(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードリード及びカソードリードに電気的に接続した封入コンデンサ要素を収容し、かつ約４．０ミリメートル又はそれ未満の厚みを有する、アレイの形態に配列された複数の個別の固体電解コンデンサと、
前記固体電解コンデンサの前記アノードリードに電気的に接続され、基部アノード部分からその長手方向に対して垂直方向に延びる分岐アノード部分を含む共通のアノード端末と、
前記固体電解コンデンサの前記カソードリードに電気的に接続され、基部カソード部分からその長手方向に対して垂直方向に延びる分岐カソード部分を含む共通のカソード端末と、
を含み、
前記分岐アノード部分及び前記分岐カソード部分は、概して平坦であり、前記固体電解コンデンサの下面に実質的に平行かつ隣接する平面に提供されており、
前記固体電解コンデンサは、前記基部アノード部分及び前記基部カソード部分のそれぞれの少なくとも一部分がある一定の表面への装着へのために露出されたままであるように共通の樹脂で封入されている、
ことを特徴とするコンデンサアセンブリ。
【請求項２】
前記コンデンサ要素は、バルブ金属組成物で形成されたアノード、該アノードの上に重なる誘電体膜、及び該誘電体膜の上に重なる固体電解質を収容することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項３】
前記バルブ金属組成物は、タンタルを含むことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項４】
前記バルブ金属組成物は、酸化ニオブを含むことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項５】
前記固体電解質は、マンガン酸化物を含有することを特徴とする請求項２に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項６】
前記固体電解質は、導電性ポリマーを含有することを特徴とする請求項２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、前記カソードリード、又は両方の露出部分が、前記コンデンサ要素の底面と実質的に平行な平面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項８】
前記アノードリード、前記カソードリード、又は両方は、Ｊ字形構成に曲げられていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項９】
前記アレイは、２から４０個の前記固体電解コンデンサを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１０】
前記アレイは、６から１６個の前記固体電解コンデンサを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１１】
前記アレイは、前記固体電解コンデンサの複数の行及び列を形成することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１２】
前記固体電解コンデンサは、約０．５から約２．０ミリメートルの厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１３】
１２０Ｈｚの周波数で測定された約１００から５０、０００μＦのキャパシタンスを有することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１４】
１２０Ｈｚの周波数で測定された約２、５００から約７、０００μＦのキャパシタンスを有することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１５】
約５ミリメートル又はそれ未満の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１６】
約０．８から約２．５ミリメートルの厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１に記載のコンデンサアセンブリを含むことを特徴とするＰＣＭＣＩＡカード。
【請求項１８】
コンデンサアセンブリを形成する方法であって、
アレイの形態に配列され、アノードリード及びカソードリードに電気的に接続した封入コンデンサ要素を収容する複数の個別の固体電解コンデンサを準備する段階と、
第１の表面及び反対側の第２の表面を有し、基部カソード部分からその長手方向に対して垂直方向に延びる分岐カソード部分を含む共通のカソード端末及び基部アノード部分からその長手方向に対して垂直方向に延びる分岐アノード部分を含む共通のアノード端末を形成するリードフレームを準備する段階と、
前記アノードリードを前記アノード端末の前記分岐アノード部分の前記第１の表面に、かつ前記カソードリードを前記カソード端末の前記分岐カソード部分の前記第１の表面に電気的に接続する段階であって、前記分岐アノード部分及び前記分岐カソード部分は、概して平坦であり、前記固体電解コンデンサの下面に実質的に平行かつ隣接する平面に提供される、前記電気的に接続する段階と、
前記基部アノード部分及び前記基部カソード部分のそれぞれの少なくとも一部分が、ある一定の表面への装着のために露出されたままであるように共通の樹脂で前記固体電解コンデンサを封入する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記アレイは、２から４０個の前記固体電解コンデンサを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アレイは、前記固体電解コンデンサの複数の行及び列を形成することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記固体電解コンデンサは、約４ミリメートル又はそれ未満の厚みを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記固体電解コンデンサは、約０．５から約２．０ミリメートルの厚みを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記アセンブリは、約５ミリメートル又はそれ未満の厚みを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記アセンブリは、約０．８から約２．５ミリメートルの厚みを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイズ及び性能に関する業界の要件をより良く満足することができる比較的単純で廉価なコンデンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型コンピュータ及び他の電子装置は、科学技術の進歩がこれらの装置を製造するのに使用される構成要素のサイズを縮小するので、サイズが低減され続けている。このサイズ低減に伴って、集積回路（ＩＣ）カードを収容するためにこれらの装置内に小型スロットが設けられている。ＩＣカードのフォーマットを標準化するために、「Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＰＣＭＣＩＡ）」は、ＩＣカード（又はＰＣカード）の物理寸法及びインタフェース設定を規定する様々な規格を公表している。ＰＣＭＣＩＡ規格は、とりわけ、ＩＣカード物理寸法、ＩＣカードとＩＣカードを使用する装置との間の電気的インタフェース要件、及びＩＣカードとＩＣカードを使用する装置との間の情報の交換のためのデータフォーマットを示している。３ボルト（１３０−１５０ｍＡ）ピンを有することに加え、ＰＣＭＣＩＡスロット（標準サイズ及び「ミニＰＣＭＣＩＡ」スロットの両方）は、２つの５ボルトピン（その各々が５００ｍＡを供給する）も有することができ、これは、それによって５ボルトピンの供給機能を５ボルトで合計１Ａに制限している。
【０００３】
コンピュータ製造業者は、ＰＣＭＣＩＡ規格を支持し、事実上全てのラップトップ、サブノートブック、及びノートブックコンピュータにＰＣＭＣＩＡカード用の少なくとも１つのスロットを組み込んできた。ＰＣＭＣＩＡ規格の普及が高まるのに応じて、ハードドライブ、モデム、ローカルエリアネットワークアダプタ、及び無線通信システムのような多数のＰＣＭＣＩＡ適合型装置が開発された。例えば、セルラーネットワークに接続することができる無線モデムの機能を果たす１つの無線通信カードは、「Ｄ２１１」の製品名でノキアによって製造されている。「シエラ・ワイヤレス」及びその他は、類似の装置を製造し、本明細書では一般的に「セルラーＩＣカード」と呼ぶ。セルラー機能性はまた、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ）とセルラー機能を結合させたコンビネーションカード内に集積させることもできる。このような集積機能があると、コンピュータユーザは、無線／セルラー機能を提供するカードをユーザのＰＣ又はラップトップに接続することができる。
【０００４】
しかし、ＰＣＭＣＩＡ又は同様なスロットを用いる多くの用途とは異なり、セルラーハードウエアは、短期間にわたってＰＣＭＣＩＡスロットの供給機能を超える非常に高いピーク電流及び／又は電力要件を有する可能性がある。これらのピーク電流／電力期間は、セルラー電力増幅器（ＰＡ）が２−３Ｗを超える電力レベルで送信し、スロットから利用可能な５Ｖでの合計１Ａを超えるものを引き出す送信バースト又は「パルス」中に発生する。例えば、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ送信は、パルス持続期間にわたって約２Ａの電流を必要とし、これは、ＰＣＭＣＩＡによって供給することができるパルス電流の量を超えている。
【０００５】
これらの高消費期間中に用いるオンデマンドの一時的電力供給源に対する試みにおいて、パルス間の間隔中に低電流で充電され、パルス電流を送信器に供給するコンデンサが使用されている。しかし、導電性及び放射電磁干渉を最小にして送信器の出力電力及び効率を高めるために電圧低下を最小にするには、高いキャパシタンスが必要である。例えば、超コンデンサ（二重層コンデンサ）がこの目的のために使用されている。しかし、超コンデンサは、高キャパシタンスであるがより低いＥＳＲを有する他の解決策と比較してより高い電圧低下を招く場合がある高い等価直列抵抗（ＥＳＲ）を示す傾向がある。加えて、超コンデンサは、リフロー工程を使用して組み立てられず、それは、自動化製造ラインでのリフロー工程の使用を限定し、手作業の必要性及び組立のコストを増大させる。また、個々のコンデンサ（例えば、タンタル）も、基板上に並列に接続されてきた。それにも関わらず、これは、組立工程を複雑化し、より大きい全体的フットプリントスペースを要し、かつ電気回路が、ＰＣＢ寄生抵抗及びインダクタンスの影響をより受けやすくなる場合がある。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，３２２，９１２号
【特許文献２】米国特許第６，１９７，２５２号
【特許文献３】米国特許第４，０８５，４３５号
【特許文献４】米国特許第４，９４５，４５２号
【特許文献５】米国特許第５，１９８，９６８号
【特許文献６】米国特許第５，３５７，３９９号
【特許文献７】米国特許第５，３９４，２９５号
【特許文献８】米国特許第５，４９５，３８６号
【特許文献９】米国特許第６，１９１，９３６号
【特許文献１０】米国特許第５，９４９，６３９号
【特許文献１１】米国特許第３，３４５，５４５号
【特許文献１２】米国特許出願公告第２００５／０２７０７２５号
【特許文献１３】米国特許第６，６７４，６３５号
【特許文献１４】米国特許出願公告第２００６／００３８３０４号
【特許文献１５】米国特許第６，６６５，１９０号
【特許文献１６】米国特許第６，４６１，１７０号
【特許文献１７】米国特許第５，６０８，６０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、サイズ及び性能に関する業界の要件をより良く満足することができる比較的単純で廉価なコンデンサシステムに対する必要性が現在存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態により、アレイの形態に配列された複数の個別の固体電解コンデンサを含むコンデンサアセンブリを開示する。コンデンサは、アノードリード及びカソードリードに電気的に接続した封入コンデンサ要素を収容する。コンデンサは、約４．０ミリメートル又はそれ未満の厚みを有する。アセンブリはまた、固体電解コンデンサのアノードリードに電気的に接続したアノード端末、及び固体電解コンデンサのカソードリードに電気的に接続したカソード端末を含む。固体電解コンデンサは、アノード及びカソード端末の少なくとも一部分がある一定の表面に装着するために露出したままであるように封入されている。
本発明の他の特徴及び態様は、以下でより詳細に説明される。
当業者を対象としてその最良のモードを含む本発明の完全かつ権限を付与する開示を、添付図面を参照する本明細書の残りの部分でより詳しく説明する。
本明細書及び図面の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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の説明は、単に例示的な実施形態の説明であり、そのより広範な態様が例示的な構成内に具体化される本発明のより広範な態様の限定を想定していないことは当業者によって理解されるものとする。
一般的には、本発明は、便利でスペースをとらないパッケージ内で改善した性能特性を与える一体化コンデンサアセンブリに関する。コンデンサアセンブリは、リードを備えて封入されているという意味では「完成」した複数の個別の固体電解コンデンサを含む。これは、各々の個々のコンデンサがコンデンサアセンブリ内への組込みの前に性能に関して試験されることを可能にし、それによって製品収量及び品質が高められる。より詳細には、各々の個々のコンデンサが「予め試験」され、かつ「エージング」されているので、完成コンデンサアセンブリがその性能検査で不合格になることになる可能性は非常に小さい。
【００１０】
個々の固体電解コンデンサは、様々の技術のうちのいずれかを用いて形成することができる。例えば、コンデンサは、バルブ金属組成物から形成されたアノードを通常含む。バルブ金属組成物は、約６０，０００マイクロファラッド*ボルト／グラム（μＦ*Ｖ／ｇ）又はそれよりも高く、一部の実施形態では約７０，０００μＦ*Ｖ／ｇ又はそれよりも高く、一部の実施形態では約１００，０００μＦ*Ｖ／ｇ又はそれよりも高く、一部の実施形態では約１５０，０００μＦ*Ｖ／ｇ又はそれよりも高い比電荷を有することができる。バルブ金属組成物は、バルブ金属（すなわち、酸化することができる金属）又はバルブ金属ベースの化合物を含有し、それらは、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、及びそれらの窒化物などである。例えば、アノードは、１：２５未満、一部の実施形態では１：２．０未満、一部の実施形態では１．５未満、一部の実施形態では１：１の金属対酸素の原子比率を有するバルブ金属酸化物で形成することができる。こうしたバルブ金属酸化物の一例としては、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、それらはＦｉｆｅに付与された米国特許第６，３２２，９１２号により詳細に説明されており、この特許は、本明細書において全ての目的に対してその全内容が引用により組み込まれている。
【００１１】
従来的な製造手順を、アノードを形成するために一般的に利用することができる。一実施形態では、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。その粒径は、得られるコンデンサの要求電圧に基づい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）は、多くの場合に高電圧コンデンサを製造するために使用され、これに対して比較的小さい粒径を有する粉末は、低電圧コンデンサを製造するために多くの場合に使用される。次に、粒子は、任意的に、アノードを形成するために圧縮される時に粒子が十分に互いに十分接着するのを保証するために結合剤及び／又は滑剤と混合される。適切な結合剤としては、樟脳、ステアリン酸及び他の滑らかな性状の脂肪酸、「カーボワックス」（ユニオン・カーバイド）、「グリプタル」（ゼネラル・エレクトリック）、ポリビニルアルコール、ナフタリン、植物性ワックス、及びミクロワックス（精製パラフィン）を含むことができる。結合剤は、溶媒内に溶解又は分散させることができる。例示的な溶媒としては、水；アセトン；メチルイソブチルケトン；トリクロロメタン；フッ素化炭化水素類（フレオン）（ジュポン）；アルコール類；及び塩素化炭化水素（四塩化炭素）を含むことができる。使用される場合、結合剤及び／又は滑剤の百分率は、全重量の約０．１重量％から約８重量％まで変化することができる。しかし、本発明においては、結合剤及び滑剤は要求されないことを理解すべきである。形成された状態で、粉末は、あらゆる従来的な粉末プレス成形を用いて圧密化される。例えば、プレス成形は、ダイと１つ又は複数のパンチを用いる単一ステーション圧密プレス成形とすることができる。代替的に、アンビル型圧密プレス成形を使用することができ、これは、ダイと単一のより低いパンチとをのみを用いる。単一ステーション圧密プレス成形は、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、螺動、影響、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／クランクのようないくつかの基本型で利用することができる。粉末は、アノードワイヤ（例えば、タンタルワイヤ）の周囲に圧密化することができる。代替的に、アノードのプレス及び／又は焼結に引き続いてアノードワイヤがアノードに付着（例えば、溶接）することができることを更に理解すべきである。
【００１２】
圧縮の後、ペレットをある一定の温度（例えば、約１５０℃から約５００℃）で数分間真空の下で加熱することにより、あらゆる結合剤／滑剤が除去することができる。代替的に、Ｂｉｓｈｏｐ他に付与された米国特許第６，１９７，２５２号に説明されているように、ペレットと水性溶液との接触によって結合剤／滑剤を除去することができ、この特許は、本明細書において全ての目的に対してその全内容が引用により組み込まれている。その後、ペレットは焼結され、多孔質の一体化集塊を形成する。例えば、一実施形態では、ペレットは、約１２００℃から約２０００℃の温度で、一部の実施形態では約１５００℃から約１８００℃の温度で真空の下で焼結させることができる。焼結すると、粒子間の結合の成長によってペレットが収縮する。上述の技術に加え、アノードを形成するためのあらゆる他の技術もまた本発明により利用することができ、それらの技術は、Ｇａｌｖａｑｎｉに付与された米国特許第４，０８５，４３５号；Ｓｔｕｒｍｅｒ他に付与された米国特許第４，９４５，４５２号；Ｇａｌｖａｑｎｉに付与された米国特許第５，１９８，９６８号；Ｓａｌｉｓｂｕｒｙに付与された米国特許第５，３５７，３９９号；Ｇａｌｖａｑｎｉ他に付与された米国特許第５，３９４，２９５号；Ｋｕｌｋａｒｎｉに付与された米国特許第５，４９５，３８６号；及びＦｉｆｅに付与された米国特許第６，３２２，９１２号に説明されているようなものであり、それらの特許は、本明細書において全ての目的に対してその全内容が引用により組み込まれている。
【００１３】
それが形成される特定の方式に関係なく、アノードの厚みは、コンデンサアセンブリの電気的性能を改善するように本発明により選択される。例えば、各々の個々のコンデンサのアノードの厚み（図１での−ｚ方向における）は、通常約４ミリメートル又はそれ未満、一部の実施形態では約０．２から約３ミリメートル、一部の実施形態では約０．４から約１ミリメートルの範囲である。そのような比較的薄いアノード厚み（すなわち、「薄型」）は、高比電荷粉末によって発生した熱の消散に役立ちかつＥＳＲ及びインダクタンスをできるだけ小さくするためのより短い伝達経路もまた提供する。更に、このコンデンサの組み合わせたアノード厚みは、従来型の単一コンデンサのアノード厚みと同等であるかも知れないが、各々の個々のコンデンサに関する薄いアノード厚みの使用は、誘電体及び固体電解質の改良された注入を可能にし、それによって高められた電気的性能がもたらされる。
【００１４】
アノードの形状もまた、得られるコンデンサアセンブリの電気的特性を改善するように選択することができる。例えば、アノードは湾曲、正弦波、方形、Ｕ字形、Ｖ字形などである形状を有することができる。アノードは、表面対容積比率を高めてＥＳＲをできるだけ低下させ、かつキャパシタンスの周波数特性を拡大させるために、その中に１つ又はそれよりも多くの山、溝、凹部、又は欠刻を含む「溝付き」形状もまた有することができる。そのような「溝付き」アノードは、例えば、Ｗｅｂｂｅｒ他に付与された米国特許第６，１９１，９３６号；Ｍａｅｄａ他に付与された米国特許第５，９４９，６３９号；及びＢｏｕｒｑａｕｌｔ他に付与された米国特許第３，３４５，５４５号、並びにＨａｈｎ他の米国特許出願公告第２００５／０２７０７２５号に説明されており、それらの全ては、本明細書において全ての目的に対してその全内容が引用により組み込まれている。
【００１５】
アノードは、誘電体膜が多孔質アノードを覆って又はその内部に形成されるようにアノード酸化することができる。アノード酸化は、それによって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を形成する電気化学過程である。例えば、タンタルアノードは、酸化されて五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を形成することができ、これは、約２７の誘電率「ｋ」を有する。アノードは、弱酸溶液（例えば、リン酸）内に高温（例えば、約８５℃）で浸漬することができ、制御された量の電圧及び電流が供給されてある一定の厚みを有する五酸化タンタルのコーティングが形成される。電力供給は、所要のアノード酸化電圧に達するまで、最初に一定の電流が保たれる。その後、電力供給は一定電圧で保たれ、要求の誘電性質がタンタルペレットの表面の上に形成されることが保証される。アノード酸化電圧は、通常約５から２００ボルト、一部の実施形態では約２０から約１００ボルトの範囲である。アノードの表面上に形成されるのに加え、誘電性酸化物膜の一部分は、孔隙の表面上にもまた通常形成されることになる。誘電体膜は、他の種類の材料かつ様々な技術を用いて形成することができることを理解すべきである。
【００１６】
誘電体膜が形成された状態で、比較的絶縁性の樹脂材料（天然又は合成）で製造されたもののような保護コーティングを任意的に付加することができる。そのような材料は、約０．０５オーム−ｃｍをよりも大きく、一部の実施形態では約５よりも大きく、一部の実施形態では約１，０００オーム−ｃｍをよりも大きく、一部の実施形態では約１×１０5オーム−ｃｍをよりも大きく、一部の実施形態では約１×１０10オーム−ｃｍよりも大きい比抵抗を有することができる。本発明で利用することができるいくつかのレシン材料としては、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、及び不飽和又は飽和脂肪酸のエステル（例えば、グリセライド）などが挙げられる。例えば、適切な脂肪酸のエステルとしては、以下に限定されるものではないが、ラウリル酸、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、リノレイン酸、アレウリチン酸、及びシェロール酸などのエステルが挙げられる。これらの脂肪酸エステルは、比較的複雑な組合せで「乾性油」を形成して使用される時に特に有用であることが見出されており、これは、得られる膜を急速に重合させて安定した層にする。そのような乾性油としては、エステル化した脂肪酸残基をそれぞれ１個、２個、及び３個有するグリセリン骨格を有するモノ−、ジ−、及び／又はトリ−グリセライドを含むことができる。例えば、使用することができるいくつかの乾性油としては、以下に限定されるものではないが、オリーブ油、アマニ油、ヒマシ油、キリ油、大豆油、及びシェラックが挙げられる。これらの及び他の保護コーティング材料は、Ｆｉｆｅ他に付与された米国特許第６，６７４，６３５号により詳細に説明されており、この特許は、本明細書において全ての目的に対してその全内容が引用により組み込まれている。
【００１７】
アノード酸化された部分は、コンデンサ内で真のカソードとしての機能を果たす固体電解質を形成する段階をその後受ける。電解質は、硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯ3）2）の熱分解によって形成することができ、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）カソードが生じる。そのような技術は、例えば、Ｓｔｕｒｍｅｒ他に付与された米国特許第４，９４５，４５２号に説明されており、この特許は、本明細書において全ての目的に対してその全内容が引用により組み込まれている。代替的に、導電性ポリマーコーティングを固体電解質を形成するために使用することができる。導電性ポリマーコーティングは、ポリピロール類；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類；ポリアニリン類；ポリアセチレン類；ポリ−ｐ−フェニレン類；及びその誘導体のような１つ又はそれよりも多くの導電性ポリマーを含むことができる。更に、必要に応じて、導電性ポリマーコーティングは複数の導電性ポリマー層で形成することができる。例えば、一実施形態では、導電性ポリマーコーティングは、ＰＥＤＴで形成された１つの層とポリピロールで形成された別の層とを含むことができる。様々な方法を使用して、アノード部分上に導電性ポリマーコーティングを付加することができる。例えば、電解重合、スクリーン印刷、浸漬、電着コーティング、及び吹付けのような従来型の技術を使用して、導電性ポリマーコーティングを形成することができる。例えば、一実施形態では、導電性ポリマーを形成するために使用されるモノマー（例えば、３，４−エチレンジオキシチオフェン）は、溶液を形成するために、最初に重合触媒と混合させることができる。例えば、１つの適切な重合触媒は、「ＢＡＹＴＲＯＮ  Ｃ」であり、これは、トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）及びｎ−ブタノールであり、「Ｂａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」から販売されている。「ＢＡＹＴＲＯＮ  Ｃ」は、同じく「Ｂａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」から販売されているＰＥＤＴモノマーの３，４−エチレンジオキシチオフェンである「ＢＡＹＴＲＯＮ  Ｍ」のための市販の触媒である。殆どの実施形態では、付加された状態で、その導電性ポリマーは、ヒーリングされる。ヒーリングは、導電性ポリマー層の各付加の後に行うことができ、又は導電性ポリマーコーティング全体の付加の後に行うことができる。様々な方法を上述したが、電解質を付加するためのあらゆる他の方法も本発明において利用することができることを理解すべきである。
【００１８】
固体電解質が形成された状態で、次に、その部分にカーボンコーティング（例えば、グラファイト）及び銀コーティングがそれぞれ付加される。銀コーティングは、例えば、コンデンサ要素のための半田付け可能な導体、接点層、及び／又は電荷収集器としての機能を果たし、カーボンコーティングは、固体電解質との銀コーティングの接触を制限することができる。
コンデンサ要素の形成時に、アノードリード及びカソードリードは、アノードワイヤ及び固体電解質にそれぞれ電気的に接続される。リードの特定の構成は、当業技術で公知のように変えることができる。例えば、図１Ａを参照すると、アノードリード６２及びカソードリード７２を含むコンデンサ６４の一実施形態が示されている。この特定的な実施形態では、カソードリード７２は、第１の部分７４、第２の部分７６、及び第３の部分７８を収容する。一体のものとして表されているが、これらの部分は、代替的に、直接か又は別の導電性要素（例えば、金属）を通じてかのいずれかで共に接続した別々の部分とすることができることを理解すべきである。第１の部分７４は、コンデンサ要素２２の上面９６に電気的に接触し、第２の部分７６は、コンデンサ要素２２の裏面９７に電気的に接触する。図のように、第３の部分７８は、コンデンサ要素２２から離れて延び、コンデンサ要素２２の底面９８に実質的に平行な平面内に設けられる。アノードリード６２は、アノードワイヤ６ａに電気的に接続した下側領域５１を含む。必要に応じて、ワイヤ６ａの表面接触及び機械的安定性を更に高めるために、領域５１は、「Ｕ字形」を有することができる。カソードリード７２と同様に、アノードリード６２は、コンデンサ要素２２の底面９８に実質的に平行な平面内に設けることができる。
【００１９】
リードの少なくとも一部分が、後述のように、次の電気接続のために露出されたままである限り、特定のリード構成は、本発明に対して重要ではないことを理解すべきである。例えば、コンデンサ６４の別の実施形態が図１Ｂに示されており、カソードリード７２及びアノードリード６２は、通常のＪ字形の形態に曲げられている。すなわち、カソードリード７２の第３の部分７２は、それがコンデンサ６４の裏面３１及び底面７７の両方に接触するようにして封入ケース５８の周りに曲げられる（後述）。同様に、アノードリード６２もまた、それがコンデンサ６４の前面３５及び底面７７の両方に接触するようにしてケース５８の周りに曲げられる（後述）。
【００２０】
図１の電解コンデンサ６４を形成する技術の一実施形態をここでより詳細に説明する。最初に、リードフレーム（図示せず）がコンデンサの大量の製造を容易にするために提供される。当業技術で公知のように、リードフレームは、複数の行と列を含むことができ、それらの各々は、カソードリード７２及びアノードリード６２を形成する。コンデンサ要素２２をリードフレームに付着させるために、導電性接着剤をカソードリード７２の表面に最初に付加することができる。導電性接着剤は、例えば、樹脂組成物と共に含有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）、及びカプリング剤（例えば、シランカプリング剤）を含むことができる。適切な導電性接着剤は、Ｏｓａｋｏ他の米国特許出願公告第２００６／００３８３０４号に説明されており、この特許は、本明細書において全ての目的に対してその全内容が引用により組み込まれている。カソードリード７２に導電性接着剤を付加するために、様々な技術のいずれも使用することができる。
【００２１】
その後、コンデンサ要素２２は、その底面９８が接着剤に接触するようにしてカソードリード７２の表面上に置かれる。次に、アノードワイヤ６ａが、機械的溶接、レーザ溶接、導電性接着剤などのような当業技術で公知のいずれかの方法を用いてアノードリード６２の下側領域５１に電気的に接続される。例えば、アノードワイヤ６ａは、レーザを用いてアノードリード６２に溶接することができる。レーザは、一般的に共振器を含み、これは、誘導放出によってフォトンを放射することができるレーザ媒体とレーザ媒体の元素を励起するエネルギ源とを含む。適切なレーザの１つの種類は、レーザ媒体が、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のガーネット（ＹＡＧ）から成るものである。励起粒子は、ネオジムイオンＮｄ3+である。エネルギ源は、レーザ媒体に連続レーザビームを放射するように連続エネルギを提供するこができ、又はパルスのレーザビームを放射するようにエネルギ放出を提供することができる。アノードワイヤ６ａをアノードリード６２に電気的に接続すると、次に、導電性接着剤を硬化させることができる。例えば、ヒートプレスが熱及び圧力を印加するために使用され、コンデンサ要素が接着剤によってカソードリード７２に十分に接着することが保証される。
【００２２】
コンデンサが取り付けられた状態で、リードフレームは、樹脂ケーシング内部に入れられ、次に、ケーシングは、シリカ又はいずれかの他の公知の封入材料で満たされる。ケースの幅及び長さは、意図された用途によって変えることができる。しかし、ケーシングの全体の厚みは、得られるアセンブリが薄型製品（例えば、「ＩＣカード」）内に容易に組み込めるようにするために通常は小さい。例えば、ケーシングの厚みは、約４．０ミリメートル又はそれ未満、一部の実施形態では約０．４から２．５ミリメートル、一部の実施形態では約０．５から約２．０ミリメートルの範囲とすることができる。適切なケーシングとしては、例えば、「Ｆ」、「Ｇ」、「Ｈ」、「Ｋ」、「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｓ」、「Ｔ」、「Ｗ」、「Ｙ」、又は「Ｘ」ケース（ＡＶＸ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が挙げられる。そのような封入ケースの１つの特定的な実施形態は、図１に要素５８として示されている。封入ケース５８は、コンデンサ６４に付加的な構造的及び熱的保護を提供する。封入の後、それぞれのアノードリード６２及びカソードリード７２の露出部分は、エージングされ、選別され、形を整えられる。上述のように、露出部分は、ケーシング５８の外側に沿って任意的に曲げることができる（例えば、約９０°の角度で）（図１Ｂ）。このようにして、露出部分は、完成コンデンサアセンブリのためのＪ字形のリードを形成しているが、あらゆる他の公知の形態もまた本発明により形成することができる。しかし、その後の電気接続を容易にし、かつコンデンサ６４の高さをできるだけ低くするために、露出部分が曲げられないままとすることができるのがより望ましい。
【００２３】
各々の個々のコンデンサの特性は、得られるコンデンサアセンブリの性能を最適化するように制御することができる。例えば、コンデンサは、低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）を呈することができ、これは、そのコンデンサがキャパシタンスと直列の抵抗を有する程度に関するものであり、それは、充電と放電を遅延させて電気回路内の損失を発生させるものである。例えば、固体電解コンデンサは、１００ｋＨｚの周波数でのバイアス２ボルト及び信号１ボルトの状態で測定された約２００ミリオーム未満、一部の実施形態では約１００ミリオーム未満、一部の実施形態では約４０ミリオーム未満のＥＳＲを有することができる。また、各個々の電解コンデンサのキャパシタンスは、１２０Ｈｚの周波数で測定された約０．１から約４，０００マイクロファラッド、一部の実施形態では約１０から約２，０００マイクロファラッド、一部の実施形態では約１００から約１，０００マイクロファラッドの範囲とすることができる。
【００２４】
形成された状態で、上述したもののような複数の「完成」電解コンデンサ（例えば、２つ又はそれよりも多く）は、リードフレーム上に装着され、任意的にケース内部に封入され、一体化したコンデンサアセンブリが形成される。２個から４０個のコンデンサ、一部の実施形態では４個から２０個のコンデンサ、一部の実施形態では６個から１６個のコンデンサのようなあらゆる数の電解コンデンサを使用することができる。いずれにせよ、本発明者は、「完成」された（例えば、終端処理され、かつ封入された）電解コンデンサの使用は、コンデンサアセンブリ内への組込みの前に各個々のコンデンサの電気的特性が試験され、かつエージングされることを可能にすることを見出した。このようにして、アセンブリ内の個々のコンデンサが試験で不合格とならないことになるより大きい可能性が存在し、それによって完成製品についてより高い収量がもたらされる。
【００２５】
また、「薄型」用途のためのアセンブリの厚みを最小にするために、コンデンサは、一般的に１次元又は２次元アレイに配列される。図２を参照すると、例えば、１４個の個々のコンデンサ６４のアレイ１００が示されている。この特定的な実施形態では、アレイ１００はコンデンサ６４の２つの列と７つの行を含む。各列内のコンデンサ６４は、アセンブリの高さを最適化するように互いにそれらの側面が隣り合って配置されるようにして整列される。すなわち、その幅（−ｘ方向）及び長さ（−ｙ方向）によって定められる各コンデンサ６４の表面９０は、別のコンデンサの対応する表面に隣り合って置かれる。代替的に、コンデンサ６４は、１つのコンデンサの裏面が別のコンデンサの前面又は裏面のいずれかに隣り合って配置されるように「エンド・ツー・エンド」に置くことができる。コンデンサ６４は、同じ方向に延長されなくてもよいことを理解すべきである。例えば、１つのコンデンサ６４の表面９０が、−ｘ方向と実質的に直角な平面内に設けられ、一方で別のコンデンサの表面９０を−ｙ方向と実質的に直角に設けることができる。しかし、両方のコンデンサ６４が、実質的に同じ方向に延びることが望ましい。
【００２６】
一体化したコンデンサアセンブリを形成するために、個々のコンデンサは、共通のカソード端末及びアノード端末に電気的に接続される。この端末は、コンデンサアセンブリのための装着表面として機能し、かつ移動に対して個々のコンデンサを安定化させるのにも役立つ。導電性金属（例えば、銅、ニッケル、銀、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）のようなあらゆる導電材料を、端末を形成するために使用することができる。特に適切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。端末の厚みは、一般的に、コンデンサアセンブリの厚みを最小化させるように選択される。例えば、端末の厚みは、約０．０５から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、かつ約０．１から０．２ミリメートルの範囲とすることができる。１つの例示的な導電材料は、Ｗｉｅｌａｎｄ（ドイツ）から入手可能である銅−鉄合金の金属プレートである。
【００２７】
端末は、それらが互いに電気的に分離されかつ個々のコンデンサを保持することができるようにしたあらゆる望ましい方式で一般的に配列することができる。図４−図５を参照すると、共通のアノード端末１６２及びカソード端末１７２それぞれに並列に接続した個々のコンデンサ６４を含むコンデンサアセンブリ２００の一実施形態が示されている。より詳細には、カソード端末１７２は、コンデンサ６４のカソードリード７２に電気的に接続され、一方でアノード端末は、コンデンサ６４のアノードリード６２に電気的に接続される。カソードリード７２及びアノードリード６２は、あらゆる公知の技術を用いて端末１７２及び１６２にそれぞれ電気的に接続することができる。例えば、リードは、直接に（例えば、レーザ溶接、導電性接着剤など）又は別の導電性要素（例えば、金属）を通じてのいずれかによって端末に電気的に接続することができる。一実施形態では、例えば、端末の１つ又はそれよりも多くの表面は、コンデンサ６４の端末への接続を容易とするために、かつ完成部分がある一定の表面に装着することができることを保証するために、半田金属（例えば、錫）でメッキすることができ又は半田ペースト又は銀接着剤でスクリーン印刷することができる。
【００２８】
カソード端末１７２及びアノード端末１６２を含むリードフレームは、図３により詳細に示されている。例えば、カソード端末１７２は、基部部分１７５から−ｘ方向に延びる分岐部分１７７ａ及び１７７ｂを含む。分枝部分１７７ａ及び１７７ｂの各々は、それぞれの上面１７９ａ及び１７９ｂを形成する。上面１７９ａは、コンデンサの１つの列のカソードリード７２を受け取ることができ、一方で上面１７９ｂは、コンデンサの別の列からのカソードリードを受け取ることができる。アノード端末１６２もまた基部部分１６５、及びそこから−ｘ方向に延びる分岐部分１６７を含む。分岐部分１６７は、コンデンサ６４の両方の列のアノードリード６２を受け取ることができる上面１６９を形成する。分岐部分１６７、１７７ａ、及び１７７ｂは、ほぼ平坦であり、コンデンサ６４の底面７７に実質的に平行な平面内に設けられる。その結果、分岐部分の底面は、望ましい用途において、表面上により容易に装着することができる。コンデンサ６４から離れた方向に延びるタブ１８３も含めることができ、付加的な装着面が提供される。一般的に、タブ１８３は、分岐部分と実質的に同一表面上にある。基部部分１６５及び１７５のそれぞれは、それに向ってコンデンサ６４がもたれかかることができる隆起部材１９１及び１９３をそれぞれ含むことができ、その結果、改善した安定性と頑強性がアセンブリ２００にもたらされる（図４−図５）。
【００２９】
端末１７２と１６２は、直接に接触していないので、それらは、一般的に電気的絶縁の状態に保たれる。それにも関わらず、アセンブリへの電気的及び熱的保護並びに更に別の構造的支持を提供するために、任意的に、封入ケースを使用することができる。こうした封入ケースの一実施形態は、図４−図５で要素１９９として示されている。ケースの厚みは、得られるコンデンサアセンブリ２００が薄型を有するように一般的に最小にされている。例えば、得られるアセンブリの厚みは、約５ミリメートル又はそれ未満、一部の実施形態では約０．５から約４ミリメートル、一部の実施形態では約０．８から約２．５ミリメートルとすることができる。
【００３０】
本発明の結果、優れた電気的特性を示すコンデンサアセンブリを形成することができる。例えば、アセンブリは、１２０Ｈｚの周波数で測定された約１００から約５０，０００μＦ、一部の実施形態では約２，０００から約８，５００μＦ、一部の実施形態では約２，５００から約７，０００μＦのような高キャパシタンスを達成することができる。また、コンデンサアセンブリの等価直列抵抗は、１００ｋＨｚの周波数でのバイアス２ボルト及び信号１ボルトの状態で測定された約６０ミリオーム未満、一部の実施形態では約５０ミリオーム未満、一部の実施形態では約３５ミリオーム未満とすることができる。また、コンデンサアセンブリの損失係数（ＤＦ）も比較的低レベルに維持することができると考えられる。損失係数（ＤＦ）は、コンデンサアセンブリ内で発生する損失に一般的に関連し、理想性能の百分率として普通表現される。例えば、本発明のコンデンサアセンブリは、約１２０Ｈｚで測定された通常約１５％未満、一部の実施形態では約５％未満である。同様に、ピークサージ電流は、約１２．０アンペア又はそれよりも大きく、一部の実施形態では約１３．０アンペア又はそれよりも大きく、一部の実施形態では約１４．０から約３０．０アンペアとすることができる。
【００３１】
本発明のコンデンサアセンブリは、広範な用途に使用することができる。例えば、その薄型のために、コンデンサアセンブリは、ＰＣカードのような集積回路に特に有用とすることができる。現在、３つの標準ＰＣカード物理的形状因子がＰＣＭＣＩＡによって定められて存在し：（１）ＰＣＭＣＩＡタイプＩは、３．３ｍｍの厚みを有し；（２）ＰＣＭＣＩＡタイプＩＩは、５．０ｍｍの厚みを有し；（３）ＰＣＭＣＩＡタイプＩＩＩは、１０．５ｍｍの厚みを有する。そのようなカードの様々な例は、例えば、Ｃｌａｙｔｏｎ他に付与された米国特許第６，６６５，１９０号；Ｏｌｉｐｈａｎｔ他に付与された米国特許第６，４６１，１７０号；Ｄｉｔｔｍｅｒに付与された米国特許第５，６０８，６０７号に説明されており、これらは、本明細書において全ての目的に対してその全内容が引用により組み込まれている。こうしたカードは、コンピュータ（ノートブック、可搬式、及びパームトップ）でのメモリカード、無線モデムカードなどのように、プラットフォームにおけるモジュール周辺装置に様々な用途を有する。例えば、無線モデムカードは、デジタルセルラーネットワーク、無線パーソナル通信システム（ＰＣＳ）、無線ローカルループのような様々なシステム構成及び媒体内での無線通信を可能にする携帯型コンピュータシステム及び装置に益々使用されている。これらの無線モデムカードは、５ｍｍ又はそれ未満の厚みを要求するＰＣＭＣＩＡタイプＩＩ形状因子仕様に通常は準拠する。本発明のコンデンサアセンブリは、こうしたカードに特に有効とすることができる。
本発明は、以下の実施例への参照によってより良く理解することができる。
【００３２】
試験手順
等価直列抵抗（ＥＳＲ）、キャパシタンス、及び損失係数：
等価直列抵抗は、バイアス０ボルト及び信号１ボルト信号でケルビンリードを用いた「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ３３３０  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ＬＣＺ」メータを使用して測定された。作動周波数は、１００ｋＨｚであった。キャパシタンス及び損失係数は、バイアス０ボルト及び信号１ボルトでケルビンリードを用いた「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ３３３０  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ＬＣＺ」メータを使用して測定された。作動周波数は、１２０Ｈｚであり、温度は、２３℃±２℃であった。
漏れ電流：
漏れ電流（ＤＣＬ）は、「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ２４００」ソースメータを使用して測定された。「Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ２４００」は、２３℃±２℃の温度かつ５分後のある一定の定格電圧で漏れ電流を測定した。
【実施例１】
【００３３】
コンデンサアセンブリは、本発明に従って構成された。具体的には、約３３０μＦ（１２０Ｈｚ）のキャパシタンスを有する１４個のＴＡＪＸ３３０Ｍ４タンタルコンデンサ（ＡＶＸ  Ｃｏｒｐ．）が設けられた。コンデンサの製造中に、アノードリード及びカソードリードの露出部分は、直線的に保たれ、従って、リード構成は、図１に示されているようになった。また、アノードリードの露出部分が約０．４ｍｍの長さに整えられ、カソードリードが約０．４ｍｍの長さに整えられた。更に、コンデンサケースの底面に置かれた接着パッドは、１．３５ミリメートルの完成コンデンサ厚みが達成されるように研削された。次に、１４個のコンデンサは、上述して図２−図５に示すように、共通のアノード端末及びカソード端末に並列に接続された。その後、このコンデンサは、樹脂を用いて封入され、得られたコンデンサアセンブリが、約３７ｍｍの長さ、約１７ｍｍの幅、及び約１．５ｍｍの高さを有するように構成された。１つのサンプルの様々な電気的特性が試験された。結果を以下の表１に示す。
【００３４】
（表１）
0005547370.tif 000002
【００３５】
表示のように、本発明のコンデンサアセンブリは、優れた電気的特性を示している。
【実施例２】
【００３６】
コンデンサアセンブリは、本発明に従って構成された。具体的には、約３３０μＦ（１２０Ｈｚ）のキャパシタンスを有する６個のＴＡＪＸ３３０Ｍ４タンタルコンデンサ（ＡＶＸ  Ｃｏｒｐ．）が設けられた。コンデンサの製造中に、アノードリード及びカソードリードの露出部分は直線的に保たれ、従って、リード構成が図１に示すものになった。また、アノードリードの露出部分が約０．４ｍｍの長さに整えられ、カソードリードが約０．４ｍｍの長さに整えられた。更に、コンデンサケースの底面に置かれた接着パッドは、１．３５ミリメートルの完成コンデンサ厚みが達成されるように研削された。次に、コンデンサは、上述して図２−図５に示すように、共通のアノード端末及びカソード端末に並列に接続された。その後、コンデンサは、樹脂を用いて封入され、得られたコンデンサアセンブリが、約２０ｍｍの長さ、約１７ｍｍの幅、及び約１．５ｍｍの高さを有するように構成された。
【実施例３】
【００３７】
コンデンサアセンブリは、本発明に従って構成された。具体的には、約３３０μＦ（１２０Ｈｚ）のキャパシタンスを有する１０個のＴＡＪＸ３３０Ｍ４タンタルコンデンサ（ＡＶＸ  Ｃｏｒｐ．）が設けられた。コンデンサの製造中に、アノードリード及びカソードリードの露出部分は直線的に保たれ、従って、リード構成が図１に示すものになった。また、アノードリードの露出部分が約０．４ｍｍの長さに整えられ、カソードリードが約０．４ｍｍの長さに整えられた。更に、コンデンサケースの底面に置かれた接着パッドは、１．３５ミリメートルの完成コンデンサ厚みが達成されるように研削された。次に、コンデンサは、上述して図２−図５に示すように、共通のアノード端末及びカソード端末に並列に接続された。その後、コンデンサは、樹脂を用いて封入され、得られたコンデンサアセンブリが、約２８ｍｍの長さ、約１７ｍｍの幅、及び約１．５ｍｍの高さを有するように構成された。
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。加えて、様々な実施形態の態様は、全部又は一部の両方において相互交換することができることを理解すべきである。更に、以上の説明は単なる例であり、特許請求の範囲に更に説明する本発明の限定を意図したものでないことを当業者は認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１Ａが、そのアノードリード及びカソードリードの露出部分が直線的な構成である電解コンデンサを示し、図１Ｂが、そのアノードリード及びカソードリードの露出部分がＪ字形の構成に曲げられた電解コンデンサを示す、本発明で使用することができる電解コンデンサの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による１４個のコンデンサのアレイの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態で使用することができるアノード端末及びカソード端末の斜視図である。
【図４】図２のコンデンサアレイ及び図３の端末からコンデンサアセンブリを形成する方法の一実施形態の説明図である。
【図５】本発明のコンデンサアセンブリの一実施形態の斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
２２  コンデンサ要素
６２  アノードリード
６４  コンデンサ
７２  カソードリード
【図１】
0005547370.tif 000003
【図２】
0005547370.tif 000004
【図３】
0005547370.tif 000005
【図４】
0005547370.tif 000006
【図５】
0005547370.tif 000007