DE1282791B - Verfahren zum Herstellen gepolter Sperrschichtkondensatoren - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen gepolter Sperrsehichtkondensatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen gepolter @Sperrschichtkondensatoren, bestehend aus einem halbleitenden, scheibenförmigen Keramikkörper. Auf diesen Keramikkörper sind- als Beläge dienende Metallschichten aufgebracht. Zwischen einer Belagschicht, die .aus Silber besteht, und dem Halbleiterkörper befindet sich eine kapazitiv wirk-. same Sperrschicht. Der SpÜrschichtkondensator weist :Anschlußelemente auf.
• Es sind Sperrschichtkondensatorenbekannt, die zwei gegeneinander geschaltete Sperrschichten aufweisen.: Diese Sperrschichten werden also je nach der Polung des Kondensators kapazitiv wirksam, d. h. wenn eine Sperrschicht auf Grund der Sperrwirkung ein Kondensatordielektrikum darstellt, liegt die andere in Durchlaßrichtung. Man kann diese Kondensatoren für den Betrieb bei Wechselspannung verwenden. Bei dem viel angewendeten Betrieb mit Gleichspannung und überlagerter Wechselspannung sperrt die eine der beiden Sperrschichten und bildet den Kondensator, während die in Durchlaßrichtung liegende Schicht in unerwünschter Weise einen Widerstand darstellt. Die wirksame Kapazität des Kondensatorgebildes wird dadurch kleiner. Es sind aber auch bereits gepolte Sperrschichtkondensatoren und Verfahren zu deren Herstellung bekannt.
• Das Verfahren zur Herstellung von gepolten Sperrschichtkondensatoren, auf das sich die Erfindung bezieht, sieht vor, daß zunächst nach bekannten Verfahren das halbleitende, entsprechend geformte Keramikmaterial hergestellt, dieses auf gegenüberliegenden Flächen mit dem -sperrschichtbildenden Belagmetall (Silber) versehen und letzteres in oxydierender Atmosphäre eingebrannt wird, wobei das Auftreten von Oxydationsvorgängen im Innern der Einheit verhindert wird und die Einheit danach parallel zu den Belagflächen geteilt und die Teilungsflächen jedes Teiles mit einem keine Sperrschicht bildenden Kontaktmetall versehen werden.
• Ein solches Verfahren ist bekannt. Dabei wird entweder eine bereits gebildete Sperrschicht entfernt oder es wird ein Sperrschichtkondensator mit zwei Sperrschichten zwischen den beiden Sperrschichten durchgeschnitten (»Radio Mentor«, 1962, Nr. 7, S. 602 bis 606).
• Es ist auch bekannt, gepolte Sperrschichtkondensatoren dadurch herzustellen, daß eine der beiden Sperrschichten kurzgeschlossen wird, d. h. daß die Silberbelegung durch geeignete Maßnahmen elektrisch leitend mit dem halbleitenden Material des Grundkörpers verbunden wird. Um bei diesem bekannten Sperrschichtkondensatör eine -Sperrschicht kurzzuschließen, wurde vorgeschlagen, eine -Schicht riiedrigschnielzenden Lotes auf eine Silberbelegung aufzubringen. Dieses- Lot - so wurde angenommen - zerstört die Übergangszone zwischen dem Belag und dem Halbleiterkörper,. indem die Sperrschicht in der Nähe der Beläge kurzgeschlossen wird (USA.-Patentschrift 2 841508). Ein derartiger 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 vorliegenden Erfindung ist es, die Bildung . der unerwünschten Sperrschicht von vornherein zu vermeiden.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der oben bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet; daß die Einheit vor dem Aufbringen der sperrschichtbildenden Beläge aus zwei Scheiben aus halbleitendem Keramikmaterial zusammengesetzt wird, die durch einen nichtoxydierenden Stoff lösbar miteinander dicht verbunden werden.
• Vorzugsweise wird der Keramikkörper aus Bariumtitanat hergestellt.
• Es ist vorteilhaft, daß als Verbindungsmittel ein organischer Kleber verwendet wird, der während des Einbrennens des Belagmetalls reduzierend wirkt.
• Es kann aber auch als Verbindungsmittel ein keramisches Streupulver benutzt werden, welches ein Sauerstoffdefizit aufweist.
• Bevorzugt werden als Kontaktmetall für die sperrschichtfreie Kontaktierung Metalle, wie Aluminium, Indium, Gallium, oder Legierungen dieser Metalle verwendet.
• Das Verfahren -nach der Erfindung gewährleistet, daß beim Einbrennen des Belagmetalls in oxydierender Atmosphäre in das Innere der zusammengesetzten Einheit kein Oxydationsmittel eindringen kann, so daß an dieser - Stelle die halbleitenden Eigenschaften der Keramikkörper- bestehqnbleiben"-Weiterhin ist von Vorteil, daß die Einheit nach dem Einbrennen- in einfacher Weise in die zwei Scheiben geteilt werden kann. Der Zusammenhalt der beiden Scheiben zu der zu brennenden Einheit-.,kann- gewährleistet sein - durch einen . organischen>. Kleber, z. B: Äthoxyliüharz oder ähnliche-s--'M aterial,- 'das bei den Einbrenntemperaturen des Befäginetälls- vorzugsweise verkohlt- oder unvollkommen--:verbrennt. Hierbei bilden sich auf den Teilungsflächen der beiden Scheiben Kohleschichten, die das Herstellen von - sperrfreien Kontaktflächen erleichtern.
• Es kann aber- auch als Verbindungsmittel einkeramisches Streupulver benutzt werden, welches ein Sauerstoffdefizit aufweist, Als solches. Streupulver kommt beispielsweise anreduziertes- Titändiöxydpulver oder anreduziertes Baiiümtitäüät in Frage, das entweder mit einem Bindemittel, beispielsweise auch einem organischen -Kleber, vermischt-als Zwischen-Schicht verwendet wird, oder es wird die: gesamte Einheit - mit dem dazwischengefügten keramischen Streiipülver auf Unterlagen gebrannt, ohne daß die Einheit besonders -fest-zusairiiüeiihält: Die Zwischenschicht ° aus -kerämischem-'Streupulver' sorgt` dafür, daß an den inneren Flächen .der -Einheit -keine Oxydation auftritt. -: .. , ..- Das.Herstellen der. sper-rfreien @Kontaktierung - aufder nicht aufoxydierten Teilfläche der halbleitenden Keramikkörper kann beispielsweise nach den in der französischen Zusatzpatentsrhxift. 17 841 angegebenen : Regeln; erfolgen. _ Hierbei: werden - als keine Sperrschicht bildende Kontaktmetalle Metalle,. wie beispielsweise Aluminium, Indium, Gallium oder entsprechende Legierungen aus diesen Metallen verwendet.Diese keine Sperrschicht bildenden Kontaktmetalle werden in an sich bekannter Weise. durch Aufspritzen oder Aufdampfen auf die nicht oxydierte Teilfläche aufgetragen und in nicht -oxydierender Atmosphäre eingebrannt. -Zur Veranschaulichung des-. erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die Figuren verwiesen. Es zeigt F i g:1 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild für einen Sperrschichtkondensator, F i g. 2 bis 7 den Herstellungsgang für einen gepolten Sperrschichtkondensator mit nur einer Sperrschicht nach der Erfindung.
• F i g. 1 -stellt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild für einen -Sperrschichtkondensator der zum Stand der- Technik gehörenden Art dar. Die Sperrschichten bilden die in Serie geschalteten Kapazitäten-Cl und. C2. Parallel zu diesen Kapazitäten liegen die Sperr-. bzw. Dureblaßwiderstände R1 und R2. Wenn. es- gelingt, den halbleitenden Keramikkörper einseitig niederohmig zu kontaktieren, 'd. h. im, vereinfachten Ersatzschaltbild. beispielsweise- -den, -Widerstand R2. gering zu. halten, so tritt die Kapazität- C2 nicht mehr. in- für-, den. -Sperrschichtkoüdensatör wirksamer Weise auf. Dieses Ausschalten der Kapazität C2 be= deutet, däß die Gesamtkapazität des gepolten:Sperrsehichtkondensators nunmehr durch die Kapazität- Cl dargestellt werden würde. ---In - den f.i g. 2- bis 7 sind mit °1 die- beiden halbleitenden Keramikscheiben bezeichnet;.-- die _'zrach F i g. 3 -durch n Verbindungsmittel ,2 miteinander verbunden, sind.. Mit -3. ist das B.elagmetall bezeichnet, das auf die Einheit -,auf. den gegenüberliegenden Elächen..aufgeträgen .ist... Diese. Einheit wird 5o---dem Einbrennprozeß-für däs:;Elektxodeprnetall .zugeführt. Es ist z. B. möglich, das Verbindungsmittel als Folie auszubilden, die bis zur Eihbrennprozeß als Transportband für die keramischen Halbleiterkörper dient. Nach- dem Einbrennprozeß hält die Einheit- immer noch zusa_ innren, wie dies _ in .F i g. 4. gezeigt- -ist.. Unterhalb der Belagflächen 3 hat sich die Sperrschicht 4 jeweils -an den gegenüberliegenden Seiten gebildet, Auch: die äußeren Randzonen der Keramikscheiben haben eine Oxydation an den Stellen 5 erfahren, sie sind jedoch im Rahmen der Anwendung als Sperrschichtkondensator nur insofern von Bedeutung, als die Kriechstromfestigkeit an ihrer Oberfläche--beeinflußt .wird.. Die Nahtstelle.6-wird..dann - wie es F i g. 5 zeigt - getrennt, so daß die beiden Scheiben 1 wieder für sich bestehen. An den Teilungsflächen 7 der beiden Keramikkölper 1 kann beispielsweise eine-Kohleschicht vorliegen.. Mit dieser oder :ohne diese Kohleschicht: werden die- beiden Keramikkörper-1 -dann an-°den-Seiten 7 ',sperrfrei kontaktiert mit den oben - angegebenen Metallen." beispielsweise -mit Aluminium B. Die äußeren -Anschlüsse 9 werden. auf die Beläge aufgelragen,'womit der- gepolte-. Sperschichtkondensator fertig .ist.
• Das erfindungsgemäße-Verfahren gestattet -eine besonders.: einfache. Herstellung gepolter Sperrschichtkondensatoren; bei .denen von:.@vornhereirr die Bildung der zweiten .Sperrschicht verhindert Wird.

Claims (1)

1. Patentansprüche: '.. 1. .Verfahren zum -Herstellen gepolter Sperr- schichtkondensatoren; bestehend aus einem halb- leitenden scheibenföhnigen Kdramikkörper dar- auf aufgebrachten, : als, Beläge dienenden Metall- schichten und einer zwischen einer Belagschicht; die aus Silber besteht, und dem Halbleiterkörper befindlichen, kapazitiv wirksamen.- Sperrschicht sowie Anschlußelementen,, wobei zunächst nach bekannten Verfahren das halbleitende,, entspre- chend geformte Keramikmaterial hergestellt, -die- ses- auf gegenüberliegenden Flächen mit dein sperrschichtbildenden Belagmetall (Silber) ver- sehen und letzteres in oxydierender Atmosphäre eingebrannt wird, wobei das Auftreten von. Oxy- dationsvorgängen im Innern. der Einheit verhin- dert wird, und danach die Einheit parallel zu den Belagflächen geteilt und die Teilungsflächen jedes Teiles mit einem keine Sperrschicht bildenden Kontaktmetall versehen werden, d.a-.d u r.c h g.e- k e nn z e i c h n e t, daß die Einheit vordem Auf- bringen der sperrschichtbildenden- Beläge aus zwei Scheiben aus .halbleitendem Keramikmate- rial zusammengesetzt wird, ;die durch'einen.nicht= :oxydierenden Stoff:. lösbar miteinander dicht. ver- bunden werden.. . '- Z. -Verfahren nach Anspruch 1; dadurch: -ge- .kennzeichnet, daß der- Keramikkörper -aus: .B.a- riumtitanat hergästellt wird.: :-- " 3. Veifahren nach" den Ansprüchen: -1 und 2, dadurch.- gekennzeichnet; daß als Verbindungs- mittel ein organischer Kleber: verwändet wird; der während des -Einbrennens des- Belagmetalls. redu- zierend=wirkt. 4. Verfahren nach-den _Ansprüchen:.1:und 2=; dadurch.. gekennzeichnet, daß- als - Verbindungs.- ,mittel. ein l-eranischcs; Streupulver benutzt ,wird; `welche& ein-Saüerstoffdefizit_aufweist ., .. -_. . - 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktmetall für die sperrschichtfreie Kontaktierung Metalle, wie Aluminium, Indium, Gallium, oder Legierungen dieser Metalle verwendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 879 920; französische Zusatzpatentschrift Nr. 77 841; USA.-Patentschrift Nr. 2 841508; »radio mentor«, 1962, Heft 7, S. 602 bis 606.