DE1564821B2 - Elektrischer Kondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kondensatoren, bei denen eine Belegung aus Tantal besteht und bei dem auf dem Tantal eine dielektrische Oxidschicht angeordnet ist, auf der sich eine Metallschicht als zweite Belegung befindet.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf sogenannte Dünnfilmkondensatoren, das sind Kondensatoren, bei denen die Tantalschicht durch Kathodenzerstäubung auf einer isolierenden Unterlage, wie z. B. Glas, erzeugt wurde.

Bei solchen Kondensatoren ist es erwünscht, daß sie bei einem elektrischen Durchschlag während des Betriebes nicht unbrauchbar werden, sondern einen Ausheilprozeß durchmachen, d. h., daß die Durchschlagsstelle keinen dauernden Kurzschluß zwischen den Belegungen ergibt. Bei der Herstellung von solchen Kondensatoren, insbesondere bei Dünnfilmkondensatoren, wird die Ausbeute dadurch vermindert, daß bei einigen Kondensatoren ein dauernder Kurzschluß zwischen den Belegungen gleich nach Beendigung des Herstellungsprozesses vorhanden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile der bekannten Kondensatoren zu vermeiden unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung ihrer sonstigen Eigenschaften, nämlich von niedrigen Verlusten und einem geringen Reststrom.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die geschilderten Nachteile zu einem großen Teil von der zweiten Belegung verursacht werden.

Man hat diese zweite Belegung schon aus Gold hergestellt (Bell Labs. Rec, Februar 1963, S. 46 bis 50). Solche Kondensatoren haben den Nachteil, daß bei einem Durchschlag zwischen den Belegungen ein dauernder Kurzschluß entsteht, d. h., daß schlechte Stellen sich nicht von selbst ausheilen.

Um Kondensatoren mit besseren Ausheileigenschaften zu erhalten, hat man die zweite Belegung aus Aluminium hergestellt (Solid-State Electronics, Juli 1961, S. 74, 75). Es hat sich jedoch gezeigt, daß Kondensatoren mit einer Belegung aus Aluminium zwar gute Ausheileigenschaften zeigen, daß aber die Aluminiumschicht sehr anfällig gegen Korrosion ist, so daß beispielsweise durch Einwirkung von Feuchtigkeit eine Zerstörung des Kondensators eintritt. Solche Korrosionen treten insbesondere dann auf, wenn in der Nähe der Aluminiumschicht Schichten aus Edelmetall, z. B. Leitsilberbahnen, vorhanden sind.

Es sind auch bereits elektrische Kondensatoren mit einer Belegung aus Tantal und einer dielektrischen Tantaloxidschicht bekannt, bei denen die zweite Belegung aus einer auf die Tantaloxidschicht aufgebrachten Schicht aus Aluminium oder Gold in einer Dicke von 0.1 bis 0.2 μΐη besteht (deutsche Ausleseschrift 1149 113).

Schließlich hat man bei selbstheilenden Kondensatoren schon Beläge aus Legierungen von Wismut und Kadmium verwendet, die so hergestellt sein können, daß die beiden Komponenten in zwei Schichten übereinander kondensiert werden (deutsche Auslegeschrift 1 086 345). Hierbei handelt es sich aber nicht um Tantalkondensatoren.

Der elektrische Kondensator gemäß der Erfindung mit einer ersten Belegung aus Tantal, einer darauf angeordneten dielektrischen Schicht aus Tantaloxid und einer auf der Oxidschicht angeordneten Metallschicht als zweite Belegung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus einer Wismutschicht und einer auf dieser angeordneten Edelmetallschicht besteht.

Solche Tantalkondensatoren haben gute Ausheileigenschaften, können mit guter Ausbeute hergestellt werden und zeigen keine Korrosionserscheinungen.

Durch die Wismutschicht werden gute Ausheileigenschaften erzielt, jedoch hat Wismut, im Gegensatz zum Aluminium, viel edleren Charakter, so daß Korrosionserscheinungen durch Feuchtigkeit nicht auftreten. Die geringere Leitfähigkeit der Wismutschicht wird dadurch ausgeglichen, daß auf der Wismutschicht eine Edelmetallschicht angeordnet wird.

Für die zweite Schicht hat sich insbesondere Silber wegen seiner guten Leitfähigkeit bewährt.

Es hat sich gezeigt, daß die besten Eigenschaften, wie Kapazität, Verlustwinkel und Reststrom, dann erzielt werden, wenn sowohl die Wismutschicht als auch die Silberschicht je eine Dicke von etwa 0,1 μΐη haben.

Besonders vorteilhaft ist es, die beiden Schichten durch Aufdampfen im Vakuum auf die durch anodische Behandlung erzeugte Tantaloxidschicht aufzubringen.

Obwohl die Verwendung einer Belegung aus Wismut und Silber besonders vorteilhaft bei Tantaldünnfilmkondensatoren ist, ist die Erfindung doch nicht auf solche Kondensatoren beschränkt.

Ein Kondensator gemäß der Erfindung besteht beispielsweise aus einem Glasplättchen, auf das durch Kathodenzerstäubung eine Tantalschicht mit einer Dicke von 0,2 am aufgebracht wurde. Diese wurde mit Ausnahme einer Anschlußstelle durch anodische Oxydation oberflächlich oxydiert. Auf die Oxidschicht wurde durch Aufdampfen im Vakuum zunächst eine 0,1 μΐη dicke Schicht aus Wismut und anschließend eine 0,1 μΐη dicke Schicht aus Silber aufgebracht. Ein solcher Kondensator hatte eine Kapazität von 8,27 μΡ, einen Verlustfaktor von 0,55% bei 1 kHz und einen solchen von 54,4% bei 800 kHz sowie einen Reststrom von 0,14 μΑ.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Kondensator mit einer ersten Belegung aus Tantal, einer darauf angeordneten dielektrischen Schicht aus Tantaloxid und einer auf der Oxidschicht angeordneten Metallschicht als zweite Belegung, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus einer Wismutschicht und einer auf dieser angeordneten Edelmetallschicht besteht.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetallschicht aus Silber besteht.

3. Kondensator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wismut- und Edelmetallschicht je etwa 0,1 μηι Dicke haben.

4. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise auf einer isolierenden Unterlage, wie Glas, durch Kathodenzerstäubung eine Tantalschicbt erzeugt, diese mit Ausnahme einer Anschlußstelle durch naodische Oxydation oberflächlich oxydiert wird und daß dann auf die Oxidschicht im Vakuum eine Wismutschicht und auf diese eine Silberschicht aufgedampft wird.