JP7181902B2 - ナノ被覆を含む固体電解キャパシタ - Google Patents
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Description
当業者に向けられた、本発明のベストモードを含む本発明の完全かつ実施可能な開示を、添付の図面を参照する本明細書の残りでより詳しく示す。
本議論は代表的な態様のみの説明であり、本発明のより広い形態を限定することは意図しておらず、より広い形態は代表的な構成において具現化されることが当業者によって理解される。
湿潤対乾燥キャパシタンス=(乾燥キャパシタンス/湿潤キャパシタンス)×100
によって求められる「湿潤対乾燥キャパシタンスパーセント(wet-to-dry capacitance percentage)」によって定量される。
I.キャパシタ素子:
A.陽極体:
キャパシタ素子は、焼結多孔質体上に形成された誘電体を含む陽極を含む。多孔質陽極体は、バルブメタル(すなわち酸化することができる金属)又はバルブメタル系化合物、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粉末から形成することができる。粉末は、通常は、タンタル塩(例えば、フッ化タンタル酸カリウム(K2TaF7)、フッ化タンタル酸ナトリウム(Na2TaF7)、五塩化タンタル(TaCl5)等)を還元剤と反応させる還元プロセスから形成される。還元剤は、液体、気体(例えば水素)、又は固体、例えば金属(例えばナトリウム)、金属合金、又は金属塩の形態で提供することができる。例えば一態様においては、タンタル塩(例えばTaCl5)を約900℃~約2,000℃、幾つかの態様においては約1,000℃~約1,800℃、幾つかの態様においては約1,100℃~約1,600℃の温度で加熱して蒸気を形成することができ、それを気体還元剤(例えば水素)の存在下で還元することができる。かかる還元反応の更なる詳細は、MaeshimaらのWO-2014/199480に記載されている。還元後、生成物を冷却、粉砕、及び洗浄して粉末を形成することができる。
陽極はまた誘電体によって被覆される。誘電体は、焼結した陽極を陽極酸化して、誘電体層が陽極の上及び/又はその中に形成されるようにすることによって形成することができる。例えば、タンタル(Ta)陽極を陽極酸化して五酸化タンタル(Ta2O5)にすることができる。通常は、陽極酸化は、まず、陽極を電解液中に浸漬することなどによって溶液を陽極に施す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。イオン伝導度を増大させるために、溶媒中で解離してイオンを形成することができる化合物を用いることができる。かかる化合物の例としては、例えば、電解質に関して下記に記載するような酸が挙げられる。例えば、酸(例えばリン酸)が、陽極酸化溶液の約0.01重量%~約5重量%、幾つかの態様においては約0.05重量%~約0.8重量%、幾つかの態様においては約0.1重量%~約0.5重量%を構成することができる。所望の場合には、複数の酸のブレンドを用いることもできる。
上記で示したように、固体電解質は誘電体の上に配され、一般にキャパシタのための陰極として機能する。固体電解質としては、導電性ポリマー(例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類等)、二酸化マンガンなどのような当該技術において公知の材料を挙げることができる。しかしながら、通常は、固体電解質は外因性導電性(extrinsically conductive)及び/又は固有導電性(intrinsically conductive)のポリマー粒子を含む1以上の層を含む。かかる粒子を用いる1つの利益は、これらによって、従来のin-situ重合プロセス中に生成する、イオン移動のために高電界下で絶縁破壊を引き起こす可能性があるイオン種(例えばFe2+又はFe3+)の存在を最小にすることができることである。而して、導電性ポリマーをin-situ重合によるのではなく予め重合された(pre-polymerized)粒子として施すことによって、得られるキャパシタは比較的高い「絶縁破壊電圧」を示すことができる。所望の場合には、固体電解質は1以上の層から形成することができる。複数の層を用いる場合には、1以上の層にin-situ重合によって形成された導電性ポリマーを含ませることができる。しかしながら、本発明者らは、非常に高い絶縁破壊電圧を達成することが望ましい場合には、固体電解質を主として上記に記載の導電性粒子から形成し、一般にin-situ重合によって形成された導電性ポリマーは含めないことを見出した。用いる層の数に関係なく、得られる固体電解質は、通常は、約1マイクロメートル(μm)~約200μm、幾つかの態様においては約2μm~約50μm、幾つかの態様においては約5μm~約30μmの全厚さを有する。
R7は、線状又は分岐の、C1~C18アルキル基(例えば、メチル、エチル、n-若しくはイソプロピル、n-、イソ-、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-オクタデシル等);C5~C12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、シクロデシル等);C6~C14アリール基(例えば、フェニル、ナフチル等);C7~C18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、メシチル等)であり;
qは、0~8、幾つかの態様においては0~2、一態様においては0の整数である)
の繰り返し単位を有する「外因性」導電性チオフェンポリマーを、固体電解質において用いることができる。1つの特定の態様においては、「q」は0であり、ポリマーはポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)である。かかるポリマーを形成するのに好適なモノマーの1つの商業的に好適な例は、HeraeusからClevios(登録商標)Mの名称で入手できる3,4-エチレンジオキシチオフェンである。
Rは(CH2)a-O-(CH2)bであり;
aは、0~10、幾つかの態様においては0~6、幾つかの態様においては1~4(例えば1)であり;
bは、1~18、幾つかの態様においては1~10、幾つかの態様においては2~6(例えば、2、3、4、又は5)であり;
Zは、SO3 -、C(O)O-、BF4 -、CF3SO3 -、SbF6 -、N(SO2CF3)2 -、C4H3O4 -、ClO4 -等のようなアニオンであり;
Xは、水素、アルカリ金属(例えば、リチウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウム、又はカリウム)、アンモニウム等のようなカチオンである)
の繰り返し単位を有していてよい。
の繰り返し単位を含む。式(IV)又は(V)において、aは好ましくは1であり、bは好ましくは3又は4である。更に、Xは好ましくはナトリウム又はカリウムである。
固体電解質は、一般に1以上の「内側」導電性ポリマー層から形成される。この文脈における「内側」という用語は、誘電体の上に直接か又は他の層(例えばプレコート層)を介して配されている1以上の層を指す。1つ又は複数の内側層を用いることができる。例えば、固体電解質は、通常は2~30、幾つかの態様においては4~20、幾つかの態様においては約5~15の内側層(例えば10の層)を含む。1つ又は複数の内側層には、例えば、上記に記載したような固有導電性及び/又は外因性導電性のポリマー粒子を含ませることができる。例えば、かかる粒子は、1つ又は複数の内側層の約50重量%以上、幾つかの態様においては約70重量%以上、幾つかの態様においては約90重量%以上(例えば約100重量%)を構成することができる。別の態様においては、1つ又は複数の内側層にin-situ重合された導電性ポリマーを含ませることができる。かかる態様においては、in-situ重合されたポリマーは、1つ又は複数の内側層の約50重量%以上、幾つかの態様においては約70重量%以上、幾つかの態様においては約90重量%以上(例えば約100重量%)を構成することができる。
固体電解質にはまた、1つ又は複数の内側層の上に配されて、異なる材料から形成される1以上の随意的な「外側」導電性ポリマー層を含ませることもできる。例えば、1つ又は複数の外側層に外因性導電性ポリマー粒子を含ませることができる。1つの特定の態様においては、1つ又は複数の外側層は、外因性導電性ポリマー粒子がそれぞれの外側層の約50重量%以上、幾つかの態様においては約70重量%以上、幾つかの態様においては約90重量%以上(例えば100重量%)を構成するという点で、主としてかかる外因性導電性ポリマー粒子から形成される。1つ又は複数の外側層を用いることができる。例えば、固体電解質には、2~30、幾つかの態様においては4~20、幾つかの態様においては約5~15の外側層を含ませることができ、これらのそれぞれは、場合によっては外因性導電性ポリマー粒子の分散液から形成することができる。
また、固体電解質の上に外側ポリマー被覆を配することもできる。外側ポリマー被覆は、一般に上記に記載のような予め重合された導電性ポリマー粒子(例えば、外因性導電性ポリマー粒子の分散液)から形成される1以上の層を含む。外側被覆は、キャパシタ体のエッジ領域中に更に浸透して、誘電体に対する接着を増加させて、より機械的に堅牢な部品を与えることができ、これにより等価直列抵抗及びリーク電流を減少させることができる。一般に、陽極体の内部に含浸させるのではなく、エッジの被覆度を向上させることを意図しているので、外側被覆において用いられる粒子は、通常は固体電解質において用いられるものよりも大きな寸法を有する。例えば、固体電解質の任意の分散液において用いられる粒子の平均寸法に対する、外側ポリマー被覆において用いられる粒子の平均寸法の比率は、通常は約1.5~約30、幾つかの態様においては約2~約20、幾つかの態様においては約5~約15である。例えば、外側被覆の分散液中で用いられる粒子は、約80~約500ナノメートル、幾つかの態様においては約90~約250ナノメートル、幾つかの態様においては約100~約200ナノメートルの平均寸法を有していてよい。
所望の場合には、キャパシタ素子はまた、固体電解質及び他の随意的な層(例えば外側ポリマー被覆)の上に配される陰極被覆を用いることもできる。陰極被覆には、樹脂状ポリマーマトリクス内に分散されている多数の導電性金属粒子を含む金属粒子層を含ませることができる。粒子は、通常は層の約50重量%~約99重量%、幾つかの態様においては約60重量%~約98重量%、幾つかの態様においては約70重量%~約95重量%を構成し、一方で樹脂状ポリマーマトリクスは、通常は層の約1重量%~約50重量%、幾つかの態様においては約2重量%~約40重量%、幾つかの態様においては約5重量%~約30重量%を構成する。
所望の場合には、当該技術において公知の他の層をキャパシタに含ませることもできる。例えば、幾つかの態様においては、炭素層(例えばグラファイト)を固体電解質と銀層との間に配置して、これによって銀層と固体電解質との接触を更に制限することを助けることができる。更に、幾つかの態様においては、誘電体の上に配され、有機金属化合物(例えばシラン化合物)を含むプレコート層を用いることができる。
キャパシタ素子が形成されたら、キャパシタに終端を与えることができる。例えば、それにキャパシタ素子の陽極リードが電気的に接続される陽極終端、及びそれにキャパシタ素子の陰極が電気的に接続される陰極終端をキャパシタに含ませることができる。導電性金属(例えば、銅、ニッケル、銀、ニッケル、亜鉛、スズ、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、及びこれらの合金)のような任意の導電性材料を用いて終端を形成することができる。特に好適な導電性金属としては、例えば、銅、銅合金(例えば、銅-ジルコニウム、銅-マグネシウム、銅-亜鉛、又は銅-鉄)、ニッケル、及びニッケル合金(例えばニッケル-鉄)が挙げられる。終端の厚さは、一般的にキャパシタの厚さを最小にするように選択される。例えば、終端の厚さは、約0.05~約1ミリメートル、幾つかの態様においては約0.05~約0.5ミリメートル、及び約0.07~約0.2ミリメートルの範囲であってよい。一つの代表的な導電性材料は、Wieland(ドイツ)から入手できる銅-鉄合金の金属プレートである。所望の場合には、終端の表面は、当該技術において公知なように、最終部品を回路基板へ実装することができるのを確実にするために、ニッケル、銀、金、スズ等で電気めっきすることができる。一つの特定の態様においては、終端の両方の表面をそれぞれニッケル及び銀フラッシュでめっきし、一方で、実装面もスズはんだ層でめっきする。かかる表面被覆層(例えばスズ)は、終端の全表面の上に施すことができ、或いはケーシング材料の外部で、それと接触している位置に選択的に施すことができる。
キャパシタ素子はまた、陽極終端及び陰極終端の少なくとも一部が回路基板上へ実装するために露出されるようにケーシング内に封入することができる。幾つかの態様においては、ケーシング材料に、1種類以上の無機酸化物フィラー、及び場合によっては共反応物質(硬化剤)と架橋させた1種類以上のエポキシ樹脂を含む樹脂状材料を含むエポキシ組成物を含ませることができる。ケーシング材料の全体的な耐湿性を向上させることを促進するために、無機酸化物フィラーの含量は、組成物の約75重量%以上、幾つかの態様においては約76重量%以上、幾つかの態様においては約77重量%~約90重量%のような高いレベルに維持する。無機酸化物フィラーの性質は、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、鉄酸化物(例えば、黄色オキシ水酸化鉄(iron hydroxide oxide yellow))、チタン酸化物(例えば二酸化チタン)、亜鉛酸化物(例えば、オキシ水酸化ホウ素亜鉛(boron zinc hydroxide oxide))、銅酸化物、ゼオライト、シリケート、クレイ(例えばスメクタイトクレイ)等、及び複合体(例えばアルミナ被覆シリカ粒子)、並びにこれらの混合物のように変化してよい。しかしながら、用いる特定のフィラーにかかわらず、無機酸化物フィラーの全部ではないにしても相当部分は通常はシリカガラスの形態であり、これによって、その高い純度及び比較的単純な化学形態のためにケーシング材料の耐湿性が更に向上すると考えられる。シリカガラスは、例えば、組成物中で用いるフィラーの全重量の約30重量%以上、幾つかの態様においては約35重量%~約90重量%、幾つかの態様においては約40重量%~約80重量%、並びに全組成物の約20重量%~約70重量%、幾つかの態様においては約25重量%~約65重量%、幾つかの態様においては約30重量%~約60重量%を構成していてよい。勿論、石英、ヒュームドシリカ、クリストバライト等のような他の形態のシリカを、シリカガラスと組み合わせて用いることもできる。
上記に示したように、湿分及び高温に対するその感受性を改良することを助けるために、ナノ被覆がキャパシタ上に与えられている。所望の特性に応じて、ナノ被覆は、キャパシタ素子、ケーシング材料、陽極終端、及び/又は陰極終端の少なくとも一部の上に配置することができる。ナノ被覆は、それが配置される表面の実質的に全部を覆うという点で連続的であってよく、或いは不連続であって表面の一部のみを覆っていてもよい。例えば幾つかの態様においては、ナノ被覆は、上面、下面、後面、前面、第1の側面、及び/又は第2の側面のようなキャパシタ素子の1以上の表面上に配置することができる。再び図1を参照すると、ナノ被覆80が、キャパシタ素子の上面、下面、後面、前面、第1の側面、及び第2の側面を覆うようにキャパシタ素子33上に配置されているかかるキャパシタ30の一例が示されている。ナノ被覆80はまた、陽極リード線16と接触させて配置することもできる。或いは、図2は、ナノ被覆80が、ケーシング材料28の上面35、下面29、後面31、前面37、第1の側面、及び/又は第2の側面を覆うようにケーシング材料28上に配置されているキャパシタ30の他の態様を示す。
R1は、アルキル、アルケニル、ハロ(例えば、クロロ、フルオロ、ブロモ等)、又はハロアルキル(例えばCF2)であり;
R2、R3、R4、R5、及びR6は、独立して水素、アルキル、アルケニル、ハロ、又はハロアルキルから選択され、R1、R2、R3、R4、R5、又はR6の1以上(例えばR1及び/又はR4)は、場合によって他のポリアリーレン環(例えば、環構造に結合しているアルキル官能基)と結合して二量体を形成してもよい)
を有するポリアリーレン化合物であってよい。幾つかの態様においては、アルキルとしては、1~3個の炭素原子、幾つかの態様においては1~2個の炭素原子を有する線状又は分岐の炭化水素基を挙げることができる。例としては、メチル、エチル、n-プロピル、及びイソプロピルが挙げられる。また、アルケニルとしては、2又は3個の炭素原子及び炭素-炭素二重結合を有する線状又は分岐の炭化水素基を挙げることができる。1つの例はビニルである。例えば、R1はメチル又はビニル(例えばメチル)であってよく;R2は水素、メチル、又はビニル(例えば水素)であってよく;R3は水素、メチル、又はビニル(例えば水素)であってよく;R4は水素、メチル、又はビニル(例えば水素)であってよく;R5は水素、メチル、又はビニル(例えば水素)であってよく;及び/又はR6は水素、メチル、又はビニル(例えば水素)であってよい。特に好適なポリアリーレン化合物としては、例えば、1,4-ジメチルベンゼン(「パラキシレン」又は「Paraylene N」)、1,3-ジメチルベンゼン、1,2-ジメチルベンゼン、トルエン、4-メチルスチレン、3-メチルスチレン、2-メチルスチレン、1,4-ジビニルベンゼン、1,3-ジビニルベンゼン、1,2-ジビニルベンゼン、塩素化ポリアリーレン(「Polyarylene C」又は「Polyarylene D」)等が挙げられる。上述したように、ポリアリーレン化合物はまた、上記で言及したアリーレン構造の「R基」の1以上が他のアリーレン構造の基と結合している二量体であってもよい。かかるポリアリーレン二量体の1つの例は[2,2]パラシクロファンである。
試験手順:
キャパシタンス:
キャパシタンスは、Kelvinリードを備えたKeithley 3330精密LCZメーターを用い、2.2ボルトのDCバイアス及び0.5ボルトのピーク・ピーク正弦波信号を用いて測定することができる。動作周波数は120Hzであってよく、温度は23℃±2℃であってよい。幾つかの場合においては、「湿潤対乾燥(wet-to-dry)」キャパシタンスを求めることができる。「乾燥キャパシタンス」は、固体電解質、グラファイト、及び銀層を施す前の部品のキャパシタンスを指し、一方で「湿潤キャパシタンス」は、誘電体形成後の部品のキャパシタンスを指し、14%硝酸中において、1mFのタンタル陰極を参照とし、10ボルトのDCバイアス及び0.5ボルトのピーク・ピーク正弦波信号を用いて、30秒の電解液浸漬後に測定される。
等価直列抵抗は、Kelvinリードを備えたKeithley 3330精密LCZメーターを用い、2.2ボルトのDCバイアス及び0.5ボルトのピーク・ピーク正弦波信号を用いて測定することができる。動作周波数は100kHzであってよく、温度は23℃±2℃であってよい。
リーク電流は、リーク試験メーターを用い、23℃±2℃の温度及び定格電圧において、最小で60秒後に測定することができる。
湿度試験は、85℃の温度及び85%の相対湿度において、定格電圧下でおこなうことができる。試験条件後の回復時間は6~24時間であってよい。
70,000μFV/gのタンタル粉末を用いて陽極試料を形成した。それぞれの陽極試料にタンタル線を埋め込み、1420℃で焼結し、プレスして5.1g/cm3の密度にした。得られたペレットは5.60×3.65×0.90mmの寸法を有していた。ペレットを、85℃の温度において8.6mSの導電率を有する水/リン酸電解液中で71.0ボルトに陽極酸化して、誘電体層を形成した。このペレットを、30℃の温度において2.0mSの導電率を有する水/ホウ酸/四ホウ酸二ナトリウム中で25秒間、再び150ボルトに陽極酸化して、外側の上に堆積しているより厚い酸化物層を形成した。陽極を、1.1%の固形分含量及び20mPa・秒の粘度を有する分散ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(Clevios(登録商標)K、Heraeus)中に浸漬することによって、導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を125℃において20分間乾燥した。このプロセスを10回繰り返した。その後、部品を、2.0%の固形分含量及び20mPa・秒の粘度を有する分散ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(Clevios(登録商標)K、Heraeus)中に浸漬した。被覆したら、部品を125℃において20分間乾燥した。このプロセスを3回繰り返した。その後、部品を、2%の固形分含量及び160mPa・秒の粘度を有する分散ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(Clevios(登録商標)K、Heraeus)中に浸漬した。被覆したら、部品を125℃において20分間乾燥した。このプロセスを8回繰り返した。次に、部品をグラファイト分散液中に浸漬し、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥させた。このようにして47μF/35Vキャパシタの多数の部品(1,000)を作製し、シリカ樹脂中に封入した。
シリカ樹脂中に封入する前に本明細書に記載するナノ被覆を用いたことを除いて、例1に記載した方法でキャパシタを形成した。被覆は、図1に示すのと同様の方法でキャパシタ素子上に配置した。47μF/35Vキャパシタの多数の部品(1000)を形成した。
本発明は以下の実施態様を含む。
(1)焼結多孔質陽極体、前記陽極体の上に配されている誘電体、及び前記誘電体の上に配されている固体電解質を含むキャパシタ素子;
前記キャパシタ素子を封入しているケーシング材料;
前記陽極体と電気的に接続されており、前記ケーシング材料の外部に位置する部分を含む陽極終端;
前記固体電解質と電気的に接続されており、前記ケーシング材料の外部に位置する部分を含む陰極終端;及び
前記のキャパシタ素子、ケーシング材料、陽極終端、陰極終端、又はこれらの組合せの少なくとも一部の上に配置されているナノ被覆、ここで前記ナノ被覆は約2,000ナノメートル以下の平均厚さを有し、蒸着されたポリマーを含む;
を含むキャパシタ。
(2)前記蒸着されたポリマーが、前駆体化合物のin-situ重合によって形成される、(1)に記載のキャパシタ。
(3)前記前駆体化合物がポリアリーレンである、(2)に記載のキャパシタ。
(4)前記ポリアリーレンが次の一般構造:
R 1 は、アルキル、アルケニル、ハロ、又はハロアルキルであり;
R 2 、R 3 、R 4 、R 5 、及びR 6 は、独立して水素、アルキル、アルケニル、ハロ、又はハロアルキルから選択され、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 、又はR 6 の1以上は、場合によって第2のポリアリーレン環構造と結合して二量体を形成している)
を有する、(3)に記載のキャパシタ。
(5)前記ポリアリーレンが、1,4-ジメチルベンゼン、1,3-ジメチルベンゼン、1,2-ジメチルベンゼン、トルエン、4-メチルスチレン、3-メチルスチレン、2-メチルスチレン、1,4-ジビニルベンゼン、1,3-ジビニルベンゼン、1,2-ジビニルベンゼン、塩素化ポリアリーレン、[2,2]パラシクロファン、又はこれらの組合せである、(3)に記載のキャパシタ。
(6)前記前駆体化合物がフルオロヒドロカーボンである、(1)に記載のキャパシタ。
(7)前記フルオロヒドロカーボンが、CF 4 、C 2 F 4 、C 2 F 6 、C 3 F 6 、C 3 F 8 、又はこれらの組合せである、(6)に記載のキャパシタ。
(8)前記ナノ被覆が、ポリアリーレン前駆体化合物及びフルオロヒドロカーボン前駆体化合物から形成されるポリマーを含む、(1)に記載のキャパシタ。
(9)前記ナノ被覆が前記キャパシタ素子上に配置されている、(1)に記載のキャパシタ。
(10)前記キャパシタ素子が、前面、後面、上面、下面、第1の側面、及び第2の側面を含み、更に前記キャパシタ素子が、前記キャパシタ素子の前面から伸長する陽極リード線を含む、(1)に記載のキャパシタ。
(11)前記ナノ被覆が、前記の前面、後面、上面、下面、第1の側面、第2の側面、又はこれらの組合せの上に配置されている、(10)に記載のキャパシタ。
(12)前記前面の少なくとも一部の上のナノ被覆の厚さが、前記の後面、上面、下面、第1の側面、又は第2の側面の少なくとも一部の上のナノ被覆の厚さよりも大きい、(11)に記載のキャパシタ。
(13)前記ナノ被覆が前記ケーシング材料の上に配置されている、(1)に記載のキャパシタ。
(14)前記キャパシタの1つの領域における前記ナノ被覆の厚さの、前記キャパシタの他の領域における前記ナノ被覆の厚さに対する比が約2以上である、(1)に記載のキャパシタ。
(15)前記蒸着されたポリマーが、スパッタリング、プラズマ促進物理蒸着、プラズマ促進化学蒸着、原子層化学蒸着、又はこれらの組合せによって形成されている、(1)に記載のキャパシタ。
(16)前記蒸着されたポリマーが、プラズマの存在下で重合されている、(1)に記載のキャパシタ。
(17)前記キャパシタ素子が、前記固体電解質の上に配されている金属粒子層を含む陰極被覆を更に含み、前記金属粒子層は、樹脂状ポリマーマトリクス内に分散されている複数の導電性金属粒子を含む、(1)に記載のキャパシタ。
(18)前記陽極体がタンタルを含み、前記誘電体が五酸化タンタルを含む、(1)に記載のキャパシタ。
(19)前記固体電解質が複数の導電性ポリマー粒子を含む、(1)に記載のキャパシタ。
(20)前記導電性ポリマー粒子が外因性導電性ポリマーを含む、(19)に記載のキャパシタ。
(21)前記外因性導電性ポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)である、(20)に記載のキャパシタ。
(22)前記粒子がポリマー対イオンも含む、(20)に記載のキャパシタ。
(23)前記導電性ポリマー粒子が固有導電性ポリマーを含む、(19)に記載のキャパシタ。
(24)前記固体電解質の上に配されており、予め重合された導電性ポリマー粒子及び架橋剤を含む外側ポリマー被覆を更に含む、(1)に記載のキャパシタ。
(25)焼結多孔質陽極体、前記陽極体の上に配されている誘電体、及び前記誘電体の上に配されている固体電解質を含むキャパシタ素子;前記キャパシタ素子を封入しているケーシング材料;前記陽極体と電気的に接続されており、前記ケーシング材料の外部に位置する部分を含む陽極終端;前記固体電解質と電気的に接続されており、前記ケーシング材料の外部に位置する部分を含む陰極終端;を含むキャパシタを封止する方法であって、前駆体化合物を気相重合して、前記のキャパシタ素子、ケーシング材料、陽極終端、陰極終端、又はこれらの組合せの少なくとも一部の上にナノ被覆の少なくとも1つの層を形成することを含む上記方法。
(26)前記ナノ被覆が約2,000ナノメートル以下の平均厚さを有する、(25)に記載の方法。
(27)前記前駆体化合物が、ポリアリーレン、フルオロヒドロカーボン、又はこれらの組合せである、(25)に記載の方法。
(28)前記前駆体化合物を前記キャパシタ素子上で気相重合する、(25)に記載の方法。
(29)前記前駆体化合物を前記ケーシング材料上で気相重合する、(25)に記載の方法。
(30)前記気相重合が、スパッタリング、プラズマ促進物理蒸着、プラズマ促進化学蒸着、原子層化学蒸着、又はこれらの組合せを含む、(25)に記載の方法。
(31)前記気相重合をプラズマの存在下で行う、(25)に記載の方法。
(32)前記気相重合を溶媒の不存在下で行う、(25)に記載の方法。
(33)前記気相重合を約15℃~約35℃の温度で行う、(25)に記載の方法。
Claims (29)
- 焼結多孔質陽極体、前記陽極体の上に配されている誘電体、及び前記誘電体の上に配されている固体電解質を含むキャパシタ素子;
前記キャパシタ素子を封入しているケーシング材料;
前記陽極体と電気的に接続されており、前記ケーシング材料の外部に位置する部分を含む陽極終端;
前記固体電解質と電気的に接続されており、前記ケーシング材料の外部に位置する部分を含む陰極終端;及び
前記キャパシタ素子の表面上に配置されているナノ被覆、ここで前記ナノ被覆は2,000ナノメートル以下の平均厚さを有し、蒸着されたポリマーを含む;
を含むキャパシタ。 - 前記蒸着されたポリマーが、前駆体化合物のin-situ重合によって形成される、請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記前駆体化合物がポリアリーレンである、請求項2に記載のキャパシタ。
- 前記ポリアリーレンが、1,4-ジメチルベンゼン、1,3-ジメチルベンゼン、1,2-ジメチルベンゼン、トルエン、4-メチルスチレン、3-メチルスチレン、2-メチルスチレン、1,4-ジビニルベンゼン、1,3-ジビニルベンゼン、1,2-ジビニルベンゼン、塩素化ポリアリーレン、[2,2]パラシクロファン、又はこれらの組合せである、請求項3に記載のキャパシタ。
- 前記前駆体化合物がフルオロカーボンである、請求項2に記載のキャパシタ。
- 前記フルオロカーボンが、CF4、C2F4、C2F6、C3F6、C3F8、又はこれらの組合せである、請求項6に記載のキャパシタ。
- 前記ナノ被覆が、ポリアリーレン前駆体化合物及びフルオロカーボン前駆体化合物から形成されるポリマーを含む、請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記キャパシタ素子が、前面、後面、上面、下面、第1の側面、及び第2の側面を含み、更に前記キャパシタ素子が、前記キャパシタ素子の前面から伸長する陽極リード線を含む、請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記ナノ被覆が、前記の前面、後面、上面、下面、第1の側面、第2の側面、又はこれらの組合せの上に配置されている、請求項9に記載のキャパシタ。
- 前記前面の少なくとも一部の上のナノ被覆の厚さが、前記の後面、上面、下面、第1の側面、又は第2の側面の少なくとも一部の上のナノ被覆の厚さよりも大きい、請求項10に記載のキャパシタ。
- 前記キャパシタの1つの領域における前記ナノ被覆の厚さの、前記キャパシタの他の領域における前記ナノ被覆の厚さに対する比が2以上である、請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記蒸着されたポリマーが、スパッタリング、プラズマ促進物理蒸着、プラズマ促進化学蒸着、原子層化学蒸着、又はこれらの組合せによって形成されている、請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記蒸着されたポリマーが、プラズマの存在下で重合されている、請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記キャパシタ素子が、前記固体電解質の上に配されている金属粒子層を含む陰極被覆を更に含み、前記金属粒子層は、樹脂状ポリマーマトリクス内に分散されている複数の導電性金属粒子を含む、請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記陽極体がタンタルを含み、前記誘電体が五酸化タンタルを含む、請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記固体電解質が複数の導電性ポリマー粒子を含む、請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記導電性ポリマー粒子が外因性導電性ポリマーを含む、請求項17に記載のキャパシタ。
- 前記外因性導電性ポリマーがポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)である、請求項18に記載のキャパシタ。
- 前記粒子がポリマー対イオンも含む、請求項18に記載のキャパシタ。
- 前記導電性ポリマー粒子が固有導電性ポリマーを含む、請求項17に記載のキャパシタ。
- 前記固体電解質の上に配されており、予め重合された導電性ポリマー粒子及び架橋剤を含む外側ポリマー被覆を更に含む、請求項1に記載のキャパシタ。
- 焼結多孔質陽極体、前記陽極体の上に配されている誘電体、及び前記誘電体の上に配されている固体電解質を含むキャパシタ素子;前記キャパシタ素子を封入しているケーシング材料;前記陽極体と電気的に接続されており、前記ケーシング材料の外部に位置する部分を含む陽極終端;前記固体電解質と電気的に接続されており、前記ケーシング材料の外部に位置する部分を含む陰極終端;を含むキャパシタを封止する方法であって、前駆体化合物を気相重合して、前記キャパシタ素子の少なくとも一部の上にナノ被覆の少なくとも1つの層を形成することを含む上記方法。
- 前記ナノ被覆が2,000ナノメートル以下の平均厚さを有する、請求項23に記載の方法。
- 前記前駆体化合物が、ポリアリーレン、フルオロカーボン、又はこれらの組合せである、請求項23に記載の方法。
- 前記気相重合が、スパッタリング、プラズマ促進物理蒸着、プラズマ促進化学蒸着、原子層化学蒸着、又はこれらの組合せを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記気相重合をプラズマの存在下で行う、請求項23に記載の方法。
- 前記気相重合を溶媒の不存在下で行う、請求項23に記載の方法。
- 前記気相重合を15℃~35℃の温度で行う、請求項23に記載の方法。
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