DD132090B1 - Verfahren zur herstellung von elektroden bei keramischen kondensatoren - Google Patents
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Description
-ι- 200 255
Die Erfindung bezieht sich auf Kondensatoren mit keramischem Dielektrikum, insbesondere auf keramische KlMnkondensatoren wie Miniaturfolienkondensatoren und Scheibenkondensatoren·
Bekanntlich werden die Elektroden auf keramischen Kondensatoren bisher meist aus Silber gefertigt, indem Silbersuspensionen mit geeigneten Zusätzen in der Art eines Farbaufstrichs auf die Keramik aufgebracht und durch eine anschließende Wärmebehandlung ausgehärtet bzw· verfestigt werden (DT-PS 741 762; DT-AS 1 232 510).
Silber ist jedoch teuer. Andererseits läßt die genannte Technologie die Verwendung von unedlen Metallen als Elektrodenwerkstoff nicht zu, weil dann der Einbrand in reduzierender
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Atmosphäre erfolgen müßten was Eigenschaftsänderungen der Keramik zur Folge hätte. Außerdem ist die Technologie recht arbeitsintensiv und auch der Energiebedarf ist nicht unerheblich. Die erforderlichen Lösungsmittel führen zu ungünstigen Arbeitsbedingungen.
In der PS 49 116 wird die Herstellung gut haftender Edelmetallschichten auf Trägern aus Kunststoff oder Glas beschrieben. Das Ziel der beschriebenen Verfahrensweise, die Herstellung abriebfester Edelmetallkontaktechiohten, wird erreicht durch das Aufdampfen von Chrom/Gold oder Chrom/Kupfer-Silber-Gold-Mischschichten. Eine Lösung des anstehenden Problems ist jedoch nicht enthalten.
Die PS 60 913 beschreibt die Herstellung von Leiterbahnen und Kontaktflächen für Dünnschichtschaltkreise auf Glassubstraten, die bei guter Haftung auf dem Substrat gleichzeitig eine hinreichende Lötbarkeit aufweisen. Dieses Ziel wird durch aufgedampfte Schichten aus Eisen/Nickel erreicht. Das Problem der kostengünstigen Herstellung eines Keramikkondensators unter Verwendung unedler Kontaktmaterialien bei gleichzeitigem Erhalt der elektrischen und mechanischen Eigenschaften ist auch hier nicht erwähnt und gelöst.
Es sind aber auch chemische Abscheidungeverfahren für unedle Metalle auf Keramik bekannt geworden (Sprechsaal 107 (1974) 18, S. 771 ff.). Mit diesem Verfahren lassen sich zwar elektrische und mechanische Eigenschaften erzielen, die denen von silberbeschiohteten Kondensatoren nahekommen, jedoch bedingt die Verfahrensweise zusätzliche Aufwendungen hinsichtlich der erforderlichen Abwasserbehandlung.
Ziel der Erfindung ist es, das Silber bei keramischen Kondensatoren zu ersetzen und dabei die bereits genannten Nachteile zu vermeiden.
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Aufgabe der Erfindimg ist es, kostengünstige Materialien für die Elektroden keramischer Kondensatoren zu finden, ohne daß die elektrischen und mechanischen Eigenschaften negativ beeinflußt werden, und das Herstellungsverfahren effektiv zu gestalten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Elektroden des Kondensators aus einer Haftschicht aus Chrom oder Chrom/Uickel und einer Leiterschicht aus Kupfer hergestellt werden. Dabei ist die Anwendung von Hochvakuumverfahren zur Herstellung der Elektrodenschlchtkombination vorteilhaft. Dazu wird im Hochvakuum auf die auf eine Temperatur von 230 bis 350 0C vorgeheizte Keramik eine Haftschicht aus Chromium oder Chromium/ftickel mit einer Dicke von 20 bis 60 nm und danach ohne Unterbrechung des Hochvakuums die Kontaktschicht aus Cu durch Bedampfen, Hochrateeputtern, Ionenplattleren oder Plasmaplattieren in einer Stärke von ca. 0,3 bis 1 nm aufgebracht.
Durch den beschriebenen Elektrodenaufbau werden Silbermigrationen in der Keramik vermieden, was sich in verbesserter Klimafestigkeit und Tangzeitkonstanz äußert. Der dielektrische Verlustfaktor derartiger Kondensatoren genügt den höchsten Ansprüchen, die an derartige Bauelemente gestellt werden und ist dem nach dem herkömmlichen Verfahren mit Silber beschichteter Kondensatoren mindestens gleich. Die Haftfestigkeit der Elektrodenschicht ist größer als 400 kp/om und liegt damit weit über den geforderten Werten. Die Lötbarkeit der Schichten ist bei Verwendung der vorgeschriebenen Flußmittel gut. Als weitere Vorteile sind die Möglichkeiten einer guten Strukturierung und der automatisierten Fließfertigung zu nennen.
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An einem Beispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.
Eine saubere Standardkeramikfolie (28 χ 28 mm) aus dem Werkstoff ET 750 wird in einer entsprechenden Apparatur unter Vakuum eine halbe Stunde bei 300 0C ausgeheizt· Anschließend wird eine 40 mn dicke Chromium/Niekel-Schicht bei einer Hate von etwa 1 nm/sec aufgedampft. Daran schließt sich sofort die Bedampfung mit der 0,5 >un dicken Kupferschicht bei einer Rate von etwa 5 bis 10 nm/sec an. Danach wird die Keramik aus der Heizzone geschwenkt und unter Vakuum auf eine Temperatur von ca. 50 0C abgekühlt. Nach der Entnahme werden die Folien wie Üblich mit Diamantecheiben getrennt. Folienstücke mit den Abmessungen 3t5 x 5 mm ergeben bei einer 0,2 mm dicken Keramik eine Kapazität von ^ 100 pF. Der Verlustfaktor tan о zwischen 1 und 10 MHz beträgt & 2 . 10""*. Der Isolationswiderstand Rig ergibt die für die Keramikart typischen Werte. Die LÖtbarkeit ist bei Verwendung von alkoholischer Kolophoniumlösung als Flußmittel gut. Bei der Prüfung der Haftfestigkeit auf einer Zerreißmaschine lag in fast allen Fällen die Haftfestigkeit der Elektrodenschicht höher als die Eigenfestigkeit der Keramik.
Eine Verbesserung der Eigenschaften läßt sich in der Regel noch erreichen, wenn die Schichten durch Hochratesputtern, Ionenplattieren oder Plasmaplattieren aufgebracht werden, wobei die Keramik durch Sputterätzen vorbehandelt wird.
Claims (8)
1. Kondensator mit keramischem Dielektrikum» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden dee Kondensators aus einer Haftschicht aus Chrom oder Chrom/Nickel und einer Kontaktschicht aus Kupfer bestehen·
2. Kondensator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht eine Dicke von vorzugsweise 20 bis 60 nm und die Kontaktschicht eine Dicke von vorzugsweise 0,3 bis 1 jm aufweist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht und die Kontaktschicht im Hochvakuum aufgebracht werden·
4· Verfahren nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen durch Bedampfen erfolgt.
5. Verfahren nach Punkt 3 dadurch gekennzeichnet, daß das
Aufbringen durch Hochratesputtern erfolgt.
6. Verfahren nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen durch Ionenplattieren erfolgt.
7. Verfahren nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen durch Plasmaplattieren erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Punkte 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Substrat unmittelbar vor der Beschichtung auf 250 bis 350 0C vorgeheizt wird.
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