(57)【要約】コンデンサ素子を収容した固体電解コンデンサを提供する。コンデンサ素子は焼結多孔質アノード本体、アノード本体を覆う誘電体、誘電体を覆う固体電解質、および固体電解質を覆い、導電性ポリマー粒子を含む外部ポリマーコーティングを含む。固体電解質は、下記一般式（Ｉ）を有するアニリンモノマーに由来する繰り返し単位を有する導電性ポリマーを含む。2021534577.tif 000015【選択図】図１
2021534577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ素子を備える固体電解コンデンサであって、コンデンサ素子は、
焼結多孔質陽極本体と、
陽極本体の上にある誘電体と、
誘電体の上にある固体電解質と、ここで前記固体電解質は、以下の一般式（Ｉ）
【化１】
2021534577.tif 000012
（式中、Ｒ５およびＲ６は独立して、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、ウレタン、またはそれらの組合せである。）
を有するアニリンモノマーに由来する繰り返し単位を有する導電性ポリマーを含む、
固体電解質を覆い、導電性ポリマー粒子を含む外部ポリマーコーティングと、
を含む、固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記Ｒ５及びＲ６は、水素であ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】
前記固体電解質が、プロトン供与体をさらに含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記プロトン供与体が有機酸化合物である請求項３に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記有機酸化合物が下記一般式（ＩＩ）
【化２】
2021534577.tif 000013
（式中、ｍは１〜１０の整数である；
Ｍは水素、有機フリーラジカル基、無機フリーラジカル基、またはそれらの組み合わせである；
Ｘはアニオンである；
Ｒ４，Ｒ５とＲ６は独立して水素、炭化水素グループ又はＲ９３Ｓｉグループであり、Ｒ９はそれぞれ独立に水素又は炭化水素グループである；
Ｒ７及びＲ８は独立して、炭化水素基又は−（Ｒ１０Ｏ）ｑ−Ｒ１１（ｑは１以上の整数であり、Ｒ１０は炭化水素基又はシリレン基であり、Ｒ１１は水素、炭化水素基又はＲ１２３Ｓｉ−であり、Ｒ１２はそれぞれ独立して炭化水素基である））
を有する、請求項４に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
Ｍがアルカリ金属である請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
ＸがＳＯ３である請求項５に記載の固形電解コンデンサ。
【請求項８】
Ｒ４，Ｒ５およびＲ６がそれぞれ水素である請求項５に記載の固形電解コンデンサ。
【請求項９】
Ｒ７およびＲ８が、独立して、直鎖状または分岐状のＣ１−Ｃ２４アルキルである請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記固体電解質は、外部ドーパントをさらに含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１１】
前記外部ドープ剤が以下の構造式（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）または（ＶＩ）
【化３】
2021534577.tif 000014
（式中、ｎは０〜５の整数であり、Ｒは、独立して、Ｃ１−Ｃ２０アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール、またはそれらの組合せである）
の一つを有するヒドロキシフェノール化合物である請求項１０に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１２】
前記外部ドーパントが、メトキシフェノール、エトキシフェノール、プロポキシフェノール、イソプロポキシフェノール、ブチルオキシフェノール、イソブチルオキシフェノール、ｔｅｒｔ−ブチルオキシフェノール、ヒドロキシナフタレン、クレゾール、エチルフェノール、プロピルフェノール、ブチルフェノール、ペンチルフェノール、１，６−ナフタンジオール、２，６−ナフタレンジオール、２，７−ナフタレンジオール、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１０に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１３】
前記固体電解質は、熱安定剤をさらに含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１４】
前記熱安定剤が有機酸を含む、請求項１３に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１５】
前記固体電解質が、前記導電性ポリマーを含む少なくとも１つの内層を含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１６】
前記固体電解質は、少なくとも外層を含む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１７】
前記外層が、チオフェンポリマーを含有する粒子から形成される、請求項１６に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１８】
前記外層がヒドロキシル官能性非イオン性ポリマーを含有する、請求項１６に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１９】
外部ポリマーコーティング中の導電性ポリマー粒子がチオフェンポリマーを含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項２０】
前記外部ポリマーコーティングが、架橋剤をさらに含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項２１】
前記外部ポリマーコーティング中の前記導電性ポリマー粒子が、約８０〜約６００ナノメートルの平均サイズを有する、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項２２】
前記コンデンサ素子から延びる陽極リード線をさらに備える、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項２３】
前記アノードリードと電気的に接触しているアノード端子と、前記固体電解質と電気的に接続しているカソード端子とをさらに含む、請求項２３に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項２４】
前記コンデンサ素子が内部に封入されるハウジングをさらに備える、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項２５】
前記ハウジングは、前記コンデンサ素子を封入する樹脂材料から形成される、請求項２４に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項２６】
前記筐体は前記キャパシタ素子が配置される内部空洞を規定し、前記内部空洞は、気体雰囲気を有する、請求項２４に記載の固体電解キャパシタ。
【請求項２７】
前記陽極体は、タンタルを含む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２８】
前記コンデンサ素子が前記固体電解質を覆う金属粒子層を含むカソード被膜をさらに含み、前記金属粒子層が、複数の導電性金属粒子を含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年８月１０日の出願日を有する米国仮特許出願第６２／７１７，１３７号の出願利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解コンデンサ（例えば、タンタルコンデンサ）は典型的には金属リード線の周囲に金属粉末（例えば、タンタル）をプレスし、プレスされた部分を焼結し、焼結陽極を陽極酸化し、その後、固体電解質を適用することによって作製される。固有導電性ポリマーはその有利な低等価直列抵抗（「ＥＳＲ」）および「非燃焼／非点火」故障モードのために、固体電解質としてしばしば使用される。例えば、このような電解質は触媒およびドーパントの存在下で３，４−ジオキシチオフェンモノマー（「ＥＤＯＴ」）の現場化学重合によって形成することができるが、現場重合ポリマーを使用する従来のキャパシタは比較的高い漏れ電流（「ＤＣＬ」）を有する傾向があり、高速スイッチオンまたは動作電流スパイク中に経験されるような高電圧で故障する。これらの問題を克服する試みにおいて、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリ（スチレンスルホン酸（「ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ」）との錯体から形成される分散液も使用されてきた。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散は改善された漏れ電流値をもたらすことができるが、それにもかかわらず、他の問題が残る。例えば、ポリマースラリーベースのキャパシタの１つの課題はそれらが、それらの湿潤キャパシタンスの比較的少ない割合しか達成できないことであり、それはそれらが、大気湿度の存在下で、比較的大きなキャパシタンスロスおよび／または揺らぎを有することを手段する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、比較的安定した電気特性を示す改善された固体電解コンデンサが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態によれば、コンデンサ素子を含む固体電解コンデンサが開示される。コンデンサ素子は焼結多孔質アノード本体、アノード本体を覆う誘電体、誘電体を覆う固体電解質、および固体電解質を覆い、導電性ポリマー粒子を含む外部ポリマーコーティングを含む。固体電解質は、下記一般式（Ｉ）を有するアニリンモノマーに由来する繰り返し単位を有する導電性ポリマーを含む：
【０００５】
【化１】
2021534577.tif 000003
【０００６】
ここで、Ｒ５およびＲ６は、独立して、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、ウレタン、またはそれらの組合せである。
【０００７】
本発明の他の特徴および局面は、以下により詳細に記載される。
当業者を対象とする、本発明の最良の形態を含む、本発明の完全かつ可能な開示は、添付の図面を参照して、本明細書の残りの部分により詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のアセンブリのコンデンサの一実施形態の断面図である。
【図２】本発明のアセンブリのキャパシタの別の実施形態の断面図である。
【図３】本発明のアセンブリのキャパシタのさらに別の実施形態の断面図であり。
【図４】本発明のアセンブリのキャパシタのさらに別の実施形態の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および図面における参照符号の繰り返しの使用は、本発明の同一または類似の特徴または要素を表すことを意図している。
当業者であれば、この説明は、例示的な実施形態の説明にすぎず、本発明のより広い態様を限定することを意図するものではなく、より広い態様が例示的な構成において具現化されることを理解されたい。
【００１０】
一般的に言えば、本発明は、多孔質アノード体と、アノード体の上に横たわる誘電体と、誘電体の上に横たわる固体電解質と、導電性ポリマー粒子を含む外部ポリマーコーティングとを含むコンデンサ素子を含む固体電解コンデンサに関する。高電圧用途におけるキャパシタの使用を容易にするために、固体電解質は、以下の一般式（Ｉ）の繰り返しアニリン単位を含有する導電性ポリマーを含む：
【００１１】
【化２】
2021534577.tif 000004
【００１２】
ここで、Ｒ５およびＲ６は、独立して、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、ウレタン、またはそれらの組合せである。
【００１３】
理論によって限定されることを意図するものではないが、このような材料は結果として得られるキャパシタの特定の電気的特性を改善するのに役立つと考えられる。キャパシタは例えば、約８５ボルト以上、いくつかの実施形態では約９０ボルト以上、いくつかの実施形態では約９５ボルト以上、いくつかの実施形態では約１００ボルトから約３００ボルトなどの比較的高い「ブレークダウン電圧」（キャパシタが故障する電圧）を示すことができ、これは、リーク電流が１ｍＡに達するまで印加電圧を３ボルトずつ増加させることによって決定される。同様に、コンデンサも、高電圧用途においても一般的である比較的高いサージ電流に耐えることができる。ピークサージ電流は例えば、約１００アンペア以上、いくつかの実施形態では約２００アンペア以上、いくつかの実施形態では約３００アンペアから約８００アンペアであってもよい。また、キャパシタはその湿ったキャパシタンスの高いパーセンテージを示すことができ、これにより、大気湿度の存在下で、小さなキャパシタンス損失および／または変動のみを有することが可能になる。この性能特性は、式によって決まる「静電容量回復」によって定量化される：
回収率＝（乾燥容量／湿潤容量）×１００
キャパシタは、約７５％以上、いくつかの実施形態では約８０％以上、いくつかの実施形態では約８５％〜１００％のキャパシタンス回復を示すことができる。乾燥静電容量は、１２０Ｈｚの振動数で測定して、約１ミリファラッド／平方センチメートル（「ｍＦ／ｃｍ２」）以上、いくつかの実施形態では約２ｍＦ／ｃｍ２以上、いくつかの実施形態では約５〜約５０ｍＦ／ｃｍ２、いくつかの実施形態では約８〜約２０ｍＦ／ｃｍ２とすることができる。
【００１４】
キャパシタはまた、他の改良された電気特性を示すことができる。例えば、約３０分〜約２０時間、いくつかの実施形態では約１時間〜約１８時間、いくつかの実施形態では約４時間〜約１６時間、印加電圧（例えば１２０ボルト）に曝された後、キャパシタは、約１００マイクロアンペア（「μＡ」）以下、いくつかの実施形態では約７０μＡ以下、いくつかの実施形態では約１〜約５０μＡの漏れ電流（「ＤＣＬ」）を示すことができる。特に、キャパシタは、上述のような乾燥条件下であっても、そのような低いＤＣＬ価値を示し得る。
【００１５】
キャパシタの他の電気的特性も良好であり、様々な条件下で安定したままである。例えば、コンデンサは、１００ｋＨｚの動作周波数および２３℃の温度で測定して、約２００ｍオーム、いくつかの実施形態では約１５０ｍオーム未満、いくつかの実施形態では約０．０１〜約１２５ｍオーム、およびいくつかの実施形態では約０．１〜約１００ｍオームなどの比較的低い等価直列抵抗（「ＥＳＲ」）を示してもよく、コンデンサはまた、２３℃の温度で１２０Ｈｚの周波数で測定して、約３０ナノファラド／平方センチメートル（「ｎＦ／ｃｍ２」）以上、いくつかの実施形態では約１００ｎＦ／ｃｍ２以上、いくつかの実施形態では約２００〜約３，０００ｎＦ／ｃｍ２、およびいくつかの実施形態では約４００〜約２，０００ｎＦ／ｃｍ２の乾燥容量を示してもよい。特に、そのような電気的特性（例えば、ＥＳＲおよび／またはキャパシタンス）は上述のように、高温および／または乾燥条件においてさえも依然として安定したままであり得る。例えば、キャパシタは約８０℃以上、いくつかの実施形態では約１００℃〜約１５０℃、いくつかの実施形態では約１０５℃〜約１３０℃（例えば、１０５℃または１２５℃）の温度に約１００時間以上、いくつかの実施形態では約１５０時間〜約３０００時間、いくつかの実施形態では約２００時間〜約２５００時間（例えば、２４０時間）のようなかなりの期間曝露された後でも、上記の範囲内のＥＳＲおよび／またはキャパシタンス値を示すことができる。一実施形態では例えば、高温（例えば、１２５℃）に２４０時間曝された後のコンデンサのＥＳＲおよび／またはキャパシタンス値の、コンデンサの初期ＥＳＲおよび／またはキャパシタンス値（例えば、２３℃）に対する比は約２．０以下、いくつかの実施形態では約１．５以下、いくつかの実施形態では１．０〜約１．３である。
【００１６】
また、コンデンサの散逸係数は、比較的低いレベルに維持され得ると考えられる。損失係数とは、一般にコンデンサで発生する損失を指し、通常は理想的なコンデンサ性能に対するパーセンテージで表される。例えば、キャパシタの散逸率は、１２０Ｈｚの周波数で測定して、典型的には約２５０％以下、いくつかの実施形態では約２００％以下、いくつかの実施形態では約１％〜約１８０％である。
【００１７】
ここで、コンデンサの様々な実施形態をより詳細に説明する。
Ｉ．コンデンサ素子
Ａ．アノード本体
キャパシタ素子は、焼結多孔質体上に形成された誘電体を含むアノードを含む。多孔質陽極体はタンタル、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バルブ金属（すなわち、酸化可能な金属）またはバルブ金属ベースの化合物を含有する粉末から形成されてもよい。粉末は典型的にはタンタル塩（例えば、フルオロタンタル酸カリウム（Ｋ２ＴａＦ７）、フルオロタンタル酸ナトリウム（Ｎａ２ＴａＦ７）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ５）など）を還元剤と反応させる還元工程から形成される。還元剤は液体、気体（例えば、水素）、または金属（例えば、ナトリウム）、金属合金、または金属塩などの固体の形成で提供されてもよい。一実施形態では例えば、タンタル塩（例えば、ＴａＣｌ５）は約９００℃〜約２，０００℃、いくつかの実施形態では約１，０００℃〜約１，８００℃、いくつかの実施形態では約１，１００℃〜約１，６００℃の温度で加熱されて、気体還元剤（例えば、水素）の存在下で還元することができる蒸気を形成することができる。このような還元反応のさらなる詳細はＭａｅｓｈｉｍａらの国際公開第２０１４／１９９４８０号パンフレットに記載されており、還元後、生成物を冷却し、粉砕し、洗浄して粉末を形成することができる。
【００１８】
粉末の比電荷は、典型的には所望の用途に応じて、グラム当たり約２，０００〜約６００，０００マイクロファラッド＊ボルト（「μＦ＊Ｖ／ｇ」）で変化する。例えば、特定の実施形態では、約１００，０００〜約６００，０００μＦ＊Ｖ／ｇ、いくつかの実施形態では約１２０，０００〜約５００，０００μＦ＊Ｖ／ｇ、およびいくつかの実施形態では約１５０，０００〜約４００，０００μＦ＊Ｖ／ｇの比電荷を有する高電荷粉末を使用することができる。他の実施形態では、約２，０００〜約１００，０００μＦ＊Ｖ／ｇ、いくつかの実施形態では約５，０００〜約８０，０００μＦ＊Ｖ／ｇ、およびいくつかの実施形態では約１０，０００〜約７０，０００μＦ＊Ｖ／ｇの比電荷を有する低電荷粉末を使用することができる。当技術分野で知られているように、比電荷は、キャパシタンスに使用される陽極酸化電圧を掛け、次いでこの積を陽極酸化された電極本体の重量で割ることによって決定することができる。
【００１９】
粉末は、一次粒子を含有する自由流動性の微粉砕粉末であってもよい。粉末の一次粒子は一般に、約５〜約５００ナノメートル、いくつかの実施形態では約１０〜約４００ナノメートル、およびいくつかの実施形態では約２０〜約２５０ナノメートルのメジアンサイズ（Ｄ５０）を有し、例えば、ＢＥＣＫＭＡＮ  ＣＯＵＬＴＥＲ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（例えば、ＬＳ−２３０）製のレーザー粒子サイズ分布分析器を使用して、任意選択で粒子を７０秒の超音波振動にかけた後に測定される。一次粒子は典型的には三次元顆粒形状（例えば、ノジュラーまたはアンギュラー）を有する。このような粒子は、典型的には粒子の平均直径または幅を平均厚さ（「Ｄ／Ｔ」）で割ったものである比較的低い「アスペクト比」を有する。例えば、粒子のアスペクト比は、約４以下、いくつかの実施形態では約３以下、いくつかの実施形態では約１〜約２であってもよい。一次粒子に加えて、粉末は、一次粒子を凝集（または凝集）させることによって形成される二次粒子など、他のタイプの粒子を含有することもできる。このような二次粒子は約１〜約５００マイクロメートル、いくつかの実施形態では約１０〜約２５０マイクロメートルのメジアンサイズ（Ｄ５０）を有する可能性がある。
【００２０】
粒子の凝集は、粒子を加熱することによって、および／またはバインダーを使用することによって起こり得る。例えば、凝集は、約０℃〜約４０℃、いくつかの実施形態では約５℃〜約３５℃、いくつかの実施形態では約１５℃〜約３０℃の温度で起こり得る。適切な結合剤は同様に、例えば、ポリ（ビニルブチラール）；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、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；ポリエチレングリコール（例えば、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からのＣａｒｂｏｗａｘ）；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；エチレンオキシドおよ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）、ならびに低級アルキルアクリレートおよび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を含み得る。ステアリン酸や他の石鹸脂肪酸、植物ワックス、マイクロワックス（精製パラフィン）など。
【００２１】
得られた粉末は、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。例えば、ダイと１つまたは複数のパンチを含む単一ステーション圧縮プレスであるプレス型を採用することができる。あるいは、金型と単一の下パンチのみを使用するアンビル型締固めプレス金型を使用してもよい。シングルステーションコンパクションプレス金型には、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など、様々な能力を備えたカム、トグル／ナックルおよび偏心／クランクプレスなど、いくつかの基本的なタイプがある。粉末は、ワイヤ、シート等の形態であってもよいアノードリードの周りに圧縮されてもよい。リードは、アノード本体から長手方向に延在してもよく、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ハフニウム、チタンなどの任意の導電性材料、ならびにそれらの導電性酸化物および／または窒化物から形成されてもよい。リードのアノード本体への接続はリードを本体に溶接するか、または形成中に（例えば、圧縮および／または焼結の前に）アノード本体内にリードを埋め込むことによるなど、他の公知の技術を使用して達成することもできる。
【００２２】
任意のバインダーはペレットをある温度（例えば、約１５０℃〜約５００℃）で数分間真空下で加熱することによってプレス後に除去することができる。あるいは、バインダーはまた、Ｂｉｓｈｏｐらの米国特許第６，１９７，２５２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除去されてもよく、その後、ペレットは焼結されて、多孔質の一体化した塊を形成する。ペレットは、典型的には約７００℃〜約１８００℃、いくつかの実施形態では約８００℃〜約１７００℃、いくつかの実施形態では約９００℃〜約１４００℃の温度で、約５分〜約１００分、いくつかの実施形態では約８分〜約１５分の時間焼結される。これは、１つまたは複数のステップで行うことができる。所望であれば、焼結は、アノードへの酸素原子の移動を制限する雰囲気中で行うことができる。例えば、焼結は、真空、不活性ガス、水素などの還元性雰囲気中で行うことができる。還元雰囲気は、約１０Ｔｏｒｒ〜約２０００Ｔｏｒｒ、いくつかの実施形態では約１００Ｔｏｒｒ〜約１０００Ｔｏｒｒ、いくつかの実施形態では約１００Ｔｏｒｒ〜約９３０Ｔｏｒｒの圧力であってよい。水素と他のガス（例えば、アルゴンまたは窒素）との混合物も使用することができる。
【００２３】
Ｂ．誘電体
また、アノードは誘電体で被覆されている。上述したように、誘電体は誘電体層がアノード上及び／又はアノード内に形成されるように、焼結アノードをアノード酸化（「アノード酸化」）することによって形成される。例えば、タンタル（Ｔａ）アノードは、タンタルペントキシド（Ｔａ２Ｏ５）にアノード化することができる。
【００２４】
典型的には、陽極酸化が最初に電解質を陽極に適用することによって、例えば、陽極を電解質に浸漬することによって行われる。電解質は一般に、溶液（例えば、水性または非水性）、分散液、溶融物などの液体の形成である。溶媒、例えば、水（例えば、脱イオン水）；エーテル（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールなど）；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、およびブタノール）；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、およ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、酢酸ジエチレングリコール、およ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、および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）が一般に電解質に使用される。ブチロニトリルおよびベンゾニトリル；スルホキシドまたはスルホン（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）およびスルホラン）など。溶剤は、電解質の約５０重量％〜約９９．９重量％、いくつかの実施形態では約７５重量％〜約９９重量％、いくつかの実施形態では約８０重量％〜約９５重量％を構成することができる。必ずしも必要ではないが、水性溶媒（例えば、水）の使用はしばしば、酸化物の形成を促進するために所望される。実際、水分は、電解質中で使用される溶剤の約１重量％以上、いくつかの実施形態では約１０重量％以上、いくつかの実施形態では約５０重量％以上、いくつかの実施形態では約７０重量％以上、いくつかの実施形態では約９０重量％〜１００重量％を構成することができる。
【００２５】
電解質は導電性であり、２５℃の温度で測定して、約１ミリシーメンス／センチメートル（「ｍＳ／ｃｍ」）以上、いくつかの実施形態では約３０ｍＳ／ｃｍ以上、いくつかの実施形態では約４０ｍＳ／ｃｍ〜約１００ｍＳ／ｃｍの導電率を有することができる。電解質の導電性を高めるために、溶媒中で解離してイオンを形成することができるイオン性化合物が一般に使用される。この目的に好適なイオン性化合物としては、例えば、硝酸、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸などの酸；カルボン酸、メタクリル酸、リンゴ酸、コハク酸、サリチル酸、アジピン酸、オレイン酸、ギ酸、酒石酸、ギ酸、酢酸、グリコール酸、シュウ酸、プロピオン酸、フタル酸、グルコン酸、乳酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、イタコン酸、トリフルオロ酢酸、バルビツール酸、安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸などの有機酸；メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸などのスルホン酸が挙げられる。トリフルオロメタンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等、ポリ（アクリル）又はポリ（メタクリル）酸等の高分子酸及びこれらの共重合体  （例えば、マレイン−アクリル、スルホン−アクリル、およびスチレン−アクリルコポリマー）、カラギン酸、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸など。イオン性化合物の濃度は、所望の導電率を達成するように選択される。例えば、酸（例えば、リン酸）は、電解質の約０．０１重量％〜約５重量％、いくつかの実施形態では約０．０５重量％〜約０．８重量％、いくつかの実施形態では約０．１重量％〜約０．５重量％を構成することができる。所望であれば、イオン性化合物のブレンドを電解質中に用いることもできる。
【００２６】
誘電体を形成するために、電流は典型的には電解質がアノード本体と接触している間に、電解質を通過する。形成電圧の価値は、誘電体層の厚さを管理する。例えば、電源は、必要な電圧に達するまで、最初にガルバノスタティックモードでセットアップすることができる。その後、所望の誘電体厚さが陽極の全表面にわたって形成されることを確実にするために、電源を定電位モードに切り替えることができる。もちろん、他の公知の方法（例えば、パルスまたはステップ定電位法）もまた、使用され得る。陽極酸化が起こる電圧は典型的には約４〜約２５０Ｖ、いくつかの実施形態では約５〜約２００Ｖ、いくつかの実施形態では約１０〜約１５０Ｖの範囲である。酸化中、電解質は、約３０℃以上、いくつかの実施形態では約４０℃〜約２００℃、いくつかの実施形態では約５０℃〜約１００℃などの高温に保つことができる。陽極酸化は、周囲温度以下で行うこともできる。得られた誘電体層は、陽極の表面およびその細孔内に形成されてもよい。
【００２７】
必要とされないが、特定の実施形態では誘電体層がアノードの外部表面を覆う第１の部分と、アノードの内部表面を覆う第２の部分とを有するという点で、アノード全体にわたって差分の厚さを有することができる。このような実施形態では、第１の部分がその厚さが第２の部分の厚さよりも大きくなるように選択的に形成される。しかしながら、誘電体層の厚さは、特定の領域内で均一である必要はないことが理解されるべきである。外部表面に隣接する誘電体層のある部分は例えば、実際には、内部表面における層のある部分よりも薄くてもよく、またその逆も成り立つ。それにもかかわらず、誘電体層は、外部表面における層の少なくとも一部が内部表面における少なくとも一部より大きい厚さを有するように形成されてもよい。これらの厚さの正確な差は特定の用途に応じて変わり得るが、第１の部分の厚さ対第２の部分の厚さの比は典型的には約１．２〜約４０、いくつかの実施形態では約１．５〜約２５、いくつかの実施形態では約２〜約２０である。
【００２８】
差分厚さを有する誘電体層を形成するために、多段階プロセスを採用してもよい。プロセスの各段階において、焼結陽極は陽極酸化され（「陽極酸化され」）、誘電体層（例えば五酸化タンタル）を形成する。陽極酸化の第１段階の間、比較的小さな形成電圧が典型的には、約１〜約９０ボルトの範囲の電圧を形成すること、いくつかの実施形態では約２〜約５０ボルト、いくつかの実施形態では約５〜約２０ボルトの範囲の電圧を形成することなど、所望の誘電体厚さが内部領域に対して達成されることを確実にするために採用される。その後、焼結体は、プロセスの第２段階で陽極酸化されて、誘電体の厚さを所望のレベルまで増加させることができる。これは、一般に、約５０〜約３５０ボルト、いくつかの実施形態では約６０〜約３００ボルト、いくつかの実施形態では約７０〜約２００ボルトの範囲の形成電圧など、第１段階中に使用され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および／または第２段階の間、電解質は、約１５℃〜約９５℃、いくつかの実施形態では約２０℃〜約９０℃、およびいくつかの実施形態では約２５℃〜約８５℃の範囲内の温度に保つことができる。
【００２９】
陽極酸化プロセスの第１および第２段階の間に使用される電解質は、同じであっても異なっていてもよい。しかしながら、典型的には、誘電体現像プロセスの少なくとも１つの段階の間に使用される電解質が上記で説明したようなイオン性化合物を含有する。１つの特定の実施形態では、第２の段階で使用される電解質がアノードの内面上にかなりの量の酸化物膜が形成されるのを防止するために、第１の段階で使用される電解質よりも低いイオン伝導率を有することが望ましい場合がある。この点に関して、第１段階の間に使用される電解質は、硝酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸、ボロン酸などの酸であるイオン性化合物を含有する可能性がある。このような電解質は、２５℃の温度で測定して、約０．１〜約１００ｍＳ／ｃｍ、いくつかの実施形態では約０．２〜約２０ｍＳ／ｃｍ、いくつかの実施形態では約１〜約１０ｍＳ／ｃｍの導電率を有することができる。第２段階の間に使用される電解質は同様に、弱酸の塩であるイオン性化合物を含有し得、その結果、ヒドロニウムイオン濃度は、その中の電荷通過の結果として細孔内で増加する。イオンの輸送または拡散は、弱酸アニオンが電荷をバランスさせるために必要に応じて細孔内に移動するようなものである。その結果、主要な伝導種（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、および非解離酸の間の平衡の確立において減少し、したがって、より不良な伝導種を形成する。導電性種の濃度の減少は電解質中の比較的高い電圧降下をもたらし、その結果、内部でのさらなる陽極酸化を妨げ、一方、より厚い酸化物層が、高い導電性が継続する領域でより高い形成電圧まで、外部に蓄積されている。適切な弱酸塩としては、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またはアルカリ金属塩（例えば、ナトリウム、カリウムなど）が挙げられ得る。特に好適な塩としては、四ホウ酸ナトリウムおよび五ホウ酸アンモニウムが挙げられる。このような電解質は、典型的には２５℃の温度で測定して、約０．１〜約２０ｍＳ／ｃｍ、いくつかの実施形態では約０．５〜約１０ｍＳ／ｃｍ、いくつかの実施形態では約１〜約５ｍＳ／ｃｍの導電率を有する。
【００３０】
必要に応じて、所望の誘電体厚さを達成するために、陽極酸化の各段階を１サイクル以上繰り返してもよい。さらに、アノードはまた、電解質を除去するために、第１および／または第２の段階の後に、別の溶媒（例えば、水）でリンスまたは洗浄されてもよい。
【００３１】
Ｃ．固体電解質
固体電解質は誘電体を覆い、一般に、キャパシタのカソードとして機能する。典型的には固体電解質の全厚さは約１〜約５０μｍであり、いくつかの実施形態では約５〜約２０μｍである。上記のように、固体電解質は、下記一般式（Ｉ）を有するアニリンモノマーに由来する繰り返し単位を有する導電性ポリマーを含有する：
【００３２】
【化３】
2021534577.tif 000005
【００３３】
ここで、Ｒ５およびＲ６は独立して、水素、アルキル（例えば、メチル、エチル、ヘキシル、オクチルなど）、アルケニル、アリール、アルコキシ（例えば、メトキシ、エトキシなど）、アリールオキシ（例えば、フェノキシ）、アルキルチオアルキル、アルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル（例えば、トリフルオロメチル）、アミノ、エポキシ、シラン、シロキサン、アルコール、ベンジル、カルボキシレート、エーテル、エーテルカルボキシレート、エーテルスルホネート、エステルスルホネート、ウレタンなど、またはそれらの組合せである。特定の実施形態では、例えば、Ｒ５およびＲ６は導電性高分子がアニリンに由来する繰り返し単位を含むように、水素である。他の実施形態において、Ｒ５またはＲ６の一方または両方はアルキル基（例えば、メチル）またはアルコキシ基（例えば、メトキシ）であり得る。ポリアニリンは典型的にはゲル浸透クロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン換算値によって決定されるように、約２０，０００グラム／モル以上、いくつかの実施形態では約５０，０００〜５００，０００グラム／モル、いくつかの実施形態では約６０，０００〜約３００，０００グラム／モルの重量平均分子量を有する。
【００３４】
式（Ｉ）のモノマーから誘導されるアニリンポリマーは一般に、それらが典型的にドーパントの存在を必要とする程度まで、「外因的に」伝導性であると考えられる。特定の実施形態では例えば、アニリンモノマーはプロトン供与体も含有する組成物中で重合されてもよく、これはしたがって、ポリマーの内部ドーパントとして作用することができる。このようなプロトン供与体は、典型的にはアニリンモノマー１モル当たり約０．１〜約０．５モル、いくつかの実施形態では約０．３〜約０．４５モル、いくつかの実施形態では約０．３〜約０．４モルの量で使用される。適切なプロトン供与体としては、例えば、ブレンステッド酸またはその塩、特に有機酸および／またはその塩が挙げられ得る。一実施形態では例えば、プロトン供与体は以下の一般式（ＩＩ）を有するものなどの有機酸化合物であってもよい：
【００３５】
【化４】
2021534577.tif 000006
【００３６】
式中、ｍは１〜１０（例えば、１または２）の整数である；
Ｍは水素であり、有機フリーラジカル基、例えば芳香族化合物（例えば、ピリジウム、イミダゾリウム、アニリニウムなど）、無機フリーラジカル基、例えば、アルカリ金属（例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、マグネシウムなど）、遷移金属（例えば、鉄）、アンモニウムなど、などである；
ＸはＳＯ３−，ＰＯ３２−，ＰＯ４（ＯＨ）−，ＯＰＯ３２−，ＯＰＯ２（ＯＨ）−，ＣＯＯ−などのアニオンである；
Ｒ４，Ｒ５、およびＲ６は独立して、水素；炭化水素基、例えば直鎖もしくは分枝Ｃ１−Ｃ２４アルキル（例えば、オクチルもしくは２−エチルヘキシル）、シクロアルキル、アリール（例えば、ペンチル）、アルキルアリールなど）、またはＲ９３Ｓｉ基（式中、Ｒ９はそれぞれ独立して、水素もしくは炭化水素基）であり；
Ｒ７およびＲ８は炭化水素基、例えば、直鎖もしくは分枝Ｃ１−Ｃ２４アルキル（例えば、ブチル、オクチル、デシルもしくは２−エチルヘキシル）、シクロアルキル、アリール（例えば、ペンチル）、アルキルアリールなど；または−（Ｒ１０Ｏ）ｑ−Ｒ１１（式中、ｑは１以上（例えば、１〜１０）に等しい整数である）、Ｒ１０は炭化水素基もしくはシリレン基であり、Ｒ１１は水素、炭化水素基、またはＲ１２３Ｓｉ−であり、Ｒ１２は、それぞれ独立して、炭化水素基である。
【００３７】
特定の一実施形態では、例えば、ＸはＳＯ３，Ｒ４であり、ＨはＲ５であり、および／またはＲ６であり得る。このような実施形態では、Ｒ７および／またはＲ８が例えば、ブチル、オクテル、デシル、または２−エチルヘキシルのような、直線状または分岐状のＣ１−Ｃ２４のものであってもよい。例えば、１つの特に好適なプロトン供与体は、ジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウムである。
【００３８】
導電性ポリマーは当業者によって理解されるように、様々な技術によって形成されてもよい。特定の一実施形態では例えば、一般式（Ｉ）から誘導されるポリアニリンは酸化触媒を含有する組成物中で重合されてもよい。例えば、上記化合物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使用することができる。誘導体は、同一または異なるモノマー単位から構成されてもよく、純粋な形態で、互いにおよび／またはモノマーとの混合物で使用されてもよい。これらの前駆体の酸化型または還元型も使用することができる。この重合反応に用いる酸化触媒の量は、特に限定されず、仕込む材料として用いるアニリンモノマーのモル数に対して１〜５０モル倍の範囲内であればよく、より好ましくは１〜２０モル倍である。酸化触媒は、アンモニウム、ナトリウム、金、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）カチオンを含有する無機または有機酸の塩などの遷移金属塩であってもよい。特に好適な遷移金属塩には、ハロゲン化物（例えば、ＦｅＣｌ３またはＨＡｕＣｌ４）；他の無機酸の塩（例えば、Ｆｅ（ＣｌＯ４）３，Ｆｅ２（ＳＯ４）３，（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８，またはＮａ３Ｍｏ１２ＰＯ４０）；および有機ラジカルを含む有機酸および無機酸の塩が含まれる。無機酸と有機ラジカルとの塩の例としては、例えば、Ｃ１〜Ｃ２０アルカノールへの硫酸モノエステルの鉄（ＩＩＩ）塩（例えば、ラウリル硫酸の鉄（ＩＩＩ）塩）が挙げられる。同様に、有機酸の塩の例としては、例えば、Ｃ１〜Ｃ２０アルカンスルホン酸（例えば、メタン、エタン、ブタン、またはドデカンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；脂肪族パーフルオロスルホン酸（例えば、トリフルオロスルホン酸、ペルフルオクタンスルホン酸、またはペルフルオクタンスルホン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、脂肪族Ｃ１〜Ｃ２０カルボン酸（例えば、２−エチルヘキシルカルボン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩、脂肪族パーフルオロカルボン酸（例えば、トリフルオロアセト酸またはペルフルオクタン酸）の鉄（ＩＩＩ）塩；任意にＣ１〜Ｃ２０アルキル基によって置換される芳香族スルホン酸（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、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の鉄（ＩＩＩ）塩（例：カンファースルホン酸）などが挙げられる。これらの上述の塩の混合物も使用することができる。
【００３９】
モノマーおよび他の任意成分（例えば、プロトン供与体、触媒など）に加えて、重合組成物はまた、典型的には米国特許第９，７５４，６９７号に記載されるような１つ以上の溶媒を含み、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。適切な溶媒としては、例えば、水、グリコール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、エトキシジグリコール、ジプロピレングリコールなど）；グリコールエーテル（例えば、メチルグリコールエーテル、エチルグリコールエーテル、イソプロピルグリコールエーテルなど）；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、およびブタノール）；ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、およ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、酢酸ジエチレングリコールエーテル、酢酸メトキシプロピル、炭酸エチレンなど）；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）が挙げられ得る。ジメチルカプリル／カプリン脂肪酸アミドおよびＮ−アルキルピロリドン；スルホキシドまたはスルホン（例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）およびスルホラン）；フェノール化合物（例えば、トルエン、キシレンなど）など。特定の場合において、水および有機溶媒（例えば、トルエン）のような複数の溶媒が使用され得る。この重合反応に用いる溶媒の量は材料として用いるアニリンモノマーを溶媒に溶解させる量であれば特に限定されないが、仕込むアニリンモノマーの重量の０．１〜１００倍であることが好ましく、０．１〜５０倍であることがより好ましい。反応が起こる温度は、典型的には約−２０℃〜約１４０℃、いくつかの実施形態では約２０℃〜約１００℃である。反応が完了したら、公知の精製技術を使用して、溶媒による洗浄、再沈殿、遠心沈降、限外濾過、透析またはイオン交換樹脂処理など、ならびにそれらの組み合わせによって、任意の塩不純物を除去することができる。
【００４０】
もちろん、得られる固体電解質の特性を高めるために、他の成分を重合組成物に使用することもできる。例えば、無機酸（例えば、リン酸、硫酸など）が、特定の実施形態において使用され得る。同様に、乳化剤を使用して、重合中の転相の危険性を最小限にするのを助けることができる。適切な乳化剤としては、例えば、当技術分野で公知のイオン性乳化剤および非イオン性乳化剤が挙げられ得る。
【００４１】
上記のように、式（Ｉ）のモノマーから誘導されるアニリンポリマーは一般に、それらが典型的にドーパントの存在を必要とする程度まで、「外因的に」伝導性であると考えられる。上記の内部ドーパントに加えて、またはその代わりに、形成後にポリアニリンと錯体または複合体を形成する外部ドーパントを固体電解質中に使用することも可能である。このような外部ドーパントの一例は、フェノール化合物である。使用される場合、このようなフェノール化合物は典型的には約１０〜約６０グラム、いくつかの実施形態では約１５〜約５０グラム、いくつかの実施形態ではポリアニリン１グラム当たり約２０〜約４０グラムの量で使用される。好適なフェノール化合物としては、ヒドロキシフェノール化合物、例えば、以下の構造（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）または（ＶＩ）の１つを有するものが挙げられる：
【００４２】
【化５】
2021534577.tif 000007
【００４３】
式中、ｎは０〜５、好ましくは０〜３（例えば、０または１）の整数であり、Ｒは独立してＣ１−Ｃ２０アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリールなどである。
【００４４】
式（ＩＩＩ）のヒドロキシフェノール化合物の具体例としては、メトキシフェノール、エトキシフェノール、プロポキシフェノール、イソプロポキシフェノール、ブチルオキシフェノール、イソブチルオキシフェノール、およびｔｅｒｔ−ブチルオキシフェノールが挙げられる。式（ＩＶ）のヒドロキシフェノール性化合物の具体例としては、ヒドロキシナフタレンを挙げることができる。式（Ｖ）のヒドロキシフェノール化合物の具体例はクレゾール、エチルフェノール、プロピルフェノール（例えば、４−イソプロピルフェノール）、ブチルフェノール、およびペンチルフェノール（例えば、４−ｔｅｒｔ−ペンチルフェノール）を含むことができる。同様に、式（ＶＩ）のヒドロキシフェノール性化合物の具体例としては、１，６−ナフタンジオール、２，６−ナフタレンジオール、２，７−ナフタレンジオールを挙げることができる。
【００４５】
所望であれば、熱安定剤を固体電解質中に用いることもできる。使用される場合、このような熱安定剤は、典型的にはポリアニリン１グラム当たり約１０〜約６０グラム、いくつかの実施形態では約１５〜約５０グラム、いくつかの実施形態では約２０〜約４０グラムの量で使用される。適切な熱安定剤としては、例えば、有機酸、無機酸、および／またはそれらの塩が挙げられる。例えば、適切な熱安定剤はアルキルスルホン酸（例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸など）および芳香族スルホン酸（例えば、ベンゼンスルホン酸、アントラセンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸など）；有機カルボン酸（例えば、ウンデシレン酸、シクロヘキサンカルボン酸、２−エチルヘキサン酸など）および芳香族カルボン酸（例えば、サリチル酸、安息香酸、トリメシン酸など）；有機リン酸（例えば、ドデシルリン酸、ビス（２−エチルヘキシル水素））を含み得る。アルキルホスホン酸、芳香族ホスホン酸（例えば、ベンゼンホスホン酸、ナフタレンホスホン酸、フェニルホスホン酸等）及びこれらの塩が挙げられる。
【００４６】
得られたポリアニリンは高比電荷粉末によって形成された小孔に容易に含浸することができ、その結果、得られた固体電解質は「フィルム状」構成を有し、実質的に均一な様式でアノードの少なくとも一部を被覆する。これは、結果として生じる酸化物の品質並びにその表面被覆を改善し、それによってキャパシタ組立体の電気特性を強化する。
【００４７】
ｉ．内層
固体電解質は一般に、１つまたは複数の「内側」導電性ポリマー層から形成され、この文脈における「内側」という用語は同じ材料から形成され、直接であれ、別の層（例えば、接着層）を介してであれ、誘電体の上に重なる１つまたは複数の層を指す。１つまたは複数の内層を使用することができる。例えば、固体電解質は典型的には２〜３０、いくつかの実施形態では４〜２０、およびいくつかの実施形態では約５〜１５の内層（例えば、１０層）を含有する。
【００４８】
一実施形態では、内層が上記のようなポリアニリンを含有する可能性がある。特定の一実施形態では、内層が一般に、他の種類の導電性ポリマーを含まず、したがって、本明細書に記載のポリアニリンから主に形成される。より具体的には、ポリアニリンが内層の約５０重量％以上、いくつかの実施形態では約７０重量％以上、いくつかの実施形態では約９０重量％以上（例えば、１００重量％）を構成してもよい。別の実施形態において、内層は以下により詳細に記載されるように、ポリアニリン以外の導電性ポリマー（例えば、チオフェンポリマー）を含み得る。それにもかかわらず、内層は、典型的には溶媒を含有する溶液の形態で適用される。導電性ポリマーの濃度は、所望の粘度、および層がアノードに適用される特定の様式に依存して変化し得る。しかし、典型的には、重合体が約０．１〜約１０重量％、いくつかの実施形態では約０．４〜約５重量％、いくつかの実施形態では約０．５〜約４重量％を構成する。溶剤は同様に、約９０重量％〜約９９．９重量％、いくつかの実施形態では約９５重量％〜約９９．６重量％、いくつかの実施形態では約９６重量％〜約９９．５重量％を構成することができる。使用される場合、溶液は浸漬、キャスティング（例えば、カーテンコーティング、スピンコーティングなど）、印刷（例えば、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷など）などの任意の公知の技術を使用して、アノードに適用され得る。得られた導電性ポリマー層は、アノードに適用された後、乾燥および／または洗浄されてもよい。
【００４９】
ｉｉ．外層
固体電解質は同じ材料、すなわちポリアニリンから本質的に形成されるように、「内層」のみを含有する可能性があるが、他の実施形態では固体電解質が内層とは異なる材料から形成され、内層の上にある１つ以上の任意の「外側」導電性ポリマー層を含有する可能性がある。１つまたは複数の外層を使用することができる。例えば、固体電解質は、２〜３０、いくつかの実施形態では４〜２０、およびいくつかの実施形態では約５〜１５の外層を含有する可能性がある。
【００５０】
一実施形態では、外層が他のタイプのポリアニリン、またはポリピロール、ポリチオフェンなどの他のタイプの導電性ポリマーから形成されてもよい。例えば、外層はそれらがそれぞれの外層の約５０重量％以上、いくつかの実施形態では約７０重量％以上、いくつかの実施形態では約９０重量％以上（例えば、１００重量％）を構成するという点で、そのような導電性ポリマーから主に形成される。別の実施形態では、外層が上述のようにポリアニリンから形成されてもよい。例えば、外層はそれらがそれぞれの外層の約５０重量％以上、いくつかの実施形態では約７０重量％以上、いくつかの実施形態では約９０重量％以上（例えば、１００重量％）を構成するという点で、主にそのようなポリアニリンから形成されてもよい。
【００５１】
内層および／または外層に他のタイプの導電性ポリマーを使用する場合、様々なポリマーを使用することができる。例えば、以下の式（ＶＩＩ）の繰り返し単位を有するチオフェンポリマーを使用することができる：
【００５２】
【化６】
2021534577.tif 000008
【００５３】
ここで、Ｒ７は、直鎖または分岐、Ｃ１〜Ｃ１８アルキルラジカル（例えば、メチル、エチル、ｎ−またはイソ−プロピル、ｎ−、ｉｓｏ−またはｔｅｒｔ−ブチル、ｎーペンチル、１−メチルブチル、２−メチルブチル、３−メチルブチル、１−エチルブチル、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−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−オクタデシルなど）、Ｃ５〜Ｃ１２シクロアルキルラジカル（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）、Ｃ６〜Ｃ１４アリールラジカル（例えば、フェニル、ナフチルなど）；Ｃ７〜Ｃ１８アラルキルラジカル（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、メシチルなど）；Ｃ１〜Ｃ４ヒドロキシアルキルラジカルまたはヒドロキシルラジカル；およびｑは０〜８の整数であり、いくつかの実施形態では０〜２であり、一実施形態では０である。特定の一実施形態では、「ｑ」は０であり、ポリマーはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）である。このような重合体を形成するのに好適な単量体の１つの商業的に好適な例は３，４−エチレンジオキスチオフェンであり、これは、Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｍという名称でヘレウスから入手可能である。
【００５４】
式（ＶＩＩ）のポリマーは一般に、ポリマーに共有結合していない別個の対イオンの存在を必要とする程度まで、「外因的に」伝導性であると考えられる。対イオンは、導電性ポリマーの電荷を相殺するモノマーまたはポリマーアニオンであってもよい。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、ポリマレイン酸など）；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など）などのアニオンであり得る。酸はまた、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などの他の重合性モノマーとのコポリマーなどのコポリマーであってもよい。同様に、好適なモノマーアニオンとしては、例えば、Ｃ１〜Ｃ２０  アルカンスルホン酸（例えば、ドデカンスルホン酸）；脂肪族パーフルオロメタンスルホン酸、パーフルオロブタンスルホン酸またはパーフルオロオクタンスルホン酸）；脂肪族Ｃ１〜Ｃ２０カルボン酸（例えば、トリフルオロ酢酸またはパーフルオロオクタン酸）；Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基により置換されていてもよい芳香族スルホン酸（例えば、ベンゼンスルホン酸、ｏ−トルエンスルホン酸、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（例えば、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、ヘキサフルオロアンチモン酸）が挙げられる。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等。特に適切な対アニオンはポリマー性カルボン酸またはスルホン酸（例えば、ポリスチレンスルホン酸（「ＰＳＳ」））などのポリマー性アニオンである。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〜約２，０００，０００の範囲であり、いくつかの実施形態では、約２，０００〜約５００，０００の範囲である。
【００５５】
ポリマーに共有結合したアニオンによって少なくとも部分的に補償される、主鎖上に位置する正電荷を有する、本質的に導電性のポリマーもまた、使用され得る。例えば、適切な固有導電性チオフェンポリマーの一例は、以下の式（ＶＩＩＩ）の繰り返し単位を有する可能性がある：
【００５６】
【化７】
2021534577.tif 000009
【００５７】
ここで、Ｒは（ＣＨ２）ａ−Ｏ−（ＣＨ２）ｂである；
ａは０〜１０、いくつかの実施形態では０〜６、およびいくつかの実施形態では１〜４（例えば、１）である；
ｂは１〜１８、いくつかの実施形態では１〜１０、およびいくつかの実施形態では２〜６（例えば、２、３、４、または５）である；
Ｚは、ＳＯ３−，Ｃ（Ｏ）Ｏ−，ＢＦ４−，ＣＦ３ＳＯ３−，ＳｂＦ６−，Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２−，Ｃ４Ｈ３Ｏ４−，ＣｌＯ４−，などのアニオンである；
Ｘは水素、アルカリ金属（例えば、リチウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウムまたはカリウム）、アンモニウムなどのカチオンである。
【００５８】
特定の一実施形態では、式（ＩＩ）中のＺが本質的に導電性のポリマーが以下の式（ＩＸ）の繰り返し単位を含有するようなスルホン酸イオンである：
【００５９】
【化８】
2021534577.tif 000010
【００６０】
式中、ＲおよびＸは上記で定義される。式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）において、ａは好ましくは１であり、ｂは好ましくは３または４である。同様に、Ｘは好ましくはナトリウムまたはカリウムである。
【００６１】
所望であれば、ポリマーは、他のタイプの繰り返し単位を含有するコポリマーであってもよい。このような実施形態では、式（ＶＩＩＩ）の繰り返し単位が典型的にはコポリマー中の繰り返し単位の総量の約５０モル％以上、いくつかの実施形態では約７５モル％〜約９９モル％、いくつかの実施形態では約８５モル％〜約９５モル％を構成する。もちろん、ポリマーは、１００モル％の式（ＶＩＩＩ）の繰り返し単位を含有する程度までホモポリマーであってもよい。このようなホモポリマーの具体例としては、ポリ（４−（２，３−ジヒドロチエノ−［３，４−ｂ］［１，４］ダイオキシン−２−イルメトキシ）−１−ブタン−スルホン酸、塩）およびポリ（４−（２，３−ジヒドロチエノ−［３，４−ｂ］［１，４］ダイオキシン−２−イルメトキシ）−１−プロパンスルホン酸、塩）が挙げられる。
【００６２】
使用される場合、導電性ポリマーは、予備重合された導電性粒子の分散液の形成で適用されることが望ましい。このような粒子は典型的には約１〜約１００ナノメートル、いくつかの実施形態では約２〜約８０ナノメートル、およびいくつかの実施形態では約４〜約５０ナノメートルの平均サイズ（例えば、直径）を有する。粒子の直径は、超遠心分離、レーザー回折などの公知の技術を用いて決定することができる。粒子の形状も同様に変えることができる。特定の一実施形態では、例えば、粒子は球形である。しかしながら、プレート、ロッド、ディスク、バー、チューブ、不規則な形状等のような他の形状も本発明によって意図されることが理解されるべきである。分散液中の粒子の濃度は、分散液の所望の粘度、および分散液がコンデンサ素子に適用される特定の方法に応じて変化し得る。しかしながら、典型的には、粒子がディスパージョンの約０．１〜約１０重量％、いくつかの実施形態では約０．４〜約５重量％、いくつかの実施形態では約０．５〜約４重量％を構成する。
【００６３】
分散液はまた、ポリマー層の接着性をさらに高め、分散液中の粒子の安定性を増大させるために、１種以上のバインダーを含有する可能性がある。バインダーは、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、ポリビニルブチレート、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸アミド、ポリメタクリル酸アミド、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およびエチレン／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、ポリカーボネート、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、シリコーン樹脂またはセルロースなどの有機物であってもよい。結合剤の接着能力を高めるために、架橋剤を使用することもできる。このような架橋剤は例えば、メラミン化合物、マスクされたイソシアネートまたは官能性シラン、例えば、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およびテトラエトキシシラン加水分解物または架橋性ポリマー、例えば、ポリウレタン、ポリアクリレートまたはポリオレフィン、およびその後の架橋を含むことができる。
【００６４】
層をアノードに塗布する能力を促進するために、分散剤を使用することもできる。適切な分散剤としては、脂肪族アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｉ−プロパノールおよびブタノール）、脂肪族ケトン（例えば、アセトンおよ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、酢酸エチルおよび酢酸ブチル）、芳香族炭化水素（例えば、トルエンおよびキシレン）、脂肪族炭化水素（例えば、ヘキサン、ヘプタンおよびシクロヘキサン）、塩素化炭化水素（例えば、ジクロロメタンおよびジクロロエタン）、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およびスルホン（例えば、ジメチルスルホキシドおよびスルホラン）、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およびジメチルホルムアミド）、脂肪族およびアラリファティックエーテル（例えば、ジエチルエーテルおよびアニソール）、水、ならびに前述の溶媒のいずれかの混合物などの溶媒が挙げられる。特に好適な分散剤は水である。
【００６５】
上記のものに加えて、さらに他の成分も分散液中で使用することができる。例えば、約１０ナノメートル〜約１００マイクロメートル、いくつかの実施形態では約５０ナノメートル〜約５０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約１００ナノメートル〜約３０マイクロメートルのサイズを有する従来の充填剤を使用することができる。このような充填剤の例としては、炭酸カルシウム、ケイ酸塩、シリカ、硫酸カルシウムまたは硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、ガラス繊維または球根、木粉、セルロース粉末カーボンブラック、導電性ポリマーなどが挙げられる。充填剤は粉末形態で分散体に導入されてもよいが、繊維などの別の形態で存在してもよい。
【００６６】
イオン性または非イオン性界面活性剤などの界面活性物質も分散液中で使用することができる。さらに、接着剤、例えば、有機官能性シランまたはそれらの加水分解物、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−メタクリロ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またはオクチルトリエトキシシランを使用することができる。分散液はまた、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−ブチロラクトンまたはγ−バレロラクトン）、アミドまたはラクタム基含有化合物（例えば、カプロラクタム、Ｎ，Ｎ−メチルカプロラクタム、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−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ−オクチルピロリドン、またはピロリドン）、スルホンおよびスルホキシド（例えば、スルホラン（テトラメチレンスルホン）またはジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））、糖または糖誘導体（例えば、サッカロース、グルコース、フルクトース）のような、導電率を増加させる添加剤を含有する可能性がある。糖アルコール（例えば、ソルビトールまたはマンニトール）、フラン誘導体（例えば、２−フランカルボン酸または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、グリセロール、ジエチレングリコール）。
【００６７】
分散液はスピンコーティング、含浸、注入、滴下塗布、注入、噴霧、ドクターブレーディング、刷毛塗り、印刷（例えば、インクジェット、スクリーン、またはパッド印刷）、または浸漬などの様々な公知の技術を使用して塗布することができる。ディスパージョンの粘性は、典型的には約０．１〜約１００，０００ｍＰａｓ（１００ｓ−１のせん断速度で測定）、いくつかの実施形態では約１〜約１０，０００ｍＰａｓ、いくつかの実施形態では約１０〜約１，５００ｍＰａｓ、いくつかの実施形態では約１００〜約１０００ｍＰａｓである。
【００６８】
所望であれば、ヒドロキシル官能性非イオン性ポリマーを固体電解質の外層に用いることもできる。用語「ヒドロキシ官能性」は一般に、化合物が少なくとも１つの水酸基官能基を含有するか、または溶剤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手段する。理論によって限定されることを意図するものではないが、特定の分子量を有するヒドロキシ官能性ポリマーの使用は高電圧での化学分解の可能性を最小限にすることができると考えられる。例えば、ヒドロキシ官能性ポリマーの分子量は、約１００〜１０，０００グラム／モル、いくつかの実施形態では約２００〜２，０００、いくつかの実施形態では約３００〜約１，２００、およびいくつかの実施形態では約４００〜約８００であってもよい。
【００６９】
種々のヒドロキシ官能性非イオン性ポリマーのいずれも、一般に、この目的のために使用され得る。一実施形態では、例えば、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（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など）、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が挙げられ得る。ポリアルキレンエーテルは、典型的には末端ヒドロキシ基を有する主に線状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）であり、これらは水上へのエチレンオキシド、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からの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、５〜３６個の炭素原子を含有する飽和または不飽和、分岐または非分岐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、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、または言及したジオールの混合物から選択することができる。さらに、多価アルコールもまた、例えば、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重合反応において使用され得る。
【００７０】
上記のものに加えて、他のヒドロキシ官能性非イオン性ポリマーもまた、本発明において使用され得る。そのようなポリマーのいくつかの例としては、例えば、エトキシアルキルフェノール、エトキシル化またはプロポキシ化Ｃ６−Ｃ２４脂肪アルコール；以下の一般式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：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）；以下の一般式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：ＣＨ３−（ＣＨ２）１０−１６−（Ｏ−Ｃ３Ｈ６）１−２５−ＯＨ；以下の一般式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：Ｃ８Ｈ１７−（Ｃ６Ｈ４）−（Ｏ−Ｃ２Ｈ４）１−２５−ＯＨ（例えば、トリトン（商標）Ｘ−１００）；以下の一般式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：Ｃ９Ｈ１９−（Ｃ６Ｈ４）−（Ｏ−Ｃ２Ｈ４）１−２５−ＯＨ（例えば、ノンオキシノル−９）；Ｃ８−Ｃ２４脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエステル、例えば、ポリオキシエチレンアルキルソルビタンエステル（例えば、ポリオキシエチレン（２０）モノラウレート）が挙げられる。ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアリン酸、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレイト、ＰＥＧ−２０メチルグルコースジステアリン酸、ＰＥＧ−２０メチルグルコースセキスレート、ＰＥＧ−８０ひまし油、ＰＥＧ−３つのひまし油、ＰＥＧ６００ジオレイン酸、およびＰＥＧ４００ジオテリンエステル（例えば、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リン酸）；Ｃ８〜Ｃ２４脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエタール（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−２０セチルエーテル、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およびポリプロピレングリコールのブロック共重合体（例えば、ポリオキサマー）、およびこれらの混合物。
【００７１】
ヒドロキシ官能性非イオン性ポリマーは、種々の異なる方法で外層に組み込まれ得る。特定の実施形態では、例えば、非イオン性ポリマーは単に、外因性導電性ポリマーの分散液に組み込まれてもよい。そのような実施形態では層中の非イオン性ポリマーの濃度が約１重量％〜約５０重量％、いくつかの実施形態では約５重量％〜約４０重量％、いくつかの実施形態では約１０重量％〜約３０重量％であってもよい。しかしながら、他の実施形態では、非イオン性ポリマーが最初の外層が形成された後に適用されてもよい。そのような実施形態では、非イオン性ポリマーを適用するために使用される技術が変化し得る。例えば、非イオン性ポリマーは浸漬、浸漬、注ぎ込み、滴下、注入、噴霧、塗布、塗装または印刷、例えば、インクジェット、スクリーン印刷またはタンポン印刷などの様々な方法を使用して、液体溶液の形成で塗布することができる。当業者に公知の溶媒（例えば、水、アルコール、またはそれらの混合物）が、溶液中で使用され得る。このような溶液中の非イオン性ポリマーの濃度は、典型的には溶液の約５重量％〜約９５重量％、いくつかの実施形態では約１０重量％〜約７０重量％、いくつかの実施形態では約１５重量％〜約５０重量％の範囲である。所望であれば、このような溶液は一般に、導電性ポリマーを含まなくてもよい。例えば、導電性ポリマーは、溶液の約２重量％以下、いくつかの実施形態では約１重量％以下、いくつかの実施形態では約０．５重量％以下を構成することができる。
【００７２】
Ｄ．外部ポリマーコーティング
上記のように、固体電解質の上に横たわるアノードには、外部ポリマーコーティングも適用される。外部ポリマーコーティングは一般に、上述のような導電性ポリマー粒子から形成された（例えば、外部導電性ポリマーから形成された）１つ以上の層を含む。外部コーティングはキャパシタ本体のエッジ領域内にさらに浸透して、誘電体への接着を増大させ、より機械的に堅牢な部分をもたらすことができ、これにより、等価直列抵抗および漏れ電流が低減され得る。一般に、アノード本体の内部を含浸させるのではなく、エッジカバレージの程度を改善することが意図されるので、外部コーティングに使用される粒子は典型的には固体電解質に使用される任意の粒子（例えば、外層）に使用される粒子よりも大きなサイズを有する。例えば、固体電解質に使用される粒子の平均サイズに対する外部ポリマーコーティングに使用される粒子の平均サイズの比は、典型的には約１．５〜約３０、いくつかの実施形態では約２〜約２０、いくつかの実施形態では約５〜約１５である。例えば、外部コーティングに使用される粒子は、約５０〜約８００ナノメートル、いくつかの実施形態では約８０〜約６００ナノメートル、いくつかの実施形態では約１００〜約５００ナノメートルの平均サイズを有することができる。
【００７３】
架橋剤はまた、固体電解質への接着の程度をさらに高めるために、外部ポリマーコーティングにおいて任意に使用されてもよい。典型的には、架橋剤が外部コーティングに使用される分散液の適用前に適用される。適切な架橋剤は例えば、Ｍｅｒｋｅｒらの米国特許公開第２００７／００６４３７６号に記載されており、例えば、アミン（例えば、エチレンジアミン、トリアミン、オリゴマーアミン、ポリアミンなど）；多価金属カチオン、例えば、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、ホスホニウム化合物、スルホニウム化合物などの塩または化合物が挙げられる。特に好適な例としては、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−１，４−ブタンジアミンなど、ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【００７４】
架橋剤は、典型的には２５℃で測定してｐＨが１〜１０、いくつかの実施形態では２〜７、いくつかの実施形態では３〜６である溶液または分散液から適用される。酸性化合物は、所望のｐＨレベルを達成するのを助けるために使用され得る。架橋剤のための溶媒または分散剤の例としては、水または有機溶媒（例えば、アルコール、ケトン、カルボン酸エステルなど）が挙げられる。架橋剤は、スピンコーティング、含浸、キャスティング、滴下塗布、スプレー塗布、蒸着、スパッタリング、昇華、ナイフコーティング、塗装または印刷、例えばインクジェット、スクリーンまたはパッド印刷などの任意の公知のプロセスによってコンデンサ本体に塗布することができる。一旦適用されると、架橋剤は、ポリマー分散液の適用の前に乾燥され得る。次いで、このプロセスを、所望の厚さが達成されるまで繰り返すことができる。例えば、架橋剤および分散層を含む外部ポリマーコーティング全体の全厚は、約１〜約５０μｍ、いくつかの実施形態では約２〜約４０μｍ、およびいくつかの実施形態では約５〜約２０μｍの範囲であってもよい。
【００７５】
Ｅ．カソードコーティング
必要に応じて、キャパシタ素子は、固体電解質および外部ポリマーコーティングを覆うカソードコーティングを使用してもよい。カソードコーティングは、ポリマーマトリックス内に分散された複数の導電性金属粒子を含む金属粒子層を含むことができる。粒子は典型的には層の約５０重量％〜約９９重量％、いくつかの実施形態では約６０重量％〜約９８重量％、いくつかの実施形態では約７０重量％〜約９５重量％を構成し、一方、ポリマーマトリクスは典型的には層の約１重量％〜約５０重量％、いくつかの実施形態では約２重量％〜約４０重量％、いくつかの実施形態では約５重量％〜約３０重量％を構成する。
【００７６】
導電性金属粒子は、銅、ニッケル、銀、ニッケル、亜鉛、錫、鉛、銅、アルミニウム、モリブデン、チタン、鉄、ジルコニウム、マグネシウムなど、ならびにそれらの合金などの様々な異なる金属から形成されてもよい。銀は、層に使用するのに特に適した導電性金属である。金属粒子は、多くの場合、約０．０１〜約５０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約０．１〜約４０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約１〜約３０マイクロメートルの平均サイズなどの比較的小さいサイズを有する。典型的には１つの金属粒子層のみが使用されるが、所望であれば、複数の層が使用されてもよいことが理解されるべきである。このような層の合計厚さは、典型的には約１μｍ〜約５００μｍ、いくつかの実施形態では約５μｍ〜約２００μｍ、いくつかの実施形態では約１０μｍ〜約１００μｍの範囲内である。
【００７７】
ポリマーマトリックスは、典型的には性質が熱可塑性または熱硬化性であり得るポリマーを含む。しかしながら、典型的には、ポリマーが銀イオンのエレクトロマイグレーションに対する障壁として作用することができるように、また、カソードコーティングにおける水吸着の程度を最小限にするために比較的少量の極性基を含有するように選択される。この点に関して、本発明者らは、ビニルアセタールポリマーがポリビニルブチラール、ポリビニルホルマールなどのこの目的に特に適していることを見出した。例えば、ポリビニルブチラールはポリビニルアルコールをアルデヒド（例えば、ブチルアルデヒド）と反応させることによって形成することができる。この反応は典型的には完全ではないので、ポリビニルブチラールは一般に残留ヒドロキシル内容を有する。しかしながら、この含有量を最小にすることによって、ポリマーはより少ない程度の強い極性基を有することができ、そわなければ、高度の水分吸着をもたらし、銀イオン移動をもたらす。例えば、ポリビニルアセタール中の残留水酸基含有量は、約３５モル％以下、いくつかの実施形態では約３０モル％以下、いくつかの実施形態では約１０モル％〜約２５モル％であってもよい。このようなポリマーの１つの商業的に入手可能な例は、積水化学株式会社から「ＢＨ−Ｓ」（ポリビニルブチラール）の名称で入手可能である。
【００７８】
カソード被覆を形成するために、典型的には、導電性ペーストが固体電解質を覆うキャパシタに塗布される。ペーストには、一般に１種以上の有機溶媒が使用される。グリコール（例えば、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、エトキシジグリコール、およびジプロピレングリコール）；グリコールエーテル（例えば、メチルグリコールエーテル、エチルグリコールエーテル、およびイソプロピルグリコールエーテル）；エーテル（例えば、ジエチルエーテルおよびテトラヒドロフラン）；アルコール（例えば、ベンジルアルコール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、およびブタノール）；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、およ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、酢酸ジエチレングリコール、およ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）のような、種々の異なる有機溶媒が一般に使用され得る。ジメチルカプリル／カプリン酸アミドおよびＮ−アルキルピロリドン；ニトリル（例：アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリルおよびベンゾニトリル）；スルホキシドまたはスルホン（例：ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））スルホラン等及びこれらの混合物。有機溶剤は、典型的には約１０重量％〜約７０重量％、いくつかの実施形態では約２０重量％〜約６５重量％、いくつかの実施形態では約３０重量％〜約６０重量％を構成する。ペーストである。典型的にはメタル粒子がペーストの約１０重量％〜約６０重量％、いくつかの実施形態では約２０重量％〜約４５重量％、いくつかの実施形態では約２５重量％〜約４０重量％を構成し、樹脂マトリクスはペーストの約０．１重量％〜約２０重量％、いくつかの実施形態では約０．２重量％〜約１０重量％、いくつかの実施形態では約０．５重量％〜約８重量％を構成する。
【００７９】
ペーストは比較的低い粘度を有することができ、容易に取り扱うことができ、コンデンサ素子に塗布することができる。粘度は例えば、１０ｒｐｍの速度および２５℃の温度で動作するＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ＤＶ−１粘度計（コーンおよびプレート）で測定して、約５０〜約３，０００センチポアズ、いくつかの実施形態では約１００〜約２，０００センチポアズ、およびいくつかの実施形態では約２００〜約１，０００センチポアズの範囲であってもよい。所望であれば、増粘剤または他の粘度調整剤をペースト中に用いて粘度を増加または減少させてもよい。さらに、塗布されたペーストの厚さは、比較的薄くてもよく、それでも所望の特性を達成することができる。例えば、ペーストの厚さは、約０．０１〜約５０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約０．５〜約３０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約１〜約２５マイクロメートルであってもよい。一旦適用されると、金属ペーストは有機溶媒などの特定の成分を除去するために、任意に乾燥されてもよい。例えば、乾燥は、約２０℃〜約１５０℃、いくつかの実施形態では約５０℃〜約１４０℃、いくつかの実施形態では約８０℃〜約１３０℃の温度で起こり得る。
【００８０】
Ｆ．その他の構成要素
所望であれば、キャパシタは当技術分野で知られているように、他の層を含むこともできる。特定の実施形態では、例えば、炭素層（例えば、グラファイト）が固体電解質と銀層との接触をさらに制限するのを助けることができる固体電解質と銀層との間に配置されてもよい。さらに、誘電体の上に重なり、有機金属化合物を含むプレコート層を使用することもできる。
【００８１】
ＩＩ．終端
一旦形成されると、キャパシタ素子は、特に表面実装用途において採用される場合、終端部を備えることができる。例えば、コンデンサは、コンデンサ素子のアノードリードが電気的に接続されるアノード終端と、コンデンサ素子のカソードが電気的に接続されるカソード終端とを含むことができる。導電性金属（例えば、銅、ニッケル、銀、ニッケル、亜鉛、錫、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、およびそれらの合金）などの任意の導電性材料を使用して、端子を形成することができる。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。終端部の厚さは、一般に、コンデンサ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〜約１ミリメートル、いくつかの実施形態では約０．０５〜約０．５ミリメートル、および約０．０７〜約０．２ミリメートルの範囲であってもよい。１つの代表的な導電性材料は、Ｗｉｅｌａｎｄ（ドイツ）から入手可能な銅−鉄合金金属板である。必要に応じて、終端の表面を、当該技術分野で公知のように、ニッケル、銀、金、錫などで電気メッキして、最終部品が回路基板に取り付け可能であることを確実にしてもよい。１つの特定の実施形態では、ターミネーションの両表面はそれぞれニッケルおよび銀フラッシュでメッキされ、一方、実装表面も錫はんだ層でメッキされる。
【００８２】
終端は、当技術分野で公知の任意の技術を用いてキャパシタ素子に接続することができる。一実施形態では、例えば、陰極終端および陽極終端を画定するリードフレームを設けることができる。電解コンデンサ素子をリードフレームに取り付けるために、導電性接着剤を最初にカソード終端の表面に塗布してもよい。導電性接着剤としては、例えば、樹脂組成物に含まれる導電性金属粒子を挙げることができる。金属粒子は、銀、銅、金、白金、ニッケル、亜鉛、ビスマスなどであってもよい。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）、およびカップリング剤（例えば、シランカップリング剤）を含み得る。適切な導電性接着剤はＯｓａｋｏらの米国特許出願公開第２００６／００３８３０４号に記載されてもよく、導電性接着剤をカソード端子に塗布するために、様々な技術のいずれかを使用してもよい。例えば、印刷技術は、それらの実用的かつコスト節約的な利点のために使用されてもよい。また、アノードリードは、機械的溶接、レーザー溶接、導電性接着剤等の当技術分野で公知の任意の技術を用いてアノード終端に電気的に接続されてもよい。アノードリードをアノード端子に電気的に接続すると、導電性接着剤を硬化させて、電解コンデンサ素子がカソード端子に適切に接着されることを確実にすることができる。
【００８３】
ＩＩＩ．ハウジング
キャパシタ素子は、様々な方法でハウジング内に組み込むことができる。特定の実施形態では、例えば、キャパシタ要素はケース内に封入されてもよく、次いで、硬化されて硬化ハウジングを形成することができる熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）などの樹脂材料で充填されてもよい。樹脂材料はアノード及びカソード終端の少なくとも一部が回路基板上に実装するために露出されるように、キャパシタ素子を取り囲み、封入することができる。このようにカプセル化されると、コンデンサ素子および樹脂材料は一体型コンデンサを形成する。
【００８４】
もちろん、代替の実施形態では、別個の別個のままであるハウジング内にコンデンサ素子を封入することが望ましい場合がある。このようにして、ハウジングの雰囲気を選択的に制御して、ハウジングが乾燥するようにすることができ、これにより、コンデンサ素子に接触することができる水分の程度が制限される。例えば、雰囲気の水分含量（相対湿度で表される）は、約１０％以下、いくつかの実施形態では約５％以下、いくつかの実施形態では約３％以下、いくつかの実施形態では約０．００１〜約１％であってもよい。例えば、雰囲気は気体であってもよく、窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、クリプトン、ラドンなどの少なくとも１つの不活性ガス、ならびにそれらの混合物を含有する可能性がある。典型的には、不活性ガスが大気の約５０重量％〜１００重量％、いくつかの実施形態では約７５重量％〜１００重量％、いくつかの実施形態では約９０重量％〜約９９重量％など、筐体内の大気の大部分を構成する。所望であれば、二酸化炭素、酸素、水蒸気などの比較的少量の非不活性ガスを使用してもよい。しかしながら、そのような場合、非不活性ガスは、典型的には筐体内の大気の１５重量％以下、いくつかの実施形態では１０重量％以下、いくつかの実施形態では約５重量％以下、いくつかの実施形態では約１重量％以下、いくつかの実施形態では約０．０１重量％〜約１重量％を構成する。
【００８５】
ハウジングを形成するために、金属、プラスチック、セラミック等の様々な異なる材料のいずれかを使用することができる。一実施形態では、例えば、ハウジングはタンタル、ニオブ、アルミニウム、ニッケル、ハフニウム、チタン、銅、銀、鋼（例えば、ステンレス）、それらの合金（例えば、導電性酸化物）、それらの複合材料（例えば、導電性酸化物でコーティングされた金属）などの金属の１つまたは複数の層を含む。別の実施形態では、ハウジングが窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、ガラスなど、ならびにそれらの組合せなどのセラミック材料の１つまたは複数の層を含むことができる。
【００８６】
ハウジングは、円筒形、Ｄ字形、長方形、三角形、プリズム状など、任意の所望の形状を有することができる。図１を参照すると、例えば、ハウジング１２２及びキャパシタ素子１２０を含むキャパシタ１００の一実施形態が示されている。この特定の実施形態では、ハウジング１２２がほぼ矩形である。典型的には、ハウジングとキャパシタ素子がキャパシタ素子を内部キャビティ内に容易に収容できるように、同一又は類似の形状を有する。図示の実施形態では例えば、コンデンサ素子１２０及びハウジング１２２の両方は略矩形の形状を有する。
【００８７】
所望であれば、本発明のキャパシタは、比較的高い体積効率を示すことができる。このような高効率を容易にするために、キャパシタ素子は、通常、ハウジングの内部空洞の容積のかなりの部分を占める。例えば、コンデンサ要素は、筐体の内部空洞の約３０体積％以上、いくつかの実施形態では約５０体積％以上、いくつかの実施形態では約６０体積％以上、いくつかの実施形態では約７０体積％以上、いくつかの実施形態では約８０体積％〜約９８体積％、いくつかの実施形態では約８５体積％〜９７体積％を占めることができる。この目的のために、キャパシタ素子の寸法と、ハウジングによって画定される内部キャビティの寸法との間の差は、典型的には比較的小さい。
【００８８】
例えば、図１を参照すると、コンデンサ素子１２０は、ハウジング１２２によって画定される内部キャビティ１２６の長さに比較的類似した長さ（アノードリード６の長さを除く）を有することができる。例えば、内部空洞の長さに対するアノードの長さの比は、約０．４０〜１．００、いくつかの実施形態では約０．５０〜約０．９９、いくつかの実施形態では約０．６０〜約０．９９、いくつかの実施形態では約０．７０〜約０．９８の範囲である。キャパシタ要素１２０は約５〜約１０ミリメートルの長さを有することができ、内部キャビティ１２６は、約６〜約１５ミリメートルの長さを有することができる。同様に、キャパシタ要素１２０の高さ（−ｚ方向）と内部空洞１２６の高さとの比は、約０．４０〜１．００、いくつかの実施形態では約０．５０〜約０．９９、いくつかの実施形態では約０．６０〜約０．９９、いくつかの実施形態では約０．７０〜約０．９８の範囲であってもよい。キャパシタ要素１２０の幅（−ｘ方向）と内部キャビティ１２６の幅との比は、約０．５０〜１．００、いくつかの実施形態では約０．６０〜約０．９９、いくつかの実施形態では約０．７０〜約０．９９、いくつかの実施形態では約０．８０〜約０．９８、いくつかの実施形態では約０．８５〜約０．９５の範囲であってもよい。例えば、コンデンサ素子１２０の幅は約２〜約７ミリメートルとすることができ、内部キャビティ１２６の幅は約３〜約１０ミリメートルとすることができ、コンデンサ素子１２０の高さは約０．５〜約２ミリメートルとすることができ、内部キャビティ１２６の幅は約０．７〜約６ミリメートルとすることができる。
【００８９】
手段は必要とされないが、コンデンサ要素は陽極終端及び陰極終端がハウジングの外部に形成され、その後回路に一体化されるように、ハウジングに取り付けられてもよい。終端の特定の構成は、意図される用途に依存し得る。一実施形態では、例えば、キャパシタはそれが表面実装可能であり、なおかつ機械的に堅牢であるように形成されてもよい。例えば、アノードリードは外部の表面実装可能なアノードおよびカソード終端（例えば、パッド、シート、プレート、フレームなど）に電気的に接続されてもよい。このような終端は、ハウジングを貫通してコンデンサと接続するように延びてもよい。終端部の厚さまたは高さは、一般に、コンデンサの厚さを最小限に抑えるように選択される。例えば、終端の厚さは約０．０５〜約１ミリメートル、いくつかの実施形態では約０．０５〜約０．５ミリメートル、および約０．１〜約０．２ミリメートルの範囲であってもよい。必要に応じて、終端の表面を、当該技術分野で公知のように、ニッケル、銀、金、錫などで電気メッキして、最終部品が回路基板に取り付け可能であることを確実にしてもよい。１つの特定の実施形態では、終端（複数可）がそれぞれニッケルおよび銀フラッシュで堆積され、実装表面も錫はんだ層でメッキされる。別の実施形態では、終端が導電率をさらに増大させるために、薄い外側金属層（例えば、金）を用いてベース金属層（例えば、銅合金）上に堆積される。
【００９０】
特定の実施形態では、接続部材が機械的に安定した方法で端子への接続を容易にするために、ハウジングの内部空洞内で使用されてもよい。例えば、再び図１を参照すると、コンデンサ１００は、第１の部分１６７及び第２の部分１６５から形成される接続部材１６２を含むことができる。接続部材１６２は、外部終端と同様の導電性材料から形成することができる。第１の部分１６７及び第２の部分１６５は直接又は追加の導電性要素（例えば、金属）を介して互いに接続される一体又は別個のピースであってもよい。図示の実施形態では、第２の部分１６５がリード６が延びる横方向（例えば、−ｙ方向）にほぼ平行な平面内に設けられる。第１の部分１６７は、リード６が延在する横方向に略垂直な平面内に設けられるという意味で「直立」している。このようにして、第１の部分１６７は、水平方向へのリード６の移動を制限して、使用中の表面接触および機械的安定性を高めることができる。必要に応じて、絶縁材７（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）ワッシャをリード６の周りに用いることができる。
【００９１】
第１部分１６７は、アノードリード線６に接続される実装領域（図示せず）を有することができる。この領域は、リード６の表面接触および機械的安定性をさらに高めるために「Ｕ字形」を有する可能性がある。リード６への領域の接続部は、溶接、レーザ溶接、導電性接着剤などの様々な既知の技術のいずれかを使用して達成することができる。１つの特定の実施形態では例えば、領域は陽極リード線６にレーザ溶接される。しかし、選択された技術にかかわらず、第１の部分１６７はコンデンサ１００の寸法安定性を更に高めるために、アノードリード線６を実質的な水平位置合わせで保持することができる。
【００９２】
再び図１を参照すると、本発明の一実施形態が示されており、接続部材１６２及びキャパシタ素子１２０は、それぞれ、アノード及びカソード終端１２７及び１２９を介してハウジング１２２に接続されている。より具体的には、本実施形態のハウジング１２２が外壁１２３と、キャパシタ素子１２０を含むキャビティ１２６が形成される２つの対向する側壁１２４とを含む。外壁１２３および側壁１２４は、上述のような金属、プラスチック、またはセラミック材料の１つまたは複数の層から形成することができる。この特定の実施形態では、アノード終端１２７がハウジング１２２内に位置決めされ、接続部材１６２に電気的に接続される第１の領域１２７ａと、ハウジング１２２の外部に位置決めされ、取り付け面２０１を提供する第２の領域１２７ｂとを含む。同様に、カソード終端１２９は、ハウジング１２２内に配置され、コンデンサ素子１２０の固体電解質に電気的に接続される第１の領域１２９ａと、ハウジング１２２の外部に配置され、取り付け面２０３を提供する第２の領域１２９ｂとを含む。このような領域の全体部分は、ハウジングの内部または外部に配置される必要はないことを理解されたい。
【００９３】
図示の実施形態では、導電性トレース１２７ｃがハウジングの外壁１２３内に延在して、第１の領域１２７ａと第２の領域１２７ｂとを接続する。同様に、ハウジングの外壁１２３内に導電性トレース１２９ｃが延在し、第１の領域１２７ａと第２の領域１２７ｂとを接続する。導電性トレースおよび／または終端の領域は、別個であっても、一体であってもよい。ハウジングの外壁を貫通して延びることに加えて、トレースは、外壁の外部のような他の位置に配置することもできる。もちろん、所望の終端を形成するための導電性トレースの使用に限定される手段はない。
【００９４】
採用される特定の構成にかかわらず、コンデンサ素子１２０への終端１２７及び１２９の接続部は、溶接、レーザ溶接、導電性接着剤等の任意の公知の技術を用いて行うことができる。特定の一実施形態では、例えば、導電性接着剤１３１を使用して、接続部材１６２の第２の部分１６５をアノード端子１２７に接続する。同様に、コンデンサ素子１２０のカソードをカソード終端１２９に接続するために、導電性接着剤１３３が使用される。
【００９５】
必要に応じて、ポリマー拘束具はまた、後面、前面、上面、下面、側面、またはそれらの任意の組み合わせなどの、コンデンサ要素の１つ以上の表面と接触して配置されてもよい。ポリマー拘束は、ハウジングからのコンデンサ素子による層間剥離の可能性を低減することができる。この点に関し、ポリマー拘束体は振動力を受けてもキャパシタ素子を相対的に固定された位置に保持することを可能にするある程度の強度を有し、しかしながら、それがそれほど強く亀裂を生じることはない。例えば、拘束は約２５℃の温度で測定して、約１〜約１５０メガパスカル（「ＭＰａ」）、いくつかの実施形態では約２〜約１００ＭＰａ、いくつかの実施形態では約１０〜約８０ＭＰａ、およびいくつかの実施形態では約２０〜約７０ＭＰａの引張強度を有する可能性がある。拘束が導電性でないことが通常望まれる。再び図１を参照すると、例えば、単一のポリマー拘束体１９７がコンデンサ素子１２０の上面１８１及び後面１７７と接触して配置されている一実施形態が示されている。図１には単一の拘束具が示されているが、同じ機能を達成するために別個の拘束具を用いてもよいことを理解されたい。実際、より一般的には、コンデンサ素子の任意の所望の表面に接触させるために、任意の数のポリマー拘束材を使用することができる。複数の拘束具が使用される場合、それらは、互いに接触していてもよいし、物理的に分離されたままであってもよい。例えば、一実施形態では、コンデンサ素子１２０の上面１８１および前面１７９に接触する第２のポリマー拘束材（図示せず）を使用することができる。第１のポリマー拘束材１９７および第２のポリマー拘束材（図示せず）は、互いに接触していても接触していなくてもよい。さらに別の実施形態では、ポリマー拘束体が他の表面と関連して、またはその代わりに、コンデンサ素子１２０の下面１８３および／または側面（複数可）と接触することもできる。
【００９６】
どのように適用されるかにかかわらず、典型的には、ポリマー拘束が可能な層間剥離に対してキャパシタ素子をさらに機械的に安定化させるのを助けるために、ハウジングの少なくとも１つの表面とも接触することが望ましい。例えば、拘束具は、１つ以上の側壁、外壁、蓋等の内面と接触していてもよい。図１では例えば、ポリマー拘束体１９７は側壁１２４の内面１０７及び外壁１２３の内面１０９と接触している。それにもかかわらず、ハウジングと接触している間、不活性ガスがキャビティを通って流れることを可能にし、固体電解質と酸素との接触を制限するために、ハウジングによって画定されるキャビティの少なくとも一部が占有されないままであることが望ましい。例えば、キャビティ容積の少なくとも約５％は典型的にはキャパシタ要素およびポリマー拘束によって占有されないままであり、いくつかの実施形態では、キャビティ容積の約１０％〜約５０％である。
【００９７】
所望の方法で接続されると、結果として得られるパッケージは、上述のように気密封止される。再び図１を参照すると、例えば、ハウジング１２２は、コンデンサ素子１２０及びポリマー拘束具１９７がハウジング１２２内に配置された後に側壁１２４の上面に配置される蓋１２５を含むこともできる。蓋１２５はセラミック、金属（例えば、鉄、銅、ニッケル、コバルトなど、ならびにそれらの合金）、プラスチックなどから形成され得る。必要に応じて、シール部材１８７を蓋１２５と側壁１２４との間に配置して良好なシールを提供するのを助けることができる。一実施形態では例えば、シール部材はガラス−金属シール、Ｋｏｖａｒ（登録商標）リング（Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ  Ｃａｍｒｉｄｇｅ，  Ｌｔｄ．）などを含むことができる。側壁１２４の高さは、一般に、蓋１２５がコンデンサ素子１２０のどの表面にも接触せず、汚染されないような高さである。ポリマー拘束材１９７は、蓋１２５と接触しても接触しなくてもよい。所望の位置に配置されると、蓋１２５は溶接（例えば、抵抗溶接、レーザ溶接等）、半田付け等の公知の技術を使用して、側壁１２４に気密封止される。気密封止は一般に、上述のような不活性ガスの存在下で起こり、その結果、得られるアセンブリは、酸素または水蒸気などの反応性ガスを実質的に含まない。
【００９８】
説明した実施形態は単に例示的なものであり、ハウジング内にコンデンサ素子を気密封止するために様々な他の構成を本発明で使用することができることを理解されたい。図２を参照すると、例えば、キャパシタ素子１２０とポリマー拘束１９７とを含むキャビティ１２６が形成される外壁１２３と蓋２２５とを含むハウジング２２２を使用するキャパシタ２００の別の実施形態が示されている。蓋２２５は、少なくとも１つの側壁２２４と一体である外壁２２３を含む。図示の実施形態では、例えば、２つの対向する側壁２２４が断面で示されている。外壁２２３および１２３は両方とも横方向（−ｙ方向）に延在し、互いにおよび陽極リード線６の横方向に略平行である。側壁２２４は外壁２２３から、外壁１２３に対して略垂直な長手方向に延びる。蓋２２５の遠位端５００は外壁２２３によって画定され、近位端５０１は側壁２２４のリップ２５３によって画定される。
【００９９】
リップ２５３は側壁２２４から横方向に延びており、これは外壁１２３の横方向と略平行であり得る。側壁２２４とリップ２５３との間の角度は変化してもよいが、典型的には約６０°〜約１２０°、いくつかの実施形態では約７０°〜約１１０°、およびいくつかの実施形態では約８０°〜約１００°（例えば、約９０°）である。また、リップ２５３は、リップ２５３及び外壁１２３が延びる横方向に略垂直であり得る周縁２５１を画定する。周辺縁部２５１は側壁２２４の外周を越えて位置し、外壁１２３の縁部１５１とほぼ同一平面上にあってもよい。リップ２５３は溶接（例えば、抵抗またはレーザー）、はんだ付け、接着剤などの任意の公知の技術を使用して、外壁１２３にシールされ得る。例えば、図示の実施形態では、シール部材２８７（例えば、ガラス−金属シール、Ｋｏｖａｒ（登録商標）リングなど）を構成要素間に使用して、それらの取り付けを容易にする。それにもかかわらず、上述のリップを使用することにより、構成要素間のより安定した接続部が可能となり、キャパシタのシール及び機械的安定性が向上する。
【０１００】
本発明では、さらに他の可能なハウジング構成を使用することができる。例えば、図３は、端子ピン３２７ｂおよび３２９ｂがそれぞれアノードおよびカソードのための外部端子として使用されることを除いて、図２と同様のハウジング構成を有するコンデンサ３００を示す。より詳細には、端子ピン３２７ａが外壁３２３内に形成されたトレース３２７ｃを貫通して延在し、公知の技術（例えば、溶接）を用いてアノードリード６に接続される。ピン３２７ｂを固定するために、追加の部分３２７ａを使用することができる。同様に、端子ピン３２９ｂは外壁３２３に形成されたトレース３２９ｃを通って延び、上述のように導電性接着剤１３３を介してカソードに接続される。
【０１０１】
図１〜３に示される実施形態は、ここでは、単一のキャパシタ素子のみに関して議論する。しかしながら、複数のキャパシタ素子をハウジング内に気密封止することもできることも理解されるべきである。複数のキャパシタ素子は、様々な異なる技術のいずれかを用いてハウジングに取り付けることができる。図４を参照すると、例えば、２つのキャパシタ素子を含むキャパシタ４００の１つの特定の実施形態が示され、ここで、より詳細に説明される。より詳細には、キャパシタ４００が第２のキャパシタ素子４２０ｂと電気的に連通する第１のキャパシタ素子４２０ａを含む。この実施形態では、コンデンサ素子がそれらの主要面が水平構成になるように整列される。すなわち、その幅（−ｘ方向）および長さ（−ｙ方向）によって規定される容量素子４２０ａの主面は、容量素子４２０ｂの対応する主面に隣接して位置する。したがって、主表面は、概して同一平面上にある。あるいは、キャパシタ素子がそれらの主表面が同一平面上になく、−ｚ方向または−ｘ方向などの特定の方向に互いに垂直になるように配置されてもよい。もちろん、キャパシタ素子は同じ方向に延在する必要はない。
【０１０２】
キャパシタ素子４２０ａ及び４２０ｂは、一緒にキャビティ４２６を画定する外壁４２３及び側壁４２４及び４２５を収容するハウジング４２２内に配置される。図示されていないが、側壁４２４および４２５の上面を覆い、上述のようにアセンブリ４００をシールする蓋を採用してもよい。任意選択的に、コンデンサ素子の振動を制限するのを助けるために、ポリマー拘束材を使用することもできる。図４では、例えば、別個のポリマー拘束具４９７ａおよび４９７ｂがそれぞれ、コンデンサ素子４２０ａおよび４２０ｂに隣接し、それらと接触して配置されている。ポリマー拘束具４９７ａおよび４９７ｂは、様々な異なる位置に配置することができる。さらに、拘束のうちの１つを排除することができ、または追加の拘束を使用することができる。特定の実施形態では、例えば、機械的安定性をさらに改善するために、コンデンサ素子間にポリマー拘束を使用することが望ましい場合がある。
【０１０３】
キャパシタ素子に加えて、キャパシタはまた、それぞれのキャパシタ素子のアノードリードが電気的に接続されるアノード終端と、それぞれのキャパシタ素子のカソードが電気的に接続されるカソード終端とを含む。再び図４を参照すると、例えば、キャパシタ素子は、共通カソード終端４２９に並列に接続されて示されている。この特定の実施形態では、カソード終端４２９が最初がコンデンサ素子の底面に略平行な平面内に設けられ、導電性トレース（図示せず）と電気的に接触することができる。また、コンデンサ４００は、コンデンサ素子４２０ａ及び４２０ｂのアノードリード線４０７ａ及び４０７ｂにそれぞれ接続される接続部材４２７及び５２７を含む。より具体的には、接続部材４２７が直立部分４６５と、陽極終端（図示せず）に接続される平面部分４６３とを含む。同様に、接続部５２７は、直立部分５６５と、陽極終端（図示せず）と接続する平面部分５６３とを含む。もちろん、多種多様な他のタイプの接続機構を使用することもできることを理解されたい。
【実施例】
【０１０４】
本発明は、以下の実施例を参照することによって、より良く理解され得る。
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２．２ボルトのＤＣバイアスおよび０．５ボルトのピーク・ツー・ピーク正弦波信号を有するＫｅｉｔｈｌｅｙ  ３３３０精密ＬＣＺメータを使用して測定されてもよい。動作周波数は１００ｋＨｚ、温度は２３℃＋２℃であった。
【０１０５】
消失係数
散逸係数は、２．２ボルトのＤＣバイアスおよび０．５ボルトのピーク・ツー・ピーク正弦波信号を有するケルビン・リード付きＫｅｉｔｈｌｅｙ  ３３３０精密ＬＣＺ測定器を使用して測定されてもよい。動作周波数は１２０Ｈｚ、温度は２３℃＋２℃とすることができる。
【０１０６】
静電容量
キャパシタンスは、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ３３３０  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ＬＣＺ  ｍｅｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｋｅｌｖｉｎ  Ｌｅａｄｓ  ｗｉｔｈ  ２．２ボルトＤＣバイアスおよび０．５ボルトピーク・ツー・ピーク正弦波信号を用いて測定した。動作周波数は１２０Ｈｚで、温度は２３℃＋２℃であった。高温真空コンディショニングは不活性雰囲気（例えば、アルゴン）中、１８０±５℃の温度および２００Ｐａの圧力で行うことができる。コンディショニングサイクル全体は、目標条件が設定され、不活性雰囲気中で目標温度と圧力に保持される立ち上がりフェーズで構成される。保持段階の時間は３０分である。キャパシタンスは、コンディショニング前後に回復時間１５〜３０分で測定する。
【０１０７】
漏れ電流
漏れ電流は、温度２３℃＋２℃、定格電圧６０秒以上で漏れ試験計を用いて測定することができる。
【０１０８】
実施例１
４万μＦＶ／ｇタンタル粉末を使用して、アノード試料を形成した。それぞれの陽極試料をタンタルワイヤで埋め込み、１４４０℃で焼結し、５．１ｇ／ｃｍ３の密度にプレスした。得られたペレットは、５．６０×３．６５×０．９０ｍｍのサイズを有していた。ペレットを、８５℃の温度で８．６ｍＳの導電率を有する水／リン酸電解質中で７１．０ボルトに陽極酸化して、誘電体層を形成した。ペレットを、３０℃の温度で２５秒間、２．０ｍＳの導電率を有する水／ホウ酸／四ホウ酸二ナトリウム中で再び１３５ボルトに陽極酸化して、外側に堆積したより厚い酸化物層を形成した。次いで、導電性ポリマーコーティングを、アノードを本質的に導電性のチオフェンポリマーの溶液に浸漬することによって形成した。コーティング後、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを２回繰り返した。その後、固形分１．１％および粘性２０ｍＰａ．ｓ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ，Ｈｅｒａｅｕｓを有する分散ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）に部品を浸漬した。コーティング後、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを８回繰り返した。その後、固形分２．０％および粘性２０ｍＰａ．ｓ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ、ヘラウスを有する分散ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）に、部品を浸漬した。コーティング後、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを３回繰り返した。その後、２％の固形分および１６０ｍＰａ・ｓ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ，Ｈｅｒａｅｕｓの粘性を有する分散ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）に、部品を浸漬した。コーティング後、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４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、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液に浸漬し、乾燥させた。この方法で４７μＦ／３５Ｖコンデンサの複数部品（１８０）を作成した。
【０１０９】
実施例２
陽極酸化後、陽極を本明細書に記載のポリアニリン溶液に浸漬し、次いで１５０℃で３０分間乾燥させたことを除いて、実施例１に記載の方法でコンデンサを形成した。続いて、組成物をスルホン酸を含む溶液に浸漬し、１５０℃で３０分間乾燥した。その後、部品を、本明細書に記載されるように、本質的に導電性のチオフェンポリマーの溶液に浸漬した。コーティング後、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。その後、２％の固形分および１６０ｍＰａ・ｓ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ，Ｈｅｒａｅｕｓの粘性を有する分散ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）に、部品を浸漬した。コーティング後、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４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、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液に浸漬し、乾燥させた。この方法で４７μＦ／３５Ｖコンデンサの複数部品（１８０）を作成した。
【０１１０】
実施例３
陽極酸化後、陽極を本明細書に記載のような本質的に導電性のチオフェンポリマーの溶液に浸漬したことを除いて、実施例１に記載の方法でコンデンサを形成した。コーティング後、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。その後、陽極をポリアニリンの有機溶液に浸漬し、１５０℃で３０分間乾燥させた。続いて、組成物をスルホン酸を含む溶液に浸漬し、１５０℃で３０分間乾燥した。その後、部品を、本明細書に記載されるような固有導電性チオフェンポリマーの溶液に浸漬し、１２５℃で１５分間乾燥させた。その後、２％の固形分および１６０ｍＰａ・ｓ（Ｃｌｅｖｉｏｓ（商標）Ｋ，Ｈｅｒａｅｕｓの粘性を有する分散ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）に、部品を浸漬した。コーティング後、部品を１２５℃で１５分間乾燥させた。このプロセスを１４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、乾燥させた。最後に、部品を銀分散液に浸漬し、乾燥させた。この方法で４７μＦ／３５Ｖコンデンサの複数部品（１８０）を作成した。
【０１１１】
高温真空コンディショニングの前後のキャパシタンスの中央値の結果を以下の表１に示す。
【０１１２】
【表１】
2021534577.tif 000011
【０１１３】
本発明のこれらおよび他の修正および変形は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって実施され得る。さらに、さまざまな実施形態の態様は、全体的にまたは部分的に交換されうることが理解されるべきである。さらに、当業者は前述の説明が単に例としてであり、そのような添付の特許請求の範囲にさらに記載される本発明を限定することを意図しないことを理解するのであろう。
【図１】
2021534577.tif 000016
【図２】
2021534577.tif 000017
【図３】
2021534577.tif 000018
【図４】
2021534577.tif 000019
【国際調査報告】
2021534577.tif 000020
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