DE1564822B2 - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren mit Halbleiterschicht - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren mit Halbleiterschicht

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DE1564822B2 DE19661564822 DE1564822A DE1564822B2 DE 1564822 B2 DE1564822 B2 DE 1564822B2 DE 19661564822 DE19661564822 DE 19661564822 DE 1564822 A DE1564822 A DE 1564822A DE 1564822 B2 DE1564822 B2 DE 1564822B2
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Description

1 2 '■ "
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur stellung von Kondensatoren mit dem oben beschrie-
Herstellung eines elektrischen Kondensators, bei dem benen Schichtaufbau die halbleitende Oxidschicht
ein Ventilmetallkörper mit einer dielektrischen Oxid- einer Alterung bei 300° C zu unterwerfen (deutsche
schicht versehen wird, auf die eine Halbleiterschicht Auslegeschrift 1133 037).
aufgebracht wird, die in einer Metallschmelze mit 5 Weiterhin ist es bekannt, vor dem Aufbringen der einer Schicht aus dem Material der Schmelze über- Halbleiterschicht die Verunreinigungen aus der Oxidzogen wird, welche die elektrische Zuleitung auf schicht bei 1700 bis 2600° C zu entfernen (deutsche dem Ventilmetallkörper bildet. Auslegeschrift 1123 401).
Bei der Herstellung eines solchen Kondensators Es ist ferner bekannt, eine Wärmebehandlung der
wird zunächst durch anodische Oxydation eine di- io Tantaloxidschicht bei Temperaturen über 200° C
elektrische Oxidschicht auf dem Ventilmetallkörper durchzuführen (Journal of electrochemical society,
erzeugt. Der Ventilmetallkörper kann in jeder be- 1963, S. 1264 bis 1.271). Dort wird festgestellt, daß
liebigen Form, z. B. als kompakter, gesinterter dadurch zwar eine Erhöhung der Kapazität eintritt,
Blech- oder Drahtköfper, ausgebildet sein. Als aber daß gleichzeitig die elektrischen Eigenschaften
Ventilmetall wird bei solphen Kondensatoren meist 15 des Kondensators spannungsabhängiger werden.
Tantal oder Niob verwendet, obwohl auch andere Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Metalle in Frage kommen, wie z.B. Aluminium, Verfahren zur Herstellung von elektrischen Konden-
Titan, Zirkonium und, Hafnium. Auf der dielek- satoren mit einem Ventilmetallkörper und einem
irischen Oxidschicht des Ventilmetallkörpers wird darauf befindlichen Schichtaufbau aus dielektrischer
dann eine Halbleiterschicht aufgebracht. Diese Halb- 20 Oxidschicht, Halbleiterschicht und Metallschicht zu
leiterschicht kann z. B. aus Mangandioxid bestehen, schaffen, durch das eine Stabilisierung der elek-
das durch thermische Zersetzung einer wäßrigen trischen Eigenschaften unter Beibehaltung ihrer
Lösung von Mangannitrat erzeugt werden kann. Es vorteilhaften elektrischen Eigenschaften erzielt
können aber auch andere Halbleiter für diese Schicht wird,
verwendet werden, wie z. B. Bleidioxid. 25 Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch
Zum Anbringen einer Zuleitung an der Halbleiter- gelöst, daß der mit der dielektrischen Oxidschicht schicht wird eine leitende Schicht auf die Halbleiter- und der Halbleiterschicht versehene Ventilmetallschicht aufgebracht. Grundsätzlich ist es möglich, körper in der Metallschmelze bei mindestens 150° C eine Metallschicht aus einem geeigneten Metall oder anodisch behandelt wird. Bei dem Verfahren gemäß einer Legierung durch Aufspritzen, Aufdampfen 3° der Erfindung findet demnach im Unterschied zu den oder in anderer geeigneter Weise aufzubringen. Da bekannten Verfahren eine anodische Behandlung jedoch diese Metallschichten an der Halbleiterschicht zusammen mit einer Wärmebehandlung statt,
schlecht haften, wird auf die Halbleiterschicht zu- Durch die zusätzliche Strombehandlung werden nächst eine Graphitschicht aufgebracht, die dann mit die Nachteile, die eine reine Wärmebehandlung mit einer metallischen Schicht versehen wird. 35 sich bringt, vermieden. Das Verfahren gemäß der
Es ist bekannt, die Metallschicht dadurch zu er- Erfindung gewährleistet somit eine Stabilisierung der zeugen, daß ein mit einer dielektrischen Oxidschicht elektrischen Eigenschaften des Kondensators im Be- und einer Halbleiterschicht versehener Ventilmetall- trieb ohne Beeinträchtigung der beim fertigen Konkörper in einer Metallschmelze bei 220° C mit einer densator vorhandenen vorteilhaften elektrischen Schicht aus dem Material der Schmelze überzogen 40 Eigenschaften. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird, welche die elektrische Zuleitung auf dem hat außerdem den Vorteil, daß es mit dem an sich Ventilmetallkörper bildet (deutsche Auslegeschrift notwendigen Verfahrensschritt des Aufbringens einer 1144 848). Bei diesem Verfahren wird der mit den Metallschicht verbunden werden kann, so daß kein genannten Schichten versehene Ventilmetallkörper zusätzlicher Verfahrensschritt zur Herstellung des in eine Form eingesetzt und diese mit einem niedrig- 45 Kondensators erforderlich ist.
schmelzenden, flüssigen Metall gefüllt, das bei Er- Es ist zwar bereits bekannt, bei einem Verfahren
starren auf den Ventilmetallkörper aufschrumpft und zur Herstellung von Kondensatoren mit dem erwähn-
so einen nahtlosen Metallmantel bildet. Auf diese ten Schichtaufbau während der Zersetzung einer
Weise soll ein dichter Abschluß des Kondensators Manganverbindung zur Herstellung der Halbleiter-
gegen atmosphärische Feuchtigkeit erzielt und ein 50 schicht aus Mangandioxid eine Spannung anzulegen
niedriger Übergangswiderstand zu der festen Halb- (deutsche Auslegeschrift 1162 956). Jedoch werden
leiterschicht aufrechterhalten werden. die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung
Es hat sich gezeigt, daß die elektrischen Eigen- dort nicht erzielt, da es sich gezeigt hat, daß es dar-
schaften der nach den bekannten Verfahren herge- auf ankommt, die Wärme- und Strombehandlung
stellten Kondensatoren nicht stabil sind, d. h., daß 55 erst nach vollständiger Aufbringung der Halbleiter-
mit der Zeit eine Veränderung der elektrischen schicht vorzunehmen, um eine Stabilisierung der
Eigenschaften des Kondensators eintritt, und zwar elektrischen Eigenschaften zu bewerkstelligen,
wurde gefunden, daß im Betrieb die Kapazität ab- Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann
nimmt und der Verlustfaktor zunimmt. Hierbei selbstverständlich die Halbleiterschicht, wie bekannt,
schwankten die Änderungen zwischen 10 und 50% 60 in mehreren Teilschichten aufgebracht werden, ge-
der entsprechenden Werte der fertigen Konden- gebenenfalls mit dazwischen durchgeführter Nach-
satoren. formierung der anodischen Oxidschicht.
Man hat diese Verschlechterung der elektrischen Als Metallschmelze kommen alle Metalle und Eigenschaften auf verschiedene Ursachen zurück- Legierungen in Frage, die sich zur Erzeugung einer geführt und demgemäß schon verschiedene Maß- 65 als Zuleitung dienenden Metallschicht für den Konnahmen zur Verbesserung vorgeschlagen, die jedoch densator eignen und deren Schmelzpunkt höchstens nicht den gewünschten Erfolg brachten. so hoch liegt wie die Temperatur, bei der die Be-
So ist es bekannt, bei einem Verfahren zur Her- handlung stattfindet. Der Schmelzpunkt des verwen-
deten Metalls oder der Legierung wird also in der Regel unter 150° C liegen.
Es ist bekannt, die metallische Zuleitungsschicht bei Kondensatoren mit Halbleiterschicht aus Blei-Zinn-Legierungen herzustellen (USA.-Patentschrift 3 100 329) oder auch aus Metallen wie Kupfer, Silber oder Nickel (französische Patentschrift 1 216 669).
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der mit einer dielektrischen Oxidschicht und einer Halbleiterschicht versehene Kondensator in die Metallschmelze eingetaucht und eine Spannung an den Ventilmetallkörper und die Schmelze angelegt, welche etwa der Nenngleichspannung des Kondensators entspricht.
Hierbei bildet der Kondensator die Anode.
Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von Niob als Ventilmetall das Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft bei einer Temperatur von 170 bis 190° C durchgeführt wird.
Zur besseren Haftung einer Metallschicht, die aus dem Material der Schmelze gebildet wird, ist es vorteilhaft, auf die Halbleiterschicht zunächst eine Graphitschicht und auf diese Graphitschicht eine Schicht aus Leitsilber aufzubringen, bevor die anodische Behandlung in der Metallschmelze durchgeführt wird.
In der Regel werden die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung schon bei einer verhältnismäßig kurzzeitigen Behandlung erzielt. So genügt es in vielen Fällen, wenn die Behandlung 5 Minuten lang durchgeführt wird.
Beim Herausnehmen des Kondensatorkörpers aus der Metallschmelze verbleibt eine Schicht aus dem Material der Schmelze auf dem Kondensatorkörper und bildet die Zuleitung zu der Halbleiterschicht. An dieser Schicht kann dann ein Zuleitungsdraht angelötet werden.
Bei der Behandlung gemäß der Erfindung werden nicht nur die elektrischen Eigenschaften stabilisiert, sondern auch teilweise verbessert. So werden beispielsweise die Kapazität und der Reststrom auf bessere Werte gebracht, ohne daß diese Werte jedoch spannungsabhängiger werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist bei allen Kondensatoren mit Halbleiterschicht anwendbar, eignet sich jedoch besonders für Kondensatoren mit Tantal und Niob als Ventilmetall.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kondensators, bei dem ein Ventilmetallkörper mit einer dielektrischen Oxidschicht versehen wird, auf die eine Halbleiterschicht aufgebracht wird, die in einer Metallschmelze mit einer Schicht aus dem Material der Schmelze überzogen wird, welche die elektrische Zuleitung auf dem Ventilmetallkörper bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der dielektrischen Oxidschicht und der Halbleiterschicht versehene Ventilmetallkörper in der Metallschmelze bei mindestens 150° C anodisch behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit der Nenngleichspannung des Kondensators durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Niob als Ventilmetall die Behandlung bei 170 bis 190° C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Halbleiterschicht eine Graphitschicht und auf diese eine Leitsilberschicht aufgebracht wird und daß anschließend die anodische Behandlung in einer Schmelze durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus dem Material der Schmelze als Zuleitung auf dem Kondensatorkörper belassen wird.
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