DE102008028692B4

DE102008028692B4 - Metallkondensator

Info

Publication number: DE102008028692B4
Application number: DE102008028692.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Korea Jcc Co Ltd Cheongju-Si Kr; Samwha Electric Co Ltd Cheongju-Si Kr
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: JP2009105371A; DE102008028692A1; US7965492B2; US20090103233A1; TW200919509A

Abstract

Metallkondensator (10) umfassend:ein Metallelement (11), das ein Formteil (11a), wo eine Vielzahl von Durchgangslöchem (11d) ausgeformt ist, ein Anschlussverbindungsteil (11b), das an dem Formteil (11a) ausgebildet ist, und ein Dichtungsteil (11c) umfasst, wobei das Metallelement (11) als eine Folie ausgebildet ist und Aluminium (Al), Niobium (Nb), Tantal (Ta), Titan (Ti) oder Zirkonium (Zr) beinhaltet;eine Metalloxidschicht (12), die auf dem Metallelement (11) ausgebildet ist, wobei die Metalloxidschicht Aluminiumoxid (Al2O3), Niobmonoxid (NbO), Niobpentoxid (Nb2O5), Tantalpentoxid (Ta2O5), Titandioxid (TiO2) oder Zirkoniumdioxid (ZrO2) beinhaltet;eine Isolierschicht (15), die auf dem Metallelement (11) mit Ausnahme des Anschlussverbindungsteils (11b) ausgebildet ist, so dass das Anschlussverbindungsteil (11b) des Metallelements (11) nach außen frei bleibt;eine Hauptelektrodenschicht (14), die nur auf dem Teil der Metalloxidschicht (12) ausgebildet ist, die auf dem Formteil (11a) des Metallelements (11) ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher (11d) zu füllen, wobei die Hauptelektrodenschicht (14) Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Silber (Ag), Nickel (Ni), Zinn (Sn), Indium (In), Palladium (Pd), Platin (Pt), Kobalt (Co), Ruthenium (Ru) oder Gold (Au) beinhaltet.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Metallkondensator, bei dem die elektrische Leitfähigkeit durch das Verwenden eines Metallmaterials für einen Elektrolyten signifikant verbessert ist.
Hintergrund
Ein Aluminiumelektrolytkondensator wird verwendet, um eine Leistungsabgabe von einer Leistungsschaltung auf einen vorbestimmten Wert zu glätten oder er wird als eine Umgehung für niedere Frequenzen verwendet. Nachfolgend wird hier ein Verfahren für die Herstellung des Aluminiumelektrolytkondensators kurz beschrieben.
Ein Ätzverfahren zum Ätzen der Oberfläche einer Aluminiumfolie wird ausgeführt, um ein Oberflächengebiet der Aluminiumfolie zu vergrößern und dadurch die elektrische Kapazität zu erhöhen. Wenn das Ätzverfahren abgeschlossen ist, wird ein Formungsverfahren des Ausbildens einer dielektrischen Substanz auf der Aluminiumfolie ausgeführt. Wenn Kathoden- und Anodenfolien durch das Ätzverfahren und das Formungsverfahren hergestellt worden sind, wird ein Schneideverfahren zum Schneiden der hergestellten Aluminiumfolie und eines Trennstücks (Separators) auf die Länge einer gewünschten Breite auf der Basis der Länge eines Produkts ausgeführt. Wenn das Schneideverfahren beendet ist, wird ein Heftverfahren (stitching process) für das Anfügen einer Aluminiumanschlussfläche, die einen Leiteranschluss darstellt, bei der Aluminiumfolie ausgeführt.
Wenn das Schneiden der Aluminiumfolie und des Trennstücks beendet ist, wird ein Wickelverfahren umfassend die Anordnung des Trennstücks zwischen der Anodenaluminiumfolie und der Kathodenaluminiumfolie und das anschließende Wickeln des Trennstücks und der Aluminiumfolien zu einer zylindrischen Form und das Anbringen eines Bandes daran, damit sich diese nicht abwickeln, ausgeführt. Wenn das Wickelverfahren abgeschlossen ist, wird ein Imprägnierverfahren umfassend das Einschieben der gewickelten Vorrichtung in ein Aluminiumgehäuse und das Injizieren eines Elektrolyten ausgeführt. Wenn das Injizieren des Elektrolyten beendet ist, wird ein Aushärtungsverfahren umfassend das Abdichten des Aluminiumgehäuses unter Verwendung eines Dichtungsmaterials ausgeführt. Wenn das Aushärtungsverfahren beendet ist, wird ein Alterungsverfahren zum Beseitigen einer Beschädigung der dielektrischen Substanz ausgeführt. Damit ist der Zusammenbau des Aluminiumelektrolytkondensators beendet.
Durch die aktuelle Entwicklung bei der Digitalisierung und der Dünnheit von elektronischen Vorrichtungen gibt es beim Verwenden des konventionellen Aluminiumelektrolytkondensators einige der folgenden Probleme.
Da der Aluminiumelektrolytkondensator das Elektrolyt verwendet, ist die elektrische Leitfähigkeit verhältnismäßig niedrig, und somit wird die Lebensdauer des Aluminiumelektrolytkondensators im Hochfrequenzbereich reduziert. Es gibt auch einige Einschränkungen bei der Verbesserung der Zuverlässigkeit, des Hochfrequenzverhaltens, eines niedrigen Ersatzserienwiderstands (ESR) und der Impedanz. Auch gibt es durch eine vergleichsweise hohe Wellenpyrexie einige Einschränkungen bei der Stabilität und bei Umgebungen, wie Rauch und Feuer.
Aus der DE 11 2007 003 314 T5 ist ein Metallelektrolytkondensator bekannt. Der Metallelektrolytkondensator umfasst eine Metallfolie mit einer Vielzahl von darin ausgebildeten Rillen. Ferner umfasst der Metallelektrolytkondensator einen Metalloxidfilm, der auf der Vielzahl der Rillen ausgebildet ist, eine Saatelektrodenschicht, die auf dem Metalloxidfilm ausgebildet ist, und eine Hauptelektrodenschicht, die auf der Saatelektrodenschicht ausgebildet ist, um die Vielzahl der Rillen zu füllen. Schließlich umfasst der Metallelektrolytkondensator einen Leitungsanschluss, der in der Hauptelektrodenschicht installiert ist, und eine Abdichtung, die den Metallelektrolytkondensator versiegelt, wobei der Leitungsanschluss nach außen frei bleibt.
Die US 6 934 143 B2 offenbart einen Kondensator mit einer nicht-segmentierten elektrisch leitenden Platte und einer segmentierten elektrisch leitenden Platte, die wenigstens zwei elektrisch leitende Plattensegmente definiert, die über der nicht segmentierten elektrisch leitenden Platte angeordnet sind. Ein erstes Kondensatordielektrikum ist zwischen der nicht segmentierten elektrisch leitenden Platte und der segmentierten elektrisch leitenden Platte angeordnet. Wenigstens eine elektrisch leitende Zwischenverbindung verbindet eines der wenigstens zwei Plattensegmente mit der nicht segmentierten elektrisch leitenden Platte. Ein zweites Kondensatordielektrikum ist zwischen den wenigstens zwei Plattensegmenten angeordnet, wobei eines der wenigstens zwei elektrisch leitenden Plattensegmente dünner ist als das andere.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde erdacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und somit einen Metallkondensator, bei dem durch das Verwenden eines Metallmaterials für einen Elektrolyten die elektrische Leitfähigkeit um das ungefähr 10.000 bis 1.000.000-fache im Vergleich zur Verwendung eines konventionellen Elektrolyten oder eines organischen Halbleiters verbessert ist, sowie einen mehrlagigen Metallkondensator, der den Metallkondensator verwendet, bereitzustellen.
Bereitgestellt werden Metallkondensatoren gemäß den Patentansprüchen 1 und 7. Die erfindungsgemäßen Metallkondensatoren verbessern durch die Verwendung eines Metallmaterials für einen Elektrolyten die Miniaturisierung, liefern einen niedrigen Ersatzserienwiderstand (ESR), weisen eine Reduktion in der Welligkeitspyrexie auf, besitzen eine lange Lebensdauer und eine Hitzefestigkeit, und rauchen oder brennen in der Umgebung nicht.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Metallkondensator geliefert, umfassend: ein Metallelement, das ein Formteil umfasst, wo eine Vielzahl von Durchgangslöchem ausgeformt ist, ein Anschlussverbindungsteil (Elektrodenrückzugsteil), das an dem Formteil ausgebildet ist, und ein Dichtungsteil umfasst, wobei das Metallelement als eine Folie ausgebildet ist und Aluminium (Al), Niobium (Nb), Tantal (Ta), Titan (Ti) oder Zirkonium (Zr) beinhaltet; eine Metalloxidschicht, die auf dem Metallelement ausgebildet ist, eine Isolierschicht, die auf dem Metallelement ausgebildet ist, wobei die Metalloxidschicht Aluminiumoxid (Al₂O₃), Niobmonoxid (NbO), Niobpentoxid (Nb₂O₅), Tantalpentoxid (Ta₂O₅), Titandioxid (TiO₂) oder Zirkoniumdioxid (ZrO₂) beinhaltet; eine Isolierschicht (15), die auf dem Metallelement (11) mit Ausnahme des Anschlussverbindungsteils (11b) ausgebildet ist, so dass das Anschlussverbindungsteil des Metallelements nach außen frei bleibt; eine Hauptelektrodenschicht, die nur auf dem Teil der Metalloxidschicht ausgebildet ist, die auf dem Formteil des Metallelements ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher zu füllen, wobei die Hauptelektrodenschicht (14) Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Silber (Ag), Nickel (Ni), Zinn (Sn), Indium (In), Palladium (Pd), Platin (Pt), Kobalt (Co), Ruthenium (Ru) oder Gold (Au) beinhaltet.
Figurenliste
Die Ausführungsformen werden im Detail unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, bei denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Elemente beziehen.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Metallkondensators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A1 - A2 des in 1 gezeigten Metallkondensators;
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B1 - B2 des in 1 gezeigten Metallkondensators;
Die 4A bis 4G sind Schnittansichten, die ein Verfahren zur Herstellung des Metallkondensators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
5 ist eine Schnittansicht eines Metallkondensator gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 ist eine Schnittansicht eines Metallkondensators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
(Erste Ausführungsform)
Nachfolgend wird hier eine Ausführungsform eines Metallkondensators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Metallkondensators 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A1 - A2 des in 1 gezeigten Metallkondensators 10, und 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B1 - B2 des in 1 gezeigten Metallkondensators 10. Wie in den Figuren gezeigt ist, umfasst der Metallkondensator 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Metallelement 11, eine Metalloxidschicht 12, eine Saatelektrodenschicht 13, eine Hauptelektrodenschicht 14, eine Isolierschicht 15, einen ersten Leiteranschluss 21, einen zweiten Leiteranschluss 22 und ein Dichtungselement 30.
Nachfolgend wird hier diese Konfiguration sequentiell beschrieben.
Wie in 4B gezeigt ist, umfasst das Metallelement 11 ein Formteil 11a, das durch eine Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern 11d auf seinen beiden Oberflächen geliefert wird, und ein Anschlussverbindungsteil (Elektrodenrückzugsteil) 11b und ein Dichtungsteil 11c, die an einem Ende und dem anderen Ende des Formteils 11a ausgebildet sind. Das Formteil 11a, das Anschlussverbindungsteil 11b und das Dichtungsteil 11c werden integral ausgeformt. Das Metallelement, das mit der Vielzahl der Durchgangslöcher 11d ausgebildet ist, kann verschiedene Typen von Metallmaterialien, beispielsweise Aluminium (AI), Niob (Nb), Tantal (Ta), Titan (Ti) oder Zirkonium (Zr) beinhalten. Die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d, die im Formteil 11a des Metallelements 11 ausgebildet sind, können in Form eines Kreises oder eines Polygons ausgebildet sein.
Die Metalloxidschicht 12 wird auf dem Metallelement 11 ausgebildet. Wie in 4C gezeigt ist, ist die Metalloxidschicht 12 auf der gesamten Oberfläche des Metallelements 11 ausgebildet und beinhaltet Aluminiumoxid (Al₂O₃), Niobpentoxid (Nb₂O₅), Niobmonoxid (NbO), Tantalpentoxid (Ta₂O₅), Titandioxid (TiO₂) oder Zirkoniumdioxid (ZrO₂).
Die Isolierschicht 15 wird auf dem Metallelement 11 so ausgebildet, dass das Anschlussverbindungsteil 11b des Metallelements 11 nach außen freigelegt werden kann. Die Isolierschicht 15 kann nach dem Ausbilden einer Vielzahl von Hauptelektrodenschichten 14 ausgebildet werden. Somit wird die Isolierschicht 15 auf einem Metallelement 11 und/oder einer Hauptelektrodenschicht 14 ausgebildet. Wie in 4D gezeigt ist, wird die Isolierschicht 15 auf dem Dichtungsteil 11c, das dem Anschlussverbindungsteil 11b entspricht, den oberen und unteren Oberflächen des Formteils 11a und der Hauptelektrodenschicht 14 ausgebildet. In diesem Fall verwendet die Isolierschicht 15, die auf dem Metallelement 11 und/oder der Hauptelektrodenschicht 14 ausgebildet ist, ein Isolierband oder ein auf Harz basierendes Material.
Die Saatelektrodenschicht 13 ist auf der Metalloxidschicht 12 ausgebildet, die im Formteil 11a des Metallelements 11 ausgebildet ist. Wie in den 1 bis 3 und in 4E gezeigt ist, ist die Saatelektrodenschicht 13 auf der Metalloxidschicht 12 ausgebildet, die mit dem Durchgangslöchern 11d ausgebildet ist, einschließlich der Oberfläche der Vielzahl von Durchgangslöchern 1 1d. Die Saatelektrodenschicht 13 kann jedoch je nach Anforderung des Benutzers entfernt und nicht angewandt werden.
Die Hauptelektrodenschicht 14 ist auf der Saatelektrodenschicht 13 ausgebildet, die auf dem Formteil 11a ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d, die auf dem Formteil 11a des Metallelements 11 ausgebildet sind, zu füllen. Die Hauptelektrodenschicht 14 ist auf beiden Oberflächen, das sind die oberen und unteren Oberflächen des Formteils 11a, ausgebildet, wenn die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d gefüllt wird. Die Hauptelektrodenschicht 14, die auf der Saatelektrodenschicht 13 ausgebildet ist, und die Saatelektrodenschicht 13 beinhalten Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Silber (Ag), Nickel (Ni), Zinn (Sn), Indium (In), Palladium (Pd), Platin (Pt), Kobalt (Co), Ruthenium (Ru) oder Gold (Au).
Der erste Leiteranschluss 21 ist mit dem Anschlussverbindungsteil 11b des Metallelements 11 verbunden. Der zweite Leiteranschluss 22 ist mit der Hauptelektrodenschicht 14 verbunden. Um die Haftfähigkeit des zweiten Leiteranschlusses 22, der mit der Hauptelektrodenschicht 14 verbunden ist, zu verbessern, wird weiter eine leitende Klebeschicht 16 vorgesehen, um den zweiten Leiteranschluss 22 mit irgendeiner Oberfläche der Hauptelektrodenschicht 14 zu verbinden. Das Metallelement 11, das mit den ersten und den zweiten Leiteranschlüssen 21 und 22 verbunden ist, wird durch das Dichtungselement 30 abgedichtet. Das Dichtungselement 30 kann Formungsmaterial oder ein Abdeckelement mit einer leeren Innenseite verwenden, um das Metallelement 11 abzudichten, so dass die ersten und die zweiten Leiteranschlüsse 21 und 22 nach außen frei sind.
Nachfolgend wird hier ein Herstellungsverfahren des Metallkondensators 10 gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wenn ein Element 1, wie eine Schicht, Folie etc., aus einem Metallmaterial vorgesehen wird, wie das in den 4A und 4B gezeigt ist, wird das Formteil 11a, wo die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d auf beiden Oberflächen des Elements 1 angeordnet ist, ausgebildet, und somit wird das Metallelement 11 integral mit dem Anschlussverbindungsteil 11b und dem Dichtungsteil 11c an einem Ende ausgebildet, und das andere Ende wird durch eine DC-Ätzung ausgebildet.
Die DC-Ätzung umfasst ein Vorverarbeitungsverfahren für das Element 1 in einer wässrigen Lösung von ungefähr 1% Phosphorsäure bei einer Temperatur von ungefähr 40°C bis 60°C für ungefähr ein bis drei Minuten aus, und sie umfasst ferner ein erstes Ätzen in einer Mischung aus Schwefelsäure, Phosphorsäure, Aluminium, etc. bei einer Temperatur von ungefähr 70°C bis 90°C für ungefähr zwei bis fünf Minuten aus. In diesem Fall beträgt die Stromdichte ungefähr 100 mA/cm² bis 400 mA/cm². Die DC-Ätzung umfasst ein zweites Ätzen in der Mischung aus Salpetersäure, Phosphorsäure, Aluminium etc. bei einer Temperatur von ungefähr 75°C bis 85°C für fünf bis zehn Minuten. In diesem Fall beträgt die Stromdichte ungefähr 10 mA/cm² bis 100 mA/cm². Wenn das erste Ätzen und das zweite Ätzen beendet sind, wird eine chemische Reinigung in der Lösung von Salpetersäure mit 30 g bis 70 g/l bei einer Temperatur von ungefähr 60°C bis 70°C für ungefähr zehn Minuten ausgeführt.
Wenn die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d im Formteil 11a ausgebildet wird, wird jedes Durchgangsloch 11d in einer zylindrischen Form oder einer polygonalen Form ausgebildet, um hindurch geführt zu werden, und um einen Durchmesser von ungefähr 1 µm bis ungefähr 100 µm zu haben. Zusätzlich zur DC-Ätzung können die Durchgangslöcher 11d unter Verwendung einer Nassätzung, einem mechanischen Bohren oder einem Laserbohren leicht ausgebildet werden.
Wie in 4C gezeigt ist, so wird, wenn das Formteil 11a, das erste Anschlussverbindungsteil 11b und das Dichtungsteil 11c integral auf dem Metallelement 11 ausgebildet sind, ein Formungsverfahren zur Ausbildung der Metalloxidschicht 12 auf dem Metallelement 11 ausgeführt.
Das Anodisierverfahren umfasst anfänglich ein Siedeverfahren bei einer Temperatur von ungefähr 80°C bis 100°C für eine bis 15 Minuten in einem deionisierten Wasser, eine erste Oxidation in einer wässrigen Lösung von Borsäure und Borsäureammonium mit 120 bis 150 Volt, und eine Vielzahl von zwei oder dreimaligen Oxidationen mit einer wechselnden Konzentration und Spannung der wässrigen Lösung. Das Anodisierverfahren umfasst eine thermische Behandlung bei der vorbestimmten Temperatur, beispielsweise bei einer Temperatur von 400°C bis 600°C, um ein Reformierverfahren auszuführen. Das Anodisierverfahren umfasst auch eine Nebenproduktbehandlung, um das Nebenprodukt, das im Reformierverfahren erzeugt wird, zu entfernen und zu entsorgen. Das Anodisierverfahren wiederholt auch das Reformierverfahren und die thermische Behandlung und umfasst ein vorbestimmtes Reinigungsverfahren aus, um die Borsäure oder die Phosphorsäure zu reinigen.
Wie in der 4D gezeigt ist, wird ein Kapazitätselement (Durchgangstypmetallelement) 10a durch das Ausbilden der Isolierschicht 15 auf der Hauptelektrodenschicht 14 und/oder dem Metallelement 11 unter Verwendung einer chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD), so dass das Anschlussverbindungsteil 11b des Metallelements 11 nach außen freigelegt werden kann, ausgebildet. Obwohl hier eine CVD verwendet wird, ist es möglich, ein Tauchverfahren unter Verwendung eines isolierenden Harzes oder einer isolierenden Tinte, ein Sprühverfahren unter Verwendung von Tintenstrahldruck oder Siebdruck oder ein Stempelverfahren (stamping process) zu verwenden.
Wie in 4E gezeigt ist, wird eine Saatelektrodenschicht 13 auf der Metalloxidschicht 12 ausgebildet, die im Formteil 11a ausgebildet ist, um in die Metalloxidschicht 12 eingeführt zu werden, unter Verwendung einer chemischen Beschichtung oder einer Elektroplattierung. Die Saatelektrodenschicht 13 kann in Abhängigkeit von den Anforderungen des Benutzers jedoch entfernt und nicht angewandt werden.
Das Herstellungsverfahren lagert eine vorbestimmte Menge von Palladium mit einer wässrigen Sulfatlösung als einem Aktivator während 10 bis 300 Sekunden im Formungsverfahren für die Saatelektrodenschicht ab und entfernt den Aktivator von der Oberfläche durch ein Eintauchen und Reinigen während einer bis dreißig Sekunden bei normaler Temperatur. Ein wässrige Nickelphosphatlösung findet bei der chemischen Nickelbeschichtung Anwendung und führt eine Beschichtung während ungefähr fünf bis zwanzig Minuten durch das Einstellen des pH-Bereichs (pH 4 bis 8) und einer Temperatur (50°C bis 80°C) aus. In diesem Fall bildet die Saatelektrodenschicht 13 einen inneren Teil der Durchgangslöcher 11d. Ein zusätzliches Plattierungsverfahren und ein Trocknungsverfahren bei weniger als 100°C kann in Abhängigkeit von den Anforderungen eines Benutzers ausgeführt werden.
Wie in 4F gezeigt ist, wird eine Hauptelektrodenschicht 14 ausgebildet, um die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d, die im Formteil 11a des Metallelements 11 ausgebildet sind, durch die Verwendung der Saatelektrodenschicht 13 als Medium unter Verwendung der chemischen Beschichtung oder mittels Elektroplattierung zu füllen.
Bei der Elektroplattierung für das Ausbilden der Hauptelektrodenschicht 14 wird der pH-Bereich (pH 1 bis 5) und die Temperatur (30°C bis 70°C) eingestellt und ein Gleichstrom (DC) mit einer Stromdichte von 20 bis 120 mA/cm² in einer wässrigen Schwefelsäure-Nickel-Lösung oder einer wässrigen Nickel-Chlor-Lösung angelegt.
Bei der chemischen Beschichtung für das Ausbilden der Hauptelektrodenschicht 14 wird der pH-Bereich (pH 5 bis 7) und die Temperatur (70°C bis 90°C) eingestellt und das Material, das die Saatelektrodenschicht 13 hat, für ungefähr zehn bis dreißig Minuten verarbeitet und Plattierungslösungskomponenten von der Oberfläche durch das Eintauchen und Reinigen für eine bis dreißig Sekunden bei normaler Temperatur entfernt.
Wie in 4G gezeigt ist, werden die ersten und die zweiten Leiteranschlüsse 21 und 22 mit dem Anschlussverbindungsteil 11b des Metallelements 11 beziehungsweise der Hauptelektrodenschicht 14 verbunden. Ein Verfahren zur Ausbildung der leitenden Klebeschicht 16 wird weiter beim Verbinden der ersten und der zweiten Leiteranschlüsse 21 und 22 vorgesehen, um die Haftfähigkeit der ersten und der zweiten Leiteranschlüsse 21 und 22 zu verbessern. In dem Fall verwendet das Verfahren zur Ausbildung der leitenden Klebeschicht 16 ein Verfahren des Sprühens von Metallklebern oder Lötpaste, eine Elektroplattierung oder ein chemisches Beschichten.
Wie in 3 gezeigt ist, wird, wenn die ersten und die zweiten Leiteranschlüsse 21 und 22 verbunden sind, das Metallelement 11 mit dem Dichtungselement 30 abgedichtet, so dass die ersten und die zweiten Leiteranschlüsse 21 und 22 nach außen freigelegt werden können. Wenn das Metallelement 11 mit dem Dichtungselement 30 abgedichtet wird, wird das Metallelement 11 unter Verwendung von Formungsmaterial oder einem Abdeckungselement mit einer leeren Innenseite abgedichtet.
(Ausführungsform 2)
Es wird ein nicht polarer Metallkondensator 110, der das Kapazitätselement 10a, das den Metallkondensator 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, verwendet, unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in 5 gezeigt ist, umfasst der Metallkondensator 110 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Kapazitätselementen 10a, eine leitende Klebeschicht 16, einen dritten Leiteranschluss 23, einen vierten Leiteranschluss 24 und ein Dichtungselement 30. Nachfolgend wird hier dessen Konfiguration sequentiell beschrieben.
Jedes aus der Vielzahl der Kapazitätselemente 10a umfasst das Metallelement 11, die Metalloxidschicht 12, die Saatelektrodenschicht 13, die Hauptelektrodenschicht 14 und die Isolierschicht 15. Die Konfiguration ist dieselbe wie die Konfiguration des Kapazitätselements 10a der 4F, und somit wird eine weitere detaillierte Beschreibung hier weggelassen. Wie in 5 gezeigt ist, ist die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a der Reihe nach angeordnet, um zu bewirken, dass das Anschlussverbindungsteil 1 1b zu einer Richtung und zu einer anderen Richtung zeigt.
Die leitende Klebeschicht 16 ist zwischen den Hauptelektrodenschichten 14 der Vielzahl von Kapazitätselementen 10a angeordnet und klebt somit die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a. Der dritte Leiteranschluss 23 ist mit dem Anschlussverbindungsteil 11b des Kapazitätselements 10a verbunden, das zu einem Ende weist, und der vierte Leiteranschluss 24 ist mit dem Anschlussverbindungsteil 11b des Kapazitätselements 10a verbunden, das zum anderen Ende weist. Dadurch wird der nicht polare Metallkondensator 110 konstruiert. Insbesondere wird jeder der dritten und der vierten Leiteranschlüsse 23 und 24 mit dem Anschlussverbindungsteil 11b des Kapazitätselements 10a, das mit der Metalloxidschicht 12, die dieselbe Polarität aufweist, ausgeformt ist, verbunden. Somit wird der Metallkondensator 110, der eine Nichtpolarität aufweist, konstruiert.
Wenn die dritten und die vierten Leiteranschlüsse 23 und 24 verbunden sind, dichtet das Dichtungselement 30 die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a ab, so dass die dritten und die vierten Leiteranschlüsse 23 und 24 nach außen frei bleiben. Durch dieses ist es möglich, die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a gegenüber der Außenseite zu schützen.
(Ausführungsform 3)
Es wird ein polarer Metallkondensator 120, der das Kapazitätselement 10a, das den Metallkondensator 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, verwendet, unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in 6 gezeigt ist, umfasst der Metallkondensator 120 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Kapazitätselementen 10a, eine leitende Klebeschicht 16, einen ersten polaren Leiteranschluss 25, einen zweiten polaren Leiteranschluss 26 und ein Dichtungselement 30. Nachfolgend wird hier diese Konfiguration sequentiell beschrieben.
Wie in 6 gezeigt ist, umfasst jedes aus der Vielzahl der Kapazitätselemente 10a das Metallelement 11, die Metalloxidschicht 12, die Saatelektrodenschicht 13, die Hauptelektrodenschicht 14 und die Isolierschicht 15. Die Konfiguration ist dieselbe wie die Konfiguration des Kapazitätselements 10a der 4D, und somit wird hier eine weitere detaillierte Beschreibung weggelassen. Wie in 6 gezeigt ist, ist die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a der Reihe nach angeordnet, um zu bewirken, dass das Anschlussverbindungsteil 11b in dieselbe Richtung zeigt.
Die leitende Klebeschicht 16 ist zwischen den Hauptelektrodenschichten 14 der Vielzahl der Kapazitätselemente 10a angeordnet und klebt somit die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a. Der erste polare Leiteranschluss 25 ist mit den ersten Anschlussverbindungsteilen 11b des Kapazitätselements 10a verbunden, das zu einem Ende weist, und der erste polare Leiteranschluss 25 ist mit dem Anschlussverbindungsteil 11b des Metallelements 11, das mit der Metalloxidschicht 12 ausgebildet ist, verbunden, um somit als eine Anodenelektrode zu fungieren. Der zweite polare Leiteranschluss 26 ist mit der Hauptelektrodenschicht 14, die nicht mit der Metalloxidschicht 12 ausgebildet ist, verbunden, und funktioniert somit als eine Kathodenelektrode. So kann der Metallkondensator 120 konstruiert werden, damit er die Polarität aufweist.
Das Metallelement 11, das das Anschlussverbindungsteil 11b, das mit dem ersten polaren Leiteranschluss 25 verbunden ist, einschließt, kann als die negative Elektrode funktionieren. Wenn das Metallelement 11 als die negative Elektrode funktioniert, funktioniert die Hauptelektrodenschicht 14 als die positive Elektrode. Somit wird, wenn der zweite polare Leiteranschluss 26 an die Kathodenelektrode angelegt wird, der erste polare Leiteranschluss 25 an die Anodenelektrode angelegt. Im Gegensatz dazu wird, wenn der zweite polare Leiteranschluss 26 an die Anodenelektrode angelegt wird, der erste polare Leiteranschluss 25 an die Kathodenelektrode angelegt. Auch wenn der erste polare Leiteranschluss 25 an die Kathodeelektrode angelegt wird, so wird der zweite polare Leiteranschluss 26 an die Anodenelektrode angelegt. Im Gegensatz dazu wird, wenn der erste polare Leiteranschluss 25 an die Anodenelektrode angelegt wird, der zweite polare Leiteranschluss 26 an die Kathodenelektrode angelegt.
Wenn der zweite polare Leiteranschluss 26, der als die Anoden- oder Kathodenelektrode funktioniert, mit der Hauptelektrodenschicht 14 der Vielzahl der Kapazitätselemente 10a verbunden ist, wird die leitende Klebeschicht 16 auf der Hauptelektrodenschicht 14 ausgebildet, um die Haftfähigkeit zu verbessern. Der zweite polare Leiteranschluss 16 wird mit der leitenden Klebeschicht 16 verbunden.
Wenn die Metallkondensatoren 110 und 120 durch das Anordnen der Metallkondensatoren 10 wie oben konstruiert werden, ist es möglich, einen Metallkondensator mit einer hohen Spannung und einer hohen Kapazität zu erhalten. Da das Durchgangsloch 11d, das durch beide Oberflächen, das sind die oberen und unteren Oberflächen des Metallelements 11, hindurchgeht, im Metallelement 11 des Metallkondensators 10 ausgebildet ist, ist es möglich, die Hauptelektrodenschicht 14, die auf der oberen/unteren Oberfläche des Metallelements 11 ausgebildet ist, automatisch zu verbinden. Zusätzlich zur DC-Ätzung ist es möglich, die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d unter Verwendung eines Nassätzens, einem mechanischen Bohren oder einem Laserbohren regelmäßig zu formen und aufrecht zu halten. Somit ist es möglich, den Leckstrom und die Durchbruchspannung zu verbessern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die elektrische Leitfähigkeit um das ungefähr 10.000-fache bis zu 1.000.000-fache durch das Verwenden eines Metallmaterials für einen Elektrolyten zu verbessern, wenn man dies mit der Verwendung eines konventionellen Elektrolyten oder eines organischen Halbleiters vergleicht. Da auch eine serielle Mehrfachschichtung möglich ist, wird eine hohe Spannung ermöglicht. Es wird auch eine relativ höhere elektrische Sicherheit geboten. Auch ist es möglich, die Miniaturisierung zu verbessern, einen niedrigen Ersatzserienwiderstand (ESR) zu bieten, eine Reduktion einer Welligkeitspyrexie zu ermöglichen, eine lange Lebensdauer und eine Hitzefestigkeit zu gewährleisten und eine Rauchfestigkeit und eine Feuerfestigkeit zu erhalten.
Jede Bezugnahme in dieser Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „Ausführungsform“, „beispielhafte Ausführungsform“ etc. bedeutet, dass ein spezielles Merkmal, eine spezielle Struktur oder eine Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens eine Ausführungsform der Erfindung eingeschlossen ist. Das Auftauchen solcher Wendungen an verschiedenen Plätzen in der Beschreibung bezieht sich nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Weiter wird, wenn ein spezielles Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft in Verbindung mit irgend einer Ausführungsform beschrieben wird, angenommen, dass es im Können eines Fachmanns liegt, ein solches Merkmal, eine solche Struktur oder eine solche Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen zu verwenden.

Claims

Metallkondensator (10) umfassend: ein Metallelement (11), das ein Formteil (11a), wo eine Vielzahl von Durchgangslöchem (11d) ausgeformt ist, ein Anschlussverbindungsteil (11b), das an dem Formteil (11a) ausgebildet ist, und ein Dichtungsteil (11c) umfasst, wobei das Metallelement (11) als eine Folie ausgebildet ist und Aluminium (Al), Niobium (Nb), Tantal (Ta), Titan (Ti) oder Zirkonium (Zr) beinhaltet; eine Metalloxidschicht (12), die auf dem Metallelement (11) ausgebildet ist, wobei die Metalloxidschicht Aluminiumoxid (Al₂O₃), Niobmonoxid (NbO), Niobpentoxid (Nb₂O₅), Tantalpentoxid (Ta₂O₅), Titandioxid (TiO₂) oder Zirkoniumdioxid (ZrO₂) beinhaltet; eine Isolierschicht (15), die auf dem Metallelement (11) mit Ausnahme des Anschlussverbindungsteils (11b) ausgebildet ist, so dass das Anschlussverbindungsteil (11b) des Metallelements (11) nach außen frei bleibt; eine Hauptelektrodenschicht (14), die nur auf dem Teil der Metalloxidschicht (12) ausgebildet ist, die auf dem Formteil (11a) des Metallelements (11) ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher (11d) zu füllen, wobei die Hauptelektrodenschicht (14) Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Silber (Ag), Nickel (Ni), Zinn (Sn), Indium (In), Palladium (Pd), Platin (Pt), Kobalt (Co), Ruthenium (Ru) oder Gold (Au) beinhaltet.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 1, bei dem ein Leiteranschluss mit dem Anschlussverbindungsteil (11b) des Metallelements (11) und/oder der Hauptelektrodenschicht (14) verbunden ist.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Saatelektrodenschicht (13), die nur auf dem Teil der Metalloxidschicht (12) ausgebildet ist, die auf dem Formteil (11a) des Metallelements (11) ausgebildet ist; eine Hauptelektrodenschicht (14), die auf der Saatelektrodenschicht (13) ausgebildet ist, die auf dem Formteil (11a) ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher (11d), die in dem Formteil (11a) des Metallelements (11) ausgeformt sind, zu füllen; einen ersten Leiteranschluss (21), der mit dem Anschlussverbindungsteil (11b) des Metallelements (11) verbunden ist; einen zweiten Leiteranschluss (22), der mit der Hauptelektrodenschicht (14) verbunden ist; und ein Dichtungselement (30), das das Metallelement (11) abdichtet, wobei die ersten und die zweiten Leiteranschlüsse (21, 22) nach außen frei bleiben.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Durchgangslöcher (11d), die im Formteil (11a) des Metallelements (11) ausgebildet sind, in Form eines Kreises oder eines Polygons ausgebildet sind.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 3, wobei die Saatelektrodenschicht (13) Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Silber (Ag), Nickel (Ni), Zinn (Sn), Indium (In), Palladium (Pd), Platin (Pt), Kobalt (Co), Ruthenium (Ru) oder Gold (Au) beinhaltet.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 3, wobei die Hauptelektrodenschicht (14) mit einer leitenden Klebeschicht (16) für das Verbinden des zweiten Leiteranschlusses (22) versehen ist.
Metallkondensator (110) umfassend: eine Vielzahl von Kapazitätselementen (10a), wobei jedes umfasst: ein Metallelement (11), das ein Formteil (11a) umfasst, wo eine Vielzahl von Durchgangslöchern (11d) ausgeformt ist, ein Anschlussverbindungsteil (11b), das an dem Formteil (11a) ausgeformt ist, und ein Dichtungsteil (11c); eine Metalloxidschicht (12), die auf dem Metallelement (11) ausgebildet ist; eine Saatelektrodenschicht (13), die auf der Metalloxidschicht (12) ausgebildet ist, die auf dem Formteil (11a) des Metallelements (11) ausgebildet ist; eine Hauptelektrodenschicht (14), die auf der Saatelektrodenschicht (13) ausgebildet ist, die im Formteil (11a) ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher (11d), die in dem Formteil (11a) des Metallelements (11) ausgebildet sind, zu füllen; und eine Isolierschicht (15), die auf der Hauptelektrodenschicht (14) und/oder dem Metallelement (11) mit Ausnahme des Anschlussverbindungsteils (11b) ausgebildet ist, so dass das Anschlussverbindungsteil (11b) des Metallelements (11) nach außen frei bleibt, wobei die Anschlussverbindungsteile (11b) der Vielzahl der Kapazitätselemente (10a) der Reihe nach so angeordnet sind, dass jeweils ein Anschlussverbindungsteil (11b) im Wechsel in eine erste Richtung und das nächste Anschlussverbindungsteil (11b) in eine zweite Richtung weist; eine leitende Klebeschicht (16), die zwischen den Hauptelektrodenschichten (14) der Vielzahl der Kapazitätselemente (10a) angeordnet ist, um die Vielzahl der Kapazitätselemente (10a) durch Kleben miteinander zu verbinden; dritte und vierte Leiteranschlüsse (23, 24), die jeweils mit den Anschlussverbindungsteilen (11b) der Vielzahl der Kapazitätselemente (10a) verbunden sind; und ein Dichtungselement (30), das die Vielzahl der Kapazitätselemente (10a), die mit den dritten und den vierten Leiteranschlüssen (23, 24) verbunden sind, abdichtet, wobei die dritten und die vierten Leiteranschlüsse (23, 24) nach außen frei bleiben.