EP2184385A2 - Elektrode und Verfahren für eine elektrolytische Schichtabscheidung - Google Patents

Elektrode und Verfahren für eine elektrolytische Schichtabscheidung Download PDF

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Publication number
EP2184385A2
EP2184385A2 EP09010994A EP09010994A EP2184385A2 EP 2184385 A2 EP2184385 A2 EP 2184385A2 EP 09010994 A EP09010994 A EP 09010994A EP 09010994 A EP09010994 A EP 09010994A EP 2184385 A2 EP2184385 A2 EP 2184385A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
deposition
sub
control unit
deposited
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09010994A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bardia Dr. Rostami
Jan Dr. Kruse
Thorsten Dr. Uelzen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zyrus Beteiligungs GmbH and Co Patente I KG
Original Assignee
IP Bewertungs AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IP Bewertungs AG filed Critical IP Bewertungs AG
Publication of EP2184385A2 publication Critical patent/EP2184385A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
    • C25D17/12—Shape or form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12—Process control or regulation

Definitions

  • the invention relates to an electrode and a method for the electrolytic deposition of a layer.
  • electrolytic deposition processes are known from the prior art. These are based on conduction processes in liquids or gases.
  • the present invention preferably relates to conduction processes in liquids.
  • positively and / or negatively charged atoms or molecules, so-called ions migrate through the liquid.
  • Electrically conductive, liquid solutions which may have such ions are also called electrolytes.
  • two electrodes (usually called cathodes and anodes) are preferably immersed in the electrolyte. If these electrodes are connected to a voltage source, an electrolytic power line can take place.
  • electrolytic deposition By reduction, oxidation and / or redox reaction processes, a substance can be deposited on at least one electrode. This can also be referred to as electrolytic deposition.
  • Electrodes for the use of an electrodeposition are known from the prior art. For simple electrodes, their entire surface is also a deposition surface. In particular, such electrodes have no surface components which are not deposition surfaces.
  • a method of manufacturing a conductive polymer using an electrode having electrically conductive and electrically non-conductive sub-surfaces is known.
  • the conductive regions of this electrode correspond to a predetermined structure.
  • the predetermined structure of the conductive areas is therefore a constructive design feature of the electrode.
  • the electrode is thus constructed in such a way that its electrically conductive surfaces have the predeterminable structure.
  • the predefinable structure is therefore a design parameter for the production of the electrode as such.
  • the various layers are sequentially deposited on the at least substantially the same area of the electrode. It is therefore preferred that differently configured and / or structured layers can be deposited on one and the same area of the electrode. It can also be provided that the structure of the layer to be deposited is not structurally predetermined by the production of the electrode as such. In other words, it is preferred that fabric layers on or on an electrode can be deposited flexibly with respect to their structure, shape, geometry and / or thickness on the electrode or with the method.
  • the object of the invention is achieved by an electrode with the features of claim 1 and / or by a method having the features of claim 7.
  • an electrode in particular for an electrolytic deposition method, is characterized in that the electrode has a plurality of sub-surfaces which are electrically insulated from one another and in that the sub-surfaces, in particular separately and / or in groups, can be controlled, in particular switched, by a control unit, in particular in each case an electrical potential can be connected.
  • the electrode may be configured very similar to an electrode for an electrodeposition process known in the art.
  • the electrode according to the invention has a plurality of mutually insulating, separate sub-surfaces. The sub-surfaces can each have one, in particular infinitesimal, small thickness.
  • the fact that the sub-surfaces are separated from one another in an electrically insulating manner may mean that the sub-surfaces as such are separated from each other in an electrically insulating manner.
  • the sub-surfaces can also be physically separated from each other electrically insulating.
  • the sub-surfaces are separated from one another in an electrically insulating manner, but that they can be electrically connected to one another by a different type and / or manner.
  • two or more sub-surfaces, in particular switchable be connectable by electrical line connections. It may therefore be preferred that the sub-surfaces are understood as individual elements, in particular decoupled from their connection elements.
  • a preferred embodiment of the electrode is characterized in that a plurality of sub-surfaces in the adjoining regions are designed to be electrically insulating from one another. In other words, it is preferable that at least a plurality of the sub-surfaces are not directly electrically contacted with each other.
  • a preferred embodiment of the electrode is characterized in that the, in particular lateral, preferably opposite, abutting surfaces of the respective sub-surfaces are electrically isolated from each other by electrically insulating joints.
  • the electrically insulating joints can have an electrically insulating substance, in particular air.
  • An abutment surface may be a lateral edge of a partial surface.
  • a plurality of partial surfaces can be arranged laterally to a partial surface.
  • Each of these sub-surfaces may be disposed opposite to the one sub-surface. So also abutment surfaces of two sub-surfaces may be opposite.
  • the joints are preferably characterized by the fact that they are very narrow.
  • the joints may have a thickness adapted to the partial surfaces.
  • a joint may have the at least substantially the same thickness as a part surface in contact with the joint.
  • a further preferred embodiment of the electrode is characterized in that the electrode has an electrically insulating carrier.
  • the electrically insulating support may also be an electrically insulating core of the electrode. This can be particularly useful if the electrode has an at least substantially cylindrical shape, disc shape and / or round shape.
  • the electrically insulating carrier may comprise an electrically insulating substance.
  • the partial surfaces of the electrode may be firmly connected to the carrier.
  • the sub-surfaces can be positively, positively and / or materially connected to the carrier and / or the core.
  • the electrically insulating support and / or core can separate the sub-surfaces electrically insulating each other. The electrically insulating carrier and / or core can thus also form the electrically insulating joints.
  • a further preferred embodiment of the electrode is characterized in that the sub-surfaces of the electrode are electrically isolated from one another by electrically insulating ceramics and / or by electrically insulating plastics.
  • the joints and / or the electrically insulating core can also consist of an electrically insulating plastic and / or of an electrically insulating ceramic and / or have these in each case.
  • the electrode is also according to the invention characterized in that the sub-surfaces, in particular separately and / or in groups, by a control unit controllable, in particular switchable, in particular each having an electrical potential can be connected.
  • Each of the sub-surfaces can be connectable with in particular the same electrical potential.
  • the electrical potential is preferably that of a voltage source and / or current source meant. Such a voltage source may preferably have a plurality of mutually different potentials exhibit. These potentials may differ in particular in their voltage level.
  • different sub-surfaces can each be connected to different electrical voltage potentials. Which sub-surfaces are connected to which electrical voltage potential can be controlled by the control unit.
  • the sub-surfaces in particular separately and / or in groups, can be connected to an electrical potential by electrically switchable line connections.
  • a line connection can thus have a switch.
  • the switchable line connection and / or the switch can be controlled or switchable by the control unit. It is therefore controllable by the control unit, which of the sub-surfaces are connected to an electrical potential.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that the sub-surfaces of the electrode, in particular separately and / or in groups, on the back, in particular with electrical connection lines are connectable.
  • the back side of a partial surface may be the side on which no layer is to be deposited and / or which does not face another partial surface, in particular directly.
  • the sub-surfaces of the electrode are separated from one another in an electrically insulating manner, they can be electrically connected to one another in groups, in particular in each case 2, 3, 4 and / or more sub-surfaces, by means of rear-side connecting lines.
  • a preferred embodiment of the electrode is characterized in that the electrode is controllable by the control unit.
  • controllable may be meant a directed influencing of the state and / or the behavior of the electrode from the outside.
  • the electrical voltage state of a partial surface of the electrode can be influenced or controlled by the control unit.
  • the control unit can connect a partial surface with an electrical potential having a certain voltage, in particular in the range from 0 volts to 10,000 volts.
  • the current through the electrode and / or through at least one of the sub-surfaces in particular in a range from 0 amps to 100 amps, preferably from 0 amps to 10 amps, can be controlled and / or regulated.
  • control unit can influence the behavior of the electrode, especially from the outside.
  • the electrolytic deposition on a partial surface of the electrode may depend on the electrical potential with which the partial surface connected, in particular controllably connected by the control unit, is.
  • the electrolytic deposition of a substance on the partial surface of the electrode may depend on a voltage level of the electrical potential to which the partial surface is connected. It is therefore particularly preferred that the control unit the voltage level of a control electrical potential and / or can determine, in particular with what potential a partial surface is connectable.
  • a preferred embodiment of the electrode is characterized in that the electrode is controllable by the control unit in such a way that a current can be generated by those partial surfaces of the electrode, which can be connected to the, in particular respective, electrical potential.
  • the sub-surfaces are thus preferably designed electrically conductive. It is also conceivable that they are configured electrically semiconducting.
  • An electrical potential of a partial surface may be controllable by the control unit in such a way that a potential difference arises between the electrical potential of the partial surface and a further electrical potential. If a substance allows a charge carrier transport between the two electrical potentials, a current can be generated and / or also controlled by controlling the electrical potential of the partial surface. In principle, therefore, the electrode can be controlled by the control unit. This can be attributed to the fact that sub-surfaces of the electrode can be controllably connected to an electrical potential. As a result, the current through a partial surface of the electrode can also be controlled by the control unit.
  • the electrode is particularly preferably suitable for depositing a layer on the deposition surfaces. If two deposition surfaces, in particular directly, are arranged next to one another, it may be advantageous if these deposition surfaces are arranged in relation to one another such that the layers connect to these deposition surfaces, in particular during the deposition. In other words, it may be advantageous if an at least electrically continuous layer can be deposited on, in particular directly, deposition surfaces arranged next to one another.
  • a preferred embodiment of the electrode is characterized in that a distance A between two, in particular lateral, preferably opposing abutment surfaces of the respective sub-surfaces to a layer thickness D of a layer to be deposited electrolytically on the electrode in a ratio of 2 * D ⁇ A and / or A> D is configured.
  • a further embodiment of the electrode is characterized in that the distance A between two points, one on, in particular lateral, preferably opposite, especially perpendicular, abutting surfaces or abutting edges of the respective sub-surfaces to the layer thickness D of an electrode to be deposited electrolytically on the electrode Layer in a ratio of 2D ⁇ A and / or A> D is configured.
  • the distance A can be the average distance between two abutment surfaces and / or abutting edges.
  • the distance A is the maximum distance.
  • the distance A for the ratio A> D is the minimum distance.
  • layers can grow continuously during the electrolytic deposition, radially outward. Outwardly may mean here that the layers can not grow into the electrode, in particular not in the deposition surface and / or joint.
  • the growth of a layer through the surface of the electrode, in particular through the sub-surfaces and / or joints may be limited in its local propagation. Nevertheless, a layer may grow from a partial surface, preferably a deposition surface, beginning over and / or over the joint.
  • the distance between the deposition surfaces should be such that the layers growing during the electrolytic deposition meet one another.
  • the distance between the sub-surfaces should also be designed so that a layer can not grow so far that it can bridge and / or overgrow a joint alone, so that two sub-surfaces are electrically contacted with each other.
  • the electrode preferably has line connections.
  • further electrical line connections can lead from the electrode to the control unit and / or to an electrical potential.
  • the electrode may have a main connection.
  • the main connection may be an interface between the electrode and other elements, for example a line connection to an electrical potential and / or to the control unit.
  • the main terminal may be an element of a quick connect device.
  • the quick connect device may be a mating and / or braceable connection device.
  • the lead connections of the electrode may connect a terminal of the main terminal to at least a partial surface of the electrode.
  • electrodes can be designed differently in their size and in particular in their surface. Electrodes having a large surface area may also at least cumulatively have a large deposition surface. From this, at least cumulatively, large currents can arise. In order to avoid electrical losses at high currents, electrical lines through which these high currents are intended to flow are usually increased in their effective cross section. If high currents are to flow through the sub-surfaces of the electrode, the line connections of the electrode can be correspondingly large, in particular in their Cross section, be adapted. The electrical line connections can also, in particular in each case, have an electrical insulation to another, in particular adjacent, electrical line connection of the electrode. It may therefore also be an object of the invention to design the electrode as compact as possible.
  • a preferred embodiment of the electrode is characterized in that the electrode and / or its core has at least one transistor, in particular field-effect transistor, preferably metal-oxide-semiconductor field-effect transistor.
  • one of the in particular a plurality of transistors can connect one or more sub-surfaces of the electrode to an electrical potential.
  • Such a transistor may be controllable and / or switchable by the control unit.
  • a terminal of the transistor may be connected to a partial surface of the electrode.
  • Another terminal of the transistor may be electrically connected to an electrical potential.
  • a further terminal of the transistor, in particular the control terminal of the transistor can be connected to the control unit, in particular in an electrically conductive manner.
  • the transistor can therefore act like a switch which can be switched by the control unit and can connect at least one partial surface of the electrode to an electrical potential.
  • the transistor is a FET and / or MOSFET transistor
  • its source electrode may be connected to an electrical potential, its drain electrode to at least a partial surface of the electrode and / or its gate electrode to the control unit.
  • a partial surface of the electrode, a transistor electrode, in particular the source electrode of a MOSFET transistor at least be proportionate.
  • a further preferred embodiment of the electrode is characterized in that the electrode has at least one power line and at least one control line. Particularly preferably, the electrode has a power line and a plurality of control lines. Thus, the power line may be electrically connected to at least one of the transistors.
  • such a power line can also be a transistor electrode, in particular a source electrode, at least partially.
  • a power output for a plurality of transistors may each form a transistor electrode.
  • the power line can also act as "supply line" and / or be configured.
  • one of the control lines can be connected to a control electrode of a transistor and / or to a plurality of control electrodes of a plurality of transistors.
  • the at least one power line and / or the at least one control line can be connected to the main terminal of the electrode.
  • the electrode can be designed very compact.
  • the power line may have the same cross-section as several separate line connections to the sub-surfaces, the separate line connections are preferably electrically isolated from one another. Such insulation can be omitted in the power line.
  • the electrode may have a smaller volume with a comparable surface. The electrode can therefore be more compact. This advantage also exists considering the control lines. Because by the control lines when driving a transistor as well as no electricity or a very small current flows. The control lines can therefore have a very small cross-section compared to power lines.
  • Electrodes are known for electrolytic deposition processes. Common to these electrodes is that the structure, shape and / or geometry of the substance to be electrodeposited or of the layer to be electrodeposited determines the surface configuration of an electrode. Such an electrode can therefore not be used for a variety of electrolytic deposition processes, wherein different layers, namely its structure, shape and / or geometry to be deposited, to be. It is therefore desirable to provide an electrode, in particular for an electrolytic deposition method, on which, in particular in terms of shape, geometry and / or structure, different layers and / or substances can be deposited. To illustrate the advantage of the electrode, an analog advantage is first explained by way of example on a computer screen. A computer screen has a plurality of so-called pixels.
  • Each pixel is a pixel on the screen.
  • These pixels can be controlled by a control unit in such a way that they each indicate a color. Furthermore, they can also be controlled so that images can be displayed in their synopsis. Similar advantages can also be achieved by the partial surfaces of the electrode.
  • the sub-surfaces of the electrode can be made so small in their surface, that any layers can be deposited on the electrode by a corresponding control. According to a layer to be deposited, the sub-surfaces corresponding thereto can be connected to at least one electrical potential.
  • the electrode therefore does not need to be adapted and / or configured during its production to a layer to be deposited. Rather, the electrode can be adapted to and / or configured for a multiplicity of layers to be deposited.
  • a method for the electrolytic deposition of a layer wherein the method is characterized in that an electrode, in particular one which has at least one of the advantages and / or features explained above, and / or in particular one in one of the previously mentioned embodiments, is brought into contact with an electrolyte, the electrode having a plurality of partial surfaces, and in that a control unit has a plurality of the partial surfaces of the partial surfaces Driving electrode as deposition surfaces in such a way that a voltage is applied between the deposition surfaces and at least one counter electrode.
  • An electrode suitable for this purpose has already been described above. It was also explained how the control unit can be connected to the electrode. In principle, several or even all of the sub-surfaces can be connected to an electrical potential.
  • one or more of the sub-surfaces are not connected to an electrical potential.
  • the sub-surfaces not connected to an electrical potential may be separated from an electrical potential by an open switch. But they can also be separated in general by a broken line connection of an electrical potential.
  • the deposition surfaces may thus be a subset of the sub-surfaces of the electrodes. In principle, it is preferred that each of the sub-surfaces can also be deposition surface. It is the control unit that can control which of the sub-surfaces are also deposition surfaces.
  • the control unit may for this purpose connect those sub-surfaces, which are also intended to be deposition surface, to an electrical potential which differs from a potential of a counterelectrode, such that an electrical voltage is present between the deposition surfaces and the at least one counterelectrode.
  • the voltages of the deposition surfaces and / or the counterelectrode may be selected depending on the substance to be deposited and / or depending on the manner in which the electrolytic deposition is to take place.
  • the voltages of the deposition surfaces and / or the counterelectrode may be selected.
  • the voltage of the respective deposition surfaces is higher than the voltage of a counter electrode.
  • the voltage of the counter electrode is lower than a voltage of the respective deposition surface.
  • the height of the stress of a respective deposition surface differ from each other.
  • a higher voltage can be selected for a deposition surface if a thicker layer is to be deposited thereon for a same time in which a comparatively thinner layer can be deposited on an equally sized deposition surface with a lower voltage level.
  • the deposition surfaces can be characterized in that they are traversed by a current in each case in the same direction, in particular current direction.
  • a flow direction may preferably point to or from a deposition surface.
  • the same applies generally to a sub-surface. Partial surfaces of the electrode, which are opposed by a current towards the current direction through the deposition directions A current flowing through the set current direction are preferably no deposition surfaces. They preferably form the counter electrode. It is also particularly preferred that no layer be deposited electrolytically on these sub-surfaces and / or on the surfaces which are not connected to an electrical potential.
  • the method is also characterized in that a control unit controls a plurality of the sub-surfaces of the electrode as deposition surfaces in such a way that a voltage is applied between the deposition surfaces and at least one counter electrode so that a current flows through the deposition surfaces and that on the deposition surfaces respectively a layer of at least one substance of the electrolyte, in particular electrolytically, is deposited.
  • Application of a voltage between a deposition surface and a counterelectrode can be achieved by the control unit in such a way that different potentials with different levels of voltage are connected to and / or connected to a deposition surface and to a counterelectrode.
  • an electrical potential difference between a deposition surface and the counter electrode can form.
  • a current through the deposition surfaces is cause.
  • the current direction can be determined by the choice of voltage. By reversing the voltage and / or the potential difference (in particular with opposite signs), the current can also flow in the reverse (in particular in the opposite) current direction. This may also depend on the electrolyte and / or the substance to be deposited.
  • a substance can be electrolytically deposited from the electrolyte on a deposition surface. It is particularly preferred that the substance is deposited from the electrolyte at least substantially only on the deposition surfaces.
  • the sub-surfaces of the electrode which are not deposition surfaces, may not be traversed by a current and / or at least not in the same direction through which a current flows, such as the deposition surfaces.
  • the height of the voltage of a partial surface preferably by the control unit, is variable.
  • the control unit adjusts the tension of the sub-surfaces in such a way that the sub-surfaces all have the same sign in their tension.
  • the control unit may control the electrodes in such a way that it can connect a partial surface of the electrode to an electrical potential and / or that it can change the level of such an electrical potential.
  • the control unit can do this by control lines with a voltage source and / or with the at least one Potential, in particular the voltage source to be connected. Further, the control unit may send control signals over the control lines to vary and / or control the magnitude of the voltage of a potential.
  • the control unit can set at least one switch between the deposition surfaces and the at least one electrical potential. These switches may be semiconductor transistors. The deposition surfaces may be connected separately and / or in groups by such a switch switchable with one of the electrical potentials. The switches may be connected by control lines to the control unit. In addition, the control unit can switch and / or control the switches by means of control signals. Thus, it can control the control unit on which partial surfaces a deposition takes place.
  • the deposition of the substance from the electrolyte then preferably takes place at least substantially only on the deposition surfaces.
  • the process of the actual deposition basically corresponds to a known from the prior art deposition. In this sense, for example, a method for the electrolytic deposition of an electrically conductive polymer layer from the document EP 1 289 031 known.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that in the electrolyte polymerizable and / or crosslinkable compounds, in particular monomers, are introduced. It may also be preferred that metallic substances are introduced into the electrolyte.
  • a polymer layer and / or a metal layer can be deposited. It is also possible that layers with different materials can be deposited by the method and / or with the electrode. These deposits can preferably take place one after the other.
  • the method can be carried out one after the other with different electrolytes.
  • a polymer can first be deposited on the electrode. Thereafter, the process can be carried out with a different electrolyte.
  • This electrolyte may, for example, comprise a metallic substance.
  • a metallic layer can be deposited.
  • the metallic layer can be deposited on the previously deposited polymer layer.
  • different deposition surfaces are selected for the deposition of different layers.
  • conduction paths and / or elements of integrated circuits can be deposited successively, in particular at different or at least partially different locations and / or regions. This production method is particularly advantageous because even very thin layers can be deposited by the method according to the invention.
  • the accuracy and / or the resolution of the layers to be deposited can be determined.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the control unit determines the deposition surfaces from the partial surfaces of the electrode, preferably by means of at least one control parameter.
  • the control unit determines the deposition surfaces before the control unit drives a plurality of the sub-surfaces of the electrode as deposition surfaces.
  • the control unit can use control parameters to determine the deposition surfaces from the sub-surfaces of the electrode. This is preferably a quantitative selection of whole sub-surfaces meant.
  • the control parameter may be distinguished by the fact that the control parameter, in particular location-dependent information and / or values, has the thickness, the structure, the shape and / or the geometry of the layer to be deposited.
  • control parameter may have multiple location values, with a value being tabulated for each location value indicating whether or not a layer is to be deposited at that location, and / or a value indicating the thickness of a layer on the location each place should be deposited.
  • a control parameter can have a multiplicity of such values and / or value vectors, which correlate a plurality of values to one another.
  • values of the control parameter may be associated with fixed locations on the electrode. It is also possible for the values of a control parameter to be associated with an, in particular fixed, sequence of the sub-surfaces of the electrode.
  • the values of a control parameter can indicate the switching state of a switch that can be connected to, in particular, a corresponding, partial surface.
  • the values of a value parameter can also indicate the height of the voltage of a partial surface, in particular wherein the partial surfaces can be connected to the corresponding voltages by the control unit. It is also possible that the values of a value parameter indicate the magnitude of the current of a sub-surface, in particular wherein the control unit controls and / or regulates the corresponding current through the sub-surface. Furthermore, the values of a value parameter may be correlated with a time corresponding, for example, to the duration of a voltage and / or the duration of a current. In principle, the voltages and / or the currents may also be pulsed. For a preferred embodiment, the values of a value parameter indicate a period duration, a pulse width and / or a duty cycle.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the control unit, preferably based on the control parameters, from the sub-surfaces of the electrode, which are not at the same time one of the deposition surfaces, determines open spaces on which at least substantially no substance from the electrolyte, in particular electrolytically , should be deposited. This can especially useful if an electrode is only partially brought into contact with an electrolyte.
  • the control of the electrode may be limited or tuned to the region which is or is to be contacted with the electrolyte.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the control unit, in particular on the basis of the control parameter, setpoints for the electrical voltages, in particular for their duration and / or preferably for their height, and / or desired values for the currents through the deposition surfaces, in particular for the duration thereof and / or preferably for the amount thereof, determined and / or in particular thereafter controlled and / or regulated.
  • the electrical voltages are meant in particular those voltages which are applied between the deposition surfaces and the at least one counter electrode.
  • the control parameter can have tabulated and / or shown values for each partial surface and / or for each deposition surface, one value corresponding to the duration of the voltage and / or one value each to the height of the voltage.
  • the control parameter can also have analog values for the currents. Thus, values can be tabulated for each partial surface of the electrode and / or for each deposition surface, one value corresponding to the duration and / or one value corresponding to the height of the desired current.
  • the setpoint variables for the electrical voltage and / or for the current can be determined by the control unit from the control parameter. In addition, the control unit can control and / or regulate the electrical voltage and / or the current through the deposition surfaces on the basis of the desired values using the control parameter. The setpoints may have previously been determined by the control unit based on the control parameters.
  • control unit may comprise sensors which measure the voltage and / or the current and / or in particular the flowed charge through the deposition surfaces, but at least through one of the deposition surfaces.
  • the measured quantities can be transmitted to the control unit.
  • the control unit can compare the measured variables with the desired values and adjust the electrical voltage and / or the current through the deposition surfaces accordingly, so that the measured variables correspond to the desired values.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the control unit on the basis of the control parameter one or more sub-surfaces, preferably the deposition surfaces, in particular groups, each by line connection and / or by at least one controllable switch, in particular in each case, connects to a voltage source.
  • the control parameter may have tabulated to each sub-surface of the electrode parameters that allow the control unit to determine the deposition surfaces from the sub-surfaces. Further, the control parameter may also have tabulated values for the sub-surfaces indicating which sub-surfaces are a group. This group can be connected in groups by the control unit and / or by the at least one controllable switch.
  • the deposition surfaces and / or the grouped deposition surfaces can each be connectable to a voltage source and / or to an electrical potential of a voltage source.
  • the switch can be switched by the control unit in such a way that electrically conductive line connections are made.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the control unit controls the deposition surfaces and the free surfaces in such a way that a voltage is applied between the deposition surfaces and at least one of the free surfaces so that a current flows through the deposition surfaces and that on the deposition surfaces in each case a layer of at least one substance of the electrolyte is deposited.
  • the counter electrode is formed by at least one of the partial surfaces of the electrode which is not one of the deposition surface and / or which is an open surface.
  • the counterelectrode can be formed by partial surfaces of the electrode.
  • the counterelectrode can also have several sub-surfaces.
  • a current through a partial surface which is also a deposition surface, can consist of a plurality of partial flows of a plurality of partial surfaces, which in turn, in particular proportionally, are currents through the partial surfaces of the counterelectrode.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that a voltage between the deposition surface and the sub-surface of the counter electrode is designed or applied in such a way that an electrolytic deposition takes place at least substantially only on the deposition surfaces.
  • Partial surfaces of the counterelectrode are preferably the partial surfaces of the electrode which form the counterelectrode.
  • the voltage difference between the deposition surfaces and the sub-surfaces of the counterelectrode can be greater than zero or less than zero.
  • the stress between the deposition surfaces and the sub-surfaces of the counter electrode are preferably not at least substantially equal to zero and / or preferably at least substantially not zero.
  • FIG. 1 a cross section of a section of an electrode 2 is shown.
  • the electrode 2 has a plurality of electrically isolated partial surfaces 4 separated from each other.
  • the multiple sub-surfaces 4 are separated from each other by the electrically insulating joints 6 .
  • the partial surface 4 may have a certain partial surface layer thickness 8 .
  • the partial surface layer thickness 8 is preferably very small.
  • the sub-surfaces 4 and the joints 6 form the functional surface 14 of the electrode 2 .
  • the functional surface 14 can be delimited from the passive surface 16 of the electrode 2 in that no electrolytic deposition takes place on the passive surface 16 and / or is provided.
  • the functional surface 14 and the passive surface 16 may be contacted with an electrolyte for electrodeposition.
  • the electrode 2 also has a core 12 .
  • the core 12 is designed at least partially electrically insulating. However, this does not apply to the line connections 10 disposed in the core 12 .
  • Each of the sub-surfaces 4 is connected to a separate line connection 10 .
  • each of the line connections 10 may be connected to a main terminal of the electrode 2 .
  • the main terminal is in FIG. 1 Not shown.
  • One of the preferred essential advantages of the electrode 2 is the electrically insulating separation of the partial surfaces 4 .
  • the sub-surfaces 4 are separated by the joints 6 and / or electrically isolated from each other.
  • the sub-surfaces 4 are not electrically connected.
  • the core 12 is insulating.
  • two or more sub-surfaces 4 may be electrically connected to each other by electrical line connections. Several of the sub-surfaces can thus be electrically connected and therefore grouped. This connection can be controlled by a control unit and / or controlled switchable.
  • the sub-surfaces 4 are significantly larger in cross section than the joints 6 in their cross section.
  • the cross section of a joint is significantly smaller than a cross section of a partial surface 4 .
  • completely scattered structures can be produced.
  • the insulating regions, preferably the joints 6 can be very wide in relation to the partial surfaces 4 .
  • FIG. 2 a sectional view of a multi-layered core 12 of an electrode 2 is shown.
  • the electrode has a plurality of partial surfaces 4 .
  • the multiple sub-surfaces 4 are each separated electrically insulated by joints 6 .
  • the core 12 of the electrode 2 is multi-layered.
  • the electrode 2 off FIG. 2 has seven layers 18 . These layers 18 are continuously designated by 18 a to 18 g.
  • Each layer 18 of the core 12 may include electrically conductive regions 22 and electrically insulating regions 20 .
  • the standing in contact with the sub-surface 4 layer 18 a of the core 12 may be configured in such a way that the electrically insulating portions 20 are at least in the joints and / or that electrically conductive portions 22 of the layer 18 a in the region of the sub-surfaces. 4 are.
  • the electrically conductive regions 22 of a layer 18 of the core 12 are configured in such a way that one of the electrical regions 22 is contacted only with, in particular, a partial surface 4 and, in particular, another electrically conductive region 22 , preferably electrically , and / or that in each case one of the electrical regions 22 only with, in particular exactly, two other, preferably not contacted, electrically conductive regions 22 , in particular in each case one layer of the core, in particular wherein the layers are not directly adjacent, and / or each one of the electrical regions 22 only, in particular, a terminal, in particular a main terminal, and, in particular, another electrically conductive region 22 , preferably electrically, is contacted.
  • the electrically conductive regions 22 of the layers 18 of the core 12 are designed in such a way that they do not electrically connect two or more sub-surfaces 4 to one another. It is preferred that an electrically conductive region 22 of one layer is contacted with an electrically conductive region 22 of another layer in such a way that the two electrically conductive regions 22 are electrically contacted with one another.
  • an electrically conductive region 22 a of the layer 18 a b may be electrically connected to the electrically conductive region 22 b of the layer eighteenth
  • the electrically conductive region 22 b is not electrically conductively connected to the electrically conductive region 22 c of the layer 18 c.
  • the uppermost part surface 4 a is electrically conductively connected to the electrically conductive region 22 b of the layer 18 b.
  • the electrically conductive region 22 b may also be connected to a connection, in particular to a main connection, of the electrode 2 .
  • the electrically conductive regions 22 and the electrically non-conductive regions 20 of the layers 18 a to 18 g can thus be designed in such a way that they form electrically conductive lines from the sub-surfaces 4 to a terminal of the electrode 2 .
  • These electrical line connections are each designed to be electrically insulating from each other. This electrical insulation is configured by the non-conductive regions 20 of the layers 18 .
  • the layers 18 of the core 12 can be applied successively and / or to one another.
  • This manufacturing principle is known from the prior art. In particular, this principle is used for the fabrication of transistors or integrated circuits.
  • the conductive regions 22 may for this purpose comprise a conductive substance, in particular a metallic substance and / or metal.
  • the non-conductive regions 20 are insulators. They have an insulating material. In particular, they may comprise an insulating polymer.
  • FIG. 3 a schematic representation of a device 24 with an electrode 2 and a control unit 26 is shown.
  • the electrode 2 has a plurality of electrically isolated partial surfaces 4 .
  • the sub-surfaces 4 are electrically insulated from each other by the joints 6 and by the core 12 of the electrode 2 .
  • the partial surfaces 4 can be connected to a voltage source 28 .
  • Each of the sub-surfaces 4 can be connected by an electrical line connection 10 to an electrical potential of the voltage source 28 .
  • These connections can be controlled and / or switched by the control unit 26 .
  • the device 24 has for this purpose a plurality of switches 32 .
  • the switches 32 are controllable and / or switchable by the control unit 26 .
  • the control unit 26 can thus determine and / or control the switching state of a switch 32 .
  • the control unit 26 can thus also control which of the sub-surfaces 4 is connected by the electrical line connections 10 to an electrical potential of the voltage source 28 .
  • several, preferably all, sub-surfaces 4 can be connected to an electrical potential of the voltage source 28 .
  • Which of the sub-surfaces 4 are to be connected to an electrical potential of the voltage source can be specified to the control unit.
  • the control unit 26 is connected to a central unit 34 .
  • the central processing unit may be connected to the control unit 26 through a signal line connection 30 .
  • the central unit 34 can transmit control signals to the control unit 26 .
  • the central processing unit 34 may transmit a control parameter to the control unit 26 . This control parameter may also be transmitted through the signal line connection.
  • control unit controls and / or switches the switches 32 .
  • the control signals and / or the control parameters thus have information or values with which the desired values for the sub-surfaces 4 can be determined.
  • These target values may be the voltage of a partial surface 4 , the duration of the application of a voltage to a partial surface 4 and / or the current through a partial surface 4 .
  • the control unit 26 can control a plurality of part surfaces 4 as deposition surfaces in such a way that in each case a voltage is applied between the deposition surfaces 4 and the counter electrode 36th
  • the counter electrode 36 is connected through an electrical line connection 38 with an electrical potential of Voltage source 28 connected. This electrical potential deviates from the electrical potential with which the sub-surfaces can be connected.
  • the control unit may, for example, the partial surfaces O1 and O2 by closing the switches 32 a and 32 b connected to an electric potential of the voltage source 28th
  • the counter-electrode 36 is connected to a different from the aforementioned electrical potential electrical potential. Thus, there is an electrical potential difference between the partial surface o1 and the counter electrode.
  • the control unit 26 can thus control, through which of the sub-surfaces 4 a current flows and / or which of the sub-surfaces 4 are connected to an electrical potential of the voltage drops 28 .
  • FIG. 4 a surface pattern 40 of an electrode is shown.
  • the surface pattern is characterized by quadrangular and octagonal sub-surfaces 4 .
  • a quadrangular sub-surface is surrounded by four octagonal sub-surfaces.
  • the sub-surfaces 4 are each separated by joints 6 from each other.
  • FIG. 5 a cross section of a section of a coated electrode 2 is shown.
  • the sub-surfaces 4 are separated from each other by the joints 6 .
  • the sub-surfaces are arranged electrically insulating from each other.
  • the joints are electrically insulating.
  • an electrolytic deposition is characterized in that a layer of a substance of the electrolyte is deposited on the flow-through partial surfaces 4 of the electrode. This can also be referred to as electrolytic deposition.
  • the deposition takes place continuously, as long as a current flows through the sub-surfaces.
  • the layer grows continuously over time, in particular radially, outwardly and / or to the side.
  • the layer in the region of a boundary from a flow-through partial surface to a joint, the layer also grows radially, in particular also on and / or over the joint.
  • the thickness D of a layer 42 decreases quarter-cylinder-like.
  • the layer 42 has a radius R. This radius R corresponds at least substantially to the thickness D of the layer 42 .
  • a layer to be deposited can grow from a partial surface alone to another, in particular adjacent, partial surface. Since the layer 42, starting from the attachment point 44 , grows radially outward and sideways at the boundary between a part-surface 4, in particular a current flow, and a joint 6 , the layer 42 thus also grows over the joint. If the distance A of the joint is greater than the layer thickness D and / or as the radius R , this layer does not contact the directly adjacent part surface. However, if layers 4 are to be deposited electrolytically on directly adjacent sub-surfaces, it is preferred that these layers grow together. It is therefore preferred that these layers are contacted with each other.
  • the ratio of 2 * D ⁇ A must be taken into account when configuring the electrode. For two layers 42 , which each grow from a touchdown point 44 at the respective boundary over the same joint 6 , then meet above the joint 6 . This is especially true if the ratio is as follows: 2 * D> A. In this case, twice the layer thickness 2 * D and / or twice the radius 2 * R is greater than the distance A between the two directly adjacent sub-surfaces 4 . In this way, it is ensured that layers to be deposited electrolytically on directly adjacent sub-surfaces also come into contact. Furthermore, both ratios, namely 2 * D ⁇ A and A> D , can also be taken into account and / or realized for the design of the electrode. The distance A must therefore be chosen between the limits D and 2 * D.
  • FIG. 6 is a schematic representation of the links from the location values o1 to o25 shown with the sub-surfaces 4 of an electrode 2 .
  • the location value o1 refers to the sub-surface top left.
  • the place values are numbered.
  • the location values are preferably values of the control parameter.
  • Such a control parameter is in FIG. 7 shown.
  • To the individual place values o1 to o25 are in FIG. 7 the associated set values for the stresses on the sub-surfaces or the location values o1 to o25 are tabulated.
  • a voltage value of 1 is provided for the sub-surfaces which are associated with the location parameters o2, o5 , o8 and o9, o16 and o23 . All other location parameters have no voltage value.
  • control unit can control the electrode.
  • the control unit reads out the values of the control parameter. With the control parameter off FIG. 7
  • the control unit controls the electrode in such a way that the sub-surfaces o2, o5, o8, o9, o16 and o23 with be connected to an electrical potential. All other sub-surfaces are not connected to the electrical potential. If the electrode 2 is brought into contact with the electrolyte and a voltage can form to a counter electrode, an electrolytic deposition of the substance from the electrolyte takes place on the sub-surfaces which are connected to the electrical potential, namely the sub-surfaces o2, o5, o8, o9, o16 and o23.
  • FIG. 8 is a schematic representation of coated partial surfaces of an electrode shown. These sub-surfaces are the deposition surfaces 48 . Coated are the sub-surfaces or deposition surfaces 48 discussed with reference to FIG FIG. 6 and FIG. 7 connected to an electrical potential.
  • the joints 6 which are arranged between two deposition surfaces 48 , are at least partially covered by the electrodeposited layer. Directly adjacent deposition surfaces 48 are therefore connected by an at least substantially continuous deposited layer.
  • the deposited layer does not completely cover and / or extend the joints between a deposition surface 48 and a partial surface 4 , which is non-deposition surface, such that the layer does not contact the partial surfaces that are not deposition surfaces 48 .

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Abstract

Erfindungsgemäß ist eine Elektrode für ein elektrolytisches Abscheidungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode mehrere, voneinander elektrisch isolierend getrennte Teiloberflächen aufweist und dass die Teiloberflächen einzeln oder gruppenweise durch eine Regel- und/oder Steuereinheit mit einem elektrischen Potential verbindbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Elektrode sowie ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung einer Schicht.
    • Stand der Technik:
  • Grundsätzlich sind aus dem Stand der Technik elektrolytische Abscheidungsverfahren bekannt. Diese basieren auf Leitungsvorgängen in Flüssigkeiten oder Gasen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten. Hierbei wandern positiv und/oder negativ geladene Atome oder Moleküle, sogenannte Ionen, durch die Flüssigkeit. Elektrisch leitende, flüssige Lösungen, die solche Ionen aufweisen können, werden auch Elektrolyte genannt. Um einen Stromdurchgang durch einen solchen Elektrolyten zu ermöglichen, werden bevorzugt zwei Elektroden (für gewöhnlich werden diese als Kathode und Anode bezeichnet) in den Elektrolyten eingetaucht bzw. mit diesem in Kontakt gebracht. Sofern diese Elektroden an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, kann eine elektrolytische Stromleitung stattfinden. Durch Reduktions-, Oxidations- und/oder Redoxreaktionsprozesse kann an zumindest einer Elektrode ein Stoff abgeschieden werden. Dies kann auch als elektrolytische Abscheidung bezeichnet werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Elektroden für den Einsatz einer elektrolytischen Abscheidung bekannt. Bei einfachen Elektroden ist deren gesamte Oberfläche auch Abscheidungsoberfläche. Solche Elektroden weisen also insbesondere keine Oberflächenanteile auf, die eben nicht Abscheidungsfläche sind.
  • Aus der EP 1 289 031 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Polymers bekannt, bei dem eine Elektrode verwendet wird, die über elektrisch leitfähige und elektrisch nicht leitfähige Teiloberflächen verfügt. Dabei entsprechen die leitfähigen Bereiche dieser Elektrode einer vorgegebenen Struktur. Die vorgegebene Struktur der leitfähigen Bereiche ist also ein konstruktives Gestaltungsmerkmal der Elektrode. Die Elektrode wird also in der Weise konstruiert, dass deren elektrisch leitenden Oberflächen die vorgebbare Struktur aufweisen. Die vorgebbare Struktur ist also ein Konstruktionsparameter für die Herstellung der Elektrode als solches.
    • Aufgabenstellung:
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Elektrode, insbesondere für ein elektrolytisches Abscheidungsverfahren, und/oder ein Verfahren zur elektrolytischen Schichtabscheidung bereitzustellen, sodass mit derselben, und eben nicht mit einer gleichen oder gleichartigen, Elektrode, insbesondere nacheinander, Schichten mit verschiedenen Strukturen, Formen, Geometrien und/oder Dicken abscheidbar sind.
  • Auch kann es eine Aufgabe der Erfindung sein, dass die verschiedenen Schichten nacheinander auf dem zumindest im Wesentlichen selben Gebiet der Elektrode abscheidbar sind. Es ist also bevorzugt, dass auf ein und demselben Gebiet der Elektrode unterschiedlich ausgestaltete und/oder strukturierte Schichten abscheidbar sind. Auch kann es vorgesehen sein, dass die Struktur der abzuscheidenden Schicht nicht konstruktiv durch die Herstellung der Elektrode als solches vorbestimmt ist. Es ist also mit anderen Worten bevorzugt, dass auf der Elektrode oder mit dem Verfahren Stoffschichten auf der bzw. auf einer Elektrode flexibel bezüglich ihrer Struktur, Form, Geometrie und/oder Dicke abscheidbar sind.
    • Lösungsvorschlag:
  • Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäße durch eine Elektrode mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist eine Elektrode, insbesondere für ein elektrolytisches Abscheidungsverfahren, die sich dadurch auszeichnet, dass die Elektrode mehrere, voneinander elektrisch isolierend getrennte Teiloberflächen aufweist und dass die Teiloberflächen, insbesondere separat und/oder gruppenweise, durch eine Steuereinheit steuerbar, insbesondere schaltbar, mit insbesondere jeweils einem elektrischen Potential verbindbar sind. Bis auf die kennzeichnenden Merkmale kann die Elektrode sehr ähnlich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Elektrode für ein elektrolytisches Abscheidungsverfahren ausgestaltet sein. Gegenüber den bekannten Elektroden aus dem Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Elektrode mehrere, voneinander isolierend, getrennte Teiloberflächen auf. Die Teiloberflächen können dazu jeweils eine, insbesondere infinitesimal, kleine Dicke aufweisen. Dass die Teiloberflächen voneinander elektrisch isolierend getrennt sind, kann bedeuten, dass die Teiloberflächen als solche voneinander elektrisch isolierend getrennt sind. Dazu können die Teiloberflächen auch körperhaft voneinander elektrisch isolierend getrennt sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Teiloberflächen voneinander elektrisch isolierend getrennt sind, jedoch durch eine andere Art und/oder Weise miteinander elektrisch verbindbar sind. So können beispielsweise zwei oder mehrere Teiloberflächen, insbesondere schaltbar, durch elektrische Leitungsverbindungen verbindbar sein. Es kann also bevorzugt sein, dass die Teiloberflächen als Einzelelemente, insbesondere entkoppelt von ihren Anschlusselementen, verstanden werden. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Teiloberflächen in den aneinander grenzenden Bereichen voneinander elektrisch isolierend ausgestaltet sind. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass zumindest mehrere der Teiloberflächen nicht direkt miteinander elektrisch kontaktiert sind.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass die, insbesondere seitlichen, vorzugsweise sich gegenüberliegenden, Stoßflächen der jeweiligen Teiloberflächen elektrisch isolierend durch elektrisch isolierende Fugen voneinander getrennt sind. Die elektrisch isolierenden Fugen können einen elektrisch isolierenden Stoff, insbesondere Luft, aufweisen. Eine Stoßfläche kann eine seitliche Kante einer Teiloberfläche sein. Bevorzugt können zu einer Teiloberfläche mehrere Teiloberflächen seitlich angeordnet sein. Jede dieser Teiloberflächen kann zu der einen Teiloberfläche gegenüberliegend angeordnet sein. So können sich auch Stoßflächen zweier Teiloberflächen gegenüberliegen. Die Fugen zeichnen sich bevorzugt dadurch aus, dass sie sehr schmal sind. Ferner können die Fugen eine an die Teiloberflächen angepasste Dicke aufweisen. Insbesondere kann eine Fuge die zumindest im Wesentlichen gleiche Dicke, wie eine mit der Fuge in Kontakt stehende Teiloberfläche, aufweisen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektrode einen elektrisch isolierenden Träger aufweist. Der elektrisch isolierende Träger kann auch ein elektrisch isolierender Kern der Elektrode sein. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die Elektrode eine zumindest im Wesentlichen zylindrische Form, Scheibenform und/oder runde Form aufweist. Ferner kann der elektrisch isolierende Träger einen elektrisch isolierenden Stoff aufweisen. Die Teiloberflächen der Elektrode können mit dem Träger fest verbunden sein. Insbesondere können die Teiloberflächen kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Träger und/oder dem Kern verbunden sein. Auch kann der elektrisch isolierende Träger und/oder Kern die Teiloberflächen voneinander elektrisch isolierend trennen. Der elektrisch isolierende Träger und/oder Kern kann somit auch die elektrisch isolierenden Fugen bilden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass die Teiloberflächen der Elektrode durch elektrisch isolierende Keramiken und/oder durch elektrisch isolierende Kunststoffe voneinander elektrisch isolierend getrennt sind. Insbesondere können auch die Fugen und/oder der elektrisch isolierende Kern aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff und/oder aus einer elektrisch isolierenden Keramik bestehen und/oder diese jeweils aufweisen.
  • Die Elektrode ist außerdem erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Teiloberflächen, insbesondere separat und/oder gruppenweise, durch eine Steuereinheit steuerbar, insbesondere schaltbar, mit insbesondere jeweils einem elektrischen Potential verbindbar sind. Jede der Teiloberflächen kann mit insbesondere demselben elektrischen Potential verbindbar sein. Mit dem elektrischen Potential ist bevorzugt das einer Spannungsquelle und/oder Stromquelle gemeint. Eine solche Spannungsquelle kann bevorzugt mehrere, voneinander verschiedene Potentiale aufweisen. Diese Potentiale können sich insbesondere in ihrer Spannungshöhe unterscheiden. Auch können verschiedene Teiloberflächen jeweils mit verschiedenen elektrischen Spannungspotentialen verbunden werden. Welche Teiloberflächen mit welchem elektrischen Spannungspotential verbunden werden, kann durch die Steuereinheit steuerbar sein. Bevorzugt können die Teiloberflächen, insbesondere separat und/oder gruppenweise, durch elektrisch schaltbare Leitungsverbindungen mit einem elektrischen Potential verbindbar sein. Eine solche Leitungsverbindung kann also einen Schalter aufweisen. Die schaltbare Leitungsverbindung und/oder der Schalter kann durch die Steuereinheit gesteuert bzw. schaltbar sein. Durch die Steuereinheit ist es deshalb steuerbar, welche der Teiloberflächen mit einem elektrischen Potential verbunden werden.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Teiloberflächen der Elektrode, insbesondere separat und/oder gruppenweise, rückseitig, insbesondere mit elektrischen Anschlussleitungen verbindbar sind. Die Rückseite einer Teiloberfläche kann jene Seite sein, auf der keine Schicht abgeschieden werden soll und/oder die nicht einer anderen Teiloberfläche, insbesondere direkt, zugewandt ist. Obwohl die Teiloberflächen der Elektrode voneinander elektrisch isolierend getrennt sind, können diese durch rückseitige Anschlussleitungen gruppenweise, insbesondere jeweils 2, 3, 4 und/oder mehr Teiloberflächen elektrisch miteinander verbindbar sein.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektrode durch die Steuereinheit steuerbar ist. Mit steuerbar kann eine gerichtete Beeinflussung des Zustandes und/oder des Verhaltens der Elektrode von außen gemeint sein. Insbesondere kann der elektrische Spannungszustand einer Teiloberfläche der Elektrode durch die Steuereinheit beeinflussbar bzw. steuerbar sein. So kann die Steuereinheit eine Teiloberfläche mit einem elektrischen Potential, das eine bestimmte Spannung, insbesondere aus dem Bereich von 0 Volt bis 10.000 Volt aufweist, verbinden. Ferner kann mittels der Steuereinheit der Strom durch die Elektrode und/oder durch mindestens eine der Teiloberflächen, insbesondere in einem Bereich von 0 Ampere bis 100 Ampere, vorzugsweise von 0 Ampere bis 10 Ampere, steuer- und/oder regelbar sein. Außerdem kann die Steuereinheit das Verhalten der Elektrode, insbesondere von außen, beeinflussen. Denn die elektrolytische Abscheidung an einer Teiloberfläche der Elektrode kann von dem elektrischen Potential abhängen, mit dem die Teiloberfläche verbunden, insbesondere durch die Steuereinheit steuerbar verbunden, ist. So kann die elektrolytische Abscheidung eines Stoffes auf der Teiloberfläche der Elektrode von einer Spannungshöhe des elektrischen Potentials abhängen, mit dem die Teiloberfläche verbunden ist. Es ist deshalb besonders bevorzugt, dass die Steuereinheit die Spannungshöhe eines elektrischen Potentials steuern und/oder bestimmen kann, insbesondere mit welchem Potential eine Teiloberfläche verbindbar ist.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektrode durch die Steuereinheit in der Weise steuerbar ist, dass ein Strom durch diejenigen Teiloberflächen der Elektrode erzeugbar ist, die mit dem, insbesondere jeweiligen, elektrischen Potential verbindbar sind. Die Teiloberflächen sind also bevorzugt elektrisch leitend ausgestaltet. Denkbar ist auch, dass sie elektrisch halbleitend ausgestaltet sind. Ein elektrisches Potential einer Teiloberfläche kann durch die Steuereinheit in der Weise steuerbar sein, dass zwischen dem elektrischen Potential der Teiloberfläche und einem weiteren elektrischen Potential eine Potentialdifferenz entsteht. Sofern ein Stoff zwischen den beiden elektrischen Potentialen ein Ladungsträgertransport erlaubt, kann durch das Steuern des elektrischen Potentials der Teiloberfläche ein Strom erzeugbar und/oder auch steuerbar sein. Grundsätzlich kann also die Elektrode durch die Steuereinheit steuerbar sein. Dies kann darauf zurückführbar sein, dass Teiloberflächen der Elektrode mit einem elektrischen Potential steuerbar verbindbar sein können. Resultierend kann auch der Strom durch eine Teiloberfläche der Elektrode durch die Steuereinheit steuerbar sein.
  • Die Elektrode eignet sich besonders bevorzugt zur Abscheidung einer Schicht auf den Abscheidungsflächen. Sofern zwei Abscheidungsflächen, insbesondere direkt, nebeneinander angeordnet sind, kann es vorteilhaft sein, wenn diese Abscheidungsflächen in der Weise zueinander angeordnet sind, dass sich die Schichten auf diesen Abscheidungsflächen, insbesondere bei der Abscheidung, verbinden. Mit anderen Worten kann es vorteilhaft sein, wenn eine zumindest elektrisch ununterbrochene Schicht auf, insbesondere direkt, nebeneinander angeordneten Abscheidungsflächen abscheiden lässt. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass ein Abstand A zwischen zwei, insbesondere seitlichen, vorzugsweise sich gegenüberliegenden, Stoßflächen der jeweiligen Teiloberflächen zu einer Schichtdicke D einer auf der Elektrode elektrolytisch abzuscheidenden Schicht in einem Verhältnis von 2*D ≥ A und/oder A > D ausgestaltet ist. Eine weitere Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass der Abstand A zwischen zwei Punkten, jeweils einer auf, insbesondere seitlichen, vorzugsweise sich gegenüberliegenden, insbesondere sich senkrecht gegenüberliegenden, Stoßflächen oder Stoßkanten der jeweiligen Teiloberflächen zu der Schichtdicke D einer auf der Elektrode elektrolytisch abzuscheidenden Schicht in einem Verhältnis von 2D ≥ A und/oder A > D ausgestaltet ist. Für beide Ausgestaltungsvarianten gilt grundsätzlich, dass der Abstand A der mittlere Abstand zwischen zwei Stoßflächen und/oder Stoßkanten sein kann. Für das Verhältnis 2 D ≥ A ist es besonders bevorzugt, dass der Abstand A der maximale Abstand ist. Außerdem kann es bevorzugt sein, dass der Abstand A für das Verhältnis A > D der minimale Abstand ist.
  • Grundsätzlich können Schichten während der elektrolytischen Abscheidung kontinuierlich, radial nach außen wachsen. Nach außen kann hier bedeuten, dass die Schichten nicht in die Elektrode, insbesondere nicht in die Abscheidungsfläche und/oder Fuge, wachsen können. Auf der Elektrode kann das Wachsen einer Schicht durch die Oberfläche der Elektrode, insbesondere durch die Teiloberflächen und/oder Fugen, in dessen örtlicher Ausbreitung begrenzt sein. Dennoch kann eine Schicht von einer Teiloberfläche, vorzugsweise Abscheidungsoberfläche, beginnend über und/oder auf die Fuge wachsen. Damit die Schichten auf zwei, insbesondere direkt, benachbarten Abscheidungsflächen zusammenwachsen und/oder miteinander kontaktiert werden können, sollte der Abstand zwischen den Abscheidungsflächen so ausgestaltet sein, dass die während der elektrolytischen Abscheidung wachsenden Schichten aufeinander treffen. Außerdem sollte der Abstand zwischen den Teiloberflächen auch so ausgestaltet sein, dass eine Schicht nicht so weit wachsen kann, dass sie allein eine Fuge überbrücken und/oder überwachsen kann, so dass zwei Teiloberflächen elektrisch miteinander kontaktiert werden.
  • Damit die Teiloberflächen der Elektrode mit mindestens einem elektrischen Potential verbindbar sind, weist die Elektrode bevorzugt Leitungsverbindungen auf. Außerdem können weitere elektrische Leitungsverbindungen von der Elektrode zu der Steuereinheit und/oder zu einem elektrischen Potential führen. Zur Verbindung der Elektrode mit der Steuereinheit und/oder einem elektrischen Potential kann die Elektrode einen Hauptanschluss aufweisen. Der Hauptanschluss kann eine Schnittstelle zwischen der Elektrode und weiteren Elementen, beispielsweise einer Leitungsverbindung zu einem elektrischen Potential und/oder zu der Steuereinheit, sein. Auch kann der Hauptanschluss ein Element einer Schnellverbindungsvorrichtung sein. Die Schnellverbindungsvorrichtung kann eine zusammensteckbare und/oder verspannbare Verbindungsvorrichtung sein. Die Leitungsverbindungen der Elektrode können einen Anschlusspunkt des Hauptanschlusses mit mindestens einer Teiloberfläche der Elektrode verbinden.
  • Grundsätzlich können Elektroden in ihrer Größe und insbesondere in ihrer Oberfläche unterschiedlich ausgestaltet sein. Elektroden mit einer großen Oberfläche können zumindest kumulativ auch eine große Abscheidungsoberfläche aufweisen. Hieraus können zumindest kumulativ auch große Ströme entstehen. Um bei hohen Strömen elektrische Verluste zu vermeiden, werden elektrische Leitungen, durch die diese hohen Ströme fließen sollen, zumeist in ihrem effektiven Querschnitt erhöht. Sofern durch die Teiloberflächen der Elektrode hohe Ströme fließen sollen, können auch die Leitungsverbindungen der Elektrode entsprechend groß, insbesondere in ihrem Querschnitt, angepasst sein. Die elektrischen Leitungsverbindungen können zudem, insbesondere jeweils, eine elektrische Isolierung zu einer anderen, insbesondere benachbarten, elektrischen Leitungsverbindung der Elektrode aufweisen. Es kann deshalb auch ein Ziel der Erfindung sein, die Elektrode möglichst kompakt auszugestalten. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektrode und/oder deren Kern mindestens einen Transistor, insbesondere Feldeffekttransistor, vorzugsweise Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, aufweist. Außerdem kann beziehungsweise können bevorzugt einer der insbesondere mehreren Transistoren eine oder mehrere Teiloberflächen der Elektrode mit einem elektrischen Potential verbinden. Ein solcher Transistor kann durch die Steuereinheit steuerbar und/oder schaltbar sein. Dazu kann ein Anschluss des Transistors mit einer Teiloberfläche der Elektrode verbunden sein. Ein weiterer Anschluss des Transistors kann elektrisch leitend mit einem elektrischen Potential verbunden sein. Ein weiterer Anschluss des Transistors, insbesondere der Steueranschluss des Transistors, kann, insbesondere elektrisch leitend, mit der Steuereinheit verbunden sein. Der Transistor kann also wie ein durch die Steuereinheit schaltbarer Schalter wirken, der mindestens eine Teiloberfläche der Elektrode mit einem elektrischen Potential verbinden kann. Sofern der Transistor ein FET- und/oder MOSFET-Transistor ist, kann dessen Source-Elektrode mit einem elektrischen Potential, dessen Drain-Elektrode mit mindestens einer Teiloberfläche der Elektrode und/oder dessen Gate-Elektrode mit der Steuereinheit verbunden sein. Auch kann eine Teiloberfläche der Elektrode eine Transistorelektrode, insbesondere die Source-Elektrode eines MOSFET-Transistors, zumindest anteilig sein. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Elektrode zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektrode mindestens eine Leistungsleitung und mindestens eine Steuerleitung aufweist. Besonders bevorzugt weist die Elektrode eine Leistungsleitung und mehrere Steuerleitungen auf. So kann die Leistungsleitung elektrisch leitend mit mindestens einem der Transistoren verbunden sein. Insbesondere kann eine solche Leistungsleitung auch eine Transistorelektrode, insbesondere eine Source-Elektrode, zumindest anteilig sein. Mit anderen Worten kann eine Leistungsleistung für mehrere Transistoren jeweils eine Transistorelektrode bilden. So kann es bevorzugt sein, dass mehrere der Elektroden, insbesondere der Source-Elektroden, elektrisch verbunden sind. Die Leistungsleitung kann auch als "Zuleitung" wirken und/oder ausgestaltet sein. Jeweils eine der Steuerleitungen kann mit einer Steuerelektrode eines Transistors und/oder mit mehreren Steuerelektroden von mehreren Transistoren verbunden sein. Außerdem können die mindestens eine Leistungsleitung und/oder die mindestens eine Steuerleitung mit dem Hauptanschluss der Elektrode verbunden sein. Mittels des Hauptanschlusses und/oder der Leistungsleitung kann ein Transistor und/oder eine Teiloberfläche mit einem elektrischen Potential verbindbar sein. Diese Verbindung kann mittels der Steuereinheit, der Steuerleitung, des Steueranschlusses und/oder des Transistors steuerbar und/oder steuerbar schaltbar sein. Zusammenfassend kann durch mindestens eines der zuvor genannten Merkmale die Elektrode sehr kompakt ausgestaltet sein. Zwar kann die Leistungsleitung den gleichen Querschnitt aufweisen wie mehrere separate Leitungsverbindungen zu den Teiloberflächen, jedoch sind die separaten Leitungsverbindungen bevorzugt elektrisch voneinander isoliert. Eine solche Isolierung kann bei der Leistungsleitung entfallen. So kann die Elektrode bei vergleichbarer Oberfläche ein kleineres Volumen aufweisen. Die Elektrode kann also kompakter sein. Dieser Vorteil besteht auch unter Berücksichtigung der Steuerleitungen. Denn durch die Steuerleitungen fließt bei einer Ansteuerung eines Transistors so gut wie gar kein Strom oder ein nur sehr kleiner Strom. Die Steuerleitungen können deshalb im Vergleich zu Leistungsleitungen einen sehr kleinen Querschnitt aufweisen.
  • Aus dem Stand der Technik sind für elektrolytische Abscheidungsverfahren eine Vielzahl von Elektroden bekannt. Diesen Elektroden gemeinsam ist, dass die Struktur, Form und/oder Geometrie des elektrolytisch abzuscheidenden Stoffes oder der elektrolytisch abzuscheidenden Schicht die Oberflächengestaltung einer Elektrode bestimmt. Eine solche Elektrode kann deshalb nicht für eine Vielzahl von elektrolytischen Abscheidungsverfahren eingesetzt werden, wobei unterschiedliche Schichten, und zwar dessen Struktur, Form und/oder Geometrie abgeschieden, werden sollen. Es ist deshalb erstrebenswert, eine Elektrode, insbesondere für ein elektrolytisches Abscheidungsverfahren, bereitzustellen, auf der, insbesondere in Form, Geometrie und/oder Struktur, unterschiedliche Schichten und/oder Stoffe abscheidbar sind. Zur Veranschaulichung des Vorteils der Elektrode wird zunächst an einem Computerbildschirm beispielhaft ein analoger Vorteil erläutert. Ein Computerbildschirm weist eine Vielzahl von sogenannten Pixel auf. Jeder Pixel ist ein Bildpunkt auf dem Bildschirm. Diese Bildpunkte können durch eine Steuereinheit in der Weise angesteuert werden, dass sie jeweils eine Farbe anzeigen. Ferner können sie auch so angesteuert werden, dass in ihrer Zusammenschau Bilder anzeigbar sind. Ähnliche Vorteile sind auch durch die Teiloberflächen der Elektrode erreichbar. Die Teiloberflächen der Elektrode können in ihrer Fläche so klein ausgestaltet sein, dass durch eine entsprechende Ansteuerung beliebige Schichten auf der Elektrode abscheidbar sind. Entsprechend einer abzuscheidenden Schicht können die dazu entsprechenden Teiloberflächen mit zumindest einem elektrischen Potential verbunden werden. Die Elektrode braucht also nicht schon bei ihrer Herstellung an eine abzuscheidende Schicht angepasst und/oder ausgestaltet sein. Vielmehr kann die Elektrode an eine Vielzahl von abzuscheidenden Schichten angepasst und/oder dafür ausgestaltet sein.
  • Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung einer Schicht, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass eine Elektrode, insbesondere eine, die mindestens eines der zuvor erläuterten Vorteile und/oder Merkmale aufweist, und/oder insbesondere eine in einer der zuvor genannten Ausgestaltungsvarianten, in Kontakt mit einem Elektrolyten gebracht wird, wobei die Elektrode mehrere Teiloberflächen aufweist, und dass eine Steuereinheit mehrere der Teiloberflächen der Elektrode als Abscheidungsflächen in der Weise ansteuert, dass zwischen den Abscheidungsoberflächen und mindestens einer Gegenelektrode jeweils eine Spannung angelegt wird. Eine hierfür geeignete Elektrode wurde bereits zuvor beschrieben. Auch wurde erläutert, wie die Steuereinheit mit der Elektrode verbindbar ist. Grundsätzlich können mehrere oder sogar alle der Teiloberflächen mit einem elektrischen Potential verbindbar sein. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass eine oder mehrere der Teiloberflächen nicht mit einem elektrischen Potential verbunden sind. Die nicht mit einem elektrischen Potential verbundenen Teiloberflächen können von einem elektrischen Potential durch einen offenen Schalter getrennt sein. Sie können aber auch ganz allgemein durch eine unterbrochene Leitungsverbindung von einem elektrischen Potential getrennt sein. Die Abscheidungsflächen können also eine Teilmenge der Teiloberflächen der Elektroden sein. Grundsätzlich ist es bevorzugt, dass jede der Teiloberflächen auch Abscheidungsoberfläche sein kann. Es ist die Steuereinheit, die steuern kann, welche der Teiloberflächen auch Abscheidungsoberflächen sind. Die Steuereinheit kann dazu diejenigen Teiloberflächen, die auch Abscheidungsoberfläche sein sollen, mit einem elektrischen Potential verbinden, das sich von einem Potential einer Gegenelektrode unterscheidet, sodass zwischen den Abscheidungsflächen und der mindestens einen Gegenelektrode eine elektrische Spannung, ist. Insbesondere in Abhängigkeit von dem Stoff, der abgeschieden werden soll und/oder in Abhängigkeit von der Weise, wie die elektrolytische Abscheidung erfolgen soll, können die Spannungen der Abscheidungsflächen und/oder der Gegenelektrode gewählt sein. So ist es möglich, dass die Spannung der jeweiligen Abscheidungsoberflächen höher ist als die Spannung einer Gegenelektrode. Es ist jedoch auch möglich, dass die Spannung der Gegenelektrode niedriger ist als eine Spannung der jeweiligen Abscheidungsfläche. Ferner ist es möglich, dass sich die Höhe der Spannung einer jeweiligen Abscheidungsfläche untereinander unterscheiden. So kann eine höhere Spannung für eine Abscheidungsfläche gewählt werden, wenn auf dieser eine dickere Schicht während einer gleichen Zeit abgeschieden werden soll, in der eine im Vergleich dünnere Schicht auf einer gleich großen Abscheidungsfläche mit einer geringeren Spannungshöhe abscheidbar ist. Außerdem können sich die Abscheidungsflächen dadurch auszeichnen, dass sie von einem Strom jeweils in der gleichen Richtung, insbesondere Stromrichtung, durchflossen werden. So kann eine Stromrichtung bevorzugt zu einer oder von einer Abscheidungsfläche weg zeigen. Analog gilt Gleiches auch allgemein für eine Teiloberfläche. Teiloberflächen der Elektrode, die von einem Strom hin zu der Stromrichtung durch die Abscheidungsrichtungen entgegen gesetzten Stromrichtung von einem Strom durchflossen werden, sind bevorzugt keine Abscheidungsoberflächen. Sie bilden bevorzugt die Gegenelektrode. Es ist auch besonders bevorzugt, dass auf diesen Teiloberflächen und/oder auf den Oberflächen, die nicht mit einem elektrischen Potential verbunden sind, keine Schicht elektrolytisch abgeschieden wird.
  • Erfindungsgemäß kennzeichnet sich das Verfahren auch dadurch, dass eine Steuereinheit mehrere der Teiloberflächen der Elektrode als Abscheidungsflächen in der Weise ansteuert, dass zwischen den Abscheidungsoberflächen und mindestens einer Gegenelektrode jeweils eine Spannung angelegt wird, sodass ein Strom durch die Abscheidungsoberflächen fließt und dass auf den Abscheidungsoberflächen jeweils eine Schicht aus mindestens einem Stoff des Elektrolyten, insbesondere elektrolytisch, abgeschieden wird. Ein Anlegen einer Spannung zwischen einer Abscheidungsoberfläche und einer Gegenelektrode kann durch die Steuereinheit in der Weise erreicht werden, dass an eine Abscheidungsoberfläche und an eine Gegenelektrode unterschiedliche Potentiale mit unterschiedlich hohen Spannungshöhen angeschlossen und/oder mit diesen verbunden werden. Dadurch kann sich jeweils eine elektrische Potentialdifferenz zwischen einer Abscheidungsfläche und der Gegenelektrode ausbilden. Durch die Spannung bzw. durch die elektrische Potentialdifferenz ist ein Strom durch die Abscheidungsoberflächen verursachbar. Die Stromrichtung kann durch die Wahl der Spannung bestimmbar sein. Durch Umkehrung der Spannung und/oder der Potentialdifferenz (insbesondere mit umgekehrten Vorzeichen) kann der Strom auch in umgekehrter (insbesondere in entgegengesetzter) Stromrichtung fließen. Dies kann gegebenenfalls auch von dem Elektrolyten und/oder dem abzuscheidenden Stoff abhängen. Durch die Spannung und/oder durch den Strom kann ein Stoff aus dem Elektrolyten auf einer Abscheidungsoberfläche elektrolytisch abgeschieden werden. Es ist besonders bevorzugt, dass der Stoff aus dem Elektrolyten zumindest im Wesentlichen nur auf den Abscheidungsflächen abgeschieden wird. Dazu können die Teiloberflächen der Elektrode, die nicht Abscheidungsflächen sind, nicht von einem Strom durchflossen sein und/oder zumindest nicht in der gleichen Richtung von einem Strom durchflossen sein, wie die Abscheidungsoberflächen. Ferner ist es bevorzugt, dass die Höhe der Spannung einer Teiloberfläche, bevorzugt durch die Steuereinheit, veränderbar ist. Auch kann es bevorzugt sein, dass die Steuereinheit die Spannung der Teiloberflächen in der Weise einstellt, dass die Teiloberflächen alle das gleiche Vorzeichen in ihrer Spannung haben. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit die Elektroden in der Weise steuern, dass sie eine Teiloberfläche der Elektrode mit einem elektrischen Potential verbinden kann und/oder dass sie die Höhe eines solchen elektrischen Potentials verändern kann. Die Steuereinheit kann dazu durch Steuerleitungen mit einer Spannungsquelle und/oder mit dem mindestens einen Potential, insbesondere der Spannungsquelle, verbunden sein. Ferner kann die Steuereinheit Steuersignale über die Steuerleitungen senden, um die Höhe der Spannung eines Potentials zu verändern und/oder zu steuern. Eine weitere Ausgestaltungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit mindestens einen Schalter zwischen den Abscheidungsflächen und dem mindestens einem elektrischen Potential stellen kann. Diese Schalter können Halbleitertransistoren sein. Die Abscheidungsflächen können separat und/oder gruppenweise durch einen solchen Schalter schaltbar mit einer der elektrischen Potentiale verbindbar sein. Die Schalter können durch Steuerleitungen mit der Steuereinheit verbunden sein. Außerdem kann die Steuereinheit durch Steuersignale die Schalter schalten und/oder steuern. Somit kann es die Steuereinheit steuern, auf welchen Teiloberflächen eine Abscheidung erfolgt. Die Abscheidung des Stoffes aus dem Elektrolyten erfolgt sodann bevorzugt zumindest im Wesentlichen nur auf den Abscheidungsflächen. Der Prozess der eigentlichen Abscheidung entspricht grundsätzlich dem einer aus dem Stand der Technik bekannten Abscheidung. In diesem Sinne ist beispielsweise ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung einer elektrisch leitenden Polymerschicht aus dem Dokument EP 1 289 031 bekannt.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Elektrolyten polymerisier- und/oder vernetzbare Verbindungen, insbesondere Monomere, eingebracht sind. Auch kann es bevorzugt sein, dass in dem Elektrolyten metallische Stoffe eingebracht sind. So kann durch das Verfahren eine Polymerschicht und/oder eine Metallschicht abgeschieden werden. Es ist auch möglich, dass nach dem Verfahren und/oder mit der Elektrode Schichten mit unterschiedlichen Materialien abscheidbar sind. Diese Abscheidungen können bevorzugt nacheinander erfolgen. Dazu kann das Verfahren jeweils nacheinander mit unterschiedlichen Elektrolyten ausführbar sein. So kann auf der Elektrode zunächst ein Polymer abscheidbar sein. Danach kann das Verfahren mit einem abweichenden Elektrolyten ausgeführt werden. Dieser Elektrolyt kann beispielsweise einen metallischen Stoff aufweisen. So kann danach also eine metallische Schicht abgeschieden werden. Insbesondere kann die metallische Schicht auf der zuvor abgeschiedenen Polymerschicht abgeschieden werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass für die Abscheidung unterschiedlicher Schichten auch unterschiedliche Abscheidungsflächen gewählt werden. Insbesondere für die Herstellung von integrierten Schaltungen können Leitungsbahnen und/oder Elemente von integrierten Schaltungen nacheinander, insbesondere an unterschiedlichen oder sich zumindest teilweise unterscheidenden Orten und/oder Bereichen, abgeschieden werden. Diese Herstellungsmethode ist besonders vorteilhaft, weil durch das erfindungsgemäße Verfahren auch besonders dünne Schichten abscheidbar sind. Ferner kann durch die Wahl der Größe der Teiloberflächen die Genauigkeit und/oder die Auflösung der abzuscheidenden Schichten bestimmbar sein.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit, vorzugsweise anhand von mindestens einem Steuerparameter, aus den Teiloberflächen der Elektrode die Abscheidungsoberflächen bestimmt. Bevorzugt bestimmt die Steuereinheit die Abscheidungsoberflächen bevor die Steuereinheit mehrere der Teiloberflächen der Elektrode als Abscheidungsflächen ansteuert. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit anhand von Steuerparametern die Abscheidungsoberflächen aus den Teiloberflächen der Elektrode bestimmen. Hiermit ist bevorzugt eine mengenmäßige Auswahl ganzer Teiloberflächen gemeint. Der Steuerparameter kann sich dadurch auszeichnen, dass der Steuerparameter, insbesondere ortsabhängige, Angaben und/oder Werte zu der Dicke, der Struktur, der Form und/oder der Geometrie der abzuscheidenden Schicht aufweist. So kann der Steuerparameter mehrere Ortswerte aufweisen, wobei zu jedem Ortswert ein Wert tabelliert ist, der angibt, ob an diesem Ort eine Schicht abgeschieden werden soll oder nicht, und/oder ein Wert tabelliert sein, der angibt, mit welcher Dicke eine Schicht an dem jeweiligen Ort abgeschieden werden soll. Grundsätzlich kann ein Steuerparameter eine Vielzahl solcher Werte und/oder Wertevektoren, die mehrere Werte zueinander korrelieren, aufweisen. Insbesondere können Werte des Steuerparameters mit festen Orten auf der Elektrode verknüpft sein. Auch ist es möglich, dass die Werte eines Steuerparameters mit einer, insbesondere festen, Reihenfolge der Teiloberflächen der Elektrode verknüpft sind. So können die Werte eines Steuerparameters den Schaltzustand eines Schalters, der mit, insbesondere einer entsprechenden, Teiloberfläche verbindbar ist, angegeben. Auch können die Werte eines Werteparameters die Höhe der Spannung einer Teiloberfläche angeben, insbesondere wobei durch die Steuereinheit die Teiloberflächen mit den entsprechenden Spannungen verbindbar sind. Auch ist es möglich, dass die Werte eines Werteparameters die Stärke des Stroms einer Teiloberfläche angeben, insbesondere wobei durch die Steuereinheit den entsprechenden Strom durch die Teiloberfläche steuert und/oder regelt. Des Weiteren können die Werte eines Werteparameters mit einer Zeit korreliert sein, die beispielsweise die Dauer einer Spannung und/oder die Dauer eines Strom entspricht. Grundsätzlich können die Spannungen und/oder die Ströme auch gepulst sein. Für ein bevorzugt Ausgestaltung geben die Werte eines Werteparameters eine Periodendauer, eine Pulsweite und/oder einem Tastgrad an.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit, vorzugsweise anhand der Steuerparameter, aus denjenigen Teiloberflächen der Elektrode, die nicht zugleich eine der Abscheidungsflächen sind, Freiflächen bestimmt, auf denen zumindest im Wesentlichen kein Stoff aus dem Elektrolyten, insbesondere elektrolytisch, abgeschieden werden soll. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn eine Elektrode nur teilweise mit einem Elektrolyten in Kontakt gebracht wird. So kann das Steuern der Elektrode auf den Bereich begrenzt oder abgestimmt sein, der mit dem Elektrolyten in Kontakt gebracht wird oder werden soll.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit, insbesondere anhand des Steuerparameters, Sollgrößen für die elektrischen Spannungen, insbesondere für deren Dauer und/oder bevorzugt für deren Höhe, und/oder Sollgrößen für die Ströme durch die Abscheidungsflächen, insbesondere für deren Dauer und/oder bevorzugt für deren Höhe, ermittelt und/oder insbesondere danach steuert und/oder regelt. Mit den elektrischen Spannungen sind insbesondere jene Spannungen gemeint, die zwischen den Abscheidungsflächen und der mindestens einen Gegenelektrode angelegt werden. Der Steuerparameter kann dazu für jede Teiloberfläche und/oder für jede Abscheidungsfläche Werte tabelliert haben und/oder aufweisen, wobei jeweils ein Wert die Dauer der Spannung und/oder jeweils ein Wert der Höhe der Spannung entspricht. Analoge Werte kann der Steuerparameter auch für die Ströme aufweisen. So können für jede Teiloberfläche der Elektrode und/oder für jede Abscheidungsfläche Werte tabelliert sein, wobei jeweils ein Wert der Dauer und/oder jeweils ein Wert der Höhe des Sollstroms entspricht. Die Sollgrößen für die elektrische Spannung und/oder für den Strom kann die Steuereinheit aus dem Steuerparameter ermitteln. Außerdem kann die Steuereinheit anhand des Steuerparameters die elektrische Spannung und/oder den Strom durch die Abscheidungsflächen anhand der Sollgrößen steuern und/oder regeln. Die Sollgrößen kann die Steuereinheit zuvor anhand der Steuerparameter ermittelt haben. Für das Regeln kann die Steuereinheit Sensoren aufweisen, die die Spannung und/oder den Strom und/oder insbesondere die geflossene Ladung durch die Abscheidungsflächen, jedoch zumindest durch eine der Abscheidungsflächen, misst. Die Messgrößen können an die Steuereinheit übermittelt werden. Die Steuereinheit kann die Messgrößen mit den Sollgrößen vergleichen und die elektrische Spannung und/oder den Strom durch die Abscheidungsflächen entsprechend anpassen, sodass die Messgrößen den Sollgrößen entsprechen.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit anhand des Steuerparameters ein oder mehrere Teiloberflächen, vorzugsweise die Abscheidungsflächen, insbesondere auch gruppenweise, jeweils durch Leitungsverbindung und/oder durch zumindest einen ansteuerbaren Schalter, insbesondere jeweils, mit einer Spannungsquelle verbindet. Der Steuerparameter kann zu jeder Teiloberfläche der Elektrode Parameter tabelliert haben, die es der Steuereinheit ermöglichen, aus den Teiloberflächen die Abscheidungsoberflächen zu bestimmen. Ferner kann der Steuerparameter auch Werte zu den Teiloberflächen tabelliert haben, die angeben, welche Teiloberflächen eine Gruppe sind. Diese Gruppe kann durch die Steuereinheit und/oder durch den zumindest einen ansteuerbaren Schalter gruppenweise verbindbar sein. Die Abscheidungsflächen und/oder die gruppierten Abscheidungsflächen können jeweils mit einer Spannungsquelle und/oder mit einem elektrischen Potential einer Spannungsquelle verbindbar sein. Dazu können die durch die Steuereinheit schaltbaren Schalter in der Weise geschaltet werden, dass elektrisch leitende Leitungsverbindungen hergestellt werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit die Abscheidungsflächen und die Freiflächen in der Weise ansteuert, dass zwischen den Abscheidungsoberflächen und mindestens einer der Freiflächen eine Spannung angelegt wird, sodass ein Strom durch die Abscheidungsoberflächen fließt und dass auf den Abscheidungsoberflächen jeweils eine Schicht aus mindestens einem Stoff des Elektrolyten abgeschieden wird. Diese Ausgestaltungsvariante unterscheidet sich von den zuvor erläuterten Ausgestaltungsvarianten dadurch, dass es für diese Ausgestaltungsvariante bevorzugt ist, dass die Gegenelektrode von zumindest einer der Teiloberflächen der Elektrode gebildet wird, die nicht eine der Abscheidungsoberfläche ist und/oder die eine Freifläche ist. Mit anderen Worten kann die Gegenelektrode durch Teiloberflächen der Elektrode gebildet sein. Die Gegenelektrode kann aber auch mehrere Teiloberflächen aufweisen. Auch können die Spannungen der Teiloberflächen der Gegenelektrode unterschiedlich hoch sein. Auch ist es möglich, dass ein Strom durch die Abscheidungsoberflächen in einer Richtung fließt und der Strom durch die Abscheidungsoberflächen der Gegenelektrode in einer anderen, insbesondere entgegengesetzten, Richtung fließt. Grundsätzlich gelten für dieses Verfahren auch die Kirchhoffschen Gesetze. Ein Strom durch eine Teiloberfläche, die auch Abscheidungsfläche ist, kann aus mehreren Teilströmen mehrerer Teiloberflächen bestehen, die ihrerseits, insbesondere auch anteilig, Ströme durch die Teiloberflächen der Gegenelektrode sind.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass eine Spannung zwischen der Abscheidungsfläche und der Teiloberflächen der Gegenelektrode in der Weise ausgestaltet bzw. angelegt ist, dass eine elektrolytische Abscheidung zumindest im Wesentlichen nur auf den Abscheidungsflächen stattfindet. Mit Teiloberflächen der Gegenelektrode sind bevorzugt die Teiloberflächen der Elektrode gemeint, die die Gegenelektrode bilden. Damit die elektrolytische Abscheidung zumindest im Wesentlichen nur auf den Abscheidungsflächen stattfindet, kann die Spannungsdifferenz zwischen den Abscheidungsflächen und den Teiloberflächen der Gegenelektrode größer Null oder kleiner Null sein. Die Spannung zwischen den Abscheidungsflächen und den Teiloberflächen der Gegenelektrode sind jedoch bevorzugt nicht zumindest im Wesentlichen gleich Null und/oder bevorzugt zumindest im Wesentlichen nicht Null.
    • Bezugszeichen: Bezugs- Bedeutung zeichen
    • 2
    Elektrode
    4
    Teiloberfläche
    6
    Fuge (isolierend)
    8
    Schichtdicke
    10
    Leitungsverbindung
    12
    Kern
    14
    Funktionsoberfläche
    16
    Passivoberfläche
    18
    Kernschicht
    20
    elektrisch isolierender Stoff
    22
    elektrisch leitender Stoff
    24
    Vorrichtung
    26
    Steuereinheit
    28
    Spannungsquelle
    30
    Signalleitungsverbindung
    32
    Schalter
    34
    Zentraleinheit
    36
    Gegenelektrode
    38
    elektrische Leitungsverbindung
    40
    Oberflächenmuster
    42
    abgeschiedene (Teil-)Schicht
    44
    Aufsetzpunkt an der Grenze
    46
    Stoßfläche einer Teiloberfläche
    50
    Abscheidungsoberfläche
    Ausführungsbeispiele:
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den der nachfolgenden Beschreibung der Figuren hervor. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    eine Schnittansicht einer Elektrode mit innen angeordneten Leitungsverbindungen,
    Figur 2
    eine Schnittansicht eines mehrschichtigen Kerns einer Elektrode,
    Figur 3
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einer Elektrode und einer Steuereinheit,
    Figur 4
    ein Oberflächenmuster einer Elektrode,
    Figur 5
    einen quer geschnittenen Ausschnitt einer beschichteten Elektrode,
    Figur 6
    eine schematische Darstellung einer Verknüpfung von Ortswerten und Teiloberflächen einer Elektrode,
    Figur 7
    einen Steuerparameter mit Ortswerten und dazugehörigen Spannungswerten und
    Figur 8
    eine schematische Darstellung von beschichteten Teiloberflächen einer Elektrode.
  • In Figur 1 ist ein Querschnitt eines Ausschnittes einer Elektrode 2 dargestellt. Die Elektrode 2 weist mehrere, voneinander elektrisch isoliert getrennte Teiloberflächen 4 auf. Die mehreren Teiloberflächen 4 sind durch die elektrisch isolierenden Fugen 6 voneinander getrennt. Insbesondere wie es in Figur 1 dargestellt ist, können die Teiloberfläche 4 eine bestimmte Teiloberflächenschichtdicke 8 aufweisen. Die Teiloberflächenschichtdicke 8 ist bevorzugt sehr klein. Die Teiloberflächen 4 und die Fugen 6 bilden die Funktionsoberfläche 14 der Elektrode 2. Die Funktionsoberfläche 14 kann von der Passivoberfläche 16 der Elektrode 2 dadurch abgegrenzt werden, dass auf der Passivoberfläche 16 keine elektrolytische Abscheidung erfolgt und/oder vorgesehen ist. Die Funktionsoberfläche 14 und die Passivoberfläche 16 können mit einem Elektrolyten für die elektrolytische Abscheidung in Kontakt gebracht werden. Die Elektrode 2 weist außerdem einen Kern 12 auf. Der Kern 12 ist zumindest teilweise elektrisch isolierend ausgestaltet. Dies gilt jedoch nicht für die Leitungsverbindungen 10, die in dem Kern 12 angeordnet sind. Jede der Teiloberflächen 4 ist mit einer separaten Leitungsverbindung 10 verbunden. Ferner kann jede der Leitungsverbindungen 10 mit einem Hauptanschluss der Elektrode 2 verbunden sein. Der Hauptanschluss ist in Figur 1 nicht gezeigt.
  • Einer der bevorzugt wesentlichen Vorteile der Elektrode 2 ist die elektrisch isolierende Trennung der Teiloberflächen 4. Seitlich sind die Teiloberflächen 4 durch die Fugen 6 getrennt und/oder elektrisch voneinander isoliert. Auch durch den Kern 12 sind die Teiloberflächen 4 nicht elektrisch miteinander verbunden. Der Kern 12 ist isolierend. Allenfalls können zwei oder mehrere Teiloberflächen 4 durch elektrische Leitungsverbindungen elektrisch miteinander verbunden sein. Mehrere der Teiloberflächen können somit elektrisch leitend verbunden und deshalb gruppiert sein. Diese Verbindung kann durch eine Steuereinheit steuerbar und/oder steuerbar schaltbar sein.
  • Die Teiloberflächen 4 sind in ihrem Querschnitt deutlich größer als die Fugen 6 in ihrem Querschnitt. Insbesondere ist der Querschnitt einer Fuge deutlich kleiner als ein Querschnitt einer Teiloberfläche 4. Grundsätzlich können aber auch völlig breit verstreute Strukturen hergestellt werden. Hierbei können die isolierenden Bereiche, bevorzugt die Fugen 6, sehr breit im Verhältnis zu den Teiloberflächen 4 sein.
  • In Figur 2 ist eine Schnitteinsicht eines mehrschichtigen Kerns 12 einer Elektrode 2 dargestellt. Die Elektrode weist mehrere Teiloberflächen 4 auf. Die mehreren Teiloberflächen 4 sind jeweils durch Fugen 6 voneinander elektrisch isolierend getrennt. Der Kern 12 der Elektrode 2 ist mehrschichtig. Die Elektrode 2 aus Figur 2 hat sieben Schichten 18. Diese Schichten 18 sind fortlaufend mit 18a bis 18g bezeichnet. Jede Schicht 18 des Kerns 12 kann elektrisch leitende Bereiche 22 und elektrisch isolierende Bereiche 20 aufweisen. Die mit den Teiloberflächen 4 in Kontakt stehende Schicht 18 a des Kerns 12 kann in der Weise ausgestaltet sein, dass die elektrisch isolierenden Bereiche 20 zumindest im Bereich der Fugen sind und/oder dass elektrisch leitende Bereiche 22 der Schicht 18a im Bereich der Teiloberflächen 4 sind. Die elektrisch leitenden Bereiche 22 einer Schicht 18 des Kerns 12 sind in der Weise ausgestaltet, dass jeweils einer der elektrischen Bereiche 22 nur mit, insbesondere genau, einer Teiloberfläche 4 und, insbesondere genau, einem anderen elektrisch leitfähigen Bereich 22, vorzugsweise elektrisch, kontaktiert ist, und/oder dass jeweils einer der elektrischen Bereiche 22 nur mit, insbesondere genau, zwei anderen, vorzugsweise nicht miteinander kontaktierten, elektrisch leitfähigen Bereichen 22, insbesondere jeweils einer Schicht des Kerns, insbesondere wobei die Schichten nicht direkt benachbart sind, und/oder dass jeweils einer der elektrischen Bereiche 22 nur mit, insbesondere genau, einem Anschluss, insbesondere einen Hauptanschluss, und, insbesondere genau, einem anderen elektrisch leitfähigen Bereich 22, vorzugsweise elektrisch, kontaktiert ist. Insbesondere sind die elektrisch leitenden Bereiche 22 der Schichten 18 des Kerns 12 in der Weise ausgestaltet, dass sie zwei oder mehrere Teiloberflächen 4 nicht elektrisch miteinander verbinden. Es ist bevorzugt, dass ein elektrisch leitender Bereich 22 einer Schicht mit einem elektrisch leitenden Bereich 22 einer anderen Schicht in der Weise kontaktiert ist, dass die beiden elektrisch leitenden Bereiche 22 elektrisch miteinander kontaktiert sind. So kann beispielsweise ein elektrisch leitender Bereich 22a der Schicht 18a elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Bereich 22b der Schicht 18b verbunden sein. Der elektrisch leitende Bereich 22b ist jedoch nicht elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Bereich 22c der Schicht 18c verbunden. Somit ist die oberste Teiloberfläche 4a elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Bereich 22b der Schicht 18b verbunden. Der elektrisch leitende Bereich 22 b kann auch mit einem Anschluss, insbesondere mit einem Hauptanschluss, der Elektrode 2 verbunden sein. Die elektrisch leitenden Bereiche 22 und die elektrisch nicht leitenden Bereiche 20 der Schichten 18a bis 18g können also in der Weise ausgestaltet sein, dass sie elektrisch leitende Leitungen von den Teiloberflächen 4 zu einem Anschluss der Elektrode 2 bilden. Diese elektrischen Leitungsverbindungen sind jeweils elektrisch isolierend voneinander ausgestaltet. Diese elektrische Isolierung ist durch die nicht leitenden Bereiche 20 der Schichten 18 ausgestaltet.
  • Die Schichten 18 des Kerns 12 können nacheinander und/oder aufeinander aufgebracht werden. Dieses Herstellungsprinzip ist aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere wird dieses Prinzip für die Herstellung von Transistoren oder integrierten Schaltungen verwendet. Die leitfähigen Bereiche 22 können dazu einen leitfähigen Stoff, insbesondere einen metallischen Stoff und/oder Metall, aufweisen. Die nichtleitfähigen Bereiche 20 sind Isolatoren. Sie weisen einen isolierenden Stoff auf. Insbesondere können sie ein isolierendes Polymer aufweisen.
  • In der Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 24 mit einer Elektrode 2 und einer Steuereinheit 26 gezeigt. Die Elektrode 2 weist mehrere, voneinander elektrisch isolierte Teiloberflächen 4 auf. Die Teiloberflächen 4 sind durch die Fugen 6 und durch den Kern 12 der Elektrode 2 elektrisch voneinander isoliert. Die Teiloberflächen 4 sind mit einer Spannungsquelle 28 verbindbar. Jede der Teiloberflächen 4 ist durch eine elektrische Leitungsverbindung 10 mit einem elektrischen Potential der Spannungsquelle 28 verbindbar. Diese Verbindungen sind durch die Steuereinheit 26 steuerbar und/oder schaltbar. Die Vorrichtung 24 weist dazu mehrere Schalter 32 auf. Die Schalter 32 sind durch die Steuereinheit 26 steuerbar und/oder schaltbar. Die Steuereinheit 26 kann also den Schaltzustand eines Schalters 32 bestimmen und/oder steuern. Die Steuereinheit 26 kann somit auch steuern, welche der Teiloberflächen 4 durch die elektrischen Leitungsverbindungen 10 mit einem elektrischen Potential der Spannungsquelle 28 verbunden wird. Grundsätzlich sind mehrere, bevorzugt alle, Teiloberflächen 4 mit einem elektrischen Potential der Spannungsquelle 28 verbindbar. Welche der Teiloberflächen 4 mit einem elektrischen Potential der Spannungsquelle verbunden werden sollen, kann der Steuereinheit vorgegeben werden. Dazu ist die Steuereinheit 26 mit einer Zentraleinheit 34 verbunden. Die Zentraleinheit kann durch eine Signalleitungsverbindung 30 mit der Steuereinheit 26 verbunden sein. Insbesondere mittels der Signalleitungsverbindung 30 kann die Zentraleinheit 34 Steuersignale an die Steuereinheit 26 übertragen. Auch kann die Zentraleinheit 34 einen Steuerparameter an die Steuereinheit 26 übertragen. Dieser Steuerparameter kann auch durch die Signalleitungsverbindung übermittelt sein. Anhand der Steuersignale und/oder anhand des Steuerparameters steuert und/oder schaltet die Steuereinheit die Schalter 32. Die Steuersignale und/oder der Steuerparameter weisen also Angaben oder Werte auf, mit der die Sollgrößen für die Teiloberflächen 4 bestimmbar sind. Diese Sollgrößen können die Spannung einer Teiloberfläche 4 sein, die Dauer des Anlegens einer Spannung an eine Teiloberfläche 4 sein und/oder der Strom durch eine Teiloberfläche 4 sein.
  • Die Steuereinheit 26 kann mehrere der Teiloberflächen 4 als Abscheidungsflächen in der Weise ansteuern, dass zwischen den Abscheidungsflächen 4 und der Gegenelektrode 36 jeweils eine Spannung angelegt wird. Die Gegenelektrode 36 ist durch eine elektrische Leitungsverbindung 38 mit einem elektrischen Potential der Spannungsquelle 28 verbunden. Dieses elektrische Potential weicht von dem elektrischen Potential ab, mit dem die Teiloberflächen verbindbar sind. So kann die Steuereinheit beispielsweise die Teiloberflächen o1 und o2 durch Schließen der Schalter 32a und 32b mit einem elektrischen Potential der Spannungsquelle 28 verbinden. Die Gegenelektrode 36 ist mit einem von dem zuvor genannten elektrischen Potential abweichenden elektrischen Potential verbunden. So herrscht zwischen der Teiloberfläche o1 und der Gegenelektrode eine elektrische Potentialdifferenz. Außerdem herrscht zwischen der Teiloberfläche o2 und der Gegenelektrode eine elektrische Potentialdifferenz. Sofern die Elektrode und die Gegenelektrode mit einem Elektrolyten in Kontakt gebracht sind (nicht in Figur 3 gezeigt), fließt ein Strom durch die Abscheidungsflächen o1 und o2. Da die restlichen Teiloberflächen der Elektrode und insbesondere die Teiloberflächen o3 und o4 nicht mit einem elektrischen Potential der Spannungsquelle 28 verbunden sind, fließt durch sie auch kein Strom. Die Steuereinheit 26 kann also steuern, durch welche der Teiloberflächen 4 ein Strom fließt und/oder welche der Teiloberflächen 4 mit einem elektrischen Potential der Spannungsfälle 28 verbunden sind.
  • In der Figur 4 ist ein Oberflächenmuster 40 einer Elektrode dargestellt. Das Oberflächenmuster ist durch viereckige und achteckige Teiloberflächen 4 gekennzeichnet. Eine viereckige Teiloberfläche ist jeweils von vier achteckigen Teiloberflächen umgeben. Die Teiloberflächen 4 sind jeweils durch Fugen 6 voneinander getrennt.
  • In der Figur 5 ist ein Querschnitt eines Ausschnitts einer beschichteten Elektrode 2 dargestellt. Die Teiloberflächen 4 sind durch die Fugen 6 voneinander getrennt. Insbesondere sind die Teiloberflächen voneinander elektrisch isolierend angeordnet. Dazu sind insbesondere auch die Fugen elektrisch isolierend. Bevorzugt zeichnet sich eine elektrolytische Abscheidung dadurch aus, dass an den Strom durchflossenen Teiloberflächen 4 der Elektrode eine Schicht aus einem Stoff des Elektrolyten abgeschieden wird. Dies kann auch als elektrolytische Abscheidung bezeichnet werden. Die Abscheidung erfolgt dabei kontinuierlich, solange ein Strom durch die Teiloberflächen fließt. Dabei wächst die Schicht kontinuierlich mit der Zeit, insbesondere radial, nach außen und/oder zur Seite. Insbesondere im Bereich einer Grenze von einer Strom durchflossenen Teiloberfläche zu einer Fuge wächst die Schicht auch radial, insbesondere auch auf und/oder über die Fuge. An der Grenze zu einer Fuge 6 verringert sich die Dicke D einer Schicht 42 viertelzylinderartig. Ausgehend von einem Aufsatzpunkt 44 an der Grenze zwischen der Strom durchflossenen Teilfläche 4 und der Fuge 6 weist die Schicht 42 einen Radius R auf. Diese Radius R entspricht zumindest im Wesentlichen der Dicke D der Schicht 42. Für die Ausgestaltung des Abstandes A zwischen zwei, insbesondere seitlich, sich vorzugsweise gegenüberliegenden Stoßflächen 46 zweier Teiloberflächen 4, ist die Beachtung von zwei Verhältnissen besonders vorteilhaft. Zum einen ist darauf zu achten, dass der Abstand A größer als die Schichtdicke D ist. Denn es ist nicht erwünscht, dass eine abzuscheidende Schicht von einer Teiloberfläche allein zu einer anderen, insbesondere benachbarten, Teiloberfläche wachsen kann. Da die Schicht 42 ausgehend von dem Aufsatzpunkt 44 an der Grenze zwischen einer insbesondere Strom durchflossenen Teiloberfläche 4 und einer Fuge 6 radial nach außen und zur Seite wächst, wächst die Schicht 42 also auch über die Fuge. Sofern der Abstand A der Fuge größer ist als die Schichtdicke D und/oder als der Radius R, kontaktiert diese Schicht nicht die direkt benachbarte Teiloberfläche. Sofern jedoch auf direkt benachbarten Teiloberflächen 4 elektrolytisch Schichten abgeschieden werden sollen, ist es bevorzugt, dass diese Schichten zusammenwachsen. Es ist also bevorzugt, dass diese Schichten miteinander kontaktiert sind. Auf diese Weise kann eine zusammenhängende Schicht hergestellt werden, die sich über mehrere Teiloberflächen 4 der Elektrode 2 erstreckt. Um dies zu erreichen, ist bei der Ausgestaltung der Elektrode das Verhältnis von 2*D≥A zu beachten. Denn zwei Schichten 42, die jeweils von einem Aufsetzpunkt 44 an der jeweiligen Grenze über die selbe Fuge 6 wachsen, treffen sich sodann über der Fuge 6. Dies ist insbesondere dann gewährleistet, wenn das Verhältnis wie folgt lautet: 2*D>A. Denn in diesem Fall ist die doppelte Schichtdicke 2*D und/oder der doppelte Radius 2*R größer als der Abstand A zwischen den beiden direkt benachbarten Teiloberflächen 4. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass elektrolytisch abzuscheidende Schichten auf direkt benachbarten Teiloberflächen sich auch berühren. Ferner können auch beide Verhältnisse, nämlich 2*D≥A und A>D, für die Ausgestaltung der Elektrode berücksichtigt und/oder verwirklicht werden. Der Abstand A ist also zwischen den Grenzen D und 2*D zu wählen.
  • In der Figur 6 ist eine schematische Darstellung der Verknüpfungen von den Ortswerten o1 bis o25 mit den Teiloberflächen 4 einer Elektrode 2 dargestellt. So bezieht sich beispielsweise der Ortswert o1 auf die Teiloberfläche links oben. Die Ortswerte sind durchnummeriert. Die Ortswerte sind bevorzugt Werte des Steuerparameters. Ein solcher Steuerparameter ist in Figur 7 dargestellt. Zu den einzelnen Ortswerten o1 bis o25 sind in Figur 7 die zugehörigen Sollgrößen für die Spannungen an den Teiloberflächen beziehungsweise den Ortswerten o1 bis o25 tabelliert. So sind für die Teiloberflächen die mit den Ortsparametern o2, o5, o8 und o9, o16 und o23 verknüpft sind, ein Spannungswert von 1 vorgesehen. Alle anderen Ortsparameter weisen keinen Spannungswert auf. Sie sind nicht mit einem elektrischen Potential zu verbinden. Mittels dieses Steuerparameters kann die Steuereinheit die Elektrode steuern. Die Steuereinheit liest die Werte des Steuerparameters aus. Mit dem Steuerparameter aus Figur 7 steuert die Steuereinheit die Elektrode in der Weise, dass die Teiloberflächen o2, o5, o8, o9, o16 und o23 mit einem elektrischen Potential verbunden werden. Alle anderen Teiloberflächen werden nicht mit am elektrischen Potential verbunden. Sofern die Elektrode 2 mit dem Elektrolyten in Kontakt gebracht ist und sich eine Spannung zu einer Gegenelektrode ausbilden kann, findet eine elektrolytische Abscheidung des Stoffes aus dem Elektrolyten auf den Teiloberflächen statt, die mit dem elektrischen Potential verbunden sind, nämlich die Teiloberflächen o2, o5, o8, o9, o16 und o23.
  • In der Figur 8 ist eine schematische Darstellung von beschichteten Teiloberflächen einer Elektrode dargestellt. Diese Teiloberflächen sind die Abscheidungsoberflächen 48. Beschichtet sind die Teiloberflächen beziehungsweise Abscheidungsoberflächen 48, die unter Bezugnahme auf Figur 6 und Figur 7 mit einem elektrischen Potential verbunden sind. Die Fugen 6, die zwischen zwei Abscheidungsoberflächen 48 angeordnet sind, sind zumindest auch teilweise von der elektrolytisch abgeschiedenen Schicht bedeckt. Direkt benachbarte Abscheidungsflächen 48 sind deshalb durch eine zumindest im Wesentlichen durchgehende abgeschiedene Schicht verbunden. Ferner ist es in Figur 8 auch dargestellt, dass die abgeschiedene Schicht die Fugen zwischen einer Abscheidungsfläche 48 und einer Teiloberfläche 4, die Nichtabscheidungsoberfläche ist, nicht vollständig bedeckt und/oder sich nicht soweit erstreckt, dass die Schicht nicht die Teiloberflächen berührt, die nicht Abscheidungsoberflächen 48 sind.

Claims (15)

  1. Elektrode für ein elektrolytisches Abscheidungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode mehrere, voneinander elektrisch isolierend getrennte Teiloberflächen aufweist und dass die Teiloberflächen einzeln oder gruppenweise durch eine Regel- und/oder Steuereinheit mit einem elektrischen Potential verbindbar sind.
  2. Elektrode nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere seitlichen, vorzugsweise sich gegenüberliegenden, Stoßflächen der jeweiligen Teiloberflächen isolierend durch elektrisch isolierende Fugen voneinander getrennt sind und/oder die Elektrode einen elektrisch isolierenden Kern und/oder Träger aufweist.
  3. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand A zwischen zwei Punkten, jeweils einer auf, insbesondere seitlichen, vorzugsweise sich gegenüberliegenden, insbesondere sich senkrecht gegenüberliegenden, Stoßflächen oder Stoßkanten der jeweiligen Teiloberflächen zu einer Schichtdicke D einer auf der Elektrode elektrolytisch abzuscheidenden Schicht in einem Verhältnis von 2D ≥ A und/oder A > D ausgestaltet ist.
  4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teiloberflächen, insbesondere separat und/oder gruppenweise, rückseitig, insbesondere mit elektrischen Anschlussleitungen verbunden sind.
  5. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode derart ausgeführt ist, dass sie nach Entfernung eines abgeschiedenen Polymerfilms wieder verwendbar ist.
  6. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teiloberfläche eine maximale Breite von 50 µm, insbesondere von 30 µm bis 5 µm, aufweist.
  7. Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung einer Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode, insbesondere die Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, in Kontakt mit einem Elektrolyten gebracht wird, wobei die Elektrode mehrere Teiloberflächen aufweist, und dass eine Steuereinheit mehrere der Teiloberflächen der Elektrode als Abscheidungsflächen in der Weise ansteuert, dass zwischen den Abscheidungsoberflächen und mindestens einer Gegenelektrode jeweils eine Spannung angelegt wird, so dass ein Strom durch die Abscheidungsoberflächen fließt und dass auf den Abscheidungsoberflächen jeweils eine Schicht aus mindestens einem Stoff des Elektrolyten, vorzugsweise elektrolytisch, abgeschieden wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff aus dem Elektrolyten zumindest im Wesentlichen nur auf den Abscheidungsflächen abgeschieden wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Elektrolyten polymerisier- und/oder vernetzbare Verbindungen, insbesondere Monomere, und/oder metallische Stoffe eingebracht sind.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit, vorzugsweise durch Steuerparameter, aus den Teiloberflächen der Elektrode die Abscheidungsflächen bestimmt und/oder dass aus denjenigen Teiloberflächen der Elektrode, die nicht zugleich eine der Abscheidungsflächen sind, Freiflächen bestimmt, auf denen zumindest im Wesentlichen kein Stoff aus dem Elektrolyten, insbesondere elektrolytisch, abgeschieden wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit anhand des Steuerparameters Sollgrößen für die elektrischen Spannungen, insbesondere für deren Dauer und/oder vorzugsweise für deren Höhe, und/oder Sollgrößen für die Ströme durch die Abscheidungsflächen, insbesondere für deren Dauer und/oder vorzugsweise für deren Höhe, ermittelt und/oder insbesondere danach steuert und/oder regelt und/oder dass die Steuereinheit anhand des Steuerparameters ein oder mehrere Teiloberfläche, vorzugsweise die Abscheidungsflächen, insbesondere auch gruppenweise, jeweils durch Leitungsverbindungen und/oder durch zumindest einen ansteuerbaren Schalter, insbesondere jeweils, mit einer Spannungsquelle verbindet.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerparameter, insbesondere ortsabhängige, Angabe und/oder Werte zu der Dicke, der Struktur, der Form und/oder der Geometrie der auf den Abscheidungsflächen abzuscheidenden Schicht aufweist.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Abscheidungsflächen und die Freiflächen in der Weise ansteuert, dass zwischen den Abscheidungsoberflächen und mindestens einer der Freiflächen eine Spannung angelegt wird, so dass ein Strom durch die Abscheidungsoberflächen fließt und dass auf den Abscheidungsoberflächen jeweils eine Schicht aus mindestens einem Stoff des Elektrolyten, vorzugsweise elektrolytisch, abgeschieden wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode von zumindest einer der Teiloberflächen der Elektrode gebildet wird, die nicht Abscheidungsoberflächen sind und/oder Freiflächen sind.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Spannung zwischen der Abscheidungsfläche und der Teiloberflächen der Gegenelektrode in der Weise ausgestaltet beziehungsweise angelegt ist, dass eine elektrolytische Abscheidung zumindest im Wesentlichen nur auf den Abscheidungsflächen stattfindet.
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CN106034404A (zh) * 2014-02-19 2016-10-19 德诺拉工业有限公司 用于金属电解提取池的阳极结构
DE102023133634A1 (de) * 2023-12-01 2025-06-05 Audi Aktiengesellschaft Dialysezelle für eine elektrophoretische Beschichtungseinrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Dialysezelle, elektrophoretische Beschichtungseinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer elektrophoretischen Beschichtungseinrichtung

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EP1289031A2 (de) 2001-08-24 2003-03-05 Technische Universität Braunschweig Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen strukturierten Polymerfilms

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