DE2320482C3 - Sperrschichtkondensator, Schaltungsanordnung von Sperrschichtkondensatoren und Verfahren zum Herstellen eines Sperrschichtkondensators - Google Patents
Sperrschichtkondensator, Schaltungsanordnung von Sperrschichtkondensatoren und Verfahren zum Herstellen eines SperrschichtkondensatorsInfo
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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. 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.
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 (7)
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.
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