DE2320482C3

DE2320482C3 - Sperrschichtkondensator, Schaltungsanordnung von Sperrschichtkondensatoren und Verfahren zum Herstellen eines Sperrschichtkondensators

Info

Publication number: DE2320482C3
Application number: DE19732320482
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8672 Selb Fink
Original assignee: Draloric Electronic 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1973-04-21
Filing date: 1973-04-21
Publication date: 1979-02-08
Also published as: NL7403212A; NL165324B; DE2320482A1; NL165324C; DE2320482B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Sperrschicklkondensator, bestehend aus einer Reduktionsschicht und einer diese umgebenden Reoxidationsschicht, wobei die Reduktionsschicht an eine Oberfläche des scheibenförmigen keramischen Kondensatorkörpers herausreicht und hier mit einem Anschlußbelag kontaktiert ist, während der zweite Kondensatoranschluß an dem Metallbelag befestigt ist, welcher die Reoxidationsschicht bis in die Nähe der Oberfläche umschließt, an welcher die Reduktionsschicht herausreicht.

Ein derartiger Kondensator ist aus der DE-OS 64 695 bekannt. Insbesondere ist dort aus F i g. 4 und der dazugehörigen Beschreibung ein scheibenförmiger Sperrschichtkondensator bekannt, bei dem Reoxidationsschicht an einer Hauptfläche weggeschliffen wird.

Ein Verfahren zum Herstellen von Sperrschichtkondensatoren bei dem die Reoxidationsschicht auf einer Hauptfläche des Kondensatorkörpers von vornherein vermieden wird, ist aus der DE-PS 12 82 791 bekannt. Dort wird eine Einheit aus zwei Scheiben aus halbleitendem Material vor dem Aufbringen der sperrschichtfreien Beläge durch einen nichtoxidierenden Stoff lösbar an den Hauptflächen der Scheiben miteinander direkt verbunden. In beiden oben genannten Fällen reicht die Reduktionsschicht also an eine Hauptfläche des scheibenförmigen Kondensatorkörpers heraus.

Ein Sperrschichtkondensator, bei dem die Reduktionsschicht an die Mantelfläche des scheibenförmigen Kondensatorkörpers herausreicht, ist aus der US-PS 33 338 bekannt. Dort ist insbesondere in F i g. 7 und der dazugehörigen Beschreibung auch eine Schaltungsanordnung von Sperrschichtkondensatoren beschrieben, bei der jedoch die Reduktionsschicht an die gesamte Mantelfläche des/der scheibenförmigen Kondensatorkörper herausreichen und dort sperrschichtfrei kontaktiert sind. Dabei ist entlang der gesamten Mantelfläche ein Schleif- oder Schneidvorgang erforderlich. Desgleichen ist die Spannungsfestigkeit derartiger Kondensatoren durch die lange Kriechstrecke zwischen den beiden Kondensatorbelägen minimal.

Aus der US-PS 25 20 376 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensatorkörpers in Schichtform mit hoher Dielektrizitätskonstante bekannt, der nach dem Prinzip eines Sperrschichtkondensators aufgebaut ist. Dabei besteht das keramische Dielektrikum aus einer Mischung aus Erdalkalititanaten mit einem Oxidzusatz seltener Erden, welcher als Reduktionskatalysator wirkt und ein Teil des Kondensatorkörpers in oxidierender Atmosphäre und ein anderer Teil in reduzierender Atmosphäre gebrannt wird.

Aus der DE-PS 8 79 920 ist ein Verfahren zum Herstellen eines bimorphen Übertragungselementes bekannt, bei dem zunächst ein Keramikstreifen geformt und dann so behandelt wird, daß der Keramikkörper teilweise reduziert und sein elektrischer Widerstand verringert wird, wonach nur ein Teil des Streifens in der Weise einer Oxidationsbehandlung unterworfen wird.

daß im Ergebnis wenigstens zwei Schichten verschiedener elektrischer Leitfähigkeit entstehen.

Aus der DE-AS 10 97 568 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einem gleichmäßig gesinterten Körper aus Erdalkalititanaten bekannt, wobei der gesinterte Körper durch allseitige Reduktion in einer reduzierenden Atmosphäre zu einem η-leitenden Halbleiterkörper mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 6000 umgewandelt wird, auf den zwei Elektroden so aufgebracht werden, daß zwischen mindestens einer Elektrode und dem Halbleiterkörper eine isolierende Grenzschicht von etwa 0,0025 mm Dicke entsteht, die als Dielektrikum wirkt.

Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, einen Sperrschichtkondensator hoher spezifischer Volumenkapazität zur Verfügung zu stellen, der sehr einfach herstellbar ist, der zur Herausführung der Reduktionsschicht aus dem Kondensatorkörper nur eines geringen Arbeitsaufwandes bedarf und der in einfachster Weise zur Vervielfachung der Gesamtkapazität mit weiteren gleichen Kondensatoren parallel zusammengeschaltet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reduktionsschicht nur an einen Teil der Mantelfläche des scheibenförmigen Kondensatorkörpers herausreicht und dort mit einem sperrschichtfreien Elektrodenbelag versehen ist, während der zweite Elektrodenbelag mindestens beide Hauptflächen des Kondensatorkörpers bis auf einen beiagfreien Bereich, der parallel zur sperrschichtfreien Belagfläche verläuft, bedeckt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 4 beschrieben. Die Schaltungsanordnung von Sperrschichtkondensatoren gemäß Anspruch 5 ist besonders nützlich, wenn sehr hohe Kapazitätswerte gefordert sind, die in einfacher Weise hergestellt werden sollen. Von besonderem Vorteil ist hierbei, daß die einzelnen Kondensatoren zuerst auf ihre Funktionstüchtigkeit geprüft und danach zusammengeschaltet werden können. Verfahren zum Herstellen eines Sperrschichtkondensators sind in den Ansprüchen 6 und 7 beschrieben.

Bei dünnwandigen Keramikscheiben von beispielsweise 0,6 mm Wandstärke ist die sperrschichtfreie Kontaktierung mittels leitfähigen Klebers durch Walzen, Stempeln oder Pinseln möglich. Einfacher wird das Aufbringen der sperrschichtfreien Kontaktierung auf größerer ebener Fläche, insbesondere bei einem, aus mehreren Scheiben zusammengesetzten Sperrschichtkondensator. Werden gepreßte Einzelscheiben zu einem Mehrfachsperrschichtkondensator zusammengesetzt, so kann das Abtrennen eines Teiles des Keramikkörpers bei der Einzelscheibe nach dem Einbrand der Außenmetallisierung oder erst nach dem elektrisch leitenden mechanisch festen Kontaktieren der nebeneinander liegendun Elektrodenflächen geschehen. Im ersten Fall ist es möglich und wie oben beschrieben, Scheiben mit Reoxidationsfehlern auszusortieren; im zweiten Fall erhält man auf einfachste Weise eine ebene Fläche zur sperrschichtfreien Kontaktierung der Reduktionsschichten der einzelnen Scheiben.

Bei Verwendung eines stranggezogenen Keramikkörpers rechteckigen Querschnittes vereinfacht sich die Außenmetallisierung erheblich, da der Strang in einem Tauchvorgang metallisiert werden kann. Nach dem oxidierenden Einbrand der Außenmetallisierung wird der Strang in einem Mehrfachschneidwerkzeug in gleiche Einzellängen zersägt, die anschließend wie bei den gepreßten Scheiben beschrieben, weiterverarbeitet werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, einen einfach aufgebauten und einfach herstellbaren Sperrschichtkondensator zur Verfügung zu haben, der eine hohe spezifische Volumenkapazität besitzt und bei dem mehrere

ίο derartige Sperrschichtkondensatoren einfach zusammengeschaltet werden können und dabei eine große Fläche zur sperrschichtfreien Kontaktierung der Anschlüsse an die Reduktionsschichten erreicht wird, wobei die Parallelschaltung der einzelnen Dielektrikumschichten ohne weitere Hilfsmittel einfach durch Aneinanderlegen der Einzelscheiben, elektrisch leitende Verbindung aneinanderliegender Elektrodenmetallisierungen beispielsweise in einem Lötvorgang und sperrschichtfreie Kontaktierung der Reduktiönsschichten hergestellt wird.

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

F i g. 1 einen Sperrschichtkondensator im Querschnitt,

Fig.2 einen Sperrschichtkondensator in Mehrscheibenbauform im Querschnitt,

Fig.3 einen Sperrschichtkondensator mit schematisch angedeuteter Trennlinie,

Fig.4 einen stranggezogenen Keramikkörper in räumlicher Darstellung,

F i g. 5 eine kreisförmige Keramikscheibe in Auf- und Seitenansicht,
F i g. 6 eine Darstellung der Scheibe entlang der Schnittlinie ABaus Fig.5,

F i g. 7 eine räumliche Darstellung eines Mehrfachsperrschichtkondensators mit rechteckiger Grundfläche und
Fig.8 eine räumliche Darstellung eines Mehrfach-Sperrschichtkondensators mit kreisförmiger Grundfläche.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Sperrschichtkondensator 1 kreis- oder rechteckförmiger Grundfläche, bestehend aus der Reduktionsschicht 6 und der diese umgebenden Reoxidationsschicht 5, welche das Kondensatordielektrikum bildet An der Scheibenoberfläche befindet sich die Metallisierung 2, welche durch Tauchen hergestellt wird und die den Scheibenkörper nicht vollständig umgibt. Die zwischen

so der Metallisierung 2 und der Reduktionsschicht 6 befindlichen Dielektrikumschichten 5 sind dabei parallel geschaltet. Die Reduktionsschicht 6 reicht an der von der Außenmetallisierung 2 nicht bedeckten Oberfläche an diese heraus und wird hier sperrschichtfrei mit einem Anschluß 9 elektrisch leitend verbunden, wobei die sperrschichtfreie Kontaktierung 8 beispielsweise mit Hilfe eines elektrisch leitenden Klebers erfolgt. Der zweite Anschluß 9 ist an der Außenmetallisierung 2 elektrisch leitend verbunden. Der mit Anschlüssen 9 versehene Sperrschichtkondensator ist mit einer Umhüllung 10 zum Schutz gegen Feuchtigkeit umgeben.

Fi g. 2 zeigt einen Sperrschichtkondensator in Scheibenb^uform, bei dem die von der Reoxidationsschicht 5 umgebenen Reduktionsschichten 6 sperrschichtfrei metallisiert 8 sind und die Außenmetallisierungen 2 durch Verbindungsschichten 7 aus z. B. Lötzinn elektrisch leitend verbunden sind, wobei nach Anbringen der Anschlüsse 9 der Kondensator mit einer

Umhüllung 10 versehen wird.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Sperrschichtkondensator 1 mit Außenmciallisierung 2, die oxidierend auf der dtrchreduzierten Keraniikscheibe eingebrannt wird, so daß sich die Oxidationsschicht 5 um die verbleibende Redukiionsrchicht 6 ausbildet. Durch Trennen des Keramikkörpers entlang der Schnittlinie 4 wird die Reduktionsschicht 6 an dieser Stelle an die Scheibenoberfläche verlegt.

F i g. 4 zeigt einen stranggezogenen Keramikkörper 1 mit rechteckigem Querschnitt, der nach dem Sinterbrand und thermischer Behandlung in reduzierender Atmosphäre durch einen Tauchvorgang an der Oberfläche metallisiert wird, wobei die Auflenmetallisierung 2 nicht die gesamte Oberfläche bedeckt. Nach dem oxidierenden Einbrand der Außenmetallisierung 2 wird der Strang entlang der Schnittlinien 3 auseinander geschnitten und vor oder nach dem Zusammenbau zu einem Mehrfach-Sperrschichtkondensator entlang der Schnittlinie 4 auseinandergetrennt, so daß die Reduktionsschichten an den Scheibenoberflächen zu liegen kommen. Die Schnitte entlang der Schnittlinien 3 können jedoch auch vor dem Tauchmetallisiervorgang durchgeführt werden, so daß die Außenmetallisierung auch die im ersten Fall freibleibenden Quersehnittsflächen entsprechend bedeckt. Wesentlich is» der .Schnitt entlang der Schnittlinie 4, eier den leitfähigen (reduzierten) Kern freilegt.

Fig. 5 zeigt eine kreisförmige Keramikscheibe 1 in Auf- und Seitenansicht mit der AuQcnmctailisierung 2. Strichpunktiert ist die Schnittlinie 4 dargestellt, die parallel zu.η Metallisierungsrand verläuft und an der die Scheibe auseinandergetrennt wird.

F i g. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie AB aus Fig.5 mit der Außenmetallisierung 2, der Reoxidationsschicht 5 und der Reduktionsschicht 6, die durch Trennen des Keramikkörpers 1 entlang der Schnittlinie 4 an die Oberfläche herausragt.

is Fig. 7 zeigt eine räumliche Darstellung eines Mehrscheiben-Sperrschichtkondensators mit Anschlüssen 9 und Umhüllung 10 und

Fig. 8 zeigt eine räumliche Darstellung eines Mehrscheiben-Sperrschicht kondensator kreisförmiger Grundfläche mit den Außenmetallisierungen 2, der zum Metallisierungsrand parallel verlaufenden Schnittlinie 4, mit der sperrschichtfreien Kontaktierung 8 und den Anschlüssen 9.

Hierzu 1 Bliitt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sperrschichtkondensator, bestehend aus einer Reduktionsschicht und einer diese umgebenden Reoxidationsschicht, wobei die Reduktionsschicht an eine Oberfläche des scheibenförmigen keramischen Kondensatorkörpers herausreicht und hier mit einem Anschlußbelag kontaktiert ist, während der zweite Kondensatoranschluß an dem Metallbelag befestigt ist, welcher die Reoxidationsschicht bis in die Nähe der Oberfläche umschließt, an welcher die Reduktionsschicht herausreicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsschicht (6) nur an einen Teil der Mantelfläche des scheibenförmigen Kondensatorkörpers (1) herausreicht und dort mit einem sperrschichtfreien Elektrodenbelag (8) versehen ist, während der zweite Elektrodenbelag (2) mindestens beide Hauptflächen des Kondensatorkörpers (1) bis auf einen belagfreien Bereich, der parallel zur sperrschichtfreien Belagfläche (8) verläuft, bedeckt

2. Sperrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige keramische Kondensatorkörper (1) kreis- oder rechteckförmige Grundflächengestalt besitzt

3. Sperrschichtkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige keramische Kondensatorkörper (1) kreisförmige Grundflächengestalt besitzt und die Reduktionsschicht (6) an eine von einer Sekante (4) gebildete Ebene in der Mantelfläche herausreicht, während der zweite Elektrodenbelag (2) bis in die Nähe dieser Ebene (4) reicht

4. Sperrschichtkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige keramische Kondensatorkörper (1) rechteckige Grundflächengestalt besitzt und die Reduktionsschicht (6) an eine Seitenfläche der Mantelfläche herausreicht, während der zweite Eiektrodenbelag (2) bis in die Nähe dieser Seitenfläche (4) reicht.

5. Schaltungsanordnung von Sperrschichtkondensatoren nach einem der vorhergenannten Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere scheibenförmige Kondensatorkörper (1) gleicher Grundflächengestalt nebeneinander angeordnet sind, wobei die Reduktionsschichten (6) in einer gemeinsamen Ebene (4) an die Oberfläche des Mehrfachkörpers herausgeführt und hier gemeinsam sperrschichtfrei kontaktiert (8), und die zweiten Elektrodenbeläge (2) von den ersten elektrisch isoliert, galvanisch verbunden sind.

6. Verfahren zur Herstellung eines Sperrschichtkondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige keramische Kondensatorkörper (1) gepreßt und in reduzierender Atmosphäre gesintert, bzw. gesintert und in einer reduzierenden Atmosphäre behandelt wird, anschließend eine Tauchmetallisierung (2) durchgeführt wird, bei der ein Teil des scheibenförmigen keramischen Kondensatorkörpers (1) aus dem Tauchbad heraussteht, danach diese Metallisierung (2) in einer oxidierenden Atmosphäre eingebrannt und von der Metallisierung (2) freibleibende Teilbereiche abgetrennt (4) werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung (4) in der Nähe der Metallisierungskante des zweiten Elektrodenbelages (2) und parallel zu diesem erfolgt.