DD132090B1

DD132090B1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF ELECTRODES IN CERAMIC CAPACITORS

Info

Publication number: DD132090B1
Application number: DD20025577A
Authority: DD
Inventors: Andreas-Gerhard Bratouss
Original assignee: Bratouss Andreas Gerhard
Priority date: 1977-07-25
Filing date: 1977-07-25
Publication date: 1983-06-08
Also published as: DD132090A1

Description

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Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf Kondensatoren mit keramischem Dielektrikum, insbesondere auf keramische KlMnkondensatoren wie Miniaturfolienkondensatoren und Scheibenkondensatoren·The invention relates to ceramic dielectric capacitors, in particular to ceramic ceramic capacitors, such as miniature foil capacitors and disc capacitors.

Characteristic of the known technical solutions

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).As is known, the electrodes on ceramic capacitors have hitherto usually been made of silver by applying silver suspensions with suitable additives in the manner of a paint coating to the ceramic and hardening or hardening them by a subsequent heat treatment (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 reduzierenderSilver is expensive. On the other hand, the said technology does not allow the use of base metals as electrode material, because then the incineration in reducing

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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.Atmosphere would have to be what property changes of ceramic would result. In addition, the technology is quite labor-intensive and the energy requirement is not insignificant. The required solvents lead to unfavorable working conditions.

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.In PS 49 116, the production of well-adherent noble metal layers on supports made of plastic or glass is described. The aim of the described procedure, the production of abrasion-resistant precious metal contact chords, is achieved by the vapor deposition of chromium / gold or chromium / copper-silver-gold mixed layers. However, a solution to the pending problem is not included.

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.The PS 60 913 describes the production of printed conductors and contact surfaces for thin film circuits on glass substrates, which at the same time have a sufficient solderability with good adhesion to the substrate. This goal is achieved by evaporated layers of iron / nickel. The problem of cost-effective production of a ceramic capacitor using base contact materials while maintaining the electrical and mechanical properties is not mentioned and solved here.

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.However, chemical deposition processes have also become known for base metals on ceramics (Sprechsaal 107 (1974) 18, p. 771 ff.). Although this method can achieve electrical and mechanical properties that are similar to those of silver-coated capacitors, the method entails additional expenditure in terms of the required wastewater treatment.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, das Silber bei keramischen Kondensatoren zu ersetzen und dabei die bereits genannten Nachteile zu vermeiden.The aim of the invention is to replace the silver in ceramic capacitors and thereby avoid the disadvantages mentioned above.

Explanation of the essence of the invention

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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.The object of the invention is to find inexpensive materials for the electrodes of ceramic capacitors without adversely affecting the electrical and mechanical properties and to make the manufacturing process effective.

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.According to the invention the object is achieved in that the electrodes of the capacitor are made of an adhesive layer of chromium or chromium / nickel and a conductor layer of copper. In this case, the use of high-vacuum method for producing the Elektrodenschlchtkombination is advantageous. For this purpose, in a high vacuum to the preheated to a temperature of 230 to 350 ⁰ C ceramic an adhesive layer of chromium or chromium / ftickel with a thickness of 20 to 60 nm and then without interruption of the high vacuum, the contact layer of Cu by vapor deposition, high rate potting, Ionenplattleren or Plasma plating applied in a thickness of about 0.3 to 1 nm.

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.The described electrode structure avoids silver migrations in the ceramic, which manifests itself in improved climatic resistance and constant tangent duration. The dielectric loss factor of such capacitors satisfies the highest demands placed on such devices and is at least equal to the silver coated capacitors according to the conventional method. The adhesive strength of the electrode layer is greater than 400 kp / om and is thus far above the required values. The solderability of the layers is good when using the prescribed flux. Further advantages include the possibilities of good structuring and automated flow production.

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Auaführungabeispiel

An einem Beispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.By way of example, the invention will be explained in more detail.

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 R_ig 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.A clean standard ceramic film (28 χ 28 mm) from the material ET 750 is used in an appropriate apparatus under vacuum for one-half hour at 300 ⁰ C baked · Subsequently, a 40 mn-thick Chromium / Niekel layer at a Hate of about 1 nm / sec evaporated. This is immediately followed by vapor deposition with the 0.5> thick copper layer at a rate of about 5 to 10 nm / sec. Thereafter, the ceramic is pivoted out of the heating zone and cooled under vacuum to a temperature of about 50 ⁰ C. After removal, the films are separated as usual with diamond discs. Pieces of film of dimensions 3t5 x 5 mm result in a capacity of ^ 100 pF for a 0.2 mm thick ceramic. The loss factor tan о between 1 and 10 MHz is & 2. 10 "" *. The insulation resistance R _ig gives the values typical for the ceramic type. The solubility is good when using alcoholic rosin solution as a flux. When testing the adhesive strength on a tensile machine, in almost all cases the adhesion of the electrode layer was higher than the intrinsic strength of the ceramic.

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.An improvement in the properties can usually still be achieved if the layers are applied by high-speed sputtering, ion plating or plasma plating, wherein the ceramic is pretreated by sputter etching.

Claims

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1. A capacitor with a ceramic dielectric »characterized in that the electrodes of the capacitor consist of an adhesion layer of chromium or chromium / nickel and a contact layer of copper.

2. A capacitor according to item 1, characterized in that the adhesive layer has a thickness of preferably 20 to 60 nm and the contact layer has a thickness of preferably 0.3 to 1 jm .

3. A method for producing a capacitor according to item 1, characterized in that the adhesive layer and the contact layer are applied in a high vacuum ·

4 · Method according to item 3, characterized in that the application is carried out by steaming.

5. The method according to item 3, characterized in that the

Apply by high speed sputtering done.

6. The method according to item 3, characterized in that the application is carried out by ion plating.

7. The method according to item 3, characterized in that the application is carried out by plasma plating.

8. The method according to any one of items 4 to 7 », characterized in that the ceramic substrate is preheated immediately before the coating to 250 to 350 ⁰ C.