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JP2013219362A - 過酷な条件下で強化された機械的安定性を有する固体電解コンデンサ - Google Patents

過酷な条件下で強化された機械的安定性を有する固体電解コンデンサ Download PDF

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Abstract

【課題】過酷な条件下での改良された性能を有する固体電解コンデンサアセンブリを提供する。
【解決手段】過酷な条件の下で熱的及び機械的に安定なコンデンサアセンブリを説明する。熱的安定性は、コンデンサ要素を不活性ガスを含有するガス雰囲気の存在下でハウジング内部に封入して密閉し、それによってコンデンサの固体電解質に供給される酸素及び水分の量を制限することによって与えられる。良好な機械的安定性を提供するために、アセンブリは、ハウジングの表面の外周を超えて延びる少なくとも１つの外部末端（例えば、アノード及び／又はカソード末端）を含む。ハウジングの寸法に対する外周を超えて外部末端が延びる程度は、回路基板への半田付けに利用することができる表面積を高めるように選択的に制御される。
【選択図】図１

Description

〔関連出願〕
本出願は、引用により本明細書にその全体が組み込まれている２０１２年４月１１日出願の米国特許仮出願出願番号第６１／６２２，６５１号及び２０１２年６月１４日出願の第６１／６５９，５２９号に対する優先権を請求するものである。
電解コンデンサ（例えば、タンタルコンデンサ）は、その体積効率、信頼性、及び処理適合性のために回路設計に益々使用されている。例えば、開発された１つのタイプのコンデンサは、アノード（例えば、タンタル）と、アノード上に形成された誘電酸化物膜（例えば、五酸化タンタル、Ｔａ2Ｏ5）と、固体電解質層と、カソードとを含む固体電解コンデンサである。固体電解質層は、Ｓａｋａｔａ他に付与された米国特許第５，４５７，８６２号明細書、Ｓａｋａｔａ他に付与された第５，４７３，５０３号明細書、Ｓａｋａｔａ他に付与された第５，７２９，４２８号明細書、及びＫｕｄｏｈ他に付与された第５，８１２，３６７号明細書に説明されているような導電性ポリマーから形成することができる。しかし、残念なことに、こうした固体電解質の安定性は、ドープ状態から非ドープ状態に又はその逆に転換する傾向のために高温では不十分である。これら及び他の問題に応じて、使用中での導電性ポリマーへの酸素の接触を制限するように密閉されたコンデンサが開発された。例えば、Ｒａｗａｌ他に付与された米国特許公開第２００９／０２４４８１２号明細書は、不活性ガスの存在下でセラミックハウジング内部に封入されて密閉された導電性ポリマーコンデンサを含むコンデンサアセンブリを説明している。Ｒａｗａｌ他により、セラミックハウジングは、導電性ポリマーに供給される酸素及び水分の量を制限するので、導電性ポリマーは、高温環境で酸化されにくく、それによってコンデンサアセンブリの熱安定性が高まる。しかし、得られた利点にも関わらず、それでも問題は残っている。例えば、コンデンサは、過酷な条件（例えば、約１７５℃よりも高い高温及び／又は約３５ボルトよりも高い高電圧）下で時に機械的に不安定になる可能性があり、これは、回路基板からの剥離及び不十分な電気性能をもたらす。
米国特許第５，４５７，８６２号明細書 米国特許第５，４７３，５０３号明細書 米国特許第５，７２９，４２８号明細書 米国特許第５，８１２，３６７号明細書 米国特許公開第２００９／０２４４８１２号明細書 米国特許第６，３２２，９１２号明細書 米国特許第６，３９１，２７５号明細書 米国特許第６，４１６，７３０号明細書 米国特許第６，５２７，９３７号明細書 米国特許第６，５７６，０９９号明細書 米国特許第６，５９２，７４０号明細書 米国特許第６，６３９，７８７号明細書 米国特許第７，２２０，３９７号明細書 米国特許出願公開第２００５／００１９５８１号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１０３６３８号明細書 米国特許出願公開第２００５／００１３７６５号明細書 米国特許第６，１９７，２５２号明細書 米国特許第４，９４５，４５２号明細書 米国特許第６，９８７，６６３号明細書 米国特許第５，１１１，３２７号明細書 米国特許第６，６３５，７２９号明細書 米国特許第７，５１５，３９６号明細書 米国特許第６，６７４，６３５号明細書 米国特許出願公開第２００３／０１０５２０７号明細書 米国特許出願公開第２０１０／００２３４５１７号明細書 米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号明細書 米国特許第７，５５４，７９３号明細書
Ｂｒｕａｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔ、及びＴｅｌｌｅｒ、米国化学会誌、Ｖｏｌ．６０（１９３８）、ｐ３０９
従って、過酷な条件下での改良された性能を有する固体電解コンデンサアセンブリの必要性が現に存在する。
本発明の一実施形態により、陽極酸化した焼結多孔質本体から形成されたアノードとアノードを被覆する固体電解質とを含むコンデンサ要素を含むコンデンサアセンブリを開示する。アセンブリは、その中にコンデンサ要素が位置決めされて密閉される内部空洞を定めるハウジングも含む。ハウジングは、縦方向の寸法と横方向の寸法とを有する表面を含み、この表面は、更に外周を定める。アノード末端がアノード本体と電気的に接続され、アノード末端は、ハウジングのこの表面に隣接して位置付けられた外部アノード末端部分を含む。カソード末端が固体電解質と電気的に接続され、カソード末端は、ハウジングのこの表面に隣接して位置付けられた外部カソード末端部分を含む。外部アノード末端部分、外部カソード末端部分、又はその両方は、このハウジング表面の外周を超えて横方向に所定の距離だけ外向きに延びている。
本発明の別の実施形態により、陽極酸化した焼結多孔質本体から形成されたアノードとアノードを被覆する固体電解質とを含むコンデンサ要素を含むコンデンサアセンブリを開示する。アセンブリは、その中にコンデンサ要素が位置決めされて不活性ガスを含有するガス雰囲気の存在下で密閉される内部空洞を定めるハウジングも含む。ハウジングは、縦方向の寸法と横方向の寸法とを有する下面を含み、下面は、更に外周を定める。アノード末端がアノード本体と電気的に接続され、アノード末端は、ハウジングの下面に隣接して位置付けられてこの下面にほぼ平行な平面に設けられる外部アノード末端部分を含む。外部アノード末端部分は、このハウジング表面の外周を超えて横方向に第１の距離だけ外向きに延びている。カソード末端がアノード本体と電気的に接続され、カソード末端は、ハウジングの下面に隣接して位置付けられてこの下面にほぼ平行な平面に設けられる外部カソード末端部分を含む。外部カソード末端部分は、このハウジング表面の外周を超えて横方向に第２の距離だけ外向きに延びている。
本発明の更に別の実施形態により、陽極酸化した焼結多孔質本体から形成されたアノードとアノードを被覆する固体電解質とを含むコンデンサ要素を含むコンデンサアセンブリを開示する。アセンブリは、その中にコンデンサ要素が位置決めされて密閉される内部空洞を定めるハウジングも含む。ハウジングは、縦方向の寸法と横方向の寸法とを有する表面を含み、この表面は、更に外周を定める。アノード末端がアノード本体と電気的に接続され、アノード末端は、ハウジングのこの表面に隣接して位置付けられる外部アノード末端部分を含む。カソード末端が固体電解質と電気的に接続され、カソード末端は、ハウジングのこの表面に隣接して位置付けられる外部カソード末端部分を含む。外部アノード末端部分、外部カソード末端部分、又はその両方は、このハウジング表面の外周を超えて横方向に所定の距離だけ外向きに延びる少なくとも１つの側部を有する。外部アノード末端部分の側部、外部カソード末端部分の側部、又は両方の側部は、これらの側部がハウジングの壁に隣接し、かつハウジング表面に対して直角になるように外周のところで折り畳まれる。
本発明の他の特徴及び態様は、より詳細に以下に説明する。
当業者に向けられたその最良の方法を含む本発明の完全かつ有効な開示を添付図面を参照した本明細書の残り部分でより詳細に説明する。
本明細書及び図面における参照文字の反復使用は、本発明の同じか又は類似の特徴又は要素を表すことを意味する。
本発明のコンデンサアセンブリの一実施形態の断面側面図である。 図１のコンデンサアセンブリの底面図である。 本発明のコンデンサアセンブリの別の実施形態の断面側面図である。 本発明のコンデンサアセンブリのまた別の実施形態の平面図である。 本発明のコンデンサアセンブリの別の実施形態の底面図である。 本発明のコンデンサアセンブリの更に別の実施形態の底面図である。 本発明のコンデンサアセンブリの別の実施形態の断面側面図である。 本発明のコンデンサアセンブリのまた別の実施形態の断面側面図である。 図７（ａ）のコンデンサアセンブリの底面図である。 図７（ｂ）のコンデンサアセンブリの底面図である。 本発明のコンデンサアセンブリの別の実施形態の底面図である。 本発明のコンデンサアセンブリの更に別の実施形態の底面図である。
この説明は、例示的な実施形態の説明に過ぎず、例示的な構成において達成される本発明のより広範な態様の制限を意図しないことが、当業者によって理解すべきである。
一般的には、本発明は、過酷な条件下で熱的及び機械的に安定なコンデンサアセンブリに関する。熱安定性は、不活性ガスを含有するガス雰囲気の存在下でハウジング内部にコンデンサアセンブリを封入して密閉し、それによってコンデンサの固体電解質に供給される酸素の量を制限することによって提供される。良好な機械的安定性を提供するために、コンデンサアセンブリは、ハウジングの表面の外周を超えて延びる少なくとも１つの外部末端（例えば、アノード末端及び／又はカソード末端）も含む。外部末端が、ハウジングの寸法に対してこの外周を超えて延びる程度は、回路基板への半田付けに利用することができる表面積の程度を高めるように本発明で選択的に制御される。これは、コンデンサアセンブリが、回路基板から剥離することなく使用中に受ける振動力に良好に耐えることを助けることができると考えられる。このように、コンデンサアセンブリは過酷な条件下で良好に機能することができる。本発明の１つの特定の利点は、アセンブリが基板上に占有する表面積を実質的に増大させることなく剥離の可能性が低減することができることである。これは、この改良された機械的安定性が、ハウジング及び／又はコンデンサ要素のサイズを増大させるのではなく外部末端のサイズを選択的に制御することによって達成されているからである。
本発明の様々な実施形態をこれからより詳細に説明する。
Ｉ．コンデンサ要素
Ａ．アノード
コンデンサアセンブリが高電圧用途で用いられる時に、コンデンサ要素のアノードが、約７０，０００マイクロファラッド×ボルト／グラム（「μＦ*Ｖ／ｇ」）未満、一実施形態において約２，０００μＦ*Ｖ／ｇから約６５，０００μＦ*Ｖ／ｇ、かつ一実施形態において約５，０００μＦ*Ｖ／ｇから約５０，０００μＦ*Ｖ／ｇのような比較的低い比電荷を有する粉末から形成されることが多くの場合に望ましい。低比電荷の粉末が時に望ましい場合があるが、言うまでもなくこれは決して要件ではない。すなわち、この粉末は、約７０，０００μＦ*Ｖ／ｇよりも大きく、一実施形態において約８０，０００μＦ*Ｖ／ｇよりも大きく、一部の実施形態において約１００，０００μＦ*Ｖ／ｇよりも大きく、かつ一実施形態において約１２０，０００から約２５０，０００μＦ*Ｖ／ｇの比較的高い比電荷を有することができる。
この粉末は、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ハフニウム、チタン、それらの合金、それらの酸化物、それらの窒化物などのようなバルブ金属（すなわち、酸化ができる金属）又はバルブ金属ベースの化合物を含むことができる。例えば、バルブ金属組成物は、１：１．０±１．０、一部の実施形態において１：１０±０．３、一部の実施形態において１：１０±０．１、一部の実施形態において１：１±０．０５のニオブの酸素に対する原子比を有するニオブ酸化物のようなニオブの導電性酸化物を含有することができる。例えば、ニオブ酸化物は、ＮｂＯ0.7、ＮｂＯ1.0、ＮｂＯ1.1、及びＮｂＯ2とすることができる。そのようなバルブ金属酸化物の例は、Ｆｉｆｅに付与された米国特許第６，３２２，９１２号明細書、Ｆｉｆｅ他に付与された第６，３９１，２７５号明細書、Ｆｉｆｅ他に付与された第６，４１６，７３０号明細書、Ｆｉｆｅに付与された第６，５２７，９３７号明細書、Ｋｉｍｍｅｌ他に付与された第６，５７６，０９９号明細書、Ｆｉｆｅ他に付与された第６，５９２，７４０号明細書、及びＫｉｍｍｅｌ他に付与された第６，６３９，７８７号明細書、及びＫｉｍｍｅｌ他に付与された第７，２２０，３９７号明細書、並びにＳｃｈｎｉｔｔｅｒに付与された米国特許出願公開第２００５／００１９５８１号明細書、Ｓｃｈｎｉｔｔｅｒ他に付与された第２００５／０１０３６３８号明細書、Ｔｈｏｍａｓ他に付与された第２００５／００１３７６５号明細書に説明されている。
この粉末の粒子は、薄片、角状、結節状、及びそれらの混合物又は変形とすることができる。この粒子はまた、少なくとも約６０メッシュ、一部の実施形態において約６０から約３２５メッシュ、一部の実施形態において約１００から約２００メッシュの篩サイズ分布を典型的に有する。更に、比表面積は、約０．１から１０．０ｍ2／ｇ、一部の実施形態において約０．５から約５．０ｍ2／ｇ、一部の実施形態において約１．０から約４．０ｍ2／ｇである。用語「比表面積」は、Ｂｒｕａｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔ、及びＴｅｌｌｅｒ、米国化学会誌、Ｖｏｌ．６０（１９３８）、ｐ３０９の吸着ガスとして窒素を用いた物理的ガス吸着法（Ｂ．Ｅ．Ｔ．法）によって測定された表面積を意味する。更に、バルク密度（又はＳｃｏｔｔ密度）は、一般的に、約０．１から約５．０ｇ／ｃｍ3、一部の実施形態において約０．２から約４．０ｇ／ｃｍ3、一部の実施形態において約０．５から約３．０ｇ／ｃｍ3である。
アノード本体の製造を容易にするために、他の成分をこの粒子に添加することができる。例えば、アノード本体を形成するためにプレスする時に、粒子が相互に適切に接着することを保証するために、結合剤及び／又は滑剤を用いることができる。適切な結合剤は、ショウノウ、ステアリン酸、及び他のすべすべした脂肪酸、カーボワックス（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）、グリプタル（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）、ポリビニルアルコール、ナフタレン、植物性ワックス、及びマイクロワックス（精製パラフィン）を含むことができる。結合剤は、溶媒中に溶解及び分散させることができる。例示的な溶媒は、水、アルコールなどを含むことができる。利用する場合、結合剤及び／又は滑剤の比率は、全量の約０．１重量％から約８重量％まで変えることができる。しかし、結合剤及び滑剤は、本発明では必ずしも要求されないことを理解すべきである。
得られた粉末は、あらゆる従来タイプの粉末プレスモールドを用いて圧密化することができる。例えば、プレスモールドは、ダイと１つ又は複数のパンチとを用いる単一ステーション圧密プレスとすることができる。代替的に、ダイと単一のより低いパンチとだけを用いるアンビルタイプ圧密プレスモールドを使用することができる。単一ステーション圧密プレスモールドは、シングルアクション、ダブルアクション、フローティング・ダイ、可動プラテン、対向ラム、スクリュー、衝撃、ホットプレス、コイニング、又はサイジングのような様々な機能を有するカム、トグル／ナックル、及び偏心／クランクのようないくつかの基本タイプで利用することができる。圧密化の後、得られたアノード本体は、正方形、矩形、円形、楕円形、三角形、六角形、八角形、七角形、五角形などのようなあらゆる望ましい形状にダイスカットすることができる。アノード本体は、表面対容積比を高めてＥＳＲをできるだけ低下させてキャパシタンスの周波数応答を拡げるために、アノード本体が１つ又はそれよりも多くの筋、溝、凹部、又は窪みを含むなどの点で「溝付き」形状を有することができる。アノード本体は、次に加熱段階を受けることができ、あらゆる結合剤／滑剤の全部でないとしても殆どが除去される。例えば、アノード本体は、約１５０℃から約５００℃の温度で作動するオーブンによって典型的に加熱される。代替的に、Ｂｉｓｈｏｐ他に付与された米国特許第６，１９７，２５２号明細書に説明されているように、ペレットと水溶液との接触によって結合剤／滑剤を除去することができる。
形成された状態で、アノード本体は、次に焼結される。焼結の温度、雰囲気、及び時間は、アノードの種類、アノードのサイズなどのような様々なファクタに依存する場合がある。一般的に、焼結は、約８００℃から約１９００℃、一部の実施形態において約１０００℃から約１５００℃、一部の実施形態において約１１００℃から約１４００℃の温度で約５分から約１００分、一部の実施形態において約３０分から約６０分の時間にわたって行われる。必要に応じて、焼結は、アノードへの酸素原子の移動を制限する雰囲気中で行うことができる。例えば、焼結は、真空、不活性ガス、水素中のような還元性雰囲気中で行うことができる。還元性雰囲気は、約１０トルから約２０００トル、一部の実施形態において約１００トルから約１０００トル、一部の実施形態において約１００トルから９３０トルの圧力とすることができる。水素と他のガス（例えば、アルゴン又は窒素）との混合物も用いることができる。
アノード本体に、そこから縦方向に延びるアノードリードも接続することができる。アノードリードは、ワイヤ、シートのような形態とすることができ、タンタル、ニオブ、酸化ニオブなどのようなバルブ金属化合物で形成することができる。リードの接続は、形成中に（例えば、圧密化及び／又は焼結の前に）リードを本体に溶接するか又はアノード本体内にリードを埋め込むなどによって公知の技術を用いて達成することができる。
アノードはまた、誘電体で被覆される。誘電体は、焼結アノード本体を陽極酸化（アノダイジング）することによって形成することができ、それによって誘電体層がアノードを覆い及び／又はその内部に形成される。例えば、タンタル（Ｔａ）アノードは、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）に陽極酸化することができる。一般的に、陽極酸化は、例えば、アノードを電解質内に浸漬するなどして、アノードに溶液を最初に付加することによって行われる。水（例えば、脱イオン水）のような溶媒が一般的に用いられる。イオン導電性を高めるために、溶媒中で解離してイオンを生成することができる化合物を用いることができる。そのような化合物の例は、電解質に関して後述されるような酸を含むことができる。例えば、酸（例えば、リン酸）は、陽極酸化のための溶液の約０．０１重量％から約５重量％、一部の実施形態において約０．０５重量％から約０．８重量％、一部の実施形態において約０．１重量％から約０．５重量％を構成することができる。必要に応じて、酸の配合物も用いることができる。
陽極酸化溶液を通って電流が流され、誘電体層が形成される。形成電圧の値は、誘電体層の厚みを管理する。例えば、電源は、必要な電圧に到達するまでガルバノスタットモードに最初に設定することができる。その後、電源は、ポテンショスタットモードに切り換えることができ、望ましい誘電体厚みがアノードの表面を覆って形成されることが保証される。言うまでもなく、パルス又は段階定電位法のような他の公知の方法を使用することもできる。陽極酸化が行われる電圧は、典型的に約４から約２００Ｖ、一部の実施形態において約９から約２００ボルト、一部の実施形態において約２０から約１５０Ｖの範囲にある。酸化中に、陽極酸化溶液は、約３０℃よりも高く、一部の実施形態において約４０℃から約２００℃、一部の実施形態において約５０℃から約１００℃のような高めた温度に維持することができる。陽極酸化は、室温又はそれ未満で行うことができる。得られる誘電体層は、アノード表面上及びその孔隙内部に形成することができる。
Ｂ．固体電解質
コンデンサ要素は、コンデンサのためのカソードとして機能する固体電解質も含む。二酸化マンガン固体電解質は、例えば、硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯ3）2）の熱分解によって生成することができる。そのような技術は、例えば、Ｓｔｕｒｍｅｒ他に付与された米国特許第４，９４５，４５２号明細書に説明されており、この特許は、全ての目的に対してその引用によりその全体が本明細書に組み込まれている。固体電解質は、１つ又はそれよりも多くの導電性ポリマー層を含むことができる。そのような層に用いる導電性ポリマーはπ共役であり、酸化の後の少なくとも１μＳｃｍ-1の導電率のような酸化又は還元の後での導電率を有する。そのようなπ共役導電性ポリマーの例は、例えば、ポリヘテロ環（例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリフェノレートなどを含む。とりわけ適切な導電性ポリマーは、以下の一般構造を有する置換ポリチオフェンである。
Figure 2013219362
ここで、以下の通りである。
Ｔは、Ｏ又はＳであり、
Ｄは、任意的に置換されたＣ1からＣ5アルキレン基（例えば、メチレン、エチレン、ｎ−プロピレン、ｎ−ブチレン、ｎ−ペンチレンなど）であり、
Ｒ7は、直鎖又は分岐の任意的に置換されたＣ1からＣ18アルキル基（例えば、メチル、エチル、ｎ−又はｉｓｏ−プロピル、ｎ−，ｉｓｏ−，ｓｅｃ−又はｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、１−メチルブチル、２−メチルブチル、３−メチルブチル、１−エチルプロピル、１，１−ジメチルプロピル、１，２−ジメチルプロピル、２，２−ジメチルプロピル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、２−エチルヘキシル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシル、ｎ−トリデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ヘキサデシル、ｎ−オクタデシルなど）、任意的に置換されたＣ5からＣ12のシクロアルキル基（例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシルなど）、任意的に置換されたＣ6からＣ14アリール基（例えば、フェニル、ナフチルなど）、任意的に置換されたＣ7からＣ18のアラルキル基（例えば、ベンジル、ｏ−，ｍ−，ｐ−トリル，２，３−，２，４−，２，５−，２，６−，３，４−，３，５−キシリル、メシチルなど）、任意的に置換されたＣ1からＣ4ヒドロキシアルキル基、又はヒドロキシル基であり、
ｑは、０から８、一部の実施形態において０から２の整数であり、一部の実施形態において０であり、かつ
ｎは、２から５，０００、一部の実施形態において４から２，０００、一部の実施形態において５から１，０００である。化学基「Ｄ」又は「Ｒ7」のための置換基の例は、例えば、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、アルコキシ、ハロゲン、エーテル、チオエーテル、ジスルフィド、スルホキシド、スルホン、スルホネート、アミノ、アルデヒド、ケト、カルボン酸エステル、カルボン酸、カーボネート、カルボキシレート、シアノ、アルキルシラン及びアルコキシシラン基、カルボキシルアミド基などを含む。
とりわけ適切なチオフェンポリマーは、「Ｄ」が任意的に置換されたＣ2からＣ3アルキレン基のものである。例えば、このポリマーは、任意的に置換されたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）であり、これは、以下の一般構造を有する。
Figure 2013219362
上述したような導電性ポリマーを形成する方法は、当業技術で公知である。例えば、本明細書に全ての目的に対してその引用により全体が組み込まれているＭｅｒｋｅｒ他に付与された米国特許第６，９８７，６６３号明細書は、モノマー前駆体から置換ポリチオフェンを形成する様々な技術を説明している。モノマー前駆体は、例えば、以下の構造を有する。
Figure 2013219362
ここで、以下の通りである。
Ｔ、Ｄ、Ｒ7、及びｑは、上記に定義されている。とりわけ適切なチオフェンモノマーは、「Ｄ」が、任意的に置換されたＣ2からＣ3アルキレン基のものである。例えば、以下の一般構造を有する任意的に置換された３，４−アルキレンジオキシチオフェンを使用することができる。
Figure 2013219362
ここで、Ｒ7、及びｑは、上記に定義されている。１つの特定的な実施形態において、「ｑ」は０である。３，４−エチレンジオキシチオフェンの市販の適切な例は、「Ｈｅｒａｅｕｓ Ｃｌｅｖｉｏｓ」からＣｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｍの名称で入手可能である。他の適切なモノマーは、Ｂｌｏｈｍ他に付与された米国特許第５，１１１，３２７号明細書及びＧｒｏｅｎｅｄａａｌ他に付与された米国特許第６，６３５，７２９号明細書にも説明されている。これらのモノマーの誘導体を使用することもでき、それらは、上述のモノマーの二量体又は三量体である。より高分子の誘導体、すなわち、モノマーの四量体、五量体なども本発明での使用に適切である。この誘導体は、同一の又は異なるモノマー単位から構成することができ、かつ純粋形態時に並びに互いとの混合物及び／又はモノマーとの混合物の状態で使用することができる。これらの前駆体の酸化形態又は還元形態も用いることができる。
チオフェンモノマーは、酸化触媒の存在下で化学重合することができる。酸化触媒は、鉄（ＩＩＩ）、銅（ＩＩ）、クロム（ＶＩ）、セリウム（ＩＶ）、マンガン（ＩＶ）、マンガン（ＶＩＩ）、又はルテニウム（ＩＩＩ）カチオンなどのような遷移金属カチオンが典型的に挙げられる。導電性ポリマーに過剰の電荷を提供してポリマーの導電率を安定化するためにドーパントを使用することもできる。ドーパントは、スルホン酸のイオンのような無機又は有機アニオンが典型的に挙げられる。ある一定の実施形態において、前駆体溶液中に使用される酸化触媒は、それがカチオン（例えば、遷移金属）とアニオン（例えば、スルホン酸）とを含むなどの理由で、触媒機能とドープ機能の両方を有する。例えば、酸化触媒は、ハロゲン化鉄（ＩＩＩ）（例えば、ＦｅＣｌ3）又はＦｅ（ＣｌＯ4）3又はＦｅ2（ＳＯ4）3のような他の無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩、並びに有機酸及び有機基を含む無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩のような鉄（ＩＩＩ）カチオンを含む遷移金属塩とすることができる。有機基を有する無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例は、例えば、Ｃ1からＣ20アルカノールの硫酸モノエステルの鉄（ＩＩＩ）塩（例えば、ラウリルスルフェートの鉄（ＩＩＩ）塩）を含む。同様に、有機酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例は、例えば、Ｃ1からＣ20アルカンスルホン酸（例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、又はドデカンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、脂肪族ペルフルオロスルホン酸（例えば、トリフルオロメタンスルホン酸、ペルフルオロブタンスルホン酸、又はペルフルオロオクタンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、脂肪族Ｃ1からＣ20カルボン酸（例えば、２−エチルヘキシルカルボン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、ペルフルオロカルボン酸（例えば、トリフルオロ酢酸又はペルフルオロオクタン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、Ｃ1からＣ20アルキル基によって任意的に置換された芳香族スルホン酸（例えば、ベンゼンスルホン酸、ｏ−トルエンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、又はドデシルベンゼンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、シクロアルカンスルホン酸（例えば、ショウノウスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩などを含む。これら上述の鉄（ＩＩＩ）塩の混合物を使用することもできる。ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）、ｏ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）、及びそれらの混合物がとりわけ適切である。ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）の市販の適切な例は、「Ｈｅｒａｅｕｓ Ｃｌｅｖｉｏｓ」からＣｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｃの名称で入手可能である。
導電性コーティングを形成するために様々な方法を利用することができる。一部の実施形態において、酸化触媒とモノマーは、順次又は同時のいずれかで付加され、それによって重合反応が基材上に原位置で行われる。スクリーン印刷、浸漬、電着コーティング、及び吹付けを含むことができる適切な付加技術は、導電性コーティングを形成するために使用することができる。例示的に、モノマーは最初に酸化触媒と混合することができ、前駆体溶液が形成される。混合物が形成された状態で、混合物は、アノード部分に付加されて重合させることができ、それによって表面上に導電性コーティングが形成される。代替的に、酸化触媒とモノマーは、連続的に付加することができる。例えば、一部の実施形態において、酸化触媒は、有機溶媒（例えば、ブタノール）に溶解され、次に浸漬溶液として付加される。アノード部分は、次に乾燥させることができ、それから溶媒が除去される。その後、この部分は、モノマーを含有する溶液中に浸漬することができる。
重合は、使用される酸化剤及び望ましい反応時間に基づいて、一般的に、約−１０℃から約２５０℃、一部の実施形態では約０℃から約２００℃の温度で行われる。上述のような適切な重合技術は、Ｂｉｌｅｒに付与された米国特許第７，５１５，３９６号明細書により詳細に説明されている。こうした導電性コーティングを接着する更に他の方法は、Ｓａｋａｔａ他に付与された米国特許第５，４５７，８６２号明細書、Ｓａｋａｔａ他に付与された第５，４７３，５０３号明細書、Ｓａｋａｔａ他に付与された第５，７２９，４２８号明細書、及びＫｕｄｏｈ他に付与された第５，８１２，３６７号明細書に説明されている。
原位置付加によって形成されるコーティングに加えて、導電性ポリマー粒子の分散液の形態にある導電性コーティングを使用することもできる。それらの粒径は変えることができるが、アノード部分に付加することができる表面積を高めるために、粒子が小さい直径を有することが典型的に望ましい。例えば、この粒子は、約１から約５００ナノメートル、一部の実施形態では約５から約４００ナノメートル、一部の実施形態では約１０から約３００ナノメートルの平均直径を有することができる。この粒子のＤ90値（このＤ90値に等しいか又はそれ未満の直径を有する粒子が、全ての固体粒子の合計容積の９０％を構成する）は、約１５マイクロメートル又はそれ未満、一部の実施形態において約１０マイクロメートル又はそれ未満、一部の実施形態において約１ナノメートルから約８マイクロメートルとすることができる。粒径は、超遠心、レーザ回折などによる公知の技術を用いて測定することができる。
粒子形態への導電性ポリマーの形成は、置換ポリチオフェンによって担持された陽電荷を相殺する個別のカウンタイオンの使用によって高めることができる。場合によっては、ポリマーは、構造単位内に陽及び陰電荷を有し、陽電荷は主鎖上に位置し、陰電荷は任意的にスルホネート基又はカルボキシレート基のような化学基「Ｒ」の置換基上に位置する。主鎖の陽電荷は、化学基「Ｒ」上に任意的に存在するアニオン基によって部分的又は全体的に飽和することができる。全体的にみると、このポリチオフェンは、これらの場合には、カチオン性、中性、又は更にはアニオン性とすることができる。それにも関わらず、それらは、ポリチオフェン主鎖が陽電荷を有するので、全てカチオン性ポリチオフェンと見なされる。
カウンタイオンは、モノマーアニオン又はポリマーアニオンとすることができる。ポリマーアニオンは、例えば、ポリマーカルボン酸（例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマーレイン酸など）、ポリマースルホン酸（例えば、ポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」）、ポリビニルスルホン酸など）などとすることができる。この酸は、ビニルカルボン酸及びビニルスルホン酸と、アクリル酸エステル及びスチレンのような他の重合可能モノマーとのコポリマーのようなコポリマーとすることもできる。同様に、適切なモノマーアニオンは、例えば、Ｃ1からＣ20アルカンスルホン酸（例えば、ドデカンスルホン酸）、脂肪族ペルフルオロスルホン酸（例えば、トリフルオロメタンスルホン酸、ペルフルオロブタンスルホン酸、又はペルフルオロオクタンスルホン酸）、Ｃ1からＣ20の脂肪族カルボン酸（例えば、２−エチルヘキシルカルボン酸）、脂肪族ペルフルオロカルボン酸（例えば、トリフルオロ酢酸、又はペルフルオロオクタン酸）、Ｃ1からＣ20アルキル基によって任意的に置換された芳香族スルホン酸（例えば、ベンゼンスルホン酸、ｏ−トルエンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、又はドデシルベンゼンスルホン酸）、シクロアルカンスルホン酸（例えば、ショウノウスルホン酸又はテトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスファート、ペルクロラート、ヘキサフルオロアンチモナート、ヘキサフルオロアルセナート、又はヘキサクロロアンチモナート）のようなアニオンを含む。とりわけ適切なカウンタイオンは、ポリマーカルボン酸又はポリマースルホン酸（例えば、ポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」））のようなポリマーアニオンである。こうしたポリマーアニオンの分子量は、一般的に、約１，０００から約２，０００，０００、一部の実施形態において約２，０００から約５００，０００の範囲にある。
用いられる時に、所定の層中のこのようなカウンタイオンの置換ポリチオフェンに対する重量比は、典型的に約０．５：１から約５０：１、一部の実施形態において約１：１から約３０：１、一部の実施形態において約２：１から約２０：１である。上述の重量比に対応する置換ポリチオフェンの重量は、重合中に完全な変換が行われると見なして、使用されたモノマーの計量した部分を意味する。
分散液は、１つ又はそれよりも多くの結合剤を含有することができ、ポリマー層の接着特性が更に改善され分散液内の粒子の安定性も高められる。結合剤は、本質的に有機性とすることができ、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸アミド、ポリメタクリル酸エステル、ポリメタクリル酸アミド、ポリアクリロニトリル、スチレン／アクリル酸エステル、酢酸ビニル／アクリル酸エステル及びエチレン／酢酸ビニルコポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、メラミン・ホルムアミドレジン、エポキシレジン、シリコーンレジン又はセルロースのようなものである。結合剤の接着機能を高めるために、架橋剤を使用することもできる。こうした架橋剤は、例えば、メラミン化合物、マスクドイソシアナート又は３−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、テトラエトキシシラン及びテトラエトキシシラン加水分解物のような官能性シラン又はポリウレタン、ポリアクリレート又はポリオレフィンのような架橋性ポリマーを含むことができる。当業技術で公知のように、分散剤（例えば、水）、界面活物質などのような他の成分を分散液中に含むこともできる。
必要に応じて、上述の付加段階のうちの１つ又はそれよりも多くは、コーティングの望ましい厚みが得られるまで反復することができる。一部の実施形態において、コーティングの比較的薄い層のみが一度に形成される。コーティングの合計目標厚みは、コンデンサの望ましい特性に基づいて一般的に変えることができる。得られる導電性ポリマーコーティングは、一般的に、約０．２マイクロメートル（「μｍ」）から約５０μｍ、一部の実施形態において約０．５μｍから約２０μｍ、一部の実施形態において約１μｍから約５μｍの厚みを有する。コーティングの厚みは、アノード部分上の全ての箇所で必ずしも同じでないことを理解すべきである。それにも関わらず、コーティングの平均厚みは、ほぼ上述の範囲に入る。
導電性ポリマーコーティングは、任意的にヒーリング処理することができる。ヒーリング処理は、導電性ポリマー層の各々の付加の後又は全体の導電性ポリマーコーティングの付加の後に行うことができる。一部の実施形態において、導電性ポリマーは、電解質溶液中にこの部分を浸漬し、その後、電流が予め設定したレベルに低下するまで一定電圧を印加することにより、ヒーリング処理することができる。必要に応じて、こうしたヒーリング処理は複数の段階で行うことができる。例えば、電解質溶液は、アルコール溶媒（例えば、エタノール）中のモノマー、触媒、及びドーパントの希薄溶液とすることができる。コーティングは、必要に応じて次に洗浄することができ、様々な副産物、過剰試薬などが除去される。
Ｃ．他の構成要素
必要に応じて、コンデンサは、当業技術で公知のように、他の層を含むことができる。例えば、比較的絶縁性の樹脂状材料（天然又は合成）で製造されたもののような保護コーティングを任意的に付加することができる。本発明に利用することができるいくつかの樹脂状材料は、以下に制限されるものではないが、ポリウレタン、ポリスチレン、不飽和又は飽和脂肪酸のエステル（例えば、グリセリド）などを含む。例えば、適切な脂肪酸のエステルは、以下に制限されるものではないが、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、エレオステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アレウリチン酸、シェロール酸のようなエステルを含む。これらの脂肪酸のエステルは、得られるフィルムが安定した層に迅速に重合することを可能にする「乾性油」を形成する比較的複雑な組合せで使用される時にとりわけ有用であることが公知である。こうした乾性油は、それぞれ１つ、２つ、及び３つのエステル化された脂肪酸アシル残基を有するモノ−、ジ−、及び／又はトリ−グリセリドを含むことができる。例えば、使用することができる一部の適切な乾性油は、以下に制限されるものではないが、オリーブ油、アマニ油、ヒマシ油、キリ油、大豆油、及びシェラックを含む。これら及び他の保護コーティングは、Ｆｉｆｅ他に付与された米国特許第６，６７４，６３５号明細書により詳細に説明されている。
必要に応じて、この部分には、カーボン層（例えば、グラファイト）と銀層とをそれぞれ付加することができる。銀層は、例えば、コンデンサのための半田可能導体、接触層、及び／又は電荷コレクターとして機能することができ、カーボンコーティングは、銀コーティングの固体電解質との接触を制限することができる。こうしたコーティングは、固体電解質の一部又は全体を被覆することができる。
一般的には、このコンデンサ要素は、従来タイプの固体電解コンデンサで多くの場合に用いられるようなコンデンサ要素を密封するレジン（例えば、エポキシレジン）を実質的に含まない。とりわけ、コンデンサ要素の密閉は、過酷な条件、すなわち、高温（例えば、約１７５℃よりも高い）及び／又は高電圧（例えば、約３５ボルトよりも高い）での不安定性をもたらす場合がある。
ＩＩ．ハウジング
上述のように、このコンデンサ要素はハウジング内部に密閉される。密閉は、使用時の固体電解質の酸化を防止するために少なくとも１つの不活性ガスを含有するガス雰囲気の存在下で典型的に行われる。不活性ガスは、例えば、窒素、ヘリウム、キセノン、ネオン、クリプトン、ラドンなど及びそれらの混合物を含むことができる。一般的に、不活性ガスは、雰囲気の約５０重量％から１００重量％、一部の実施形態において約７５重量％から１００重量％、一部の実施形態において約７５重量％から約９９重量％のようなハウジング内の雰囲気の大半を構成する。必要に応じて、比較的少量の二酸化炭素、酸素、水蒸気などのような非不活性ガスを使用することもできる。ただし、そのような場合、非不活性ガスは、一般的に、ハウジング内の雰囲気の１５重量％又はそれ未満、一部の実施形態において１０重量％又はそれ未満、一部の実施形態において約５重量％又はそれ未満、一部の実施形態において約１重量％又はそれ未満、一部の実施形態において約０．０１重量％から約１重量％を構成する。例えば、水分含量（比較湿度で表された）は、約１０％又はそれ未満、一部の実施形態において約５％又はそれ未満、一部の実施形態において約１％又はそれ未満、一部の実施形態において約０．０１から約５％とすることができる。
金属、プラスチック、セラミックなどのような様々な異なる材料は、ハウジングを形成するために使用することができる。例えば、一部の実施形態において、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）のような金属、それらの合金（例えば、導電性酸化物）、それらの複合材（例えば、導電性酸化物で被覆した金属）のような１つ又はそれよりも多くの層を含む。別の実施形態において、ハウジングは、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、ガラスなど、並びにその組合せのようなセラミック材料の１つ又はそれよりも多くの層を含むことができる。
ハウジングは、円筒形、Ｄ字形、直方体、三角形、角柱などのようなあらゆる望ましい形状を有することができる。例えば、図１−図２を参照すると、ハウジング１２２とコンデンサ要素１２０とを含むコンデンサアセンブリ１００が示されている。この特定的な実施形態において、ハウジング１２２はほぼ直方体である。一般的に、ハウジングとコンデンサ要素とは同じか又は類似の形状を有し、それによってコンデンサ要素は内部空洞内に容易に収容することができるようになっている。例えば、図示の実施形態において、コンデンサ要素１２０とハウジング１２２の両方はほぼ直方体の形状を有する。
必要に応じて、本発明のコンデンサアセンブリは、比較的高い体積効率を示すことができる。そのような高い効率を容易にするために、コンデンサ要素は、一般的に、ハウジングの内部空洞の約３０体積％よりも大きく、一部の実施形態において約５０体積％よりも大きく、一部の実施形態において約７０体積％よりも大きく、一部の実施形態において約８０体積％から約９８体積％、一部の実施形態において約８５体積％から約９７体積％を占有することができる。この目的のために、コンデンサ要素の寸法とハウジングによって定められる内部空洞の寸法の間の差は典型的に比較的小さい。
例えば、図１において、コンデンサ要素１２０は、ハウジング１２２によって定められた内部空洞１２６の長さと比較的同様の長さ（アノードリード６の長さを除外する）を有する。例えば、アノードの長さ（−ｙ方向での）の長さの内部空洞の長さに対する比は、約０．４０から１．００、一部の実施形態において約０．５０から約０．９９、一部の実施形態において約０．６０から約０．９９、一部の実施形態において約０．７０から約０．９８の範囲にある。コンデンサ要素１２０は、約５から約１０ミリメートルの長さを有することができ、内部空洞１２６は、約６から約１５ミリメートルの長さを有することができる。同様に、コンデンサ要素１２０の高さ（−ｚ方向での）の内部空洞１２６の高さに対する比は、約０．４０から１．００、一部の実施形態において約０．５０から約０．９９、一部の実施形態において約０．６０から約０．９９、一部の実施形態において約０．７０から約０．９８の範囲とすることができる。また、コンデンサ要素１２０の幅（−ｘ方向での）の内部空洞１２６の幅に対する比は、約０．５０から１．００、一部の実施形態において約０．６０から約０．９９、一部の実施形態において約０．８０から約０．９９、一部の実施形態において約０．８５から約０．９５の範囲とすることができる。例えば、コンデンサ要素１２０の幅は約２から約１０ミリメートルとすることができ、内部空洞１２６の幅は約３から約１２ミリメートルとすることができ、コンデンサ要素１２０の高さは約０．５から約２ミリメートルとすることができ、内部空洞１２６の高さは約０．７から約６ミリメートルとすることができる。
任意的に、ポリマー性拘束剤は、コンデンサ要素の後面、前面、上面、下面、側面、又はそれらのあらゆる組合せのような１つ又はそれよりも多くの表面に接触して位置決めすることができる。ポリマー性拘束剤は、ハウジングからのコンデンサ要素による剥離の可能性を低下させることができる。この点に関して、ポリマー性拘束剤は、コンデンサ要素が振動力を受けた時でもコンデンサ要素を比較的固定して位置する状態に保持することができるが、コンデンサ要素が亀裂するほど強くはない所定の程度の強度を有することができる。例えば、拘束剤は約２５℃の温度で測定して約１から約１５０メガパスカル（「ＭＰａ」）、一部の実施形態において約２から約１００ＭＰａ、一部の実施形態において約１０から約８０ＭＰａ、一部の実施形態において約２０から約７０ＭＰａ、一部の実施形態において約２０から約７０ＭＰａの引張強度を有することができる。拘束剤は導電性でないことが典型的に所望される。
上述の望ましい強度を有するあらゆる様々な材料を使用することができるが、硬化可能な熱硬化性樹脂が本発明での使用にとりわけ適切であることが見出されている。こうした樹脂の例は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、メラミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン、シリコーンポリマー、フェノール樹脂などを含むことができる。ある一定の実施形態において、例えば、拘束剤は、１つ又はそれよりも多くのポリオルガノシロキサンを用いることができる。これらのポリマーに使用されるシリコン結合有機基は、一価の炭化水素及び／又は一価の塩素化炭化水素基を含むことができる。こうした、一価の化学基は、典型的に１から約２０、好ましくは１から１０カーボン原子を有し、以下に制限されるものではないが、アルキル（例えば、メチル、エチル、プロピル、ペンチル、オクチル、ウンデシル、及びオクタデシル）；シクロアルキル（例えば、シクロヘキシル）；アルケニル（例えば、ビニル、アリル、ブテニル、及びヘキセニル）；アリール（例えば、フェニル、トリル、キシリル、ベンチル、及び２−フェニルエチル）；及びハロゲン化炭化水素基（例えば、３，３，３−トリフルオロプロピル、３−クロロプロピル、及びジクロロフェニル）によって例示されている。一般的に、有機基の少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも８０％がメチルである。そのようなメチルポリシロキサンの例は、例えば、ポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）、ポリメチル水素シロキサンなどを含むことができる。更に他の適切なメチルポリシロキサンは、ジメチルジフェニルポリシロキサン、ジメチル／メチルフェニルポリシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、メチルフェニル／ジメチルシロキサン、ビニルジメチル終端ポリジメチルシロキサン、ビニルメチル／ジメチルポリシロキサン、ビニルジメチル終端ビニルメチル／ジメチルポリシロキサン、ジビニルジメチル終端ポリジメチルシロキサン、ビニルフェニルメチル終端ポリジメチルシロキサン、ジメチルヒドロ終端ポリジメチルシロキサン、メチルヒドロ／ジメチルポリシロキサン、メチルヒドロ終端メチルオクチルポリシロキサン、メチルヒドロ／フェニルメチルポリシロキサンなどを含むことができる。
オルガノポリシロキサンは、ヒドロキシ、エポキシ、カルボキル、アミノ、アルコキシ、メタアクリル、又はメルカプト基のような１つ又はそれよりも多くのペンダント及び／又は終端極性官能基も含むことができ、それらは、ポリマーにある程度の親水性を与える。例えば、オルガノポリシロキサンは、分子当たり少なくとも１つの水酸基と、任意的に平均少なくとも２つのシリコン結合水酸基（シラノール基）とを含むことができる。そのようなオルガノポリシロキサンの例は、例えば、ジヒドロキシポリジメチルシロキサン、ヒドロキシ−トリメチルシロキシポリジメチルシロキサンなどを含む。ヒドロキシル変性オルガノポリシロキサンの他の例は、Ｋｌｅｙｅｒ他に付与された米国特許出願公開第２００３／０１０５２０７号明細書に説明されている。ジメトキシポリジメチルシロキサン、メトキシ−トリメチルシロキシポリジメチルシロキサン、ジエトキシポリジメチルシロキサン、エトキシ−トリメチルシロキシ−ポリジメチルシロキサンなどのようなアルコキシ変性オルガノポリシロキサンを使用することもできる。更に他の適切なオルガノポリシロキサンは、少なくとも１つのアミノ官能基で変性されたものである。そのようなアミノ官能性ポリシロキサンの例は、例えば、ジアミノ官能性ポリジメチルシロキサンを含む。またオルガノポリシロキサンのための様々な他の適切な極性官能基が、Ｐｌａｎｔｅｎｂｅｒｑ他に付与された米国特許出願公開第２０１０／００２３４５１７号明細書に説明されている。
エポキシ樹脂も、ポリマー性拘束剤としての使用にとりわけ適切である。適切なエポキシ樹脂の例は、例えば、ビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂、ビスフェノールＦタイプエポキシ樹脂、フェノールノボラックタイプエポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラックタイプエポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂及びビフェニルタイプエポキシ樹脂のようなグリシジルエーテルタイプエポキシ樹脂、環状脂肪族タイプエポキシ樹脂、グリシジルエステルタイプエポキシ樹脂、グリシジルアミンタイプエポキシ樹脂、クレゾールノボラックタイプエポキシ樹脂、ナフタレンタイプエポキシ樹脂、フェノールアラルキルタイプエポキシ樹脂、シクロペンタジエンタイプエポキシ樹脂、複素環タイプエポキシ樹脂などを含む。また、更に他の適切な導電性接着性樹脂が、Ｏｓａｋｏ他に付与された米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号明細書とＣｈａｃｋｏに付与された米国特許第７，５５４，７９３号明細書に説明されている。
必要に応じて、硬化を容易にするために硬化剤もポリマー性拘束剤中に用いることができる。硬化剤は、拘束剤の約０．１から２０重量％を典型的に構成する。例示的な硬化剤は、例えば、アミン、過酸化物、無水物、フェノール化合物、シラン、酸無水物化合物、及びその組合せを含む。適切な硬化剤の特定の例は、ジシアンジアミド、１−（２シアノエチル）２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル２−メチルイミダゾール、エチルシアノプロピルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、２，４−ジシアノ−６，２−メチルイミダゾリル−（１）−エチル−ｓ−トリアジン、及び２，４−ジシアノ−６，２−ウンデシルイミダゾリル−エチル−ｓ−トリアジン、イミダゾリウム塩（１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテート、２−メチルイミダゾリウム・イソシアヌレート、２−エチル−４−メチルイミダゾリウム・テトラフェニルボラート、及び２−エチル−１，４−ジメチルイミダゾリウム・テトラフェニルボラートのような）などである。更に他の有用な硬化剤は、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（ジメトキシフェニル）ホスフィン、トリス（ヒドロキシプロピル）ホスフィン、及びトリス（シアノエチル）ホスフィンのようなホスフィン化合物；テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボラート、メチルトリブチルホスホニウム・テトラフェニルボラート、及びメチルトリシアノエチルホスホニウム・テトラフェニルボラートのようなホスホニウム塩；２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、ベンジルメチルアミン、テトラメチルブチルグアニジン、Ｎ−メチルピペラジン、及び２−ジメチルアミノ−１−ピロリンのようなアミン；トリエチルアンモニウム・テトラフェニルボラートのようなアンモニウム塩；１，５−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネン、及び１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］−オクタンのようなジアザビシクロ化合物；テトラフェニルボラート、フェノール塩、フェノールノボラック塩、及び２−エチルヘキサン酸塩のようなジアザビシクロ化合物の塩などを含む。
光重合開始剤、粘度調整剤、懸濁助剤、顔料、応力減少剤、カプリング剤（例えば、シランカプリング剤）、非導電性充填剤（例えば、粘土、シリカ、アルミナなど）、安定剤などのような更に他の添加剤も用いることができる。適切な光重合開始剤は、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインｎ−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、２，２−ジヒドロキシ−２−フェニルアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２，２−ジエトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾフェノン、４，４−ビスジアルキルアミノベンゾフェノン、４−ジメチルアミノ安息香酸、アルキル４−ジメチルアミノベンゾエート、２−エチルアントラキノン、キサントン、チオキサントン、２−クロロチオキサントンなどを含むことができる。用いられる時に、そのような添加剤は、組成物全体の約０．１から約２０重量％を典型的に構成する。
図１を再び参照すると、例えば、単一のポリマー性拘束剤１９７がコンデンサ要素１２０の上面１８１と後面１７７とに接触して位置決めされる一部の実施形態が示されている。単一の拘束剤が図１で示されているが、同じ機能を達成するために分離した拘束剤を使用することができることを理解すべきである。事実、より一般的には、あらゆる数のポリマー性拘束剤１９７は、コンデンサ要素のあらゆる望ましい表面に接触するように用いることができる。複数の拘束剤が用いられる時に、それらは、互いに接触することができ、又は物理的に分離したままとすることができる。例えば、一部の実施形態において、コンデンサ要素１２０の上面１８１と前面１７９とに接触する第２のポリマー性拘束剤（図示せず）を用いることができる。第１のポリマー性拘束剤１９７と第２のポリマー性拘束剤（図示せず）とは互いに接触してもしなくてもよい。更に別の実施形態において、ポリマー性拘束剤は、コンデンサ要素１２０の下面１８３及び／又は側面に、他の表面と共に又はそれらの代わりに接触することができる。
適用される方法に関わらず、ポリマー性拘束剤は、コンデンサ要素を更に機械的に安定化させるためにハウジングの少なくとも１つの表面にも接触することが典型的に望ましい。例えば、拘束剤は、１つ又はそれよりも多くの側壁、外壁、蓋のような内面と接触していることができる。例えば、図１において、ポリマー性拘束剤１９７は、側壁１２４の内面１０７と外壁１２３の内面１０９とに接触している。ハウジングと接触しているが、それにも関わらず、ハウジングによって定められる空洞の少なくとも一部分が、不活性ガスが空洞を流れて固体電解質の酸素との接触を制限することを可能にするように非占有のままであることが望ましい。例えば、一般的に、空洞容積の少なくとも５％、一部の実施形態において空洞容積の約１０％から約５０％が、コンデンサ要素及びポリマー性拘束剤によって占有されずに残される。
ある一定の実施形態において、外部末端への接続を容易にするためにハウジングの内部空洞内に接続部材を用いることができ、これをより詳細に以下に説明する。例えば、再び図１を参照すると、コンデンサアセンブリ１００は第１の部分１６７と第２の部分１６５とから形成される接続部材１６２を含むことができる。接続部材１６２は、金属のような導電材料で形成することができる。第１の部分１６７と第２の部分１６５は一体化していてもよく又は直接又は付加的な導電性要素（例えば、金属）を通じて互いに接続した個別の部分とすることができる。図示の実施形態において、第２の部分１６５は、リード６が延びている縦方向（例えば、−ｙ方向）にほぼ平行な平面に設けられる。第１の部分１６７は、リード６が延びる縦方向に対してほぼ直角な平面に設けられているなどの意味で「直立」している。このように、第１の部分１６７は水平方向内のリード６の移動を制限することができ、使用中での表面接触及び機械的安定性が高められる。必要に応じて、絶縁材料７（例えば、テフロン（登録商標）ワッシャ）をリード６の周りに用いることができる。
第１の部分１６７は、アノードリード６に接続される取り付け領域（図示せず）を有することができる。この領域は、リード６の表面接触及び機械的安定性を更に高めるため「Ｕ字形状」を有することができる。リード６へのこの領域の接続は、溶接、レーザ溶接、導電性接着剤などのような様々な公知の技術のいずれかを用いて行うことができる。例えば、１つの特定的な実施形態において、この領域は、アノードリード６にレーザ溶接される。しかし、選択された技術に関わらず、第１の部分１６７は、コンデンサアセンブリ１００の寸法安定性を更に高めるようにアノードリード６を実質的に水平に整列して保持することができる。
再び図１を参照すると、接続部材１６２とコンデンサ要素１２０とがハウジング１２２とアノード末端１２７及びカソード末端１２９とに接続されている本発明の一部の実施形態が示されており、これをより詳細に以下に説明する。この実施形態のハウジング１２２は、外壁１２３と、コンデンサ要素１２０を含む空洞１２６がその間に形成される２つの対向する側壁１２４とを含む。外壁１２３と側壁１２４とは、上述のような金属、プラスチック、又はセラミックの１つ又はそれよりも多くの層で形成することができる。必須ではないが、アノード末端１２７は、ハウジング１２２内に位置決めされ接続部材１６２に電気的に接続する内側部分１２７ａと、ハウジング１２２の外側に位置決めされ装着面２０１を提供する外側部分１２７ｂとを含むことができる。同様に、カソード末端１２９は、ハウジング１２２内に位置決めされコンデンサ要素１２０の固体電解質に電気的に接続する内側部分１２９ａと、ハウジング１２２の外側に位置決めされ装着面２０３を提供する外側部分１２９ｂとを含むことができる。全体の部分が、ハウジング内部又は外部に位置決めする必要はないことを理解すべきである。必要に応じて、末端の内側部分は削除することができることも理解すべきである。
図示の実施形態において、導電性トレース１２７ｃが、ハウジングの外壁１２３内に延び、内側部分（第１の領域）１２７ａと外側部分（第２の領域）１２７ｂとが接続される。同じく、導電性トレース１２９ｃが、ハウジングの外壁１２３内に延び、内側部分（第１の領域）１２７ａと外側部分（第２の領域）１２７ｂとが接続される。末端の導電性トレース及び／又は両領域は個別のものでもよく又は一体化していてもよい。ハウジングの外壁を通って延びるのに加えて、トレースは外壁の外側のような他の位置に位置決めすることができる。言うまでもなく、本発明は、望ましい末端を形成するために導電性トレースの使用に決して制限されない。コンデンサ要素１２０への外部末端部分１２７及び１２９の接続は、溶接、レーザ溶接、導電性接着剤などのようなあらゆる公知の技術を用いて一般的に行うことができる。例えば、１つの特定的な実施形態において、導電性接着剤１３１が、接続部材１６２の第２の部分１６５をアノード末端１２７に接続するのに使用される。同様にまた、導電性接着剤１３３は、コンデンサ要素１２０のカソードをカソード末端１２９に接続するのに使用することができる。導電性接着剤は、樹脂組成物に含有された導電性金属粒子で形成することができる。金属粒子は、銀、銅、金、白金、ニッケル、亜鉛、ビスマスなどとすることができる。樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）、硬化剤（例えば、酸無水物）、及びカプリング剤（例えば、シランカプリング剤）を含むことができる。適切な導電性接着剤は、Ｏｓａｋｏ他に付与された米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号明細書に説明されている。
望ましい方式で接続した状態で、得られたパッケージは上述のように密閉される。例えば、再び図１を参照すると、ハウジング１２２は、コンデンサ要素１２０とポリマー性拘束剤１９７とがハウジング１２２内に位置決めされた後側壁１２４の上面の上に置かれる蓋１２５も含むことができる。蓋１２５は、セラミック、金属（例えば、鉄、銅、ニッケル、コバルトのような並びにそれらの合金）、プラスチックなどで形成することができる。必要に応じて、良好な密閉を提供するために、密閉のための部材１８７を蓋１２５と側壁１２４の間に位置決めすることができる。例えば、一部の実施形態において、密閉のための部材１８７は、ガラス金属シール、Ｋｏｖａｒ（登録商標）リング（Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｌｔｄ．）などを含むことができる。側壁１２４の高さは、一般的に、コンデンサ要素１２０のあらゆる表面が汚染されないように蓋１２５がこの表面に接触しないような高さである。ポリマー性拘束剤１９７は、蓋１２５に接触してもしなくてもよい。望ましい位置に置かれた時に、蓋１２５は、溶接（例えば、抵抗溶接、レーザ溶接など）、半田付けなどのような公知の技術を使用して密閉される。密閉は、得られるアセンブリが、酸素又は水蒸気のような反応ガスを実質的に含まないように、上述のように不活性ガスの存在下で一般的に行われる。
説明した実施形態は、単なる例示であって、ハウジング内部にコンデンサ要素を密封するための様々な他の構成を本発明に用いることができることを理解すべきである。例えば、図３を参照すると、コンデンサ要素１２０と任意的なポリマー性拘束剤１９７とを含む空洞１２６がそれらの間に形成される外壁１２３と蓋２２５とを含むハウジング２２２を用いるコンデンサアセンブリ２００の別の実施形態が示されている。蓋２２５は、少なくとも１つの側壁２２４と一体化した外壁２２３を含む。例えば、図示の実施形態において、２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の両方は縦方向（−ｙ方向）に延び、互いにかつアノードリード６の縦方向とほぼ平行である。側壁２２４は、外壁２２３から外壁１２３に対してほぼ直角な方向に延びている。蓋２２５の遠位端５００は、外壁２２３によって定められ、近位端５０１は側壁２２４のリップ２５３によって定められる。リップ２５３は、側壁２２４から縦方向に延び、この方向は、外壁１２３の縦方向とほぼ平行とすることができる。側壁２２４とリップ２５３の間の角度は変えることができるが、典型的に約６０°、並びに約１２０°、一部の実施形態において約７０から約１１０°、一部の実施形態においてにおいて約８０°から約１００°（例えば、９０°）である。リップ２５３は、リップ２５３と外壁１２３とが延びる縦方向に対してほぼ直角とすることができる周縁２５１も定める。周縁２５１は、側壁２２４の外周を超えて位置し、かつ外壁１２３のエッジ１５１とほぼ同一面にあることができる。リップ２５３は、溶接（例えば、抵抗又はレーザ）、半田付け、接着剤などのようなあらゆる公知の技術を使用して外壁１２３対して密封することができる。例えば、図示の実施形態において、密閉のための部材２８７（例えば、ガラス金属シール、Ｋｏｖａｒ（登録商標）リングなど）が、両構成要素の間にそれらの取り付けを容易にするのに用いられる。いずれにせよ、上述のリップの使用は、両構成要素の間のより安定な接続を可能にし、コンデンサアセンブリの密封及び機械的安定性を改善することができる。
上述の実施形態は、単一コンデンサ要素だけに言及している。しかし複数のコンデンサ要素（例えば、２、３など）もハウジング内部に密封することができることも理解すべきである。複数のコンデンサ要素は、様々な異なる技術のいずれかを使用し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つのコンデンサ要素を含むコンデンサアセンブリ４００の１つの特定的な実施形態が示されており、ここでより詳細に説明する。より詳しくは、コンデンサアセンブリ４００は、第２のコンデンサ要素４２０ｂと電気的に連通する第１のコンデンサ要素４２０ａを含む。この実施形態において、コンデンサ要素は、それらの主面が水平構成であるように整列する。すなわち、その幅（−ｘ方向）及び長さ（−ｙ方向）によって定められるコンデンサ要素４２０ａの主面は、コンデンサ要素４２０ｂの対応する主面と隣り合って位置決めされる。従って、これらの主面はほぼ同一平面にある。代替的に、コンデンサ要素は、それらの主面が同一平面になく、−ｚ方向又は−ｘ方向のような所定の方向で互いに直角であるように整列することができる。言うまでもなく、コンデンサ要素は、同じ方向に延びる必要はない。
コンデンサ要素４２０ａ及び４２０ｂは、外壁４２３と空洞４２６を一緒に定める側壁４２４及び４２５とを含むハウジング４２２内に位置決めされる。図示していないが、上述のように側壁４２４及び４２５の上面を覆ってアセンブリ４００を密封する蓋を用いることができる。ポリマー性拘束剤は、コンデンサ要素の振動を制限するのに役立つように任意的に用いることができる。例えば、図４において、個別のポリマー性拘束剤４９７ａ及び４９７ｂが、コンデンサ要素４２０ａ及び４２０ｂにそれぞれ隣接してかつ接触して位置決めされる。ポリマー性拘束剤４９７ａ及び４９７ｂは、様々な異なる位置に位置決めすることができる。更に、拘束剤のうちの１つを除くことができ、又は付加的な拘束剤を用いることができる。例えば、ある一定の実施形態において、機械的安定性を更に改善するためにコンデンサ要素の間にポリマー性拘束剤を用いることが望ましい場合がある。
例えば、再び図４を参照すると、コンデンサ要素が、共通のカソード末端４２９に並列に接続して示されている。コンデンサアセンブリ４００は、コンデンサ要素４２０ａ及び４２０ｂのアノードリード４２０ａ及び４２０ｂにそれぞれ接続する接続部材４２７及び５２７も含む。特に、接続部材４２７は、直立部分４６５とアノード末端（図示せず）に接続している平面部分４６３とを含む。同様に、接続部材５２７は、直立部分５６５とアノード末端（図示せず）に接続している平面部分５６３とを含む。言うまでもなく、広範な他の接続機構も用いることができることを理解すべきである。
ＩＩＩ．末端
ハウジング及び／又はコンデンサ要素、又はそれらが接続される方式に関わらず、１つ又はそれよりも多くの末端の外側部分は、回路基板からの剥離の可能性を低減することができるような方式で形成される。特に、外側部分はハウジングの表面の外周を超えて外向きに延びることができ、コンデンサアセンブリとそれが装着される回路基板の間の表面接触の程度が高められる。例えば、一部の実施形態において、ハウジングの下面は、縦方向（例えば、アノードが延びる方向）でのその長さと横方向での幅とによって定められる外周を有することができる。こうした実施形態において、外部末端のうちの１つ又はそれよりも多くは、ハウジングの下面の周囲を超えて横方向に延びることができる。横方向の代替として又はそれに加えて、外部末端のうちの１つ又はそれよりも多くは、ハウジングの下面の外周を超えて縦方向に延びることができる。
例えば、再び図１−図２を参照すると、ハウジング２２２が下面１７１を形成する一部の実施形態が示されている。下面１７１は、−ｙ軸（例えば、縦方向）に沿ったその長さと−ｘ軸（例えば、横方向）に沿った幅とによって定められる外周４００を有する。図示のように、外部アノード末端部分１２７ｂと外部カソード末端部分１２９ｂとは下面１７１に隣接して位置付けられ、かつ−ｘ軸に沿って周囲４００を超えて延びている。言うまでもなく、延長の特定の方向は重要ではなく、部分１２７ｂ及び／又は部分１２９ｂは、−ｙに沿うような他の様々な方向に周囲４００を超えて延びることができる。更に、外部末端部分は、上面、後面などのような下面以外のハウジングの表面から延びることができることも理解すべきである。しかし一般的に、外部末端部分のうちの少なくとも１つは、それが隣接するハウジング表面にほぼ平行な平面に設けられる。例えば、図１−図２に示す実施形態において、外部アノード末端部分１２７ｂと外部カソード末端部分１２９ｂとは、ハウジング２２２の下面１７１にほぼ平行な平面に設けられる。
上述のように、外部アノード末端部分及び／又は外部カソード末端部分がハウジング表面の外周を超えて延びる程度は、安定性の改善と回路基板フットプリントの低減の間の均衡を取るように本発明において選択的に制御される。例えば、再び図２を参照すると、外部アノード末端部分１２７ｂは周囲４００を超えて第１の距離「Ｌ1」に（例えば、−ｘ方向に）延び、外部カソード末端部分１２９ｂは周囲４００を超えて第２の距離「Ｌ2」に（例えば、−ｘ方向に）延びている。距離Ｌ1と距離Ｌ2とは、同じでも異なってもよい。典型的には、同じ方向（例えば、−ｘ方向での幅）でのハウジング２２２の表面１７１の寸法「Ｌ3」に対する距離「Ｌ1」及び／又は距離「Ｌ2」の比は、典型的に約０．０５から約３．０、一部の実施形態において約０．１から約２．５、一部の実施形態において約０．１５から約２．０である。実際には、ある一定の実施形態において、上述の「比」が１よりも大きくなるように距離Ｌ1及び／又は距離Ｌ2が寸法Ｌ3よりも大きいことが望ましい場合がある。例えば、距離Ｌ1及び／又は距離Ｌ2は、約０．２５から約５０ミリメートル、一部の実施形態において約０．５から約４０ミリメートル、一部の実施形態において約１から約２０ミリメートルとすることができ、一方、ハウジング寸法Ｌ3は、同様に、約０．５から約４０ミリメートル、一部の実施形態において約２から約３０ミリメートル、一部の実施形態において約５から約２５ミリメートルとすることができる。
図２に示す実施形態において、外側アノード末端１２７ｂの両側は、周囲４００を超えて第１の距離「Ｌ1」に延び、外部カソード末端部分１２９ｂの両側は、周囲４００を超えて第２の距離「Ｌ2」に延びている。こうした場合には、距離Ｌ1及び／又は距離Ｌ2の値は、それぞれの末端の両側で同じでも異なってもよい。必要に応じ末端の片側のみが周囲を超えて延びてよいことも理解すべきである。
外部末端部分１２７ｂ及び１２９ｂは、寸法Ｌ1及びＬ2に対してそれぞれ横手の寸法「Ｗ1」及び「Ｗ2」（例えば、−ｙ方向での）を有することができる。横方向寸法は、例えば、約０．１から約１０ミリメートル、一部の実施形態において約０．２から約８ミリメートル、一部の実施形態において約０．５から約５ミリメートルの範囲とすることができ、一方でハウジング寸法Ｗ3（例えば、−ｙ方向での長さ）は、約２から約３０ミリメートル、一部の実施形態において約３から約２０ミリメートル、一部の実施形態において約４から約１５ミリメートルとすることができる。末端の厚みも、安定性を高める一方でコンデンサアセンブリ全体の厚みをそれをできるだけ小さくするように選択することができる。例えば、この厚みは、約０．１から約１０ミリメートル、一部の実施形態において約０．２から約８ミリメートル、一部の実施形態において約１から約５ミリメートルの範囲とすることができる。必要に応じて、末端の表面は、当業技術で公知のように、ニッケル、銀、金、錫などで電気メッキすることができ、完成部分が回路基板に装着可能であることが保証される。１つの特定的な実施形態において、末端にはニッケル及び銀フラッシュがそれぞれ堆積され、装着面は、錫半田層でこれもメッキされる。別の実施形態において、更に導電性を高めるために、末端には、ベース金属層（例えば、銅合金）上に薄い外側金属層が堆積される。
図２に示す一部の実施形態において、外側アノード及びカソード末端部分は、ハウジング表面１７１の全体の横方向寸法（例えば、−ｘ方向での）に沿ってほぼ連続している。しかし、これは、必ずしも全ての実施形態において所望されていない。例えば、図５を参照すると、外部アノード末端部分６２７がハウジング７７２の表面７７１の周囲７００を１つの方向（例えば、−ｘ軸に沿って）に超えて延び、一方で外部カソード末端部分６２９が周囲７００を反対方向に超えて延びている代替的な実施形態が示されている。従って、この特定的な実施形態において、外部末端部分６２７及び６２９は、ハウジング表面の横方向寸法に沿って不連続である。同様の実施形態が、図６でも示されている。この特定的な実施形態において、ハウジング８７２の表面８７１にわたって不連続であるが、それにも関わらず周囲８００を２つの反対方向（例えば、−ｘ軸に沿って）に超えるアノード末端部分７２７が示されている。同様に、不連続であるが、周囲８００を−ｘ軸に沿った２つの反対方向に超えるカソード末端７２７が示されている。この構成は、図４に示して上述したような複数のコンデンサを用いる実施形態に対してとりわけ有利とすることができる。
更に、１つ又はそれよりも多くの外部末端は、外部末端が「Ｊ字」又は「Ｌ字」形状を形成するように上方に折り畳むか又は曲げることができ、図７（ａ）−図９（ｂ）を参照してより詳細に後述するように、コンデンサの下面と、末端が横方向又は縦方向のいずれで外周を超えて延びるかに基づいて外壁又は側壁のいずれかとの両方に隣接する末端がもたらされる。
例えば、ここで図７（ａ）から図８（ｂ）を参照すると、ハウジング９２２が下面９７１を定めている１つの特定的な実施形態が示されている。下面９７１は、−ｘ軸（例えば、縦方向）に沿ったその長さと−ｙ軸（例えば、横方向）に沿った幅とによって定められた外周９００を有する。図示のように、外部アノード末端部分１２７ｂと外部カソード末端部分１２９ｂとは、下面９７１に隣接して位置付けられ、−ｙ軸に沿って周囲９００を超えて縦方向に延びている。図７（ａ）及び図８（ａ）において、外部末端部分１２７ｂ及び１２９ｂは、それらが隣接するハウジング表面にほぼ平行な平面に設けられる。例えば、図７（ａ）に示す実施形態において、外部アノード末端部分１２７ｂと外部カソード末端部分１２９ｂとは、ハウジング９２２の下面９７１にほぼ平行な平面に設けられる。図７（ｂ）及び図８（ｂ）において、外部アノード末端部分１２７ｂと外部カソード末端部分１２９ｂとはまた、末端各々がハウジング９２２の２つの表面の方向に「Ｊ字」形状又は「Ｌ字」形状を形成するように折り畳まれ又は曲げられる。従って、アノード末端部分１２７ｂ又はカソード末端部分１２９ｂの少なくとも１つの側部が下面に対して直角であり、ハウジング９２２の側壁１２４に隣接する。例えば、図７（ｂ）及び図８（ｂ）において、外部アノード末端部分１２７ｂと外部カソード末端部分１２９ｂとは、両方がハウジング９２２の下面９７１及び側壁１２４に隣接する。外側アノード及びカソード末端１２７ｂ及び１２９ｂの「Ｊ字」又は「Ｌ字」形状の形態は、過酷な条件の下でのコンデンサアセンブリの機械的安定性に寄与すると考えられている。
上述のように、外部アノード末端部分及び／又は外部カソード末端部分がハウジング表面の外周を超えて延びる程度は、安定性の改善と回路基板フットプリントの低減の間の均衡を取るように本発明において選択的に制御される。例えば、再び図７（ａ）を参照すると、外部アノード末端部分１２７ｂは周囲９００を超えて第１の距離「Ｌ1」に（例えば、−ｙ方向に）延び、外部カソード末端部分１２９ｂは周囲９００を超えて第２の距離「Ｌ2」に縦方向に（例えば、−ｙ方向に）延びている。こうした場合には、距離Ｌ1及び／又は距離Ｌ2の値は、それぞれの末端の両側で同じでも異なってもよい。必要に応じて末端の片側のみが周囲を超えて延びてもよいことも理解すべきである。典型的には、同じ方向（例えば、−ｙ方向での長さ）でのハウジング９２２の表面９７１の寸法「Ｌ3」に対する距離「Ｌ1」及び／又は距離「Ｌ2」の比は、典型的に約０．０５から約２．０、一部の実施形態において約０．１０から約１．７５、一部の実施形態において約０．１５から約１．５である。ある一定の実施形態において、上述の「比」が１よりも大きくなるように、距離Ｌ1及び／又は距離Ｌ2が寸法Ｌ3よりも大きいことが望ましい場合があり、一方、他の実施形態において、上述の「比」が１よりも小さくなるように、距離Ｌ1及び／又は距離Ｌ2が寸法Ｌ3よりも小さいことが望ましい場合がある。例えば、距離Ｌ1及び／又は距離Ｌ2は、約０．２５から約５０ミリメートル、一部の実施形態において約０．５０から約４０ミリメートル、一部の実施形態において約１から約３０ミリメートルとすることができ、一方、ハウジング寸法Ｌ3は、約０．５から約４０ミリメートル、一部の実施形態において約２から約３０ミリメートル、一部の実施形態において約５から約２５ミリメートルとすることができる。
更に、図７（ａ）から８（ｂ）において、下面９７１に対して直角なハウジングアセンブリ９２２の側壁１２４の高さに対応する寸法Ｈが示されている。寸法Ｈの値に関わらず、距離Ｌ1及び／又はＬ2は、寸法Ｈより小さくても、大きくても、又はそれと等しくてもよいことを理解すべきである。例えば、外側アノード及びカソード末端部分が側壁１２４上に折り畳まれている時にハウジング９２２の側壁１２４の寸法Ｈに対する距離Ｌ1及び／又はＬ2の比は、例えば、０．１５から約１．５、例えば、０．２から約１．０のような約０．１から約２とすることができる。従って、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、距離Ｌ1及びＬ2によって表された部分又は側部が、側壁１２４に隣接又は接触して表面９７１に対して直角になるように、外側アノード及びカソード末端部分１２７ｂ及び１２９ｂが折り畳まれ又は曲げられた時に、末端部分は、図７（ｂ）に示すように、側壁１２４の寸法Ｈよりも小さい距離だけ側壁にもたれて延びることができ、図８（ｂ）に示すように、側壁１２４の寸法Ｈに等しい距離だけ側壁にもたれて延びることができ、又は側壁１２４の寸法Ｈを超えて延びることができる（図示せず）。いずれにしても、ハウジング９２２の側壁１２４に向かった外側アノード及びカソード末端１２７ｂ及び１２９ｂの少なくとも１つの側部での折り畳み又は曲げの得られる「Ｊ字」又は「Ｌ字」形状の形態は、開示されたコンデンサの機械的安定性を高める。
次に、図８（ａ）に示すように、外部末端部分１２７ｂ及び１２９ｂは、寸法Ｌ1及びＬ2に対してそれぞれ横手の寸法「Ｗ1」及び「Ｗ2」（例えば、−Ｘ方向での）を有することができる。横方向寸法は、ハウジング寸法Ｗ3よりも大きくても、それと等しくても、又はそれよりも小さくてもよい。例えば、Ｗ1及びＷ2は約０．１から約３０ミリメートル、一部の実施形態において約０．２から約２０ミリメートル、一部の実施形態において約０．５から約１５ミリメートルの範囲とすることができ、一方でハウジング寸法Ｗ3（例えば、−ｘ方向での長さ）は、約２から約３０ミリメートル、一部の実施形態において約３から約２０ミリメートル、一部の実施形態において約４から約１５ミリメートルとすることができる。図８（ａ）に示す実施形態において、外側カソード末端１２９ｂは、ハウジング表面９７１の全体の横方向寸法（例えば、−ｘ方向での）に沿ってほぼ連続し、一方で外部アノード末端部分１２７ｂは、表面９７１の全体の横方向寸法に沿って連続していない。しかし、外側アノード及びカソード末端部分の両方が、全体の横方向寸法に沿ってほぼ連続することができることを理解すべきである。外側アノード及びカソード末端部分の両方が、全体の横手方向に沿ってほぼ連続しない場合があることも理解すべきである。末端部分が、全体の横方向寸法に沿って連続する又は連続しないに関わらず、側壁１２４に向かった末端部分１２７ｂ及び１２９ｂの曲げ又は折り畳みは、過酷な条件の下でのコンデンサの安定性を高める。
ここで図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照すると、図２、図５、及び図６に説明したものに類似したコンデンサアセンブリの実施形態が示されており、ただし図９（ｂ）においては、コンデンサハウジング１０２２の周囲１０００を超えて横方向（例えば、−ｘ方向）に延びる外側アノード及びカソード末端部分１２７ｂ及び１２９ｂは、アノード及びカソード末端がほぼ「Ｊ字」形状又は「Ｌ字」形状を有するように折り畳まれ又は曲げられ、この曲げられた又は折り畳まれた部分又は側部は、表面１０７１に対して直角な方向にハウジング１０２２の外壁１２３にもたれて延びる。すなわち、コンデンサアセンブリには、過酷な条件の下での付加的な機械的安定性が備えられる。
一般的に、図９（ａ）から９（ｂ）において、下面１０７１に対して直角なハウジングアセンブリ１０２２の側壁１２３の高さに対応する寸法Ｈが示されている。寸法Ｈの値に関わらず、距離Ｌ1及び／又はＬ2は、寸法Ｈより小さくても、大きくても、又はそれと等しくてもよいことを理解すべきである。例えば、外側アノード及びカソード末端部分が側壁１２４上に折り畳まれている時にハウジング１０２２の側壁１２３の寸法Ｈに対する距離Ｌ1及び／又はＬ2の比は、例えば、０．１５から約１．５、例えば、０．２から約１．０のような約０．１から約２とすることができる。従って、図９（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、距離Ｌ1及びＬ2によって表された部分又は側部が、側壁１２３に隣接又は接触して表面１０７１に対して直角になるように、外側アノード及びカソード末端部分１２７ｂ及び１２９ｂが折り畳まれ又は曲げられた時に、末端部分は、図９（ｂ）に示すように、側壁１２４の寸法Ｈよりも小さい距離だけ側壁にもたれて延びることができ、図９（ｂ）に示すように、側壁１２３の寸法Ｈに等しい距離だけ側壁にもたれて延びることができ、又は側壁１２３の寸法Ｈを超えて延びることができる（図示せず）。いずれにしても、ハウジング１０２２の外壁１２３に向かった外側アノード及びカソード末端１２７ｂ及び１２９ｂの少なくとも１つの側部での折り畳み又は曲げの得られる「Ｊ字」又は「Ｌ字」形状の形態は、開示されたコンデンサの機械的安定性を高める。
本発明の結果として、コンデンサアセンブリは、高温及び高電圧の環境に露出された場合であっても良好な安定性と優れた電気的性能とを示すことができる。例えば、コンデンサアセンブリは、漏れ電流が１ｍＡに達するまで３ボルトの増分で印加電圧を高めることによって測定される時に約３５ボルトよりも高く、一部の実施形態において約５０ボルトよりも高く、一部の実施形態において約６０ボルトよりも高く、一部の実施形態において約６０ボルトから約１００ボルトのような比較的高い「絶縁破壊電圧」（コンデンサが故障する電圧）を示すことができる。同様に、コンデンサは、高電圧用途にこれも一般的である比較的高いサージ電流に耐えることができる。ピークサージ電流は、約４０アンペアよりも大きく、一部の実施形態において約６０アンペアよりも大きく、一部の実施形態において約１２０アンペアから約２５０アンペアの範囲に及ぶ例えば定格電圧の約２倍又はそれよりも大きいとすることができる。
キャパシタンスも、同様に、平方センチメートル当たり１ミリファラッド（ｍＦ／ｃｍ2）よりも大きく、一部の実施形態において約２ｍＦ／ｃｍ2、一部の実施形態において約５から５０ｍＦ／ｃｍ2、一部の実施形態において約８から２０ｍＦ／ｃｍ2とすることができる。キャパシタンスは、１２０Ｈｚの作動周波数及び２５℃の温度で測定することができる。更に、コンデンサアセンブリは、比較的高いその湿潤キャパシタンスの百分率も示すことができ、これは、コンデンサアセンブリが、雰囲気湿度の存在下で小さいキャパシタンス損失及び／又は変動のみを有することを可能にする。この性能特性は、「乾燥対湿潤キャパシタンス百分率」によって定量化され、次式によって定められる。
乾燥対湿潤キャパシタンス＝（１−（［湿潤−乾燥］／湿潤））×１００
本発明のコンデンサアセンブリは、例えば、約８０％よりも大きく、一部の実施形態において約９０％よりも大きく、一部の実施形態において約９２％から１００％の乾燥対湿潤キャパシタンス百分率を示すことができる。
コンデンサアセンブリは、１００ｋＨｚの作動周波数で測定した約５０オーム、一部の実施形態において約２５オーム、一部の実施形態において約０．０１から約１０オーム、一部の実施形態において約０．０５から約５オームの等価直列抵抗（「ＥＳＲ」）を有することができる。更に、１つの導体から誘電体を通って隣接する導体に流れる電流を一般的に意味する漏れ電流は、比較的低レベルに維持することができる。例えば、本発明のコンデンサの正規化漏れ電流の数値は、一部の実施形態において約１μＡ／μＦ*Ｖ未満、一部の実施形態において約０．５μＡ／μＦ*Ｖ未満、一部の実施形態において約０．１μＡ／μＦ*Ｖ未満であり、ここでμＡはマイクロアンペアであり、μＦ*Ｖはキャパシタンスと定格電圧との積である。
上述のような電気的特性は、高温でのかなりの時間にわたってエージングした後であっても維持することができる。例えば、それらの値は、約５０℃から約２５０℃、一部の実施形態において約７０℃から約２２５℃、一部の実施形態において約１００℃から約２２５℃の範囲の温度（例えば、１００℃、１２５℃、１５０℃、１７５℃、又は２００℃）で約１００時間よりも長く、一部の実施形態において約３００時間から約３０００時間、一部の実施形態において約４００時間から約２５００時間（例えば、５００時間、６００時間、７００時間、８００時間、９００時間、１０００時間、１１００時間、１２００時間、又は２０００時間）にわたって維持することができる。
本発明は、以下の実施例の参照によって更に良好に理解することができる。
試験手順
２３℃及び１２５℃での振動試験
振動試験は、ＩＥＣ ６８−２−６に従って行われた。特に、最初に、製品は、Ｓｎ９６．５−５７６半田ペースト（ＦＥＤ．Ｉｎｃ．，米国、錫８５．４−８８．３重量％、銀２．５−２．９重量％、銅０．４−０．５重量％、残りが有機ロジン及び有機溶媒）によってプリント回路基板に取り付けられた。次に、基板は、振動テーブル上に機械的に取り付けられ、各部分は、１０Ｈｚから２０００Ｈｚの周波数範囲全体に曝され、次に１０Ｈｚに戻され、２０分で反転された。このサイクルは直交方向の各々で１２回（合計３６回）行われ、それによって運動が、約１２時間の合計期間にわたって印加された。振動振幅は、１０Ｈｚからより高いクロスオーバー周波数まで３．０ｍｍであり、更に２０００Ｈｚに対して２０ｇの加速度であった。
２３℃＋２℃での試験は、Ｄｅｒｒｉｔｏｎ ＶＰ８５／ＴＷ６０００機器を使用して行われた。１２５℃＋５℃での試験は、ＬＤＳ Ｖ８５０機器及び高温オーブン（Ｋｉｔｔｅｃ）を使用して行われた。
等価直列抵抗（「ＥＳＲ」）
等価直列抵抗は、２．２ボルトＤＣのバイアス及び０．５ボルトピーク対ピークの正弦波信号で、Ｋｅｌｖｉｎ Ｌｅａｄを付した「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＬＣＺ」メーターを使用して測定することができる。作動周波数は１００ｋＨｚで、温度は２３℃±２℃であった。
キャパシタンス
キャパシタンスは、２．２ボルトＤＣのバイアス及び０．５ボルトピーク対ピークの正弦波信号で、Ｋｅｌｖｉｎ Ｌｅａｄを付した「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＬＣＺ」メーターを使用して測定された。作動周波数は１２０Ｈｚで、温度は２３℃±２℃であった。
漏れ電流
漏れ電流（「ＤＣＬ」）は、２５℃の温度かつ定格電圧で最低６０秒後での漏れ電流を測定するリーケージ試験セットを使用して測定された。
タンタルアノード（４．８０ｍｍ×５．２５ｍｍ×２．６０）が、液体電解質中で４７μＦまで陽極酸化された。次に、導電性コーティングが、アノード全体を様々な比重を有する硝酸マンガン（ＩＩ）の水溶液中に浸漬し、次に、２５０℃で分解することによって形成された。この部分は、次に、グラファイト及び銀で被覆された。銅ベースのリードフレーム材料が、アセンブリ工程を完了させるために使用された。単一のカソード接続部材が、銀接着剤を使用してコンデンサ要素の下面に取り付けられた。コンデンサ要素のタンタルワイヤが、次にアノード接続部材にレーザ溶接された。ハウジングは、セラミックハウジングの底部内側部上に金メッキした半田パッドを有していた。回路基板に半田付けすることができる表面積の程度を高めるために、４つの外側銅末端（長さ１３．００ｍｍ、幅２．０ｍｍ及び厚み０．１ｍｍ）が、Ａｇ７２半田（銀７１．０−７３．０重量％及び銅２７．０−２９．０重量％）を使用して、本明細書に説明かつ図示したようにハウジング上に各金メッキ半田パッドに取り付けられた。
リードフレームのアノード及びカソード接続部材は、次に、長さ１１．００ｍｍ、幅１２．００ｍｍ、及び厚み５．４０ｍｍを有するセラミックハウジング内に位置決めされた、金カソード末端に接着され、かつ金アノード末端に溶接された。接続に用いた接着剤は、銀ペースト（ＥＰＯ−Ｔｅｋ Ｅ３０３５）であり、接着剤はリードフレームと金メッキした半田パッドの間にのみ付加された。１５０℃での２時間の乾燥のち、ポリマー性拘束材料（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）７３６耐熱性シーラント）が、コンデンサ要素のアノード及びカソード部分の上面に付加され、２３℃で２４時間重合され、かつその後１６５℃で１．５時間乾燥させた。その後、Ｋｏｖａｒ（登録商標）蓋が、容器の上面に置かれた。得られたアセンブリは溶接チャンバ内に置かれ、シールリングと蓋との間がシーム溶接される前に１２０分間窒素ガスでパージされた。４０の部分が、この方式で製造され、次に電気的性能（すなわち、エージングの後の漏れ電流、ＥＳＲ、及びキャパシタンス）が試験された。２３℃及び１２５℃での振動試験の後で行われた測定の中央値が以下に示されている。
（表）
Figure 2013219362
本発明のこれら及び他の修正及び変形は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者によって実施することができる。更に、様々な実施形態の態様は、全部又は一部の両方で入れ替えることができることを理解すべきである。更に、以上の説明は、例証としてのみのものであり、添付の特許請求の範囲に更に説明されている本発明を制限する意図のものでないことを当業者は認めるであろう。
１００ コンデンサアセンブリ
１２０ コンデンサ要素
１２５ 蓋
１２７ アノード末端
１２９ カソード末端

Claims (23)

  1. コンデンサアセンブリであって、
    陽極酸化した焼結多孔質本体から形成されたアノードと該アノードを被覆する固体電解質とを含むコンデンサ要素と、
    内部に前記コンデンサ要素が位置決めされて密閉された内部空洞を定めるハウジングであって、縦方向の寸法と横方向の寸法とを有して外周を更に定める表面を含む前記ハウジングと、
    前記ハウジングの前記表面に隣接して位置付けられた外部アノード末端部分を含み、アノード本体に電気的に接続されたアノード末端と、
    前記ハウジングの前記表面に隣接して位置付けられた外部カソード末端部分を含み、前記固体電解質に電気的に接続するカソード末端と、
    を含み、
    前記外部アノード末端部分、前記外部カソード末端部分、又はその両方は、所定の距離だけ前記横方向に前記ハウジング表面の前記外周を超えて外向きに延びる、
    ことを特徴とするコンデンサアセンブリ。
  2. 前記外部アノード末端部分、前記外部カソード末端部分、又はその両方は、所定の距離だけ前記横方向に前記ハウジング表面の前記外周を超えて外向きに延びる少なくとも１つの側部を有し、更に、
    前記外部アノード末端部分の前記側部、前記外部カソード末端部分の前記側部、又はその両方は、前記外周で折り畳まれ、該側部は、前記ハウジングの壁に隣接し、かつ前記ハウジング表面に対して直角である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
  3. 前記外部アノード末端部分、前記外部カソード末端部分、又はその両方は、前記ハウジング表面にほぼ平行な平面に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンデンサアセンブリ。
  4. 前記外部アノード末端部分は、前記横方向に第１の距離だけ前記ハウジング表面の前記外周を超えて延びることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
  5. 前記ハウジング表面の前記横方向での前記寸法に対する前記第１の距離の比が、約０．０５から約３．０、好ましくは約０．１０から約２．５であることを特徴とする請求項４に記載のコンデンサアセンブリ。
  6. 前記第１の距離は、前記横方向での前記ハウジングの前記寸法よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のコンデンサアセンブリ。
  7. 前記第１の距離は、約０．５から約４０ミリメートルであり、前記横方向での前記ハウジング表面の前記寸法は、約２から約３０ミリメートルであることを特徴とする請求項４に記載のコンデンサアセンブリ。
  8. 前記外部アノード末端部分の各側部が、前記ハウジング表面の前記周囲を超えて外向きに延びることを特徴とする請求項４に記載のコンデンサアセンブリ。
  9. 前記外部カソード末端部分は、前記横方向に第２の距離だけ前記ハウジング表面の前記外周を超えて延びることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
  10. 前記ハウジング表面の前記横方向での前記寸法に対する前記第２の距離の比が、約０．０５から約３．０、好ましくは約０．１０から約２．５であることを特徴とする請求項９に記載のコンデンサアセンブリ。
  11. 前記第２の距離は、前記横方向での前記ハウジングの前記寸法よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載のコンデンサアセンブリ。
  12. 前記第２の距離は、約０．５から約４０ミリメートルであり、前記横方向での前記ハウジング表面の前記寸法は、約２から約３０ミリメートルであることを特徴とする請求項９に記載のコンデンサアセンブリ。
  13. 前記外部カソード末端部分の各側部が、前記ハウジング表面の前記周囲を超えて外向きに延びることを特徴とする請求項９に記載のコンデンサアセンブリ。
  14. 前記外部アノード末端部分及び前記外部カソード末端部分の両方は、前記外周を超えて外向きに延びることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
  15. 前記外部カソード末端部分、前記外部アノード末端部分、又はその両方は、前記ハウジング表面の横方向寸法にわたって不連続であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
  16. 前記多孔質本体は、タンタル又は酸化ニオブの粉末から形成されることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
  17. 前記内部空洞は、不活性ガスを含有するガス雰囲気を有することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
  18. 不活性ガスが、前記ガス雰囲気の約５０重量％から１００重量％を構成することを特徴とする請求項１７に記載のコンデンサアセンブリ。
  19. 前記ハウジングは、金属、プラスチック、セラミック、又はその組合せから形成されることを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
  20. 前記アノードの前記多孔質本体から縦方向に延びるリードを更に含み、
    前記リードは、前記ハウジングの前記内部空洞内に位置決めされる、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
  21. 前記アノードリードの前記縦方向に対してほぼ直角に位置決めされ、かつそれに接続された第１の部分を含む接続部材を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載のコンデンサアセンブリ。
  22. 前記接続部材は、前記アノードリードが延びる前記縦方向に対してほぼ平行である第２の部分を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載のコンデンサアセンブリ。
  23. 前記第２の部分は、前記ハウジング内に位置決めされ、かつ前記外部アノード末端部分に電気的に接続されることを特徴とする請求項２２に記載のコンデンサアセンブリ。
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