DE102016204380A1

DE102016204380A1 - Integrierter Microchip aus Tantal

Info

Publication number: DE102016204380A1
Application number: DE102016204380.3A
Authority: DE
Inventors: Joseph W. Paulus; John R. Sturmer
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp N D Ges Us
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2016-09-29
Also published as: US20160284476A1; JP2016181692A; CN105990026A; US9966196B2; CN105990026B

Abstract

Ein Festelektrolytkondensator und ein Verfahren zur Herstellung des Kondensators werden bereitgestellt. Der Kondensator umfasst einen gesinterten porösen Anodenkörper, ein gesintertes Anodensubstrat, ein Dielektrikum, das wenigstens einen Teil des Anodenkörpers und wenigstens einen Teil des Anodensubstrats bedeckt und das auch innerhalb wenigstens eines Teils des Anodenkörpers gebildet ist; eine Kathode aus einem festen Elektrolyten, die wenigstens einen Teil des Dielektrikums, das den Anodenkörper bedeckt, bedeckt; ein Anoden-Endteil, das mit dem Anodensubstrat elektrisch verbunden ist; und ein Kathoden-Endteil, das mit dem festen Elektrolyten elektrisch verbunden ist. Der Anodenkörper befindet sich auf einer planaren Fläche des Anodensubstrats, und sowohl der Anodenkörper als auch das Substrat sind aus einem Pulver einer Ventilmetallzusammensetzung gebildet. Weiterhin ist das Anodensubstrat hermetisch dicht und für Flüssigkeiten undurchlässig.

Description

Verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Seriennummer 14/664,957, eingereicht am 23. März 2015, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Hintergrund der Erfindung
Festelektrolytkondensatoren (z. B. Tantalkondensatoren) haben hauptsächlich zur Miniaturisierung von elektronischen Schaltungen beigetragen und ermöglichten die Anwendung solcher Schaltungen in extremen Umgebungen. Ein Beispiel für einen Feststoffkondensator und ein entsprechendes Massenproduktionsverfahren zur Herstellung von oberflächenmontierbaren Feststoffkondensatoren ist in US-Patent Nr. 5,357,399 (Salisbury) offenbart.
Einige Festelektrolytkondensatoren weisen einen Anodenanschluss auf, der aus einer im Wesentlichen planaren Fläche gebildet ist, die über eine Keimschicht/Impfschicht mit einem Anodenkörper verbunden ist. Keimschichten und zuweilen auch die Anodenkörper sind jeweils als kontinuierliche Ebenen eines Materials gebildet, das in mehreren Abmessungen geschnitten wird, um diskrete Kondensatorelemente zu erhalten. Zum Beispiel offenbart das US-Patent Nr. 6,699,767 (Huntington) ein Verfahren zur Herstellung von mehreren Feststoffkondensatoren, das Schritte zur Bildung solcher Keim- und Anodenkomponenten umfasst. Auf eine ganze obere Fläche eines Wafers ist eine Keimschicht gesintert, zum Beispiel eine Dispersion von Tantalpulver. Dann wird ein grünes (d. h. ungesintertes) Gemisch aus feinkörnigem Tantalpulver von Kondensatorqualität auf die obere Fläche des Substrats gepresst, um eine Grünschicht zu bilden. Die Grünschicht wird gesintert, um das feinkörnige Pulver zu einem integralen porösen Netzwerk zu verschmelzen. Bei dem Sintervorgang wird auch die poröse Schicht mit der groben Keimschicht verschmolzen. Dann wird der Substratverbund so bearbeitet, dass ein orthogonales Gitter von Querkanälen und Längskanälen entsteht, die bis zu einer Tiefe unmittelbar unterhalb des Niveaus der porösen Tantalschicht geschnitten werden, so dass die Schnitte bis zum Substrat durchgehen. Der Bearbeitungsvorgang erzeugt auf dem Substrat eine Anordnung von orthogonalen Abschnittskörpern, die letztlich unter Bildung der Anodenteile der Kondensatoren verarbeitet werden.
In einer Variante des obigen Herstellungsverfahrens wird eine kontinuierliche Ebene aus Material, das eine Keimschicht bildet, über dem Substrat gebildet und gesintert. Anschließend werden Anoden der gleichen oder unterschiedlicher Höhen auf den geimpften Wafer matrizengepresst. Nach dem Pressen werden die Anoden gesintert. Eine Reihe von orthogonalen Schnitten muss noch durch die Keimschicht leicht in den Wafer hinein durchgeführt werden, um das Keimmaterial zwischen den jeweiligen Anodenschichtkörpern zu entfernen und diskrete Kondensatorelemente zu bilden.
Die mehreren Schritte zur Bildung diskreter Kondensatorelemente, insbesondere die Schneidschritte in US-Patent Nr. 6,669,767 (Huntington), zur Erzeugung der Quer- und Längskanäle können einen zeitraubenden und teuren Teil des Herstellungsverfahrens darstellen. Außerdem sind im Allgemeinen dickere Substrate erforderlich, so dass die Kanäle über das Niveau der darauf befindlichen porösen Tantalschicht hinaus in das Substrat geschnitten werden können, was die potentielle volumetrische Effizienz der Kondensatorelemente einschränkt. Daher gibt es zurzeit ein Bedürfnis nach einem verbesserten Kondensatorelement mit einem reduzierten Höhenprofil und erhöhter volumetrischer Effizienz, das in einem vereinfachten, kosteneffizienteren Verfahren hergestellt werden kann.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Festelektrolytkondensator einen gesinterten porösen Anodenkörper, ein gesintertes Anodensubstrat, ein Dielektrikum, das wenigstens einen Teil des gesinterten porösen Anodenkörpers und wenigstens einen Teil des gesinterten Anodensubstrats bedeckt, wobei weiterhin das Dielektrikum innerhalb wenigstens eines Teils des gesinterten porösen Anodenkörpers gebildet ist, eine Kathode, die wenigstens einen Teil des Dielektrikums, welches den gesinterten porösen Anodenkörper bedeckt, bedeckt, wobei die Kathode einen festen Elektrolyten umfasst, ein Anoden-Endteil, das mit dem gesinterten Anodensubstrat elektrisch verbunden ist, und ein Kathoden-Endteil, das mit dem festen Elektrolyten elektrisch verbunden ist. Der gesinterte poröse Anodenkörper und das gesinterte Anodensubstrat sind aus einem Pulver einer Ventilmetallzusammensetzung gebildet. Weiterhin befindet sich der gesinterte poröse Anodenkörper auf einer planaren Fläche des gesinterten Anodensubstrats, und das gesinterte Anodensubstrat ist für Flüssigkeiten undurchlässig.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bildung eines Festelektrolytkondensators die Bildung eines porösen Anodenkörpers und eines Anodensubstrats, wobei der poröse Anodenkörper und das Anodensubstrat aus einem Pulver einer Ventilmetallzusammensetzung gebildet werden, wobei sich der poröse Anodenkörper auf einer planaren Fläche des Anodensubstrats befindet und wobei weiterhin das gesinterte Anodensubstrat für Flüssigkeiten undurchlässig ist; das Sintern des porösen Anodenkörpers und des Anodensubstrats; das anodische Oxidieren wenigstens eines Teils des gesinterten porösen Anodenkörpers und des gesinterten Anodensubstrats unter Bildung eines Dielektrikums, das wenigstens einen Teil des gesinterten porösen Anodenkörpers und wenigstens einen Teil des gesinterten Anodensubstrats bedeckt, wobei weiterhin das Dielektrikum innerhalb wenigstens eines Teils des gesinterten porösen Anodenkörpers gebildet ist; das Auftragen eines festen Elektrolyten auf wenigstens einen Teil des anodisch oxidierten gesinterten porösen Anodenkörpers; das elektrische Verbinden des gesinterten Anodensubstrats mit einem Anoden-Endteil; und das elektrische Verbinden des festen Elektrolyten mit einem Kathoden-Endteil.
Weitere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden ausführlicher dargelegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Rest der Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ist eine vollständige und nacharbeitbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Realisierung für den Fachmann insbesondere dargelegt; dabei:
ist 1 eine Querschnittsansicht eines Festelektrolytkondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
zeigt 2 eine Ausführungsform einer Pressform, die zur Bildung des Anodenkörpers und des Anodensubstrats des Festelektrolytkondensators der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
ist 3 eine Querschnittsansicht eines Moduls, das mehrere Kondensatoren der vorliegenden Erfindung umfasst, die in Reihe angeordnet sind;
ist 4 eine Querschnittsansicht eines Moduls, das mehrere Kondensatoren der vorliegenden Erfindung umfasst, die parallel angeordnet sind; und
ist 5 eine Querschnittsansicht eines Moduls, das mehrere Kondensatoren der vorliegenden Erfindung umfasst, die in einer nichtpolaren Konfiguration angeordnet sind.
Bei mehrfacher Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und der Zeichnung sollen diese dieselben oder analoge Merkmale oder Elemente der vorliegenden Erfindung repräsentieren.
Ausführliche Beschreibung von repräsentativen Ausführungsformen
Der Fachmann sollte sich darüber im Klaren sein, dass die vorliegende Diskussion nur eine Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen ist und die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht einschränken soll.
Allgemein gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Festelektrolytkondensator und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kondensators. Der Festelektrolytkondensator umfasst einen gesinterten porösen Anodenkörper, der aus einem Pulver einer Ventilmetallzusammensetzung gebildet ist, und ein gesintertes Anodensubstrat, das ebenfalls aus einem Pulver einer Ventilmetallzusammensetzung gebildet ist. Das gesinterte Anodensubstrat ist für Flüssigkeiten undurchlässig und erleichtert somit die Bildung einer effektiven hermetischen Dichtung zwischen dem gesinterten porösen Anodenkörper und dem gesinterten Anodensubstrat.
Insbesondere haben die Erfinder herausgefunden, dass beim Zusammensintern eines porösen Anodenkörpers mit einer planaren Fläche eines Anodensubstrats, das hermetisch dicht und für Flüssigkeiten undurchlässig ist, das Kathodenmaterial nicht in das gesinterte Anodensubstrat eindringen und mit dem Anoden-Endteil in Kontakt kommen kann, was während der Verwendung des resultierenden Kondensators zu einem Kurzschluss führen könnte. Das gesinterte Anodensubstrat ist nicht nur hermetisch dicht, sondern es weist auch eine ausreichende Oberflächenrauigkeit auf, so dass der gesinterte Anodenkörper fest an das gesinterte Anodensubstrat geklebt oder abgedichtet werden kann, ohne dass mechanisches Ätzen oder die Auftragung einer Keimschicht auf das Substrat erforderlich ist, was das Herstellungsverfahren vereinfacht und die Bildung eines volumetrisch effizienten Kondensators mit einem geringeren Höhenprofil oder geringerer Dicke ermöglicht.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden jetzt ausführlicher beschrieben.
I. Anodenkomponente
Die Anodenkomponente einschließlich des porösen Anodenkörpers und des Anodensubstrats kann typischerweise aus einem Pulver einer Ventilmetallzusammensetzung mit einer spezifischen Ladung gebildet sein, die im Bereich von etwa 10000 μF·V/g bis etwa 500000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen etwa 15000 μF·V/g bis etwa 400000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen etwa 20000 μF·V/g bis etwa 250000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen etwa 25000 μF·V/g bis etwa 125000 μF·V/g, liegt. Wie in der Technik bekannt ist, kann die spezifische Ladung dadurch bestimmt werden, dass man die Kapazität mit der eingesetzten Anodisierungsspannung multipliziert und dann dieses Produkt durch das Gewicht des anodisierten Elektrodenkörpers dividiert.
In einer bestimmten Ausführungsform können der poröse Anodenkörper und das Anodensubstrat des Kondensators der vorliegenden Erfindung aus einem Pulver mit einer spezifischen Ladung gebildet sein, die im Bereich von etwa 10000 μF·V/g bis etwa 70000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen etwa 15000 μF·V/g bis etwa 65000 μF·V/g und in einigen Ausführungsformen etwa 20000 μF·V/g bis etwa 60000 μF·V/g liegt. Man sollte sich auch darüber im Klaren sein, dass in einigen Ausführungsformen sowohl der poröse Anodenkörper als auch das Anodensubstrat aus einem Pulver mit einer höheren spezifischen Ladung gebildet sein können, die im Bereich von etwa 80000 μF·V/g bis etwa 500000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen etwa 85000 μF·V/g bis etwa 400000 μF·V/g und in einigen Ausführungsformen etwa 90000 μF·V/g bis etwa 300000 μF·V/g liegt.
Weiterhin sollte man sich darüber im Klaren sein, dass der poröse Anodenkörper und das Anodensubstrat zwar aus demselben Pulver gebildet sein können, der poröse Anodenkörper in einer bestimmten Ausführungsform aber auch aus einem Pulver mit einer höheren spezifischen Ladung als das Anodensubstrat, das aus einem Pulver mit einer geringeren spezifischen Ladung gebildet sein kann, gebildet sein kann. Zum Beispiel kann der poröse Anodenkörper aus einem Pulver mit einer spezifischen Ladung gebildet sein, die im Bereich von etwa 80000 μF·V/g bis etwa 500000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen etwa 85000 μF·V/g bis etwa 400000 μF·V/g und in einigen Ausführungsformen etwa 90000 μF·V/g bis etwa 300000 μF·V/g liegt, während das Anodensubstrat aus einem Pulver mit einer spezifischen Ladung gebildet sein kann, die im Bereich von etwa 10000 μF·V/g bis etwa 70000 μF·V/g in einigen Ausführungsformen etwa 15000 μF·V/g bis etwa 65000 μF·V/g und in einigen Ausführungsformen etwa 20000 μF·V/g bis etwa 60000 μF·V/g liegt.
Indessen kann das Anodensubstrat in einer anderen bestimmten Ausführungsform auch aus einem Pulver mit einer höheren spezifischen Ladung als der poröse Anodenkörper, der aus einem Pulver mit einer geringeren spezifischen Ladung gebildet sein kann, gebildet sein. Zum Beispiel kann das Anodensubstrat aus einem Pulver mit einer spezifischen Ladung gebildet sein, die im Bereich von etwa 80000 μF·V/g bis etwa 500000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen etwa 85000 μF·V/g bis etwa 400000 μF·V/g und in einigen Ausführungsformen etwa 90000 μF·V/g bis etwa 300000 μF·V/g liegt, während der poröse Anodenkörper aus einem Pulver mit einer spezifischen Ladung gebildet sein kann, die im Bereich von etwa 1000 μF·V/g bis etwa 70000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen etwa 5000 μF·V/g bis etwa 65000 μF·V/g und in einigen Ausführungsformen etwa 10000 μF·V/g bis etwa 60000 μF·V/g liegt.
Unabhängig von der spezifischen Ladung des Pulvers, das daraus gebildet wird, enthält die Ventilmetallzusammensetzung ein Ventilmetall (d. h. ein Metall, das zur Oxidation befähigt ist) oder eine Verbindung, die auf einem Ventilmetall beruht, wie Tantal, Niob, Aluminium, Hafnium, Titan, Legierungen davon, Oxide davon, Nitride davon usw. Zum Beispiel kann die Ventilmetallzusammensetzung ein elektrisch leitfähiges Oxid von Niob enthalten, wie ein Nioboxid mit einem Atomverhältnis von Niob zu Sauerstoff von 1:1,0 ± 1,0, in einigen Ausführungsformen 1:1,0 ± 0,3, in einigen Ausführungsformen 1:1,0 ± 0,1 und in einigen Ausführungsformen 1:1,0 ± 0,05. Bei dem Nioboxid kann es sich zum Beispiel um NbO_0,7, NbO_1,0, NbO_1,1 und NbO₂ handeln. In einer bevorzugten geeigneten Ausführungsform enthält die Ventilmetallzusammensetzung Tantal.
Zur Bildung der Anodenkomponente (z. B. des Anodenkörpers und des Anodensubstrats) kann das Pulver der Ventilmetallzusammensetzung Teilchen mit einer Vielzahl von Formen enthalten, wie sphärolithisch, winklig, flockenförmig usw. sowie Gemische davon. Besonders gut geeignete Pulver sind Tantalpulver, die von Showa (z. B. S506-Pulver, S708-Pulver, S15HB-Pulver usw.), von der Cabot Corp. (z. B. flockiges Pulver C255, flockiges/sphärolithisches Pulver TU4D usw.) und H. C. Starck (z. B. sphärolithisches Pulver NH175) erhältlich sind. Obwohl es nicht erforderlich ist, kann das Pulver unter Verwendung einer beliebigen, in der Technik bekannten Methode, wie durch Wärmebehandlung, agglomeriert werden. Bevor das Pulver in die Form eines Anodenkörpers und eines Anodensubstrats gebracht wird, kann es auch gegebenenfalls mit einem Bindemittel und/oder Gleitmittel gemischt werden, um zu gewährleisten, dass die Teilchen ausreichend aneinander haften, wenn sie unter Bildung des Anodenkörpers und des Anodensubstrats gesintert werden. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass Bindemittel und/oder Gleitmittel in der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt erforderlich sind, da wegen der reduzierten Dicke sowohl des porösen Anodenkörpers als auch des Anodensubstrats der vorliegenden Erfindung kein Bindemittel oder Gleitmittel mehr notwendig ist, um eine ausreichende Haftung der Teilchen aneinander zu gewährleisten. Dann kann das resultierende Pulver mit Hilfe einer beliebigen herkömmlichen Pulverpressvorrichtung unter Bildung eines Presslings (z. B. eines Anodenkörperpresslings oder eines Anodensubstratpresslings) kompaktiert werden. Zum Beispiel kann eine Pressform eingesetzt werden, bei der es sich um eine Einplatz-Kompaktierpresse handelt, die eine Matrize und einen oder mehrere Stempel enthält. Alternativ dazu können auch Kompaktierpressformen des Ambosstyps verwendet werden, die nur eine Matrize und einen einzigen Unterstempel verwenden. Einplatz-Kompaktierpressformen sind in mehreren Grundtypen erhältlich, wie Nocken-, Kniehebel- und Exzenter- oder Kurbelpressen mit unterschiedlichen Fähigkeiten, wie einfach wirkend, doppelt wirkend, Schwebemantelmatrize, bewegliche Werkzeugaufspannplatte, Gegenstempel, Schnecke, Schlag, Heißpressen, Prägen oder Kalibrieren.
In einer besonderen Ausführungsform kann eine Pressform eingesetzt werden, die eine Matrize mit zwei oder mehr Teilen (z. B. Ober- und Unterteil) umfasst und so konfiguriert ist, dass der Anodenkörper oder das Anodensubstrat gebildet werden kann. Während der Verwendung können die Teile der Matrize nebeneinander platziert werden, so dass ihre Wände im Wesentlichen unter Bildung einer Hohlform mit der gewünschten Form des Anodenkörpers oder des Anodensubstrats ausgerichtet sind, je nachdem, welche Komponente gerade geformt wird. Nach dem Befüllen der Matrize mit Pulver kann die Hohlform dann geschlossen und Druckkräften durch einen Stempel ausgesetzt werden. Es können zwar zwei getrennte Pressformen verwendet werden, doch sollte man sich auch darüber im Klaren sein, dass der Anodenkörperpressling und der Anodensubstratpressling auch in derselben Form geformt werden können.
Eine solche Ausführungsform einer Hohlform/Pressform, die zum Formen der Anodenkörperpresslinge und der Anodensubstratpresslinge der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in 2 gezeigt. Zum Formen des Anodenkörpers und des Anodensubstrats unter Verwendung der Pressform 500 wird eine erste Stempelmatrix 502 in die Matrize 504 eingefügt, bis ihre Fläche 506 die Fläche 508 berührt (die Stempelfläche 510 nähert sich der Fläche 512). Dann wird Pulver, das vorher abgewogen wurde, in die Hohlformen für den Anodensubstratteil der Anode gefüllt. Dann wird eine zweite Stempelmatrix 514 in die Matrize 504 eingefügt und komprimiert, bis ihre Fläche 516 die Fläche 518 berührt (die Stempelfläche 520 nähert sich der Fläche 512). Die Stempellänge für die zweite Stempelmatrix 514 ist ausreichend, so dass das Anodensubstrat auf eine Dichte, die in die im Folgenden diskutierten Bereiche fällt, komprimiert werden kann.
Dann kann die Pressform 500 umgedreht werden, um die erste Stempelmatrix 502 zu entfernen. Dann wird Pulver, das vorher abgewogen wurde, in die Hohlformen gefüllt, um den porösen Anodenkörperteil der Anode zu bilden. Dann wird eine dritte Stempelmatrix 522 in die Matrize 504 eingefügt und komprimiert, bis ihre Fläche 506 die Fläche 508 berührt. Die Stempellänge für die dritte Stempelmatrix 522 ist ausreichend, so dass der poröse Anodenkörper auf eine Dichte, die in die im Folgenden diskutierten Bereiche fällt, komprimiert werden kann.
Dann können die erste Stempelmatrix 502 und die dritte Stempelmatrix 522 aus der Pressform 500 entfernt werden, und danach kann die Matrize 504 umgedreht und über einem Sintertiegel aufgehängt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann eine vierte Stempelmatrix 524 eingefügt werden, bis ihre Fläche 506 die Fläche 508 berührt. Die Längen der Stempel in der vierten Stempelmatrix 524 sind so groß, dass ihre Fläche 510 über die Fläche 518 hinausragt, wenn die Fläche 506 die Fläche 508 berührt, und die resultierenden Anoden aus der Matrize ausgeworfen werden.
Unabhängig von den speziellen Pressformen, aus denen die Presslinge gebildet werden, kann der resultierende poröse Anodenkörper auf eine Pressdichte gepresst werden, die im Bereich von etwa 3,5 Gramm pro Kubikzentimeter bis etwa 10 Gramm pro Kubikzentimeter, in einigen Ausführungsformen etwa 3,75 Gramm pro Kubikzentimeter bis etwa 9 Gramm pro Kubikzentimeter und in einigen Ausführungsformen etwa 4 Gramm pro Kubikzentimeter bis etwa 8 Gramm pro Kubikzentimeter liegt, wobei die Pressdichte dadurch bestimmt wird, dass man das Gewicht des gepressten porösen Anodenkörpers durch das Volumen des gepressten porösen Anodenkörpers dividiert. Indessen kann das resultierende Anodensubstrat, das nach dem Sintern für Flüssigkeiten undurchlässig ist und ausreichende Oberflächentextur aufweist, um eine Anhaftung des porösen Anodenkörpers an einer planaren Fläche des Anodensubstrats zu ermöglichen, auf eine Pressdichte gepresst werden, die im Bereich von etwa 10 Gramm pro Kubikzentimeter bis etwa 18 Gramm pro Kubikzentimeter, in einigen Ausführungsformen etwa 12 Gramm pro Kubikzentimeter bis etwa 17,5 Gramm pro Kubikzentimeter und in einigen Ausführungsformen etwa 14 Gramm pro Kubikzentimeter bis etwa 17 Gramm pro Kubikzentimeter liegt, wobei die Pressdichte dadurch bestimmt wird, dass man das Gewicht des gepressten Anodensubstrats durch das Volumen des gepressten Anodensubstrats dividiert. Weiterhin kann das Verhältnis der Pressdichte des Anodensubstrats zur Pressdichte des porösen Anodenkörpers im Bereich von etwa 1 bis etwa 6, wie etwa 1,05 bis etwa 5, wie etwa 1,25 bis etwa 4,75, wie etwa 1,5 bis etwa 4,5, liegen. Dadurch, dass man das Anodensubstrat auf eine im Vergleich zur Pressdichte des porösen Anodenkörpers erhöhte Pressdichte presst, wie auf eine Dichte, die fast Metalldichte erreicht, ist das resultierende Anodensubstrat für Flüssigkeiten undurchlässig, was die Auftragung von Kathodenmaterial, wie MnO₂, auf oder in die Nähe des Anoden-Endteils verhindert. Weiterhin kann die hohe Pressdichte des Anodensubstrats die Bildung einer hermetischen Abdichtung zwischen dem resultierenden porösen Anodenkörper und dem Anodensubstrat nach dem Sintern erleichtern. Man sollte sich jedoch auch darüber im Klaren sein, dass es nicht erforderlich ist, dass das Anodensubstrat auf eine Dichte gepresst wird, die größer ist als die Pressdichte des porösen Anodenkörpers, wie eine Dichte, die fast Metalldichte erreicht, um das Anodensubstrat hermetisch dicht und für Flüssigkeiten undurchlässig zu machen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das Anodensubstrat auf eine beliebige Dichte gepresst werden, und danach kann eine dünne Schicht oder ein Film eines Ventilmetalls (z. B. Tantal) durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder irgendein anderes geeignetes Verfahren entweder vor oder nach dem Sintern auf die äußeren Flächen des Anodensubstrats aufgetragen werden, um das Eindringen von Flüssigkeiten in das Anodensubstrat zu verhindern. Wenn weiterhin die dünne Schicht oder der Film des Ventilmetalls nach dem Sintern aufgetragen wird, kann nach der Auftragung des dünnen Films oder der dünnen Schicht ein zusätzlicher Sinterschritt stattfinden.
Unabhängig von dem speziellen Verfahren, durch das der poröse Anodenkörper und das Anodensubstrat gebildet werden, kann nach dem Pressen etwa vorhandenes Bindemittel/Gleitmittel, das gegebenenfalls verwendet wurde, entfernt werden, indem man den porösen Anodenkörper und das Anodensubstrat mehrere Minuten lang im Vakuum auf eine bestimmte Temperatur (z. B. etwa 150°C bis etwa 500°C) erhitzt. Alternativ dazu kann das Bindemittel/Gleitmittel auch entfernt werden, indem man den porösen Anodenkörper und das Anodensubstrat mit einer wässrigen Lösung in Kontakt bringt, wie es im US-Patent Nr. 6,197,252 (Bishop et al.) beschrieben ist, auf das hiermit für alle Zwecke ausdrücklich Bezug genommen wird. Danach können der poröse Anodenkörper und das Anodensubstrat gleichzeitig gesintert werden, wobei ein poröser Anodenkörper entsteht, der an einer planaren Fläche des Anodensubstrats anhaftet oder daran gesintert ist. Bezieht man sich auf 1, so kann nach dem Sintern eine hermetische oder fast hermetische Dichtung zwischen einer unteren Fläche 116 des gesinterten porösen Anodenkörpers 102 und einer planaren Fläche (z. B. einer oberen Fläche 122) des gesinterten Anodensubstrats 104 gebildet werden, die wenigstens teilweise auf die Undurchlässigkeit des gesinterten Anodensubstrats 104 für Flüssigkeiten, die erhöhte Sintereffizienz des Anodensubstrats 104 wegen seiner höheren Pressdichte im Vergleich zum porösen Anodenkörper 102 und die ausreichende Oberflächentextur, die auf dem Anodensubstrat 104 vorhanden ist, zurückgeführt werden kann. Der poröse Anodenkörper und das Anodensubstrat werden typischerweise bei einer Temperatur von etwa 1200°C bis etwa 2000°C, in einigen Ausführungsformen etwa 1300°C bis etwa 1900°C und in einigen Ausführungsformen etwa 1500°C bis etwa 1800°C während einer Zeit von etwa 1 Minute bis etwa 100 Minuten und in einigen Ausführungsformen etwa 30 Minuten bis etwa 60 Minuten gesintert. Falls gewünscht, kann das Sintern in einer Atmosphäre erfolgen, die die Übertragung von Sauerstoffatomen auf den porösen Anodenkörper und das Anodensubstrat beschränkt. Zum Beispiel kann das Sintern in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre oder im Vakuum erfolgen. In einer besonderen Ausführungsform kann das Vakuumsintern bei einem Druck von etwa 1 × 10^–9 Torr bis etwa 100 Torr, in einigen Ausführungsformen etwa 1 × 10^–8 Torr bis etwa 75 Torr und in einigen Ausführungsformen etwa 1 × 10^–7 Torr bis etwa 50 Torr erfolgen. In einer anderen Ausführungsform kann das Sintern in einer reduzierenden Atmosphäre von zum Beispiel Wasserstoff erfolgen, wobei die Atmosphäre einen Druck von etwa 10 Torr bis etwa 2000 Torr, in einigen Ausführungsformen etwa 100 Torr bis etwa 1000 Torr und in einigen Ausführungsformen etwa 100 Torr bis etwa 930 Torr aufweisen kann. In einer solchen reduzierenden Atmosphäre können Gemische von Wasserstoff und anderen Gasen (z. B. Argon oder Stickstoff) eingesetzt werden. Nach dem Sintern kann der poröse Anodenkörper hermetisch an eine planare Fläche des Anodensubstrats abgedichtet werden, weil das gesinterte Anodensubstrat eine Zieldichte aufweist, die größer ist als die Zieldichte des gesinterten porösen Anodenkörpers. Unabhängig von der besonderen Zieldichte des gesinterten Anodensubstrats und des gesinterten porösen Anodenkörpers kann das Verhältnis der Zieldichte des gesinterten Anodensubstrats zur Zieldichte des gesinterten porösen Anodenkörpers im Bereich von etwa 1 bis etwa 6, wie etwa 1,05 bis etwa 5, wie etwa 1,25 bis etwa 4,75, wie etwa 1,5 bis etwa 4,5, liegen.
Wie oben erwähnt, kann das Anodensubstrat 104 nach dem Pressen und vor dem Befestigen des Anodenkörpers 102 an dem Anodensubstrat 104 entweder vor dem Sintern oder nach dem Sintern mit einer dünnen Schicht eines Ventilmetalls (z. B. Tantal) beschichtet werden, um das Anodensubstrat für Flüssigkeiten undurchlässig zu machen und seine Dichtigkeit zu erhöhen. Zum Beispiel können die obere Fläche 122, die Seitenflächen 134 und 136 und die untere Fläche 124 des Anodensubstrats 104 durch eine Dünnschicht-Abscheidungstechnik, wie physikalisches Aufdampfen (PVD), chemisches Aufdampfen (CVD) oder irgendein anderes geeignetes Verfahren entweder vor oder nach dem Sintern des Anodensubstrats 104 mit einer dünnen Schicht oder einem dünnen Film des zur Bildung des Anodenkörpers 102 und des Anodensubstrats 104 verwendeten Ventilmetalls beschichtet werden. Danach kann das Anodensubstrat 104, wenn es noch nicht gesintert ist, gesintert werden, und dann können der poröse Anodenkörper 102 und das Anodensubstrat 104 aneinander befestigt werden. Wenn weiterhin die dünne Schicht oder der dünne Film des Ventilmetalls nach dem Sintern aufgetragen wird, kann nach der Auftragung des dünnen Films oder der dünnen Schicht ein zusätzlicher Sinterschritt erfolgen. Die Auftragung einer solchen PVD- oder CVD-Schicht kann die Bildung einer hermetischen Abdichtung zwischen dem Anodenkörper 102 und der oberen Fläche 122 des Anodensubstrats 104 erleichtern und das Anodensubstrat 104 für Flüssigkeiten undurchlässig machen.
Wie in 1 gezeigt ist, haben sowohl der poröse Anodenkörper 102 als auch das Anodensubstrat 104 der Anodenkomponente des Festelektrolytkondensators der vorliegenden Erfindung die Form eines rechteckigen Presslings. Außer einer rechteckigen Form können der Anodenkörper und das Anodensubstrat jedoch auch eine zylindrische, kreisförmige quadratische oder jede andere geeignete geometrische Form aufweisen. Weiterhin kann der Anodenkörper auch eine ”geriffelte” Form haben, indem sie eine oder mehrere Furchen, Rillen, Vertiefungen oder Einkerbungen enthält, um das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen zu erhöhen und dadurch den ESR zu minimieren und den Frequenzgang der Kapazität auszudehnen. Solche ”geriffelten” Anoden sind zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 6,191,936 (Webber et al.), 5,949,639 (Maeda et al.) und 3,345,545 (Bourgault et al.) sowie in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2005/0270725 (Hahn et al.) beschrieben, auf die hiermit für alle Zwecke ausdrücklich Bezug genommen wird.
Unabhängig von der besonderen Form des Anodenkörpers 102 oder des Anodensubstrats 104 können die Höhe oder Dicke des Anodenkörpers 102 und des Anodensubstrats 104 minimiert werden, so dass der resultierende Festelektrolytkondensator 100 ein niedriges Höhenprofil aufweisen kann, um seine Verwendung zum Beispiel als integrierte passive Komponente oder Mikrochip in einer Leiterplatte zu erleichtern. Zum Beispiel kann die Gesamtanodenkomponente einschließlich des Anodenkörpers 102 und des Anodensubstrats 104 eine Höhe oder Dicke T₁ in x-Richtung im Bereich von etwa 100 Mikrometer bis etwa 600 Mikrometer, wie etwa 125 Mikrometer bis etwa 500 Mikrometer, wie etwa 150 Mikrometer bis etwa 400 Mikrometer, aufweisen. Indessen kann das Anodensubstrat 104 eine Dicke T₂ in x-Richtung im Bereich von etwa 10 Mikrometer bis etwa 100 Mikrometer, wie etwa 20 Mikrometer bis etwa 80 Mikrometer, wie etwa 25 Mikrometer bis etwa 75 Mikrometer, aufweisen. Weiterhin kann der Anodenkörper 102 eine Dicke T₃ in x-Richtung im Bereich von etwa 90 Mikrometer bis etwa 500 Mikrometer, wie etwa 100 Mikrometer bis etwa 420 Mikrometer, wie etwa 125 Mikrometer bis etwa 325 Mikrometer, aufweisen.
Weiterhin kann die Gesamtanodenkomponente einschließlich des Anodenkörpers 102 und des Anodensubstrats 104 eine Breite W₁ in y-Richtung im Bereich von etwa 1 Millimeter bis etwa 5 Millimeter, wie etwa 1,2 Millimeter bis etwa 4 Millimeter, wie etwa 1,4 Millimeter bis etwa 3 Millimeter, aufweisen. Indessen kann das Anodensubstrat 104 eine Breite W₂ in y-Richtung im Bereich von etwa 0,8 Millimeter bis etwa 4,8 Millimeter, wie etwa 1 Millimeter bis etwa 3,8 Millimeter, wie etwa 1,2 Millimeter bis etwa 2,8 Millimeter, aufweisen. Außerdem können die exponierten Teile 134 und 136 der oberen Fläche 122 des Anodensubstrats 104 (d. h. die Teile, die nicht mit dem Anodenkörper 102 in Kontakt sind) eine Dicke W₃ im Bereich von etwa 0,05 Millimeter bis etwa 1 Millimeter, wie etwa 0,1 Millimeter bis etwa 0,8 Millimeter, wie etwa 0,2 Millimeter bis etwa 0,6 Millimeter, aufweisen.
II. Dielektrikum
Sobald der Anodenkörper nach dem Sintern an dem Anodensubstrat befestigt ist, kann die resultierende Anodenkomponente anodisiert werden, so dass über einer Fläche und/oder innerhalb der Gesamtheit des Anodenkörpers und über wenigstens einen Teil einer Fläche des Anodensubstrats ein Dielektrikum entsteht, obwohl man sich darüber im Klaren sein sollte, dass der während der Anodisierung verwendete flüssige Elektrolyt, weil das Anodensubstrat hermetisch dicht und für Flüssigkeiten undurchlässig ist, nicht in das Anodensubstrat eindringen kann, so dass kein inneres Dielektrikum in Bezug auf das Anodensubstrat vorhanden ist. Infolgedessen entsteht nur eine dünne Schicht des Dielektrikums auf den exponierten Flächen des Anodensubstrats.
Obwohl es in 1 nicht gezeigt ist, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass nach der Anodisierung das Dielektrikum auf Flächen innerhalb des Anodenkörpers 102, wie innerhalb seiner porösen Struktur, entsteht. Weiterhin entsteht eine dielektrische Schicht 106 auf äußeren Flächen des Anodenkörpers 102 und dem Anodensubstrat 104. Wie zum Beispiel in 1 gezeigt ist, kann die dielektrische Schicht 106 über einer oberen Fläche 114, einer ersten Seitenfläche 118 und einer zweiten Seitenfläche 120 des Anodenkörpers 102 sowie über einer ersten Seitenfläche 126, einer zweiten Seitenfläche 128 und Teilen 134 und 136 einer oberen Fläche 116 des Anodensubstrats 104, die nicht mit dem Anodenkörper 102 in Kontakt sind, entstehen. Außerdem kann die dielektrische Schicht 106 in einigen Ausführungsformen auf einer ersten Seitenfläche 126 und einer zweiten Seitenfläche 128 des Anodensubstrats 104 entstehen. Weiterhin können in einigen Ausführungsformen auch Teile 142 und 144 einer unteren Fläche 124 des Anodensubstrats 104 anodisiert sein, um die elektrische Isolierung der Anode und Kathode zu unterstützen, so dass die untere Fläche 124 die dielektrische Schicht 106 umfasst. Es muss jedoch wenigstens ein Teil der unteren Fläche 124 des Anodensubstrats 104 frei von der dielektrischen Schicht 106 sein, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Anodensubstrat 104 und einem Anoden-Endteil 130 hergestellt werden kann. Wie zum Beispiel in 1 gezeigt ist, gibt es, nachdem das Anoden-Endteil 130 mit einer unteren Fläche 124 des Anodensubstrats 104 verbunden ist, eine Lücke W₄ zwischen der dielektrischen Schicht 106, die auf Teilen 142 und 144 der unteren Fläche 124 des Anodensubstrats 104 vorhanden ist, und entgegengesetzten Enden 138 und 140 des Anoden-Endteils 130, wobei die Lücke eine Breite in y-Richtung von wenigstens etwa 2,5 Mikrometer überspannt, so dass die untere Fläche 124 an der Lücke W₄ frei von der dielektrischen Schicht 106 ist. Man sollte sich auch darüber im Klaren sein, dass die dielektrische Schicht 106 unabhängig von den Flächen, auf denen sie sich genau befindet, eine Dicke von etwa 1 Mikrometer bis etwa 5 Mikrometer, wie etwa 1 Mikrometer bis etwa 2 Mikrometer in einigen Ausführungsformen, aufweisen kann, wobei die dielektrische Schicht 106 eine Beschichtung bereitstellen kann, um den resultierenden Kondensator physisch zu schützen.
Wie bereits erwähnt, entsteht das Dielektrikum durch Anodisierung. Anodisierung ist ein elektrochemischer Vorgang, bei dem die Anodenkomponente unter Bildung eines Materials mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstanten oxidiert wird. Zum Beispiel können der Tantal-Anodenkörper und das Tantal-Anodensubstrat der vorliegenden Erfindung zu Tantalpentoxid (Ta₂O₅) anodisiert werden. Typischerweise wird die Anodisierung durchgeführt, indem man zunächst einen Elektrolyten auf den Anodenkörper und das Anodensubstrat aufträgt, etwa indem man den Anodenkörper und das Anodensubstrat in den Elektrolyten eintaucht. Der Elektrolyt liegt im Allgemeinen in Form einer Flüssigkeit, wie einer Lösung (z. B. Säure oder Alkali), Dispersion, Schmelze usw., vor. In dem Elektrolyten wird im Allgemeinen ein Lösungsmittel eingesetzt, wie Wasser (z. B. deionisiertes Wasser), Ether (z. B. Diethylether und Tetrahydrofuran), Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol und Butanol), Triglyceride, Ketone, (z. B. Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon), Ester (z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Diethylenglycoletheracetat und Methoxypropylacetat), Amide (z. B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylcapryl-/caprinfettsäureamid und N-Alkylpyrrolidone), Nitrile (z. B. Acetonitril, Propionitril, Butyronitril und Benzonitril), Sulfoxide oder Sulfone (z. B. Dimethylsulfoxid (DMSO) und Sulfolan) usw. Das Lösungsmittel kann etwa 50 Gew.-% bis etwa 99,9 Gew.-%, in einigen Ausführungsformen etwa 75 Gew.-% bis etwa 99 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen etwa 80 Gew.-% bis etwa 95 Gew.-% des Elektrolyten ausmachen. Obwohl es nicht unbedingt erforderlich ist, ist die Verwendung eines wässrigen Lösungsmittels (z. B. Wasser) häufig wünschenswert, um dazu beizutragen, das gewünschte Oxid zu erreichen. Tatsächlich kann Wasser etwa 50 Gew.-% oder mehr, in einigen Ausführungsformen etwa 70 Gew.-% oder mehr und in einigen Ausführungsformen etwa 90 Gew.-% bis 100 Gew.-% des oder der in dem Elektrolyten verwendeten Lösungsmittel ausmachen.
Der Elektrolyt ist ionenleitend und weist irgendeinen geeigneten Bereich von Ionenleitfähigkeiten auf. Beispielhafte Elektrolyten umfassen etwa Metallsalze, Alkalimetallsalze, Alkalimetallsalze, die mit einem Glycol gemischt sind, eine Säure, die mit einem organischen Lösungsmittel gemischt ist, oder Phosphorsäure, die mit einem Glycol, wie Ethylenglycol, gemischt ist. Um die Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten zu verstärken, kann eine Verbindung eingesetzt werden, die in dem Lösungsmittel unter Bildung von Ionen dissoziieren kann. Geeignete ionische Verbindungen für diesen Zweck sind zum Beispiel Säuren, wie Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Polyphosphorsäure, Borsäure, Boronsäure usw., organische Säuren einschließlich Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Salicylsäure, Sulfosalicylsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Apfelsäure, Ölsäure, Gallsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Ameisensäure, Essigsäure, Glycolsäure, Oxalsäure, Propionsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Glutarsäure, Gluconsäure, Milchsäure, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Itaconsäure, Trifluoressigsäure, Barbitursäure, Zimtsäure, Benzoesäure, 4-Hydroxybenzoesäure, Aminobenzoesäure usw., Sulfonsäuren, wie Methansulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Naphthalindisulfonsäure, Hydroxybenzolsulfonsäure, Dodecylsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure usw., polymere Säuren, wie Polyacryl- oder Polymethacrylsäure und Copolymere davon (z. B. Maleinsäure-Acrylsäure-, Sulfonsäure-Acrylsäure- und Styrol-Acrylsäure-Copolymere), Carrageensäure, Carboxymethylcellulose, Alginsäure usw., usw. Die Konzentration der ionischen Verbindungen wird so gewählt, dass die gewünschte Ionenleitfähigkeit erreicht wird. Zum Beispiel kann eine Säure (z. B. Phosphorsäure) etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, in einigen Ausführungsformen etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 0,8 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% des Elektrolyten ausmachen. Falls gewünscht, können in dem Elektrolyten auch Gemische von ionischen Verbindungen eingesetzt werden.
Während der Anodisierung wird ein Strom durch den Elektrolyten geleitet, um die dielektrische Schicht zu bilden, wobei der elektrische Kontakt der Anode zur Anodenkomponente des Kondensators über das Anodensubstrat hergestellt wird. Wenn protische Anodisierungselektrolyte verwendet werden, ermöglicht die geschwindigkeitsbestimmende Natur des Anodisierungsvorgangs den Umgang mit der Dicke des Dielektrikums über die Steuerung der Anodisierungsspannung. Zum Beispiel kann die Anodisierungsstromquelle zunächst galvanostatisch konfiguriert sein, bis die erforderliche Spannung erreicht ist, wobei sie danach auf einen potentiostatischen Steuerungsmodus umgeschaltet wird und die erforderliche Spannung aufrechterhalten wird, bis der durch den Elektrolyten fließende Strom einen Bruchteil der im potentiostatischen Steuerungsmodus erreichten Anfangsstromstärke erreicht. Eine Steuerung der Dicke des Dielektrikums kann auch durch festgelegte Tränkzeiten im potentiostatischen Steuerungsmodus erreicht werden. Andere bekannte Verfahren, wie potentiostatische Impuls- oder Schrittverfahren, können ebenfalls eingesetzt werden. Die Anodisierungsspannungen liegen typischerweise im Bereich von etwa 4 Volt bis etwa 250 Volt, wie etwa 5 Volt bis etwa 200 Volt, wie etwa 9 Volt bis etwa 100 Volt. Während der Anodisierung kann der Elektrolyt auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden, wie etwa 30°C bis etwa 200°C, in einigen Ausführungsformen etwa 40°C bis etwa 150°C, wie in einigen Ausführungsformen etwa 50°C bis etwa 100°C. Die anodische Oxidation kann auch bei Umgebungstemperatur oder darunter durchgeführt werden. Wie bereits diskutiert, entsteht die resultierende dielektrische Schicht auf der Fläche des Anodenkörpers einschließlich solcher innerhalb der porösen Struktur des Anodenkörpers. Die dielektrische Schicht entsteht auch auf ausgewählten Flächen des Anodensubstrats, obwohl die hermetische Dichtigkeit und Undurchdringlichkeit des Anodensubstrats verhindert, dass das Dielektrikum in das Anodensubstrat eindringt. Die Geschwindigkeit der Bildung des Dielektrikums kann zum Teil durch die Temperatur gesteuert werden, wobei niedrigere Temperaturen im Allgemeinen zu längeren Bildungszeiten führen.
III. Kathode
Bezieht man sich wiederum auf 1, so können nach der Anodisierung der Anodenkörper 102 einschließlich der dielektrischen Schicht 106 und gegebenenfalls die Teile 134 und 136 des Anodensubstrats 124 einschließlich der dielektrischen Schicht 106 dann einem Schritt zur Bildung einer Kathodenschicht 108, die einen festen Elektrolyten, wie ein Mangandioxid, ein leitfähiges Polymer oder eine Kombination davon usw., umfasst, unterzogen werden. Man beachte jedoch, dass jeder Teil des Anodensubstrats 104, der frei von der dielektrischen Schicht 106 ist, auch frei von der Kathodenschicht 108 sein muss, um die elektrische Isolierung zwischen der Anode und den Kathodenkomponenten des Kondensators aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten ist die Kathode 108 nur dort vorhanden, wo die dielektrische Schicht 106 ebenfalls vorhanden ist, und einige Flächen des Anodensubstrats 104 umfassen die dielektrische Schicht 106, sind aber frei von der Kathodenschicht 108. Zum Beispiel sind in 1 die untere Fläche 124 und die Seitenflächen 126 und 128 frei von dem festen Elektrolyten 108, und nur ein Teil der Teile 134 und 136 der oberen Fläche 122 des Anodensubstrats 104 umfasst die Kathodenschicht 108. Die Abscheidung der Kathodenschicht 108 auf bestimmten Flächen zu verhindern, wie es oben diskutiert wurde, kann durch physikalische Maskierung während der Abscheidung der Kathodenschicht oder durch Entfernung von Material nach der Abscheidung bewerkstelligt werden.
Wenn der feste Elektrolyt Mangandioxid umfasst, kann der feste Mangandioxid-Elektrolyt zum Beispiel durch pyrolytische Zersetzung von Mangannitrat (Mn(NO₃)₂) gebildet werden. Solche Techniken sind zum Beispiel in US-Patent Nr. 4,945,452 (Sturmer et al.) beschrieben, auf das hiermit für alle Zwecke ausdrücklich Bezug genommen wird. Alternativ dazu oder in Verbindung mit der Bildung eines festen Mangandioxid-Elektrolyten kann auch eine leitfähige Polymerbeschichtung eingesetzt werden, die einen oder mehrere Polyheterocyclen (z. B. Polypyrrole, Polythiophene, Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDT), Polyaniline), Polyacetylene, Poly-p-phenylene, Polyphenolate und Derivate davon enthält. Außerdem kann die leitfähige Polymerbeschichtung, falls gewünscht, auch aus mehreren leitfähigen Polymerschichten gebildet werden. Zum Beispiel kann die Kathode aus dem leitfähigen Polymer in einer Ausführungsform eine aus PEDT gebildete Schicht und eine andere, aus einem Polypyrrol gebildete Schicht enthalten. Verschiedene Verfahren können verwendet werden, um die leitfähige Polymerbeschichtung auf den Anodenkörper aufzutragen. Zum Beispiel können herkömmliche Techniken, wie Elektropolymerisation, Siebdruck, Tauchbeschichtung, elektrophoretische Beschichtung und Sprühbeschichtung, verwendet werden, um eine leitfähige Polymerbeschichtung zu bilden. In einer Ausführungsform zum Beispiel können die zur Bildung des leitfähigen Polymers verwendeten Monomere (z. B. 3,4-Ethylendioxythiophen) zunächst unter Bildung einer Lösung mit einem Polymerisationskatalysator gemischt werden. Ein geeigneter Polymerisationskatalysator ist zum Beispiel CLEVIOS C, bei dem es sich um Eisen(III)toluolsulfonat handelt und der von H. C. Starck vertrieben wird. CLEVIOS C ist ein kommerziell erhältlicher Katalysator für CLEVIOS M, bei dem es sich um 3,4-Ethylendioxythiophen handelt, ein PEDT-Monomer, das ebenfalls von H. C. Starck vertrieben wird. Sobald eine Katalysatordispersion gebildet ist, kann der Anodenkörper in die Dispersion eingetaucht werden, so dass auf der Oberfläche des Anodenkörpers das Polymer entsteht. Alternativ dazu können der Katalysator und das oder die Monomere auch getrennt auf den Anodenkörper aufgetragen werden. In einer Ausführungsform zum Beispiel kann der Katalysator in einem Lösungsmittel (z. B. Butanol) gelöst und dann als Tauchlösung auf den Anodenkörper aufgetragen werden. Dann kann der Anodenkörper getrocknet werden, um das Lösungsmittel daraus zu entfernen. Danach kann der Anodenkörper in eine Lösung, die das geeignete Monomer enthält, eingetaucht werden. Sobald das Monomer mit der Oberfläche des Anodenkörpers, die den Katalysator enthält, in Kontakt ist, polymerisiert es chemisch darauf. Techniken, wie sie oben beschrieben sind, sind ausführlicher in der US-Veröffentlichung Nr. 2008/232037 (Biler) beschrieben.
Während oder nach der Auftragung des festen Elektrolyten als Kathodenschicht kann der feste Elektrolyt elektrolytisch geflickt werden. Das Flicken kann nach jeder Auftragung einer festen Elektrolytschicht erfolgen, oder es kann nach der Auftragung der gesamten Beschichtung erfolgen. In einigen Ausführungsformen kann der feste Elektrolyt geflickt werden, indem man den Anodenkörper in eine Elektrolytlösung, wie eine Lösung von Essigsäure, eintaucht und danach eine konstante Spannung an die Lösung anlegt, bis die Stromstärke auf ein vorgewähltes Niveau reduziert ist oder bis eine vorbestimmte Tränkzeit abgelaufen ist. Falls gewünscht, kann dieses Flicken auch in mehreren Schritten bewerkstelligt werden. Nach dem Auftragen einiger oder aller oben beschriebenen Schichten können die Anodenkomponente, die die dielektrische Schicht enthält, und die Kathode dann gegebenenfalls gewaschen werden, um verschiedene Nebenprodukte, überschüssige Katalysatoren usw. zu entfernen. Weiterhin kann in einigen Fällen nach einem Teil oder allen oben beschriebenen Eintauchvorgängen getrocknet werden. Ein Trocknen kann zum Beispiel wünschenswert sein, nachdem der Katalysator aufgetragen und/oder nachdem die Komponente gewaschen wurde, um die Poren des Anodenkörpers zu öffnen, so dass er bei anschließenden Tauchschritten eine Flüssigkeit aufnehmen kann.
IV. Endteile
Bezieht man sich auf 1, so kann der Festelektrolytkondensator der vorliegenden Erfindung auch ein Anoden-Endteil 130, an das das Anodensubstrat 104 des Kondensatorelements elektrisch angeschlossen ist, und ein Kathoden-Endteil 132, an das die Kathode 108 des Kondensatorelements elektrisch angeschlossen ist, enthalten. Wie gezeigt, sind das Anoden-Endteil 130 und das Kathoden-Endteil 132 planar und direkt mit dem Anodensubstrat 104 und der Kathode 108 verbunden, wobei die planare Konfiguration und die direkte elektrische Verbindung beide die volumetrische Effizienz des resultierenden Kondensators verbessern. Weiterhin ist wegen der direkten Verbindung zwischen dem Anodensubstrat 104 und dem Anoden-Endteil 130 kein Anodenanschlussdraht notwendig. Außerdem kann die Dicke T₄ in x-Richtung des Anoden-Endteils und des Kathoden-Endteils so gesteuert werden, dass das Höhenprofil oder die Dicke des Kondensators minimiert ist, um die volumetrische Effizienz des resultierenden Kondensators zu verbessern. Zum Beispiel kann die Dicke der Endteile im Bereich von etwa 10 Nanometer bis etwa 250 Nanometer, wie etwa 25 Nanometer bis etwa 200 Nanometer, wie etwa 50 Nanometer bis etwa 100 Nanometer, liegen.
Zur Bildung der Endteile kann jedes leitfähige Material eingesetzt werden, wie ein leitfähiges Metall (z. B. Gold, Kupfer, Nickel, Silber, Zink, Zinn, Palladium, Blei, Kupfer, Aluminium, Molybdän, Titan, Eisen, Zirconium, Magnesium, Wolfram und Legierungen davon). In einer besonderen Ausführungsform jedoch kann das leitfähige Metall ein Metall sein, das oxidationsbeständig ist, wie Gold, Palladium oder Platin. In einer zusätzlichen Ausführungsform kann das leitfähige Material, aus dem das Anoden-Endteil und das Kathoden-Endteil gebildet sind, durch eine Dünnschicht-Abscheidungstechnik, wie physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder irgendein anderes geeignetes Verfahren aufgetragen werden. PVD und CVD können die Abscheidung einer dünnen Metallschicht mit einer Nanometerskala auf das Anodensubstrat und die Kathode erleichtern, was das Höhenprofil oder die Dicke weiter begrenzen und die volumetrische Effizienz des Festelektrolytkondensators der vorliegenden Erfindung erhöhen kann. Man sollte sich auch darüber im Klaren sein, dass die dünne Metallschicht, wenn sie aus einem oxidationsbeständigen Metall gebildet ist, so aufgetragen werden kann, dass sie in direktem Kontakt mit dem festen Elektrolyten steht, ohne dass eine Kohlenstoffschicht oder irgendeine andere Sperrschicht zwischen dem festen Elektrolyten und dem Kathoden-Endteil, wie sie typischerweise aufgetragen werden, um eine Oxidation zu verhindern, aufgetragen werden muss, wobei das Weglassen dieser Schichten die Dicke oder das Höhenprofil weiter reduziert und die volumetrische Effizienz des resultierenden Festelektrolytkondensators erhöht.
In noch einer anderen Ausführungsform können die Endteile in Form einer Metallplatte oder -schicht vorliegen, die unter Verwendung einer beliebigen, in der Technik bekannten Methode, wie Kleben usw., mit dem Anodensubstrat und der Kathode verbunden werden kann. In einer Ausführungsform zum Beispiel kann zunächst ein leitfähiger Kleber auf eine Fläche des Anoden- und/oder Kathoden-Endteils aufgetragen werden. Der leitfähige Kleber kann zum Beispiel leitfähige Metallteilchen umfassen, die in einer Harzzusammensetzung enthalten sind. Bei den Metallteilchen kann es sich um Gold, Silber, Kupfer, Platin, Nickel, Zink, Bismut usw. handeln. Die Harzzusammensetzung kann ein duroplastisches Harz (z. B. Epoxidharz), Härtungsmittel (z. B. Säureanhydrid) und Kopplungsmittel (z. B. Silan-Kopplungsmittel) umfassen. Geeignete leitfähige Kleber sind etwa in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2006/0038304 (Osako et al.) beschrieben, auf die hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird.
In noch einer anderen Ausführungsform können die Endteile eine PVD- oder CVD-Sauerstoffsperrschicht, wie sie oben beschrieben ist, umfassen, auf der sich eine getrennte Metallschicht oder -platte befindet. Zum Beispiel kann die Sauerstoffsperrschicht aus Gold bestehen, und die getrennte Metallschicht kann aus Silber, Titan usw. bestehen.
V. Zusätzliche optionale Komponenten
Weiterhin kann, obwohl es insbesondere dann, wenn ein oxidationsbeständiges Metall für das Anoden-Endteil 130 und das Kathoden-Endteil 132 verwendet wird, nicht erforderlich ist, gegebenenfalls eine Kohlenstoffschicht (z. B. Graphit), eine Silberschicht oder eine Kombination davon auf den festen Elektrolyten aufgetragen werden. Die Silberbeschichtung kann zum Beispiel als lötbarer Leiter, Kontaktschicht und/oder Ladungskollektor für den Kondensator wirken, während die Kohlenstoffbeschichtung den Kontakt der Silberbeschichtung mit dem festen Elektrolyten mit der optionalen Silberbeschichtung und/oder Endteilen einschränken kann, was die Gefahr einer Oxidation der Silberbeschichtung durch den festen Elektrolyten (z. B. Mangandioxid) reduzieren kann. Solche Beschichtungen können einen Teil oder den gesamten festen Elektrolyten bedecken.
Obwohl es nicht erforderlich ist, kann der Festelektrolytkondensator der vorliegenden Erfindung außerdem auch ein isolierendes Harz 110 umfassen, das um den porösen Anodenkörper 102 herum an seinen Seitenflächen 118 und 120 und seiner vorderen und hinteren Fläche (nicht gezeigt) aufgetragen werden kann, wobei sich das isolierende Harz 110 in y-Richtung nicht über die exponierten Teile 134 und 136 des Anodensubstrats 104 hinaus erstreckt, wie in 1 gezeigt ist. Indessen befindet sich kein Harz über der oberen Fläche 114 des Anodenkörpers 102 oder unter der unteren Fläche 124 des Anodensubstrats 104 in x-Richtung. Die Harzzusammensetzung kann ein duroplastisches Harz, wie ein Epoxidharz, umfassen. Man sollte sich jedoch auch darüber im Klaren sein, dass der Festelektrolytkondensator zum Beispiel in eine Leiterplatte integriert sein kann, ohne ein isolierendes Harz, das um den porösen Anodenkörper 102 herum angeordnet ist, aufzuweisen. Stattdessen kann das isolierende Harz hinzugefügt werden, um den Zwischenraum zwischen der Leiterplatte und dem integrierten Kondensator aufzufüllen, nachdem der integrierte Kondensator richtig positioniert ist, oder die Leiterplatte, in die der Kondensator integriert ist, kann ein isolierendes Harz umfassen, das eine Vertiefung aufweist, in die der Kondensator eingefügt werden kann. Auf jeden Fall beschränkt die besondere Bauart des Anodenkörpers 102 und des Anodensubstrats 104 die Menge des isolierenden Harzes 110, die verwendet werden kann, was die volumetrische Effizienz des Kondensators weiter erhöht.
VI. Anwendungen
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Festelektrolytkondensator von 1 als integrierte Komponente eines dünnen elektronischen Bauteils, wie einer Leiterplatte, verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Kondensator eine Nennkapazität von etwa 10 Mikrofarad bei einer Nennspannung von etwa 10 Volt aufweisen. Aufgrund seines kleinen Flächenbedarfs kann ein solcher Kondensator zum Beispiel in implantierbaren medizinischen Vorrichtungen verwendet werden. Der Kondensator kann ähnliche Abmessungen aufweisen wie die integrierten passiven Bauteile auf Siliciumbasis, die dem Fachmann bekannt sind und die in eine Leiterplattenstruktur eingebettet sein können. Somit kann der Festelektrolytkondensator eine Dicke in x-Richtung von etwa 100 Mikrometer bis etwa 600 Mikrometer, wie etwa 125 Mikrometer bis etwa 500 Mikrometer, wie etwa 150 Mikrometer bis etwa 400 Mikrometer, aufweisen.
Wir wenden uns jetzt den 3 bis 5 zu, in denen mehrere Module gezeigt sind, bei denen eine Vielzahl der Festelektrolytkondensatoren von 1 eingebaut sein können. Solche Module können eingekapselt sein oder für Einbettungszwecke uneingekapselt bleiben. Die Module können zwei oder mehr Festelektrolytkondensatoren von 1 umfassen, die die gleichen oder verschiedene Nennkapazitäten und -spannungen aufweisen können. Solche Module können Erhöhungen der Nennspannung oder Kapazität, eine Reduktion des äquivalenten Serienwiderstands (ESR) erreichen, eine Nichtpolarität erlauben oder eine Kombination davon. Je nach der besonderen Anordnung des Moduls können Nennspannungen von weit über 100 Volt erreicht werden.
Insbesondere zeigt 3 ein Modul 200, das fünf Anodenkörper 102(a)–(e), fünf Anodensubstrate 104(a)–(e), fünf Anoden-Endteile 130(a)–(e) und fünf Kathoden-Endteile 132(a)–(e), die in Serie angeordnet sind, umfasst. Wenn es auf einem Kondensator von 10 Mikrofarad und 10 Volt beruht, kann das Modul 200 eine Kapazität von 10 Mikrofarad und eine Nennspannung von 50 Volt aufweisen.
Weiterhin zeigt 4 ein Modul 300, das zwei Anodenkörper 102(a) und 102(b) sowie zwei Anodensubstrate 104(a) und 104(b) umfasst, die parallel angeordnet sind. Das Modul umfasst auch Anoden-Endteile 130(a) und 130(b) und ein Kathoden-Endteil 132. Wenn es auf einem Kondensator von 10 Mikrofarad und 10 Volt beruht, kann das Modul 300 eine Kapazität von 20 Mikrofarad und eine Nennspannung von 10 Volt aufweisen. Obwohl es nicht gezeigt ist, können statt zwei Kondensatoren auch vier Kondensatoren in einem Block von zwei Kondensatoren mal zwei Kondensatoren parallel angeordnet sein, um ein Modul mit einer Kapazität von 40 Mikrofarad und einer Nennspannung von 10 Volt zu erreichen.
Indessen zeigt 5 ein Modul 400 mit einer nichtpolaren Konfiguration, bei der zwei Anodenkörper 102(a) und 102(b) sowie zwei Anodensubstrate 104(a) und 104(b) so angeordnet sind, dass das Anoden- und das Kathoden-Endteil 132(a) und 132(b) in Kontakt sind, wie es gezeigt ist. Wenn es auf einem Kondensator von 10 Mikrofarad und 10 Volt beruht, kann das Modul 400 eine Kapazität von 5 Mikrofarad und eine Nennspannung von 10 Volt aufweisen.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildeten Kondensatoren und Module können eine vorteilhafterweise erhöhte Kapazität und einen vorteilhafterweise reduzierten äquivalenten Serienwiderstand (ESR) erreichen, während vergleichbare Werte des Leckstroms und des Verlustfaktors erhalten bleiben.
Diese und andere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung können vom Fachmann praktisch umgesetzt werden, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen ganz oder teilweise gegeneinander ausgetauscht werden können. Weiterhin wird der Fachmann anerkennen, dass die obige Beschreibung nur beispielhaften Charakter hat und die Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen näher beschrieben ist, nicht einschränken soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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US 6699767 [0003]
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US 6197252 [0031]
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US 3345545 [0033]
US 4945452 [0042]
US 2008/232037 [0042]

Claims

Festelektrolytkondensator, umfassend: einen gesinterten porösen Anodenkörper; ein gesintertes Anodensubstrat, wobei sich der gesinterte poröse Anodenkörper auf einer planaren Fläche des gesinterten Anodensubstrats befindet, wobei der gesinterte poröse Anodenkörper und das gesinterte Anodensubstrat aus einem Pulver einer Ventilmetallzusammensetzung gebildet sind und wobei weiterhin das gesinterte Anodensubstrat für Flüssigkeiten undurchlässig ist; ein Dielektrikum, das wenigstens einen Teil des gesinterten porösen Anodenkörpers und wenigstens einen Teil des gesinterten Anodensubstrats bedeckt, wobei weiterhin das Dielektrikum innerhalb wenigstens eines Teils des gesinterten porösen Anodenkörpers gebildet ist; eine Kathode, die wenigstens einen Teil des Dielektrikums, welches den gesinterten porösen Anodenkörper bedeckt, bedeckt, wobei die Kathode einen festen Elektrolyten umfasst; ein Anoden-Endteil, das mit dem gesinterten Anodensubstrat elektrisch verbunden ist; und ein Kathoden-Endteil, das mit dem festen Elektrolyten elektrisch verbunden ist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei das Pulver der Ventilmetallzusammensetzung eine spezifische Ladung im Bereich von etwa 10000 μF·V/g bis etwa 500000 μF·V/g aufweist, wobei das Pulver Tantal, Niob, Aluminium, Hafnium, Titan, ein elektrisch leitfähiges Oxid davon oder ein elektrisch leitfähiges Nitrid davon umfasst.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das gesinterte Anodensubstrat eine Zieldichte aufweist, die größer ist als die Zieldichte des gesinterten porösen Anodenkörpers.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 3, wobei das Verhältnis der Zieldichte des gesinterten Anodensubstrats zur Zieldichte des gesinterten porösen Anodenkörpers etwa 1,25 bis etwa 5 beträgt.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich auf einer äußeren Fläche des gesinterten Anodensubstrats eine Schicht aus einem Ventilmetall befindet.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das gesinterte Anodensubstrat hermetisch dicht ist.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das gesinterte Anodensubstrat eine Dicke im Bereich von etwa 10 Mikrometer bis etwa 100 Mikrometer aufweist.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der feste Elektrolyt Mangandioxid, ein leitfähiges Polymer oder eine Kombination davon umfasst.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Anoden-Endteil mit einem Teil einer unteren Fläche des gesinterten Anodensubstrats verbunden ist, wobei das Teil der unteren Fläche des gesinterten Anodensubstrats keinen Kontakt mit dem Dielektrikum aufweist.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Festelektrolytkondensator eine Dicke von etwa 100 Mikrometer bis etwa 600 Mikrometer aufweist.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Anoden-Endteil und das Kathoden-Endteil jeweils eine Dicke im Bereich von etwa 10 Nanometer bis etwa 250 Nanometer aufweisen.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Anoden-Endteil und das Kathoden-Endteil jeweils ein oxidationsbeständiges Metall aufweisen, wobei der Festelektrolytkondensator keine Kohlenstoffschicht zwischen dem festen Elektrolyten und dem Kathoden-Endteil aufweist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 12, wobei es sich bei dem oxidationsbeständigen Metall um Gold handelt.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Anoden-Endteil planar ist und in direktem Kontakt mit dem gesinterten Anodensubstrat steht, wobei weiterhin das Kathoden-Endteil planar ist und in direktem Kontakt mit dem festen Elektrolyten steht.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend wenigstens ein elektrisch isolierendes Material, wobei das elektrisch isolierende Material einen Teil des gesinterten porösen Anodenkörpers umgibt und sich über einem Teil des gesinterten Anodensubstrats, der keinen Kontakt mit dem gesinterten porösen Anodenkörper aufweist, befindet.
Festelektrolytkondensator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kondensator keinen Anodenanschlussdraht aufweist.
Modul, das eine Vielzahl der Festelektrolytkondensatoren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
Modul gemäß Anspruch 17, wobei die Vielzahl der Festelektrolytkondensatoren in Reihe, parallel oder in einer nichtpolaren Konfiguration angeordnet sind.
Verfahren zur Bildung eines Festelektrolytkondensators, wobei das Verfahren umfasst: Bilden eines porösen Anodenkörpers und eines Anodensubstrats, wobei der poröse Anodenkörper und das Anodensubstrat aus einem Pulver einer Ventilmetallzusammensetzung gebildet werden, wobei sich der poröse Anodenkörper auf einer planaren Fläche des Anodensubstrats befindet und wobei weiterhin das Anodensubstrat für Flüssigkeiten undurchlässig ist; Sintern des porösen Anodenkörpers und des Anodensubstrats; anodisches Oxidieren wenigstens eines Teils des gesinterten porösen Anodenkörpers und des gesinterten Anodensubstrats unter Bildung eines Dielektrikums, das wenigstens einen Teil des gesinterten porösen Anodenkörpers und wenigstens einen Teil des gesinterten Anodensubstrats bedeckt, wobei weiterhin das Dielektrikum innerhalb wenigstens eines Teils des gesinterten porösen Anodenkörpers gebildet ist; Auftragen eines festen Elektrolyten auf wenigstens einen Teil des anodisch oxidierten gesinterten porösen Anodenkörpers; elektrisches Verbinden des gesinterten Anodensubstrats mit einem Anoden-Endteil; und elektrisches Verbinden des festen Elektrolyten mit einem Kathoden-Endteil.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das gesinterte Anodensubstrat eine Zieldichte aufweist, die größer ist als die Zieldichte des gesinterten porösen Anodenkörpers.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei das Verhältnis der Zieldichte des gesinterten Anodensubstrats zur Zieldichte des gesinterten porösen Anodenkörpers etwa 1,05 bis etwa 5 beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei sich auf einer äußeren Fläche des gesinterten Anodensubstrats eine Schicht aus einem Ventilmetall befindet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei das gesinterte Anodensubstrat hermetisch dicht ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei das gesinterte Anodensubstrat eine Dicke im Bereich von etwa 10 Mikrometer bis etwa 100 Mikrometer aufweist und wobei der Festelektrolytkondensator eine Dicke von etwa 100 Mikrometer bis etwa 600 Mikrometer aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei das Anoden-Endteil planar ist und in direktem Kontakt mit dem gesinterten Anodensubstrat steht, wobei weiterhin das Kathoden-Endteil planar ist und in direktem Kontakt mit dem festen Elektrolyten steht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei das Anoden-Endteil und das Kathoden-Endteil aus einem oxidationsbeständigen Metall gebildet und durch physikalische Gasphasenabscheidung oder chemische Gasphasenabscheidung aufgetragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei es sich bei dem oxidationsbeständigen Metall um Gold handelt.