DE10008483A1

DE10008483A1 - Hochfrequenz-Luftkondensator

Info

Publication number: DE10008483A1
Application number: DE2000108483
Authority: DE
Inventors: Roland Dahl; Manfred Walter
Original assignee: CCR GmbH Beschichtungstechnologie
Current assignee: CCR GmbH Beschichtungstechnologie
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-09-27

Abstract

Hochfrequenz-Luftkondensator aus einem unedlen Metall mit geringem elektrischen Widerstand, der an der Oberfläche mit einer Schicht eines chemisch-inerten Metalls mit hohen Leitwerten versehen ist, die vorzugsweise plasma-chemisch oder galvanisch aufgebracht worden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verlustarmen Hochfrequenz- Luftkondensator, d. h. einen Kondensator ohne Dielektrikum, der als kapazitive Komponente in elektrischen Schaltkreisen Verwendung findet.

Um die ohmschen Leistungsverluste zu vermindern, benutzt man als Leiter materialien Werkstoffe mit sehr hoher Leitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer oder Kupferlegierungen. Ist die Oberfläche des Leiters dem Einfluß von Sauerstoff oder Stickstoff, z. B. aus der Atmosphäre, ausgesetzt, so können sich an der Leiter oberfläche die entsprechenden Oxide oder Nitride ausbilden, die im allgemeinen sehr schlecht leitfähig sind. Weil sich bei hochfrequenten Ströme aufgrund des sogenannten Skin-Effektes der Stromfluß nicht mehr über den gesamten Leiter querschnitt verteilt, sondern nur noch über einen nur wenige Mikrometer dicken Bereich an der Oberfläche, ergeben sich durch diese Oxid- oder Nitrid-Schichten weitere ohmsche Verluste. Derartige Kondensatoren sind somit mit erheblichen Leistungsverlusten behaftet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verlustarmen Hochfrequenz- Luftkondensator, vorzugsweise für den Einsatz im Hochstrombereich (ca. 10 bis 500 A), bereitzustellen, der dauerhaft eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist.

Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung besteht in einem Hochfrequenz- Luftkondensator aus einem unedlen Metall mit geringem elektrischen Widerstand, der an der Oberfläche mit einer Schicht eines chemisch-inerten Metalls mit hohen Leitwerten versehen ist. Damit wird vermieden, daß sich aufgrund des Einflusses von Reaktivgasen wenig leitfähige Schichten an der Oberfläche des Hochfrequenz- Luftkondensators ausbilden. Das chemisch-inerte Metall ist vorzugsweise ein Edel metall, insbesondere Silber, Gold oder ein Platinmetall, z. B. Platin. Das unedle Metall des Kondensators besteht vorteilhafterweise aus Kupfer, Eisen, Zink, Aluminium oder deren Legierungen wie z. B. Messing.

Werden Edelmetalle, z. B. Gold oder Platin, auf unedle Metalle, z. B. Kupfer oder Messing, aufgebracht, so besteht die Gefahr, daß das Edelmetall in das Träger material oder das Trägermaterial in das Edelmetall hineindiffundiert. Das hat zur Folge, daß die Leitfähigkeit an der Oberfläche aus den für das unedle Metall genannten Gründen abnimmt. Der Diffusionsvorgang kann mittels einer Diffusions sperre, z. B. einer hauchdünnen Schicht aus Nickel verhindert werden, die vor dem Aufbringen der chemisch-inerten Metallschicht auf das unedle Metall aufgetragen wird. Somit ist die Langzeitstabilität der äußeren Metallschicht sichergestellt. Beide Schichten können plasmachemisch oder galvanisch und vorzugsweise als geschlossene Schicht einer Dicke von 10 nm bis 10 µm, vorzugsweise 1 µm, aufgebracht sein.

Der Hochfrequenz-Luftkondensator kann als Plattenkondensator, Zylinder kondensator oder Kugelkondensator ausgebildet sein. Zudem kann er als Trimmer ausgebildet sein, z. B. als Differential-Luftplattentrimmer insbesondere mit einer multi-linearen Kennlinie wie er in der gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereichten Patentanmeldung "Differential-Luftplattentrimmer mit multi-linearer Kennlinie" mit dem internen Aktenzeichen 179/00 der Firma CCR GmbH Beschichtungstechnologie beschrieben ist. Ein solcher Differential-Luftplatten trimmer, mit dem aufgrund der multi-linearen Kennlinie einfache funktionale Abhängigkeiten besser angepaßt werden können, weist im Gegensatz zu herkömm lichen Luftplattentrimmern segmentierte Stator- und/oder Rotorplatten auf Vorzugs weise liegt den segmentierten Rotorplatten nur eine Statorseite gegenüber. Den segmentierten Statorplatten braucht keine Statorseite gegenüberliegen. Die Stator platten und/oder die Rotorplatten können als herkömmliche 180°-Segmente ausgebildet sein.

Bei herkömmlichen, also linearen Differential-Luftplattentrimmern werden nur Stator- und Rotorplatten eingesetzt, die einem 180°-Kreissegment oder einem Rechteck mit Seitenverhältnis 2 : 1 ähnlich sind. Der erfindungsgemäße multi-lineare Differential-Luftplattentrimmer wird zusätzlich auch aus kreis- oder rechteck förmigen Segmenten mit Winkeln < 180° bestückt. Er erhält dadurch eine multi lineare Kennlinie, d. h. die Kennlinie setzt sich aus Teilgeraden unterschiedlicher Steigung zusammen. Somit kann die Kennlinie des multi-linearen Differential- Luftplattentrimmers sehr gut an einfache funktionale Abhängigkeiten angepaßt werden.

Der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Luftkondensator eignet sich besonders gut als Bauteil in einem Hochfrequenz-Anpaßnetzwerk wie es in der gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereichten Patentanmeldung "Hochfrequenz-Anpaßnetzwerk" mit dem internen Aktenzeichen 174/00 der Firma CCR GmbH Beschichtungstechnologie beschrieben ist. Er kann auch in einer Hochfrequenz-Plasma- oder -Ionenquelle eingesetzt werden wie es in der gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereichten Patentanmeldung "Hochfrequenz-Plasmaquelle" mit dem internen Aktenzeichen 169/99 der Firma CCR GmbH Beschichtungstechnologie beschrieben ist.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand von Zeichnungen verdeutlicht:

Fig. 1 zeigt den Aufbau der chemisch-inerten Oberflächen-Beschichtung;

Fig. 2 zeigt herkömmliche Stator- oder Rotorplatten;

Fig. 3 zeigt segmentierte Stator- oder Rotorplatten.

Fig. 1 zeigt den Schichtaufbau eines Hochfrequenz-Luftkondensators. Das Basis material des Kondensators (14) ist mit einer geschlossenen als Diffusionssperre dienenden Nickelschicht (13) versehen. Auf diese Schicht ist eine Schicht (12) aus Gold aufgebracht.

In Fig. 2 sind schematisch herkömmliche Stator- bzw. Rotor-Platten abgebildet, wie sie allgemein in Luftplatten-Trimmem Verwendung finden. Rotorplatten sind in der Regel einem 180°-Kreissegment (1) ähnlich, während Stator-Platten zusätzlich auch einem Rechteck mit Seitenverhältnis 2 : 1 (2) ähnlich sein können.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Auswahl segmentierter Trimmer-Platten: 135°-Segmente (3, 4), 90°-Segmente (5, 6), 45°-Segmente (7, 8), die zur Darstellung einer multi-linearen Abhängigkeit zusätzlich zu den herkömmlichen Trimmer-Platten erforderlich sind.

Bezugszeichenliste

1

herkömmliche Stator- bzw. Rotor-Platte (180°-Kreissegment)

2

herkömmliche Stator-Platte (Rechteck mit Seitenverhältnis 2 : 1)

3

segmentierte Trimmer-Platte (135°-Kreissegment)

4

segmentierte Trimmer-Platte (135°-Rechtecksegment)

5

segmentierte Trimmer-Platte (90°-Kreissegment)

6

segmentierte Trimmer-Platte (90°-Rechtecksegment)

7

segmentierte Trimmer-Platte (45°-Kreissegment)

8

segmentierte Trimmer-Platte (45°-Rechtecksegment)

12

chemisch-inerte Metallschicht

13

Diffusionssperre

14

Basismaterial des Hochfrequenz-Luftkondensators

Claims

1. Hochfrequenz-Luftkondensator aus einem unedlen Metall mit geringem elektrischen Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß er an der Oberfläche mit einer Schicht eines chemisch-inerten Metalls mit hohen Leitwerten versehen ist.

2. Hochfrequenz-Luftkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das chemisch-inerte Metall ein Edelmetall ist.

3. Hochfrequenz-Luftkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Edelmetall Silber, Gold oder ein Platinmetall ist.

4. Hochfrequenz-Luftkondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Platinmetall Platin ist.

5. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus dem chemisch-inerten Metall plasma chemisch oder galvanisch aufgebracht worden ist.

6. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die chemisch-inerte Metallschicht eine Dicke von 10 nm bis 10 µm, vorzugsweise 1 µm, hat.

7. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das unedle Metall aus Kupfer, Eisen, Zink, Aluminium oder deren Legierungen besteht.

8. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unedlen Metall des Kondensators und der chemisch-inerten Metallschicht eine Diffusionssperre als geschlossene Schicht aufgebracht ist.

9. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionssperre aus Nickel besteht.

10. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Anspüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionssperre eine Dicke von 10 nm bis 10 µm, vorzugsweise 1 µm, hat.

11. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Plattenkondensator ist.

12. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Zylinderkondensator ist.

13. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Kugelkondensator ist.

14. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er als Trimmer ausgebildet ist.

15. Hochfrequenz-Luftkondensator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß er als Differential-Luftplattentrimmer ausgebildet ist.

16. Hochfrequenz-Luftkondensator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß er eine multilineare Kennlinie aufweist.

17. Hochfrequenz-Luftkondensator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß er segmentierte Stator- und/oder Rotorplatten aufweist.

18. Hochfrequenz-Luftkondensator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß den segmentierten Rotorplatten nur eine Statorseite gegenüberliegt.

19. Hochfrequenz-Luftkondensator nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Statorplatten als herkömmliche 180°-Segmente ausgebildet sind.

20. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß den segmentierten Statorplatten keine Statorseite gegen überliegt.

21. Hochfrequenz-Luftkondensator nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorplatten als herkömmliche 180°-Segmente ausgebildet sind.

22. Verwendung eines Hochfrequenz-Luftkondensators, insbesondere eines Differential-Luftplattentrimmers mit multilinearer Kennlinie, nach einem der Ansprüche 1 bis 21 in einem Hochfrequenz-Impedanz-Anpaßwerk.

23. Verwendung eines Hochfrequenz-Luftkondensators, insbesondere eines Differential-Luftplattentrimmers mit multilinearer Kennlinie, nach einem der Ansprüche 1 bis 21 in einer Hochfrequenz-Plasma- oder -Ionenquelle.