DE102008028696B4

DE102008028696B4 - Metallkondensator

Info

Publication number: DE102008028696B4
Application number: DE102008028696.6A
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: US8116062B2; US20090103245A1; TW200926223A; JP2009105372A; DE102008028696A1

Abstract

Metallkondensator (10), umfassend:
ein Metallelement (11), das ein Formteil (11a) umfasst, wo eine Vielzahl von Durchgangslöchern (11d) angeordnet ist, und erste und zweite Anschlussverbindungsteile (11b, 11c), die an dem Formteil (11a) ausgebildet sind;
eine Metalloxidschicht (12), die auf dem Metallelement (11) ausgebildet ist;
eine Isolierschicht (15), die auf dem Metallelement (11) ausgebildet ist, wobei die ersten und zweiten Anschlussverbindungssteile (11b, 11c) des Metallelements (11) von ihr nicht bedeckt werden;
eine Hauptelektrodenschicht (14), die auf dem Formteil (11a) ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher (11d), die in dem Formteil (11a) des Metallelements (11) ausgebildet sind, zu füllen;
einen ersten Leitungsanschluss (21), der selektiv mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen (11b, 11c) des Metallelements (11) verbunden ist;
einen zweiten Leitungsanschluss (22), der mit der Hauptelektrodenschicht (14) des Metallelements (11) verbunden ist; und
ein Dichtungselement (30), das das Metallelement (11) abdichtet, wobei die ersten und die zweiten Leitungsanschlüsse (21, 22) nach außen frei bleiben.

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 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 Leitungsanschluss 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, einen mehrlagigen Metallkondensator, der den Metallkondensator verwendet, bereitzustellen.
Bereitgestellt wird ein Metallkondensator gemäß Patentanspruch 1. Der erfindungsgemäße Metallkondensator verbessert durch die Verwendung eines Metallmaterials für einen Elektrolyten die Miniaturisierung, liefert einen niedrigen Ersatzserienwiderstand (ESR), weist eine Reduktion in der Welligkeitspyrexie auf, besitzt eine lange Lebensdauer und eine Hitzefestigkeit, und raucht oder brennt in der Umgebung nicht.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Metallkondensator geliefert, umfassend: ein Anschlusszunahmetyp-Metallelement (terminal increase-type metal member; im Folgenden kurz Metallelement), das ein Formteil umfasst, wo eine Vielzahl von Durchgangslöchern angeordnet ist, und erste und zweite Anschlussverbindungsteile (Elektrodenrückzugsteile - electrode withdrawing portions), die auf dem Formteil ausgebildet sind; eine Metalloxidschicht, die auf dem Metallelement ausgebildet ist; eine Isolierschicht, die auf dem Metallelement ausgebildet ist, wobei die ersten und zweiten Anschlussverbindungsteile des Metallelements von ihr nicht bedeckt werden; eine Hauptelektrodenschicht, die auf dem Formteil ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher, die in dem Formteil ausgebildet sind, zu füllen; einen ersten Leitungsanschluss (lead terminal), der selektiv mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen des Metallelements verbunden ist; einen zweiten Leitungsanschluss, der mit der Hauptelektrodenschicht des Metallelements verbunden ist; und ein Dichtungselement, das das Metallelement, abdichtet, wobei die ersten und die zweiten Leitungsanschlüsse nach außen frei bleiben.
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
Nachfolgend werden Ausführungsformen eines piezoelektrischen Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine Konfiguration eines Metallkondensators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen 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 Anschlusszunahmetyp-Metallelement 11 (im Folgenden kurz Metallelement 11), eine Metalloxidschicht 12, eine Saatelektrodenschicht 13, eine Hauptelektrodenschicht 14, eine Isolierschicht 15, einen ersten Leitungsanschluss 21, einen zweiten Leitungsanschluss 22 und ein Dichtungselement 30. Nachfolgend wird diese Konfiguration sequentiell beschrieben.
Wie in 4B gezeigt ist, umfasst das Metallelement 11 ein Formteil 11a, der durch eine Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern 11d geliefert wird, und erste und zweite Anschlussverbindungsteile (Elektrodenrückzugsteile) 11b und 11c, die auf einem Ende und dem anderen Ende des Formteils 11a ausgebildet sind. Das Durchgangsloch 11d ist in einer kreisförmigen oder polygonalen Form ausgebildet. Die ersten und die zweiten Anschlussverbindungsteile 11b und 11c werden auf dem Metallelement 11 ausgebildet, um eine Anzahl von Anschlüssen zu erhöhen und um dadurch den Metallkondensator 10 mit drei Anschlüssen zu konstruieren, wenn der polare Metallkondensator 10 konstruiert wird, durch das selektive Verbinden des ersten Leistungsanschlusses 21 mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11b und 11c. Sogar dann wenn der Metallkondensator 10 nicht polar ist, ist es möglich, den Metallkondensator 10 so zu konstruieren, dass er zwei Anschlüsse aufweist. Das Metallelement 11 ist integral mit dem Formteil 11a und den Anschlussverbindungsteilen 11b und 11c ausgebildet. Die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d, die im Formteil 11a ausgebildet sind, sind in einer zylindrischen Form ausgebildet, um das Durchgangsloch 11d einfach auszubilden. Das Metallelement 11 beinhaltet ein Metallelement, beispielsweise aus Aluminium (Al), Niob (Nb), Tantal (Ta), Titan (Ti) oder Zirkonium (Zr).
Die Metalloxidschicht 12 ist auf dem Metallelement 11 ausgebildet. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Metalloxidschicht 12 auf allen Oberflächen ausgebildet, die beide Oberflächen des Metallelements 11 einschließen, das ist die Oberfläche der Vielzahl von Durchgangslöchern 11d, deren obere und untere Oberflächen und dergleichen. Die Metalloxidschicht 12, die auf dem Metallelement 11 ausgebildet ist, beinhaltet Aluminiumoxid (Al₂O₃), Niobmonoxid (NbO), Niobpentoxid (Nb₂O₅), Tantalpentoxid (Ta₂O₅), Titandioxid (TiO₂) oder Zirkoniumdioxid (ZrO₂).
Die Isolierschicht 15 wird auf dem Metallelement 11 so ausgebildet, dass die ersten und die zweiten Anschlussverbindungsteile 11b und 11c des Metallelements 11 nach außen freigelegt werden können. Die Isolierschicht 15 kann nach dem Ausbilden einer Hauptelektrodenschicht 14 ausgebildet werden. Somit wird die Isolierschicht 15 auf dem Metallelement 11 und/oder der Hauptelektrodenschicht 14 ausgebildet. Insbesondere ist, wie das in 1 gezeigt ist, die Isolierschicht 15 auf dem Metallelement 11 und/oder der Hauptelektrodenschicht 14 entlang der Hauptelektrodenschicht 14 ausgebildet, um die ersten und die zweiten Anschlussverbindungsteile 11b und 11c nach außen freizulegen, und sie verwendet ein Isolierband oder ein auf Harz basierendes Material.
Die Saatelektrodenschicht 13 ist auf der Metalloxidschicht 12 ausgebildet, die auf beiden Oberflächen des Formteils 11a des Metallelements ausgebildet ist. Die Hauptelektrodenschicht 14 ist auf der Saatelektrodenschicht ausgebildet, die auf beiden Oberflächen des Formteils 11a ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d, die auf dem Formteil 11a des Metallelements 11 ausgebildet sind, zu füllen. Die Saatelektrodenschicht 13 und die Hauptelektrodenschicht 14 beinhaltet 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). Die Saatelektrodenschicht 13 kann jedoch je nach Anforderung des Benutzers entfernt und nicht angewandt werden.
Der erste Leitungsanschluss 21 ist selektiv mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11b und 11c des Metallelements 11 verbunden. Der erste Leitungsanschluss 21, der selektiv mit dem ersten und dem zweiten Anschlussverbindungsteil 11b und 11c verbunden ist, kann sowohl mit den ersten als auch den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11b und 11c verbunden werden, um somit als ein polarer Leitungsanschluss verwendet zu werden, oder er kann mit einem der ersten und der zweiten Anschlussverbindungsteile 11b und 11c verbunden werden, um somit als ein nicht polarer Leitungsanschluss verwendet zu werden.
Der zweite Leitungsanschluss 22 ist mit der Hauptelektrodenschicht 14 des Metallelements 11 verbunden. Um die Haftfähigkeit des zweiten Leitungsanschlusses 22 zu verbessern, wenn der zweite Leitungsanschluss 22 mit der Hauptelektrodenschicht 14 verbunden wird, wird weiter eine leitende Klebeschicht 16 auf der Hauptelektrodenschicht 14 vorgesehen.
Das Dichtungselement 30 dichtet das Metallelement 11, das mit dem ersten und den zweiten Leitungsanschlüssen 21 und 22 verbunden ist, ab, so dass die ersten und die zweiten Leitungsanschlüsse 21 und 22 nach außen freigelegt werden können. Dadurch ist es möglich, den Metallkondensator 10 von der Außenseite zu schützen. Das Dichtungselement 30 verwendet Formungsmaterial oder ein Abdeckungselement mit einer leeren Innenseite.
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, bildet das Herstellungsverfahren des Metallkondensators 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein (nicht gezeigtes) Muster unter Verwendung einer Drucktinte, einem physikalischen Kratzen oder einem Kratzen unter Verwendung einer Nanonadel. Das Herstellungsverfahren bildet ein Formteil 11a, wo eine Vielzahl von Vertiefungen 11d auf beiden Oberflächen des Elements 1 unter Verwendung einer Gleichstromätzung (DC) angeordnet wird, und bildet dadurch das Metallelement 11, das integral mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11b und 11c auf einem Ende und dem anderen Ende des Vertiefungsformteils 11a ausgebildet ist.
Wenn die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d im Formteil 11a ausgebildet wird, wird jedes Durchgangsloch 11d so ausgebildet, dass es einen Durchmesser von ungefähr 1µm bis 100 µm hat. Da die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d in eine zylindrische Form gebracht wird, um hindurchgeführt zu werden, ist es möglich, die Vielzahl der Durchgangslöcher 11d unter Verwendung einer Gleichstromätzung (DC), einer Wechselstromätzung (AC), einem Nassätzen, einem mechanischen Bohren oder einem Laserbohren auszubilden.
Die DC-Ätzung umfasst ein Vorverarbeitungsverfahren für das Element 1 in einer wässrigen Lösung von ungefähr 1% bis 3% Phosphorsäure bei einer Temperatur von ungefähr 50°C für ungefähr ein bis drei Minuten, und ferner ein erstes Ätzen in einer Mischung aus Schwefelsäure, Phosphorsäure, Aluminium, etc. bei einer Temperatur von ungefähr 70°C und 90°C für ungefähr zwei bis zehn Minuten. In diesem Fall beträgt die Stromdichte ungefähr 100 mA/cm² bis 400 mA/cm². Die DC-Ätzung umfasst ferner ein zweites Ätzen in einer Mischung aus Salpetersäure, Phosphorsäure, Aluminium etc. bei einer Temperatur von ungefähr 80°C für 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.
Wie in 4C gezeigt ist, so wird, wenn das Formteil 11a und die ersten und die zweiten Anschlussverbindungsteile 11b und 11c integral auf dem Metallelement 11 ausgebildet sind, ein Formungsverfahren zur Ausbildung der Metalloxidschicht 12 auf dem Metallelement 11 unter Verwendung eines Anodisierungsverfahrens ausgeführt.
Das Anodisierungsverfahren 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, 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 der Isolierschicht 15 des Metallelements 11 unter Verwendung einer chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD), so dass das erste und das zweite Anschlussverbindungsteil 11b und 11c 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 ein 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 ein inneres 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 den 2 und 3 gezeigt ist, ist der zweite Leitungsanschluss 22 mit der Hauptelektrodenschicht 14 des Metallelements 11 verbunden, und der erste Leitungsanschluss 21 ist selektiv mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11b und 11c verbunden. Insbesondere ist, wenn der Metallkondensator so konstruiert ist, dass er keine Polarität aufweist, der zweite Leitungsanschluss 22 mit einem der ersten und der zweiten Anschlussverbindungsteile 11b und 11c verbunden. Ein Verfahren zur Ausbildung der leitenden Schicht auf der Hauptelektrodenschicht 14, die mit dem ersten Leitungsanschluss 22 verbunden ist, um die Haftfähigkeit der ersten und der zweiten Leitungsanschlüsse 21 und 22 zu verbessern, wird weiter zwischen dem Verfahren zur Ausbildung der Isolierschicht auf der Hauptelektrode und dem Metallelement 11 und dem Verfahren zur Verbindung des ersten Leitungsanschlusses 21 mit der Hauptelektrodenschicht 14 und dem selektiven Verbinden des zweiten Leitungsanschlusses 22 mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11b und 11c vorgesehen. Die leitende Klebeschicht 14 verwendet ein Verfahren von Metallklebern oder Lötpaste, der Elektroplattierung oder der chemischen Beschichtung.
Wie in 3 gezeigt ist, wird, wenn die ersten und die zweiten Leitungsanschlüsse 21 und 22 verbunden sind, das Metallelement 11 mit dem Dichtungselement 30 abgedichtet, so dass die ersten und die zweiten Leitungsanschlüsse 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 einer Abdeckung 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 Leitungsanschluss 23, einen vierten Leitungsanschluss 24 und ein Dichtungselement 30. Durch diese Konfiguration wird der nicht polare Metallkondensator 110 konstruiert. Nachfolgend wird 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. Somit kann die Saatelektrodenschicht 13 in Abhängigkeit von den Anforderungen eines Benutzers entfernt und nicht angewandt werden.
Die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a ist sequentiell angeordnet. Die leitende Klebeschicht 16 ist zwischen den Hauptelektrodenschichten 14 der Vielzahl der Kapazitätselemente 10a angeordnet und klebt somit die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a. Der dritte Leitungsanschluss 23 ist mit den ersten Anschlussverbindungsteilen 11b der Kapazitätselemente 11, die an ungeradzahligen Orten unter der Vielzahl der angeordneten Kapazitätselemente 10a angeordnet sind, verbunden. Insbesondere ist, wie das in 4 gezeigt ist, wenn angenommen wird, dass unter der Vielzahl der angeordneten Kapazitätselemente 10a ein an oberster Stelle angeordnetes Kapazitätselement 10 ein erstes Kapazitätselement 10a ist, und ein darunter angeordnetes Kapazitätselement 10 ein zweites Kapazitätselement 10a ist, der dritte Anschluss 23 mit den ersten Anschlussverbindungsteilen 11b der Kapazitätselemente 10a, die an den ungeradzahligen Orten, wie am ersten oder dritten Ort, angeordnet sind, verbunden. Im Gegensatz dazu ist der vierte Anschluss 24 mit den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11c der Kapazitätselemente 10a verbunden, die an geradzahligen Orten unter der Vielzahl der angeordneten Kapazitätselemente angeordnet sind. Dadurch wird der nicht polare Metallkondensator 110 konstruiert. Insbesondere sind die dritten und die vierten Leitungsanschlüsse 23 und 24 mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11b und 11c des Metallelements 11 verbunden, das mit der Metalloxidschicht ausgebildet ist, die dieselbe Polarität aufweist. So ist der Metallkondensator 110 konstruiert, damit er eine Nichtpolarität aufweist.
Wenn die dritten und die vierten Leitungsanschlüsse 23 und 24 mit der Vielzahl der Kapazitätselemente 10a verbunden sind, dichtet das Dichtungselement 30 die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a, die mit den dritten und den vierten Leitungsanschlüssen 23 und 24 verbunden sind, ab, so dass die dritten und die vierten Leitungsanschlüsse 23 und 24 nach außen freigelegt werden können. Durch dieses ist der nicht polare Metallkondensator 110 konstruiert, um die Vielzahl der intern angeordneten Kapazitätselemente 110 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 Leitungsanschluss 25, einen zweiten polaren Leitungsanschluss 26, einen dritten polaren Leitungsanschluss 27 und ein Dichtungselement 30. Nachfolgend wird diese 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 hier eine weitere detaillierte Beschreibung weggelassen. Die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a ist sequentiell angeordnet. 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 Leitungsanschluss 25 ist mit den ersten Anschlussverbindungsteilen 11b der Vielzahl der angeordneten Kapazitätselemente 10a verbunden, um somit als eine Anodenelektrode zu fungieren. Der dritte polare Leitungsanschluss 27 ist mit den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11c der Vielzahl der angeordneten Kapazitätselemente 10a verbunden, um als die Anodenelektrode zu fungieren. Dadurch ist der polare Metallkondensator 120 konstruiert. Insbesondere funktionieren, da der erste polare Leitungsanschluss 25 und der dritte polare Leitungsanschluss 27 mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen 11b und 11c des Metallelements 11, das in der Metalloxidschicht 12 ausgebildet ist, verbunden sind, die ersten und die dritten polaren Leitungsanschlüsse 25 und 27 als die Anodenelektrode. Der zweite polare Leitungsanschluss 26 ist mit einer der Hauptelektrodenschichten 14 der Vielzahl der Kapazitätselemente 12 verbunden, und er ist mit der Hauptelektrode 14 verbunden, wo die Metalloxidschicht 12 nicht ausgebildet ist. Somit funktioniert der zweite polare Leitungsanschluss 26 als eine Kathodenelektrode.
Das Metallelement 11, das die ersten und die zweiten Anschlussverbindungsteile 11b und 11c einschließt, kann anwendbar sein, um als die negative Elektrode zu funktionieren. Wenn das Metallelement 11 als die negative Elektrode funktioniert, funktioniert die Hauptelektrodenschicht 14 als die positive Elektrode. Somit werden, wenn der zweite polare Leitungsanschluss 26 an die Kathodenelektrode angelegt wird, die ersten und die dritten polaren Leitungsanschlüsse 25 und 27 an die Anodenelektrode angelegt. Im Gegensatz dazu werden, wenn der zweite polare Leitungsanschluss 26 an die Anodenelektrode angelegt wird, die ersten und die dritten polaren Leitungsanschlüsse 25 und 27 an die Kathodenelektrode angelegt. Auch wenn die ersten und die dritten polaren Leitungsanschlüsse 25 und 27 an die Kathodeelektrode angelegt werden, so wird der zweite polare Leitungsanschluss 26 an die Anodenelektrode angelegt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die ersten und die dritten polaren Leitungsanschlüsse 25 und 27 an die Anodenelektrode angelegt werden, der zweite polare Leitungsanschluss 26 an die Kathodenelektrode angelegt.
Um die Anhaftung des zweiten polaren Leitungsanschlusses 26, der als die Anoden- oder Kathodenelektrode funktioniert, zu verbessern, wird die leitende Klebeschicht 16 auf einer der Hauptelektroden 14 der Vielzahl der Kapazitätselemente 10, die mit dem zweiten polaren Leitungsanschluss 26 verbunden sind, ausgebildet. Wenn die leitende Klebeschicht 16 ausgebildet ist, wird der zweite polare Leitungsanschluss 26 mit der leitenden Klebeschicht 26 verbunden.
Wenn die ersten bis dritten polaren Leitungsanschlüsse 25, 26 und 27 mit der Vielzahl der Kapazitätselemente 10a verbunden sind, dichtet das Dichtungselement 30 die Vielzahl der Kapazitätselemente 10a ab, so dass die ersten bis dritten polaren Leitungsanschlüsse 25, 26 und 27 nach außen freigelegt werden können. Dadurch ist es möglich, die Vielzahl der intern angeordneten Kapazitätselemente 110 gegenüber der Außenseite zu schützen.
Wenn die Metallkondensatoren 110 und 120 durch das Anordnen der Metallkondensatoren 10 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. Da die Polarität keine Richtungsgebundenheit aufweist, wird auch eine relativ höhere 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 Auftreten 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) umfasst, wo eine Vielzahl von Durchgangslöchern (11d) angeordnet ist, und erste und zweite Anschlussverbindungsteile (11b, 11c), die an dem Formteil (11a) ausgebildet sind; eine Metalloxidschicht (12), die auf dem Metallelement (11) ausgebildet ist; eine Isolierschicht (15), die auf dem Metallelement (11) ausgebildet ist, wobei die ersten und zweiten Anschlussverbindungssteile (11b, 11c) des Metallelements (11) von ihr nicht bedeckt werden; eine Hauptelektrodenschicht (14), die auf dem Formteil (11a) ausgebildet ist, um die Vielzahl der Durchgangslöcher (11d), die in dem Formteil (11a) des Metallelements (11) ausgebildet sind, zu füllen; einen ersten Leitungsanschluss (21), der selektiv mit den ersten und den zweiten Anschlussverbindungsteilen (11b, 11c) des Metallelements (11) verbunden ist; einen zweiten Leitungsanschluss (22), der mit der Hauptelektrodenschicht (14) des Metallelements (11) verbunden ist; und ein Dichtungselement (30), das das Metallelement (11) abdichtet, wobei die ersten und die zweiten Leitungsanschlüsse (21, 22) nach außen frei bleiben.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 1, umfassend: eine Saatelektrodenschicht (13), die auf der Metalloxidschicht (12), die auf beiden Oberflächen des mit Löchern (11d) versehenen Formteils (11a) ausgebildet ist, ausgebildet ist.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metallelement (11) Aluminium (Al), Niobium (Nb), Tantal (Ta), Titan (Ti) oder Zirkonium (Zr) beinhaltet.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 1 oder 2, 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 1 oder 2, wobei die Metalloxidschicht (12) Aluminiumoxid (Al₂O₃), Niobmonoxid (NbO), Niobpentoxid (Nb₂O₅), Tantalpentoxid (Ta₂O₅), Titandioxid (TiO₂) oder Zirkoniumdioxid (ZrO₂) beinhaltet.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 2, wobei sowohl die Saatelektrodenschicht (13) als auch 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 oder 2, wobei die Hauptelektrodenschicht (14) mit einer leitenden Klebeschicht (16) für das Verbinden des zweiten Leitungsanschlusses (22) versehen ist.
Metallkondensator (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Dichtungselement (30) durch Formungsmaterial ausgebildet ist.