porSi-Cap

Hintergrund

MLCCs (Multilayer Ceramic Capacitors) sind die am häufigsten eingesetzten Kondensatoren in der Elektronik. Sie weisen jedoch erhebliche aufbauspezifische Schwächen auf, welche auf Herstellerseite bislang durch keine adäquaten Lösungen minimiert werden konnten. Als eine mögliche Alternative wird daher Silizium mit einer bestimmten Porengröße (mesoporös) im Projekt untersucht. Die niedrigen Materialkosten und praktisch unbegrenzte Verfügbarkeit und Umweltverträglichkeit, sowie die seit langem bekannte und gut dokumentierte Präparation machen mesoporöses Silizium als Basis für die Kondensatorentwicklung höchst interessant.

Ziele

Diese Art des Siliziums besitzt ein enormes Oberflächen-Volumen-Verhältnis von bis zu 500 Quadratmetern pro Kubikzentimeter. Die extrem große offenporige Oberfläche wird mittels eines nasschemischen Ätzprozesses hergestellt. Dadurch entstehen Poren von einigen zehn Nanometern Durchmesser und wenigen Mikrometern Tiefe, die mit einer geeigneten elektrisch leitfähigen Flüssigkeit infiltriert werden. Auf diese Weise sollen hohe und lineare Kapazitäten im Bereich bis zu einigen Millifarad pro Quadratzentimeter Silizium-Wafer realisiert werden, welche sich durch eine geringe Selbstentladung, eine sehr hohe Leistungsdichte (geringer Serienwiderstand), einen geeigneten Betriebsspannungsbereich (unter 3 Volt) sowie Arbeitstemperaturen von -40 bis +125 Grad Celsius auszeichnen.

Herangehensweise

Im Projekt werden Demonstratoren entwickelt und anhand derer die Tragweite des Konzeptes im Vorfeld einer Produktentwicklung validiert. Wenn es gelingt, im Rahmen des Vorhabens die Zugänglichkeit der gewünschten elektrischen Eigenschaften an den entstehenden Demonstratoren nachzuweisen, besteht seitens der Unternehmenspartner Rhefor und Würth Elektronik ein hohes Interesse, die Projektergebnisse in Produkte weiterzuentwickeln und zu verwerten.