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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln
eines auf einen Keramikkörper aufgebrachten Kupferfilms, sie betrifft insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln eines als Elektrode oder als
elektrisch leitende Einrichtung in einer Keramik-Stromkreis-Komponente mit einem
Keramikkörper aus beispielsweise einem dielektrischen, isolierenden, halbleitenden,
Widerstandsmaterial oder einem ähnlichen Material ausgebildeten Kupferfilms.
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Ein Beispiel fUr eine Keromik-Stromkreis-Komponente, die fUr die vorliegende
Erfindung von Interesse ist, ist ein Keramikkondensator. Die Elektrode eines Keramikkondensators
wurde bisher im allgemeinen hergestellt unter Verwendung von Silber mit einer hohen
elektrischen Leitfähigkeit. Eine solche Silberelektrode wurde hergestellt durch
Aufbringen einer Silberpaste in Form einer Schicht auf einen Keramikkörper und Brennen
derselben. Mit dem Anstieg der Kosten fUr das Silbermaterial in letzter Zeit ist
jedoch der Anteil der Kosten fUr diese Silberelektrode an den Gesamtkosten eines
Keramikkondensators gestiegen.
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Die Verwendung einer solchen Silberelektrode ist daher eine Ursache
für den Anstieg der Gesamtkosten von Keramikkondensatoren.
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In dieser Situation ist mon bestrebt, eine billige Elektrode zu entwickeln.
Einerseits wurden verschiedene Untersuchungen in Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung
eines Metcrllfilms, beispielsweise ein stromloses Plattierungsverfahren, ein Vakvumaufdampfverfahren,
ein Zerstäubungsverfahren, ein Ionenplattierungsverfohren und dgl.durchgefUhrt Andererseits
wurde die Verwendbarkeit eines billigen Metalls als Ersatz
für Silber
als Elektrode untersucht.
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Im ersteren Falle wurde eine mit Nickel plattierte Elektrode verwendet,
die unter Anwendung eines stromlosen Plattierungsverfahrens hergestellt wurde. Eine
mit Nickel plattierte Elektrode war bis zu einem gewissen Grade erfolgreich als
billige Ersatzelektrode fur eine Silberelektrode. Es wurde jedoch festgestellt,
daß bei Verwendung einer mit Nickel plattierten Elektrode als Elektrode in Keramikkondensatoren
die folgenden Probleme auftreten: der spezifische Widerstand einer Nickelelektrode
selbst beträgt 7,24 x 10'6 Ohm x cm und ist ist somit höher als derjenige von Silber,
der 1,62 x 10 Ohm x cm beträgt. Es entsteht nun das Problem, daß die Frequenzcharakteristik
im Hochfrequenzbereich schlechter wird. Ein anderes Problem besteht darin, daß die
Listbarkeit einer mit Nickel plattierten Elektrode schlecht ist. Außerdem hat man
versucht, die gesamte Oberfläche mit einer Lötmittelschicht zu Uberziehen, um den
spezifischen Widerstand der mit Nickel plattierten Elektrode zu senken. Zum Uberziehen
der gesamten Oberfläche der Elektrode mit einer Lötmittelschicht muß jedoch viel
aktives Flußmittel verwendet werden. Um das uberflussige Flußmittel nach dem Löten
zu entfernen, muß daher die Elektrode gereinigt (gesäubert) werden. Auch wenn beim
Löten der Elektrodenabschnitt durch Eintauchen in ein Lötrohr gear6eitet wird, entstehen
beispielsweise bei einem solchen Verfahren Spannungen in dem Keramikmaterial, so
daß das Keramikmaterial reißen (rissig werden) kann.
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In einem weiteren Versuch war man bestrebt, eine billige Elektrode
zu entwickeln, welche die vorstehend beschriebene Nickelelektrode ersetzen kann.
Unter diesen Umständen wurde -erneut versucht, eine mit Kupfer plattierte Elektrode
unter Anwendung eines stromlosen
Kupferplattierungsverfahrens herzustellen.
Dabei wurde jedoch festgestellt, daß bei der Herstellung einer stromlos plattierten
Kupferelektrode ein ernstes Hindernis auftauchte. Eine unter Anwendung eines stromlosen
Plattierungsverfahrens hergestellte, mit Kupfer plattierte ELektrode hat nämlich
einen hohen spezifischen Widerstand, verglichen mit demjenigen eines Körpers aus
Kupfer (von massivem Kupfer). Ein ähnliches Phänomen wurde auch bei einer Kupferelektrode
beobachtet, die unter Anwendung eines Vakuumaufdampfverfahrens, eines Zerstäubungsverfahrensf
eines Ionenplattierungsverfahrens und dgl.
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hergestellt worden war, sowie bei einer Kupferelektrode, die unter
Anwendung eines stromlosen P lattierungsverfa hrens hergestellt worden war. Daher
muß ein Kupferfilm, der nach den vorstehend beschriebenen verschiedenen Verfahren
hergestellt worden ist, einer zusätzlichen Bearbeitung unterzogen werden, um ihm
die Eigenschaften von massivem Kupfer zu verleihen, durch Metallisieren, Verdichten,
Verbessern des Haftvermögens und Stabilisieren. In der Regel wird zu diesem Zweck
eine Wärmebehandlung angewendet.
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Der Kupferfilm reagiert jedoch bei der Wärmebehandlung sehr aktiv
mit Sauerstoff, so daß der Film auch dann oxidiert wird, wenn nur eine geringe Menge
Sauerstoff vorliegt. Die Folge davon ist, daß augenblicklich ein blauer Oxidfilm
auf der Oberfläche des Kupferfilms entsteht. Bisher war es erforderlich, den Sauerstoff
aus einem Wärmebehandlungsofen, beispielsweise den an der Ofenwand des Wärmebehandlungsofens
absorbierten Sauerstoff, unter Verwendung~einer großen Menge Sticksto-ff innerhalb
eines langen Zeitraumes vollständig zu entfernen, bevor die Wärmebehandlung eines
Kupferfilms durchgeführt wurde. Außerdem war es erforderlich, sorgfältig darauf
zu achten, daß in das Umgebungsgas kein Sauerstoffgas eingemischt war.
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Mit der vorliegenden Erfindung können die vorstehend beschriebenen
Probleme nun gelöst werden.
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Kurz zusammengefaßt betrifft die vorliegende Erfindung das Erhitzen
eines Keramikkärpers mit einem auf die Oberfläche desselben aufgebrachten Kupferfilm,
wobei der Keramikkörper sich in einem Behälter befindet. Der Behälter weist auf
eine Einrichtung zum Begrenzen einer Kammer fUr die Aufnahme des Keramikkörpers,
welche die Kammer gegen-Uber der äußeren Atmosphäre abschließt, um dadurch die Innenatmosphäre
konstant zu halten. Das Erhitzen des Keramikkörpers erfolgt durch den Behälter hindurch;
indem man die Außenseite des Behälters in einer inerten Atmosphäre hält. Beim Erhitzen
wird das Gas im Innern des Behälters abgezogen und es entstehen sauerstoffreie Vakuumbedingungen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Wärmebehandlung
bei einer Temperatur von 300 bis 10000C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 500
bis 10000C, durchgeführt. Der in die Kammer des Behälters eingeführte Keramikkörper
wird so ausgewählt, daß er 50 bis 100 % des Volumens der Kammer des Behälters ausmacht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Behälter fUr die Aufnahme
eines Keramikkörpers, einen Ofen fUr die Unterbringung und das Erhitzen des Behälters
und eine eine Gaszuführungsöffnung begrenzende Einrichtung fUr die EinfUhrung eines
Inertgases in den Ofen. Der Behälter besteht aus einer Einrichtung zum Begrenzen
einer Kammer fUr die Aufnahme des Keramikkörpers, mit deren Hilfe die Kammer gegenüber
der äußeren Atmosphäre abgeschlossfnwerden kann, um dadurch die Innenatmosphäre
der Kammer konstant zu halten. Der Ofen weist eine Einrichtung zum Begrenzen eines
Innenraums fUr die Aufnahme des Behälters fUr die Ubertragung der äußeren Atmosphäre
auf den Behälter und eine
Heizeinrichtung zum Erhitzen der äußeren
Atmosphäre des Behälters, um dadurch den Keramikkörper innerhalb des Behälters zu
erhitzen, auf.
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Bei einer bevorzugten.Ausfuhrungsform der Erfindung besteht-der Behälter
aus einem Behälterkörper mit einer Öffnung und einem an den Umfangsrandabschnitt
der Öffnung angepaßten Deckel zum Verschließen der Öffnung. Das Anschlußstuck (Paßstuck)
des Behälterkörpers und des Deckels ist so konstruiert, daß ein Zwischenraum entsteht,
der die Evakuierung des inneren Gases des Behälters erlaubt.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Anschlußstuck (PaßstUck) des Behälterkörpers und des Deckels so konstruiert, daß
ein gasdichter Verschluß entsteht, und der Behälter ist mit einem Ventil ausgestattet,
welches den Durchgang des Gases nur in einer Richtung vom Innern des Behälters zur
Außenseite desselben erlaubt.
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Der Behälter besteht aus einem Material, wie rostfreiem Stahl, Eisen,
Kupfer, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Forsterit, Quarzglas, Glaskeramik, Mullit
oder Cordierit, das keinen nochteiligen Einfluß auf den Keramikkörper und den Kupferfilm
bei der Wärmebehandlung ausübt.
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Der Ofen hat den Aufbau eines Durchlauferhitzungsofens vom Tunnel-Typ
oder eines Kammerofens (Einsatzofens).
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Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln eines auf eine Oberfläche eines Keramikkörpers
aufgebrachten Kupferfilms anzugeben, um ihn in metallisches Kupfer zu Uberführen,
das reinem Kupfer mehr ähnelt. Ziel der
Erfindung ist es ferner,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln anzugeben zur Verbesserung
der elektrischen Eigenschaften eines Kupferfilms, der in Form einer Elektrode oder
einer elektrisch leitenden Einrichtung in einer Keramik-Stromkreis-Kompo nente,
die einen Keramikkörper umfaßt, vorliegt. Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Haftung eines auf die Oberfläche
eines Keramikkärpers aufgebrachten Kupferfilms an dem Keramikkärper anzugeben. Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht schließlich darin, eine Keramik-Stromkreis-Komponente
anzugeben, die einen Keramikkärper umfaßt und einen auf den Keramikkörper aufgebrachten
Kupferfilm aufweist, dessen elektrische Eigenschaften und Haftung an dem Keramikkörper
verbessert sind.
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Die vorgenannten und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
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Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zum Metallisieren
eines Kupferfilms, bei dem ein durch stromlose Plattierung in Form von einander
gegenüberliegenden Elektroden auf einen Keramikkondensator aufgebrachter Kupferfilm
wärmebehandelt wird. Das Verfahren umfaßt die Einführung eines Keramikkärpers mit
einem auf der Oberfläche desselben unter Anwendung eines stromlosen Plattierungsverfahrens
aufgebrachten Kupferfilm in einen Behälter, der ihn gegenüber der äußeren Atmosphäre
abschließt und in dem die Innenatmosphäre konstant gehalten wird, sowie das Erhitzen
des Behälters, wobei man die Umgebung des Behälters in einer inerten Atmosphäre
hält.
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Die Erfindung wirdnachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen
näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht einer AusfUhrungsform
der erfindungsgemäßen Erhitzungsvorrichtung mit einem Durchlauferhitzungsofen vom
Tunnel-Typ; Fig. 2 eine Schnittansicht eines Behälters fur die Aufnahme eines Keramikkärpers,
der in dem Erhitzungsofen gemäß Fig. 1. verwendet werden kann; Fig. 3 eine Schnittansicht
einer ersten Abänderung des Behälters gemäß Fig. 2; Fig. 4 eine Schnittansicht einer
zweiten Abänderung des Behälters gemäß Fig. 2; Fig. 5 eine vertikale Schnittansicht
einer anderen AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Erhitzungsvorrichtung mit einem
Kammerofen als einem weiteren Beispiel für den Erhitzungsofen; Fig. 6 eine Seitenansicht
eines Keramikkondensators als ein Beispiel fUr eine Keråmik-Stromkreis-Komponente
mit einem Keramikkörper; Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Keramikkörpers
mit einem auf die gesamte Oberfläche desselben unter Anwendung eines stromlosen
Plattierungsverfahrens aufgebrachten Kupferfilm; Fig. 8 eine perspektivische Ansicht
eines Keramikkondensatorkörpers mit einander gegenuberliegend angeordneten Elektroden,
die durch
Schleifen der Stirnflächen des Keramikkärpers gemäß Fig.
7 hergestellt worden sind; und Fig. 9 ein Fließdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung
eines Keramikkondensators gemäß einer AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
erläutert.
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Das Prinzip einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemdßen
Wärmebehandlungsverfahrens wird nachfolgend allgemein beschrieben.
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Zu Beginn wird ein Keromikkörper beispielsweise aus einem dielektrischen,
isolierenden, halbleitenden oder Widerstandsmaterial oder einem ähnlichen Material
hergestellt. Dann wird unter Anwendung einer dUnnen Filmbildungstechnologie, beispielsweise
eines stromlosen Plattierungsverfahrens, eines Vakuumaufdampfverfahrens, eines Zerstäubungsverfahrens,
eines Ionenplattierungsverfahrens oder dgl.1 ein Kupferfilm auf die Oberfläche des
Keramikkörpers aufgebracht. Durch Verwendung einer dielektrischen Keramik als Keramikkörper
und durch Aufbringen eines Kupferfilms auf die Oberfläche desselben erhält man einen
Kondensator. Durch Verwendung einer Keramik, wie z.B. Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid,
Forsterit oder dgl., als Keramikkörper und durch Aufbringen eines Kupferfilms in
Form einer Schaltung auf die Oberfläche desselben erhält man eine gedruckte Schaltung.
DarUber hinaus können durch Aufbringen eines Kupferfilms auf die Oberfläche eines
Keramikkörpers aus beispielsweise einem halbleitenden oder Widerstandsmaterial oder
einem ähnlichen Material verschiedene Arten von elektronischen Komponenten hergestellt
werden.
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Verschiedene Arten von elektronischen Komponenten, die Kupferfilme
aufweisen,
die unter Anwendung verschiedener Verfahren auf die
Oberfläche von Keramikkörpern aufgebracht worden sind, werden dann bei einer Temperatur
von etwa 700°C in einer inerten Atmosphäre, z.B. in Stickstoff, einer Wärmebehandlung
unterzogen. Der wärmebehandelte Kupferfilm ist metallisiert und weist eine feste
Haftung und verbesserte elektrische Eigenschaften und somit ein sehr bevorzugtes
Charakteristikum auf.
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Die Fig. 1 zeigt eine Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen W8rmebehandlungsvorrichtung.
Die Ziffer 21 bezeichnet einen Ofenkörper vom Tunnel-Typ. Ein innerer Raum 22 des
Ofenkörpers 21 ist von einer zylindrischen Innenwandoberfläche 23 begrenzt. Parallel
zu der Wandoberfläche in einer relativ niedrigeren Position der Innenwandoberfläche
23 ist eine Fördereinrichtung (Förderband) 24 vorgesehen. Die Fördereinrichtung
24 wird intermittierend oder sehr langsam in Richtung des Pfeils 25 angetrieben.
Wie dargestellt,ist in einem etwa mittleren Abschnitt des Ofenkörpers 21 in der
Längsrichtung eine Heizeinrichtung 26 vorgesehen. Durch die Heizeinrichtung 26 wird
eine Erhitzung zone gebildet, die sich etwa in dem zentralen Abschnitt des inneren
Raumes 22 in der Längsrichtung des Ofenkörpers 21 erstreckt. Es sind zwei Rohrleitungen
27 vorgesehen, die an beiden Enden Öffnungen aufweisen, durch die Gas in die Erhitzungszone
in der Längsrichtung des Ofenkörpers 21 eingefUhrt wird. Die Rohrleitungen 27 sind
relativ weit oben an der Innenwandoberfläche 23 angeordnet. Die Rohrleitungen 27
erstrecken sich durch die Wandoberfläche des Ofenkörpers 21 hindurch,so daß das
Ende jeder Rohrleitung mit dem inneren Raum 22 in Verbindung steht. Die Endabschnitte
der beiden Rohrleitungen 27, die innen in dem inneren Raum 23 vorstehen, sind in
Richtung auf den Mittelabschnitt des inneren Raumes 22 gekrümmt. Aus einer Inertgasvorratsquelle
( nicht dargestellt) wird durch die jeweiligen Rohrleitungen 27 ein Inertgas zugeführt,
so daß das Inertgas in Richtung des Pfeiles
28 einströmt. Durch
das Einleiten des Inertgases durch diese Rohrleitungen 27 entsteht eine Inertgasatmosphäre
oder eine Atmosphäre, die im wesentlichen nur das Inertgas enthält, in der Erhitzungszone.
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In der Längsrichtung des Ofenkörpers 21 ist in gleichen Abstdnden
auf der Fördereinrichtung 24 eine Vielzahl von Behältern 29, wie dargestellt, angeordnet.
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In der Fig. 2 besteht der Behälter 29 aus einem Behälterkörper 30
mit einer Öffnung am oberen Ende und einem Deckel 31 zum Verschließen der Öffnung
des BehäLterkörpers 30. Der Behälterkörper 30 und der Deckel 31 bestehen aus einem
Material, wie z.B. rostfreiem Stahl, Eisen, Kupfer, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid,
Forsterit, uarzglas, Glaskeramik, Mullit oder Cordierit. Der Behälter 29 hat einen
solchen Aufbau, daß die innere Kammer gegenüber der äußeren Atmosphäre abgeschiossen
ist, wodurch die Innenatmosphäre konstant gehalten wird.
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Nachfolgend wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
an Hand einer Ausführungsform näher beschrieben.
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Zu Beginn werden Keramikkörper, auf deren Oberfläche beispielsweise
unter Anwendung eines stromlosen Plattierungsverfahrens jeweils ein Kupferfilm aufgebracht
worden ist, hergestellt. Dann werden die Keramikkörper 1 mit dem Kupferfilm auf
ihrer Oberfläche wie in Fig. 2 dargestellt in den Behälterkörper 30 eingefUhrt.
Wenn die Keramikkörper 1 im Innern des Behälterkärpers 30 stehen; wird der Deckel
31 auf den Behälterkörper 30 aufgelegt.Es wurde festgestellt, daß eine Vielzahl
von Keramikkörpern 1 vorzugsweise so plaziert sein kann, daß der Wärmebehandlungseffekt
verbessert werden kann. Falls durchführbar, wird bei der EinfUhrung der Keramikkörper
1 in den Behälter 29 der
Volumenprozentsatz so gewählt, daß die
Keramikkörper 1 50 bis 100 % des Volumens des Hohlraumes im Innern des Behälters
29 ausmachen.
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Vorzugsweise wird die Vielzahl der Keramikkärper 1 eher willkurlich
in dem Behälter 29 angeordnet anstatt auf geordnete Weise. Der Grund ist vermutlich
der, daß ein Zwischenraum, der zwischen der Vielzahl von Keramikkörpern 1 entsteht,
dazu dient, das Gas glatt hindurchströmen zu lassen. Der Behälter 29 mit der darin
angeordneten Vielzahl von Keramikkörpern 1 wird dann wie in Fig. 1 dargestellt in
gleichem Abstand auf der F5rdereinrichtung 24 plaziert.
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In der Fig. 1 wird die Heizeinrichtung 26 auf eine solche Temperatur
eingestellt, daß die Behälter 29 in der Erhitzungszone auf eine Temperatur innerhalb
des Bereiches von 300 bis 1000°C erhitzt werden. Vorzugsweise wird der Temperaturbereich
zum Erhitzen der Behälter so ausgewählt, daß er bei 500 bis 100000 liegt. Außerdem
wird ein Inertgas, wie z.B. Stickstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff oder dgl., eingeleitet.
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Als Folge dqvon stellt sich in der Er hitzungs zone eine inerte Atmosphäre
ein.
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Die in Richtung des Pfeils 25 von der 'Fördereinrichtung 24 transportierten
Behälter 29 werden allmählich erhitzt, wenn sie die Erhitzungszone erreichen. Als
Folge davon wird die im Innern der' Behälter 29 vorhandene Luft durch die Volumenausdehnung
nach außen gedrängt.
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Gleichzeitig wird auch der absorbierte und adsorbierte Sauerstoff,
der auf dem Kupferfilm auf dem Keromikkörper 1 verblieben ist, verdrängt. Dementsprechend
kommt das Innere des Behälters 29 in einen Art Vakuumzustand mit einem extrem niedrigen
Sauerstoffpartialdruck.
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Ein solcher Zustand ist geeignet fUr die Umwandlung des Kupferfilms
in reines Kupfer. Dann wird der Behälter 29 in die Erhitzungszone gebracht. Wahrenddes
Transports in die Erhitzungszone wird der Behälter
29 bis auf die
eingestellte Maximaltemperatur erhitzt. Die Zeitspanne, innerhalb der die Maximaltemperatur
aufrechterhalten wird, wird so gewählt, daß sie etwa 10 Minuten beträgt. In diesem
Zustand strömt das in dem inneren Raum 22 vorhandene Atmosphärengas etwas ins Innere
des Behälters 29. Auf diese Weise, kommt der Kupferfilm auf der Oberfläche des Keramikkörpers
1 in einen Zustand, der demjenigen von metallischem Kupfer sehr nahe kommt, wodurch
ein Kupferfilm mit einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit und einem verbesserten
Glanz erhalten wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Inertgases, das in die Erhitzungszone
eingefUhrt wird, braucht nich besonders festgelegt zu werden und es wurde festgestellt,
daß eine verhältnismäßig geringe und eine verhältnismäßig große Strömungsrate einen
kaum unterschiedlichen Effekt ergeben. Der Behälter 29, der die Erhitzungszone passiert
hat, wird dann allmählich abgekühlt.
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Die Fig. 3 zeigt eine Abänderung des Behälters, der anstelle des in
der Fig. 2 dargestellten Behälters 29 verwendet werden kann. Der in Fig. 3 dargestellte
Behälter 32 besteht aus einem Behälterkörper 33 mit einer Öffnung an der seitlichen
Oberfläche und einem Deckel 34 zum Verschließen der Öffnung des Behälterkörpers
33. Der Deckel 34 ist mittels eines Scharniers 35 öffenbar/verschließbar an dem
Behälterkörper 33 angebracht, so daß das Scharnier des Deckels 34 in Richtung des
Pfeils 36 drehbar ist. Der Deckel 34 kann auf diese Weise geöffnet werden, wie durch
die gestrichelte Linie .in Fig. 3 dargestellt. Der Behälterkörper 33 und der Deckel
34 bestehen aus dem gleichen Material wie es fUr den weiter oben beschriebenen Behälter
29 angegeben worden ist.
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Die Fig. 4 zeigt eine weitere Abänderung des Behälters 29 gemäß Fig.
2. Der in Fig. 4 dargestellte Behälter 37 besteht aus einem
Behälterkörper
38 und einem Deckel 39. Der Deckel 39 paßt so auf eine Öffnung an der oberen Oberfläche
des Behälterkörpers 38, daß die Öffnung durch den Deckel 39 verschlossen werden
kann. An einem geeigneten Abschnitt der Wandoberfläche des Behälters 37, beispielsweise
an einem Abschnitt der seitlichen Oberfläche des Behälterkörpers 38, ist ein 1-Weg-Ventil
40 vorgesehen. Obgleich das 1-Weg-Ventil 40 nicht im Detail dargestellt ist, kann
jeder beliebige Typ eines bekannten 1-Weg-Ventils verwendet werden. Das 1-Weg-Ventil
40 ist so konstruiert, daß es den Durchgang des Gases nur in einer Richtung aus
dem Innern des Behälters 37 nach außen erlaubt.
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Die gleiche Funktion wie diejenige des Behälters 29 gemäß Fig. 2 kann
auch mit den vorstehend beschriebenen Abänderungen des Behälters, wie in den Fig.
3 und 4 dargestellt, erfUllt werden. Insbesondere wird die im Innern des Behälters
verbleibende Luft durch die Volumenausdehnung nach außen gedrängt, es wird jedoch
verhindert, daß Gas von außen nach innen strömt.
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Die Fig. 5 zeigt eine Abänderung des Erhitzungsofens. Bei dem in Fig.
5 dargestellten Erhitzungsofen handelt es sich um einen Kammerofen (Einsatzofen).
Der Kammerofen weist einen Ofenkörper 41 auf. Der Ofenkörper 41 begrenzt einen Hohlraum
42 im Innern desselben und weist' eine Öffnung entlang einer seitlichen Oberfläche
auf. Die Öffnung ist durch eine Tür 43 verschlossen. Der Ofenkörper 41 ist mit einer
Heizeinrichtung 44 versehen. Es ist eine Rohr leitung 45 vorgesehen, die sich durch
die Wandoberfläche des Ofenkörpers 41 hindurch erstreckt.
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Die Rohrleitung 45 dient dazu, eine Einfuhrungsöffnung fUr die Einführung
eines Inertgases in den Hohlraum 42, wie durch den Pfeil 46 dargestellt, zu begrenzen.
Es ist eine weitere Rohrleitung 47 vorgesehen, die sich durch die Wandoberfläche
der TUr 43 hindurch erstreckt.
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Die Rohrleitung 47 dient dem Austrag des Gases im Innern des Hohlraumes
42 in Richtung des Pfeiles 48 entsprechend der Menge des durch die Rohrleitung 45
zugeführten Gases. Der Behälter 29 ist- innerhalb des Hohlraumes 42 angeordnet,
der durch den Ofenkörper 41 begrenzt wird.
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Dabei wird der Behälter 29 innerhalb der inerten Atmosphäre erhitzt
und dementsprechend wird wie im Falle des in Fig. 1 dargestellten Durchlauferhitzungsofens
vom Tunnel-Typ der Kupferfilm auf der Oberfläche des Keramikkörpers 1 innerhalb
des Behälters 29 wärmebehandelt.
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Nachfolgend wird ein Beispiel fUr die DurchfUhrung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Wärmebehandeln eines unter Anwendung eines stromlosen Kupferplattierungsverfahrens
aufgebrachten Films, der viel absorbierten und adsorbierten Sauerstoff enthält,
näher beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung keineswegs
auf das nachfolgend beschriebene Beispiel beschränkt ist.
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Beispiel Ein dielektrischer Keramikkörper mit einem Durchmesser von
10,Omm und einer Dicke von 0,3 mm wurde in eine stromlose Kupferplattierungslösung
eingetaucht, wodurch ein Kupferplottierungsfilm auf die gesamte Oberfläche des Keramikkörpers
aufgebracht wurde.
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Dann wurde der Keramikkärper in einen Behälterkörper aus rostfreiem
Stahl eingeführt und die Öffnung des Behälterkörpers wurde mit einem Deckel aus
rostfreiem Stahl verschlossen. Die Öffnung des Behälter körpers wurde so mit dem
Deckel verschlossen, daß kein Zwischenraum dazwischen entstand, um einen gasdichten
Verschluß zu erzielen. Zu diesem Zeitpunkt machte der Keramikkörper mehr als 90
% des Volumens des Behälters aus.
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Dann wurde der Behälter aus rostfreiem Stahl mit den darin angeordneten
Keromikkbrpern in einen Tunnelofen eingefUhrt und durch diesen hindurchgefUhrt.
In den Tunnelofen wurde in einer Rate von 100 1 pro Minute Stickstoffgas eingeleitet.
Die maximale Temperatur innerhalb des Tunnelofens wurde so gewählt, daß die in der
folgenden Tabelle angegebenen Werte vorlagen, und die Behandlungsdauer bei der maximalen
Temperatur wurde so gewählt, daß sie etwa 10 Minuten betrug, und die gesamte Wärmebehandlungsdauer
wurde so gewählt, daß sie 30 bis 60 Minuten betrug.
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Tabelle Wärmebehandlungstemperatur (Oc) # (0hm-1 # cm-1) 1,8 x 105
400 2,1 x 500 4,2 x 105 600 4,6 x 105 700 4,8 x 105 800 ~ 1000 5,0 x elektrische
Leitfähigkeit von massivem 5,8 x 0O 0hm1 .cm1 ) reinem Kupfer) Der Kupferplattierungsfilm
auf dem dielektrischen Keramikkörper lag nach Beendigung der Wärmebehandlung im
Zustand von reinem Kupfer mit einer fleischroten Farbtönung vor. Die Tabelle zeigt
die Beziehung zwischen der Wärmebehandlungstemperatur und der elektrischen Leitfähigkeit
des Kupferplattierungsfilmes, wobei zu beachten ist, daß die Metallisierung mit
der Temperatur von 500°C als Grenzwert fortschreitet und die elektris,che Leitfähigkeit
um so besser ist, je höher die Wärmebehandlungstemperatur ist, wobei man einen Kupferpluttierungsfilm
erhält, der metallischem Kupfer mehr ähnelt. In der Tabelle ist auch
zu
Vergleichszwecken die elektrische Leitfähigkeit eines Kupferplattierungsfilmes angegeben,
der nicht wärmebehandelt worden ist. Der Kupferplattierungsfilm hatte eine Dicke
von 10 m.
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Außerdem wurde die Haftfestigkeit des Kupferplattierungsfilmes an
der Oberfläche des Keramikkörpers nach der Wärmebehandlung gemessen und es wurde
festgestellt, daß bei einer Haftfestigkeit von 300 g/cm² vor der Wärmebehandlung
nach der Wärmebehandlung ein Anstieg auf etwa das Zehnfache, beispielsweise auf
eine Haftfestigkeit von 3 kg/cm21, erzielt wurde. Der Haftfestigkeitstest wurde
durchgefUhrt durch Anlöten eines Leitungsdrahtes in vertikaler Richtung-an den Kupferplattierungsfilm
auf der größeren Oberfläche (Hauptoberfläche) der dielektrischen Keramikkörper und
der Leitungsdraht wurde mittels einer Zugtestvorri-chtung abgezogen, wobei der Wert
angegeben ist, bei dem der Kupferplattierungsfilm abgezogen wurde.
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Außerdem wurde auch der dielektrische Verlust nach der Wärmebehandlung
gemessen und es wurde festgestellt, daß bei einem dielektrischen Verlust von tan
s = 1,2 % vor der Wärmebehandlung nach der Wärmebehandlung eine drastische charakteristische
Verbesserung erzielt wurde auf beispielsweise tan 8 = 0,5 . Dies bedeutet, daß ein
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Kupferfilm extrem gut, als Kondensatorelektrode
geeignet ist.
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Obgleich in dem vorstehenden Beispiel die Erfindung erläutert wurde
unter Bezugnahme auf einen dielektrischen Keramikkörper, kann der gleiche Effekt
erzielt werden bei Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Kupferfilm, der
auf ein isolierendes Material, wie z.B.
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Aluminiumoxid, ein Widerstandsmaterial und ein halbleitendes Material
neben dem vorstehend beschriebenen dielektrischen Material aufgebracht
worden
ist. Die Erfindung ist auch keineswegs auf einen Kupferfilm beschränkt, der unter
Anwendung eines stromlosen Plattierungsverfahrens hergestellt worden ist, sondern
der gleiche Effekt kann auch bei einem Kupferfilm erzielt werden, der unter Anwendung
eines Vakuumaufdampfverfahrens, eines Zerstäubungsverfahrens, eines lonenplattierungsverfahrens
und dgl. aufgebracht worden ist.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikkondensators
an Hand eines Beispiels fur eine Keramik-Stromkreis-Komponente, auf die die vorliegende
Erfindung angewendet werden kann, näher beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren
wird auf einen Teil des Verfahrens zur Herstellung des Keramikkondensators angewendet.
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In der Fig. 6 ist ein Keramikkondensator mit einem Keramikkörper 1
dargestellt, der beispielsweise ein scheibenförmiges Aussehen hat.
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Der Keramikkörper 1 ist auf seinen beiden Hauptoberflächen (größeren
Oberflächen) mit Elektroden 2 versehen, die einander gegenüberliegen.
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Die'Elektroden 2 bestehen aus Kupferfilmen. Durch Aufbringen eines
Lötmittels 3 wird jeweils ein Leitungsdraht (Bleidraht) 4 mit jeder Elektrode 2
verbunden. Die Leitungsdrähte (Bleidrähte) 4 werden in radiaien Richtungen abgeführt.
Die so aufgebaute Anordnung wird, wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt,
mit einem isolierenden Harz 5 geformt. Natürlich sind die Leitungsdrähte (Bleidrähte)
4 so angeordnet, daß mindestens die Spitzenabschnitte derselben aus dem isolierenden
Harz 5 herausragen.
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Ein Beispiel fUr das Verfahren zur Herstellung des Keramikkondensators
gemäß Fig. 6 ist in Fig. 9 dargestellt. In der Fig. 9 wird als
erste
Stufe 11 der Keramikkörper hergestellt. Als zweite Stufe 12 werden Vorbehandlungen
vor einer stromlosen Plattierung -durchgefUhrt.
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Die Vorbehandlungen umfassen ein blextraktionsverfahren, ein Aktivierungsverfahren
und ein Waschverfahren. Als dritte Stufe 13 wird die Oberfläche des vorbehandelten
Ker'amikkärpers einem stromlosen Kupferplattierungsverfahren unterworfen, wodurch
ein Kupferplattierungsfilm auf die gesamte Oberfläche des Keramikkörpers aufgebracht
wird.
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Als vierte Stufe 14 wird der Keromikkörper mit dem darauf aufgebrachten
Kupferfilm gewaschen. Als funfte Stufe 15 wird der Kupferplattierungs film wärmebehandelt.
Dabei wird der Kupferplattierungsfilm in den Zustand von metallischem Kupfer UberfUhrt.
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In der Fig. 7 ist ein Zwischenprodukt dargestellt, das erhalten wird
noch Beendigung der fünften Stufe 15. Bei dem Zwischenprodukt hat sich der Kupferfilm
6 auf der gesamten Oberfläche des Keramikkörpers gebildet. Die sechste Stufe 16
wird so durchgeführt, daß der auf die gesamte Oberfläche des Zwischenproduktes aufgebrachte
Kupferfilm 6 zu den einander gegenUberliegend angeordneten Elektroden eines Kondensators
fUhren kann.
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Die Fig. 8 zeigt einen Zustand nach Beendigung der sechsten Stufe
16.
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In der sechsten Stufe 16 wird die äußere periphere Stirnfläche des
in Fig. 7 dargestellten Zwischenproduktes geschliffen und der Keramikkörper 1 wird
in der Stirnfläche desselben freigelegt. Die Folge davon ist, daß aus dem Kupferfilm
6, der auf die gesamte Oberfläche des Keramikkörpers 1 aufgebracht worden ist, zwei
Elektroden 2 entstehen, die einander gegenüberliegen. Die in Fig. 8 dargestellten
Anordnung entspricht dem Keramikkärper 1 und den einander gegenuberliegenden Elektroden
2, wie in Fig. 6 dargestellt. Dann werden die siebte Stufe 17 und die achte Stufe
18 in der genannten Reihenfolge durchgeführt,
wobei man den in
Fig. 6 gezeigten Keramikkondensotor erhält.
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Der auf diese Weise als Elektroden des Keramikkondensators erhaltene
Kupferfilm weist einen niedrigen spezifischen Widerstand von beispielsweise 1,72
x 1 -6 Ohm x cm auf, verglichen mit einem Nickelfilm.
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Außerdem weist der auf diese Weise erhaltene Kupferfilm eine ausgezeichnete
Lösbarkeit auf, so daß die Aufbringung von Lötmittel auf die gesamte Oberfläche
der Elektrode nicht erforderlich ist. Die Folge davon ist, daß die Flußmittelmenge
herabgesetzt werden kann. Da ein Eintauchverfahren in ein Lötrohr nicht erforderlich
ist, wird die Ursache fUr die Entstehung von Spannungen in dem Keramikkörper eliminiert
und in dem Keramikkörper treten daher nur sehr wenige Risse auf.
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Außerdem ist die Haftung des Kupferfilms an dem Formharz ausgezeichnet
und man erhält daher einen Kondensator mit ausgezeichneten wasserdichten Eigenschaften.
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Die Erfindung wurde zwar vorstehend an Hand bevorzugter Ausfuhrungsformen
näher erläutert, es ist jedoch fUr den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf
keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und
modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung
verlassen wird.
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