DE3414808A1 - Verfahren zur herstellung eines preiswerten duennfilmkondensators und danach hergestellter kondensator - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung eines preiswerten Dünnfilmkondensators und danach hergestellter Kondensator

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kondensator-Herstellung und bezieht sich spezieller auf ein Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren aus abwechselnden Schichten von Elektroden aus leitendem Metall und einer dazwischenliegenden Schicht oder Schichten eines Dielektrikums, z.B. Siliziumdioxid.

Die Herstellung konventioneller monolithischer Keramikkondensatoren und insbesondere von Kondensatoren mit Werten innerhalb enger Toleranzbereiche ist äußerst teuer. Die Kostengründe liegen in den Herstellungsverfahren und Materialien, die bisher verwendet werden mußten.

Bei der typischen Herstellung eines monolithischen Keramikkondensators wird zuerst eine Suspension von Keramikpartikeln in einem organischen Bindemittel hergestellt, wodurch die grünen Keramikmaterialien in dünne biegsame Schichten extrudiert werden können. In einem nachfolgenden Schritt werden die Schichten mit Elektrodenmaterial bedruckt, so z.B. im Siebdruckverfahren mit einer leitenden, Metallpartikeln aufweisenden Tinte. Das gewählte Metall muß den hohen Temperaturen beim Brennen

34H808

der grünen Keramik ohne Verdampfen standhalten, was die Verwendung von Platin, Paladium oder ähnlichen äußerst teuren Edelmetallen erforderlich macht.

Entsprechend bedruckte Schichten grüner Keramik werden so aufoinandoryostapelt, daß die Muster des auf abwechselnden Schichten aufgedruckten Elektrodenmaterials im wesentlichen fluchtend angeordnet sind, die Randteile der Elektroden auf einer Schicht jedoch zu den Randteilen der Elektroden auf der nachfolgenden Schicht etwas versetzt liegen. Das Verfahren wird wiederholt, bis ein angemessener Stapel von Schichten gebildet ist, wonach der Stapel entlang von Schnittlinien geteilt wird, um Einzelchips zu bilden, wodurch an entgegengesetzten Trennlinien Elektroden nur einer Polarität freigelegt werden.

Die sich ergebenden Produkte werden danach einer Wärmebehandlung unterzogen, um zuerst das organische Bindemittel zu verdampfen, und danach höheren Temperaturen ausgesetzt, um die keramischen Komponenten zu brennen und einen monolithisch en Kondensator zu bild cn.

Danach werden die gebrannten Kondensatoren mit einem Abschluß versehen, indem eine silberhaltige Paste auf die freiliegenden E„lektrodenteile aufgebracht wird und die behandelten Randteile danach erhitzt werden, um eine leitende Verbindung zwischen jeder Einzelelektrode und den verbundenen Abschlüssen herzustellen.

Die Schwierigkeiten und hohen Kosten, die den erwähnten Herstellungsschritten innewohnen, sind dem Fachmann wohlbekannt. Diese Schwierigkeiten vermehren sich, wenn Kondensatoren mit engen Toleranzen hergestellt werden sollen. Insbesondere ist es offensichtlich, daß der Kapazitätswert jedes einzelnen Chips nicht nur von der Zusammensetzung und Dicke des Dielektrikums und dem bedruckten Bereich des im Siebdruckverfahren aufgebrachten Elektrodenmaterials abhängt, sondern auch von der Genauigkeit, mit der benachbarte bedruckte Schichten zueinander ausgerichtet sind.

Zusätzlich müssen genaue Kontrollen bezüglich der Verdunstung und der Brennschritte zur Herstellung eines Kondensators mit Werten innerhalb eines gegebenen Toleranzbereiches durchgeführt werden.

Für Verwendungen in engen Toleranzbereichen ist es üblich, Kondensatoren so herzustellen, daß die Kapazität die gewünschte Kapazität übersteigt. Nachdem der Kondensator gebildet ist, wird der Überlappungsbereich der Elektroden erodiert oder abgetragen, z.B. durch einen Blassandstrahl, der senkrecht gegen die breitseitige Oberfläche des Kondensators gerichtet wird, um die Kapazität auf den gewünschten Wert zu reduzieren. Das Endergebnis der Herstellung nach den oben beschriebenen Gesamtmerkmalen kann oft die Kosten eines engtolerierten Kondensators auf ein Vielhundertfaches oder mehr der Kosten eines Kondensators gleicher elektrischer Eigenschaften, jedoch ohne erforderliche Kontrolle der engen Toleranzen, erhöhen.

3A1 4808 - ίο -

Zahlreiche Verfahren sind als Mittel zur Vereinfachung der Herstellung eng tolerierter Keramik- oder Metalloxid-Kondensatoren des sogenannten Dünnfilmtyps vorgeschlagen worden. So offenbart z.B. die US-PS 3.149.393 die Bildung eines Kondensators durch Aufbringung eines Siliziumfilms auf einem Substrat, Oxydierung des Siliziums, Auftrag von Metall auf dem oxydierten Silizium und danach Bildung

eines Mehrschicht-Kondensators aus dem aufgeführten Grundmaterial .

Die US-PS 3.679.942 schlägt die Bildung eines Dünnfilmkondensators durch Aufbringung einer Schicht Silizium über einem ersten leitenden Material vor, die danach in einer feuchten Gasatmosphäre verdichtet \i/ird, wonach die Oxidschicht getrocknet und eine zweite Elektrode aufgebracht wird, ts wird kein Mittel zum Abschluß des so gebildeten Kondensators vorgeschlagen.

i
Die US-PS 3.469.294 bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung von Kondensatoren, dag ein elektrolytisches Aufbringen einer dielektrischen Oxidschicht auf der Oberfläche eines eloxierbaren Aluminiumstreifens, die Bildung eines Isoliergi tters über eine,m Muster von Verbindungsbereichen auf der über fläche der Oxidschicht, das elektrolytische Linbringen von halbleitenden Oxiden in die Gitteröffnungen zur Bildung von Elektroden und danach die Trennung des so gebildeten Gefüges entlang der Gitterlinien umfaßt. Verbindungen zu den so gebildeten Kondensatoren zum Zu/ecke des Abschlusses werden

durch die Bildung von Silberauflagen auf den entsprechenden Elektroden und die Verbindung von Drähten an den Silberauflagen hergestellt.

Die US-PS 3.457.614 lehrt die Bildung eines Kondensators durch Aufbringung eines eloxierbaren Metalls auf einem Isoliersubstrat, z.B. Glas, die Eloxierung der Oberfläche des aufgebrachten Metalls zur Schaffung eines dielektrischen Films, den Auftrag von Gegenelektroden, den Auftrag von Kupfer flächen auf den Enden der Gegenelektroden und danach das Aufteilen oder Unterteilen des Substrats entlang von vorgegebenen Zonenlinien zur Bildung von Einzelkondensatoren,

Die US-PS 3.591.9o5 u/ird in Hinsicht darauf angezogen, daß sie ein Mittel zur Unterteilung einer größeren Kondensatorenplatte in eine Vielzahl von getrennten Kondensatoreinheiten zeigt.

Die US-PS 3.8o9.973 offenbart ein Abschlußverfahren, das das Anbringen eines Silber- und danach eines Goldbelages über den freiliegenden Elektrodenkanten an den Rändern des Keramikkondensators umfaßt.

Während verschiedene der oben angezogenen Vorveröffentlichungen Mittel zur Bildung eines Dünnfilmkondensators vorschlagen, ermöglicht keine der aufgeführten Vorveröffentlichungen die wirtschaftliche Herstellung von kompakten Dünnfilmkondensatoren, die innerhalb genauer Toleranzbereiche gebildet und ohne komplizierte Schweißtechniken

34H808

sowie ohne Verwendung relativ hoher Konzentrationen von Edelmetallen abgeschlossen werden können.

Aufgrund des vorerwähnten StantJes der Technik kann die vorliegende Erfindung so zusamjnengefaßt werden, daß sie auf die Schaffung eines preiswerten , kompakten Dünnfilm

kondensators gerichtet ist, de

c trotzdem innerhalb von

Toleranzbereichen hergestellt werden kann, die bisher nur mit in Sonder fertigung hergestellten und individuell kalibrierten Kondensatoreinheiten in Verbindung gebracht werden konnten.

ErfindungsgemäG wird ein Substirat aus nichtleitendem Material vorgesehen, z.B. Glas. Ein Elektrodenmaterial

aus einem Nichtedelmetall, wie

z.B. Aluminium oder Nickel,

wird auf das Substrat z.B. durich Aufdampfen, Bedampfen oder Aufsprühen aufgebracht. Danach werden getrennte Bereiche des durchlaufenden Elektrodenbelages entfernt, vorzugsweise unter Verwendung eines Photoresistbelages und nachfolgende, an sich bekannte Ätztechniken. Ein dünner Film eines Dielektrikums, z.B. Siliziumdioxid, wird über dem Substrat zur Abdeckung der Elektrodenkomponenten und der aus dem Lieh tatzverfahren resultierenden Abtrennungen aufgebracht. Eine zweite Elektrodenschicht wird aufgebracht, und geätzt, wobei das Ätzen so durchgeführt wird, daß es getrennte Metallbereiche läßt, die geringfügig von der Ausrichtung mit den als Ergebnis des ersten Ätzschrittes gebildeten Metallbereichen abweichen.

- 13 -

34U808

Einzelkondensatoren können durch Sägen oder anderweitige Unterteilung des Substrats entlang von Trennungslinien gebildet werden, die Teilen der Elektrodenschichten entsprechen, die nicht mit allen Teilen der Schichten entgegengesetzter Polarität fluchten, d.h. jede Trennungslinie schneidet nur eine der beiden Elektrodenreihen, und durch weitere Unterteilung des Substrats entlang von Trennnungslinien in rechten Winkeln zu den ersten Trennungslinien, die sich nur durch die Schichten aus dielektrischem Material zwischen benachbarten Schichten aus Elektrodenmaterial erstrecken.

Die sich ergebenden Kondensatorrohlinge werden vorzugsweise durch das Aufsprühen eines Belags über entgegengesetzten Seiten abgeschlossen, die durch die Schnitte definiert werden, welche das Substrat in eine Reihe von Rohlingen trennen und an denen die Elektrodenränder freiliegen .

In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Mehrschichtkondensator durch die aufeinanderfolgende Aufbringung von Reihen dielektrischer und Metallauflagen gebildet, wobei die Metallauflage auf getrennten, genau positionierten Elektrodonbcreichen angebracht wird und es selbstverständlich ist, daß alle diese Bereiche, die eine bestimmte Elektrode definieren, so ausgerichtet sind, daß sie wenigstens an einem Randteil der Elektrode nicht mit einem entgegengesetzten Randteil des Bereiches fluchten, der die andere Elektrode definiert. Es ist

34U808

daher verständlich, daß, wenn das Substrat getrennt \i/ird, alle Elektrodenbereiche in einer Schicht an einem Rand freiliegen und dem Abschluß z.D. durch Aufsprühen ausge- " setzt werden und das Gleiche für alle Elektrodenbereiche in einem benachbarten Bereich zutrifft.

Vor der Trennung des Substrats in Einzelkondensatoren kann ein Passivierungs- oder Isolierbelag angebracht werden.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung beruht auf der Tatsache, daß der dielektrische Belag über den Metallelektroden nicht nur die oberen Flächen der Elektroden bedeckt, sondern auch die Elektrodenrandflachen. Demzufolge ist es, wenn das fertiggestellte Gefüge in getrennte, im wesentlichen rechteckige Rohlinge entlang von Linien abgelängt oder sonstwie aufgeteilt wird, die einen Satz Elektrodenränder zum · Abschluß freilegen, sichergestellt, daß die Randteile der Elektroden entgegengesetzter Polarität, die im Abstand zu den freiliegenden Rändern liegen, sicher mit Isoliermaterial bedeckt werden. Es ist so möglich, den Kondensator unter Verwendung von Sprühtechniken abzuschließen, ohne befürchten zu müssen, daß das aufgesprühte Material zwischen die sich im Abstand befindlichen dielektrischen Schichten eindringt und die Ränder der zurückgesetzten Elektroden mit nachfolgendem Kurzschluß des Kondensators belegt.

Es ist weiterhin verständlich, daß, wenn eine Vielzahl von Elektrodenschichten im Kondensator eingebettet ist, den Endisolierungsfunktionen des Dielektrikums besondere Bedeutung zukommt.

- 15 -

Es ist demzufolge ein Ziel der Erfindung, einen preiswerten, engtolerierten, monolithischen Dunnfilmkondensator sou/ie ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators der beschriebenen Art zu schaffen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Abschluß durch Aufsprühen durchgeführt werden kann und wenig oder keine Gefahr besteht, daß das aufgesprühte Metallmaterial den Zwischenraum zwischen Elektroden der verschiedenen Gruppen überbrückt.

Um diese Ziele und solch weitere Ziele zu erreichen, wie sie hier beschrieben oder nachfolgend dargelegt werden, wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein behandeltes Substrat im Laufe der Herstellung der erfindungsgemäßen Kondensatoren;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Herstellungszustandes, bei dem die erste Elektrode auf dem Substrat aufgebracht worden ist;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 ;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 eines

weiteren Schrittes im Laufe der Herstellung;

34H808

Fig. 5 vergrößerte Ansichten eines Segments bis des behandelten Substrats während Fig. 8 aufeinanderfolgender u/eiterer Schritte seiner Herstellung;

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linien 9 - 9¹ der Fig. 8, die den erfindungsgemäßen Kondensator zeigt;

Fig. Io einen Schnitt entlang der Linie Io - Io der Fig. 9 ;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kondensatorreihe;

Fig. 12 eine ähnliche Ansicht u/ie Fig. 11,

bei der die Seitenränder der Kondensatorreihe abgeschlossen sind und

Fig. 13 eine ähnliche Ansicht u/ie Fig. 11

bei einem abschließenden Herstellungsschritt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Substrat lo, vorzugsweise eine Glasplatte mit einer Dicke von ca. o,5o8-o,762 mm. Erfindungsgemäß wird wahlweise über dem Substrat Io eine Schicht 11 aus einer mit Phosphor angereicherten Si liziumdioxidgrundierung aufgebracht, die ca. % Phosphor enthält. Die Grundschicht wird bei ca. 4 6 ο ° C aufgebracht, bis eine Schicht von ca. 1,5 um aufgebaut ist.

- 17 -

Auf das sich ergebende Substrat wird dann ein leitendes Material, vorzugsweise Aluminium oder Nickel, zur Bildung einer Schicht 12 in einer Dicke von ca. o,5 um aufgebracht. Die sich ergebende Elektrodenschicht 12 wird mit einer normalen Photoresist-Deckschicht bemustert und lichtgeätzt, um eine Reihe getrennter Metallinseln oder Elektroden zu definieren, die vorzugsweise quadratisch oder rechteckig im Grundriß sind, wobei die Inseln bei 12a dargestellt sind. Beispielsweise können die bemusterten Metallinseln 12a eine Abmessung von 2,ol7 mm χ 1,ο55 mm aufweisen.

Auf der nach oben gerichteten Außenfläche des so behandelten Substrats wird eine Schicht dielektrischen Materials, beispielsweise Siliziumdioxid, aufgebracht, wobei der Auftrag

ο °

bei ca. 46o C auf eine Gesamtdicke von ca. 11.55ο Α erfolgt. Die dielektrische Schicht wird in Fig. 4 bei 13 dargestellt und besitzt eine Dielektrizitätskonstante von 3,97.

Wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, deckt das dielektrische Material 13 nicht nur die die Elektroden bildenden Teile 12a ab, sondern auch den Bereich 12b zwischen benachbarten Teilen 12a, mit dem Ergebnis, daß die Randteile 12' und 12" der die Elektroden bildenden Teile !2a ebenfalls durch das dielektrische Material ]3 bedeckt werden. Es ist · offensichtlich, daß die Dicke der verschiedenen Materialschichten aus Verdeutlichungsgründen überbetont dargestellt ist.

Fiq. 5 /eigt ein abgebrochen dargestelltes Teil des Substrats 1 ο, nämlich den Abschnitt innerhalb des Kreises der Fig. 4. Der nächste Schritt im Herstellungsprozeß beinhaltet das Aufbringen einer «/eiteren Schicht von 1 um Dicke ηus Aluminium oder Nickel in einem Arbeitsgang zur Uilduny einer dünnen Schicht, wobei die Schicht in Fig. durch die [!o/u(j;;/;)h ] 14 bezeichnet wird. Die Schicht 14 u ι i'd in einem normalen Photoresist-Verfahren behandelt, um ein Muster von Recht ecken von l,95o mm χ o,9o8 mm zu definieren. I) π ΰ so gebildete Kechteck, das eine zweite Elektrode des Kondensators definiert, wird in Fig. 6 durch die Bezugszahl 14a bezeichnet. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, überlappt die Elektrode 14a teilweise benachbarte Elektroden 12a und zusätzlich den Spalt oder Zwischenraum 12b, der zwischen el en benachbarten Elektroden 12a besteht.

Danach wird eine weitere dünne Schicht 15 dielektrischen Materials, beispielsweise Siliziumdioxid, auf die nach oben weisenden Außenflächen der zweiten Elektroden 14a und die Zwischenräume 14b, wie in Fig. 7 gezeigt, aufgebracht.

Der nächste Schritt besteht in der Aufbringung und Härtung eines organischen angepaßten Belegungsmaterials 16, z.B. eines polymeren Materials, auf der Schicht dielektrischen Materials 15.

34U808

Das so gebildete Gefüge wird danach durch Schneiden oder
Würfeln entlang der Linien 9-9', wie in Fig. 2 und 8
dargestellt, und X - X', wie in Fig. 2 dargestellt, in
getrennte Einheiten aufgespalten, wodurch sich ein rechteckiger Kondensator rohling oder -chip ergibt, wie er in
den Fig. 9 und Io dargestellt ist. Man wird bemerken, daß die Schnittlinie 9 so angeordnet ist, daß sie durch die
Elektrode 12a läuft und die Randkante 12c (Fig. 9) der
Elektrode 12a freilegt. Die Schnittlinie 9' ist so angeordnet, daß sie durch die Elektrode 14a und ebenfalls durch den Zwischenraum 12b läuft, der außerhalb des der Elektrode 12a gegenüberliegenden Endes 12" liegt, und die Randkante 14c der Elektrode 14a freilegt.

Das sich ergebende Kondensatorelement C, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, kann durch Aufsprühen einer oder mehrerer Schichten 2o, 21 eines leitenden Materials auf die Seitenkantenteile einschließlich der Elektrodenkanten 12c und 14c abgeschlossen werden. Beispielsweise können die Abschlußschichten 2o und 21 durch eine erste Schicht Chrom, eine
Abdeckschicht Nickel und eine Endschicht Silber definiert werden, um den Abschluß leicht schweißbar zu machen.

Beispielsweise kann die Dicke der Chromschicht in der

ο
Größenordnung von 4oo A, die Nickelschicht von ca. o,5 um

und die Silberschicht von o,15 um liegen.

In der beschriebenen Ausführungsform ist die tatsächliche aktive Überlappungszone der Elektrodenoberflächen

ca. o,9o8 mm χ 1,8ο8 mm groß, was eine Kapazität von 42,5 pF

34H808

- 2ο -

ergibt. Zum Zwecke der Handhabungserleichterung u/ird der Chip im Grundriß vorzugsweise auf eine Standard-Gesamtgröße von 2,o32 χ i,27o mm geschnitten.

Der sich ergebende Chip hat sich als feuchtigkeitsunempfindlich herausgestellt, ungeachtet der Tatsache, daß die einzige/n E inkapseluη geschieht oder -schichten diejenige/n ist/sind, die über der oberen Außenfläche angebracht worden ist/sind, und die aufgesprühten Abschlüsse 2o und 21.

Wie aus Fig. 9 ersichtlich, würde der Schnitt auf der Linie 9, wenn die Bildung der dielektrischen Schicht 13 rein planar wäre, eine der Seitenkante 12" der Elektroden 12a benachbarte Öffnung oder Lücke bilden. Unter diesen Umständen, d.h. wenn ein aufgesprühter Abschluß in einer Richtung zur Seitenkante 12" der Elektrode 12a aufgesprüht würde, ist es ohne weiteres möglich, daß Bestandteile des aufgesprühten Abschlußmaterials den Zwischenraum zwischen der Elektrode 14a und der Elektrode 12a überbrücken würden, da Inkremente des aufgebrachten Abschlußmetalls gegen die Seitenkanten 12" der Elektrode 12a prallen würden. Die dielektrische Abdeckung 13 bildet jedoch in Übereinstimmung mit dem erfindunqs ge mäßen V/erfahren keine rein planare Schicht, sondern deckt nicht nur die obere Außenfläche der Elektrode 12a ab, sondern auch deren Seitenfläche 12". Aufgrund des durch einen solchen dielektrischen Belag gewährten Schutzes wird der Abschluß durch Aufsprühen möglich.

- 21 -

Wie für den Fachmann leicht verständlich ist, können die Kapazitäts- und Arbeitsspannungsmerkmale eines in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Kondensators durch Änderung des Überlappungsbereichs der Elektroden und der Dicke der dielektrischen Schicht leicht verändert «/erden.

Es kann z.B. ein Kondensator mit höherer Kapazität, jedoch niedrigerer Arbeitspannung, unter Verwendung der gleichen vorbeschriebenen Schritte hergestellt werden, mit der Ausnahme, daß das Aufbringen der Siliziumdioxidschicht bis

ο
zu einer Dicke von ca. 5.75o A erfolgt. Der sich ergebende

Chip hat eine Kapazität von ca. 85 pF.

Es ist zusätzlich möglich, die Kapazität durch wiederholte Aufbringungen von dielektrischen und Elektrodenschichten zu erhöhen. Es ist verständlich, daß in Übereinstimmung mit der Standardpraxis eine der Seitenkanten jeder der Elektroden einer ersten Polarität fluchtet und eine der Seitenkanten jeder der Elektroden einer zweiten Polarität fluchtet und die anderen Seitenkanten der Elektroden jeder Polarität zu den fluchtenden Seitenkantenteilen der Elektroden entgegengesetzter Polarität seitlich versetzt ist. Wenn das Gefüge daher gewürfelt wird, legen die Schnittlinien an entgegengesetzten Kanten der Einzelkondensatoreinheiten jeweils einen Satz Elektrodenkantenteile frei, wobei jeder Satz von gleicher Polarität ist, während die anderen Kantenteile jedes Elektrodensatzes gleicher

- 22 -

34H808 - 22 -

Polarität seitlich ver- oder zurückgesetzt sind von den Schnittlinien, die die Elektroden entgegengesetzter Polarität definieren, und daher durch das dazwischenliegende dielektrische Material gegen den Kontakt mit den aufgesprühten Abschlüssen geschützt sind.

Die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis Io bezieht sich auf die Bildung von Einzelchips oder -kondensatoren.

Es ist erfindungsgemäß möglich, eine Reihe von Kondensatorchips, wie in Fig. 13 gezeigt, zu bilden.

Um eine solche Reihe zu bilden, wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 das Gesamtgefüge nicht entlang der Linien 9-9' und X-X' zur Bildung der einzelnen Chips zerschnitten, sondern die Reihe nach ihrer Bildung, wie in Fig. 8 gezeigt, entlang der Linien X" - X' gespalten, um die beiden Enden 25 einer Reihe von Kondensatoren C freizulegen. Wie angemerkt, sind beide Enden 25 völlig versiegelt und legen nur nichtleitendes Material frei.

Danach wird das Gefüge entlang der Linien 9-9' gespalten, um einen Streifen oder eine Reihe S von Kondensatoren zu definieren, wobei jede Seitenkante 26, 27 die Seitenkanten eines Satzes gleichpoliger Elektroden freilegt.

Danach werden die Seitenkanten 26, 27 z.B. durch Sprühen abgeschlossen, so daß sich eine leitende Schicht 28, 29 über die Länge der Reihe S, wie in Fig. 12 gezeigt, erstreckt.

34U808

Um diese Reihe fertigzustellen, werden Schlitze 31 ganz durch die leitende Abschlußschicht 29 bis in das nichtleitende Material 32 zwischen jedem der Kondensatorchips C gemacht.

Als Ergebnis u/ird eine Reihe S von e.rfindungsgemäß hergestellten Kondensatoren oder Chips C gebildet, wobei die freiliegenden Kanten der Elektroden mit einem gemeinsamen Abschluß 28 auf einer Seite 26 liegen und die freiliegenden Kanten der Elektroden jedes Chips C auf der anderen Seite einzeln durch das Abschlußmaterial 29a abgeschlossen sind.

So hat jede Reihe einen gemeinsamen Abschluß 28 und individuelle Abschlüsse 29a, so daß ein Satz von Einzelkondensatoren C in einer Anzahl von Stromkreisen mit einem einzigen gemeinsamen Abschluß verbunden werden kann.

Es ist einzusehen, daß, wo Mehrschichtkondensatoren durch das beschriebene Verfahren gebildet werden, d.h. wo der Kondensator aus mehr als zwei Elektrodenschichten besteht, der Bedeutung der Seitenschutz- oder Isolier funktion des dielektrischen Materials immer größere Wichtigkeit zuzumessen ist.

Der Grund liegt darin, daß der vertikale Zwischenraum zwischen benachbar^n Elektroden an den Kantenteilen dazu neigt, sich mit der Anzahl der zusätzlichen Elektrodenschichten fortlaufend zu vergrößern.

- 24 -

34U808 - 24 -

Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Bildung von Kondensatoren schafft ein Mittel zur wirtschaftlichen Herstellung von Kondensatoren, die eine äußerst hohe Kapazität pro Volumen haben und mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden müssen, ohne daß nachfolgendes Ausgleichen erforderlich ist. Die Kondensatoren können direkt in Stromkreise geschweißt werden, ohne daß Drahtklemmen benutzt werden müssen. Die Kondensatoren sind feuchtigkeitsunempfindlich, dauerhaft, von gleichbleibend hoher Qualität, und die Ausschußquote ist äußerst niedrig.

Wie für den Fachmann ersichtlich, können zahlreiche Einzelheiten im Herstellungsprozeß geändert werden, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird. Solche Einzelheiten schließen die Bildung der Elektrode, des Dielektrikums und der Passivierungsbeschichtung und ebenfalls die Dicke dieser Komponenten ein. Zusätzlich können die Bildung und Dicke der aufgesprühten Abschlüsse geändert werden, um gewünschten Endbedingungen zu entsprechen.

Claims (17)

1. 34H808 DIPL-ING.

   HUBERT BAUER

   PATENTANWALT

   BUKOPEAN PATENT ATTORNEY

   UNR: loo 3o7

   H. BAUKK . LOTHRINGER STR. 53/ECKK WILIiKLMSTR. . P-51OO AACHHN

   TKI .IiKON (0241) OO 42 OO

   TISLBOKAMMKi PATBNTBAUKR AACHEN

   I'OSTBCIIKCK KÖLN 231333-008 (BLZ »70100 BO)

   DISUTBCHB BANK AO, AACHEN 2002081 (BLZ 300 700 20)

   IHRE ZEICHEN IHRB NACHRICHT MBINB ZEICHBN AACHEN

   B/MJ (1812) 17. Februar 1984

   Patentanmeldung

   Anm.: AUX Corporation

   (eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Delaware)

   60 Cutter Mill Road
   Great Neck, N.Y. Ilo22 (U.St.A.)

   Bez.: "Uerfahren zur Herstellung eines preiswerten Dünnfilmkondensators und danach hergestellter Kondensator"

   Patentansprüche:

   1/ Uerfahren zur Herstellung eines Kondensators, das die folgenden Schritte umfaßt:

   a) Schaffung eines Isoliersubstrats;

   b) Aufbringung einer dünnen leitenden Schicht auf dem Substrat;

   c) Entfernung von Inkrementen der aufgebrachten leitenden Schicht zur Definierung einer ersten Uielzahl von einzelnen elektrisch isolierten

   34U808 - 2 -

   leitenden Bereichen,, die in Reihen und Säulen auf dem Substrat angeordnet sind;

   d) Aufbringung einer durchgehenden Schicht dielektrischen Materials über den metallischen Bereichen und den vorher durch die entfernten Inkremente eingenommenen Bereichen, um so die Seitenkanten der isolierten Bereiche abzudecken;

   e) Aufbringung einer weiteren leitenden Schicht über der aufgebrachten dielektrischen Schicht;

   f) Entfernung von Inkrementen der weiteren leitenden Schicht, um eine zweite Vielzahl von einzelnen elektrisch isolierten leitenden Bereichen in teilufeiser Übereinstimmung mit den Bereichen der ersten Vielzahl zu definieren, wobei jede der ersten und zweiten Vielzahl von leitenden Bereichen mindestens eine Seitenkante aufweist, die mit einem Bereich der anderen Vielzahl nicht fluchtet;

   g) Aufbringung einer durchgehenden Schicht dielektrischen Materials über der zweiten Vielzahl von einzelnen elektrisch isolierten leitenden Bereichen und den vorher durch die entfernten Inkremente eingenommenen Bereichen, um so die Seitenkanten der zweiten isolierten Bereiche abzudecken;

   h) Trennung des Substrats und der Schichten, die ein Gefüge definieren, entlang von zum Substrat senkrechten Trennungslinien, wobei jede Trennungslinie mindestens so angeordnet ist, daß sie die nicht fluchtenden Teile der metallischen Bereiche in benachbarten Schichten schneidet, um an diesen Trennungslinien Kantenteile von metallischen Bereichen in abwechselnden Schichten freizulegen;

   i) danach erfolgendes Aufbringen einer leitenden Abschlußschicht über den freiliegenden Kantenteilen der metallischen Bereiche, die durch die Trennungslinien gebildet werden, um so elektrisch die sich im Abstand voneinander befindlichen freiliegenden Kantenteile der Bereiche zu verbinden und Abschlüsse der Kondensatoren zu bilden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, einschließlich des aufeinanderfolgenden Wiederholens der Schritte b, c, d, e, f und g vor der Durchführung der Schritte h und i, um dadurch einen Kondensator zu schaffen, bei dem jede Elektrode aus einer Vielzahl von parallelgeschalteten Schichten leitenden Materials besteht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, einschließlich des Schrittes des Aufsprühens einer Vielzahl von leitenden Schichten über jedem der freiliegenden Kantenteile der leitenden 3ereiche, um die Abschlüsse zu bilden.

   34H808 - 4 -
4. 4. Verfahren nach Anspruch !,einschließlich des Schrittes der Aufbringung einer äußeren Isolierschicht über der obersten Außenfläche der zuletzt aufgebrachten dielektrischen Schicht vor dem Trennen des Gefüges.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennungslinien sich in rechten Winkeln zueinander erstrecken, um Rechtecke zu definieren, wobei eine der Trennungslinien die nicht fluchtenden Teile der metallischen Bereiche schneidet und die andere Trennungslinie in rechten Winkeln zur ersten Trennungslinie nur die nichtleitenden Schichten zwischen benachbarten metallischen Bereichen schneidet.
6. 6. V/erfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennungslinie, die die nicht fluchtenden Teile der metallise ti en Bereiche in benachbarten Schichten schneidet, eine Säule teilweiser fertiggestellter Kondensatoren bildet, wobei jede Seite der Säule eine freiliegende Kante des metallischen Bereichs aufweist und die. zur Definierung eines Abschlusses auf den freiliegenden Kanten der metallischen Bereiche aufgebrachte leitende Schicht alle freiliegenden Kanten auf beiden Seiten der Kondensatorsäule abdeckt, und daß durch die leitende Abschlußschicht auf einer Seite der Säule und durch das nichtleitende Material zwischen jeder Reihe leitender Flächen ein Spalt gebildet wird, um die einzelnen Kondensatoren elektrisch zu isolieren.
7. 7. Elektrischer Kondensator, umfassend:

   - ein Isoliersubstrat;

   - eine aufgebrachte Schicht eines dünnen Films leitenden Materials, die eine im wesentliche rechteckige Elektrode auf dem Substrat definiert,

   - eine auf die Elektrode aufgedampfte Schicht dielektrischen Materials, die die oberste Außenfläche und drei ihrer Seiten bedeckt und eine Seite frei läßt,

   - eine u/eitere auf die dielektrische Schicht aufgebrachte leitende dünne Filmschicht, die eine zweite, im wesentlichen rechteckige Elektrode in teilweiser Übereinstimmung mit der ersten Elektrode definiert und deren eine Kante mit der freiliegenden Kante der ersten Elektrode nicht fluchtet und deren entgegengesetzte Kante freiliegt,

   - eine auf die zweite Elektrodenschicht aufgebrachte Schicht dielektrischen Materials, die ihre obere Außenfläche und drei ihrer Kanten abdeckt und die entgegengesetzte Kante frei läßt, und

   - eine auf jeder Seite der Kondensatoren aufgebrachte leitende dünne Filmschicht in elektrischer Verbindung mit den verbundenen freiliegenden Kanten der Elektroden.
8. 8. Kondensator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus Nichtedelmetall sind.
9. 9. Eine Kondensator-Reihe, umfassend:
10. - ein langgestrecktes, einen Streifen definierendes Isoliersubstrat;
11. 3AH808 - 6 -
12. ■ eine Vielzahl von im Abstand aufgebrachten Bereichen leitenden Materials auf dem Streifen, wobei jeder Bereich eine Elektrode definiert,
13. • eine aufgebrachte Schicht dielektrischen Materials auf der Vielzahl von Elektroden, die ihre obere Außenfläche und jeweils drei Kanten abdeckt und eine Kante jeder Elektrode an einer Seite des Streifens frei laßt,
14. eine weitere Vielzahl von auf der Schicht dielektrischen Materials im Abstand aufgebrachten Bereichen leitenden Materials, wobei jede weitere Vielzahl der Elektroden in teilweiser Übereinstimmung mit einer Elektrode der ersten Vielzahl Elektroden ist und eine mit der freiliegenden Kante einer Elektrode der ersten Vielzahl nicht fluchtende Kante aufweist, wobei die entgegengesetzte Kante auf der anderen Seite des Streifens freiliegt,
15. eine zweite auf einer weiteren Vielzahl von Elektroden aufgebrachte Schicht dielektrischen Materials, die ihre obere Außenfläche und drei ihrer Kanten bedeckt und eine Kante jeder der weiteren Elektroden frei läßt,
16. eine auf einer Seite des Streifens aufgebrachte leitende Schicht, die die freiliegenden Kanten jeder der ersten Vielzahl von Elektroden elektrisch verbindet ,
17. eine Vielzahl von Schlitzen, die sich durch die andere Seite des Streifens und durch das dielektrische Material zwischen den Elektroden erstreckt, die sich über die Länge des Streifens erstrecken, und eine auf den Kanten der auf der anderen Seite des Streifens freiliegenden Elektroden aufgebrachte leitende Schicht.