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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Festkörperkondensatoren.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Kondensatoren des Typs,
bei dem pulverförmiges
Gleichrichtermaterial einen hochporösen Anodenkörperabschnitt eines Kondensators
bildet, eine elektrisch isolierende Dielektrikumschicht durch die
poröse
Struktur des Anodenkörpers
gebildet wird, und eine leitfähige
Kathodenschicht auf der Dielektrikumschicht gebildet wird, die dann
elektrisch mit einem Kathodenanschluss verbunden wird, wobei der
Anodenkörper
elektrisch mit einem Anodenanschluss verbunden ist.
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In
der Beschreibung des US-Patents Nr. 5 357 399 (Salisbury) wird ein
Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von mehreren solcher Kondensatoren
aus einer porösen
Tantalschicht beschrieben, die auf einem Tantal-Substrat gesintert
wird. Die poröse Schicht
wird bearbeitet, um von jedem Kondensator die Anodenkörper zu
bilden. Nach diesem Prozess wird eine Deckelplatte (Substratdeckel)
auf die oberen Enden der Anodenkörper
gebondet. Die Schichtstruktur aus Substrat/Anodenkörper/Deckel wird
dann zerteilt, um eine Vielzahl von einzelnen Kondensatoren zu separieren,
bei denen jeweils das Substratmaterial den Anodenanschluss bildet
und das Deckelmaterial den Kathodenanschluss bildet. In der PCT-Anmeldung
GB99/03566 (AVX Ltd.) wird eine modifizierte Version des Salisbury-Verfahrens beschrieben,
bei der die Volumeneffizienz der produzierten Kondensatoren optimiert
wird, indem darauf verzichtet wird, bei jedem Kondensator einen
Substratdeckel als Kathodenanschluss vorzusehen, wodurch das spezifische
kapazitive Volumen verbessert wird.
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In
EP-A-0 758 788 wird ein Verfahren zur Herstellung von Festkörperkondensatoren
beschrieben, bei dem ein poröser
Körper
auf der Oberseite eines Substrats gebildet wird, Anoden- und Kathodenschichten
vorgesehen werden und Anoden- und Kathodenanschlüsse im elektrischen Kontakt
mit der Anoden- bzw. Kathodenschicht hergestellt werden. Der Anodenanschluss
wird auf der Unterseite des Substrats gebildet, und der Kathodenanschluss
wird auf der Oberseite des porösen
Körpers
gebildet.
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In
US 4 164 005 wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Kondensators beschrieben, bei dem ein leitfähiger Turm
auf der Oberseite des Substrats vorgesehen ist und der Anodenanschluss
oben auf dem Turm gebildet wird. Auf diese Art werden sowohl Anodenanschluss
als auch Kathodenanschluss in derselben Ebene erzeugt.
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Die
genannten Verfahren ermöglichen
die Herstellung von sehr kleinen, aber hocheffizienten Kondensatoren.
Auf Grund des ständigen
Bestrebens nach Miniaturisierung von Komponenten und Vereinfachung
beim Aufbau von elektronischen Schaltkreisen besteht weiterhin der
Bedarf nach Verbesserung der Volumeneffizienz bei Kondensatoren und
Verringerung der Fenster für
die Komponenten (oder der Flächenbedeckung)
auf dem Schaltkreis.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird versucht, verbesserte Kondensatoren
zu schaffen und verbesserte Verfahren zur Herstellung derartiger Kondensatoren
anzugeben.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
von Festkörperkondensatoren
angegeben mit: Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Substrats
mit mehreren durchgehenden Öffnungen
darin, Bilden von mehreren porösen
Körpern
aus Gleichrichtermaterial auf einer Oberseite des Substrats, wobei
ein Teil jedes porösen
Körpers
von einer entsprechenden Öffnung aufgenommen
wird, Bilden einer elektrisch isolierenden Schicht über der freien
Fläche
der porösen
Körper,
Bilden einer leitfähigen
Kathodenschicht über der
elektrisch isolierenden Schicht, die sich auf den porösen Körpern befindet,
Erzeugen eines Kathodenanschlusses, wobei der Kathodenanschluss
einen elektrischen Kontakt mit der Kathodenschicht bildet, Erzeugen
eines Anodenanschlusses auf einer Unterseite des Substrats neben
der Öffnung,
wobei der Anodenanschluss einen elektrischen Kontakt mit dem Substratmaterial
bildet, und Unterteilen des Substrats in einzelne Kondensatoreinheiten,
die jeweils einen porösen
Körper
umfassen, der in einem Abschnitt des Substrats aufgenommen wird,
durch den eine Öffnung
definiert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kathodenanschluss
auf einer freiliegenden Unterseite jedes porösen Körpers, untergebracht in der Öffnung,
vorgesehen ist.
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Auf
diese Art kann eine Vielzahl von Kondensatoren hergestellt werden,
wobei die Kondensatoren Anoden- und Kathodenanschlüsse auf
einer gemeinsamen Seite des Kondensators aufweisen.
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Vorzugsweise
haben die jeweiligen Anoden- und Kathodenanschlüsse bei jedem Kondensator allgemein
koplanar freiliegende Kontaktflächen,
so dass der Kondensator mit seiner Unterseite auf einer flachen
Oberfläche
stehen kann, wobei sich die Kontaktflächen auf der flachen Oberfläche befinden.
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Die
porösen
Körper
können
aus einer Vorformschicht aus porösem
Gleichrichtermaterial gebildet werden, das auf eine Oberseite des
Substrats gepresst wird. Die Vorformschicht kann bearbeitet oder geschnitten
werden, um einzelne poröse
Körper durch
die Apertur und die Oberseite des Substrats zu bilden. Andere Formgebungsprozesse
können
jedoch genauso gut verwendet werden.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung werden sowohl die freie Fläche des
porösen
Körpers
als auch die freiliegende Substratoberfläche mit der isolierenden Schicht
bedeckt, und ein Teil der isolierenden Schicht über dem Substrat wird entfernt,
um einen elektrischen Kontakt mit dem Substrat herstellen zu können.
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Ein
Teil der Oberfläche
der Unterseite des Substrats kann maskiert werden, um darauf die
Bildung einer dielektrischen Schicht und Kathodenschicht zu vermeiden.
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Vorzugsweise
wird eine leitfähige
Beschichtung über
der Kathodenschicht auf dem porösen
Körper
vorgesehen. Die leitfähige
Beschichtung kann sich über
einen wesentlichen Teil der Oberfläche des porösen Körpers erstrecken.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein leitfähiger Stift in dem porösen Körper gebildet,
wobei der Stift leitfähige
Schichten elektrisch verbindet, die auf verschiedenen Enden oder Seiten
des porösen
Körpers
aufgebracht wurden. Damit wird der innere ESR des kapazitiven Körpers reduziert
und so die Leistungsfähigkeit
des Bauteils verbessert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Festkörperkondensator geschaffen
mit: einem elektrisch leitfähigen
Substratteil, einem porösen
Körper
aus Gleichrichtermaterial, der sich unmittelbar an einen Abschnitt
der Oberseite des Substrats anschließt, einer elektrisch isolierenden
Schicht, die über
der freien Oberfläche
des porösen
Körpers
gebildet ist, einer leitfähigen
Kathodenschicht, die über der
elektrisch isolierenden Schicht gebildet ist, die sich auf der freien
Fläche
des Körpers
befindet, und einem Anodenanschluss auf einer Unterseite des Substratteils
und einem Kathodenanschluss, der auf einer Oberfläche des
porösen
Körpers
vorgesehen ist, der da durch gekennzeichnet ist, dass der Kathodenanschluss
auf einer freiliegenden Unterseite des porösen Körpers vorgesehen ist.
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Das
Substratteil kann auf einer Unterseite des Kondensators einen freiliegenden
Rahmen mit einem Anodenanschluss darauf bilden, und der Kathodenanschluss
kann auf einem Abschnitt der Oberfläche des porösen Körpers innerhalb des Rahmens gebildet
werden.
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Der
Rahmen kann an einem Ende offen sein, so dass er dadurch allgemein
die Form eines Hufeisens auf dem Substratteil annimmt.
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Der
Anodenanschlusskörper
und der Anodenkörper
können
jeweils aus einer Vorformschicht aus porösem Gleichrichtermaterial gebildet
werden, das auf das Substrat aufgebracht worden ist. Die Vorform
kann erzeugt werden durch Aufbringen einer grünen, ungesinterten Mischung
aus metallischem Gleichrichterpulver und Bindemittel/Kleber auf
dem Substrat. Die Grünmischung
kann dann gesintert werden, um das Pulver in eine feste, hochporöse Vorform
umzuwandeln, wobei das Bindemittel/der Kleber beim Sintern ausgebrannt
wird.
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Die
Vorformschicht kann bearbeitet werden, um die porösen Körper zu
bilden. Typischerweise werden longitudinale und laterale Frässchnitte
angebracht, um ein Netz von rechteckigen porösen Körpern auf dem Substrat zu erzeugen,
die voneinander getrennt sind durch Bahnen, die dem Verlauf des Frässchnittes
entsprechen. Natürlich
können
je nach Bedarf auch kompliziertere Formen mit den konventionellen
Bearbeitungstechniken erzeugt werden.
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Die
Isolatorschicht kann eine Dielektrikumschicht aus einem Oxid eines
Gleichrichtermetalls sein, die beispielsweise durch konventionelle
Anodisierungstechniken erzeugt wird, um nach und nach ein Oxid mit
der gewünschten
Dicke und Integrität herzustellen.
Bei einem Beispiel, bei dem die Gleichrichterschicht aus Tantal
besteht, wird eine Schicht aus Tantalpentoxid auf den Körpern aufgebaut.
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Die
Kathodenschicht kann aufgebracht werden durch Eintauchen der Anoden-
und Kathodenkörper
in eine Precursor-Lösung,
beispielsweise aus Mangannitrat. Die Schicht aus Mangannitrat, die
auf den Körpern
gebildet wird, kann aufgeheizt werden, um zu oxidieren, so dass
das Nitrat zu Mangandioxid wird. Es kann notwendig sein, die Eintauchschritte
zu wiederholen, um eine optimale Kathodenschicht herzustellen.
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Es
kann notwendig sein, Kathoden- und isolierendes Schichtmaterial
von den Teilen des Substrats zu entfernen, die dazu dienen, den
Anodenanschluss zu bilden, so dass eine elektrische Verbindung zu
dem Gleichrichtermaterial hergestellt werden kann. Das Entfernen
der Schichten kann erfolgen durch Bearbeiten, beispielsweise Schleifen,
oder durch Ätzen,
zum Beispiel HF-Ätzen.
Bei einem Beispiel werden Frässchnitte
entlang einer Oberseite von jeder Anode angelegt, so dass dadurch
Gleichrichtermaterial freigelegt wird. Die Oberseite kann dann einem
Anschlussherstellungsprozess unterworfen werden, um den Anodenanschluss
zu bilden.
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Ein
Anschlussherstellungsprozess wird auch auf einer Oberfläche des
porösen
Körpers
durchgeführt,
bei dem Karbon- und Silberschichten auf der leitfähigen Kathodenschicht
der Oberseite erzeugt werden. Diese beiden leitfähigen Schichten stellen einen
Anschluss für
die elektrische Verbindung dar, beispielsweise für das Verlöten in einem elektrischen oder
elektronischen Schaltkreis.
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Die
Räume zwischen
den porösen
Körpern auf
einem Substrat können
mit einem Isolatormaterial gefüllt
werden, beispielsweise einem flüssigen Plastikharz,
das sich verfestigt und eine schützende Einkapselung
der Körper
bildet. Natürlich
müssen
die Anschlüsse
frei von Harz bleiben. Dies kann es erforderlich machen, Maskierungen über den
Anschlusskontakten vorzusehen.
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Der
nächste
Schritt, der ausgeführt
werden muss, ist das Separieren des oder jeden Kondensators von
dem Substrathauptkörper.
Dies kann man erreichen durch Bearbeitung, beispielsweise durch Fräsen. Falls
notwendig, kann ein stabiler Halteträger für das Substrat vorgesehen werden,
um so die notwendige strukturelle Steifigkeit zu gewährleisten und
um damit Schnitte zu ermöglichen,
ohne die Kondensatoren zu beschädigen.
Ein Beispiel für
ein geeignetes Material ist Glas, das mit einem geeigneten Kleber
an dem Substrat befestigt wird. UV-empfindliche Kleberfolie kann
wie gewöhnlich
verwendet werden, wobei das Lösen
der separierten Kondensatoren durch Bestrahlung des Klebers auf
der Folie mit UV erfolgt.
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Jedes
Gleichrichtermaterial, das für
die Herstellung eines Festkörperkondensators
geeignet ist, kann in dem Prozess eingesetzt werden. Ein bevorzugtes
Beispiel ist Tantal, aber andere Metalle, wie zum Beispiel Niob
und gleichrichtende Nichtmetalle können ebenfalls eingesetzt werden.
Vorzugsweise wird das Substrat aus demselben Material wie die Anode
hergestellt, um eine chemische Kompatibilität und die gleichmäßige Ausdehnung
beim Aufheizen (Sintern) zu gewährleisten.
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Nachfolgend
wird mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen ein Beispiel für
Verfahren zum Umsetzen der vorliegenden Erfindung vorgestellt.
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Bei
den Zeichnungen zeigen die 1 bis 7 schematisch
einen Prozess gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die 8 und 9 zei gen
einzelne Kondensatoren, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt wurden. Die 10 bis 16 zeigen
ein weiteres Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung. 17 und 18 zeigen
Kondensatoren, die mit diesem Verfahren hergestellt wurden.
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1A ist
eine Draufsicht auf einen kleinen Teil der Unterseite eines Tantal-Substrats
mit einem porösen
Körper
darauf. 1B zeigt einen Querschnitt von
einer Seite desselben Substrats.
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2A und 2B zeigen
das Aufbringen einer Schutzmaskierung auf das Substrat.
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3A und 3B zeigen
einen Isolatorschnitt in dem Substrat.
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4A und 4B zeigen
den Anschlussherstellungsprozess, bei dem Anoden- und Kathodenkontakte
erzeugt werden.
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5A und 5B zeigen
einen Einkapselungsprozess.
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6A und 6B zeigen
einen Abschlussschritt in dem Anschlussherstellungsprozess, bei
dem Lötkügelchen
auf die Kontakte aufgebracht werden.
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7 zeigt
einen Schnittprozess zum Separieren einzelner Kondensatoren.
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8A und 8B zeigen
ein Beispiel für einen
Kondensator, der mit dem Verfahren gemäß der ersten speziellen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde.
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9A und 9B zeigen
ein Beispiel für einen
Kondensator, der gemäß dem Verfahren
nach der zweiten speziellen Ausführungsform
hergestellt wurde.
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10 bis 16 zeigen
schematisch den Prozess gemäß der dritten
speziellen Ausführungsform.
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17A ist eine Querschnittsansicht von einer Seite
eines Kondensators, der gemäß der dritten Ausführungsform
hergestellt wurde.
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17B ist eine Ansicht von der Unterseite her.
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17A' ist
eine vergrößerte Darstellung
eines Teils von 17A mit der Schichtstruktur
des Kondensators.
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Spezielle Ausführungsform
1
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Beispielsweise
wird ein Festkörpersubstrat 10 aus
einem 0,25 mm dicken Tantal-Wafer verwendet (es ist nur ein lokaler
Abschnitt des Substrats dargestellt). Der Wafer wird hergestellt
mit einer regelmäßigen Matrix
aus quadratischen ebenen Aperturen 11, die in Zeilen und
Spalten angeordnet sind (es ist nur eine Apertur gezeigt). Verschieden
geformte Aperturen können
hergestellt werden, beispielsweise rechteckige oder kreisförmige. Eine
Oberseite 12 des Substrats wird mit einer feinen Dispersion
aus Tantalpulver-Körnern
bedeckt (nicht dargestellt). Die Körner werden zu einer Tantalplatte
verschmolzen durch Sintern, so dass sich eine Anfangsschicht (seed
layer) bildet. Eine konventionelle "grüne" Mischung aus Tantalpulver
und Bindemittel/Kleber wird dann auf die Oberseite aufgepresst.
Der Pressvorgang zwingt die Grünmischung
in die Aperturen und formt eine gleichmäßige Schicht aus Grünmischung
auf der Oberseite des Substrats. Bei dem Pressvorgang befindet sich das
Substrat auf einer flachen Oberfläche. Dadurch wird sichergestellt,
dass die Grünmi schung,
die in die Aperturen eindringt, begrenzt wird, so dass sie nicht über die
Ebene hinaus fließen
kann, die gebildet wird durch die untere Seite des Substrats.
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Die
Anfangsschicht sorgt für
mechanische Vernetzung und verstärkt
die Bindung zwischen der grünen
(ungesinterten) Mischung und dem Substrat. Die Grünpulvermischung
wird dann gesintert, um eine hochgradig poröse Matrix aus verschmolzenen Tantalpulverteilchen
für die
Zwischenbindung zu bilden. Beim Sinterungsprozess brennt das Bindemittel aus.
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Der
nächste
Schritt in dem Prozess ist ein Bearbeitungsprozess. Bei diesem Prozess
wird die gesinterte poröse
Schicht auf der Oberseite des Substrats durch Fräsen geformt, so dass sich eine
Vielzahl von quadratischen ebenen Blöcken 13 bildet. Jeder
Block entspricht einer Apertur in dem Substrat. Jeder Block hat
einen unteren Verjüngungsabschnitt 14,
der in der Apertur aufgenommen wird, wie es in B gezeigt ist, und
einen oberen Abschnitt 15, der auf der oberen Oberfläche des
Substrats aufsitzt.
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Sobald
die Blöcke
geformt worden sind, wird der gesamte Aufbau einem konventionellen
Anodisierungsprozess unterworfen, bei dem eine (nicht gezeigte)
Dielektrikumschicht aus Tantalpentoxid (Ta2O5) nach und nach auf der freiliegenden Tantaloberfläche des
Substrats und in den porösen
Blöcken aufgebaut
wird.
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Sobald
die Oxidschicht geformt worden ist, wird eine schützende Maskierungsschicht 16 (in 2)
auf der Unterseite des Substrats aufgebracht. Die Maske bedeckt
nur die freiliegende Oberfläche auf
der Unterseite des festen Tantal-Substrats 10, so dass
dadurch die obere, 17, und untere, 18, Oberfläche der
porösen
Blöcke
unbedeckt bleibt.
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Die
Substrate werden nun einem Prozess zur Bildung einer Kathodenschicht
unterworfen, um eine (nicht gezeigte) leitfähige Schicht auf der vorher aufgebrachten
Dielektrikumschicht zu bilden. Die Kathodenschicht wird durch eine
Manganisierungsprozedur gebildet, bei der das Substrat in Mangannitrat-Lösung getaucht
wird, um das freiliegende Substrat und die porösen Blöcke mit Mangannitrat zu ummanteln.
Die Beschichtung wird dann durch Aufheizen in einer sauerstoffhaltigen
Atmosphäre
oxidiert, um so das Nitrat in Mangandioxid (MnO2)
umzuwandeln. Die Eintauch- und Aufheizungsschritte können wiederholt
werden, bis eine Bedeckung mit der gewünschten Dicke und Kohärenz entstanden
ist.
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Die
Maskierung wird nun von der Unterseite des Substrats entfernt, wobei
die Bedeckung der Kathodenschicht von der Oberfläche auf der Unterseite des
Tantal-Substrats entfernt wird. Die Maskierung kann die Form einer
Resist-Bedeckung haben, die durch chemische oder Umgebungsbehandlung
entfernt werden kann, oder eine Folie, die abgezogen werden kann,
um die Bedeckung der Kathodenschicht zu entfernen, die sich auf
der Folie befindet.
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Das
feste Substratmaterial 10 dient als Anodenabschnitt der
fertig gestellten Kondensatoren, und somit ist es notwendig, die
Anode von der Kathodenschicht zu isolieren, die auf der Oberseite
des Substrats aufgebracht wurde. Hierzu werden Isolierungsschnitte 20 entlang
der Zentrallinien der Zeilen und Spalten vorgenommen, die den Raum
zwischen den einzelnen Blöcken
auf der Oberseite des Substrats darstellen. Die Schnitte werden
mit einem feinen Fräswerkzeug
vorgenommen, das das Kathodenschichtmaterial wie auch die darunter
liegende Tantalpentoxidschicht entfernt.
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Nachdem
die Isolierungsschnitte durchgeführt
worden sind, wird ein zweiter Anodisierungsprozess ausgeführt, um
die neu freigelegten Isolierungsschnitte mit einer Dielektrikumschicht
aus Tantalpentoxid zu bedecken. Das Dielektrikum wird von lokalisierten
Oberflächen
auf der Unterseite des Substrats entfernt, um direkten Zugang zu
dem eigentlichen Metall für
die Anodenanschlüsse
zu schaffen. Die Entfernung des Dielektrikums kann durch Bearbeitung, Ätzen oder
durch einen anderen geeigneten Prozess erfolgen.
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Der
nächste
Schritt ist ein Anschlussherstellungsprozess, bei dem Kathoden-
und Anodenanschlusskontakte auf Oberflächenbereichen der porösen Blöcke und
des Substrats aufgebracht werden. Dieser Prozess ist in 4 dargestellt.
Die oberen Endbereiche jedes porösen
Blockes werden mit einer leitfähigen
Karbonpaste (nicht dargestellt) beschichtet, die dann geheilt wird.
Das Beschichten führt
dazu, dass die Oberseite 22 von jedem Block 13 wie auch
ein oberer Bereich bei jeder der vier Seiten 23, 24 etc.
des Blocks bedeckt werden. Sobald die Karbonschicht geheilt worden
ist, wird eine Silberpaste 25 auf der Karbonschicht abgeschieden
und geheilt. Die Oberfläche 26 auf
der Unterseite des Blockes, gerahmt von dem Substrat 10,
wird ebenfalls mit Karbon- und Silberschichten 27 auf ähnliche
Weise bedeckt. Die Karbon-/Silberkontakte sorgen für elektrischen
Kontakt mit der Mangandioxid-Kathodenschicht, die vorher auf den
porösen
Blöcken
abgeschieden wurde, so dass Kathodenanschlüsse entstehen.
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Bezüglich der
Anodenanschlüsse
werden mehrere HF-Ätzfenster 30 auf
der Unterseite des Substrats erzeugt. Jedes Fenster, das gezeigt
ist, hat im Allgemeinen eine dreieckige Konfiguration, wodurch Eckabschnitte
des Substratrahmens 10 um den zentralen quadratischen porösen Block
belegt werden. Durch Ätzen
wird das dielektrische Material von der Oberfläche des Substrats entfernt,
so dass man direk ten Zugang zu dem Tantalmetall auf dem Substrat
hat. Das neu freigelegte Metall, das durch den Ätzprozess aufgedeckt wurde,
wird mit einer konventionellen Kombination aus drei Metallen Sputterbeschichtet,
um die Anodenkontakte 31 zu schaffen. Silberkontakte werden
auf diesen Anodenkontakten angebracht, um die nachfolgende Integration der
Kondensatoren in einem elektrischen oder elektronischen Schaltkreis
zu vereinfachen.
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Ein
Einkapselungsprozess (5) wird ausgeführt, bei
dem die Räume 34 zwischen
den Blöcken 13 auf
der Oberseite des Substrats und die Oberseite 22 der Blöcke eingekapselt
werden in ein elektrisch isolierendes Schutzharz 35. Eine
Anzahl von konventionellen Techniken kann eingesetzt werden, um
die Einkapselung vorzunehmen. Bei einem Prozess wird die Unterseite
des Substrats mit ihren Anoden- und Kathodenkontaktpunkten mit einer Schutzmembran
bedeckt. Die obere Oberfläche
wird mit einem zusammengesetzten flüssigen Harz bedeckt, das fließend den
freien Raum auffüllt.
Der Pegel der Flüssigkeit
steigt, bis die Spitzen aller Blöcke bedeckt
sind. Dann lässt
man sich das Harz setzen.
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Die
Schutzmaskierung (nicht dargestellt) kann nun entfernt werden, so
dass die Anoden- und Kathodenkontakt auf der Unterseite des Substrats freigelegt
werden. In bestimmten Fällen
(abhängig von
der Anwendung) können
mehrere lötfähige Silberkügelchen 37 den
Anoden- und Kathodenkontakten hinzugefügt werden, wie es in 6 gezeigt
ist. Diese erzeugen mehrere Kontaktpunkte, so dass die Verbindung
mit einer gedruckten Schaltung oder dergleichen flexibel bleibt.
Als eine Alternative zu Silberkügelchen
kann eine Zinn/Nickel-Plattierung
auf den Kontakten vorgenommen werden.
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Die
letzte Stufe, die beschrieben wird, ist die Separierung der einzelnen
Kondensatoren von dem Substrat, wobei auf 7 verwiesen wird.
Eine Oberseite der eingekapselten oberen Oberfläche 50 des Substrats
wird auf einer Glasplatte 60 mit einer UV-lösbaren Klebefolie 61 befestigt.
Schneidräder 62, 63 werden
verwendet, um in dem Harz Kanäle 64 zu
scheiden, die die einzelnen Kondensatoren separieren. Der Schnitt
setzt sich durch das Substrat und in der Glasbasis 60 fort.
Horizontale und vertikale Schnitte werden kombiniert, um ein Gitter
(nicht dargestellt) zu erzeugen aus Schnitten, die jeden einzelnen
Kondensator separieren. Die Kondensatoren können von der Glasplatte gelöst werden
durch Bestrahlen der Platte mit ultraviolettem Licht. Das UV-Licht
beeinträchtigt
die Haftung der Folie, so dass die Kondensatoren von der Platte
abgenommen werden können.
Die Kondensatoren können
dann getestet und verpackt werden. Ein Beispiel eines fertig gestellten
Kondensators ist in 8 gezeigt, zusammen mit technischen
Detailangaben.
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Spezielle Ausführungsform
2
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Um
die Volumeneffizienz eines Kondensators zu maximieren, sollte das
Volumen des porösen Körpers innerhalb
des Kondensators so groß sein, wie
es praktisch möglich
ist. Diese Ausführungsform (gezeigt
in 9) schafft einen Kondensator 90 mit höherer Volumeneffizienz.
In diesem Fall wird die grüne
Tantalpulver/Bindemittel-Mischung
auf das Substrat gepresst, so dass die Mischung in die Apertur eintritt.
In diesem Fall wird ein Schlitz 93 in der Grünmischung
entlang einer Seite des Substrats gebildet, durch das die Grünmischung
eingerahmt wird. Dieser Schlitz kann gebildet werden durch Bearbeitung
oder einen Gießvorgang.
Der Schlitz wird dann im Verlauf des Einkapselungsprozesses mit
Harz 94 gefüllt.
Das Ergebnis ist ein Kondensator, wie er in 9 gezeigt
ist. Dieser hat eine allgemein hufeisenförmige Konfiguration als positive
Anode 91 und eine zentrale quadratische Fläche 92 als
Kathode. Die Verarbeitungs schritte sind im Übrigen ähnlich zu denen bei der Ausführungsform
1.
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Spezielle Ausführungsform
3
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Es
hat sich herausgestellt, dass es wünschenswert ist, elektrisch
so viele der externen Oberflächenbereiche
der porösen
Blöcke
miteinander zu verbinden wie möglich.
Diese Variation (10 bis 16) der
Erfindung führt
zu verbesserten Kondensatoren, indem ein leitfähiger Stift eingebaut wird,
der durch die Mitte von jedem porösen Block verläuft und elektrisch
die obere und untere Oberfläche
des Blockes verbindet. Die Prozessschritte in den 10 bis 16 entsprechen
denen, die in Bezug auf die Ausführungsform
1 beschrieben wurden, mit der Ausnahme, dass die Erzeugung des Loches 100 in
jedem porösen
Block 13 und nachfolgend das Füllen des Loches zur Herstellung
eines Stiftes 101 vorgenommen werden muss. Ein fertig gestellter
Kondensator gemäß diesem
Aspekt der Erfindung ist in 17 dargestellt.
Die Struktur des Dielektrikums, der Kathoden- und leitfähigen Schichten,
die während
des Prozesses hergestellt werden, ist ebenfalls in den Zeichnungen
dargestellt, wobei Bezug auf die Legende genommen wird.
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Der
Stift kann eingebaut werden durch Bohren oder Schlagen eines Loches 100 durch
den Block als Teil des Blockbearbeitungsprozesses. Wenn dann eine
Karbon-/Silberpaste auf den Kondensator aufgebracht werden soll,
wird auch die Karbonpaste auf der Innenoberfläche des Loches aufgebracht. Nachdem
die Paste geheilt wurde, wird das Loch mit einer leitfähigen Silberpaste
verstopft, die ihrerseits geheilt wird. Die übrigen Prozessschritte laufen
wie bei der Ausführungsform
1 ab.