DE2818624C2

DE2818624C2 - Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kondensators

Info

Publication number: DE2818624C2
Application number: DE19782818624
Authority: DE
Inventors: Paul Dr. 8300 Landshut Petrick
Original assignee: Roederstein Spezialfabriken für Bauelemente der Elektronik und Kondensatoren der Starkstromtechnik GmbH, 8300 Landshut
Current assignee: Roederstein Spezialfabriken fur Bauelemente Der E
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1987-03-12
Also published as: DE2818624A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem nach der US-PS 36 79 942 bekannten Verfahren dieser Art wird die dielektrische Schicht aus Siliziumdioxid durch Reaktion von Silan mit Sauerstoff aufgebracht und anschließend verdichtet.
Nach der DE-OS 25 14 139 ist es bekannt, auf eine Elektrode aus Chrom eine dielektrische Schicht aus Siliziumdioxid durch Aufdampfen oder Hochfrequenzsprühen aufzubringen und darauf eine Kupferschicht niederzuschlagen. Auf die Kupferschicht kann noch eine Goldschicht aufgebracht werden oder eine Schicht aus Silber, Kupfer, Gold oder Aluminium.
Nach der DE-OS 22 64 094 ist ein Dünnfilm-Kondensator mit einem elektrisch isolierenden Träger aus Glas oder Keramik bekannt, auf welchem zwischen zwei elektrisch leitenden Schichten eine dielektrische Schicht aus Siliziumdioxid aufgebracht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die dielektrische Schicht aus Siliziumdioxid besonders fest wird und eine besonders hohe elektrische Isolationsfähigkeit erhält.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.
Bei Anwendung der Erfindung lassen sich Dünnschicht-Kondensatoren sehr geringer Abmessungen herstellen, weil die dielektrische Schicht aus Siliziumdioxid sehr dünn sein kann.
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 dielektrischen Schichten aus Siliziumdioxid beschichteten Metallfolien zur Herstellung eines Wickelkondensators; und
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Dünnschichtkondensators.
Bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dünnschichtkondensators nach Fig. 1 wird auf ein Keramiksubstrat 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 Schicht 3 aus Siliziumdioxid entsteht. Zur Herstellung einer zweiten Elektrode 4 wird auf die Schicht 3 aus Siliziumdioxid eine Metallschicht 4, beispielsweise wiederum aus Leitsilber, aufgebracht. Die Kontaktierung eines derartigen Kondensators erfolgt in üblicher Weise durch Anlöten von Anschlußdrähten.
Die Schicht 3 nach Fig. 1 wird durch Abscheidung einer in einem Lösungsmittel gelösten, organischen Siliziumverbindung auf einem Träger und durch thermische Zersetzung dieser organischen Siliziumverbindung aufgebracht. Als Lösungsmittel kommen Ester, z. B. Butylacetat oder Amylacetat in Frage, wobei die Lösung vorzugsweise eine Viskosität von 0,01 Pa · sec bis 1 Pa · sec aufweist. Die Aufbringung 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 500°C durchgeführt.
Mit einem derartigen Verfahren sind Schichtdicken zwischen etwa 0,1 und 1 µm realisierbar. Bei Dicken an der oberen Grenze dieses Bereichs kann das vorstehend angegebene Verfahren auch wiederholt durchgeführt werden, so daß die größere Schichtdicke sukzessive erreicht wird.
Bei einem Kondensator nach Fig. 1 sind je nach der Dicke der dielektrischen Schicht 3 aus Siliziumdioxid Flächenkapazitäten von 2 bis 10 pF/mm² erzielbar.
Bei einer weiteren Ausführungsform zur Herstellung eines Wickelkondensators werden gemäß Fig. 2 als Elektroden 10, 13 Aluminiumfolien mit einer Stärke von vorzugsweise 6 bis 10 µm im oben beschriebenen Sinne durch Aufbringen einer in einem Lösungsmittel gelösten organischen Siliziumverbindung und thermischer Zersetzung dieser organischen Siliziumverbindung mit Schichten 11 und 12 bzw. 14 und 15 aus Siliziumdioxid versehen. Diese so beschichteten Aluminiumfolien 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 Elektroden 10 und 13 versetzt gegeneinander dargestellt sind. Je nach Folienlänge sind dabei beliebig hohe Kapazitätswerte erzielbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Dünnschichtkondensators nach Fig. 3 wird eine vorzugsweise aus Aluminium bestehende Metallfolie als Elektrode 20 gemäß dem bereits beschriebenen Verfahren mit einer dielektrischen Schicht 21 aus Siliziumdioxid beschichtet. Auf diese Schicht 21 wird eine weitere Elektrode 22 in Form einer Metallschicht aufgebracht, deren Breite vorzugsweise geringer als diejenige der Elektrode 20 und der Schicht 21 ist. Diese Elektrode 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 dielektrischen Schicht 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. Schichten der beschriebenen Art besitzen insbesondere auch den Vorteil einer guten Dichte, einer hohen Temperaturbeständigkeit sowie guter elektrischer Werte auch bei höheren Frequenzen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kondensators, insbesondere Dünnschichtkondensators, mit zwei voneinander durch eine dielektrische Schicht aus Siliziumdioxid getrennten Flächen von Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der dielektrischen Schicht (3; 11, 12, 14, 15; 21) aus Siliziumdioxid eine in einem Lösungsmittel gelöste organische Siliziumverbindung auf zumindest eine der Flächen der Elektroden (2, 4; 10, 13; 20; 22) aufgebracht und thermisch zersetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein Ester, z. B. Butylacetat oder Amylacetat verwendet wird und die Lösung eine Viskosität von 0,01 bis 1 Pa · sec aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Zersetzung bei Temperaturen zwischen 150 und 500°C erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbringung der in dem Lösungsmittel gelösten organischen Siliziumverbindung durch Tauchen, Sprühen oder Drucken erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung dicker Siliziumdioxidschichten die Beschichtung mit Siliziumdioxid wiederholt durchgeführt wird.