KR20120012956A - 기계적으로 강한 고체 전해질 캐패시터 어셈블리 - Google Patents

기계적으로 강한 고체 전해질 캐패시터 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계적으로 강한 고체 전해질 캐패시터 어셈블리에 관한 발명으로서, 본 발명의 캐패시터 어셈블리는 제1고체 전해질 캐패시터 소자 및 제2고체 전해질 캐패시터 소자로서, 상기 캐패시터 소자는 애노드와, 애노드 산화를 통해 형성되는 상기 애노드 상에 배치되는 유전체 코팅 및, 유전체 층 상에 배치되는 전도성 폴리머를 포함하며, 상기 제1캐패시터 소자는 상기 제2캐패시터 소자로부터 일정한 방향에서 이격되는, 상기 제1고체 전해질 캐패시터 소자 및 제2고체 전해질 캐패시터 소자와, 상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자가 전기적으로 연결되는 애노드 종단과, 상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자가 전기적으로 연결되는 캐소드 종단 및, 상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자 사이에 형성되는 공간을 실질적으로 채우는 수지 물질;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기계적으로 강한 고체 전해질 캐패시터 어셈블리{MECHANICALLY ROBUST SOLID ELECTROLYTIC CAPACITOR ASSEMBLY}
본 발명은 기계적으로 강한 고체 전해질 캐패시터 어셈블리에 관한 것이다.
고체 전해질 캐패시터들(예를 들어, 탄탈룸 캐패시터들)은 전자 회로의 소형화에 주요한 기여를 해왔으며, 극단적인 환경에 그러한 회로의 적용을 가능하게 만들었다. 종래의 고체 전해질 캐패시터들은 금속 리드 와이어 주변에 금속 파우더(예를 들어, 탄탈룸)를 압축하고, 압축된 부분을 소결하며, 소결된 애노드를 양극 산화(anodizing)한 후, 고체 전해질을 적용하여 형성될 수 있다. 고유 전도성 폴리머들은 유리한 낮은 등가직렬저항(ESR)과 "불연성/비점화성"(non-burning/non-ignition) 고장 모드 때문에 종종 고체 전해질로서 채용된다. 촉매 및 도펀트(dopant)의 존재에 모노머(monomer)의 인시튜 중합(in situ polymerization)을 통해 이러한 전해질들이 형성되도록 할 수 있다. 대안으로, 미리 만든 전도성 폴리머 슬러리들이 채용될 수도 있다. 어떻게 형성되는지에 관계없이, 전도성 폴리머 전해질의 한가지 문제는 내재적으로 약해서, 때때로 캐패시터 형성하는 동안 또는 캐패시터의 작동 동안에 유전체로부터 얇은 조각으로 갈라지게 하는 원인이 될 수 있다. 이는 몇몇 적용들에서 특히 문제가 된다. 예를 들어, 스위치 모드 전원 공급기들, 마이크로 프로세서들 및, 디지털 회로 응용들에서, 높은 동작 주파수들에 감소된 노이즈를 가진 캐패시터들이 보통 요구된다. 이러한 요구사항을 충족시키기 위해서, 매우 낮은 등가직렬저항의 캐패시터들이 일반적으로 요구된다. 탄탈룸 캐패시터들의 등가직렬저항을 감소시키기 위해 시도되었던 한가지 방법은 단일의 캐패시터 바디에 복수의 캐패시터 소자들을 채용하는 것이다. 그러나, 불행하게도, 이러한 복수의 애노드 캐패시터들에 전도성 폴리머 전해질들을 사용할 수 있는 능력은 낮은 내구성과 박리 성향 때문에 제한되었다.
그런 점에서, 우수한 기계적 강건성(robustness )과 전기적 성능을 가진 고체 전해질 캐패시터 어셈블리에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 일실시예에 따라, 캐패시터 소자들은 애노드와, 애노드 산화에 의해 형성되는 상기 애노드 상에 배치되는 유전체 코팅 및, 유전체 층상에 배치되는 전도성 폴리머를 포함하는, 제1고체 전해질 캐패시터 소자 및 제2고체 전해질 캐패시터 소자를 포함하는 캐패시터 어셈블리가 공개되었다. 상기 캐패시터 소자들은 상기 제1캐패시터 소자가 상기 제2캐패시터 소자로부터 일정한 방향에 이격되도록 병력 배치되었다. 또한, 상기 어셈블리는 상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자가 전기적으로 연결된 애노드 종단 및, 상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자가 전기적으로 연결된 캐소드 종단을 포함한다. 수지 물질은 상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자 사이에 정의된 공간을 실질적으로 채운다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 캐패시터 어셈블리를 형성하는 방법이 공개되었다. 상기 방법은 제1캐패시터 소자가 제2캐패시터 소자로부터 일정한 방향에 분리 이격되도록 리드 프레임 상에 상기 제1 및 제2캐패시터 소자들을 배치하는 단계를 포함한다. 상기 제1캐패시터 소자 및 제2캐패시터 소자는 일정한 방향에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제2캐패시터 소자들의 애노드 리드들은 애노드 종단에 전기적으로 연결되었다. 상기 캐패시터 소자들 및 종단들은 케이스 안에 배치되었고, 수지 물질이 제1캐패시터 소자 및 제2캐패시터 소자 사이의 공간을 채울 수 있도록 수지 물질이 캐이스에 적용되었다.
이하, 본 발명의 다른 특징에 관해서 상세히 설명한다.
본 발명은 공통 애노드 및 캐소드 종단들에 전기적으로 연결된 적어도 두 개의 고체 전해질 캐패시터 소자들을 포함하는 통합된 캐패시터 어셈블리에 관한 것이다. 캐패시터 소자들은 애노드, 양극 산화(anodic oxidation)를 통해 형성된 애노드 상에 배치되는 유전체 코팅 및, 유전체 층 상에 배치되는 전도성 폴리머 고체 전해질을 포함한다. 캐패시터 소자들은 수지 물질(resinous material)이 소자들 사이의 공간을 채울 수 있도록 각각 일정한 거리로 분리 이격된다. 이 방법에서, 본 발명가들은 캐패시터 소자로부터 전도성 폴리머 층이 실질적으로 갈라지지(delaminate) 않을 정도로 전도성 폴리머 층의 확장을 수지 물질이 제한할 수 있다고 믿는다. 기계적 안정성을 가진 것에 더해서, 상기 캐패시터 어셈블리는 낮은 등가직렬저항, 높은 캐패시턴스 및, 높은 유전체 항복 전압(breakdown voltage)과 같이 좋은 전기적 성능들을 지닌다.
본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자를 위하여, 제시된 도면을 참고로 하여 명세서 나머지 부분에서 최적 실시예를 포함하여 본발명을 충분히 실시가능하도록 개시되었다.
도 1은 본 발명 캐패시터 어셈블리의 일실시예의 사시도이다.
도 2는 캐패시터 소자들과 수지 물질이 도시된 도1의 캐패시터 어셈블리의 부분적인 상면도이고,
도3은 캐패시터 소자들과 수지 물질이 도시된 도1의 캐패시터 어셈블리의 부분적인 정면도이다.
본 명세서 및 도면에서 반복되는 참조 부호의 사용은 본 발명의 동일 또는 유사 특징 및 요소를 나타내기 위함이다.
본 기술분야의 당업자는 본 명세서에서는 일실시예에 관한 설명을 기재하는 것이고, 본 발명의 광범위한 태양을 제한하고자 하는 것은 아니며, 광범위한 태양이 포함될 수 있음을 이해할 것이다.
일반적으로 말해서, 본 발명은 공통 애노드 및 캐소드 종단들에 전기적으로 연결된 적어도 두 개의 고체 전해질 캐패시터 소자들을 포함하는 통합된 캐패시터 어셈블리에 관한 것이다. 캐패시터 소자들은 애노드, 양극 산화(anodic oxidation)를 통해 형성된 애노드 상에 배치되는 유전체 코팅 및, 유전체 층 상에 배치되는 전도성 폴리머 고체 전해질을 포함한다. 캐패시터 소자들은 수지 물질(resinous material)이 소자들 사이의 공간을 채울 수 있도록 각각 일정한 거리로 분리 이격된다. 이 방법에서, 본 발명가들은 캐패시터 소자로부터 전도성 폴리머 층이 실질적으로 갈라지지(delaminate) 않을 정도로 전도성 폴리머 층의 확장을 수지 물질이 제한 할 수 있다고 믿는다. 기계적 안정성을 가진 것에 더해서, 상기 캐패시터 어셈블리는 낮은 등가직렬저항, 높은 캐패시턴스 및, 높은 유전체 항복 전압(breakdown voltage)과 같이 좋은 전기적 성능들을 지닌다.
본 발명의 다양한 실시예가 더 상세하게 묘사될 것이다.
I. 고체 전해질 캐패시터 소자들
A. 애노드
고체 전해질 캐패시터 소자들의 상기 애노드는 약 5,000 mF*V/g 내지 약 300,000 mF*V/g까지 넓은 범위의 비전하(specific charge)를 가지는 밸브 금속 조성물로부터 형성될 수도 있다. 후술한 바와 같이, 본 발명의 상기 캐패시터 소자는 고전압 응용들에서 사용하기에 특히 적합할 수도 있다. 일반적으로 이러한 고전압 부분들은 애노드 입자들의 공간과 세공(pores) 사이를 성장시킬 수 있는 비교적 두꺼운 유전체 층의 구조를 요구한다. 이 방식에서 유전체 성장 능력을 최적화하기 위해, 낮은 비전하를 가진 파우더로부터 상기 애노드가 형성될 수도 있다. 즉, 상기 파우더는 약 70,000 마이크로 패럿*볼트 퍼 그램(㎌*V/g) 보다 적은 비전하를 가질 수 있고, 다른 실시예에서는 약 2,000 ㎌*V/g에서 약 65,000 ㎌*V/g을 가질 수 있고, 또 다른 실시예에서는 약 5,000에서 약 50,000 ㎌*V/g을 가질 수도 있다.
상기 밸브 금속 조성물은 탄탈룸, 니오븀, 알루미늄, 하프늄, 티타늄, 그것의 합금, 그것의 산화물 및, 그것의 질소화물 등과 같은 밸브 금속(즉, 산화할 수 있는 금속) 또는 밸브 금속 기반 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 밸브 금속 조성물은 1:1.0 ± 1.0의 니오븀 대 산소의 원자 비율을 가지는 니오븀 산화물과 같은 니오븀의 전기 전도성 산화물을 포함할 수 있고, 다른 실시예에서는 1:1.0 ± 0.3이고, 다른 실시예에서는 1:1.0 ± 0.1이고, 또 다른 실시예에서는 1:1.0 ± 0.05이다. 예를 들어, 상기 니오븀 산화물은 NbO0 .7, NbO1 .0, NbO1 .1 및, NbO2 일 수도 있다. 선호하는 실시예에서, 상기 조성물은 NbO1 .0을 포함하여, 이는 고온에서 소결한 후에도 화학적으로 안정적일 수 있는 전도성의 니오븀 산화물이다. 이러한 밸브 금속 조성물의 예는, "파이프(Fife)"에게 허여된 미국 특허 제6,322,912호, " 파이프 " 등에게 허여된 제6,391,275호, " 파이프 " 등에게 허여된 제6,416,730호, " 파이프 "에게 허여된 제6,527,937호, "킴멜(Kimmel)" 등에게 허여된 제6,576,099호, " 파이프 " 등에게 허여된 제6,592,740호, " 킴멜" 등에게 허여된 제6,639,787호, " 킴멜" 등에게 허여된 제7,220,397호 뿐 아니라, "슈니터(Schnitter)"의 미국 특허출원 공개공보 제2005/0019581호, " 슈니터" 등의 제2005/0103638호, "토마스(Thomas)" 등의 제2005/0013765호에 기술되며, 이들은 전체로서 본 명세서에서 참고문헌으로서 포함한다.
일반적으로 종래의 제작(fabricating) 공정이 애노드 바디(anode body)를 형성하는데 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 임의의 입자크기로 구성되는 탄탈륨 또는 니오븀 산화물 파우더가 먼저 선택된다. 예를들면, 입자들은 플레이크(flaked), 앵귤러(angular), 노듈러(nodular) 형상 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 입자들은 전형적으로 적어도 약 60 메쉬(mesh)의 스크린 크기분포를 가지며, 일부 실시예에서는 약 60 내지 약 325 메쉬, 일부 실시예에서는 약 100 내지 약 200 메쉬로 형성된다. 또한, 비표면적(the specific surface area)은 약 0.1 내지 약 10.0 ㎡/g이고, 일부 실시예에서는 약 0.5 내지 약 5.0 ㎡/g이고, 다른 실시예에서는 약 1.0 내지 2.0 ㎡/g 이다. "비표면적" 용어는 "브루아나우어(Bruanauer)", "에멧(Emmet)", "텔러(Teller)" 에 이해 저술된 " 미국 화학 학회지(Journal of American Chemical Society) " 제60권(1938년)의 309페이지의 질소를 흡착가스로 하는 물리적 가스 흡착(physical gas adsorption)(B.E.T.) 방법에 의해 결정되는 표면적으로 정의된다. 마찬가지로, 벌크(또는 스캇) 밀도는 통상적으로 약 0.1 내지 약 5.0 g/㎤이고, 다른 실시예에서는 약 0.2 내지 약 4.0 g/㎤이며, 또다른 실시예에서는 약 0.5 내지 약 3.0 g/㎤이다.
상기 애노드 바디의 구성을 용이하게 하기 위하여, 전기 전도성 입자외에도 다른 성분들이 추가될 수 있다. 예를들면, 애노드 바디를 형성하기 위해 가압될 때 입자들이 상호 적당하게 접합되도록 상기 전기 전도성 입자들이 바인더(binder) 및/또는 윤활제와 선택적으로 혼합될 수도 있다. 적합한 바인더로는 캄포(camphor), 스테아린산 및 기타 비누질 지방산(soapy fatty acid), Carbowax(유니온 카바이드사), Glyptal(제너럴 일렉트릭사), 나프탈렌, 식물왁스(vegetable wax) 및 마이크로왁스(microwax)(정제파라핀), 폴리머 바인더(예를들면, 폴리비닐알콜, 폴리에틸-2-옥사졸린 등) 등등이 포함될 수 있다. 상기 바인더는 용매에 의해 용해되어 분산될 수 있다. 용매의 예로서, 물, 알콜 등이 이용될 수 있다. 이러한 용매가 사용될 때, 전체 부피에서 바인더 및/또는 윤활제가 차지하는 질량비는 약 0.1% 내지 8%에서 변경될 수 있다. 그러나, 바인더와 윤활제는 본 발명에서 필수적인 것은 아님이 이해되어야 한다.
생성된 파우더는 종래의 어떠한 파우더 프레스 주형에 의하여 압축될 수 있다. 예를 들면, 프레스 주형은 다이(die)와 단일 또는 멀티 펀치를 이용하는 단일 스테이션 압축성형 프레스(single station compaction press)가 사용될 수 있다. 다르게는, 다이와 단일 하부 펀치만을 사용하는 모루형(anvil-type) 압축성형 프레스 주형이 사용될 수 있다. 단일 스테이션 압축형 프레스 주형은 단일 작동, 이중 작동, 플로팅 다이(floating die), 이동식 플래튼(movable platen), 대향하는 램(ram), 스크류(screw), 임팩트(impact), 핫 프레스(hot press), 코이닝(coining) 또는 사이징(sizing)과 같이 다양한 기능을 갖춘 캠(cam), 토글/노클(toggle/knuckle) 및 편심/크랭크(eccentric/crank) 프레스와 같은 몇몇의 기본 형식에서 이용될 수 있다. 필요하다면, 압축 후에 진공에서 펠릿(pellet)을 수분 동안 소정의 온도(예를들면, 약 150℃ 내지 500℃)에서 가열함으로써 어떠한 바인더/윤활제라도 제거될 수 있다. 또한, "비솝(Bishop)" 등에게 허여된 미국특허 제6,197,252호에서 설명된 바와 같이, 바인더/윤활제는 수용액에 펠릿을 접촉시킴으로써 제거될 수 있으며, 이는 전체로서 본 명세서에서 참조로서 포함된다.
압축된 애노드체의 두께는 약 4밀리미터 이하로서 상대적으로 얇게 형성될 수 있으며, 다른 실시예에서는, 약 0.05 내지 약 2밀리미터일 수 있으며, 또 다른 실시예에서는 약 0.1 내지 1 밀리미터일 수 있다. 생성된 캐패시터의 전기적 특성을 향상시키기 위하여 애노드의 형상 역시 선택될 수 있다. 예를들면, 애노드체는 만곡형(curved), 싸인형(sinusoidal), 직사각형(rectangular), U-자형, V-자형 등의 형상을 가질 수 있다. 애노드체는 "플루트형(fluted)" 형상을 가질 수 있는데, 이는 하나 이상의 고랑(furrows), 홈(grooves), 침하부(depression) 또는 오목부(indentation)를 포함함으로써 체적 대 표면비를 증가시켜 등가직렬저항(ESR)을 최소화하고 캐패시턴스의 주파수 반응을 증가시킬 수 있다. 이러한 "플루트형" 애노드는, 예를들면, "웨버(Webber)" 등에게 허여된 미국특허 제6,191,936호, "마에다(Maeda)" 등에게 허여된 제5,949,639호 및 "보우가울트(Bourgault)"등에게 허여된 미국특허 제3,345,545호 뿐 아니라 "한(Hahn)" 등의 미국 특허출원 공개공보 제2005/0270725호에 기술되어 있으며, 이들은 모두 전체로서 본 명세서에서 참조로서 포함된다.
필요하다면, 애노드 리드가 상기 애노드 바디에 부착될 수도 있다. 상기 애노드 리드는 와이어, 시트 등의 형태일 수 있고, 탄탈룸, 니오븀, 니오븀 산화물과 같은 밸브 금속 합성물로부터 형성될 수도 있다. 리드의 부착물은 리드를 바디에 용접 또는 리드를 형성하는 동안 애노드 바디 안에 삽입(embedding)과 같은 공지된 기술들을 이용해 완성될 수 있다.
B. 유전체
애노드 바디는 유전체가 애노드 외부 및/또는 내부에 형성되도록 애노드화(anodized)될 수 있다. 애노드화는 애노드가 비교적 높은 유전율을 가지는 물질을 형성하도록 산화하는 전기화학적 처리과정이다. 예를들면, 탄탈룸 애노드는 오산화 탄탈룸(Ta2O5)으로 애노드화될 수 있다. 일반적으로, 애노드화는 애노드를 전해질에 담그는 방법과 같이 초기에 애노드에 전해질을 공급함으로써 행해진다. 전해질은 일반적으로 용액(예를들면, 수성 또는 비수성), 분산액, 용해물 등과 같이 액상으로 존재한다. 일반적으로 용매는 물[예를들면, 탈이온수(deionized water)], 에테르[예를들면, 디에틸 에테르 및 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran)], 알콜(예를들면, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 및 부탄올), 트리글리세리드(triglycerides), 케톤(ketones)(예를들면, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤), 에스테르[예를들면, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 아세트산 디에틸렌 글리콜 에테르(diethylene glycol ether acetate), 아세트산 메톡시프로필(methoxypropyl acetate)], 아미드[예를들면, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸카프릴릭/카프릭 지방산 아미드(dimethylcaprylic/capric fatty acid amide), N-알킬피롤리돈(N-alkylpyrrolidone)], 니트릴[예를들면, 아세토니트릴(acetonitrile), 프로피오니트릴(propionitrile), 부티로니트릴(butyronitrile), 벤조니트릴(benzonitrile)], 술폭사이드 또는 술폰[예를들면, 디메틸 술폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 술폴레인(sulfolane)] 등과 같은 전해질에 채용된다. 용매는 전체 전해질의 중량비 50% 내지 약 99.9% 의 범위로 구성되며, 일부 실시예에서는, 약 75% 내지 99%의 비율로 구성되며, 다른 실시예에서는 약80% 내지 95% 비율로 구성될 수 있다. 필수적이지는 않으나, 수용성 용매(예를 들면, 물)가 종종 필요한 만큼의 산화를 위하여 이용될 수도 있다. 실제로, 물은 전해질의 약 50% 이상의 중량 백분율으로 구성되며, 일부 실시예에서는 약 70% 이상으로, 다른 실시예에서는 약90% 내지 100% 범위내에서 구성된다.
전해질은 이온 전도성(ionically conductive)을 띄고, 25℃에서 측정한 경우에 약 1 밀리지멘스 퍼 센티미터("mS/cm") 이상의 이온 전도도를 가질 수 있으며, 일부 실시예에서는 약 30 mS/cm 이상, 다른 실시예에서는 약 40 mS/cm 내지 100 mS/cm의 이온 전도도를 가질 수 있다. 전해질의 이온전도도를 향상시키기 위하여 이온을 형성하도록 용매 내에서 해리 가능한 화합물이 포함될 수 있다. 이러한 목적을 위한 적절한 이온 화합물은, 예를 들면, 염산, 질산, 황산, 인산, 폴리인산, 붕산, 보론산(boronic acid) 등의 산과 아클릴산, 메타크릴산, 말론산, 숙신산, 살리실산, 설포살리실산, 아디핀산, 말레산, 말산, 올레산, 갈산, 타르타르산, 시트르산, 포름산, 아세트산, 글리콜산, 옥살산, 프로피온산, 프탈산, 이소프탈산, 글루타르산, 글루콘산, 젖산, 아스파르트산, 글루타민산, 이타콘산, 트리플루오로 아세트산, 바르비투르산, 계피산, 벤조산, 4-히드록시벤조산, 아미노벤조산 등과 같은, 카르복실산을 포함하는 유기산과, 메탄술폰산(methanesulfonic acid),벤젠술폰산(benzenesulfonic acid), 톨루엔술폰산(toluenesulfonic acid), 트리플루오로메탄술폰산(trifluoromethanesulfonic acid), 스티렌술폰산(styrenesulfonic acid), 나프탈렌 디술폰산(naphthalene disulfonic acid), 히드록시벤젠술폰산(hydroxybenzenesulfonic acid), 도데실술폰산(dodecylsulfonic acid), 도데실벤젠술폰산(dodecylbenzenesulfonic acid) 등과 같은 술폰산과 폴리(아크릴)산 또는 폴리(메타크릴)산 및 이들의 공중합체(copolymer)[예를 들어, 말레-아크릴(maleic-acrylic), 술폰-아크릴(sulfonic-acrylic), 및 스티렌-아크릴(styrene-acrylic) 공중합체], 카라지닉 애시드(carageenic acid), 카르복시메틸 셀룰로오스, 알긴산 등과 같은 폴리메릭 애시드(polymericacids) 등을 포함할 수 있다. 이온 화합물의 농도는 목표하는 이온 전도도를 달성하기 위하여 선택될 수 있다. 예를들면, 산(예를 들어, 인산)은 전해질의 약 0.01 중량백분율 내지 약 5 중량백분율로 구성될 수 있고, 일부 실시예에서 약 0.05 중량백분율 내지 약 0.8 중량백분율, 일부 실시예에서 약 0.1 중량백분율 내지 약 0.5 중량백분율로 구성될 수 있다. 또한, 필요하다면 이온 화합물의 블렌드(blend)가 전해질에 채용될 수 있다.
전류는 유전체 층을 형성하기 위하여 전해질을 통과한다. 전압은 유전체 층의 두께에 따라 결정된다. 예를들면, 전원은 필요한 전압에 도달할 때까지 갈바노스테틱 모드(galvanostatic mode)로 초기에 설정될 수 있다. 그 후에, 전원은 애노드의 표면위에 목표하는 유전체 두께가 형성되도록 포텐시오스테틱 모드(potentiostatic mode)로 전환될 수 있다. 물론, 펄스(pulse) 또는 스텝(step) 포텐시오스테틱 방법과 같은 다른 방법이 채용될 수도 있다. 전압은 보통 약 4 내지 약 200V 의 범위에서 변화되며, 몇몇 실시예에서는, 약 9 내지 100V 범위에서 설정될 수 있다. 애노드 산화(anodic oxidation) 동안 전해질은 약 30℃ 이상의 상승된 온도가 유지되며, 일부 실시예에서 온도는 40℃ 내지 200℃의 범위에서, 다른 실시예에서 온도는 50℃ 내지 100℃의 범위에서 유지될 수 있다. 생성된 유전체 층은 애노드의 표면 또는 세공 내부에 형성될 수 있다.
C. 고체 전해질
고체 전해질은 상기 유전체 위에 가로놓이고, 하나 또는 그 이상의 전도성 폴리머 층들로부터 형성된다. 이런 층에 채용된 전도성 폴리머는 전형적으로 π-결합되고, 산화 후에 적어도 약 1 μS cm-1의 전기 전도율을 가지는 것과 같은 산화 또는 환원 후에 고유한 전기 전도율을 가진다. 예를 들어, 그런 π-결합된 전도성 폴리머들의 예는 폴리헤테로사이클(polyheterocycles )(예를 들면, 폴리피롤(polypyrroles), 폴리티오펜(polythiophenes), 폴리아닐린(polyanilines) 등), 폴리아세틸렌(polyacetylenes), 폴리-P-페닐렌(poly-p-phenylenes) 및, 폴리페놀레이트(polyphenolates) 등을 포함한다. 예를 들어, 적합한 폴리티오펜은 폴리( 3,4-에틸렌디옥시티오펜(3,4-ethylenedioxythiophene))("PEDT")과 같은 폴리티오펜과 그것의 유도체를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 폴리티오펜 유도체는 일반식(general formula)(Ⅰ) 또는 식(Ⅱ)의 반복 단위(recurring units), 또는 일반식(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 반복단위와 함께 채용된다.
Figure pat00001
여기에서, A는 임의로 치환된 C1에서 C5 알킬렌 라디칼(alkylene radical) 이다(예를 들어, 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, n-부틸렌, n-펜틴(n-pentylene)등).
R은 선형 또는 분지형(branched)이고, 임의로 치환된 C1에서 C18 알킬렌 라디칼이며(예를 들어, 메틸기, 에틸기, n 또는 이소-프로필, 이소-, 이급- 또는 3급-부틸, 1-메틸부틸, 2-메틸부틸, 3-메틸부틸, 1-에틸프로필( 1-ethylpropyl), 1,1-디메틸프로필, 1,2-디메틸프로필, 2,2-디메틸프로필, n-헥실, n-헵틸(n-heptyl), n-옥틸, 2-에틸헥실, n-노닐, n-데실, n-운데실(n-undecyl), n-도데실, n-트리데실(n-tridecyl) , n-테트라데실(n-tetradecyl), n-헥사데실, n-옥타데실 등); 임의로 치환된 C5에서 C12 사이클로알킬 라디칼(cycloalkyl radical)이며(예를 들어, 사이클로펜틸(cyclopentyl), 사이클로헥실(cyclohexyl), 사이클로헵틸(cycloheptyl), 사이클로옥틸(cyclooctyl), 사이클로노닐(cyclononyl), 사이클로데실(cyclodecyl), 등); 임의로 치환된 C6에서 C14 아릴 라디칼(aryl radical)이며(예를 들어, 페닐, 나프틸 등); 임의로 치환된 C7에서 C18 아랄킬 라디칼(aralkyl radical)이고(예를 들어, 벤질, o-, m-, p-톨릴(tolyl), 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2-6, 3-4-, 3,5-자일릴(xylyl), 메시틸(mesityl),등); 임의로 치환된 C1에서 C4 하이드록실알킬 라디칼(hydroxyalkyl radical), 또는 하이드록실 라디칼(or hydroxyl radical);이다.
x는 0부터 8의 정수이고, 다른 실시예에서는 0부터 2이며, 또 다른 실시예에서는 x는 0이다. 예를 들어, 라디칼 "A" 또는 "R"의 치환기는 알킬 (alkyl), 사이클로알킬(cycloalkyl), 아릴(aryl), 아랄킬(aralkyl), 알콕시(alkoxy), 할로겐, 에테르, 티오에테르, 디술피드(disulphide), 술폭시드(sulfoxide), 술폰, 술포네이트(sulfonate), 아미노기, 알데히드, 케토(keto), 카르복시산 에스테르(carboxylic acid ester), 카르복시산, 카보네이트, 카르복시산염(carboxylate), 시아노(cyano), 알킬실란 및 알콕시실란 그룹(alkylsilane and alkoxysilane groups), 카르복실아미드 그룹(carboxylamide groups)등을 포함한다.
일반식(Ⅰ), 식(Ⅱ) 또는, 일반식(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 반복 단위 총수는 통상적으로 2에서 2,000이며, 다른 실시예에서는 2에서 100이다.
적합한 폴리티오펜 유도체는 "A"가 임의로 치환된 C2에서 C3 알킬렌 라디칼이고, x가 0 또는 1인 것이다. 일실시예에서, 폴리티오펜 유도체는 PEDT이며 식(Ⅱ)의 반복단위를 가지고, 여기서 "A"는 CH2-CH2 이고 "x"는 0이다. 이러한 폴리티오펜 유도체를 형성하는 방법은 업계에 잘 알려지고 예를 들어, "머커(Merker)" 등에게 허여된 미국특허 제6,987,663호에서 잘 설명되어 있으며, 이는 전체로서 본 명세서에서 참조로서 포함된다. 예를 들면, 상기 폴리티오펜 유도체는 임의로 치환된 티오펜과 같은 단량체의 전구체(monomeric precursor)로부터 형성될 수도 있다. 특히 적합한 단량체의 전구체들은 일반식(Ⅲ), (Ⅳ)를 가진 치환된 3,4-알킬렌디옥시티오펜(3,4-alkylenedioxythiophenes), 또는 일반식(Ⅲ)과 (Ⅳ)의 티오펜 혼합물이다.
Figure pat00002
여기에서, A, R 및, X는 상술한 바와 같다.
예를 들어, 이러한 단량체의 전구체들은 임의로 치환된 3,4-에틸렌디옥시티오펜(3,4-ethylenedioxythiophene)을 포함한다. 또한, 이 단량체의 전구체들의 유도체들은 상기 단량체의 전구체의 다이머(dimmers) 또는 삼량체(trimers)를 채용할 수도 있다. 단량체의 전구체들의 고분자 유도체들(Higher molecular derivatives), 즉, 테트라머(tetramers), 펜타머(pentamers) 등이 본 발명에 사용하기 적합하다. 유도체들은 동일 또는 상이한 단위체들(monomer units)로 구성될 수 있고, 서로서로 및/또는 단량체의 전구체들을 가진 순수형태 및 혼합물에 사용될 수 있다. 또한, 이들 전구체의 산화되거나 감소된 형태가 채용될 수도 있다.
위에 묘사된 것과 같이 원하는 전도성 폴리머, 단량체의 전구체를 생산하기 위해서, 산화제가 있을 때에 전형적으로 산화 중합화(oxidative polymerization)를 수행한다. 상기 산화제는 철(III), 구리(II), 크롬(VI), 세륨(IV), 망간(IV), 망간(VII), 또는 루테늄(III) 양이온을 포함하는 무기산 또는 유기산의 염과 같은 전이금속염(transition metal salt)일 수도 있다. 특히 적합한 전이금속염은 철(III) 할로겐화물(예를들어, FeCl3) 또는 다른 무기산의 철(III) 염과 같고, Fe(ClO4)3 또는 Fe2(SO4)3 및 유기 라디칼(organic radical)을 함유하는 유기산 및 무기산의 철(III) 염과 같은 철(III) 양이온을 포함한다. 유기 라디칼을 가진 무기산의 철 (III) 염의 예는 C1 에서 C20 알카놀(alkanols)의 황산 모노에스테르(sulfuric acid monoesters)의 철 (III) 염을 포함한다[예를 들어, 라우릴 설페이트(lauryl sulfate)의 철(III) 염]. 마찬가지로, 유기산 철(III) 염의 예는 C1 에서 C20 알칸 술폰산(alkane sulfonic acids)의 철(III) 염[예를 들어, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 또는 도데칸 술폰산]; 지방족 퍼플로우슬폰산(aliphatic perfluorosulfonic acid)의 철 (III) 염[예를 들어, 트리플루오로메탄 술폰산(trifluoromethane sulfonic acid), 퍼플루오로부탄 술폰산(perfluorobutane sulfonic acid), 또는 퍼플루오로옥탄 술폰산(perfluorooctane sulfonic acid)]; 지방족 C1에서 C20 카르복시산의 철 (III) 염 [예를 들어, 2-에틸헥실카르복실산(2-ethylhexylcarboxylic acid)); 지방족 퍼플루오카르복시산(aliphatic perfluorocarboxylic acids)의 철 (III) 염 (예를 들어, 트리플루오로아세트산(trifluoroacetic acid) 또는 퍼플루오로옥탄 산); C1 에서 C20 알킬 그룹으로 임의로 대체된 방향족 슬폰산의 철 (III) 염(예를 들어, 벤젠 술폰산, o-톨루엔 술폰산, 파라톨루엔 술폰산(p-toluene sulfonic acid), 또는 도데실벤젠 술폰산(dodecylbenzene sulfonic acid)]; 및, 사이클로알칸 술폰산(cycloalkane sulfonic acids)의 철(III) 염[예를 들어, 캠포 술폰산 (camphor sulfonic acid)];등을 포함한다. 또한, 위에 언급된 철(III) 염의 혼합물이 사용될 수도 있다. 철(III)-p-툴루엔 술포네이트, 철(III)-o-툴루엔 술포네이트 및, 그것의 혼합물이 본 발명에 사용하기 특히 적합하다.
애노드 부분에 고체 전해질을 적용하기 위해서 다양한 방법이 활용될 수 있다. 일실시예에서, 산화제 및 단량체의 전구체는 중합 반응이 상기 부분의 인시츄(in situ)에 발생하도록 각각 순차적으로 또는 함께 적용된다. 적합한 응용 기술은 스크린 인쇄, 담금, 전기 영동 코팅 및, 분무(spraying)를 포함할 수 있고, 전도성 폴리머 코팅을 형성하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 단량체의 전구체(예를 들면, 3,4-에틸렌 디옥시-티오펜)는 처음에 용액을 형성하기 위해 산화제와 함께 혼합될 수 있다. 적합한 산화제의 하나는 "클레비오스 씨(CLEViOS™ C)"이고, 이는 철 III 톨루엔 술포네이트(iron III toluene-sulfonate)이며 "H.C. Starck"에 의해 판매된다. " 클레비오스 씨(CLEVIOS™ C)"는, 3,4-에틸렌 디옥시티오펜으로서 역시 "H.C. Starck"에 의해 판매되는 PEDT 모노머인 " 클레비오스 엠(CLEVIOS™ M)"에 대한 상용으로 입수할 수 있는 촉매이다. 일단 혼합물이 형성되고 나면, 상기 애노드 부분은 용액 내로 담가져 폴리머가 상기 애노드 부분의 표면상에 형성될 수 있다. 대신, 산화제와 전구체도 애노드 부분에 분리되어 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 산화제는 유기질 용매(예를 들어, 부탄올)에 용해되고 난 후 딥핑 용액으로서 애노드 부분에 적용될 수 있다. 그리고 나서 애노드 부분은 용매를 제거하기 위해 건조될 수 있다. 그 후, 애노드 부분은 적절한 모노머를 포함하는 용액 내로 담가질 수 있다.
모노머가 산화제를 포함하는 애노드 부분의 표면에 접촉됨으로서 애노드 부분의 표면 상에서 화학적으로 중합될 수도 있다. 중합은 약 -10℃부터 약 250℃의 온도에서 수행될 수도 있으며, 다른 실시예에서는 사용된 산화제 및 원하는 반응 시간에 따라 약 0℃부터 약 200℃에서 수행된다. 상술한 바와 같이, 적합한 중합 기술은 "빌버(Bilber)"의 미국 공개공보 제2008/2320호에 더 상세히 묘사될 수 있다. 이런 전도성 폴리머 코팅을 적용하는 다른 방법들은 "사카타(Sakata)" 등에게 허여된 미국 특허 제5,457,862 호, " 사카타 " 등에게 허여된 제5,473,503 호, " 사카타 " 등에게 허여된 제5,729,428 호 및, "쿠도(Kudoh)" 등에게 허여된 제5,812,367호에 기술되며, 이들은 전체로서 본 명세서에서 참고문헌으로서 포함한다.
또한, 인시츄 적용에 더해서, 고체 전해질은 예비 중합된(pre-polymerized) 고체 전도성 폴리머 입자의 분산물 형태로 상기 부분에 적용될 수도 있다. 비록 이들의 크기는 달라질 수도 있지만, 상기 입자들은 애노드 부분에 부착 가능한 표면적을 증가하기 위해서 작은 지름을 가진다. 예를 들면, 입자들은 약 1부터 약 500 나노미터의 평균 지름을 가질 수도 있고, 다른 실시예에서는 약 5부터 약 400 나노미터일 수 있으며, 또 다른 실시예에서는 약 10부터 약 300 나노미터일 수 있다. 입자(모든 고체 입자가 총 체적의 90%를 이루는 D90 값보다 적거나 동등한 지름을 가지는 입자)의 D90값은 약 15마이크로미터 또는 그 이하일 수도 있으며, 다른 실시예에서는 약 10마이크로미터 또는 그 이하이고, 또다른 실시예에서는 약 1나노미터에서 약 8마이크로미터 일수 있다. 입자들의 지름은 초원심 분리기, 레이저 회절법 등과 같이 알려진 기술을 이용해 결정될 수 있다.
미립자 형태(particulate form)로 전도성 폴리머 형성하는 것은 대전된(charged) 전도성 폴리머(예를 들어, 폴리티오펜)를 중화(counteract)하기 위하여 분리된 반대이온을 사용해 향상될 수 있다. 즉, 고체 전해질에 사용된 전도성 폴리머(예를 들어, 폴리티오펜 또는 폴리티오펜 의 유도체)는 중성 또는 양성(양이온)인 메인 폴리머 체인 상에 전하를 가진다. 예를 들어, 폴리티오펜 유도체들은 통상적으로 상기 메인 폴리머 체인에서 양전하를 운반한다. 어떤 경우엔, 폴리머는 메인 체인 상에 위치하는 양전하와 술포네이트 또는 카복실레이트 그룹과 같은 라디컬 "R" 치환기 상에 선택적으로 음전하를 지닌 구조적 유닛에 양전하 및 음전하를 보유할 수 있다. 메인 체인의 양전하들은 라디컬 "R" 상에 임의로 존재하는 음이온 그룹으로 부분적으로 또는 완전히 포화될 수도 있다. 이 경우에 폴리티오펜은 양이온, 중성 또는, 오히려 음이온일 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 이들은 폴리티오펜 메인 체인이 양전하를 가지는 것처럼 양이온 폴리티오펜으로 모두 간주된다.
반대이온은 단량체 또는 중합체성 음이온(polymeric anion)일 수도 있다. 예를 들면, 중합체성 음이온들은 중합체 카르복실산(polymeric carboxylic acids)[예를 들어, 폴리아크릴산, 폴리메타아크릴산, 폴리마레익산(polymaleic acids) 등]; 중합체 술폰산[(예를 들어, 폴리스티렌 술폰산(polystyrene sulfonic acids)("RSS"), 폴리비닐 술폰산 등];등의 음이온일 수 있다. 또한, 산은 아크릴산 에스테르 및 스티린과 같이 다른 중합성 단량체(polymerizable monomer)를 가진 비닐 카르복실산 또는 비닐 술폰산의 혼성 중합체(copolymers)와 같은 혼성 중합체일 수도 있다. 마찬가지로, 적합한 단량체의 음이온들은, C1에서 C20 알칸 술폰산[예를 들어, 도데칸 술폰산]; 지방족 퍼플로우 슬폰산[예를 들어, 트리플루오로메탄 술폰산, 퍼플루오로부탄 술폰산, 또는 퍼플루오로옥탄 술폰산]; 지방족 C1에서 C20 카르복시산 [예를 들어, 2-에틸헥실카르복실산]; 지방족 퍼플루오카르복시산[예를 들어, 트리플루오로아세트산 또는 퍼플루오로옥탄 산]; C1에서 C20 알킬기를 통해 임의로 대체된 방향족[예를 들어, 벤젠 술폰산, o-톨루엔 술폰산, 파라톨루엔 술폰산, 또는 도데실벤젠 술폰산] 및; 사이클로알칸 술폰산[예를 들어, 캠포 술폰산 또는 테트라플루오로보레이트(tetrafluoroborates), 헥사플루오로파스페이트(hexafluorophosphates), 과염소산염(perchlorates), 헥사플루오로안티모네이트(hexafluoroantimonates), 헥사플루오로아르세네이트(hexafluoroarsenates) 또는, 헥사클로로안티모네이트(hexachloroantimonates)]; 등의 음이온을 포함한다. 적합한 반대음이온(counteranions)은 중합체 카르복실산 또는 술폰산(예를 들어, 폴리스티렌 술폰산("RSS"))과 같은 중합체성 음이온들이다. 이런 중합체성 음이온 들의 분자 무게는 전형적으로 약 1,000부터 약 2,000,000 범위이며, 다른 실시예에서는 약 2,000부터 약 500,000이다.
채용될 때, 고체 전해질의 주어진 층에서 이러한 반대이온 대 전도성 폴리머의 무게 비율은 전형적으로 약 0.5:1부터 약 50:1이며, 다른 실시예에서는 약 1:1부터 약 30:1이고, 또 다른 실시예에서는 약 2:1부터 약 20:1이다. 중합 반응하는 동안에 완벽한 변환이 발생한다고 가정하면, 전기적인 전도성 폴리머의 무게는 사용된 단량체의 무게 부분을 참조하여 위에 언급된 무게 비율에 일치한다.
전도성 폴리머와 임의의 반대이온에 더해서, 상기 분산물은 중합체 층(polymeric layer)의 접착제 성질을 향상시키고 분산물 내 입자의 안정성을 증가시키는 하나 또는 그 이상의 바인더를 포함할 수도 있다. 상기 바인더는 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidones), 폴리염화비닐(polyvinyl chlorides), 폴리비닐 아세테이트( polyvinyl acetates), 폴리비닐 낙산염(polyvinyl butyrates), 폴리아크릴산 에스테르(polyacrylic acid esters), 폴리아크릴산 아미드(polyacrylic acid amides), 폴리메타아크릴산 에스테르(polymethacrylic acid esters), 폴리메타아크릴산 아미드(polymethacrylic acid amides), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitriles), 스티렌/아크릴산 에스테르(styrene/acrylic acid ester), 비닐 아세테이트/아크릴산 에스테르(vinyl acetate/acrylic acid ester)와 에틸렌/비닐 아세테이트 혼성중합체(ethylene/vinyl acetate copolymers), 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리스티렌, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리술폰, 멜라민 포름알데히드 수지(melamine formaldehyde resins), 에폭시드 수지(epoxide resins), 실리콘 수지 또는 셀룰로오스와 같은 사실상 유기질일 수 있다. 바인더의 부착력을 향상시키기 위해 가교제(Crosslinking agents)가 채용될 수 있다. 예를 들어, 이런 가교제는 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트(polyacrylates) 혹은 폴리올레핀(polyolefins) 및, 다음 교차결합(subsequent crosslinking)과 같이 3-글리시독시프로필트리알콕시실란(3-glycidoxypropyltrialkoxysilane), 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane)과 테트라에톡시실란 가수 분해물 또는 가교성 폴리머(crosslinkable polymers)와 같은 멜라민 콤파운드(melamine compounds), 차폐된 이소시아네이트(masked isocyanates) 또는 기능성 실란(functional silanes)을 포함한다.
또한, 고체 전해질 형성 및 애노드 부분에 이를 적용하는 능력을 용이하게 하기 위해 분산제가 채용될 수도 있다. 적합한 분산제는 지방족 알콜[예를들면, 메탄올, 에탄올, i-프로판올(i-propanol) 및 부탄올], 지방족 케톤[예를들면, 아세톤 및 메틸 에틸 케톤], 지방족 카르복시산 에스테르[예를들면, 아세트산 에틸 및 아세트산 부틸], 아로마틱 탄화수소(aromatic hydrocarbons)[예를들면, 톨루엔 및 크실렌(xylene)], 지방족 탄화수소[예를들면, 헥산, 헵탄(heptanes) 및 시클로헥산], 염소산 탄화수소[예를들면, 디클로로메탄(dichloromethane) 및 디클로로에탄(dichloroethane)], 지방족 니트릴(nitriles)[예를들면, 아세토니트릴(acetonitrile)], 지방족 술록사이드 및 술폰[예를들면, 디메틸 술폭사이드 및 술폴레인], 지방족 카르복시산 아미드[예를들면, 메틸아세트아미드, 디메틸아세트아미드 및 디메틸포름아미드], 지방족 및 방향 지방족(araliphatic) 에테르[예를들면, 디에텔에테르 및 아니솔], 물 및, 앞에 말한 용액의 혼합물과 같은 용액을 포함한다. 특히 적합한 분산제는 물이다.
위에서 언급한 것 이외에도, 분산물에 다른 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 약 10 나노미터로부터 약 100 마이크로미터의 크기를 가지는 종래의 충전제(filler)가 사용될 수도 있으며, 다른 실시예에서는 약 50 나노미터로부터 약 50 마이크로미터이고, 또 다른 실시예에서는 약 100 나노미터로부터 약 30 마이크로미터이다. 이런 충전제의 예는 탄산칼슘, 규산염, 실리카, 칼슘 또는 황산바륨, 수산화 알루미늄, 유리 섬유 또는 벌브(bulbs), 목분, 셀룰로오스 파우더 카본 블랙 및, 전기 전도성 폴리머 등을 포함한다. 상기 충전제는 파우더 형태에 분산물로 채용될 수도 있지만, 섬유질과 같은 다른 형태가 존재할 수도 있다.
이온 또는 비-이온 표면 활성제와 같은 표면활성물질(Surface-active substance)이 분산물에 채용될 수도 있다. 더욱이, 유기기능성 실란(organofunctional silanes) 또는 이의 가수 분해물과 같은 접착제가 채용될 수도 있으며, 예를들면 3-글리시독시프로필트리알콕시실란, 3-아미노프로필-트리에톡시실란(3-aminopropyl-triethoxysilane), 3-메르캅토프로필-트리메톡시실란(3-mercaptopropyl-trimethoxysilane), 3-메타크리록시프로필트리메톡시실란(3-metacryloxypropyltrimethoxysilane), 비닐트리메톡시실란(vinyltrimethoxysilane) 또는 옥틸트리에톡시실란(octyltriethoxysilane)이다. 분산물은 에테르기 함유 화합물[예를들면, 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran)], 락톤기 함유 화합물[예를들면, 감마-부티로락톤(γ-butyrolactone) 또는 감마-발레로락톤], 아미드 또는 락탐기 함유 화합물[예를들면, 카프로락탐, N-메틸카프로락탐(N-methylcaprolactam), N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드(DMF), N-메틸포름아미드, N-메틸포름아닐리드(N-methylformanilide), N-메탈피롤리돈(NMP), N-옥틸피롤리돈 또는, 피롤리돈], 술폰 및 술폭사이드[예를들면, 술폴레인(테트라메틸렌술폰) 또는 디메틸술폭사이드(DMSO)], 당 또는 당유도체[예를들면, 자당(saccharose), 포도당, 과당 또는, 젖당], 당 알콜[예를들면, 소르비톨 또는 마니톨], 퓨란 유도체[예를들면, 2-퓨란카르복시산 또는 3-퓨란카르복시산], 알콜[예를들면, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 디- 또는 트리에틸렌 글리콜]과 같이 전도성을 증가시키는 첨가물을 포함할 수 있다.
중합체 분산물은 스핀 코팅, 함침(impregnation), 주입(pouring), 적상(dropwise application), 사출(injection), 분무, 독터 블레이드(doctor blading), 브러싱 또는 프린팅(예를들면, 잉크-젯, 스크린 또는, 패드 프린팅과 같은 공지된 기술의 다양한 방법을 통해 상기 부분에 적용될 수도 있다. 비록 채용된 응용 기술에 따라 다르지만, 분산물의 점도는 전형적으로 약 0.1로부터 약 100,000 mPas (100 s- 1 의 전단율(shear rate)에서 측정)이고, 다른 실시예에서는 약 1부터 약 10,000 mPas이며, 다른 실시예에서는 약 10부터 약 1,500 mPas이고, 또 다른 실시예에서는 약 100부터 약 1000 mPas이다. 일단 적용되면, 상기 층은 건조되고 세척된다.
이러한 분산물을 채용하는 한가지 장점은 유전체의 접착력을 증가시키기 위해 캐패시터 바디의 모서리 영역으로 침투할 수 있다는 점이다. 이는 기계적으로 더 강한 부분을 생성하여, 등가직렬저항과 누설전류를 줄일 수 있다. 또한, 이러한 분산물은 인시츄 중합 반응 동안에 생성된 이온종(예를들면, Fe2+ 또는 Fe3+)의 존재를 감소시킬 수 있으며, 이는 이온 이동 때문에 고전기장 속에서 유전체 손상을 유발할 수 있다. 그러므로, 인시츄 중합 반응을 통해 분산물로서 전도성 폴리머를 적용하여, 생성된 캐피시터는 약 60볼트 또는 그 이상과 같이 비교적 높은 "항복전압"(캐패시터가 손상되는 전압)을 나타내며, 다른 실시예에서는 약 80볼트 또는 그 이상을 보이며, 다른 실시예에서는 100볼트 또는 그 이상이고, 또 다른 실시예에서는 누설전류가 1 mA에 도달할 때까지 3볼트씩 적용된 전압 증가로 결정된 대로 약 120볼트 내지 200볼트이다.
상술한 바와 같이, 고체 전해질은 하나 또는 복수 개의 층으로부터 형성될 수 있다. 복수 개의 층이 채용될 때, 이는 인시츄에 형성된 전도성 폴리머로부터 및/또는 중합체 분산물로부터 형성될 수 있다. 각각의 층은 하나 또는 그 이상의 코팅 단계를 통해 형성될 수도 있다. 채용된 층의 수에 상관없이, 생성된 고체 전해질은 전형적으로 약 1마이크로미터(㎛)로부터 약 200마이크로미터의 총 두께를 가지고, 다른 실시예에서는 약 2마이크로미터로부터 약 50마이크로미터를 가지며, 또 다른 실시예에서는 약 5마이크로미터로부터 약 30마이크로미터를 가진다.
또한, 고체 전해질의 층은 애노드 부분에 적용할 때 정화(healed)될 수도 있다. 정화는 고체 전해질 층 각각의 적용 후 또는 복수 개의 층이 채용된 경우 전체 코팅 적용 후에 발생할 수도 있다. 예를 들면, 일실시예에서, 고체 전해질은 산성 용액과 같은 전해질 용액에 펠릿을 담그고, 그 후 전류가 미리 선택된 레벨로 감소될 때까지 용액에 일정한 전압을 가함으로써 정화될 수 있다. 필요한 경우에는, 이러한 정화는 다수의 단계를 거쳐 수행될 수 있다. 상술한 층의 일부 또는 전체를 적용한 후에 여러 부산물, 잉여 산화제 등을 제거하기 위하여 생성된 부분이 세척될 수 있다. 또한, 일부 경우에는, 상술한 담금 작업 후에는 건조작업이 수행될 수도 있다. 예를들면, 산화제가 적용되고 난 후 및/또는 펠릿을 세척한 후에 건조과정이 수행될 수 있으며, 이는 상기 부분의 세공(pores)을 개방하여 이후의 담금 단계에서 액체가 수용되도록 하기 위함이다.
E. 외부 코팅
또한, 고체 전해질 캐패시터 소자는 고체 전해질 위에 배치되는 외부 코팅을 포함할 수도 있다. 상기 외부 코팅은 적어도 하나의 탄소층과 상기 탄소층 상에 배치되는 적어도 하나의 금속층을 포함할 수도 있다. 금속층은 납땜할 수 있는 전도체(solderable conductor), 접촉 층, 및/또는 캐패서터의 전하 집진기(charge collector)로서 동작할 수 있고, 구리, 니켈, 은, 니켈, 아연, 주석, 팔라듐, 납, 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄, 철, 지르코늄, 마그네슘 및, 이들의 합금과 같은 전도성 금속으로부터 형성될 수 있다. 은은 상기 층에 사용하기에 특히 적합한 전도성 금속이다. 탄소층은 금속층과 고체 전해질 사이의 접촉을 제한할 수 있으며, 그렇지 않으면 캐패시터의 저항을 증가시킬 것이다. 탄소층은 흑연, 활성탄, 카본 블랙과 같이 공지된 갖가지 탄소 물질로부터 형성될 수 있다. 탄소층의 두께는 전형적으로 약 1 마이크로미터로부터 약 50 마이크로미터 이내이고, 어떤 실시예에서는 약 2 마이크로미터로부터 약 30 마이크로미터이며, 또 다른 실시예에서는 약 5 마이크로미터로부터 약 10 마이크로미터이다. 마찬가지로, 금속층의 두께는 전형적으로 약 1 마이크로미터로부터 약 100 마이크로미터 이내이고, 다른 실시예에서는 약 5 마이크로미터로부터 약 50 마이크로미터이며, 또 다른 실시예에서는 약 10 마이크로미터로부터 25 마이크로미터이다.
II. 수지 물질
수지 물질은 둘 또는 그 이상의 병치된(juxtaposed) 캐패시터 소자들 사이의 공간을 채우기 위해 본 발명에 채용된다. 마찬가지로, 동일하거나 다른 물질이 소자를 캡슐화하거나 덮고, 업계에서 알려진 대로 캐패시터 어셈블리의 보호용 케이스를 형성할 수 있다. 비록 어떤 수지 물질이 채용될지라도, 에폭시 수지, 멜라닌 수지, 말레아미드 수지, 페놀 수지 등과 같은 경화 열경화성 수지인 수지가 사용될 필요가 있다. 에폭시 수지는 본 발명에 사용하기 특히 적합하다. 적합한 에폭시 수지의 예는 비소페놀(bisphenol) A 타입 에폭시 수지, 비소페놀F 타입 에폭시 수지, 페놀 노볼락(novolac) 타입 에폭시 수지, 오르토 크레졸(orthocresol) 노볼락 타입 에폭시 수지, 브롬화된(brominated) 에폭시 수지 및 비페닐(biphenyl) 타입 에폭시 수지, 고리형 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르 타입 에폭시 수지, 글리시딜라민(glycidylamine) 타입 에폭시 수지, 크레졸 노볼락(cresol novolac) 타입 에폭시 수지, 나프탈렌 타입 에폭시 수지, 페놀 아랄킬 타입 에폭시 수지, 사이클로펜타디엔(cyclopentadiene) 타입 에폭시 수지, 헤테르사이클릭 에폭시 수지 등과 같은 글리시딜(glycidyl) 에테르 타입 에폭시 수지를 포함한다. 또한, 경화제(curing agents), 광개시제(photoinitiators), 점도 조절제, 서스펜션 보조제(suspension aiding agents), 착색제(pigments), 스트레스 감소제, 커플링제(예를들면, 시레인 커플링제), 비전도성 충전제(예를들면, 절토, 실리카, 알루미나 등), 안정제 등과 같은 다른 첨가제가 수지 물질에 채용될 수도 있다.
III. 캐패시터 소자의 어셈블리
상술한 바와 같이, 고체 전해질 캐패시터 소자를 얼마든지 본 발명에 채용할 수 있다. 예를 들면, 캐패시터 어셈블리는 2개 내지 8개의 캐패시터 소자(예를 들면, 2,3, 또는 4)를 포함할 수 있고, 다른 실시예에서는 2개 내지 4개의 캐패시터 소자 이며, 또 다른 실시예에서는 2개의 캐패시터 소자이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 2개의 캐패시터 소자를 포함하는 캐패시터 어셈블리(64)의 일실시예가 도시되었고 더 상세히 설명될 것이다. 특히, 캐패시터 어셈블리(64)는 제2고체 전해질 캐패시터 소자(24)와 함께 전기 통신하는 제1고체 전해질 캐패시터 소자(22)를 포함한다. 일실시예에서, 상기 캐패시터 소자들은 일반적으로 직각 프리즘 형태이고 주요 표면(즉, 가장 큰 면적을 가짐)이 각각 다른 표면과 병렬 배치되도록 가지런하다. 즉, 고체 전해질 캐패시터 소자(22)의 표면(90)은 고체 전해질 캐패시터 소자(64)의 주요 표면(80)에 상응하는 캐패시터 소자(22)의 넓이(-x 방향) 및 길이(-y 방향) 표면을 통해 정의하였다. 캐패시터 소자들(22 및 24)은 표면들(80 및 90)이 -z 방향에 실질적으로 평행한 평면에 제공되는 수직 구성에 배치될 수도 있고, 게다가 표면들(80 및 90)이 -z 방향에 실질적으로 수직인 평면에 제공되는 수평 구성 배치될 수도 있다. 예를 들면, 묘사된 실시예에서, 캐패시터 소자들(22 및 24)은 -z 방향에 평행한 평면에 수직적으로 배치된다. 캐패시터 소자들(22 및 24)이 같은 방향으로 연장할 필요는 없음을 인식해야 한다. 예를 들면, 캐패시터 소자(22)의 표면(90)은 -x 방향에 실질적으로 수직인 평면에 제공되는 반면에, 캐패시터 소자(24)의 표면(80)은 -y 방향에 실질적으로 수직인 평면에 제공될 수도 있다. 그러나, 바람직하게는 양 캐패시터 소자들(22 및 24)은 실질적으로 같은 방향으로 연장한다.
이들의 기하학적 구조에 상관없어, 상기 캐패시터 소자들은 수지 물질이 소자들 사이에 처리될 수 있도록 일정한 방향에 각각 분리 이격된다. 상기 캐패시터 소자들이 분리 이격된 거리는 전도성 폴리머 층에 원하는 안정화 영향을 제공하기에 일반적으로 충분히 넓지만, 용적 효율의 중대한 감소를 피하기엔 충분히 작다. 예를 들면, 두개의 병치된 캐패시터 사이의 거리와 캐패시터 어셈블리의 전체적인 크기(캐패시터 소자들이 분리 이격된 방향에서)의 비율은 전형적으로 약 0.01 내지 약 0.1이며, 다른 실시예에서는 0.01 내지 약 0.05이며, 또 다른 실시예에서는 약 0.015 내지 약 0.02이다. 도1내지 도3에 도시된 대로, 캐패시터 소자들(22 및 24)는 -x 방향에서 서로로부터 거리"D" 만큼 분리 이격된다. 일실시예에서, 앞서 언급한 비율은 거리"D"로 -x 방향에 캐패시터 어셈블리(64)의 넓이로 나눈 값이다. 물론, 소자들이 분리 이격된 실제 거리는 일반적으로 캐패시터 어셈블리의 케이스 크기에 따라 달라진다. 한 예로, 두개의 캐패시터 소자들은 약 40 마이크로미터에서 약 100 마이크로미터의 거리로 분리 이격되며, 다른 실시예에서는 약 50 마이크로미터에서 약 90 마이크로미터이고, 또 다른 실시예에서는 약 60 마이크로미터에서 약 70 마이크로미터이다.
또한, 고체 전해질 캐패시터 소자들에 더하여, 상기 캐패시터 어셈블리는 각각의 캐패시터 소자들의 애노드 리드들이 전기적으로 연결된 애노드 종단을 포함한다. 전형적으로, 상기 애노드 리드들은 서로 실질적으로 평행하고 같은 쪽을 향한다. 이 방식에서, 상기 애노드 리드들은 병치된 관계에 놓여있어, 리드들이 애노드 종단에 연결될 수 있는 효율을 개선할 수 있다. 또한, 상기 애노드 리드들은 실질적으로 수평 배열(즉, -y 방향)에 배치될 수 있어, 이는 캐패시터 어셈블리의 치수 안정화(dimensional stability)를 향상시키다. 예를 들면, 이것은 하나의 애노드 리드를 상기 애노드 종단의 상부 영역에, 다른 하나의 애노드 리드를 상기 애노드 종단의 하부 영역에 연결하여 성취될 수 있다. 또한, 상기 캐패시터 어셈블리는 고체 전해질 캐패시터 소자들의 캐소드가 전기적으로 연결된 캐소드 종단을 포함한다.
전도성 금속(예를 들면, 구리, 니켈, 은, 니켈, 아연, 주석, 팔라듐, 납, 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄, 철, 지르코늄, 마그네슘 및, 이들의 합금)과 같은 어떤 전도성 물질이 종단들을 형성하도록 채용될 수도 있다. 예를 들어, 특히 적합한 전도성 금속은 구리, 구리의 합금(예를 들어, 구리-지르코늄, 구리-아연, 또는 구리-철) 및, 니켈의 합금(예를 들어, 니켈-철)을 포함한다. 일반적으로 종단들의 두께는 캐패시터의 두께를 최소화하기 위해 선택된다. 예를 들어, 종단들의 두께는 약 0.05에서 1 마이크로미터의 범위 일 수 있고, 다른 실시예에서는 약 0.05에서 약 0.5 마이크로미터 및, 약 0.07에서 약 0.2 마이크로미터 일 수 있다. 종단들은 용접, 접착 등과 같이 본 기술분야에서 알려진 기술에 의하여 연결될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에서, 처음에 전도성 접착제가 애노드 및/또는 캐소드 종단들의 표면에 적용될 수도 있다. 전도성 접착제로는, 예를 들면, 수지 조성물이 포함된 전도성 금속입자가 이용될 수 있다. 금속 입자는 은, 구리, 금, 백금, 니켈, 아연, 비스머스(bismuth) 등이 될 수 있다. 수지 조성물은 열경화성 수지(예를 들면, 에폭시 수지), 경화제[예를 들면, 언하이드라이드(anhydride)] 및 커플링제(coupling agent)[예를들면, 실란계 커플링제(silane coupling agents)] 등이 이용될 수 있다. 적합한 전도성 접착제로는 "오사카(Osaka)" 등의 미국 특허출원 공개공보 2006/0038304호에서 상술하게 기술될 수 있으며, 이들은 전체로서 본 명세서에서 참조로서 포함된다.
예를 들어, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 고체 전해질 캐패시터 소자들(22 및 24)이 캐패시터 어셈블리(64)를 형성하도록 공통 전기 종단들(72 및 62)에 평행하게 연결된 것이 도시된다. 더욱이, 캐패시터 어셈블리(64)는 캐패시터 소자들(22 및 24)의 캐소드에 전기적으로 연결된 캐소드 종단(72)을 포함한다. 일실시예에서, 처음에 캐소드 종단(72)은 상기 캐패시터 소자들의 바닥 표면에 일반적으로 평행한 평면에 제공된다. 그러나, 아래에 상세히 논의된 대로, 캐소드 종단(72)은 설치을 위한 노출된 부분을 형성하도록 캡슐화된 후에 순차적으로 구부러질 수 있다. 그러므로, 캐패시터 종단(72) 부분이 일반적으로 바닥 표면에 평행일 수 있지만, 노출된 부분은 노출된 부분이 구부러진 방식을 토대로 최종 캐패시터 어셈블리(64)에서 다양한 각도(예를 들면, 수직)에 배치될 수도 있다.
또한, 캐패시터 어셈블리(64)는 제1부분(65) 및 제2부분(67)으로부터 형성된 애노드 종단(62)을 포함한다. 도 1에 도시된 대로, 제1부분(65)은 제2부분(67)과 함께 필수적이다. 그러나, 이 부분들(65 및 67)은 함께, 각각 직접 또는 부가적인 전도성 소자(예를 들면, 금속)를 매개로 연결되는 분리된 조각들일 수 있음을 인식해야 한다. 묘사된 실시예에서, 제1부분(65)은 처음에 상기 캐패시터 소자들의 바닥 표면에 실질적으로 평행한 평면에 제공된다. 그러나 상술한 대로, 제1부분(65)는 설치 단자를 형성하도록 실질적으로 구부러질 수 있다. 애노드 종단(62)의 제2부분(67)은 상기 캐패시터 소자들의 바닥 표면에 일반적으로 수직인 평면에 제공된다. 제2부분(67)은 애노드 리드(6a)에 전기적으로 연결된 상부 영역(51)과 애노드 리드(6b)에 전기적으로 연결된 하부 영역(53)을 가진다. 도시된 대로, 제2부분(67)은 캐패시터 어셈블리(64)의 치수 안정화를 더 향상시키기 위해 실질적인 수평 배열(즉, -x 방향)에서 애노드 리드들(6a 및 6b)을 지지한다. 또한, 영역들(51 및 53)은 리드들(6a 및 6b)의 표면 접촉 및 기계적 안정성을 향상시키기 더 위해 "U자형"을 가질 수도 있다.
일단 부착되면, 상기 캐패시터 소자들, 애노드 종단 및, 캐소드 종단이 케이스 내에 배치될 수 있으며, 이는 "D"케이스 (7.3 mm x 4.3 mm x 2.9 mm), "E"케이스 (7.3 mm x 4.3 mm x 4.1 mm), "V"케이스 (7.3 mm x 6.1 mm x 3.5 mm) 또는, "Y"케이스 (7.3 mm x 4.3 mm x 2.0 mm)와 같이 원하는 크기를 가질 수 있다. 상기 케이스는 수지 물질이 상기 캐패시터 소자들 사이 및 주변을 흐를 수 있도록 수지 물질로 채워질 수 있다. 그 후에 상기 수지 물질은 단단한 보호 외장(sheath)을 형성하도록 업계에 알려진 대로 경화될 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 예를 들어, 캐패시터 어셈블리(64)는 수지 물질(58)을 통해 형성된 보호 외장(59)을 포함하며, 이는 캐패시터 소자들(22 및 24) 사이 및 주변에 배치된다. 캡슐화 후에, 각각의 애노드 및 캐소드 종단들(62 및 72)(미도시)의 노출된 부분들은 외장(95) 바깥쪽을 따라 손질되고(trimmed) 구부러진다(예를들어, 약 90℃ 각도). 이 방식에서, 상기 부분들은 완성된 캐패시터 어셈블리(64)를 위해 J-자형 리드들을 형성할 수 있지만, 본 발명에 따라 어떤 다른 공지된 구성이 형성될 수도 있다.
본 발명의 결과로서, 훌륭한 전기적 특성을 보이는 캐패시터 어셈블리가 형성될 수 있다. 상기 캐패시터 어셈블리의 등가직렬저항은 약 100 밀리옴(milliohms) 또는 그 이하 일수 있으며, 다른 실시예에서는 약 50 밀리옴 또는 그 이하이고, 또 다른 실시예에서는 약 0.1내지 약 35밀리옴이며, 이는 100 kHz 주파수에서 고조파 성분이 없는(free of harmonics) 2.2볼트 직류 바이어스와 0.5 볼트 피크 투 피크 사인파 시그널로 측정되었다. 또한, 상기 캐패시터 어셈블리의 손실 계수(DF)가 비교적 낮은 레벨에서 유지될 수 있다고 생각한다. 상기 손실 계수(DF)는 일반적으로 상기 캐패시터 어셈블리에서 발생한 손실을 나타내고, 이상적 성능의 백분율로서 보통 표현된다. 예를 들어, 본 발명 캐패시터 어셈블리의 손실율은 전형적으로 약 10% 또는 그 이하이고, 다른 실시예에서는 약 0.1%로부터 약 5%이며, 이는 약 120 Hz의 주파수에서 측정되었다. 게다가, 절연체를 통해 하나의 전도체로부터 인접한 전도체로 흐르는 전류를 나타내는 누설 전류가 비교적 낮은 레벨에서 유지되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 누설 전류는 약 2 마이크로 암페어 또는 그 이하 일 수 있고, 다른 실시예에서는 약 1 마이크로 암페어 또는 그 이하이고, 또 다른 실시예에서는 약 0.01 내지 약 0.5 마이크로 암페어이다. 마찬가지로, 어셈블리의 캐패시턴스는 약 1 내지 100 마이크로 패럿일 수 있고, 다른 실시예에서는 약 150 내지 약 1,500 마이크로 패럿이며, 또 다른 실시예에서는 약 200 내지 약 800 마이크로 패럿이며, 이는 120 Hz의 주파수에서 측정되었다.
본 발명은 다음 실시예의 참조를 통해 보다 잘 이해될 것이다.
테스트 절차
등가직렬저항( ESR )
등가직렬저항은 키슬리 3330 프리시젼LCZ 측정기를 이용하여 켈빈 리드 2.2 볼트 직류 바이어스 및 0.5 볼트 피크 투 피크 사인파 시그널을 인가하여 측정되었다. 작동 주파수는 100 kHz였고, 온도는 23℃ + 2℃였다.
캐패시턴스
캐패시턴스는 키슬리 3330 프리시젼 LCZ 측정기를 이용하여 켈빈 리드 2.2 볼트 직류 바이어스 및 0.5 볼트 피크 투 피크 사인파 시그널을 인가하여 측정되었다. 작동 주파수는 120 kHz였고, 온도는 23℃ + 2℃였다.
누설 전류
누설 전류("DCL")는 25℃이며 최소한 60초 후의 정격 전압에서 누설 전류를 측정하는 누설 테스트 세트를 이용해 측정되었다.
실시예 1
4.3 mm x 3.1 mm x 2.7 mm 크기인 탄탈룸 애노드는 액체 전해질에서 140V로 22mF까지 애노드화 되었다. 전도성 폴리머 코팅은 그 뒤에 상기 애노드를 철(III) 톨루엔술포테이트(Clevios™ C, H.C. Starck) 용액에 5분 및 3,4-에틸렌디옥시티오펜(Clevios™ M, H.C. Starck)에 1분 동안 담금 작업을 통해 형성되었다. 중합 반응의 45분 후에, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)의 얇은 층이 유전체 표면에 형성되었다. 상기 부분들은 반응 부산물들을 제거하기 위해 메탄올에 세척되었고, 액체 전해질에서 애노드화 되었으며, 다시 메탄올에 세척되었다. 상기 중합 반응 사이클은 12번 반복되었다. 상기 부분들은 흑연 및 은으로 입혀졌고, 상기 애노드들을 리드프레임 포켓에 접착 작업, 애노드 와이어를 리드프레임 업스탠드(upstand)에 절단 및 레이저 용접 작업 그리고, 상기 캐패시터를 몰딩하는 작업을 통해 조립되었다.
실시예 2
4.3 mm x 3.1 mm x 2.7 mm 크기인 탄탈룸 애노드는 액체 전해질에서 140V로 22mF까지 애노드화 되었다. 그리고 나서 상기 애노드를 1.1% 의 고체 용량(Clevios™ K, H.C. Starck)을 가지는 분산된(dispersed) 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 속에 담그는 작업에 의해 전도성 폴리머 코팅이 형성되었다. 코팅하고 나서, 상기 부분은 20분 동안 125℃에 건조되었다. 이 과정이 6번 반복되었다. 그 후에, 상기 부분은 2%의 고체 용량을 가지는 분산된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)에 담가졌고, 20분 동안 125℃에서 건조되었다. 다시 한번, 이 과정이 6번 반복되었다. 그리고 나서 상기 부분들은 흑연과 은으로 코팅되었고 예1에 묘사된 것과 같은 방식으로 조립되었다.
실시예 3
4.1 mm x 3.1 mm x 1.0 mm 크기인 탄탈룸 애노드는 액체 전해질에서 140V로 7mF까지 애노드화 되었다. 그리고 나서 상기 애노드를 1.1%의 고체 용량(Clevios™ K, H.C. Starck)을 가지는 분산된(dispersed) 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 속에 담그는 작업에 의해 전도성 폴리머 코팅이 형성되었다. 코팅하고 나서, 상기 부분은 20분 동안 125℃에 건조되었다. 이 과정이 6번 반복되었다. 그 후에, 상기 부분은 2%의 고체 용량을 가지는 분산된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)에 담가졌고, 20분 동안 125℃에서 건조되었다. 다시 한번, 이 과정이 6번 반복되었다. 그리고 나서 상기 부분들은 흑연과 은으로 코팅되었다. 그 후에, 이 부분들의 둘은 도 1 내지 도 3에 도시된 대로 리드프레임 패들 상에 수직적으로 "꺽이고 배치된" 진공 청소되었다. 은 접착물은 상기 캐패시터 소자들의 접착력을 보장하기 위해 리드프레임 패들(음극 종단) 상에 제공되었다. 리드 프레임의 양극 종단은 리드 와이어들을 수용하는 복수개의 슬롯을 가지도록 설계되었고, 거기에 레이저 용접되었다. 그 후에, 상기 캐패시터는 몰딩 수지가 상기 소자들 주변과 사이에 흐를 수 있도록 캡슐화되었다.
예1 내지 3의 완성된 캐패시터는 전기적 성능이 테스트 되였다(예를 들어, 누설전류, 등가직렬저항 및, 캐패시턴스). 또한, 에이징(aging) 후에 전기적 성능의 안정성을 결정하기 위해, 2000시간의 충전 후에 누설 전류 측정이 반복되었다(85℃ 온도 및 인가 전압 35V). 결과는 아래 표 1에 제시되었다.
누설전류
[mA]		 등가직렬자항
[mOhm]		 캐패시턴스
[mF]		 2000시간 후 누설전류, 85℃/35V
[mA]
예1 125.00 148 22.3 > 1000
예2 0.07 65 21.1 < 0.01
예3 0.15 15 20.2 < 0.01
본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 본 발명을 변경하는 것에 의하여 본 기술분야의 통상의 지식을 가진자는 실시할 수 있을 것이다. 또한, 다양한 실시태양의 측면은 전체 또는 일부가 변경되어 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 본 기수분야의 당업자는 상기 설명이 단순한 예시에 불과하며, 첨부된 특허청구범위에서 기술되는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
6a:애노드 리드 6b:애노드 리드
22:제1고체 전해질 캐패시터 소자 24:제2고체 전해질 캐패시터 소자
51:상부 영역 53:하부 영역
58:수지 물질 59:보호 외장
62:애노드 종단 64:캐패시터 어셈블리
65:제1부분 67:제2부분
72:캐소드 종단 80:제2캐패시터 소자의 표면
90:제1캐패시터 소자의 표면

Claims (25)

  1. 제1고체 전해질 캐패시터 소자 및 제2고체 전해질 캐패시터 소자로서, 상기 캐패시터 소자는 애노드와, 애노드 산화를 통해 형성되는 상기 애노드 상에 배치되는 유전체 코팅 및, 유전체 층 상에 배치되는 전도성 폴리머를 포함하며, 상기 제1캐패시터 소자는 상기 제2캐패시터 소자로부터 일정한 방향에서 이격되는, 상기 제1고체 전해질 캐패시터 소자 및 제2고체 전해질 캐패시터 소자;
    상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자가 전기적으로 연결되는 애노드 종단;
    상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자가 전기적으로 연결되는 캐소드 종단 및;
    상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자 사이에 형성되는 공간을 실질적으로 채우는 수지 물질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1캐패시터 소자, 상기 제2개패시터 소자, 또는 둘 다의 상기 전도성 폴리머는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리-p-페닐렌(poly-p-phenylene), 폴리페놀레이트(polyphenolate) 또는, 그들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폴리티오펜은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (3,4-ethylenedioxythiophene)인 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1캐패시터 소자, 상기 제2개패시터 소자, 또는 둘 다의 상기 전도성 폴리머는 예비 중합된 전도성 폴리머 입자들의 분산제로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입자들은 약 1내지 약 500 나노미터의 평균 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 분산제는 중합체성 음이온(polymeric anion)을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중합체성 음이온은 폴리스티렌 술폰산(polystyrene sulfonic aiⅠd)인 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터 어셈블리의 항복 전압은 약 60 볼트 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터 어셈블리의 항복 전압은 약 100볼트 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수지 물질은 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수지 물질은 상기 캐패시터 소자들 주변에 연장되어 상기 캐패시터 어셈블리의 외장을 형성하며, 상기 애노드 종단의 적어도 한 부분 및 상기 캐소드 종단의 적어도 한 부분이 상기 외장에 의해 노출되는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자의 주요 표면은 수직 구성으로 제공되는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터 어셈블리는 상기 캐패시터 소자들이 이격된 상기 방향으로 크기를 정의하고, 상기 캐패시터 소자들 사이의 공간과 상기 캐패시터 어셈블리의 크기의 비율은 약 0.01내지 약 0.1인 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비율은 약 0.01 내지 약 0.05인 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터 소자들은 약 40 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터의 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1캐패시터 소자는 상기 제1애노드 리드를 포함하고 상기 제2캐패시터 소자는 상기 제2애노드 리드를 포함하며, 상기 제1애노드 리드 및 상기 제2애노드 리드는 상기 캐패시터 소자들이 이격된 상기 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1애노드 리드와 상기 제2애노드 리드는 상기 애노드 종단에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 애노드는 탄탈륨(tantalum), 니오븀(niobium), 또는 이들의 전기적 전도성 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  19. 제1고체 전해질 캐패시터 소자 및 제2고체 전해질 캐패시터 소자를 제공하는 것으로, 상기 캐패시터 소자들은 탄탈륨(tantalum), 니오븀(niobium), 또는 이들의 전기적 전도성 산화물을 포함하는 애노드와, 애노드 산화를 통해 형성되는 상기 애노드 상에 배치되는 유전체 코팅과, 유전체 층 상에 배치되는 전도성 폴리머를 포함하고, 상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제2캐패시터 소자는 상기 애노드로부터 연장하는 각각의 제1애노드 리드와 제2애노드 리드를 포함하는, 상기 제1고체 전해질 캐패시터 소자 및 상기 제2고체 전해질 캐패시터 소자를 제공하는 단계;
    캐소드 종단 및 애노드 종단을 정의하는 리드프레임을 제공하는 단계;
    상기 제1캐패시터 소자가 상기 제2캐패시터 소자로부터 일정한 방향으로 이격되도록 상기 제1캐패시터 소자 및 상기 제 2캐패시터 소자를 상기 리드프레임 상에 배치하는 단계;
    상기 제1캐패시터 소자 및 제2캐패시터 소자를 상기 캐소드 종단에 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 제1애노드 리드 및 제2애노드 리드를 상기 애노드 종단에 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 제1캐패시터 소자, 상기 제2캐패시터 소자, 상기 애노드 종단 및, 상기 캐소드 종단을 케이스 안에 배치하는 단계 및;
    수지 물질이 상기 제1캐패시터 소자와 상기 제2캐패시터 소자 사이의 공간을 실질적으로 채울 수 있도록 상기 케이스에 상기 수지 물질를 적용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리 형성하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수지물질을 경화시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리를 형성하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제1캐패시터 소자, 상기 제2캐패시터 소자, 또는 둘 다의 상기 전도성 폴리머는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리-p-페닐렌(poly-p-phenylene), 폴리페놀레이트(polyphenolate) 또는, 그들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리를 형성하는 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제1캐패시터 소자, 상기 제2개패시터 소자, 또는 둘 다의 상기 전도성 폴리머는 예비 중합된 전도성 폴리머 입자의 분산제로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리를 형성하는 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 캐패시터 어셈블리의 항복 전압은 약 60 볼트 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리를 형성하는 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 캐패시터 어셈블리는 상기 캐패시터 소자들이 이격된 상기 방향으로 크기를 정의하고, 상기 캐패시터 소자들 사이의 공간과 상기 캐패시터 어셈블리의 크기의 비율은 약 0.01 내지 약 0.1인 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 비율은 약 0.01 내지 약 0.05인 것을 특징으로 하는 캐패시터 어셈블리를 형성하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160035513A (ko) * 2014-09-23 2016-03-31 삼성전기주식회사 탄탈륨 커패시터

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8259436B2 (en) * 2010-08-03 2012-09-04 Avx Corporation Mechanically robust solid electrolytic capacitor assembly
US9583273B2 (en) 2010-09-21 2017-02-28 Kemet Electronics Corporation Solid electrolytic capacitor and method of manufacturing a solid electrolytic capacitor
JP5745632B2 (ja) 2010-09-21 2015-07-08 ケメット エレクトロニクス コーポレーション 固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサを製造する方法
US8824122B2 (en) 2010-11-01 2014-09-02 Avx Corporation Solid electrolytic capacitor for use in high voltage and high temperature applications
WO2014168686A1 (en) 2013-02-19 2014-10-16 Kemet Electronics Corporation Solid electrolytic capacitor and method of manufacturing a solid electrolytic capacitor
TWI532783B (zh) * 2013-05-20 2016-05-11 長興材料工業股份有限公司 導電性材料調配物及其用途
US10204737B2 (en) 2014-06-11 2019-02-12 Avx Corporation Low noise capacitors
US10297393B2 (en) * 2015-03-13 2019-05-21 Avx Corporation Ultrahigh voltage capacitor assembly
US11024464B2 (en) * 2018-08-28 2021-06-01 Vishay Israel Ltd. Hermetically sealed surface mount polymer capacitor
JP2022129665A (ja) * 2021-02-25 2022-09-06 株式会社トーキン 固体電解コンデンサ

Family Cites Families (81)

* 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
US4085435A (en) 1976-06-14 1978-04-18 Avx Corporation Tantalum chip capacitor
US4203194A (en) 1978-07-17 1980-05-20 Sprague Electric Company Batch method for making solid-electrolyte capacitors
JP2644778B2 (ja) 1987-11-16 1997-08-25 キヤノン株式会社 文字発生装置
US4931901A (en) 1989-05-19 1990-06-05 Sprague Electric Company Method for adjusting capacitor at manufacture and product
US4945452A (en) 1989-11-30 1990-07-31 Avx Corporation Tantalum capacitor and method of making same
DE59010247D1 (de) 1990-02-08 1996-05-02 Bayer Ag Neue Polythiophen-Dispersionen, ihre Herstellung und ihre Verwendung
JPH0555091A (ja) 1991-08-26 1993-03-05 Elna Co Ltd チツプ型固体電解コンデンサ
JPH05205984A (ja) 1992-01-27 1993-08-13 Nec Corp 積層型固体電解コンデンサ
US5198968A (en) 1992-07-23 1993-03-30 Avx Corporation Compact surface mount solid state 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
JPH06232014A (ja) 1993-02-02 1994-08-19 Nec Toyama Ltd ヒューズ入りチップ型固体電解コンデンサおよびその製造方法
US5394295A (en) 1993-05-28 1995-02-28 Avx Corporation Manufacturing method for solid state capacitor and resulting capacitor
JP2765462B2 (ja) 1993-07-27 1998-06-18 日本電気株式会社 固体電解コンデンサおよびその製造方法
JPH0745481A (ja) 1993-07-29 1995-02-14 Nec Corp 固体電解コンデンサ及びその製造方法
US5495386A (en) 1993-08-03 1996-02-27 Avx Corporation Electrical components, such as capacitors, and methods for their manufacture
JPH07135126A (ja) 1993-11-10 1995-05-23 Nec Corp 固体電解コンデンサ及びその製造方法
US5638253A (en) 1994-04-28 1997-06-10 Rohm Co. Ltd. Package-type solid electrolytic capacitor
JP3068430B2 (ja) 1995-04-25 2000-07-24 富山日本電気株式会社 固体電解コンデンサ及びその製造方法
US5812367A (en) 1996-04-04 1998-09-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid electrolytic capacitors comprising a conductive layer made of a polymer of pyrrole or its derivative
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
EP0953996A3 (en) 1998-04-21 2004-11-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Capacitor and its manufacturing method
US6243605B1 (en) 1998-05-06 2001-06-05 Cardiac Pacemakers, Inc. Cardiac rhythm management system having multi-capacitor module
JP3755336B2 (ja) 1998-08-26 2006-03-15 松下電器産業株式会社 固体電解コンデンサおよびその製造方法
US6322912B1 (en) 1998-09-16 2001-11-27 Cabot Corporation Electrolytic capacitor anode of valve metal oxide
US6391275B1 (en) 1998-09-16 2002-05-21 Cabot Corporation Methods to partially reduce a niobium metal oxide and oxygen reduced niobium oxides
US6416730B1 (en) 1998-09-16 2002-07-09 Cabot Corporation Methods to partially reduce a niobium metal oxide oxygen reduced niobium oxides
US6238444B1 (en) 1998-10-07 2001-05-29 Vishay Sprague, Inc. Method for making tantalum chip capacitor
JP2000161814A (ja) 1998-11-24 2000-06-16 Zexel Corp エンジン駆動型ヒートポンプ式空調装置
JP3871824B2 (ja) 1999-02-03 2007-01-24 キャボットスーパーメタル株式会社 高容量コンデンサー用タンタル粉末
US6191936B1 (en) 1999-04-12 2001-02-20 Vishay Sprague, Inc. Capacitor having textured pellet and method for making same
JP3942000B2 (ja) 1999-06-01 2007-07-11 ローム株式会社 パッケージ型固体電解コンデンサの構造及びその製造方法
JP2001085273A (ja) 1999-09-10 2001-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd チップ形固体電解コンデンサ
DE10004725A1 (de) 2000-02-03 2001-08-09 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen pi-konjugierten Polymeren
US6576099B2 (en) 2000-03-23 2003-06-10 Cabot Corporation Oxygen reduced niobium oxides
JP3276113B1 (ja) 2000-05-26 2002-04-22 松下電器産業株式会社 固体電解コンデンサ
JP2002134360A (ja) 2000-10-24 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体電解コンデンサおよびその製造方法
JP2004513514A (ja) 2000-11-06 2004-04-30 キャボット　コーポレイション 酸素を低減した改質バルブ金属酸化物
US7118690B2 (en) 2000-11-22 2006-10-10 H. C. Starck Gmbh Dispersible polymer powders
US6674635B1 (en) 2001-06-11 2004-01-06 Avx Corporation Protective coating for electrolytic capacitors
US6563693B2 (en) 2001-07-02 2003-05-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor
US6757152B2 (en) 2001-09-05 2004-06-29 Avx Corporation Cascade capacitor
US6671168B2 (en) * 2001-11-30 2003-12-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing the same
EP1321483A1 (en) 2001-12-20 2003-06-25 Agfa-Gevaert 3,4-alkylenedioxythiophene compounds and polymers thereof
KR20030084256A (ko) 2002-04-26 2003-11-01 삼화전기주식회사 고체 전해 콘덴서 및 그에 사용되는 리드 프레임
DE10222405B4 (de) 2002-05-21 2007-09-27 Epcos Ag Chipkondensator und Verfahren zu dessen Herstellung
TWI284335B (en) 2002-07-10 2007-07-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Anode member for solid electrolytic condenser and solid electrolytic condenser using the anode member
DE10237577A1 (de) 2002-08-16 2004-02-26 H.C. Starck Gmbh Substituierte Poly(alkylendioxythiophene) als Feststoffelektrolyte in Elektrolytkondensatoren
JP2004087713A (ja) 2002-08-26 2004-03-18 Japan Carlit Co Ltd:The アルミニウム固体電解コンデンサ
JP2004253615A (ja) 2003-02-20 2004-09-09 Nec Tokin Corp 固体電解コンデンサ及びその製造方法
US7218505B2 (en) 2003-03-03 2007-05-15 Showa Denko K.K. Chip solid electrolyte capacitor
US6970344B2 (en) 2003-03-04 2005-11-29 Nec Tokin Corporation Stacked solid electrolytic capacitor and stacked transmission line element
JP4472277B2 (ja) 2003-04-10 2010-06-02 Ｎｅｃトーキン株式会社 チップ型固体電解コンデンサ
JP2005005642A (ja) 2003-06-16 2005-01-06 Nec Tokin Corp チップ型固体電解コンデンサ及びその製造方法
DE10331673A1 (de) 2003-07-14 2005-02-10 H.C. Starck Gmbh Polythiophen mit Alkylenoxythiathiophen-Einheiten in Elektrolytkondensatoren
DE502004011120D1 (de) 2003-07-15 2010-06-17 Starck H C Gmbh Niobsuboxidpulver
DE10333156A1 (de) 2003-07-22 2005-02-24 H.C. Starck Gmbh Verfahren zur Herstellung von Niobsuboxid
DE10347702B4 (de) 2003-10-14 2007-03-29 H.C. Starck Gmbh Sinterkörper auf Basis Niobsuboxid
ATE440373T1 (de) 2003-10-17 2009-09-15 Starck H C Gmbh Elektrolytkondensatoren mit polymerer aussenschicht
US7088573B2 (en) 2004-03-02 2006-08-08 Vishay Sprague, Inc. Surface mount MELF capacitor
US7116548B2 (en) 2004-04-23 2006-10-03 Kemet Electronics Corporation Fluted anode with minimal density gradients and capacitor comprising same
DE102004022110A1 (de) 2004-05-05 2005-12-01 H.C. Starck Gmbh Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren
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
JP4743507B2 (ja) 2004-11-29 2011-08-10 昭和電工株式会社 固体電解コンデンサ用多孔質陽極体、その製造方法、及び固体電解コンデンサ
TWI294134B (en) * 2005-03-29 2008-03-01 Sanyo Electric Co Solid electrolytic capacitor
DE102005016727A1 (de) 2005-04-11 2006-10-26 H.C. Starck Gmbh Elektrolytkondensatoren mit polymerer Außenschicht und Verfahren zu ihrer Herstellung
US7161797B2 (en) 2005-05-17 2007-01-09 Vishay Sprague, Inc. Surface mount capacitor and method of making same
DE102005033839A1 (de) 2005-07-20 2007-01-25 H.C. Starck Gmbh Elektrolytkondensatoren mit polymerer Außenschicht und Verfahren zur ihrer Herstellung
DE102005043828A1 (de) 2005-09-13 2007-03-22 H.C. Starck Gmbh Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren
DE102005043829A1 (de) 2005-09-13 2007-04-05 H.C. Starck Gmbh Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren mit hoher Nennspannung
KR101327242B1 (ko) 2005-11-17 2013-11-12 헤레우스 프레셔스 메탈스 게엠베하 운트 코. 카게 폴리(3,4-디알콕시티오펜)과 폴리음이온의 복합체의수분산체의 제조방법
US7468882B2 (en) 2006-04-28 2008-12-23 Avx Corporation Solid electrolytic capacitor assembly
US7515396B2 (en) 2007-03-21 2009-04-07 Avx Corporation Solid electrolytic capacitor containing a conductive polymer
DE102007041722A1 (de) 2007-09-04 2009-03-05 H.C. Starck Gmbh Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Polymeren
DE102007048212A1 (de) 2007-10-08 2009-04-09 H.C. Starck Gmbh Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren mit polymerer Zwischenschicht
JP4862204B2 (ja) 2007-12-06 2012-01-25 三洋電機株式会社 固体電解コンデンサ
JP5041995B2 (ja) * 2007-12-07 2012-10-03 三洋電機株式会社 固体電解コンデンサ
JP5041996B2 (ja) * 2007-12-07 2012-10-03 三洋電機株式会社 固体電解コンデンサ
DE102008032578A1 (de) 2008-07-11 2010-01-14 H.C. Starck Gmbh Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren
US8259436B2 (en) * 2010-08-03 2012-09-04 Avx Corporation Mechanically robust solid electrolytic capacitor assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160035513A (ko) * 2014-09-23 2016-03-31 삼성전기주식회사 탄탈륨 커패시터

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