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Dunnschicht-Chipkondensator Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Dünnschicht-Chipkondensator, bestehend aus einem isolierenden Substrat, einer Grundelektrode
aus Aluminium, einem Dielektrikum auf der Grundelektrode, einer Gegenelektrode aus
Aluminium und lötfähigen Anschlußkontaktflächen auf den Elektroden.
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Kondensatoren, bei denen die Elektroden und das Dielektrikum als dünne
Schichten ausgeführt sind, ergänzen auf Grund ihrer besonderen Eigenschaften die
Keramikkondensatoren und bieten dem Anwender erweiterte M8glichkeiten sowohl als
Einzelbauelement als auch wenn sie in Schichtschaltungen integriert sind. Einzelkondensatoren
in Chipbauform finden vorwiegend in Hybridbausteinen Verwendung. Mit anderen Bauteilen
integriert ergeben sich interessante Dünnschichtfunktionsbausteine. So können z.B.
RC-Glieder, LC-Glieder und kapazitive Teiler realisiert werden. Dünnschichtkondensatoren
bewähren sich vor allem in breitbandigen HF-Schaltungen bei Frequenzen bis über
1 GHz.
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Dünnschicht-Kondensa-toren mit Aluminiumelektroden besitzen meist
ein Dielektrikum aus Siliziummonoxid oder Siliziumdioxid. Mit Hilfe der Vakuumaufdampftechnik
bringt man auf ein Glassubstrat im Hochvakuum mit speziellen Masken nacheinander
die untere Elektrode, die Dielektrikumsschicht, die obere Elektrode sowie die Kontaktflächen
auf. Durch Verwendung eines Großsubstrats können gleichzeitig viele Einzelkondensatoren
hergestellt werden. Nach dem Aufdampfen werden die Kondensatoren unter Vakuum getempert.
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Nach dem Tempern werden die Kontaktflächen tauchverzinnt.
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Als Kontaktflächen furden bisher Chromnickel-Gold-Schichten auf die
Aluminiumelektroden aufgebracht. Dabei dient die Chromnickel-Schicht als Sperrschicht
zwischen Aluminium und Gold, da Aluminium und Gold eine elektrisch nichtleitende
Legierung, die sogenannte Purpurpest bilden. Um die Bildung dieser Purpurpest sicher
zu verhindern, muß die Goldfläche kleiner sein als die Chromnickelfläche. Aus diesem
Grunde ist die Herstellung der bekannten Kontaktflächen relativ teuer und platz-
und zeitraubend, da zwei Schichten nacheinander aufgebracht werden müssen, zum Aufbringen
jeweils eigene Masken verwendet werden müssen, das verwendete Gold relativ teuer
ist und die zur Herstellung der Lötverbindung brauchbare Goldfläche wegen der überstehenden
Chromnickel-Schicht kleiner ist als die maximal zur Verfügung stehende Fläche.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dtinnschicht-Chipkondensator
der eingangs genannten Art anzugeben, der die obengenannten Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kontaktflächen aus Nickel
bestehen. Damit ergeben sich die folgenden Vorteile: 1.) die Verwendung von nur
einer Schicht anstelle der bisher üblichen Schichtkombination stellt eine Vereinfachung
des Herstellungsganges dar; 2.) der Ersatz des teuren Goldes durch das billigere
Nickel ergibt Kostenvorteile.
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3.) die Verwendung einer Nickelschicht statt der bisher üblichen Schichtkombination
Chrom-Nickel-Gold ergibt eine bessere Ausnützung der zur Verfügung stehenden Fläche,
da Nickel mit Aluminium keine schädliche Legierung eingeht.
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Aluminium ist ein nichtlötbares, relativ weiches Metall, das eine
gute Haftfestigkeit am Glas hat. Nickel haftet am Aluminium gut und ist ausreichend
oxidationsbeständig. Da die Temperung im Vakuum erfolgt, können auf der Nickelschicht
keine Oxidschichten
entstehen. Die Kombination von Aluminium und
Nickel ergibt damit eine gute Haftfestigkeit bei ausreichender Härte der Schicht.
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Aus der DT-OS 1 690 410 ist ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen
Dünnschichtschaltkreisen bekannt, wobei zunächst auf den Trägerkörper eine Aluminium-Grundelektrode
aufgebracht wird, die Grundelektrode zum Teil mit einem Dielektrikum versehen wird
und schließlich eine Eisen-Nickel-Deckelelektrode so aufgebracht wird, daß der vom
Dielektrikum nicht bedeckte Teil der Aluminium-Grundelektrode von der Eisen-Nickel-Kontaktfläche
abgedeckt ist. Hier wird als Gegenelektrode also kein Aluminium, sondern direkt
die Eisen-Nickel-Legierung verwendet.
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Dadurch verlieren Jedoch die Kondensatoren ihre selbstheilende Eigenschaft,
das heißt sie sind nach Spannungsdurchbrüchen durch das Dielektrikum nicht mehr
verwendungsfähig.
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Aus der US-PS 3 257 592 ist ein mehrlagiger, aus anodisch oxidierten
Schichten bestehender Kondensator bekannt. Als Kondensatorelektroden werden hierbei
Tantalschichten verwendet, die durch ein Dielektrikum aus Tantalpentoxid getrennt
sind. Die Stromverbindung zwischen gleichpoligen Elektroden wird durch Nickelschichten
gebildet. Die einzelnen Kondensatorlagen sind durch dicke Schichten aus Siliziummonoxid
getrennt; auch über der obersten Kondensatorlage befindet sich eine Schutzschicht
aus Siliziummonoxid. Bei diesem bekannten, mehrlagigen Kondensator wird Nickel verwendet,
da es nur eine sehr geringe Neigung zeigt, die das Dielektrikum bildende Tantalpentoxidschicht
zu durchdringen. Die Verwendung von Aluminium als Elektroden und das anschließende
Tauchverzinnen der Nickelschichten ist bei dem bekannten Kondensator nicht vorgesehen.
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Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispdels
erläutert werden.
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Man erkennt in perspektivischer Darstellung ein Glassubstrat 1, auf
dem die Grundelektrode 2 aus Aluminium aufgebracht ist. Uber
einem
Teil dieser Grundelektrode 2 befindet sich die Dielektrikumsschicht 3 aus Siliziummonoxid.
über der Dielektrikumsschicht 3 befindet sich die Gegenelektrode 4, die ebenfalls
aus Aluminium besteht. Die Elektroden 2 und 4 sind nach außen herausgeführt, so
daß sie gleichzeitig als Haftschichten für die Nickel-Kontaktschichten 5 dienen.
Der eigentliche Kondensator wird durch den Uberlappungsbereich der Grund- und der
Deckelelektrode 2,4 im Bereich des Dielektrikums 3 gebildet.
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Die Nickel-Kontaktflachen 5 werden nach dem Tempervorgang noch tauchverzinnt.
Das Einsetzen des Kondensatorchips in die Schaltung erfolgt nach den für keramische
Chipkondensatoren üblichen Verfahren. Hierbei ist das Reflow-Yerfahren besonders
zweckmäßig, wobei die Chips mit den Kontaktflächen zur Schichtseite (Face-Down)
auf die entsprechend vorverzinnten Kontaktflächen der Schaltung gelegt und durch
Wiederaufschmelzen des Lotes in einem Zug gelötet werden.
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1 Patentanspruch 1 Figur