特許 6881894 薄型マルチアノードアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6881894

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】薄型マルチアノードアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/26 20060101AFI20210524BHJP

   H01G 2/02 20060101ALI20210524BHJP

   H01G 9/028 20060101ALI20210524BHJP

   H01G 9/052 20060101ALI20210524BHJP

   H01G 9/06 20060101ALI20210524BHJP

   H01G 9/08 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   H01G9/26

   H01G2/02 101E

   H01G9/028 G

   H01G9/052 500

   H01G9/06 A

   H01G9/08 D

【請求項の数】13

【外国語出願】

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-48711(P2016-48711)

(22)【出願日】2016年3月11日

(65)【公開番号】特開2016-171325(P2016-171325A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2018年11月20日

【審判番号】不服2020-7016(P2020-7016/J1)

【審判請求日】2020年5月22日

(31)【優先権主張番号】14/657,194

(32)【優先日】2015年3月13日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】511167272

【氏名又は名称】エイヴィーエックス コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100158551

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 貴明

(72)【発明者】

【氏名】ヤン ペトルジレック

(72)【発明者】

【氏名】ジリ ナヴラティル

(72)【発明者】

【氏名】マルチン ビレル

【合議体】

【審判長】 井上 信一

【審判官】 赤穂 嘉紀

【審判官】 須原 宏光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２２２３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５８９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１００７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／２０３８４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２４９６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３０５７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H01G 9/028

H01G 9/052

H01G 9/06

H01G 9/08

H01G 9/26

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のコンデンサ素子であって、それぞれが焼結多孔質アノード体、前記アノード体を覆う誘電体層、および前記誘電体層を覆う固体電解質を含み、それぞれのコンデンサ素子からアノードリードが伸長し、それぞれのコンデンサ素子が上側および下側主表面、第１の対向する副表面、ならびに第２の対向する副表面によって画定されており、前記上側および下側主表面がそれぞれ、対向する前記副表面のそれぞれの表面積よりも大きな表面積を有している、複数のコンデンサ素子と、
長さ、幅および高さを有するハウジングであって、長さ対高さの比が約２〜約８０の範囲であり、前記ハウジングが密閉シールされ、前記複数のコンデンサ素子が内部に位置付けられている内部キャビティを画定しており、それぞれのコンデンサ素子の下側主表面が前記ハウジングの下壁と対面し、さらに前記下壁が前記ハウジングの長さおよび幅によって画定され、さらに、下壁から伸長する側壁を含み、蓋が配置された上側表面を確定する、ハウジングと、
それぞれのコンデンサ素子の前記アノードリードと電気的に接続されている外部アノード終端部と、
それぞれのコンデンサ素子の前記固体電解質と電気的に接続されている外部カソード終端部と
を含み
カプセル化材料が、前記複数のコンデンサ素子を完全にカプセル化し、前記下壁から前記上側表面まで前記ハウジングを満たしており、
前記コンデンサ素子が複数の平行した列に配列され、コンデンサ素子のそれぞれの列が前記ハウジングの長さに沿って長手方向に伸長しており、
前記カプセル化材料が約１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有し、
前記コンデンサ素子の前記下側主表面の全表面積対前記ハウジングの体積の比が約０．０６ｍｍ-1〜約０．３ｍｍ-1の範囲である、コンデンサアセンブリ。

【請求項2】

前記ハウジングが金属、プラスチック、セラミックまたはそれらの組み合わせから形成されている、請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項3】

それぞれのコンデンサ素子の前記アノードリードと前記外部アノード終端部とを接続するアノードリードフレームをさらに含む、請求項１または２に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項4】

前記固体電解質が導電性接着剤を介して前記外部カソード終端部と電気的に接続されている、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項5】

前記コンデンサアセンブリが２〜約２００個のコンデンサ素子を含む、請求項１から４までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項6】

前記ハウジングの高さが約１ｍｍ〜約２０ｍｍの範囲である、請求項１から５までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項7】

前記アノード体がタンタル、ニオブ、またはそれらの導電性酸化物を含む粉末から形成されている、請求項１から６までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項8】

前記固体電解質が導電性ポリマーまたは二酸化マンガンを含む、請求項１から７までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項9】

前記導電性ポリマーが置換ポリチオフェンである、請求項８に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項10】

前記置換ポリチオフェンがポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）である、請求項９に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項11】

前記固体電解質が複数の予め重合した導電性ポリマー粒子を含む、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項12】

約２５アンペア以上の最大リップル電流を有する、請求項１から１１までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。

【請求項13】

約１０ｍΩ未満の等価直列抵抗を有する、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１５年３月１３日に出願した米国特許出願第１４／６５７，１９４号の優先権を主張する。

【背景技術】

【0002】

たとえばアンチロックブレーキシステム、エンジンシステム、エアバッグ、車室内娯楽システム等を含む自動車用途等の極限環境における電子回路において用いられるコンデンサの性能特性を改良するために、多くの特定の態様のコンデンサデザインが注目されてきた。固体電解コンデンサ（たとえばタンタルコンデンサ）は、電子回路の小型化に大きく貢献しており、そのような回路を極限環境に応用することを可能にしてきた。従来の固体電解コンデンサは、金属粉末（たとえばタンタル）を金属リード線の周りにプレスし、プレスした部分を焼結し、焼結したアノードを電解酸化し、その後に固体電解質を適用してコンデンサ素子を形成することによって形成することができる。自動車用途においては、コンデンサアセンブリは高いキャパシタンス（たとえば約１００μＦ〜約５００μＦ）を有し、高電圧（たとえば約５０Ｖ〜約１５０Ｖ）で動作し、故障なしに高温（たとえば約１００℃〜約１５０℃）への曝露および高いリップル電流（たとえば約２５アンペア〜約１００アンペア）に耐える必要がある。高いリップル電流へのコンデンサアセンブリの曝露は、コンデンサアセンブリ内部に高温をもたらす可能性があるので、適切に熱を放散できないとコンデンサアセンブリが損傷し、その信頼性が低下する恐れがある。十分に高いキャパシタンスを有するコンデンサアセンブリを形成するために複数のコンデンサ素子を用いる場合には、この問題が悪化する。したがって、複数のコンデンサ素子を含むコンデンサアセンブリの等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低減させるための試みがなされてきた。それは、ＥＳＲの低減が、コンデンサアセンブリが高いリップル電流に曝露された際に発生する熱を放散させるコンデンサアセンブリの能力に対応しているからである。
それにも関わらず、特にコンデンサアセンブリが複数のコンデンサ素子を含む場合に、高いリップル電流の環境に曝露された際に改善されたＥＳＲおよび放熱能力を有し、高温および高電圧において信頼性をもって作動することができるコンデンサアセンブリに対するニーズが目下存在する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本発明の一実施形態によれば、コンデンサアセンブリが開示される。コンデンサアセンブリは、それぞれが焼結多孔質アノード体、アノード体を覆う誘電体層、および誘電体層を覆う固体電解質を含む、複数のコンデンサ素子を含む。それぞれのコンデンサ素子からアノードリードが伸長し、それぞれのコンデンサ素子は上側および下側主表面、第１の対向する副表面、ならびに第２の対向する副表面によって画定されている。上側および下側主表面は、それぞれ対向する副表面のそれぞれの表面積よりも大きな表面積を有している。
コンデンサアセンブリはまた、長さ、幅および高さを有するハウジングを含み、長さ対高さの比は約２〜約８０の範囲である。ハウジングは密閉シールされ、内部キャビティを画定している。複数のコンデンサ素子が内部キャビティの内部に位置付けられており、それぞれのコンデンサ素子の下側主表面はハウジングの下壁と対面し、さらに下壁はハウジングの長さおよび幅によって画定されている。

【0004】

コンデンサアセンブリは、それぞれのコンデンサ素子のアノードリードと電気的に接続されている外部アノード終端部およびそれぞれのコンデンサ素子の固体電解質と電気的に接続されている外部カソード終端部をさらに含んでいる。
本発明のその他の特徴および態様を、以下にさらに詳細に説明する。
本発明の最良の形態を含む、当業者を対象とした本発明の完全かつ実施可能な開示を、添付した図面を参照して本明細書の残りの部分でさらに詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】本発明のコンデンサアセンブリの一実施形態の透視図である。

【図2】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。

【図3】本発明のコンデンサアセンブリに用いる複数のコンデンサ素子の１つの透視図である。

【図4】本発明のコンデンサアセンブリの一実施形態の上面図である。

【図5】本発明のコンデンサアセンブリの別の実施形態の上面図である。

【図6】本発明のコンデンサアセンブリの別の実施形態の上面図である。

【図7】図４および図５のコンデンサアセンブリのハウジングの一実施形態の底面図であり、外部アノード終端部および外部カソード終端部を示す。

【図8】図６のコンデンサアセンブリのハウジングの一実施形態の底面図であり、外部アノード終端部および外部カソード終端部を示す。

【図9】本発明のコンデンサアセンブリの一実施形態の透視図であり、ハウジング内部のコンデンサ素子の少なくとも一部をカプセル化する任意選択のカプセル化材料を示すために蓋を除いてある。

【発明を実施するための形態】

【0006】

本明細書および図面において参照符号を繰り返して用いているのは、本発明の同一または同様の特徴または要素を表わすことを意図している。
本考察は例示的な実施形態の説明に過ぎず、本発明のより広い態様を限定することを意図していないこと、このより広い態様が例示的な構成において具体化されることは、当業者には理解されるべきである。

【0007】

概して言えば、本発明は、コンデンサアセンブリが１００アンペアもの高いリップル電流に耐える必要があり得、１００℃以上の温度を経験する可能性がありかつ高電圧環境で、たとえば約５０Ｖ以上の定格電圧で使用され得る極限条件下において使用するための、複数のコンデンサ素子を収容するハウジングを含む薄型のコンデンサアセンブリを対象とする。コンデンサアセンブリはハウジングの長さ対ハウジングの高さの比が約２〜約８０の範囲であるという点で薄型である。上述の条件下で良好な性能を達成させるために、本発明においては、コンデンサ素子の数、コンデンサ素子を配列してアセンブリに組み込む方法、およびコンデンサ素子を形成する方法を含むアセンブリの様々な態様を制御する。たとえば、全体のキャパシタンスを増大させる一方でアセンブリのＥＳＲを低減させ、それによりアセンブリの放熱能力を改善するために、コンデンサ素子を電気的に並列に接続することができる。アセンブリの放熱をさらに改善するために、複数のコンデンサ素子をハウジングの内部に配列して、コンデンサ素子とハウジングの間の接触表面積を、たとえば、ハウジングの長さと幅で画定されるハウジングの下壁等において、最大化にし、ハウジングと接触するコンデンサ素子の主表面の全表面積対ハウジングの体積の比を約０．０６ｍｍ^-1〜約０．３ｍｍ^-1の範囲にすることができる。ハウジング内で一定の方法で接続および配列する、たとえば、特定の一実施形態において並列に接続する他に、コンデンサ素子をハウジング内部に封入して密閉シールし、コンデンサ素子の固体電解質に供給される酸素および水蒸気の量を制限する。固体電解質に供給される酸素および水蒸気の量を制限することによってコンデンサアセンブリのＥＳＲをさらに低減させ、放熱能力を増大させることができる。

【0008】

ここで本発明の種々の実施形態をより詳細に説明する。
１．コンデンサ素子
Ａ．アノード
コンデンサ素子のそれぞれのアノードは一般にバルブ金属粉末から形成される。粉末は１グラムあたり約２，０００μＦ^*Ｖ（「μＦ^*Ｖ／ｇ」）〜約５００，０００μＦ^*Ｖ／ｇの比電荷を有し得る。当技術分野において公知のように、比電荷はキャパシタンスと用いた電解酸化電圧との積を電解酸化前の電極体の質量で割ることによって決定することができる。ある実施形態においては、粉末は高い比電荷、たとえば、約７０，０００μＦ^*Ｖ／ｇ以上、いくつかの実施形態においては約８０，０００μＦ^*Ｖ／ｇ以上、いくつかの実施形態においては約９０，０００μＦ^*Ｖ／ｇ以上、いくつかの実施形態においては約１００，０００〜約４００，０００μＦ^*Ｖ／ｇ、いくつかの実施形態においては約１５０，０００〜約３５０，０００μＦ^*Ｖ／ｇを有し得る。言うまでもなく、粉末は低い比電荷、たとえば、約７０，０００μＦ^*Ｖ／ｇ以下、いくつかの実施形態においては約６０，０００μＦ^*Ｖ／ｇ以下、いくつかの実施形態においては約５０，０００μＦ^*Ｖ／ｇ以下、いくつかの実施形態においては約２，０００〜約４０，０００μＦ^*Ｖ／ｇ、いくつかの実施形態においては約５，０００〜約３５，０００μＦ^*Ｖ／ｇも有し得る。

【0009】

粉末は個別の粒子および／またはそのような粒子の凝集体を含んでよい。粉末を形成するための化合物としては、バルブ金属（即ち、酸化が可能な金属）またはバルブ金属ベース化合物、たとえばタンタル、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、それらの窒化物等が挙げられる。たとえば、バルブ金属組成物はニオブの導電性酸化物、たとえばニオブ対酸素の原子比が１：１．０±１．０、いくつかの実施形態においては１：１．０±０．３、いくつかの実施形態においては１：１．０±０．１、いくつかの実施形態においては１：１．０±０．０５である酸化ニオブを含んでよい。たとえば、酸化ニオブはＮｂＯ_0.7、ＮｂＯ_1.0、ＮｂＯ_1.1およびＮｂＯ₂であってよい。そのようなバルブ金属酸化物の例は、Ｆｉｆｅの米国特許第６３２２９１２号、Ｆｉｆｅらの第６３９１２７５号、Ｆｉｆｅらの第６４１６７３０号、Ｆｉｆｅの６５２７９３７号、Ｋｉｍｍｅｌらの第６５７６０９９号、Ｆｉｆｅらの第６５９２７４０号、およびＫｉｍｍｅｌらの第６６３９７８７号、およびＫｉｍｍｅｌらの第７２２０３９７号、ならびにＳｃｈｎｉｔｔｅｒの米国特許出願公開第２００５／００１９５８１号、Ｓｃｈｎｉｔｔｅｒらの第２００５／０１０３６３８号、Ｔｈｏｍａｓらの第２００５／００１３７６５号に記載されている。

【0010】

粉末は当業者には公知の手法を用いて形成することができる。たとえば前駆体のタンタル粉末は、タンタル塩（たとえばフルオタンタル酸カリウム（Ｋ₂ＴａＦ₇）、フルオタンタル酸ナトリウム（Ｎａ₂ＴａＦ₇）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ₅）等）を還元剤（たとえば水素、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等）によって還元することによって形成することができる。そのような粉末は種々の方法、たとえば約７００℃〜約１４００℃、いくつかの実施形態においては約７５０℃〜約１２００℃、いくつかの実施形態においては約８００℃〜約１１００℃の温度での１回または複数回の熱処理ステップによって凝集させることができる。熱処理は不活性または還元性の雰囲気で行なうことができる。たとえば、熱処理を水素または水素放出性の化合物（たとえば塩化アンモニウム、水素化カルシウム、水素化マグネシウム等）を含む雰囲気で行ない、粉末を部分的に焼結させて不純物（たとえばフッ素）の含量を低減することができる。所望であれば、ゲッター材料、たとえばマグネシウムの存在下に凝集を行なってもよい。熱処理の後、空気を徐々に導入することによって、高反応性の粗凝集物を不動態化することができる。その他の好適な凝集手法は、Ｒａｏの米国特許第６５７６０３８号、Ｗｏｌｆらの第６２３８４５６号、Ｐａｔｈａｒｅらの第５９５４８５６号、Ｒｅｒａｔの第５０８２４９１号、Ｇｅｔｚの第４５５５２６８号、Ａｌｂｒｅｃｈｔらの第４４８３８１９号、Ｇｅｔｚらの第４４４１９２７号、およびＢａｔｅｓらの第４０１７３０２号にも記載されている。

【0011】

アノード体の構築を促進するために、ある種の成分を粉末に含ませてもよい。たとえば、粉末をプレスしてアノード体を形成させる際に粒子が互いに適切に接着することを確実にするために、粉末をバインダーおよび／または潤滑剤と混合してもよい。好適なバインダーとしては、たとえばポリ（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）；セルロース系ポリマー、たとえば、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、およ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（たとえばＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社の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、およ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、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、およびフルオロオレフィンコポリマー；アクリルポリマー、たとえば、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）および低級アルキルアクリレートと低級アルキルメタクリレートのコポリマー；ならびに脂肪酸およびワックス、たとえば、ステアリン酸およびその他の石鹸脂肪酸、植物ワックス、マイクロワックス（精製パラフィン）等が挙げられる。バインダーは溶媒に溶解し、分散してよい。例示的な溶媒としては、水、アルコール等が挙げられる。用いる場合には、バインダーおよび／または潤滑剤の割合は全体の量に対して約０．１質量％〜約８質量％で変動し得る。しかし、本発明においてはバインダーおよび／または潤滑剤は必ずしも必要ではないことを理解されたい。

【0012】

得られた粉末を、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。たとえば、プレス金型、即ち、ダイおよび１つまたは複数のパンチを含むシングルステーション圧縮プレスを用いることができる。あるいは、ダイおよび単一の下部パンチのみを用いるアンビル型圧縮プレス金型を用いてもよい。シングルステーション圧縮プレス金型は、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、インパクト、ホットプレス、コイニングまたはサイジング等の種々の能力を有するカム、トグル／ナックル、および偏心／クランクプレス等のいくつかの基本タイプが入手可能である。粉末はアノードリード（たとえばタンタルワイヤ）の周りに圧縮してよい。あるいは、アノード体をプレスおよび／または焼結した後でアノードリードをアノード体に取り付け（たとえば溶接し）てもよいことをさらに認識されたい。

【0013】

圧縮の後、あらゆるバインダー／潤滑剤を、ペレットを真空下、一定の温度（たとえば約１５０℃〜約５００℃）で数分間加熱することによって除去してもよい。あるいは、Ｂｉｓｈｏｐらの米国特許第６１９７２５２号に記載されているように、ペレットを水溶液と接触させることによって、バインダー／潤滑剤を除去してもよい。その後、ペレットを焼結し、多孔質の一体化された塊を形成させる。たとえば、一実施形態においては約１２００℃〜約２０００℃、いくつかの実施形態においては約１５００℃〜約１８００℃の温度で、真空下または不活性雰囲気中でペレットを焼結してよい。焼結に際して、ペレットは粒子間の結合の成長によって収縮する。焼結後のペレットのプレス密度は様々であるが、典型的には１立方ｃｍあたり約２．０〜約７．０ｇ、いくつかの実施形態においては約２．５〜約６．５、いくつかの実施形態においては１立方ｃｍあたり約３．０〜約６．０ｇである。プレス密度は材料の量をプレスされたペレットの体積で割ることによって決定される。

【0014】

必要ではないが、アノード体の厚みを選択してコンデンサの電気性能を改善することができる。たとえば、アノードの厚みは約４ｍｍ以下、いくつかの実施形態においては約０．０５〜約２ｍｍ、いくつかの実施形態においては約０．１〜約１ｍｍであってよい。得られるコンデンサの電気特性を改善するためにアノードの形状を選択することもできる。たとえば、アノードは湾曲、正弦曲線、長方形、Ｕ字形、Ｖ字形等の形状を有し得る。アノードはまた、表面対体積の比を増加させてＥＳＲを最小化し、キャパシタンスの周波数応答を拡大するために、１つまたは複数のしわ、溝、窪み、または凹みを含むという意味の「フルーティッド（ｆｌｕｔｅｄ）」形を有してもよい。そのような「フルーティッド」アノードは、たとえばＷｅｂｂｅｒらの米国特許第６１９１９３６号、Ｍａｅｄａらの第５９４９６３９号、およびＢｏｕｒｇａｕｌｔらの第３３４５５４５号、ならびにＨａｈｎらの米国特許出願公開第２００５／０２７０７２５号に記載されている。

【0015】

アノードリードをアノード体に接続して、アノード体から長手方向に伸長させてもよい。アノードリードは、ワイヤ、シート等の形態であってよく、バルブ金属化合物、たとえば、タンタル、ニオブ、酸化ニオブから形成し得る。リードの接続は公知の手法を用いて、たとえば、リードをアノード体に溶接することによってまたは形成中（たとえば圧縮および／または焼結前）にリードをアノード体の中に埋め込むことによって、達成することができる。

【0016】

Ｂ．誘電体
誘電体も、コンデンサアセンブリ中のコンデンサ素子のそれぞれのアノード体を覆うまたは被覆する。焼結されたアノードをアノード酸化（「電解酸化」）することによって誘電体が形成され、それにより、誘電体層がアノード体の上および／または中に形成される。たとえば、タンタル（Ｔａ）アノード体が五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）に電解酸化される。典型的には、アノード体を電解質に浸漬するなどして最初に溶液をアノード体に適用することによって電解酸化が実施される。溶媒、たとえば水（たとえば脱イオン水）が一般に用いられる。イオン伝導率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得る。そのような化合物の例としては、たとえば、酸、たとえば、電解質に関連して下に記すような酸が挙げられる。たとえば、酸（たとえばリン酸）は電解酸化溶液の約０．０１質量％〜約５質量％、いくつかの実施形態においては約０．０５質量％〜約０．８質量％、いくつかの実施形態においては約０．１質量％〜約０．５質量％を構成し得る。所望であれば、酸のブレンドを用いてもよい。

【0017】

電解酸化溶液に電流を流すことによって誘電体層が形成される。化成電圧の値によって誘電体層の厚みが調整される。たとえば、必要な電圧に達するまで、電力供給を最初に定電流モードに設定してよい。その後、アノード体の全表面にわたって所望の厚みの誘電体が形成されることを確実にするために、電力供給を定電圧モードに切り換えてよい。言うまでもなく、他の公知の方法、たとえば、パルス定電圧法またはステップ定電圧法を用いてもよい。アノード酸化が起こる電圧は、典型的には約４〜約４００Ｖ、いくつかの実施形態においては約９〜約２００Ｖ、いくつかの実施形態においては約２０〜約１５０Ｖの範囲である。酸化の間、電解酸化溶液は約３０℃以上、いくつかの実施形態においては約４０℃〜約２００℃、いくつかの実施形態においては約５０℃〜約１００℃の高温に保ってよい。アノード酸化は周囲温度またはそれ以下で行なってもよい。得られる誘電体層は、アノード体の表面上およびその空孔の内部に形成され得る。

【0018】

Ｃ．固体電解質
上記のように、固体電解質は、一般にコンデンサのカソードとして機能する誘電体を覆う。いくつかの実施形態においては、固体電解質は二酸化マンガンを含んでよい。固体電解質が二酸化マンガンを含む場合には、二酸化マンガン固体電解質は、たとえば硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯ₃）₂）の熱分解によって形成し得る。そのような手法は、たとえばＳｔｕｒｍｅｒらの米国特許第４９４５４５２号に記載されており、この文献は全ての目的のため、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
他の実施形態においては、固体電解質は導電性ポリマーを含み、これは典型的にはπ共役しており、酸化または還元の後に導電率、たとえば少なくとも約１μＳ／ｃｍの導電率を有している。そのようなπ共役導電性ポリマーの例としては、たとえばポリ複素環化合物（たとえばポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等）、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリフェノレート等が挙げられる。一実施形態においては、たとえば、ポリマーは、置換ポリチオフェン、たとえば、以下の一般構造を：

【0019】

【化1】

［式中、
ＴはＯまたはＳであり、
Ｄは置換されていてもよいＣ₁−Ｃ₅アルキレン基（たとえばメチレン、エチレン、ｎ−プロピレン、ｎ−ブチレン、ｎ−ペンチレン等）であり、
Ｒ₇は直鎖状または分枝状の、置換されていてもよいＣ₁−Ｃ₁₈アルキル基（たとえばメチル、エチル、ｎ−またはイソ−プロピル、ｎ−、イソ−、ｓｅｃ−または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）；置換されていてもよいＣ₅−Ｃ₁₂シクロアルキル基（たと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）；置換されていてもよいＣ₆−Ｃ₁₄アリール基（たとえばフェニル、ナフチル等）；置換されていてもよいＣ₇−Ｃ₁₈アラルキル基（たとえばベンジル、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）；置換されていてもよいＣ₁−Ｃ₄ヒドロキシアルキル基、またはヒドロキシル基であり、
ｑは０〜８、いくつかの実施形態においては０〜２の整数、一実施形態においては０であり、
ｎは２〜５，０００、いくつかの実施形態においては４〜２，０００、いくつかの実施形態においては５〜１，０００である］
有するものである。「Ｄ」基または「Ｒ₇」基の置換基の例としては、たとえばアルキル、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、アルキルシランおよびアルコキシシラン基、カルボキシルアミド基等が挙げられる。

【0020】

特に好適なチオフェンポリマーは、「Ｄ」が置換されていてもよいＣ₂−Ｃ₃アルキレン基であるポリマーである。たとえば、ポリマーは以下の一般構造：

【0021】

【化2】

を有する置換されていてもよいポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）であってよい。

【0022】

上述のような、導電性ポリマーを形成する方法は、当技術分野において周知である。たとえば、Ｍｅｒｋｅｒらの米国特許第６９８７６６３号には、モノマー前駆体から置換ポリチオフェンを形成する種々の手法が記載されている。モノマー前駆体は、たとえば以下の構造を有してよい。

【0023】

【化3】

式中、
Ｔ、Ｄ、Ｒ₇、およびｑは上で定義している。特に好適なチオフェンモノマーは、「Ｄ」が置換されていてもよいＣ₂−Ｃ₃アルキレン基であるモノマーである。たとえば、一般構造：

【0024】

【化4】

（式中、Ｒ₇およびｑは上で定義した通りである）
を有する、置換されていてもよい３，４−アルキレンジオキシチオフェンを用いてよい。特定の一実施形態においては、「ｑ」は０である。３，４−エチレンジオキシチオフェンの１つの市販の好適な例はＣｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｍの表示のもとにＨｅｒａｅｕｓ Ｃｌｅｖｉｏｓから入手可能である。その他の好適なモノマーは、Ｂｌｏｈｍらの米国特許第５１１１３２７号、およびＧｒｏｅｎｅｎｄａａｌらの第６６３５７２９号にも記載されている。たとえば上記のモノマーのダイマーまたはトリマーである、これらのモノマーの誘導体も用いることができる。モノマーのより高分子量の誘導体、即ちテトラマー、ペンタマー等は本発明における使用に好適である。誘導体は同一の、または異なったモノマー単位から作成することができ、純粋な形態および相互の、および／またはモノマーとの混合物として用いられる。これらの前駆体の酸化形または還元形も用いることができる。

【0025】

導電性ポリマー層を形成するために種々の方法を用いることができる。たとえば、酸化触媒の存在下にモノマーを化学的に重合することによって、インサイチュ重合層を形成することができる。酸化触媒として、典型的には、遷移金属カチオン、たとえば、鉄（ＩＩＩ）、銅（ＩＩ）、クロム（ＶＩ）、セリウム（ＩＶ）、マンガン（ＩＶ）、マンガン（ＶＩＩ）、またはルテニウム（ＩＩＩ）カチオン等が挙げられる。導電性ポリマーに過剰の電荷を与え、ポリマーの導電性を安定化させるために、ドーパントを用いてもよい。ドーパントとしては、典型的には、無機または有機アニオン、たとえば、スルホン酸のイオンが挙げられる。ある実施形態においては、酸化触媒は、カチオン（たとえば遷移金属）およびアニオン（たとえばスルホン酸）を含むという点で、触媒とドーピングの両方の機能性を有している。たとえば、酸化触媒は、鉄（ＩＩＩ）カチオン、たとえば、鉄（ＩＩＩ）ハロゲン化物（たとえばＦｅＣｌ₃）または他の無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩、たとえば、Ｆｅ（ＣｌＯ₄）₃もしくはＦｅ₂（ＳＯ₄）₃ならびに有機酸および有機基を含む無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩を含む遷移金属塩であってよい。有機基を有する無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例としては、たとえばＣ₁−Ｃ₂₀アルカノールの硫酸モノエステルの鉄（ＩＩＩ）塩（たとえばラウリル硫酸の鉄（ＩＩＩ）塩）が挙げられる。同様に、有機酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例としては、たとえばＣ₁−Ｃ₂₀アルカンスルホン酸（たとえばメタン、エタン、プロパン、ブタン、また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（たと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、またはペルフルオロオクタンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；脂肪族Ｃ₁−Ｃ₂₀カルボン酸（たとえば２−エチルヘキシルカルボン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；脂肪族ペルフルオロカルボン酸（たとえばトリフルオロ酢酸またはペルフルオロオクタン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；Ｃ₁−Ｃ₂₀アルキル基によって置換されていてもよい芳香族スルホン酸（たと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、また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（たと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）塩の混合物も用いることができる。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、およびそ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つの市販の好適な例はＣｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｃの表示のもとにＨｅｒａｅｕｓ Ｃｌｅｖｉｏｓから入手可能である。

【0026】

重合反応を開始させるために、酸化触媒とモノマーを連続的に、または共に適用してよい。これらの成分を適用するための好適な適用手法としては、スクリーン印刷、浸漬、電着塗装、および噴霧が挙げられる。例として、最初にモノマーを酸化触媒と混合して前駆体溶液を形成させることができる。混合物が形成されたら、これをアノード部分に適用して、次に重合させ、それにより導電性コーティングを表面上に形成させることができる。あるいは、酸化触媒とモノマーを連続的に適用してもよい。たとえば一実施形態においては、酸化触媒を有機溶媒（たとえばブタノール）に溶解し、次いで浸漬溶液として適用する。次いでアノード部分を乾燥して、それから溶媒を除去することができる。その後、その部分を、モノマーを含む溶液に浸漬することができる。それとは関わりなく、重合は用いる酸化剤および所望の反応時間に応じて、典型的には約−１０℃〜約２５０℃、いくつかの実施形態においては約０℃〜約２００℃の温度で実施される。上述のような好適な重合手法は、Ｂｉｌｅｒの米国特許第７５１５３９６号により詳細に記載されているものであり得る。そのような導電性コーティングを適用するさらに他の方法は、Ｓａｋａｔａらの米国特許第５４５７８６２号、Ｓａｋａｔａらの第５４７３５０３号、Ｓａｋａｔａらの第５７２９４２８号、およびＫｕｄｏｈらの第５８１２３６７号に記載されているものであり得る。

【0027】

インサイチュでの適用に加えて、導電性ポリマー固体電解質は、導電性ポリマー粒子の分散液の形態でも適用できる。分散液を用いることの１つの利点は、インサイチュ重合の間に生成され、高電場においてイオン移動によって絶縁破壊を引き起こす可能性があるイオン種（たとえばＦｅ²⁺またはＦｅ³⁺）の存在をこれによって最小化できることである。したがって、インサイチュ重合よりもむしろ分散液として導電性ポリマーを適用することにより、得られるコンデンサは比較的高い「破壊電圧」を示し得る。アノードの含浸を良好にするため、分散液中で用いる粒子は、典型的には小さい寸法、たとえば、約１〜約１５０ｎｍ、いくつかの実施形態においては約２〜約５０ｎｍ、いくつかの実施形態においては約５〜約４０ｎｍの平均寸法（たとえば直径）を有する。粒子の直径は公知の手法を用いて、たとえば、超遠心、レーザー回折等によって決定できる。粒子の形状も同様に様々であってよい。たとえば特定の一実施形態においては、粒子の形状は球状である。しかし、プレート、ロッド、ディスク、バー、チューブ、不定形等の他の形状も本発明によって企図されることを理解されたい。分散液中の粒子の濃度は、分散液の所望の粘度および分散液をコンデンサに適用する個々の方法によって異なり得る。しかし典型的には、粒子は分散液の約０．１〜約１０質量％、いくつかの実施形態においては約０．４〜約５質量％、いくつかの実施形態においては約０．５〜約４質量％を構成する。

【0028】

分散液はまた一般に、粒子の安定性を増大させる対イオンを含む。即ち、導電性ポリマー（たとえばポリチオフェンまたはその誘導体）は、典型的には中性または陽性（カチオン性）である電荷を主ポリマー鎖上に有する。たとえばポリチオフェン誘導体は、典型的には主ポリマー鎖上に陽電荷を有する。いくつかの場合には、ポリマーは構造単位内に陽電荷および陰電荷を有し、陽電荷が主鎖上に存在し、陰電荷がスルホネート基またはカルボキシレート基等の「Ｒ」基の置換基上に存在していてもよい。主鎖の陽電荷は、「Ｒ」基の上に存在してもよいアニオン性基によって部分的にまたは全体が飽和されていてもよい。全体としてみれば、これらの場合においてポリチオフェンはカチオン性、中性、またはさらにはアニオン性であってもよい。それでも、ポリチオフェンの主鎖は陽電荷を有しているので、これらは全てカチオン性ポリチオフェンとみなされる。

【0029】

対イオンは、導電性ポリマーの電荷を相殺するモノマー性またはポリマー性のアニオンであってよい。ポリマー性アニオンは、たとえばポリマー性カルボン酸（たとえばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸等）、ポリマー性スルホン酸（たとえばポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」）、ポリビニルスルホン酸等）などのアニオンであってよい。酸は、ビニルカルボン酸およびビニルスルホン酸と、アクリル酸エステルおよびスチレン等の他の重合性モノマーとのコポリマー等のコポリマーであってもよい。同様に、好適なモノマー性アニオンとしては、たとえばＣ₁−Ｃ₂₀アルカンスルホン酸（たと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（たと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またはペルフルオロオクタンスルホン酸）、脂肪族Ｃ₁−Ｃ₂₀カルボン酸（たとえば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（たとえばトリフルオロ酢酸またはペルフルオロオクタン酸）、Ｃ₁−Ｃ₂₀アルキル基によって置換されていてもよい芳香族スルホン酸（たと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また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（たとえばカンファースルホン酸）また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、パークロレート、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロアルシネートもしく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。特に好適な対アニオンは、ポリマー性アニオン、たとえば、ポリマー性カルボン酸またはスルホン酸（たとえばポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」））である。そのようなポリマー性アニオンの分子量は、典型的には約１，０００〜約２，０００，０００、いくつかの実施形態においては約２，０００〜約５００，０００の範囲である。

【0030】

用いる場合には、分散液中および得られる層におけるそのような対イオン対導電性ポリマーの質量比は、典型的には約０．５：１〜約５０：１、いくつかの実施形態においては約１：１〜約３０：１、いくつかの実施形態においては約２：１〜約２０：１である。導電性ポリマーの質量は、重合中に完全な転化が起こると仮定して、上記の質量比を参照し、用いたモノマーの計量に対応する。導電性ポリマーおよび対イオンに加えて、分散液は１つまたは複数のバインダー、分散剤、充填剤、接着剤、架橋剤等を含んでもよい。

【0031】

ポリマー性分散液は、公知の種々の手法を用いて、たとえば、スピンコート、含浸、流し込み、滴下適用、注入、噴霧、ドクターブレード塗布、はけ塗、印刷（たとえばインクジェット、スクリーン、またはパッド印刷）、または浸漬によって適用することができる。分散液の粘度は用いる適用手法によって異なり得るが、典型的には約０．１〜約１００，０００ｍＰａ・秒（ずり速度１００秒^-1で測定）、いくつかの実施形態においては約１〜約１０，０００ｍＰａ・秒、いくつかの実施形態においては約１０〜約１，５００ｍＰａ・秒、いくつかの実施形態においては約１００〜約１０００ｍＰａ・秒である。いったん適用すれば、層を乾燥し、および／または洗浄することができる。所望の厚みを得るため、１つまたは複数の追加の層をこのようにして形成してもよい。典型的には、この粒子分散液によって形成される層の全厚みは約１〜約５０μｍ、いくつかの実施形態においては約５〜約２０μｍである。対イオン対導電性ポリマーの質量比は同様に約０．５：１〜約５０：１、いくつかの実施形態においては約１：１〜約３０：１、いくつかの実施形態においては約２：１〜約２０：１である。

【0032】

所望であれば、固体電解質中にヒドロキシル官能性ノニオン性ポリマーを含ませてもよい。「ヒドロキシ官能性」という用語は一般に、化合物が少なくとも１つのヒドロキシル官能基を含むか、溶媒の存在下でそのような官能基を有することができることを意味する。理論に限定されることを意図するものではないが、ヒドロキシ官能性ノニオン性ポリマーは、導電性ポリマーと、高い化成電圧の結果としての典型的には本来比較的平滑な内部誘電体の表面との接触の程度を改善することができると考えられる。これにより、得られるコンデンサの破壊電圧および湿潤−乾燥キャパシタンスが予想外に増大する。さらに、ある分子量を有するヒドロキシ官能性ポリマーの使用により、高電圧における化学的分解の可能性を最小化することもできると考えられる。たとえば、ヒドロキシ官能性ポリマーの分子量はモルあたり約１００〜１０，０００ｇ、いくつかの実施形態においては約２００〜２，０００、いくつかの実施形態においては約３００〜約１，２００、いくつかの実施形態においては約４００〜約８００であってよい。

【0033】

種々のヒドロキシ官能性ノニオン性ポリマーのいずれも、一般にこの目的のために用いることができる。たとえば一実施形態においては、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（たと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等が挙げられる。ポリアルキレンエーテルは典型的には主として末端ヒドロキシ基を有する直鎖状のノニオン性ポリマーである。ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよ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またはテトラヒドロフランの水への重付加によって生成される。ポリアルキレンエーテルは、ジオールまたはポリオールの重縮合反応によって調製し得る。ジオール成分は特に、５〜３６個の炭素原子を含む飽和または不飽和、分枝または非分枝の脂肪族ジヒドロキシ化合物または芳香族ジヒドロキシ化合物、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、ダイマージオール、水素化ダイマージオールまたさらには上述のジオールの混合物等から選択され得る。さらに、重合反応においてたとえばグリセロール、ジ−およびポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールまたはソルビトールを含む多価アルコールを用いてもよい。

【0034】

上述のものに加えて、本発明において他のヒドロキシ官能性ノニオン性ポリマーも用い得る。そのようなポリマーのいくつかの例としては、たとえばエトキシル化アルキルフェノール、エトキシル化またはプロポキシル化Ｃ₆−Ｃ₂₄脂肪族アルコール、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（たとえばオクタエチレングリコールモノドデシルエーテルおよ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、以下の一般式：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（たとえばＴｒｉｔｏｎ（商標）Ｘ−１００）、以下の一般式：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（たとえばノノキシノール−９）、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等のＣ₈−Ｃ₂₄脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエステル（たと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カスターオイルおよびＰＥＧ−２０カスターオイル、ＰＥＧ−３カスターオイル、ＰＥＧ６００ジオレエート、およびＰＥＧ４００ジオレエート）およびポリエチレングリセロールアルキルエステル（たとえばポリオキシエチレン−２３グリセロールラウレートおよ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（たと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、およ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（たとえばＰｏｌｏｘａｍｅｒ）等、ならびにそれらの混合物が挙げられる。

【0035】

ヒドロキシ官能性ノニオン性ポリマーは、種々の異なった方法で固体電解質中に組み込むことができる。たとえばある実施形態においては、ノニオン性ポリマーは上述の方法（たとえばインサイチュ重合または予め重合した粒子分散液）によって形成された任意の導電性ポリマー層に単純に組み込むことができる。しかし他の実施形態においては、最初のポリマー層を形成した後にノニオン性ポリマーを適用してもよい。

【0036】

Ｄ．外部ポリマーコーティング
必要ではないが、アノード体に外部ポリマーコーティングを適用して、コンデンサアセンブリ中のコンデンサ素子のそれぞれの固体電解質を覆ってもよい。外部ポリマーコーティングは一般に、より詳細に上述したような予め重合した導電性粒子の分散液から形成された１つまたは複数の層を含む。外部コーティングはコンデンサ本体の周縁領域にさらに浸透し、誘電体への接着を高め、機械的により強固な部分をもたらすことができ、それにより等価直列抵抗および漏洩電流を低減することができる。所望であれば、固体電解質への接着程度を増大させるために、外部ポリマーコーティングに架橋剤を用いることもできる。典型的には、架橋剤は外部コーティングに用いる分散液を適用する前に適用される。好適な架橋剤はたとえばＭｅｒｋｅｒらの米国特許公開第２００７／００６４３７６号に記載されており、たとえばアミン（たとえばジアミン、トリアミン、オリゴマーアミン、ポリアミン等）、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、ＣｅまたはＺｎの塩または化合物等の多価金属カチオン、ホスホニウム化合物、スルホニウム化合物等を含む。

【0037】

Ｅ．コンデンサ素子の他の構成部分
所望であれば、コンデンサ素子は当技術分野において公知の他の層を含んでもよい。たとえば、誘電体と固体電解質との間に、保護コーティング、たとえば、比較的絶縁性のレジン材料（天然または合成）、たとえばシェラック樹脂から作られるものを形成してもよい。これらのおよびその他の保護コーティング材料は、Ｆｉｆｅらの米国特許第６６７４６３５号により詳細に記載されている。所望であれば、部品にはそれぞれ炭素層（たとえばグラファイト）および銀層を適用してもよい。銀コーティングは、たとえばコンデンサのはんだ付け可能な導電体、接触層、および／または集電体として作用し、炭素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。そのようなコーティングは固体電解質の一部または全部を覆ってよい。

【0038】

図３に示すような複数のコンデンサ素子のそれぞれを形成するために用いられる種々の構成部分に関わらず、それぞれのコンデンサ素子２０は、ｘ方向の長さＬ₂が約３ｍｍ〜約６ｍｍ、たとえば約３．５ｍｍ〜約５．５ｍｍ、たとえば約４ｍｍ〜約５ｍｍの範囲であり、ｙ方向の幅Ｗ₂が約２ｍｍ〜約１０ｍｍ、たとえば、約２．５ｍｍ〜約８ｍｍ、たとえば約３ｍｍ〜約６ｍｍの範囲であり、ｚ方向の高さＨ₂が約０．５ｍｍ〜約５ｍｍ、たとえば、約１．２５ｍｍ〜約４ｍｍ、たとえば約１．５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲であってよい。さらに、それぞれのコンデンサ素子２０は、対向する主表面２３ａおよび２３ｂ、第１の対向する副表面２５ａおよび２５ｂ、および第２の対向する副表面２７ａおよび２７ｂを含み得る。主表面という用語は、コンデンサ素子の他の表面（即ち副表面）よりも大きな表面積を有するコンデンサ素子２０の表面を意味すると意図される。示したように、アノードリード６は第２の対向する副表面の１つ２７ｂから伸長することができるが、アノードリード６は他の対向する副表面２７ａまたは第１の対向する副表面２５ａおよび２５ｂの１つから伸長してもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態において、また本発明のコンデンサアセンブリにおいて用いるコンデンサ素子２０の特定の配列および寸法に応じて、それぞれのコンデンサ素子２０の対向する主表面２３ａまたは２３ｂ（たとえば上側主表面２３ａまたは下側主表面２３ｂ）の１つの表面積は、約１０ｍｍ²〜約４５ｍｍ²、たとえば、約１２．５ｍｍ²〜約４０ｍｍ²、たとえば約１５ｍｍ²〜約３０ｍｍ²の範囲であってよい。一方、図３〜図６を参照すると、いくつかの実施形態において、ケーシングの下壁１２３と接するコンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）の全ての下側対向主表面２３ｂの全表面積は、約６００ｍｍ²〜約１２００ｍｍ²、たとえば、約７００ｍｍ²〜約１１００ｍｍ²、たとえば約８００ｍｍ²〜約１０００ｍｍ²の範囲であってよい。

【0039】

ＩＩ．ハウジング
上記のように、複数のコンデンサ素子はハウジング内に密閉シールされ、本発明のコンデンサアセンブリを形成している。ハウジング内に密閉シールされたコンデンサ素子の数は約２〜約２００、たとえば、約１０〜約１００、たとえば約２０〜約５０の範囲であってよい。いくつかの実施形態においては、密閉シールは使用中の固体電解質の酸化を阻止するために、少なくとも１種の不活性ガスを含むガス雰囲気の存在下に存在してもよい。不活性ガスとしては、たとえば窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、クリプトン、ラドン等、ならびにそれらの混合物が挙げられる。典型的には、不活性ガスはハウジング内の雰囲気の大部分、たとえば約５０質量％〜１００質量％、いくつかの実施形態においては約７５質量％〜１００質量％、いくつかの実施形態においては雰囲気の約９０質量％〜約９５質量％を構成してもよい。所望であれば、比較的少量の非不活性ガス、たとえば二酸化炭素、酸素、水蒸気等を用いてもよい。しかしその場合には、非不活性ガスは典型的にはハウジング内の雰囲気の１５質量％以下、いくつかの実施形態においては１０質量％以下、いくつかの実施形態においては約５質量％以下、いくつかの実施形態においては約１質量％以下、いくつかの実施形態においては約０．０１質量％〜約１質量％を構成する。たとえば、水分含量（相対湿度として表現される）は約１０％以下、いくつかの実施形態においては約５％以下、いくつかの実施形態においては約１％以下、いくつかの実施形態においては約０．０１〜約５％であってよい。

【0040】

任意の種々の異なった材料、たとえば、金属、プラスチック、セラミックを、ハウジングを形成するために用いることができる。たとえば一実施形態においては、ハウジングは、金属、たとえば、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、鉄鋼（たとえばステンレス）、それらの合金（たとえば導電性酸化物）、それらの複合材料（たとえば導電性酸化物で被覆された金属）等の１つまたは複数の層を含む。別の実施形態においては、ハウジングは、セラミック材料、たとえば、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、ならびにそれらの組み合わせの１つまたは複数の層を含んでよい。ハウジングの厚みまたは高さは一般に、薄型コンデンサアセンブリの厚みまたは高さを最小化するように選択される。たとえば、図１を参照すると、ｚ方向におけるハウジングの高さＨ₁は約１ｍｍ〜約２０ｍｍ、たとえば、約２ｍｍ〜約１０ｍｍ、たとえば約３ｍｍ〜約６ｍｍの範囲であってよい。一方、ｘ方向におけるハウジングの長さＬ₁は約２０ｍｍ〜約１００ｍｍ、たとえば、約４０ｍｍ〜７０ｍｍ、たとえば約４５ｍｍ〜約６５ｍｍの範囲であってよく、ｙ方向におけるハウジングの幅Ｗ₁は約１０ｍｍ〜約６０ｍｍ、たとえば、約２０ｍｍ〜約５０ｍｍ、たとえば約２５ｍｍ〜約４５ｍｍの範囲であってよい。さらに、いくつかの実施形態においては、ハウジングは約７０００ｍｍ³〜約１２，０００ｍｍ³、たとえば、約７，５００ｍｍ³〜約１１，５００ｍｍ³、たとえば約８０００ｍｍ³〜約１１，０００ｍｍ³の範囲の体積を有してよい。さらに、ハウジングはｘ方向におけるハウジングの長さＬ₁対ｚ方向におけるハウジングの高さＨ₁の比が少なくとも約２であるような薄型であってよい。たとえば、長さＬ₁対高さＨ₁の比は約２〜約８０、たとえば、約４〜約６０、たとえば約１０〜約４０の範囲であってよい。

【0041】

複数のコンデンサ素子は、種々の異なった手法のいずれを用いてもハウジングに取り付けることができる。決して必要ではないが、コンデンサ素子は、引き続いて回路に一体化するためにアノード終端部およびカソード終端部がハウジングの外部に形成されるような方法でハウジングに取り付けることができる。終端部の個々の構成は、意図した用途によって決まり得る。たとえば一実施形態においては、コンデンサアセンブリは表面実装可能で、しかも機械的に強固であるように形成し得る。たとえば、コンデンサ素子のアノードリードおよびカソードは、外部の表面実装可能な終端部（たとえばパッド、シート、プレート、フレーム等）と電気的に接続することができ、これらはハウジングを通って伸長して、以下により詳細に考察するように、アノードリードフレーム、たとえば、導電部材、めっき層、はんだパッド等を通ってコンデンサ素子のアノードと接続することができ、またハウジングを通って伸長して、めっき層を通ってカソードと接続することができる。別の実施形態においては、コンデンサ素子のアノードリードおよびカソードは外部の表面実装可能な終端部（たとえばパッド、シート、プレート、フレーム等）と電気的に直接接続することができ、これらはハウジングを通って伸長して、カソードおよびアノードリードと接続することができる。

【0042】

外部終端部の厚みまたは高さは一般に、コンデンサアセンブリの厚みを最小化するように選択される。たとえば、終端部の厚みは約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍ、たとえば、約０．０５ｍｍ〜約０．５ｍｍ、たとえば約０．１ｍｍ〜約０．２ｍｍの範囲であってよい。所望であれば、終端部の表面は、最終部品を回路板に実装できることを確実にするために、ニッケル、銀、金、スズ、コバルト等または当技術分野において公知のそれらの合金で電気めっきしてもよい。特定の一実施形態においては、終端部にそれぞれニッケルおよび銀のフラッシュを沈着させ、実装表面もスズのはんだ層でめっきしてもよい。別の実施形態においては、導電性をさらに高めるために、終端部のベース金属層（たとえば銅合金）の上に薄い外側金属層（たとえば金）を沈着させる。

【0043】

図１〜２および図４を参照すると、たとえばハウジングの内部に配置され、複数の平行した列（たとえば列１〜４）に配列された４０個のコンデンサ素子を含むコンデンサアセンブリ１００の特定の一実施形態を示す。ここで１０個のコンデンサ素子のそれぞれの列は、ハウジングの長さＬ₁に沿って長手方向Ｌ_Gに伸長している。しかし、コンデンサアセンブリの個々の要件に応じて任意の数のコンデンサ素子がそれぞれの列に存在してよく、任意の数の列を用いてよいことを理解されたい。示されるように、コンデンサアセンブリ１００のハウジングは下壁１２３と対向する側壁１２４および１２５を含み、その間に空間５２６が形成され、その中に４０個のコンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）が含まれている。下壁１２３ならびに側壁１２４および１２５は、上述のように金属、プラスチック、またはセラミック材料の１つまたは複数の層から形成されてよい。コンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）は、ハウジングの空間５２６の中で平行して配列されており、そのような平行配列によってコンデンサ素子２０のＥＳＲの低減が助けられ、ＥＳＲの低減がコンデンサアセンブリ１００の効率的に熱を放散する能力に寄与している。

【0044】

図４〜図６の実施形態においては、コンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）は、１つのコンデンサ素子（たとえばコンデンサ素子２０（１））の副表面２５ｂが、その隣のコンデンサ素子（たとえばコンデンサ素子２０（２））の副表面２５ａに隣接して位置付けられ、これと対面するように位置合わせされている。一方、コンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）のそれぞれの下側主表面２３ｂ（図３参照）は、ハウジングの下壁１２３と対面し、以下により詳細に考察するようにめっき層を介するなどして下壁１２３と接しており、コンデンサ素子の対向する副表面２５ａ、２５ｂ、２７ａ、および２７ｂ（図３参照）よりもむしろ下側主表面２３ｂが下壁１２３と接するようにコンデンサ素子２０（１）〜（４０）を配列することによって、ケーシングに接するコンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）の表面積が増大し、これがコンデンサアセンブリ１００の効率的に熱を放散する能力にさらに寄与している。本発明のコンデンサアセンブリの熱を放散する能力は、（めっき層を介してケーシングに接するコンデンサ素子の下側主表面の全表面積）対（ハウジングの体積）の比として表わすことができ、約０．０５ｍｍ^-1を超える比は、コンデンサアセンブリの熱を放散する能力の増大に関連付けることができる。たとえば、（めっき層を介してケーシングに接するコンデンサ素子の下側主表面の全表面積）対（ハウジングの体積）の比は約０．０６ｍｍ^-1を超えてよく、いくつかの実施形態においては約０．０６ｍｍ^-1〜約０．３ｍｍ^-1、たとえば、約０．０６５ｍｍ^-1〜約０．２５ｍｍ^-1、たとえば約０．０７ｍｍ^-1〜約０．２０ｍｍ^-1、たとえば約０．０７５ｍｍ^-1〜約０．１５ｍｍ^-1の範囲であってよい。

【0045】

上述し、図１〜図２に示すように、コンデンサアセンブリ１００は、外部アノード終端部１３５および外部カソード終端部１３７を含んでもよく、これらにコンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）のそれぞれの下側主表面２３ｂ上のアノードリード６および固体電解質／カソードが並列に電気的に接続している。さらに、外部終端部１３５および１３７の機械的に安定な方法での形成を促進にするために、ハウジングの内部キャビティの中でリードフレームおよびめっき層を用いてもよい。たとえば図４を参照すると、コンデンサアセンブリ１００は、第１の平面部分６５と、それぞれのコンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）のアノードリード６が伸長する方向に概して直角な平面に設けられるという意味で「直立する」第２の部分６７とを有するアノードリードフレームを含んでよい。このようにして、第２の部分６７によってリード６の動きを制限し、使用中の表面接触および機械的安定性を強化することができる。さらに所望であれば、リード６の周囲に絶縁材料７（たとえばＴｅｆｌｏｎ（商標）ワッシャ）を用いてもよい。第２の部分６７は、アノードリード６に接続される実装領域（図示せず）を有してもよい。この領域は、リード６の表面接触および機械的安定性をさらに強化するために「Ｕ字形」を有してもよい。さらに、アノードリード６は、レーザー溶接、抵抗溶接、導電性接着剤、またはその他の任意の好適な方法によってアノードリードフレームの第２の部分６７に接続することができる。

【0046】

たとえば、コンデンサ素子のそれぞれの列についての第１の部分６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、および６５ｄならびに４０個のコンデンサ素子のそれぞれに対応する４０個の第２の部分６７（１）〜６７（４０）（簡単にするために６７と表示した）を含み得るアノードリードフレームを用いて、１０個のコンデンサ素子の４個の列を接続してもよい（たとえば、第２の部分６７（１）〜（１０）においてそれらのアノードリード６を介してアノードリードフレームに接続されているコンデンサ素子２０（１）〜２０（１０）を含む列１；第２の部分６７（１１）〜６７（２０）においてそれらのアノードリード６を介してアノードリードフレームに接続されているコンデンサ素子２０（１１）〜２０（２０）を含む列２；第２の部分６７（２１）〜６７（３０）においてそれらのアノードリード６を介してアノードリードフレーム構成部分６５ｃに接続されているコンデンサ素子２０（２１）〜２０（３０）を含む列３；ならびに第２の部分６７（３１）〜（４０）においてそれらのアノードリード６を介してアノードリードフレームに接続されているコンデンサ素子２０（３１）〜２０（４０）を含む列４）。さらに、図示していないが所望であれば、コンデンサ素子２０（１１）〜２０（２０）および２０（２１）〜２０（３０）がそれらのアノードリード６が互いに対面するように位置付けられているので、列２および列３に付随するアノードリードフレームの第１の部分６５ｂおよび６５ｃを結合させてアノードリードフレームの単一の第１の部分としてもよい。上で考察したように、特定の一実施形態においては、それぞれのアノードリード６は、アノードリードフレームのそれぞれの第２の部分６７にレーザー溶接される。しかし、これらの構成部分は抵抗溶接、導電性接着剤等によって接続できることも理解されたい。一方、特定の一実施形態においては、アノードリードフレームの第１の部分６５ａ〜６５ｄは、抵抗溶接によってハウジングの下壁１２３に接続することができる。しかし、任意の他の好適な方法、たとえば、導電性接着剤による第１の部分６５ａ〜６５ｄの、ハウジングの下壁１２３への接続を用いることもできることを理解されたい。

【0047】

さらに、アノードリードフレームの第１の部分６５ａ〜６５ｄおよび第２の部分６７（１）〜６７（４０）の表面は、アノードリード６を介してコンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）へ、およびハウジングの下壁１２３への適切な接続を確実にするために、当技術分野において公知のようにニッケル、銀、金、スズ、コバルト等またはそれらの合金を電気めっきしてもよい。特定の一実施形態においては、アノードリードフレームにそれぞれニッケルおよび銀のフラッシュによって沈着させ、実装表面もスズのはんだ層をめっきしてもよい。別の実施形態においては、導電性をさらに高めるために、アノードリードフレームのベース金属層（たとえば銅合金）の上に薄い外側金属層（たとえば金）を沈着させることができる。さらに別の実施形態においては、ニッケル−鉄合金のストリップ（たとえばＮＩＬＯ（登録商標）ストリップ）または任意の他の好適な金属材料（図示せず）のストリップを、アノードリードフレームの第１の部分６５ａ〜６５ｂの下方でハウジングの下壁１２３の上にはんだ付けすることができる。

【0048】

さらに、１０個のコンデンサ素子の４つの列をハウジングの下壁１２３に接続するために、種々の構成部分を用いてもよい（たとえば、それらの下側主表面２３ｂにおいて下壁１２３に接続されているコンデンサ素子２０（１）〜２０（１０）を含む列１；それらの下側主表面２３ｂにおいて下壁１２３に接続されているコンデンサ素子２０（１１）〜２０（２０）を含む列２；それらの下側主表面２３ｂにおいて下壁１２３に接続されているコンデンサ素子２０（２１）〜２０（３０）を含む列３；それらの下側主表面２３ｂにおいて下壁１２３に接続されているコンデンサ素子２０（３１）〜２０（４０）を含む列４）。たとえば一実施形態においては、コンデンサ素子２０（１）〜２０（４０）の下側主表面２３ｂを、導電性接着剤（図示せず）を介してハウジングの下壁１２３に接続することができ、ここで下壁１２３は金属めっき層２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、および２９ｄの４つの列を含む。金属めっき層２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、および２９ｄは任意の好適な金属から形成することができ、特定の一実施形態においてはニッケルめっき層であってよい。

【0049】

上述のように、コンデンサ素子の接着は、アノード側であろうと、カソード側であろうと、一般に、任意の種々の公知の手法、たとえば、溶接、レーザー溶接、導電性接着剤等を用いて達成できることを理解されたい。用いる場合には、導電性接着剤は樹脂組成物とともに含まれる導電性金属粒子から形成される。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。樹脂組成物は熱硬化性樹脂（たとえばエポキシ樹脂）、硬化剤（たとえば酸無水物）、およびカップリング剤（たとえばシランカップリング剤）を含んでよい。好適な導電性接着剤は、Ｏｓａｋｏらの米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号に記載されている。

【0050】

さらに図５に示すように、コンデンサアセンブリの熱を放散する能力をさらに高めるために、コンデンサアセンブリは他の構成部分を含んでよい。たとえば、コンデンサ素子２０は、いくつかのコンデンサ素子２０の上側主表面２３ａと接するｙ方向の金属ストリップ１３３およびｘ方向の金属ストリップ１３１を含む。金属材料は銅または任意の他の放熱材料であってよく、熱の放散に利用できる表面積をさらに増大させるために作用する。

【0051】

ここで図６を見ると、図４〜図５に示した配列に代わる配列を有するコンデンサアセンブリ３００を示す。ここでは上で定義した列１のコンデンサ素子２０（１）〜２０（１０）および列２の２０（１１）〜２０（２０）に付随するアノードリード６は互いに対面しており、所望であれば列１および列２のアノードリードフレームの第１の部分６５ａおよび６５ｂの組み合わせを結合させて単一の構成部分とすることが可能である。同様に、上で定義した列３のコンデンサ素子２０（２１）〜２０（３０）および列４の２０（３１）〜２０（４０）に付随するアノードリード６は互いに対面しており、所望であれば列３および列４のアノードリードフレームの第１の部分６５ｃおよび６５ｄの組み合わせを結合させて単一の構成部分とすることが可能である。さらに、上で定義した列２および列３のコンデンサ素子の上側主表面２３ａは互いに隣接しており、所望であればめっき層２９ｂおよび２９ｃの組み合わせを単一の構成部分とすることが可能である。

【0052】

上で考察したように、コンデンサアセンブリはアノード終端部１３５およびカソード終端部１３７を含み、これらはハウジングの外部にあり、個別のプレート、シート等から形成されている。さらに、これらの終端部は、ハウジングの下壁１２３を通って伸長する導電性配線を介してアノードリードフレームおよびカソードめっき層／金属ストリップ（たとえばＮＩＬＯ（登録商標）ストリップ）構成部分に接続することができる。図４〜図５のコンデンサ素子配列に関する図７、および図６のコンデンサ素子配列に関する図８を参照すると、アノードリードフレームの第１の部分６５ａ〜６５ｄおよび金属めっき層２９ａ〜２９ｄはコンデンサアセンブリ１００のケーシングの長さＬ₁および幅Ｗ₁に伸長しているので、アノードリードフレームの第１の部分６５ａ〜６５ｄを外部アノード終端部１３５に接続する導電性配線１３９は、外部アノード終端部１３５の直上かつアノードリードフレーム構成部分の第１の部分６５ａ〜６５ｄの直下に配置されたケーシングの下壁１２３の部分を通してのみ形成され、一方金属めっき層２９ａ〜２９ｄを外部カソード終端部１３７に接続する導電性配線１４１は、外部カソード終端部１３７の直上かつ金属めっき層６５ａ〜６５ｄの直下のケーシングの下壁１２３の部分を通してのみ形成されている。言うまでもなく、本発明は所望の終端部を形成するための導電性配線の使用に決して限定されず、任意の他の好適な接続手段を用いることができる。たとえば、いくつかの実施形態においては（図示せず）、アノードリードフレームおよびカソードめっき層の部分がケーシングを通って伸長して、外部アノード終端部および外部カソード終端部を形成してもよいと理解される。

【0053】

上で考察したようにコンデンサ素子２０を下壁１２３に接続した後、コンデンサ素子２０を樹脂またはカプセル化材料で被覆してもよい。特定の一実施形態においては、カプセル化材料は熱伝導性材料であってよい。図９を参照すると、コンデンサ素子を所望の方法でコンデンサアセンブリ１００のベース１２３に接続した後、カプセル化材料１４３をコンデンサ素子の周囲に配置して（図示せず）、コンデンサ素子をカプセル化材料１４３によって少なくとも部分的にカプセル化し、その後でカプセル化材料１４３を硬化させてもよい。さらに、いくつかの実施形態においては、コンデンサ素子をカプセル化材料１４３で完全にカプセル化してもよい。そのようにしてコンデンサ素子をカプセル化材料１４３でカプセル化することによって、本発明のコンデンサアセンブリの熱を放散する能力をさらに促進することができる。

【0054】

上記のように、カプセル化材料は熱伝導性材料であってよい。熱伝導性材料は、たとえば典型的にはＩＳＯ ２２００７−２：２０１４に従って決定される約１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、いくつかの実施形態においては約２Ｗ／ｍ・Ｋ〜約２０Ｗ／ｍ・Ｋ、いくつかの実施形態においては約２．５Ｗ／ｍ・Ｋ〜約１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。熱伝導性であるにも関わらず、材料は一般には導電性でなく、したがってＡＳＴＭ Ｄ２５７−１４に従って決定される約１×１０¹²Ω・ｃｍ以上、いくつかの実施形態においては約１×１０¹³Ω・ｃｍ以上、いくつかの実施形態においては約１×１０¹⁴Ω・ｃｍ〜約１×１０²⁰Ω・ｃｍの比較的高い体積抵抗を有する。高い熱伝導率と低い導電率の組み合わせにより、本発明者らは、カプセル化材料がコンデンサアセンブリのハウジングに用いた場合に種々の異なった利点を提供できることを見出した。たとえば、コンデンサアセンブリを高いリップル電流に曝露した場合、熱伝導性カプセル化材料は伝熱シンクとして作用してハウジングの表面に熱を放散し、それにより冷却効率を増大し、コンデンサアセンブリの寿命を延長させることができる。カプセル化材料はまた、ＡＳＴＭ Ｄ５７０−９８（２０１０）ｅ−１に従って決定されるような、約１％以下、いくつかの実施形態においては約０．５％以下、いくつかの実施形態においては約０．１％以下等の低い吸湿度を示すことができる。このようにして、カプセル化材料は、ハウジング内に侵入するかもしれない水による望ましくない劣化反応を阻止することができる。

【0055】

所望の特性を得ることを助けるため、カプセル化材料はポリマーマトリックス中に分散した１つまたは複数の熱伝導性フィラーを含む。好適な熱伝導性フィラー材料としては、金属フィラー、たとえば、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、鉄、コバルト等およびそれらの組み合わせ（たとえば銀で被覆した銅または銀で被覆したニッケル）；金属酸化物、たとえば、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等およびそれらの組み合わせ；窒化物、たとえば、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等およびそれらの組み合わせ；ならびに炭素フィラー、たとえば、炭化ケイ素、カーボンブラック、炭素フラーレン、グラファイトフレーク、炭素ナノチューブ、炭素ナノファイバー等およびそれらの組み合わせが挙げられる。本発明における使用には、アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、および／または炭化ケイ素粉末が特に好適であり得る。所望であれば、フィラーとポリマーマトリックスとの間の親和性を改善するために、機能性コーティングでフィラーを被覆してもよい。たとえば、そのようなコーティングとしては、不飽和または飽和脂肪酸、たとえば、アルカン酸、アルケン酸、プロピオン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等；有機シラン、有機チタネート、有機ジルコネート、イソシアネート、ヒドロキシル末端アルケンまたはアルカン等が挙げることができる。

【0056】

本発明においては熱伝導性フィラーの寸法は、所望の特性を達成することを助けるために選択的に制御し得る。一般論で言えば、そのようなフィラーは約１０ｎｍ〜約７５μｍ、いくつかの実施形態においては約１５ｎｍ〜約５０μｍ、いくつかの実施形態においては約２０ｎｍ〜約４０μｍの平均寸法（たとえば直径）を有する。いくつかの実施形態においては、フィラーはナノスケール寸法、たとえば、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、いくつかの実施形態においては約２０ｎｍ〜約３５０ｎｍ、いくつかの実施形態においては約５０ｎｍ〜約２００ｎｍを有し得る。一方他の実施形態においては、フィラーは約１μｍ〜約５０μｍ、いくつかの実施形態においては、フィラーは、ミクロンスケール寸法、たとえば、約２μｍ〜約３０μｍ、いくつかの実施形態においては約５μｍ〜約１５μｍを有し得る。カプセル化材料にも、ナノスケールおよびミクロンスケールの両方の熱伝導性フィラーの組み合わせを用いてよい。そのような実施形態においては、ミクロンスケールのフィラー対ナノスケールのフィラーの寸法を有する粒子の比は、高充填密度を確実にするために、約５０：１以上、いくつかの実施形態においては約７０：１〜約１５０：１と、比較的大きくてよい。

【0057】

カプセル化材料のマトリックスにおいては種々の異なったポリマー樹脂を用い得るが、本発明における使用には硬化可能な熱硬化性樹脂が特に好適であることが見出された。そのような樹脂の例としては、たとえばシリコーンポリマー、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルのポリマー、アクリレートポリマー、ウレタンポリマー等が挙げられる。たとえばある実施形態においては、カプセル化材料として１つまたは複数のポリオルガノシロキサンを用い得る。これらのポリマーにおいて用いられるケイ素結合有機基には、１価の炭化水素および／または１価のハロゲン化炭化水素基が含まれ得る。そのような１価の基は、典型的には１〜約２０個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有し、これだけに限らないがアルキル（たとえばメチル、エチル、プロピル、ペンチル、オクチル、ウンデシル、およびオクタデシル）；シクロアルキル（たとえばシクロヘキシル）；アルケニル（たとえばビニル、アリル、ブテニル、およびヘキセニル）；アリール（たとえばフェニル、トリル、キシリル、ベンジル、および２−フェニルエチル）；およびハロゲン化炭化水素基（たとえば３，３，３−トリフルオロプロピル、３−クロロプロピル、およびジクロロフェニル）が例示される。典型的には、有機基の少なくとも５０％、より望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としては、たとえばポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）、ポリメチルハイドロジェンシロキサン等が挙げることができる。さらに他の好適なメチルポリシロキサンとしては、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、ビニルジメチル末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、ビニルジメチル末端ビニルメチル／ジメチルポリシロキサン、ジビニルメチル末端ポリジメチルシロキサン、ビニルフェニルメチル末端ポリジメチルシロキサン、ジメチルヒドロ末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、メチルヒドロ末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等が挙げることができる。

【0058】

オルガノポリシロキサンは、ある程度の親水性をポリマーに付与する１つまたは複数のペンダントおよび／または末端の極性官能基、たとえば、ヒドロキシル、エポキシ、カルボキシル、アミノ、アルコキシ、メタクリル、またはメルカプト基を含んでいてもよい。たとえば、オルガノポリシロキサンは分子あたり少なくとも１つのヒドロキシ基を含み、平均して少なくとも２つのケイ素結合ヒドロキシ基（シラノール基）を含んでもよい。そのようなオルガノポリシロキサンの例としては、たと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等が挙げられる。アルコキシ改質オルガノポリシロキサン、たとえば、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等も用い得る。さらに他の好適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改質したものである。そのようなアミノ官能性ポリシロキサンの例としては、たとえばジアミノ官能性ポリジメチルシロキサンが挙げられる。

【0059】

望ましくは、硬化前のカプセル化材料の粘度および流動特性を改善するため、オルガノポリシロキサンは比較的低い分子量を有する。たとえば一実施形態においては、オルガノポリシロキサン（たとえばポリジメチルシロキサン）は、約１００，０００ｇ／モル以下、いくつかの実施形態においては約６０，０００ｇ／モル以下、いくつかの実施形態においては約５，０００〜約３０，０００ｇ／モルの分子量を有する。その結果、ギャップ０．５ｍｍに設定された２０ｍｍの平行プレートを備えたＡＲＥＳ Ｒ５５０ＰＳ応力制御レオメーターを用いて温度２５℃で決定されるようなカプセル化材料の粘度（硬化前）は、たとえば約５００Ｐａ・秒以下、いくつかの実施形態においては約１００Ｐａ・秒以下、いくつかの実施形態においては約１〜約５０Ｐａ・秒であり得る。

【0060】

熱伝導性フィラーとポリマーマトリックスの相対量は、所望の特性が達成されるように選択的に制御し得る。たとえば、カプセル化材料は典型的には約２５体積％〜約９５体積％、いくつかの実施形態においては約４０体積％〜約９０体積％、いくつかの実施形態においては約５０体積％〜約８５体積％を含む。同様に、ポリマーマトリックスは材料の約５体積％〜約７５体積％、いくつかの実施形態においては約１０体積％〜約５０体積％、いくつかの実施形態においては約１５体積％〜約４０体積％を構成する。所望であれば、他の添加剤、たとえば、相溶化剤、硬化剤、光開始剤、粘度調整剤、顔料、カップリング剤（たとえばシランカップリング剤）、安定剤等をカプセル化材料中に用いてもよい。

【0061】

所望の方法によっていったん組み立てて接続すれば、得られるパッケージを上述のように密閉シールする。再び図１を参照し、たとえばコンデンサ素子をハウジング内に位置付けた後、ハウジングには側壁１２４および１２５の上面に設けた蓋１２７を含めてもよい。蓋はセラミック、金属（たとえば鉄、銅、ニッケル、コバルト等、ならびにそれらの合金）、プラスチック等から形成してよい。所望であれば、シールを良好にするために閉鎖部材（図示せず）を蓋と側壁１２４および１２５との間に配置してもよい。たとえば一実施形態においては、閉鎖部材としてはガラス−金属のシール、Ｋｏｖａｒ（登録商標）リング（Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ Ｃａｍｒｉｄｇｅ，Ｌｔｄ．）等が挙げられる。側壁の高さは一般に、蓋がコンデンサ素子のいずれの表面にも接触せず、それゆえそれらが汚染されないような高さである。所望の位置に設置した場合、公知の手法、たとえば、溶接（たとえば抵抗溶接、レーザー溶接等）、はんだ付け等を用いて、蓋を側壁１２４および１２５に密閉シールする。いくつかの実施形態においては、密閉シールは上述のように不活性ガスの存在下に行なわれ、したがって得られるアセンブリには、反応性ガス、たとえば、酸素または水蒸気が実質的に存在しない。
図４〜図６に示す実施形態においては、コンデンサアセンブリは４０個のコンデンサ素子を含む。しかし上記のように、本発明においては一般に、約２〜約２００、いくつかの実施形態においては約１０〜約１００、いくつかの実施形態においては約２０〜約５０の、任意の数のコンデンサ素子が用いられる。

【0062】

その個々の構成に関わらず、本発明のコンデンサアセンブリは、高電圧環境および高温に曝露された場合においても、優れた電気特性を示し得る。たとえば、本発明のコンデンサアセンブリの熱を放散する能力により、コンデンサアセンブリを損傷することなく、比較的高いリップル電流を達成し得る。たとえば、最大リップル電流は約２５アンペア以上、いくつかの実施形態においては約５０アンペア以上、いくつかの実施形態においては約７５アンペア以上であり得る。さらに、コンデンサアセンブリの等価直列抵抗（ＥＳＲ）は約５０ｍΩ未満、いくつかの実施形態においては約２５ｍΩ未満、いくつかの実施形態においては約１０ｍΩ未満であり得る。たとえば、ＥＳＲは約０．５ｍΩ〜約１０ｍΩ、たとえば、約１ｍΩ〜約８ｍΩ、たとえば約２ｍΩ〜約６ｍΩの範囲であり得る。

【0063】

本発明は以下の例を参照することによって、より良く理解できる。
試験手順
等価直列抵抗（ＥＳＲ）
等価直列抵抗は、ケルビンリードを備えたＡｇｉｌｅｎｔ Ｅ４９８０Ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＬＣＲ Ｍｅｔｅｒを用いて、ＤＣバイアスを２．２Ｖ、ピークツーピーク正弦波信号を０．５Ｖとして測定することができる。動作周波数は１００ｋＨｚ、温度は２３℃±２℃であった。

【0064】

キャパシタンス（ＣＡＰ）
キャパシタンスは、ケルビンリードを備えたＡｇｉｌｅｎｔ Ｅ４９８０Ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＬＣＲ Ｍｅｔｅｒを用いて、ＤＣバイアスを２．２Ｖ、ピークツーピーク正弦波信号を０．５Ｖとして測定した。動作周波数は１２０Ｈｚであった。
漏洩電流（ＤＣＬ）
漏洩電流は、漏洩電流を測定するＫｅｉｔｈｌｅｙ ２４１０ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｅｔｅｒを用いて、最小６０秒後に適切な電圧（２５℃〜８５℃についてはＵｒ、１２５℃についてはＵｒの６０％、および１５０℃についてはＵｒの５０％）で用いて測定した。

【0065】

リップル電流
リップル電流は、ＧｏｌｄＳｔａｒ ＧＰ５０５電源、Ａｇｉｌｅｎｔ ３３２１０Ａ信号発生器、Ｐｔ１００熱電対を備えたＡｌｍｅｍｏ ２５９０−９データロガー、およびＦｌｕｋｅ ８０ｉオシロスコープを用いて測定した。適切な値のリップル電流がコンデンサを通過する場合、ＡＣ信号および１０ＶのＤＣバイアスに関して動作周波数は２０ｋＨｚであった。リップル電流の増大とともに温度も上昇した。温度はサーモカメラでモニターした。

【実施例】

【0066】

９，０００μＦＶ／ｇのタンタル粉末を用いてアノード試料を形成した。それぞれのアノード試料をタンタルワイヤに埋め込み、１８００℃で焼結し、密度５．３ｇ／ｃｍ³にプレスした。得られたペレットの寸法は４．６ｍｍ×５．２５ｍｍ×２．６ｍｍであった。温度８５℃で、導電率８．６ｍＳの水／リン酸電解質中でペレットを２６０Ｖに電解酸化して誘電体層を形成した。次いでアノードを、固体含量が１．１％、粘度が２０ｍＰａ・秒のポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の分散液に浸漬することによって、導電性ポリマーコーティングを形成した。コーティングに際して、部品を１２５℃で２０分乾燥した。このプロセスを１０回繰り返した。その後、部品を固体含量２％、粘度２０ｍＰａ・秒のポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の分散液に浸漬した。コーティングに際して、部品を１２５℃で２０分乾燥した。このプロセスは繰り返さなかった。次に、部品を固体含量２％、粘度１６０ｍＰａ・秒のポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の分散液に浸漬した。コーティングに際して、部品を１２５℃で２０分乾燥した。このプロセスを８回繰り返した。次いで部品をグラファイト分散液に浸漬して、乾燥した。最後に、部品を銀の分散液に浸漬して、乾燥した。このようにして、１００Ｖコンデンサの複数の部品を作成した。
銅ベースリードフレーム材料を用いてアセンブリプロセスを完了し、コンデンサ素子をセラミックハウジング内に設置した。コンデンサアセンブリは並列に接続した４列（１列あたりコンデンサ素子９個）、３６個のコンデンサ素子を含んでいた。次いでカソード接続部材をニッケルのカソード終端部に接着し、長さ５８．０ｍｍ、幅３５．０ｍｍ、厚さ５．４５ｍｍのセラミックハウジングの下壁でアノードリードフレームをニッケルアノード終端部に溶接した。ハウジングは、セラミックハウジングの下壁の内表面にはんだ付けしたニッケルめっきＮＩＬＯ（登録商標）はんだパッドを有していた。

【0067】

全ての接続に用いた接着剤は銀ペーストであった。次いでアセンブリを対流オーブンに装入してペーストをはんだ付けした。その後、アノード接続のために用いた溶接は、リードフレーム部分とセラミックハウジングのニッケルめっきはんだパッドとの間に１００ミリ秒印加した３００Ｗのエネルギーを用いた抵抗溶接であった。次いで、コンデンサ素子のアノードおよびカソード部分の上部に熱伝導性シリコーンカプセル化剤（Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ ＳＣ−３２０）を塗布し、１５０℃で２４時間乾燥した。次に、ハウジングの上部に、セラミックのシールリングにしっかりと、Ｋｏｖａｒ（登録商標）蓋を取り付けた。得られたアセンブリを溶接チャンバーに入れ、窒素ガスをパージして、シールリングと蓋との間のシーム溶接を行なった。

【0068】

試験の後、キャパシタンスが３４０．１μＦ、ＥＳＲが４．３ｍΩと決定した。漏洩電流およびリップル電流の試験結果の概要を以下に示す。

【0069】

【表1】

示したように、実施例に従って作成したコンデンサアセンブリは、２５アンペアのリップル電流に耐えることができ、到達した温度は１０３．６℃に過ぎなかった。
当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明のこれらのおよびその他の変更および変形を実施することができよう。さらに、種々の実施形態の態様は、全体としてまたは部分的に、相互変換可能であり得ることを理解されたい。さらに、当業者であれば、上記の説明は例としてのみであって、添付した特許請求の範囲にさらに記載した発明を限定する意図はないことが理解されよう。

【符号の説明】

【0070】

６ アノードリード
７ 絶縁材料
２０ コンデンサ素子
２３ 主表面
２５ 第１の副表面
２７ 第２の副表面
２９ 金属めっき層
６５ 第１の平面部分
６７ 第２の部分
１００ コンデンサアセンブリ
１２３ 下壁
１２４ 側壁
１２５ 側壁
１２７ 蓋
１３１ ｘ方向の金属ストリップ
１３３ ｙ方向の金属ストリップ
１３５ 外部アノード終端部
１３７ 外部カソード終端部
１３９ 導電性配線
１４１ 導電性配線
１４３ カプセル化材料
２００ コンデンサアセンブリ
３００ コンデンサアセンブリ
５２６ 空間
Ｈ ハウジングの高さ
Ｌ ハウジングの長さ
Ｗ ケーシングの幅
Ｌ_G 長手方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】