DE1166377B - Verfahren zur Herstellung eines gepolten Sperrschichtkondensators erhoehter Kapazitaet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KI.: HOIg Deutsche Kl.: 21g-10/05

Nummer: 1166 377

Aktenzeichen: S 75792 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 18. September 1961

Auslegetag: 26. März 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gepolter keramischer Sperrschichtkondensatoren.

Bei keramischen Sperrschichtkondensatoren üblicher Bauart, bei denen beispielsweise auf einer im wesentlichen reduziertes Bariumtitanat enthaltenden Keramikscheibe infolge des Einbrennens von Silberbelegungen zwischen den Belägen und dem keramischen Körper kapazitiv wirksame Schichten aufoxydierten Bariumtitanats vorhanden sind, ist die jeweils in Durchlaßrichtung gepolte Sperrschicht noch kapazitiv wirksam und vermindert als in Serie geschaltete Kapazität die Gesamtkapazität des Kondensators. Eine Möglichkeit, nach der diese unerwünschte Kapazitätsverminderung für gewisse Anwendungszwecke nur zum Teil auftritt, ist die, daß eine Sperrschicht kurzgeschlossen wird, d. h. daß die Silberbelegung durch geeignete Maßnahmen elektrisch leitend mit dem halbleitenden Material des Grundkörpers verbunden wird. Ein derartig gepolter Sperrschichtkondensator ist bereits bekannt. Um bei diesem bekannten Sperrschichtkondensator eine Sperrschicht kurzzuschließen, wurde vorgeschlagen, eine Schicht niedrig schmelzenden Lotes auf eine Silberbelegung aufzubringen. Dieses Lot, so wurde angenommen, zerstört die Verbindung zwischen Elektrode und dem Halbleiterkörper, indem die Sperrschicht in der Nähe der Elektroden kurzgeschlossen wird. Ein Kondensator nach diesem Vorschlag hat den Nachteil, daß die unerwünschte Sperrschicht trotzdem vorhanden ist, so daß es nur durch sehr exakt durchzuführende Maßnahmen gelingt, die Sperrschicht zu überbrücken.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die unerwünschte Sperrschicht von vornherein zu vermeiden, d. h. den halbleitenden Keramikkörper einseitig niederohmig zu kontaktieren. Hierzu ist es notwendig, den beim Einbrennen der Silberschicht in der Keramikoberfläche stattfindenden Aufoxydationsprozeß des halbleitenden Materials in einem gewissen Oberflächenbereich zu verhindern.

In F i g. 1 ist ein vereinfachtes Ersatzschaltbild für einen Sperrschichtkondensator der üblichen Art dargestellt. Die Sperrschichten bilden die in Serie geschalteten Kapazitäten C₁ und C₂. Parallel zu diesen Kapazitäten liegen die Sperr- bzw. Durchlaßwiderstände R₁ und R₂. Wenn es gelingt, den halbleitenden Keramikkörper einseitig niederohmig zu kontaktieren, d. h. im vereinfachten Ersatzschaltbild beispielsweise den Widerstand R₀ gering zu halten, so tritt die Kapazität C₀ nicht mehr in für den Sperrschichtkondensator wirksamer Weise auf. Dieses Ausschalten der Kapazität C₂ bedeutet, daß die Gesamtkapazität des gepolten Sperrschichtkondensators nun-Verfahren zur Herstellung eines gepolten
Sperrschichtkondensators erhöhter Kapazität

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Harald Löbl,

Dipl.-Phys. Viktor Wenkowitsch, München,

Dipl.-Phys. Annemarie Brouer, Neuweiherhaus,

Post Nürnberg-Reichelsdorf

mehr nur durch die Kapazität C₁ dargestellt werden würde.

Um die Ausbildung einer der beiden Sperrschichten bei der Herstellung eines gepolten keramischen Kondensators zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Körper aus reduziertem Bariumtitanat nur auf einer Seite direkt mit einer einbrennbaren Silberschicht versehen wird, während auf die gegenüberliegende Seite bei den Einbrenntemperaturen gut oxydationshemmend und/oder reduzierend wirkende Metalle eingerieben werden. Hierauf wird der Einbrennvorgang der Silberschicht vorgenommen. Bekanntlich wirkt Silber auf reduziertes Bariumtitanat oxydierend bzw. gut sauerstoffübertragend. Es bildet sich also zwischen dem halbleitenden Keramikmaterial und der Silberschicht eine aufoxydierte, kapazitiv wirksame Zwischenlage. Auf der gegenüberliegenden Seite wirkt das eingeriebene Metall bei den Einbrenntemperaturen oxydationsverhindernd oder reduzierend auf das Halbleitermaterial, so daß es nicht zur Ausbildung einer kapazitiv wirksamen Zwischenlage kommt. Nach dem Abkühlen des so bereitgestellten Körpers wird die Kontaktierung vorgenommen, beispielsweise indem an die Silberbelegung ein Stromzuführungselement angelötet wird. Die Kontaktierung auf der der Silberbelegung gegenüberliegenden Seite kann auf verschiedene Weise erfolgen. Es ist einerseits möglich, daß bereits vor dem Einbrennprozeß auf die oxydationshemmend oder reduzierend wirkende Metallschicht eine einbrennbare Silberschicht beispielsweise in Form einer Tinktur aufgetragen wird. Nach dem Einbrennprozeß kann auf dieser Silberschicht ebenso ein Stromzuführungselement angelötet werden wie auf der Silber-

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schicht, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft zur kapazitiv wirksamen Schicht befindet. Es ist aber auch möglich, nach dem Einbrennprozeß auf die Schicht aus gut reduzierend wirkendem Metall zum Zwecke der Kontaktierung erneut das gleiche Metall 5 einzureiben und darauf lötfähiges Leitmaterial aufzutragen, an welchem die Stromzuführungselemente angelötet werden können. Es kann auch nach dem Einbrennprozeß das Aluminium mit dem Leitmaterial, z. B. Leitsilber oder Kupfer, gemeinsam aufgedampft ι >j werden.

Als gut oxydationshemmend oder reduzierend wirkende Metalle kommen in ihrer Wirkungsweise abgestuft Aluminium, Titan und Magnesium-Aluminium-Legierungen in Frage.

Die Herstellung der Schicht aus gut oxydationshemmend und/oder reduzierend wirkendem Metall ist nicht in jeder Weise möglich. Zum Beispiel wurde der die Sperrschicht verhindernde Effekt nicht festgestellt, wenn das Metall aufgedampft oder in Form einer Bronze aufgebracht wurde. Ein besonders günstiger Effekt wurde erzielt, wenn das oxydationshemmend oder reduzierend wirkende Metall auf die Oberfläche des halbleitenden Keramikkörpers aufgerieben wurde. Dies hängt wahrscheinlich damit zusammen, daß dann besonders viel oxydationshemmend oder reduzierend wirkendes Metall in sehr innigem Kontakt mit dem Halbleitermaterial steht, so daß bei der Einbrenntemperatur jede Oxydation, die die Bildung von Sperrschichten bewirken würde, ausgeschlossen wird.

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme gezeigt werden.

Scheiben aus Bariumtitanat wurden in üblicher Weise bei 1200° C in Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch zu reduziertem Bariumtitanat umgewandelt. Ein Teil der Scheiben wurde zum Vergleich beidseitig mit Einbrennsilber bedruckt, während eine zweite Gruppe nur einseitig mit Silber bedruckt wurde, wobei aber auf die andere Seite der Scheiben Aluminium aufgerieben wurde. Die Silberschichten wurden in der bei der Herstellung von 10-Volt-Kondensatoren üblichen Weise eingebrannt. Nach dem Einbrand wurde die mit Aluminium abgedeckte Seite erneut durch Einreiben von Aluminium und nachfolgendes Bestreichen mit Leitsilber sperrfrei kontaktiert. Es ergaben sich folgende Kapazitätswerte: Mittelwert der Flächenkapazität bei ungepolten Bariumtitanat-Sperrschicht-Kondensatoren = 150 nF/cm²; Mittelwert der Flächenkapazität bei gepolten Bariumtitanat-Sperrschicht- Kondensatoren nach der Erfindung = 300 nF/cm².

Der Isolationswiderstand bei 10 Volt betrug in beiden Fällen mehr als 2000 MOhm.

F i g. 2 zeigt einen nach der Erfindung hergestellten Sperrschichtkondensator. Mit 1 ist der halbleitende, im wesentlichen aus reduziertem Bariumtitanat bestehende Keramikkörper bezeichnet. Die Schicht 2 besteht aus Silber, ebenso die Schicht 3, die aber auch aus einem anderen Metall, z. B. aufgedampftem Aluminium, bestehen kann. Die Sperrschicht 4 liegt zwischen dem halbleitenden Keramikkörper und der Silberschicht 2. Ihr gegenüber ist auf der anderen Seite des Keramikkörpers eine Aluminiumschicht 5, d. h. also eine Schicht aus bei den Einbrenntemperaturen gut oxydationshemmend bzw. reduzierend wirkendem Metall, angebracht. Die Stromzuführungsdrähte 6 und 6' sind bei 7 und 7' nach an sich bekannten Verfahren angelötet.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines gepolten keramischen Sperrschichtkondensators, der aus einem im wesentlichen aus reduziertem Bariumtitanat bestehenden Keramikkörper und darauf aufgebrachten Silberbelägen besteht und bei dem zwischen Körper und Silberbelag beim Einbrennen desselben eine kapazitiv wirksame Schicht aus aufoxydiertem Bariumtitanat entstanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus der halbleitenden Keramik nur auf einer Seite direkt mit einer einbrennbaren Silberschicht versehen wird, während auf der gegenüberliegenden Seite bei den Einbrenntemperaturen gut oxydationshemmende und/oder reduzierend wirkende Metalle eingerieben werden, worauf der Einbrennvorgang und die nachträgliche Kontaktierung mit Stromzuführungen folgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gut oxydationshemmend und/oder reduzierend wirkendes Metall Aluminium und/oder Titan und/oder eine Magnesium-Aluminium-Legierung eingerieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der nachträglichen sperrfreien Kontaktierung vor dem Einbrennprozeß auf die Schicht aus gut oxydationshemmend und/oder reduzierend wirkendem Metall eine einbrennbare Silberschicht aufgetragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbrennprozeß auf die Schicht aus gut oxydationshemmend und/oder reduzierend wirkendem Metall zum Zwecke der sperrfreien Kontaktierung erneut dieses Metall und darauf Leitmaterial aufgetragen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium aufgedampft und das Leitmaterial, z. B. Leitsilber, aufgestrichen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium und Kupfer gemeinsam aufgedampft werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 097 568.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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