JP2016181692A - タンタル埋め込みマイクロチップ - Google Patents

タンタル埋め込みマイクロチップ Download PDF

Info

Publication number
JP2016181692A
JP2016181692A JP2016057342A JP2016057342A JP2016181692A JP 2016181692 A JP2016181692 A JP 2016181692A JP 2016057342 A JP2016057342 A JP 2016057342A JP 2016057342 A JP2016057342 A JP 2016057342A JP 2016181692 A JP2016181692 A JP 2016181692A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
sintered
anode substrate
substrate
solid electrolytic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016057342A
Other languages
English (en)
Inventor
ダブリュ パウルス ジョセフ
W Paulus Joseph
ダブリュ パウルス ジョセフ
アール スターマー ジョン
R Sturmer John
アール スターマー ジョン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Avx Components Corp
Original Assignee
AVX Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVX Corp filed Critical AVX Corp
Publication of JP2016181692A publication Critical patent/JP2016181692A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
    • H01G9/151—Solid electrolytic capacitors with wound foil electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/008—Terminals
    • H01G9/012—Terminals specially adapted for solid capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029—Processes of manufacture
    • H01G9/0032—Processes of manufacture formation of the dielectric layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/052—Sintered electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/07—Dielectric layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G2009/05—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure consisting of tantalum, niobium, or sintered material; Combinations of such electrodes with solid semiconductive electrolytes, e.g. manganese dioxide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

【課題】固体電解コンデンサおよびコンデンサを作る方法を提供すること。
【解決手段】コンデンサは、焼結多孔質陽極体１０２と、焼結陽極基板１０４と、陽極体の少なくとも一部および陽極基板の少なくとも一部の上に重なり、陽極体の少なくとも一部の内部に形成される誘電体１０６と、陽極体の上に重なる誘電体の少なくとも一部の上に重なる固体電解質陰極１０８と、陽極基板に電気的に接続された陽極端子１３０と、固体電解質に電気的に接続された陰極端子１３２と、を含む。陽極体は、陽極基板の平坦面上に配置され、陽極体および基板は両方とも、バルブ金属組成の粉末から形成される。さらに、陽極基板は気密性であり、液体に対して不浸透性である。
【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２０１５年３月２３日に出願された、米国特許出願第１４／６６４，９５７号に対する優先権を主張し、この特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
固体電解コンデンサ（例えば、タンタルコンデンサ）は、電子回路の小型化に大きく貢献し、極限環境においてそのような回路を応用することが可能となった。固体コンデンサ、および表面実装可能な固体コンデンサを製造するための関連する大量生産方法の一例は、Ｓａｌｉｓｂｕｒｙによる米国特許第５，３５７，３９９号に開示されている。
固体電解コンデンサには、シード／シード層を有する陽極体に接合された実質的に平坦な面から形成された陽極リードを有するものがある。シード層、時として陽極体も、個別のコンデンサ素子を提供するために複数の寸法で切断されたそれぞれの連続的な材料の平面として形成されてきた。例えば、Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎによる米国特許第６，６９９，７６７号は、そのようなシードおよび陽極構成要素を形成するためのステップを含む複数の固体コンデンサを製造するための方法を開示している。ウェーハの上面全体にシード層、例えばタンタル粉末の分散液が焼結されている。次いで、微粒状コンデンサ等級タンタル粉末の未焼結（すなわち、焼結されていない）混合物を、未焼結層を形成するために基板の上面にプレスする。微粒状粉末が溶解され一体化した多孔質網となるように未焼結層を焼結する。また、焼結プロセスよって、多孔質層が溶解され粗いシード層となる。次いで、基板組立体が機械加工され、切れ目が基板に当たるように多孔質タンタル層のレベルをわずかに越えた深さまで切断された横断方向チャネルおよび長手方向チャネルの直交格子が生成される。機械加工プロセスによって、基板上に、直交した切断片体のアレイが生成され、この切断片体が最終的に処理されてコンデンサの陽極部分を形成する。
上記の製造プロセスに対する関連する変形形態では、シード層を形成する材料の連続的な平面が基板上に形成され焼結される。続いて、同一の高さまたは異なる高さの陽極がシード形成されたウェーハ上に母型プレスされる。プレスした後、陽極が焼結される。それぞれの陽極層体間からシードを除去し、個別のコンデンサ素子を形成するために、シード層を貫いてわずかにウェーハ内へと一連の直交する切断をやはり行わなければならない。
個別のコンデンサ素子を形成するための複数のステップ、特に、横断方向および長手方向のチャネルを生成するためのＨｕｎｔｉｎｇｔｏｎによる米国特許第６，６６９，７６７号の切断ステップは、時間を消費し製造プロセスの高価な部分となる可能性がある。加えて、一般に、多孔質タンタル層のレベルを越えて基板内にチャネルを切り込むことができるように、比較的厚い基板が必要であり、したがってコンデンサ素子の潜在的な容積効率が制限される。そのため、現在、簡略化されよりコスト効率の良いプロセスで生産することができる、高さプロファイルを低減させ容積効率を増大させた、改善されたコンデンサ素子が必要である。
米国特許出願第１４／６６４，９５７号 米国特許第５，３５７，３９９号 米国特許第６，６９９，７６７号 米国特許第６，６６９，７６７号 米国特許第６，１９７，２５２号 米国特許第６，１９１，９３６号 米国特許第５，９４９，６３９号 米国特許第３，３４５，５４５号 米国特許出願公開第２００５／０２７０７２５号 米国特許第４，９４５，４５２号 米国特許公開第２００８／０２３２０３７号 米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号
本発明の例示的な一実施形態によれば、固体電解コンデンサは、焼結多孔質陽極体と、焼結陽極基板と、焼結多孔質陽極体の少なくとも一部および焼結陽極基板の少なくとも一部の上に重なる誘電体であって、さらに、焼結多孔質陽極体の少なくとも一部の内部に形成される誘電体と、焼結多孔質陽極体の上に重なる誘電体の少なくとも一部の上に重なる陰極であって、固体電解質を含む陰極と、焼結陽極基板に電気的に接続された陽極端子と、固体電解質に電気的に接続された陰極端子と、を含む。焼結多孔質陽極体および焼結陽極基板は、バルブ金属組成の粉末から形成される。さらに、焼結多孔質陽極体は、焼結陽極基板の平坦面上に配置され、焼結陽極基板は、液体に対して不浸透性である。
本発明の例示的な一実施形態によれば、固体電解質コンデンサを形成する方法は、多孔質陽極体および陽極基板を形成するステップであって、多孔質陽極体および陽極基板がバルブ金属組成の粉末から形成され、多孔質陽極体が陽極基板の平坦面上に配置され、さらに陽極基板が液体に対して不浸透性である、ステップと、多孔質陽極体および陽極基板を焼結するステップと、焼結多孔質陽極体および焼結陽極基板の少なくとも一部を陽極酸化し、焼結多孔質陽極体の少なくとも一部および焼結陽極基板の少なくとも一部の上に重なる誘電体を形成するステップであって、さらに誘電体が焼結多孔質陽極体の少なくとも一部の内部に形成されるステップと、陽極酸化された焼結多孔質陽極体の少なくとも一部に固体電解質を施すステップと、焼結陽極基板を陽極端子に電気的に接続するステップと、固体電解質を陰極端子に電気的に接続するステップと、を含む。
本発明の他の特徴および態様について、以下でより詳細に述べる。
最良の形態を含む当業者への本発明の完全な、実施可能にする開示について、添付図面の参照を含めて、本明細書の残りの部分でより詳細に述べる。
本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの断面図である。 本発明の固体電解コンデンサの陽極体および陽極基板を形成するために使用することができるプレス型の一実施形態である。 直列に配列された本発明の複数のコンデンサを含むモジュールの断面図である。 並列に配列された本発明の複数のコンデンサを含むモジュールの断面図である。 無極性構成で配列された本発明の複数のコンデンサを含むモジュールの断面図である。
本明細書および図面における符号の反復使用は、本発明の同一のもしくは類似の特徴または要素を表わすことが意図されている。
本議論は、例示的な実施形態についてのみ記載されており、本発明のより広い態様を限定することは意図されていないことを、当業者は理解すべきである。
一般的に言えば、本発明は、固体電解コンデンサ、およびそのようなコンデンサを作るための方法を対象とする。固体電解コンデンサは、バルブ金属組成の粉末から形成された焼結多孔質陽極体、およびやはりバルブ金属組成の粉末から形成された焼結陽極基板を含む。焼結陽極基板は、液体に対して不浸透性であり、したがって焼結多孔質陽極体と焼結陽極基板との間の効果的な気密封止の形成が容易となる。
特に、本発明者らは、多孔質陽極体を、気密性があり、液体に対して不浸透性の陽極基板の平坦面に焼結接合することによって、陰極材料が焼結陽極基板内に侵入することができず、結果として得られるコンデンサの使用中に短絡が生じることがある、陽極端子との接触ができないことを見出した。気密性であることに加えて、焼結陽極基板は、機械的なエッチングを行わなくても、または基板へシード層を施さなくても、焼結陽極体を焼結陽極基板にしっかりと付着させもしくは封着させることができるように、十分な表面粗さも有し、これによって、生産プロセスを簡略化し、より低い高さプロファイルもしくは厚さを有する容積効率のよいコンデンサを形成することができる。
本発明の様々な実施形態について次により詳細に説明する。
Ｉ．陽極構成要素
多孔質陽極体および陽極基板を含む陽極構成要素は、約１０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約５００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、一部の実施形態では約１５，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約４００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、一部の実施形態では約２０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約２５０，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、一部の実施形態では約２５，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約１２５，０００μＦ＊Ｖ／ｇの範囲にある比電荷を有するバルブ金属組成の粉末から典型的には形成することができる。当技術分野で知られているように、比電荷は、静電容量と用いる陽極酸化電圧を掛け、次に、この積を陽極酸化された電極体の質量で割ることによって求めることができる。
特定の一実施形態では、本発明の多孔質陽極体およびコンデンサの陽極基板は、約１０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約７０，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、一部の実施形態では約１５，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約６５，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、および一部の実施形態では約２０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約６０，０００μＦ＊Ｖ／ｇの範囲にある比電荷を有する粉末から形成することができる。また、一部の実施形態では、多孔質陽極体および陽極基板は両方とも、約８０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約５００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、一部の実施形態では約８５，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約４００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、および一部の実施形態では約９０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約３００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの範囲にあるより高い比電荷を有する粉末から形成することができることを理解されたい。
さらに、多孔質陽極体および陽極基板は、特定の一実施形態では、同一の粉末から形成することができるが、多孔質陽極体は、陽極基板よりも高い比電荷を有する粉末から形成することができ、陽極基板は、より低い比電荷を有する粉末から形成することができることを理解されたい。例えば、多孔質陽極体は、約８０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約５００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、一部の実施形態では約８５，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約４００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、および一部の実施形態では約９０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約３００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの範囲にある比電荷を有する粉末から形成することができるが、陽極基板は、約１０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約７０，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、一部の実施形態では約１５，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約６５，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、および一部の実施形態では約２０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約６０，０００μＦ＊Ｖ／ｇの範囲にある比電荷を有する粉末から形成することができる。
一方で、別の特定の実施形態では、陽極基板は、多孔質陽極体よりも高い比電荷を有する粉末から形成することができ、多孔質陽極体は、より低い比電荷を有する粉末から形成することができる。例えば、陽極基板は、約８０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約５００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、一部の実施形態では約８５，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約４００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、および一部の実施形態では約９０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約３００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの範囲にある比電荷を有する粉末から形成することができるが、多孔質陽極体は、約１，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約７０，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、一部の実施形態では約５，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約６５，０００μＦ＊Ｖ／ｇの、および一部の実施形態では約１０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約６０，０００μＦ＊Ｖ／ｇの範囲の比電荷を有する粉末から形成することができる。
粉末が形成される粉末の比電荷には無関係に、バルブ金属組成は、バルブ金属（すなわち、酸化可能な金属）またはバルブ金属を主成分とする化合物、例えば、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ハフニウム、チタン、それらの合金、それらの酸化物、それらの窒化物などを含む。例えば、バルブ金属組成は、ニオブの導電性酸化物、例えば、ニオブ対酸素の原子比率が１：１．０±１．０の、一部の実施形態では１：１．０±０．３の、一部の実施形態では１：１．０±０．１の、および一部の実施形態では１：１．０±０．０５の酸化ニオブを含んでもよい。例えば、酸化ニオブは、ＮｂＯ0.7、ＮｂＯ1.0、ＮｂＯ1.1およびＮｂＯ2であってもよい。特に適切な一実施形態では、バルブ金属組成は、タンタルを含む。
陽極構成要素（例えば、陽極体および陽極基板）を形成するために、バルブ金属組成の粉末は、例えば、球状の、角状の、片状のなどの、ならびにそれらを混合した任意の様々な形状の粒子を含んでもよい。特に適切な粉末は、Ｓｈｏｗａ（例えば、Ｓ５０６粉末、Ｓ７０８粉末、Ｓ１５ＨＢ粉末など）、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．（例えば、Ｃ２５５片状粉末、ＴＵ４Ｄ片状／球状粉末など）、およびＨ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ（例えば、ＮＨ１７５球状粉末）から入手可能なタンタル粉末である。必須ではないが、粉末は、熱処理などによる、当技術分野で知られている任意の技法を使用して塊にされてもよい。また、陽極体および陽極基板を形成するために焼結されたときに確実に粒子が互いに十分に付着するように、粉末を陽極体の形状および陽極基板の形状に形成する前に、粉末を、任意選択で結合剤および／または潤滑剤と混合してもよい。しかしながら、本発明の多孔質陽極体および陽極基板の厚さが両方とも低減していることによって、粒子を確実に互いに十分に付着させるための結合剤または潤滑剤の必要性がなくなるため、結合剤および／または潤滑剤は、本発明では必ずしも必要ではないことを理解されたい。次いで、結果として得られる粉末は、任意の従来の粉末プレス機器を使用して、ペレット（例えば、陽極体ペレットまたは陽極基板ペレット）を形成するために圧縮されてもよい。例えば、ダイおよび１つまたは複数の穿孔機を含む単一ステーション圧縮プレスであるプレス型を用いてもよい。あるいは、ダイおよび単一の下部穿孔機のみを使用するアンビルタイプ圧縮プレス型を使用してもよい。単一ステーション圧縮プレス型は、単動、複動、フローティングダイ、可動盤、対向ラム、ねじり、衝撃、ホットプレス、圧印、またはサイジングなどの様々な能力を備えたカム、トグル／ナックル、および偏心／クランクプレスなどのいくつかの基本的なタイプにおいて利用可能である。
特定の一実施形態では、陽極体または陽極基板を形成するように構成された２つ以上の部分（例えば、上方部分および下方部分）を有するダイを含むプレス型を用いることができる。使用中に、ダイの各部分は、それらの壁が、どの構成要素が形成されているかに応じて、陽極体または陽極基板の所望の形状を有するダイキャビティを形成するために、実質的に一直線に並ぶように、互いに隣接して配置されてもよい。次いで、ダイを粉末で充填した後に、ダイキャビティは、閉じられ、穿孔機による圧縮力を受けることができる。２つの別個のプレス型を使用することができるが、陽極体ペレットおよび陽極基板ペレットは、同一の型で形成されてもよいことも理解されたい。
本発明の陽極体ペレットおよび陽極基板ペレットの形成に使用することができるダイキャビティ／プレス型に関するそのような１つの実施形態が図２に示されている。プレス型５００を使用して、陽極体および陽極基板を形成するために、第１の穿孔機母型５０２が、その表面５０６が表面５０８に接触するまでダイ５０４に挿入される（穿孔機表面５１０は、表面５１２に接近する）。次に、あらかじめ計量された粉末が、陽極の陽極基板部分用のダイキャビティへ充填される。次いで、第２の穿孔機母型５１４がダイ５０４に挿入され、その表面５１６が表面５１８に接触するまで圧縮される（穿孔機表面５２０は、表面５１２に接近する）。第２の穿孔機母型５１４の穿孔機長さは、以下で論じる範囲内になる密度に陽極基板を圧縮することができる程に十分である。
次に、プレス型５００は、第１の穿孔機母型５０２を除去するために逆さにすることができる。次いで、陽極の多孔質陽極体部分を形成するために、あらかじめ計量された粉末がダイキャビティへ充填される。次いで、第３の穿孔機母型５２２がダイ５０４へ挿入され、その表面５０６が表面５０８に接触するまで圧縮される。第３の穿孔機母型５２２の穿孔機長さは、以下で論じる範囲内になる密度に多孔質陽極体を圧縮することができる程に十分である。
次いで、第１の穿孔機母型５０２および第３の穿孔機母型５２２をプレス型５００から除去することができ、その後ダイ５０４を逆さまにして、焼結ルツボ上に懸架させることができる。この時、第４の穿孔機母型５２４を、その表面５０６が表面５０８と接触するまで挿入することができる。第４の穿孔機母型５２４の穿孔機の長さは、その表面５１０が、表面５０６が表面５０８に接触するときに表面５１８の上に突き出し、結果として得られる陽極がダイから取り出されるようなものである。
ペレットが形成される特定のプレス型には無関係に、結果として得られる多孔質陽極体は、１立方ｃｍ当たり約３．５ｇ〜１立方ｃｍ当たり約１０ｇの、一部の実施形態では１立方ｃｍ当たり約３．７５ｇ〜１立方ｃｍ当たり約９ｇの、および一部の実施形態では１立方ｃｍ当たり約４ｇ〜１立方ｃｍ当たり約８ｇの範囲にあるプレス密度にプレスすることができ、ここで、プレス密度は、プレスされた多孔質陽極体の質量をプレスされた多孔質陽極体の容積で割ることによって求められる。一方で、焼結後に液体に対して不浸透性があり、多孔質陽極体を陽極基板の平坦面へ付着させることができるような十分な表面質感を有する、結果として得られる陽極基板は、１立方ｃｍ当たり約１０ｇ〜１立方ｃｍ当たり約１８ｇの、一部の実施形態では、１立方ｃｍ当たり約１２ｇ〜１立方ｃｍ当たり約１７．５ｇの、および一部の実施形態では１立方ｃｍ当たり約１４ｇ〜１立方ｃｍ当たり約１７ｇの範囲にあるプレス密度にプレスされてもよく、ここで、プレス密度は、プレスされた陽極基板の質量をプレスされた陽極基板の容積で割ることによって求められる。さらに、多孔質陽極体のプレス密度に対する陽極基板のプレス密度の比は、約１〜約６の、例えば、約１．０５〜約５の、例えば、約１．２５〜約４．７５の、例えば、約１．５〜約４．５の範囲にあってもよい。多孔質陽極体のプレス密度と比較して、陽極基板をプレスして、例えば、金属の密度に近い密度にまで密度を向上させることによって、結果として得られる陽極基板は、液体に対して不浸透性があり、それによって陽極端子上に、またはその端子近くに、ＭｎＯ2などの陰極材料が施されるのを防ぐ。さらに、陽極基板の高いプレス密度によって、焼結の後に結果として得られる多孔質陽極体と陽極基板との間の気密封止の形成を容易にすることができる。しかしながら、陽極基板を気密性にして液体に対して不浸透性にするために、陽極基板を、多孔質陽極体のプレス密度よりも大きな密度、例えば、金属の密度に近い密度にまでプレスする必要はないことも理解されたい。例えば、一部の実施形態では、陽極基板は、任意の密度にプレスされてもよく、その後、バルブ金属（例えば、タンタル）の薄い層または膜を、焼結の前に、またはその後に物理的気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）または任意の他の適切な方法によって陽極基板の外面に施し、陽極基板への液体の侵入を防ぐことができる。さらに、バルブ金属の薄い層または膜を焼結の後に施す場合、薄い膜または層を施した後に追加の焼結ステップを行うことができる。
多孔質陽極体および陽極基板が形成される特定の方法には無関係に、プレスした後、任意選択で使用された結合剤／潤滑剤を、数分間、ある温度（例えば、約１５０℃〜約５００℃）で、真空下で多孔質陽極体および陽極基板を加熱することによって除去することができる。あるいは、結合剤／潤滑剤は、Ｂｉｓｈｏｐらによる米国特許第６，１９７，２５２号に記載されるように、多孔質陽極体および陽極基板を水溶液と接触させることによっても除去されてもよく、この特許は、すべての目的のために参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。その後、陽極基板の平坦面に付着または焼結接合させた多孔質陽極体を形成するために、多孔質陽極体および陽極基板を同時に焼結させることができる。図１を参照すると、焼結の後に、焼結多孔質陽極体１０２の下面１１６と、焼結陽極基板１０４の平坦面（例えば、上面１２２）との間に気密性またはほぼ気密性の封止を形成することができ、これは、少なくとも一部は、焼結陽極基板１０４の液体に対する不透性、多孔質陽極体１０２と比較して陽極基板１０４のより高いプレス密度による陽極基板１０４の焼結効率の向上、および陽極基板１０４に存在する十分な表面質感によるものである可能性がある。多孔質陽極体および陽極基板は、典型的には、約１２００℃〜約２０００℃の、一部の実施形態では約１３００℃〜約１９００℃の、一部の実施形態では約１５００℃〜約１８００℃の温度で、約１分〜約１００分の、一部の実施形態では約３０分〜約６０分の時間、焼結させることができる。所望の場合、焼結は、酸素原子の多孔質陽極体および陽極基板への移動を制限する雰囲気で行われてもよい。例えば、焼結は、不活性、真空、または還元性雰囲気で行われてもよい。特定の一実施形態では、真空焼結は、約１ｘ１０-9トル〜約１００トルの、一部の実施形態では約１ｘ１０-8トル〜約７５トルの、および一部の実施形態では約１ｘ１０-7トル〜約５０トルの圧力で行われてもよい。別の実施形態では、焼結は、雰囲気が、約１０トル〜約２０００トルの、一部の実施形態では約１００トル〜約１０００トルの、および一部の実施形態では約１００トル〜約９３０トルの圧力を有することができる、例えば、水素の還元性雰囲気中で行われてもよい。水素と他のガス（例えば、アルゴンまたは窒素）の混合物が、そのような還元性雰囲気において用いられてもよい。焼結の後に、焼結陽極基板が焼結多孔質陽極体の目標密度よりも大きい目標密度を有するため、多孔質陽極体を、陽極基板の平坦面に気密封止することができる。焼結陽極基板および焼結多孔質陽極体の特定の目標密度には無関係に、焼結多孔質陽極体の目標密度に対する焼結陽極基板の目標密度の比は、約１〜約６の、例えば、約１．０５〜約５の、例えば、約１．２５〜約４．７５の、例えば、約１．５〜約４．５の範囲にあってもよい。
上述したように、プレスした後におよび陽極体１０２を陽極基板１０４に付着する前に、陽極基板１０４は、陽極基板１０４を液体に対して不浸透性にし、気密性を向上させるために、焼結の前にまたは焼結の後に、バルブ金属（例えば、タンタル）の薄い層によって被覆されてもよい。例えば、陽極基板１０４の上面１２２、側面１３４および１３６、ならびに下面１２４は、陽極基板１０４を焼結する前にまたは後に、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）などの薄層堆積技法もしくは任意の他の適切な技法によって、陽極体１０２および陽極基板１０４を形成するために使用されるバルブ金属の薄い層または膜で被覆されてもよい。その後、まだ焼結していない場合は、陽極基板１０４を焼結することができ、次いで、多孔質陽極体１０２および陽極基板１０４を互いに付着させることができる。さらに、バルブ金属の薄い層または膜が焼結の後に施される場合は、薄い膜または層を施した後に追加の焼結ステップが行われてもよい。そのようなＰＶＤまたはＣＶＤの層を施すことによって、陽極体１０２と陽極基板１０４の上面１２２との間の気密封止の形成を容易に行うことができ、陽極基板１０４を液体に対して不浸透性にすることができる。
図１に示すように、本発明の固体電解コンデンサの陽極構成要素の多孔質陽極体１０２および陽極基板１０４は両方とも、矩形ペレットの形状である。しかしながら、矩形形状を有することに加えて、陽極体および陽極基板は、円筒状、円形、正方形、または任意の他の適切な幾何学形状を有することができる。さらに、陽極体は、表面積対容積比を増加させ、ＥＳＲを最小化しコンデンサの周波数応答を拡大するために、１つまたは複数のしわ、溝、くぼみ、または刻み目を含んでいてもよいという点で「溝が彫られて」いてもよい。そのような「溝が彫られた」陽極体については、例えば、Ｗｅｂｂｅｒらによる米国特許第６，１９１，９３６号、Ｍａｅｄａらによる米国特許第５，９４９，６３９号、およびＢｏｕｒｇａｕｌｔらによる米国特許第３，３４５，５４５号、ならびにＨａｈｎらによる米国特許出願公開第２００５／０２７０７２５号に記載され、それらの特許すべては、その全体がすべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
陽極体１０２または陽極基板１０４の特定の形状には無関係に、陽極体１０２および陽極基板１０４の高さまたは厚さは、結果として得られる固体電解コンデンサ１００が、例えば、プリント回路板における埋込み受動部品またはマイクロチップとして、その使用が容易となるように、低い高さプロファイルを有することができるように最小化され得る。例えば、陽極体１０２および陽極基板１０４を含む全体的な陽極構成要素は、ｘ方向に、約１００μｍ〜約６００μｍの、例えば、約１２５μｍ〜約５００μｍの、例えば、約１５０μｍ〜約４００μｍの範囲にある高さまたは厚さＴ1を有することができる。一方で、陽極基板１０４は、ｘ方向に、約１０μｍ〜約１００μｍの、例えば、約２０μｍ〜約８０μｍの、例えば、約２５μｍ〜約７５μｍの範囲にある厚さＴ2を有することができる。さらに、陽極体１０２は、ｘ方向に、約９０μｍ〜約５００μｍの、例えば、約１００μｍ〜約４２０μｍの、例えば、約１２５μｍ〜約３２５μｍの範囲にある厚さＴ3を有することができる。
さらに、陽極体１０２および陽極基板１０４を含む全体的な陽極構成要素は、ｙ方向に、約１ｍｍ〜約５ｍｍの、例えば、約１．２ｍｍ〜約４ｍｍの、例えば、約１．４ｍｍ〜約３ｍｍの範囲にある幅Ｗ1を有することができる。一方で、陽極基板１０４は、ｙ方向に、約０．８ｍｍ〜約４．８ｍｍの、例えば、約１ｍｍ〜約３．８ｍｍの、例えば、約１．２ｍｍ〜約２．８ｍｍの範囲にある幅Ｗ2を有することができる。加えて、陽極基板１０４の上面１２２の露出部分１３４および１３６（すなわち、陽極体１０２に接していない部分）は、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの、例えば、約０．１ｍｍ〜約０．８ｍｍの、例えば、約０．２ｍｍ〜約０．６ｍｍの範囲にある厚さＷ3を有することができる。
ＩＩ．誘電体
一旦焼結すると同時に陽極体を陽極基板に付着させると、結果として得られる陽極構成要素は、陽極体の表面におよび／または陽極体全体の内部に、ならびに陽極基板の表面の少なくとも一部に誘電体が形成されるように陽極酸化されてもよいが、陽極基板が、気密性があり液体に対して不浸透性であるため、陽極酸化中に利用される液体電解質は、陽極基板に侵入することができず、それによって陽極基板に関しては内部誘電体が存在しないことを理解されたい。その結果、誘電体の薄い層のみが陽極基板の露出表面に形成される。
図１には示されていないが、陽極酸化の後、陽極体１０２内部の表面に、例えば、陽極体１０２の多孔質構造の内側に誘電体が形成されることを理解されたい。さらに、誘電体層１０６は、陽極体１０２および陽極基板１０４の外面に形成される。例えば、図１に示すように、誘電体層１０６は、陽極体１０２の上面１１４、第１の側面１１８、および第２の側面１２０に、ならび陽極基板１０４の第１の側面１２６、第２の側面１２８、および上面１１６のうち陽極体１０２と接触していない部分１３４および１３６に形成されてもよい。加えて、一部の実施形態では、誘電体層１０６は、陽極基板１０４の第１の側面１２６および第２の側面１２８に形成されてもよい。さらに、一部の実施形態では、陽極基板１０４の下面１２４の一部１４２および１４４も、陽極と陰極との電気的絶縁を支援するために、下面１２４が誘電体層１０６を含むように陽極酸化されてもよい。しかしながら、陽極基板１０４と陽極端子１３０との間で電気的接触を行うことができるように、陽極基板１０４の下面１２４の少なくとも一部は、誘電体層１０６があってはならない。例えば、図１に示すように、陽極端子１３０が陽極基板１０４の下面１２４に接続された後、陽極基板１０４の下面１２４の一部１４２および１４４に存在する誘電体層１０６と、陽極端子１３０の対向する端部１３８および１４０との間にギャップＷ4が存在し、ここで下面１２４はギャップＷ4に誘電体層１０６がないように、ギャップがｙ方向に少なくとも約２．５μｍの幅広がっている。誘電体層１０６が位置する正確な表面には無関係に、誘電体層１０６は、約１μｍ〜約５μｍの、一部の実施形態では例えば、約１μｍ〜約２μｍの厚さを有することができ、誘電体層１０６は、結果として得られるコンデンサを物理的に保護するための被膜を提供することができることも理解されたい。
上述したように、誘電体は、陽極酸化によって形成される。陽極酸化は、陽極構成要素を酸化して比較的高誘電率を有する材料を形成する電気化学的プロセスである。例えば、本発明のタンタル陽極体およびタンタル陽極基板は、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）に陽極処理されてもよい。典型的には、陽極酸化は、初めに陽極体および陽極基板に電解質を施すことによって、例えば、陽極体および陽極基板を電解質に漬けることによって行われる。電解質は、一般に、溶液（例えば、酸またはアルカリ）、分散液、溶解物などの液体の形態である。溶媒は、一般に、例えば、水（例えば、脱イオン水）、エーテル（例えば、ジエチルエーテルおよびテトラヒドロフラン）、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロピルアルコールおよびブタノール）、トリグリセリド、ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトン）、エステル（例えば、エチルアセテート、ブチルアセテート、ジエチレングリコールエーテルアセテートおよびメトキシプロピルアセテート）、アミド（例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルカプリル／カプリン、脂肪酸アミドおよびＮ−アルキルピロリドン）、ニトリル（例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリルおよびベンゾニトリル）、スルホキシドまたはスルホン（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）およびスルホラン）、などの電解質において用いられる。溶媒は、電解質の約５０質量％〜約９９．９質量％を、一部の実施形態では約７５質量％〜約９９質量％を、および一部の実施形態では約８０質量％〜約９５質量％を構成してもよい。必ずしも必須ではないが、所望の酸化物の実現を支援するのに水性溶媒（例えば、水）の使用がしばしば望まれる。実際、水は、電解質において使用される溶媒（複数可）の約５０質量％以上を、一部の実施形態では約７０質量％以上を、一部の実施形態では約９０質量％〜１００質量％を構成することができる。
電解質は、イオン伝導性があり、任意の適切な範囲のイオン伝導率を有する。例示的な電解質には、金属塩、アルカリ塩、グリコールと混合されたアルカリ塩、有機溶媒と混合された酸、またはエチレングリコールなどのグリコールと混合されたリン酸が含まれてもよい。電解質のイオン伝導率を向上させるために、イオンを形成するために溶媒中で分離することができる化合物が用いられてもよい。この目的に適したイオン化合物には、例えば、硝酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸、ボロン酸などの酸、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マロン酸、コハク酸、サリチル酸、スルホサリチル酸、アジピン酸、マレイン酸、リンゴ酸、オレイン酸、没食子酸、酒石酸、クエン酸、ギ酸、酢酸、グリコール酸、シュウ酸、プロピオン酸、フタル酸、イソフタル酸、グルタル酸、グルコン酸、乳酸、アスパラギン酸、グルタミニン酸、イタコン酸、トリフルオロ酢酸、バルビツル酸、ケイ皮酸、安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸、アミノ安息香酸などのカルボン酸を含む有機酸、例えば、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ナフタリン二スルホン酸、ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ドデシルスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸などのスルホン酸、例えば、ポリ（アクリル）またはポリ（メタクリル）酸およびそれらの共重合体（例えば、マレイン酸アクリル、スルホン酸アクリル、およびスチレンアクリル共重合体）、カラゲナン酸、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸などのポリマー酸などが含まれてもよい。イオン化合物の濃度は、所望のイオン伝導率を達成するように選択される。例えば、酸（例えば、リン酸）は、電解質の約０．０１質量％〜約５質量％を、一部の実施形態では約０．０５質量％〜約０．８質量％を、一部の実施形態では約０．１質量％〜約０．５質量％を構成してもよい。所望の場合、イオン化合物の混合物も電解質において用いられてもよい。
陽極酸化中は、電流が電解質を通過して誘電体層を形成し、陽極基板を介してコンデンサの陽極構成要素に対する陽極の電気的接触が行われる。プロトン性陽極酸化電解質が利用される場合、陽極酸化プロセスの速度制限の性質により、陽極酸化電圧を制御することによって誘導体の厚さを管理することができる。例えば、陽極酸化電源は、必要な電圧に達するまで、初めは定電流で構成されてもよく、その後、定電圧制御モードに切り替えられ、電解質を通過する電流が定電流制御モードにおいて達成された初期電流の数分に一の値に達するまで必要な電圧を維持することができる。誘導体の厚さ制御も定電圧制御モードで固定のソーク時間によって達成することができる。パルスまたはステップ定電圧法などの他の公知の方法も用いることができる。陽極酸化電圧は、典型的には、約４Ｖ〜約２５０Ｖの、例えば、約５Ｖ〜約２００Ｖの、例えば、約９Ｖ〜約１００Ｖの範囲にある。陽極酸化中に、電解質は、例えば、約３０℃〜約２００℃の、一部の実施形態では約４０℃〜約１５０℃の、例えば、一部の実施形態では約５０℃〜約１００℃の高温に維持されてもよい。また、陽極酸化は、周囲温度以下で行われてもよい。上で論じたように、結果として得られる誘電体層は、多孔質陽極体構造の内側の表面を含む陽極体の表面に形成される。また、誘電体層は、陽極基板の選択された表面に形成されてもよいが、陽極基板の気密性および不浸透性によって誘電体が陽極基板の内側に侵入するのを防止する。誘導体の形成の速度は、一部は温度によって支配されることがあり、一般に温度が低くなるほど形成時間がより長くなる。
ＩＩＩ．陰極
図１を再び参照すると、陽極酸化の後に、誘電体層１０６を含む陽極体１０２、ならびに任意選択で誘電体層１０６を含む陽極基板１２４の一部１３４および１３６は、例えば、二酸化マンガン、導電性ポリマー、またはそれらの組合せなどの固体電解質を含む陰極層１０８を形成するためのステップを経てもよい。しかしながら、誘電体層１０６がない陽極基板１０４の部分には、コンデンサの陽極構成要素と陰極構成要素との間の電気的絶縁を維持するために陰極層１０８もまたあってはならないことに留意されたい。言いかえれば、陰極１０８は、誘電体層１０６も存在するところにのみ存在し、陽極基板１０４の一部の表面は、誘電体層１０６を含むが、陰極層１０８がない。例えば、図１では、下面１２４ならびに側面１２６および１２８は固体電解質１０８がなく、陽極基板１０４の上面１２２の一部分１３４および１３６の一部のみが陰極層１０８を含む。上で論じたように、陰極層１０８の、ある表面への堆積の防止は、陰極層の堆積中に物理的なマスキングをすることによって、または堆積後に材料を除去することによって達成されてもよい。
固体電解質が二酸化マンガンを含む場合、二酸化マンガン固体電解質は、例えば、亜マンガン酸硝酸塩（Ｍｎ（ＮＯ3）2）の熱分解によって形成されてもよい。そのような技法は、例えば、Ｓｔｕｒｍｅｒらによる米国特許第４，９４５，４５２号に記載され、この特許は、すべての目的のために参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。あるいは、または二酸化マンガン固体電解質の形成に関連して、１つまたは複数のポリヘテロサイクル（例えば、ポリピロール；ポリチオフェン、（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）、ポリアニリン）、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリフェノレート、およびそれらの誘導体を含む導電性ポリマー被膜が用いられてもよい。さらに、所望の場合、導電性ポリマー被膜も複数の導電性ポリマー層から形成されてもよい。例えば、一実施形態では、導電性ポリマー陰極は、ＰＥＤＴから形成された１つの層、およびポリピロールから形成された別の層を含んでもよい。陽極体上に導電性ポリマー被膜を施すために、様々な方法が利用されてもよい。例えば、従来の技法、例えば、電解重合、スクリーン印刷、浸漬、電気泳動被覆、および吹付けなどが導電性ポリマー被膜を形成するために使用されてもよい。一実施形態において、例えば、導電性ポリマー（例えば、３，４−エチレンジオキシ−チオフェン）を形成するために使用されるモノマー（複数可）を、溶液を形成するために重合触媒と初めに混合することができる。例えば、１つの適切な重合触媒は、鉄ＩＩＩトルエンスルホン酸塩であるＣＬＥＶＩＯＳ Ｃであり、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋによって販売されている。ＣＬＥＶＩＯＳ Ｃは、ＣＬＥＶＩＯＳ Ｍに対する市販で入手可能な触媒であり、このＣＬＥＶＩＯＳ Ｍは、３，４−エチレンジオキシチオフェンであり、やはりＨ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋによって販売されているＰＥＤＴモノマーである。一旦触媒分散液が形成されると、ポリマーが陽極体の表面に形成されるように、陽極体を分散液に浸漬させることができる。あるいはまた、触媒およびモノマー（複数可）は、陽極体に別々に施されてもよい。一実施形態において、例えば、触媒は、溶媒（例えば、ブタノール）中に溶かされ、次いで、浸漬溶液として陽極体に施されてもよい。次いで、溶媒を除去するために陽極体を乾燥させることができる。その後、陽極体を、適切なモノマーを含む溶液に浸漬させてもよい。一旦モノマーが触媒を含む陽極体の表面と接触すると、モノマーは、陽極体上で化学的に重合する。上記のような技法は、Ｂｉｌｅｒによる米国特許公開第２００８／０２３２０３７号に、より詳細に記載されている可能性がある。
固体電解質陰極層を施している間に、またはその後に、固体電解質を電解によって回復させることができる。回復は、固体電解質層のそれぞれを施した後に行われてもよく、または全被膜を施した後に行われてもよい。一部の実施形態では、固体電解質は、陽極体を酢酸溶液などの電解質溶液に浸し、電流があらかじめ選択されたレベルになるまで、または所定のソーク時間が経過するまで、溶液に定電圧を印加することによって回復させることができる。所望の場合、そのような回復は、複数のステップで達成されてもよい。次いで、上記の層の一部またはすべてを施した後、誘電体層を含む陽極構成要素および陰極は、様々な副生成物、過剰な触媒などを除去するために、所望の場合は、洗浄されてもよい。さらに、一部の事例では、上記の浸漬作業の一部またはすべての後に、乾燥が利用されてもよい。例えば、陽極体の細孔を開き、それにより後の浸漬ステップ中に液体を受け取ることができるように、触媒を施した後におよび／または構成要素を洗浄した後に乾燥が望まれる場合がある。
ＩＶ．端子
図１を参照すると、本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子の陽極基板１０４が電気的に接続される陽極端子１３０、およびコンデンサ素子の陰極１０８が電気的に接続される陰極端子１３２も含むことができる。図示するように、陽極端子１３０および陰極端子１３２は、平坦で、陽極基板１０４および陰極１０８に直接接続されており、平坦な構成および電気的直接接続は両方とも、結果として得られるコンデンサの容積効率を改善する。さらに、陽極基板１０４と陽極端子１３０との間の直接接続によって、陽極リード線の必要がなくなる。さらに、陽極端子および陰極端子のｘ方向の厚さＴ4は、結果として得られるコンデンサの容積効率を改善するためにコンデンサの高さプロファイルまたは厚さを最小化するように制御されてもよい。例えば、端子の厚さは、約１０ｎｍ〜約２５０ｎｍの、例えば、約２５ｎｍ〜約２００ｎｍの、例えば、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲にあってもよい。
端子を形成するために導電性金属（例えば、金、銅、ニッケル、銀、ニッケル、亜鉛、錫、パラジウム、鉛、銅、アルミニウム、モリブデン、チタン、鉄、ジルコニウム、マグネシウム、タングステン、およびそれらの合金）など任意の導電性材料を用いることができる。しかしながら、特定の一実施形態では、導電性金属は、金、パラジウム、または白金などの耐酸化性の金属である場合がある。さらなる実施形態では、陽極端子および陰極端子が形成される導電性材料は、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）などの薄層堆積技法、または任意の他の適切な技法によって施されてもよい。ＰＶＤおよびＣＶＤは、陽極基板および陰極上にナノメートルスケールを有する薄い金属層の堆積を容易に行うことができ、それによって高さプロファイルまたは厚さをさらに制限し、本発明の固体電解コンデンサの容積効率を向上させることができる。また、耐酸化性金属から形成される場合、薄い金属層を固体電解質と直接接触するように施すことができ、典型的には酸化を防ぐために施されるような、固体電解質と陰極端子との間の炭素層または任意の他のバリア層を施す必要がなく、そのような層がなくなることによって、結果として得られる固体電解コンデンサの厚さまたは高さプロファイルが低減し、容積効率がさらに向上することが理解されるはずである。
さらに別の実施形態では、端子は、例えば、接着結合などの当技術分野で知られている任意の技法を使用して陽極基板および陰極に接続させることができる金属の板または層の形態であってもよい。一実施形態において、例えば、初めに陽極および／または陰極端子の表面に導電性接着剤が施されてもよい。導電性接着剤は、例えば、樹脂組成物が含まれた導電性金属粒子を含むことができる。金属粒子は、金、銀、銅、白金、ニッケル、亜鉛、ビスマスなどであってもよい。樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）、硬化剤（例えば、酸無水物）、およびカップリング剤（例えば、シランカップリング剤）を含んでもよい。適切な導電性接着剤は、Ｏｓａｋｏらによる米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号に記載されている可能性があり、この特許は、すべての目的のために参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
さらに別の実施形態では、端子は、上記のようなＰＶＤまたはＣＶＤの酸素バリア層を含むことができ、この酸素バリア層上に別の金属の層または板が配置される。例えば、酸素バリア層は、金であってもよく、別の金属層は、銀、チタンなどであってもよい。
Ｖ．追加の任意選択の構成要素
さらに、必須ではないが、特に、耐酸化性金属が陽極端子１３０および陰極端子１３２に対して利用される場合、固体電解質には、任意選択で炭素層（例えば、グラファイト）、銀層、またはそれらの組合せが施されてもよい。銀被膜は、例えば、はんだ付け可能な導体、接触層、および／またはコンデンサのための集電体として働くことができ、一方炭素被膜は、銀被膜が、任意選択の銀被膜および／または端子を有する固体電解質と接触するのを制限することができ、それによって、固体電解質（例えば、二酸化マンガン）による銀被膜の酸化の危険性を減らすことができる。そのような被膜は、固体電解質の一部またはすべてをカバーすることができる。
加えて、必須ではないが、本発明の固体電解コンデンサは、多孔質陽極体１０２を取り囲んで、その側面１１８および１２０、ならびにその前面および裏面（図示せず）に施すことができる絶縁樹脂１１０を含むこともでき、ここで絶縁樹脂１１０は、図１に示すようにｙ方向に陽極基板１０４の露出部分１３４および１３６を越えては延在しない。一方で、樹脂は、ｘ方向に陽極体１０２の上面１１４の上に、または陽極基板１０４の下面１２４の下には配置されていない。樹脂組成物は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含んでもよい。しかしながら、固体電解コンデンサは、例えば、絶縁樹脂が多孔質陽極体１０２のまわりに配置されることなくプリント回路板に埋め込まれてもよいことも理解されたい。代わりに、絶縁樹脂は、埋め込まれたコンデンサが適切に配置された後、回路板と埋め込まれたコンデンサとの間の空間を充填するように加えられてもよく、またはコンデンサが埋め込まれるプリント回路板は、コンデンサを挿入することができる凹部を有する絶縁樹脂を含んでもよい。いずれの場合も、陽極体１０２および陽極基板１０４の特定の設計は、利用することができる絶縁樹脂１１０の量を制限し、それによって、コンデンサの容積効率をさらに向上させる。
ＶＩ．応用
本発明の一実施形態において、図１の固体電解コンデンサは、プリント回路板などの薄い電子部品の埋込み構成要素として使用することができる。別の実施形態では、コンデンサは、約１０Ｖの電圧定格で約１０μＦの静電容量定格を有することができる。その小さな設置面積により、そのようなコンデンサは、例えば、植え込み可能医療機器で使用することができる。コンデンサは、プリント回路板構造に埋め込むことができる、当業者によって知られているシリコンベース集積化受動素子と同様の寸法を有することができる。そのため、固体電解コンデンサは、ｘ方向に、約１００μｍ〜約６００μｍの、例えば、約１２５μｍ〜約５００μｍの、例えば、約１５０μｍ〜約４００μｍの厚さを有することができる。
ここで図３〜図５を参照すると、図１の固体電解コンデンサを複数組み込むことができるいくつかのモジュールが示されている。そのようなモジュールは、埋め込むために、密閉されていても、または密閉されていないままであってもよい。モジュールは、同一または異なる静電容量および電圧定格を有することができる図１の２つ以上の固体電解コンデンサを含むことができる。そのようなモジュールは、電圧定格もしくは静電容量の増加、等価直列抵抗（ＥＳＲ：ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の低減を実現でき、無極性、またはそれらの組合せを可能にする。モジュールの特定の配列に応じて、１００Ｖをはるかに超える電圧定格を実現することができる。
特に、図３は、直列に配列された５つの陽極体１０２（ａ）〜１０２（ｅ）、５つの陽極基板１０４（ａ）〜１０４（ｅ）、５つの陽極端子１３０（ａ）〜１３０（ｅ）、および５つの陰極端子１３２（ａ）〜１３２（ｅ）を含むモジュール２００を示す。１０μＦ、１０Ｖのコンデンサをベースとする場合、モジュール２００は、１０μＦの静電容量および５０Ｖの電圧定格を有することができる。
さらに、図４は、並列に配列された２つの陽極体１０２（ａ）および１０２（ｂ）、ならびに２つの陽極基板１０４（ａ）および１０４（ｂ）を含むモジュール３００を示す。モジュールは、陽極端子１３０（ａ）および１３０（ｂ）、ならびに陰極端子１３２も含む。１０μＦ、１０Ｖのコンデンサをベースとする場合、モジュール３００は、２０μＦの静電容量および１０Ｖの電圧定格を有することができる。図示されていないが、４０μＦの静電容量および１０Ｖの電圧定格を有するモジュールを実現するために、２つのコンデンサの代わりに、４つのコンデンサが、２つのコンデンサブロックを２つ並列にして配列されてもよい。
一方、図５は、２つの陽極体１０２（ａ）および１０２（ｂ）ならびに２つの陽極基板１０４（ａ）および１０４（ｂ）が、陽極端子１３２（ａ）および陰極端子１３２（ｂ）が図示するように接触するように配列された、無極性構成を有するモジュール４００を示す。１０μＦ、１０Ｖのコンデンサをベースとする場合、モジュール４００は、５μＦの静電容量および１０Ｖの電圧定格を有することができる。
本発明により形成されたコンデンサおよびモジュールは、同等レベルのリーク電流および誘電正接を維持しながら、静電容量の増加を有利に実現し、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を有利に低減することができる。
本発明のこれらおよび他の変更形態ならびに変形形態は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、当業者によって実施されてもよい。加えて、様々な実施形態の態様は、全体が、または一部分が両方とも入れ替えられてもよいことを理解されたい。さらに、当業者は、前述の説明が単に例としてであって、添付されたような特許請求の範囲にさらに記載される本発明を限定することは意図されていないことを認識するであろう。

Claims (27)

  1. 焼結多孔質陽極体と、
    前記焼結多孔質陽極体が焼結陽極基板の平坦面上に配置される焼結陽極基板であって、前記焼結多孔質陽極体および焼結陽極基板がバルブ金属組成の粉末から形成され、さらに焼結陽極基板が液体に対して不浸透性である、焼結陽極基板と、
    前記焼結多孔質陽極体の少なくとも一部および前記焼結陽極基板の少なくとも一部の上に重なる誘電体であって、さらに、前記焼結多孔質陽極体の少なくとも一部の内部に形成される誘電体と、
    前記焼結多孔質陽極体の上に重なる前記誘電体の少なくとも一部の上に重なる陰極であって、固体電解質を含む陰極と、
    前記焼結陽極基板に電気的に接続された陽極端子と、
    前記固体電解質に電気的に接続された陰極端子と、
    を備える固体電解コンデンサ。
  2. 前記バルブ金属組成の前記粉末が約１０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ〜約５００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの範囲にある比電荷を有し、前記粉末がタンタル、ニオブ、アルミニウム、ハフニウム、チタン、それらの導電性酸化物、またはそれらの導電性窒化物を含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  3. 前記焼結陽極基板が前記焼結多孔質陽極体の目標密度よりも大きい目標密度を有する、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
  4. 前記焼結多孔質陽極体の前記目標密度に対する前記焼結陽極基板の前記目標密度の比が約１．２５〜約５である、請求項３に記載の固体電解コンデンサ。
  5. 前記焼結陽極基板の外面にバルブ金属の膜が配置される、請求項１から４までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  6. 前記焼結陽極基板が気密性である、請求項１から５までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  7. 前記焼結陽極基板が約１０μｍ〜約１００μｍの範囲にある厚さを有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  8. 前記固体電解質が二酸化マンガン、導電性ポリマー、またはそれらの組合せを含む、請求項１から７までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  9. 前記陽極端子が前記焼結陽極基板の下面の一部に接続され、前記焼結陽極基板の前記下面の前記一部が前記誘電体と接触していない、請求項１から８までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  10. 前記固体電解コンデンサが約１００μｍ〜約６００μｍの厚さを有する、請求項１から９までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  11. 前記陽極端子および前記陰極端子がそれぞれ約１０ｎｍ〜約２５０ｎｍの範囲にある厚さを有する、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  12. 前記陽極端子および前記陰極端子がそれぞれ耐酸化性金属を備え、前記固体電解コンデンサは前記固体電解質と前記陰極端子の間にカーボン層がない、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  13. 前記耐酸化性金属が金である、請求項１２に記載の固体電解コンデンサ。
  14. 前記陽極端子が平坦であり前記焼結陽極基板と直接接触しており、さらに前記陰極端子が平坦であり前記固体電解質と直接接触している、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  15. 少なくとも１つの電気絶縁材料をさらに含み、前記電気絶縁材料が前記焼結多孔質陽極体の一部を取り囲み、前記焼結陽極基板の一部の上に配置され、前記焼結多孔質陽極体と接触していない、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  16. 前記コンデンサは陽極リード線がない、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
  17. 請求項１から１６までのいずれか１項に記載の固体電解コンデンサを複数備えるモジュール。
  18. 前記複数の固体電解コンデンサが直列に、並列に、または無極性構成で配列されている、請求項１７に記載のモジュール。
  19. 多孔質陽極体および陽極基板を形成するステップであって、前記多孔質陽極体および前記陽極基板がバルブ金属組成の粉末から形成され、前記多孔質陽極体が前記陽極基板の平坦面上に配置され、さらに前記陽極基板が液体に対して不浸透性である、ステップと、
    前記多孔質陽極体および前記陽極基板を焼結するステップと、
    前記焼結多孔質陽極体および前記焼結陽極基板の少なくとも一部を陽極酸化し、前記焼結多孔質陽極体の少なくとも一部および前記焼結陽極基板の少なくとも一部の上に重なる誘電体を形成するステップであって、さらに前記誘電体が前記焼結多孔質陽極体の少なくとも一部の内部に形成されるステップと、
    前記陽極酸化された焼結多孔質陽極体の少なくとも一部に固体電解質を施すステップと、
    前記焼結陽極基板を陽極端子に電気的に接続するステップと、
    前記固体電解質を陰極端子に電気的に接続するステップと、
    を含む、固体電解コンデンサを形成するための方法。
  20. 前記焼結陽極基板が前記焼結多孔質陽極体の目標密度よりも大きい目標密度を有する、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記焼結多孔質陽極体の前記目標密度に対する前記焼結陽極基板の前記目標密度の比が約１．０５〜約５である、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記焼結陽極基板の外面にバルブ金属の膜が配置される、請求項１９から２１までのいずれか１項に記載の方法。
  23. 前記焼結陽極基板が気密性である、請求項１９から２２までのいずれか１項に記載の方法。
  24. 前記焼結陽極基板が約１０μｍ〜約１００μｍの範囲にある厚さを有し、前記固体電解コンデンサが約１００μｍ〜約６００μｍの厚さを有する、請求項１９から２３までのいずれか１項に記載の方法。
  25. 前記陽極端子が平坦であり前記焼結陽極基板と直接接触しており、さらに前記陰極端子が平坦であり前記固体電解質と直接接触している、請求項１９から２４までのいずれか１項に記載の方法。
  26. 前記陽極端子および前記陰極端子が耐酸化性金属から形成され、物理的気相堆積または化学気相堆積によって施される、請求項１９から２５までのいずれか１項に記載の方法。
  27. 前記耐酸化性金属が金である、請求項２６に記載の方法。
JP2016057342A 2015-03-23 2016-03-22 タンタル埋め込みマイクロチップ Pending JP2016181692A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/664,957 US9966196B2 (en) 2015-03-23 2015-03-23 Tantalum embedded microchip
US14/664,957 2015-03-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016181692A true JP2016181692A (ja) 2016-10-13

Family

ID=56890362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016057342A Pending JP2016181692A (ja) 2015-03-23 2016-03-22 タンタル埋め込みマイクロチップ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9966196B2 (ja)
JP (1) JP2016181692A (ja)
CN (1) CN105990026B (ja)
DE (1) DE102016204380A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018092722A1 (ja) * 2016-11-16 2018-05-24 株式会社村田製作所 コンデンサ及びコンデンサの実装構造

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11257629B2 (en) 2018-02-12 2022-02-22 KYOCERA AVX Components Corporation Solid electrolytic capacitor for a tantalum embedded microchip
US20190287730A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 Kemet Electronics Corporation Method to Reduce Anode Lead Wire Embrittlement in Capacitors
US20200154567A1 (en) * 2018-11-13 2020-05-14 Medtronic, Inc. Electrical component and method of forming same
US11222754B2 (en) 2018-11-19 2022-01-11 KYOCERA AVX Components Corporation Solid electrolytic capacitor for a tantalum embedded microchip
US11756741B2 (en) * 2020-07-30 2023-09-12 Medtronic, Inc. Electrical component and method of forming same
US11631549B2 (en) * 2020-07-30 2023-04-18 Medtronic, Inc. Electrical component and method of forming same

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3345545A (en) 1964-11-27 1967-10-03 Johnson Matthey & Mallory Ltd Solid electrolytic capacitor having minimum anode impedance
US4945452A (en) 1989-11-30 1990-07-31 Avx Corporation Tantalum capacitor and method of making same
US5357399A (en) 1992-09-25 1994-10-18 Avx Corporation Mass production method for the manufacture of surface mount solid state capacitor and resulting capacitor
JP3863232B2 (ja) 1996-09-27 2006-12-27 ローム株式会社 固体電解コンデンサに使用するコンデンサ素子の構造及びコンデンサ素子におけるチップ体の固め成形方法
GB9700566D0 (en) 1997-01-13 1997-03-05 Avx Ltd Binder removal
GB9824442D0 (en) 1998-11-06 1999-01-06 Avx Ltd Manufacture of solid state capacitors
US6191936B1 (en) 1999-04-12 2001-02-20 Vishay Sprague, Inc. Capacitor having textured pellet and method for making same
EP1045410B1 (en) * 1999-04-16 2007-01-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Anodic electrode for electrolytic capacitor and process of producing the same
GB9916048D0 (en) 1999-07-08 1999-09-08 Avx Ltd Solid state capacitors and methods of manufacturing them
WO2001008178A1 (en) 1999-07-08 2001-02-01 Avx Limited Solid state capacitors and methods of manufacturing them
GB9918852D0 (en) 1999-08-10 1999-10-13 Avx Ltd Manufacture of solid state capacitors
GB9922091D0 (en) 1999-09-17 1999-11-17 Avx Ltd Manufacture of solid state capacitors
GB9926975D0 (en) 1999-11-15 2000-01-12 Avx Ltd Solid state capacitors and methods of manufacturing them
GB0112674D0 (en) 2001-05-24 2001-07-18 Avx Ltd Manufacture of solid state electronic components
US6669767B2 (en) 2002-03-08 2003-12-30 Eastman Kodak Company Ink jet printing process
US7116548B2 (en) 2004-04-23 2006-10-03 Kemet Electronics Corporation Fluted anode with minimal density gradients and capacitor comprising same
CN1737072B (zh) 2004-08-18 2011-06-08 播磨化成株式会社 导电粘合剂及使用该导电粘合剂制造物件的方法
US20080030922A1 (en) * 2004-09-27 2008-02-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Multi-Layer Capacitor and Mold Capacitor
US7468882B2 (en) * 2006-04-28 2008-12-23 Avx Corporation Solid electrolytic capacitor assembly
US7745281B2 (en) 2007-03-07 2010-06-29 Kemet Electronics Corporation Thin solid electrolytic capacitor embeddable in a substrate
US7515396B2 (en) 2007-03-21 2009-04-07 Avx Corporation Solid electrolytic capacitor containing a conductive polymer
US8218292B2 (en) * 2009-07-31 2012-07-10 Avx Corporation Dry powder stencil printing of solid electrolytic capacitor components

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018092722A1 (ja) * 2016-11-16 2018-05-24 株式会社村田製作所 コンデンサ及びコンデンサの実装構造
US10535473B2 (en) 2016-11-16 2020-01-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Capacitor and capacitor mounting configuration

Also Published As

Publication number Publication date
CN105990026B (zh) 2019-08-20
US9966196B2 (en) 2018-05-08
DE102016204380A1 (de) 2016-09-29
US20160284476A1 (en) 2016-09-29
CN105990026A (zh) 2016-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5587047B2 (ja) フェースダウン端子を有する固体電解コンデンサ
JP2016181692A (ja) タンタル埋め込みマイクロチップ
JP5500830B2 (ja) 有機金属化合物で処理された電解コンデンサアノード
EP1898433B1 (en) Solid electrolytic capacitor and production method thereof
US8199461B2 (en) Refractory metal paste for solid electrolytic capacitors
JP2010093255A (ja) 粗いアグロメレートと微細アグロメレートとを含む粉末から形成されるコンデンサ陽極
JP2015119183A (ja) ナノコンポジットを含む安定な固体電解コンデンサ
CN102592843A (zh) 用于湿式电解电容器的平板式阳极
US8199462B2 (en) Solid electrolytic capacitor for embedding into a circuit board
JP5767455B2 (ja) 陥凹リードフレームチャンネルを用いる電解コンデンサアセンブリ及び方法
JP2009505412A (ja) ポリマーベースの固体コンデンサおよびその製造方法
US9916935B2 (en) Solid electrolytic capacitor with increased volumetric efficiency
JP2022512163A (ja) 固有導電性ポリマーを含む固体電解キャパシタ
JP2010278447A (ja) 高融点金属ペーストで接続された各構成要素を収容する電解コンデンサ用のアノード
JP2009177174A (ja) 電解コンデンサに使用するために有機酸でエッチングされた焼結アノードペレット
JP4655689B2 (ja) 固体電解コンデンサ及びその用途
KR20120010176A (ko) 다수의 캐소드 종단들을 구비하는 고체 전해질 캐패시터 어셈블리
US11257629B2 (en) Solid electrolytic capacitor for a tantalum embedded microchip
US9545008B1 (en) Solid electrolytic capacitor for embedding into a circuit board
US8882857B2 (en) Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing the same
US11222754B2 (en) Solid electrolytic capacitor for a tantalum embedded microchip
CN113228211B (zh) 电解电容器及其制造方法
EP1909298B1 (en) Method for producing solid electrolytic capacitor
JP2008288310A (ja) 固体電解コンデンサの製造方法