DE4204193A1 - Electrolytic capacitor prodn. - by coating capacitor foil and/or anode body using sputtering process - Google Patents

Electrolytic capacitor prodn. - by coating capacitor foil and/or anode body using sputtering process

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DE4204193A1 DE19924204193 DE4204193A DE4204193A1 DE 4204193 A1 DE4204193 A1 DE 4204193A1 DE 19924204193 DE19924204193 DE 19924204193 DE 4204193 A DE4204193 A DE 4204193A DE 4204193 A1 DE4204193 A1 DE 4204193A1
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Abstract

Prodn. of an electrolytic capacitor comprises coating the capacitor foil and/or the anode body, produced by pressing, before processing to capacitors, in which the material is deposited by sputtering. The appts. comprises a vessel (2); a high voltage prodn. appts. (3); and two high voltage electrodes (4,5) opposite each other in (2). In the vessel (2) of the appts. (1), strip-like carriers (7) are arranged for a foil and a number of capacitor bodies. The drive (12) moves the material (5) to be coated or the carrier with the capacitor body under the plasma zone (11) across the direction of the electric field produced between the electrodes. A capacitor foil made of Al or Ta or a Ta body produced by sintering is used as subtrate (5). Highly pure Al, Ta or Ti is used as target (4). ADVANTAGE - The capacitor has high capacity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method of the type indicated in the preamble of claim 1 and an apparatus for carrying out the method.

Die Kapazität C eines Plattenkondensators berechnet sich nach der Formel The capacitance C of a parallel plate capacitor is calculated according to the formula
C = ε · ε o · A/d, C = ε · ε o · A / d,
wobei mit ε o die elektrische Feldkonstante, mit ε die Die lektrizitätszahl des Kondensators, mit A die wirksame Flä che der einander gegenüberstehenden Elektroden und mit d deren Abstand bezeichnet ist. eluting with ε o is the permittivity of free space, with the ε whose spacing is referred The lektrizitätszahl of the capacitor, with A the effective FLAE surface of the opposing electrodes and d. Diese Formel gilt streng ge nommen nur für Plattenkondensatoren großer Ausdehnung, stellt aber auch für Wickelkondensatoren eine gute Nähe rung dar. Während die Mindestgröße von d in der Regel durch die Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums festge legt wird, kann über die anderen Größen im Rahmen der phy sikalischen Möglichkeiten frei verfügt werden. This formula applies strictly ge taken only for plate capacitors great extent, but also provides for winding capacitors good proximity tion. While the minimum size of d usually Festge by the dielectric strength of the dielectric sets is, can the other sizes phy sical of under options available for discretionary use.

Eine Kenngröße für den bei der Fertigung eines Kondensa tors erreichten technischen Standard stellt dabei die spe zifische Kapazität - also die auf das Bauteilvolumen bezo gene Kapazität - dar. Bei den Bestrebungen zur Miniaturi sierung ist es heute von besonderer Bedeutung, die Baugrö ße von Kondensatoren vorgegebener Kapazität (und Nennspan nung) möglichst noch weiter zu verkleinern. A parameter for the achieved in the production of a Kondensa tors technical standard makes it the spe-specific capacity - that is the component volume bezo genetic capacity - given is at efforts to of miniaturization capitalization today is of particular importance that Baugrö SSE of capacitors. capacity (and nominal clamping voltage) to shrink even further as possible.

Kondensatoren hoher Kapazität sind üblicherweise als Elek trolytkondensatoren ausgeführt. High-capacitance capacitors are usually designed as Elek trolytkondensatoren. Hierbei wird auf eine den Pluspol bildende Folie, die aus Aluminium oder Tantal be steht, eine Oxidschicht elektrolytisch aufgebracht, wobei der Elektrolyt die Kathode bildet. Here, it is applied to a positive terminal of the forming sheet, which is made of aluminum or tantalum electrolytic be an oxide layer, wherein the electrolyte is the cathode. Der Elektrolyt befindet sich bei Aluminiumkondensatoren in einem saugfähigen Pa pier, bei Tantalkondensatoren verwendet man gesintertes Tantalpulver und Mangandioxid. The electrolyte located in aluminum capacitors in an absorbent Pa pier, with tantalum capacitors using sintered tantalum powder and manganese dioxide. Hierbei wird zunächst ein Grundkörper aus Tantalpulver gesintert, anschließend oxi diert (formiert) und dann mit Mangandioxid abgedeckt. Here, a base body of tantalum powder is first sintered, then oxi diert (formed) and then covered with manganese dioxide.

Dabei dient das Mangandioxid als Elektrolyt und das Tan talpulver bildet die Anode. Here, the manganese dioxide serving as an electrolyte and the Tan talpulver forms the anode.

Da durch die vorgebenen Materialien die Dielektrizitäts zahl ebenfalls vorgegeben ist, verbleibt als Möglichkeit zur Kapazitätserhöhung im wesentlichen nur die Vergröße rung der Fläche A. Eine unmittelbare Vergrößerung der Flä che des verwendeten Folienmaterials würde aber wiederum eine unerwünschte Vergrößerung des Bauelements mit sich bringen. There is also dictated by the pre-enclosed materials, the dielectric number, remains as a way to increase capacity substantially only the Vergröße tion of the area A. An immediate increase in the sur fa ce of the film material used but an undesirable increase of the component in turn would bring. Es ist jedoch bekannt, die spezifische Kapazität durch Aufrauhen der Folienoberfläche zu vergrößern. It is known, however, the specific capacity by roughening the film surface to increase. Bei Tantalkondensatoren dient das Sintern des Tantalpulvers ebenfalls der Oberflächenvergrößerung. In tantalum capacitors, sintering the tantalum powder also increase the surface area is used.

Hierbei ist aus der DE-OS 31 27 161 ein Verfahren zur Her stellung von Elektrodenfolien für Elektrolytkondensatoren bekannt, bei dem walzharte Aluminiumfolie nach einem Beiz prozeß in einer Ätzlösung elektrolytisch aufgerauht wird. Here, a process for the preparation position of the electrode foils for electrolytic capacitors is known from DE-OS 31 27 161, wherein the mill-hard aluminum foil for a pickling process in an etching solution is electrolytically roughened. Das Ätzbad enthält einen Elektrolyten mit einer Mischung aus unterschiedlichen Chlorid-Ionen, die als Lösungen wie Sälzsäure bzw. Aluminium-, Natrium-, Kalium-, Magnesium- oder Kalzium-Chlorid vorhanden sind. The etching bath containing an electrolyte having a mixture of different chloride ions which are present as solutions or as Sälzsäure aluminum, sodium, potassium, magnesium or calcium chloride. Die Ätzung wird bei einer Badtemperatur im Bereich von 60 bis 100°C unter Einwirkung von Gleichstrom mit geringer Welligkeit durch geführt. The etching is performed at a bath temperature in the range of 60 to 100 ° C under the influence of direct current with low ripple.

Desweiteren ist aus der DE-OS 39 14 000 ein Verfahren zur Herstellung aufgerauhter Aluminiumfolien für Niedervolt- Elektrolytkondensatoren bekannt, das ebenfalls ein elek trolytisches Ätzbad benötigt. Furthermore, 39 14 000 discloses a process for producing a roughened aluminum foil for low-voltage electrolytic capacitors is known from DE-OS, which also requires an elec trolytisches etching bath. Bei im wesentlichen gleich artig zusammengesetzten Elektrolyten wird die Aluminiumfo lie im Gegensatz zu dem vorab genannten Verfahren in dem Ätzbad mit einem Impulsstrom behandelt. In substantially similar composite electrolyte, the Aluminiumfo lie is treated in contrast to the previously mentioned method in the etching bath with a pulse current.

Beide bekannten Verfahren weisen den Nachteil auf, daß die technologischen Verfahrensparameter, wie Badzusammenset zung, Badtemperatur, Verweildauer der Aluminiumfolie im Ätzbad und Welligkeit bzw. Frequenz des Stroms, von denen die Rauhtiefe und damit auch die gewünschte Kapazitätser höhung der aus diesen Folien gefertigten Kondensatoren in entscheidendem Maße abhängig ist, nur mit erheblichem Auf wand an meß- und regelungstechnischen Einrichtungen einge halten werden können. Both known methods have the disadvantage that the technological process parameters, such Badzusammenset pollution, bath temperature, residence time of the aluminum foil in the etching bath and waviness or frequency of the current, of which the roughness and thus the desired Kapazitätser heightening of the manufactured from these films capacitors in crucially depends on only with considerable wall of measuring and control engineering facilities can be turned hold. Hinzu kommt, daß die elektrolytisch aufgerauhten Kondensatorfolien nach Entnahme aus dem Ätz bad einem ebenfalls technologisch aufwendigen Spül- und Reingungsprozeß unterworfen werden müssen. Moreover, the electrolytically grained capacitor films after removal from the etch bath also a technologically complicated rinsing and purification process must be subjected. Der wesentliche Nachteil der Ätz-Verfahren besteht jedoch darin, daß trotz der erheblichen technologischen Aufwendungen nur eine Oberflächenrauhigkeit der Kondensatorfolie erzielbar ist, die zu einer Kapazitätserhöhung von maximal 33% führt. However, the main disadvantage of the etch process is that despite the considerable technological expenditure only a surface of the capacitor film is achievable, which leads to an increase in capacity of a maximum of 33%.

Ausgehend von den Mängeln des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der ein gangs genannten Gattung anzugeben, mit dem bei geringerem technologischen Aufwand zur Behandlung der Kondensatorfo lien oder -körpern ein erheblich höherer Grad der Oberflä chenvergrößerung im Vergleich zu den bekannten Atzverfah ren erreichbar ist. Based on the deficiencies of the prior art, the invention has for its object to provide a process of an initially mentioned kind, lien or by using less technological effort to treat Kondensatorfo -körpern a considerably higher degree of Oberflä chenvergrößerung compared to the known Atzverfah ren is achievable. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden. In addition, an apparatus for carrying out the method is to be specified.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 11 gelöst. This object is achieved with the characterizing features of claims 1 and 11. FIG.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, daß es für die Vergrößerung der wirksamen Oberfläche von, als Konden satorelektroden dienenden Metallfolien im Vergleich zu den bekannten Ätzverfahren wesentlich effektiver ist, anstelle der Aufrauhung der Oberfläche der Kondensatorfolien oder -körpern auf diese Folien durch Anwendung der Sputter- Technolgie eine Schicht mit hoher Porosität aufzubringen. The invention includes the observation that it is much more effective for increasing the effective surface area of ​​as condensate sator electrode serving metal films compared to the known etching process, instead of roughening the surface of the capacitor films being mixed therein on these films by use of the sputtering Technolgie apply a layer with high porosity. Entsprechendes gilt auch für eine zusätzliche Vergrößerung der Oberfläche von Sinterkörpern für Tantalkondensatoren. The same applies to an additional increase in the surface of sintered bodies for tantalum capacitors. Eine derartige Beschichtung ermöglicht eine Vergrößerung der effektiven Oberfläche um mehrere Größenordnungen. Such a coating enables an increase in the effective surface area by several orders of magnitude.

Zur Durchführung des Beschichtungsprozesses von Folien oder Körpern für die Herstellung von Elektrolytkonden satoren ist eine Gleichspannungs-Diodensputteranlage (Gleichspannungskathodenzerstäubung) besonders günstig, da sowohl die parallele Anordnung der Elektroden als auch die relativ geringe Distanz zwischen den Elektroden des Dio densystems für die Anordnung von Folienwerkstoffen (Elek trolyt-Kondensatoren) bzw. kleineren Anodenkörpern (Tan tal-Kondensatoren) zwischen denselben günstig sind. catalysts for carrying out the coating process of films or bodies for the production of Elektrolytkonden is a DC diode sputtering system (Gleichspannungskathodenzerstäubung) particularly favorable, since both the parallel arrangement of the electrodes as well as the relatively small distance between the electrodes of Dio densystems for the arrangement of film materials ( Elek trolyt capacitors) and smaller anode bodies (Tan tal capacitors) are located between the same. Die Elektroden befinden sich innerhalb eines, mit Inertgas ge füllten Rezipienten und sind an eine Hochspannungsanlage angeschlossen. The electrodes are located within a, ge filled with inert gas and the recipient are connected to a high-voltage installation. Der zu beschichtende Körper (Substrat) führt ein positives, vorzugsweise Erd-Potential, wogegen die Sputterkathode (Target) mit dem negativen Ausgang der Hochspannungsanlage verbunden ist. The body to be coated (substrate) takes a positive, preferably ground potential, whereas the sputtering cathode (target) is connected to the negative output of the high voltage system. Nach Anlegen der Hoch spannung an die Elektroden zündet die Entladung in Abhän gigkeit vom Innendruck des Rezipienten und dem Elektroden abstand, wobei zwischern den Elektroden ein ionisierungs fähiges Plasma entsteht. After applying the high voltage to the electrodes, the discharge ignites in depen dependence on the internal pressure of the recipient and the distance between electrodes, wherein the electrodes, an ionizing zwischern capable plasma. Die durch Ionenaufprall aus dem Target ausgelösten Metallatome diffundieren durch das Plasma und schlagen sich auf dem Substrat als Kondensat nieder. The metal atoms caused by ion impact from the target diffuse through the plasma and are deposited on the substrate as a condensate. Die überwiegende Zahl der abgestäubten Teilchen sind elektrisch neutral und besitzen eine etwa fünffach höhere Energie als Teilchen, die aus thermischen Quellen verdampft werden können. The vast majority of sputtered particles are electrically neutral and have about five times higher energy than the particles that can be evaporated from thermal sources. Daraus resultiert eine höhere Haftfestigkeit von aufgestäubten gegenüber aufgedampften Schichten. This results in a higher adhesion of sputtered over the deposited layers.

Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Gleich spannungs-Diodensputteranlage ist es günstig, dem zwischen ihren Elektroden bestehenden elektrischen Feld ein magne tisches Feld zu überlagern. According to another advantageous development of the DC-voltage diode sputtering system, it is convenient to overlay the existing between its electrodes electric field magnetic field diagram. Dadurch kann bei Verringerung des Arbeitsdruckes im Rezipienten eine Vergrößerung des Stoßweges der im Plasmabereich beschleunigten Teilchen er reicht werden. Thereby an increase in the impact path of the accelerated particles in the plasma region can it be sufficient for reduction of the working pressure in the container.

Im Gegensatz zu den bekannten Beschichtungsverfahren, bei denen einzelnen Werkstücke unterschiedlichster Konfigu ration beschichtet werden, befinden sich nach der bevor zugten Ausführungsform der Erfindung zwei, jeweils mit einem gesonderten elektrischen Antrieb ausgerüstete und folientragende Wickelkörper im gasbeaufschlagten Rezipien ten der Kathodenzerstäubungsanlage. In contrast to the known coating methods in which individual workpieces unterschiedlichster Configu ration coated, are located after the before ferred embodiment of the invention th two, each equipped with a separate electric drive and film-supporting winding former in the gas-pressurized Rezipien the cathode sputtering. Das Folienmaterial wird nach Zünden der Entladung im wesentlichen parallel zu den Elektroden und dabei senkrecht zur Richtung des zwi schen ihnen bestehenden elektrischen Feldes bewegt. The sheet material is moved after ignition of the discharge substantially parallel to the electrodes and thereby perpendicular to the direction of the LAT rule them existing electric field. Dabei wird das Folienmaterial von einem Wickel ab- und auf den anderen aufgewickelt. Here, the film material is taken from one winding and wound up on the other. Die Transportgeschwindigkeit der erfindungsgemäß zu beschichtenden Aluminium- oder Tan talfolie wird in Abhängigkeit von der gewünschten Schicht dicke auf Basis der möglichen Aufstäuberate (0,66 µm/min für Aluminium, 0,69 µm/min für Tantal und 0,36 µm/min für Titan bei 10 kW Leistung) sowie der Länge des Sputterrau mes geeignet geregelt. The rate of transport of the aluminum or Tan talfolie according to the invention to be coated is thick in dependence on the desired layer (on the basis of the possible Aufstäuberate 0.66 microns / min for aluminum, 0.69 microns / min for tantalum and 0.36 microns / min for suitable titanium regulated at 10 kW power), as well as the length of the Sputterrau mes. Die wesentlichen Eigenschaften der durch Sputtern auftragbaren Metallschichten (insbesondere Schichtdicke und Oberflächenstruktur) werden im wesentli chen durch die Art der Inertgase im Rezipienten der Katho denzerstäubungsanlage, den dazugehörigen Innendruck, von dem Abstand zwischen Target und Substrat sowie von der Substrattemperatur im Bezug auf die Schmelztemperatur des Substrats bestimmt. The essential characteristics of the coatable by sputtering metal layers (in particular, layer thickness and surface structure) are chen in wesentli by the nature of the inert gases in the recipient of the Katho denzerstäubungsanlage, the associated internal pressure, the distance between target and substrate, and the substrate temperature in respect to the melting temperature of the substrate determined.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Rezipient der Kathodenzerstäubungsanlage mit Argon bei einem Druck im Bereich 1 ≦ p ≦ 30 µbar gefüllt. According to a preferred embodiment of the invention, the recipient of cathode sputtering with argon at a pressure in the range 1 ≦ p ≦ 30 is filled μbar. Nach einer hinsichtlich der Verfahrenskosten günstigen Weiterbildung der Erfindung wird eine Schutzgas-Atmosphäre im Rezipien ten der Anlage durch ein Gemisch aus Argon und Stickstoff erzeugt. According to a favorable method in terms of cost development of the invention a protective gas atmosphere in the system Rezipien th generated by a mixture of argon and nitrogen. Das als Folie (für Elektrolyt-Kondensatoren) bzw. als Anodenkörper (für Tantalkondensatoren) ausgebildete Substrat besitzt beim Sputtern eine Temperatur T o , die durch Kühlen im wesentlichen konstant beibehalten werden sollte, da sich das Substrat - bedingt durch die ther mische Aufheizung - während des Beschichtungsprozesses stark erwärmt. During sputtering which as a film (for electrolytic capacitors) or as an anode body formed (for tantalum capacitors) substrate has a temperature T o which should be maintained by cooling substantially constant because the substrate - due mix by ther heating - while strongly heated the coating process. Das Temperaturverhältnis T von Substrattem peratur T o und Schmelztemperatur T m kann verfahrensgemäß in einem Bereich von T < 0,2 variiert werden. The temperature ratio T of Substrattem temperature T o and T m melting temperature can be varied according to the method in a range of T <0.2. Günstig erscheint ein Bereich von 0,3 ≦ T ≦ 0,8, wobei höhere Werte von T zu einer Erhöhung der Schichtdichte pro Sput tervorgang bei gleichzeitigem Anstieg der Oberflächen rauhigkeit der aufgetragenen Schicht führen. Low appears a range of 0.3 ≦ T ≦ 0.8, with higher values ​​of T to an increase in the layer density per Sput tervorgang with a simultaneous increase of the surface roughness cause the coated layer. Nach Erreichen eines Maximums der Rauhigkeit kann es bei einer Vergrößerung des Temperaturverhältinisses T wieder zu einem Abfall kommen. After reaching a maximum, the roughness can come back to a drop at a magnification of Temperaturverhältinisses T. Der optimale Wert muß gegebenenfalls experimentell ermittelt werden. The optimum value may have to be determined experimentally. Für Folien oder Grund körper zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren wird als Target entweder Aluminium, Tantal oder Titan verwen det. For films or substructure for the production of electrolytic capacitors is as a target one of aluminum, tantalum or titanium USAGE det. Die höheren Substrattemperaturen sind zum Erzielen einer größeren Rauhigkeit der Beschichtung insoweit günstiger, da in diesem Temperaturbereich bei Ausbildung der Beschichtung im wesentlichen ein poröses Säulen wachstum vorherrscht. The higher substrate temperatures are far cheaper to achieve a greater roughness of the coating, as prevails in this temperature range for formation of the coating substantially is a porous columnar growth.

Die Untersuchung der Oberflächenbeschaffenheit erfindungs gemäß beschichteter Folien mit einem Raster-Elektronen mikroskop ergab eine im wesentlichen blumenkohlähnliche Struktur der Beschichtung, die eine Zunahme der Oberfläche gegenüber dem unbeschichteten Zustand um mehrere Größen ordnungen zur Folge hat. The investigation of the surface properties according to Inventive coated films with a scanning electron microscope revealed a substantially cauliflower-like structure of the coating, the orders an increase in the surface compared to the uncoated state by several sizes result has. Mit derart beschichteten Alumi nium- oder Tantalfolien sind auf vorteilhafte Weise Elektrolyt-Kondensatoren herstellbar, die bei gleicher Baugröße eine entsprechend erhöhte Kapazität besitzen. With such coated Alumi nium- or tantalum films can be produced in an advantageous manner electrolytic capacitors having a suitably increased capacity for the same size.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Advantageous developments of the invention are characterized in dependent claims the Un and will be described in more detail below together with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Gleichspan nungssputteranlage zur Beschichtung von Konden satorfolien in schematisierter Querschnitts darstellung, Fig. 1 a preferred embodiment of the DC clamping nungssputteranlage for coating condensate sator sheets in a schematic cross-sectional representation,

Fig. 2 eine Weiterbildung der in Fig. 1 gezeigten Anlage in schematisierter Schnittdarstellung, Fig. 2 is a development of the system shown in Fig. 1 in a schematic sectional illustration,

Fig. 3 eine andere günstige Weiterbildung der in Figur gezeigten Anlage, Fig. 3 shows another favorable further development of the plant shown in figure

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Anlage sowie Fig. 4 shows a further embodiment of the plant shown in Fig. 1, and

Fig. 5 ein durch ein Raster-Elektronenmikroskop auf genommenen Teilbereich einer beschichteten Folienfläche. Fig. 5 is a scanning electron microscope through a portion taken on a coated film surface.

In Fig. 1 ist eine zur Beschichtung von Kondensatorfolien geeignete Gleichspannungs-Diodensputteranlage 1 im Quer schnitt in schematisierter Form dargestellt. In Fig. 1 is a suitable for the coating of capacitor films DC diode sputtering system 1 in cross-section is shown in schematic form. Sie besteht im wesentlichen aus einem Rezipienten 2 , der über eine Va kuumpumpe 8 evakuiert und anschließend über eine, durch ein Ventil 9 gesteuerte Leitung 10 mit einem Schutzgas, vorzugsweise Argon, beschickt wird. It consists essentially of a receptacle 2 which kuumpumpe a Va evacuated 8 and then over one, controlled by a valve 9 line 10 with a protective gas, preferably argon, is supplied. Im Inneren des Rezi pienten 2 befinden sich die mit Target 4 (Kathode) und Substrat 5 (Anode) bezeichneten Elektroden, die in einem Abstand von wenigen Zentimetern gegenüberliegend angeord net sind. Inside the Rezi pienten 2 are associated with target 4 (cathode) and substrate 5 (anode) designated electrodes net at a distance of a few centimeters opposite angeord. Die Elektroden 4 , 5 sind, entsprechend polari siert, an eine Hochspannungs-Erzeugungsanlage 3 ange schlossen. The electrodes 4, 5 are, in accordance with polari Siert, to a high-voltage generating device 3 is closed.

Das Target 4 besteht aus Aluminium, Tantal oder Titan mit hohem Reinheitsgrad, wogegen das Substrat 5 aus der zu beschichtenden Aluminium- oder Tantalfolie, unter der zur mechanischen Stabilisierung ein Führungsblech 13 angeord net ist, gebildet wird. The target 4 is composed of aluminum, tantalum or titanium of high purity, while the substrate 5 is angeord net from being coated aluminum or tantalum foil, under the mechanical stabilization to a guide plate 13, is formed. Da für gewünschte Schichtdicken mit definierter Porigkeit am Substrat eine bestimmte Tem peratur eingehalten werden muß, wird die beim Sputtern am Substrat entstehende, überschüssige Wärmemenge über das Führungsblech 13 an ein Kühlsystem 6 abgeführt. Since a certain Tem temperature must be maintained for the desired film thickness with a defined porosity of the substrate, the substrate formed during sputtering on the excess quantity of heat is dissipated via the guide plate 13 to a cooling system. 6 Elemente des gleichen Kühlsystems sind an der Oberseite des Targets 4 angeordnet und schützen dieses vor Überhitzung. Elements of the same cooling system are disposed on the upper side of the target 4 and protect it from overheating. Nach Anlegen der Hochspannung an die Elektroden 4 , 5 wird zwischen diesen eine Entladung gezündet, wobei sich in dem Raum zwischen den Elektroden 4 , 5 ein Plasma 11 ausbildet. After applying the high voltage to the electrodes 4, 5 a discharge is ignited between them, is formed in the space between the electrodes 4, 5 is a plasma. 11 Ionisierte Plasmateilchen werden durch das zwischen den Elektroden 4 , 5 bestehende elektrische Feld zum Target 4 beschleunigt und lösen dort die Emission von Metallatomen aus, die sich mit hoher spezifischer Energie zum Substrat 5 bewegen und sich als Beschichtung niederschlagen. Ionized plasma particles are accelerated by the between the electrodes 4, 5 existing electric field to the target 4 and dissolve therein the emission of metal atoms from moving with high specific energy to the substrate 5 and to be reflected as a coating. Das zu beschichtende Material ist auf einem Folienträger 7 abwickelbar angeordnet. The material to be coated is disposed unwound on a film support. 7 Es wird von dort abgerollt, beschichtet und anschließend auf einen zweiten Folien träger aufgewickelt. It is unrolled from there, coated, and then wound on a second carrier films. Die Folienträger 7 werden jeweils durch ein, in seiner Drehzahl steuerbares Antriebsaggregat 12 in Drehbewegung versetzt, wobei die zu beschichtende Folie 5 unterhalb des Plasmas 11 quer Richtung des zwischen den Elektroden 4 , 5 bestehenden elektrischen Feldes transportiert wird. The film carrier 7 are in each case offset by one, controllable in its speed drive assembly 12 in rotational motion, wherein the film to be coated 5 is below the plasma 11 is transported transversely of the direction between the electrodes 4, 5 existing electric field.

Die für ein sicheres Auf- und Abwickeln des Folienmate rials erforderlichen Leit- und Führungsrollen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. The rials required for a safe winding and unwinding the foil Mate control and guide rollers are not shown for clarity. Gleiches gilt für Prozeßsteuerungs- und -überwachungssysteme, die eine vollautomatische Betriebsführung bei der Folienbe schichtung ermöglichen. The same applies to process control and monitoring systems that allow for fully automatic operation in Folienbe coating.

In den Fig. 2, 3 und 4 sind vorteilhafte Weiter bildungen der Sputteranlage 1 gemäß Fig. 1 in schemati sierter Form dargestellt. In Figs. 2, 3 and 4 are advantageous further developments of the sputtering device 1 according to Fig. 1 in schemati lized form. So ist für einen einfacheren Substrataufbau günstig, die zu beschichtende Folie direkt über das Kühlsystem 6 zu führen ( Fig. 2). Thus, for a simpler construction of low substrate, the lead film to be coated directly on the cooling system 6 (Fig. 2). Die erforderli che Verbindung des Substrats 5 erfolgt über einen Schleif kontakt 14 , der an einem der Folienträger 7 geeignet ange ordnet ist. Necesser che compound of the substrate 5 is carried out via a sliding contact 14, which is arranged on a suitable carrier of the film 7 is. Um die Beschleunigung der Ladungsträger des Plasmas 11 durch das elektrische Feld während des Sputter vorgang zu unterstützen, ist an der Rückseite des Targets 4 zusätzlich ein Magnetsystem 16 angeordnet ( Fig. 3). In order to assist the acceleration of the charge carriers of the plasma 11 by the electrical field during the sputtering process, a magnet system is at the back of the target 4 additionally arranged 16 (Fig. 3). Die Überlagerung des vorhandenen elektrischen Feldes mit einem magnetischen Feld führt durch schraubenförmige Ablenkung der bei den Stoßprozessen im Plasma 11 frei werdenden Elektronen zu einer wirksamen Verlängerung des Ionisie rungsweges, wodurch mehr Inertgasatome ionisiert werden können. The superposition of the existing electric field having a magnetic field through helical deflection of the released during the collision processes in the plasma electrons 11 to an effective extension of the Ionisie approximately route, thereby more inert gas atoms can be ionized. Gleichzeitig wird erreicht, daß das Substrat 5 überwiegend von zerstäubten Werkstoff getroffen wird und dadurch nur relativ geringe Substrattemperaturen entste hen. At the same time that the substrate 5 is mainly made of sputtered material and thus relatively low substrate temperatures entste hen is achieved. Für die Durchführung des Beschichtungsprozesses durch Kathodenzerstäubung ist für die Reduzierung der Betriebs kosten weiterhin günstig, die im Rezipienten 2 notwendige Schutzgas-Atmosphäre durch ein Gemisch aus Argon und Stickstoff zu realisieren. For carrying out the coating process by sputtering is for the reduction of the operation cost also advantageous to implement the necessary protection in the recipient 2 gas atmosphere by a mixture of argon and nitrogen. Der Rezipient 2 besitzt deshalb eine zusätzliche, ventilgesteuerte Leitung 15 , über welche ihm Stickstoff in definierter Menge zugeführt werden kann ( Fig. 4). Therefore, the recipient 2 has an additional valve-controlled line 15 through which nitrogen can be supplied to him in a defined amount (Fig. 4). Es hat sich als günstig erwiesen, die Schutz gas-Atmosphäre zu gleichen Teilen aus Argon und Stickstoff herzustellen. It has proved to be favorable to produce the protective gas atmosphere of equal parts of argon and nitrogen.

Bei nicht dargestellten Varianten der zuvor dargestellten Sputternanlagen ist als Spannungsversorgung ein Gleich spannungs- oder hochfrequente Wechselspannungsquelle vor gesehen. In variants not shown, the Sputternanlagen previously illustrated as the power supply is a DC voltage or high-frequency alternating voltage source seen before. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Sputteranlage als Triodenanlage ausgebildet ist, bei der die Biasspannung sehr niedrig gewählt und insbesondere Null ist. Another advantageous embodiment consists in that the sputtering device is designed as a triode, wherein the bias voltage selected to be very low, and is especially zero.

Zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren, welche gesin terte Formkörper aus Tantal aufweisen, werden diese Form körper auf einem folienförmigen Transportmittel, welches an die Stelle der zuvor dargestellten Kondensatorfolie tritt, in kontinuierlichem Durchlauf durch die zuvor dar gestellte Vorrichtung geführt, wobei die Verweilzeit im Einwirkungsbereich so gewählt ist, daß die tröpfchenförmi gen Elemente mit einer entsprechenden durch Sputtern auf getragenen Schicht versehen werden. For the production of electrolytic capacitors having Gesin shouldered molding of tantalum, this form be a body on a film-shaped transport which takes the place of the capacitor film previously illustrated, performed in a continuous run by the above is asked apparatus, the residence time in the exposure area selected so is that the tröpfchenförmi gene elements are provided with a corresponding by sputtering on supported layer.

In Fig. 5 ist die Abbildung eines, mittels Raster- Elektronenmikroskop aufgenommenen Ausschnittes einer durch Kathodenzerstäubung beschichteten Fläche darge stellt. In FIG. 5 the image of a, cutout recorded by means of scanning electron microscope of a coated surface by sputtering Darge is provides. Die Beschichtung weist eine blumenkohlähnliche Struktur auf. The coating has a cauliflower-like structure. Diese läßt sich mit Hilfe einer fraktalen Struktur beschreiben, welche aus einer Vielzahl von Halb kugeln in einer Schichtlage besteht. This can be described using a fractal structure which balls from a variety of half consists of a coating layer. In der nächsten Schichtlage werden den bereits vorhandenen Halbkugeln wei tere Halbkugeln bzw. Teile von Halbkugeln angelagert usw. In Abhängigkeit von der Beschichtungsdauer lassen sich die blumenkohlähnlichen Oberflächenstrukturen auf der, das Substrat bildenden Folie erzeugen, die für eine gewünschte Kapazitätserhöhung notwendig sind. In the next coating layer to the existing hemispheres wei tere hemispheres or parts of hemispheres are deposited, etc. Depending on the coating time can be the cauliflower-like surface patterns on the produce forming the substrate film that are required for a desired capacity increase. Günstig sind dabei mehr als fünf Schichtlagen. there are favorable more than five coating layers. Die gewünschte Schichtdicke kann in einem Beschichtungsvorgang aufgebracht werden. The desired layer thickness can be applied in a coating process.

In praktischen Untersuchungen ließen sich Schichten auf tragen, bei denen eine Vergrößerung ihrer aktiven Oberflä che um mehr als drei Größenordnungen feststellbar war. In practical tests, layers could carry on where an increase in their active Oberflä surface by more than three orders of magnitude was observed. Diese Resultate übertreffen die mit den üblichen Ätzver fahren oder Sintermethoden erzielbaren Oberflächenrau higkeiten erheblich. These results exceed the drive with the usual Ätzver or sintering methods recoverable rough surface effected skills considerably. Mit den durch Sputtern beschichteten Aluminium- oder Tantalfolien bzw. gepreßte Formkörper lassen sich Kondensatoren mit sehr hohen Kapazitäten bei extrem geringem Volumen der Bauelemente herstellen. With the coated by sputtering aluminum or tantalum films or molded shape to capacitors with very high capacities can be produced at extremely low volume of the components.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei spiel. The invention is not limited in its embodiment to the above-described preferred Ausführungsbei game. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Rather, a number of variants which make use of the described solution even for basically different configurations.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung eines Elektrolytkondensa tors, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorfolie bzw. der durch Formpressen hergestellte Anodenkörper vor der Weiterverarbeitung zu Kondensatoren, mit dem Ziel der Vergrößerung der wirksamen Folien- bzw. Körperoberfläche, einem Beschichtungsprozeß unterworfen wird, bei dem der Materialauftrag durch einen Sputtervorgang erfolgt. 1. A method for producing a Elektrolytkondensa tors, characterized in that the capacitor film and the anode article produced by molding prior to further processing into capacitors, is subjected to, with the aim of increasing the effective film or body surface, a coating process in which the material application is carried out by a sputtering process.
2. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat ( 5 ) eine Kondensatorfolie aus Aluminium oder Tantal bzw. ein, insbesondere durch Sintern erzeug ter, Formkörper aus Tantal verwendet wird. 2. A method for producing a capacitor according to claim 1., characterized in that the substrate (5), a capacitor film of aluminum or tantalum or a, in particular by sintering erzeug ter, moldings made of tantalum is used.
3. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Target ( 4 ) hochreines Aluminium, Tantal oder Titan verwendet wird. 3. The method for manufacturing a capacitor according to claim 1, characterized in that the target (4) high-purity aluminum, tantalum or titanium is used.
4. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß für den Beschichtungsprozeß eine Gleichspannungs-Sputteranlage ( 1 ) benutzt wird. 4. The method for manufacturing a capacitor according to any one of the preceding claims, characterized in that for the coating process, a DC sputtering device (1) is used.
5. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach An spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungs-Sputteranlage ( 1 ) ein Diodensystem aufweist. 5. A method for producing a capacitor according to demanding 4, characterized in that the DC sputtering device (1) comprises a diode system.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach ei nem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Sputterprozeß in einer Schutzgas-Atmosphäre bei einem Druck im Bereich von 1 ≦ p ≦ 30 µbar durchgeführt wird. 6. A method for producing a capacitor according ei nem of the preceding claims, characterized in that the sputtering is carried out μbar in a protective gas atmosphere at a pressure in the range 1 ≦ p ≦ 30th
7. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzgas ein Gemisch aus Argon und Stickstoff verwendet wird. 7. A method for producing a capacitor according to demanding 6, characterized in that a mixture of argon and nitrogen is used as protective gas.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach An spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgasmischung im Verhältnis 1 : 1 vorgenommen wird. 8. A method for producing a capacitor according to demanding 7, characterized in that the shielding gas mixture ratio of 1: is carried out. 1
9. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach ei nem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Temperaturverhältnis T von Substrattemperatur T o und Schmelztemparatur des Substrats T m in einem Bereich von 0,3 ≦ T ≦ 0,8 liegt. 9. A method for producing a capacitor according ei nem of the preceding claims, characterized in that the temperature ratio T of substrate temperature T o and T m Schmelztemparatur of the substrate is in a range of 0.3 ≦ T ≦ 0.8.
10. Sputteranlage zur Beschichtung von Kondensatoren nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend 10. sputtering for the coating of capacitors according to any one of the preceding claims, comprising
  • - einen Rezipienten ( 2 ), - a receptacle (2),
  • - eine Hochspannungs-Erzeugungsanlage ( 3 ) und - a high-voltage generating device (3) and
  • - zwei, Hochspannung tragende Elektroden ( 4 , 5 ), die sich in einem geringen Abstand innerhalb des Rezipienten gegenüberstehen, - two high-voltage carrying electrodes (4, 5) which face each other at a small distance inside the receptacle,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rezipienten ( 2 ) der Sputteranlage ( 1 ) bandför mige Träger ( 7 ) für eine Folie oder eine Anzahl von Kon densatorkörpern vorgesehen sind, wobei die Antriebsaggre gate ( 12 ) das zu beschichtende Folienmaterial ( 5 ) oder den die Kondensatorkörper aufweisenden Träger unterhalb der Plasmazone ( 11 ) im wesentlichen quer zu Richtung des zwischen den Elektroden vorhandenen elektrischen Feldes bewegen. characterized in that in the recipient (2) of the sputtering equipment (1) bandför-shaped support (7) are provided for a slide or a number of Kon densatorkörpern, wherein the Antriebsaggre gate (12) the sheet material to be coated (5) or the move transversely to the direction of the electric field existing between the electrodes substantially capacitor body having carrier below the plasma zone (11).
11. Sputteranlage nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Antriebaggregate ( 12 ) in ihrer Drehzahl regelbar ausgebildet sind. 11. sputtering system according to claim 10, characterized in that the drive units (12) are adjustable in their rotational speed.
12. Sputteranlage nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Hochspannungs-Erzeu gungsanlage zur ( 3 ) Spannungsversorgung des Substrats einen Schleifkontakt ( 14 ) aufweist, der an dem Folienträ ger ( 7 ) angeordnet ist. 12 comprises sputtering according to claim 11, characterized in that the high-voltage supply system for Erzeu (3) power supply of the substrate a sliding contact (14) which is arranged on the Folienträ ger (7).
13. Sputteranlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsversorgung ein Gleichspannungs- oder hochfrequen te Wechselspannungsquelle vorgesehen ist. 13. sputtering system according to any one of claims 10 to 12, characterized in that a DC or AC voltage source hochfrequen te is provided as voltage supply.
14. Sputteranlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Triodenanlage ausgebildet ist, bei der die Biasspan nung sehr niedrig gewählt und insbesondere Null ist. 14. sputtering system according to any one of claims 10 to 13, characterized in that it is designed as a triode, wherein the bias voltage is very low tension and, in particular chosen zero.
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