JP7209631B2 - 固体電解キャパシタアセンブリ - Google Patents

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Description

本出願は、２０１６年１０月１８日の出願日を有する米国仮特許出願６２／４０９，４２３（その全部を参照として本明細書中に包含する）の出願日の利益を主張する。
固体電解キャパシタ（例えばタンタルキャパシタ）は、通常は、金属粉（例えばタンタル）を金属リード線の周囲にプレスし、プレスした部品を焼結し、焼結した陽極を陽極酸化し、その後、固体電解質を施すことによって製造される。固有導電性(intrinsically conductive)ポリマーは、それらの有利な低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び「非燃焼／非発火」故障モードのために、固体電解質としてしばしば用いられる。例えば、かかる電解質は、触媒及びドーパントの存在下における３，４－ジオキシチオフェンモノマー（ＥＤＯＴ）のin-situ化学重合によって形成することができる。しかしながら、in-situ重合されたポリマーを用いる従来のキャパシタは、比較的高いリーク電流（ＤＣＬ）を有していて、高速スイッチング又は動作電流スパイク中に経験するような高い電圧において故障する傾向がある。これらの問題点を克服する試みにおいて、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）とポリ（スチレンスルホネート）の複合体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）から形成される分散液も用いられている。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液は幾つかの向上した特性をもたらすことができるが、かかる材料のキャパシタンスは、特に比較的高い電圧にかけた際に、高い温度において大きく低下する傾向がある。
したがって、改良された性能を有する固体電解キャパシタに対する必要性が現在存在する。
本発明の一態様によれば、キャパシタ素子を含むキャパシタアセンブリが開示される。キャパシタ素子は、バルブメタル化合物を含む多孔質陽極体、陽極体の上に配されている、バルブメタル化合物の酸化物を含む誘電体；及び誘電体の上に配されている固体電解質を含む。固体電解質は、導電性ポリマー及びヒドロキシ官能性ポリマーを含む。更に、キャパシタ素子は、誘電体の酸化物に結合しており、ヒドロキシ官能性ポリマーに結合することができる有機官能性シラン化合物を含む。
本発明の他の態様によれば、キャパシタ素子を形成する方法であって、焼結多孔質陽極体を陽極酸化してバルブメタル化合物の酸化物を含む誘電体を形成すること；有機官能性シラン化合物を含む溶液を陽極に施すこと；導電性ポリマー粒子及びヒドロキシ官能性ポリマーを含む分散液を施して、導電性ポリマー層を形成すること；及び、有機官能性シラン化合物を誘電体の酸化物に結合させること；を含む上記方法が開示される。
本発明の他の特徴及び形態を、下記においてより詳細に示す。
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、添付の図面を参照しながら本明細書の残りでより詳しく示す。
図１は、本発明のアセンブリのキャパシタアセンブリの一態様の断面図である。 図２は、本発明のアセンブリのキャパシタアセンブリの別の態様の断面図である。 図３は、本発明のアセンブリのキャパシタアセンブリの更に別の態様の断面図である。 図４は、本発明のアセンブリのキャパシタアセンブリの更に別の態様の上面図である。
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の中で具現化されることが当業者によって理解される。
一般的に言うと、本発明は、広範囲の異なる条件下においても良好な電気特性を示すことができるキャパシタアセンブリに関する。より詳しくは、本キャパシタは、バルブメタル化合物（例えばタンタル）を含む多孔質陽極体、陽極体の上に配されていて、バルブメタル化合物の酸化物（例えば五酸化タンタル）を含む誘電体、及び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を含む。固体電解質は導電性ポリマー及びヒドロキシ官能性ポリマーを含む。特に、誘電体の酸化物と結合しており、固体電解質中に含まれるヒドロキシ官能性ポリマーに結合することができる有機官能性シラン化合物も用いられる。理論によって限定されることは意図しないが、これによってキャパシタに複数の利益をもたらすことができると考えられる。例えば、有機官能性シラン化合物を誘電体の酸化物及びヒドロキシ官能性ポリマーに結合させることによって、これらの層の界面接着性を向上させることができ、これにより特に高い温度及び電圧にかけた際のキャパシタンスの安定性を向上させることができると考えられる。
而して、本発明の結果として、得られるキャパシタアセンブリは種々の独特で有益な特性を示すことができる。例えば、本キャパシタアセンブリは、高い温度に曝露した場合であっても優れた電気特性を示すことができる。例えば、本キャパシタアセンブリは、約８０℃以上、幾つかの態様においては約１００℃～約１５０℃、幾つかの態様においては約１０５℃～約１３０℃（例えば１０５℃又は１２５℃）の温度を有する高温雰囲気と接触させて配置することができる。かかる高い温度においても、本キャパシタアセンブリはその湿潤キャパシタンスの高いパーセントを示すことができ、これによりそれが大気湿度の存在下において小さなキャパシタンスの損失及び／又は変動しか有しないようにすることが可能になる。この性能特性は、等式：
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。
本キャパシタアセンブリは、約５０％以上、幾つかの態様においては約６０％以上、幾つかの態様においては約７０％以上、幾つかの態様においては約８０％～１００％の湿潤対乾燥キャパシタンスパーセントを示すことができる。乾燥キャパシタンスは、１２０Ｈｚの周波数において測定して、約３０ナノファラド／平方センチメートル（ｎＦ／ｃｍ２）以上、幾つかの態様においては約１００ｎＦ／ｃｍ２以上、幾つかの態様においては約２００～約３，０００ｎＦ／ｃｍ２、幾つかの態様においては約４００～約２，０００ｎＦ／ｃｍ２であってよい。キャパシタンスはまた、かかる温度において、約１００時間以上、幾つかの態様においては約３００時間～約３０００時間、幾つかの態様においては約４００時間～約２５００時間（例えば約５００時間）のような相当な時間の間、安定に維持することができる。例えば一態様においては、高温雰囲気（例えば１２５℃）に約５００時間曝露した後のアセンブリのキャパシタンス値の、かかる高温雰囲気に最初に曝露した際のアセンブリのキャパシタンス値に対する比は、約０．７～１．０、幾つかの態様においては約０．７５～１．０、幾つかの態様においては約０．８０～１．０である。
特に、高い電圧を印加した際に、かかる高いキャパシタンス値を維持することができる。例えば、高温雰囲気（例えば１２５℃）及び定格電圧（最大動作電圧）に曝露した後のアセンブリのキャパシタンス値の、かかる高温雰囲気に曝露した際であるが、定格電圧を印加する前のアセンブリの当初のキャパシタンス値に対する比は、約０．７～１．０、幾つかの態様においては約０．７５～１．０、幾つかの態様においては約０．８０～１．０である。定格電圧は、例えば約１５ボルト以上、幾つかの態様においては約１８ボルト以上、幾つかの態様においては約２０～約１５０ボルトであってよい。例えば一態様においては、２５ボルトの電圧で高温雰囲気（例えば１２５℃）に約５００時間曝露した後のアセンブリのキャパシタンス値の、かかる高温雰囲気中であるが、電圧を印加する前のアセンブリの当初のキャパシタンス値に対する比を、上述の範囲内にすることができる。本発明者らは、定格電圧が誘電体を形成するのに用いる化成電圧に近づき始めた場合、即ち定格電圧に対する化成電圧の比（化成比(forming ratio））が約２．６以下、幾つかの態様においては約２．５以下、幾つかの態様においては約１．５～約２．３（例えば１．７又は２．１）である場合であっても、キャパシタンスが安定で、上述の範囲内に維持されることを見出した。また、多重電圧パルスを印加した場合にも、高いキャパシタンス値を維持することができる。例えば、高温雰囲気（例えば１０５℃）において定格電圧（例えば１６ボルト）で１０００パルス（３０秒の荷電）にかけた後のアセンブリのキャパシタンス値と、かかるパルスを印加する前のアセンブリの当初キャパシタンスとの比は、約０．７～１．０、幾つかの態様においては約０．７５～１．０、幾つかの態様においては約０．８０～１．０である。
良好なキャパシタンス安定性を示すのに加えて、本キャパシタアセンブリはまた、上記に記載したように高温の雰囲気（例えば１０５℃又は１２５℃）及び高い電圧（例えば２０又は３５ボルト）に曝露した後に比較的低いリーク電流（ＤＣＬ）を示すこともできる。例えば、高温の雰囲気（例えば１２５℃）及び定格電圧（例えば２０又は３５ボルト）に９０秒間曝露した後に、本キャパシタアセンブリは、僅か約５０マイクロアンペア（μＡ）以下、幾つかの態様においては約４０μＡ以下、幾つかの態様においては約２０μＡ以下、幾つかの態様においては約０．１～約１０μＡのＤＣＬを示すことができる。リーク電流はまた、高温の雰囲気及び定格電圧に、例えば約１００時間以上、幾つかの態様においては約３００時間～約３０００時間、幾つかの態様においては約４００時間～約２５００時間（例えば約５００時間）のような相当な時間曝露した後に、上述の範囲内、又はこれより更に低く維持することもできる。
ここで、本発明の種々の態様をより詳細に記載する。
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、バルブメタル化合物（すなわち酸化することができる金属）、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。タンタルが特に好適である。例えば、粉末は、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することができる。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ＷＯ２０１４／１９９４８０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。
粉末の比電荷は、通常は、所望の用途に応じて約２，０００～約８００，０００マイクロファラド・ボルト／グラム（μＦ・Ｖ／ｇ）で変動する。例えば、幾つかの態様においては、約１００，０００～約８００，０００μＦ・Ｖ／ｇ、幾つかの態様においては約１２０，０００～約７００，０００μＦ・Ｖ／ｇ、幾つかの態様においては約１５０，０００～約６００，０００μＦ・Ｖ／ｇの比電荷を有する高電荷粉末を用いることができる。他の態様においては、約２，０００～約１００，０００μＦ・Ｖ／ｇ、幾つかの態様においては約５，０００～約８０，０００μＦ・Ｖ／ｇ、幾つかの態様においては約１０，０００～約７０，０００μＦ・Ｖ／ｇの比電荷を有する低電荷粉末を用いることができる。当該技術において公知なように、比電荷は、キャパシタンスに用いた陽極酸化電圧をかけ、次にこの積を陽極酸化電極体の重量で割ることによって求めることができる。
粉末は、一次粒子を含む自由流動性の微細粉末であってよい。粉末の一次粒子は、一般的に、場合によっては粒子を７０秒間の超音波振動にかけた後に、例えばBECKMAN COULTER Corporation製のレーザー粒径分布分析装置（例えばLS-230）を用いて求めて、約５～約２５０ナノメートル、幾つかの態様においては約１０～約２００ナノメートル、幾つかの態様においては約２０～約１５０ナノメートルのメジアン径（Ｄ５０）を有する。一次粒子は、通常は三次元の粒子形状（例えば球状又は角状）を有する。かかる粒子は、通常は比較的低い「アスペクト比」、すなわち粒子の平均直径又は幅を平均厚さで割った値（Ｄ／Ｔ）を有する。例えば、粒子のアスペクト比は、約４以下、幾つかの態様においては約３以下、幾つかの態様においては約１～約２であってよい。一次粒子に加えて、粉末は、一次粒子の凝集（又は凝塊化）によって形成される二次粒子のような他のタイプの粒子を含んでいてもよい。かかる二次粒子は、約１～約５００マイクロメートル、幾つかの態様においては約１０～約２５０マイクロメートルのメジアン径（Ｄ５０)を有していてよい。
粒子の凝集は、粒子を加熱することによるか、及び／又はバインダを用いることによって行うことができる。例えば、凝集は、約０℃～約４０℃、幾つかの態様においては約５℃～約３５℃、幾つかの態様においては約１５℃～約３０℃の温度で行うことができる。また好適なバインダとしては、例えば、ポリ（ビニルブチラール）；ポリ（酢酸ビニル）；ポリ（ビニルアルコール）；ポリ（ビニルピロリドン）；セルロースポリマー、例えばカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、及びメチルヒドロキシエチルセルロース；アタクチックポリプロピレン、ポリエチレン；ポリエチレングリコール（例えば、Dow Chemical Co.製のCarbowax）；ポリスチレン、ポリ（ブタジエン／スチレン）；ポリアミド、ポリイミド、及びポリアクリルアミド、高分子量ポリエーテル；エチレンオキシドとプロピレンオキシドのコポリマー；フルオロポリマー、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオリド、及びフルオロオレフィンコポリマー；アクリルポリマー、例えばナトリウムポリアクリレート、ポリ（低級アルキルアクリレート）、ポリ（低級アルキルメタクリレート）、及び低級アルキルアクリレートとメタクリレートのコポリマー；並びに脂肪酸及びワックス、例えばステアリン酸及び他の石鹸脂肪酸、植物性ワックス、マイクロワックス（精製パラフィン）等を挙げることができる。
得られる粉末は、任意の従来の粉末プレス装置を用いて圧縮してペレットを形成することができる。例えば、ダイと１つ又は複数のパンチを含むシングルステーション式圧縮プレス機であるプレス成形機を用いることができる。あるいは、ダイと単一の下方パンチのみを用いるアンビルタイプの圧縮プレス成形機を用いることができる。シングルステーション式圧縮プレス成形機は、シングルアクション、ダブルアクション、浮動ダイ、可動式プラテン、対向ラム、スクリュー、インパクト、ホットプレス、圧印加工、又はサイジングのような種々の能力を有するカムプレス、トグル／ナックルプレス、及び偏心／クランクプレスのようないくつかの基本的タイプで入手可能である。粉末は、ワイヤ、シート等の形態であってよい陽極リードの周囲に圧縮することができる。リードは、陽極体から縦方向に伸長させることができ、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ハフニウム、チタン等、並びにそれらの導電性酸化物及び／又は窒化物のような任意の導電性材料から形成することができる。リードの接続はまた、他の公知の技術を用いて、例えば、リードを陽極体に溶接するか、或いは形成中（例えば圧縮及び／又は焼結の前）に陽極体内部にそれを埋め込むことによって達成することもできる。
バインダは、プレス後にペレットを真空下で一定の温度（例えば約１５０℃～約５００℃）において数分間加熱することによって除去することができる。或いは、バインダは、ペレットを、Bishopらの米国特許６，１９７，２５２に記載されているような水溶液と接触させることによって除去することもできる。その後、ペレットを焼結して多孔質の一体部材を形成する。ペレットは、通常は約７００℃～約１６００℃、幾つかの態様においては約８００℃～約１５００℃、幾つかの態様においては約９００℃～約１２００℃の温度で、約５分～約１００分間、幾つかの態様においては約８分～約１５分間焼結する。これは１以上の工程で行うことができる。所望の場合には、焼結は、酸素原子の陽極へ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、真空下、不活性ガス下、水素下などの還元雰囲気中で行うことができる。還元雰囲気は、約１０トル～約２０００トル、幾つかの態様においては約１００トル～約１０００トル、幾つかの態様においては約１００トル～約９３０トルの圧力であってよい。水素と他の気体（例えばアルゴン又は窒素）の混合物を用いることもできる。
Ｂ．誘電体：
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）は、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。
電流を陽極酸化溶液に流して、誘電体層を形成する。化成電圧の値によって誘電体層の厚さが制御される。例えば、電源は、まず、必要な電圧に到達するまで定電流モードに設定することができる。その後、電源を定電位モードに切り替え、所望の誘電体厚さが陽極の表面全体上に確実に形成されるようにすることができる。勿論、パルス又はステップ定電位法などの他の公知の方法も用いることができる。陽極酸化を行う電圧は、通常は、約４～約２５０Ｖ、幾つかの態様においては約９～約２００Ｖ、幾つかの態様においては約２０～約１５０Ｖの範囲である。酸化中は、陽極酸化溶液は昇温温度、例えば約３０℃以上、幾つかの態様においては約４０℃～約２００℃、幾つかの態様においては約５０℃～約１００℃に維持することができる。陽極酸化は周囲温度以下で実施することもできる。得られる誘電体層は陽極の表面上及びその細孔内に形成することができる。
必須ではないが、幾つかの態様においては、誘電体層は、陽極の外表面上に配される第１の部分と陽極の内表面上に配される第２の部分を有するという点において、陽極全体にわたって区別された厚さを有することができる。かかる態様においては、第１の部分は、その厚さが第２の部分の厚さよりも大きくなるように選択的に形成される。しかしながら、誘電体層の厚さは特定の領域内で均一である必要はないことを理解すべきである。外表面に隣接する誘電体層の幾つかの部分は、例えば、実際には内表面における層の幾つかの部分より薄い場合があり、その逆の場合もある。それでもなお、誘電体層は、外表面における層の少なくとも一部が内表面における少なくとも一部よりも大きな厚さを有するように形成することができる。これらの厚さにおける実際の差は特定の用途に応じて変化させることができるが、第２の部分の厚さに対する第１の部分の厚さの比は、通常は約１．２～約４０、幾つかの態様においては約１．５～約２５、幾つかの態様においては約２～約２０である。
区別された厚さを有する誘電体層を形成するためには多段階法が一般的に用いられる。このプロセスの各段階において、焼結した陽極を陽極酸化して誘電体層（例えば五酸化タンタル）を形成する。陽極酸化の第１段階中においては、通常は比較的小さい化成電圧、例えば、約１～約９０ボルト、幾つかの態様においては約２～約５０ボルト、幾つかの態様においては約５～約２０ボルトの範囲の化成電圧を用いて、内部領域に関して所望の誘電体厚さが達成されるのを確実にする。その後、焼結体を次にプロセスの第２段階で陽極酸化して、誘電体の厚さを所望レベルに増加させることができる。これは、一般的には、電解液中において、第１段階中において用いられた電圧より高い電圧、例えば約５０～約３５０ボルト、幾つかの態様においては約６０～約３００ボルト、幾つかの態様においては約７０～約２００ボルトの範囲の化成電圧で陽極酸化することにより達成される。第１及び／又は第２段階中においては、電解液は、約１５℃～約９５℃、幾つかの態様においては約２０℃～約９０℃、幾つかの態様においては約２５℃～約８５℃の範囲内の温度に維持することができる。
陽極酸化プロセスの第１及び第２段階中において用いられる電解液は同じでも又は異なっていてもよい。しかしながら、通常は、誘電体層の外側部分においてより大きな厚さを得ることをより良好に促進することを助けるために、異なる溶液を用いることが望ましい。例えば、相当量の酸化物皮膜が陽極の内表面上に形成されないようにするためには、第２段階において用いられる電解液は、第１段階において用いられる電解液よりも低いイオン伝導度を有することが望ましい可能性がある。この点に関し、第１段階中に用いられる電解液には、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸、ボロン酸等のような酸性化合物を含ませることができる。かかる電解液は、２５℃の温度で求めて、約０．１～約１００ｍＳ／ｃｍ、幾つかの態様においては約０．２～約２０ｍＳ／ｃｍ、幾つかの態様においては約１～約１０ｍＳ／ｃｍの導電率を有することができる。第２段階中に用いられる電解液は、通常は弱酸の塩を含ませて、ヒドロニウムイオン濃度が、細孔内での電荷通過の結果として細孔内で増大するようにする。イオン輸送又はイオン拡散は、電荷のバランスを取るために必要に応じて、弱酸のアニオンが細孔中に移動するように起こる。その結果、主要導電種（ヒドロニウムイオン）の濃度は、ヒドロニウムイオン、酸アニオン、及び非解離酸の間の平衡が形成される際に減少して、導電不良種が形成される。導電種の濃度の低下は、電解液中での比較的高い電圧降下をもたらし、これにより内部の更なる陽極酸化が妨害され、一方で連続した高導電率の領域における高い化成電圧に対してはより厚い酸化物層が外側に蓄積する。好適な弱酸塩としては、例えば、ホウ酸、ボロン酸、酢酸、シュウ酸、乳酸、アジピン酸などのアンモニウム塩又はアルカリ金属塩（例えばナトリウム、カリウムなど）を挙げることができる。特に好適な塩としては、四ホウ酸ナトリウム及び五ホウ酸アンモニウムが挙げられる。かかる電解液は、通常は、２５℃の温度で求めて約０．１～約２０ｍＳ／ｃｍ、幾つかの態様においては約０．５～約１０ｍＳ／ｃｍ、幾つかの態様においては約１～約５ｍＳ／ｃｍの導電率を有する。
所望の場合には、所望の誘電体厚さを達成するために、陽極酸化の各段階を１サイクル又は複数サイクル繰り返すことができる。更に、陽極は、第１及び／又は第２段階の後に、電解液を除去するために他の溶媒（例えば水）ですすぐか又は洗浄することもできる。
Ｃ．有機官能性シラン化合物：
上記で示したように、また、誘電体の酸化物（例えば五酸化タンタル）及び固体電解質中のヒドロキシ官能性ポリマーとの結合を形成することができる有機官能性シラン化合物も誘電体に施す。通常は、有機官能性シラン化合物は、次の一般式（Ｉ）：
Figure 0007209631000001
（式中、
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル（例えば、メチル、エチル、プロピル等）、アルケニル（例えば、エテニル、プロペニル等）、アリール（例えばフェニル）、ヘテロアリール（例えばピリジル）、シクロアルキル（例えば、シクロプロピル、シクロブチル等）、ヘテロシクリル（例えばピペリジニル）、ハロ（例えばフルオロ）、ハロアルキル（例えばフルオロアルキル）、又はヒドロキシアルキル（例えば、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル等）、或いはこれらの組合せ（例えば、アルキル－フェニル）であり；
Ｘは、ヒドロキシル基に結合することができる官能基であるか、又はヒドロキシル基に結合することができる官能基に転化させることができ；そして
Ｚは、官能基「Ｘ」をケイ素原子に連結する有機基、例えばアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、又はヒドロキシアルキル、或いはこれらの組合せである）
を有する。
幾つかの態様においては、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３の少なくとも１つはヒドロキシアルキル（例えばＯＣＨ３）であってよい。例えば、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のそれぞれはヒドロキシアルキルであってよい。しかしながら他の態様においては、Ｒ１はアルキル（例えばＣＨ３）であってよく、Ｒ２及びＲ３はヒドロキシアルキル（例えばＯＣＨ３）であってよい。また、Ｚは、アルキル（例えば、メチル、プロピル、エチル、ブチル等）、アリール（例えばフェニル）、又はアルキル－アリール（例えばフェニルエチル）であってよい。
官能基「Ｘ」の特定の性質は変化してよい。例えば一態様においては、Ｘは、アミノ官能基、イソシアネート官能基、イソシアヌレート官能基等のような、ヒドロキシル基と反応することができる官能基である。例えば、イソシアネート官能基は、固体電解質中のヒドロキシ官能性ポリマーとウレタン結合を形成することができる。１つの特定の態様においては、次の一般式：
Figure 0007209631000002
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＺは上記に規定した通りである）
を有するイソシアネート官能性有機シラン化合物を用いることができる。好適なイソシアネート官能性有機シラン化合物としては、例えば、３－イソシアナトプロピルトリエトキシシラン（Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｚはプロピルである）、３－イソシアナトプロピルトリメトキシシラン（Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はＯＣＨ３であり、Ｚはプロピルである）、３－イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン（Ｒ１はＣＨ３であり、Ｒ２及びＲ３はＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｚはプロピルである）、３－イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン（Ｒ１はＣＨ３であり、Ｒ２及びＲ３はＯＣＨ３であり、Ｚはプロピルである）などを挙げることができる。
上記に記載した態様においては、特定のタイプの官能基（例えばイソシアネート）を存在させることにより、有機シラン化合物とヒドロキシ官能性ポリマーとの直接反応を可能にすることができる。しかしながら幾つかの場合においては、キャパシタ製造プロセスの少なくとも一部中において官能基を「マスク」することが望ましい可能性がある。このようにすると、官能基が早期に分解する可能性を最小にして、主として高温などにおける使用条件中にヒドロキシ官能性ポリマーとの反応に利用できるようにすることが可能である。かかる態様においては、Ｘは、官能基（例えばイソシアネート官能基）に転化させることができ、これを次にヒドロキシル基と反応させることができる保護基であってよい。保護基の官能基への転化は、望ましくは、加熱した際、紫外光に曝露した際などのような特定の条件下のみで起こる。イソシアネート基に転化させることができる保護基の例としては、例えばチオシアネート基（－ＳＣＮ）、カルバメート基（－ＮＲ４Ｃ（Ｏ）Ｏ－Ｒ５－）（ここで、Ｒ４及びＲ５は、例えば独立して水素又はアルキル基である）、イソシアヌレート基等を挙げることができる。官能基及び／又は保護基にはまた、所望の場合には更なるシラン基を含ませて、得られる化合物がダイトピック、トリトピックなどになるようにすることができる。かかるマスクされた有機シラン化合物の特定の例としては、例えば、（チオシアナトメチル）フェネチルトリメトキシシラン（Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はＯＣＨ３であり、Ｚは－ＣＨ２ＣＨ２－フェニル－ＣＨ２－であり、ＸはＳＣＮである）、３－チオシアナトプロピルトリエトキシシラン（Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｚは－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－であり、ＸはＳＣＮである）、Ｎ－（３－トリエトキシシリルプロピル）－ｏ－ｔ－ブチルカルバメート（Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｚは－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－であり、ＸはＮＨＣ（Ｏ）Ｏ－ｔ－ブチルである）、トリエトキシシリルプロピルエチルカルバメート（Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｚは－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－であり、ＸはＮＨＣ（Ｏ）Ｏ－エチルである）、Ｎ－トリメトキシシリルプロピルメチルカルバメート（Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はＯＣＨ２ＣＨ３であり、Ｚは－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－であり、ＸはＮＨＣ（Ｏ）Ｏ－メチルである）、トリス（３－トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレート（Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はＯＣＨ３であり、Ｚは－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－であり、Ｘはイソシアヌレート－［ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２－Ｓｉ（ＯＣＨ３）３］２である）等、並びにこれらの組合せを挙げることができる。
用いる特定の化合物に関係なく、有機官能性シラン化合物は、当該技術において公知の技術を用いて誘電体の酸化物に結合させることができる。例えば、有機シラン化合物は、１以上の基（例えば、式（Ｉ）におけるＲ１、Ｒ２、及び／又はＲ３）をヒドロキシル基に転化する加水分解反応にかけることができる。これらのヒドロキシル基は、次に縮合反応によって誘電体酸化物と反応させて、有機官能性シラン化合物が誘電体にグラフトするか又は他の形態で結合するようにする。
反応を開始するためには、有機官能性シラン化合物をまず溶媒中に溶解して溶液を形成することができる。炭化水素（例えば、ベンゼン、トルエン、及びキシレン）；エーテル（例えば、テトラヒドロフラン、１，４－ジオキサン、及びジエチルエーテル）；ケトン（例えばメチルエチルケトン）；ハロゲン系溶媒（例えば、クロロホルム、塩化メチレン、及び１，２－ジクロロエタン）；アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、及びイソブチルアルコール）など、並びに任意の上記のものの組合せのような有機溶媒が特に好適である。アルコールが本発明において用いるのに特に好適である。溶液中の有機溶媒の濃度は変化させることができるが、通常は溶液の約７０重量％～約９９重量％、幾つかの態様においては約８０重量％～約９８重量％、幾つかの態様においては約８５重量％～約９７重量％の量で用いる。有機官能性シラン化合物はまた、溶液の約１重量％～約３０重量％、幾つかの態様においては約２重量％～約２０重量％、幾つかの態様においては約３重量％～約１５重量％を構成することができる。形成されたら、次に、浸漬、液滴被覆、スピン被覆、噴霧等などによる任意の種々の公知の技術を用いて溶液を誘電体上に被覆する。次に、溶液を加熱して溶媒を除去して、有機官能性シラン化合物を誘電体に結合させることができる。加熱は、２５℃～約３５０℃、幾つかの態様においては約３０℃～約３２５℃、幾つかの態様においては約５０℃～約３００℃の温度で行うことができる。また、加熱のための時間は変化させることができるが、通常は約１～約１００分間、幾つかの態様においては約２～約６０分間、幾つかの態様においては約４～約５０分間である。溶媒を除去したら、酸素原子によって隣接する複数のケイ素原子が連結され、またケイ素原子を誘電体に共有結合するシランネットワークを形成することができる。界面において、シランはそれ自体と、及び誘電体とも反応して、層と架橋及び機械的に連結する。
上記で議論したように、シラン化合物の官能基はまた、固体電解質中に存在するヒドロキシ官能性ポリマーに結合するのにも利用できる。結合の性質は、用いる特定の化合物に応じて、共有結合、イオン結合、水素結合等のように変化する可能性がある。例えば、シラン化合物のイソシアネート基は、ヒドロキシ官能性ポリマーとウレタン結合を形成することができる。上述のように、有機官能性シラン化合物との間の結合は、キャパシタの形成中か、又は更には特定の使用条件又は貯蔵条件に応じてそれが形成された後に起こり得る。例えば幾つかの態様においては、シラン化合物とヒドロキシ官能性ポリマーとの間の結合は、高い温度及び／又は電圧のような特定の条件中にのみ起こり得る。例えば一態様においては、マスクされた有機シラン化合物に、官能基（例えばイソシアネート基）に転化させることができる保護基（例えばイソシアヌレート基）を含ませることができる。この転化は、約１００℃以上、幾つかの態様においては約１２０℃～約３５０℃、幾つかの態様においては約１５０℃～約２５０℃の温度のような比較的高い温度において行うことができる。
Ｄ．固体電解質：
上記に示したように、固体電解質は誘電体の上に配され、一般にキャパシタアセンブリのための陰極として機能する。固体電解質は、外因性導電性(extrinsically conductive)ポリマー及び／又は固有導電性ポリマーを含む１以上の層を含む。幾つかの態様においては、次式（ＩＶ）：
Figure 0007209631000003
（式中、
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」導電性ポリマーを固体電解質中で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。
式（ＩＶ）のポリマーは、一般に、それらが通常はポリマーに共有結合していない別の対イオンの存在を必要とする点で「外因性」導電性であるとみなされる。対イオンは、モノマー又はポリマーアニオンの形態で与えられるスルホニルイオンであってよい。ポリマーアニオンは、例えば、ポリマースルホン酸（その塩を含む）、例えばポリスチレンスルホン酸又はスルホネート（ＰＳＳ）、ポリビニルスルホン酸等であってよい。酸はまた、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性モノマーとのコポリマーのようなコポリマーであってもよい。更に、好適なモノマーアニオンとしては、例えば、Ｃ１～Ｃ２０アルカンスルホン酸又はその塩（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又はその塩（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）；場合によってＣ１～Ｃ２０アルキル基によって置換されている芳香族スルホン酸又はその塩（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）；シクロアルカンスルホン酸又はその塩（例えばカンファースルホン酸、又はテトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ペルクロレート、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロアルセネート、又はヘキサクロロアンチモネート）；などのアニオンが挙げられる。ＰＳＳが特に好適なポリマーアニオンである。
また、ポリマーに共有結合しているスルホネートによって少なくとも部分的に補償(compensate)されている主鎖上に配置されている正電荷を有する固有導電性ポリマーを用いることもできる。例えば、好適な固有導電性ポリマーの１つの例は、次式（Ｖ）：
Figure 0007209631000004
（式中、
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、スルホニルアニオン（例えば、ＳＯ３ －、ＣＦ３ＳＯ３ －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。
１つの特定の態様においては、式（Ｖ）におけるＺはＳＯ３であって、固有導電性ポリマーは次式（ＶＩ）：
Figure 0007209631000005
（式中、Ｒ及びＸは上記に規定した通りである）
の繰り返し単位を含む。式（Ｖ）又は（ＶＩ）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。
所望の場合には、ポリマーは他のタイプの繰り返し単位を含むコポリマーであってよい。かかる態様においては、式（ＶＩ）の繰り返し単位は、通常はコポリマー中の繰り返し単位の全量の約５０モル％以上、幾つかの態様においては約７５モル％～約９９モル％、幾つかの態様においては約８５モル％～約９５モル％を構成する。勿論、ポリマーは、１００モル％の式（ＩＩ）の繰り返し単位を含む点でホモポリマーであってもよい。かかるホモポリマーの具体例としては、ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－１－ブタンスルホン酸，塩）、及びポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－１－プロパンスルホン酸，塩）が挙げられる。
種々の方法を用いて導電性ポリマー層を形成することができる。例えば、モノマーを酸化触媒の存在下で化学重合することによって、in-situ重合された層を形成することができる。酸化触媒は、通常は鉄（ＩＩＩ）、銅（ＩＩ）、クロム（ＶＩ）、セリウム（ＩＶ）、マンガン（ＩＶ）、マンガン（ＶＩＩ）、又はルテニウム（ＩＩＩ）カチオン等のような遷移金属カチオンを含む。また、導電性ポリマーに過剰の電荷を与えてポリマーの導電性を安定化するために、ドーパントを用いることもできる。ドーパントは、通常はスルホニルアニオンを含む。幾つかの態様においては、酸化触媒は、カチオン（例えば遷移金属）及びスルホニルアニオンを含む点で触媒機能及びドーピング機能の両方を有する。例えば、酸化触媒は、鉄（ＩＩＩ）カチオンを含む遷移金属塩、例えば鉄（ＩＩＩ）ハロゲン化物（例えばＦｅＣｌ３）、又は他の無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩、例えばＦｅ（ＣｌＯ４）３又はＦｅ２（ＳＯ４）３、並びに有機酸及び無機スルホン酸の鉄（ＩＩＩ）塩であってよい。無機スルホン酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例としては、例えば、Ｃ１～Ｃ２０アルカノールの硫酸モノエステルの鉄（ＩＩＩ）塩（例えば硫酸ラウリルの鉄（ＩＩＩ）塩）が挙げられる。更に、有機スルホン酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例としては、例えば、Ｃ１～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；場合によってＣ１～Ｃ２０アルキル基によって置換されている芳香族スルホン酸（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；シクロアルカンスルホン酸（例えばカンファースルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；などが挙げられる。これらの上述の鉄（ＩＩＩ）塩の混合物を用いることもできる。鉄（ＩＩＩ）－ｐ－トルエンスルホネート、鉄（ＩＩＩ）－ｏ－トルエンスルホネート、及びこれらの混合物が特に好適である。鉄（ＩＩＩ）－ｐ－トルエンスルホネートの１つの商業的に好適な例は、Heraeus CleviosからClevios（登録商標）Cの名称で入手できる。
酸化触媒及びモノマーは、逐次又は一緒のいずれかで施して重合反応を開始させることができる。これらの成分を施すための好適な適用技術としては、スクリーン印刷、浸漬、電気泳動被覆、及び噴霧が挙げられる。一例として、モノマーをまず酸化触媒と混合して前駆体溶液を形成することができる。混合物が形成されたら、それを陽極部品に施し、次に重合させて、導電性被覆が表面上に形成されるようにすることができる。或いは、酸化触媒及びモノマーを順次施すことができる。例えば一態様においては、酸化触媒を有機溶媒（例えばブタノール）中に溶解し、次に浸漬溶液として施す。次に、陽極部品を乾燥してそれから溶媒を除去することができる。その後、モノマーを含む溶液中に部品を浸漬することができる。これとは関係なく、重合は、通常は、用いる酸化剤及び所望の反応時間に応じて、約－１０℃～約２５０℃、幾つかの態様においては約０℃～約２００℃の温度で行う。上記に記載したような好適な重合技術は、Bilerの米国特許７，５１５，３９６により詳細に記載されている。１つ又は複数のかかる導電性被覆を施すための更に他の方法は、Sakataらの米国特許５，４５７，８６２、Sakataらの米国特許５，４７３，５０３、Sakataらの米国特許５，７２９，４２８、及びKudohらの米国特許５，８１２，３６７に記載されている。
in-situの適用に加えて、導電性ポリマーはまた、導電性ポリマー粒子の分散液の形態で施すこともできる。分散液を用いる１つの利益は、これによってin-situ重合中に生成する、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分散液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。陽極の良好な含浸を可能にするためには、分散液中で用いる粒子は、通常は、約１～約１５０ナノメートル、幾つかの態様においては約２～約５０ナノメートル、幾つかの態様においては約５～約４０ナノメートルの平均径（例えば直径）のような小さい寸法を有する。粒子の直径は、超遠心分離、レーザー回折等のような公知の技術を用いて求めることができる。更に、粒子の形状を変化させることができる。例えば１つの特定の態様においては、粒子は球状の形状である。しかしながら、プレート、ロッド、ディスク、バー、チューブ、不規則形状等のような他の形状も本発明によって意図されることを理解すべきである。分散液中の粒子の濃度は、分散液の所望の粘度、及び分散液をキャパシタに施す特定の方法に応じて変化させることができる。しかしながら、通常は、粒子は、分散液の約０．１～約１０重量％、幾つかの態様においては約０．４～５重量％、幾つかの態様においては約０．５～約４重量％を構成する。
分散液にはまた、得られる固体電解質の全体的な特性を向上させるための１以上の成分を含ませることもできる。例えば、分散液にバインダーを含ませて、ポリマー層の接着性を更に高め、また分散液内における粒子の安定性も増加させることができる。バインダーは、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、ポリビニルブチレート、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、メラミンホルムアルデヒド樹脂、エポキシド樹脂、シリコーン樹脂又はセルロースのような有機的性質のものであってよい。バインダーの接着能力を増大させるために架橋剤を用いることもできる。かかる架橋剤としては、例えば、メラミン化合物、マスクドイソシアネート又は架橋性ポリマー、例えばポリウレタン、ポリアクリレート、又はポリオレフィンを挙げることができ、その後の架橋を含めることができる。また、層を陽極に施す能力を促進させるために、分散剤を用いることもできる。好適な分散剤としては、脂肪族アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｉ－プロパノール、及びブタノール）、脂肪族ケトン（例えば、アセトン及びメチルエチルケトン）、脂肪族カルボン酸エステル（例えば、酢酸エチル及び酢酸ブチル）、芳香族炭化水素（例えば、トルエン及びキシレン）、脂肪族炭化水素（例えば、ヘキサン、ヘプタン、及びシクロヘキサン）、塩素化炭化水素（例えば、ジクロロメタン及びジクロロエタン）、脂肪族ニトリル（例えばアセトニトリル）、脂肪族スルホキシド及びスルホン（例えば、ジメチルスルホキシド及びスルホラン）、脂肪族カルボン酸アミド（例えば、メチルアセトアミド、ジメチルアセトアミド及びジメチルホルムアミド）、脂肪族及び芳香脂肪族エーテル（例えば、ジエチルエーテル及びアニソール）、水、及び任意の上記の溶媒の混合物のような溶媒が挙げられる。特に好適な分散剤は水である。
上述したものに加えて、更に他の成分を分散液中で用いることもできる。例えば、約１０ナノメートル～約１００マイクロメートル、幾つかの態様においては約５０ナノメートル～約５０マイクロメートル、幾つかの態様においては約１００ナノメートル～約３０マイクロメートルの寸法を有する通常のフィラーを用いることができる。かかるフィラーの例としては、炭酸カルシウム、シリケート、シリカ、硫酸カルシウム又はバリウム、水酸化アルミニウム、ガラス繊維又はガラス球、木粉、セルロース粉末、カーボンブラック、導電性ポリマー等が挙げられる。フィラーは、粉末形態で分散液中に導入することができるが、繊維のような他の形態で存在させることもできる。
イオン性又は非イオン性界面活性剤のような表面活性物質を分散液中で用いることもできる。更に、有機官能性シラン又はそれらの加水分解物、例えば、３－グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン又はオクチルトリエトキシシランのような接着剤を用いることができる。分散液にはまた、エーテル基含有化合物（例えばテトラヒドロフラン）、ラクトン基含有化合物（例えば、γ－ブチロラクトン又はγ－バレロラクトン）、アミド又はラクタム基含有化合物（例えば、カプロラクタム、Ｎ－メチルカプロラクタム、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチルホルムアミド、Ｎ－メチルホルムアニリド、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ－オクチルピロリドン、又はピロリドン）、スルホン及びスルホキシド（例えば、スルホラン（テトラメチレンスルホン）又はジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））、糖又は糖誘導体（例えば、サッカロース、グルコース、フルクトース、又はラクトース）、糖アルコール（例えば、ソルビトール又はマンニトール）、フラン誘導体（例えば、２－フランカルボン酸又は３－フランカルボン酸）、アルコール（例えば、エチレングリコール、グリセロール、ジ－又はトリエチレングリコール）のような、導電性を増加させる添加剤を含ませることもできる。
上記に示したように、ヒドロキシ官能性ポリマーを、固体電解質中において用いることもできる。「ヒドロキシ官能性」という用語は、一般的に、化合物が少なくとも一つのヒドロキシル官能基を含むか、又は溶媒の存在下でかかる官能基を有することができることを意味する。理論によって限定することは意図しないが、一定の分子量を有するヒドロキシ官能性ポリマーを用いることによって、高電圧での化学分解の可能性を最小にすることができると考えられる。例えば、ヒドロキシ官能性ポリマーの分子量は、約１００～１０，０００グラム／モル、幾つかの態様においては約２００～２，０００グラム／モル、幾つかの態様においては約３００～約１，２００グラム／モル、幾つかの態様においては約４００～約８００グラム／モルであってよい。
一般的に、任意の種々のヒドロキシ官能性ポリマーをこの目的のために用いることができる。例えば一態様においては、ヒドロキシ官能性ポリマーはポリアルキレンエーテルである。ポリアルキレンエーテルとしては、ポリアルキレングリコール（例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエピクロロヒドリン等）、ポリオキセタン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトンなどを挙げることができる。ポリアルキレンエーテルは、通常は、末端ヒドロキシ基を有する主として線状のヒドロキシ官能性ポリマーである。ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリテトラメチレングリコール（ポリテトラヒドロフラン）が特に好適であり、これらはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、又はテトラヒドロフランの水への重付加によって製造される。ポリアルキレンエーテルは、ジオール又はポリオールから重縮合反応によって製造することができる。ジオール成分は、特に、５～３６個の炭素原子を含む飽和又は不飽和で、分岐又は非分岐の脂肪族ジヒドロキシ化合物、又は芳香族ジヒドロキシ化合物、例えばペンタン－１，５－ジオール、ヘキサン－１，６－ジオール、ネオペンチルグリコール、ビス－（ヒドロキシメチル）－シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、二量体ジオール、水素化二量体ジオール、又は更には上記のジオールの混合物から選択することができる。更に、例えば、グリセロール、ジ－及びポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、又はソルビトールなどの多価アルコールも重合反応において用いることができる。
上述のものに加えて、他のヒドロキシ官能性ポリマーも本発明において用いることができる。かかるポリマーの幾つかの例としては、例えば、エトキシル化アルキルフェノール；エトキシル化又はプロポキシル化Ｃ６～Ｃ２４脂肪アルコール；一般式：ＣＨ３－（ＣＨ２）１０－１６－（Ｏ－Ｃ２Ｈ４）１－２５－ＯＨを有するポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル（例えば、オクタエチレングリコールモノドデシルエーテル及びペンタエチレングリコールモノドデシルエーテル）；一般式：ＣＨ３－（ＣＨ２）１０－１６－（Ｏ－Ｃ３Ｈ６）１－２５－ＯＨを有するポリオキシプロピレングリコールアルキルエーテル；次の一般式：Ｃ８Ｈ１７－（Ｃ６Ｈ４）－（Ｏ－Ｃ２Ｈ４）１－２５－ＯＨを有するポリオキシエチレングリコールオクチルフェノールエーテル（例えばTriton（登録商標）X-100）；次の一般式：Ｃ９Ｈ１９－（Ｃ６Ｈ４）－（Ｏ－Ｃ２Ｈ４）１－２５－ＯＨを有するポリオキシエチレングリコールアルキルフェノールエーテル（例えばノノキシノール－９）；Ｃ８－Ｃ２４脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエステル、例えばポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル（例えば、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエート、ＰＥＧ－２０メチルグルコースジステアレート、ＰＥＧ－２０メチルグルコースセスキステアレート、ＰＥＧ－８０ヒマシ油、及びＰＥＧ－２０ヒマシ油、ＰＥＧ－３ヒマシ油、ＰＥＧ－６００ジオレエート、及びＰＥＧ－４００ジオレエート）、及びポリオキシエチレングリセロールアルキルエステル（例えば、ポリオキシエチレン－２３グリセロールラウレート、及びポリオキシエチレン－２０グリセロールステアレート）；Ｃ８～Ｃ２４脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエーテル（例えば、ポリオキシエチレン－１０セチルエーテル、ポリオキシエチレン－１０ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン－２０セチルエーテル、ポリオキシエチレン－１０オレイルエーテル、ポリオキシエチレン－２０オレイルエーテル、ポリオキシエチレン－２０イソヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレン－１５トリデシルエーテル、及びポリオキシエチレン－６トリデシルエーテル）；ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロックコポリマー（例えばPoloxamers）；など、並びにこれらの混合物が挙げられる。
ヒドロキシ官能性ポリマーは、種々の異なる方法で固体電解質中に導入することができる。例えば幾つかの態様においては、ヒドロキシ官能性ポリマーは、導電性ポリマーの分散液から形成される１以上の導電性ポリマー層中に導入することができる。かかる態様においては、層中におけるヒドロキシ官能性ポリマーの濃度は、約１重量％～約５０重量％、幾つかの態様においては約５重量％～約４０重量％、幾つかの態様においては約１０重量％～約３０重量％であってよい。しかしながら、他の態様においてはヒドロキシ官能性ポリマーは、１つ又は複数の導電性ポリマーが形成された後に別々に施すことができる。かかる態様においては、ヒドロキシ官能性ポリマーを施すために用いる技術は変化させることができる。例えば、ヒドロキシ官能性ポリマーは、含浸、浸漬、流し込み、ドリッピング、注入、噴霧、展開、塗装、又は印刷、例えばインクジェット若しくはスクリーン印刷のような種々の方法を用いて、液体溶液の形態で施すことができる。水、アルコール、又はこれらの混合物のような当業者に公知の溶媒を溶液中で用いることができる。かかる溶液中におけるヒドロキシ官能性ポリマーの濃度は、通常は、溶液の約５重量％～約９５重量％、幾つかの態様においては約１０重量％～約７０重量％、幾つかの態様においては約１５重量％～約５０重量％の範囲である。所望の場合には、かかる溶液は導電性ポリマーを概して含んでいなくてよい。例えば、導電性ポリマーは、溶液の約２重量％以下、幾つかの態様においては約１重量％以下、幾つかの態様においては約０．５重量％以下を構成することができる。
分散液は、スピン被覆、含浸、流し込み、滴下適用、注入、噴霧、ドクターブレード塗布、ブラシ塗布、印刷（例えば、インクジェット、スクリーン、又はパッド印刷）、又は浸漬などによる種々の公知の技術を用いて施すことができる。分散液の粘度は、通常は、約０．１～約１００，０００ｍＰａｓ（１００ｓ－１の剪断速度で測定）、幾つかの態様においては約０．５～約１０，０００ｍＰａｓ、幾つかの態様においては約１～約１，５００ｍＰａｓ、幾つかの態様においては約５～約１０００ｍＰａｓである。
Ｄ．外側ポリマー被覆：
また、固体電解質の上に配される外側ポリマー被覆を施すこともできる。外側ポリマー被覆は、一般に上記に記載の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、通常は固体電解質中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、外側ポリマー被覆において架橋剤を用いて、固体電解質に対する接着度を増大させることができる。通常は、架橋剤は外側被覆において用いる分散液を施す前に施す。好適な架橋剤は、例えば、Merkerらの米国特許公開２００７／００６４３７６に記載されており、例えば、アミン（例えば、ジアミン、トリアミン、オリゴマーアミン、ポリアミン等）；多価金属カチオン、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｃｅ、又はＺｎの塩又は化合物、ホスホニウム化合物、スルホニウム化合物等が挙げられる。特に好適な例としては、例えば、１，４－ジアミノシクロヘキサン、１，４－ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、エチレンジアミン、１，６－ヘキサンジアミン、１，７－ヘプタンジアミン、１，８－オクタンジアミン、１，９－ノナンジアミン、１，１０－デカンジアミン、１，１２－ドデカンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－１，４－ブタンジアミン等、並びにこれらの混合物が挙げられる。
架橋剤は、通常は、そのｐＨが２５℃において求めて１～１０、幾つかの態様においては２～７、幾つかの態様においては３～６である溶液又は分散液から施される。酸性化合物を用いて所望のｐＨレベルの達成を助けることができる。架橋剤のための溶媒又は分散剤の例としては、水、又は有機溶媒、例えばアルコール、ケトン、カルボン酸エステル等が挙げられる。架橋剤は、スピン被覆、含浸、流延、滴下適用、噴霧適用、蒸着、スパッタリング、昇華、ナイフ被覆、塗装又は印刷、例えばインクジェット、スクリーン、又はパッド印刷のような任意の公知のプロセスによってキャパシタ体に施すことができる。施したら、ポリマー分散液を施す前に架橋剤を乾燥することができる。次に、所望の厚さが達成されるまでこのプロセスを繰り返すことができる。例えば、架橋剤及び分散液の層を含む外側ポリマー被覆全体の全厚さは、約１～約５０μｍ、幾つかの態様においては約２～約４０μｍ、幾つかの態様においては約５～約２０μｍの範囲であってよい。
Ｅ．他の随意的な構成要素：
所望の場合には、キャパシタ素子に、当該技術において公知の他の層を含ませることもできる。例えば、場合によっては、誘電体と固体電解質の間に、比較的絶縁性の樹脂材料（天然又は合成）から製造されるもののような接着剤層を形成することができる。この層は、有機官能性シラン化合物の前、その後、又はそれと組み合わせて施すことができる。樹脂材料は、約１０オーム・ｃｍより高く、幾つかの態様においては約１００オーム・ｃｍより高く、幾つかの態様においては約１，０００オーム・ｃｍより高く、幾つかの態様においては約１×１０５オーム・ｃｍより高く、幾つかの態様においては約１×１０１０オーム・ｃｍより高い比抵抗を有していてよい。本発明において用いることができる幾つかの樹脂材料としては、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）などが挙げられるが、これらに限定されない。例えば、好適な脂肪酸のエステルとしては、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、アロイリット酸、シェロール酸などのエステルが挙げられるが、これらに限定されない。これらの脂肪酸のエステルは、得られた皮膜を迅速に重合して安定な層にすることを可能にする「乾性油」を形成させるために比較的複雑な組合せで用いる場合に特に有用であることが分かっている。かかる乾性油としては、それぞれ１、２、及び３個のエステル化された脂肪アシル残基を有するグリセロール骨格を有するモノ－、ジ－、及び／又はトリ－グリセリドを挙げることができる。例えば、用いることができる幾つかの好適な乾性油としては、オリーブ油、アマニ油、ヒマシ油、キリ油、大豆油、及びセラックが挙げられるが、これらに限定されない。これら及び他の接着剤層材料は、Fifeらの米国特許第６，６７４，６３５（その全部を全ての目的のために参照として本明細書中に包含する）においてより詳細に記載されている。
所望の場合には、部品にそれぞれ炭素層（例えばグラファイト）及び銀層を施すこともできる。銀被覆は、例えば、キャパシタのためのはんだ付け可能な導体、接触層、及び／又は電荷収集体として機能させることができ、炭素被覆は、銀被覆と固体電解質との接触を制限することができる。かかる被覆は固体電解質の一部又は全部を覆うことができる。
ＩＩ．終端(termination)：
形成されたら、特に表面実装用途において用いる場合には、キャパシタ素子に終端を設けることができる。例えば、キャパシタアセンブリに、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と、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。
終端は、当該技術において公知の任意の技術を用いてキャパシタ素子に接続することができる。例えば一態様においては、陰極終端と陽極終端を画定するリードフレームを与えることができる。電解キャパシタ素子をリードフレームに取り付けるためには、まず導電性接着剤を陰極終端の表面に施すことができる。導電性接着剤には、例えば、樹脂組成物内に含まれる導電性金属粒子を含ませることができる。金属粒子は、銀、銅、金、白金、ニッケル、亜鉛、ビスマス等であってよい。樹脂組成物には、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）、及び化合物（例えばシラン化合物）を含ませることができる。好適な導電性接着剤は、Osakoらの米国特許出願公開２００６／００３８３０４に記載されている。任意の種々の技術を用いて、導電性接着剤を陰極終端に施すことができる。例えば、それらの実用上及び費用節約上の利益のために印刷技術を用いることができる。陽極リードも、機械的溶接、レーザー溶接、導電性接着剤等のような当該技術において公知の任意の技術を用いて陽極終端に電気的に接続することができる。陽極リードを陽極終端に電気的に接続したら、次に導電性接着剤を硬化させ、電解キャパシタ素子が陰極終端へ適切に接着することを確実にすることができる。
ＩＩＩ．ハウジング：
種々の環境中で良好な電気的性能を示す本キャパシタアセンブリの能力のために、キャパシタ素子をハウジング内に気密封止する必要はない。それでも、幾つかの態様においては、キャパシタ素子をハウジング内に気密封止するのが望ましい可能性がある。例えば一態様においては、キャパシタ素子は、不活性ガスを含む気体雰囲気の存在下でハウジング内に気密封止して、それによってキャパシタ素子の固体電解質に供給される湿分の量を更に制限することができる。
キャパシタ素子は種々の方法でハウジング内に封止することができる。例えば幾つかの態様においては、キャパシタ素子をケース内に収容することができ、次にこれに、硬化させて硬化したハウジングを形成することができる熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）のような樹脂材料を充填することができる。かかる樹脂の例としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、尿素－ホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂はまた特に好適である。光開始剤、粘度調整剤、懸濁助剤、顔料、応力低減剤、非導電性フィラー、安定剤等のような更に他の添加剤を用いることもできる。例えば、非導電性フィラーとしては、無機酸化物粒子、例えばシリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化銅、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、及び複合材料（例えばアルミナ被覆シリカ粒子）、並びにこれらの混合物を挙げることができる。これとは関係なく、陽極及び陰極終端の少なくとも一部が回路基板上に実装するために露出されるように、樹脂材料でキャパシタ素子を包囲及び封入することができる。このようにして封入した場合には、キャパシタ素子と樹脂材料は一体のキャパシタアセンブリを形成する。
勿論、別の態様においては、キャパシタ素子を離隔して別個の状態でハウジング内に収容することが望ましい可能性がある。このようにすると、ハウジングの雰囲気を気体状にして、窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、クリプトン、ラドンなど、並びにこれらの混合物のような少なくとも１種類の不活性ガスを含ませることができる。通常は、不活性ガスは、ハウジング内の雰囲気の大部分、例えば、雰囲気の約５０重量％～１００重量％、幾つかの態様においては約７５重量％～１００重量％、幾つかの態様においては約９０重量％～約９９重量％を構成する。所望の場合には、二酸化炭素、酸素、水蒸気等のような比較的少量の非不活性ガスを用いることもできる。しかしながら、かかる場合においては、非不活性ガスは、通常はハウジング内の雰囲気の１５重量％以下、幾つかの態様においては１０重量％以下、幾つかの態様においては約５重量％以下、幾つかの態様においては約１重量％以下、幾つかの態様においては約０．０１重量％～約１重量％を構成する。
金属、プラスチック、セラミックなどのような任意の種々の異なる材料を用いてハウジングを形成することができる。例えば一態様においては、ハウジングは、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ニッケル、ハフニウム、チタン、銅、銀、鋼（例えばステンレス）、これらの合金（例えば導電性酸化物）、これらの複合材料（例えば導電性酸化物で被覆された金属）などのような金属の１以上の層を含む。他の態様においては、ハウジングに、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、ガラス等、並びにこれらの組合せのようなセラミック材料の１以上の層を含ませることができる。
ハウジングは、円筒形、Ｄ字形、長方形、三角形、角柱形等のような任意の所望の形状を有していてよい。例えば図１を参照すると、ハウジング１２２とキャパシタ素子１２０を含むキャパシタアセンブリ１００の一態様が示されている。この特定の態様においては、ハウジング１２２は概して長方形である。通常は、ハウジング及びキャパシタ素子は、キャパシタ素子を内部空洞内に容易に収容することができるように同じか又は類似の形状を有する。例えば示される態様においては、キャパシタ素子１２０及びハウジング１２２の両方とも概して長方形の形状を有している。
所望の場合には、本発明のキャパシタアセンブリは、比較的高い体積効率を示すことができる。かかる高い効率を促進するために、キャパシタ素子は、通常は、ハウジングの内部空洞の容積の相当部分を占める。例えば、キャパシタ素子は、ハウジングの内部空洞の約３０体積％以上、幾つかの態様においては約５０体積％以上、幾つかの態様においては約６０体積％以上、幾つかの態様においては約７０体積％以上、幾つかの態様においては約８０体積％～約９８体積％、幾つかの態様においては約８５体積％～約９７体積％を占めることができる。この目的のために、キャパシタ素子の寸法と、ハウジングによって画定される内部空洞の寸法との間の差は通常は比較的小さい。
例えば図１を参照すると、キャパシタ素子１２０は、ハウジング１２２によって画定される内部空洞１２６の長さと比較的同等の長さ（陽極リード６の長さを除く）を有していてよい。例えば、内部空洞の長さに対する陽極の長さの比は、約０．４０～１．００、幾つかの態様においては約０．５０～約０．９９、幾つかの態様においては約０．６０～約０．９９、幾つかの態様においては約０．７０～約０．９８の範囲である。キャパシタ素子１２０は約５～約１０ミリメートルの長さを有していてよく、内部空洞１２６は約６～約１５ミリメートルの長さを有していてよい。同様に、内部空洞１２６の高さに対するキャパシタ素子１２０の高さ（ｚ方向における）の比は、約０．４０～１．００、幾つかの態様においては約０．５０～約０．９９、幾つかの態様においては約０．６０～約０．９９、幾つかの態様においては約０．７０～約０．９８の範囲であってよい。内部空洞１２６の幅に対するキャパシタ素子１２０の幅（ｘ方向における）の比も、約０．５０～１．００、幾つかの態様においては約０．６０～約０．９９、幾つかの態様においては約０．７０～約０．９９、幾つかの態様においては約０．８０～約０．９８、幾つかの態様においては約０．８５～約０．９５の範囲であってよい。例えば、キャパシタ素子１２０の幅は約２～約７ミリメートルであってよく、内部空洞１２６の幅は約３～約１０ミリメートルであってよく、キャパシタ素子１２０の高さは約０．５～約２ミリメートルであってよく、内部空洞１２６の幅は約０．７～約６ミリメートルであってよい。
決して必須ではないが、キャパシタ素子は、陽極終端と陰極終端がその後に回路中に組み込むためにハウジングの外部に形成されるように、ハウジングに取り付けることができる。終端の特定の構成は意図する用途に応じて定めることができる。例えば一態様においては、キャパシタアセンブリは、表面実装可能であり、且つ更になお機械的に堅牢であるように形成することができる。例えば、陽極リードは、外側の表面実装可能な陽極及び陰極終端（例えば、パッド、シート、プレート、フレーム等）に電気的に接続することができる。かかる終端は、キャパシタと接続するためにハウジングを通って伸長させることができる。終端の厚さ又は高さは、一般的にキャパシタアセンブリ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０．１～約０．２ミリメートルの範囲であってよい。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、ニッケル、銀、金、スズ等で電気めっきして、最終部品が回路基板に実装可能になることを確実にすることができる。一つの特定の態様において、１つ又は複数の終端にはそれぞれニッケル及び銀フラッシュを堆積させ、実装表面もスズはんだ層をめっきする。他の態様においては、１つ又は複数の終端において、ベース金属層（例えば銅合金）上に薄い外側金属層（例えば金）を堆積させて導電性を更に増加させる。
幾つかの態様においては、ハウジングの内部空洞内において接続部材を用いて、機械的に安定な形態の終端への接続を促進することができる。例えば、再び図１を参照すると、キャパシタアセンブリ１００に、第１の部分１６７と第２の部分１６５から形成されている接続部材１６２を含ませることができる。接続部材１６２は、外部終端と同様の導電性材料から形成することができる。第１の部分１６７と第２の部分１６５は、一体であってよく、或いは直接又は更なる導電部材（例えば金属）を介してのいずれかで接続されている別々の片であってよい。示されている態様においては、第２の部分１６５は、リード６が伸長する横方向（例えばｙ方向）に対して概して平行な面内に与えられる。第１の部分１６７は、リード６が伸長する横方向に対して概して垂直の面内に与えられるという意味で「直立」している。このように、第１の部分１６７は、リード６の水平方向の動きを制限して、使用中における表面接触及び機械的安定性を増大させることができる。所望の場合には、絶縁材料７（例えば、Teflon（登録商標）ワッシャー）をリード６の周囲で用いることができる。
第１の部分１６７は、陽極リード６に接続される実装領域（図示せず）を有していてよい。かかる領域は、リード６の表面接触及び機械的安定性を更に増大させるために「Ｕ字形」を有していてよい。かかる領域のリード６への接続は、溶接、レーザー溶接、導電性接着剤等のような任意の種々の公知の技術を用いて達成することができる。例えば一つの特定の態様においては、この領域は陽極リード６にレーザー溶接される。しかしながら、選択される技術に関係なく、第１の部分１６７によって陽極リード６を実質的に水平の配向で保持して、キャパシタアセンブリ１００の寸法安定性を更に増大させることができる。
再び図１を参照すると、接続部材１６２及びキャパシタ素子１２０が、陽極及び陰極終端（それぞれ１２７及び１２９）を通してハウジング１２２に接続されている本発明の一態様が示されている。より具体的には、この態様のハウジング１２２は、外壁１２３及び二つの対向する側壁１２４を含んでいて、その間にキャパシタ素子１２０を収容する空洞１２６が形成されている。外壁１２３及び側壁１２４は、上記のような金属、プラスチック、又はセラミック材料の１以上の層から形成することができる。この特定の態様において、陽極終端１２７は、ハウジング１２２内に配置され、接続部材１６２に電気的に接続されている第１の領域１２７ａと、ハウジング１２２の外側に配置され、実装表面２０１を与える第２の領域１２７ｂを含む。更に、陰極終端１２９は、ハウジング１２２内に配置され、キャパシタ素子１２０の固体電解質に電気的に接続されている第１の領域１２９ａと、ハウジング１２２の外側に配置され、実装表面２０３を与える第２の領域１２９ｂを含む。かかる領域の部分全体がハウジングの内部又は外側に配置される必要はないことを理解すべきである。
示されている態様においては、導電トレース１２７ｃがハウジングの外壁１２３内で伸長して、第１の領域１２７ａと第２の領域１２７ｂを接続している。同様に、導電トレース１２９ｃがハウジングの外壁１２３内で伸長して、第１の領域１２７ａと第２の領域１２７ｂを接続している。導電トレース及び／又は終端の領域は別々であっても一体であってもよい。ハウジングの外壁を通って伸長しているのに加えて、トレースは、外壁の外側のような他の場所に配置することもできる。勿論、本発明は、所望の終端を形成するために導電トレースを用いることに決して限定されない。
用いられる特定の構成に関係なく、終端１２７及び１２９のキャパシタ素子１２０への接続は、溶接、レーザー溶接、導電性接着剤等のような任意の公知の技術を用いて行うことができる。例えば一つの特定の態様においては、導電性接着剤１３１を用いて、接続部材１６２の第２の部分１６５を陽極終端１２７に接続する。更に、導電性接着剤１３３を用いて、キャパシタ素子１２０の陰極を陰極終端１２９に接続する。
場合によっては、ポリマー拘束部材(restraint)を、キャパシタ素子の１以上の表面、例えば、後面、前面、上面、下面、１つ又は複数の側面、或いはこれらの任意の組合せと接触させて配置することもできる。ポリマー拘束部材は、ハウジングからキャパシタ素子が剥離する可能性を減少させることができる。これに関し、ポリマー拘束部材は、それが振動力を受けた場合でもキャパシタ素子を比較的固定された位置に保持することを可能にするある程度の強度を有していてよいが、亀裂を生じるほど強靱ではない。例えば、拘束部材は、約２５℃の温度で測定して、約１～約１５０メガパスカル（ＭＰａ）、幾つかの態様においては約２～約１００ＭＰａ、幾つかの態様においては約１０～約８０ＭＰａ、幾つかの態様においては約２０～約７０ＭＰａの引張強さを有していてよい。拘束部材は導電性でないことが通常は望ましい。例えば再び図１を参照すると、単一のポリマー拘束部材１９７がキャパシタ素子１２０の上面１８１及び後面１７７と接触して配置されている一態様が示されている。図１には単一の拘束部材が示されているが、別々の複数の拘束部材を用いて同じ機能を達成することができることを理解すべきである。実際、より一般的には、任意の数のポリマー拘束部材を用いて、キャパシタ素子の任意の所望の面と接触させることができる。複数の拘束部材を用いる場合には、それらは互いと接触していてよく、又は物理的に離隔した状態で保持することができる。例えば一態様においては、キャパシタ素子１２０の上面１８１及び前面１７９と接触する第２のポリマー拘束部材（図示せず）を用いることができる。第１のポリマー拘束部材１９７と第２のポリマー拘束部材（図示せず）は、互いと接触していてもいなくてもよい。更に他の態様において、ポリマー拘束部材は、他の面と共に又は他の面の代わりに、キャパシタ素子１２０の下面１８３及び／又は１つ又は複数の側面と接触させることもできる。
それをどのように施すかには関係なく、ポリマー拘束部材はまた、ハウジングの少なくとも一つの面と接触させて、可能性のある剥離に対してキャパシタ素子を更に機械的に安定化することを促進することが通常は望ましい。例えば、拘束部材は、１以上の側壁、外壁、蓋等の内表面と接触させることができる。例えば図１においては、ポリマー拘束部材１９７は、側壁１２４の内表面１０７及び外壁１２３の内表面１０９と接触している。ハウジングと接触しているが、ハウジングによって画定される空洞の少なくとも一部は、不活性ガスが空洞を通って流れて固体電解質と酸素との接触を制限することを可能にするように占有されていない状態のままであることが望ましい。例えば、空洞容積の少なくとも約５％、幾つかの態様においては空洞容積の約１０％～約５０％は、通常はキャパシタ素子及びポリマー拘束部材によって占有されていない状態のままである。
所望の形態で接続したら、得られるパッケージを上記に記載したように気密封止する。例えば再び図１を参照すると、ハウジング１２２には、キャパシタ素子１２０及びポリマー拘束部材１９７がハウジング１２２内に配置された後に側壁１２４の上面上に配置される蓋１２５を含ませることもできる。蓋１２５は、セラミック、金属（例えば、鉄、銅、ニッケル、コバルト等、並びにこれらの合金）、プラスチックなどから形成することができる。所望の場合には、封止部材１８７を蓋１２５と側壁１２４の間に配置して、良好な封止を与えることを促進することができる。例えば一態様においては、封止部材としては、ガラス－金属封止材、Kovar（登録商標）リング（Goodfellow Camridge, Ltd.）などを挙げることができる。側壁１２４の高さは、一般的に、キャパシタ素子が汚染されないように、蓋１２５がキャパシタ素子１２０のいずれの表面とも接触しないような高さである。ポリマー拘束部材１９７は蓋１２５と接触していてもしていなくてもよい。所望の位置に配置したら、蓋１２５を、溶接（例えば、抵抗溶接、レーザー溶接等）、はんだ付け等の公知の技術を用いて、側壁１２４に気密封止する。気密封止は、一般的に、得られるアセンブリが酸素又は水蒸気のような反応性ガスを実質的に含まないように、上記のような不活性ガスの存在下で行う。
記載された態様は単に例示であり、キャパシタ素子をハウジング内に気密封止するための種々の他の構成を本発明において用いることができることを理解すべきである。例えば図２を参照すると、外壁１２３及び蓋２２５を含み、その間にキャパシタ素子１２０及びポリマー拘束部材１９７を収容する空洞１２６が形成されているハウジング２２２を用いるキャパシタアセンブリ２００の他の態様が示されている。蓋２２５は、少なくとも一つの側壁２２４と一体の外壁２２３を含む。例えば示されている態様においては、二つの対向する側壁２２４が断面で示されている。外壁２２３及び１２３は、どちらも横方向（ｙ方向）に伸長し、互いと概して平行、及び陽極リード６の横方向に対して概して平行である。側壁２２４は、外壁１２３に対して概して垂直である縦方向に、外壁２２３から伸長している。蓋２２５の遠位端５００は外壁２２３によって画定されており、近位端５０１は側壁２２４のリップ部２５３によって画定されている。
リップ部２５３は、側壁２２４から横方向（外壁１２３の横方向に対して概して平行であってよい）に伸長している。側壁２２４とリップ部２５３との間の角度は変動してよいが、通常は約６０°～約１２０°、幾つかの態様においては約７０°～約１１０°、幾つかの態様においては約８０°～約１００°（例えば約９０°）である。リップ部２５３は、リップ部２５３及び外壁１２３が伸長する横方向に対して概して垂直であってよい周縁端部２５１も画定している。周縁端部２５１は、側壁２２４の外周の先に位置し、外壁１２３の縁部１５１と概して同一平面上であってよい。リップ部２５３は、溶接（例えば抵抗又はレーザー）、はんだ付け、接着剤等の任意の公知の技術を用いて、外壁１２３に封止することができる。例えば、示されている態様においては、部品間に封止部材２８７（ガラス－金属封止材、Kovar（登録商標）リングなど）を用いて、それらの接合を促進している。いずれにせよ、上記のリップ部を用いることにより、部品間のより安定な接続を可能し、キャパシタアセンブリの封止及び機械的安定性を改良することができる。
更に他の可能なハウジング構造を本発明において用いることができる。例えば、図３は、端子ピン３２７ｂと３２９ｂがそれぞれ陽極及び陰極の外部終端として用いられている他は図２のものに類似したハウジング構造を有するキャパシタアセンブリ３００を示している。より詳しくは、端子ピン３２７ａは、外壁３２３内に形成されているトレース３２７ｃを通って伸長して、公知の技術（例えば溶接）を用いて陽極リード６に接続されている。更なるセクション３２７ａを用いてピン３２７ｂを固定することができる。更に、端子ピン３２９ｂは、外壁３２３内に形成されているトレース３２９ｃを通って伸長して、上記に記載した導電性接着剤１３３によって陰極に接続されている。
図１～３に示す態様は、ここでは単一のキャパシタ素子のみに関して議論している。しかしながら、複数のキャパシタ素子をハウジング内に気密封止することもできることも理解すべきである。複数のキャパシタ素子は、任意の種々の異なる技術を用いてハウジングに取り付けることができる。例えば図４を参照すると、２個のキャパシタ素子を含むキャパシタアセンブリ４００の一つの特定の態様が示されており、これに関してここでより詳細に記載する。より詳しくは、キャパシタアセンブリ４００は、第２のキャパシタ素子４２０ｂと電気的に連絡している第１のキャパシタ素子４２０ａを含む。この態様においては、キャパシタ素子は、それらの主面が水平構成になるように配列されている。すなわち、その幅（ｘ方向）及び長さ（ｙ方向）によって画定されるキャパシタ素子４２０ａの主面は、キャパシタ素子４２０ｂの対応する主面に隣接して配置されている。而して、これらの主面は概して同一平面上にある。或いは、キャパシタ素子は、それらの主面が同一平面上になく、ｚ方向又はｘ方向のようなある方向において互いに対して垂直になるように配置することができる。勿論、キャパシタ素子は同じ方向に伸長する必要はない。
キャパシタ素子４２０ａ及び４２０ｂは、一緒になって空洞４２６を画定する外壁４２３並びに側壁４２４及び４２５を含むハウジング４２２内に配置されている。示されてはいないが、側壁４２４及び４２５の上面を覆い、アセンブリ４００を上記に記載のように封止する蓋を用いることができる。場合によっては、ポリマー拘束部材を用いてキャパシタ素子の振動を制限するのを促進することもできる。例えば図４においては、別々のポリマー拘束部材４９７ａ及び４９７ｂが、それぞれキャパシタ素子４２０ａ及び４２０ｂに隣接及び接触して配置されている。ポリマー拘束部材４９７ａ及び４９７ｂは、種々の異なる位置に配置することができる。更に、拘束部材の１つを排除することができ、或いは更なる拘束部材を用いることができる。例えば幾つかの態様において、キャパシタ素子の間でポリマー拘束部材を用いて機械的安定性を更に向上させることが望ましい可能性がある。
キャパシタ素子に加えて、キャパシタアセンブリはまた、それぞれのキャパシタ素子の陽極リードが電気的に接続されている陽極終端と、それぞれのキャパシタ素子の陰極が電気的に接続されている陰極終端も含む。例えば再び図４を参照すると、共通の陰極終端４２９に並列に接続されている複数のキャパシタ素子が示されている。この特定の態様においては、陰極終端４２９は、まずキャパシタ素子の底面に対して概して平行な面内に与えられ、導電トレース（図示せず）と電気的に接触させることができる。キャパシタアセンブリ４００は、キャパシタ素子４２０ａ及び４２０ｂの陽極リード（それぞれ４０７ａ及び４０７ｂ）に接続されている接続部材４２７及び５２７も含む。より詳しくは、接続部材４２７は、直立部分４６５と、陽極終端（図示せず）に接続されている平面部分４６３を含む。更に、接続部材５２７は、直立部分５６５と、陽極終端（図示せず）に接続されている平面部分５６３を含む。勿論、広範囲の他のタイプの接続機構を用いることもできることを理解すべきである。
その特定の構造に関係なく、得られるキャパシタアセンブリは上記に示す種々の有益な特性を示すことができる。例えば、本キャパシタは、約５０ボルト以上、幾つかの態様においては約１００ボルト以上、幾つかの態様においては約１５０ボルト以上、幾つかの態様においては約２００ボルト～約３００ボルトのような比較的高い「絶縁破壊電圧」（キャパシタが作動しなくなる電圧）を示すことができる。本キャパシタはまた、１００ｋＨｚの動作周波数において測定して、約２００ミリオーム、幾つかの態様においては約１５０ミリオーム未満、幾つかの態様においては約０．１～約１００ミリオームのような比較的低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）を示すこともできる。また、キャパシタアセンブリの損失係数(dissipation factor)は比較的低いレベルで維持することができると考えられる。損失係数は、一般的に、キャパシタにおいて発生する損失を指し、通常は理想的なキャパシタ性能のパーセントとして表される。例えば、本発明のキャパシタの損失係数は、通常は、１２０Ｈｚの周波数において求めて、約０．５％～約２５％、幾つかの態様においては約０．８％～約１０％、幾つかの態様においては約１％～約５％である。本キャパシタアセンブリはまた、約３５ボルト以上、幾つかの態様においては約５０ボルト以上、幾つかの態様においては約６０ボルト～約２００ボルトの定格電圧のような高電圧用途において用いることができる可能性もある。本キャパシタアセンブリはまた、比較的高いサージ電流（これも高電圧用途において通常的である）に耐えることができる可能性もある。ピークサージ電流は、例えば約１００アンペア以上、幾つかの態様においては約２００アンペア以上、幾つかの態様においては約３００アンペア～約８００アンペアであってよい。
本発明は、以下の実施例を参照することによってより良好に理解することができる。
試験手順：
等価直列抵抗（ＥＳＲ）：
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。
損失係数：
損失係数は、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
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」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。
リーク電流：
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（例えば１６ボルト）において、最小で６０秒（例えば、９０秒、１８０秒、又は３００秒）後に測定することができる。
温度寿命試験(temperature life testing)
温度寿命試験は、１２５℃の温度において、異なる電圧（例えば、０ボルト、２０ボルト、又は３５ボルト）を用いて行うことができる（例えば１０の部品）。試験条件後の復帰時間は３０分であってよい。復帰時間後にキャパシタンス及びＥＳＲを測定することができる。
温度パルス試験：
温度パルス試験は、１２５℃の温度において、異なる電圧を用いて行うことができる（例えば２５の部品）。抵抗は３３オームであってよく、３０秒の充電／放電を用いる。復帰時間の１０００時間後、２０００時間後、及び３０００時間後に、キャパシタンス及びＥＳＲを測定することができる。
実施例１：
４０，０００μＦＶ／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、１４１０℃で焼結し、プレスして５．３ｇ／ｃｍ３の密度にした。得られたペレットは５．２０×３．７０×０．６５ｍｍ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４９．０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、１３０ボルトに再び陽極酸化して、外側の上に堆積されるより厚い酸化物層を形成した。
次に、陽極を、１．１％の固形分含量及び粘度２０ｍＰａ・ｓ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、プレコート層を用いないで直接に導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を１２５℃で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％の固形分含量及び粘度２０ｍＰａ・ｓ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℃で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％の固形分含量及び粘度１６０ｍＰａ・ｓ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℃で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、乾燥した。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥した。このようにして４７μＦ／２０Ｖキャパシタの多数の部品（２５０）を製造し、シリカ樹脂中に封入した。
実施例２：
アセトン中のトリス（３－トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレートの溶液（１．０％）を含む有機金属化合物の３つのプレコート層を用いた他は、実施例１に記載のようにしてキャパシタを形成した。４７μＦ／２０Ｖキャパシタの多数の部品（２５０）を形成し、シリカ樹脂中に封入した。
実施例３：
アセトン中のトリス（３－トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレートの溶液（１．０％）を含む有機金属化合物の３つのプレコート層を用いた他は、実施例２に記載のようにしてキャパシタを形成した。次に、それぞれのプレコート層を、アセトン中にＰＥＧ１０００を含む溶液（１．０％）と反応させた。４７μＦ／２０Ｖキャパシタの多数の部品（２５０）を形成し、シリカ樹脂中に封入した。次に、完成した実施例１～３のキャパシタを電気的性能に関して試験した。キャパシタンス（ＣＡＰ）、「湿潤対乾燥」キャパシタンス（Ｗ／Ｄ）、損失係数（Ｄｆ）、ＥＳＲ、及びリーク電流（ＤＣＬ）のメジアンの結果を下記の表１に示す。
シリカ樹脂中に封入する前の４７μＦ／２０Ｖキャパシタの多数の部品（１０）を、１５０℃で４時間乾燥し、窒素ガスでパージしたセラミックハウジング中に配置して、シーム溶接によって気密封止することによって、アセンブリの組立を行った。気密パッケージ内の部品の、定格電圧の１．２５倍における１２５℃寿命試験におけるＣＡＰ及びリーク電流のメジアンの結果を下記の表２に示す。気密パッケージ内の部品の、定格電圧における１２５℃パルス試験におけるＥＳＲ及びキャパシタンス並びにリーク電流のメジアンの結果を下記の表３に示す。
Figure 0007209631000006
Figure 0007209631000007
Figure 0007209631000008
本発明のこれら及び他の修正及び変更は、当業者によって、本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく実施することができる。更に、種々の態様の複数の形態は、全体的又は
部分的の両方で交換することができることを理解すべきである。更に、当業者であれば、
上記の記載はほんの一例にすぎず、添付の特許請求の範囲において更に記載される発明を
限定することは意図しないことを認識するであろう。
以下に、出願時の特許請求の範囲の記載を示す。
［請求項１］
キャパシタ素子を含むキャパシタアセンブリであって、
前記キャパシタ素子は、
バルブメタル化合物を含む多孔質陽極体；
前記陽極体の上に配されている、バルブメタル化合物の酸化物を含む誘電体；
前記誘電体の上に配されている、導電性ポリマー及びヒドロキシ官能性ポリマーを含む
固体電解質；及び
前記誘電体の酸化物に結合しており、ヒドロキシ官能性ポリマーに結合することができ
る有機官能性シラン化合物；
を含む上記キャパシタアセンブリ。
［請求項２］
前記有機官能性シラン化合物が次の一般式（Ｉ）：
Figure 0007209631000009
（式中、
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリー
ル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキル、又は
これらの組合せであり；
Ｘは、ヒドロキシル基に結合することができる官能基であるか、又はヒドロキシル基に
結合することができる官能基に転化させることができ；そして
Ｚは、官能基Ｘをケイ素原子に連結する有機基である）
を有する、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
［請求項３］
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３の少なくとも１つがヒドロキシアルキルである、請求項２に記載
のキャパシタアセンブリ。
［請求項４］
Ｚが、アルキル、アリール、又はこれらの組合せである、請求項２に記載のキャパシタ
アセンブリ。
［請求項５］
Ｘがイソシアネートである、請求項２に記載のキャパシタアセンブリ。
［請求項６］
前記有機シラン化合物が、３－イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、３－イソシ
アナトプロピルトリメトキシシラン、３－イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン
、３－イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、又はこれらの組合せを含む、請求
項５に記載のキャパシタアセンブリ。
［請求項７］
Ｘが、ヒドロキシ官能性ポリマーと反応することができる官能基に転化させることがで
きる保護基である、請求項２に記載のキャパシタ。
［請求項８］
前記保護基が、チオシアネート基、カルバメート基、イソシアヌレート基、又はこれら
の組合せを含む、請求項７に記載のキャパシタ。
［請求項９］
前記有機シラン化合物が、（チオシアナトメチル）フェネチルトリメトキシシラン、３
－チオシアナトプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－（３－トリエトキシシリルプロピル）
－ｏ－ｔ－ブチルカルバメート、トリエトキシシリルプロピルエチルカルバメート、Ｎ－
トリメトキシシリルプロピルメチルカルバメート、トリス（３－トリメトキシシリルプロ
ピル）イソシアヌレート、又はこれらの組合せを含む、請求項７に記載のキャパシタ。
［請求項１０］
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
キャパシタアセンブリ。
［請求項１１］
前記固体電解質が外因性導電性ポリマー及びスルホニル対イオンを含む、請求項１に記
載のキャパシタアセンブリ。
［請求項１２］
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１１に記載のキャパシタアセンブリ。
［請求項１３］
前記スルホニル対イオンがポリスチレンスルホン酸又はその塩である、請求項１２に記
載のキャパシタアセンブリ。
［請求項１４］
前記導電性ポリマーが固有導電性ポリマーである、請求項１に記載のキャパシタアセン
ブリ。
［請求項１５］
前記固有導電性ポリマーが、ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［
１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－１－ブタンスルホン酸，塩）、ポリ（４－（
２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－
１－プロパンスルホン酸，塩）、又はこれらの組合せである、請求項１４に記載のキャパ
シタアセンブリ。
［請求項１６］
前記固体電解質が、予め重合された導電性ポリマー粒子の分散液から形成される層を含
む、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
［請求項１７］
前記ヒドロキシ官能性ポリマーが前記層内に含まれる、請求項１６に記載のキャパシタ
アセンブリ。
［請求項１８］
前記ヒドロキシ官能性ポリマーが約３００～約１，２００グラム／モルの分子量を有す
る、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
［請求項１９］
前記ヒドロキシ官能性ポリマーがポリアルキレンエーテルである、請求項１に記載のキ
ャパシタアセンブリ。
［請求項２０］
前記ポリアルキレンエーテルがポリアルキレングリコールである、請求項１９に記載の
キャパシタアセンブリ。
［請求項２１］
前記固体電解質の上に配され、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アセンブリ。
［請求項２２］
前記陽極体と電気的に接続されている陽極終端；
前記固体電解質と電気的に接続されている陰極終端；及び
前記キャパシタ素子を収容し、前記陽極終端及び前記陰極終端の少なくとも一部を露出
した状態にしているハウジング；
を更に含む、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
［請求項２３］
前記ハウジングが、前記キャパシタ素子を封入する樹脂材料から形成される、請求項２
２に記載のキャパシタアセンブリ。
［請求項２４］
前記ハウジングがその中に前記キャパシタ素子が配置される内部空洞を画定し、前記内
部空洞が不活性ガスを含む気体雰囲気を有する、請求項２２に記載のキャパシタアセンブ
リ。
［請求項２５］
キャパシタ素子を形成する方法であって、
焼結多孔質陽極体を陽極酸化してバルブメタル化合物の酸化物を含む誘電体を形成する
こと；
有機官能性シラン化合物を含む溶液を前記陽極に施すこと；
導電性ポリマー粒子及びヒドロキシ官能性ポリマーを含む分散液を施して、導電性ポリ
マー層を形成すること；及び
前記有機官能性シラン化合物を前記誘電体の酸化物に結合させること；
を含む上記方法。
［請求項２６］
前記溶液が有機溶媒を含む、請求項２５に記載の方法。

Claims (24)

  1. キャパシタ素子を含むキャパシタアセンブリであって、
    前記キャパシタ素子は、
    バルブメタル化合物を含む多孔質陽極体；
    前記陽極体の上に配されている、バルブメタル化合物の酸化物を含む誘電体；
    前記誘電体の上に配されている、導電性ポリマー及びヒドロキシ官能性ポリマーを含む固体電解質；及び
    前記誘電体の酸化物に結合しており、ヒドロキシ官能性ポリマーに結合することができる有機官能性シラン化合物；
    を含み、
    前記有機官能性シラン化合物が次の一般式（Ｉ）：
    Figure 0007209631000010

    （式中、
    Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキル、又はこれらの組合せであり；
    Ｘは、イソシアネートであるか、又はヒドロキシ官能性ポリマーと反応することができる官能基に転化させることができる保護基であり、当該保護基はイソシアヌレート基を含み；そして
    Ｚは、官能基Ｘをケイ素原子に連結する有機基である）
    を有する、前記キャパシタアセンブリ。
  2. Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３の少なくとも１つがヒドロキシアルキルである、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
  3. Ｚが、アルキル、アリール、又はこれらの組合せである、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
  4. Ｘがイソシアネートである、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
  5. 前記有機シラン化合物が、３－イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、３－イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、３－イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、３－イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、又はこれらの組合せを含む、請求項４に記載のキャパシタアセンブリ。
  6. Ｘが、前記保護基である、請求項１に記載のキャパシタ。
  7. 前記有機シラン化合物が、トリス（３－トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレートを含む、請求項６に記載のキャパシタ。
  8. 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アセンブリ。
  9. 前記固体電解質が外因性導電性ポリマー及びスルホニル対イオンを含む、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
  10. 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９に記載のキャパシタアセンブリ。
  11. 前記スルホニル対イオンがポリスチレンスルホン酸又はその塩である、請求項１０に記載のキャパシタアセンブリ。
  12. 前記導電性ポリマーが固有導電性ポリマーである、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
  13. 前記固有導電性ポリマーが、ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－１－ブタンスルホン酸，塩）、ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－１－プロパンスルホン酸，塩）、又はこれらの組合せである、請求項１２記載のキャパシタアセンブリ。
  14. 前記固体電解質が、予め重合された導電性ポリマー粒子の分散液から形成される層を含む、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
  15. 前記ヒドロキシ官能性ポリマーが前記層内に含まれる、請求項１４に記載のキャパシタアセンブリ。
  16. 前記ヒドロキシ官能性ポリマーが約３００～約１，２００グラム／モルの分子量を有する、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
  17. 前記ヒドロキシ官能性ポリマーがポリアルキレンエーテルである、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
  18. 前記ポリアルキレンエーテルがポリアルキレングリコールである、請求項１７に記載のキャパシタアセンブリ。
  19. 前記固体電解質の上に配され、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アセンブリ。
  20. 前記陽極体と電気的に接続されている陽極終端；
    前記固体電解質と電気的に接続されている陰極終端；及び
    前記キャパシタ素子を収容し、前記陽極終端及び前記陰極終端の少なくとも一部を露出した状態にしているハウジング；
    を更に含む、請求項１に記載のキャパシタアセンブリ。
  21. 前記ハウジングが、前記キャパシタ素子を封入する樹脂材料から形成される、請求項２０に記載のキャパシタアセンブリ。
  22. 前記ハウジングがその中に前記キャパシタ素子が配置される内部空洞を画定し、前記内部空洞が不活性ガスを含む気体雰囲気を有する、請求項２０に記載のキャパシタアセンブリ。
  23. キャパシタ素子を形成する方法であって、
    焼結多孔質陽極体を陽極酸化してバルブメタル化合物の酸化物を含む誘電体を形成すること；
    有機官能性シラン化合物を含む溶液を前記陽極に施すこと；
    導電性ポリマー粒子及びヒドロキシ官能性ポリマーを含む分散液を施して、導電性ポリマー層を形成すること；及び
    前記有機官能性シラン化合物を前記誘電体の酸化物に結合させること；
    を含み、
    前記有機官能性シラン化合物が次の一般式（Ｉ）：
    Figure 0007209631000011

    （式中、
    Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキル、又はこれらの組合せであり；
    Ｘは、イソシアネートであるか、又はヒドロキシ官能性ポリマーと反応することができる官能基に転化させることができる保護基であり、当該保護基はイソシアヌレート基を含み；そして
    Ｚは、官能基Ｘをケイ素原子に連結する有機基である）
    を有する、前記方法。
  24. 前記溶液が有機溶媒を含む、請求項２３に記載の方法。
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