DE1928717A1 - Metalloxidkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Metalloxidkondensator und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Dipl. If.-T "Λ Η V-J/.
Dip!. P^ ' '. r -.rr.ife
Dip!. P^ ' '. r -.rr.ife
Tc-i, J3Ö
Syncro Corporation
6p5 Lapeer Road München, 6. Juni IQ-
Oxford, Mich. 48051, USA (Anwaltsakte M-746)
Metalloxidkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft Metalloxidkondensatoren und Verfahren zu Ihrer Herstellung und insbesondere den Aufbau und die Herstellung
von Nickeloxidkondensatoren.
Bei einigen Verfahren zur Herstellung von Metalloxidkondensatoren
wird auf dem Grundmetall ein Überzug aus durchlässiger Silberfarbe angebracht und dann wird das Metall bei einer relativ hohen Temperatur
gebrannt, bei der sich ein Oxidfilm unter dem Überzug bildet. Pur dieses Verahren ist auch die Verwendung anderer Metalle,
einschließlich Nickel, vorgeschlagen worden.
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Bei niedrigen Brenntemperaturen (zwischen ungefähr 270 C und
54O°C) bildet sich das Nickeloxid Ni3O5, das für Dielektrika un-
o „ ο erwünscht ist. Bei einer Temperatur von ungefähr 76Ο C bis 985 C
bildet sich das Nickeloxid NiO mit einer gewünschten Gitterstruktur, das ein gutes Dielektrikum ist. Man hat auch herausgefunden,
daß nach dem Brennen des Nickels zur Bildung von NiO eine rasche Abschreckung ein oesseres Dielektrikum bildet als eine langsame
Abkühlung durch Luft.
Aufgabe der Erfindung ist es ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung
von Nickeloxidkondensatoren zu schaffen. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, einen Nickeloxidkondensator mit einem
neuen und verbesserten Aufbau zu schaffen.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch ein Erwärmen eines Nickelkörpers in Gegenwart von Sauerstoff zur Bildung von
NiO auf seiner Oberfläche und durch rasches Abschrecken des erwärmten Nickelkörpers.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Wickelkörper
nach dem Abschrecken mit einem leitfähigen Überzug auf der NiO-Oberfläche
versehen und der überzogene Körper in Anwesenheit von
Sauerstoff auf eine Temperatur zwischen ungefähr 76O0C und 927°C
erwärmt und der erwärmte Nickelkörper rasch abgeschreclcfc,
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BAD ORfGINAL
Nach einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung wird der Nickelkörper
vor dem anfangs genannten Erwärmen in Gegenwart von Sauerstoff auf eine Temperatur zwischen ungefähr 760 C und 9850G erwärmt
und mit einem leitenden^ sauerstoffdurchlässigen Überzug versehen.
Ein Metalloxidkondensator gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine erste, im wesentlichen aus Nickel bestehende Elektrode,
ein durch eine Oxidschicht bestimmtes Dielektrikum, das im wesentlichen aus einer Oxidschicht besteht, die im wesentlichen vollständig
aus NiO gebildet ist, das auf der Oberfläche der ersten Elektrode aus deren Material durch rasches Abschrecken von einer
Brenntemperatur zwischen ungefähr 76O0C und 935°C gebildet ist,
und durch eine zweite, auf dem Dielektrikum angeordnete Elektrode.
Der Nickelkörper kann aus einer Legierung aus im wesentlichen
Nickel mit etwa 0,2 bis ~% Titan bestehen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen? ,
Fig. 1 einen bildlichen Querschnitt durch einen Kondensator
gemäß der Erfindung,
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Pig. 2 ein Blockdiagramm einer Folge von Verfahrensschritten
gemäß der Erfindung,
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer anderen Folge von Verfahrensschritten gemäß der Erfindung, und
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer weiteren Folge von Verfahrensschritten gemäß der Erfindung.
Bei dem angewendeten Verfahren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
unreines Nickel, d.h. Nickel mit einem Reingehalt von etwa 97$ zu verwenden. Wenn das Nickel mit einem Anteil zwischen
0,2 und 3$ Titan legiert wird, erhält man einen besseren
Nickeloxidkondensator. Das Titan erhöht die Oxidationsrate des Nickels und sorgt folglich für eine bessere dielektrische Schicht
j aus Nickeloxid? hinzu kommt, daß das aus dem Titan gebildete Titandioxid
gute dielektrische Charakterisitken hat. Es ist erwünscht, daß der Gehalt von nachteiligen Komponenten wie Silizium
auf einem Minimum gehalten wird, d.h. insgesamt auf nicht mehr als 1,2#. Der Siliziumgehalt sollte vorzugsweise nicht mehr als
0,05# betragen. Eine bevorzugte Form eines verbesserten Nicfceioxidkondensators
wurde mit der folgenden Zusammensetzung erhalten* Silizium 0,05Ji, Mangan 0,10$, Kupfer 0,02Ji, Eisen 0,02#,Aluminium
0,04#, Magnesium 1,00 und Titan 1,ο#, wobei der Rest Nickel war.
Mit der oben genannten Zusammensetzung wurde ein Nickeloxidkondensator
gebildet, der eine Kapazität von 400 pF bei 25°G hat,
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und der bei 25 C einen kleinen Verlustfaktor, d.h. kleiner als
0,1$ bei 1 MHz hat. Mit einem Titangehalt von weniger als ungefähr 0,2$ würde man nur eine geringfügige Verbesserung erzielen.
Ein zentraler Leiter bzw. eine zentrale Elektrode 12 eines Nickeloxidkondensators
10 der Pig. 1 besteht aus der oben genannten Nickellegierung. Ein Dielektrikum lh besteht aus Verbindungen,
die durch Oxidation der Legierung gemäß dem vorliegenden Verfahren gebildet werden und als wesentliche Bestandteile Nickeloxid
NiO enthalten, das gute dielektrische Eigenschaften aufweist. Auf dem Dielektrikum 14 ist ein leitfähiger Überzug 16 angebracht,
und Leitungsdrähte 18 und 20 sind mit der zentralen Elektrode 12 bzw. mit der äußeren Elektrode oder dem Überzug 16 verbunden. Der gesamte Aufbau ist mit Ausnahme der Veränderungen der
Leitungsdrähte 18 und 20 in einem geeigneten Überzug 22 z.B. aus Epoxydharz eingeschlossen. Man beachte, daß das Nickeloxid ^iO
gebildet wird; das andere Nickeloxid Ni^O-z ist nicht erwünscht
^ e und wird in dem dielektrischen Überzug verm^den. Das erwünschte
Nickeloxid NiO wird bei hohen Temperatüren gebildet, vorzugsweise im Bereich von 76o°C bis 9850C.
Wie bereits erwähnt, hat man vorgeschlagen, daß der Nickeloxid- ■
kondensator 10 durch Überziehen eines Nickelstreifens oder -blattes mit einem sauerstoffdurchlässigen SilberUberzug und anschließendes
Brennen zur Bildung des Nickeloxid hergestellt wird, nach der Erfindung kann ein verbessertes Dielektrikum und damit ein ver-
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besserter Kondensator durch. Bildung der Hochtemperatürform eines
Nickeloxiddielektrikum (NiO) entweder vor oder sowohl vor als aucjfi
- - f nach dem Überziehen hergestellt werden kann. Entsprechend wird inf.
dem ersten Verfahrensschritt der Erfindung (vgl. Fig. 2) der
Nickelstreifen auf eine Temperatur von ungefähr 76O0C bis 9850C
erwärmt; in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Stab
zwei Stunden lang auf eine Temperatur etwa 955°C erwärmt. Das Brennen wird vorzugsweise in einer sauerstoffreichen Atmosphäre
durchgeführt, und bei dieser Temperatur wird das grüne Hochtemperatur-Oxid NiO gebildet. Man hat gefunden, daß man ein minderwertiges
Dielektrikum erhält, wenn man den erwärmten Stab lang-.
sam abkühlen läßt. Wenn der Stab jedoch bei der erhöhten Tempe-
I -
j ratur rasch abgeschreckt wird, erhält manein gutes Dielektrikum.
Man hat ferner gefunden, daß beim Abschrecken der Stäbe in nicht mehr als ungefähr 5 see. von Kirschrotglut bis zu einer Temperatur
in der Größenordnung
Ergebnisse erhalten werden.
Ergebnisse erhalten werden.
ratur in der Größenordnung von ungefähr 2β0°0 zufriedenstellende
Zwar kann ein zufriedenstellendes Abkühlen durch Anordnen des heißen Stabes auf einer Wärmesenke, wie einer relativ großen
Eisenmasse, erzielt werden, doch hat es sich als vorteilhaft ■:
erwiesen, die Stäbe durch Eintauchen in ein Flüssigkeitsbad wie '■"
Silikonöl DC 200 abzukühlen. Das Bad sollte inert sein, kein re-^'
duzierendes oder oxidierendes Agens bilden und eine gute Wärmeleitfähigkeit haben. Besonders vorteilhaft ist ein Bad aus
Perchloräthylen, das zusätzlich zu den obigen Eigenschaften bei
der Abkühlung ein Gas um die Streifen zu bilden scheint und da-
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durch eine schützende Umgebung schafft3 die eine Oxidation oder
Reduktion des Hochtemperatur-NiO verhindert. Nach dem Abkühlen
ist.es möglich, einen leitenden Überzug, ζ.B. Silber, auf die· *
NiO-Oberfläche aufzubringen, wodurch man einen zufriedenstellenden
Kondensator erhält (vgl. Fig. 1). In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden Jedoch zusätzliche Brennschritte
durchgeführt.
Es kann sein, daß der dielektrische Überzug eine Ausbesserung
und/oder weitere Umwandlung'in Hochtemperatür-NiO erfordert. In
diesem Falle können zusätzliche Verfahrenssehritte durchgeführt werden (vgl. Fig. J>). Nach dem Verbrennen und dem raschen Abschrecken
in Perchloräthylen (ähnlich den ersten beiden Schritten der Fig. 2) kann eine Elektrode aus Silber und Palladium vermischt
mit einer FrIfcte, die ein Sauerstoffdonator ist, auf die
NiO-Oberflache aufgebracht werden, wobei das Silber sauerstoffdur'chlässig
ist. Die Frit te kann aus Wisrauttrioxid bestehen. Der
überzug wird bei einer Temperatur zwischen ungefähr 150 bis 26ouC ':
getrocknet, bei der die flüchtigen Stoffe aus dem Elektrodenüberzug entfernt werden. Der Stab wird dann bei einer Temperatur zwischen
ungefähr 7600C bis 95O°C zehn Minuten bis zwei stunden lang
gebrannt, wobei die Brenndauer von dem erwünschten Ergebnis und !
von den Eigenschaften des jeweils verwendeten Frittensystems ab- [ hängt. In dieser Zeit ist die Fritte geschmolzen und Fehler in \
dem dielektrischen überzug sind ausgeheilt, danach wird der überzogene,
erwärmte stab in Perchloräthylen rasch abgeschreckt (ähn-
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lieh dem vorherigen zweiten Schritt). Die obigen Verfahrenschritte
werden bevorzugt und ergeben im allgemeinen ein besseres Dielektrikum (vgl. Fig. 5) als die Verfahrensschritte der Fig. 2.
In einem anderen Verfahren (vgl. Fig. 4) wird der Nickelstab in einer sauerstoffreichen Atmosphäre (ähnlich dem Schritt 1 der
Fig. 2) bei einer Temperatur zwischen ungefähr 76o°C bis 9850C
vorgebrannt. Dann läßt man die Stäbe langsam an der Luft abkühlen Danach werden Silber und Palladium vermischt und Fritte auf die
Oberfläche aufgebracht (die Fritte enthält einen Sauerstoffdonator), wobei der SilberUberzug sauerstoffdurchlässig ist, und der
Überzogene Streifen wird wieder in einer sauerstoffreichen Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen ungefähr 76O0C und
"950 ,C ungefähr 70 Minuten lang gebrannt. Man glaubt, daß Sauer-,
stoff den Silberüberzug durchdringt, und, daß außerdem aus der Fritte erhaltener Sauerstoff zur Bildung dee NiO dient. Der Stab
wird jetzt rasch abgeschreckt, vorzugsweise in einem Bad von flüssigem Perchloräthylen, wodurch ein verbessertes Dielektrikum erzielt
wird.
In einigen Fällen mag es wünschenswert sein, die Sta*be ±u imprägnieren.
Bei Verwendung von Silikonöl DC 200 als Abschreckmittel
wurde eine Imprägnierung durch Anwendung eines leichten KjTakuums
in der Größenordnung von 200 Mikron vorgesehen, wobei die
Stäbe ungefähr 20 Minuten lang in dem öl blieben. Danach werden di|e
Leitungsdrähte 18 und 20 an den Elektroden 12 bzw. 16 angebracht.
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In dem letzten Veria hrensschritt wird die Vorrichtung durch vielfaches
Eintauchen in ein Epoxydharz in einen Überzug 22 eingekapselt, um die Feuchtigkeitsempfindlichkeit weiterhin zu reduzieren.
Das Ergebnis ist ein verbesserter Kondensatoraufbau und
eine neue Methode zur Herstellung desselben.
- 9 - . ■
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Claims (1)
- Potentanv/ölfeDr. Ing. H. Megendank Dip! Ir?· ^ ri'\'"\Syncro Corporation60S Lapeer Road München, 6. Juni 1969Oxford, Michigan 48051, USA < (Anwaltsakte M-746)Pa tentansprüche1.) Verfahren zur Herstellung eines Metalloxidkondensators, gekennzeichnet durch ein Erwärmen eines Nickelkörpers in Gegenwart von Sauerstoff zur Bildung von NiO auf seiner Oberfläche und durch rasches Abschrecken des erwärmten Nickelkörpers.2. Verfahren nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, daß der Abschreckvorgang ungefähr weniger als 5 see. dauert.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da^ das Abschreckmittel ein flüssiges oder gasförmiges Medium mit guter Wärmeleitfähigkeit ist, das kein reduzierendes oder oxidierendes Agens bildet. >- 1 0Ü9809/101 1Verfahren nach Anspruch 3.« dadurch gekennzeichnet, äe.B '1Ss Abschreckmittel ein Flüssigkeitsbad bildet und, daß um dieses Bad ein Vakuum geschaffen wird, wodurch der Nickelkörper imprägniert wird.5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzelehnet, daß der Nickelkörper auf eine T1
und 9850C erwärmt wird.Nickelkörper auf eine Temperatur zwischen ungefähr JcO C6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper nach dem Abschrecken mit einem leitfähigen überzug auf der NiO-Oberfläche versehen wird, daß der überzogene Körper in Anwesenheit von Sauerstoff auf eine Temperatur zwischen ungefähr 76O0C und 9300C erwärmt wird und der erwärmte Nickelkörper resch abgeschreckt wird.7« Verfahren nach Anspruch 5 oder 6ύ dadurch gekennzeichnet,daß der erste Abschreckvorgang ungefähr weniger als 5 see. dauert«8. Verfahren nach Anspruch 7# dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschreckvorgang ungefähr weniger als 5 see. dauert.9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß derÜberzug sauerstoffdurchlässig ist und eine Pritte umfaßt, ' die ein Sauerstoffdonator ist.INSPECTED -ψ.-10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Abschreckvorgänge in einem Flüssigkeitsbad stattfinden, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat und kein reduzierendes oder oxidierendes Agens bildet.11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor
dem in Anspruch 1 genannten Erwärmen der Nickelkörper in Gegenwart von Sauerstoff auf eine-Temperatur zwischen ungefähr 76O0C und 9850C erwärmt wird und deniCörper mit einem leitenden, sauerstoffdurchlässigen überzug .versehen wird.12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der hergestellte Kondensator zum Schutz gegen Feuchtigkeit durch einen Überzug eingekapselt wird.I?. Metalloxidkondensator gekennzeichnet durch eine erste, im
wesentlichen aus Nickel bestehende Elektrode, ein durch eine Oxidschicht bestimmtes Dielektrikum, das im wesentlichen aus einer Oxidschicht besteht, die im wesentlichen vollständig
aus NiO gebildet ist, das auf der Oberfläche der ersten Elektrode aus deren Material durch rasches Abschrecken von einer Brenntemperatur zwischen ungefähr 76O0C und 9850C gebildet
ist, und durch eine zweite, auf dem Dielektrikum angeordnete Elektrode.- 3 009809/1011
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| DE2156251A1 (de) * | 1971-11-12 | 1973-05-17 | Huennebeck Gmbh | Vorrichtung zum verriegeln von zwei ineinandergesteckten rohren |
| EP0117643A2 (de) * | 1983-01-29 | 1984-09-05 | Ponable Limited | Zerlegbares Rahmenwerk |
| US4602470A (en) * | 1984-01-27 | 1986-07-29 | Ponable Limited | Dismountable framework |
-
1969
- 1969-06-06 DE DE19691928717 patent/DE1928717A1/de active Pending
- 1969-06-11 SE SE828669A patent/SE348235B/xx unknown
- 1969-06-16 BE BE734619D patent/BE734619A/xx unknown
- 1969-06-16 FR FR6919973A patent/FR2011191A1/fr not_active Withdrawn
- 1969-06-18 CH CH932969A patent/CH522043A/de not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2156251A1 (de) * | 1971-11-12 | 1973-05-17 | Huennebeck Gmbh | Vorrichtung zum verriegeln von zwei ineinandergesteckten rohren |
| EP0117643A2 (de) * | 1983-01-29 | 1984-09-05 | Ponable Limited | Zerlegbares Rahmenwerk |
| EP0117643A3 (en) * | 1983-01-29 | 1985-09-11 | Ponable Limited | Dismountable framework |
| US4602470A (en) * | 1984-01-27 | 1986-07-29 | Ponable Limited | Dismountable framework |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2011191A1 (en) | 1970-02-27 |
| BE734619A (de) | 1969-12-01 |
| SE348235B (de) | 1972-08-28 |
| CH522043A (de) | 1972-04-30 |
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