PL133619B1 - Method of manufacturing electrodes for ceramic capacitors - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania elektrod kondeneetorów ceramicznych, zwlaszcza malych ceramicznych kondensatorów, takich jak miniaturowe kondensatory o okle- dzinach z folii i kondeneatory tarczowe.Najczesciej stosowanymi sposobami wytwarzania elektrod kondensatorów ceramicznych ee chemiczne niklowanie, natryskiwanie, nakladanie i wyciskanie drukiem sitowym z nastepnym wypaleniem zawiesiny srebra - oraz naparowanle grubych warstw miedzi lub niklu w wysokiej prózni.Przy tym wybiera sie material i grubosc warstwy elektrody w ten sposób, zeby za je¬ dne operacje nakladania warstw mozna bylo otrzymac wystarczajeco duze przewodnictwo. Po¬ trzebna grubosc warstw dla wypalonych warstw srebra wynoei na przyklad okolo kilku tim, a dla naparowanych warstw miedzi okolo lyum.Takie grubosci warstw se potrzebne dla uzyskania na szorstkiej powierzchni ceramiki kondensatorowej warstwy z wystarczajece przewodnoscie. Elektrody o zlej przewodnosci po¬ woduje powiekszeni© etrat dielektrycznych kondensatora* Ponadto te wzglednie duze grubosci warstw se potrzebne, poniewaz uzywane materialy elektrodowe takie jak srebro lub miedz, posiadaje duze preznosc roztwórcze w zwyklych lutowiach cynowych. Ciensze warstwy powoduje przy obróbce elementu konstrukcyjnego po¬ gorszenie parametrów wzglednie ubytki na skutek wprowadzenia nadmiernej ilosci skladni¬ ków stopowych do warstwy lutowia.Dla zachowania weaklego zakresu tolerancji wartosci pojemnosci, elektrody musze po¬ siadac okreslone geometrie oraz ostrosc krawedzi mniejsze od 0,1 mm.Oezeli z przyczyn technicznych nie mozna przeprowadzic strukturalnego nakladania warstw kondensatorów, jak na przyklad przy chemicznym niklowaniu, wówczas wymagane od¬ leglosc izolacyjne pomiedzy elektrodami trzeba wykonac kosztownymi operacjami mechani¬ cznego szlifowania, przy czym istnieje ponadto niebezpieczenstwo przemieszczenia mate¬ rialu elektrody w pory wyrobu ceramicznego, w okolicy szlifowanych plaszczyzn izolacyj¬ nych.2 - 133 619 Przy natryskiwaniu 1 nastepujecym po nim wypalaniu elektrody uzyskuje eie budowe strukturalne przez zastosowanie zwartych masek przy natryskiwaniu.Przy naparowywaniu w wysokiej prózni znany Jest sposób uzyskiwania budowy struktural¬ nej przez zastosowanie trawionych lub tloczonych masek blaszanych.Przy zastosowaniu tego sposobu uzyskuje sie potrzebne ostrosc krawedzi równiez przy wzglednie duzej odleglosci pomiedzy maske, i powierzchnie ceramiczne, poniewaz na ogól zródla odparowania posiadaje maly rozmiar powierzchniowy i pracuje sie w wysokiej prózni, a wiec przy duzej dlugosci wolnej drogi dla czestek pary.Ponadto odleglosc pomiedzy aparatem wyparnym 1 podlozem wynosi kilkaset milimetrów.Wade tego sposobu jest ograniczenie wyboru materialu na elektrody zasadniczo do czy¬ stych metali oraz mala przydatnosc tego sposobu do automatycznego nakladania warstw z powodu zbyt krótkiej zywotnosci zródel wyparnika.Ponadto znany Jest sposób wytwarzania elektrod kondensatorów ceramicznych przez roz¬ pylanie o duzej czestotliwosci impulsów. Przy tym, po naniesieniu przez rozpylenie war¬ stwy przyczepnej z Cr lub CrNi, nanosi sie przy utrzymaniu prózni, przez rozpylenie, grube warstwe stykowe z Cu o grubosci okolo 500 nm« Ten sposób ma te wade, ze warstwy miedzi az do grubosci 500 nm powoduje uszkodzenia elementu konstrukcyjnego przez miejscowe obróbke w przemyslowych automatach do lutowania, na skutsk wprowadzenia nadmiernej ilosci skladników stopowych do warstwy miedzi. Z dru¬ giej strony nie mozna wytworzyc z wystarczajace dokladnoscie strukturalne warstw zasa¬ dniczo grubszych od 500 nm przez rozpylenie o duzej czestotliwosci Impulsów przy uzyciu zwykle stosowanych masek blaszanych, poniewaz przy tym uzywa sie zródel czesteczek o du¬ zych powierzchniach, w malej odleglosci od podloza, i wystepuje rozrzut czesteczek przy wylocie gazu rozpylajacego.Celem wynalazku jest usuniecie opisanych wad sposobów znanych ze stanu techniki 1 równoczesnie zwiekszenie oplacalnosci procesu nakladania warstw przy zachowaniu elek¬ trycznych parametrów kondensatorów.Sposób wsdlug wynalazku umozliwia wytwarzanie elektrod kondensatorów ceramicznych, który wykorzystujec korzystne cechy rozpylania o duzej czestotliwosci impulsów, odnos¬ nie wyboru materialu i malego zapotrzebowania materialu, umozliwia wytworzenie konden¬ satorów o stalych paramstrach z weske tolerancje* Istota wynalazku polega na tym, ze obustronnie nanosi sie uklad warstw lutowniczych o grubosci calkowitej mniejszej od 300 nm. Budowe strukturalne tego cienkiego ukladu warstw lutowniczych uzyskuje sie za pomoce obustronnego przylozenia, na powierzchnie ceramiczne, masek samosprezynujecych, które zostaje szczelnie docisniete do podloza w obrebie ich krawedzi strukturalnych.To sprezynujece dociskanie pozwala na uzyskanie nie tylko potrzebnej ostrosci kra¬ wedzi, lecz równoczesnie wyrównanie nierównosci elementów ceramicznych i tolerancji grubosci elementów ceramicznych wynikajecych z warunków wytwarzania, które moge wynosic az do 0,1 mm.Nalozenie przez rozpylenie ukladu warstw lutowniczych przeprowadza sie przy cisnie- —2 —1 niu od 7.10 Pa i 7.10 Pa. Przy tym nanosi sie najpierw obustronnie na podloze war¬ stwe przyczepne, po czym równiez obustronnie nanosi sie warstwe, które mozna lutowac.Ket trafiania kondensujecych sie czesteczek wzgledem prostopadlej do plaszczyzny wynosi mniej niz 70°.Nastepnie, po procesie nalozenia warstwy lutowniczej przez rozpylenie, uzyskuje sie w znany sposób, poza próznie, dobrze przewodzece elektrode przez powierzchniowe oblu- towanie warstwy lutowniczej o budowie strukturalnej, korzystnie za pomoce lutu mledzlo- wo-cynowego.Dzieki malej grubosci warstwy ukladu warstw lutowniczych, dzieki sprezynujeco przy¬ lozonym maskom, jak równiez przez ograniczenie keta trafiania kondensujecych sie cze¬ steczek w prózniowym procesie nakladania warstw do mniej niz 70° wzgledem prostopadlej133 619 3 do plaszczyzny, uzyskuje sie wysoka, dokladnosc struktury obu warstw czastkowych ukladu warstw lutowniczych. Geometria obu warstw czestkowych zgadzaje sie wzajemnie z duze do* klednoscie. W ten sposób zapobiega sie pogorszeniu parametrów elektrycznych przez nie¬ równie pokrywajace warstwe przyczepne.Przy tym, w okolicy krawedzi nie wystepuje zla przyczepnosc warstwy lutowniczej, jak to na niejsce przy zastosowaniu bardzo grubych warstw lutowniczych.Korzystnie jest naniesc warstwe przyczepne z Cr lub NiCr o grubosci 20 do 60 no.Korzystnie wykonuje sie warstwe lutownicze o grubosci do 250 na ze stopu Biedzi, korzystnie CuNi. Material warstwy przyczepnej i zaproponowany dla warstwy lutowniczej se doskonalymi Materialami oporowymi 1 w poleczeniu z male gruboscle warstwy powoduje bardzo zle elektryczne przewodnictwo calego ukladu warstwy. Z tego powodu ten uklad warstw nie moze równoczesnie sluzyc za elektrode kondensatora.Niespodziewanie okazalo sie, ze przy malej grubosci warstwy ukladu warstw lutowni¬ czych, mniejszej od 300 nm, zle przewodnictwo materialu warstw lutowniczych nie wywiera ujemnego wplywu na parametry elektryczne kondensatora. Z drugiej strony uzycie na przy¬ klad stopów miedziowo-niklowych umozliwia zastosowanie tak malych warstw, poniewaz roz¬ puszczalnosc tego materialu w lucie jest bardzo mala.Oblutowanie powierzchni jest niezwykle wydajne, dzieki czemu powaznie polepsza sie calkowita oplacalnosc wytwarzania elektrod, jakkolwiek do nalozenia warstwy w prózni jest potrzebny dodatkowo nastepny etap procesu. Decyduje o oplacalnosci zmniejszenie kosztów nakladania warstw na etapie nakladania warstw w prózni, poniewaz tutaj, w prze* ciwienstwle do znanych sposobów wytwarzania elektrod, stosuje sie warstwy tylko o bardzo malej grubosci.Przyklad. Dla zastosowania sposobu potrzebne jest urzedzenle rozpylajece o duzej czestotliwosci impulsów umozliwiajece przeprowadzenie w prózni dwustronnego na¬ lozenia warstwy na podlozu z dwoma warstwami czastkowymi tworzecymi uklad warstw lutow¬ niczych skladajecy sie z warstwy przyczepnej i warstwy lutowniczej. Obustronne ulozenie warstw kondensatorów z ukladem warstw lutowniczych mozna przeprowadzic przez zastosowa¬ nie dwóch zródel plasmotronów po kazdej stronie podloza.Inne droge rozwiazania obustronnego nalozenia warstw jest obracanie podloza w urze- dzenlu prózniowym, przy zastosowaniu po jednym tylko zródle plasmotronu z tarcze z ma¬ terialu warstwy przyczepnej lub lutowniczej. Ponadto jest potrzebne urzedzenle do oblu- towania powierzchniowego, na przyklad automat do oblutowywania przez zanurzenie.Wyjsciowe elementy, o ksztalcie tarcz, kondensatorów ceramicznych o srednicy 12 mm z materialu N 750 wklada sie natychmiast po spieczeniu do palet urzedzenia rozpylaje- cego. W paletach przyklada sie do tarcz ceramicznych, za pomoce odpowiedniego urzedze¬ nia, samosprezynujecego maski z otworem o srednicy 10 mm.W urzedzeniu rozpylajecym naklada sie najpierw na palety w komorze prózniowej ma¬ terial warstwy przyczepnej nikiel chrom 60/20, obustronnie w postaci warstwy o grubosci 50 nm. Bezposrednio potem naklada sie obustronnie warstwe o grubosci 200 nm miedziowo- niklowe 90/10. Za pomoce przeslon zamontowanych pomiedzy zródlami plasmotronu i paletami ogranicza sie ket trafiania kondensujecych sie czestsczek do mniej niz 70° wzgledem pro¬ stopadlej do plaszczyzny.Bezposrednio po nalozeniu warstw zabiera sie palety z urzedzenia do rozpylania i przeklada sie kondensatory do uchwytu do oblutowania przez zanurzenie. W automacie do oblutowywania przez zanurzenie nastepuje oblutowanie powierzchni elementów ceramicznych w obrebie strukturalnie naniesionego ukladu warstw lutowniczych, przy zastosowaniu lutu mledziowo-cynowego.W ten sposób zostaje utworzone elektrody na korpusach nosnych. Wytworzone kondensa¬ tory posiadaje parametry dobre w porównaniu z elementami konstrukcyjnymi wytworzonymi dotychczas stosowanymi sposobami nakladania warstw.4 .133 619 Zastrzezenia patentowe 1# Sposób wytwarzania elektrod kondensetorów ceramicznych przez rozpylanie o duzej czestotliwosci inpuleów, przy uzyciu masek, w procesie prózniowym, znamienny t y ra, ze obustronnie nanosi sie uklad warstw lutowniczych o lecznej grubosci mniejszej od 300 n«, przy czym przyklada sie z obu stron na powierzchnie ceramiczne samosprezynu- •2 *1 Jece maski i przy cisnieniu od 7.10 Pa do 7.10 Pa nanosi sie obustronnie warstwe przyczepne i nastepnie warstwe lutownicze, przy kecie trafiania czesteczek mniejszym od 70° wzgledem prostopadlej do plaszczyzny i nastepnie naklada sie dobrze przewodzace ele¬ ktrode z lutu miedziowo-cynowego przez oblutowanle powierzchniowe poza próznie. 2. Sposób wedlug zestrz. 1, znamienny tym, ze Jako warstwe przyczepne nanosi sie Cr lub NiCr o grubosci od 20-60 nm. 3* Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze jako warstwe lutownicze nanosi sie CuNi o grubosci 250 nm.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. # Sposób wytwarzania elektrod kondensetorów ceramicznych przez rozpylanie o duzej czestotliwosci inpuleów, przy uzyciu masek, w procesie prózniowym, znamienny t y ra, ze obustronnie nanosi sie uklad warstw lutowniczych o lecznej grubosci mniejszej od 300 n«, przy czym przyklada sie z obu stron na powierzchnie ceramiczne samosprezynu- •2 *1 Jece maski i przy cisnieniu od 7.10 Pa do 7.10 Pa nanosi sie obustronnie warstwe przyczepne i nastepnie warstwe lutownicze, przy kecie trafiania czesteczek mniejszym od 70° wzgledem prostopadlej do plaszczyzny i nastepnie naklada sie dobrze przewodzace ele¬ ktrode z lutu miedziowo-cynowego przez oblutowanle powierzchniowe poza próznie.
2. 2. Sposób wedlug zestrz. 1, znamienny tym, ze Jako warstwe przyczepne nanosi sie Cr lub NiCr o grubosci od 20-60 nm.
3. 3. * Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze jako warstwe lutownicze nanosi sie CuNi o grubosci 250 nm. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 100 zl PL