[发明专利]具有结构化的烧结-活性表面的半成品以及它们的制造方法

说明书

本申请是国际申请号为PCT/EP2007/058293，国际申请日为2007年8月10日的PCT国际专利申请进入中国阶段后的国家申请号为200780030140.1，发明名称为“具有结构化的烧结-活性表面的半成品以及它们的制造方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及半成品，例如具有结构化的烧结-活性表面的高熔点金属的线或片，涉及至少部分地具有这种表面的半成品，还涉及它们的制造和应用。

背景技术

电容器是电气工程中的重要组件。特别是对于日益增加的便携设备的数量和快速发展的计算机技术，这些组件必须满足更高的要求。对于移动应用，这些组件的整体尺寸变得越来越小，而电参数（例如具体是电容量和介电强度）保持不变。处理器（CPU）不断缩短的周期时间也要求这些组件有相应的进步，具有更低的电阻（等值串联电阻（ESR））或电感（ESL）。这对使用的材料和技术提出了很大的挑战。

要增加电气组件的电容量，通常要使用高电容粉末。这种情况下这些粉末的比电荷必须变得越来越大，才能使小组件的电容量的体积得率增加。2000年的上限为70000微库仑/克，目前粉末的电容量约为100000-200000微库仑/克。通过增加比表面积，就能显著提高粉末的电荷。

要制造用于电容器的阳极，通常将粉末压制成半成品（例如线）并在一般超过1200℃的高温下在高真空中烧结。同时伴随有粉末比表面积的损失。

随着粉末电荷的增加，即比表面积的增加，这种损失会变得越来越大，因为粉末会变得更为烧结-活性。为了在电容器中获得最高的可能电荷，就要试图使烧结温度保持尽可能低，以使这种损失最小化。另一方面，粉末与阳极导体的粘结对电容器的品质具有决定性的重要意义。对于制造方法中进一步的加工性能、剩余电流行为、以及对于电流和电压峰值的稳定性，良好的粘结很重要。尽可能大的粘结面积产生特别低的电阻，并且由此产生低ESR值。

因此，使用特高电容的粉末制造高电容半成品时，与阳极导体形成良好粘结是一个障碍，因为这些粉末可能只是在较低温度下烧结。较高的温度会使表面积缩至太小，所以无法获得要求的电荷。另外，用于制造阳极导体的半成品（例如线或片）已经在生产过程中在高温下进行了处理（例如在铸块的熔体冶金生产过程中随后将铸块拉制成线或碾轧成片），因此具有非常平滑的表面。因此在较低温度下，这些半成品并不具有很强的烧结-活性，只表现出较低的与粉末精细表面粘结的倾向。通过烧结粘结的高电容量粉末从半成品上脱离的作用力较低。

US6226173B1、US649021B2和WO01/7928A1描述了导电、海绵样结构的阳极的制造，这种阳极通过氧化、随后还原、并且在基材上以树枝状形式定向应用导电物质而制造。这种制造过程产生高电容组件。然后可以在这种海绵样表面上产生介电膜。但是，沉积过程比较繁冗。

通过背景技术可知，高电容组件的生产需要能够用高电容材料烧结的半成品，这些组件由此具有充分的机械稳定性、以及对于电流和电压峰值的稳定性。

发明内容

通过具有结构化表面的半成品实现了发明目的，所述半成品包括经过氧化、然后再次还原的表面，所述表面包含至少一种高熔点金属。由于这些半成品具有粗糙化的表面结构，它们特别适合用高电容材料通过烧结方式进行涂布。

“半成品”应理解为优选表示阳极或阳极导体，例如为线、片、条或其他模制部件形式。这些阳极导体可以用高熔点金属涂布，所述高熔点金属优选自下组：钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、和/或钨，或者直接由这些材料构成。优选的耐火材料是钛、钨和钼，特别是铌和钽。而且，还可以使用包含这些高熔点金属的合金，具体是与铝、硅、锌、镉、镓、锗、铟、锡、锑、碲、铊、铅、铋、钇、或稀土元素或所述这些高熔点金属的合金，例如Ta-Ti、Nb-Ti、Nb-V、或Ta-Nb合金。

阳极导体和/或涂料中可以另外掺杂有不同金属和/或金属离子或磷、氮或硼。掺杂这些元素在原理上是已知的，通常情况下，氮的掺杂量为10-10000ppm，磷的掺杂量为10-1000ppm，硼的掺杂量为10-1000ppm。对于经过涂布的阳极导体，所述高熔点金属可以施加在另一种导电金属上，例如银、铜或铝。具有高熔点金属的阳极导体的涂层厚度优选为10纳米-1毫米，更优选为100微米，具体为10纳米-50微米，特别优选为100纳米-10微米。

依据本发明的半成品还包括结构化的表面，所述表面是通过氧化、并对经过氧化的表面进行还原而产生的层。所述表面的特征是具有粗糙化的结构，优选为开孔的结构。