JP5956939B2 - 複数の焼結結合アノードリードワイヤを含む固体電解コンデンサ - Google Patents

複数の焼結結合アノードリードワイヤを含む固体電解コンデンサ Download PDF

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Description

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主に寄与しており、そのような回路の極端な環境での適用を可能にしている。典型的な固体電解コンデンサは、多孔質アノード本体を含み、リードワイヤがアノード本体を超えて延び、コンデンサのアノード終端に接続される。アノードは、最初にタンタル粉末をペレットにプレスし、次に、焼結して個々の粉末粒子の間に溶融接続を引き起こすことによって形成することができる。多くの従来の固体電解コンデンサに伴う１つの問題は、アノード終端からアノード本体に取り付け又は埋め込まれたリードワイヤへの電流フローに対する抵抗が存在することであり、これは、完成デバイスの等価直列抵抗（ＥＳＲ）の一因になる。アノードの本体内の抵抗は、これも完成デバイスのＥＳＲの一因になる並列抵抗を引き起こす。電流は、アノード本体に出るリードワイヤの点からアノード本体の全ての点に最小抵抗の経路を通じて伝わる。電流は、リードワイヤからアノード本体内にリードワイヤとアノード本体の粒子との間の接触点を通過する必要がある。電流は、次に、多孔質アノード本体を経由し、焼結粒子の小頸状部を通じて伝わらなければならない。
リードワイヤの直径を太くすれば、ワイヤそれ自体及びワイヤとアノード本体の間の抵抗は低下する。残念なことに、ワイヤ直径を太くすれば、そうでなければキャパシタンスに寄与するであろう多孔質アノード本体材料を置換することによってキャパシタンスも低下する。この問題を解決するための試行において、多孔質本体からの経路長が少なくとも１つのアノードリードワイヤにより接近するという理論に基づいて、複数のリードワイヤを使用する試みが行われた。例えば、Ｓｔｔｅｒｆｉｅｌｄ，Ｊｒ他に付与された米国特許第７，１１６，５４８号明細書及びＰｏｓｔａｇｅ他に付与された米国特許出願公開第２００５／０２３７６９８号明細書は、マルチワイヤコンデンサの様々な異なる構成を各々説明している。しかし残念なことに、これらの解決手段は、超低ＥＳＲのレベルを得るのにはまだ完全に満足することができるものではない。これは、高比電荷（「ＣＶ」）粉末を用いるコンデンサでとりわけ明らかである。すなわち、そのような粉末は、焼結中に埋め込みリードワイヤから離れて収縮し、リードワイヤから分離しやすく、これは、ワイヤがアノード本体の粒子に結合する程度を低下させ、ＥＳＲを増大させる場合がある。不十分な結合の合計の面積が増大するので、複数のアノードワイヤが用いられている時にこの問題は実際には悪化する。
米国特許第７，１１６，５４８号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２３７６９８号明細書 米国特許第６，１９１，９３６号明細書 米国特許第５，９４６，６３９号明細書 米国特許第３，３４５，５４５号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２７０７２５号明細書 米国特許第６，３２２，９１２号明細書 米国特許第６，３９１，２７５号明細書 米国特許第６，４１６，７３０号明細書 米国特許第６，５２７，９３７号明細書 米国特許第６，５７６，０９９号明細書 米国特許第６，５９２，７４０号明細書 米国特許第６，６３９，７８７号明細書 米国特許第７，２２０，３９７号明細書 米国特許出願公開第２００５／００１９５８１号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１０３６３８号明細書 米国特許出願公開第２００５／００１３７６５号明細書 米国特許第６，１９７，２５２号明細書 米国特許第４，９４５，４５２号明細書 米国特許第６，９８７，６６３号明細書 米国特許第５，１１１，３２７号明細書 米国特許第６，６３５，７２９号明細書 米国特許第７，５１５，３９６号明細書 米国特許第５，４５７，８６２号明細書 米国特許第５，４７３，５０３号明細書 米国特許第５，７２９，４２８号明細書 米国特許第５，８１２，３６７号明細書 米国特許第６，６７４，６３５号明細書 米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号明細書
従って、低ＥＳＲを示すことができる改良された固体電解コンデンサに対する必要性が現在存在する。
本発明の一実施形態により、コンデンサ要素を含む固体電解コンデンサを開示する。コンデンサ要素は、焼結多孔質アノード本体を含み、リードアセンブリがアノード本体内に埋め込まれ、その表面から延びている。リードアセンブリは、第２のアノードワイヤに隣接して位置決めされてそれに焼結結合された第１のアノードワイヤを含み、第１及び第２のワイヤの両方は長さ方向に延びている。誘電体が焼結多孔質アノード本体の上に重なり、固体電解質を含むカソードが誘電体層の上に重なる。
本発明の別の実施形態により、固体電解コンデンサ要素を形成する方法を開示する。本方法は、バルブ金属組成物で形成された粉末内に第１のアノードワイヤと第２のアノードワイヤとを含むリードアセンブリを埋め込む段階と、リードアセンブリの周りに粉末を圧縮する段階と、圧縮粉末とリードアセンブリとを焼結して多孔質アノード本体を形成し、第１のワイヤを第２のワイヤに焼結結合する段階と、焼結アノード本体を陽極酸化して誘電体層を形成する段階と、陽極酸化した焼結アノード本体に固体電解質を付加する段階とを含む。
本発明の他の特徴及び態様を以下により詳細に説明する。
当業者に対するその最良の方法を含む本発明の完全かつ有効な開示を添付図面への参照を含む本明細書の残りの部分でより詳細に説明する。
本明細書及び図面における参照文字の反復使用は、本発明の同じか又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。
本発明の電解コンデンサの一実施形態の斜視図である。 図１の電解コンデンサの上面図である。 図１の電解コンデンサの正面図である。 本発明の電解コンデンサの別の実施形態の上面図である。 図４の電解コンデンサの正面図である。 本発明の電解コンデンサの別の実施形態の上面図である。 図６の電解コンデンサの正面図である。
本説明は、例示的な実施形態の説明に過ぎず、本発明のより広範な態様の制限を意図しないことは当業者によって理解されるものとする。
一般的には、本発明は、焼結多孔質アノード本体を含む固体電解コンデンサ要素を含有するコンデンサに関する。アノードリードアセンブリは、アノード終端への接続のためにアノード本体に電気的に接続される。リードアセンブリは、アノード本体内に埋め込まれてそこから長さ方向に延びる第１及び第２のリードワイヤを含む。しかし、従来のコンデンサ構成とは違って、第１及び第２のワイヤは、アノード本体の焼結中に結合又は融合される（すなわち、「焼結結合される」）。この結合の本質は、金属結合、共有結合、静電結合などのような変えることができる。いずれであっても、ワイヤの焼結結合は、アノード本体内の電流フローのための経路長さと抵抗とを更に低減することができ、従って、ＥＳＲを低下させる。これは、焼結後にワイヤから離れて収縮する傾向のある高比電荷の粉末で形成されたアノード本体に対してとりわけ有用である。更に、焼結結合したワイヤは、より頑強で機械的に安定なリードアセンブリももたらすことができ、これは、得られるコンデンサの電気的機能を更に改善する。
図１−図３を参照して、アノード本体３３とリードアセンブリ１６とで形成されるアノードの１つの特定的な実施形態をここでより詳細に説明する。この特定的な実施形態において、多孔質アノード本体３３は、上面３７と、下面３９と、前面３６と、後面３８と、第１の側面３１と、第２の側面（図示せず）とを有する直方体ペレットの形状にある。直方体形状を有することに加えて、正弦形、円筒形、Ｕ字形、Ｖ字形などのような他の形状を使用することもできる。アノードは、表面対容積比を高めてＥＳＲをできるだけ低下させコンデンサの周波数応答を拡げるために、アノードが１つ又はそれよりも多くの筋、溝、凹部、又は窪みを含むことができるという点で「溝付き」とすることができる。こうした「溝付き」アノードは、例えば、Ｗｅｂｂｅｒ他に付与された米国特許第６，１９１，９３６号明細書、Ｍａｅｄａ他に付与された第５，９４６，６３９号明細書、及びＢｏｕｇａｕｌｔ他に付与された第３，３４５，５４５号明細書、並びにＨａｈｎ他に付与された米国特許出願公開第２００５／０２７０７２５号明細書に説明されており、それらの全ては、全ての目的に関するそれらの引用により全体が本明細書に組み込まれている。
アノードリードアセンブリ１６は、アノード本体３３の前面３６から長さ方向「Ｌ」に延びている。リードアセンブリ１６は、本体３３のあらゆる他の表面から延びることができることを理解すべきである。更に、アセンブリのワイヤは、多孔質本体の共通の表面から延びる必要はない。上述のように、リードアセンブリ１６は、第２のアノードワイヤ１６ｂに隣接して位置決めされてそれに焼結結合された第１のアノードワイヤ１６ａを含む。必要に応じて、３、４、又は更に多数のような２つよりも多いワイヤも用いることができる。用いられるワイヤの数に関わらず、ワイヤは、タンタル、ニオブ、ニッケル、アルミニウム、ハフニウム、チタンなど、並びにそれらの酸化物及び／又は窒化物（例えば、酸化ニオブ）のような導電材料で形成することができる。更に、用いられるワイヤの数に関わらず、アノード終端に電気的に接続されることが必要なのは１つのみである。例えば、リードアセンブリで２つのアノードワイヤが用いられる時に、１つのワイヤをアノード終端に電気的に接続することができ、それに対して他のワイヤは、リードアセンブリとアノード本体の粒子との間の結合を改善することによるなどでリードワイヤアセンブリの安定性を改善することを助けることができる犠牲ワイヤとして使用することができる。
ワイヤ１６ａ及び１６ｂは、円形、楕円形、正方形、矩形などのようなあらゆる望ましい断面形状を有することができる。同様に、ワイヤ１６ａ及び１６ｂのサイズは、一般的に、アノード本体３３の全体のサイズに基づいて変えることができる。大部分の実施形態において、長さ方向におけるリードワイヤの長さの幅（又は厚み）に対する比（「アスペクト比」）は、約２から約１５０、一部の実施形態において約５から約１００、他の実施形態において約１５から約９０の間で変化することになる。例えば、ワイヤは、約２０マイクロメートルから約１０００マイクロメートル、一部の実施形態において約５０マイクロメートルから約８００マイクロメートル、一部の実施形態において約１００マイクロメートルから約６００マイクロメートルの幅又は厚みを有することができる。同様に、全体のリードアセンブリは、約５０マイクロメートルから約２０００マイクロメートル、一部の実施形態において約１００マイクロメートルから約１５００マイクロメートル、一部の実施形態において約２００マイクロメートルから約１０００マイクロメートルの幅又は厚みを有することができる。
ワイヤは、同じ大体のサイズ（例えば、幅又は厚み）を有することができるが、本発明の１つの特定の利点は、ワイヤのうちの１つが別のワイヤよりも大きいサイズを有することができることである。より大きいワイヤの幅又は厚みのより小さいワイヤの幅又は厚みに対する比は、例えば、約１から約１０、一部の実施形態において約１．５から約８、一部の実施形態において約２から約５とすることができる。とりわけ、より大きいサイズのワイヤは、アノード終端への電気的接続の場所として使用することができる。これは、次に、より小さいサイズのワイヤが、多孔質アノード本体との接触の程度を高めて機械的安定性を強化するのに主として用いられることを可能にする。従って、より小さいサイズのワイヤは、アノード終端との電気的接続を形成しない犠牲ワイヤとして使用することができる。異なるが焼結結合されたアノードワイヤのこの方式の使用を通じて、リードアセンブリの少なくとも一部分がレーザ溶接中のようなアノード終端への電気接続中に頻繁に遭遇する損傷を回避することができる。
図４−図５を参照すると、第２のワイヤ１１６ｂよりも幅又は厚み（例えば、直径）が小さい第１のワイヤ１１６ａを用いるアノード１３３のためのリードアセンブリ１１６の１つの特定的な実施形態が示されている。より小さいワイヤ１１６ａの幅又は厚みは、例えば、約５０マイクロメートルから約２５０マイクロメートル、一部の実施形態において約１００マイクロメートルから約２２５マイクロメートル、一部の実施形態において約１２０マイクロメートルから約２２０マイクロメートルの範囲とすることができる。同様に、より大きいワイヤ１１６ｂの幅又は厚みは、約２５０マイクロメートルから約１０００マイクロメートル、一部の実施形態において約３００マイクロメートルから約８００マイクロメートル、一部の実施形態において約４５０から約５５０マイクロメートルの範囲とすることができる。
図４−図５に示す実施形態においてワイヤの各々は同じ長さを有する。しかし、これは、必要なことではない。図６−図７を参照すると、第１のワイヤ２１６ａよりも長さが短いが幅又は厚みが大きい第２のワイヤ２１６ｂを用いるアノード２３３のためのリードアセンブリ２１６の１つの特定的な実施形態が示されている。これは、アノード終端への電気接続を行うために用いることができるより厚いワイヤ２１６ｂのための過剰の材料の使用をできるだけ少なくするが、それでも尚、アノード本体２３３との良好な接触を達成するために、より長くてより小さいワイヤ２１６ａの利点を使用している。ワイヤ５１６ｂのより短い長さは、使用前にワイヤのうちの１つを単に切り取ることによって得ることができる。より長いワイヤの長さのより短いワイヤの幅に対する比は、約１から約１０、一部の実施形態において約１．５から約８、一部の実施形態において約２から約５の範囲とすることができる。例えば、より長いワイヤ１１６ａの長さは、約６から約１０ミリメートル、一部の実施形態において約６から１２ミリメートル、一部の実施形態において約６から約１５ミリメートルの範囲とすることができる。同様に、より短いワイヤ１１６ｂの長さは、約４から約５ミリメートル、一部の実施形態において約３から５ミリメートル、一部の実施形態において約２から約１５ミリメートルの範囲とすることができる。
アノード本体３３は、約５，０００μＦ*Ｖ／ｇよりも高く、一部の実施形態において約１０，０００μＦ*Ｖ／ｇよりも高く、一部の実施形態において約２０，０００μＦ*Ｖ／ｇよりも高いような高比電荷を有するバルブ金属組成物で形成することができる。上述のように、本発明のリードアセンブリは、より低比電荷の粉末に比べ焼結中に収縮してリードワイヤから引き離される程度がより大きい傾向にある「高比電荷」粉末に対してとりわけ有用である。そのような粉末は、一般的に、約１５，０００から約６００，０００μＦ*Ｖ／ｇ、一部の実施形態において約２０，０００から約５００，０００μＦ*Ｖ／ｇ、一部の実施形態において約２５，０００から約４００，０００μＦ*Ｖ／ｇ、一部の実施形態において約３０，０００から約３５０，０００μＦ*Ｖ／ｇ、一部の実施形態において約３５，０００から約３００，０００μＦ*Ｖ／ｇの比電荷を有する。バルブ金属組成物は、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のようなバルブ金属（すなわち、酸化ができる金属）又はバルブ金属ベースの化合物を含有する。例えば、バルブ金属組成物は、１：１．０±１．０、一部の実施形態において１：１０±０．３、一部の実施形態において１：１０±０．１、一部の実施形態において１：１±０．０５のニオブの酸素に対する原子比を有するニオブ酸化物のようなニオブの導電性酸化物を含有することができる。例えば、ニオブ酸化物は、ＮｂＯ0.7、ＮｂＯ1.0、ＮｂＯ1.1、及びＮｂＯ2とすることができる。好ましい実施形態において、この組成物はＮｂＯ1.0を含有し、これは、高温での焼結の後でも化学的に安定した状態を保ち得る導電性ニオブ酸化物である。そのようなバルブ金属酸化物の例は、Ｆｉｆｅに付与された米国特許第６，３２２，９１２号明細書、Ｆｉｆｅ他に付与された第６，３９１，２７５号明細書、Ｆｉｆｅ他に付与された第６，４１６，７３０号明細書、Ｆｉｆｅに付与された第６，５２７，９３７号明細書、Ｋｉｍｍｅｌ他に付与された第６，５７６，０９９号明細書、Ｆｉｆｅ他に付与された第６，５９２，７４０号明細書、及びＫｉｍｍｅｌ他に付与された第６，６３９，７８７号明細書、及びＫｉｍｍｅｌ他に付与された第７，２２０，３９７号明細書、並びにＳｃｈｎｉｔｔｅｒに付与された米国特許出願公開第２００５／００１９５８１号明細書、Ｓｃｈｎｉｔｔｅｒ他に付与された第２００５／０１０３６３８号明細書、Ｔｈｏｍａｓ他に付与された第２００５／００１３７６５号明細書に説明されており、それらの全ては、全ての目的に関するそれらの引用により全体として本明細書に組み込まれている。
アノードを形成するために、バルブ金属組成物の粉末が一般的に用いられる。粉末は、結節状、角状、薄片などのような様々な形状の粒子のいずれか、並びにそれらの混合物を含むことができる。とりわけ適切な粉末は、「Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．」及びＨ．Ｃ．Ｓｔａｒｋから入手可能であるタンタル粉末である。必須ではないが、粉末は、熱処理よるような当業技術で公知の技術を使用して凝集させることができる。粉末をアノードの形状に形成する前に、その粉末を結合剤及び／又は滑剤と任意的に混合することができ、アノード本体を形成するためにプレスされる時に粒子が相互に適切に付加することが保証される。得られた粉末は、あらゆる従来タイプの粉末プレスデバイスを用いて圧縮することができる。例えば、ダイと１つ又は複数のパンチとを用いる単一ステーション圧縮モールドであるプレスモールドを用いることができる。代替的に、アンビルタイプ圧縮プレスモールドを使用することができ、これは、ダイと単一のより低いパンチとだけを用いる。単一ステーション圧縮プレスモールドは、シングルアクション、ダブルアクション、フローティング・ダイ、可動プラテン、対向ラム、スクリュー、衝撃、ホットプレス、コイニング、又はサイジングのような様々な機能を有するカム、トグル／ナックル、及び偏心／クランクプレスのようないくつかの基本タイプで利用することができる。
その特定の組成に関係なく、粉末は、アノードリードアセンブリの少なくとも一部分が圧縮本体から延びるように本発明のアノードリードアセンブリの周りに圧縮される。１つの特定的な実施形態において、２つ又はそれよりも多くの部分（例えば、上側及び下側部分）を有するダイを含むプレスモールドを用いることができる。使用中、ダイの各部分は、それらの壁がアノードの望ましい形状を有する空洞を形成するように実質的に整列するように互いに隣接して置くことができる。ダイ空洞内に所定量の粉末を装填する前、その間、及び／又はその後に、本発明のアノードワイヤをその中に埋め込むことができる。ダイは、ワイヤの挿入を可能にする単一又は複数のスロットを形成することができる。上述のようにワイヤを結合することが望ましいので、ワイヤは、一般的に互いに極めて近くに置かれるが、それらは、必ずしも焼結の前に直接に物理的に接触している必要はない。ダイを粉末で満たしてアノードワイヤをその中に埋め込んだ後、次に、ダイ空洞は閉じられ、パンチによって圧縮力を受けることができる。典型的には、圧縮力は、ワイヤの長さ方向の軸線「Ｌ」に対してほぼ平行又はほぼ垂直のあらゆる方向に及ぼすことができる。これは、粉末をワイヤと密接に強制接触させ、強固なワイヤ対粒子結合を引き起こす。
プレスの後、ペレットを所定の温度（例えば、約１５０℃から約５００℃）で数分間真空下で加熱することにより、あらゆる結合剤／滑剤を除去することができる。代替的に、Ｂｉｓｈｏｐ他に付与された米国特許第６，１９７，２５２号明細書に説明されているように、ペレットと水溶液の接触によって結合剤／滑剤を除去することができ、この特許は全ての目的に対してその引用により全体が本明細書に組み込まれている。その後、多孔質アノード本体は焼結されて、多孔質で一体化した塊が形成され、かつアノードワイヤが互いに結合される。本発明者は、所定の条件が、アノードワイヤの焼結結合を容易にすることを見出した。特に、焼結は、約１２００℃から約２０００℃、一部の実施形態において約１３００℃から約１９００℃、一部の実施形態において約１５００℃から約１８００℃の温度で約５分から約１００分、一部の実施形態において約３０分から約６０分の時間にわたって行われる。必要に応じて、焼結は、アノードへの酸素原子の移動を制限する雰囲気中で行うことができる。例えば、焼結は、真空、不活性ガス、水素中のような還元性雰囲気中で行うことができる。還元性雰囲気は、約１０トルから約２０００トル、一部の実施形態において約１００トルから約１０００トル、一部の実施形態において約１００トルから９３０トルの圧力とすることができる。水素と他のガス（例えば、アルゴン又は窒素）との混合物も用いることができる。
構成された状態で、焼結アノード本体を陽極酸化（陽極処理）することによって誘電体を形成することができ、それによって誘電体層が本体の孔隙を覆い及び／又はその内部に形成される。例えば、タンタル（Ｔａ）アノードは、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）に陽極酸化することができる。一般的に、陽極酸化は、例えば、アノードを電解質内に浸漬するなどして、アノードに溶液を最初に付加することによって行われる。水（例えば、脱イオン水）のような溶媒が一般的に用いられる。イオン導電性を高めるために、溶媒中で解離してイオンを生成することができる化合物を用いることができる。そのような化合物の例は、電解質に関して以下に説明するような酸を含むことができる。例えば、酸（例えば、リン酸）は、陽極酸化のための溶液の約０．０１重量％から約５重量％、一部の実施形態において約０．０５重量％から約０．８重量％を構成することができる。必要に応じて、酸の配合物も用いることができる。
陽極酸化のための溶液を通って電流が流され、誘電体層が形成される。形成電圧の値は、誘電体層の厚みを管理する。例えば、電源は、必要な電圧に到達するまでガルバノスタットモードに最初に設定することができる。その後、電源は、ポテンショスタットモードに切り換えることができ、望ましい誘電体厚みがアノードの表面を覆って形成されることが保証される。言うまでもなく、パルス又はステップポテンショスタット法のような他の公知の方法を使用することもできる。陽極酸化が行われる電圧は、典型的に約４から約２００Ｖ、一部の実施形態において約９から約２００ボルト、一部の実施形態において約２０から約１５０Ｖの範囲にある。酸化中に、陽極酸化のための溶液は、約３０℃よりも高く、一部の実施形態において約４０℃から約２００℃、一部の実施形態において約５０℃から約１００℃のような高めた温度に維持することができる。陽極酸化は、室温で又はそれ未満で行うことができる。得られる誘電体層は、アノード表面上及びその孔隙内部に形成することができる。
コンデンサ要素は、コンデンサのためのカソードとして機能する固体電解質も含む。二酸化マンガン固体電解質は、例えば、硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯ3）2）の熱分解によって生成することができる。そのような技術は、例えば、Ｓｔｕｒｍｅｒ他に付与された米国特許第４，９４５，４５２号明細書に説明されており、この特許は、全ての目的に対してその引用によりその全体が本明細書に組み込まれている。
代替的に、固体電解質は、１つ又はそれよりも多くの導電性ポリマー層で形成することができる。そのような層に用いる導電性ポリマーはπ共役であり、酸化の後の少なくとも１μＳｃｍ−１の導電率のような酸化又は還元の後での導電率を有する。そのようなπ共役導電性ポリマーの例は、例えば、ポリヘテロ環（例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリフェノラートなどを含む。とりわけ適切な導電性ポリマーは、以下の一般構造を有する置換ポリチオフェンである。
Figure 0005956939
ここで、
ＴはＯ又はＳであり、
Ｄは、任意的に置換されたＣ1からＣ5アルキレン基（例えば、メチレン、エチレン、ｎ−プロピレン、ｎ−ブチレン、ｎ−ペンチレンなど）であり、
Ｒ７は、直鎖又は分岐の任意的に置換されたＣ1からＣ18アルキル基（例えば、メチル、エチル、ｎ−又はｉｓｏ−プロピル、ｎ−，ｉｓｏ−，ｓｅｃ−又はｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、１−メチルブチル、２−メチルブチル、３−メチルブチル、１−エチルプロピル、１，１−ジメチルプロピル、１，２−ジメチルプロピル、２，２−ジメチルプロピル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、２−エチルヘキシル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシル、ｎ−トリデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ヘキサデシル、ｎ−オクタデシルなど）、任意的に置換されたＣ5からＣ12のシクロアルキル基（例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシルなど）、任意的に置換されたＣ6からＣ14アリール基（例えば、フェニル、ナフチルなど）、任意的に置換されたＣ7からＣ18のアラルキル基（例えば、ベンジル、ｏ−，ｍ−，ｐ−トリル，２，３−，２，４−，２，５−，２，６−，３，４−，３，５−キシリル、メシチルなど）、任意的に置換されたＣ1からＣ4ヒドロキシアルキル基、又はヒドロキシル基であり、
ｑは、０から８、一部の実施形態において０から２の整数であり、一部の実施形態において０であり、
ｎは、２から５，０００、一部の実施形態において４から２，０００、一部の実施形態において５から１，０００である。化学基「Ｄ」又は「Ｒ7」のための置換基の例は、例えば、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、アルコキシ、ハロゲン、エーテル、チオエーテル、ジスルフィド、スルホキシド、スルホン、スルホナート、アミノ、アルデヒド、ケト、カルボン酸エステル、カルボン酸、カーボナート、カルボキシラート、シアノ、アルキルシラン及びアルコキシシラン基、及びカルボキシルアミド基などを含む。
とりわけ適切なチオフェンポリマーは、「Ｄ」が任意的に置換されたＣ2からＣ3アルキレン基のものである。例えば、このポリマーは、任意的に置換されたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）であり、これは、以下の一般構造を有する。
Figure 0005956939
上述したような導電性ポリマーを形成する方法は、当業技術は公知である。例えば、本明細書に全ての目的に対してその引用により全体が組み込まれているＭｅｒｋｅｒ他に付与された米国特許第６，９８７，６６３号明細書は、モノマー前駆体から置換ポリチオフェンを形成する様々な技術を説明している。モノマー前駆体は、例えば、以下の構造を有する。
Figure 0005956939
ここで、Ｔ、Ｄ、Ｒ7、及びｑは、上記に定義されている。とりわけ適切なチオフェンモノマーは、「Ｄ」が任意的に置換されたＣ2からＣ3アルキレン基のものである。例えば、以下の一般構造を有する任意的に置換された３，４−アルキレンジオキシチオフェンを使用することができる。
Figure 0005956939
ここで、Ｒ7及びｑは、上記に定義されている。１つの特定的な実施形態において、「ｑ」は０である。３，４−エチレンジオキシチオフェンの市販での適切な一例は、「Ｈｅｒａｅｕｓ Ｃｌｅｖｉｏｓ」からＣｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｍの名称で入手可能である。他の適切なモノマーは、本明細書に全ての目的に対してその引用により全体が組み込まれているＢｌｏｈｍ他に付与された米国特許第５，１１１，３２７号明細書及びＧｒｏｅｎｅｄａａｌ他に付与された米国特許第６，６３５，７２９号明細書にも説明されている。これらのモノマーの誘導体を使用することもでき、それらは、上述のモノマーの二量体又は三量体である。より高分子の誘導体、すなわち、モノマーの四量体、五量体などは、本発明での使用に適切である。この誘導体は、同一の又は異なるモノマー単位から構成することができ、かつ純粋形態の時に、並びに互いとの混合物及び／又はモノマーとの混合物の状態で使用することができる。これらの前駆体の酸化形態又は還元形態も用いることができる。
チオフェンモノマーは、酸化触媒の存在下で化学重合することができる。酸化触媒は、鉄（ＩＩＩ）、銅（ＩＩ）、クロム（ＶＩ）、セリウム（ＩＶ）、マンガン（ＩＶ）、マンガン（ＶＩＩ）、ルテニウム（ＩＩＩ）カチオンなどのような遷移金属カチオンが典型的に挙げられる。導電性ポリマーに過剰の電荷を提供してポリマーの導電率を安定化するためにドーパントを使用することもできる。ドーパントは、スルホン酸のイオンのような無機又は有機アニオンが典型的に挙げられる。ある一定の実施形態において、前駆体溶液中に使用される酸化触媒は、それがカチオン（例えば、遷移金属）とアニオン（例えば、スルホン酸）とを含むなどの理由で触媒機能とドープ機能の両方を有する。例えば、酸化触媒は、ハロゲン化鉄（ＩＩＩ）（例えば、ＦｅＣｌ3）又はＦｅ（ＣｌＯ4）3又はＦｅ2（ＳＯ4）3のような他の無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩、及び有機酸のかつ有機基を含む無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩のような鉄（ＩＩＩ）カチオンを含む遷移金属塩とすることができる。有機基を有する無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例は、例えば、Ｃ1からＣ20アルカノールの硫酸モノエステルの鉄（ＩＩＩ）塩（例えば、ラウリルスルファートの鉄（ＩＩＩ）塩）を含む。同様に、有機酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例は、例えば、Ｃ1からＣ20アルカンスルホン酸（例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、又はドデカンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、脂肪族ペルフルオロスルホン酸（例えば、トリフルオロメタンスルホン酸、ペルフルオロブタンスルホン酸、又はペルフルオロオクタンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、脂肪族Ｃ1からＣ20カルボン酸（例えば、２−エチルヘキシルカルボン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、ペルフルオロカルボン酸（例えば、トリフルオロ酢酸又はペルフルオロオクタン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、Ｃ1からＣ20アルキル基によって任意的に置換された芳香族スルホン酸（例えば、ベンゼンスルホン酸、ｏ−トルエンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、又はドデシルベンゼンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、及びシクロアルカンスルホン酸（例えば、ショウノウスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩などを含む。これら上述の鉄（ＩＩＩ）塩の混合物を使用することもできる。ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）、ｏ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）、及びそれらの混合物がとりわけ適切である。ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）の市販での適切な一例は、「Ｈｅｒａｅｕｓ Ｃｌｅｖｉｏｓ」からＣｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｃの名称で入手可能である。
導電性コーティングを形成するために様々な方法を利用することができる。一実施形態において、酸化触媒とモノマーとは、順次又は同時のいずれかで付加され、それによって重合反応がその部分上に原位置で行われる。スクリーン印刷、浸漬、電着コーティング、及び吹付けを含むことができる適切な付加技術を導電性コーティングを形成するために使用することができる。例示的に、モノマーは、最初に酸化触媒と混合することができ、前駆体溶液が形成される。混合物が形成された状態で、混合物は、この部分に付加されて重合させることができ、それによって表面上に導電性コーティングが形成される。代替的に、酸化触媒とモノマーは、連続的に付加することができる。例えば、一実施形態において、酸化触媒が、有機溶媒（例えば、ブタノール）に溶解され、次に、浸漬溶液として付加される。この部分は、次に、乾燥させることができ、それから溶媒が除去される。その後、この部分は、モノマーを含有する溶液中に浸漬することができる。
重合は、使用される酸化剤及び望ましい反応時間に基づいて約−１０℃から約２５０℃、一部の実施形態では約０℃から約２００℃の温度で典型的に行われる。上述のような適切な重合技術は、Ｂｉｌｅｒに付与された米国特許第７，５１５，３９６号明細書により詳細に説明することができる。こうした導電性コーティングを付加する更に他の方法は、Ｓａｋａｔａ他に付与された米国特許第５，４５７，８６２号明細書、Ｓａｋａｔａ他に付与された第５，４７３，５０３号明細書、Ｓａｋａｔａ他に付与された第５，７２９，４２８号明細書、及びＫｕｄｏｈ他に付与された第５，８１２，３６７号明細書において説明することができ、それらは、全ての目的に関するそれらの引用により全体が本明細書に組み込まれている。
原位置適用によって形成されるコーティングに加えて又はそれと関連して、導電性ポリマー粒子の分散液の形態にある導電性コーティングを使用することもできる。それらのサイズは変えることができるが、アノード部分に付加することができる表面積を高めるために、粒子が小さい直径を有することが典型的に望ましい。例えば、この粒子は、約１から約５００ナノメートル、一部の実施形態では約５から約４００ナノメートル、一部の実施形態では約１０から約３００ナノメートルの平均直径を有することができる。粒子のＤ90値（このＤ90値未満又はそれに等しい直径を有する粒子が、全ての固体粒子の合計容積の９０％を構成する）は、約１５マイクロメートル又はそれ未満、一部の実施形態において約１０マイクロメートル又はそれ未満、一部の実施形態において約１ナノメートルから約８マイクロメートルとすることができる。粒径は、超遠心、レーザ回折などによる公知の技術を用いて測定することができる。
微粒子形態への導電性ポリマーの形成は、置換ポリチオフェンによって担持された陽電荷を相殺する個別のカウンタイオンの使用によって容易にされる。場合によっては、ポリマーは、構造単位内に陽及び陰電荷を有し、陽電荷は、主鎖上に位置し、陰電荷は、任意的に、スルホナート基又はカルボキシラート基のような化学基「Ｒ」の置換基上に位置する。主鎖の陽電荷は、化学基「Ｒ」上に任意的に存在するアニオン基によって部分的又は全体的に飽和することができる。全体的にみると、このポリチオフェンは、これらの場合には、カチオン性、中性、又は更にはアニオン性とすることができる。それにも関わらず、それらは、ポリチオフェン主鎖が陽電荷を有するので、全てカチオン性ポリチオフェンと見なされる。
カウンタイオンは、モノマーアニオン又はポリマーアニオンとすることができる。ポリマーアニオンは、例えば、ポリマーカルボン酸（例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマーレイン酸など）、ポリマースルホン酸（例えば、ポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」）、ポリビニルスルホン酸など）などとすることができる。この酸は、ビニルカルボン酸及びビニルスルホン酸と、アクリル酸エステル及びスチレンのような他の重合可能モノマーとのコポリマーのようなコポリマーとすることができる。更に、適切なモノマーアニオンは、例えば、Ｃ1からＣ20アルカンスルホン酸（例えば、ドデカンスルホン酸）、脂肪族ペルフルオロスルホン酸（例えば、トリフルオロメタンスルホン酸、ペルフルオロブタンスルホン酸、又はペルフルオロオクタンスルホン酸）、Ｃ1からＣ20の脂肪族カルボン酸（例えば、２−エチルヘキシルカルボン酸）、脂肪族ペルフルオロカルボン酸（例えば、トリフルオロ酢酸、又はペルフルオロオクタン酸）、Ｃ1からＣ20アルキル基によって任意的に置換された芳香族スルホン酸（例えば、ベンゼンスルホン酸、ｏ−トルエンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、又はドデシルベンゼンスルホン酸）、及びシクロアルカンスルホン酸（例えば、ショウノウスルホン酸又はテトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスファート、ペルクロラート、ヘキサフルオロアンチモナート、ヘキサフルオロアルセナート、又はヘキサクロロアンチモナート）などのようなアニオンを含む。とりわけ適切なカウンタイオンは、ポリマーカルボン酸又はポリマースルホン酸（例えば、ポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」））のようなポリマーアニオンである。こうしたポリマーアニオンの分子量は、一般的に、約１，０００から約２，０００，０００、一部の実施形態では約２，０００から約５００，０００の範囲にある。
用いられる時に、所定の層中のこのようなカウンタイオンの置換ポリチオフェンに対する重量比は、典型的に約０．５：１から約５０：１、一部の実施形態では約１：１から約３０：１、一部の実施形態では約２：１から約２０：１である。上述の重量比に対応する置換ポリチオフェンの重量は、重合中に完全な変換が行われると見なして、使用されたモノマーの計量した部分を意味する。
分散液は、１つ又はそれよりも多くの結合剤を含有することができ、ポリマー層の付加特性が更に改善され、分散液内の粒子の安定性も高められる。結合剤は、本質的に有機性とすることができ、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸アミド、ポリメタクリル酸エステル、ポリメタクリル酸アミド、ポリアクリロニトリル、スチレン／アクリル酸エステル、酢酸ビニル／アクリル酸エステル及びエチレン／酢酸ビニルコポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、メラミン・ホルムアミドレジン、エポキシレジン、シリコーンレジン又はセルロースのようなものである。結合剤の付加機能を高めるために、架橋剤を使用することもできる。こうした架橋剤は、例えば、メラミン化合物、マスクドイソシアナート又は３−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、テトラエトキシシラン及びテトラエトキシシラン加水分解物のような官能性シラン又はポリウレタン、ポリアクリラート又はポリオレフィンのような架橋性ポリマー、及びその後の架橋を含むことができる。当業技術で公知のように、分散剤（例えば、水）、界面活物質などのような他の成分を分散液中に含むこともできる。
必要に応じて、上述の付加段階のうちの１つ又はそれよりも多くは、コーティングの望ましい厚みが得られるまで反復することができる。一部の実施形態において、コーティングの比較的薄い層のみが一度に形成される。コーティングの合計目標厚みは、コンデンサの望ましい特性に基づいて一般的に変えることができる。得られる導電性ポリマーコーティングは、一般的に、約０．２マイクロメートル（「μｍ」）から約５０μｍ、一部の実施形態において約０．５μｍから約２０μｍ、一部の実施形態において約１μｍから約５μｍの厚みを有する。コーティングの厚みは、この部分上の全ての箇所で必ずしも同じでないことを理解すべきである。それにも関わらず、コーティングの平均厚みは、ほぼ上述の範囲に入る。
導電性ポリマー層は、任意的にヒーリング処理することができる。ヒーリング処理は、導電性ポリマー層の各々の付加な後、又は全体の導電性ポリマーコーティングの付加の後に行うことができる。一部の実施形態において、導電性ポリマーは、電解質溶液中にこの部分を浸漬し、その後、電流が予め設定したレベルに低下するまで一定電圧を印加することによりヒーリング処理することができる。必要に応じて、こうしたヒーリング処理は、複数の段階で行うことができる。例えば、電解質溶液は、アルコール溶媒（例えば、エタノール）中のモノマー、触媒、及びドーパントの希薄溶液とすることができる。コーティングは、必要に応じて、次に洗浄することができ、様々な副産物、過剰試薬などが除去される。
必要に応じて、コンデンサは、当業技術で公知のように他の層を含むことができる。例えば、比較的絶縁性の樹脂状材料（天然又は合成）で製造されたもののような保護コーティングを任意的に付加することができる。そのような材料は、約１０Ω／ｃｍよりも大きく、一部の実施形態において約１００Ω／ｃｍよりも大きく、一部の実施形態において約１，０００Ω／ｃｍよりも大きく、一部の実施形態において約１×１０５Ω／ｃｍよりも大きく、一部の実施形態において約１×１０１０Ω／ｃｍよりも大きい比抵抗を有することができる。本発明に利用することができるいくつかの樹脂状材料は、以下に制限されるものではないが、ポリウレタン、ポリスチレン、不飽和又は飽和脂肪酸のエステル（例えば、グリセリド）などを含む。例えば、適切な脂肪酸のエステルは、以下に制限されるものではないが、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、エレオステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アレウリチン酸、シェロール酸のようなエステルを含む。これらの脂肪酸のエステルは、得られるフィルムが安定した層に迅速に重合することを可能にする「乾性油」を形成する比較的複雑な組合せで使用される時にとりわけ有用であることが公知である。こうした乾性油は、それぞれ１つ、２つ、及び３つのエステル化された脂肪酸アシル残基を有するモノ−、ジ−、及び／又はトリ−グリセリドを含むことができる。例えば、使用することができる一部の適切な乾性油は、以下に制限されるものではないが、オリーブ油、アマニ油、ヒマシ油、キリ油、大豆油、及びシェラックを含む。これら及び他の保護コーティングは、Ｆｉｆｅ他に付与された米国特許第６，６７４，６３５号明細書により詳細に説明されており、この特許は、全ての目的に対してその引用により全体が本明細書に組み込まれている。
この部分には、カーボン層（例えば、グラファイト）と銀層とをそれぞれ付加することができる。銀層は、例えば、コンデンサのためのソルダブル導体、コンタクト層、及び／又は電荷コレクターとして機能することができ、カーボンコーティングは、銀コーティングの固体電解質との接触を制限することができる。こうしたコーティングは、固体電解質の一部又は全体を被覆することができる。
得られるコンデンサ要素の厚みは、必要に応じて変えることができるが、典型的に約４ミリメートル又はそれ未満、一部の実施形態において約０．０５から約２ミリメートル、一部の実施形態において約０．１から約１ミリメートルである。
コンデンサが形成される特定の方式に関わらず、コンデンサは、当業技術で公知のように終端に接続することができる。例えば、アノード終端及びカソード終端は、それぞれアノードワイヤ及びカソードに電気的に接続することができる。終端の特定の構成は、当業技術で公知のように変えることができる。例えば、一実施形態において、カソード終端は、コンデンサ要素の下面と電気的に接触する平面部分と、この平面部分と実質的に直角に位置してコンデンサ要素後面と電気的に接触する直立部分とを含むことができる。コンデンサ要素をカソード終端に取り付けるために、当業技術で公知のように導電性接着剤を使用することができる。導電性接着剤は、例えば、レジン組成物に含有された導電性金属粒子を含むことができる。金属粒子は、銀、銅、金、白金、ニッケル、亜鉛、ビスマスなどとすることができる。レジン組成物は、熱硬化性レジン（例えば、エポキシレジン）、硬化剤（例えば、酸無水物）、及びカプリング剤（例えば、シランカプリング剤）を含むことができる。適切な導電性接着剤は、Ｏｓａｋｏ他に付与された米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号明細書に説明されており、この出願は全ての目的に対してその引用により全体が本明細書に組み込まれている。
アノード終端は、同様に平面部分と直立部分とを含むことができる。直立部分は、本発明のアノードリードアセンブリを担持する領域を含有することができる。例えば、この領域は、第１及び第２のアノードリードワイヤの両方を受け取るためのスロットを有することができる。代替的に、この領域は、各ワイヤのための別箇のスロットを有することができる。別の実施形態において、上述のように、１つのアノードワイヤのみがアノード終端に電気的に接続することができ、この領域は、アノードワイヤのうちの１つのみを受け取る単１のスロットのみを有することができる。スロットは、ワイヤの表面接触及び機械的安定性の更なる強化のために、Ｕ字形状、Ｖ字形状などのようなあらゆる望ましい形状を有することができる。抵抗溶接、レーザ溶接、導電性接着剤のようなあらゆる技術をワイヤをアノード終端に接続するために使用することができる。コンデンサが終端に取り付けられた状態で、これは、樹脂ケーシング内に封入され、このケーシングは、次に、シリカ又はあらゆる他の公知の密封材料で充填することができる。ケースの幅及び長さは、意図された用途に基づいて変えることができる。しかし、ケーシングの全体の厚みは、得られるアセンブリが薄型製品（例えば、「ＩＣカード」）に容易に組み込まれるように典型的には小さい。例えば、ケーシングの厚みは、約４．０ミリメートル又はそれ未満、一部の実施形態において約０．１から約２．５ミリメートル、一部の実施形態において約０．１５から約２．０ミリメートルの範囲とすることができる。適切なケーシングは、例えば、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｈ」、又は「Ｔ」ケース（ＡＶＸ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を含むことができる。密封の後、それぞれのアノード及びカソード終端の露出した部分は、エージングされ、選別され、かつ切断することができる。必要に応じて、この露出部分は、ケーシング８８の外側に沿って２回任意的に曲げることができる（例えば、約９０°の角度で）。
本発明の結果として、優れた電気的特性を示すコンデンサを形成することができる。例えば、本発明のコンデンサは、１００ｋＨｚの周波数及び２３℃±２℃の温度で測定された約３００ｍΩ又はそれ未満、一部の実施形態において約１００ｍΩ又はそれ未満、一部の実施形態において約０．０１から約５０ｍΩ、一部の実施形態において約０．１から約２０ｍΩのような超低ＥＳＲを示すことができる。更に、１つの導体から誘電体を通って隣合う導体に流れる電流を一般的に意味する漏れ電流は、比較的低レベルに維持することができる。例えば、本発明のコンデンサの正規化漏れ電流の数値は、一部の実施形態において約０．１μＡ／μＦ*Ｖ未満、一部の実施形態において約０．０１μＡ／μＦ*Ｖ未満、一部の実施形態において約０．００１μＡ／μＦ*Ｖ未満であり、ここで、μＡは、マイクロアンペアであり、ｕＦ*Ｖは、キャパシタンスと定格電圧の積である。
本発明は、以下の実施例によって更に良好に理解することができる。
試験手順
等価直列抵抗（「ＥＳＲ」）
ＥＳＲは、電気回路内での充電及び放電の時にコンデンサが抵抗として作用する程度を一般的に意味し、コンデンサと直列にある抵抗として通例表現される。ＥＳＲは、２．２ボルトＤＣのバイアス及び０．５ボルトピーク間正弦波信号を用いてＫｅｌｖｉｎリードを付した「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＬＣＺ」メーターを使用して１００ｋＨｚの作動周波数、２３℃±２℃の温度で典型的に測定される。
キャパシタンス（「Ｃａｐ」）
キャパシタンスは、２．２ボルトＤＣのバイアス及び０．５ボルトピーク間正弦波信号を用いてＫｅｌｖｉｎリードを付した「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＬＣＺ」メーターを使用して測定されたものである。作動周波数は１２０Ｈｚ、温度は２３℃±２℃であった。
漏れ電流
漏れ電流（「ＤＣＬ」）は、２３℃±２℃の温度かつ定格電圧で最低限２０秒後での漏れ電流を測定する漏れ試験セットを用いて測定された。
３５，０００μＦ*Ｖ／ｇのタンタル粉末が、５．２０ｍｍ（長さ）×３．７０ｍｍ（幅）×０．９５ｍｍ（厚み）を有する多孔質本体を形成するようにペレットにプレスされた。タンタル粉末は、タンタルデバイス自動成形機械のホッパに装填され、１つの０．１９ｍｍ（幅）及び１つの０．５０ｍｍ（幅）のタンタルワイヤと共に自動的に成形され、同時に、２つのアノードワイヤを含む多孔質本体が製造された。より太いリードワイヤの長さは、４．４ｍｍであり（３．３ｍｍが多孔質本体内）、より細いリードワイヤの長さは９．４ｍｍであった（６．１ｍｍが多孔質本体内）。この成形本体は、１，４００℃で減圧下に置かれ、焼結本体が得られた。
タンタルアノードは、０．１％リン酸の液体電解質中で１８Ｖで陽極酸化され、１２０Ｈｚで１５０μＦのキャパシタンスを有するコンデンサが製造された。次に、導電性ポリマーコーティングが、タンタルアノードをトルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｃ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）のブタノール溶液中に５分、その後３，４−エチレンジオキシチオフェン（Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｍ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）中に１分間浸漬することによって形成された。重合の４５分後に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）の薄層が誘電体の表面上に形成された。これらの部分は、反応副産物を除去するためにメタノール中で洗浄され、液体電解質中で再陽極酸化され、メタノール中で再び洗浄された。重合サイクルは１０回反復された。仕上がった部分は、典型的なアセンブリ技術によって完成され測定された。銅ベースのリードフレームが、アセンブリ工程の仕上げに使用された。リードフレームは、アノードリード取り付けのためのＵ字形設計形状を有するように設計された（正終端）。アノードリードは、Ｕ字形（凹部）に適切に「着座」するように調整され、次にレーザ溶接された。コンデンサ要素が取り付けられた状態で、リードフレームは、密封のためのエポキシレジンで封入された。
［比較例］
コンデンサは、単一のアノードワイヤが使用されたことを除いては実施例に説明した方式で形成された。タンタル粉末は、比較例１の場合は０．１９ｍｍ（幅）ワイヤと共に、かつ比較例２の場合は０．５０ｍｍ（幅）ワイヤと共に成形された。複数の部分（１５００）がこの方式で製造され、次に電気的性能（すなわち、エイジング前の漏れ電流、ＥＳＲ、及びキャパシタンス）に対して試験された。
表１には、２つの比較例と対比した実施例１からの中央値出力が要約されている。表１に示すように、複数のワイヤの使用利点は、単一のタンタルワイヤのみを含有する比較例と対比した時にＥＳＲ値が低下することである。
（表１）
Figure 0005956939
本発明のこれら及び他の修正及び変形は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者によって実施することができる。更に、様々な実施形態の態様は、全部又は一部の両方で入れ替えることができることを理解すべきである。更に、以上の説明は単に例示であり、添付の特許請求の範囲に更に説明される本発明を制限する意図はないことを当業者は認めるであろう。
１６ リードアセンブリ
１６ａ 第１のアノードワイヤ
１６ｂ 第２のアノードワイヤ
３１ 第１の側面
３３ 多孔質アノード本体
Ｌ 長さ方向

Claims (22)

  1. コンデンサ要素を含む固体電解コンデンサであって、
    コンデンサ要素が、
    焼結多孔質アノード本体であって、リードアセンブリが、該アノード本体内に埋め込まれ、かつその表面から延び、該リードアセンブリが、第２のアノードワイヤに隣接して位置決めされてそれと焼結結合された第１のアノードワイヤを含み、該第１及び第２のアノードワイヤの両方が長さ方向に延びる前記焼結多孔質アノード本体と、
    前記焼結多孔質アノード本体の上に重なる誘電体層と、
    固体電解質を含んで前記誘電体層の上に重なるカソードと、
    を含む、
    ことを特徴とする固体電解コンデンサ。
  2. 前記リードアセンブリは、２つよりも多いアノードワイヤを含むことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  3. 前記第１のアノードワイヤ、前記第２のアノードワイヤ、又は両方は、約２から約１５０のアスペクト比を有することを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  4. 前記第１のアノードワイヤ、前記第２のアノードワイヤ、又は両方は、約１５から約９０のアスペクト比を有することを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  5. 前記第１のアノードワイヤ、前記第２のアノードワイヤ、又は両方は、約２０マイクロメートルから約１０００マイクロメートルの幅を有することを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  6. 前記第１のアノードワイヤ、前記第２のアノードワイヤ、又は両方は、約１００マイクロメートルから約６００マイクロメートルの幅を有することを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  7. 前記第１のワイヤの幅が、前記第２のワイヤの幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  8. 前記第１のワイヤの前記幅に対する前記第２のワイヤの前記幅の比が、約１．５から約８であることを特徴とする請求項７に記載の固体電解コンデンサ。
  9. 前記第２のワイヤの前記幅は、約２５０マイクロメートルから約１０００マイクロメートルであり、前記第１のワイヤの前記幅は、約５０マイクロメートルから約２５０マイクロメートルであることを特徴とする請求項７に記載の固体電解コンデンサ。
  10. 前記リードアセンブリの前記第２のワイヤだけに溶接されたアノード終端を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の固体電解コンデンサ。
  11. 前記第２のワイヤの長さが、前記第１のワイヤの長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  12. 前記第２のワイヤの前記長さに対する前記第１のワイヤの前記長さの比が、約１．５から約８であることを特徴とする請求項１１に記載の固体電解コンデンサ。
  13. 前記アノード本体は、約１５，０００μＦ*Ｖ／ｇから約６００，０００μＦ*Ｖ／ｇの比電荷を有する粉末から形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  14. 前記アノード本体は、タンタル、ニオブ、又はそれらの導電性酸化物を含有することを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  15. 前記リードアセンブリに電気的に接続したアノード終端と、前記カソードに電気的に接続したカソード終端と、前記コンデンサ要素を封入し、かつ該アノード終端の少なくとも一部及び該カソード終端の少なくとも一部を露出したままにする成形材料とを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  16. 前記固体電解質は、二酸化マンガン又は導電性ポリマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  17. １００ｋＨｚの周波数及び２３℃±２℃の温度で判断した時に約１００ｍΩ又はそれ未満のＥＳＲを示すことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  18. １００ｋＨｚの周波数及び２３℃±２℃の温度で判断した時に約１ｍΩから約２０ｍΩのＥＳＲを示すことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  19. 固体電解コンデンサ要素を形成する方法であって、
    第１のアノードワイヤと第２のアノードワイヤとを含むリードアセンブリをバルブ金属組成物から形成された粉末内に埋め込む段階と、
    前記リードアセンブリの周りに前記粉末を圧縮する段階と、
    前記圧縮粉末と前記リードアセンブリを焼結して多孔質アノード本体を形成し、前記第１のワイヤを前記第２のワイヤに焼結結合する段階と、
    前記焼結アノード本体を陽極酸化して誘電体層を形成する段階と、
    前記陽極酸化した焼結アノード本体に固体電解質を付加する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
  20. 焼結が、約１２００℃から約２０００℃の温度で行われることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第１のワイヤの幅が、前記第２のワイヤの幅よりも短いことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  22. 前記第２のワイヤの長さが、前記第１のワイヤの長さよりも短いことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
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