(57)【要約】【課題】レーザ溶接による電解コンデンサの形成法を提供する。【解決手段】電解コンデンサのアノード・リードをアノード終端にレーザ溶接するための技術が提供される。この技術は、レーザビームがリード及びアノード終端に接触する前に、１つ又はそれ以上の屈折素子によりレーザビームを方向付けることを含む。屈折素子の屈折率及び厚さ、レーザビームに対して屈折素子を配置する角度、などを選択的に制御することによって、レーザビームは、コンデンサの他の部分に実質的に接触して損傷することなく、正確な溶接位置に方向付けることができる。【選択図】図１
2010087523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解コンデンサを形成する方法であって、
アノード、誘電体膜、及び電解質を含む電解コンデンサ素子の、前記アノードの表面から外向きに延びるアノード・リードを、アノード終端に隣接して位置決めし、
レーザビームの方向に垂直な軸に対して０°乃至約４５°の角度に配向させた屈折素子を通して前記レーザビームを方向付けて前記アノード・リードを前記アノード終端にレーザ溶接し、
前記コンデンサ素子をカソード終端に電気的に接続し、
前記アノード終端及びカソード終端の少なくとも一部分が露出した状態で、ケース内に前記コンデンサ素子を封入する、
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記屈折素子はガラスを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記屈折素子は約１．２乃至約２．０の屈折率を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記屈折素子は平面平行ガラスパネルであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記屈折素子は約０．７乃至約４ミリメートルの厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザビームは、前記屈折素子を通して方向付けされる前にレンズを通過することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザビームは、２つ又はそれ以上の屈折素子により方向付けされ、屈折素子の少なくとも１つは前記ビームの前記方向に垂直な軸に対して０°乃至約４５°の角度に配向されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記アノードは、タンタル、ニオブ、又はそれらの導電性酸化物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記電解質は固体であり、二酸化マンガン、導電性ポリマー、又はそれらの組合せを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
レーザ溶接の前に、前記コンデンサ素子の画像を捕捉して該画像を画像処理装置に伝送するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記画像処理装置は、前記屈折素子の方向を調整するように構成された駆動装置と電気的に通信することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記画像はオプトエレクトロニク・カメラによって捕捉されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記画像は、前記アノード終端に隣接する位置で捕捉されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記レーザビームは、最初に−ｚ方向に向けられ、さらに前記屈折素子は−ｘ軸、−ｙ軸、又はそれら両軸の回りに配向されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ケースは、約０．２ミリメートル乃至約１．０ミリメートルの厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
アノード終端を電解コンデンサ素子に取り付けるためのシステムであって、
アノード、誘電体膜、及び電解質を含み、アノード・リードが前記アノードの表面から外向きに延びる、電解コンデンサ素子と、
アノード終端と、
前記アノード終端を前記アノード・リードに電気的に接続するためのレーザ溶接装置と、
を備え、
前記レーザ溶接装置は、レーザビームを生成するレーザビーム発生器と屈折素子を含み、
前記屈折素子は、前記ビームの前記方向に垂直な軸に対して０°乃至約４５°の角度に配向される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
前記屈折素子はガラスを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記屈折素子は約１．２乃至約２．０の屈折率を有することを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記レーザ装置は、前記レーザビームが前記屈折素子の前に通過するレンズをさらに備えることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記レーザ装置は２つ又はそれ以上の屈折素子を備えることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記アノードはタンタル、ニオブ、又はそれらの導電性酸化物を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２２】
レーザ溶接前に、レーザ溶接中に、又はそれらの両方において前記コンデンサの画像を捕捉するためのカメラをさらに備えることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２３】
前記カメラは画像処理装置と電気的に通信することを特徴とする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記画像処理装置は、前記屈折素子の方向を調整するように構成された駆動装置と電気的に通信することを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記駆動装置は、サーボモータ、ガルボモータ、又はそれらの組合せを含むことを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
現代の技術的用途の多様性は、高効率の電子部品及びその中で使用する集積回路に対する必要性を生じる。電解コンデンサは、フィルタリング、デカップリング、バイパス形成、及び他の、無線通信、高速処理、ネットワーク形成、回路切り替え、及び多くの他の用途を含み得る、現代の用途の態様、に使用される基本部品である。集積回路の速度及び集積密度の劇的な増加は、コンデンサ技術の発達を要求する。従って、コンデンサ設計の多くの具体的な態様は、コンデンサの性能特性の改善に集中されてきた。固体電解コンデンサ（例えば、タンタル・コンデンサ）は、電子回路の小型化の大きな要因であり、それら回路の極端環境における用途を可能にした。しかしながら、コンデンサの小型化に伴って、製造の難しさが増加している。例えば、コンデンサのレーザ溶接は、より小さいコンデンサに対してより困難となり、例えば、レーザ直径をより小さくしなければならず、レーザ配置の精度もより正確にしなければならない。従来の溶接技術は、レーザを所望の溶接領域に位置決めするためにミラーを使用してきた。残念ながら、ミラー位置決めシステムは、多くの場合小型コンデンサに必要な望ましい正確さ及び再現性を欠いている。即ち、小さな角度のミラーの傾きが強烈な反射ビームを生成する。そのため、コンデンサのサイズが減少するにつれて、溶接の正確さ及び再現性を維持するのがますます困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３２２，９１２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１９７，２５２号明細書
【特許文献４】米国特許第４，０８５，４３５号明細書
【特許文献５】米国特許第４，９４５，４５２号明細書
【特許文献６】米国特許第５，１９８，９６８号明細書
【特許文献７】米国特許第５，３５７，３９９号明細書
【特許文献８】米国特許第５，３９４，２９５号明細書
【特許文献９】米国特許第５，４９５，３８６号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，１９１，９３６号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，９４９，６３９号明細書
【特許文献１２】米国特許第３，３４５，５４５号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２００５／０２７０７２５号明細書
【特許文献１４】米国特許第６，６７４，６３５号明細書
【特許文献１５】米国特許第０００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、現在、より高い正確さ及び再現性をもたらす、電解コンデンサの改善されたレーザ溶接技術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り、電解コンデンサを形成する方法が開示される。本方法は、電解コンデンサ素子のアノード・リードをアノード終端に隣接して配置することを含む。電解コンデンサ素子は、アノード、誘電体膜、及び電解質を含み、ここでアノード・リードはアノード表面から外向きに延びる。レーザビームは、アノード・リードをアノード終端にレーザ溶接するように、屈折素子を通して方向付けられる。屈折素子は、ビームの方向に垂直な軸に対して０°乃至約４５°の角度に向けられる。コンデンサ素子はカソード終端に電気的に接続され、また、コンデンサ素子は、アノード終端及びカソード終端の少なくとも一部分が露出したままになるように、ケース内に封入される。
【０００５】
本発明の別の実施形態により、アノード終端を電解コンデンサ素子に取り付けるためのシステムが開示される。本システムは、アノード、誘電体膜、及び電解質を含み、アノード・リードがアノード表面から外向きに延びる、電解コンデンサ素子と、アノード終端と、アノード終端をアノード・リードに電気的に接続するためのレーザ溶接装置と、を備え、ここでレーザ溶接装置はレーザビームを生成するレーザビーム発生器及び屈折素子を備え、ここで屈折素子はビームの方向に垂直な軸に対して０°乃至約４５°の角度に向けられる。
本発明の他の特徴及び態様が、以下により詳細に説明される。
【０００６】
本明細書の残りの部分において、当業者に対する、本発明の最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示が、添付の図面を参照しながらより具体的に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電解コンデンサのレーザ溶接のための、本発明の一実施形態の略図である。
【図２】本発明において用いることができる屈折素子の実施形態の略図であり、図２Ａは、レーザビームに対して垂直に配置された屈折素子を示し、図２Ｂは、レーザビームに対して傾けて配置された屈折素子を示す。
【図３】本発明のレーザ溶接システムの一実施形態の略図である。
【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反復使用は、本発明の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことを意図したものである。
【０００９】
当業者であれば、本論考は、例示的な実施形態のみの説明であり、本発明のより広い態様を限定することを意図したものではないことを理解されたい。
【００１０】
一般的に言えば、本発明は、電解コンデンサのアノード・リードをアノード終端にレーザ溶接するための技術に向けられる。この技術は、レーザビームがリード及びアノード終端に接触する前に、レーザビームを１つ又はそれ以上の屈折素子により方向付けることを含む。屈折素子の屈折率及び厚さ、屈折素子がレーザビームに対して配置される角度、などを選択的に制御することによって、レーザビームは、コンデンサの他の部分に実質的に接触及び損傷せずに、正確な溶接位置に向けることができる。
【００１１】
例えば、図１を参照すると、本発明のレーザ溶接技術の一実施形態が概略的に示される。この特定の実施形態において、コンデンサ素子３３、アノード終端７０、及びカソード終端８０を含むコンデンサ３０が示される。終端を形成するのに任意の導電性材料、例えば、導電性金属（例えば、銅、金、銀、ニッケル、亜鉛、錫、パラジウム、鉛、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、及びそれらの合金）を用いることができる。特に適した導電性金属は、例えば、銅、銅の合金（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。終端の厚さは、一般に、コンデンサ組立体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乃至約１ミリメートル、幾つかの実施形態では約０．０５乃至約０．５ミリメートル、及び約０．１乃至約０．２ミリメートルの範囲にすることができる。１つの例示的な導電性材料は、Ｗｉｅｌａｎｄ（ドイツ）から入手可能な銅鉄合金の金属板である。
【００１２】
コンデンサ素子３３は、上面３７、底面３９、前面３６、及び後面３８を有する。この特定の実施形態において、カソード終端は、第２の部分８４に実質的に垂直に配置される第１の部分８２を含む。第１の部分８２は、コンデンサ素子３３の底面３９と電気的に接触し、第２の部分８４は、コンデンサ素子３３の後面３８と電気的に接触する。コンデンサ素子３３をカソード終端８０に取り付けるために、当技術分野で公知のように導電性接着剤を用いることができる。導電性接着剤は、例えば樹脂組成物で包含された導電性金属粒子を含むことができる。金属粒子は、銀、銅、金、白金、ニッケル、亜鉛、ビスマスなどとすることができる。樹脂組成物は、熱硬化樹脂（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）を含むことができる。適切な導電性接着剤は、その全体が引用により全ての目的に対して本明細書に組み入れられる、Ｏｓａｋｏ他による特許文献１に記述されている。
【００１３】
アノード終端７０は、第２の部分７４に実質的に垂直に配置される第１の部分７６を含む。第２の部分７４は、アノード・リード３４を支持する領域を含む。一体化し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電性要素（例えば、金属）を介して互いに接続する別個の部分とすることができる。図示された実施形態において、領域５１は「Ｕ型」を有し、リード３４の表面接触及び機械的安定性をさらに向上させる。
【００１４】
アノード・リード３４は、屈折素子６を通過するビーム９１を生成するレーザ９０を用いてアノード終端７０に溶接される。屈折素子６は、この実施形態においては領域５１にある溶接の特定の位置に、ビーム９１を正確に位置決めすることができる。例えば、一実施形態において、レーザ溶接システムは、レーザを生成するレーザビーム発生器を含んだレーザを含むことができる。本発明で用いられるレーザの種類は、所望の機能に基づいて選択することができる。１つの特定の実施形態において、レーザは、レーザ媒質がネオジム（Ｎｄ）でドープされたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）からなり、励起粒子はネオジムイオンＮｄ3+とするものである。このようなレーザは、典型的には赤外スペクトル内の約１０６４ナノメートルの波長の光を放射する。レーザは、所望の用途に適した任意の直径を有することができる。幾つかの実施形態において、集束領域内のレーザビームは、約０．０５ｍｍ乃至約０．５ｍｍの直径、幾つかの実施形態においては約０．０５ｍｍ乃至約０．３ｍｍ、及び幾つかの実施形態においては約０．１ｍｍ乃至約０．１５ｍｍの直径を有する。レーザはまた、当技術分野では周知のように、最初にレーザビームを収束し焦点に集光させる光学ヘッド（例えば、レンズ）を含むことができる。レーザはまた、ビーム・スプリッタを含むこともできる。
【００１５】
屈折素子６がビーム９１の位置決めを制御できる方式が、図２Ａに概略的に示される。図示されるように、レーザビーム９１は、角度ａ1で屈折素子６に入射する。屈折素子６は、以下のスネルの法則に従って決められる屈折角ａ2の方向に、ビーム９１を向ける。
ｎ1*ｓｉｎ  ａ1＝ｎ2*ｓｉｎ  ａ2
式中、ｎ1及びｎ2は、光が通過する媒質の屈折率である。典型的には、ｎ1は空気の屈折率で、約１である。
【００１６】
溶接位置に対するレーザビーム９１の所望の位置決めを達成するために、屈折素子６の屈折率は、典型的には約０．３乃至約５に選択され、幾つかの実施形態においては約０．５乃至約３、幾つかの実施形態においては約０．７乃至約２．５、幾つかの実施形態においては約１．０乃至約２．０、幾つかの実施形態においては約１．２乃至約２．０、及び幾つかの実施形態においては約１．４乃至約１．８に選択される。当技術分野で周知のように、この目的のために様々な材料を用いることができる。例えば、１つの特定の実施形態において、屈折素子６は、平行平面ガラス（ＰＰＧ）パネルのようなガラスを含むことができる。しかしながら、当業者であれば、屈折素子は、所望の屈折率を生成するように種々異なる屈折率を有する材料を用いて、変化させ得ることを容易に理解するであろう。例えば、標準ガラスは通常およそ１．５の屈折率を有するが、一方、当技術分野で周知の着色剤、フィラー、及びその他の成分をガラス製造プロセス内で混ぜ込んで、任意の所望の屈折率を実現することができる。
【００１７】
屈折素子の厚さもまた、所望の溶接位置を実現するように制御することができる。例えば、その厚さは、約０．２ｍｍ乃至約１０ｍｍ、幾つかの実施形態においては約０．５ｍｍ乃至約５ｍｍ、幾つかの実施形態においては約０．７ｍｍ乃至約４ｍｍ、及び幾つかの実施形態においては約１ｍｍ乃至約３ｍｍ、の範囲にすることができる。
【００１８】
もちろん、他のパラメータもまた、溶接のためのレーザビームの位置決めに影響を及ぼす可能性がある。例えば、レーザビームに対して方向付けられる角度もまた、所望の溶接を達成するように選択的に制御することができる。例えば、再び図２Ｂ（左側）を参照すると、レーザビーム９１は、レーザ（図示せず）のレンズ８を通過し、角度α2で屈折素子６を通過するように方向づけることができる。レンズ８は屈折素子６に対して垂直（α1＝０°）に配置されるので、結果として生じるビーム９１は、一般に屈折素子６の下方に中心を有する点に集光される。しかしながら、特定の状況において、溶接位置にビームを向けるように距離Δだけレーザビーム９１の位置を僅かに修正することが望ましい可能性がある。この点に関して、図２Ｂ（右側）に示されるように、屈折素子６が配置される角度（α2、０°を上回る）を変えることにより、距離Δだけずれた集光ビーム９１を生じることができる。角ａ2が増加すると、位置修正Δが増加する。しかしながら、反射に基づくミラー・システムとは異なり、修正距離Δは焦点距離には依存しない。従って、単に屈折素子６の方向を制御することによって、レーザビームは、レーザを移動させずに、所望の位置に正確に集光することができる。殆どの場合、屈折素子がレーザに対して傾けられる角度は、約０°乃至約４５°、幾つかの実施形態では約１°乃至約３０°、幾つかの実施形態では約２°乃至約２５°、幾つかの実施形態では約３°乃至約２０°、及び幾つかの実施形態では約５°乃至約１５°である。この角度は、レーザビームの方向に垂直な軸に対して計測される。例えば、図２において、角度は、屈折素子がレンズに平行なとき、レンズ８とビームの焦点との間を延びる縦軸に垂直な軸「Ａ」に対して計測される。
【００１９】
下の表は、種々のグラスの厚さ、傾斜角、及び屈折率により観測される例示的な距離「Δ」を記載する。
2010087523.tif 000003
【００２０】
任意の数の屈折素子を、本発明のレーザシステム内で一般的に用いることができる。例えば、ある特定の実施形態において、少なくとも２つの屈折素子を用いてビームを屈折させることができる角度を増すことができる。屈折素子は、同じ又は異なる材料から作ることができ、また同じ又は異なる厚さを有することができる。レーザビームが、一般に−ｚ方向に通過するとき、１つの素子はｘ−ｙ面の１つの軸（例えば、−ｘ軸）の回りで配向させることができる。別の素子は別の軸（例えば、−ｙ軸）又は同じ軸（例えば、−ｘ軸）の回りで配向させることができ、或いは配向させないままにすることもできる。
【００２１】
本発明のレーザ溶接システムは、溶接位置決めの精度の改善の助けとなるさまざまな構成部品を含むことができる。製造の際に、例えば、コンデンサのサイズ及び終端、リードなどの位置の変動は、溶接位置へのリアルタイム調整の必要性を生じる可能性がある。これは、屈折素子のリアルタイム制御をもたらすことによって達成することができる。例えば、一実施形態において、コンデンサの画像（静止画及び／又は動画）を溶接位置に先立つ位置（即ち、走査位置）で捕捉し、その画像を画像処理装置（ＩＰＵ）に電気的に伝達することができるカメラ（例えば、オプトエレクトロニク走査カメラ）を用いることができる。ＩＰＵは、画像を受け取ると、所望の溶接位置を実現するのに必要な角度を計算又は別の方法で決定することができるように、プログラムする（例えば、参照テーブル、アルゴリズムなどを用いて）ことができる。次にＩＰＵは、必要に応じて屈折素子を調整する駆動装置（例えば、サーボモータ、ガルボモータなど）に信号を送ることができる。駆動装置は、例えばレーザビームが基本的に−ｚ軸方向に進むとき、−ｘ軸及び／又は−ｙ軸のような軸の周りで屈折素子を回転させることができる。
【００２２】
レーザ溶接システムはまた、コンデンサをレーザに対して移送するための移送装置（例えば、循環ベルト又はワイヤ）を含むことができる。移送装置の移動の非直線性は、多くの場合中心を外れた溶接の原因になるので、レーザ溶接システムはまた、移送装置の上方に配置され、コンデンサの画像を捕捉するように概ね溶接位置に配置されるカメラを含むことができる。カメラはこの画像をＩＰＵに伝達することができ、次にＩＰＵが屈折素子の位置決めをさらに較正することができる。これは、温度変化、電気的雑音、振動などのような様々な要因によって引き起こされる屈折素子位置決めのずれに起因する欠陥を減らす助けとなることができ、較正、サービスモード、品質チェックなどに用いることができる。
【００２３】
図３を参照すると、本発明のレーザ溶接システムの１つの特定の実施形態が、概略的に示される。図示したように、システム１００は、複数の電解コンデンサ１３３を移送するための移送装置１２８を含む。この特定の実施形態において、電解コンデンサ１３３は、走査位置１３０において走査カメラ１１０の下方を通り、走査カメラ１１０がコンデンサ１３３のうちの１つの画像を捕捉し、その画像をＩＰＵ１１４に伝達する。ＩＰＵ１１４は、入力画像情報を受け取り、一対のレーザ屈折素子１２０及び１２２をそれぞれ駆動する、第１及び第２の駆動装置１１６及び１１８を制御する。例えば、第１の駆動装置１１６は、第１の屈折素子１２０を１つの軸（例えば、ｘ軸）の回りで回転させることができ、第２の駆動装置１１８は、第２の屈折素子１２２を同じ又は異なる軸（例えば、ｙ軸）の回りで回転させることができる。走査位置１３０後方の所定の位置（即ち、溶接位置１３２）において、溶接システムが連動する。溶接システムは、レーザ発生器１２４及び光学ヘッド１２６（例えば、レンズ）を備える。光学ヘッド１２６を出た後、レーザビームは、レーザ屈折素子１２０及び１２２を通過する。レーザ屈折素子１２０及び１２２は、それらの各々の駆動装置１１６及び１１８によって位置決めされ、コンデンサ１３３上の所望の溶接位置の方向にレーザを屈折させる。
【００２４】
図示した実施形態においては、フィードバック・カメラ１１２もまた、移送装置１２８の上方に配置され、概ね溶接位置１３２に配置される。フィードバック・カメラ１１２は、溶接位置１３２において電気部品の第２の画像を捕捉するために用いることができる。同様にフィードバック・カメラ１１２と電気的に通信するＩＰＵ１１４は、第２の画像を受け取り、電気部品の位置が走査カメラによって上流で記録された位置からずれた場合に、屈折素子１２０及び１２２の配置を較正することができる。
【００２５】
任意の電解コンデンサは、本発明にしたがって一般的にレーザ溶接することができる。例えば、コンデンサは通常バルブ金属組成物から形成されたアノードを含む。バルブ金属組成物は、約６０，０００マイクロファラド・ボルト毎グラム（「μＦ・Ｖ／ｇ」）又はそれ以上、幾つかの実施形態においては約７０，０００μＦ・Ｖ／ｇ又はそれ以上、幾つかの実施形態においては約１００，０００μＦ・Ｖ／ｇ又はそれ以上、及び幾つかの実施形態においては約１５０，０００μＦ・Ｖ／ｇ又はそれ以上、のような高比電荷を有することができる。バルブ金属組成物は、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ハフニウム、チタン、それらの合金、それらの酸化物、それらの窒化物などのような、バルブ金属（即ち、酸化可能な金属）又はバルブ金属ベースの化合物を含む。例えば、アノードは、１対２．５未満、幾つかの実施形態においては１対２．０未満、幾つかの実施形態においては１対１．５未満、及び幾つかの実施形態においては１対１、の金属対酸素の原子比を有するバルブ金属酸化物から形成することができる。このようなバルブ金属酸化物の例は、ニオブ酸化物（例えば、ＮｂＯ）、タンタル酸化物などを含むことができ、より詳しくは、その全体が引用により全ての目的に対して本明細書に組み入れられる、Ｆｉｆｅによる特許文献２に記述されている。
【００２６】
従来の製造手順を一般的に用いてアノードを形成することができる。一実施形態において、ある特定の粒径を有するタンタル又はニオブ酸化物粉末が最初に選択される。粒径は、結果として生じるコンデンサの所望の電圧に応じて変化させることができる。例えば、比較的大きい粒径（例えば、約１０マイクロメートル）を有する粉末は、高電圧コンデンサを製造するのに用いられることが多く、一方比較的小さい粒径（例えば、約０．５マイクロメートル）を有する粉末は、低電圧コンデンサを製造するのに用いられることが多い。粒子は次に、随意に、結合剤及び／又は潤滑剤と混合させて、アノードを形成するためのプレス加工をするとき、確実に粒子が互いに適切に付着するようにする。適切な結合剤は、樟脳、ステアリン酸及び他の石鹸脂肪酸、カーボワックス（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）、グリプタール（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）、ポリビニルアルコール、ナフタレン、植物ワックス、及びマイクロワックス（精製パラフィン）を含むことができる。結合剤は、溶剤に溶解及び分散させることができる。例示的な溶剤は、水、アセトン、メチルイソブチルケトン、トリクロロメタン、フッ素化炭化水素（フレオン）（ＤｕＰｏｎｔ）、アルコール、及び塩素化炭化水素（四塩化炭素）を含むことができる。使用の際、結合剤及び／又は潤滑剤の比率は、全質量の約０．１重量％から約８重量％まで変化させることができる。しかしながら、結合剤及び潤滑剤は本発明において必須ではないことを理解されたい。一旦形成されると、その粉末は、任意の従来の粉末プレス成形法を用いて圧縮成形される。例えば、プレス成形は、ダイ及び１つ又は複数のパンチを使用する単一ステーション圧密プレスとすることができる。あるいは、一つのダイ及び単一の下パンチのみを使うアンビル型圧密プレス成形法を用いることができる。単一ステーション圧密プレス成形法は、例えば、単動式、複動式、フローティング・ダイ、可動盤、対向ラム、スクリュー、インパクト、ホットプレス、コイニング又はサイジングのような種々の機能を有する、カム、トグル／ナックル及び偏心／クランク式プレスのような幾つかの基本型で使用することができる。粉末は、アノード・リード（例えば、タンタル線）の周りに圧縮成形することができる。さらに、アノード・リードは、代替的に、アノードの加圧成形及び／又は焼結の後でアノードに取り付ける（例えば、溶接する）ことができることを理解されたい。
【００２７】
圧縮成形後、あらゆる結合剤／潤滑剤は、ペレットを真空下である特定の温度（例えば、約１５０℃乃至約５００℃）で数分間加熱することによって除去することができる。代替的に、結合剤／潤滑剤はまた、その全体が引用により全ての目的に対して本明細書に組み入れられるＢｉｓｈｏｐ他による特許文献３に記述されているような水溶液にペレットを接触させることによって除去することもできる。その後、ペレットは焼結されて多孔質の一体塊が形成される。例えば、一実施形態において、ペレットは真空下で、約１２００℃乃至約２０００℃、幾つかの実施形態においては約１５００℃乃至約１８００℃の温度で焼結することができる。焼結によりペレットは、粒子間の結合の成長によって収縮する。上述の技術に加えて、アノードを形成するための他の何れかの技術、例えば、その全体が引用により全ての目的に対して本明細書に組み入れられるＧａｌｖａｇｎｉによる特許文献４、Ｓｔｕｒｍｅｒ他による特許文献５、Ｇａｌｖａｇｎｉによる特許文献６、Ｓａｌｉｓｂｕｒｙによる特許文献７、Ｇａｌｖａｇｎｉ他による特許文献８、Ｋｕｌｋａｒｎｉによる特許文献９、及びＦｉｆｅによる特許文献２に記述されている技術もまた、本発明により用いることができる。
【００２８】
それを形成する特定の方法に関わらず、アノードの厚さは、本発明によりコンデンサ組立体の電気的性能を向上させるように選択される。例えば、アノードの厚さは（図１の−ｚ方向における）約４ミリメートル又はそれ以下、幾つかの実施形態においては約０．２乃至約３ミリメートル、及び幾つかの実施形態においては約０．４乃至約１ミリメートルの範囲にすることができる。このような比較的小さなアノードの厚さ（即ち、「薄型の」）は、高比電荷粉末によって生成される熱を放散させる助けとなり、また短い伝送経路をもたらしてＥＳＲ及びインダクタンスを最小にする。アノードの形状もまた、結果として得られるコンデンサの電気的特性を向上させるように選択することができる。例えば、アノードは、湾曲型、正弦曲線型、矩形、Ｕ字型、Ｖ字型などの形状を有することができる。アノードはまた、ＥＳＲを最小にし、キャパシタンスの周波数応答を拡張するように表面積対体積比を増加させるために、１つ又はそれ以上の畝、溝、陥凹、又は窪みを含む、「縦溝付き」形状を有することもできる。このような「縦溝付き」アノードは、例えば、Ｗｅｂｂｅｒ他による特許文献１０、Ｍａｅｄａ他による特許文献１１、Ｂｏｕｒｇａｕｌｔ他による特許文献１２、及びＨａｈｎ他による特許文献１３に記述されており、これらの特許文献の全ては、その全体が引用により全ての目的に対して本明細書に組み入れられる。
【００２９】
アノードを陽極酸化して、多孔質アノードの内部及び上に誘電体膜を形成することができる。陽極酸化は、アノード金属が酸化されて比較的高い誘電率を有する材料が形成される電気化学的プロセスである。例えば、タンタル・アノードを陽極酸化して約２７の誘電率「ｋ」を有する五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を形成することができる。アノードを弱酸性溶液（例えば、リン酸）に高温（例えば、約８５℃）で浸漬し、これに制御された量の電圧及び電流を供給して、ある特定の厚さを有する五酸化タンタル被覆を形成することができる。電源装置は初め、必要な化成電圧が達成されるまで一定電流に保たれる。その後、電源装置は一定電圧に保たれ、所望の誘電体品質がタンタル・ペレットの表面上に確実に形成されるようにする。陽極酸化電圧は、典型的には、約５乃至約２００ボルト、幾つかの実施形態では約２０乃至約１００ボルトの範囲にする。アノードの表面に形成されることに加えて、誘電体酸化物膜の一部分はまた、通常、孔の表面にも形成されることになる。誘電体膜は、他の種類の材料から、異なる技術を用いて形成することができることを理解されたい。
【００３０】
一旦誘電体膜が形成されると、比較的絶縁性の樹脂材料（天然又は合成の）で作られたもののような保護被覆を随意に塗布することができる。そのような材料は、約０．０５オームｃｍより大きな、幾つかの実施形態では約５オームｃｍより大きな、幾つかの実施形態では約１０００オームｃｍより大きな、幾つかの実施形態では約１×１０5オームｃｍより大きな、また幾つかの実施形態では約１×１０10オームｃｍより大きな、抵抗率を有することができる。本発明において用いることができる幾つかの樹脂材料は、それらに限定されないが、ポリウレタン、ポリスチレン、不飽和又は飽和脂肪酸エステル（例えば、グリセリド）などを含む。例えば、適切な脂肪酸エステルは、それらに限定されないが、ラウリン酸エステル、ミリスチン酸エステル、パルミチン酸エステル、ステアリン酸エステル、エレオステアリン酸エステル、オレイン酸エステル、リノール酸エステル、リノレン酸エステル、アレウリチン酸エステル、シェロール酸エステルなどを含む。これらの脂肪酸エステルは、結果として生じる膜が迅速に重合して安定層になることを可能にする「乾性油」を形成するように、比較的複雑な組合せで用いる場合に特に有用であることが分かっている。このような乾性油は、モノグリセリド、ジグリセリド、及び／又はトリグリセリドを含むことができ、これらは、それぞれ１つ、２つ、及び３つのエステル化された脂肪酸アシル残基を有するグリセロール骨格を有する。例えば、用いることができる幾つかの適切な乾性油は、それらに限定されないが、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被覆材料は、その全体が引用により全ての目的に対して本明細書に組み入れられる、Ｆｉｆｅ他による特許文献１４により詳細に記述されている。
【００３１】
陽極酸化された部分は、その後、コンデンサの真のカソードとして機能する固体電解質を形成するステップを受けることになる。電解質は、硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯ3）2）の熱分解によって二酸化マンガン（ＭｎＯ2）カソードを形成することによって、形成することができる。このような技術は、例えば、その全体が引用により全ての目的に対して本明細書に組み入れられる、Ｓｔｕｒｍｅｒ他による特許文献５に記述されている。代替的に、導電性ポリマー被覆を用いて固体電解質を形成することができる。導電性ポリマー被覆は、ポリピロール、ポリ（３，４‐エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＴ）のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン、及びそれらの誘導体のような、１つ又はそれ以上の導電性ポリマーを含むことができる。さらに、必要に応じて、導電性ポリマー被覆は、複数の導電性ポリマー層から形成することもできる。例えば、一実施形態において、導電性ポリマー被覆は、ＰＥＤＴから形成される１つの層及びポリピロールから形成される別の層を含むことができる。種々の方法を用いて導電性ポリマー被覆をアノード部分に塗布することができる。例えば、電解重合、スクリーン印刷、浸漬、電気泳動コーティング、及びスプレーのような従来技術を用いて、導電性ポリマー被覆を形成することができる。例えば、一実施形態において、導電性ポリマーを形成するのに用いられるモノマ（例えば、３，４‐エチレンジオキシチオフェン）は、最初に重合触媒と混合させて溶液を形成することができる。例えば、１つの適切な重合触媒は、Ｂａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより販売されている、トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）及びｎ‐ブタノールであるＢＡＹＴＲＯＮ  Ｃである。ＢＡＹＴＲＯＮ  Ｃは、同じくＢａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから販売されている３，４‐エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴモノマ）であるＢＡＹＴＲＯＮ  Ｍに対する市販の触媒である。ほとんどの実施形態において、一旦塗布されると、導電性ポリマーはヒーリングされる。ヒーリングは、導電性ポリマー層の各々の塗布の後に行うことができ、又は全部の導電性ポリマー被覆の塗布後に行うこともできる。種々の方法を上で説明したが、電解質を塗布する任意の他の方法もまた、本発明において用いることができることを理解されたい。
【００３２】
一旦固体電解質が形成されると、次にその一部分に炭素被覆（例えば、グラファイト）及び銀被覆をそれぞれ塗布することができる。銀被覆は、例えば、コンデンサ素子のはんだ付け可能導体、コンタクト層、及び／又は電荷コレクタとして機能することができ、炭素被覆は、固体電解質と銀被覆の接触を制限することができる。
【００３３】
一旦コンデンサ素子が終端に取り付けられると、樹脂ケーシング内に封入され、次いでこのケースをシリカ又は任意の他の公知の封入材料で満たすことができる。ケースの幅及び長さは、意図する用途に応じて変えることができる。しかしながら、ケーシングの全体の厚さは、典型的には、結果として生じる組立体が容易に薄型製品（例えば、「ＩＣカード」）に組み込めるように薄くされる。例えば、ケーシングの厚さは、約４．０ミリメートル又はそれ以下、幾つかの実施形態においては約０．１乃至約２．５ミリメートル、及び幾つかの実施形態においては約０．１５乃至約２．０ミリメートルの範囲にすることができる。適切なケーシングは、例えば、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｆ」、「Ｇ」、「Ｈ」、「Ｊ」、「Ｋ」、「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｓ」、「Ｔ」、「Ｗ」、「Ｙ」、又は「Ｘ」ケース（ＡＶＸ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を含むことができる。１つの特定の実施形態において、ケーシングは「Ｊ」ケースである。封入後、それぞれのアノード及びカソード終端の露出部分は、熟成させ、遮蔽し、及び切り整えることができる。必要に応じて、露出部分は、隋意にケーシングの外側に沿って２度曲げることができる（例えば、およそ９０°の角度で）。
【００３４】
本発明による溶接位置の制御によって、コンデンサの損傷は、レーザ溶接中に最小にすることができる。このことが優れた電気特性を有するコンデンサをもたらす。例えば、コンデンサは、低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）を示すことができ、これはコンデンサが、帯電及び放電を遅らせて電子回路内の損失の原因となる、キャパシタンスと直列の抵抗を有する程度を示す。ＥＳＲは、例えば、１００ｋＨｚの周波数において２ボルトのバイアス及び１ボルトの信号で計測した場合に、約２００ミリオーム未満、幾つか実施形態では約１００ミリオーム未満、および幾つかの実施形態では約４０ミリオーム未満とすることができる。コンデンサのキャパシタンスはまた、１２０Ｈｚの周波数で計測した場合に、約０．１乃至約４，０００マイクロファラッド、幾つかの実施形態では約１０乃至約２，０００マイクロファラッド、幾つかの実施形態では約１００乃至約１，０００マイクロファラッドの範囲にすることができる。
【００３５】
本発明のこれらの及び他の変更及び変形は、当業者であれば本発明の趣旨及び範囲を逸脱せずに実施することができる。さらに、種々の実施形態の態様は全体的に又は部分的に置き換え可能であることを理解されたい。さらに、当業者であれば、前述の説明は、実施例のみであり、添付の請求項においてさらに説明される本発明を限定することを意図したものではないことを理解されたい。
【符号の説明】
【００３６】
６：屈折素子
８：レンズ
３０：コンデンサ
３３：コンデンサ素子
３４：アノード・リード
３６：前面
３７：上面
３８：後面
３９：底面
５１：領域
７０：アノード終端
７４：第２の部分
７６：第１の部分
８０：カソード終端
８２：第１の部分
８４：第２の部分
９０：レーザ
９１：レーザビーム
１００：システム
１１０：走査カメラ
１１２：フィードバック・カメラ
１１４：ＩＰＵ
１１６、１１８：駆動装置
１２０、１２２：屈折素子
１２４：レーザ発生器
１２６：光学ヘッド
１２８：移送装置
１３０：走査位置
１３２：溶接位置
１３３：電解コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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