DE1614715C - Verfahren zum Herstellen von elektn sehen Kondensatoren mit einer Oxydschicht als Dielektrikum und einer Halbleiter schicht als Gegenelektrode - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von elektn sehen Kondensatoren mit einer Oxydschicht als Dielektrikum und einer Halbleiter schicht als GegenelektrodeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kondensatoren, bei denen
auf einer Elektrode aus Ventilmetall eine dielektrische Oxydschicht angeordnet ist, die von einer Oxydhalbleiterschicht
als Gegenelektrode bedeckt ist. Auf der Halbleiterschicht ist meist noch eine Metallschicht
als Zuleitung angeordnet. Solche Kondensatoren werden auch als Kondensatoren mit festem Elektrolyten
bezeichnet.
Als Ventilmetall für die Elektrode kommt in der Hauptsache Aluminium und Tantal in Frage,
obwohl auch andere Ventilmetalle wie Niob, Zirkon, Hafnium mit Vorteil verwendet werden
können.
Die Elektrode kann die Form eines gestreckten oder gewickelten Drahtes, einer ebenen oder aufgewickelten
Folie oder eines porösen Sinterkörpers haben. Letzterer bietet infolge seiner hohen Kapazität
pro Volumen besondere Vorteile.
Auf der Elektrode wird durch anodische .Oxydation oder Formierung eine dielektrische Oxydschicht
erzeugt. Anschließend wird auf der Oxydschicht eine Halbleiterschicht hergestellt. Diese kann
beispielsweise aus Mangandioxyd bestehen. Es können aber auch andere Oxydhalbleiter wie z. B. Blcidioxyd
verwendet werden.
Die Halbleiterschicht wird meist durch thermische Zersetzung einer entsprechenden chemischen Verbindung
erhalten. Zur Herstellung einer Schicht aus Mangandioxyd wird die formierte Elektrode
beispielsweise in eine wäßrige Lösung von Mangannitrat getaucht und durch eine anschließende Erhitzung
das Mangannitrat zu Mangandioxyd zersetzt. Es können aber auch andere Salze verwendet
werden, wie z. B. Azetate, Oxalate oder Formiate, die bei der thermischen Zersetzung einen geeigneten
Oxydhalbleiter ergeben.
Es hat sich bei der Herstellung von solchen Kondensatoren
gezeigt, daß durch die Herstellung der Halbleiterschicht die elektrischen Eigenschaften der
Oxydschicht wesentlich verschlechtert werden, so daß der Kondensator noch nicht brauchbar ist. Man kann
die Oxydschicht dadurch wieder in einen brauchbaren Zustand bringen, daß anschließend an die Herstellung
der Halbleiterschicht noch eine elektrische Formierung, die sogenannte Nachformierung, durchgeführt
wird.
Die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der Oxydschicht tritt in besonders starkem
Maße bei Kondensatoren mit Elektroden aus Aluminium auf.
Man hat versucht, die nachteiligen Einflüsse auf die Oxydschicht bei der Herstellung der Halbleiterschicht
dadurch zu vermeiden, daß man nach Aufbringen der Salzlösung eine Trocknung im Vakuum
durchgeführt hat, bevor das Salz zur Bildung des Halbleiters thermisch zersetzt wurde (deutsche Auslegeschrift
1 142 968). Es war aber immer noch eine sehr lange Nachformierung erforderlich. Die lange
Nachformierzeit wirkt sich auch besonders dadurch nachteilig aus, daß die Bildung der Halbleiterschicht
und die Nachformierung meist noch mehrmals wiederholt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung von solchen Kondensatoren die Nachformierzeit
zu verkürzen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Halbleiterschicht
nach ihrer Herstellung einem alkalischen Medium ausgesetzt wird. Die anschließende Nachformierung
kann dadurch wesentlich abgekürzt werden.
Als alkalisches Medium, das in Gas- oder Dampfform oder auch in wäßriger Lösung zur Einwirkung
gebracht werden kann, wird vorzugsweise Ammoniak verwendet. Es können aber auch organische Amine
wie Pyridin oder Triäthylamin verwendet werden, wenn sie die Halbleiterschicht nicht nachteilig beeinflussen.
ίο Aus der deutschen Auslegeschrift 1 112 583 ist
zwar ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschicht aus Mangandioxyd bekanntgeworden, bei
dem Ammoniak auf ein Mangan(II)-Salz einwirkt und anschließend das entstandene Manganhydroxyd
oder Oxydhydrat in Sauerstoff zu Mangandioxyd oxydiert wird. Dieses bekannte Verfahren hat aber
nichts mit dem Verfahren gemäß der Erfindung
zu tun, bei dem die Einwirkung des Ammoniak erst nach der Herstellung der Halbleiterschicht erfolgt.
Bei dem bekannten Verfahren wird daher auch die Nachformierzeit nicht verkürzt.
Die Erfindung soil nun an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Zur Herstellung eines Kondensators wird ein poröser Sinterkörper aus Aluminium verwendet, auf
dem in bekannter Weise durch Formieren eine dielektrische Oxydschicht erzeugt wird. Die Halbleilerschicht
aus Mangandioxyd wird in der Weise aufgebracht, daß der formierte Sinterkörper in eine
wäßrige Lösung aus Mangannitrit getaucht und diese durch Erhitzen des benetzten Sinterkörpers bei etwa
250 bis 400° C zu Mangandioxyd zersetzt wird. Anschließend wird die Nachformierung durchgeführt, die
mindestens 5 Stunden dauert.
Gemäß der Erfindung wird nach der Herstellung der Mangandioxydschicht eine Behandlung in einem
alkalischen Medium vorgenommen. Diese besteht im vorliegenden Fall darin, daß der mit der Halbleiterschicht
aus Mangandioxyd versehene Sinterkörper in ein geschlossenes Gefäß gebracht wird, in dem
außerdem ein Gefäß mit im Verhältnis 1: 1 verdünnter Ammoniaklösung vorhanden ist. Die Einwirkung
findet bei Zimmertemperatur statt und dauert etwa 30 Minuten, mindestens jedoch 15 Minuten.
Der Sinterkörper befindet sich in einer Atmosphäre mit einem Gehalt an Ammoniak. Das
Mangandioxyd nimmt durch die Ammoniakeinwirkung eine bläuliche Farbe an, die jedoch bei der anschließenden
Nachformierung wieder verschwindet.
Für die Nachformierung sind nur noch weniger als 2 Stunden erforderlich, und der Formierstrom kann
viel schneller erhöht werden als ohne Ammoniakbehandlung. Außerdem werden durch die Behandlung
gemäß der Erfindung der Kapazitätswert und der Verlustfaktor stabilisiert.
In der Regel werden die Erzeugung der Mangandioxydschicht, die Ammoniakbehandlung und die
Nachformierung in der gleichen Reihenfolge noch mehrmals wiederholt. Dadurch ergibt sich eine noch
größere Zeitersparnis bei Verkürzung der Nachformierzeit.
Die Einwirkung des alkalischen Mediums kann jedoch auch in wäßriger Lösung erfolgen und ergibi
auch bei der Herstellung von Kondensatoren mit
G5 anderen Ventilmetallen, wie z. B. Tantal und anderen
Halbleiterschichten, die durch thermische Zersetzung entsprechender Salze hergestellt werden, eine Verkürzun«
der Nachformierzeit.
Claims (9)
1. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kondensators, bei dem auf einer Elektrode aus
Ventilmetall durch Formieren eine dielektrische Oxydschicht und auf dieser durch thermische Zersetzung
einer entsprechenden chemischen Verbindung eine Oxydhalbleiterschicht erzeugt wird
und anschließend eine Nachformierung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Erzeugung der Halbleiterschicht und
vor der Nachformierung die Halbleiterschicht einem alkalischen Medium ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Medium in Gasoder
Dampfform angewendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Medium in
wäßriger Lösung angewendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch , gekennzeichnet, daß die Behandlung mit dem alkaiischen
Medium etwa 30 Minuten lang ausgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als alkalisches Medium Ammoniak verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als alkalisches Medium organische
Amine verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Oxydschicht und
Halbleiterschicht versehene Elektrode in einem geschlossenen Raum gelagert wird, dessen Atmosphäre
mit im Verhältnis 1:1 verdünnter Ammoniaklösung in Verbindung steht.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte thermische
Zersetzung, Behandlung mit einem alkalischen Medium und Nachformierung in dieser
Reihenfolge mehrmals nacheinander durchgeführt werden.
9. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8 zur Herstellung von elektrischen
Kondensatoren mit einer Elektrode aus Aluminium und einer Halbleiterschicht aus Mangandioxyd,
die durch thermische Zersetzung von Mangannitrat erhalten wird.
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