DE2818624A1

DE2818624A1 - Elektrischer kondensator, insbesondere duennschichtkondensator sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2818624A1
Application number: DE19782818624
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Petrick
Original assignee: ROEDERSTEIN KONDENSATOREN; Ernst Roederstein Spezialfabrik fuer Kondensatoren GmbH
Current assignee: Roederstein Spezialfabriken fur Bauelemente Der E
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DE2818624C2

Description

Elektrischer Kondensator, insbesondere
Dünnschichtkondensator sowie Verfahren zu seiner Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator, insbesondere Dünnschichtkondensator mit einem Träger für ein Kondensatordielektrikum sowie mit elektrisch leitenden Elektrodenbelegungen für das Dielektrikum. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kondensators.
Dielektrika von Dünnschichtkondensatoren werden bisher entweder durch Aufdampfen im Hochvakuum oder durch elektrolytische Oxidation hergestellt. Die Schichtdicken für derartige Dielektrika liegen in der Größenordnung von 0,1/u und darunter. Schichtdicken um etwa 1/u sind realisierbar, wenn Dielektrika in Form einer Folie bzw. eines Films, wie beispielsweise eines Lackfilmes verwendet werden. Durch Siebdruck oder Einbrennen dünner Glasschichten sind Dielektrika mit Schichtdicken um 10 bis 25/u realisierbar.
Mit den vorstehend genannten Arten von Dielektrika war es bisher schwierig, besonders kleine Kondensatoren herzustellen, weil beispielsweise Folien oder-Lackschichten in ihrer Stärke aus mechanischen Gründen nicht kleiner als etwa 1/u gemacht werden können. Zwar führt ein elektrolytischer Oxidationsprozeß zu sehr dünnen Dielektrikumsschichten, die aber nur unter bestimmten Vorsichtsmaßregeln und im allgemeinen nur im Betrieb als Elektrolytkondensatoren verwendbar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Verringerung der Abmessungen insbesondere von Dünnschichtkondensatoren eine Möglichkeit zur Realisierung sehr dünner Dielektrika anzugeben, welche eine ausreichende mechanische Festigkeit und eine gute elektrische Isolationsfähigkeit besitzen.
Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Kondensator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Material für das Dielektrikum Siliziumdioxid Verwendung findet.
In Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kondensators vorgesehen, daß zur Bildung der Dielektrikumsschicht eine in einem Lösungsmittel gelöste organische Siliziumverbindung abgeschieden und thermisch zersetzt wird.
Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sowohl hinsichtlich des Kondensators als auch des Verfahrens zu seiner Herstellung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Dünnschichtkondensators auf einem Keramiksubstrat; Fig. 2 eine schematische geschnittene Darstellung zweier mit Dielektrikumsschichten beschichteten Metallfolien zur Herstellung eines Wickelkondensators; und Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Dünnsdiichtkondensators.
Bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dünnschichtkondensators nach Fig. 1 wird auf ein Reramiksubstrat 1 zunächst eine Schicht 2 aus Leitsilber aufgedruckt und eingebrannt. Sodann erfolgt auf dieser Schicht 2 eine Beschichtung mit einer organischen Siliziumverbindung mit einem nachfolgenden Brennvorgang. Bei diesem Brennvorgang wird die organische Siliziumverbindung zersetzt, wodurch eine als Dielektrikum wirkende Siliziumdioxidschicht 3 entsteht. Zur Herstellung einer zweiten Elektrodenbelegung wird aus die Siliziumdioxidschicht 3 eine Metallschicht 4, beispielsweise wiederum aus Leitsilber aufgebracht. Die Kontaktierung eines derartigen Kondensators erfolgt in Ublicher Weise durch Anlöten von Anschlußdrähten.
Generell ist zur Herstellung der Dielektrikumsschicht aus Siliziumdioxid folgendes auszuführen: Eine Dielektrikumsschicht aus Siliziumdioxid, wie beispielsweise die Schicht 3 nach Fig. 1 erfolgt durch Abscheidung einer in einem Lösungsmittel gelösten organischen Siliziumverbindung auf einem Träger und durch thermische Zersetzung dieser organischen Siliziumverbindung.
Als Lösungsmittel kommen Ester, z.B. Butylacetat oder Amylacetat in Frage, wobei die Lösung beispielsweise eine Viskosität von 0,1 bis 10 Poise besitzt. Die Abscheidung der in einem Lösungsmittel gelösten organischen Siliziumverbindung erfolgt je nach Form des Kondensators durch Tauchen, Sprühen oder Drucken. Die thermische Zersetzung der organischen Siliziumverbindung wird vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 150 und 5000C durchgeführt.
Mit einem derartigen Verfahren sind Schichtdicken zwischen etwa 0,1 und 11u realisierbar. Bei Dicken an der oberen Grenze dieses Bereiches kann das vorstehend angegebene Verfahren auch wiederholt durchgeführt werden, so daß die größeren Schichtdicken sukzessive erreicht werden.
Bei einem Kondensator nach Fig. 1 sind je nach Schichtdicke der Dielektrikumsschicht 3 aus Siliziumdioxid Flächenkapazitäten von 2 bis 20 pF/mm2 erzielbar.
Bei einer weiteren Ausführungsform zur Herstellung eines Wickelkondensators werden gemäß Fig. 2 Aluminiumfolien 10 und 13 mit einer Stärke von vorzugsweise 6 bis 10 u im oben beschriebenen Sinne durch Aufbringen einer in einem Lösungsmittel gelösten organischen Siliziumverbindung und thermischer Zersetzung dieser organischen Siliziumverbindung mit Dielektrikumsschichten 11 und 12 bzw.
14 und 15 beschichtet. Diese so beschichteten kluminiumfolien werden ohne Zwischenlagen derart zu einem Kondensatorkörper aufgewickelt, daß jeweils eine Folienkante an der Stirnfläche für eine Kontaktierung (Shoopierung) zugänglich ist. In Fig. 2 ist dieser Sachverhalt dadurch angedeutet, daß die beidseitig beschichteten Aluminiumfolien 10 und 13 versetzt gegeneinander dargestellt sind.
Je nach Folienlänge sind dabei beliebig hohe Kapazitätswerte erzielbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines DUnnschichtkondensators nach Fig. 3 wird eine vorzugsweise aus Aluminium bestehende Metallfolie 20 gemäß dem bereits beschriebenen Verfahren mit einer Dielektrikumsschicht 21 aus Siliziumdioxid beschichtet. Auf diese Dielektrikumsschicht 21 wird eine weitere Elektrodenbelegung in Fort einer Metallschicht 22 aufgebracht, deren Breite vorzugsweise geringer als diejenige der Komponenten 20 und 21 ist. Diese Elektrodenbelegung 22 kann durch eine aufgedampfte Metallschicht, eine Aluminiumfolie oder eine Schicht aus Leitsilber gebildet sein.
Die Spannung für die Kondensatoren der beschriebenen Art hängt von der Dicke der Dielektrikumsschicht aus Siliziumdioxid ab. Diese Dicke kann, wie bereits erwähnt, durch wiederholtes Beschichten mit einer organischen Siliziumverbindung und nachfolgendes thermisches Zersetzen dieser organischen Siliziumverbindung variiert werden. Dielektrika der beschriebenen Art besitzen insbesondere auch den Vorteil einer guten Schichtdichte, einer hohen Temperaturbeständigkeit sowie guter elektrischer Werte auch bei höheren Frequenzen.
Leerseite

Claims

Patentansrüche Elektrischer Kondensator, insbesondere Dünnschichtkondensator mit einem Träger für ein Kondensatordielektrikum sowie mit elektrischen Elektrodenbelegungen für das Dielektrikum, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für das Dielektrikum (3; 11, 12, 14, 15; 21) Siliziumdioxid (silo2) Verwendung findet.
2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Keramiksubstrat (1), eine auf das Keramiksubstrat (1) aufgebrachte erste Elektrodenbelegung (2) insbesondere aus Leitsilber, ein auf die erste Elektrodenbelegung (2) aufgebrachtes Dielektrikum (3) in Form einer Siliziumdioxidschicht und durch eine auf das Dielektrikum (3) aufgebrachte zweite Elektrodenbelegung (4) insbesondere aus Leitsilber.
3. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1 in Form eines Wickelkondensators, gekennzeichnet durch eine erste elektrisch leitende Folie (10), insbesondere Aluminiumfolie mit einer Dielektrikumsschicht (11, 12) aus Siliziumdioxid, durch eine zweite elektrisch leitende Folie (13), insbesondere Aluminiumfolie mit einer Dielektrikumsschicht (14, 15) aus Siliziumdioxid und durch eine derartige Versetzung der beschichteten elektrisch leitenden Folien im Kondensatorwickel, daß an jeweils einer Wickelstirnfläche eine Folienkante für eine Kontaktierung (Shoopiermng) zugänglich ist.
4. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine insbesondere aus Aluminium bestehende, eine Elektrodenbelegung bildende Metallfolie (20), eine auf die Metallfolie (20) aufgebrachte Dielektrikumsschicht (21) aus Siliziumdioxid sowie eine auf die Dielektrikumsschicht (21) aufgebrachte zweite Elektrodenbelegung (22).
5. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrodenbelegung (22) durch eine Aluminiumfolie gebildet ist.
6. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrodenbelegung (22) durch eine aufgedampfte Metallschicht gebildet ist.
7. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrodenbelegung (22) durch eine Schicht aus Leitsilber gebildet ist.
8. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (22) aus Leitsilber eine geringere Breite als die erste Elektrodenbelegung (20) und die Dielektrikumsschicht (21) besitzt.
9. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Dielektrikumsschicht (3; 11, 12, 14, 15; 21) eine in einem Lösungsmittel gelöste organische Siliziumverbindung abgeschieden und thermisch zersetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Ester, z.B. Butylacetat oder Amylacetat verwendet wird und die Lösung eine Viskosität von 0,1 bis 10 Poise besitzt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung bei Temperaturen zwischen 150 und 5000C erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der in einem Lösungsmittel gelösten organischen Siliziumverbindung durch Tauchen, Sprühen oder Drucken erfolgt.
13.Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung dicker Dielektrikumsschichten die Beschichtung mit Siliziumdioxid wiederholt durchgeführt wird.