DE1099078B

DE1099078B - Verfahren zum Aufbringen leitender, loetbarer Metallueberzuege auf keramische Dielektriken fuer elektrische Kondensatoren

Info

Publication number: DE1099078B
Application number: DEE14883A
Authority: DE
Inventors: John W Schell
Original assignee: Erie Resistor Corp
Current assignee: Erie Resistor Corp
Priority date: 1957-11-05
Filing date: 1957-11-05
Publication date: 1961-02-09

Description

Verfahren zum Aufbringen leitender, lötbarer Metallüberzüge auf keramische Dielektriken für elektrische Kondensatoren In keramischen Kondensatoren sollen die die Kondensatorbelegungen bildenden Metallüberzüge fest und gleichmäßig mit dem keramischen Material verbunden sein, so daß die Dielektrizitätskonstante der Keramik voll zur Geltung kommt und keine Verluste infolge von Lufteinschlüssen zwischen der Metallbelegung und der Keramik entstehen. Ferner sollen die die Belegungen bildenden Metallüberzüge aus Kupfer sein, da dieses beim Einbau des Kondensators in einen elektrischen Stromkreis leicht zu löten ist. Kupfer läßt sich jedoch nicht unter Erzielung der gewünschten festen und dauerhaften Verbindung direkt auf ein keramisches Material aufbringen. Vielmehr bedarf es dazu der Aufbringung einer sowohl an der Keramik als auch an Kupfer fest haftenden Zwischenschicht. Zu diesem Zweck bediente man sich bisher z. B. einer gasplattierten oder elektroplattierten Nickelschicht, ohne jedoch vollständig befriedigende Resultate zu erzielen. Eine direkte Plattierung auf gasplattiertes Nickel wurde überhaupt für wenig aussichtsreich gehalten. In der USA.-Patentschrift 2 304182 wurde daher vorgeschlagen, einen gasplattierten Nickelüberzug zunächst zu Nickeloxyd zu oxydieren, dann einen weiteren Nickelüberzug aus der Gasphase aufzubringen und-auf diesem durch Elektroplattierung die Kupferbelegung zu erzeugen. Die zwischen dem Dielektrikum und der Kupferbelegung befindliche Halbleiterschicht aus Ni 0 wirkt sich dabei in vielen Fällen natürlich sehr ungünstig aus.
Gemäß der Erfindung geht man nun so vor, daß zunächst in direkter Berührung mit dem keramischen Körper ein hauchdünner Überzug aus gasplattiertem Nickel durch pyrolytische Zersetzung von Nickelkarbonyl aufgebracht wird, daß dann auf diesen gasplattierten Nickelüberzug in direkter Berührung damit ein hauchdünner Nickelüberzug elektrisch aufplattiert und schließlich auf diesen und in direkter Berührung mit demselben ein wesentlich dickerer Überzug aus Kupfer durch Elektroplattierung aufgebracht wird.
Die erste Schicht aus gasplattiertem Nickel ergibt die nötige Haftfestigkeit an dem keramischen Material. Diese Haftfestigkeit ist nicht vorhanden, wenn dicke Nickelschichten durch Gasplattierung aufgebracht werden, sondern wird nur erhalten, wenn die Schichtstärke gerade ausreicht, um die Oberfläche des keramischen Materials zu bedecken. Solche Überzüge sind bekannt und bilden nur einen Hauch. Sie sind zu dünn, um nach einer der üblichen Methoden zur Bestimmung der Stärke elektroplattierter Überzüge mit üblicher Dicke gemessen zu werden. Die Zwischenschicht aus elektroplattiertem Nickel, die ebenfalls hauchdünn ist, haftet leicht an der ersten Schicht aus gasplattiertem Nickel und ergibt eine Oberfläche, auf welche das Kupfer unter Bildung des Endüberzugs durch Elektroplattierung aufgebracht werden kann. Auf die Ausgangsschicht aus gasplattiertem Nickel kann Kupfer nicht elektroplattiert werden. Der zusammengesetzte Überzug besitzt die elektrische Leitfähigkeit von reinem Kupfer, und wegen der extremen Dünne der beiden Nickelüberzüge besitzt er die Eigenschaften von Kupfer, das sich in innigem Kontakt mit der keramischen Oberfläche befindet, und zwar ohne irgendwelche Lufteinschlüsse.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf einen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten keramischen Kondensator und Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie A -A von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, welcher die Metallbelegung auf dem keramischen Material zeigt.
In der Zeichnung ist 1 das scheibenförmige, keramische Dielektrikum und 2 die Belegung auf der einen bzw. 2' auf der anderen Seite des keramischen Körpers.
Die Kapazität des Kondensators ist der Belegungsfläche und der Dielektrizitätskonstante des keramischen Stoffes proportional und der Dicke des keramischen Dielektrikums umgekehrt proportional. Da der keramische Stoff eine Dielektrizitätskonstante besitzen kann, die in die Tausende geht, ist es wichtig, daß die Belegungen 2 bzw. 2' sich mit dem keramischen Stoff in inniger Berührung befinden, so daß die Dielektrizitätskonstante voll ausgenutzt werden kann.
Die vergrößerte Schnittansicht von Fig. 2 zeigt den Aufbau der Belegungen 2 bzw. 2' in drei Schichten, und zwar einer inneren Schicht 3 bzw. 3' aus in inniger Berührung mit dem Dielektrikum 1, gasplattiertem Nickel, einer Zwischenschicht 4 bzw. 4' aus auf die Schicht 3 bzw. 3' elektroplattiertem Nickel und einer Außenschicht 5 bzw. 5' aus auf die Schicht 4 bzw. 4' elektroplattiertem Kupfer.
Die gasplattierte Nickelschicht 3 ist hauchdünn und wird durch pyrolytische Zersetzung von Nickelcarbonyl auf die übliche Weise niedergeschlagen. Diese Schicht 3 ist sehr spröde, haftet jedoch ausgezeichnet auf dem keramischen Dielektrikum. Kupfer kann nicht direkt auf den gasplattierten Nickelüberzug 3 aufplattiert werden, ohne dessen Haftfestigkeit zu zerstören. Man kann jedoch einen hauchdünnen elektroplattierten Nickelüberzug 4 direkt auf den gasplattierten Nickelüberzug 3 aufbringen, ohne dessen Haftfestigkeit zu zerstören. Der elektroplattierte Nickelüberzug 4 ist so duktil, daß er eine geeignete Oberfläche für den äußeren Überzug 5 aus elektroplattiertem Kupfer bildet. Während der Aufbringung des Kupferüberzugs 5 durch Elektroplattierung verhindert der elektroplattierte Nickelüberzug 4 den sonst auftretenden Verlust der Haftfestigkeit an dem keramischen Stoff. Der elektroplattierte Überzug 5 ist so dick, daß seine Leitfähigkeit für eine Kondensatorbelegung ausreicht. Die Überzüge 3 und 4, die sehr viel dünner sind als der Kupferüberzug 5, sind nicht dick genug, um die Eigenschaften des Kupferüberzugs 5 zu beeinflussen, so daß sich dieser so verhält, wie wenn er in tatsächlicher körperlicher Berührung mit der Oberfläche des keramischen Dielektrikums 1 stünde. Es ist dies auf die extreme Dünne der Überzüge 3 und 4 sowie darauf zurückzuführen, daß diese Überzüge 3 und 4 beides metallische, leitende Überzüge sind.
Die Elektroplattierungsverfahren zur Aufbringung des hauchdünnen Nickelüberzugs 4 und des dickeren, äußeren Kupferüberzugs 5 sind nicht von Bedeutung, und es kann hierfür jedes übliche technische Verfahren Anwendung finden. Durch die Aufplattierung eines hauchdünnen Nickelüberzugs auf den gasplattierten, ebenfalls hauchdünnen Überzug 3 wird eine Oberfläche geschaffen, die leicht den äußeren, elektroplattierten Kupferüberzug 5 aufnimmt und gleichzeitig jedoch nicht die innige Verbindung des überzugs 3 mit der keramischen Oberfläche zerstört.
Gleiches gilt für die entsprechenden Schichten 3', 4' und 5' der Gegenbelegung 2'.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Aufbringen leitender, lötbarer Metallüberzüge auf keramische Dielektriken für elektrische Kondensatoren, bei dem auf das Dielektrikum zuerst ein Nickelüberzug aus der Gasphase äufplattiert, dann eine zweite Nickelschicht aufgebracht und schließlich eine Schicht aus Kupfer durch Elektroplattierung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in direkter Berührung mit dem keramischen Körper ein hauchdünner Überzug aus gasplattiertem Nickel durch pyrolytische Zersetzung von Nickelkarbonyl aufgebracht wird, daß dann auf diesen gasplattierten Nickelüberzug in direkter Berührung damit ein hauchdünner Nickelüberzug elektrisch aufplattiert und schließlich auf diesen und in direkter Berührung mit demselben ein wesentlich dickerer Überzug aus Kupfer durch Elektroplattierung aufgebracht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 722 287, 755 073; USA:-Patentschrift Nr. 2 304 182; Albers-Schönberg, »Hochfrequenzkeramik«, 1939, S. 66bis 68.