(57)【要約】【課題】高電圧環境において改良された性能を有する固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】比較的高い電圧環境に使用するためのコンデンサを提供する。形成中に、陽極酸化は、誘電体層が、アノードの外面の上に重なる比較的厚い部分とアノードの内面の上に重なる比較的薄い部分とを保有するような方式で実施することができる。異なる厚みを有する誘電体層の使用に加えて、固体電解質も、予備重合導電性ポリマー粒子とヒドロキシ官能非イオン性ポリマーの組合せから形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面及び内面を有する焼結多孔質アノードと、
前記アノードの上に重なる誘電体層であって、該誘電体層の第１の部分が、該アノードの前記外面の上に重なり、該誘電体層の第２の部分が、該アノードの前記内面の上に重なり、該第１の部分が、該第２の部分よりも大きい厚みを有する前記誘電体層と、
前記誘電体層の上に重なり、複数の予備重合導電性ポリマー粒子とヒドロキシ官能非イオン性ポリマーとを含む固体電解質と、
を含むことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記アノードは、約２，０００から約１５０，０００μＦ*Ｖ／ｇの比電荷を有するタンタル粉末から形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記アノードは、約５００から約２５００ｐｐｍの酸素を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記第２の部分の前記厚みに対する前記第１の部分の前記厚みの比率が、約１．２から約４０であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記予備重合粒子は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）のような置換ポリチオフェンから形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
前記予備重合粒子は、ポリスチレンスルホン酸のようなモノマー又はポリマー対イオンを含有することを特徴とする請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
前記予備重合粒子は、約２から約１５０ナノメートルの平均サイズを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項８】
前記ヒドロキシ官能非イオン性ポリマーは、モル当たり約３００から約１，２００グラムの分子量を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項９】
前記ヒドロキシ官能ポリマーは、ポリアルキレングリコールのようなポリアルキレンエーテルであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記ヒドロキシ官能ポリマーは、エトキシ化アルキルフェノール、エトキシ化又はプロポキシ化Ｃ6−Ｃ24脂肪アルコール、ポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル、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、Ｃ8−Ｃ24脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエステル、Ｃ8−Ｃ24脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエーテル、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールのブロックコポリマー、又はこれらの組合せであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１１】
前記固体電解質は、前記誘電体層の上に重なる第１の層及び該第１の層の上に重なる第２の層を含有し、該第１の層は、前記複数の前記予備重合粒子を含有し、該第２の層は、前記ヒドロキシ官能非イオン性ポリマーを含有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１２】
前記第２の層は、複数の予備重合導電性ポリマー粒子を含有することを特徴とする請求項１１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１３】
前記固体電解質の上に重なる外部ポリマーコーティングを更に含み、
前記外部ポリマーコーティングは、複数の予備重合導電性ポリマー粒子を含有し、
前記外部ポリマーコーティングの前記予備重合粒子は、前記固体電解質の該予備重合粒子よりも大きい平均サイズを有する、
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１４】
前記外部ポリマーコーティングは、前記固体電解質の上に重なる第１の層及び該第１の層の上に重なる第２の層を含有し、
前記第１の層は、架橋剤を含有し、前記第２の層は、前記予備重合導電性ポリマー粒子を含有する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１５】
約６０ボルト又はそれよりも高い絶縁破壊電圧、及び／又は約５０％又はそれよりも大きく、好ましくは、約７０％又はそれよりも大きい湿式対乾式キャパシタンスを示すことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサを形成する方法であって、
アノードが第１の形成電圧で陽極酸化される第１の段と該アノードが該第１の形成電圧よりも高い第２の形成電圧で陽極酸化される第２の段とを含む多段工程により、焼結多孔質アノード上に誘電体層を形成する段階と、
複数の予備重合導電性ポリマー粒子を含有する分散剤で前記誘電体層を被覆し、その後にヒドロキシ官能非イオン性ポリマーを付加する段階を含む工程により、該誘電体層の上に固体電解質を形成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記第１の形成電圧は、約１から約９０ボルトであり、前記第２の形成電圧は、約６０から約３００ボルトであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の段は、酸性化合物を含有する電解質を使用し、前記第２の段は、弱酸塩を含有する電解質を使用することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
ヒドロキシ官能化合物が、複数の前記予備重合導電性ポリマー粒子を含有する第２の分散剤の形態で付加されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
ヒドロキシ官能化合物が、溶液の形態で付加されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
固体電解コンデンサ（例えば、タンタルコンデンサ）は、典型的に、金属リードワイヤの周囲で金属粉末（例えば、タンタル）をプレスし、プレス部を焼結し、焼結アノードを陽極酸化し、かつその後に固体電解質を付加することによって作られる。本質的に導電性ポリマーは、多くの場合、これらの有利な低等価直列抵抗（「ＥＳＲ」）及び「難燃性／非発火性」故障モードにより固体電解質として使用される。このような電解質は、触媒及びドーパントの存在下でモノマーの現場（in situ）化学重合によって形成することができる。現場重合ポリマーを使用する従来のコンデンサに関連付けられる問題の１つは、これらが、高速スイッチオン又は作動電流スパイク中に受けるような高電圧で故障する傾向があるということである。これらの問題の一部を克服しようとして、予め作られた導電性ポリマースラリも、代替の固体電解質材料としてある一定の用途に使用されている。一部の恩典は、高電圧環境下でこれらのコンデンサを用いて達成されているが、それでもなお問題は残っている。例えば、ポリマースラリベースコンデンサに関連付けられた１つの問題は、これらが、これらの湿式キャパシタンスの比較的低いパーセントのみを達成することができることであり、これは、これらが雰囲気湿度の存在下で比較的大きいキャパシタンス損失及び／又は変動を有することを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許第６，３２２，９１２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３９１，２７５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４１６，７３０号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５２７，９３７号明細書
【特許文献５】米国特許第６，５７６，０９９号明細書
【特許文献６】米国特許第６，５９２，７４０号明細書
【特許文献７】米国特許第６，６３９，７８７号明細書
【特許文献８】米国特許第７，２２０，３９７号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００５／００１９５８１号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００５／０１０３６３８号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００５／００１３７６５号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，１９７，２５２号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，９８７，６６３号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，１１１，３２７号明細書
【特許文献１５】米国特許第６，６３５，７２９号明細書
【特許文献１６】米国特許公開第２００７／００６４３７６号明細書
【特許文献１７】米国特許第６，６７４，６３５号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号明細書
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｂｒｕａｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔ、及びＴｅｌｌｅｒ、米国化学学会誌、Ｖｏｌ．６０，１９３８，ｐ．３０９
【非特許文献２】Ｐｏｚｄｅｅｖ−Ｆｒｅｅｍａｎ他著「固体タンタルコンデンサの多孔質アノードの臨界酸素含有量」、材料科学学会誌：電気工学における材料９，（１９９８）３０９−３１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、高電圧環境において改良された性能を有する固体電解コンデンサの必要性が現在存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態により、外面及び内面を有する焼結多孔質アノードを含む固体電解コンデンサを開示する。誘電体層は、アノードの上に重なり、誘電体層の第１の部分は、アノードの外面の上に重なり、誘電体層の第２の部分は、アノードの内面の上に重なる。第１の部分は、第２の部分よりも大きい厚みを有する。固体電解質は、誘電体層の上に重なり、固体電解質は、複数の予備重合導電性ポリマー粒子及びヒドロキシ官能非イオン性ポリマーを含む。
【０００６】
別の実施形態により、固体電解コンデンサを形成する方法を開示する。本方法は、アノードが第１の形成電圧で陽極酸化される第１の段とアノードが第１の形成電圧よりも高い第２の形成電圧で陽極酸化される第２の段とを含む多段工程によって焼結多孔質アノード上に誘電体層を形成する段階を含む。固体電解質は、複数の予備重合導電性ポリマー粒子を含有する分散剤で誘電体層を被覆する段階とその後にヒドロキシ官能非イオン性ポリマーを付加する段階とを含む工程によって誘電体層の上に形成される。
【０００７】
本発明の他の特徴及び態様を以下により詳細に示す。
【０００８】
当業者に向けられてその最良のモードを含む本発明の完全かつ実施可能な開示は、添付の図を参照する本明細書の残りの部分により詳細に示されている。
【０００９】
本明細書及び図面における参照文字の反復使用は、本発明の同じか又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によって形成することができるコンデンサの一実施形態の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によって異なる厚みを有する誘電体層の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本説明は、例示的な実施形態のみの説明であり、例示的な構成に具現化される本発明のより広い態様を限定するように考えられていないことは当業者によって理解されるものとする。
【００１２】
一般的には、本発明は、比較的高い電圧環境に使用するためのコンデンサに関する。本発明者は、アノード、誘電体、及び固体電解質の形成に関連する特徴の独特かつ制御された組合せによりこのような電圧を得る機能を達成することができることを見出した。例えば、陽極酸化は、誘電体層が、アノードの外面の上に重なる比較的厚い部分とアノードの内面の上に重なる比較的薄い部分とを保有するような方式で実施することができる。理論によって限定されることを意図しないが、このような厚み分布は、酸化物不良が高電圧で受ける電流サージに対して更に弱くなるそれらの外部位置でアノードを保護するのを助けることができると考えられる。異なる厚みを有する誘電体層の使用に加えて、固体電解質はまた、予備重合導電性ポリマー粒子とヒドロキシ官能非イオン性ポリマーの組合せから形成される。予備重合粒子は、そうでなければ特に上述の高電圧で誘電体劣化をもたらす可能性がある高エネルギラジカル（例えば、Ｆｅ2+又はＦｅ3+イオン）の使用を最小にすることができる。更に、ヒドロキシ官能非イオン性ポリマーは、ポリマー粒子と内部誘電体の表面との間の接触の程度を改善することができると考えられ、内部誘電体は、典型的に、より高い形成電圧の結果として性質上比較的滑らかである。これは、予想外に、得られるコンデンサの絶縁破壊電圧及び湿式対乾式キャパシタンスを増加させる。
【００１３】
従って、本発明の結果、得られるコンデンサは、高電圧用途に使用することができる。コンデンサは、例えば、約６０ボルト又はそれよりも高く、一部の実施形態では約７０ボルト又はそれよりも高く、及び一部の実施形態では約８０ボルト又はそれよりも高いような比較的高い「絶縁破壊電圧」（コンデンサが故障する電圧）を示すことができる。同様に、コンデンサはまた、比較的高いサージ電流に耐えることができ、高いサージ電流も高電圧用途において一般的である。ピークサージ電流は、例えば、約１００アンペア又はそれよりも高く、一部の実施形態では約２００アンペア又はそれよりも高く、及び一部の実施形態では約３００アンペアから約８００アンペアとすることができる。コンデンサはまた、その湿式キャパシタンスの比較的高いパーセントを示すことができ、これは、雰囲気湿度の存在下でコンデンサのキャパシタンス損失及び／又は変動がごく僅かであることを可能にする。この性能特性は、「湿式対乾式コンデンサパーセント」で定量化され、これは、以下の方程式によって判断される。
湿式対乾式キャパシタンス＝（乾式キャパシタンス／湿式キャパシタンス）×１００
【００１４】
本発明のコンデンサは、例えば、約５０％又はそれよりも大きい、一部の実施形態では約６０％又はそれよりも大きい、一部の実施形態では約７０％又はそれよりも大きい、及び一部の実施形態では約８０％から１００％の湿式対乾式キャパシタンス百分率を示すことができる。
【００１５】
ここで、本発明の様々な実施形態をより詳細に以下に説明する。
【００１６】
Ｉ．アノード
アノードは、バルブ金属組成物から形成される。組成物の比電荷は、約２，０００μＦ*Ｖ／ｇから約１５０，０００μＦ*Ｖ／ｇ、一部の実施形態では約３，０００μＦ*Ｖ／ｇから約７０，０００μＦ*Ｖ／ｇ又はそれよりも大きく、及び一部の実施形態では約４，０００から約５，０００μＦ*Ｖ／ｇのように異なる場合がある。当業技術で公知のように、比電荷は、使用する陽極酸化電圧をキャパシタンスに乗算し、次に、この積を陽極酸化電極本体の重量で割ることによって判断することができる。
【００１７】
バルブ金属組成物は、一般的に、１：１．０±１．０、一部の実施形態では１：１．０±０．３、一部の実施形態では１：１．０±０．１、及び一部の実施形態では１：１．０±０．０５のニオビウム対酸素の原子比率を有するニオビウム酸化物のようなニオビウムの導電性酸化物を含有することができる。ニオビウム酸化物は、ＮｂＯ0.7、ＮｂＯ1.0、ＮｂＯ1.1、及びＮｂＯ2とすることができる。このようなバルブ金属酸化物の例は、Ｆｉｆｅに付与された米国特許第６，３２２，９１２号明細書、Ｆｉｆｅ他に付与された米国特許第６，３９１，２７５号明細書、Ｆｉｆｅ他に付与された米国特許第６，４１６，７３０号明細書、Ｆｉｆｅに付与された米国特許第６，５２７，９３７号明細書、Ｋｉｍｍｅｌ他に付与された米国特許第６，５７６，０９９号明細書、Ｆｉｆｅ他に付与された米国特許第６，５９２，７４０号明細書、Ｋｉｍｍｅｌ他に付与された米国特許第６，６３９，７８７号明細書、及びＫｉｍｍｅｌ他に付与された米国特許第７，２２０，３９７号明細書、並びにＳｃｈｎｉｔｔｅｒに付与された米国特許出願公開第２００５／００１９５８１号明細書、Ｓｃｈｎｉｔｔｅｒ他に付与された米国特許出願公開第２００５／０１０３６３８号明細書、及びＴｈｏｍａｓ他に付与された米国特許出願公開第２００５／００１３７６５号明細書に説明されている。
【００１８】
アノードを形成するために、バルブ金属組成物の粉末が一般的に使用される。粉末は、結節状、角状、薄片状など、並びにこれらの混合物のような様々な形状のいずれかの粒子を含有することができる。特定的な実施形態において、粒子は、これらが比較的平坦又は血小板形を保有する点で薄片状形態を有することができる。このような粒子は、アノードの外面と内部の間にショート伝達ラインを提供し、また高導電性を有する高連続及び密度のワイヤ対アノード間接続を提供することができる。取りわけ、これは、絶縁破壊電圧（コンデンサが故障する電圧）を増加させるのを補助し、等価直列抵抗（「ＥＳＲ」）を下げるのを補助することができる。粒子はまた、より高い電圧で陽極酸化する時にアノードの比電荷を増加させることができ、それによってエネルギ密度を増加させる。
【００１９】
使用する時に、薄片状粒子は略平坦である。平坦の程度は、一般的に、「アスペクト比」、すなわち、平均厚みで割った粒子の平均直径又は幅（「Ｄ／Ｔ」）によって定められる。例えば、粒子のアスペクト比は、約２から約１００、一部の実施形態では約３から約５０、一部の実施形態では約４から約３０とすることができる。粒子はまた、約０．５から約１０．０ｍ2／ｇ、一部の実施形態では約０．７から約５．０ｍ2／ｇ、及び一部の実施形態では約１．０から約４．０ｍ2／ｇの比表面積を有することができる。用語「比表面積」は、一般的に、Ｂｒｕａｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔ、及びＴｅｌｌｅｒ、米国化学学会誌、Ｖｏｌ．６０，１９３８，ｐ．３０９の吸着ガスとして窒素を使用する物理ガス吸着（Ｂ．Ｅ．Ｔ．）法によって判断される表面積を意味する。試験は、米国ニューヨーク州ショセット所在のＱＵＡＮＴＡＣＨＲＯＭＥ・コーポレーションから入手可能なＭＯＮＯＳＯＲＢ（登録商標）比表面積アナライザで行うことができ、これは、吸着質で不活性な搬送ガス（例えば、ヘリウム）の流動混合物の熱伝導性の変化を感知することによって固体表面上に吸着された吸着質窒素ガスの量を測定する。
【００２０】
バルク密度（スコット密度としても公知）はまた、典型的に、立方センチメートル当たり約０．１から約２グラム（ｇ／ｃｍ3）、一部の実施形態では約０．２ｇ／ｃｍ3から約１．５ｇ／ｃｍ3、及び一部の実施形態では約０．４ｇ／ｃｍ3から約１ｇ／ｃｍ3である。「バルク密度」は、流量計漏斗及び密度カップを使用して判断することができる。より具体的には、粉末サンプルは、サンプルが完全にカップの周囲を満たして溢れるまで漏斗を通してカップの中に注ぐことができ、その後にサンプルは、サンプルがカップの上部と同一平面にあるように揺らさずにへらで平らにすることができる。平らにしたサンプルは、秤に移送し、０．１グラムまでの精度で計量し、密度値を判断する。このような装置は、米国ニュージャージー州エリザベス所在のＡｌｃａｎ・アルミニウム・コーポレーションから市販されている。粒子はまた、約０．１から約１００マイクロメートル、一部の実施形態では約０．５から約７０マイクロメートル、及び一部の実施形態では約１から約５０マイクロメートルの平均サイズ（例えば、幅）を有することができる。
【００２１】
アノードの構成を容易にするために、ある一定の付加的な成分を粉末に含めることができる。例えば、粉末は、任意的に結合剤及び／又は潤滑剤と混合し、粒子がプレスされてアノード本体を形成する時に十分に互いに接着することを保証することができる。好ましい結合剤は、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）、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のようなセルロースポリマー、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、ダウ・ケミカル・コーポレーションからの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、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、及びフルオロオレフィンコポリマーのようなフルオロポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、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及びメタクリレートのコポリマーのようなアクリルポリマー、並びにステアリン及び他のせっけん脂肪酸、植物ろう、マイクロワックス（純粋パラフィン）などのような脂肪酸及びワックスを含むことができる。結合剤は、溶媒中に溶解し、分散させることができる。例示的な溶媒は、水、アルコールなどを含むことができる。利用する時に、結合剤及び／又は潤滑剤のパーセントは、全質量の重量で約０．１％から約８％まで変化させることができる。しかし、結合剤及び／又は潤滑剤は、必ずしも本発明において必要ではないことを理解すべきである。
【００２２】
得られる粉末は、次に、圧縮され、あらゆる従来の粉末プレスデバイスを使用してペレットを形成することができる。例えば、プレスモールドを使用することができ、これは、ダイ及び１つ又はそれよりも多くの複数のパンチを収容する単一ステーション圧縮プレスである。代替的に、アンビル型圧縮プレスモールドを使用することができ、これらは、ダイ及び単一下側パンチのみを使用する。単一ステーション圧縮プレスモールドは、単動式、複動式、浮ダイ、可動プラテン、対向ラム、ネジ、衝撃、ホットプレス、コイニング、又はサイジングのような様々な機能を有するカム、トグル／ナックル、及び偏心／クランクプレスのようないくつかの基本タイプで利用可能である。粉末は、アノードリードワイヤの周囲で圧縮することができる。ワイヤは、タンタル、ニオビウム、アルミニウム、ハフニウム、チタンなど、並びにこれらの導電性酸化物及び／又は窒化物のようなあらゆる導電材料から形成することができる。
【００２３】
圧縮後、得られるアノード本体は、次に、正方形、矩形、円形、長円形、三角形、六角形、八角形、七角形、五角形などのようなあらゆる望ましい形状にダイスカットすることができる。アノード本体はまた、それが、１つ又はそれよりも多くの皺、溝、凹部、又は窪みを含み、表面対体積率を増加させて、ＥＳＲを最小にし、キャパシタンスの周波数応答を拡張するという点で「溝付き」形を有することができる。アノード本体は、次に、あらゆる結合剤／潤滑剤の全部ではないとしても殆どが除去される加熱段階を受ける場合がある。例えば、アノード本体は、典型的には、約１５０℃から約５００℃の温度で作動するオーブンによって加熱される。代替的に、結合剤／潤滑剤はまた、Ｂｉｓｈｏｐ他に付与された米国特許第６，１９７，２５２号明細書に説明するようにペレットを水溶液と接触させることによって除去することができる。
【００２４】
その後、ペレットを焼結し、多孔質の一体化した塊を形成する。焼結の温度、雰囲気、及び時間は、アノードのタイプ、アノードのサイズなどのような様々なファクタに依存する場合がある。典型的には、焼結は、約５分から約１００分、及び一部の実施形態では約３０分から約６０分の時間にわたって、約８００℃から１９００℃、一部の実施形態では約１０００℃から約１５００℃、及び一部の実施形態では約１１００℃から約１４００℃の温度で行われる。必要に応じて、焼結は、酸素原子のアノードへの移送を制限する雰囲気において行うことができる。例えば、焼結は、真空、不活性ガス、水素などのような還元性雰囲気で行うことができる。還元性雰囲気は、約１０Ｔｏｒｒから約２０００Ｔｏｒｒ、一部の実施形態では約１００Ｔｏｒｒから約１０００Ｔｏｒｒ、及び一部の実施形態では約１００Ｔｏｒｒから約９３０Ｔｏｒｒの圧力とすることができる。水素及び他のガス（例えば、アルゴン又は窒素）の混合物も使用することができる。
【００２５】
アノードはまた、比較的低い炭素及び酸素含有量を有することができる。例えば、アノードは、約５０ｐｐｍよりも多くない炭素、及び一部の実施形態では約１０ｐｐｍよりも多くない炭素を有することができる。同様に、アノードは、約３５００ｐｐｍよりも多くない酸素、一部の実施形態では約３０００ｐｐｍよりも多くない酸素、及び一部の実施形態では約５００から約２５００ｐｐｍの酸素を有することができる。酸素含有量は、「ＬＥＣＯ酸素アナライザ」によって測定することができ、かつタンタル表面上に自然酸化物中の酸素及びタンタル粒子にバルク酸素を含む。バルク酸素含有量は、タンタルの結晶格子の周期によって制御され、それは、溶解限度が得られるまでタンタルの酸素含有量を増加させることによって直線的に増加する。この方法は、Ｘ線回折解析（ＸＲＤＡ）を使用してタンタルの結晶格子の周期を測定したＰｏｚｄｅｅｖ−Ｆｒｅｅｍａｎ他著「固体タンタルコンデンサの多孔質アノードの臨界酸素含有量」、材料科学学会誌：電子工学における材料９，（１９９８）３０９−３１１に説明されている。焼結タンタルアノードの酸素は、薄い自然表面酸化物に限定することができるが、タンタルの大部分は、実際には酸素がない。
【００２６】
上述したように、アノードリードも、それから縦方向に延びるアノード本体に接続することができる。アノードリードは、ワイヤ、シートなどの形態にすることができ、タンタル、ニオビウム、ニオビウム酸化物などのようなバルブ金属化合物から形成することができる。リードの接続は、リードを本体に溶接するか又はそれを形成中に（例えば、圧縮及び／又は焼結前に）アノード本体内に組み込むことなどによる公知の技術を使用して達成することができる。
【００２７】
ＩＩ．誘電体
コンデンサの誘電体層は、それが、アノードの外面の上に重なる第１の部分とアノードの内面の上に重なる第２の部分とを保有するという点で、アノードにわたって異なる厚みを保有する。上述したように、第１の部分は、その厚みが第２の部分の厚みよりも大きいように選択的に形成される。理論によって限定されることを意図しないが、このような厚み分布は、高電圧で受ける電流サージに対して酸化物不良が更に弱くなるこれらの外部位置でアノードを保護するのを助けることができると考えられる。図２を参照して、例えば、陽極酸化された多孔質アノード本体２００の一部分の概略図が示されている。酸化本体２００は、孔隙２０９を有する焼結アノード２０２の上に重なる誘電体層２１０を含有する。アノード２０２は、外面２０９によって定められた外側領域２０５及び内面２１１によって定められた内側領域２０７を有する。誘電体層２１０は、アノード２００の外側領域２０５及び内側領域２０７の両方の上に重なり、第１の部分２２０は、外面２０９に隣接して位置し、第１の厚み「ｔ1」を形成し、第２の部分２３０は、内面２１１に隣接して位置し、第２の厚み「ｔ2」を定める。図示のように、第１の厚み「ｔ1」は、第２の厚み「ｔ2」よりも大きい。しかし、誘電体層の厚みは、内側又は外側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。外面に隣接する誘電体層のある一定の部分は、例えば、内面における層のある一定の部分よりも実際には薄くなる場合があり、逆も同じである。それでも尚、誘電体層は、外面にある層の少なくとも一部分が、内面にある少なくとも一部分よりも大きい厚みを有するように形成される。これらの厚みの実際の差は、特定の用途に応じて異なる場合があるが、第１の部分の厚み対第２の部分の厚みの比率は、典型的に、約１．２から約４０、一部の実施形態では約１．５から約２５、及び一部の実施形態では約２から約２０である。
【００２８】
異なる厚みを有する誘電体層を形成するために、多段工程を一般的に使用する。工程の各段では、焼結アノードを陽極酸化（「陽極処理」）し、誘電体層（例えば、五酸化タンタル）を形成する。陽極酸化は、電解質の中にアノードを浸漬するなどによって電解質をアノードに最初に付加することによって実施される。電解質は、一般的に、溶液（例えば、水性又は非水性）のような液体、分散剤、溶融物などの形態にある。水（例えば、脱イオン水）、エーテル（例えば、ジエチルエーテル及びテトラヒドロフラン）、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酢酸エーテル、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、一般的に電解質において使用される。溶媒は、電解質の約５０重量パーセントから約９９．９重量パーセント、一部の実施形態では約７５重量パーセントから約９９重量パーセント、及び一部の実施形態では約８０重量パーセントから約９５重量パーセントを構成することができる。必ずしも必須ではないが、水性溶媒（例えば、水）の使用は、多くの場合、酸化物の形成を容易にするのに望ましい。実際に、水は、電解質中に使用する溶媒の約１重量パーセント又はそれよりも多く、一部の実施形態では約１０重量パーセント又はそれよりも多く、一部の実施形態では約５０重量パーセント又はそれよりも多く、一部の実施形態では約７０重量パーセント又はそれよりも多く、及び一部の実施形態では約９０重量パーセントから１００重量パーセントを構成することができる。
【００２９】
電流は、電解質を通過して誘電体を形成し、電圧の値は、電荷（時間を乗算した電流）及びそれによって誘電体層の厚みを管理する。陽極酸化の第１の段中に、望ましい誘電体厚みが内部領域に対して達成されることを保証するために、約１から約９０ボルト、一部の実施形態では約２から約５０ボルト、及び一部の実施形態では約５から約２０ボルトに及ぶ形成電圧のような比較的小さな形成電圧が典型的に使用される。その後、焼結本体は、次に工程の第２の段で陽極酸化され、誘電体の厚みを望ましいレベルまで増加させることができる。これは、一般的に、約５０ボルトから約３５０ボルト、一部の実施形態では約６０ボルトから約３００ボルト、及び一部の実施形態では９０から約２００ボルトに及ぶ形成電圧などのような第１の段中に使用するよりも高い電圧で電解質中で陽極酸化することによって達成される。第１及び／又は第２の段中に、電解質は、約１５℃から約９５℃、一部の実施形態では約２０℃から約９０℃、及び一部の実施形態では約２５℃から約８５℃の範囲の温度に保つことができる。
【００３０】
陽極酸化工程の第１及び第２の段中に使用する電解質は、同じである場合があり、又は異なる場合がある。しかし、典型的には、異なる溶液を使用して、誘電体層の外側部分においてより高い厚みの達成を更に容易にするのを補助することが望ましい。例えば、第２の段に使用する電解質は、第１の段に使用する電解質よりも低いイオン導電率を有し、かなりの量の酸化膜がアノードの内面上に形成されるのを阻止することを望ましいとすることができる。この点に関して、第１の段中に使用する電解質は、塩酸、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性化合物を含有することができる。このような電解質は、２５℃の温度で判断された約０．１から約１００ｍＳ／ｃｍ、一部の実施形態では約０．２から約２０ｍＳ／ｃｍ、及び一部の実施形態では約１から約１０ｍＳ／ｃｍの導電率を有することができる。第２の段中に使用する電解質は、典型的には、ヒドロニウムイオン濃度がその中の電荷通過の結果として孔隙の中で増加するように弱酸の塩を含有する。イオン輸送又は拡散は、弱酸アニオンが電荷の均衡を保つ必要性に応じて孔隙の中に移動するようなものである。その結果、主な導電種（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の確立において減少し、従って、より弱い導電種を形成する。導電種の濃度の減少により、電解質中に比較的高い電圧低下をもたらし、これは、内部の更に別の陽極酸化を妨げ、一方、より厚い酸化物層が、連続高導電性の領域においてより高い形成電圧の外側に構築される。好ましい弱酸塩は、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又はアルカリ金属塩（例えば、ナトリウム、カリウム、その他）を含むことができる。特に適切な塩は、四ホウ酸ナトリウム及び五ホウ酸アンモニウムを含む。このような電解質は、典型的には、２５℃の温度で判断された約０．１から約２．０ｍＳ／ｃｍ、一部の実施形態では約０．５から１０ｍＳ／ｃｍ、及び一部の実施形態では約１から約５ｍＳ／ｃｍの導電率を有する。
【００３１】
必要に応じて、陽極酸化の各段は、１つ又はそれよりも多くのサイクルにわたって繰り返され、望ましい誘電体厚みを達成することができる。更に、アノードはまた、電解質を除去するために第１及び／又は第２の段後別の溶媒（例えば、水）で濯ぎ又は洗浄することができる。
【００３２】
ＩＩＩ．固体電解質
固体電解質は、一般的にコンデンサに対してカソードとして機能する誘電体の上に重なる。固体電解質は、導電性ポリマーを含有し、導電性ポリマーは、典型的にはπ共役し、少なくとも約１μＳ／ｃｍの導電率のような酸化又は還元後導電性を有する。このようなπ共役導電性ポリマーの例は、例えば、ポリ複素環式化合物（例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、その他）、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリフェノラートなどを含む。一実施形態において、例えば、ポリマーは、以下の一般構造を有するような置換ポリチオフェンである。
2020025136.tif 000003
ここで、ＴはＯ又はＳであり、Ｄは、任意的に置換されたＣ1からＣ5のアルキレン基（例えば、メチレン、エチレン、ｎ−プロピレン、ｎ−ブチレン、ｎ−ペンチレン、その他）であり、Ｒ7は、直鎖又は分枝の任意的に置換されたＣ1からＣ18のアルキル基（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−オクダデシル、その他）、任意的に置換されたＣ5からＣ12のシクロアルキル基（例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、その他）、任意的に置換されたＣ6からＣ14のアリール基（例えば、フェニル、ナフチル、その他）、任意的に置換されたＣ7からＣ18のアラルキル基（例えば、ベンジル、ｏ−、ｍ−、ｐ−トリル、２，３−、２，４−、２，５−、２−６、３−４−、３，５−キシリル、メシチル、その他）、任意的に置換されたＣ1からＣ4のヒドロキシアルキル基、又はヒドロキシル基であり、ｑは、０から８、一部の実施形態では０から２、及び一部の実施形態では０の整数であり、ｎは、２から５，０００、一部の実施形態では４から２，０００、及び一部の実施形態では５から１，０００である。ラジカル「Ｄ」又は「Ｒ7」の置換基の例は、例えば、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、アルコキシ、ハロゲン、エーテル、チオエーテル、ジスルフィド、スルホキシド、スルホン、スルホン酸塩、アミノ、アルデヒド、ケト、カルボン酸エステル、カルボン酸、炭酸塩、カルボン酸塩、シアノ、アルキルシラン及びアルコキシシラン基、カルボキシルアミド基などを含む。
【００３３】
特に適切なチオフェンポリマーは、「Ｄ」が、任意的に置換されたＣ2からＣ3のアルキレン基であるものである。例えば、ポリマーは、任意的に置換されたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とすることができ、これは、以下の一般構造を有する。
2020025136.tif 000004
【００３４】
上述したような導電性ポリマーを形成する方法は、当業技術で公知である。例えば、全ての目的のためにその全体が本明細書に引用により組み込まれているＭｅｒｋｅｒ他に付与された米国特許第６，９８７，６６３号明細書は、モノマー前駆体から置換したポリチオフェンを形成するための様々な技術を説明している。モノマー前駆体は、例えば、以下の構造を有する。
2020025136.tif 000005
ここで、Ｔ、Ｄ、Ｒ7、及びｑは、上で定義されている。特に適切なチオフェンモノマーは、「Ｄ」が、任意的に置換されたＣ2からＣ3のアルキレン基であるものである。例えば、任意的に置換された３，４−アルキレンジオキシチオフェンを使用することができ、これは以下の一般構造を有する。
2020025136.tif 000006
ここで、Ｒ7及びｑは、上で定義されている。１つの特定的な実施形態において、「ｑ」は０である。３，４−エチレンジオキシチオフェンの１つの商業的に適切な例は、Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｍという名称で「Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ  ＧｍｂＨ」から入手可能である。他の適切なモノマーも、Ｂｌｏｈｍ他に付与された米国特許第５，１１１，３２７号明細書及びＧｒｏｅｎｅｎｄａａｌ他に付与された米国特許第６，６３５，７２９号明細書に説明されており、当該特許は、全ての目的のためにこれらの全体が本明細書に引用により組み込まれている。これらのモノマーの誘導体も使用することができ、これらは、例えば、上記モノマーの二量体又は三量体である。より高分子の誘導体、すなわち、モノマーの四量体、五量体などは、本発明に使用するのに適している。誘導体は、同一又は異なるモノマーユニットで作り上げ、その物質だけで、及び互いに及び／又はモノマーと混合して使用することができる。これらの前駆体の酸化又は還元形態も使用することができる。
【００３５】
Ａ．予備重合粒子
特定のタイプのポリマーに関係なく、固体電解質は、一般的に、分散剤の形態で付加された複数の予備重合粒子を含む。分散剤を使用する１つの恩典は、分散剤が、イオン移動により高電界の下で絶縁破壊を引き起こす可能性がある現場重合中に生成するイオン種（例えば、Ｆｅ2+又はＦｅ3+）の存在を最小にすることができる点である。従って、現場重合によるのではなくて分散剤として導電性ポリマーを付加することにより、得られるコンデンサは、比較的高い「絶縁破壊電圧」を示すことができる。アノードの良好な含浸を可能にするために、分散剤に使用する粒子は、典型的には、約１から約１５０ナノメートル、一部の実施形態では約２から約５０ナノメートル、及び一部の実施形態では約５から約４０ナノメートルの平均サイズ（例えば、直径）のような小さなサイズを有する。粒径は、超遠心分離機、レーザ回折、その他などによる公知の技術を使用して判断することができる。粒子の形状も異なる場合がある。１つの特定的な実施形態において、例えば、粒子は球状の形状である。しかし、プレート、ロッド、ディスク、バー、チューブ、不規則形状などのような他の形状も本発明によって考えられていることを理解すべきである。分散剤の粒子の濃度は、分散剤の望ましい粘性及び分散剤をコンデンサに付加することになる特定の方式に応じて異なる場合がある。しかし、典型的に、粒子は、分散剤の約０．１から約１０重量パーセント、一部の実施形態では約０．４から約５重量パーセント、及び一部の実施形態では約０．５から約４重量パーセントを構成する。
【００３６】
分散剤はまた、一般的に粒子の安定性を高める対イオンを含有する。すなわち、導電性ポリマー（例えば、ポリチオフェン又はその誘導体）は、典型的には、中性又は正（カチオン）である主ポリマー鎖上に電荷を有する。ポリチオフェン誘導体は、例えば、典型的には、主ポリマー鎖に正電荷を担持する。一部の場合、ポリマーは、構造単位中に正及び負電荷を保有することができ、正電荷は、主鎖上に位置し、負電荷は、スルホン酸塩又はカリボキシレート基のようなラジカル「Ｒ」の置換基上に任意的に位置する。主鎖の正電荷は、部分的に又は全体的にラジカル「Ｒ」上に任意的に存在するアニオン基で飽和することができる。全体的に見ると、ポリチオフェンは、これらの場合には、カチオン、中性、又はアニオンにさえすることができる。それでも尚、これらは、ポリチオフェン主鎖が正電荷を有すると、カチオンポリチオフェンであると全て見なされる。
【００３７】
対イオンは、導電性ポリマーの電荷を相殺するモノマー又はポリマーアニオンとすることができる。ポリマーアニオンは、例えば、ポリマーカルボン酸（例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマーレイン酸、その他）、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、その他）のようなアニオンとすることができる。酸はまた、アクリル酸エステル及びスチレンのような他の重合可能モノマーと、ビニルカルボン酸及びビニルスルホン酸のコポリマーのようなコポリマーとすることができる。同様に、好ましいモノマーアニオンは、例えば、Ｃ1からＣ20の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からＣ20のカルボン酸（例えば、２−エチル−ヘキシルカルボン酸）、脂肪族ペルフルオロカルボン酸（例えば、トリフルオロ酢酸又はペルフルオロオクタン酸）、Ｃ1からＣ20のアルキル基によって任意的に置換された芳香族スルホン酸（例えば、ベンゼンスルホン酸、ｏ−トルエンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、又はドデシルベンゼンスルホン酸）、シクロアルカンスルホン酸（例えば、カンファースルホン酸又はテトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩、過塩素酸塩、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、ヘキサフルオロヒ酸塩又はヘキサクロロアンチモン酸塩）のようなアニオンを含む。特に適切な対イオンは、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。このようなポリマーアニオンの分子量は、典型的には、約１，０００から約２，０００，０００、及び一部の実施形態では約２，０００から約５００，０００に及んでいる。
【００３８】
使用する時に、分散剤及び得られる層におけるこのような対イオン対導電性ポリマーの重量比は、典型的には約０．５：１から約５０：１、一部の実施形態では約１：１から約３０：１、及び一部の実施形態では約２：１から約２０：１である。上述の重量比を意味する対応する導電性ポリマーの重量は、完全な変換が重合中に起こると仮定すると、共に使用するモノマーの加重した部分を意味する。
【００３９】
導電性ポリマー及び対イオンに加えて、分散剤はまた、１つ又はそれよりも多くの結合剤を含有し、ポリマー層の接着性を更に高め、また分散剤内で粒子の安定性を増大させることができる。結合剤は、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、ポリビニルブチラート、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、ポリ炭酸塩、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性質が有機性のものとすることができる。架橋剤も使用して、結合剤の接着機能を高めることができる。このような架橋剤は、例えば、メラミン化合物、マスクドイソシアネート又は３−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、テトラエトキシシラン及びテトラエトキシシラン加水分解物のような官能基シラン又はポリウレタン、ポリアクリレート又はポリオレフィンのような架橋可能ポリマーを含むことができる。
【００４０】
分散剤も使用して、固体電解質の形成及びそれをアノード部に付加する機能を促進することができる。好ましい分散剤は、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）、脂肪族及び芳香族脂肪族エーテル（例えば、ジエチルエーテル及びアニソール）、水、及び上述の溶媒のいずれかの混合物のような溶媒を含む。
【００４１】
上述のものに加えて、更に他の成分も分散剤において使用することができる。例えば、従来の充填剤を使用することができ、これらは、約１０ナノメートルから約１００ナノメートル、一部の実施形態では約５０ナノメートルから約５０マイクロメートル、及び一部の実施形態では約１００ナノメートルから約３０マイクロメートルのサイズを有する。このような充填剤の例は、炭酸カルシウム、ケイ酸塩、シリカ、硫酸カルシウム又は硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、ガラス繊維又はバルブ、木粉、セルロース粉末カーボンブラック、導電性ポリマー、その他を含む。充填剤は、粉末形態で分散剤の中に導入することができるが、同じく繊維のような別の形態でも存在することができる。
【００４２】
イオン又は非イオン性界面活性剤のような表面活物質も分散剤において使用することができる。更に、有機官能シラン又はこれらの加水分解物、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−メタクリルオ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。分散剤はまた、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、グリコール、ジ−又はトリエチレングリコール）のような導電性を増大させる添加剤を含有することができる。
【００４３】
ポリマー分散剤は、スピンコーティング、含浸、注入、滴下付加、射出、噴霧、ドクタブレーディング、ブラッシング、印刷（例えば、インクジェット、スクリーン、又はパッド印刷）、又は浸漬のような様々な公知の技術を使用して付加することができる。それは、使用する付加技術に応じて異なる場合があるが、分散剤の粘性は、典型的には、約０．１から約１００，０００ｍＰａｓ（１００ｓ-1の剪断速度で測定）、一部の実施形態では約１から約１０，０００ｍＰａｓ、一部の実施形態では約１０から約１，５００ｍＰａｓ、及び一部の実施形態では約１００から約１０００ｍＰａｓである。付加された状態で、層は、乾燥させ及び／又は洗浄することができる。１つ又はそれよりも多くの付加的な層もこのようにして形成され、望ましい厚みを達成することができる。典型的には、この粒子分散剤によって形成された層の全体厚みは、約１から約５０μｍ、及び一部の実施形態では約５から約２０μｍである。対イオン対導電性ポリマーの重量比は、同様に約０．５：１から約５０：１、一部の実施形態では約１：１から約３０：１、及び一部の実施形態では約２：１から約２０：１である。
【００４４】
Ｂ．ヒドロキシ官能非イオン性ポリマー
予備重合粒子に加えて、固体電解質はまた、ヒドロキシ官能非イオン性ポリマーを含有する。用語「ヒドロキシ官能」は、一般的に、化合物が、少なくとも１つのヒドロキシ官能基を含み、又は溶媒の存在下でこのような官能基を保有することができることを意味する。理論によって束縛されることを意図しないが、ヒドロキシ官能非イオン性ポリマーは、ポリマー粒子と内部誘電体の表面との間の接触の程度を改善することができると考えられ、内部誘電体は、典型的に、より高い形成電圧の結果として性質上比較的滑らかである。これは、得られるコンデンサの絶縁破壊電圧及び湿式対乾式キャパシタンスを増加させる。更に、ある一定の分子量を有するヒドロキシ官能ポリマーの使用により、同じく高い電圧における化学的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、ヒドロキシ官能ポリマーの分子量は、モル当たり約１００から１０，０００グラム、一部の実施形態において、約２００から２，０００、一部の実施形態では約３００から約１，２００、及び一部の実施形態では約４００から約８００とすることができる。
【００４５】
様々なヒドロキシ官能非イオン性ポリマーのいずれも一般的にこの目的のために使用することができる。一実施形態において、例えば、ヒドロキシ官能ポリマーは、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、その他）、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含むことができる。ポリアルキレンエーテルは、典型的には、主に末端ヒドロキシ基を有する線形の非イオン性ポリマーである。特に適切なものは、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）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の上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、ジオール又はポリオールから重縮合反応によって調製することができる。ジオール成分は、特に、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、ダイマージオール、水素化ダイマージオール、又は上述のジオールの均等混合物のような５から３６炭素原子又は芳香族ジヒドロキシ化合物を含有する飽和又は不飽和、分岐又は非分岐脂肪族ジヒドロキシ化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、ペンタエリスリトール又はソルビトールを含む多価アルコールも、重合反応に使用することができる。
【００４６】
上述したものに加えて、他のヒドロキシ官能非イオン性ポリマーも本発明に使用することができる。このようなポリマーの一部の例は、例えば、エトキシ化アルキルフェノール、エトキシ化又はプロポキシ化Ｃ6−Ｃ24脂肪アルコール、一般式ＣＨ3−（ＣＨ2）10-16-（Ｏ−Ｃ2Ｈ4）1-25−ＯＨ（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）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、一般式ＣＨ3−（ＣＨ2）10-16-（Ｏ−Ｃ3Ｈ6）1-25−ＯＨを有するポリオキ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（例えば、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）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（例えば、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（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アート、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、ＰＥＧ６００ジオレアート、及びＰＥＧ４００ジオレアート）及びポリオキシエチレングリコールアルキルエステル（例えば、ポリオキシエチレン−２３グリコールラウレート及びポリオキシエチレン−２０グリコールステアレート）のようなＣ8−Ｃ24脂肪酸のポリエチレングリコールエステル、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オレイルレーテル、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及び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、Ｐｏｌｏｘａｍｅｒ）など、並びにこれらの混合物を含む。
【００４７】
ヒドロキシ官能非イオン性ポリマーは、様々な異なる方法で固体電解質の中に組み込むことができる。ある一定の実施形態において、例えば、ヒドロキシ官能ポリマーは、上述の初期分散剤によって形成されたいずれの層の中にも簡単に組み込むことができる。このような実施形態において、分散剤のヒドロキシ官能ポリマーの濃度は、典型的には、約１重量パーセントから約５０重量パーセント、一部の実施形態では約５重量パーセントから約４０重量パーセント、及び一部の実施形態では約１０重量パーセントから約３０重量パーセントである。
【００４８】
しかし、他の実施形態において、ヒドロキシ官能ポリマーは、初期ポリマー分散剤がアノード本体に付加された後に付加することができる。このような実施形態において、ヒドロキシ官能ポリマーを付加するのに使用する技術は、異なる場合がある。例えば、ポリマーは、浸水、浸漬、注入、滴下、射出、噴霧、拡散、塗布又は印刷、例えば、インクジェット、スクリーン印刷、又はタンポン印刷のような様々な方法を使用して液体溶液の形態で付加することができる。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に使用することができる。このような溶液中のヒドロキシ官能ポリマーの濃度は、典型的には、溶液の約５重量パーセントから約９５重量パーセント、一部の実施形態では約１０重量パーセントから約７０重量パーセント、及び一部の実施形態では約１５重量パーセントから約５０重量パーセントに及んでいる。必要に応じて、このような溶液には、導電性ポリマーがほぼない場合がある。例えば、導電性ポリマーは、溶液の約２重量パーセント又はそれ未満、一部の実施形態では約１重量パーセント又はそれ未満、及び一部の実施形態では約０．５重量パーセント又はそれ未満を構成することができる。
【００４９】
しかし、代替的に、ヒドロキシ官能ポリマーと組み合わせて導電性ポリマーを使用することが望ましい場合がある。例えば、ある一定の実施形態において、導電性ポリマー粒子とヒドロキシ官能ポリマーとを含有する第２のポリマー分散剤は、第１のポリマー分散剤から形成された初期層がアノード本体に付加された後にアノードに付加される。第２のポリマー分散剤の導電粒子は、全体的に上述されているが、これらは、第１のポリマー分散剤に使用するものと同一である必要はない。例えば、第１及び第２のポリマー分散剤は、異なるサイズ及び／又は化学的成分の粒子を使用することができる。いずれにしても、第２のポリマー分散剤のヒドロキシ官能ポリマーの濃度は、典型的には、約１重量パーセントから約５０重量パーセント、一部の実施形態では約５重量パーセントから約４０重量パーセント、及び一部の実施形態では約１０重量パーセントから約３０重量パーセントである。同様に、ヒドロキシ官能ポリマーを第２の分散剤に使用するこれらの実施形態において、第１の分散剤は、このようなヒドロキシ官能非イオン性ポリマーがほぼないことが望ましい場合がある。例えば、ヒドロキシ官能ポリマーは、第１のポリマー分散剤の約２重量パーセント又はそれ未満、一部の実施形態では約１重量パーセント又はそれ未満、及び一部の実施形態では約０．５重量パーセント又はそれ未満を構成することができる。付加された状態で、第２のポリマー分散剤によって形成された層は、乾燥させ及び／又は洗浄することができる。１つ又はそれよりも多くの付加的な層もこのようにして形成され、望ましい厚みを達成することができる。典型的には、第２のポリマー分散剤によって形成された層の全体厚みは、約０．１から約５μｍ、及び一部の実施形態では約０．１から約３μｍ、及び一部の実施形態では約０．２から約１μｍである。
【００５０】
ＩＶ．外部ポリマーコーティング
必須ではないが、外部ポリマーコーティングもアノード本体に付加され、固体電解質の上に重なることができる。外部ポリマーコーティングは、一般的に、上により詳細に説明されているように、予備重合導電粒子から形成された１つ又はそれよりも多くの層を含有する。外部コーティングは、コンデンサ本体の縁部領域の中に進入して誘電体への接着を増大させることができる。これは、等価直列抵抗及び漏れ電流を低減することができるより機械的に堅牢な部分をもたらす。一般的に、アノード内に含浸するのではなくて縁部カバレージの程度を改善することを意図しているので、外部コーティングに使用する粒子は、典型的には、固体電解質の初期の分散剤に使用するものよりも大きいサイズを有する。例えば、外部ポリマーコーティングに使用する粒子の平均サイズ対固体電解質の初期の分散剤に使用する粒子の平均サイズの比率は、典型的には、約１．５から約３０、一部の実施形態では約２から約２０、及び一部の実施形態では約５から約１５である。例えば、外部コーティングの分散剤に使用する粒子は、約５０から約５００ナノメートル、一部の実施形態では約８０から約２５０ナノメートル、及び一部の実施形態では約１００から約２００ナノメートルの平均サイズを有することができる。
【００５１】
必要に応じて、架橋剤も外部ポリマーコーティングに使用され、固体電解質への接着の程度を高めることができる。典型的には、架橋剤は、外部コーティングに使用する分散剤の付加前に付加される。好ましい架橋剤は、例えば、Ｍｅｒｋｅｒ他に付与された米国特許公開第２００７／００６４３７６号明細書に説明されており、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、その他）、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｃｅ又はＺｎの塩又は化合物のような多価金属カチオン、ホスホニウム化合物、スルホニウム化合物、その他を含む。特に適切な例は、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を含む。
【００５２】
架橋剤は、典型的には、２５℃で判断される時のｐＨが１から１０、一部の実施形態では２から７、一部の実施形態では３から６である溶液又は分散剤から付加される。酸性成分を使用して、望ましいｐＨレベルを達成するのを助けることができる。架橋剤に対する溶媒又は分散剤の例は、水又はアルコール、ケトン、カルボン酸エステルなどのような有機溶媒を含む。架橋剤は、スピンコーティング、含浸、注入、滴下付加、噴霧付加、蒸着、スパッタリング、昇華、ナイフコーティング、塗布又は印刷、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あらゆる公知の工程によってコンデンサ本体に付加することができる。付加された状態で、架橋剤は、ポリマー分散剤の付加前に乾燥させることができる。この工程は、次に、望ましい厚みが得られるまで繰り返すことができる。例えば、架橋剤及び分散層を含む外部ポリマーコーティング全体の全体厚みは、約１から約５０μｍ、一部の実施形態では約２から約４０μｍ、及び一部の実施形態では約５から約２０μｍに及ぶ場合がある。
【００５３】
Ｖ．コンデンサの他の構成要素
必要に応じて、コンデンサはまた、当業技術で公知のように他の層を収容することができる。例えば、比較的絶縁樹脂材料（天然又は合成）で作られるような保護コーティングを誘電体と固体電解質の間に任意的に形成することができる。このような材料は、約１０Ω・ｃｍよりも大きい、一部の実施形態では約１００よりも大きい、一部の実施形態では約１，０００Ω・ｃｍよりも大きい、一部の実施形態では１×１０5Ω・ｃｍよりも大きい、及び一部の実施形態では約１×１０10Ω・ｃｍよりも大きい比抵抗を有することができる。本発明に使用することができる一部の樹脂材料は、以下に限定されるものではないが、ポリウレタン、ポリスチレン、不飽和又は飽和脂肪酸のエステル（例えば、グリセリド）などを含む。例えば、好ましい脂肪酸のエステルは、以下に限定されるものではないが、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、エレオステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アロイリチン酸、シェロリン酸などエステルを含む。脂肪酸のこれらのエステルは、比較的複雑な組合せに使用して「乾性油」を形成する時に特に有用であることが見出されており、乾性油は、得られる膜が急速に安定な層に重合することを可能にする。このような乾性油は、モノ−、ジ−、及び／又はトリ−グリセリドを含むことができ、これらは、エスエル化された１つ、２つ、及び３つのそれぞれ脂肪酸残基を有するグリセロール主鎖を有する。例えば、使用することができる一部の好ましい乾性油は、以下に限定されるものではないが、オリーブ油、亜麻仁油、ヒマシ油、キリ油、大豆油、及びセラックを含む。これら及び他の保護コーティング材料は、全ての目的のためにその全体が本明細書に引用により組み込まれているＦｉｆｅ他に付与された米国特許第６，６７４，６３５号明細書により詳細に説明されている。
【００５４】
必要に応じて、その部分には、炭素層（例えば、グラファイト）及び銀層それぞれを付加することもできる。銀コーティングは、例えば、半田付け可能導体、接触層、及び／又はコンデンサのための電荷収集体として作用することができ、炭素コーティングは、固体電解質と銀コーティングの接触を制限することができる。このようなコーティングは、固体電解質の一部又は全てを覆うことができる。
【００５５】
コンデンサには、特に表面実施用途に使用する時に終端を設けることもできる。例えば、コンデンサは、コンデンサ要素のアノードリードに電気的に接続されるアノード終端と、コンデンサ要素のカソードに電気的に接続されるカソード終端とを収容することができる。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）のようなあらゆる導電材料を使用して終端を形成することができる。特に適切な導電性金属は、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）を含む。終端の厚みは、一般的に、コンデンサの厚みを最小にするように選択される。例えば、終端の厚みは、約０．０５から約１ミリメートル、一部の実施形態では約０．０５から約０．５ミリメートル、及び約０．０７から約０．２ミリメートルに及ぶ場合がある。一例示的導電材料は、Ｗｉｅｌａｎｄ（ドイツ）から入手可能な銅−鉄合金の金属板である。必要に応じて、終端の表面は、当業技術で公知のようにニッケル、銀、金、スズなどで電気メッキされ、最終部分が回路基板に装着可能であることを保証することができる。１つの特定的な実施形態において、終端の両面は、ニッケル及び銀フラッシュそれぞれでメッキされるが、装着面も、スズ半田層でメッキされる。
【００５６】
図１を参照して、電解コンデンサ３０の一実施形態は、コンデンサ要素３３と電気的接続状態のアノード終端６２及びカソード終端７２を含むように示されている。コンデンサ要素３３は、上面３７、下面３９、前面３６、及び後面３８を有する。それはコンデンサ要素３３の表面のいずれとも電気的接続状態にすることができるが、図示の実施形態のカソード端子７２は、下面３９及び後面３８と電気的接触する。より具体的には、カソード終端７２は、第２の構成要素７４に実質的に垂直に位置決めされた第１の構成要素７３を収容する。第１の構成要素７３は、コンデンサ要素３３の下面３９と電気的接触状態及びそれとほぼ平行の状態にある。第２の構成要素７４は、コンデンサ要素３３の後面３８に電気的接触状態及びそれにほぼ平行の状態にある。一体化されているように描かれているが、これらの部分は、代替的に、直接に又は付加的な導体要素（例えば、金属）を通じてのいずれかで互いに接続された個別の部分とすることができることを理解すべきである。
【００５７】
アノード終端６２は、同様に、第２の構成要素６４に実質的に垂直に位置決めされた第１の構成要素６３を収容する。第１の構成要素６３は、コンデンサ要素３３の下面３９と電気的接触状態及びそれとほぼ平行の状態にある。第２の構成要素６４は、アノードリード１６を担持する領域５１を収容する。図示の実施形態において、領域５１は、リードワイヤ１６の表面接触及び機械的安定性を更に高めるために「Ｕ字形」を保有する。
【００５８】
終端は、当業技術で公知のあらゆる技術を使用してコンデンサ要素に接続することができる。一実施形態において、例えば、リードフレームを提供することができ、リードフレームは、カソード終端７２及びアノード終端６２を定める。電解コンデンサ要素３３をリードフレームに取りつけるために、導電接着剤を最初にカソード終端７２の表面に付加することができる。導電接着剤は、例えば、樹脂成分を含有する導電性金属粒子を含むことができる。金属粒子は、銀、銅、金、プラチナ、ニッケル、亜鉛、ビスマスなどとすることができる。樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）、硬化剤（例えば、酸無水物）、及び結合剤（例えば、シラン結合剤）を含むことができる。好ましい導電接着剤は、全ての目的のためにその全体が本明細書に引用により組み込まれているＯｓａｋｏ他に付与された米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号明細書に説明されている。様々な技術のいずれを使用しても、導電接着剤をカソード終端７２に付加することができる。印刷技術は、例えば、これらの実用的かつ費用低減の恩典により使用することができる。
【００５９】
一般的に、終端をコンデンサに取りつけるために様々な方法を使用することができる。一実施形態において、例えば、アノード終端６２の第２の構成要素６４及びカソード終端７２の第２の構成要素７４は、最初に図１に示す位置の方向に曲げられる。その後、コンデンサ要素３３は、その下面３９が接着剤と接触し、アノードリード１６を上のＵ字形領域５１が受け入れるようにカソード終端７２の上に位置決めされる。必要に応じて、プラスチックパッド又はテープのような絶縁材料（図示せず）は、コンデンサ要素３３の下面３９とアノード終端６２の第１の構成要素６３の間に位置決めされ、アノード及びカソード終端を絶縁することができる。
【００６０】
アノードリード１６は、次に、機械的溶接、レーザ溶接、導電接着剤などの当業技術で公知のあらゆる技術を使用して領域５１に電気的に接続される。例えば、アノードリード１６は、レーザを使用してアノード終端６２に溶接することができる。レーザは、一般的に、誘導放出によってフォトンを放出することができるレーザ媒質とレーザ媒質の要素を励起するエネルギ源とを含む共振器を収容する。１つのタイプの好ましいレーザは、レーザ媒質がネオジム（Ｎｄ）でドープされたアルミニウム及びイットリウムガーネット（ＹＡＧ）から構成されるものである。励起粒子は、ネオジムイオンＮｄ3+である。エネルギ源は、連続エネルギをレーザ媒質に与え、連続レーザビーム又はエネルギ放電を噴出してパルスレーザビームを噴出することができる。アノードリード１６をアノード終端６２に電気的に接続すると、導電接着剤は、次に、硬化することができる。例えば、ヒートプレスを使用して熱及び圧力を印加し、電解コンデンサ要素３３が接着剤によってカソード終端７２に十分に接着されることを保証することができる。
【００６１】
コンデンサ要素が取りつけられた状態で、リードフレームは、樹脂ケーシング内に封入され、樹脂ケーシングは、次に、シリカ又はいずれかの他の公知の封入材料で充填することができる。ケースの幅及び長さは、意図する用途に応じて異なる場合がある。好ましいケーシングは、例えば、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」、「Ｅ」、「Ｆ」、「Ｇ」、「Ｈ」、「Ｊ」、「Ｋ」、「Ｌ」、「Ｍ」、「Ｎ」、「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｓ」、「Ｔ」、「Ｖ」、「Ｗ」、「Ｙ」、「Ｘ」、又は「Ｚ」（ＡＶＸコーポレーション）を含むことができる。使用するケースサイズに関係なく、コンデンサ要素は、アノード及びカソード終端の少なくとも一部分が回路基板上に装着するために露出されるように封入される。図１に示すように、例えば、コンデンサ要素３３は、アノード終端６２の一部分及びカソード終端７２の一部分が露出されるようにケース２８に封入される。
【００６２】
本発明の結果、コンデンサアセンブリは、高温環境に露出する時でさえも優れた電気特性を示すことができる。例えば、コンデンサアセンブリは、１００ｋＨｚの作動周波数で測定された約１００ミリオームよりも小さく、一部の実施形態では約７５ミリオームよりも小さく、一部の実施形態では約０．０１から約６０ミリオーム、及び一部の実施形態では約０．０５から約５０ミリオームの低い等価直列抵抗（「ＥＳＲ」）を有することができる。更に、一般的に、絶縁体を通して１つの導体から隣接する導体に流れる電流を意味する漏れ電流は、比較的低いレベルに維持することができる。例えば、本発明のコンデンサの正規化漏れ電流の数値は、一部の実施形態では約１μＡ／μＦ*Ｖよりも小さく、一部の実施形態では約０．５μＡ／μＦ*Ｖよりも小さく、及び一部の実施形態では０．１μＡ／μＦ*Ｖより小さく、ここで、μＡは、マイクロアンペアであり、μＦ*Ｖは、キャパシタンスと定格電圧の積である。このようなＥＳＲ及び正規化漏れ電流値は、高温で実質的な時間量にわたって経過した後でさえも維持することができる。例えば、値は、約５０℃から約２５０℃、一部の実施形態では約７０℃から約２２５℃、及び一部の実施形態では約１００℃から約２２５℃（例えば、１００℃、１２５℃、１５０℃、１７５℃、又は２００℃）に及ぶ温度で、約１００時間又はそれよりも長く、一部の実施形態では約３００時間から約３０００時間、及び一部の実施形態では約４００時間から約２５００時間（例えば、５００時間、６００時間、７００時間、８００時間、９００時間、１０００時間、１１００時間、１２００時間、又は２０００時間）にわたって維持することができる。
【００６３】
コンデンサはまた、それを高パルス用途に使用するのに適切にする高エネルギ密度を示すことができる。エネルギ密度は、一般的に方程式Ｅ＝１／２*ＣＶ2により判断され、式中、Ｃは、ファラッド（Ｆ）でのキャパシタンスであり、Ｖは、ボルトでのコンデンサの作動電圧である。キャパシタンスは、例えば、１２０Ｈｚの作動周波数及び２５℃の温度でキャパシタンスメータ（例えば、Ｋｅｌｖｉｎリードを有する「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ３３３０  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ＬＣＺ」メータ、２．２ボルトバイアス及び１ボルト信号）を使用して測定することができる。例えば、コンデンサは、立方センチメートル当たり約２．０ジュール（Ｊ／ｃｍ3）又はそれよりも大きく、一部の実施形態では約３．０Ｊ／ｃｍ3、一部の実施形態では約４．０Ｊ／ｃｍ3から約１０．０Ｊ／ｃｍ3、及び一部の実施形態では約４．５から約８．０Ｊ／ｃｍ3のエネルギ密度を示すことができる。キャパシタンスは、同様に、平方センチメートル当たり約１ミリメートルファラッド（（「ｍＦ／ｃｍ2」）又はそれよりも大きく、一部の実施形態では約２ｍＦ／ｃｍ2又はそれよりも大きく、一部の実施形態では約５から約５０ｍＦ／ｃｍ2、及び一部の実施形態では約８から約２０ｍＦ／ｃｍ2とすることができる。
【００６４】
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。
【００６５】
試験手順
等価直列抵抗（ＥＳＲ）
等価直列抵抗は、２．２ボルトＤＣバイアス及び０．５ボルトのピーク間正弦波信号を用いてＫｅｌｖｉｎリードを有する「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ３３３０  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ＬＣＺ」メータを使用して測定することができる。作動周波数は、１００ｋＨｚであり、温度は室温であった。
【００６６】
乾式及び湿式キャパシタンス
キャパシタンスは、２．２ボルトＤＣバイアス及び０．５ボルトのピーク間正弦波信号を用いてＫｅｌｖｉｎリードを有する「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ３３３０  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ＬＣＺ」メータを使用して測定された。作動周波数は、１２０ｋＨｚであり、温度は室温であった。「乾式キャパシタンス」は、固体電解質、グラファイト、及び銀層の付加後の部分のキャパシタンスを意味するが、「湿式キャパシタンス」は、１ｍＦタンタルカソードを基準にした１７％硫酸で測定される誘電体の形成後の部分のキャパシタンスを意味する。
【００６７】
Ｖ／Ｉ特性
Ｖ／Ｉ試験は、その温度で行われた。試験は、１００オーム抵抗器（充電勾配ｄＵ／ｄｔ＝１００）により個々のコンデンサを充電することによって実施された。開始電圧は５Ｖであり、終了電圧は３０Ｖであった（電圧のステップは、１分につき１Ｖであった）。電圧及び電流の値が記録された。
【実施例１】
【００６８】
７０，０００μＦＶ／ｇタンタル粉末を使用してアノードサンプルを形成した。各アノードサンプルは、１２８０℃で焼結されたタンタルワイヤに埋め込まれ、６．８ｇ／ｃｍ3の密度までプレスされた。得られるペレットは、１．８０×１．２０×２．４０ｍｍのサイズを有した。ペレットは、８５℃の温度で導電性８．６ｍＳを有する水／リン酸電解質中で１４．４Ｖまで陽極酸化され、誘電体層を形成した。導電性ポリマーコーティングは、次に、固体含有量１．１％及び粘性２０ｍＰａ．ｓを有する分散したポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｕｓ（登録商標）Ｋ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の中にアノードを浸漬することによって形成された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、１０回繰り返された。その後、これらの部分は、固体含有量２％及び粘性２０ｍＰａ．ｓを有する分散したポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｕｓ（登録商標）Ｋ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の中に浸漬された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、繰り返されなかった。その後、これらの部分は、固体含有量２％及び粘性１６０ｍＰａ．ｓを有する分散したポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｕｓ（登録商標）Ｋ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の中に浸漬された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、８回繰り返された。これらの部分は、次に、グラファイト分散剤の中に浸漬され、乾燥させた。最終的に、これらの部分は、銀分散剤の中に浸漬され、乾燥させた。１５０μＦ／６．３Ｖコンデンサの複数の部分（２００）は、このようにして作られた。
【実施例２】
【００６９】
７０，０００μＦＶ／ｇタンタル粉末を使用してアノードサンプルを形成した。各アノードサンプルは、１２８０℃で焼結されたタンタルワイヤに埋め込まれ、６．８ｇ／ｃｍ3の密度までプレスされた。得られるペレットは、１．８０×１．２０×２．４０ｍｍのサイズを有した。ペレットは、８５℃の温度で導電性８．６ｍＳを有する水／リン酸電解質中で１４．４Ｖまで陽極酸化され、誘電体層を形成した。ペレットは、２５秒間３０℃の温度で導電性２．０ｍＳを有する水／ホウ酸／四ホウ酸二ナトリウム中で６０Ｖまで更に陽極酸化され、外側に堆積したより厚い酸化物層を形成した。導電性ポリマーコーティング、グラファイトコーティング、銀コーティングは、次に、実施例１に説明する同じ方式で形成された。１５０μＦ／６．３Ｖコンデンサの複数の部分（２００）は、このようにして作られた。
【実施例３】
【００７０】
コンデンサは、異なる導電性ポリマーコーティングを使用する以外は実施例２に説明する方式で形成された。導電性ポリマーコーティングは、固体含有量１．１％及び粘性２０ｍＰａ．ｓを有する分散したポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｕｓ（登録商標）Ｋ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の中にアノードを浸漬することによって形成された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、１０回繰り返された。その後、これらの部分は、固体含有量２％及び粘性２０ｍＰａ．ｓ、並びに分子量６００を有するポリ（エチレングリコール）（「Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（登録商標）」）の付加的な２０％固体含有量を有する分散したポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｕｓ（登録商標）Ｋ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の中に浸漬された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、繰り返されなかった。その後、これらの部分は、固体含有量２％及び粘性１６０ｍＰａ．ｓを有する分散したポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｕｓ（登録商標）Ｋ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の中に浸漬された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、８回繰り返された。これらの部分は、次に、グラファイト分散剤の中に浸漬され、乾燥させた。最終的に、これらの部分は、銀分散剤の中に浸漬され、乾燥させた。１５０μＦ／６．３Ｖコンデンサの複数の部分（２００）は、このようにして作られた。
【実施例４】
【００７１】
コンデンサは、異なる導電性ポリマーコーティングを使用する以外は実施例２に説明する方式で形成された。導電性ポリマーコーティングは、固体含有量１．１％及び粘性２０ｍＰａ．ｓを有する分散したポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｕｓ（登録商標）Ｋ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の中にアノードを浸漬することによって形成された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、１０回繰り返された。その後、これらの部分は、分子量６００（「Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（登録商標）」）を有するポリ（エチレングリコール）の固体含有量２０％を有する水溶液の中に浸漬された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、繰り返されなかった。その後、これらの部分は、固体含有量２％及び粘性２０ｍＰａ．ｓを有する分散したポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｕｓ（登録商標）Ｋ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の中に浸漬された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、繰り返されなかった。その後、これらの部分は、固体含有量２％及び粘性１６０ｍＰａ．ｓを有する分散したポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｕｓ（登録商標）Ｋ，Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の中に浸漬された。被覆時に、これらの部分は、２０分間１２５℃で乾燥させた。この工程は、８回繰り返された。これらの部分は、次に、グラファイト分散剤の中に浸漬され、乾燥させた。最終的に、これらの部分は、銀分散剤の中に浸漬され、乾燥させた。１５０μＦ／６．３Ｖコンデンサの複数の部分（２００）は、このようにして作られた。
【００７２】
実施例１〜４の最終コンデンサは、次に、組み立て工程の前に電気性能に対して試験された。キャパシタンス、散逸率（Ｄｆ）、及びＥＳＲの平均結果は、表１に以下のように説明されている。湿式キャパシタンスは、全ての実施例において１４５．０μＦであった。
【００７３】
（表１）
2020025136.tif 000007
【００７４】
図示のように、ポリエチレングリコールも含有する実施例３及び４のシェル形部分は、ポリエチレングリコールを含有しない実施例２のセル形部分よりも高い乾式／湿式キャパシタンス値を有した。
【００７５】
実施例１〜４の最終コンデンサはまた、組み立て工程の前にＶ／Ｉ特性に対して試験された。所定の電圧におけるミリアンペアの電流の平均結果は、表２に以下のように説明されている。
【００７６】
（表２）
2020025136.tif 000008
【００７７】
示すように、ポリ（エチレングリコール）を有する部分（実施例３及び４）は、３０Ｖで最も低い電流を有した。
【００７８】
本発明のこれら及び他の修正及び変形は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者によって実施することができる。更に、様々な実施形態の態様は、全体的又は部分的の両方で互換性がある場合があることを理解すべきである。更に、当業者は、以上の説明が単に例示に過ぎず、特許請求の範囲で更に説明される本発明を制限するように意図していないことを認めるであろう。
【符号の説明】
【００７９】
１６  アノードリード
３０  電解コンデンサ
３３  コンデンサ要素
６２  アノード終端
７２  カソード終端
【図１】
2020025136.tif 000009
【図２】
2020025136.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月14日(2019.11.14)
【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】
外面及び内面を有する焼結多孔質アノードと、
前記アノードの上に重なる誘電体層であって、該誘電体層の第１の部分が、該アノードの前記外面の上に重なり、該誘電体層の第２の部分が、該アノードの前記内面の上に重なり、該第１の部分が、該第２の部分よりも大きい厚みを有する前記誘電体層と、
前記誘電体層の上に重なり、前記誘電体層の上に重なる第１の層と該第１の層の上に重なる第２の層とを含み、前記第１の層は、分散剤の形態で付加された複数の予備重合導電性ポリマー粒子を含み、前記第２の層は、分散剤の形態で付加された複数の予備重合導電性ポリマー粒子と、ヒドロキシ官能非イオン性ポリマーとを含む固体電解質と、
を含み、
前記ヒドロキシ官能非イオン性ポリマーは、ポリアルキレングリコールを含むことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記アノードは、約２，０００から約１５０，０００μＦ*Ｖ／ｇの比電荷を有するタンタル粉末から形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記アノードは、約５００から約２５００ｐｐｍの酸素を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記第２の部分の前記厚みに対する前記第１の部分の前記厚みの比率が、約１．２から約４０であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記予備重合粒子は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）のような置換ポリチオフェンから形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
前記予備重合粒子は、ポリスチレンスルホン酸のようなモノマー又はポリマー対イオンを含有することを特徴とする請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
前記予備重合粒子は、約２から約１５０ナノメートルの平均サイズを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項８】
前記ヒドロキシ官能非イオン性ポリマーは、モル当たり約３００から約１，２００グラムの分子量を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項９】
前記ヒドロキシ官能ポリマーは、エトキシ化アルキルフェノール、エトキシ化又はプロポキシ化Ｃ6−Ｃ24脂肪アルコール、ポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル、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、Ｃ8−Ｃ24脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエステル、Ｃ8−Ｃ24脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエーテル、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールのブロックコポリマー、又はこれらの組合せであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記固体電解質の上に重なる外部ポリマーコーティングを更に含み、
前記外部ポリマーコーティングは、複数の予備重合導電性ポリマー粒子を含有し、
前記外部ポリマーコーティングの前記予備重合粒子は、前記固体電解質の該予備重合粒子よりも大きい平均サイズを有する、
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１１】
前記外部ポリマーコーティングは、前記固体電解質の上に重なる第１の層及び該第１の層の上に重なる第２の層を含有し、
前記第１の層は、架橋剤を含有し、前記第２の層は、前記予備重合導電性ポリマー粒子を含有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１２】
約６０ボルト又はそれよりも高い絶縁破壊電圧、及び／又は約５０％又はそれよりも大きい湿式対乾式キャパシタンスを示すことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１３】
約６０ボルト又はそれよりも高い絶縁破壊電圧、及び／又は約７０％又はそれよりも大きい湿式対乾式キャパシタンスを示すことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサを形成する方法であって、
アノードが第１の形成電圧で陽極酸化される第１の段と該アノードが該第１の形成電圧よりも高い第２の形成電圧で陽極酸化される第２の段とを含む多段工程により、焼結多孔質アノード上に誘電体層を形成する段階と、
複数の予備重合導電性ポリマー粒子を含有する分散剤で前記誘電体層を被覆し、その後に複数の予備重合導電性ポリマー粒子を含有する分散剤、及びヒドロキシ官能非イオン性ポリマーを付加する段階を含む工程により、該誘電体層の上に固体電解質を形成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記第１の形成電圧は、約１から約９０ボルトであり、前記第２の形成電圧は、約６０から約３００ボルトであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の段は、酸性化合物を含有する電解質を使用し、前記第２の段は、弱酸塩を含有する電解質を使用することを特徴とする請求項１４に記載の方法。