DE1945084C3 - Folie aus einem Isoliermaterial, In die Körner aus einem elektronisch wirksamen Material eingebettet sind - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Folie aus einem Isoliermaterial, in die Körner aus einem elektronisch wirksamen Material derart eingebettet sind, daß sie an den beiden Oberflächen der Folie aus dieser frei hervorragen, und die Folie mit einer oder mehreren Elektrodenscliichten überzogen ist, die mit den hervorragenden Teilen der Körner in Kontakt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche, an sich bekannte, z. B. zur Herstellung von elektronischen Bauelementen dienende Foiie zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Körner aus Kernen aus einem niederohmigen Material und aus die Kerne umhüllenden Schichten aus einem hochohmigen Material bestehen, und daß die Kerne und/oder die umhüllenden Schichten mit einer Elektrodenschicht in Kontakt sind.

Dieser Aufbau der Körner führt zu Folien, die die Herstellung von elektronischen Bauelementen mit besonders günstigen Eigenschaften ermöglichen, wie dies weiter unten näher erläutert wird.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 schematisch im Querschnitt eine Folie mit elektronisch wirksamen Körnern bekannter Bauart,

F i g. 2 schematisch im Querschnitt einen Teil einer Folie nach der Erfindung,

F i g. 3 schematisch im Querschnitt ein Detail der Folie nach F i g. 2 und

Fig.4 schematisch im Querschnitt ein Detail einer anderen Folie nach der Erfindung.

F i g. 1 zeigt schematisch eine bekannte Folie, bei der aus einem homogenen Material bestehende Körner 1 in die isolierende Folie 2 aufgenommen sind und die zu beiden Seiten der Folie hervorragenden Teile der Körner mit Elektrodenschichten 3 und 4 in lioniakt

Die Wirkung eines aus einer solchen Folie hergestellten Bauelementes wird — in bezug auf die Geometrie — durch die Korndicke und durch die verhältnismäßig kleine Kontaktoberfläche, die meistens nur 10 bis 20% der Kornoberfläche bildet, bestimmt.

Wird aber die Folie gemäß der Erfindung ausgebildet, d. h. mit Körnern, die aus einem niederohmigen Kern und einer hochohmigen umhüllenden Schicht bestehen, wird, wenn die elektrisch miteinander verbundenen Kerne als Elektroden benutzt werden, wenn auf den umhüllenden Schichten gleichfalls miteinander verbundene Gegenelektroden angebracht werden und wenn die umhüllende Schicht daher als wirksamer Teil benutzt wird, im Vergleich zu einem Aufbau aus homoserin Körnern die effektive Dicke erheblich herabgesetzt. Darüber hinaus wird, falls die umhüllende Schicht an sich völlig mit einer Metallschicht überzogen ist, auch die effektive Dicke erheblich vergrößert.

Diener \ufbau ist schematisch in F i g. 2 dargestellt. Die aus einem niederohmigen Kern 11 und einer diesen Kern umgebenden hochohmigen Schicht 12 bestehenden Körner sind in die Kunststoffolie 13 aufgenommen. Auf den umhüllenden Schichten sind Metallschichten 14 angebracht, die mittels der Metallschicht 15 miteinander verbunden sind. Auf der anderen Seite sind die Metallschicht 14 und die hoihohmigen Schichten 12 örtlich von den Kernen entfernt. Die frei gewordenen Kernoberflächen sind dann mittels der Kontaktschicht 16 miteinander verbunden.

Auf diese Weise können, wenn die umhüllende Schicht 12 aus einem geeigneten Dielektrikum besteht, z. B. Kondensatoren sehr hoher Kapazität erhalten werden Dabei können die Körner vorteilhaft aus Halbleitermaterial bestehen, wobei /.. B. der Kern und die umhüllende Schicht von verschiedenem Leitungstyp sind. Unter Umständen kann es aber wichtig sein, daß zwischen dem Kern und der umhüllenden Schicht der Körner kein PN-Übergang gebildet wird, dessen Kapazität ja von der Spannung abhängig ist. Zu diesem Zweck müssen die Materialien des Kernes und der umhüllenden Schicht vom gleichen Leitungstyp sein. Besteht die umhüllende Schicht aus einem Halbleitermaterial mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, so können NTC-Widerstände mit sehr geringem Widerstandswert oder im Falle eines photoleitenden Halbleitermaterials effektive Photoleiter erhalten werden.

Bei dem in F i g. 2 gezeigten Aufbau ist es wichtig, daß auf der Seite der Folie, auf der die Kerne 11 mittels der Kontaktschicht 16 miteinander verbunden werden, Kurzschluß zwischen den Kernen 11 und den Schichten 12 vermieden wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß, nachdem die Schichten 12 und die Melallschichten 14 örtlich durch Ätzen entfernt worden sind, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Isolierschicht 17 (siehe Fig.3) angebracht wird, welche Isolierung anschließend örtlich derart entfernt wird, daß lediglich Oberflächenteile der Kerne frei gemacht werden, welche Oberflächenteile dann mit Hilfe der Elektrodenschicht 16 kontaktiert werden.

Vorzugsweise wird Kurzschluß jedoch auf folgende Weise vermieden. Wie in F i g. 4 dargestellt, wird der Ätzvorgang solange fortgesetzt, bis ein Teil des Materials, das sich zwischen den Kernen U und der Folie 13 befindet, bis zum Pegel 18 entfernt ist, so daß S Kontakt der Schichten 12 und 14 mit der Elektrodenschicht 16, die die Kerne 11 miteinander verbindet, verhindert wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Körner aus Aluminium mit einem mittleren Durchmesser von 40 μπι werden einer thermischen Behandlung in einer sauerstoffhaltigen Gasatmosphäre ausgesetzt, wodurch auf den Aluminiumkernen Schichten aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von etwa 1 μΐη gebildet werden. Auf diesen Schichten wird durch ein stromloses Verfahren eine Kupferschicht niedergeschlagen.

Die Körner werden dann auf ein Substrat, das mit einer aus Gummileim bestehenden klebrigen Schicht versehen ist, ausgebreitet. Die nicht festgeklebten Körner werden entfernt, so daß eine ein Korn dicke Schicht zurückbleibt. Dann werden die Körner in ein Polyiirethanhar/. eingebettet. Die erhaltene Folie wird dann vom Substrat entfernt.

Nach Lösung der klebrigen Schicht mit Xylol und Ätzung der anderen Folienoberflächc mit einer 4%igcn alkoholischen Laugelösung wird eine Folie erhalten, in die die Körner derart aufgenommen sind, daß sie an den beiden Oberflächen der Folie frei hervorragen.

Zum Herstellen eines Kondensators, bei dem die Aluminiumoxidschichten das Dielektrikum bilden, werden auf die Folie Kontaktschichten durch Aufdampfen von Kupfer aufgebracht, welche Kontaktschichtcn auf eine Seite der Folie die auf den Aluminiumoxidschichten angebrachten Kupferschichten und auf der anderen Seite der Folie die Aluminiumkerne miteinander verbinden.

Zu diesem Zweck muß auf der letztgenannten Seite der Folie die Oberfläche der Kerne örtlich frei gemacht werden.

Bekanntlich kann das Kupfer mit Hilfe einer Ferrichloridlösung und das Aluminiumoxid durch Ätzen mit einer Lösung von 5% Natriumbichromai in einer 10%igen Phosphorsäure bei 70^cC entfernt werden. Durch diese Ätzbehandlung werden die Aluminiumkerne selber nicht angegriffen.

Die Ätzbehandlung wird fortgesetzt, bis auch ein Teil der Schichten aus Aluminiumoxid und aus Kupfer zwischen den Kernen und der Folie entfernt ist. Dadurch wird Kurzschluß zwischen den Kernen und den Kupferschichten durch die anschließend aufzudampfende Elektrodenschicht vermieden, wie oben an Hand der F i g. 4 erläuten wurde.

Auf diese Weise können Kondensatoren mit einer Kapazität von mehr a!s 30 000 pF/cm² Folienoberfläche erhalten werden.

Beispiel 2

Körner mit einem mittleren Durchmesser von 40 μίτι, die aus Eisenoxid (Fe>Oj) mit einigen % Titanoxid bestehen, werden auf 1000⁰C in einer Stickstoffatmosphäre behandelt. Wie an sich bekannt ist, wird dann ein nieaerohmiges Produkt erhalten, das aus Fe₃Oi-Kristallen besteht, in denen ein Teil der Fe-Ionen durch Ti-Ionen ersetzt worden ist.

Durch Kühlung an der Luft wird auf den Körnern durch Oxidation eine hochohmige Schicht mit einer Dicke von etwa 1 μΐη gebildet, deren Widerstand einen starken negativen Temperaturkoeffizienten aufweist.

Dann wird auf der hochohmigen umhüllenden Schicht der Körner durch ein stromloses Verfahren eine Kupferschicht niedergeschlagen und die Körner werden auf die im Beispiel t beschriebene Weise in eine Polyurethanfolie derart aufgenommen, daß sie zu beiden Seiten der Folie frei hervorragen.

Die niecierohmigen Kerne der Körner werden dann auf einer Seite durch Ätzen mit 25°/oiger Salzsäure freigelegt, welche Ätzbehandlung fortgesetzt wird, bis auch ein Teil der hochohmigen umhüllenden Schicht und der darauf liegenden Metallschicht, der sich zwischen den Kernen und dem Folienmalerial befindet, entfernt ist, damit Kurzschluß durch die nachher anzubringenden Elektrodenschichten vermieden wird.

Auf diese Weise werden Widerstände mit einem hohen negativen Temperaturkoeffizienten und einem nicdr'gen Widerstandswert erhalten.

Die Kornschicht kann erforderlichenfalls auf einem Träger angebracht werden. Ferner kann die Kornschicht nach der Erfindung auch einen Teil einer größeren Kornschicht bilden, von der andere Teile eine verschiedene Zusammensetzung haben und andere elektronische Funktionen erfüllen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Folie aus einem Isoliermaterial, in die Körner aus einem elektronisch wirksamen Material derart eingebettet sind, daß sie an den beiden Oberflächen der Folie aus dieser frei hervorragen, und die Folie mit einer oder mehreren Elektrodenschichten überzogen ist, die mit den hervorragenden Teilen der Körner in Kontakt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner aus Kernen (11) aus einem niederohmigen Material und aus die Kerne umhüllenden Schichten (12) aus einem hochohmigen Material bestehen, und daß die Kerne und/oder die umhüllenden Schichten mit einer Elektrodenschicht (15,16) in Kontakt sind.

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner aus einem Halbleitermaterial bestehen.

3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umhüllenden Schichten der Körner völlig mit einer Metallschicht (14) überzogen sind.

4. Folie nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (11) und die umhüllenden Schichten (12) aus einem Material vom gleichen Leitungstyp bestehen.

5. Verfahren zum Herstellen einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (11) der Körner dadurch frei gemacht werden, daß die umhüllenden Schichten (12) teilweise weggeätzt werden, und daß der Ätzvorgang fortgesetzt wird, bis ein Teil des Materials, das sich zwischen den Kernen und der Folie befindet, entfernt ist.