(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-20
(54)【発明の名称】安定性を増加させたタンタルキャパシタ
(51)【国際特許分類】
H01G 9/028 20060101AFI20230213BHJP
H01G 9/08 20060101ALI20230213BHJP
H01G 9/055 20060101ALI20230213BHJP
H01G 9/15 20060101ALI20230213BHJP
【ＦＩ】
H01G9/028 G
H01G9/028 F
H01G9/08 D
H01G9/055 103
H01G9/15
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022532646
(86)(22)【出願日】2020-12-09
(85)【翻訳文提出日】2022-07-12
(86)【国際出願番号】 US2020063946
(87)【国際公開番号】W WO2021119088
(87)【国際公開日】2021-06-17
(31)【優先権主張番号】62/945,913
(32)【優先日】2019-12-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/947,014
(32)【優先日】2019-12-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500047848
【氏名又は名称】キョーセラ・エイブイエックス・コンポーネンツ・コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100129458
【弁理士】
【氏名又は名称】梶田 剛
(72)【発明者】
【氏名】クハルチク，パーベル
(72)【発明者】
【氏名】ウーヘル，ミロスラフ
(72)【発明者】
【氏名】ペトルジレック，ヤン
(57)【要約】
キャパシタ素子を含む固体電解キャパシタを提供する。キャパシタ素子は、タンタルを含む陽極体、陽極体の上に配されている誘電体；及び誘電体の上に配されている固体電解質を含む。固体電解質は、繰り返しチオフェン単位を含む固有導電性ポリマーを含む。更に、キャパシタは、約０．６ボルト／ナノメートル以上の誘電強度を示す。キャパシタはまた、３，０００サイクルのサージ電圧にかけられた後の充放電キャパシタンス、及びサージ電圧にかけられる前の最初のキャパシタンスも示し、充放電キャパシタンスの、最初のキャパシタンスに対する比は約０．７５～１である。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タンタルを含む陽極体；前記陽極体の上に配されている誘電体；及び
前記誘電体の上に配されている固体電解質
を含むキャパシタ素子を含む固体電解キャパシタであって、前記固体電解質は繰り返しチオフェン単位を含む固有導電性ポリマーを含み、前記キャパシタは約０．６ボルト／ナノメートル以上の誘電強度を示し、更に前記キャパシタは、３，０００サイクルのサージ電圧にかけられた後の充放電キャパシタンス、及び当該サージ電圧にかけられる前の最初のキャパシタンスを示し、当該充放電キャパシタンスの、当該最初のキャパシタンスに対する比は約０．７５～１である、前記固体電解キャパシタ。
【請求項2】
前記固有導電性ポリマーが、次式（Ｉ）：【化1】
（式中、
Ｒは（ＣＨ２）ａ－Ｏ－（ＣＨ２）ｂ－Ｌ（式中、Ｌは結合又はＨＣ（［ＣＨ２］ｃＨ）である）であり；
ａは０～１０であり；
ｂは１～１８であり；
ｃは０～１０であり；
Ｍはアニオンであり；
Ｘはカチオンである）
の繰り返しチオフェン単位を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項3】
前記固有導電性ポリマーが、下記の一般式（ＩＩＩ）：【化2】
（式中、
ａは０～１０であり；
ｂは１～１８であり；
Ｒ５は、場合によって置換されているＣ１～Ｃ６線状若しくは分岐のアルキル基又はハロゲン原子であり；
Ｘは、水素原子、アルカリ金属、ＮＨ（Ｒ１）３（式中、Ｒ１はそれぞれ独立して、水素原子であるか、又は場合によって置換されているＣ１～Ｃ６アルキル基である）、又はＨＮＣ５Ｈ５である）
を有する繰り返しチオフェン単位を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項4】
ａが１であり、ｂが３又は４である、請求項３に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項5】
Ｒ５がメチルである、請求項３に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項6】
Ｘがアルカリ金属である、請求項３に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項7】
前記チオフェン繰り返し単位が、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－エチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－プロピル－１－プロパン－スルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－ブチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－ペンチル－１－プロパン－スルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－ヘキシル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－イソプロピル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－イソブチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－イソペンチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－フルオロ－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸カリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパン－スルホン酸アンモニウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸トリエチルアンモニウム、又はこれらの組合せから形成された、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項8】
前記ポリマーが、約２０Ｓ／ｃｍ以上の比導電率を有する、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項9】
前記固体電解質が、前記固有導電性ポリマーを含む少なくとも１つの内層を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項10】
前記内層が、概して外因性導電性ポリマーを含まない、請求項９に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項11】
前記固体電解質が少なくとも外層を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項12】
前記外層が、ポリマー対イオン及び外因性導電性ポリマーを含む粒子から形成された、請求項１１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項13】
前記陽極体の上に配されており、有機金属化合物から形成されたプレコートを更に含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項14】
前記有機金属化合物が、下記の一般式（ＩＩ）：【化3】
（式中、
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、又はヒドロキシアルキルであり；
Ｒ４及びＲ５は、独立して、水素、アルキル、独立してアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキルであるか、或いは、Ｎ、Ｒ４及びＲ５は、１つ又は複数の追加の原子と一緒に環構造を形成し；
Ｚは有機基である）
を有するモノアミノ官能性シランである、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項15】
前記モノアミノ官能性シランが第一級アミンである、請求項１４に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項16】
前記第一級アミンが、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、４－アミノブチルトリエトキシシラン、ｍ－アミノフェニルトリメトキシシラン、ｐ－アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリス（メトキシ－エトキシ）シラン、１１－アミノウンデシルトリエトキシシラン、２（４－ピリジルエチル）トリエトキシシラン、２－（トリメトキシシリルエチル）ピリジン、Ｎ－（３－トリメトキシシリルプロピル）ピロール、３－（ｍ－アミノフェノキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルシラントリオール、３－アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３－アミノプロピルジイソプロピルエトキシシラン、３－アミノプロピルジメチルエトキシシラン、又はこれらの組合せである、請求項１５に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項17】
前記モノアミノ官能性シランが第二級アミンである、請求項１４に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項18】
前記第二級アミンが、Ｎ－ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－エチルアミノイソブチルトリメトキシシラン、ｎ－メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、３－（Ｎ－アリルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、Ｎ－シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－エチルアミノイソブチルメチルジエトキシシラン、（フェニルアミノエチル）メチル－ジエトキシシラン、Ｎ－フェニルアミノメチトリメトキシシラン（Ｎ－ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏｍｅｔｈｙｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、Ｎ－メチルアミノプロピルメチル－ジメトキシシラン、又はこれらの組合せである、請求項１７に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項19】
前記有機金属化合物が、下記の一般式（ＩＩＩ）：【化4】
（式中、
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、又はヒドロキシアルキルであり；
Ｚ１及びＺ２は、独立して有機基である）
を有するジアミノ官能性シランである、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項20】
前記ジアミノ官能性シランが、Ｎ－（２－アミノエチル）－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（６－アミノヘキシル）アミノメチルトリエトキシシラン、Ｎ－（６－アミノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－１１－アミノウンデシルトリメトキシシラン、（アミノエチルアミノメチル）－フェネチルトリメトキシシラン、Ｎ－３－［（アミノ（ポリプロピレンオキシ）］－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルシラントリオール、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノイソブチルメチルジメトキシシラン、（アミノエチルアミノ）－３－イソブチルジメチルメトキシシラン、又はこれらの組合せである、請求項１９に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項21】
前記固体電解質の上に配されており、導電性ポリマー粒子を含む外部ポリマー被覆を更に含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項22】
前記外部ポリマー被覆が架橋剤を更に含む、請求項２１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項23】
前記陽極体が焼結ペレットである、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項24】
前記キャパシタ素子がその中に収容されるハウジングを更に含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項25】
前記キャパシタ素子が前記固体電解質の上に配されている金属粒子層を含む陰極被膜を更に含み、前記金属粒子層が複数の導電性金属粒子を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項26】
約５５ボルト以上のブレークダウン電圧を示す、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項27】
前記誘電体が、約６０ナノメートル以上の厚さを有する、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０１９年１２月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／９４５，９１３号、及び２０１９年１２月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／９４７，０１４号（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）の優先権を主張する。
【背景技術】
【0002】
タンタルキャパシタは、通常は、タンタル粉末を金属リード線の周囲にプレスし、プレスした部品を焼結し、焼結した陽極を陽極酸化し、その後、固体電解質を施すことによって製造される。導電性ポリマーは、それらの有利な低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び「非燃焼／非発火」故障モードのために、固体電解質としてしばしば使用される。例えば、かかる電解質は、触媒及びドーパントの存在下における３，４－ジオキシチオフェンモノマー（ＥＤＯＴ）のｉｎ－ｓｉｔｕ化学重合によって形成することができる。しかしながら、ｉｎ－ｓｉｔｕ重合されたポリマーを使用する従来のキャパシタは、比較的高いリーク電流（ＤＣＬ）を有していて、高速スイッチング又は動作電流スパイク中に経験するような高い電圧において故障する傾向がある。これらの問題点を克服する試みにおいて、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）とポリ（スチレンスルホネート）の複合体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）から形成される分散液も使用されている。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液は改善されたリーク電流値をもたらすことができるが、それにもかかわらず他の問題が残る。例えば、ポリマースラリーベースのキャパシタに関する１つの問題は、繰り返し電圧充電サイクル（ｒｅｐｅａｔｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｈａｒｇｅ ｃｙｃｌｅ）にかけられた時、それらが比較的不十分なキャパシタンス安定性を示す可能性があることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
したがって、比較的安定した電気特性を示す改善された固体電解キャパシタに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の一実施形態によれば、キャパシタ素子を含む固体電解キャパシタが開示される。キャパシタ素子は、タンタルを含む陽極体、陽極体の上に配されている誘電体；及び誘電体の上に配されている固体電解質を含む。固体電解質は、繰り返しチオフェン単位を含む固有導電性ポリマーを含む。更に、キャパシタは、約０．６ボルト／ナノメートル以上の誘電強度（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を示す。キャパシタはまた、３，０００サイクルのサージ電圧にかけられた後の充放電キャパシタンス、及び当該サージ電圧にかけられる前の最初のキャパシタンスも示し、当該充放電キャパシタンスの、当該最初のキャパシタンスに対する比は約０．７５～１である。
【0005】
本発明の他の特徴及び態様を以下においてより詳細に示す。
【0006】
当業者に向けられた、本発明のベストモードを含む本発明の完全且つ実施可能な開示を、添付の図面を参照しながら本明細書の残りでより詳しく示す。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
本明細書及び図面における参照符号の繰り返しの使用は、本発明の同一又は類似の特徴又は構成要素を表すことを意図している。
【0009】
本議論は代表的な態様のみの説明であり、本発明のより広い形態を限定することは意図しておらず、より広い形態は代表的な構成の中で具現化されることが当業者によって理解される。
【0010】
一般的に言えば、本発明は、タンタルを含む陽極体、陽極体の上に配されている誘電体、及び誘電体の上に配されており、繰り返しチオフェン単位を含む導電性ポリマーを含む固体電解質を含む、キャパシタ素子を含む固体電解キャパシタに関する。キャパシタ素子及びキャパシタ素子が形成される材料の特定の性質を選択的に制御することによって、高い程度の誘電強度を有するキャパシタを形成することができ、それによってキャパシタンスの安定性を改善することができることを本発明者らは発見した。「誘電強度」は一般に、キャパシタの「ブレークダウン電圧」（キャパシタが故障する電圧、ボルト、「Ｖ」）の、誘電体の厚さ（ナノメートル、「ｎｍ」）に対する比を指す。キャパシタは通常は、約０．６Ｖ／ｎｍ以上、幾つかの実施形態においては約０．６５Ｖ／ｎｍ以上、幾つかの実施形態においては約０．７Ｖ／ｎｍ以上、幾つかの実施形態においては約０．７５～約１Ｖ／ｎｍ、幾つかの実施形態においては約０．８～約０．９Ｖ／ｎｍの誘電強度を示す。本キャパシタは、例えば、リーク電流が１ｍＡに達するまで印加電圧を３ボルトずつ増加させることによって求めて約５５ボルト以上、幾つかの実施形態においては約６５ボルト以上、幾つかの実施形態においては約８５ボルト以上、幾つかの実施形態においては約９０ボルト以上、幾つかの実施形態においては約９５ボルト以上、幾つかの実施形態においては約１００ボルト～約３００ボルトのような、比較的高いブレークダウン電圧を示すことができる。その厚さは、陽極体の特定の場所に応じて一般に変動し得るが、誘電強度を求める目的のための「誘電体厚さ」は、一般に誘電体の最大厚さと考えられ、通常は約６０ｎｍ以上、幾つかの実施形態においては約６０～約５００ｎｍ、幾つかの実施形態においては約８０～約３５０ｎｍ、幾つかの実施形態においては約１００～約３００ｎｍである。
【0011】
得られるキャパシタは、広範囲の異なる条件下で安定な電気的特性（例えばキャパシタンス）を維持することができる。例えば、サージ電圧の繰り返しサイクルにかけられた後のキャパシタンス（充放電キャパシタンス）の、こうした試験前の最初のキャパシタンス値に対する比は、約０．７５～１、幾つかの実施形態においては約０．８～１、幾つかの実施形態においては０．８５～１、幾つかの実施形態においては約０．９～１、幾つかの実施形態においては０．９１～０．９９、幾つかの実施形態においては０．９２～０．９９であり得る。サージ電圧は、１，０００～１６，０００サイクル（例えば、１，０００、２，０００、３，０００、４，０００、５，０００、８，０００、１２，０００、又は１６，０００サイクル）印加することができる。例えば、３，０００サイクル後に、キャパシタは０．７５～１、幾つかの実施形態においては約０．９５～１、幾つかの実施形態においては約０．９６～１、幾つかの実施形態においては約０．９７～１の充放電キャパシタンスを示すことができる。
【0012】
加えて、キャパシタンスはまた、約８０℃以上、幾つかの実施形態においては約１００℃～約１５０℃、幾つかの実施形態においては約１０５℃～約１３０℃（例えば、１０５℃又は１２５℃）のような高温に、約１００時間以上、幾つかの実施形態においては約１５０時間～約３，０００時間（例えば３，０００時間）のような相当な時間暴露した後でも、安定したままであり得る。一実施形態においては、例えば、高温（例えば１０５℃）に３，０００時間暴露した後のキャパシタンスの、最初のキャパシタンス値（例えば２３℃）に対する比は、約０．７～１、幾つかの実施形態においては約０．８～１、幾つかの実施形態においては約０．９～１、幾つかの実施形態においては０．９１～０．９９である。実際のキャパシタンス値（乾燥）は、変動してよいが、通常は１２０Ｈｚの周波数で測定して約１ミリファラド／平方センチメートル（ｍＦ／ｃｍ２）以上、幾つかの実施形態においては約２ｍＦ／ｃｍ２以上、幾つかの実施形態においては約５～約５０ｍＦ／ｃｍ２、幾つかの実施形態においては約８～約２０ｍＦ／ｃｍ２である。
【0013】
上述のものに加えて、本キャパシタはまた、他の改良された電気的特性も示すことができる。例えば、約３０分～約２０時間、幾つかの実施形態においては約１時間～約１８時間、幾つかの実施形態においては約４時間～約１６時間の間、印加電圧（例えば１２０ボルト）にかけた後に、本キャパシタは、わずか１００マイクロアンペア（μＡ）以下、幾つかの実施形態においては約７０μＡ以下、幾つかの実施形態においては約１～約５０μＡの約のリーク電流（ＤＣＬ）を示すことができる。特に、本キャパシタは、上記のような乾燥条件下であってもそのような低いＤＣＬ値を示し得る。本キャパシタはまた、１００ｋＨｚの動作周波数及び２３℃の温度で測定して、約２００ミリオーム、幾つかの実施形態においては約１５０ミリオーム未満、幾つかの実施形態においては約０．０１～約１２５ミリオーム、幾つかの実施形態においては約０．１～約１００ミリオームのような比較的低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）も示し得る。本キャパシタはまた、約８０℃以上、幾つかの実施形態においては約１００℃～約１５０℃、幾つかの実施形態においては約１０５℃～約１３０℃（例えば、１０５℃又は１２５℃）の温度に、約１００時間以上、幾つかの実施形態においては約１５０時間～約３，０００時間（例えば３，０００時間）のような相当な時間暴露した後でも、このようなＥＳＲ値を示すこともできる。一実施形態においては、例えば、高温（例えば１０５℃）に３，０００時間暴露した後のキャパシタのＥＳＲの、キャパシタの最初のＥＳＲ値（例えば２３℃）に対する比は、約２．０以下、幾つかの実施形態においては約１．５以下、幾つかの実施形態においては１．０～約１．３である。
【0014】
また、キャパシタの誘電正接（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）を比較的低いレベルに維持することができるとも考えられる。誘電正接は、一般にキャパシタ内で生じる損失を指し、通常は理想的なキャパシタ性能のパーセントとして表される。例えば、本キャパシタの誘電正接は、通常は、１２０Ｈｚの周波数において求めて約２５０％以下、幾つかの実施形態においては約２００％以下、幾つかの実施形態においては約１％～約１８０％である。
【0015】
ここで、キャパシタの種々の実施形態をより詳細に説明する。
【0016】
Ｉ．キャパシタ素子
Ａ．陽極体
本キャパシタ素子は、陽極体の上に形成された誘電体を含む陽極を含む。陽極体は、シート、箔、メッシュ、ペレットなどの形態であり得る。その形態にかかわらず、陽極体は、通常はタンタルから形成される。一実施形態においては、例えば、陽極体は、タンタル粉末から形成されたペレットの形態であり得る。タンタル粉末は、タンタル塩（例えば、フルオロタンタル酸カリウム（Ｋ２ＴａＦ７）、フルオロタンタル酸ナトリウム（Ｎａ２ＴａＦ７）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ５）など）を還元剤と反応させる還元プロセスから形成することができる。還元剤は、液体、気体（例えば水素）、又は固体、例えば金属（例えばナトリウム）、金属合金、又は金属塩の形態で提供することができる。例えば一実施形態においては、タンタル塩（例えばＴａＣｌ５）を約９００℃～約２，０００℃、幾つかの実施形態においては約１，０００℃～約１，８００℃、幾つかの実施形態においては約１，１００℃～約１，６００℃の温度で加熱して蒸気を形成することができ、それを気体還元剤（例えば水素）の存在下で還元することができる。かかる還元反応の更なる詳細は、ＭａｅｓｈｉｍａらのＷＯ－２０１４／１９９４８０に記載されている。還元後、生成物を冷却、粉砕、及び洗浄して粉末を形成することができる。
Ａ．陽極体
本キャパシタ素子は、陽極体の上に形成された誘電体を含む陽極を含む。陽極体は、シート、箔、メッシュ、ペレットなどの形態であり得る。その形態にかかわらず、陽極体は、通常はタンタルから形成される。一実施形態においては、例えば、陽極体は、タンタル粉末から形成されたペレットの形態であり得る。タンタル粉末は、タンタル塩（例えば、フルオロタンタル酸カリウム（Ｋ２ＴａＦ７）、フルオロタンタル酸ナトリウム（Ｎａ２ＴａＦ７）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ５）など）を還元剤と反応させる還元プロセスから形成することができる。還元剤は、液体、気体（例えば水素）、又は固体、例えば金属（例えばナトリウム）、金属合金、又は金属塩の形態で提供することができる。例えば一実施形態においては、タンタル塩（例えばＴａＣｌ５）を約９００℃～約２，０００℃、幾つかの実施形態においては約１，０００℃～約１，８００℃、幾つかの実施形態においては約１，１００℃～約１，６００℃の温度で加熱して蒸気を形成することができ、それを気体還元剤（例えば水素）の存在下で還元することができる。かかる還元反応の更なる詳細は、ＭａｅｓｈｉｍａらのＷＯ－２０１４／１９９４８０に記載されている。還元後、生成物を冷却、粉砕、及び洗浄して粉末を形成することができる。
【0017】
使用する場合、粉末の比電荷は、通常は、所望の用途に応じて約２，０００～約６００，０００マイクロファラド・ボルト／グラム（μＦ・Ｖ／ｇ）で変動する。例えば幾つかの実施形態においては、約１００，０００～約６００，０００μＦ・Ｖ／ｇ、幾つかの実施形態においては約１２０，０００～約５００，０００μＦ・Ｖ／ｇ、幾つかの実施形態においては約１５０，０００～約４００，０００μＦ・Ｖ／ｇの比電荷を有する高電荷粉末を使用することができる。他の実施形態においては、約２，０００～約１００，０００μＦ・Ｖ／ｇ、幾つかの実施形態においては約５，０００～約８０，０００μＦ・Ｖ／ｇ、幾つかの実施形態においては約１０，０００～約７０，０００μＦ・Ｖ／ｇの比電荷を有する低電荷粉末を使用することができる。当該技術において公知なように、比電荷は、キャパシタンスに使用した陽極酸化電圧をかけ、次にこの積を陽極酸化電極体の重量で割ることによって求めることができる。粉末は、一次粒子を含む自由流動性の微細粉末であってよい。粉末の一次粒子は、一般的に、場合によっては粒子を７０秒間の超音波振動にかけた後に、例えばＢＥＣＫＭＡＮ ＣＯＵＬＴＥＲ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のレーザー粒径分布分析装置（例えばＬＳ－２３０）を使用して求めて、約５～約５００ナノメートル、幾つかの実施形態においては約１０～約４００ナノメートル、幾つかの実施形態においては約２０～約２５０ナノメートルのメジアン径（Ｄ５０）を有する。一次粒子は、通常は三次元の粒子形状（例えば球状又は角状）を有する。かかる粒子は、通常は比較的低い「アスペクト比」、すなわち粒子の平均直径又は幅を平均厚さで割った値（Ｄ／Ｔ）を有する。例えば、粒子のアスペクト比は、約４以下、幾つかの実施形態においては約３以下、幾つかの実施形態においては約１～約２であってよい。一次粒子に加えて、粉末は、一次粒子の凝集（又は凝塊化）によって形成される二次粒子のような他のタイプの粒子を含んでいてもよい。かかる二次粒子は、約１～約５００マイクロメートル、幾つかの実施形態においては約１０～約２５０マイクロメートルのメジアン径（Ｄ５０）を有していてよい。
【0018】
粒子の凝集は、粒子を加熱することによるか、及び／又はバインダーを使用することによって行うことができる。例えば、凝集は、約０℃～約４０℃、幾つかの態様においては約５℃～約３５℃、幾つかの態様においては約１５℃～約３０℃の温度で行うことができる。また好適なバインダーとしては、例えば、ポリ（ビニルブチラール）；ポリ（酢酸ビニル）；ポリ（ビニルアルコール）；ポリ（ビニルピロリドン）；セルロースポリマー、例えばカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、及びメチルヒドロキシエチルセルロース；アタクチックポリプロピレン、ポリエチレン；ポリエチレングリコール（例えば、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製のＣａｒｂｏｗａｘ）；ポリスチレン、ポリ（ブタジエン／スチレン）；ポリアミド、ポリイミド、及びポリアクリルアミド、高分子量ポリエーテル；エチレンオキシドとプロピレンオキシドのコポリマー；フルオロポリマー、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオリド、及びフルオロオレフィンコポリマー；アクリルポリマー、例えばナトリウムポリアクリレート、ポリ（低級アルキルアクリレート）、ポリ（低級アルキルメタクリレート）、及び低級アルキルアクリレートとメタクリレートのコポリマー；並びに脂肪酸及びワックス、例えばステアリン酸及び他の石鹸脂肪酸、植物性ワックス、マイクロワックス（精製パラフィン）などを挙げることができる。
【0019】
得られる粉末は、任意の従来の粉末プレス装置を使用して圧縮してペレットを形成することができる。例えば、ダイと１つ又は複数のパンチを含むシングルステーション式圧縮プレス機であるプレス成形機を使用することができる。或いは、ダイと単一の下方パンチのみを使用するアンビルタイプの圧縮プレス成形機を使用することができる。シングルステーション式圧縮プレス成形機は、シングルアクション、ダブルアクション、浮動ダイ、可動式プラテン、対向ラム、スクリュー、インパクト、ホットプレス、圧印加工、又はサイジングのような種々の能力を有するカムプレス、トグル／ナックルプレス、及び偏心／クランクプレスのような幾つかの基本的タイプで入手可能である。粉末は、ワイヤ、シートなどの形態であってよい陽極リードの周囲に圧縮することができる。リードは、陽極体から長手方向に伸長させることができ、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ハフニウム、チタンなど、並びにそれらの導電性酸化物及び／又は窒化物のような任意の導電性材料から形成することができる。陽極体へのリードの接続はまた、他の公知の技術を使用して、例えば、リードを陽極体に溶接するか、或いは形成中（例えば圧縮及び／又は焼結の前）に陽極体内部にそれを埋め込むことによって達成することもできる。
【0020】
バインダーは、プレス後にペレットを真空下で一定の温度（例えば約１５０℃～約５００℃）において数分間加熱することによって除去することができる。或いは、バインダーは、ペレットを、Ｂｉｓｈｏｐらの米国特許第６，１９７，２５２号に記載されているような水溶液と接触させることによって除去することもできる。その後、ペレットを焼結して多孔質の一体部材を形成する。ペレットは、通常は約７００℃～約１８００℃、幾つかの実施形態においては約８００℃～約１７００℃、幾つかの実施形態においては約９００℃～約１４００℃の温度で、約５分～約１００分、幾つかの実施形態においては約８分～約１５分焼結する。これは１以上の工程で行うことができる。所望の場合には、焼結は、酸素原子の陽極体への移動を制限する雰囲気中で行うことができる。例えば、焼結は、真空中、不活性ガス中、水素中などの還元又は不活性雰囲気中で行うことができる。還元雰囲気は、約１０Ｔｏｒｒ～約２０００Ｔｏｒｒ、幾つかの実施形態においては約１００Ｔｏｒｒ～約１０００Ｔｏｒｒ、幾つかの実施形態においては約１００Ｔｏｒｒ～約９３０Ｔｏｒｒの圧力であってよい。水素と他の気体（例えばアルゴン又は窒素）の混合物を使用することもできる。
【0021】
Ｂ．誘電体
また、陽極は誘電体で被覆されている。上記に示したように、誘電体は、誘電体層が陽極上及び／又は陽極内に形成されるように、陽極を陽極酸化することによって形成される。例えば、タンタル（Ｔａ）陽極を五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）に陽極酸化することができる。通常は、陽極酸化は、最初に電解質を陽極に適用することによって、例えば陽極を電解質中に浸漬することによって行われる。電解質は、一般に、溶液（例えば水性又は非水性）、分散液、溶融体のような液体の形態である。水（例えば脱イオン水）；エーテル（例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン）；グリコール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールなど）；アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、及びブタノール）；トリグリセリド；ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン）；エステル（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジエチレングリコールエーテルアセテート、及び酢酸メトキシプロピル）；アミド（例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルカプリル／カプリン脂肪酸アミド、及びＮ－アルキルピロリドン）；ニトリル（例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、及びベンゾニトリル）；スルホキシド又はスルホン（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）及びスルホラン）などのような溶媒が電解質において一般に使用される。１種類又は複数の溶媒は、電解質の約５０重量％～約９９．９重量％、幾つかの実施形態においては約７５重量％～約９９重量％、幾つかの実施形態においては約８０重量％～約９５重量％を構成し得る。必ずしも必須ではないが、水性溶媒（例えば水）の使用は、酸化物の形成を促進するためにしばしば望ましい。実際、水は、電解質において使用される１種類又は複数の溶媒の約１重量％以上、幾つかの実施形態においては１０重量％以上、幾つかの実施形態においては約５０重量％以上、幾つかの実施形態においては約７０重量％以上、幾つかの実施形態においては約９０％～約１００重量％を構成し得る。
また、陽極は誘電体で被覆されている。上記に示したように、誘電体は、誘電体層が陽極上及び／又は陽極内に形成されるように、陽極を陽極酸化することによって形成される。例えば、タンタル（Ｔａ）陽極を五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）に陽極酸化することができる。通常は、陽極酸化は、最初に電解質を陽極に適用することによって、例えば陽極を電解質中に浸漬することによって行われる。電解質は、一般に、溶液（例えば水性又は非水性）、分散液、溶融体のような液体の形態である。水（例えば脱イオン水）；エーテル（例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン）；グリコール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールなど）；アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、及びブタノール）；トリグリセリド；ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン）；エステル（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジエチレングリコールエーテルアセテート、及び酢酸メトキシプロピル）；アミド（例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルカプリル／カプリン脂肪酸アミド、及びＮ－アルキルピロリドン）；ニトリル（例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、及びベンゾニトリル）；スルホキシド又はスルホン（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）及びスルホラン）などのような溶媒が電解質において一般に使用される。１種類又は複数の溶媒は、電解質の約５０重量％～約９９．９重量％、幾つかの実施形態においては約７５重量％～約９９重量％、幾つかの実施形態においては約８０重量％～約９５重量％を構成し得る。必ずしも必須ではないが、水性溶媒（例えば水）の使用は、酸化物の形成を促進するためにしばしば望ましい。実際、水は、電解質において使用される１種類又は複数の溶媒の約１重量％以上、幾つかの実施形態においては１０重量％以上、幾つかの実施形態においては約５０重量％以上、幾つかの実施形態においては約７０重量％以上、幾つかの実施形態においては約９０％～約１００重量％を構成し得る。
【0022】
電解質は導電性であり、２５℃の温度で求めて１ミリシーメンス／センチメートル（ｍＳ／ｃｍ）以上、幾つかの実施形態においては３０ｍＳ／ｃｍ以上、幾つかの実施形態においては約４０ｍＳ／ｃｍ～約１００ｍＳ／ｃｍの導電率を有し得る。電解質の導電率を高めるために、溶媒中で解離してイオンを形成することができるイオン性化合物が一般に使用される。この目的のために好適なイオン性化合物としては、例えば、硝酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸、ボロン酸などのような酸；カルボン酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マロン酸、コハク酸、サリチル酸、スルホサリチル酸、アジピン酸、マレイン酸、リンゴ酸、オレイン酸、没食子酸、酒石酸、クエン酸、ギ酸、酢酸、グリコール酸、シュウ酸、プロピオン酸、フタル酸、イソフタル酸、グルタル酸、グルコン酸、乳酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、イタコン酸、トリフルオロ酢酸、バルビツール酸、桂皮酸、安息香酸、４－ヒドロキシ安息香酸、アミノ安息香酸などの有機酸；メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ドデシルスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸などのようなスルホン酸；ポリ（アクリル）又はポリ（メタクリル）酸及びそれらのコポリマー（例えば、マレイン－アクリル、スルホン－アクリル、及びスチレン－アクリルコポリマー）、カラギーン酸、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸などのようなポリマー酸などを挙げることができる。イオン性化合物の濃度は、所望の導電率を達成するように選択される。例えば、酸（例えばリン酸）は、電解質の約０．０１重量％～約５重量％、幾つかの実施形態においては約０．０５重量％～約０．８重量％、幾つかの実施形態においては約０．１重量％～約０．５重量％を構成し得る。所望であれば、複数のイオン性化合物のブレンドを電解質において使用することもできる。
【0023】
誘電体を形成するために、通常は電解質が陽極体と接触している間に電流を電解質に通す。化成電圧の値によって誘電体層の厚さが制御される。例えば、電源は、まず、必要な電圧に到達するまで定電流モードに設定することができる。その後、電源を定電位モードに切り替え、所望の誘電体厚さが陽極の表面全体上に確実に形成されるようにすることができる。勿論、パルス又はステップ定電位法などの他の公知の方法も使用することができる。陽極酸化を行う電圧は、通常は、約４～約２５０Ｖ、幾つかの実施形態においては約５～約２００Ｖ、幾つかの実施形態においては約１０～約１５０Ｖの範囲である。酸化中は、電解質は昇温温度、例えば約３０℃以上、幾つかの態様においては約４０℃～約２００℃、幾つかの態様においては約５０℃～約１００℃に維持することができる。陽極酸化はまた周囲温度以下で実施することもできる。得られる誘電体層は陽極の表面上及びその細孔内に形成することができる。
【0024】
必須ではないが、幾つかの実施形態においては、誘電体層は、陽極の外表面上に配される第１の部分と陽極の内表面上に配される第２の部分を有するという点において、陽極全体にわたって区別された厚さを有することができる。かかる実施形態においては、第１の部分は、その厚さが第２の部分の厚さよりも大きくなるように選択的に形成される。しかしながら、誘電体層の厚さは特定の領域内で均一である必要はないことを理解すべきである。外表面に隣接する誘電体層の幾つかの部分は、例えば、実際には内表面における層の幾つかの部分より薄い場合があり、その逆の場合もある。それでもなお、誘電体層は、外表面における層の少なくとも一部が内表面における少なくとも一部よりも大きな厚さを有するように形成することができる。これらの厚さにおける実際の差は特定の用途に応じて変化させることができるが、第２の部分の厚さに対する第１の部分の厚さの比は、通常は約１．２～約４０、幾つかの実施形態においては約１．５～約２５、幾つかの実施形態においては約２～約２０である。
【0025】
区別された厚さを有する誘電体層を形成するために、多段階法を使用することができる。このプロセスの各段階において、焼結した陽極を陽極酸化して誘電体層（例えば五酸化タンタル）を形成する。陽極酸化の第１段階中においては、通常は比較的小さい化成電圧、例えば、約１～約９０ボルト、幾つかの実施形態においては約２～約５０ボルト、幾つかの実施形態においては約５～約２０ボルトの範囲の化成電圧を使用して、内部領域に関して所望の誘電体厚さが達成されるのを確実にする。その後、焼結体を次にプロセスの第２段階で陽極酸化して、誘電体の厚さを所望レベルに増加させることができる。これは、一般的には、電解質中において、第１段階中において使用された電圧より高い電圧、例えば約５０～約３５０ボルト、幾つかの実施形態においては約６０～約３００ボルト、幾つかの実施形態においては約７０～約２００ボルトの範囲の化成電圧で陽極酸化することにより達成される。第１及び／又は第２段階中においては、電解質は、約１５℃～約９５℃、幾つかの実施形態においては約２０℃～約９０℃、幾つかの実施形態においては約２５℃～約８５℃の範囲内の温度に維持することができる。
【0026】
陽極酸化プロセスの第１及び第２段階中において使用される電解質は同じでも又は異なっていてもよい。しかしながら、通常は、誘電体成長プロセスの少なくとも１つの段階中において使用される電解質は、上記で説明したイオン性化合物を含む。１つの特定の実施形態においては、相当量の酸化物皮膜が陽極の内表面上に形成されないようにするために、第２段階において使用される電解質が第１段階において使用される電解質よりも低いイオン伝導度を有することが望ましい可能性がある。この点に関し、第１段階中に使用される電解質には、硝酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸、ボロン酸等のような酸であるイオン性化合物を含ませることができる。かかる電解質は、２５℃の温度で求めて、約０．１～約１００ｍＳ／ｃｍ、幾つかの実施形態においては約０．２～約２０ｍＳ／ｃｍ、幾つかの実施形態においては約１～約１０ｍＳ／ｃｍの導電率を有することができる。また、第２段階中に使用される電解質に弱酸の塩であるイオン性化合物を含ませて、ヒドロニウムイオン濃度が、細孔内での電荷通過の結果として細孔内で増大するようにすることができる。イオン輸送又はイオン拡散は、電荷のバランスを取るために必要に応じて、弱酸のアニオンが細孔中に移動するように起こる。その結果、主要導電種（ヒドロニウムイオン）の濃度は、ヒドロニウムイオン、酸アニオン、及び非解離酸の間の平衡が形成される際に減少して、導電不良種が形成される。導電種の濃度の低下は、電解質中での比較的高い電圧降下をもたらし、これにより内部の更なる陽極酸化が妨害され、一方で連続した高導電率の領域における高い化成電圧に対してはより厚い酸化物層が外側の上に蓄積する。好適な弱酸塩としては、例えば、ホウ酸、ボロン酸、酢酸、シュウ酸、乳酸、アジピン酸などのアンモニウム塩又はアルカリ金属塩（例えばナトリウム、カリウムなど）を挙げることができる。特に好適な塩としては、四ホウ酸ナトリウム及び五ホウ酸アンモニウムが挙げられる。かかる電解質は、通常は、２５℃の温度で求めて約０．１～約２０ｍＳ／ｃｍ、幾つかの実施形態においては約０．５～約１０ｍＳ／ｃｍ、幾つかの実施形態においては約１～約５ｍＳ／ｃｍの導電率を有する。
【0027】
所望の場合には、所望の誘電体厚さを達成するために、陽極酸化の各段階を１以上のサイクル繰り返すことができる。更に、陽極は、第１及び／又は第２段階の後に、電解質を除去するために他の溶媒（例えば水）ですすぐか又は洗浄することもできる。
【0028】
Ｃ．プレコート
所望の場合には、誘電体の上に配され、誘電体と固体電解質との間に配置されたプレコートを使用することができる。プレコートは、下記の一般式（Ｖ）：
所望の場合には、誘電体の上に配され、誘電体と固体電解質との間に配置されたプレコートを使用することができる。プレコートは、下記の一般式（Ｖ）：
【0029】
【化1】
【0030】
（式中、
Ｚは、ケイ素、チタンなどの有機金属原子であり；
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル（例えば、メチル、エチル、プロピルなど）又はヒドロキシアルキル（例えば、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピルなど）であり、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３の少なくとも１つはヒドロキシアルキルであり；
ｎは、０～８、幾つかの実施形態においては１～６、幾つかの実施形態においては２～４の整数（例えば３）であり；
Ｘは、グリシジル、グリシジルオキシ、メルカプト、アミノ、ビニルなどのような有機又は無機の官能基である）
を有する化合物のような有機金属化合物を含むことができる。
Ｚは、ケイ素、チタンなどの有機金属原子であり；
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル（例えば、メチル、エチル、プロピルなど）又はヒドロキシアルキル（例えば、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピルなど）であり、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３の少なくとも１つはヒドロキシアルキルであり；
ｎは、０～８、幾つかの実施形態においては１～６、幾つかの実施形態においては２～４の整数（例えば３）であり；
Ｘは、グリシジル、グリシジルオキシ、メルカプト、アミノ、ビニルなどのような有機又は無機の官能基である）
を有する化合物のような有機金属化合物を含むことができる。
【0031】
幾つかの実施形態においては、式（ＩＩ）におけるＲ１、Ｒ２、及びＲ３の少なくとも１つは、ヒドロキシアルキル（例えばＯＣＨ３）であり得る。例えば、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のそれぞれは、ヒドロキシアルキルであってよい。しかしながら、他の実施形態においては、Ｒ１はアルキル（例えばＣＨ３）、Ｒ２及びＲ３はヒドロキシアルキル（例えばＯＣＨ３）であってよい。
【0032】
幾つかの実施形態においては、Ｘはアミノ基であってよい。好適なアミノ官能性オルガノシラン化合物としては、例えば、下記の一般式（ＩＩ）：
【0033】
【化2】
【0034】
（式中、
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、上記に定義した通りであり；
Ｒ４及びＲ５は、独立して、水素、アルキル、独立してアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキルであるか、或いはＮ、Ｒ４、及びＲ５は、１つ又は複数の追加の原子と一緒に環構造（例えば、ヘテロアリール又はヘテロシクリル）を形成し；
Ｚは、アルキル（例えば、エチル又はプロピル）、アリール（例えばフェニル）などのような、窒素原子をケイ素原子に連結する有機基である）
を有するモノアミン官能性シランを挙げることができる。
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、上記に定義した通りであり；
Ｒ４及びＲ５は、独立して、水素、アルキル、独立してアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキルであるか、或いはＮ、Ｒ４、及びＲ５は、１つ又は複数の追加の原子と一緒に環構造（例えば、ヘテロアリール又はヘテロシクリル）を形成し；
Ｚは、アルキル（例えば、エチル又はプロピル）、アリール（例えばフェニル）などのような、窒素原子をケイ素原子に連結する有機基である）
を有するモノアミン官能性シランを挙げることができる。
【0035】
モノアミノ官能性オルガノシラン化合物の例としては、例えば、第一級アミン化合物（例えば、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、４－アミノブチルトリエトキシシラン、ｍ－アミノフェニルトリメトキシシラン、ｐ－アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリス（メトキシ－エトキシ）シラン、１１－アミノウンデシルトリエトキシシラン、２（４－ピリジルエチル）トリエトキシシラン、２－（トリメトキシシリルエチル）ピリジン、Ｎ－（３－トリメトキシシリルプロピル）ピロール、３－（ｍ－アミノフェノキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルシラントリオール、３－アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３－アミノプロピルジイソプロピルエトキシシラン、３－アミノプロピルジメチルエトキシシランなど）；第二級アミン化合物（例えば、Ｎ－ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－エチルアミノイソブチルトリメトキシシラン、ｎ－メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、３－（Ｎ－アリルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、Ｎ－シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－エチルアミノイソブチルメチルジエトキシシラン、（フェニルアミノエチル）メチル－ジエトキシシラン、Ｎ－フェニルアミノメチトリメトキシシラン（Ｎ－ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏｍｅｔｈｙｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、Ｎ－メチルアミノプロピルメチル－ジメトキシシランなど）；第三級アミン化合物（例えば、ビス（２－ヒドロキシエチル）３－アミノプロピルトリエトキシシラン、ジエチルアミノメチルトリエトキシシラン、（Ｎ、Ｎ－ジエチル－３－アミノプロピル）トリメトキシシランなど）；及びこれらの組合せを挙げることができる。更に、所望の場合には、追加の基を窒素原子に結合させて、化合物が第四級アミン官能性シラン化合物であるようにしてもよい。
【0036】
下記の一般式（ＩＩＩ）：
【0037】
【化3】
【0038】
（式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、上記に定義した通りであり；
Ｚ１は窒素原子をケイ素原子に連結する有機基であり、Ｚ２は、窒素原子同士を連結する、アルキル（例えば、エチル又はプロピル）、アリール（例えばフェニル）などのような有機基である）
を有するような、ジアミノ官能性シラン化合物も使用してよい。かかるジアミノ官能性シラン化合物の例としては、例えば、Ｎ－（２－アミノエチル）－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（６－アミノヘキシル）アミノメチル－トリエトキシシラン、Ｎ－（６－アミノヘキシル）アミノ－プロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－１１－アミノウンデシルトリメトキシシラン、（アミノエチルアミノメチル）－フェネチルトリメトキシシラン、Ｎ－３－［（アミノ（ポリプロピレンオキシ）］－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルシラントリオール、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノイソブチルメチルジメトキシシラン、（アミノエチルアミノ）－３－イソブチルジメチルメトキシシランなど、及びこれらの組合せを挙げることができる。（３－トリメトキシシリルプロピル）－ジエチレントリムアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉｍａｍｉｎｅ）のようなトリアミノ官能性化合物も使用することができる。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、上記に定義した通りであり；
Ｚ１は窒素原子をケイ素原子に連結する有機基であり、Ｚ２は、窒素原子同士を連結する、アルキル（例えば、エチル又はプロピル）、アリール（例えばフェニル）などのような有機基である）
を有するような、ジアミノ官能性シラン化合物も使用してよい。かかるジアミノ官能性シラン化合物の例としては、例えば、Ｎ－（２－アミノエチル）－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（６－アミノヘキシル）アミノメチル－トリエトキシシラン、Ｎ－（６－アミノヘキシル）アミノ－プロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－１１－アミノウンデシルトリメトキシシラン、（アミノエチルアミノメチル）－フェネチルトリメトキシシラン、Ｎ－３－［（アミノ（ポリプロピレンオキシ）］－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルシラントリオール、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノイソブチルメチルジメトキシシラン、（アミノエチルアミノ）－３－イソブチルジメチルメトキシシランなど、及びこれらの組合せを挙げることができる。（３－トリメトキシシリルプロピル）－ジエチレントリムアミン（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉｍａｍｉｎｅ）のようなトリアミノ官能性化合物も使用することができる。
【0039】
勿論、上記に示したように、他の官能基も使用することができる。例えば、幾つかの実施形態においては、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２，２－ジメトキシ－１－チア－２－シラシクロペンタン、１１－メルカプトウンデシルトリメトキシシラン、Ｓ－（オクタノイル）メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２－（２－ピリジルエチル）チオプロピル－トリメトキシシラン、２－（４－ピリデチル）チオプロピルトリメトキシシラン、３－チオシアントプロピルトリメトキシシラン、２－（３－トリメトキシシリルプロピルチオ）－チオフェン、メルカプトメチルメチルジエトキシシラン、３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、ビス［３－（トリエトキシシリル）プロピル］テトラスルフィド、ビス［３－（トリエトキシシリル）プロピル］ジスルフィド、ビス［ｍ－（２－トリエトキシシリルエチル）トリル］ポリスルフィド、ビス［３－（トリエトキシシリル）プロピル］チオウレアなど、及びこれらの組合せのような硫黄官能性シラン化合物を使用することができる。
【0040】
プレコートをキャパシタ体に施す特定の方法は、所望に応じて変化してよい。１つの特定の実施形態においては、化合物を有機溶媒に溶解させ、スクリーン印刷、浸漬、電着塗装、噴霧などによって部品に溶液として施す。有機溶媒は変化してよいが、通常はメタノール、エタノールなどのようなアルコールである。有機金属化合物は、溶液の約０．１重量％～約１０重量％、幾つかの実施形態においては約０．２重量％～約８重量％、幾つかの実施形態においては約０．５重量％～約５重量％を構成し得る。また、溶媒は、溶液の約９０重量％～約９９．９重量％、幾つかの実施形態においては約９２重量％～約９９．８重量％、幾つかの実施形態においては約９５重量％～約９９．５重量％を構成し得る。施したら、次に部品を乾燥させて溶媒をそこから除去し、有機金属化合物を含むプレコート層を形成することができる。
【0041】
Ｄ．固体電解質
固体電解質が誘電体及び任意のプレコートの上に配されており、これは一般にキャパシタのための陰極として機能する。通常は固体電解質の全厚さは約１～約５０μｍ、幾つかの実施形態においては約５～約２０μｍである。通常は、固体電解質は、ポリマーに共有結合しているアニオンによって少なくとも部分的に補償される主鎖上に配置される正電荷を有する、固有導電性ポリマーを含む。例えば、好適な固有導電性ポリマーの一例は、次式（Ｉ）：
固体電解質が誘電体及び任意のプレコートの上に配されており、これは一般にキャパシタのための陰極として機能する。通常は固体電解質の全厚さは約１～約５０μｍ、幾つかの実施形態においては約５～約２０μｍである。通常は、固体電解質は、ポリマーに共有結合しているアニオンによって少なくとも部分的に補償される主鎖上に配置される正電荷を有する、固有導電性ポリマーを含む。例えば、好適な固有導電性ポリマーの一例は、次式（Ｉ）：
【0042】
【化4】
【0043】
（式中、
Ｒは（ＣＨ２）ａ－Ｏ－（ＣＨ２）ｂ－Ｌ（式中、Ｌは結合又はＨＣ（［ＣＨ２］ｃＨ）である）であり；
ａは０～１０、幾つかの実施形態においては０～６、幾つかの実施形態においては１～４（例えば１）であり；
ｂは１～１８、幾つかの実施形態においては１～１０、幾つかの実施形態においては２～６（例えば、２、３、４、又は５）であり；
ｃは０～１０、幾つかの実施形態においては０～６、幾つかの実施形態においては１～４（例えば１）であり；
Ｍは、ＳＯ３、Ｃ（Ｏ）Ｏ、ＢＦ４、ＣＦ３ＳＯ３、ＳｂＦ６、Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２、Ｃ４Ｈ３Ｏ４、ＣｌＯ４などのようなアニオンであり；
Ｘは、水素、アルカリ金属（例えば、リチウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウム又はカリウム）、アンモニウムなどのようなカチオンである）
の繰り返しチオフェン単位を有することができる。
Ｒは（ＣＨ２）ａ－Ｏ－（ＣＨ２）ｂ－Ｌ（式中、Ｌは結合又はＨＣ（［ＣＨ２］ｃＨ）である）であり；
ａは０～１０、幾つかの実施形態においては０～６、幾つかの実施形態においては１～４（例えば１）であり；
ｂは１～１８、幾つかの実施形態においては１～１０、幾つかの実施形態においては２～６（例えば、２、３、４、又は５）であり；
ｃは０～１０、幾つかの実施形態においては０～６、幾つかの実施形態においては１～４（例えば１）であり；
Ｍは、ＳＯ３、Ｃ（Ｏ）Ｏ、ＢＦ４、ＣＦ３ＳＯ３、ＳｂＦ６、Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２、Ｃ４Ｈ３Ｏ４、ＣｌＯ４などのようなアニオンであり；
Ｘは、水素、アルカリ金属（例えば、リチウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウム又はカリウム）、アンモニウムなどのようなカチオンである）
の繰り返しチオフェン単位を有することができる。
【0044】
１つの特定の実施形態においては、式（Ｉ）におけるＭは、固有導電性ポリマーが次式（ＩＩ）：
【0045】
【化5】
【0046】
（式中、Ｒ及びＸは上記に定義した通りである）の繰り返し単位を含むような、スルホネートイオンである。式（Ｉ）又は（ＩＩ）において、ａは好ましくは１であり、ｂは好ましくは３又は４である。更に、Ｘは好ましくはナトリウム又はカリウムである。
【0047】
所望の場合には、ポリマーは他のタイプの繰り返し単位を含むコポリマーであってよい。かかる実施形態においては、式（Ｖ）の繰り返し単位は、通常はコポリマー中の繰り返し単位の全量の約５０モル％以上、幾つかの実施形態においては約７５モル％～約９９モル％、幾つかの実施形態においては約８５モル％～約９５モル％を構成する。勿論、ポリマーは、式（Ｉ）の繰り返し単位の１００モル％を含む程度までホモポリマーであってよい。
【0048】
別の実施形態においては、固有導電性ポリマーは、下記の一般式（ＩＩＩ）：
【0049】
【化6】
【0050】
（式中、
ａ及びｂは、上記に定義した通りであり；
Ｒ５は、場合によって置換されているＣ１～Ｃ６線状若しくは分岐のアルキル基（例えばメチル）又はハロゲン原子（例えばフッ素）であり；
Ｘは、水素原子、アルカリ金属（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、又はＫ）、ＮＨ（Ｒ１）３（式中、Ｒ１は、それぞれ独立して水素原子であるか、又は場合によって置換されているＣ１～Ｃ６アルキル基である）、又はＨＮＣ５Ｈ５である）
の繰り返しチオフェン単位を有する。
ａ及びｂは、上記に定義した通りであり；
Ｒ５は、場合によって置換されているＣ１～Ｃ６線状若しくは分岐のアルキル基（例えばメチル）又はハロゲン原子（例えばフッ素）であり；
Ｘは、水素原子、アルカリ金属（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、又はＫ）、ＮＨ（Ｒ１）３（式中、Ｒ１は、それぞれ独立して水素原子であるか、又は場合によって置換されているＣ１～Ｃ６アルキル基である）、又はＨＮＣ５Ｈ５である）
の繰り返しチオフェン単位を有する。
【0051】
このような繰り返しを形成するために使用されるチオフェン化合物の具体例は、米国特許第９，７１８，９０５号に記載されており、例えば、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－エチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－プロピル－１－プロパン－スルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－ブチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－ペンチル－１－プロパン－スルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－ヘキシル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－イソプロピル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－イソブチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－イソペンチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－フルオロ－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸カリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパン－スルホン酸アンモニウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸トリエチルアンモニウムなど、及びこれらの組合せを挙げることができる。上記例示されたチオフェンモノマーのそれぞれは、チエノ［３，４－ｂ］－１，４－ジオキシン－２－メタノール及び分岐スルトン化合物から、公知の方法（例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、４４３、２１７～２２６（１９９８））によって調製することができる。
【0052】
固有導電性ポリマーは、当業者によって理解される種々の技術によって形成することができる。１つの特定の実施形態においては、例えば、一般式（Ｉ）を有するチオフェン化合物は、酸化触媒の存在下で重合することができる。これらのモノマーの誘導体、例えば、上記化合物の二量体又は三量体も使用することができる。誘導体は同一又は異なるモノマー単位で構成することができ、純粋な形態において、並びに互いと及び／又はモノマーとの混合物において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使用することができる。この重合反応において使用される酸化触媒の量は、特に限定されることはないが、投入材料として使用されるチオフェン化合物のモル数に対して、１～５０モル倍、より好ましくは１～２０モル倍の範囲内であってよい。酸化触媒は、アンモニウム、ナトリウム、金、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）カチオンを含む無機酸又は有機酸の塩のような、遷移金属塩であり得る。特に好適な遷移金属塩としては、ハロゲン化物（例えば、ＦｅＣｌ３又はＨＡｕＣｌ４）；他の無機酸の塩（例えば、Ｆｅ（ＣｌＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８、又はＮａ３Ｍｏ１２ＰＯ４０）；並びに有機基を含む有機酸及び無機酸の塩が挙げられる。有機基を有する無機酸の塩の例としては、例えば、Ｃ１～Ｃ２０アルカノールの硫酸モノエステルの鉄（ＩＩＩ）塩（例えば、ラウリル硫酸の鉄（ＩＩＩ）塩）が挙げられる。更に、有機酸の塩の例としては、例えば、Ｃ１～Ｃ２０アルカンスルホン酸（例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、又はドデカンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；脂肪族ペルフルオロスルホン酸（例えば、トリフルオロメタンスルホン酸、ペルフルオロブタンスルホン酸、又はペルフルオロオクタンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；脂肪族Ｃ１～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；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）の鉄（ＩＩＩ）塩；場合によってＣ１～Ｃ２０アルキル基によって置換されている芳香族スルホン酸（例えば、ベンゼンスルホン酸、ｏ－トルエンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、又はドデシルベンゼンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；シクロアルカンスルホン酸（例えばカンファースルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；などが挙げられる。これら上述した塩の混合物も使用することができる。
【0053】
酸化重合は、一般的に、１種類又は複数の溶媒の存在下で行う。好適な溶媒としては、例えば、水、グリコール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、エトキシジグリコール、ジプロピレングリコールなど）；グリコールエーテル（例えば、メチルグリコールエーテル、エチルグリコールエーテル、イソプロピルグリコールエーテルなど）；アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソ－プロパノール、及びブタノール）；ケトン（例えばアセトン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン）；エステル（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジエチレングリコールエーテルアセテート、メトキシプロピルアセテート、炭酸エチレン、プロピレンカーボネートなど）；アミド（例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルカプリル／カプリン脂肪酸アミド及びＮ－アルキルピロリドン）；スルホキシド又はスルホン（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）及びスルホラン）；フェノール化合物（例えば、トルエン、キシレンなど）などを挙げることができる。水は、反応にとって特に好適な溶媒である。この重合反応において使用される溶媒の量は、特に限定されることはないが、しかしながら、材料として使用されるチオフェン化合物が溶媒中に溶解している限り、投入したチオフェン化合物の重量の好ましくは０．１～１００倍、より好ましくは０．１～５０倍である。反応が行われる温度は、通常は、約－２０℃～約１４０℃、幾つかの実施形態においては約２０℃～約１００℃で変動する。反応が完了したら、溶媒による洗浄、再沈殿、遠心沈降、限外濾過、透析又はイオン交換樹脂処理など、及びこれらの組合せによるような公知の精製技術を使用して任意の塩不純物を除去することができる。
【0054】
どのように形成されるかにかかわらず、ポリマーは、ポリマーに共有結合しているアニオンによって少なくとも部分的に補償される主鎖上に配置される正電荷を有する限りにおいて「固有」導電性であると考えられる。ポリマーは例えば、乾燥状態で、約１ジーメンス／センチメートル（Ｓ／ｃｍ）以上、幾つかの実施形態においては約１０Ｓ／ｃｍ以上、幾つかの実施形態においては約２５Ｓ／ｃｍ以上、幾つかの実施形態においては約４０Ｓ／ｃｍ以上、幾つかの実施形態においては約５０～約５００Ｓ／ｃｍの比較的高い比導電率を有し得る。その固有の導電性の結果として、固体電解質は、ポリスチレンスルホン酸のような従来のドーパントの添加を必要としない。実際、固体電解質はかかるドーパントを実質的に含まなくてよい。それにもかかわらず、本発明の特定の実施形態においてはドーパントを使用することができることを理解すべきである。しかしながら、利用する場合には、ドーパントは、通常は約５重量％以下、幾つかの実施形態においては約２重量％以下、幾つかの実施形態においては約１重量％以下の量で固形電解質中に存在する。
【0055】
ポリマーはまた、一般に水中に高溶解性であり、これによりそれをより容易且つ効果的に陽極に施すことが可能である。可溶性ポリマーはまた、高比電荷粉末によって形成される小孔により容易に含浸させることもでき、その結果、得られる固形電解質は「フィルム状」の構造を有し、陽極の少なくとも一部を実質的に均一に被覆する。これは、得られる酸化物の品質並びにその表面被覆を改善し、それによってキャパシタアセンブリの電気的特性を向上させる。
【0056】
ｉ．内層
固体電解質は一般に、１つ又は複数の「内側」導電性ポリマー層から形成される。この文脈における「内側」という用語は、同じ材料から形成され、直接か又は別の層（例えば、プレコート）を介して誘電体の上に重なる１つ又は複数の層を指す。例えば、１つ又は複数の内層は、通常は上記のような固有導電性ポリマーを含む。１つの特定の実施形態においては、１つ又は複数の内層は概して外因性導電性ポリマーを含まず、したがって主として固有導電性ポリマーから形成される。より詳しくは、固有導電性ポリマーは、１つ又は複数の内層の約５０重量％以上、幾つかの実施形態においては約７０重量％以上、幾つかの実施形態においては約９０重量％以上（例えば１００重量％）を構成し得る。１つ又は複数の内層を使用することができる。例えば、固体電解質は、通常は２～３０、幾つかの実施形態においては４～２０、幾つかの実施形態においては約５～１５の内層（例えば１０の層）を含む。
固体電解質は一般に、１つ又は複数の「内側」導電性ポリマー層から形成される。この文脈における「内側」という用語は、同じ材料から形成され、直接か又は別の層（例えば、プレコート）を介して誘電体の上に重なる１つ又は複数の層を指す。例えば、１つ又は複数の内層は、通常は上記のような固有導電性ポリマーを含む。１つの特定の実施形態においては、１つ又は複数の内層は概して外因性導電性ポリマーを含まず、したがって主として固有導電性ポリマーから形成される。より詳しくは、固有導電性ポリマーは、１つ又は複数の内層の約５０重量％以上、幾つかの実施形態においては約７０重量％以上、幾つかの実施形態においては約９０重量％以上（例えば１００重量％）を構成し得る。１つ又は複数の内層を使用することができる。例えば、固体電解質は、通常は２～３０、幾つかの実施形態においては４～２０、幾つかの実施形態においては約５～１５の内層（例えば１０の層）を含む。
【0057】
１つ又は複数の内層は、溶媒を含む溶液の形態で施すことができる。ポリアニリンの濃度は、所望の粘度、及び層を陽極に施す特定の様式に依存して変動し得る。しかしながら、通常は、ポリアニリンは、溶液の約０．１～約１０重量％、幾つかの実施形態においては約０．４～約５重量％、幾つかの実施形態においては約０．５～約４重量％を構成する。また、１種類又は複数の溶媒は、溶液の約９０重量％～約９９．９重量％、幾つかの実施形態においては約９５重量％～約９９．６重量％、幾つかの実施形態においては約９６重量％～約９９．５重量％を構成する。使用する場合、溶液は、浸漬、キャスティング（例えば、カーテン被覆、スピン被覆など）、印刷（例えば、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷など）などのような任意の公知の技術を使用して陽極に施すことができる。得られる導電性ポリマー層は、陽極に施した後に乾燥及び／又は洗浄することができる。
【0058】
ｉｉ．外層
固体電解質は「内層」のみを含んで、実質的に同じ材料、すなわち固有導電性ポリマーから形成されるようにすることができる。しかしながら、他の実施形態においては、固体電解質はまた、１つ又は複数の内層とは異なる材料から形成され、１つ又は複数の内層の上に配されている１以上の随意的な「外側」導電性ポリマー層を含み得る。例えば、１つ又は複数の外層は、外因性導電性ポリマーから形成することができる。１つの特定の実施形態においては、１つ又は複数の外層は、それらがそれぞれの外層の約５０重量％以上、幾つかの実施形態においては約７０重量％以上、幾つかの実施形態においては約９０重量％以上（例えば１００重量％）を構成するという点で、かかる外因性導電性ポリマーから主として形成される。１つ又は複数の外層を使用することができる。例えば、固形電解質は、２～３０、幾つかの実施形態においては４～２０、幾つかの実施形態においては約５～１５の外層を含み得る。
固体電解質は「内層」のみを含んで、実質的に同じ材料、すなわち固有導電性ポリマーから形成されるようにすることができる。しかしながら、他の実施形態においては、固体電解質はまた、１つ又は複数の内層とは異なる材料から形成され、１つ又は複数の内層の上に配されている１以上の随意的な「外側」導電性ポリマー層を含み得る。例えば、１つ又は複数の外層は、外因性導電性ポリマーから形成することができる。１つの特定の実施形態においては、１つ又は複数の外層は、それらがそれぞれの外層の約５０重量％以上、幾つかの実施形態においては約７０重量％以上、幾つかの実施形態においては約９０重量％以上（例えば１００重量％）を構成するという点で、かかる外因性導電性ポリマーから主として形成される。１つ又は複数の外層を使用することができる。例えば、固形電解質は、２～３０、幾つかの実施形態においては４～２０、幾つかの実施形態においては約５～１５の外層を含み得る。
【0059】
使用する場合、外因性導電性ポリマーは、例えば、次式（ＩＶ）：
【0060】
【化7】
【0061】
（式中、
Ｒ７は、線状若しくは分岐のＣ１～Ｃ１８アルキル基（例えば、メチル、エチル、ｎ－又はイソ－プロピル、ｎ－、イソ－、ｓｅｃ－又はｔｅｒｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、１－メチルブチル、２－メチルブチル、３－メチルブチル、１－エチルプロピル、１，１－ジメチルプロピル、１，２－ジメチルプロピル、２，２－ジメチルプロピル、ｎ－ヘキシル、ｎ－ヘプチル、ｎ－オクチル、２－エチルヘキシル、ｎ－ノニル、ｎ－デシル、ｎ－ウンデシル、ｎ－ドデシル、ｎ－トリデシル、ｎ－テトラデシル、ｎ－ヘキサデシル、ｎ－オクタデシルなど）；Ｃ５～Ｃ１２シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシルなど）；Ｃ６～Ｃ１４アリール基（例えば、フェニル、ナフチルなど）；Ｃ７～Ｃ１８アラルキル基（例えば、ベンジル、ｏ－、ｍ－、ｐ－トリル、２，３－、２，４－、２，５－、２－６－、３－４－、３，５－キシリル、メシチルなど）；Ｃ１～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、０～８、幾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である）の繰り返し単位を有することができる。１つの特定の実施形態においては、「ｑ」は０であり、ポリマーはポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）である。このようなポリマーを形成するのに好適なモノマーの１つの商業的に好適な例は３，４－エチレンジオキシチオフェンであり、これは、Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｍという名称でＨｅｒａｅｕｓから入手可能である。
Ｒ７は、線状若しくは分岐のＣ１～Ｃ１８アルキル基（例えば、メチル、エチル、ｎ－又はイソ－プロピル、ｎ－、イソ－、ｓｅｃ－又はｔｅｒｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、１－メチルブチル、２－メチルブチル、３－メチルブチル、１－エチルプロピル、１，１－ジメチルプロピル、１，２－ジメチルプロピル、２，２－ジメチルプロピル、ｎ－ヘキシル、ｎ－ヘプチル、ｎ－オクチル、２－エチルヘキシル、ｎ－ノニル、ｎ－デシル、ｎ－ウンデシル、ｎ－ドデシル、ｎ－トリデシル、ｎ－テトラデシル、ｎ－ヘキサデシル、ｎ－オクタデシルなど）；Ｃ５～Ｃ１２シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシルなど）；Ｃ６～Ｃ１４アリール基（例えば、フェニル、ナフチルなど）；Ｃ７～Ｃ１８アラルキル基（例えば、ベンジル、ｏ－、ｍ－、ｐ－トリル、２，３－、２，４－、２，５－、２－６－、３－４－、３，５－キシリル、メシチルなど）；Ｃ１～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、０～８、幾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である）の繰り返し単位を有することができる。１つの特定の実施形態においては、「ｑ」は０であり、ポリマーはポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）である。このようなポリマーを形成するのに好適なモノマーの１つの商業的に好適な例は３，４－エチレンジオキシチオフェンであり、これは、Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｍという名称でＨｅｒａｅｕｓから入手可能である。
【0062】
式（ＩＶ）のポリマーは、一般に、ポリマーに共有結合していない別の対イオンの存在を必要とする点で「外因性」導電性であるとみなされる。対イオンは、導電性ポリマーの電荷を中和するモノマー又はポリマーアニオンであってよい。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、ポリマレイン酸等）；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等）；などのアニオンであってよい。酸はまた、ビニルカルボン酸及びビニルスルホン酸と、アクリル酸エステル及びスチレンのような他の重合性モノマーとのコポリマーのようなコポリマーであってもよい。更に、好適なモノマーアニオンとしては、例えば、Ｃ１～Ｃ２０アルカンスルホン酸（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）；脂肪族Ｃ１～Ｃ２０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）；場合によってＣ１～Ｃ２０アルキル基によって置換されている芳香族スルホン酸（例えばベンゼンスルホン酸、ｏ－トルエンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、又はドデシルベンゼンスルホン酸）；シクロアルカンスルホン酸（例えばカンファースルホン酸、又はテトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ペルクロレート、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロアルセネート、又はヘキサクロロアンチモネート）；などのアニオンが挙げられる。特に好適な対アニオンは、ポリマーカルボン酸又はスルホン酸（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。かかるポリマーアニオンの分子量は、通常は、約１，０００～約２，０００，０００、幾つかの実施形態においては約２，０００～約５００，０００の範囲である。
【0063】
使用する場合、外因性導電性ポリマーは、予め重合された導電性粒子の分散液の形態で施すことが望ましい場合がある。このような粒子は、通常は約１～約１００ナノメートル、幾つかの実施形態においては約２～約８０ナノメートル、幾つかの実施形態においては約４～約５０ナノメートルの平均寸法（例えば直径）を有する。粒子の直径は、超遠心分離、レーザー回折などのような公知の技術を使用して求めることができる。粒子の形状も変化し得る。１つの特定の実施形態においては、例えば粒子は球形である。しかしながら、プレート、ロッド、ディスク、バー、チューブ、不規則形状等のような他の形状も本発明によって意図されることを理解すべきである。分散液中の粒子の濃度は、分散液の所望の粘度、及び分散液をキャパシタ素子に施す特定の方法に応じて変化し得る。しかしながら、通常は、粒子は、分散液の約０．１～約１０重量％、幾つかの実施形態においては約０．４～約５重量％、幾つかの実施形態においては約０．５～約４重量％を構成する。
【0064】
分散液にはまた１種類以上のバインダーを含ませて、ポリマー層の接着性を更に高め、また分散液中における粒子の安定性も増加させることもできる。バインダーは、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチレート、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸アミド、ポリメタクリル酸エステル、ポリメタクリル酸アミド、ポリアクリロニトリル、スチレン／アクリル酸エステル、酢酸ビニル／アクリル酸エステル及びエチレン／酢酸ビニルコポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、メラミンホルムアルデヒド樹脂、エポキシド樹脂、シリコーン樹脂又はセルロースのような有機的性質のものであってよい。また、バインダーの接着能力を増大させるために架橋剤を使用することもできる。かかる架橋剤としては、例えば、メラミン化合物、マスクドイソシアネート又は官能性シラン、例えば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、又は架橋性ポリマー、例えばポリウレタン、ポリアクリレート、又はポリオレフィンを挙げることができ、その後の架橋を含めることができる。
【0065】
また、層を陽極に施す能力を促進させるために、分散剤を使用することもできる。好適な分散剤としては、脂肪族アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｉ－プロパノール、及びブタノール）、脂肪族ケトン（例えば、アセトン及びメチルエチルケトン）、脂肪族カルボン酸エステル（例えば、酢酸エチル及び酢酸ブチル）、芳香族炭化水素（例えば、トルエン及びキシレン）、脂肪族炭化水素（例えば、ヘキサン、ヘプタン、及びシクロヘキサン）、塩素化炭化水素（例えば、ジクロロメタン及びジクロロエタン）、脂肪族ニトリル（例えばアセトニトリル）、脂肪族スルホキシド及びスルホン（例えば、ジメチルスルホキシド及びスルホラン）、脂肪族カルボン酸アミド（例えば、メチルアセトアミド、ジメチルアセトアミド及びジメチルホルムアミド）、脂肪族及び芳香脂肪族エーテル（例えば、ジエチルエーテル及びアニソール）、水、及び任意の上記の溶媒の混合物のような溶媒が挙げられる。特に好適な分散剤は水である。
【0066】
上述したものに加えて、更に他の成分を分散液中で使用することもできる。例えば、約１０ナノメートル～約１００マイクロメートル、幾つかの実施形態においては約５０ナノメートル～約５０マイクロメートル、幾つかの実施形態においては約１００ナノメートル～約３０マイクロメートルの寸法を有する通常のフィラーを使用することができる。かかるフィラーの例としては、炭酸カルシウム、シリケート、シリカ、硫酸カルシウム又はバリウム、水酸化アルミニウム、ガラス繊維又はガラス球、木粉、セルロース粉末、カーボンブラック、導電性ポリマーなどが挙げられる。フィラーは、粉末形態で分散液中に導入することができるが、繊維のような他の形態で存在させることもできる。
【0067】
イオン性又は非イオン性界面活性剤のような表面活性物質を分散液中で使用することもできる。更に、有機官能性シラン又はそれらの加水分解物、例えば、３－グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン又はオクチルトリエトキシシランのような接着剤を使用することができる。分散液にはまた、エーテル基含有化合物（例えばテトラヒドロフラン）、ラクトン基含有化合物（例えば、γ－ブチロラクトン又はγ－バレロラクトン）、アミド又はラクタム基含有化合物（例えば、カプロラクタム、Ｎ－メチルカプロラクタム、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチルホルムアミド、Ｎ－メチルホルムアニリド、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ－オクチルピロリドン、又はピロリドン）、スルホン及びスルホキシド（例えば、スルホラン（テトラメチレンスルホン）又はジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））、糖又は糖誘導体（例えば、サッカロース、グルコース、フルクトース、又はラクトース）、糖アルコール（例えば、ソルビトール又はマンニトール）、フラン誘導体（例えば、２－フランカルボン酸又は３－フランカルボン酸）、アルコール（例えば、エチレングリコール、グリセロール、ジ－又はトリエチレングリコール）のような、導電率を増加させる添加剤を含ませることもできる。
【0068】
分散液は、スピン被覆、含浸、流し込み、滴下適用、注入、噴霧、ドクターブレード塗布、ブラシ塗布、印刷（例えば、インクジェット、スクリーン、又はパッド印刷）、又は浸漬などによる種々の公知の技術を使用して施すことができる。分散液の粘度は、通常は、約０．１～約１００，０００ｍＰａ・秒（１００秒－１の剪断速度で測定）、幾つかの実施形態においては約１～約１０，０００ｍＰａ・秒、幾つかの実施形態においては約１０～約１，５００ｍＰａ・秒、幾つかの実施形態においては約１００～約１０００ｍＰａ・秒である。
【0069】
所望であれば、ヒドロキシル官能性非イオンポリマーを、固体電解質の１つ又は複数の外層において使用することもできる。「ヒドロキシ官能性」という用語は、一般的に、化合物が少なくとも１つのヒドロキシル官能基を含むか、又は溶媒の存在下でかかる官能基を有することができることを意味する。理論によって限定することは意図しないが、一定の分子量を有するヒドロキシ官能性ポリマーを使用することによって、高電圧での化学分解の可能性を最小にすることができると考えられる。例えば、ヒドロキシ官能性ポリマーの分子量は、約１００～１０，０００グラム／モル、幾つかの実施形態においては約２００～２，０００グラム／モル、幾つかの実施形態においては約３００～約１，２００グラム／モル、幾つかの実施形態においては約４００～約８００グラム／モルであってよい。
【0070】
一般的に、任意の種々のヒドロキシ官能性非イオン性ポリマーをこの目的のために使用することができる。例えば一態様においては、ヒドロキシ官能性ポリマーはポリアルキレンエーテルである。ポリアルキレンエーテルとしては、ポリアルキレングリコール（例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエピクロロヒドリン等）、ポリオキセタン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトンなどを挙げることができる。ポリアルキレンエーテルは、通常は、末端ヒドロキシ基を有する主として線状の非イ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、及びポリテトラメチレングリコール（ポリテトラヒドロフラン）が特に好適であり、これらはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、又はテトラヒドロフランの水への重付加によって製造される。ポリアルキレンエーテルは、ジオール又はポリオールから重縮合反応によって製造することができる。ジオール成分は、特に、５～３６個の炭素原子を含む飽和又は不飽和で、分岐又は非分岐の脂肪族ジヒドロキシ化合物、又は芳香族ジヒドロキシ化合物、例えばペンタン－１，５－ジオール、ヘキサン－１，６－ジオール、ネオペンチルグリコール、ビス－（ヒドロキシメチル）－シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、二量体ジオール、水素化二量体ジオール、又は更には上記のジオールの混合物から選択することができる。更に、例えば、グリセロール、ジ－及びポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、又はソルビトールなどの多価アルコールも重合反応において使用することができる。
【0071】
上述のものに加えて、他のヒドロキシ官能性非イオン性ポリマーも本発明において使用することができる。かかるポリマーの幾つかの例としては、例えば、エトキシル化アルキルフェノール；エトキシル化又はプロポキシル化Ｃ６～Ｃ２４脂肪族アルコール；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（例えば、オクタエチレングリコールモノドデシルエーテル及びペンタエチレングリコールモノドデシルエーテル）；一般式：ＣＨ３－（ＣＨ２）１０－１６－（Ｏ－Ｃ３Ｈ６）１－２５－ＯＨを有するポリオキシプロピレングリコールアルキルエーテル；次の一般式：Ｃ８Ｈ１７－（Ｃ６Ｈ４）－（Ｏ－Ｃ２Ｈ４）１－２５－ＯＨを有するポリオキシエチレングリコールオクチルフェノールエーテル（例えばＴｒｉｔｏｎ（商標）Ｘ－１００）；次の一般式：Ｃ９Ｈ１９－（Ｃ６Ｈ４）－（Ｏ－Ｃ２Ｈ４）１－２５－ＯＨを有するポリオキシエチレングリコールアルキルフェノールエーテル（例えばノノキシノール－９）；Ｃ８－Ｃ２４脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエステル、例えばポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル（例えば、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエート、ＰＥＧ－２０メチルグルコースジステアレート、ＰＥＧ－２０メチルグルコースセスキステアレート、ＰＥＧ－８０ヒマシ油、及びＰＥＧ－２０ヒマシ油、ＰＥＧ－３ヒマシ油、ＰＥＧ－６００ジオレエート、及びＰＥＧ－４００ジオレエート）、及びポリオキシエチレングリセロールアルキルエステル（例えば、ポリオキシエチレン－２３グリセロールラウレート、及びポリオキシエチレン－２０グリセロールステアレート）；Ｃ８～Ｃ２４脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエーテル（例えば、ポリオキシエチレン－１０セチルエーテル、ポリオキシエチレン－１０ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン－２０セチルエーテル、ポリオキシエチレン－１０オレイルエーテル、ポリオキシエチレン－２０オレイルエーテル、ポリオキシエチレン－２０イソヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレン－１５トリデシルエーテル、及びポリオキシエチレン－６トリデシルエーテル）；ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロックコポリマー（例えばＰｏｌｏｘａｍｅｒｓ）；など、並びにこれらの混合物が挙げられる。
【0072】
ヒドロキシ官能性非イオン性ポリマーは、種々の異なる方法で外層中に導入することができる。例えば幾つかの実施形態においては、非イオン性ポリマーを単に外因性導電性ポリマーの分散液中に導入することができる。かかる実施形態においては、層中における非イオン性ポリマーの濃度は、約１重量％～約５０重量％、幾つかの態様においては約５重量％～約４０重量％、幾つかの態様においては約１０重量％～約３０重量％であってよい。しかしながら、他の実施形態においては非イオン性ポリマーは、１つ又は複数の当初の外層が形成された後に施すことができる。かかる実施形態においては、非イオン性ポリマーを施すために使用する技術は変化し得る。例えば、非イオン性ポリマーは、含浸、浸漬、流し込み、ドリッピング、注入、噴霧、展開、塗装、又は印刷、例えばインクジェット若しくはスクリーン印刷のような種々の方法を使用して、液体溶液の形態で施すことができる。水、アルコール、又はこれらの混合物のような当業者に公知の溶媒を溶液中で使用することができる。かかる溶液中における非イオン性ポリマーの濃度は、通常は、溶液の約５重量％～約９５重量％、幾つかの態様においては約１０重量％～約７０重量％、幾つかの態様においては約１５重量％～約５０重量％の範囲である。所望の場合には、かかる溶液は導電性ポリマーを概して含んでいなくてよい。例えば、導電性ポリマーは、溶液の約２重量％以下、幾つかの態様においては約１重量％以下、幾つかの態様においては約０．５重量％以下を構成し得る。
【0073】
Ｅ 外部ポリマー被覆
所望の場合には、固体電解質の上に配されている陽極に外部ポリマー被覆を施すこともできる。使用する場合、外部ポリマー被覆は、一般に、上記に記載のような導電性ポリマー粒子から形成される（例えば外因性導電性ポリマーから形成される）１以上の層を含む。外部被覆は、キャパシタ体のエッジ領域中に更に浸透して、誘電体に対する接着を増加させて、より機械的に堅牢な部品を与えることができ、これにより等価直列抵抗及びリーク電流を減少させることができる。一般に、陽極体の内部に含浸させるのではなく、エッジの被覆度を向上させることを意図しているので、外部被覆において使用される粒子は、通常は固体電解質において使用される随意的な粒子において（例えば１つ又は複数の外層において）使用されるものよりも大きな寸法を有する。例えば、固体電解質において使用される粒子の平均寸法に対する、外部ポリマー被覆において使用される粒子の平均寸法の比は、通常は約１．５～約３０、幾つかの実施形態においては約２～約２０、幾つかの実施形態においては約５～約１５である。例えば、外部被覆において使用される粒子は、約５０～約８００ナノメートル、幾つかの実施形態においては約８０～約６００ナノメートル、幾つかの実施形態においては約１００～約５００ナノメートルの平均寸法を有していてよい。
所望の場合には、固体電解質の上に配されている陽極に外部ポリマー被覆を施すこともできる。使用する場合、外部ポリマー被覆は、一般に、上記に記載のような導電性ポリマー粒子から形成される（例えば外因性導電性ポリマーから形成される）１以上の層を含む。外部被覆は、キャパシタ体のエッジ領域中に更に浸透して、誘電体に対する接着を増加させて、より機械的に堅牢な部品を与えることができ、これにより等価直列抵抗及びリーク電流を減少させることができる。一般に、陽極体の内部に含浸させるのではなく、エッジの被覆度を向上させることを意図しているので、外部被覆において使用される粒子は、通常は固体電解質において使用される随意的な粒子において（例えば１つ又は複数の外層において）使用されるものよりも大きな寸法を有する。例えば、固体電解質において使用される粒子の平均寸法に対する、外部ポリマー被覆において使用される粒子の平均寸法の比は、通常は約１．５～約３０、幾つかの実施形態においては約２～約２０、幾つかの実施形態においては約５～約１５である。例えば、外部被覆において使用される粒子は、約５０～約８００ナノメートル、幾つかの実施形態においては約８０～約６００ナノメートル、幾つかの実施形態においては約１００～約５００ナノメートルの平均寸法を有していてよい。
【0074】
場合により外部ポリマー被覆において架橋剤を使用して、固体電解質に対する接着度を更に増大させることができる。通常は、架橋剤は、外部被覆において使用される分散液を施す前に施す。好適な架橋剤は、例えば、Ｍｅｒｋｅｒらの米国特許公開第２００７／００６４３７６号に記載されており、例えば、アミン（例えば、ジアミン、トリアミン、オリゴマーアミン、ポリアミンなど）；多価金属カチオン、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｃｅ、又はＺｎの塩又は化合物、ホスホニウム化合物、スルホニウム化合物などが挙げられる。特に好適な例としては、例えば、１，４－ジアミノシクロヘキサン、１，４－ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、エチレンジアミン、１，６－ヘキサンジアミン、１，７－ヘプタンジアミン、１，８－オクタンジアミン、１，９－ノナンジアミン、１，１０－デカンジアミン、１，１２－ドデカンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－１，４－ブタンジアミンなど、並びにこれらの混合物が挙げられる。
【0075】
架橋剤は、通常は、そのｐＨが２５℃において求めて１～１０、幾つかの態様においては２～７、幾つかの態様においては３～６である溶液又は分散液から施される。酸性化合物を使用して所望のｐＨレベルの達成を助けることができる。架橋剤のための溶媒又は分散剤の例としては、水、又は有機溶媒、例えばアルコール、ケトン、カルボン酸エステルなどが挙げられる。架橋剤は、スピン被覆、含浸、流延、滴下適用、噴霧適用、蒸着、スパッタリング、昇華、ナイフ被覆、塗装又は印刷、例えばインクジェット、スクリーン、又はパッド印刷のような任意の公知のプロセスによってキャパシタ体に施すことができる。施したら、ポリマー分散液を施す前に架橋剤を乾燥することができる。次に、所望の厚さが達成されるまでこのプロセスを繰り返すことができる。例えば、架橋剤及び分散液の層を含む外部ポリマー被覆全体の全厚さは、約１～約５０μｍ、幾つかの態様においては約２～約４０μｍ、幾つかの態様においては約５～約２０μｍの範囲であってよい。
【0076】
Ｆ．陰極被覆
所望の場合には、キャパシタ素子は、固体電解質及び外部ポリマー被覆の上に配される陰極被覆を使用することもできる。陰極被覆には、ポリマーマトリクス内に分散されている多数の導電性金属粒子を含む金属粒子層を含ませることができる。粒子は、通常は層の約５０重量％～約９９重量％、幾つかの実施形態においては約６０重量％～約９８重量％、幾つかの実施形態においては約７０重量％～約９５重量％を構成し、一方でポリマーマトリクスは、通常は層の約１重量％～約５０重量％、幾つかの実施形態においては約２重量％～約４０重量％、幾つかの実施形態においては約５重量％～約３０重量％を構成する。
所望の場合には、キャパシタ素子は、固体電解質及び外部ポリマー被覆の上に配される陰極被覆を使用することもできる。陰極被覆には、ポリマーマトリクス内に分散されている多数の導電性金属粒子を含む金属粒子層を含ませることができる。粒子は、通常は層の約５０重量％～約９９重量％、幾つかの実施形態においては約６０重量％～約９８重量％、幾つかの実施形態においては約７０重量％～約９５重量％を構成し、一方でポリマーマトリクスは、通常は層の約１重量％～約５０重量％、幾つかの実施形態においては約２重量％～約４０重量％、幾つかの実施形態においては約５重量％～約３０重量％を構成する。
【0077】
導電性金属粒子は、銅、ニッケル、銀、ニッケル、亜鉛、スズ、鉛、銅、アルミニウム、モリブデン、チタン、鉄、ジルコニウム、マグネシウムなどのような種々の異なる金属、並びにこれらの合金から形成することができる。銀がかかる層において使用するのに特に好適な導電性金属である。金属粒子は、しばしば、約０．０１～約５０マイクロメートル、幾つかの実施形態においては約０．１～約４０マイクロメートル、幾つかの実施形態においては約１～約３０マイクロメートルの平均径のような比較的小さい寸法を有する。通常は１つのみの金属粒子層を使用するが、所望の場合には複数の層を使用することができることを理解すべきである。かかる１つ又は複数の層の合計厚さは、約１μｍ～約５００μｍ、幾つかの実施形態においては約５μｍ～約２００μｍ、幾つかの実施形態においては約１０μｍ～約１００μｍの範囲内である。
【0078】
ポリマーマトリクスは、通常は本質的に熱可塑性又は熱硬化性であってよいポリマーを含む。しかしながら、通常は、ポリマーは、銀イオンのエレクトロマイグレーションに対するバリヤとして作用することができ、また陰極被覆における水吸着の程度を最小にするように比較的少量の極性基を含むように選択される。この点に関し、本発明者らは、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマールなどのようなビニルアセタールポリマーがこの目的のために特に好適であることを見出した。例えば、ポリビニルブチラールは、ポリビニルアルコールをアルデヒド（例えばブチルアルデヒド）と反応させることによって形成することができる。この反応は通常は完全ではないので、ポリビニルブチラールは一般的に残留ヒドロキシル含量を有する。しかしながら、この含量を最小にすることによって、ポリマーはより低い程度の強極性基を有することができる（これを有していないと高い程度の湿分吸着が引き起こされ、且つ銀イオンの移動が引き起こされる）。例えば、ポリビニルアセタール中の残留ヒドロキシル含量は、約３５モル％以下、幾つかの実施形態においては約３０モル％以下、幾つかの実施形態においては約１０モル％～約２５モル％にすることができる。かかるポリマーの１つの商業的に入手できる例は、Ｓｅｋｉｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から「ＢＨ－Ｓ」（ポリビニルブチラール）の名称で入手できる。
【0079】
陰極被覆を形成するためには、通常は、導電性ペーストをキャパシタに、固体電解質の上に重ねて施す。一般にペースト中で１種類以上の有機溶媒を使用する。一般に、グリコール（例えば、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、エトキシジグリコール、及びジプロピレングリコール）；グリコールエーテル（例えば、メチルグリコールエーテル、エチルグリコールエーテル、及びイソプロピルグリコールエーテル）；エーテル（例えば、ジエチルエーテル及びテトラヒドロフラン）；アルコール（例えば、ベンジルアルコール、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソ－プロパノール、及びブタノール）；トリグリセリド；ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン）；エステル（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジエチレングリコールエーテルアセテート、及びメトキシプロピルアセテート）；アミド（例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルカプリル／カプリン脂肪酸アミド及びＮ－アルキルピロリドン）；ニトリル（例えば、アセトニトリル、プロピオンニトリル、ブチロニトリル、及びベンゾニトリル）；スルホキシド又はスルホン（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）及びスルホラン）；など、並びにこれらの混合物のような種々の異なる有機溶媒を使用することができる。１種類又は複数の有機溶媒は、通常は、ペーストの約１０重量％～約７０重量％、幾つかの実施形態においては約２０重量％～約６５重量％、幾つかの実施形態においては約３０重量％～約６０重量％を構成する。通常は、金属粒子は、ペーストの約１０重量％～約６０重量％、幾つかの実施形態においては約２０重量％～約４５重量％、幾つかの実施形態においては約２５重量％～約４０重量％を構成し、樹脂状マトリクスは、ペーストの約０．１重量％～約２０重量％、幾つかの実施形態においては約０．２重量％～約１０重量％、幾つかの実施形態においては約０．５重量％～約８重量％を構成する。
【0080】
ペーストは比較的低い粘度を有していてよく、これによりそれを容易に取り扱ってキャパシタ素子に施すことが可能になる。粘度は、例えば、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＤＶ－１粘度計（コーンプレート）などを使用して１０ｒｐｍの速度及び２５℃の温度で運転して測定して、約５０～約３，０００センチポアズ、幾つかの実施形態においては１００～約２，０００センチポアズ、幾つかの実施形態においては約２００～約１，０００センチポアズの範囲であってよい。所望の場合には、ペースト中で増粘剤又は他の粘度調整剤を使用して粘度を増加又は減少させることができる。更に、施すペーストの厚さは比較的薄くてもよく、これでもなお所望の特性を達成することができる。例えば、ペーストの厚さは、約０．０１～約５０マイクロメートル、幾つかの実施形態においては約０．５～約３０マイクロメートル、幾つかの実施形態においては約１～約２５マイクロメートルであってよい。施したら、金属ペーストを場合によっては乾燥して、有機溶媒のような幾つかの成分を除去することができる。例えば、乾燥は、約２０℃～約１５０℃、幾つかの実施形態においては約５０℃～約１４０℃、幾つかの実施形態においては約８０℃～約１３０℃の温度で行うことができる。
【0081】
Ｇ．他の構成要素：
所望の場合には、当該技術において公知の他の層をキャパシタに含ませることもできる。例えば、幾つかの実施形態においては、炭素層（例えばグラファイト）を固体電解質と銀層との間に配置して、これによって銀層と固体電解質との接触を更に制限することを助けることができる。更に、誘電体の上に配され、有機金属化合物を含むプレコート層を使用することもできる。
所望の場合には、当該技術において公知の他の層をキャパシタに含ませることもできる。例えば、幾つかの実施形態においては、炭素層（例えばグラファイト）を固体電解質と銀層との間に配置して、これによって銀層と固体電解質との接触を更に制限することを助けることができる。更に、誘電体の上に配され、有機金属化合物を含むプレコート層を使用することもできる。
【0082】
ＩＩ．終端（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）：
形成されたら、特に表面実装用途において使用する場合にはキャパシタ素子に終端を与えることができる。例えば、それにキャパシタ素子の陽極リードが電気的に接続される陽極終端、及びそれにキャパシタ素子の陰極が電気的に接続される陰極終端をキャパシタに含ませることができる。導電性金属（例えば、銅、ニッケル、銀、ニッケル、亜鉛、スズ、パラジウム、鉛、銅、アルミニウム、モリブデン、チタン、鉄、ジルコニウム、マグネシウム、及びこれらの合金）のような任意の導電性材料を使用して終端を形成することができる。特に好適な導電性金属としては、例えば、銅、銅合金（例えば、銅－ジルコニウム、銅－マグネシウム、銅－亜鉛、又は銅－鉄）、ニッケル、及びニッケル合金（例えばニッケル－鉄）が挙げられる。終端の厚さは、一般的にキャパシタの厚さを最小にするように選択される。例えば、終端の厚さは、約０．０５～約１ミリメートル、幾つかの態様においては約０．０５～約０．５ミリメートル、及び約０．０７～約０．２ミリメートルの範囲であってよい。１つの代表的な導電性材料は、Ｗｉｅｌａｎｄ（ドイツ）から入手できる銅－鉄合金の金属プレートである。所望の場合には、終端の表面は、当該技術において公知なように、最終部品を回路基板へ実装することができるのを確実にするために、ニッケル、銀、金、スズなどで電気めっきすることができる。１つの特定の態様においては、終端の両方の表面をそれぞれニッケル及び銀フラッシュでめっきし、一方で、実装面もスズはんだ層でめっきする。
形成されたら、特に表面実装用途において使用する場合にはキャパシタ素子に終端を与えることができる。例えば、それにキャパシタ素子の陽極リードが電気的に接続される陽極終端、及びそれにキャパシタ素子の陰極が電気的に接続される陰極終端をキャパシタに含ませることができる。導電性金属（例えば、銅、ニッケル、銀、ニッケル、亜鉛、スズ、パラジウム、鉛、銅、アルミニウム、モリブデン、チタン、鉄、ジルコニウム、マグネシウム、及びこれらの合金）のような任意の導電性材料を使用して終端を形成することができる。特に好適な導電性金属としては、例えば、銅、銅合金（例えば、銅－ジルコニウム、銅－マグネシウム、銅－亜鉛、又は銅－鉄）、ニッケル、及びニッケル合金（例えばニッケル－鉄）が挙げられる。終端の厚さは、一般的にキャパシタの厚さを最小にするように選択される。例えば、終端の厚さは、約０．０５～約１ミリメートル、幾つかの態様においては約０．０５～約０．５ミリメートル、及び約０．０７～約０．２ミリメートルの範囲であってよい。１つの代表的な導電性材料は、Ｗｉｅｌａｎｄ（ドイツ）から入手できる銅－鉄合金の金属プレートである。所望の場合には、終端の表面は、当該技術において公知なように、最終部品を回路基板へ実装することができるのを確実にするために、ニッケル、銀、金、スズなどで電気めっきすることができる。１つの特定の態様においては、終端の両方の表面をそれぞれニッケル及び銀フラッシュでめっきし、一方で、実装面もスズはんだ層でめっきする。
【0083】
終端は、当該技術において公知の任意の技術を使用してキャパシタ素子に接続することができる。例えば一実施形態においては、陰極終端と陽極終端を画定するリードフレームを与えることができる。電解キャパシタ素子をリードフレームに取り付けるためには、まず導電性接着剤を陰極終端の表面に施すことができる。導電性接着剤には、例えば、樹脂組成物に含まれる導電性金属粒子を含ませることができる。金属粒子は、銀、銅、金、白金、ニッケル、亜鉛、ビスマスなどであってよい。樹脂組成物には、熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）、硬化剤（例えば酸無水物）、及びカップリング剤（例えばシランカップリング剤）を含ませることができる。好適な導電性接着剤は、Ｏｓａｋｏらの米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号に記載されている。任意の種々の技術を使用して、導電性接着剤を陰極終端に施すことができる。例えば、それらの実用上及びコスト節約上の利益のために印刷技術を使用することができる。陽極リードも、機械的溶接、レーザー溶接、導電性接着剤などのような当該技術において公知の任意の技術を使用して陽極終端に電気的に接続することができる。陽極リードを陽極終端に電気的に接続したら、次に導電性接着剤を硬化させ、電解キャパシタ素子が陰極終端へ適切に接着することを確実にすることができる。
【0084】
ＩＩＩ．ハウジング
キャパシタ素子は種々の方法でハウジング内に組み込むことができる。例えば幾つかの実施形態においては、キャパシタ素子をケース内に収容することができ、次にこれに、硬化させて硬化したハウジングを形成することができる熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）のような樹脂材料を充填することができる。陽極及び陰極終端の少なくとも一部が回路基板上に実装するために露出されるように、樹脂材料でキャパシタ素子を包囲及び封入することができる。このようにして封入した場合には、キャパシタ素子と樹脂材料は一体のキャパシタを形成する。
キャパシタ素子は種々の方法でハウジング内に組み込むことができる。例えば幾つかの実施形態においては、キャパシタ素子をケース内に収容することができ、次にこれに、硬化させて硬化したハウジングを形成することができる熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）のような樹脂材料を充填することができる。陽極及び陰極終端の少なくとも一部が回路基板上に実装するために露出されるように、樹脂材料でキャパシタ素子を包囲及び封入することができる。このようにして封入した場合には、キャパシタ素子と樹脂材料は一体のキャパシタを形成する。
【0085】
勿論、別の実施形態においては、キャパシタ素子を離隔して別個の状態でハウジング内に収容することが望ましい可能性がある。このようにして、ハウジングの雰囲気を選択的に制御してそれが乾燥状態であるようにすることができ、これにより、キャパシタ素子に接触することができる湿分の程度が制限される。例えば、大気の水分含量（相対湿度で表される）は、約１０％以下、幾つかの実施形態においては約５％以下、幾つかの実施形態においては約３％以下、幾つかの実施形態においては約０．００１～約１％であってよい。例えば、雰囲気は気体状で、窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、クリプトン、ラドンなどのような少なくとも１種類の不活性ガス、並びにそれらの混合物を含み得る。通常は、不活性ガスは、ハウジング内の雰囲気の大部分、例えば、雰囲気の約５０重量％～１００重量％、幾つかの実施形態においては約７５重量％～１００重量％、幾つかの実施形態においては約９０重量％～約９９重量％を構成する。所望の場合には、二酸化炭素、酸素、水蒸気等のような比較的少量の非不活性ガスを使用することもできる。しかしながら、かかる場合においては、非不活性ガスは、通常はハウジング内の雰囲気の１５重量％以下、幾つかの実施形態においては１０重量％以下、幾つかの実施形態においては約５重量％以下、幾つかの実施形態においては約１重量％以下、幾つかの実施形態においては約０．０１重量％～約１重量％を構成する。
【0086】
金属、プラスチック、セラミックなどのような任意の種々の異なる材料を使用してハウジングを形成することができる。例えば一実施形態においては、ハウジングは、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ニッケル、ハフニウム、チタン、銅、銀、鋼（例えばステンレス）、これらの合金（例えば導電性酸化物）、これらの複合材料（例えば導電性酸化物で被覆された金属）などのような金属の１以上の層を含む。他の実施形態においては、ハウジングに、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、ガラス等、並びにこれらの組合せのようなセラミック材料の１以上の層を含ませることができる。
【0087】
ハウジングは、円筒形、Ｄ字形、長方形、三角形、角柱形等のような任意の所望の形状を有していてよい。例えば図１を参照すると、ハウジング１２２とキャパシタ素子１２０を含むキャパシタ１００の一実施形態が示されている。この特定の実施形態においては、ハウジング１２２は概して長方形である。通常は、ハウジング及びキャパシタ素子は、キャパシタ素子を内部空洞内に容易に収容することができるように同じか又は類似の形状を有する。例えば示される実施形態においては、キャパシタ素子１２０及びハウジング１２２の両方とも概して長方形の形状を有している。
【0088】
所望の場合には、本発明のキャパシタは、比較的高い体積効率を示すことができる。かかる高い効率を促進するために、キャパシタ素子は、通常は、ハウジングの内部空洞の容積の相当部分を占める。例えば、キャパシタ素子は、ハウジングの内部空洞の約３０体積％以上、幾つかの実施形態においては約５０体積％以上、幾つかの実施形態においては約６０体積％以上、幾つかの実施形態においては約７０体積％以上、幾つかの実施形態においては約８０体積％～約９８体積％、幾つかの実施形態においては約８５体積％～約９７体積％を占めることができる。この目的のために、キャパシタ素子の寸法と、ハウジングによって画定される内部空洞の寸法との間の差は通常は比較的小さい。
【0089】
例えば図１を参照すると、キャパシタ素子１２０は、ハウジング１２２によって画定される内部空洞１２６の長さと比較的同等の長さ（陽極リード６の長さを除く）を有していてよい。例えば、内部空洞の長さに対する陽極の長さの比は、約０．４０～１．００、幾つかの実施形態においては約０．５０～約０．９９、幾つかの実施形態においては約０．６０～約０．９９、幾つかの実施形態においては約０．７０～約０．９８の範囲である。キャパシタ素子１２０は約５～約１０ミリメートルの長さを有していてよく、内部空洞１２６は約６～約１５ミリメートルの長さを有していてよい。同様に、内部空洞１２６の高さに対するキャパシタ素子１２０の高さ（ｚ方向における）の比は、約０．４０～１．００、幾つかの実施形態においては約０．５０～約０．９９、幾つかの実施形態においては約０．６０～約０．９９、幾つかの実施形態においては約０．７０～約０．９８の範囲であってよい。内部空洞１２６の幅に対するキャパシタ素子１２０の幅（ｘ方向における）の比も、約０．５０～１．００、幾つかの実施形態においては約０．６０～約０．９９、幾つかの実施形態においては約０．７０～約０．９９、幾つかの実施形態においては約０．８０～約０．９８、幾つかの実施形態においては約０．８５～約０．９５の範囲であってよい。例えば、キャパシタ素子１２０の幅は約２～約７ミリメートルであってよく、内部空洞１２６の幅は約３～約１０ミリメートルであってよく、キャパシタ素子１２０の高さは約０．５～約２ミリメートルであってよく、内部空洞１２６の幅は約０．７～約６ミリメートルであってよい。
【0090】
決して必須ではないが、キャパシタ素子は、陽極終端と陰極終端がその後に回路中に組み込むためにハウジングの外部に形成されるように、ハウジングに取り付けることができる。終端の特定の構成は意図する用途に応じて定めることができる。例えば一実施形態においては、キャパシタは、表面実装可能であり、且つ更になお機械的に堅牢であるように形成することができる。例えば、陽極リードは、外側の表面実装可能な陽極及び陰極終端（例えば、パッド、シート、プレート、フレーム等）に電気的に接続することができる。かかる終端は、キャパシタと接続するためにハウジングを通って伸長させることができる。終端の厚さ又は高さは、一般的にキャパシタの厚さを最小にするように選択される。例えば、終端の厚さは、約０．０５～約１ミリメートル、幾つかの実施形態においては約０．０５～約０．５ミリメートル、及び約０．１～約０．２ミリメートルの範囲であってよい。所望の場合には、終端の表面は、当該技術において公知なように、ニッケル、銀、金、スズ等で電気めっきして、最終部品が回路基板に実装可能になることを確実にすることができる。１つの特定の実施形態において、１つ又は複数の終端にはそれぞれニッケル及び銀フラッシュを堆積させ、実装表面もスズはんだ層をめっきする。他の実施形態においては、１つ又は複数の終端において、ベース金属層（例えば銅合金）上に薄い外側金属層（例えば金）を堆積させて導電率を更に増加させる。
【0091】
幾つかの実施形態においては、ハウジングの内部空洞内において接続部材を使用して、機械的に安定な形態の終端への接続を促進することができる。例えば、再び図１を参照すると、キャパシタ１００に、第１の部分１６７と第２の部分１６５から形成されている接続部材１６２を含ませることができる。接続部材１６２は、外部終端と同様の導電性材料から形成することができる。第１の部分１６７と第２の部分１６５は、一体であってよく、或いは直接又は更なる導電部材（例えば金属）を介してのいずれかで接続されている別々の片であってよい。示されている実施形態においては、第２の部分１６５は、リード６が伸長する横方向（例えばｙ方向）に対して概して平行な面内に与えられる。第１の部分１６７は、リード６が伸長する横方向に対して概して垂直の面内に与えられるという意味で「直立」している。このように、第１の部分１６７は、リード６の水平方向の動きを制限して、使用中における表面接触及び機械的安定性を増大させることができる。所望の場合には、絶縁材料７（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）ワッシャー）をリード６の周囲で使用することができる。
【0092】
第１の部分１６７は、陽極リード６に接続される実装領域（図示せず）を有していてよい。かかる領域は、リード６の表面接触及び機械的安定性を更に増大させるために「Ｕ字形」を有していてよい。かかる領域のリード６への接続は、溶接、レーザー溶接、導電性接着剤等のような任意の種々の公知の技術を使用して達成することができる。例えば１つの特定の実施形態においては、この領域は陽極リード６にレーザー溶接される。しかしながら、選択される技術に関係なく、第１の部分１６７によって陽極リード６を実質的に水平の配向で保持して、キャパシタ１００の寸法安定性を更に増大させることができる。
【0093】
再び図１を参照すると、接続部材１６２及びキャパシタ素子１２０が、陽極及び陰極終端（それぞれ１２７及び１２９）を通してハウジング１２２に接続されている本発明の一実施形態が示されている。より具体的には、この実施形態のハウジング１２２は、外壁１２３及び２つの対向する側壁１２４を含んでいて、その間にキャパシタ素子１２０を収容する空洞１２６が形成されている。外壁１２３及び側壁１２４は、上記のような金属、プラスチック、又はセラミック材料の１以上の層から形成することができる。この特定の実施形態において、陽極終端１２７は、ハウジング１２２内に配置され、接続部材１６２に電気的に接続されている第１の領域１２７ａと、ハウジング１２２の外側に配置され、実装表面２０１を与える第２の領域１２７ｂを含む。更に、陰極終端１２９は、ハウジング１２２内に配置され、キャパシタ素子１２０の固体電解質に電気的に接続されている第１の領域１２９ａと、ハウジング１２２の外側に配置され、実装表面２０３を与える第２の領域１２９ｂを含む。かかる領域の部分全体がハウジングの内部又は外側に配置される必要はないことを理解すべきである。
【0094】
示されている実施形態においては、導電トレース１２７ｃがハウジングの外壁１２３内で伸長して、第１の領域１２７ａと第２の領域１２７ｂを接続している。同様に、導電トレース１２９ｃがハウジングの外壁１２３内で伸長して、第１の領域１２７ａと第２の領域１２７ｂを接続している。導電トレース及び／又は終端の領域は別々であっても一体であってもよい。ハウジングの外壁を通って伸長しているのに加えて、トレースは、外壁の外側のような他の場所に配置することもできる。勿論、本発明は、所望の終端を形成するために導電トレースを使用することに決して限定されない。
【0095】
使用される特定の構成に関係なく、終端１２７及び１２９のキャパシタ素子１２０への接続は、溶接、レーザー溶接、導電性接着剤等のような任意の公知の技術を使用して行うことができる。例えば１つの特定の態様においては、導電性接着剤１３１を使用して、接続部材１６２の第２の部分１６５を陽極終端１２７に接続する。更に、導電性接着剤１３３を使用して、キャパシタ素子１２０の陰極を陰極終端１２９に接続する。
【0096】
場合によっては、ポリマー拘束部材を、キャパシタ素子の１以上の表面、例えば、後面、前面、上面、下面、１つ又は複数の側面、或いはこれらの任意の組合せと接触させて配置することもできる。ポリマー拘束部材は、ハウジングからキャパシタ素子が剥離する可能性を減少させることができる。これに関し、ポリマー拘束部材は、それが振動力を受けた場合でもキャパシタ素子を比較的固定された位置に保持することを可能にするある程度の強度を有していてよいが、亀裂を生じるほど強靱ではない。例えば、拘束部材は、約２５℃の温度で測定して、約１～約１５０メガパスカル（ＭＰａ）、幾つかの態様においては約２～約１００ＭＰａ、幾つかの態様においては約１０～約８０ＭＰａ、幾つかの態様においては約２０～約７０ＭＰａの引張強さを有していてよい。拘束部材は導電性でないことが通常は望ましい。例えば再び図１を参照すると、単一のポリマー拘束部材１９７がキャパシタ素子１２０の上面１８１及び後面１７７と接触して配置されている一態様が示されている。図１には単一の拘束部材が示されているが、別々の複数の拘束部材を使用して同じ機能を達成することができることを理解すべきである。実際、より一般的には、任意の数のポリマー拘束部材を使用して、キャパシタ素子の任意の所望の面と接触させることができる。複数の拘束部材を使用する場合には、それらは互いと接触していてよく、又は物理的に離隔した状態で保持することができる。例えば一態様においては、キャパシタ素子１２０の上面１８１及び前面１７９と接触する第２のポリマー拘束部材（図示せず）を使用することができる。第１のポリマー拘束部材１９７と第２のポリマー拘束部材（図示せず）は、互いと接触していてもいなくてもよい。更に他の態様において、ポリマー拘束部材は、他の面と共に又は他の面の代わりに、キャパシタ素子１２０の下面１８３及び／又は１つ又は複数の側面と接触させることもできる。
【0097】
それをどのように施すかには関係なく、ポリマー拘束部材はまた、ハウジングの少なくとも１つの面と接触させて、可能性のある剥離に対してキャパシタ素子を更に機械的に安定化することを促進することが通常は望ましい。例えば、拘束部材は、１以上の側壁、外壁、蓋等の内表面と接触させることができる。例えば図１においては、ポリマー拘束部材１９７は、側壁１２４の内表面１０７及び外壁１２３の内表面１０９と接触している。ハウジングと接触しているが、ハウジングによって画定される空洞の少なくとも一部は、不活性ガスが空洞を通って流れて固体電解質と酸素との接触を制限することを可能にするように占有されていない状態のままであることが望ましい。例えば、空洞容積の少なくとも約５％、幾つかの態様においては空洞容積の約１０％～約５０％は、通常はキャパシタ素子及びポリマー拘束部材によって占有されていない状態のままである。
【0098】
所望の形態で接続したら、得られるパッケージを上記に記載したように気密封止する。例えば再び図１を参照すると、ハウジング１２２には、キャパシタ素子１２０及びポリマー拘束部材１９７がハウジング１２２内に配置された後に側壁１２４の上面上に配置される蓋１２５を含ませることもできる。蓋１２５は、セラミック、金属（例えば、鉄、銅、ニッケル、コバルト等、並びにこれらの合金）、プラスチックなどから形成することができる。所望の場合には、封止部材１８７を蓋１２５と側壁１２４の間に配置して、良好な封止を与えることを促進することができる。例えば一態様においては、封止部材としては、ガラス－金属封止材、Ｋｏｖａｒ（登録商標）リング（Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ Ｃａｍｒｉｄｇｅ，Ｌｔｄ．）などを挙げることができる。側壁１２４の高さは、一般的に、キャパシタ素子が汚染されないように、蓋１２５がキャパシタ素子１２０のいずれの表面とも接触しないような高さである。ポリマー拘束部材１９７は蓋１２５と接触していてもしていなくてもよい。所望の位置に配置したら、蓋１２５を、溶接（例えば、抵抗溶接、レーザー溶接等）、はんだ付け等の公知の技術を使用して、側壁１２４に気密封止する。気密封止は、一般的に、得られるアセンブリが酸素又は水蒸気のような反応性ガスを実質的に含まないように、上記のような不活性ガスの存在下で行う。
【0099】
記載された態様は単に例示であり、キャパシタ素子をハウジング内に気密封止するための種々の他の構成を本発明において使用することができることを理解すべきである。例えば図２を参照すると、外壁１２３及び蓋２２５を含み、その間にキャパシタ素子１２０及びポリマー拘束部材１９７を収容する空洞１２６が形成されているハウジング２２２を使用するキャパシタ２００の他の態様が示されている。蓋２２５は、少なくとも１つの側壁２２４と一体の外壁２２３を含む。例えば示されている態様においては、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は、どちらも横方向（ｙ方向）に伸長し、互いと概して平行、及び陽極リード６の横方向に対して概して平行である。側壁２２４は、外壁１２３に対して概して垂直である縦方向に、外壁２２３から伸長している。蓋２２５の遠位端５００は外壁２２３によって画定されており、近位端５０１は側壁２２４のリップ部２５３によって画定されている。
【0100】
リップ部２５３は、側壁２２４から横方向（外壁１２３の横方向に対して概して平行であってよい）に伸長している。側壁２２４とリップ部２５３との間の角度は変動してよいが、通常は約６０°～約１２０°、幾つかの態様においては約７０°～約１１０°、幾つかの態様においては約８０°～約１００°（例えば約９０°）である。リップ部２５３は、リップ部２５３及び外壁１２３が伸長する横方向に対して概して垂直であってよい周縁端部２５１も画定している。周縁端部２５１は、側壁２２４の外周の先に位置し、外壁１２３の縁部１５１と概して同一平面上であってよい。リップ部２５３は、溶接（例えば抵抗又はレーザー）、はんだ付け、接着剤等の任意の公知の技術を使用して、外壁１２３に封止することができる。例えば、示されている態様においては、部品間に封止部材２８７（ガラス－金属封止材、Ｋｏｖａｒ（登録商標）リングなど）を使用して、それらの接合を促進している。いずれにせよ、上記のリップ部を使用することにより、部品間のより安定な接続を可能にし、キャパシタの封止及び機械的安定性を改良することができる。
【0101】
更に他の可能なハウジング構造を本発明において使用することができる。例えば、図３は、端子ピン３２７ｂと３２９ｂがそれぞれ陽極及び陰極の外部終端として使用されている他は図２のものに類似したハウジング構造を有するキャパシタ３００を示している。より詳しくは、端子ピン３２７ａは、外壁３２３内に形成されているトレース３２７ｃを通って伸長して、公知の技術（例えば溶接）を使用して陽極リード６に接続されている。更なるセクション３２７ａを使用してピン３２７ｂを固定することができる。更に、端子ピン３２９ｂは、外壁３２３内に形成されているトレース３２９ｃを通って伸長して、上記に記載した導電性接着剤１３３によって陰極に接続されている。
【0102】
図１～３に示す態様は、ここでは単一のキャパシタ素子のみに関して議論している。しかしながら、複数のキャパシタ素子をハウジング内に気密封止することもできることも理解すべきである。複数のキャパシタ素子は、任意の種々の異なる技術を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個のキャパシタ素子を含むキャパシタ４００の１つの特定の態様が示されており、これに関してここでより詳細に記載する。より詳しくは、キャパシタ４００は、第２のキャパシタ素子４２０ｂと電気的に連絡している第１のキャパシタ素子４２０ａを含む。この態様においては、キャパシタ素子は、それらの主面が水平構成になるように配列されている。すなわち、その幅（ｘ方向）及び長さ（ｙ方向）によって画定されるキャパシタ素子４２０ａの主面は、キャパシタ素子４２０ｂの対応する主面に隣接して配置されている。而して、これらの主面は概して同一平面上にある。或いは、キャパシタ素子は、それらの主面が同一平面上になく、ｚ方向又はｘ方向のようなある方向において互いに対して垂直になるように配置することができる。勿論、キャパシタ素子は同じ方向に伸長する必要はない。
【0103】
キャパシタ素子４２０ａ及び４２０ｂは、一緒になって空洞４２６を画定する外壁４２３並びに側壁４２４及び４２５を含むハウジング４２２内に配置されている。示されてはいないが、側壁４２４及び４２５の上面を覆い、アセンブリ４００を上記に記載のように封止する蓋を使用することができる。場合によっては、ポリマー拘束部材を使用してキャパシタ素子の振動を制限するのを促進することもできる。例えば図４においては、別々のポリマー拘束部材４９７ａ及び４９７ｂが、それぞれキャパシタ素子４２０ａ及び４２０ｂに隣接及び接触して配置されている。ポリマー拘束部材４９７ａ及び４９７ｂは、種々の異なる位置に配置することができる。更に、拘束部材の１つを排除することができ、或いは更なる拘束部材を使用することができる。例えば幾つかの態様において、キャパシタ素子の間でポリマー拘束部材を使用して機械的安定性を更に向上させることが望ましい可能性がある。
【0104】
キャパシタ素子に加えて、キャパシタはまた、それぞれのキャパシタ素子の陽極リードが電気的に接続されている陽極終端と、それぞれのキャパシタ素子の陰極が電気的に接続されている陰極終端も含む。例えば再び図４を参照すると、共通の陰極終端４２９に並列に接続されている複数のキャパシタ素子が示されている。この特定の態様においては、陰極終端４２９は、まずキャパシタ素子の底面に対して概して平行な面内に与えられ、導電トレース（図示せず）と電気的に接触させることができる。キャパシタ４００は、キャパシタ素子４２０ａ及び４２０ｂの陽極リード（それぞれ４０７ａ及び４０７ｂ）に接続されている接続部材４２７及び５２７も含む。より詳しくは、接続部材４２７は、直立部分４６５と、陽極終端（図示せず）に接続されている平面部分４６３を含む。更に、接続部材５２７は、直立部分５６５と、陽極終端（図示せず）に接続されている平面部分５６３を含む。勿論、広範囲の他のタイプの接続機構を使用することもできることを理解すべきである。
【実施例】
【0105】
本発明は、以下の実施例を参照してより良く理解することができる。
【0106】
試験手順
キャパシタンス
キャパシタンスは、２．２ボルトのＤＣバイアス及び０．５ボルトのピーク・ツー・ピーク正弦波信号を使用し、Ｋｅｌｖｉｎリードを備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０精密ＬＣＺ計を使用して測定した。動作周波数は１２０Ｈｚであり、温度は２３℃±２℃であり得る。
キャパシタンス
キャパシタンスは、２．２ボルトのＤＣバイアス及び０．５ボルトのピーク・ツー・ピーク正弦波信号を使用し、Ｋｅｌｖｉｎリードを備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０精密ＬＣＺ計を使用して測定した。動作周波数は１２０Ｈｚであり、温度は２３℃±２℃であり得る。
【0107】
ブレークダウン電圧
ブレークダウン電圧は、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２４００ ＳｏｕｒｃｅＭｅｔｅｒを使用して、２３℃±２℃の温度で測定した。個々のキャパシタは、式：
電流（Ａ）＝公称キャパシタンス（Ｆ）×ｄＵ／ｄｔ
（式中、ｄＵ／ｄｔは電圧勾配を表し、通常は１０Ｖ／ｓに設定される）によって求められる定電流で充電される。充電中に電圧を測定し、印加電圧が１０％より多く減少した時、最大達成電圧値をブレークダウン電圧として記録する。
ブレークダウン電圧は、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２４００ ＳｏｕｒｃｅＭｅｔｅｒを使用して、２３℃±２℃の温度で測定した。個々のキャパシタは、式：
電流（Ａ）＝公称キャパシタンス（Ｆ）×ｄＵ／ｄｔ
（式中、ｄＵ／ｄｔは電圧勾配を表し、通常は１０Ｖ／ｓに設定される）によって求められる定電流で充電される。充電中に電圧を測定し、印加電圧が１０％より多く減少した時、最大達成電圧値をブレークダウン電圧として記録する。
【0108】
等価直列抵抗（ＥＳＲ）
等価直列抵抗は、Ｋｅｌｖｉｎリードを備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０精密ＬＣＺメーターを用い、２．２ボルトのＤＣバイアス及び０．５ボルトのピーク・ピーク正弦波信号を用いて測定することができる。動作周波数は１００ｋＨｚであり、温度は２３℃±２℃であった。
等価直列抵抗は、Ｋｅｌｖｉｎリードを備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０精密ＬＣＺメーターを用い、２．２ボルトのＤＣバイアス及び０．５ボルトのピーク・ピーク正弦波信号を用いて測定することができる。動作周波数は１００ｋＨｚであり、温度は２３℃±２℃であった。
【0109】
誘電正接
誘電正接は、Ｋｅｌｖｉｎリードを備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０精密ＬＣＺメーターを用い、２．２ボルトのＤＣバイアス及び０．５ボルトのピーク・ピーク正弦波信号を用いて測定することができる。動作周波数は１２０Ｈｚであってよく、温度は２３℃±２℃であってよい
リーク電流
リーク電流は、最小で６０秒後に、２３℃±２℃の温度及び定格電圧においてリーク試験計を使用して測定することができる。
誘電正接は、Ｋｅｌｖｉｎリードを備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ ３３３０精密ＬＣＺメーターを用い、２．２ボルトのＤＣバイアス及び０．５ボルトのピーク・ピーク正弦波信号を用いて測定することができる。動作周波数は１２０Ｈｚであってよく、温度は２３℃±２℃であってよい
リーク電流
リーク電流は、最小で６０秒後に、２３℃±２℃の温度及び定格電圧においてリーク試験計を使用して測定することができる。
【0110】
サージ電圧試験
サージ電圧試験（１０～２５部品）は、８５℃±３℃の温度及び定格電圧に１．３をかけた電圧（例えば４５．５Ｖ）で行うことができる。試験回路において使用される抵抗は、３３オームであり得る。各サイクルは、３０秒のサージ電圧の印加と、それに続く３０秒の放電期間からなる。試験試料は、試験の前に１２５℃で少なくとも１２時間乾燥させる。キャパシタンスは、回復時間の後、３，０００パルス又は５，０００パルスまで１，０００パルスサイクルごとに測定することができる。
サージ電圧試験（１０～２５部品）は、８５℃±３℃の温度及び定格電圧に１．３をかけた電圧（例えば４５．５Ｖ）で行うことができる。試験回路において使用される抵抗は、３３オームであり得る。各サイクルは、３０秒のサージ電圧の印加と、それに続く３０秒の放電期間からなる。試験試料は、試験の前に１２５℃で少なくとも１２時間乾燥させる。キャパシタンスは、回復時間の後、３，０００パルス又は５，０００パルスまで１，０００パルスサイクルごとに測定することができる。
【0111】
誘電体厚さ
誘電体厚さは、Ｚｅｉｓｓ Ｓｉｇｍａ ＦＥＳＥＭを使用して、２０，０００×～５０，０００×の倍率で測定することができる。試料は、完成部品の最長寸法に垂直な平面で完成部品を切断することによって、調製することができる。厚さ測定は、誘電体層を垂直方向に切断した部位で実施することができる。
誘電体厚さは、Ｚｅｉｓｓ Ｓｉｇｍａ ＦＥＳＥＭを使用して、２０，０００×～５０，０００×の倍率で測定することができる。試料は、完成部品の最長寸法に垂直な平面で完成部品を切断することによって、調製することができる。厚さ測定は、誘電体層を垂直方向に切断した部位で実施することができる。
【0112】
実施例１
４０，０００μＦＶ／ｇのタンタル粉末を使用して、陽極試料を形成した。それぞれの陽極試料にタンタル線を埋め込み、５．３ｇ／ｃｍ３の密度にプレスして、１３８０℃で焼結した。得られたペレットは５．６０×３．６５×０．７２ｍｍの寸法を有していた。ペレットを、４０℃の温度において８．６ｍＳの導電率を有する水／リン酸電解質中で７６．０ボルトに陽極酸化して、誘電体層を形成した。ペレットを、３０℃の温度において２．０ｍＳの導電率を有する水／ホウ酸／四ホウ酸二ナトリウム中で１０秒間、再び１３０ボルトに陽極酸化して、外側の上に堆積しているより厚い酸化物層を形成した。陽極酸化したら、エタノール中に（３－アミノプロピル）トリメトキシシランの溶液（１．０％）を含む、有機金属化合物の４つのプレコート層を使用した。ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－１－ブタン－スルホン酸の溶液中に陽極を浸漬することによって、導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを２回繰り返した。その後、部品を１．１％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを８回繰り返した。その後、部品を２．０％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。その後、２％の固形分及び粘度１６０ｍＰａ・ｓ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ．Ｈｅｒａｅｕｓ）を有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４回繰り返した。次に、部品をグラファイト分散液中に浸漬し、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥させた。このようにして４７μＦ／３５Ｖキャパシタの多数の部品（４５０）を作製し、シリカ樹脂中に封入した。
４０，０００μＦＶ／ｇのタンタル粉末を使用して、陽極試料を形成した。それぞれの陽極試料にタンタル線を埋め込み、５．３ｇ／ｃｍ３の密度にプレスして、１３８０℃で焼結した。得られたペレットは５．６０×３．６５×０．７２ｍｍの寸法を有していた。ペレットを、４０℃の温度において８．６ｍＳの導電率を有する水／リン酸電解質中で７６．０ボルトに陽極酸化して、誘電体層を形成した。ペレットを、３０℃の温度において２．０ｍＳの導電率を有する水／ホウ酸／四ホウ酸二ナトリウム中で１０秒間、再び１３０ボルトに陽極酸化して、外側の上に堆積しているより厚い酸化物層を形成した。陽極酸化したら、エタノール中に（３－アミノプロピル）トリメトキシシランの溶液（１．０％）を含む、有機金属化合物の４つのプレコート層を使用した。ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－１－ブタン－スルホン酸の溶液中に陽極を浸漬することによって、導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを２回繰り返した。その後、部品を１．１％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを８回繰り返した。その後、部品を２．０％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。その後、２％の固形分及び粘度１６０ｍＰａ・ｓ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ．Ｈｅｒａｅｕｓ）を有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４回繰り返した。次に、部品をグラファイト分散液中に浸漬し、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥させた。このようにして４７μＦ／３５Ｖキャパシタの多数の部品（４５０）を作製し、シリカ樹脂中に封入した。
【0113】
実施例２
異なる導電性ポリマー被覆を使用したことを除いて、実施例１に記載した方法でキャパシタを形成した。すなわち、ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－１－ブタン－スルホン酸の溶液中に陽極を浸漬することによって、導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを８回繰り返した。その後、２．０％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。ドーパントを有するポリアニリンの有機溶液中に陽極を浸漬し、次に、１５０℃で３０分間乾燥させることによって、導電性ポリマー被覆を形成した。その後、全組成物を、スルホン酸を含む溶液中に浸漬し、次に、１５０℃で３０分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。その後、２％の固形分含量及び粘度１６０ｍＰａ・ｓ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ．Ｈｅｒａｅｕｓ）を有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４回繰り返した。次に、部品をグラファイト分散液中に浸漬し、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥させた。このようにして４７μＦ／３５Ｖキャパシタの多数の部品（４５０）を作製し、シリカ樹脂中に封入した。
異なる導電性ポリマー被覆を使用したことを除いて、実施例１に記載した方法でキャパシタを形成した。すなわち、ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－１－ブタン－スルホン酸の溶液中に陽極を浸漬することによって、導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを８回繰り返した。その後、２．０％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。ドーパントを有するポリアニリンの有機溶液中に陽極を浸漬し、次に、１５０℃で３０分間乾燥させることによって、導電性ポリマー被覆を形成した。その後、全組成物を、スルホン酸を含む溶液中に浸漬し、次に、１５０℃で３０分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。その後、２％の固形分含量及び粘度１６０ｍＰａ・ｓ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ．Ｈｅｒａｅｕｓ）を有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４回繰り返した。次に、部品をグラファイト分散液中に浸漬し、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥させた。このようにして４７μＦ／３５Ｖキャパシタの多数の部品（４５０）を作製し、シリカ樹脂中に封入した。
【0114】
実施例３
４０，０００μＦＶ／ｇのタンタル粉末を使用して、陽極試料を形成した。それぞれの陽極試料にタンタル線を埋め込み、５．３ｇ／ｃｍ３の密度にプレスし、１４１０℃で焼結した。得られたペレットは、５．６０×３．６５×０．８０ｍｍの寸法を有していた。ペレットを、４０℃の温度において８．６ｍＳの導電率を有する水／リン酸電解質中で７６．０ボルトに陽極酸化して、誘電体層を形成した。ペレットを、３０℃の温度において２．０ｍＳの導電率を有する水／ホウ酸／四ホウ酸二ナトリウム中で５秒間、再び１５０ボルトに陽極酸化して、外側の上に堆積しているより厚い酸化物層を形成した。陽極酸化したら、エタノール中に（３－アミノプロピル）トリメトキシシランの溶液（１．０％）を含む、有機金属化合物の４つのプレコート層を使用した。ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－２－ブタン－スルホン酸の溶液中に陽極を浸漬することによって、導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを２回繰り返した。その後、１．１％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを８回繰り返した。その後、２．０％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。その後、２％の固形分及び粘度１６０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４回繰り返した。次に、部品をグラファイト分散液中に浸漬し、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥させた。このようにして４７μＦ／３５Ｖキャパシタの多数の部品（４５０）を作製し、シリカ樹脂中に封入した。
４０，０００μＦＶ／ｇのタンタル粉末を使用して、陽極試料を形成した。それぞれの陽極試料にタンタル線を埋め込み、５．３ｇ／ｃｍ３の密度にプレスし、１４１０℃で焼結した。得られたペレットは、５．６０×３．６５×０．８０ｍｍの寸法を有していた。ペレットを、４０℃の温度において８．６ｍＳの導電率を有する水／リン酸電解質中で７６．０ボルトに陽極酸化して、誘電体層を形成した。ペレットを、３０℃の温度において２．０ｍＳの導電率を有する水／ホウ酸／四ホウ酸二ナトリウム中で５秒間、再び１５０ボルトに陽極酸化して、外側の上に堆積しているより厚い酸化物層を形成した。陽極酸化したら、エタノール中に（３－アミノプロピル）トリメトキシシランの溶液（１．０％）を含む、有機金属化合物の４つのプレコート層を使用した。ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－２－ブタン－スルホン酸の溶液中に陽極を浸漬することによって、導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを２回繰り返した。その後、１．１％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを８回繰り返した。その後、２．０％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。その後、２％の固形分及び粘度１６０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４回繰り返した。次に、部品をグラファイト分散液中に浸漬し、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥させた。このようにして４７μＦ／３５Ｖキャパシタの多数の部品（４５０）を作製し、シリカ樹脂中に封入した。
【0115】
実施例４
異なる導電性ポリマー被覆を使用したことを除いて、実施例３に記載した方法でキャパシタを形成した。すなわち、ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－２－ブタン－スルホン酸の溶液中に陽極を浸漬することによって、導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを６回繰り返した。その後、２．０％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。その後、２％の固形分及び粘度１６０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４回繰り返した。次に、部品をグラファイト分散液中に浸漬し、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥させた。このようにして４７μＦ／３５Ｖキャパシタの多数の部品（４５０）を作製し、シリカ樹脂中に封入した。
異なる導電性ポリマー被覆を使用したことを除いて、実施例３に記載した方法でキャパシタを形成した。すなわち、ポリ（４－（２，３－ジヒドロチエノ－［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イルメトキシ）－２－ブタン－スルホン酸の溶液中に陽極を浸漬することによって、導電性ポリマー被覆を形成した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを６回繰り返した。その後、２．０％の固形分及び粘度２０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。その後、２％の固形分及び粘度１６０ｍＰａ・ｓを有する分散ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈｅｒａｅｕｓ）中に部品を浸漬した。被覆したら、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４回繰り返した。次に、部品をグラファイト分散液中に浸漬し、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液中に浸漬し、乾燥させた。このようにして４７μＦ／３５Ｖキャパシタの多数の部品（４５０）を作製し、シリカ樹脂中に封入した。
【0116】
最小、平均及び最大の測定ＢＤＶ値、並びに平均誘電体厚さを下表１に示す。
【0117】
【表1】
【0118】
【表2】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2021-05-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タンタルを含む陽極体；前記陽極体の上に配されている誘電体；及び
前記誘電体の上に配されている固体電解質
を含むキャパシタ素子を含む固体電解キャパシタであって、前記固体電解質は繰り返しチオフェン単位を含む固有導電性ポリマーを含み、前記キャパシタは約０．６ボルト／ナノメートルの誘電強度を示し、更に前記キャパシタは、３，０００サイクルのサージ電圧にかけられた後の充放電キャパシタンス、及び当該サージ電圧にかけられる前の最初のキャパシタンスを示し、当該充放電キャパシタンスの、当該最初のキャパシタンスに対する比は約０．７５～１である、前記固体電解キャパシタ。
【請求項2】
前記固有導電性ポリマーが、次式（Ｉ）：【化1】
Ｒは（ＣＨ２）ａ－Ｏ－（ＣＨ２）ｂ－Ｌ（式中、Ｌは結合又はＨＣ（［ＣＨ２］ｃＨ）である）であり；
ａは０～１０であり；
ｂは１～１８であり；
ｃは０～１０であり；
Ｍはアニオンであり；
Ｘはカチオンである）
の繰り返しチオフェン単位を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項3】
前記固有導電性ポリマーが、下記の一般式（ＩＩＩ）：【化2】
ａは０～１０であり；
ｂは１～１８であり；
Ｒ５は、場合によって置換されているＣ１～Ｃ６線状若しくは分岐のアルキル基又はハロゲン原子であり；
Ｘは、水素原子、アルカリ金属、ＮＨ（Ｒ１）３（式中、Ｒ１はそれぞれ独立して、水素原子であるか、又は場合によって置換されているＣ１～Ｃ６アルキル基である）、又はＨＮＣ５Ｈ５である）
を有する繰り返しチオフェン単位を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項4】
ａが１であり、ｂが３又は４である、請求項３に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項5】
Ｒ５がメチルである、請求項３に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項6】
Ｘがアルカリ金属である、請求項３に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項7】
前記チオフェン繰り返し単位が、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－エチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－プロピル－１－プロパン－スルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－ブチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－ペンチル－１－プロパン－スルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－ヘキシル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－イソプロピル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－イソブチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－イソペンチル－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－フルオロ－１－プロパンスルホン酸ナトリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸カリウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパン－スルホン酸アンモニウム、３－［（２，３－ジヒドロチエノ［３，４－ｂ］－［１，４］ジオキシン－２－イル）メトキシ］－１－メチル－１－プロパンスルホン酸トリエチルアンモニウム、又はこれらの組合せから形成された、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項8】
前記ポリマーが、約２０Ｓ／ｃｍの比導電率を有する、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項9】
前記固体電解質が、前記固有導電性ポリマーを含む少なくとも１つの内層を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項10】
前記内層が、概して外因性導電性ポリマーを含まない、請求項９に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項11】
前記固体電解質が少なくとも外層を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項12】
前記外層が、ポリマー対イオン及び外因性導電性ポリマーを含む粒子から形成された、請求項１１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項13】
前記陽極体の上に配されており、有機金属化合物から形成されたプレコートを更に含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項14】
前記有機金属化合物が、下記の一般式（ＩＩ）：【化3】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、又はヒドロキシアルキルであり；
Ｒ４及びＲ５は、独立して、水素、アルキル、独立してアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキルであるか、或いは、Ｎ、Ｒ４及びＲ５は、１つ又は複数の追加の原子と一緒に環構造を形成し；
Ｚは有機基である）
を有するモノアミノ官能性シランである、請求項１３に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項15】
前記モノアミノ官能性シランが第一級アミンである、請求項１４に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項16】
前記第一級アミンが、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、４－アミノブチルトリエトキシシラン、ｍ－アミノフェニルトリメトキシシラン、ｐ－アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリス（メトキシ－エトキシ）シラン、１１－アミノウンデシルトリエトキシシラン、２（４－ピリジルエチル）トリエトキシシラン、２－（トリメトキシシリルエチル）ピリジン、Ｎ－（３－トリメトキシシリルプロピル）ピロール、３－（ｍ－アミノフェノキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルシラントリオール、３－アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３－アミノプロピルジイソプロピルエトキシシラン、３－アミノプロピルジメチルエトキシシラン、又はこれらの組合せである、請求項１５に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項17】
前記モノアミノ官能性シランが第二級アミンである、請求項１４に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項18】
前記第二級アミンが、Ｎ－ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－エチルアミノイソブチルトリメトキシシラン、ｎ－メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、３－（Ｎ－アリルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、Ｎ－シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－エチルアミノイソブチルメチルジエトキシシラン、（フェニルアミノエチル）メチル－ジエトキシシラン、Ｎ－フェニルアミノメチトリメトキシシラン（Ｎ－ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏｍｅｔｈｙｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、Ｎ－メチルアミノプロピルメチル－ジメトキシシラン、又はこれらの組合せである、請求項１７に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項19】
前記有機金属化合物が、下記の一般式（ＩＩＩ）：【化4】
Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は、独立して、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、又はヒドロキシアルキルであり；
Ｒ４及びＲ５は、独立して、水素、アルキル、独立してアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクリル、ハロ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキルであるか、或いは、Ｎ、Ｒ４及びＲ５は、１つ又は複数の追加の原子と一緒に環構造を形成し；
Ｚ１及びＺ２は、独立して有機基である）
を有するジアミノ官能性シランである、請求項１３に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項20】
前記ジアミノ官能性シランが、Ｎ－（２－アミノエチル）－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（６－アミノヘキシル）アミノメチルトリエトキシシラン、Ｎ－（６－アミノヘキシル）アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－１１－アミノウンデシルトリメトキシシラン、（アミノエチルアミノメチル）－フェネチルトリメトキシシラン、Ｎ－３－［（アミノ（ポリプロピレンオキシ）］－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルシラントリオール、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノイソブチルメチルジメトキシシラン、（アミノエチルアミノ）－３－イソブチルジメチルメトキシシラン、又はこれらの組合せである、請求項１９に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項21】
前記固体電解質の上に配されており、導電性ポリマー粒子を含む外部ポリマー被覆を更に含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項22】
前記外部ポリマー被覆が架橋剤を更に含む、請求項２１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項23】
前記陽極体が焼結ペレットである、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項24】
前記キャパシタ素子がその中に収容されるハウジングを更に含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項25】
前記キャパシタ素子が前記固体電解質の上に配されている金属粒子層を含む陰極被膜を更に含み、前記金属粒子層が複数の導電性金属粒子を含む、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項26】
約５５ボルトのブレークダウン電圧を示す、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項27】
前記誘電体が、約６０ナノメートルの厚さを有する、請求項１に記載の固体電解キャパシタ。【国際調査報告】