(57)【要約】      （修正有）【課題】高いリップル電流に曝露された際に効果的に熱を放散するために構成されたコンデンサアセンブリを提供する。【解決手段】コンデンサアセンブリ１００は、それぞれがアノード体およびリード、アノード体を覆う誘電体層ならびに固体電解質を有する複数のコンデンサ素子を含む。蓋１２５およびベース１２３を有する金属の円筒状ハウジングは、蓋１２５がｘ方向の直径を有し、金属の円筒状ハウジングがｚ方向の高さを有する。金属の円筒状ハウジングは、複数のコンデンサ素子が内部でｚ方向に沿って延びる中心軸Ｃの周囲に配列された内部キャビティ５２６を画定している。ベースの直径対高さの比は、約１．５〜約２０の範囲である。さらに、金属の円筒状ハウジングは密閉シールされている。【選択図】図１
2020181988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンデンサ素子であって、それぞれが焼結多孔質アノード体、前記アノード体を覆う誘電体層、および前記誘電体層を覆う固体電解質を含み、それぞれのコンデンサ素子からアノードリードが伸長している、複数のコンデンサ素子と、
蓋およびベースを含む金属の円筒状ハウジングであって、前記蓋がｘ方向の直径を有し、前記金属の円筒状ハウジングがｚ方向の高さを有し、直径対高さの比が約１．５〜約２０の範囲であり、前記金属の円筒状ハウジングが密閉シールされており、前記複数のコンデンサ素子が内部でｚ方向に沿って延びる中心軸の周囲に配列された内部キャビティを画定している、金属の円筒状ハウジングと
を含む、コンデンサアセンブリ。
【請求項２】
前記内部キャビティが不活性ガスを含むガス雰囲気を有する、請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項３】
前記コンデンサ素子が前記中心軸の周囲にラジアル構成で配列されている、請求項１または２に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項４】
第１のコンデンサ素子と第２のコンデンサ素子の複数の対が前記中心軸の周囲に配列されている、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項５】
前記第１のコンデンサ素子が第１のアノードリードを有し、前記第２のコンデンサ素子が第２のアノードリードを有し、前記対における前記第１のアノードリードと前記第２のアノードリードが導電部材を介して接続されている、請求項４に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項６】
前記アノードリードが接続ワイヤに結合している、請求項１から５までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項７】
前記アノードリードがはんだ付けによって前記接続ワイヤに結合している、請求項６に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項８】
前記接続ワイヤがアノード終端部に結合している、請求項６に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項９】
前記アノード終端部が前記ベースを通って伸長し、さらに絶縁材料が前記ベースと前記アノード終端部との間に配置されている、請求項８に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１０】
前記固体電解質が前記ベースに接続されている、請求項１から９までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１１】
前記固体電解質が導電性接着剤によって前記ベースに接続されている、請求項１０に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１２】
前記コンデンサアセンブリが２〜約５０個のコンデンサ素子を含む、請求項１から１１までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１３】
前記ハウジングのｚ方向の高さが約３ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲である、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１４】
前記アノード体がタンタル、ニオブ、またはそれらの導電性酸化物を含む粉末から形成されている、請求項１から１３までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１５】
前記固体電解質が導電性ポリマーまたは二酸化マンガンを含む、請求項１から１４までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１６】
前記導電性ポリマーが置換ポリチオフェンである、請求項１５に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１７】
前記置換ポリチオフェンがポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）である、請求項１６に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１８】
前記固体電解質が複数の予め重合した導電性ポリマー粒子を含む、請求項１から１７までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１９】
約１０アンペア以上の最大リップル電流を有する、請求項１から１８までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項２０】
約２０ｍΩ未満の等価直列抵抗を有する、請求項１から１９までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項２１】
カプセル化材料が少なくとも部分的に前記複数のコンデンサ素子をカプセル化しているか、前記蓋の少なくとも内表面に配置されているか、またはその組み合わせである、請求項１から２０までのいずれか１項に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項２２】
前記カプセル化材料が熱伝導性であり、さらに前記カプセル化材料が約１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する、請求項２１に記載のコンデンサアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１５年３月１３日に出願した米国特許出願第１４／６５７，２６６号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
たとえばアンチロックブレーキシステム、エンジンシステム、エアバッグ、車室内娯楽システム等を含む自動車用途等の極限環境における電子回路において用いられるコンデンサの性能特性を改良するために、多くの特定の態様のコンデンサデザインが注目されてきた。固体電解コンデンサ（たとえばタンタルコンデンサ）は、電子回路の小型化に大きく貢献しており、そのような回路を極限環境に応用することを可能にしてきた。従来の固体電解コンデンサは、金属粉末（たとえばタンタル）を金属リード線の周りにプレスし、プレスした部分を焼結し、焼結したアノードを電解酸化し、その後に固体電解質を適用してコンデンサ素子を形成することによって形成することができる。自動車用途においては、コンデンサアセンブリは高いキャパシタンス（たとえば約１００μＦ〜約５００μＦ）を有し、高電圧（たとえば約５０Ｖ〜約１５０Ｖ）で動作し、故障なしに高温（たとえば約１００℃〜約１５０℃）への曝露および高いリップル電流（たとえば約１０アンペア〜約１００アンペア）に耐える必要がある。高いリップル電流へのコンデンサアセンブリの曝露は、コンデンサアセンブリ内部に高温をもたらす可能性があるので、適切に熱を放散できないとコンデンサアセンブリが損傷し、その信頼性が低下する恐れがある。十分に高いキャパシタンスを有するコンデンサアセンブリを形成するために複数のコンデンサ素子を用いる場合には、この問題が悪化する。したがって、複数のコンデンサ素子を含むコンデンサアセンブリの等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低減させるための試みがなされてきた。それは、ＥＳＲの低減が、コンデンサアセンブリが高いリップル電流に曝露された際に発生する熱を放散させるコンデンサアセンブリの能力に対応しているからである。
それにも関わらず、特にコンデンサアセンブリが複数のコンデンサ素子を含む場合に、高いリップル電流の環境に曝露された際に改善されたＥＳＲおよび放熱能力を有し、高温および高電圧において信頼性をもって作動することができるコンデンサアセンブリに対するニーズが目下存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の一実施形態によれば、コンデンサアセンブリが開示される。コンデンサアセンブリは、それぞれが焼結多孔質アノード体、アノード体を覆う誘電体層、および誘電体層を覆う固体電解質を含む、複数のコンデンサ素子を含む。さらに、それぞれのコンデンサ素子からアノードリードが伸長している。さらに、コンデンサアセンブリは蓋およびベースを含む金属の円筒状ハウジングを含み、蓋はｘ方向の直径およびｚ方向の高さを有し、直径対高さの比は約１．５〜約２０の範囲である。さらに、金属の円筒状ハウジングは密閉シールされており、複数のコンデンサ素子が内部でｚ方向に沿って延びる中心軸の周囲に配列された内部キャビティを画定している。
本発明のその他の特徴および態様を、以下にさらに詳細に説明する。
本発明の最良の形態を含む、当業者を対象とした本発明の完全かつ実施可能な開示を、添付した図面を参照して本明細書の残りの部分でさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本発明のコンデンサアセンブリの一実施形態の側面図である。
【図２】任意のコンデンサ素子をハウジング内に位置付ける前の、図１の切断線ｘで切り取ったコンデンサアセンブリの上面図である。
【図３】本発明のコンデンサアセンブリにおいて用いることができる複数のコンデンサ素子の１つの透視図である。
【図４】本発明のコンデンサアセンブリにおいて用いることができる１対のコンデンサ素子の透視図である。
【図５】本発明のコンデンサアセンブリにおいて用いることができる複数対のコンデンサ素子のラジアルブロックの上面図である。
【図６】コンデンサ素子をハウジング内に位置付けた後の、図１の切断線ｘで切り取ったコンデンサアセンブリの一実施形態の上面図である。
【図７】本発明のコンデンサアセンブリの別の実施形態の上面図である。
【図８】本発明のコンデンサアセンブリのさらに別の実施形態の上面図である。
【図９】本発明のコンデンサアセンブリのさらに別の実施形態の上面図である。
【図１０】本発明のコンデンサアセンブリの一実施形態の蓋の透視図であり、蓋の内表面の少なくとも一部が任意選択のカプセル化材料によって被覆されている。
【図１１】本発明のコンデンサアセンブリの一実施形態のベースの上面図であり、ハウジング内のコンデンサ素子の少なくとも一部が任意選択のカプセル化材料によってカプセル化されている。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本明細書および図面において参照符号を繰り返して用いているのは、本発明の同一または同様の特徴または要素を表わすことを意図している。
本考察は例示的な実施形態の説明に過ぎず、本発明のより広い態様を限定することを意図していないこと、このより広い態様が例示的な構成において具体化されることは、当業者には理解されるべきである。
【０００６】
概して言えば、本発明は、コンデンサアセンブリが１００アンペアもの高いリップル電流に耐える必要があり得、１００℃以上の温度を経験する可能性がありかつ高電圧環境で、たとえば約５０Ｖ以上の定格電圧で使用され得る極限条件下において使用するための、複数のコンデンサ素子を収容する円筒状ハウジングを含む薄型のコンデンサアセンブリを対象とする。コンデンサアセンブリは、ｘ方向における金属の円筒状ハウジングの蓋の直径対ｚ方向における金属の円筒状ハウジングの高さの比が約１．５〜約２０の範囲であるという点で薄型であるが、それでもなお、コンデンサアセンブリは熱の放散において効率的である。上述の条件下で良好な性能を達成させるために、本発明においては、コンデンサ素子の数、コンデンサ素子を配列してアセンブリに組み込む方法、およびコンデンサ素子を形成する方法を含むコンデンサアセンブリの様々な態様を制御する。たとえば、全体のキャパシタンスを増大させる一方でアセンブリのＥＳＲを低減させ、それによりアセンブリの放熱能力を改善するために、複数のコンデンサ素子が金属の円筒状ハウジング内でｚ軸に沿って延びる中心軸の周囲に配列されている。一定の方法で電気的に接続され、ハウジング内に配列されていることの他に、コンデンサ素子を金属の円筒状ハウジング内部に封入して密閉シールし、それによりコンデンサ素子の固体電解質に供給される酸素および水蒸気の量を制限することができる。固体電解質に供給される酸素および水蒸気の量を制限することによってコンデンサアセンブリのＥＳＲをさらに低減させ、放熱能力を増大させることができる。
ここで本発明の種々の実施形態をより詳細に説明する。
【０００７】
１．コンデンサ素子
Ａ．アノード
コンデンサ素子のそれぞれのアノードは一般にバルブ金属粉末から形成される。粉末は１グラムあたり約２，０００μＦ*Ｖ（「μＦ*Ｖ／ｇ」）〜約５００，０００μＦ*Ｖ／ｇの比電荷を有し得る。当技術分野において公知のように、比電荷はキャパシタンスと用いた電解酸化電圧との積を電解酸化前の電極体の質量で割ることによって決定することができる。ある実施形態においては、粉末は高い比電荷、たとえば、約７０，０００μＦ*Ｖ／ｇ以上、いくつかの実施形態においては約８０，０００μＦ*Ｖ／ｇ以上、いくつかの実施形態においては約９０，０００μＦ*Ｖ／ｇ以上、いくつかの実施形態においては約１００，０００〜約４００，０００μＦ*Ｖ／ｇ、いくつかの実施形態においては約１５０，０００〜約３５０，０００μＦ*Ｖ／ｇを有し得る。言うまでもなく、粉末は低い比電荷、たとえば、約７０，０００μＦ*Ｖ／ｇ以下、いくつかの実施形態においては約６０，０００μＦ*Ｖ／ｇ以下、いくつかの実施形態においては約５０，０００μＦ*Ｖ／ｇ以下、いくつかの実施形態においては約２，０００〜約４０，０００μＦ*Ｖ／ｇ、いくつかの実施形態においては約５，０００〜約３５，０００μＦ*Ｖ／ｇも有し得る。
【０００８】
粉末は個別の粒子および／またはそのような粒子の凝集体を含んでよい。粉末を形成するための化合物としては、バルブ金属（即ち、酸化が可能な金属）またはバルブ金属ベース化合物、たとえばタンタル、ニオブ、アルミニウム、ハフニウム、チタン、それらの合金、それらの酸化物、それらの窒化物等が挙げられる。たとえば、バルブ金属組成物はニオブの導電性酸化物、たとえばニオブ対酸素の原子比が１：１．０±１．０、いくつかの実施形態においては１：１．０±０．３、いくつかの実施形態においては１：１．０±０．１、いくつかの実施形態においては１：１．０±０．０５である酸化ニオブを含んでよい。たとえば、酸化ニオブはＮｂＯ0.7、ＮｂＯ1.0、ＮｂＯ1.1およびＮｂＯ2であってよい。そのようなバルブ金属酸化物の例は、Ｆｉｆｅの米国特許第６３２２９１２号、Ｆｉｆｅらの第６３９１２７５号、Ｆｉｆｅらの第６４１６７３０号、Ｆｉｆｅの６５２７９３７号、Ｋｉｍｍｅｌらの第６５７６０９９号、Ｆｉｆｅらの第６５９２７４０号、およびＫｉｍｍｅｌらの第６６３９７８７号、およびＫｉｍｍｅｌらの第７２２０３９７号、ならびにＳｃｈｎｉｔｔｅｒの米国特許出願公開第２００５／００１９５８１号、Ｓｃｈｎｉｔｔｅｒらの第２００５／０１０３６３８号、Ｔｈｏｍａｓらの第２００５／００１３７６５号に記載されている。
【０００９】
粉末は当業者には公知の手法を用いて形成することができる。たとえば前駆体のタンタル粉末は、タンタル塩（たとえばフルオタンタル酸カリウム（Ｋ2ＴａＦ7）、フルオタンタル酸ナトリウム（Ｎａ2ＴａＦ7）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ5）等）を還元剤（たとえば水素、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等）によって還元することによって形成することができる。そのような粉末は種々の方法、たとえば約７００℃〜約１４００℃、いくつかの実施形態においては約７５０℃〜約１２００℃、いくつかの実施形態においては約８００℃〜約１１００℃の温度での１回または複数回の熱処理ステップによって凝集させることができる。熱処理は不活性または還元性の雰囲気で行なうことができる。たとえば、熱処理を水素または水素放出性の化合物（たとえば塩化アンモニウム、水素化カルシウム、水素化マグネシウム等）を含む雰囲気で行ない、粉末を部分的に焼結させて不純物（たとえばフッ素）の含量を低減することができる。所望であれば、ゲッター材料、たとえばマグネシウムの存在下に凝集を行なってもよい。熱処理の後、空気を徐々に導入することによって、高反応性の粗凝集物を不動態化することができる。その他の好適な凝集手法は、Ｒａｏの米国特許第６５７６０３８号、Ｗｏｌｆらの第６２３８４５６号、Ｐａｔｈａｒｅらの第５９５４８５６号、Ｒｅｒａｔの第５０８２４９１号、Ｇｅｔｚの第４５５５２６８号、Ａｌｂｒｅｃｈｔらの第４４８３８１９号、Ｇｅｔｚらの第４４４１９２７号、およびＢａｔｅｓらの第４０１７３０２号にも記載されている。
【００１０】
アノード体の構築を促進するために、ある種の成分を粉末に含ませてもよい。たとえば、粉末をプレスしてアノード体を形成させる際に粒子が互いに適切に接着することを確実にするために、粉末をバインダーおよび／または潤滑剤と混合してもよい。好適なバインダーとしては、たとえばポリ（ビニルブチラール）；ポリ（酢酸ビニル）；ポリ（ビニルアルコール）；ポリ（ビニルピロリドン）；セルロース系ポリマー、たとえば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびメチルヒドロキシエチルセルロース；アタクチックポリプロピレン、ポリエチレン；ポリエチレングリコール（たとえばＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社のＣａｒｂｏｗａｘ）；ポリスチレン、ポリ（ブタジエン／スチレン）；ポリアミド、ポリイミド、およびポリアクリルアミド、高分子量ポリエーテル；エチレンオキシドとプロピレンオキシドのコポリマー；フルオロポリマー、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、およびフルオロオレフィンコポリマー；アクリルポリマー、たとえば、ナトリウムポリアクリレート、ポリ（低級アルキルアクリレート）、ポリ（低級アルキルメタクリレート）および低級アルキルアクリレートと低級アルキルメタクリレートのコポリマー；ならびに脂肪酸およびワックス、たとえば、ステアリン酸およびその他の石鹸脂肪酸、植物ワックス、マイクロワックス（精製パラフィン）等が挙げられる。バインダーは溶媒に溶解し、分散してよい。例示的な溶媒としては、水、アルコール等が挙げられる。用いる場合には、バインダーおよび／または潤滑剤の割合は全体の量に対して約０．１質量％〜約８質量％で変動し得る。しかし、本発明においてはバインダーおよび／または潤滑剤は必ずしも必要ではないことを理解されたい。
【００１１】
得られた粉末を、任意の従来の粉末プレス装置を用いて圧縮して、ペレットを形成することができる。たとえば、プレス金型、即ち、ダイおよび１つまたは複数のパンチを含むシングルステーション圧縮プレスを用いることができる。あるいは、ダイおよび単一の下部パンチのみを用いるアンビル型圧縮プレス金型を用いてもよい。シングルステーション圧縮プレス金型は、シングルアクション、ダブルアクション、フローティングダイ、可動プラテン、対向ラム、スクリュー、インパクト、ホットプレス、コイニングまたはサイジング等の種々の能力を有するカム、トグル／ナックル、および偏心／クランクプレス等のいくつかの基本タイプが入手可能である。粉末はアノードリード（たとえばタンタルワイヤ）の周りに圧縮してよい。あるいは、アノード体をプレスおよび／または焼結した後でアノードリードをアノード体に取り付け（たとえば溶接し）てもよいことをさらに認識されたい。
【００１２】
圧縮の後、あらゆるバインダー／潤滑剤を、ペレットを真空下、一定の温度（たとえば約１５０℃〜約５００℃）で数分間加熱することによって除去してもよい。あるいは、Ｂｉｓｈｏｐらの米国特許第６１９７２５２号に記載されているように、ペレットを水溶液と接触させることによって、バインダー／潤滑剤を除去してもよい。その後、ペレットを焼結し、多孔質の一体化された塊を形成させる。たとえば、一実施形態においては約１２００℃〜約２０００℃、いくつかの実施形態においては約１５００℃〜約１８００℃の温度で、真空下または不活性雰囲気中でペレットを焼結してよい。焼結に際して、ペレットは粒子間の結合の成長によって収縮する。焼結後のペレットのプレス密度は様々であるが、典型的には１立方ｃｍあたり約２．０〜約７．０ｇ、いくつかの実施形態においては約２．５〜約６．５、いくつかの実施形態においては１立方ｃｍあたり約３．０〜約６．０ｇである。プレス密度は材料の量をプレスされたペレットの体積で割ることによって決定される。
【００１３】
必要ではないが、アノード体の厚みを選択してコンデンサの電気性能を改善することができる。たとえば、アノードの厚みは約４ｍｍ以下、いくつかの実施形態においては約０．０５〜約２ｍｍ、いくつかの実施形態においては約０．１〜約１ｍｍであってよい。得られるコンデンサの電気特性を改善するためにアノードの形状を選択することもできる。
たとえば、アノードは湾曲、正弦曲線、長方形、Ｕ字形、Ｖ字形等の形状を有し得る。アノードはまた、表面対体積の比を増加させてＥＳＲを最小化し、キャパシタンスの周波数応答を拡大するために、１つまたは複数のしわ、溝、窪み、または凹みを含むという意味の「フルーティッド（ｆｌｕｔｅｄ）」形を有してもよい。そのような「フルーティッド」アノードは、たとえばＷｅｂｂｅｒらの米国特許第６１９１９３６号、Ｍａｅｄａらの第５９４９６３９号、およびＢｏｕｒｇａｕｌｔらの第３３４５５４５号、ならびにＨａｈｎらの米国特許出願公開第２００５／０２７０７２５号に記載されている。
【００１４】
アノードリードをアノード体に接続して、アノード体から長手方向に伸長させてもよい。アノードリードは、ワイヤ、シート等の形態であってよく、バルブ金属化合物、たとえば、タンタル、ニオブ、酸化ニオブから形成し得る。リードの接続は公知の手法を用いて、たとえば、リードをアノード体に溶接することによってまたは形成中（たとえば圧縮および／または焼結前）にリードをアノード体の中に埋め込むことによって、達成することができる。
【００１５】
Ｂ．誘電体
誘電体も、コンデンサアセンブリ中のコンデンサ素子のそれぞれのアノード体を覆うまたは被覆する。焼結されたアノードをアノード酸化（「電解酸化」）することによって誘電体が形成され、それにより、誘電体層がアノード体の上および／または中に形成される。たとえば、タンタル（Ｔａ）アノード体が五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）に電解酸化される。典型的には、アノード体を電解質に浸漬するなどして最初に溶液をアノード体に適用することによって電解酸化が実施される。溶媒、たとえば水（たとえば脱イオン水）が一般に用いられる。イオン伝導率を増大させるために、溶媒中で解離してイオンを形成することができる化合物を用い得る。そのような化合物の例としては、たとえば、酸、たとえば、電解質に関連して下に記すような酸が挙げられる。たとえば、酸（たとえばリン酸）は電解酸化溶液の約０．０１質量％〜約５質量％、いくつかの実施形態においては約０．０５質量％〜約０．８質量％、いくつかの実施形態においては約０．１質量％〜約０．５質量％を構成し得る。所望であれば、酸のブレンドを用いてもよい。
電解酸化溶液に電流を流すことによって誘電体層が形成される。化成電圧の値によって誘電体層の厚みが調整される。たとえば、必要な電圧に達するまで、電力供給を最初に定電流モードに設定してよい。その後、アノード体の全表面にわたって所望の厚みの誘電体が形成されることを確実にするために、電力供給を定電圧モードに切り換えてよい。言うまでもなく、他の公知の方法、たとえば、パルス定電圧法またはステップ定電圧法を用いてもよい。アノード酸化が起こる電圧は、典型的には約４〜約４００Ｖ、いくつかの実施形態においては約９〜約２００Ｖ、いくつかの実施形態においては約２０〜約１５０Ｖの範囲である。酸化の間、電解酸化溶液は約３０℃以上、いくつかの実施形態においては約４０℃〜約２００℃、いくつかの実施形態においては約５０℃〜約１００℃の高温に保ってよい。アノード酸化は周囲温度またはそれ以下で行なってもよい。得られる誘電体層は、アノード体の表面上およびその空孔の内部に形成され得る。
【００１６】
Ｃ．固体電解質
上記のように、固体電解質は、一般にコンデンサのカソードとして機能する誘電体を覆う。いくつかの実施形態においては、固体電解質は二酸化マンガンを含んでよい。固体電解質が二酸化マンガンを含む場合には、二酸化マンガン固体電解質は、たとえば硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯ3）2）の熱分解によって形成し得る。そのような手法は、たとえばＳｔｕｒｍｅｒらの米国特許第４９４５４５２号に記載されており、この文献は全ての目的のため、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００１７】
他の実施形態においては、固体電解質は導電性ポリマーを含み、これは典型的にはπ共役しており、酸化または還元の後に導電率、たとえば少なくとも約１μＳ／ｃｍの導電率を有している。そのようなπ共役導電性ポリマーの例としては、たとえばポリ複素環化合物（たとえばポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等）、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリフェノレート等が挙げられる。一実施形態においては、たとえば、ポリマーは、置換ポリチオフェン、たとえば、以下の一般構造を：
【００１８】
【化１】
2020181988.tif 000003
［式中、
ＴはＯまたはＳであり、
Ｄは置換されていてもよいＣ1−Ｃ5アルキレン基（たとえばメチレン、エチレン、ｎ−プロピレン、ｎ−ブチレン、ｎ−ペンチレン等）であり、
Ｒ7は直鎖状または分枝状の、置換されていてもよいＣ1−Ｃ18アルキル基（たとえばメチル、エチル、ｎ−またはイソ−プロピル、ｎ−、イソ−、ｓｅｃ−またはｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、１−メチルブチル、２−メチルブチル、３−メチルブチル、１−エチルプロピル、１，１−ジメチルプロピル、１，２−ジメチルプロピル、２，２−ジメチルプロピル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、２−エチルヘキシル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシル、ｎ−トリデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ヘキサデシル、ｎ−オクタデシル等）；置換されていてもよいＣ5−Ｃ12シクロアルキル基（たとえばシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル等）；置換されていてもよいＣ6−Ｃ14アリール基（たとえばフェニル、ナフチル等）；置換されていてもよいＣ7−Ｃ18アラルキル基（たとえばベンジル、ｏ−、ｍ−、ｐ−トリル、２，３−、２，４−、２，５−、２−６、３−４−、３，５−キシリル、メシチル等）；置換されていてもよいＣ1−Ｃ4ヒドロキシアルキル基、またはヒドロキシル基であり、
ｑは０〜８、いくつかの実施形態においては０〜２の整数、一実施形態においては０であり、
ｎは２〜５，０００、いくつかの実施形態においては４〜２，０００、いくつかの実施形態においては５〜１，０００である］
有するものである。「Ｄ」基または「Ｒ7」基の置換基の例としては、たとえばアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、アルコキシ、ハロゲン、エーテル、チオエーテル、ジスルフィド、スルホキシド、スルホン、スルホネート、アミノ、アルデヒド、ケト、カルボン酸エステル、カルボン酸、カーボネート、カルボキシレート、シアノ、アルキルシランおよびアルコキシシラン基、カルボキシルアミド基等が挙げられる。
【００１９】
特に好適なチオフェンポリマーは、「Ｄ」が置換されていてもよいＣ2−Ｃ3アルキレン基であるポリマーである。たとえば、ポリマーは以下の一般構造：
【００２０】
【化２】
2020181988.tif 000004
を有する置換されていてもよいポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）であってよい。
【００２１】
上述のような、導電性ポリマーを形成する方法は、当技術分野において周知である。たとえば、Ｍｅｒｋｅｒらの米国特許第６９８７６６３号には、モノマー前駆体から置換ポリチオフェンを形成する種々の手法が記載されている。モノマー前駆体は、たとえば以下の構造を有してよい。
【００２２】
【化３】
2020181988.tif 000005
式中、
Ｔ、Ｄ、Ｒ7、およびｑは上で定義している。特に好適なチオフェンモノマーは、「Ｄ」が置換されていてもよいＣ2−Ｃ3アルキレン基であるモノマーである。たとえば、一般構造：
【化４】
2020181988.tif 000006
（式中、Ｒ7およびｑは上で定義した通りである）
を有する、置換されていてもよい３，４−アルキレンジオキシチオフェンを用いてよい。
特定の一実施形態においては、「ｑ」は０である。３，４−エチレンジオキシチオフェンの１つの市販の好適な例はＣｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｍの表示のもとにＨｅｒａｅｕｓ  Ｃｌｅｖｉｏｓから入手可能である。その他の好適なモノマーは、Ｂｌｏｈｍらの米国特許第５１１１３２７号、およびＧｒｏｅｎｅｎｄａａｌらの第６６３５７２９号にも記載されている。たとえば上記のモノマーのダイマーまたはトリマーである、これらのモノマーの誘導体も用いることができる。モノマーのより高分子量の誘導体、即ちテトラマー、ペンタマー等は本発明における使用に好適である。誘導体は同一の、または異なったモノマー単位から作成することができ、純粋な形態および相互の、および／またはモノマーとの混合物として用いられる。これらの前駆体の酸化形または還元形も用いることができる。
【００２３】
導電性ポリマー層を形成するために種々の方法を用いることができる。たとえば、酸化触媒の存在下にモノマーを化学的に重合することによって、インサイチュ重合層を形成することができる。酸化触媒として、典型的には、遷移金属カチオン、たとえば、鉄（ＩＩＩ）、銅（ＩＩ）、クロム（ＶＩ）、セリウム（ＩＶ）、マンガン（ＩＶ）、マンガン（ＶＩＩ）、またはルテニウム（ＩＩＩ）カチオン等が挙げられる。導電性ポリマーに過剰の電荷を与え、ポリマーの導電性を安定化させるために、ドーパントを用いてもよい。ドーパントとしては、典型的には、無機または有機アニオン、たとえば、スルホン酸のイオンが挙げられる。ある実施形態においては、酸化触媒は、カチオン（たとえば遷移金属）およびアニオン（たとえばスルホン酸）を含むという点で、触媒とドーピングの両方の機能性を有している。たとえば、酸化触媒は、鉄（ＩＩＩ）カチオン、たとえば、鉄（ＩＩＩ）ハロゲン化物（たとえばＦｅＣｌ3）または他の無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩、たとえば、Ｆｅ（ＣｌＯ4）3もしくはＦｅ2（ＳＯ4）3ならびに有機酸および有機基を含む無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩を含む遷移金属塩であってよい。有機基を有する無機酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例としては、たとえばＣ1−Ｃ20アルカノールの硫酸モノエステルの鉄（ＩＩＩ）塩（たとえばラウリル硫酸の鉄（ＩＩＩ）塩）が挙げられる。同様に、有機酸の鉄（ＩＩＩ）塩の例としては、たとえばＣ1−Ｃ20アルカンスルホン酸（たとえばメタン、エタン、プロパン、ブタン、またはドデカンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；脂肪族ペルフルオロスルホン酸（たとえばトリフルオロメタンスルホン酸、ペルフルオロブタンスルホン酸、またはペルフルオロオクタンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；脂肪族Ｃ1−Ｃ20カルボン酸（たとえば２−エチルヘキシルカルボン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；脂肪族ペルフルオロカルボン酸（たとえばトリフルオロ酢酸またはペルフルオロオクタン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；Ｃ1−Ｃ20アルキル基によって置換されていてもよい芳香族スルホン酸（たとえばベンゼンスルホン酸、ｏ−トルエンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、またはドデシルベンゼンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；シクロアルカンスルホン酸（たとえばカンファースルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩などが挙げられる。これらの上述の鉄（ＩＩＩ）塩の混合物も用いることができる。鉄（ＩＩＩ）−ｐ−トルエンスルホネート、鉄（ＩＩＩ）−ｏ−トルエンスルホネート、およびそれらの混合物が特に好適である。鉄（ＩＩＩ）−ｐ−トルエンスルホネートの１つの市販の好適な例はＣｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｃの表示のもとにＨｅｒａｅｕｓ  Ｃｌｅｖｉｏｓから入手可能である。
【００２４】
重合反応を開始させるために、酸化触媒とモノマーを連続的に、または共に適用してよい。これらの成分を適用するための好適な適用手法としては、スクリーン印刷、浸漬、電着塗装、および噴霧が挙げられる。例として、最初にモノマーを酸化触媒と混合して前駆体溶液を形成させることができる。混合物が形成されたら、これをアノード部分に適用して、次に重合させ、それにより導電性コーティングを表面上に形成させることができる。
あるいは、酸化触媒とモノマーを連続的に適用してもよい。たとえば一実施形態においては、酸化触媒を有機溶媒（たとえばブタノール）に溶解し、次いで浸漬溶液として適用する。次いでアノード部分を乾燥して、それから溶媒を除去することができる。その後、その部分を、モノマーを含む溶液に浸漬することができる。それとは関わりなく、重合は用いる酸化剤および所望の反応時間に応じて、典型的には約−１０℃〜約２５０℃、いくつかの実施形態においては約０℃〜約２００℃の温度で実施される。上述のような好適な重合手法は、Ｂｉｌｅｒの米国特許第７５１５３９６号により詳細に記載されているものであり得る。そのような導電性コーティングを適用するさらに他の方法は、Ｓａｋａｔａらの米国特許第５４５７８６２号、Ｓａｋａｔａらの第５４７３５０３号、Ｓａｋａｔａらの第５７２９４２８号、およびＫｕｄｏｈらの第５８１２３６７号に記載されているものであり得る。
【００２５】
インサイチュでの適用に加えて、導電性ポリマー固体電解質は、導電性ポリマー粒子の分散液の形態でも適用できる。分散液を用いることの１つの利点は、インサイチュ重合の間に生成され、高電場においてイオン移動によって絶縁破壊を引き起こす可能性があるイオン種（たとえばＦｅ2+またはＦｅ3+）の存在をこれによって最小化できることである。
したがって、インサイチュ重合よりもむしろ分散液として導電性ポリマーを適用することにより、得られるコンデンサは比較的高い「破壊電圧」を示し得る。アノードの含浸を良好にするため、分散液中で用いる粒子は、典型的には小さい寸法、たとえば、約１〜約１５０ｎｍ、いくつかの実施形態においては約２〜約５０ｎｍ、いくつかの実施形態においては約５〜約４０ｎｍの平均寸法（たとえば直径）を有する。粒子の直径は公知の手法を用いて、たとえば、超遠心、レーザー回折等によって決定できる。粒子の形状も同様に様々であってよい。たとえば特定の一実施形態においては、粒子の形状は球状である。しかし、プレート、ロッド、ディスク、バー、チューブ、不定形等の他の形状も本発明によって企図されることを理解されたい。分散液中の粒子の濃度は、分散液の所望の粘度および分散液をコンデンサに適用する個々の方法によって異なり得る。しかし典型的には、粒子は分散液の約０．１〜約１０質量％、いくつかの実施形態においては約０．４〜約５質量％、いくつかの実施形態においては約０．５〜約４質量％を構成する。
【００２６】
分散液はまた一般に、粒子の安定性を増大させる対イオンを含む。即ち、導電性ポリマー（たとえばポリチオフェンまたはその誘導体）は、典型的には中性または陽性（カチオン性）である電荷を主ポリマー鎖上に有する。たとえばポリチオフェン誘導体は、典型的には主ポリマー鎖上に陽電荷を有する。いくつかの場合には、ポリマーは構造単位内に陽電荷および陰電荷を有し、陽電荷が主鎖上に存在し、陰電荷がスルホネート基またはカルボキシレート基等の「Ｒ」基の置換基上に存在していてもよい。主鎖の陽電荷は、「Ｒ」基の上に存在してもよいアニオン性基によって部分的にまたは全体が飽和されていてもよい。全体としてみれば、これらの場合においてポリチオフェンはカチオン性、中性、またはさらにはアニオン性であってもよい。それでも、ポリチオフェンの主鎖は陽電荷を有しているので、これらは全てカチオン性ポリチオフェンとみなされる。
【００２７】
対イオンは、導電性ポリマーの電荷を相殺するモノマー性またはポリマー性のアニオンであってよい。ポリマー性アニオンは、たとえばポリマー性カルボン酸（たとえばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸等）、ポリマー性スルホン酸（たとえばポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」）、ポリビニルスルホン酸等）などのアニオンであってよい。酸は、ビニルカルボン酸およびビニルスルホン酸と、アクリル酸エステルおよびスチレン等の他の重合性モノマーとのコポリマー等のコポリマーであってもよい。同様に、好適なモノマー性アニオンとしては、たとえばＣ1−Ｃ20アルカンスルホン酸（たとえばドデカンスルホン酸）、脂肪族ペルフルオロスルホン酸（たとえばトリフルオロメタンスルホン酸、ペルフルオロブタンスルホン酸またはペルフルオロオクタンスルホン酸）、脂肪族Ｃ1−Ｃ20カルボン酸（たとえば２−エチル−ヘキシルカルボン酸）、脂肪族ペルフルオロカルボン酸（たとえばトリフルオロ酢酸またはペルフルオロオクタン酸）、Ｃ1−Ｃ20アルキル基によって置換されていてもよい芳香族スルホン酸（たとえばベンゼンスルホン酸、ｏ−トルエンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸またはドデシルベンゼンスルホン酸）、シクロアルカンスルホン酸（たとえばカンファースルホン酸）またはテトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、パークロレート、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロアルシネートもしくはヘキサクロロアンチモネートなどのアニオンが挙げられる。特に好適な対アニオンは、ポリマー性アニオン、たとえば、ポリマー性カルボン酸またはスルホン酸（たとえばポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」））である。そのようなポリマー性アニオンの分子量は、典型的には約１，０００〜約２，０００，０００、いくつかの実施形態においては約２，０００〜約５００，０００の範囲である。
用いる場合には、分散液中および得られる層におけるそのような対イオン対導電性ポリマーの質量比は、典型的には約０．５：１〜約５０：１、いくつかの実施形態においては約１：１〜約３０：１、いくつかの実施形態においては約２：１〜約２０：１である。導電性ポリマーの質量は、重合中に完全な転化が起こると仮定して、上記の質量比を参照し、用いたモノマーの計量に対応する。導電性ポリマーおよび対イオンに加えて、分散液は１つまたは複数のバインダー、分散剤、充填剤、接着剤、架橋剤等を含んでもよい。
【００２８】
ポリマー性分散液は、公知の種々の手法を用いて、たとえば、スピンコート、含浸、流し込み、滴下適用、注入、噴霧、ドクターブレード塗布、はけ塗、印刷（たとえばインクジェット、スクリーン、またはパッド印刷）、または浸漬によって適用することができる。分散液の粘度は用いる適用手法によって異なり得るが、典型的には約０．１〜約１００，０００ｍＰａ・秒（ずり速度１００秒-1で測定）、いくつかの実施形態においては約１〜約１０，０００ｍＰａ・秒、いくつかの実施形態においては約１０〜約１，５００ｍＰａ・秒、いくつかの実施形態においては約１００〜約１０００ｍＰａ・秒である。いったん適用すれば、層を乾燥し、および／または洗浄することができる。所望の厚みを得るため、１つまたは複数の追加の層をこのようにして形成してもよい。典型的には、この粒子分散液によって形成される層の全厚みは約１〜約５０μｍ、いくつかの実施形態においては約５〜約２０μｍである。対イオン対導電性ポリマーの質量比は同様に約０．５：１〜約５０：１、いくつかの実施形態においては約１：１〜約３０：１、いくつかの実施形態においては約２：１〜約２０：１である。
【００２９】
所望であれば、固体電解質中にヒドロキシル官能性ノニオン性ポリマーを含ませてもよい。「ヒドロキシ官能性」という用語は一般に、化合物が少なくとも１つのヒドロキシル官能基を含むか、溶媒の存在下でそのような官能基を有することができることを意味する。理論に限定されることを意図するものではないが、ヒドロキシ官能性ノニオン性ポリマーは、導電性ポリマーと、高い化成電圧の結果としての典型的には本来比較的平滑な内部誘電体の表面との接触の程度を改善することができると考えられる。これにより、得られるコンデンサの破壊電圧および湿潤−乾燥キャパシタンスが予想外に増大する。さらに、ある分子量を有するヒドロキシ官能性ポリマーの使用により、高電圧における化学的分解の可能性を最小化することもできると考えられる。たとえば、ヒドロキシ官能性ポリマーの分子量はモルあたり約１００〜１０，０００ｇ、いくつかの実施形態においては約２００〜２，０００、いくつかの実施形態においては約３００〜約１，２００、いくつかの実施形態においては約４００〜約８００であってよい。
【００３０】
種々のヒドロキシ官能性ノニオン性ポリマーのいずれも、一般にこの目的のために用いることができる。たとえば一実施形態においては、ヒドロキシ官能性ポリマーはポリアルキレンエーテルである。ポリアルキレンエーテルとしては、ポリアルキレングリコール（たとえばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエピクロロヒドリン等）、ポリオキセタン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトン等が挙げられる。ポリアルキレンエーテルは典型的には主として末端ヒドロキシ基を有する直鎖状のノニオン性ポリマーである。ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコール（ポリテトラヒドロフラン）が特に好適であり、これらはエチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはテトラヒドロフランの水への重付加によって生成される。ポリアルキレンエーテルは、ジオールまたはポリオールの重縮合反応によって調製し得る。ジオール成分は特に、５〜３６個の炭素原子を含む飽和または不飽和、分枝または非分枝の脂肪族ジヒドロキシ化合物または芳香族ジヒドロキシ化合物、ペンタン−１，５−ジオール、ヘキサン−１，６−ジオール、ネオペンチルグリコール、ビス−（ヒドロキシメチル）−シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、ダイマージオール、水素化ダイマージオールまたさらには上述のジオールの混合物等から選択され得る。さらに、重合反応においてたとえばグリセロール、ジ−およびポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールまたはソルビトールを含む多価アルコールを用いてもよい。
【００３１】
上述のものに加えて、本発明において他のヒドロキシ官能性ノニオン性ポリマーも用い得る。そのようなポリマーのいくつかの例としては、たとえばエトキシル化アルキルフェノール、エトキシル化またはプロポキシル化Ｃ6−Ｃ24脂肪族アルコール、一般式：ＣＨ3−（ＣＨ2）10-16−（Ｏ−Ｃ2Ｈ4）1-25−ＯＨを有するポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル（たとえばオクタエチレングリコールモノドデシルエーテルおよびペンタエチレングリコールモノドデシルエーテル）、一般式：ＣＨ3−（ＣＨ2）10-16−（Ｏ−Ｃ3Ｈ6）1-25−ＯＨを有するポリオキシプロピレングリコールアルキルエーテル、以下の一般式：Ｃ8Ｈ17−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｏ−Ｃ2Ｈ4）1-25−ＯＨを有するポリオキシエチレングリコールオクチルフェノールエーテル（たとえばＴｒｉｔｏｎ（商標）Ｘ−１００）、以下の一般式：Ｃ9Ｈ19−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｏ−Ｃ2Ｈ4）1-25−ＯＨを有するポリオキシエチレングリコールアルキルフェノールエーテル（たとえばノノキシノール−９）、ポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル等のＣ8−Ｃ24脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエステル（たとえばポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエート、ＰＥＧ−２０メチルグルコースジステアレート、ＰＥＧ−２０メチルグルコースセスキステアレート、ＰＥＧ−８０カスターオイルおよびＰＥＧ−２０カスターオイル、ＰＥＧ−３カスターオイル、ＰＥＧ６００ジオレエート、およびＰＥＧ４００ジオレエート）およびポリエチレングリセロールアルキルエステル（たとえばポリオキシエチレン−２３グリセロールラウレートおよびポリオキシエチレン−２０グリセロールステアレート）、Ｃ8−Ｃ24脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエーテル（たとえばポリオキシエチレン−１０セチルエーテル、ポリオキシエチレン−１０ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン−２０セチルエーテル、ポリオキシエチレン−１０オレイルエーテル、ポリオキシエチレン−２０オレイルエーテル、ポリオキシエチレン−２０イソヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレン−１５トリデシルエーテル、およびポリオキシエチレン−６トリデシルエーテル）、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロックコポリマー（たとえばＰｏｌｏｘａｍｅｒ）等、ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【００３２】
ヒドロキシ官能性ノニオン性ポリマーは、種々の異なった方法で固体電解質中に組み込むことができる。たとえばある実施形態においては、ノニオン性ポリマーは上述の方法（たとえばインサイチュ重合または予め重合した粒子分散液）によって形成された任意の導電性ポリマー層に単純に組み込むことができる。しかし他の実施形態においては、最初のポリマー層を形成した後にノニオン性ポリマーを適用してもよい。
【００３３】
Ｄ．外部ポリマーコーティング
必要ではないが、アノード体に外部ポリマーコーティングを適用して、コンデンサアセンブリ中のコンデンサ素子のそれぞれの固体電解質を覆ってもよい。外部ポリマーコーティングは一般に、より詳細に上述したような予め重合した導電性粒子の分散液から形成された１つまたは複数の層を含む。外部コーティングはコンデンサ本体の周縁領域にさらに浸透し、誘電体への接着を高め、機械的により強固な部分をもたらすことができ、それにより等価直列抵抗および漏洩電流を低減することができる。所望であれば、固体電解質への接着程度を増大させるために、外部ポリマーコーティングに架橋剤を用いることもできる。典型的には、架橋剤は外部コーティングに用いる分散液を適用する前に適用される。
好適な架橋剤はたとえばＭｅｒｋｅｒらの米国特許公開第２００７／００６４３７６号に記載されており、たとえばアミン（たとえばジアミン、トリアミン、オリゴマーアミン、ポリアミン等）、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、ＣｅまたはＺｎの塩または化合物等の多価金属カチオン、ホスホニウム化合物、スルホニウム化合物等を含む。
【００３４】
Ｅ．コンデンサ素子の他の構成部分
所望であれば、コンデンサ素子は当技術分野において公知の他の層を含んでもよい。たとえば、誘電体と固体電解質との間に、保護コーティング、たとえば、比較的絶縁性のレジン材料（天然または合成）、たとえばシェラック樹脂から作られるものを形成してもよい。これらのおよびその他の保護コーティング材料は、Ｆｉｆｅらの米国特許第６６７４６３５号により詳細に記載されている。所望であれば、部品にはそれぞれ炭素層（たとえばグラファイト）および銀層を適用してもよい。銀コーティングは、たとえばコンデンサのはんだ付け可能な導電体、接触層、および／または集電体として作用し、炭素コーティングは銀コーティングの固体電解質との接触を制限することができる。そのようなコーティングは固体電解質の一部または全部を覆ってよい。
【００３５】
図３に示すような複数のコンデンサ素子のそれぞれを形成するために用いられる種々の構成部分に関わらず、それぞれのコンデンサ素子２０は、ｘ方向の長さＬAが約０．５ｍｍ〜約５ｍｍ、たとえば約１．２５ｍｍ〜約４ｍｍ、たとえば約１．５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲であり、ｙ方向の幅ＷAが約２ｍｍ〜約１０ｍｍ、たとえば、約２．５ｍｍ〜約８ｍｍ、たとえば約３ｍｍ〜約６ｍｍの範囲であり、ｚ方向の高さＨAが約２ｍｍ〜約１０ｍｍ、たとえば、約２．５ｍｍ〜約８ｍｍ、たとえば約３ｍｍ〜約６ｍｍの範囲であってよい。さらに、それぞれのコンデンサ素子２０は、対向する主表面２３ａおよび２３ｂ、第１の対向する副表面２５ａおよび２５ｂ、および第２の対向する副表面２７ａおよび２７ｂを含み得る。主表面という用語は、コンデンサ素子の他の表面（即ち副表面）よりも大きな表面積を有するコンデンサ素子２０の表面を意味すると意図される。示したように、アノードリード６は、第２の対向する副表面の１つ２７ｂから伸長することができるが、コンデンサ素子２０がハウジング内でどのように配列されるかに応じて、アノードリード６は他のいずれの表面から伸長してもよいことを理解されたい。
【００３６】
ＩＩ．ハウジング
上記のように、複数のコンデンサ素子は金属の円筒状ハウジング内に密閉シールされ、本発明のコンデンサアセンブリを形成している。金属の円筒状ハウジング内に密閉シールされたコンデンサ素子の数は２〜約５０、いくつかの実施形態においては３〜約２５、いくつかの実施形態においては４〜約２０の範囲であってよい。いくつかの実施形態においては、密閉シールは使用中の固体電解質の酸化を阻止するために、少なくとも１種の不活性ガスを含むガス雰囲気の存在下に存在してもよい。不活性ガスとしては、たとえば窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、クリプトン、ラドン等、ならびにそれらの混合物が挙げられる。典型的には、不活性ガスはハウジング内の雰囲気の大部分、たとえば約５０質量％〜１００質量％、いくつかの実施形態においては約７５質量％〜１００質量％、いくつかの実施形態においては雰囲気の約９０質量％〜約９５質量％を構成する。所望であれば、比較的少量の非不活性ガス、たとえば二酸化炭素、酸素、水蒸気等を用いてもよい。しかしその場合には、非不活性ガスは典型的にはハウジング内の雰囲気の１５質量％以下、いくつかの実施形態においては１０質量％以下、いくつかの実施形態においては約５質量％以下、いくつかの実施形態においては約１質量％以下、いくつかの実施形態においては約０．０１質量％〜約１質量％を構成する。たとえば、水分含量（相対湿度として表現される）は約１０％以下、いくつかの実施形態においては約５％以下、いくつかの実施形態においては約１％以下、いくつかの実施形態においては約０．０１〜約５％であってよい。
【００３７】
コンデンサアセンブリの効率的に熱を放散する能力を促進するために、種々の異なった金属のいずれを用いてハウジングを形成してもよい。たとえば一実施形態においては、ハウジングは、金属、たとえば、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ニッケル、ハフニウム、チタン、銅、銀、鉄鋼（たとえばステンレス）、それらの合金（たとえば導電性酸化物）、それらの複合材料（たとえば導電性酸化物で被覆された金属）等の１つまたは複数の層を含む。
【００３８】
ハウジングを形成するための金属の種類に関わらず、ハウジング（蓋およびベースを含む）の全体の厚みまたは高さは一般に、薄型コンデンサアセンブリの厚みまたは高さを最小化するように選択される。たとえば、図１を参照して、ｚ方向におけるハウジングの全体の高さＨHは約３ｍｍ〜約３０ｍｍ、たとえば、約３．５ｍｍ〜約２０ｍｍ、たとえば約４．５ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲であってよい。特に、ベース１２３は約０．２５ｍｍ〜約５ｍｍ、たとえば、約０．５ｍｍ〜約４．５ｍｍ、たとえば約１ｍｍ〜約４ｍｍの範囲のｚ方向の高さを有してよく、一方蓋１２５は約２．５ｍｍ〜約２５ｍｍ、たとえば、約３ｍｍ〜約１５ｍｍ、たとえば約３．５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲のｚ方向の高さを有してよい。一方、ｘ方向における円筒状金属ハウジングの蓋の直径ＤLは、約５ｍｍ〜約６０ｍｍ、たとえば、約１０ｍｍ〜５０ｍｍ、たとえば約１５ｍｍ〜約４０ｍｍの範囲であってよい。さらに、ここで図２を参照して、ｙ方向における円筒状金属ハウジングのベース１２３の長さＬBは、その最長部分において、約１０ｍｍ〜約７０ｍｍ、たとえば、約１５ｍｍ〜約６０ｍｍ、たとえば約２０ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲であってよい。さらに、ｙ方向における円筒状金属ハウジングのベース１２３の幅ＷBは、約６ｍｍ〜約６５ｍｍ、たとえば、約１２ｍｍ〜約６０ｍｍ、たとえば約２０ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲であってよい。さらに、ハウジングは、ｘ方向におけるハウジングの蓋の直径ＤL対ｚ方向におけるハウジング（蓋およびベースを含む）の全体の高さＨHの比が少なくとも約１．５である薄型であってよい。たとえば、直径ＤL対高さＨHの比は約１．５〜約２０、たとえば、約１．６〜約１５、たとえば約１．７〜約１０の範囲であってよい。
【００３９】
複数のコンデンサ素子は、種々の構成で、また種々の異なった手法のいずれを用いてもハウジングに取り付けることができる。決して必要ではないが、コンデンサ素子は、引き続いて回路に一体化するためにアノード終端部およびカソード終端部がハウジングの外部に形成されるような方法でハウジングに取り付けることができる。終端部の個々の構成は、意図した用途によって決まり得る。たとえば一実施形態においては、コンデンサアセンブリは表面実装可能で、しかも機械的に強固であるように形成し得る。たとえば、コンデンサ素子のアノードリードおよびカソードは、外部の表面実装可能な終端部（たとえばピン、パッド、シート、プレート、フレーム等）と電気的に接続することができ、これらはハウジングを通って伸長し、ワイヤ接続、テープ接続、導電性トレース等を通すなどしてコンデンサ素子と接続され得る。別の実施形態においては、コンデンサ素子のカソードは、溶接、導電性接着剤等を介するなどしてハウジング自体と接続され、ハウジングはカソード終端部の働きをする。一方、コンデンサ素子のアノードリードは外部の表面実装可能な終端部（たとえばピン、パッド、シート、プレート、フレーム等）と電気的に接続されることができ、これらはハウジングを通って伸長して、接続ワイヤを介してアノードリードと接続され得る。
【００４０】
用いる場合には、外部アノード終端部および外部カソード終端部の厚みまたは高さは一般に、コンデンサアセンブリの厚みを最小化するように選択される。たとえば、終端部の厚みは約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍ、たとえば、約０．０５ｍｍ〜約０．５ｍｍ、たとえば約０．１ｍｍ〜約０．２ｍｍの範囲であってよい。所望であれば、終端部の表面は、最終部品を回路板に実装できることを確実にするために、ニッケル、銀、金、スズ、コバルト等または当技術分野において公知のそれらの合金で電気めっきしてもよい。特定の一実施形態においては、終端部にそれぞれニッケルおよび銀のフラッシュを沈着させ、実装表面もスズのはんだ層でめっきしてもよい。別の実施形態においては、導電性をさらに高めるために、終端部のベース金属層（たとえば銅合金）の上に薄い外側金属層（たとえば金）を沈着させる。
【００４１】
たとえば図１〜図６を参照して、コンデンサアセンブリ１００の特定の一実施形態の種々の構成部分を示す。コンデンサアセンブリ１００は、ハウジング内に配置され、ｚ方向に沿って延びる中心軸Ｃの周囲に配列された１０個のコンデンサ素子を含む。しかし、任意の数のコンデンサ素子を用いてもよいことを理解されたい。図１〜図２に示すように、コンデンサアセンブリ１００のハウジングは、その間に空間５２６が形成されたベース１２３および蓋１２５を含む。ベース１２３および蓋１２５は、金属の１つまたは複数の層から形成され得る。蓋１２５は円筒形状を有しており、一方、ベースの底面は概して円筒状であるが、ベース１２３のテーパー部分に取り付け穴１２９および１３１を形成するために十分な余地を設けるようにひし形、長方形または楕円形のようなテーパー状になっている。そのような取り付け穴１２９および１３１は、コンデンサアセンブリ１００を回路板等の基板に接続するために用いることができる。以下により詳細に考察するように、絶縁材料１３９によって取り囲まれるアノード終端部１３５は、コンデンサ素子２０のアノードリード６が電気的に接続することができるベース１２３の下側表面１４１を通って伸長してよい。一方、ベース１２３はカソード終端部として働くことができ、絶縁材料１３９（たとえばＴＥＦＬＯＮワッシャ）はベース１２３とアノード終端部１３５の間の接触を防止するが、当技術で公知の任意の好適なアノード終端部およびカソード終端部が本発明によって企図されていることを理解されたい。
【００４２】
ここで図５〜図６を参照して、コンデンサ素子２０は、空間５２６の中でｚ方向に沿って延びる中心軸Ｃの周囲に配列されており、そのような配列によってコンデンサアセンブリ１００のＥＳＲの低減が助けられ、ＥＳＲの低減がコンデンサアセンブリ１００の効率的に熱を放散する能力に寄与している。要求されてはいないが、コンデンサ素子２０（図３参照）は対で配列してもよく、コンデンサ素子のそれぞれの対２１は空間５２６の中で中心軸Ｃの周囲に配列されている。図４に示すように、２つのコンデンサ素子２０ａおよび２０ｂが対２１として配列される場合、第１のコンデンサ素子２０ａの主表面２３ａは、第２のコンデンサ素子２０ｂの主表面２３ｂに隣接して位置付けることができる。さらに、第１のコンデンサ素子２０ａからのアノードリード６ａおよび第２のコンデンサ素子２０ｂからのアノードリード６ｂは、導電部材８を介して結合してよい。導電部材８は、アノードリード６ａおよび６ｂに接続される取り付け領域（図示せず）を有してもよい。
この領域は、リード６ａ〜６ｂの表面接触および機械的安定性をさらに強化するために「Ｕ字形」を有してもよい。
【００４３】
ここで図５〜図６を見ると、５対のコンデンサ素子対２１ａ〜２１ｅ（合計１０個のコンデンサ素子２１ａ〜２１ｊ）のコンデンサ素子ブロック３３への配列をより詳細に示す。示したように、対２１ａ〜２１ｅはｚ方向に沿って延びる中心軸Ｃの周囲にラジアルパターンで配列されており、そのようなパターンおよび間隔によって、コンデンサアセンブリの熱を放散する能力が促進される。一方、示したように、コンデンサ素子２１ａ〜２１ｅのそれぞれの対における導電部材８ａ〜８ｅは、接続部３５を介して結合されている。
一実施形態においては、接続部３５は導電部材８ａ〜８ｅを一緒にはんだ付けすることによって形成され得るが、アノードリード６ａ〜６ｊを接続する任意の他の好適な手段が本発明によって企図されている。図５に示すようにコンデンサ素子ブロック３３がいったん組み立てられれば、図６に示すようにコンデンサアセンブリ１００の金属ベース１２３の上にブロック３３を位置付けることができる。それぞれのコンデンサ素子２０ａ〜２０ｊの表面（たとえば図３〜図４に示す副表面２５ｂ）は、任意の好適な手段によって、たとえば、溶接、導電性接着剤等によって、金属ベース１２３に結合することができ、それぞれのコンデンサ素子２０ａ〜２０ｊと金属ベース１２３との間に電気的接続が形成され、ベースはカソード終端部として働く。しかし、別の外部カソード終端部、即ち金属ベース１２３とは別の構成部分を用いることもできることを理解されたい。一方、導電部材８ａ〜８ｅを結合する接続部３５を、追加の接続部３７、たとえば、金属ワイヤまたはテープである導電部材を介して、アノード終端部１３５と電気的に接続してもよい。一実施形態においては、接続部３７は銅テープであってよい。所望により基板または回路板に接続するために、金属ベース１２３の下側表面１４１を通してアノード終端部１３５を伸長させてもよい。
【００４４】
上述のように、ハウジングのベース１２３へのコンデンサ素子２０ａ〜２０ｊの接着は一般に、任意の種々の公知の手法、抵抗溶接、レーザー溶接、導電性接着剤等を用いて達成できることを理解されたい。用いる場合には、導電性接着剤は樹脂組成物とともに含まれる導電性金属粒子から形成される。金属粒子は銀、銅、金、白金、ニッケル、亜鉛、ビスマス等であってよい。樹脂組成物は熱硬化性樹脂（たとえばエポキシ樹脂）、硬化剤（たとえば酸無水物）、およびカップリング剤（たとえばシランカップリング剤）を含んでよい。好適な導電性接着剤は、Ｏｓａｋｏらの米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号に記載されている。
【００４５】
図５〜図６に示す実施形態においては、コンデンサアセンブリ１００は１０個のコンデンサ素子を含む。しかし上記のように、本発明においては一般にコンデンサ素子を、任意の数、たとえば２〜約５０個、いくつかの実施形態においては３〜約２５個、いくつかの実施形態においては４〜約２０個で用い得る。さらに、コンデンサ素子２０ａ〜２０ｊはハウジング内においてそのアノードリードが共に導電部材に結合された対２１ａ〜２１ｅとして位置付けられているように示されているが、図７〜図９に示すように、これは要求されてはいない。これについては以下により詳細に考察する。
【００４６】
図７は、本発明によって企図される別の実施形態を示す。ここでコンデンサアセンブリ２００は中心軸Ｃの周囲に配列された２つのコンデンサ素子２０ａおよび２０ｂを含み、アノードリード６ａおよび６ｂは中心軸Ｃにおいて互いに対面し、任意の好適な接続部、たとえば、金属ワイヤまたはテープである導電部材であってよい接続部３７を介してアノード終端部１３５に結合している。一の実施形態においては、接続部３７は銅テープであってよい。アノードリード６ａおよび６ｂはｘ方向に平行に配列され、接続部３７と概して直角であるように示されているが、これは要求されておらず、コンデンサ素子２０ａおよび２０ｂは中心軸Ｃの周囲の任意の位置に配列され得ることを理解されたい。
図８は、本発明によって企図されるさらに別の実施形態を示す。ここでコンデンサアセンブリ３００は中心軸Ｃの周囲に配列された３つのコンデンサ素子２０ａ、２０ｂおよび２０ｃを含み、アノードリード６ａ、６ｂおよび６ｃは中心軸Ｃにおいて互いに対面し、接続部３５（たとえばはんだ）を介して互いに結合しており、この接続部３５は、任意の好適な接続部、たとえば、金属ワイヤまたはテープである導電部材であってよい接続部３７を介してアノード終端部１３５に結合している。一実施形態においては、接続部３７は銅テープであってよい。アノードリード６ａはｙ方向に平行で、アノードリード６ｂおよび６ｃと概して直角に配列され、アノードリード６ｂおよび６ｃはｘ方向に平行に配列され、接続部３７と概して直角であるように示されているが、これは要求されておらず、コンデンサ素子２０ａ、２０ｂおよび２０ｃは中心軸Ｃの周囲の任意の位置に配列され得ることを理解されたい。
【００４７】
図９は、本発明によって企図されるさらに別の実施形態を示す。ここでコンデンサアセンブリ４００は中心軸Ｃの周囲に配列された４つのコンデンサ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄを含み、アノードリード６ａ、６ｂ、６ｃおよび６ｄは中心軸Ｃにおいて互いに対面し、接続部３５（たとえばはんだ）を介して互いに結合しており、この接続部３５は、任意の好適な接続部、たとえば、金属ワイヤまたはテープである導電部材であってよい接続部３７を介してアノード終端部１３５に結合している。一実施形態においては、接続部３７は銅テープであってよい。アノードリード６ａおよび６ｃはｙ方向に平行で、アノードリード６ｂおよび６ｄと概して直角に配列され、アノードリード６ｂおよび６ｄはｘ方向に平行に配列され、接続部３７と概して直角であるように示されているが、これは要求されておらず、コンデンサ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄは中心軸Ｃの周囲の任意の位置に配置され得ることを理解されたい。
上で考察したようにコンデンサ素子２０をベース１２３に接続した後、コンデンサ素子２０を樹脂またはカプセル化材料で被覆してもよい。さらに、蓋１２５も樹脂またはカプセル化材料で被覆してよい。特定の一実施形態においては、カプセル化材料は熱伝導性材料であってよい。たとえば図１０を参照して、蓋１２５の内表面１４５の少なくとも一部をカプセル化材料１４３で被覆し、その後でカプセル化材料１４３を硬化させてもよい。
蓋１２５の内表面１４５の少なくとも一部にカプセル化材料１４３が存在することにより、本発明のコンデンサアセンブリの熱を放散する能力を促進することができる。一方、図１１を参照して、コンデンサ素子をコンデンサアセンブリ１００のベース１２３に接続した後、カプセル化材料１４３をコンデンサ素子の周囲に配置して（図示せず）、コンデンサ素子をカプセル化材料１４３によって少なくとも部分的にカプセル化し、その後でカプセル化材料１４３を硬化させてもよい。さらに、いくつかの実施形態においては、コンデンサ素子をカプセル化材料１４３で完全にカプセル化してもよい。そのようにしてコンデンサ素子をカプセル化材料１４３でカプセル化することによって、本発明のコンデンサアセンブリの熱を放散する能力をさらに促進することができる。
【００４８】
上記のように、カプセル化材料は熱伝導性材料であってよい。熱伝導性材料は、たとえば典型的にはＩＳＯ  ２２００７−２：２０１４に従って決定される約１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、いくつかの実施形態においては約２Ｗ／ｍ・Ｋ〜約２０Ｗ／ｍ・Ｋ、いくつかの実施形態においては約２．５Ｗ／ｍ・Ｋ〜約１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。熱伝導性であるにも関わらず、材料は一般には導電性でなく、したがってＡＳＴＭ  Ｄ２５７−１４に従って決定される約１×１０12Ω・ｃｍ以上、いくつかの実施形態においては約１×１０13Ω・ｃｍ以上、いくつかの実施形態においては約１×１０14Ω・ｃｍ〜約１×１０20Ω・ｃｍの比較的高い体積抵抗を有する。高い熱伝導率と低い導電率の組み合わせにより、本発明者らは、カプセル化材料がコンデンサアセンブリのハウジングに用いた場合に種々の異なった利点を提供できることを見出した。たとえば、コンデンサアセンブリを高いリップル電流に曝露した場合、熱伝導性カプセル化材料は伝熱シンクとして作用してハウジングの表面に熱を放散し、それにより冷却効率を増大し、コンデンサアセンブリの寿命を延長させることができる。カプセル化材料はまた、ＡＳＴＭ  Ｄ５７０−９８（２０１０）ｅ−１に従って決定されるような、約１％以下、いくつかの実施形態においては約０．５％以下、いくつかの実施形態においては約０．１％以下等の低い吸湿度を示すことができる。このようにして、カプセル化材料は、ハウジング内に侵入するかもしれない水による望ましくない劣化反応を阻止することができる。
【００４９】
所望の特性を得ることを助けるため、カプセル化材料はポリマーマトリックス中に分散した１つまたは複数の熱伝導性フィラーを含む。好適な熱伝導性フィラー材料としては、金属フィラー、たとえば、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、鉄、コバルト等およびそれらの組み合わせ（たとえば銀で被覆した銅または銀で被覆したニッケル）；金属酸化物、たとえば、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等およびそれらの組み合わせ；窒化物、たとえば、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等およびそれらの組み合わせ；ならびに炭素フィラー、たとえば、炭化ケイ素、カーボンブラック、炭素フラーレン、グラファイトフレーク、炭素ナノチューブ、炭素ナノファイバー等およびそれらの組み合わせが挙げられる。本発明における使用には、アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、および／または炭化ケイ素粉末が特に好適であり得る。所望であれば、フィラーとポリマーマトリックスとの間の親和性を改善するために、機能性コーティングでフィラーを被覆してもよい。たとえば、そのようなコーティングとしては、不飽和または飽和脂肪酸、たとえば、アルカン酸、アルケン酸、プロピオン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等；有機シラン、有機チタネート、有機ジルコネート、イソシアネート、ヒドロキシル末端アルケンまたはアルカン等が挙げることができる。
【００５０】
本発明においては熱伝導性フィラーの寸法は、所望の特性を達成することを助けるために選択的に制御し得る。一般論で言えば、そのようなフィラーは約１０ｎｍ〜約７５μｍ、いくつかの実施形態においては約１５ｎｍ〜約５０μｍ、いくつかの実施形態においては約２０ｎｍ〜約４０μｍの平均寸法（たとえば直径）を有する。いくつかの実施形態においては、フィラーはナノスケール寸法、たとえば、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、いくつかの実施形態においては約２０ｎｍ〜約３５０ｎｍ、いくつかの実施形態においては約５０ｎｍ〜約２００ｎｍを有し得る。一方他の実施形態においては、フィラーは約１μｍ〜約５０μｍ、いくつかの実施形態においては、フィラーは、ミクロンスケール寸法、たとえば、約２μｍ〜約３０μｍ、いくつかの実施形態においては約５μｍ〜約１５μｍを有し得る。カプセル化材料にも、ナノスケールおよびミクロンスケールの両方の熱伝導性フィラーの組み合わせを用いてよい。そのような実施形態においては、ミクロンスケールのフィラー対ナノスケールのフィラーの寸法を有する粒子の比は、高充填密度を確実にするために、約５０：１以上、いくつかの実施形態においては約７０：１〜約１５０：１と、比較的大きくてよい。
【００５１】
カプセル化材料のマトリックスにおいては種々の異なったポリマー樹脂を用い得るが、本発明における使用には硬化可能な熱硬化性樹脂が特に好適であることが見出された。そのような樹脂の例としては、たとえばシリコーンポリマー、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルのポリマー、アクリレートポリマー、ウレタンポリマー等が挙げられる。たとえばある実施形態においては、カプセル化材料として１つまたは複数のポリオルガノシロキサンを用い得る。これらのポリマーにおいて用いられるケイ素結合有機基には、１価の炭化水素および／または１価のハロゲン化炭化水素基が含まれ得る。そのような１価の基は、典型的には１〜約２０個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有し、これだけに限らないがアルキル（たとえばメチル、エチル、プロピル、ペンチル、オクチル、ウンデシル、およびオクタデシル）；シクロアルキル（たとえばシクロヘキシル）；アルケニル（たとえばビニル、アリル、ブテニル、およびヘキセニル）；アリール（たとえばフェニル、トリル、キシリル、ベンジル、および２−フェニルエチル）；およびハロゲン化炭化水素基（たとえば３，３，３−トリフルオロプロピル、３−クロロプロピル、およびジクロロフェニル）が例示される。典型的には、有機基の少なくとも５０％、より望ましくは少なくとも８０％がメチルである。そのようなメチルポリシロキサンの例としては、たとえばポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）、ポリメチルハイドロジェンシロキサン等が挙げることができる。さらに他の好適なメチルポリシロキサンとしては、ジメチルジフェニルポリシロキサン、ジメチル／メチルフェニルポリシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、メチルフェニル／ジメチルシロキサン、ビニルジメチル末端ポリジメチルシロキサン、ビニルメチル／ジメチルポリシロキサン、ビニルジメチル末端ビニルメチル／ジメチルポリシロキサン、ジビニルメチル末端ポリジメチルシロキサン、ビニルフェニルメチル末端ポリジメチルシロキサン、ジメチルヒドロ末端ポリジメチルシロキサン、メチルヒドロ／ジメチルポリシロキサン、メチルヒドロ末端メチルオクチルポリシロキサン、メチルヒドロ／フェニルメチルポリシロキサン等が挙げることができる。
【００５２】
オルガノポリシロキサンは、ある程度の親水性をポリマーに付与する１つまたは複数のペンダントおよび／または末端の極性官能基、たとえば、ヒドロキシル、エポキシ、カルボキシル、アミノ、アルコキシ、メタクリル、またはメルカプト基を含んでいてもよい。
たとえば、オルガノポリシロキサンは分子あたり少なくとも１つのヒドロキシ基を含み、平均して少なくとも２つのケイ素結合ヒドロキシ基（シラノール基）を含んでもよい。そのようなオルガノポリシロキサンの例としては、たとえばジヒドロキシポリジメチルシロキサン、ヒドロキシトリメチルシロキシポリジメチルシロキサン等が挙げられる。アルコキシ改質オルガノポリシロキサン、たとえば、ジメトキシポリジメチルシロキサン、メトキシトリメチルシロキシポリジメチルシロキサン、ジエトキシポリジメチルシロキサン、エトキシトリメチルシロキシポリジメチルシロキサン等も用い得る。さらに他の好適なオルガノポリシロキサンは、少なくとも１つのアミノ官能基で改質したものである。そのようなアミノ官能性ポリシロキサンの例としては、たとえばジアミノ官能性ポリジメチルシロキサンが挙げられる。
【００５３】
望ましくは、硬化前のカプセル化材料の粘度および流動特性を改善するため、オルガノポリシロキサンは比較的低い分子量を有する。たとえば一実施形態においては、オルガノポリシロキサン（たとえばポリジメチルシロキサン）は、約１００，０００ｇ／モル以下、いくつかの実施形態においては約６０，０００ｇ／モル以下、いくつかの実施形態においては約５，０００〜約３０，０００ｇ／モルの分子量を有する。その結果、ギャップ０．５ｍｍに設定された２０ｍｍの平行プレートを備えたＡＲＥＳ  Ｒ５５０ＰＳ応力制御レオメーターを用いて温度２５℃で決定されるようなカプセル化材料の粘度（硬化前）は、たとえば約５００Ｐａ・秒以下、いくつかの実施形態においては約１００Ｐａ・秒以下、いくつかの実施形態においては約１〜約５０Ｐａ・秒であり得る。
【００５４】
熱伝導性フィラーとポリマーマトリックスの相対量は、所望の特性が達成されるように選択的に制御し得る。たとえば、カプセル化材料は典型的には約２５体積％〜約９５体積％、いくつかの実施形態においては約４０体積％〜約９０体積％、いくつかの実施形態においては約５０体積％〜約８５体積％を含む。同様に、ポリマーマトリックスは材料の約５体積％〜約７５体積％、いくつかの実施形態においては約１０体積％〜約５０体積％、いくつかの実施形態においては約１５体積％〜約４０体積％を構成する。所望であれば、他の添加剤、たとえば、相溶化剤、硬化剤、光開始剤、粘度調整剤、顔料、カップリング剤（たとえばシランカップリング剤）、安定剤等をカプセル化材料中に用いてもよい。
所望の方法によっていったん組み立てて接続すれば、得られるパッケージを上述のように密閉シールする。再び図１を参照し、たとえばコンデンサ素子をハウジング内に位置付けた後、ハウジングにはベース１２３の上面に設けた蓋１２５を含めてもよい。所望であれば、シールを良好にするために蓋にフランジ１２７を含ませてもよい。いったん所望の位置に設置すれば、溶接（たとえば抵抗溶接、レーザー溶接等）、はんだ付け等の公知の手法を用いて蓋１２５をベース１２３に密閉シールする。いくつかの実施形態においては、密閉シールは上述のように不活性ガスの存在下に行なわれ、したがって得られるアセンブリには、反応性ガス、たとえば、酸素または水蒸気が実質的に存在しない。
【００５５】
その個々の構成に関わらず、本発明のコンデンサアセンブリは、高電圧環境および高温に曝露された場合においても、優れた電気特性を示し得る。たとえば、本発明のコンデンサアセンブリの熱を放散する能力により、コンデンサアセンブリを損傷することなく、比較的高いリップル電流を達成し得る。たとえば、最大リップル電流は約１０アンペア以上、いくつかの実施形態においては約２０アンペア以上、いくつかの実施形態においては約２５アンペア以上であり得る。さらに、コンデンサアセンブリの等価直列抵抗（ＥＳＲ）は約５０ｍΩ未満、いくつかの実施形態においては約２５ｍΩ未満、いくつかの実施形態においては約２０ｍΩ未満であり得る。たとえば、ＥＳＲは約０．５ｍΩ〜約２５ｍΩ、たとえば、約１ｍΩ〜約２０ｍΩ、たとえば約１．５ｍΩ〜約１５ｍΩの範囲であり得る。
【００５６】
本発明は以下の例を参照することによって、より良く理解できる。
試験手順
等価直列抵抗（ＥＳＲ）
等価直列抵抗は、ケルビンリードを備えたＡｇｉｌｅｎｔ  Ｅ４９８０Ａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ＬＣＲ  Ｍｅｔｅｒを用いて、ＤＣバイアスを２．２Ｖ、ピークツーピーク正弦波信号を０．５Ｖとして測定することができる。動作周波数は１００ｋＨｚ、温度は２３℃±２℃であった。
キャパシタンス（ＣＡＰ）
キャパシタンスは、ケルビンリードを備えたＡｇｉｌｅｎｔ  Ｅ４９８０Ａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ＬＣＲ  Ｍｅｔｅｒを用いて、ＤＣバイアスを２．２Ｖ、ピークツーピーク正弦波信号を０．５Ｖとして測定した。動作周波数は１２０Ｈｚであった。
【００５７】
漏洩電流（ＤＣＬ）
漏洩電流は、漏洩電流を測定するＫｅｉｔｈｌｅｙ  ２４１０  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｅｔｅｒを用いて、最小６０秒後に適切な電圧（２５℃〜８５℃についてはＵｒ、１２５℃についてはＵｒの６０％、および１５０℃についてはＵｒの５０％）で用いて測定した。
リップル電流
リップル電流は、ＧｏｌｄＳｔａｒ  ＧＰ５０５電源、Ａｇｉｌｅｎｔ  ３３２１０Ａ信号発生器、Ｐｔ１００熱電対を備えたＡｌｍｅｍｏ  ２５９０−９データロガー、およびＦｌｕｋｅ  ８０ｉオシロスコープを用いて測定した。適切な値のリップル電流がコンデンサを通過する場合、ＡＣ信号および１０ＶのＤＣバイアスに関して動作周波数は２０ｋＨｚであった。リップル電流の増大とともに温度も上昇した。温度はサーモカメラでモニターした。
【実施例】
【００５８】
９，０００μＦＶ／ｇのタンタル粉末を用いてアノード試料を形成した。それぞれのアノード試料をタンタルワイヤに埋め込み、１８００℃で焼結し、密度５．３ｇ／ｃｍ3にプレスした。得られたペレットの寸法は４．６ｍｍ×５．２５ｍｍ×２．６ｍｍであった。温度８５℃で、導電率８．６ｍＳの水／リン酸電解質中でペレットを２６０Ｖに電解酸化して誘電体層を形成した。次いでアノードを、固体含量が１．１％、粘度が２０ｍＰａ・秒のポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の分散液に浸漬することによって、導電性ポリマーコーティングを形成した。コーティングに際して、部品を１２５℃で２０分乾燥した。このプロセスを１０回繰り返した。その後、部品を固体含量２％、粘度２０ｍＰａ・秒のポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の分散液に浸漬した。コーティングに際して、部品を１２５℃で２０分乾燥した。このプロセスは繰り返さなかった。次に、部品を固体含量２％、粘度１６０ｍＰａ・秒のポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ）の分散液に浸漬した。コーティングに際して、部品を１２５℃で２０分乾燥した。このプロセスを８回繰り返した。次いで部品をグラファイト分散液に浸漬して、乾燥した。最後に、部品を銀の分散液に浸漬して、乾燥した。このようにして、１００Ｖコンデンサの複数の部品を作成した。
【００５９】
銅ベースリードフレーム材料を用いてアセンブリプロセスを完了し、コンデンサ素子を円筒状ハウジング内に設置した。図６に示すように、コンデンサアセンブリは並列に接続した１０個のコンデンサ素子を含んでいた。アノードリードフレームを一緒にはんだ付けし、追加の銅テープを経て電気的に絶縁されたアノードピンに接着した。次いでカソード接続部材を、長さ３９．０ｍｍ、幅２５．５ｍｍ、厚さ９．５ｍｍの鋼鉄製のハウジングに接着した。全ての接続に用いた接着剤は銀ペーストであった。次いでアセンブリを対流オーブンに装入してペーストをはんだ付けした。
【００６０】
その後、コンデンサ素子のアノードおよびカソード部分の上部に熱伝導性シリコーンカプセル化剤（Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ  ＳＣ−３２０）を塗布し、１５０℃で２４時間乾燥した。その後、鋼鉄製のハウジングの上に鋼鉄製のカップを設置した。得られたアセンブリを溶接チャンバーに入れ、窒素ガスをパージして、ハウジングとカップとの間のシーム溶接を行なった。
試験の後、キャパシタンスが１０３．６μＦ、ＥＳＲが１６．２ｍΩと決定した。漏洩電流およびリップル電流の試験結果の概要を以下に示す。
【表１】
2020181988.tif 000007
【００６１】
当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明のこれらのおよびその他の変更および変形を実施することができよう。さらに、種々の実施形態の態様は、全体としてまたは部分的に、相互変換可能であり得ることを理解されたい。さらに、当業者であれば、上記の説明は例としてのみであって、添付した特許請求の範囲にさらに記載した発明を限定する意図はないことが理解されよう。
【符号の説明】
【００６２】
６  アノードリード
７  絶縁材料
２０  コンデンサ素子
２１  コンデンサ素子の対
２３  主表面
２５  第１の副表面
２７  第２の副表面
３３  コンデンサ素子ブロック
３５  接続部
３７  接続部
１００  コンデンサアセンブリ
１２３  ベース
１２５  蓋
１２７  フランジ
１２９  取り付け穴
１３１  取り付け穴
１３５  アノード終端部
１３９  絶縁材料
１４１  下側表面
１４３  カプセル化材料
１４５  蓋の内表面
２００  コンデンサアセンブリ
３００  コンデンサアセンブリ
５２６  空間
ＨH  ｚ方向におけるハウジングの全体の高さ
ＤL  ｘ方向における円筒状金属ハウジングの蓋の直径
ＬB  ｙ方向における円筒状金属ハウジングのベースの長さ
ＷB  ｙ方向における円筒状金属ハウジングのベースの幅
Ｃ  中心軸
【図１】
2020181988.tif 000008
【図２】
2020181988.tif 000009
【図３】
2020181988.tif 000010
【図４】
2020181988.tif 000011
【図５】
2020181988.tif 000012
【図６】
2020181988.tif 000013
【図７】
2020181988.tif 000014
【図８】
2020181988.tif 000015
【図９】
2020181988.tif 000016
【図１０】
2020181988.tif 000017
【図１１】
2020181988.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月3日(2020.8.3)
【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】
複数のコンデンサ素子であって、それぞれが焼結多孔質アノード体、前記アノード体を覆う誘電体層、および前記誘電体層を覆う固体電解質を含み、それぞれのコンデンサ素子からアノードリードが伸長している、複数のコンデンサ素子と、
蓋およびベースを含む金属の円筒状ハウジングであって、前記蓋がｘ方向の直径を有し、前記金属の円筒状ハウジングがｚ方向の高さを有し、直径対高さの比が約１．５〜約２０の範囲であり、前記金属の円筒状ハウジングが密閉シールされており、前記複数のコンデンサ素子が内部でｚ方向に沿って延びる中心軸の周囲に配列された内部キャビティを画定している、金属の円筒状ハウジングと
を含む、コンデンサアセンブリ。