(57)【要約】      （修正有）【課題】陰極導電層と導電接着層との間、好ましくは陰極導電層と封止材料との間が機械的完全性を有することにより、改善された等価直列抵抗（ＥＳＲ）安定性を備えた固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】コンデンサは、陽極１１と、陽極上の誘電体１２とを有する。陰極層が誘電体上にあり、ここで、陰極層は、少なくとも１つの導電層１６と、絶縁性接着増強層３０とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、前記陽極上の誘電体と、前記誘電体上の陰極層とを含み、前記陰極層は、少なくとも１つの導電層と、絶縁性接着増強層とを含むコンデンサ。
【請求項２】
陰極リードをさらに含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記絶縁性接着増強層が、前記陰極リードと前記導電層との間にある請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記陰極層が、前記絶縁性接着増強層を介して前記陰極リードに電気的に接続されている請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項５】
封止ケースをさらに含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項６】
前記絶縁性接着増強層の一部が、前記導電層と前記封止ケースとの間にある請求項５に記載のコンデンサ。
【請求項７】
前記絶縁性接着増強層が、３５０℃より低い分解開始温度を有するポリマーを含む請求項１のコンデンサ。
【請求項８】
前記導電層が銀を含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項９】
前記絶縁性接着増強層が前記導電層の一部を被覆する請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１０】
前記絶縁性接着増強層が前記陰極層の一部を被覆する請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１１】
前記絶縁性接着増強層が、２００℃より低いガラス転移温度を有するポリマーを含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１２】
前記絶縁性接着増強層が、熱可塑性ポリマーおよび熱可塑性エラストマーからなる群から選択されるポリマーを含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１３】
前記絶縁性接着増強層が、プロピレンカーボネート、酢酸ビニル、アクリル、ウレタンおよびウレタン−尿素からなる群から選択される少なくとも１種のモノマーを含むポリマーを含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１４】
前記ポリマーが、酢酸ビニルとアクリルとの共重合体、ウレタンとアクリルとの共重合体、酢酸ビニルとウレタンとの共重合体、およびプロピレンカーボネートと酢酸ビニルとの共重合体からなる群から選択される共重合体を含む請求項１３に記載のコンデンサ。
【請求項１５】
前記絶縁性接着増強層がポリアルキレンカーボネートを含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１６】
前記ポリアルキレンカーボネートが、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネートおよびポリブチレンカーボネートから選択される請求項１５に記載のコンデンサ。
【請求項１７】
前記絶縁性接着増強層が酢酸ビニル−アクリル共重合体を含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１８】
前記絶縁性接着増強層が前記陰極層を包む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１９】
前記絶縁性接着増強層が、前記誘電体の少なくとも一部を包む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項２０】
前記絶縁性接着増強層が陽極リードワイヤの一部を包む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項２１】
前記絶縁性接着増強層が５ミクロン未満のコーティング厚さを有する請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項２２】
コンデンサを形成する方法であって、陽極を設けるステップと、前記陽極上に誘電体を形成するステップと、前記誘電体上に、絶縁性接着増強層を含む陰極を適用するステップと、前記陰極に陰極リードを電気的に接続するステップとを含む方法。
【請求項２３】
前記コンデンサの一部上に封止材料を適用するステップをさらに含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項２４】
前記封止材料と前記絶縁性接着増強層とが接触している請求項２３に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項２５】
前記絶縁性接着増強層が、３５０℃より低い分解開始温度を有する材料を含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項２６】
前記絶縁性接着増強層の少なくとも一部が，導電接着剤によって被覆される請求項２２のコンデンサを形成する方法。
【請求項２７】
前記絶縁性接着増強層が前記陰極の一部を被覆する請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項２８】
前記絶縁性接着増強層の適用に先立って、前記陰極にカーボン層を適用するステップをさらに含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項２９】
前記絶縁性接着増強層が前記カーボン層の一部を被覆する請求項２８に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項３０】
前記絶縁コーティング層が、２００℃より低いガラス転移温度を有するポリマーの群から選択される請求項２２のコンデンサを形成する方法。
【請求項３１】
前記絶縁性接着増強層が、５０℃より低いガラス転移温度を有するポリマーを含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項３２】
ディップコーティングによって前記絶縁性接着増強層を適用するステップを含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項３３】
前記絶縁性接着増強層が、熱可塑性ポリマーおよび熱可塑性エラストマーからなる群から選択される材料を含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項３４】
前記絶縁性接着増強層は、プロピレンカーボネート、酢酸ビニル、アクリル、ウレタン、ウレタン−尿素、酢酸ビニルとアクリルとの共重合体、ウレタンとアクリルとの共重合体、酢酸ビニルとウレタンとの共重合体、プロピレンカーボネートと酢酸ビニルとの共重合体から選択されるポリマーの群から選択される材料を含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項３５】
前記絶縁性接着増強層がポリアルキレンカーボネートを含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項３６】
前記絶縁性接着増強層が酢酸ビニル−アクリル共重合体を含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項３７】
前記陰極、前記誘電体、および前記リードワイヤのうちの１つの少なくとも一部上に前記絶縁性接着増強層を適用するステップをさらに含む請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【請求項３８】
前記絶縁性接着増強層が５ミクロン未満のコーティング厚さを有する請求項２２に記載のコンデンサを形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質コンデンサを形成する改善された方法およびそれによって形成された改善されたコンデンサに関する。より詳細には、本発明は、コンデンサにおいて陰極を陰極リードに電気的に接続する改善された方法およびそれによって形成された改善されたコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解質コンデンサの構成および製造は十分に文書化されている。固体電解コンデンサの構成では、バルブ金属が陽極としての機能を果たす。陽極体は、高純度粉末をプレスおよび焼結することによって形成された多孔性ペレット、またはエッチングされて陽極表面積の増大をもたらすホイルのいずれかであり得る。バルブ金属の酸化物は電解形成されて、陽極の表面をすべて被覆し、コンデンサの誘電体としての機能を果たす。一般的に、固体陰極電解質は非常に限定された種類の材料から選択され、二酸化マンガン、または７，７’，８，８’−テトラシアノキノンジメタン（ＴＣＮＱ）錯塩などの導電性有機材料、またはポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンおよびそれらの誘導体などの固有導電性ポリマーが挙げられる。固体陰極電解質は、それが誘電体表面をすべて被覆するように適用される。固体陰極電解質の重要な特徴は、それが高温へさらされることによって、より抵抗性を高めることができるということである。この特徴は、コンデンサがジュール加熱による漏れ部位を修復することを可能にする。固体電解質に加えて、固体電解質コンデンサの陰極層は、典型的には、陽極体の外側にあるいくつかの層からなる。表面実装構成の場合には、これらの層として、典型的には、カーボン層；高導電性金属、典型的には、ポリマーまたは樹脂マトリックス中に拘束された銀を含む層であってよい陰極導電層；および銀で充填された接着剤などの導電接着層が挙げられる。固体陰極電解質、導電接着剤、およびこれらの間の層を含む層は、誘電体に対する一方の面上、および陰極リードに対する他方の面上の接着を可能にするように設計された複数の層を典型的に含む陰極層と本明細書において総称される。高導電性金属リードフレームは、マイナス末端用陰極リードとして使用される。様々な層は、外部回路に固体電解質を接続し、後続の処理、ボード実装、またはユーザ使用中に生じる可能性がある熱機械的損傷から誘電体を保護する機能も果たす。
【０００３】
導電性ポリマー陰極の場合には、導電性ポリマーは、化学酸化重合、電気化学酸化重合またはスプレー技術によって典型的に適用され、他のあまり望ましくない技術が報告されている。
【０００４】
カーボン層は、固体電解質と銀層との間の化学的バリアとしての機能を果たす。層の重大な特性としては、下位層への接着、下位層との濡れ、均一な被覆率、下位層への浸透、バルク導電性、界面抵抗、銀層との適合性、積層、および機械的特性が挙げられる。
【０００５】
陰極導電層は、銀層であることが好ましく、リードフレームから陰極に、および陰極の周囲からリードフレームに直接接続されない側に電流を導く機能を果たす。この層の重要な特徴は、高い導電性、カーボン層に対する接着強度、カーボン層との濡れ、および許容可能な機械的特性である。アセンブリで使用される後続の層との適合性およびコンデンサの封止も重要である。銀で充填された接着剤がリードフレームに取り付けるために使用される場合には、リードフレームと銀で充填された接着剤との間の適合性が必要である。銀層は、導電接着剤によって陰極リードフレームに固定される。導電接着剤は、典型的には、コンデンサが組み立てられた後に硬化される、銀で充填された樹脂である。
【０００６】
コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）安定性は、陰極層、陰極導電層、導電接着剤、およびリードフレーム間の界面が、熱機械応力の間に良好な機械的完全性を有することを必要とする。固体電解コンデンサは、組み立て、成形、ボード実装リフローなどの間に様々な熱機械応力を受ける。ボード実装の間に、コンデンサは２５０℃を超える温度を受ける。これらの高温は、界面間の熱膨張率（ＣＴＥ）の不一致により、界面で応力を生成する。結果として起こる応力は、界面の機械的弱化を引き起こす。場合によっては、この機械的弱化は、層間剥離を引き起こす。界面間のあらゆる物理的分離が、界面間の電気抵抗の増大、したがって完成したコンデンサにおいてＥＳＲの増大を引き起こす。
【０００７】
米国特許第６，３０４，４２７号は、コンデンサのＥＳＲ安定性を改善する方法を教示する。これに記載されている材料の組み合わせはいくらかのＥＳＲ安定性を提示するが、該方法は、ボード実装条件の間に、依然として数ミリオームのＥＳＲの上昇を許す。数ミリオームのＥＳＲの変化は、５ミリオームの典型的なＥＳＲ仕様を備えた新規の極めて低いＥＳＲコンデンサには望ましくない。これらの極めて低いＥＳＲコンデンサにおける１ミリオームのＥＳＲの変化は、ボード実装後、ＥＳＲの２０％の増大を引き起こし、この増大は、コンデンサにおいて許容できない信号雑音の増大を引き起こす場合がある。
【０００８】
特願２００７−１２４８９２号公報は、応力を低減する非接着性樹脂を記載している。非接着性樹脂は、コンデンサの導電性部分にない。
【０００９】
さらに大きなＥＳＲ低減を備えたコンデンサに関する技術分野において、継続した要望がある。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、陰極導電層と導電接着層との間、好ましくは陰極導電層と封止材料との間に絶縁性接着増強層を使用することによって、改善されたＥＳＲ安定性を備えた固体電解コンデンサを提供することである。
【００１１】
コンデンサの特有の特徴は、改善されたＥＳＲ安定性である。
【００１２】
本発明の別の目的は、改善された陰極界面を含むコンデンサであって、陰極界面で熱応力を減少させる絶縁性接着増強層の存在により改善された特性を有するコンデンサを提供することである。
【００１３】
特に好ましい実施形態では、絶縁性接着増強層は３５０℃より低い分解開始温度を有する。
【００１４】
本発明の別の目的は、改善された接着を備えた絶縁性接着増強層を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、改善された陰極を含むコンデンサであって、陰極導電層と導電接着剤との間、または陰極導電層と封止材料との間の改善された接着による改善された特性を有するコンデンサを提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、コンデンサを製造するための改善された方法を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、陰極層とリードフレームとの間にこれらの層間の接着を損なわずに改善された導電性を備えたコンデンサを提供することである。
【００１８】
本発明の特有の特徴は、製造プロセスの若干の変更および改善された収率で改善をもたらす能力である。
【００１９】
これらおよび他の利点は、実現されるように、陽極と、陽極上の誘電体とを備えたコンデンサにおいてもたらされる。陰極層が誘電体上にあり、ここで、陰極層は、少なくとも１つの導電層と、絶縁性接着増強層とを含む。
【００２０】
さらに別の実施形態は、コンデンサを形成する方法であって、陽極を設けること；陽極上に誘電体を形成すること；誘電体上に、絶縁性接着増強層を含む陰極を適用すること；および陰極に陰極リードを電気的に接続することを含む方法において提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術に係るコンデンサの概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態の概略断面図である。
【図３】本発明の好ましい遷移層の部分概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、陰極導電層と封止材料との間、および陰極導電層と導電接着剤との間に絶縁性接着増強層を設けることによって、従来技術の欠陥を緩和する。本技術分野の予想に反しているが、特定の特性を備えた絶縁層を本明細書で実証してＥＳＲを改善する。
【００２３】
絶縁性接着増強層は、コンデンサの電気的特性を損なわずに生産性を高める。
【００２４】
本発明を、限定することなく、本発明を示す様々な図を参照して説明する。説明を通じて、同様の要素には、これに対応する符号を付している。
【００２５】
図１は、１０で概略が表される従来技術に係るコンデンサの概略断面図を示す。コンデンサは、陽極１１を含み、陽極１１は、本明細書にさらに記載されているバルブ金属を好ましくは含み、陽極リードワイヤ１８がそこから延在している。誘電体１２は陽極１１の表面に設けられている。誘電体１２の表面には固体陰極電解質層１３がコーティングされている。カーボン層１４および陰極導電層１６は、導電性と、固体陰極電解質層１３よりも陰極端子１７により容易に接着される表面とをもたらす。固体陰極電解質１３、導電接着剤２１、およびそれらの間の層を含む層は、誘電体に対する一方の面上および陰極リード１７に対する他方の面上での接着を可能にするように設計された複数の層を典型的に含む陰極層として、まとめて本明細書において総称される。導電接着層２１は、陰極リードまたは端子に陰極導電層を固定する。陽極ワイヤ１８は、コネクタ２３によって陽極端子１９に電気的に接続されており、それは、リードフレームと一体であってもよい。全素子は、端子の終点を除いて、非導電性材料２０またはエポキシ樹脂などで包まれていることが好ましい。
【００２６】
本発明は、陰極導電層と導電接着剤との間に絶縁性接着増強層を設けることによる陰極界面の改善された完全な状態を主として対象とする。
【００２７】
絶縁性接着増強層は、３５０℃より低い分解開始温度を有し、改善された接着性を有するポリマーの群から選択されるポリマーを含む。特に好ましい実施形態では、絶縁性接着増強層は、導電層と包装との間の改善された接着を有する。
【００２８】
本発明の実施形態を、図２において５０で概略的に示す。図２において、陽極１１；誘電体１２；陰極１３；陰極導電層１６、陰極末端１７；陽極ワイヤ１８；陽極末端１９；非導電性材料２０；およびコネクタ２３は、図１に関連して示した通りである。絶縁性接着増強層３０は、陰極導電層１６と導電接着層２１との間に位置する。絶縁性接着増強層は、少なくとも陰極導電層の一部を被覆することが好ましい。好ましい実施形態では、絶縁性接着増強層は、陰極導電層１６と非導電性材料２０との間にあり、包装を形成する。特に好ましい実施形態では、絶縁性接着増強層は、陽極ワイヤ１８の一部を含む下位構造の実質的部分を包む。絶縁性接着増強層は、下位層と包装を形成する非導電性材料との間に強い結合を形成する。
【００２９】
絶縁性接着増強層の機能は、導電層、導電接着剤、およびリードフレーム間の導電性を可能にしながら、封止と陰極層との間の熱応力を減少させることである。
【００３０】
いかなる理論にも限定されないが、絶縁性接着増強層の上下の層間の熱膨張差のいくらかの影響を緩和することによって、絶縁性接着増強層は、保護をもたらすと考えられている。熱膨張差を緩和することによって、層間の結合は維持され、それによって、最終層を介して導電性を高める。陽極または陰極と末端との間の構造内のいずれの場所に絶縁層を検討することも、当業者の予想に反する。さらに、陰極と陰極リードとの間への絶縁層の組み込みによってＥＳＲが実際に減少することも、当業者の予想に反する。
【００３１】
絶縁性接着増強層は、導電性接着硬化温度（２００℃〜３００℃）において著しい軟化性を有するべきである。絶縁性接着増強層が接着硬化温度で十分な軟化を示さなければ、この層は、陰極導電層と導電接着層との間の導電性を減少させる。絶縁性接着増強層は、５ミクロン未満の厚さであることが好ましい。約５ミクロンの厚さを超えると、絶縁は、陰極導電層と導電接着剤との間の電気抵抗を増大させ、したがってＥＳＲを増大させる。絶縁層の別の重要な機能は、陰極導電層および封止層との優れた接着を有するべきであるということである。
【００３２】
特に好ましい絶縁性接着増強層は、ポリアルキレンカーボネート（ＰＡＣ）、特にポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネートおよびポリブチレンカーボネートから選択される熱可塑性ポリマー；ポリ酢酸ビニルおよびその共重合体、アクリルおよびその共重合体、酢酸ビニルアクリル共重合体、ポリウレタンおよびその共重合体、ウレタンアクリル共重合体、ウレタン酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ならびにこれらのポリマーのブレンドの群から選択される材料を含む。
【００３３】
陰極層は、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、またはそれらの誘導体などの導電性ポリマー；二酸化マンガン、酸化鉛、またはそれらの組み合わせを好ましくは含む導電層である。固有導電性ポリマーが最も好ましい。
【００３４】
特に好ましい導電性ポリマーを式１に示す。
【００３５】
【化１】
2014150271.tif 000003
式１のＲ１およびＲ２は、環のβ−部位での重合を禁止するように選択される。α−部位の重合のみを進行させることが最も好ましい。したがって、Ｒ１およびＲ２は水素でないことが好ましい。より好ましくは、Ｒ１およびＲ２はα−ディレクタである。したがって、エーテル結合はアルキル結合よりも好ましい。基は、立体障害を回避するのに小さいことが最も好ましい。これらの理由から、一緒になって−Ｏ−（ＣＨ２）２−Ｏ−となるＲ１およびＲ２が最も好ましい。
【００３６】
式１において、ＸはＳまたはＮであり、最も好ましくは、ＸはＳである。
【００３７】
Ｒ１およびＲ２は、独立して、線状または分岐状のＣ１〜Ｃ１６アルキルまたはＣ２〜Ｃ１８アルコキシアルキルを表すか；または、置換されていないまたはＣ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、ハロゲンもしくはＯＲ３によって置換されているＣ３〜Ｃ８シクロアルキル、フェニルまたはベンジルであり；あるいは、Ｒ１およびＲ２が、一緒になって、置換されていないまたはＣ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、ハロゲン、Ｃ３〜Ｃ８シクロアルキル、フェニル、ベンジル、Ｃ１〜Ｃ４アルキルフェニル、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシフェニル、ハロフェニル、Ｃ１〜Ｃ４アルキルベンジル、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシベンジルもしくはハロベンジル、２つの酸素元素を含む５、６もしくは７員ヘテロ環構造によって置換されている線状Ｃ１〜Ｃ６アルキレンである。Ｒ３は、水素、線状または分岐状のＣ１〜Ｃ１６アルキルまたはＣ２〜Ｃ１８アルコキシアルキルを表すか；あるいは、置換されていないまたはＣ１〜Ｃ６アルキルよって置換されているＣ３〜Ｃ８シクロアルキル、フェニルまたはベンジルである。
【００３８】
導電性ポリマーは、特に、有機スルホン酸塩と組み合わせて、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、および式１の繰り返し単位を含むポリマーから選択されることが好ましい。特に好ましいポリマーは、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）である。ポリマーは、酸化体ドーパントおよびモノマーをペレットまたはホイル上にディッピング、スプレーして、設定時間の間重合が生じることを可能にし、洗浄により重合を終了することを含む、コンデンサ上に層を形成する際に一般に使用される任意の技術によって適用することができる。ポリマーは、本技術分野において周知の電解析出によっても適用することができる。
【００３９】
二酸化マンガン層は、硝酸マンガン水溶液に陽極素子を浸漬することによって得られることが好ましい。酸化マンガンは、次いで、乾燥または蒸気雰囲気で２００〜３５０℃の温度で硝酸塩を熱分解することによって形成される。陽極は、最適被覆率を保証するために複数回処理されてもよい。
【００４０】
本技術分野において典型的に使用されるように、様々なドーパントを重合プロセスの間にポリマーに組み入れることができる。ドーパントは、芳香族スルホン酸、芳香族ポリスルホン酸、ヒドロキシ基を備えた有機スルホン酸、カルボキシルヒドロキシル基を備えた有機スルホン酸、脂環式スルホン酸およびベンゾキノンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、スルホサリチル酸、スルホイソフタル酸、カンファースルホン酸、ベンゾキノンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸を含む様々な酸または塩から誘導され得る。他の適切なドーパントとしては、参照によって本明細書に包含される米国特許第６，３８１，１２１号で例示されるような、スルホキノン、アントラセンモノスルホン酸、置換ナフタレンモノスルホン酸、置換ベンゼンスルホン酸、または複素環式スルホン酸が挙げられる。
【００４１】
バインダーおよび架橋剤も必要に応じて導電性ポリマー層に組み入れることができる。適切な材料としては、ポリ（酢酸ビニル）、ポリカーボネート、ポリ（ビニルブチレート）、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ（塩化ビニル）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリエーテル、ポリエステル、シリコーン、ならびにピロール／アクリレート、酢酸ビニル／アクリレートおよびエチレン／酢酸ビニル共重合体が挙げられる。
【００４２】
カーボン層は、樹脂および導電性カーボン粒子を含む導電性組成物を含む。カーボン層は、さらに、架橋添加剤、界面活性剤および分散剤などの補助剤を含んでいてもよい。樹脂、導電性カーボン粒子、および補助剤は、有機溶媒または水に分散されて、コーティング溶液を形成することが好ましい。導電性カーボン層用の溶媒および樹脂は、半導電性の陰極表面に対する良好な湿潤性を有する必要がある。
【００４３】
陰極導電層は、樹脂および導電性銀粒子を含む導電性組成物を好ましくは含む。銀層は、架橋添加剤、界面活性剤、および分散剤などの補助剤をさらに含んでいてもよい。樹脂、導電性銀粒子、および補助剤は、有機溶媒または水に分散されて、コーティング溶液を形成することが好ましい。導電性カーボン層用の溶媒および樹脂は、炭素表面への良好な湿潤性を有する必要がある。
【００４４】
導電接着剤を典型的に使用して、金属層を、陰極リードとして作用するリードフレーム、または回路トレースに接着的に取り付ける。導電性接着硬化条件を適切に変更して、絶縁性接着増強層を介して導電性を得る。典型的な接着硬化温度は１５０℃〜３００℃の範囲である。硬化温度は、絶縁性接着増強層の熱特性に応じて適切に選択される。絶縁性接着増強層は、ポリプロピレンカーボネートおよびポリ酢酸ビニル共重合体を含むため、２３０℃〜２８０℃の温度範囲を使用して、良好な初期ＥＳＲおよびＥＳＲ安定性を得る必要がある。
【００４５】
コンデンサを形成するための好ましいプロセスを図３に示す。
【００４６】
図３の１００で、本明細書にさらに記載されているようにバルブ金属から陽極を形成する。
【００４７】
陽極は、金属または導電性金属酸化物から好ましく選択される導体である。より好ましくは、陽極は、Ａｌ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆから好ましく選択されるバルブ金属の混合物、合金または導電性酸化物を含む。最も好ましくは、陽極は、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、およびＮｂＯからなる群から選択される少なくとも１種の材料を含む。陰極は、導電性ポリマーまたはＭｎＯ２のいずれかであり得る。導電性ポリマー材料は、陽極材料として使用されてもよい。特に好ましい導電性ポリマーとして、ポリピロール、ポリアニリンおよびポリチオフェンが挙げられる。アルミニウムをホイルとして典型的には使用する一方で、タンタルを、タンタル粉末をプレスし、焼結して成形体を形成することによって典型的には調製する。取り扱いの便宜のために、バルブ金属をキャリアに典型的に取り付けて、これにより、多くの素子が同時に処理されることを可能にする。
【００４８】
陽極は、好ましくはエッチングされて、特に陽極がアルミホイルなどのバルブ金属ホイルであるとき、表面積を増大させる。エッチングは、少なくとも１つのエッチング浴槽に陽極を浸漬することによって行われることが好ましい。様々なエッチング浴槽は、本技術分野で教示されており、陽極をエッチングするために使用される方法は、本明細書において限定されない。
【００４９】
陽極ワイヤは、特に成形体を使用する場合、陽極に取り付けられることが好ましい。陽極ワイヤは、溶接により、またはプレス前に粉末に埋め込むことによって取り付けられ得る。バルブ金属は、特に好適な陽極ワイヤであり、好ましい実施形態では、陽極および陽極ワイヤは同じ材料である。
【００５０】
１０１で、陽極の表面上に誘電体を形成する。誘電体は、特に本明細書で限定されない非導電層である。誘電体は金属酸化物であってもセラミック材料であってもよい。特に好ましい誘電体は、形成の単純化および使いやすさに起因して金属陽極の酸化物である。誘電体層は、本明細書でさらに記載されているように、バルブ金属の酸化物であることが好ましい。誘電体層は、陽極の酸化物であることが最も望ましい。誘電体は、陽極を電解質溶液にディッピングし、陽極に正の電圧を印加することによって形成されることが好ましい。酸化物形成用電解質は、本明細書で特に限定されないが、例示的な材料としては、エチレングリコール；米国特許第５，７１６，５１１号に記載されているようなポリエチレングリコールジメチルエーテル；米国特許第６，４８０，３７１号に記載されているようなアルカノールアミンおよびリン酸；英国特許ＧＢ２，１６８，３８３号および米国特許第５，１８５，０７５号に記載されているようなリン酸の極性非プロトン性溶媒溶液；米国特許第４，８１２，９５１号に記載されているようなプロトン化アミンを備えた極性非プロトン性溶媒の複合体等を挙げることができる。アジピン酸アンモニウムなどのジカルボン酸の水溶液を含む、陽極上への誘電体形成用の電解質も公知である。他の材料をリン酸塩、クエン酸塩などの誘電体に組み入れて、誘電体層に熱的安定性または耐化学性もしくは耐水和性を付与してもよい。
【００５１】
１０２で、誘電体の表面に導電層を形成する。導電層は、コンデンサの陰極として作用する。陰極は、二酸化マンガンおよび導電性ポリマー材料の少なくとも一方を好ましくは含む導体である。特に好ましい導電性ポリマーとして、ポリピロール、ポリアニリンおよびポリチオフェンが挙げられる。金属は、陰極材料として使用され得、バルブ金属はあまり好ましくない。
【００５２】
１０２での導電性陰極層形成後に、１０４で、スプレーまたはディッピングによってカーボン層を適用する。１０５で、陰極導電層をカーボン層上に適用する。１０６で、スプレーまたはディッピングによって絶縁性接着増強層を適用する。
【００５３】
１０７で、導電接着剤を加え、１０９で、金属層を陰極リードに接着する。１１０で、コンデンサを仕上げ、陽極および陰極端子の組み入れ、ならびに外部絶縁を含んでいてもよい。１１１で、本技術分野において公知であるように、コンデンサをテストし、包装等する。
【００５４】
コンデンサは、便宜上、互いに分離したコンデンサとして本明細書において示されており、これは、好ましい実施形態である。別の好ましい実施形態では、遷移層の陽極ワイヤおよび金属層は、回路トレースと直接電気接触していてもよく、ここで、回路の素子は、陰極リード、陽極リードまたは両方を構成していてもよい。別の好ましい実施形態では、コンデンサは基板に埋め込まれていてもよく、またはさらなる機能性を備えた電気部品に組み入れられてもよい。
【実施例】
【００５５】
陽極Ａおよび陽極Ｂと表記される異なる２セットの陽極を使用して、一連の極めて低いＥＳＲのタンタル陽極を準備した。陽極Ａは、５２０Ｖ３３７２Ｒ５  Ｅ００５−５ミリオームのコンデンサであった。陽極Ｂは、５２８Ｚ３３７２Ｒ５Ｅ００５−５ミリオームのフェースダウンコンデンサであった。タンタルを陽極酸化して、同一方法でタンタル陽極上に誘電体を形成した。各サンプルでは、導電性ポリエチレンジオキシチオフェン陰極を、カーボン層および銀層を備えた誘電体上に形成し、すべてのサンプルを同一の方法で準備した。導電性ポリマー陰極を備えたコンデンサを３つのグループに分割した。対照グループでは、導電接着剤を銀層上に直接適用した。第１の発明グループでは、ポリプロピレンカーボネート（ＰＰＣ）絶縁コーティングを銀層上に２ミクロン未満の厚さで最初に適用し、その後に、導電接着剤を適用した。第２の発明グループでは、酢酸ビニル共重合体（ＶＡＣ）コーティング溶液を、２ミクロン未満の厚さで銀層上に適用し、その後に、導電接着剤を適用した。対照および両方の発明サンプルをリードフレーム上に組み立て、モールド用エポキシを使用して封止した。このように形成されたコンデンサを、ボードに実装した。実装したコンデンサを、第２および第３のボード実装条件にさらに暴露して、ユーザ用途をシミュレートした。各実装前後のＥＳＲを測定し、表１に報告した。
【００５６】
【表１】
2014150271.tif 000004
この結果は、本発明によって提示された利点を明らかに示す。特に、絶縁性接着増強層は、実装プロセスに起因するＥＳＲの減少によって表されるように重要な利点をもたらす。
【００５７】
本発明を好ましい実施形態に特に重点を置いて説明した。当業者は、列挙されなかったが、本明細書に添付の特許請求の範囲でより明確に示されている本発明内にあるさらなる実施形態、変更および改良を実現する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月16日(2014.4.16)
【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】
陽極と、前記陽極上の誘電体と、前記誘電体上の陰極層とを含み、
前記陰極層は、少なくとも１つの導電層と、前記導電層および導電性接着層の間の絶縁性接着増強層とを含み、
前記絶縁性接着増強層が、２００℃より低いガラス転移温度を有するポリマーを含む、コンデンサ。
【請求項２】
陰極リードをさらに含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記絶縁性接着増強層が、前記陰極リードと前記導電層との間にある請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記陰極層が、前記絶縁性接着増強層を介して前記陰極リードに電気的に接続されている請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項５】
端子の終点を除く全素子を覆う非導電性材料層をさらに含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項６】
前記絶縁性接着増強層の一部が、前記導電層と前記非導電性材料層との間にある請求項５に記載のコンデンサ。
【請求項７】
陽極と、前記陽極上の誘電体と、前記誘電体上の陰極層とを含み、
前記陰極層は、少なくとも１つの導電層と、前記導電層および導電性接着層の間の絶縁性接着増強層とを含み、
前記絶縁性接着増強層が、３５０℃より低い分解開始温度を有するポリマーを含む、コンデンサ。
【請求項８】
前記導電層が銀を含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項９】
前記絶縁性接着増強層が前記導電層の一部を被覆する請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１０】
前記絶縁性接着増強層が前記陰極層の一部を被覆する請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１１】
前記絶縁性接着増強層が、５０℃より低いガラス転移温度を有するポリマーを含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１２】
前記絶縁性接着増強層が、熱可塑性ポリマーおよび熱可塑性エラストマーからなる群から選択されるポリマーを含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１３】
前記絶縁性接着増強層が、プロピレンカーボネート、酢酸ビニルおよびアクリルからなる群から選択される少なくとも１種のモノマーを含むポリマーを含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１４】
前記ポリマーが、酢酸ビニルとアクリルとの共重合体、およびプロピレンカーボネートと酢酸ビニルとの共重合体からなる群から選択される共重合体を含む請求項１３に記載のコンデンサ。
【請求項１５】
陽極と、前記陽極上の誘電体と、前記誘電体上の陰極層とを含み、
前記陰極層は、少なくとも１つの導電層と、前記導電層および導電性接着層の間の絶縁性接着増強層とを含み、
前記絶縁性接着増強層がポリアルキレンカーボネートを含む、コンデンサ。
【請求項１６】
前記ポリアルキレンカーボネートが、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネートおよびポリブチレンカーボネートから選択される請求項１５に記載のコンデンサ。
【請求項１７】
前記絶縁性接着増強層が酢酸ビニル−アクリル共重合体を含む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１８】
前記絶縁性接着増強層が前記陰極層を包む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項１９】
前記絶縁性接着増強層が、前記誘電体の少なくとも一部を包む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項２０】
前記絶縁性接着増強層が陽極リードワイヤの一部を包む請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項２１】
前記絶縁性接着増強層が５ミクロン未満のコーティング厚さを有する請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項２２】
陽極と、
前記陽極上の誘電体と、
少なくとも１つの導電層を有する、前記誘電体上の陰極層と、
１５０℃〜３００℃の硬化温度を有するポリマーを含む導電性接着層と、
前記導電層および前記導電性接着層の間の絶縁性接着増強層とを含み、
前記絶縁性接着増強層が、２００℃より低いガラス転移温度と、３５０℃より低い分解開始温度とを有するポリマーを含む、コンデンサ。
【請求項２３】
前記絶縁性接着増強層がポリアルキレンカーボネートを含む請求項２２に記載のコンデンサ。
【請求項２４】
前記ポリアルキレンカーボネートが、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネートおよびポリブチレンカーボネートから選択される請求項２２に記載のコンデンサ。
【請求項２５】
前記絶縁性接着増強層が酢酸ビニル−アクリル共重合体を含む請求項２２に記載のコンデンサ。
【外国語明細書】
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2014150271000002.pdf
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2014150271000004.pdf