソード層の各々の前記カソード接続部材の一部を除去する工程を含む請求項１３に記載の方法。
15. 前記カソード接続部材と前記アノード接続部材の共通に位置決めされた部分の少なくとも一部を除去する工程を含む請求項１３に記載の方法。
16. 前記カソード層の各々の上のカソード接続部材が前記アノード層の各々の上のアノード接続部材に少なくとも部分的に重なるように、複数のカソード層と複数のアノード層を積層する工程と、
    前記カソード接続部材を前記アノード接続部材と共に接続する工程と、
    前記カソード層から前記アノード層を電気的に絶縁する工程とを含む方法によって形成されたコンデンサ積層体を有するコンデンサ。
17. 電気的に絶縁する工程は、前記アノード層の各々のアノード接続部材の一部を除去する工程を含む請求項１６の方法によって形成されるコンデンサ。
18. 電気的に絶縁する工程は、前記カソード接続部材と前記アノード接続部材の共通に位置決めされた部分の少なくとも一部を除去する工程を含む請求項１６の方法によって形成されるコンデンサ。
19. 電気的に絶縁する工程は、前記カソード接続部材の部分が前記アノード接続部材に隣接して残らないように、前記アノード接続部材の一部を除去する工程を含む請求項１６の方法によって形成されるコンデンサ。
20. 接続工程は、前記アノード接続部材の遠位部分の１つまたは複数の縁部を前記カソード接続部材の遠位部分の１つまたは複数の縁部に接続する工程を含む請求項１６の方法によって形成されるコンデンサ。
21. 複数のカソード層と複数のアノード層を積層する工程は、前記カソード接続部材の遠位区間が前記アノード接続部材の遠位区間の全体に重ならないように、前記カソード層と前記アノード層を積層する工程を含む請求項１６の方法によって形成されるコンデンサ。
22. カソード接続部材を有する複数のカソード層と
    アノード接続部材を有する複数のアノード層とを含み、前記アノード接続部材は前記カソード接続部材に接続され、前記アノード層が前記アノード接続部材のみを切断することによって前記カソード層から電気的に絶縁されるように構成されたコンデンサ積層体。
23. 前記カソード層の各々の上の前記カソード接続部材は、前記アノード層の各々の上の前記アノード接続部材に部分的にのみ重なる請求項２２に記載のコンデンサ積層体。
24. 前記カソード接続部材の遠位区間は前記アノード接続部材の遠位区間全体には重ならない請求項２２に記載のコンデンサ積層体。
25. 前記コンデンサ積層体は、どのカソード接続部材の部分も前記アノード接続部材に隣接して残らないように切断され得る請求項２２に記載のコンデンサ積層体。
26. カソード接続部材を有する複数のカソード層と
    アノード接続部材を有する複数のアノード層とを含み、
    前記カソード接続部材は前記アノード接続部材に接続され、前記カソード層が前記カソード接続部材のみを切断することによって前記カソード層から電気的に絶縁されるように構成されたコンデンサ積層体。
27. 前記アノード層各々の上のアノード接続部材は、前記カソード層の各々の上のカソード接続部材に部分的にのみ重なる請求項２６に記載のコンデンサ積層体。
28. 前記アノード接続部材の遠位区間は前記カソード接続部材の遠位区間全体には重ならない請求項２６に記載のコンデンサ積層体。
29. 前記コンデンサ積層体は、どのアノード接続部材の部分も前記カソード接続部材に隣接して残らないように切断される請求項２６に記載のコンデンサ積層体。
30. カソード接続部材を有する複数のカソード層と
    アノード接続部材を有する複数のアノード層とを含み、
    前記アノード接続部材は前記カソード接続部材に接続され、カソード材料がアノード接続部材の上に配置されないように前記カソード層から電気的に分離されるように構成されたコンデンサ積層体。
31. 前記カソード層各々の上のカソード接続部材は、前記アノード層の各々の上のアノード接続部材に部分的にのみ重なる請求項３０に記載のコンデンサ積層体。
32. 前記カソード接続部材の遠位区間は前記アノード接続部材の遠位区間全体には重ならない請求項３０に記載のコンデンサ積層体。

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