DE3936579A1

DE3936579A1 - Verfahren zur bildung von duennfilmabschluessen fuer keramikkondensatoren geringer induktivitaet und danach hergestellter artikel

Info

Publication number: DE3936579A1
Application number: DE3936579A
Authority: DE
Inventors: John Galvagni; James M Oberschmidt; James N Humenik
Original assignee: AVX Corp; International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp; Kyocera Avx Components Corp
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-11-03
Publication date: 1990-10-11
Also published as: IT8922405A0; GB8921195D0; JPH02288213A; US4862318A; GB2230140A; IT1237776B; KR900017056A; GB2230140B; FR2645337A1; JPH0531285B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dünnfilmabschlüssen auf Keramikkondensatoren mit geringer Induktivität u.ä. und danach hergestellte Produkte.

Mehrschichtkeramikkondensatoren werden zunehmend beim Einsatz von Computern verwendet, insbesondere als Mittel für Dämpfung von fehlerverursachenden Spannungsspitzen in der Stromversorgung von IC-Geräten. Es ist bekannt, daß die Dämpfungseffizienz eines Kondensators beträchtlich erhöht wird, wenn die Induktivität des Kondensators herabgesetzt wird und wenn die Länge der den Kondensator mit dem IC-Gerät verbindenden Leitungen ebenfalls vermindert wird.

Bei konventionellen Mehrschichtkeramikkondensatoren, die an entgegengesetzten Endteilen abgeschlossen werden, hat es sich herausgestellt, daß sie eine relativ hohe Induktivität aufweisen und die Verwendung von relativ langen Leitungen erforderlich gemacht haben, die von den Kondensatorabschlüssen zu den IC-Geräten führen, was die Induktivität der Schaltung weiter erhöht.

Um die Induktivität zu minimieren und die Anschlußleitungen zwischen Kondensator und übriger Schaltung zu reduzieren, ist eine verbesserte Ausführung des Mehrschichtkeramikkondensators, in der Industrie als "Tab"-Kondensator bekannt, entwickelt worden. Beim Tab-Kondensator, von dem ein repräsentatives Beispiel in der US-PS 43 28 530 vom 04.05.82 offenbart ist, enthalten die Kondensatorelektroden Verbindungs-Tabs, die alle auf einer einzigen Oberfläche des Kondensators auftreten. Die mit Elektroden gleicher Polarität verbundenen Tabs sind durch Kurzschlußbügel auf der Kondensatoroberfläche elektrisch verbunden, wobei die Kurzschlußbügel eine ausgewählte Anzahl der Elektroden verbinden können, so daß ein einziger Standardkondensator hinsichtlich der Kapazität in Übereinstimmung mit der Anzahl der durch die Kurzschlußbügel verbundenen Tabs eingestellt werden kann.

Um die Induktivität zwischen dem Tab-Kondensator und seinen angeschlossenen elektronischen Bauelementen zu minimieren, ist die Verbindung durch Anwendung von Kugelbegrenzungsmetallurgie-Techniken hergestellt worden (ball limiting metallurgy - BLM). In Übereinstimmung mit der BLM-Technologie werden an den Kurzschlußbügeln in ausgewählten Mustern Lötkugeln angebracht. Der Kondensator wird an dem angeschlossenen elektronischen Gerät durch Plazierung der Lötkugeln gegen das Gerät angebracht, das mit einem den Abstand der Lötkugeln angepaßten "Fußabdruck" versehen ist, und danach wird die Grenzstelle erwärmt, um die Lötkugeln mit den Leitern des angeschlossenen Bauelements zu verbinden.

Kondensatorabschlüsse sind typischerweise durch Dickfilmtechnologie hergestellt worden. Dickfilmabschlüsse machen es erforderlich, daß leitende Partikel enthaltende Pasten, genau über die zu verbindenden Kondensatorelektroden gestrichen oder in Maskentechnik aufgebracht werden. Die Paste enthält typischerweise metallische Partikel und niedrigschmelzende Glasfritte. Nach dem Aufbringen der Paste muß der Kondensator erhitzt werden, um die Fritte zu sintern und Kontakt zwischen den Metallkomponenten der Paste und den freiliegenden Teilen der Kondensatorelektroden herzustellen. Während Dickfilmabschlüsse bei konventionellen Kondensatoren (mit Endabschlüssen) wirksam sind, haben sich Dickfilmabschlußtechniken wegen solcher Faktoren wie Größe, Anwendungsschwierigkeiten und Zerbrechlichkeit bei Tab-Keramikkondensatoren wirtschaftlich als nicht existenzfähig erwiesen.

Zahlreiche Verfahren sind für den Abschluß von Tab-Keramikkondensatoren zum Einsatz in Verbindung mit der BLM-Kondensatorbefestigungstechnologie vorgeschlagen worden. Solche Verfahren erfordern die Bildung von Lötstangen durch Hohlprägung von Nuten in die grüne Keramik zwischen Tab-Reihen, Plattierung oder Dampfmetallisierung der gesamten Tab-enthaltenden Oberfläche, das nachfolgende Sägen zur Abtrennung ausgewählter Tab-Gruppen und die Aufdampfung in Übereinstimmung mit Tabs eingeschlossen, um die Kurzschlußbügel zu definieren.

Keine der bisher praktizierten bekannten Techniken hat sich als befriedigende Lösung für den Abschluß von Tab-Kondensatoren erwiesen. Während Aufdampfung (wobei dieser Ausdruck Aufspritzen und verschiedene Vakuummetallisierungstechniken einschließt) also bekannte Verfahren darstellt, die sich z.B. für den Auftrag von dünnen Filmen auf Siliziumwaffeln u.ä. durch Masken eignen, haben solche Techniken, obwohl vorher für die Verwendung auf einer keramischen Oberfläche vorgeschlagen, keinen idealen Kurzschlußbügel zur Aufnahme der in der BLM-Technologie verwendeten Lötkugeln geschaffen.

Der Kurzschlußbügel eines Tab-Kondensators muß eine Anzahl Eigenschaften aufweisen, um wirksam zu sein. Der Bügel muß fest am Kondensatorkörper haften, Wärmebeständigkeit aufweisen, sich bei Erwärmung nicht vom Kondensator abschälen, hochleitend, rostbeständig, durch das Lötmittel nicht benetzbar sein, der Wanderung der den Elektroden-Tabs zugrunde liegenden Metalle widerstehen und eine starke Haftung der Lötkugeln an den Kurzschlußbügel bewirken.

Konventionelle Dünnfilmauftragstechniken (Aufdampfung) haben es nicht ermöglicht, einen idealen, alle vorerwähnten Eigenschaften aufweisenden Kurzschlußbügel zu bilden.

Vorveröffentlichungen zum Stand der Technik bezüglich verschiedener Phasen der Kondensatorherstellung, Elektrodenbildung, BLM-Technologie, Metallisierungstechnologie und Tab-Kondensator-Konstruktionen werden nachstehend aufgeführt.

"IBM Technical Bulletin" Artikel 26 Nr. 12 von Mai 1984 (Seite 6595) und "IBM Technical Bulletin" V-26 Nr. 10B von März 1984 (Seite 5684) sind in ihrer Darstellung von Tab-Kondensatoren und Lötkugelbefestigungstechniken relevant.

"IBM Technical Bulletin" Band 24 Nr. 1B von Juni 1981 (Seite 437 ff.) bezieht sich auf einen am Boden abgeschlossenen Kondensator, wobei die untere Oberfläche geläppt ist, um sie für die Dünnfilmbehandlung geeignet zu machen. Die Vorveröffentlichung offenbart allgemein die Anbringung einer dielektrischen Schicht, die durchgeätzt ist und bei der Durchgangsmetall "am wahrscheinlichsten durch" Aufdampfung aufgebracht wird. Danach werden Kurzschlußbügel angebracht, gefolgt von der Anbringung von Lötkugeln.

Das US-Patent 43 28 530 bezieht sich auf einen Tab-Kondensator, der Schichten einschließt, von denen ausgesagt wird, daß sie durch Plattierungs- oder Aufdampfungstechniken aufgetragen worden sind.

Das US-Patent 44 30 690 offenbart einen Tab-Kondensator mit niedriger Induktivität, der durch Hohlprägung von Schlitzen in die grüne Keramik gebildete Lötstangenabschlüsse verwendet. Von den Stangen wird ausgesagt, daß sie durch Aufdampfen von Metall in die Schlitze und die Aufdampfung eines Lötmittels auf Stangenteile gebildet werden.

Das US-Patent 44 19 714 offenbart einen Tab-Kondensator mit geringer Induktivität, der durch die Metallisierung einer Schicht gebildet wird, die alle auf einer Oberfläche freiliegenden Tabs bedeckt, und das selektive Durchsägen des Metalls, um Bereiche der Metallisierungsschicht abzutrennen. Danach werden nichtlösungsmittelbenetzende Sperren um die restlichen metallisierten Komponenten angebracht.

"IBM Technical Disclosure Bulletin" Band 25 Nr. 4 von September 1982 (Seite 1902 ff.) offenbart einen Tab-Kondensator von geringer Induktivität und schlägt die Verwendung von Dünn- oder Dickfilmtechniken zur Bildung von Kurzschlußbügel vor.

"IBM Technical Disclosure Bulletin" Band 25 Nr. 4 von September 1982 (Seite 1907) schlägt die Verwendung von Ersatzausrichtungs-Tabs auf der den Elektroden-Tabs entgegengesetzten Seite vor, um die Ausrichtung der Kondensatoren für ihre Plazierung zur Maskierung und Positionierung für weitere Behandlungsschritte zu erleichtern.

"IBM Technical Disclosure Bulletin" Band 26 Nr. 3A von August 1983 (Seite 1084 ff.) offenbart einen Tab-Kondensator von niedriger Induktivität, bei dem Dünnfilmmetallisierungstechniken eingesetzt werden. Von den Kondensatoren wird ausgesagt, daß sie in eine Bakelit-Matrix zur Positionierung hinsichtlich späterer Behandlungsschritte eingebracht werden.

Das US-Patent 44 39 813 offenbart einen Entkopplungskondensator zur Anbringung auf einer IC-Mehrfachstromkreis-Keramik. Der Kondensator wird gebildet durch das Aufdampfen oder Aufspritzen einer Elektrode auf einen Träger, gefolgt durch das Aufbringen einer hochdielektrischen Schicht, einer weiteren Elektrode und einer oberen Isolierschicht. Löcher werden in die entsprechenden Elektrodenschichten geätzt und Metall und Lötkugeln danach aufgebracht.

In einer Veröffentlichung, betitelt "SOLID STATE TECHNOLOGY" von Juni 1983 (Seiten 91 bis 97) werden die Vorteile der Verwendung von Lötkugeln diskutiert, um verschiedene Chips mit Substraten zu verbinden. In einem anderen, in derselben Publikation auf den Seiten 119 bis 126 erschienenen Artikel wird das Konzept der Verwendung von Schichten aus aufgedampften Metallen für Schmuck- und Leitzwecke beschrieben. Dieser Artikel beschreibt die Verwendung einer Tungsten- und Titan-Legierung, die zur Bildung einer Sperre aufgedampft wird, um die Migration zwischen Metallen verschiedener Arten zu verhindern. Der Artikel beschreibt die Verwendung des Tungstens und Titans als Sperre zwischen einem eine Silizium-Waffel erregenden Platinkontakt und einer Aluminium-Schicht.

Ein Artikel in einer Veröffentlichung, betitelt "IBM JOURNAL OF REGENT DEVELOPMENTS" von Mai 1969 (Seiten 226 bis 238) offenbart die Anbringung von Aluminium-Streifen auf einem Silizium-Substrat und die Verwendung von plattierten, in metallisierten Vias sitzenden Kupferkugeln als Mittel zur Montage des daraus resultierenden Geräts. Der Artikel diskutiert auch den kontrollierten Zusammenbruch von durch nichtbenetzende Bereiche umgebene Lötkugeln.

Experimentalversuche, die von den Erfindern dieser Anmeldung durchgeführt wurden, um durch konventionelle Metallisierungsmittel (Aufspritzen und Vakuumauftrag) Kurzschlußbügel auf Keramik-Tab-Kondensatoren herzustellen, haben einheitlich zur Bildung von Kondensatoren geführt, die in einer oder mehrerer Hinsicht mangelhaft waren. Insbesondere haben Versuche, Kurzschlußbügel, die für das Anbringen von Lötkugeln durch Techniken, wie sie auf Seiten 119 bis 126 des vorerwähnten Artikels "SOLID STATE TECHNOLOGY" beschrieben sind, zur Bildung von Kondensatoren geführt, die in einer oder mehreren der nachstehenden Beziehungen mangelhaft waren.

Das Aufbringen von Tungsten- und Titan-Legierungen, gefolgt von der Bildung einer direkt auf die Keramik im gesinterten Zustand aufgetragenen Aluminium-Schicht, resultierte in der Herstellung von Kurzschlußbügeln die, obwohl sie stark an der Keramik anhafteten, einen nicht hinnehmbar hohen Gleichstromwiderstand über die Länge eines Kurzschlußbügels zeigten. Wir haben theoretisch den hohen Widerstand durch die Tatsache erklärt, daß die relativ rauhe oder gerunzelte Oberfläche der Keramik in der Bildung eines Metallfilms resultiert, der unangemessen gestreckt ist, weil er den Spitzen und Tälern des Keramiksubstrats folgt. Darüber hinaus zeigten auf der Aluminiumschicht oder auf einer weiteren Deckschicht aufgebrachte Lötkugeln eine Bruchneigung und wurden leicht von der Oberfläche des aufgebrachten Kurzschlußbügels getrennt.

Versuche, die Oberfläche der Keramik vor der Bildung eines metallisierten Kurzschlußbügels zu polieren oder zu läppen, haben noch andere Probleme hervorgerufen. Wenn der Kurzschlußbügel aus Kompositmetall eine optimale Gesamtstärke übersteigt, kann der Bügel eine geeignete Haftung an die Keramik und einen geeigneten niedrigen Gleichstromwiderstand zeigen, er löst sich jedoch schnell von der Keramik ab, wenn die Vorrichtung Temperaturen in der Größenordnung unterworfen wird, die auftreten, wenn die Lötkugeln zur Befestigung auf einem Komplement-Substrat umgeschmolzen werden. Vermutlich wird die Abtrennung durch unterschiedliche Wärmedehnung des Kurzschlußbügels und der Keramik hervorgerufen.

Wenn die Keramikkontaktschicht des Komposit-Kurzschlußbügels in ungenügender Dicke ausgebildet ist, tritt eine Metallmigration durch diese Schicht zur leitenden Aluminiumschicht auf.

Nach vielen Versuchen ist es gelungen, zu einer Reihe von optimalen Dicken der entsprechenden metallisierenden Schichten zu gelangen, wie nachstehend offenbart. Diese Kompositschicht weist die gewünschte Konduktivität, Nichtbenetzbarkeit und erforderliche Dehnfähigkeit auf, um gegen eine Verlagerung widerstandsfähig zu sein, wenn die Vorrichtung Temperaturgefällen unterworfen wird. Jedoch stellte sich sogar diese optimale Vakuummetallbedampfungsfolge als unzureichend mechanisch an die Oberfläche der Keramik gebunden heraus, um einem Abschälen des Kurzschlußbügels von der Kondensatoroberfläche zu widerstehen, wenn der Kondensator den Beansprungen unterworfen wird, denen IC-Geräte u.ä. während der Handhabung und Anwendung ausgesetzt sind.

Die vorliegende Erfindung kann als auf die überraschende Feststellung gerichtet zusammengefaßt werden, daß ein metallisierter Kurzschlußbügel mit allen erforderlichen und wünschenswerten Eigenschaften für die Verwendung als Mittel zum Tragen von Lötkugeln zur Rückflußverbindung eines Kondensators o.ä. mit einem assoziierten elektronischen Bauelement dadurch gebildet werden kann, daß die Keramikoberfläche vor der Metallisierung einem abschließenden Schleif- oder Poliervorgang unterworfen wird, indem ein Poliermittel verwendet wird, das eine Durchschnittspartikelgröße von ca. 2 µ bis ca. 10 µ hat. Insbesondere wurde die überraschende Entdeckung gemacht, daß ein einzigartiges Verhältnis zwischen der Partikelgröße des im abschließenden Poliervorgang auf einer keramischen Oberfläche verwendeten Poliermittels und der Eignung einer solchen Oberfläche, einen Kurzschlußbügel zu tragen, der als Behältnis für sogenannte C-4-Lötkugeln, wie sie gebräuchlicherweise bei der BLM-Technologie verwendet werden, besteht.

Wie vorerwähnt wurde herausgefunden, daß die Tabs eines Keramikkondensators verbindende Kurzschlußbügel aus Metallen gebildet sein sollten, die bestimmte spezifische Eigenschaften haben, und in Dicken innerhalb vorbestimmter Bereiche hergestellt werden müssen. Wir haben z.B. festgestellt, daß, wenn eine anfängliche Grenzschicht zu dünn ist (d.h. unterhalb ca. 2000 Å), sie die gewünschte Isolierung gegen Migration nicht erfüllen kann. Wenn die Gesamtdicke der anfänglichen Grenzschicht zu groß ist, trifft man auf einen unpassend hohen Gleichstromwiderstand. Der Kompositkurzschlußbügel muß dünn genug sein, um so flexibel zu sein, daß er nicht aufgrund von unterschiedlichen Wärmedehnungswirkungen verdrängt wird. es wurde herausgefunden, daß ein geeigneter Kurzschlußbügel durch Aufdampfung einer Grenzschicht einer Dicke von ca. 2000 bis 4000 Å, einer leitenden Schicht von ca. 6000 bis ca. 12 000 Å und einer abschließenden Abdeck- oder Passivierungsschicht von ca. 2000 bis 4000 Å Dicke gebildet werden kann. Ein solcher Kurzschlußbügel weist alle für die Verwendung im Zusammenhang mit der BLM-Technologie erforderlichen Eigenschaften auf.

In Sonderheit wurde festgestellt, daß ein beschriebener Kurzschlußbügel zufriedenstellend auf einem Keramiksubstrat aufgebracht und mit konventioneller BLM-Technologie verwendet werden kann, wenn, und nur wenn die Keramikoberfläche einem abschließenden Schleifvorgang unter Verwendung von Partikeln in der erwähnten Größenordnung unterworfen worden ist. Die Bezugnahme auf die Partikelgröße soll sich auf die Durchschnittsgröße der verwendeten Partikel beziehen, die um ca. 50% in einer bestimmten Charge variieren kann. Daher soll die Bezugnahme auf eine Körnung von z.B. 5 µ eine Poliermischungszusammensetzung miteinbegreifen, deren Durchschnittsgröße ca. 5 µ beträgt, worin jedoch Mengen oberhalb und unterhalb dieses Wertes vorliegen. Der Poliervorgang kann unter Einsatz jedweden Polierverfahrens aus einer Anzahl bekannter Polierverfahren, insbesondere einschließlich einer bevorzugten Poliermethode, wobei Partikel in einer flüssigen Suspension getragen werden, die mechanisch über die Oberfläche der zu behandelnden Kondensatoren gerieben wird, durchgeführt werden. Andere Polierverfahren, wie Druckluftputzen und Ultraschallbehandlungen, sind auch geeignet, solange sie im Zusammenhang mit Partikeln innerhalb der erwähnten Größenordnung eingesetzt werden.

Versuche, dieselben Poliermethoden unter Verwendung von Partikeln durchzuführen, die kleiner als ca. 2 µ sind, haben ergeben, daß sich ein leitender Kurzschlußbügel bildet, der sich leicht von der Oberfläche der Keramik ablöst. Der Einsatz eines abschließenden Poliervorgangs unter Verwendung von Partikeln einer Größe von mehr als ca. 10 µ, jedoch von weniger als 20 µ, ergibt ebenfalls einen Kurzschlußbügel, der sich leicht von der Keramikoberfläche ablöst. Ein abschließender Poliervorgang unter Verwendung von Polierpartikeln, die größer sind als ca. 20 µ, ergibt die Bildung eines Kurzschlußbügels, der, während er fest auf der Keramikoberfläche anhaftet, in den Lötkugeln selbst und an der Grenzschicht zwischen Lötkugel und Kurzschlußbügel eine Porosität bewirkt, die die Lötkugeln anfällig für Brüche werden läßt, wenn der Kondensator danach mit einem assoziierten Elektronik-Gerät verbunden wird.

Aus einer Prüfung des Keramiksubstrats und der Unterfläche von aufgebrachten metallischen Kurzschlußbügeln nach nicht zerstörungsfreier Prüfung in der Art einer mechanischen Kraft, die auf die Lötkugel in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Keramik angreift, wurde die Theorie aufgestellt, daß die Kritikalität der Körnung der abschließenden Polierung eine Funktion der Art von Keramikzusammensetzungen ist, die aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Körnern besteht, die an benachbarten Korngrenzen aneinandergebunden sind. Insbesondere besteht die Oberfläche der Keramik nach dem Polieren aus einer im allgemeinen flachen planaren Masse, von der Teile durch Teilkörner definiert sind, deren Grenzen nur leicht mit benachbarten Körnern verbunden sind. Andere Teile der Oberfläche werden durch zentrale Massen benachbarter Körner definiert. Durch den Einsatz eines abschließenden Poliervorgangs unter Verwendung von Partikeln des beschriebenen kritischen Bereichs wird angenommen, daß die partiellen und schwach anhaftenden Körner auf den Oberflächen der Keramik entfernt werden und nur die größeren freiliegenden Oberflächen von Körnern zurückbleiben, die an den Oberflächen von benachbarten Körnern stark anhaften. Mit anderen Worten schafft die Verwendung von Partikeln innterhalb der erwähnten Größenbegrenzungen eine relativ flache oder leicht narbige Oberfläche, die im wesentlichen frei von kleinen partiellen Korninkrementen ist. Während bei der Verwendung eines Poliermaterials einer Größe von weniger als ca. 2 µ eine Oberfläche bleibt, die glatter ist als die, die erzielt wird, wenn Partikel innerhalb der kritischen Größenordnung verwendet werden, können damit in Übereinstimmung mit der aufgefundenen Theorie wegen der geringeren Masse solchen Poliermaterials die kleinen partiellen Körner nicht entfernt werden.

Es wird angenommen, daß die Verwendung von Poliermaterialien in der Größenordnung von mehr als 10 µ, jedoch von weniger als 20 µ, eine Oberfläche erzeugt, in der die partiellen Körner verbleiben, vermutlich weil die Größe der Schleifpartikel die Größe der partiellen Körner wesentlich überschreitet, die selbst im Bereich von ca. 1 bis 3 µ in Tiefe und Durchmesser liegen und deshalb mit den partiellen Körnern nicht in Eingriff kommen und diese verdrängen können.

Es wurde weiterhin herausgefunden, daß die Verwendung von abschließenden Schleiftechniken unter Verwendung von Partikeln, deren Durchschnittsgröße größer ist als ca. 20 µ, die Bildung eines stark anhaftenden metallischen Kurzschlußbügels erlaubt, wobei die starke Anhaftung theoretisch auf die relativ rauhe Oberfläche zurückzuführen ist, die als Ergebnis des Schleifverfahrens verbleibt. Ein auf einer solch rauheren Oberfläche aufgebrachter Kurzschlußbügel kann nicht bei BLM-Metallurgie-Techniken verwendet werden, da die Lötkugeln selbst porös und zerbrechlich werden und eine hohe Ausfallrate aufweisen, nachdem sie einer Rückflußerwärmung unterworfen worden sind, um sie mit einem verbundenen Elektronik-Gerät zusammenzuschließen. Es wird angenommen, daß die hohe Ausfallrate von Lötkugeln, die über einem Kurzschlußbügel aufgebracht worden sind, der über einer keramischen, abschließend mit Partikeln einer Größe von mehr als ca. 20 µ geschliffenen Oberfläche gebildet worden ist, durch die Tatsache hervorgerufen wird, daß Luft an der Grenzfläche zwischen der Lötkugel und der rauhen Oberfläche des Kurzschlußbügels eingeschlossen wird. Da es ein notwendiges Merkmal der obersten Schicht des Kurzschlußbügels ist, daß der Bügel nicht durch das Lötmittel benetzbar ist, wird das Vorhandensein in der Grenzfläche die Verbindung der Lötkugel mit dem Kurschlußbügel zwangsweise schwächen oder nach Umschmelzen des Lötmittels die eingeschlossene Luft in die Matrix des geschmolzenen Lötmittels einführen und so eine poröse Struktur in der Lötkugel selbst erzeugen.

Die vorstehenden theoretischen Ausführungen sollen in einem nichteinschränkenden Sinne gesehen werden, da sie nur einen Versuch darstellen, die überraschende Kritikalität der Größenbereiche der Polierpartikel zu erklären. Folglich sollte nicht durch die Genauigkeit der oben dargelegten theoretischen Erklärung eine Einschränkung erfolgen.

Es ist danach ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Bildung eines Kurzschlußbügels auf einer Oberfläche eines Keramiktabkondensators vorzuschlagen, der bei konventioneller BLM-Technologie verwendet werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Tab-Keramikkondensators mit niedriger Induktivität.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kondensators dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen abgebrochenen schematischen Vertikalschnitt durch einen Teil eines Keramikkondensators, wobei der Schnitt durch einen mit einer Elektrode verbundenen Tab des Kondensators geht;

Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1 nach einem ersten Poliervorgang;

Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1 und 2 nach einem abschließenden erfindungsgemäßen Poliervorgang;

Fig. 4 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1 bis 3, nachdem die Oberfläche des Kondensators metallisiert und eine Lötkugel auf dem metallisierten Kurzschlußbügel befestigt worden ist;

Fig. 5 eine Graphische Darstellung, die die Größe der abschließenden Schleifpartikel in Relation zur Haftung des Kurzschlußbügels und/oder der Lötkugel auf dem Keramiksubstrat vergleicht.

In den Fig. 1 bis 4 wird eine Oberfläche eines Tab-Keramikkondensators mit niedriger Induktivität in verschiedenen Stufen seiner Herstellung dargestellt. Die Darstellungen sind schematischer Natur. Fig. 1 zeigt ein Inkrement 10 eines Keramikkondensatorkörpers, das eine obere Fläche 11 einschließt, an der die oberste Fläche 12 des Metalltabs 13 freiliegt, der mit einer inneren (nicht dargestellten) Kondensatorelektrode verbunden ist. Es ist einleuchtend und aus einer Elektronenmikrofotografie der oberen Fläche ersichtlich, daß diese aus einer Folge von Spitzen und Tälern besteht, die die Korngrenzen der obersten Fläche bilden. Der in Fig. 1 dargestellte Kondensator soll die so gebildete Struktur darstellen, die, wie im Stand der Technik bekannt, Werkzeugmarkierungen und verschiedene andere Ungleichmäßigkeiten zusätzlich zur erwähnten ungleichmäßigen Kornstruktur enthält.

Fig. 2 zeigt den Kondensator der Fig. 1, der einem ersten Polier- oder Schleifverfahren, wie es im nachstehenden ausführlich beschrieben wird, unterworfen worden ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der erste oder Rohpoliervorgang, dem die Oberfläche 11′ der Fig. 1 unterworfen worden ist. wegen der Entfernung von ca. 1 bis 2 mils (25,4 bis 50,8 µ) der Kondensatoroberfläche, wodurch solche groben Ungleichmäßigkeiten, wie Werkzeugmarkierungen usw., entfernt werden, glatter sein als die so gebildete Fläche. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, hinterläßt der Rohpoliervorgang eine neue oberste Fläche 11′, von der ein wesentlicher Teil durch Teilkörner, wie z.B. 14, definiert ist, die mit benachbarten, im allgemeinen kompletten Körnern 15 an unregelmäßigen Stellen über die Grenzfläche zwischen den Korngrenzen verbunden sind.

Fig. 3 zeigt das Aussehen der Oberfläche 11′ des Kondensators der Fig. 2, nachdem diese durch den abschließenden und kritischen Poliervorgang, der nachstehend ausführlich beschrieben werden soll, behandelt worden ist. Wie durch einen Vergleich der Fig. 2 und 3 zu verstehen ist, hat der erfindungsgemäße Poliervorgang die Teilkörner 14 entfernt und z.B. ein Reihe von Löchern 16 hinterlassen, die in der Praxis ca. 1 oder 2 µ tief sind. Ein bißchen Experimentieren hinsichtlich der optimalen Körnung für den abschließenden Poliervorgang kann wünschenswert sein, da innerhalb der erwähnten Bereiche eine gewisse Korrelation zwischen der optimalen Körnung und Korngröße der Keramik zu bestehen scheint.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Segments des Kurschlußbügels 17, bestehend aus aufeinanderfolgenden Schichten 18, 19 und 20, wobei auf die oberste Schicht gemäß konventioneller Praxis eine Lötkugel 21 aufgebracht worden ist. Gemäß der dargestellten Ausführungsform kann ein bevorzugter Kurzschlußbügel 17 aus einer untersten oder oberflächenbenachbarten Schicht 18, die eine Grenze gegen die Migration des Metalls (normalerweise Platin oder Palladium) des Tabs 13 definiert, einer mittleren hochleitenden Schicht 19 und einer passivierenden oberen Schicht 20 bestehen. Einzelheiten der bevorzugten Zusammensetzungen der verschiedenen Schichten sowie Einzelheiten der verschiedenen Verfahrensschritte werden nachfolgend dargelegt.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der im abschließenden Poliervorgang verwendeten Körnung und dem Widerstand der Kurzschlußbügelstruktur und/oder der Lötkugeln des Kondensators gegen Verdrängung vom Kondensator veranschaulicht. Im unteren Bereich der Körnung, d.h. unterhalb von 1 oder 2 µ, tritt die Trennung als Ergebnis einer schlechten Haftung des Kurzschlußbügels an dem Keramiksubstrat auf. Am oberen Ende (ca. 12 bis ca. 20 µ) ist die Trennung auch auf die schlechte Haftung des Kurzschlußbügels an der Keramik zurückzuführen. Oberhalb von ca. 20 µ resultierte die Trennung aus einer Schwäche innerhalb der Lötkugeln oder zwischen den Lötkugeln und dem Kurzschlußbügel, wobei die Schwäche als Ergebnis von Lufteinschlüssen betrachtet wird.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeisiels des Verfahrens: Es sollte ohne weiteres zu verstehen sein, daß Einzelheiten der nachfolgenden Beschreibung beträchtlichen Variationen unterliegen und somit die vorliegende Erfindung, ausgenommen des in den beigefügten Ansprüchen definierten Umfangs, unkritisch zu betrachten ist.

Der Ausdruck "Keramik", wie er hier verwendet wird, soll sich auf eine dielektrische gesinterte Dickfilmmatrix beziehen, die aus miteinander verbundenen Körnern, beispielsweise Bariumtitanat usw., besteht und eine hohe dielektrische Konstante, ca. 1000 oder größer, aufweist. Es hat sich herausgestellt, daß das Verfahren weitgehend unabhängig von den verwendeten bestimmten Keramikrezepturen ist.

Beispiel I

Eine aus ca. 1000 Keramikkondensatoren bestehende Charge wurde bereitgestellt. Die Kondensatoren hatten im wesentlichen die folgenden Abmessungen: 25 mm lang, 2 mm breit, 13 mm dick. Die Kondensatoren enthielten auf ihrer Oberfläche 9 Reihen von mit den inneren Kondensatorplatten verbundenen Tabs, wobei sich in jeder Reihe 4-8 Tabs befanden. Die Kondensatoren waren aus einer im wesentlichen konventionellen Rezeptur von Bariumtitanat, dielektrisch, hergestellt.

Stufe 1: Montage der Kondensatoren auf die Polierplatte

Die unteren Oberflächen der Kondensatoren wurden durch ein konventionelles Bindemittel, z.B. "Superglue" (Handelsname für Cyanacrylat-Klebemittel), auf eine Platte mit den Abmessungen:. 254 mm Durchmesser×254 mm Dicke geklebt. Die oberen Flächen der Kondensatoren waren im allgemeinen ungleichmäßig oder rauh mit Spitzen und Tälern mit einer Abweichung von 25,4 bis 50,8 µ.

Stufe 2: Erstes (rauhes) Schleifen

Die Kondensatoren wurden zuerst wie folgt durch ein Abgleich-Glättungs-Verfahren behandelt. Eine Schleifpapierscheibe wurde auf eine Platte von 400 mm Durchmesser aufgebracht und mit 100 Upm in Drehung versetzt, wobei Wasser auf das Papier floß. Das zur Durchführung dieses Verfahrens benutzte Gerät ist ein "Maximet"-Schleifpolierer von Buehler. Die Schleifkomponente der Scheibe bestand aus einer Körnung von 400 (durchschnittliche Frittgröße: 37 µ).

Die rotierende Platte wurde mit den freiliegenden Oberflächen der auf der Scheibe getragenen Kondensatoren bei einem Druck von ca. 4,54 kg über einen Gesamtzeitraum von 2 Minuten in Berührung gebracht, wobei nach 1 Minute das Papier ausgewechselt wurde.

Stufe 3: Zweiter, glatterer Schliff

Das Verfahren wurde danach unter Verwendung eines Schleifpapiers von 600 Körnung (Größe: 25 µ) auf der rotierenden Platte für einen Zeitraum von 30 Sekunden wiederholt. Das besagte Verfahren entfernte ca. 50,8 µ Dicke von den Kondensatoren und hinterließ eine Oberfläche, die, glatt für das bloße Auge, bei der Vergrößerung Oberflächenungleichmäßigkeiten oder -rauhigkeiten einer Tiefe von ca. 5-10 µ aufwies.

Stufe 4: Dritter Schritt, Oberflächenbehandlung

Die Oberfläche der rotierenden Platte wurde danach mit einem Filztuchmaterial einer Dicke von ca. 13 mm bedeckt, wobei der Filz mit einer Suspension von Körnern einer Durchschnittsgröße von 5 µ in einem wäßrigen Medium gesättigt war. Die Platte wurde für 2 Minuten unter einem Druck von 4,54 kg gegen die freiliegenden oberen Flächen gedreht.

Aus Tonerde, Diamant oder Karborund bestehende Schleifkörner können angemessenerweise verwendet werden, ohne daß das Verfahren oder Ergebnis wesentlich verändert wird.

Schritt 5: Demontage und Säuberung

Die Kondensatoren wurden durch Eintauchen in Aceton von der Platte gelöst. Nachdem die Teile aus der Spannvorrichtung zu ihrem Schutz in ein weiches Sieb gefallen waren, wurden sie noch zweimal in sauberem Aceton gespült und getrocknet. Es hat sich herausgestellt, daß es hilft, alle restlichen organischen Kontaminationen zu entfernen, wenn die Teile einer Temperatur über 300°C, jedoch unter 1000°C ausgesetzt werden.

Schritt 6: Einspannvorrichtung und Maske zum Metallisieren

Dann wurden die Teile in eine Einrichtung so eingespannt, daß die vorbereiteten (polierten) Oberflächen freilagen, und zu diesem Zeitpunkt mit einer "Metallisierungs"-Maske bedeckt waren. In dieser Maske waren für jeden Kondensator in der Einrichtung neun Schlitze in jeder Position angebracht, die mit den neun Tab-Reihen übereinstimmten. Die Schlitze waren typischerweise 5 mils (127 µ) breit und 75 mils (1905 µ) lang.

Schritt 7: Aufspritzen der ersten Ti-W-(Grenz-)Schicht

Die Einrichtung wurde dann wie üblich mit anderen unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten Techniken metallisiert. Bei einem Verfahren wird z.B. die Einrichtung in eine Spritzmaschine eingebracht, die aus einer Vakuumkammer, einem "Target" (Ziel), besteht, das das aufzutragende Metall, in diesem Fall eine Titan-Tungsten-Legierung (gewöhnlich 90% Tungsten) liefert. Ein Vakuum wird an das System angelegt und eine geringe Menge eines Inertgases, gewöhnlich Argon, wird in die Kammer eingelassen. Ein Restdruck von ca. 40 Milli-Torr wird aufrechterhalten. Dann wird das Argon-Gas durch Anlegen eines hohen Gleichstromfeldes (manchmal auch unterstützt durch ein HF-Feld) angeregt. Der "Leistungspegel" wird auf ca. 4 kW eingestellt und die Einrichtungen veranlaßt, unter das "Target" und auf die andere Seite bei einer linearen Geschwindigkeit von ca. 100 mm/min zu gleiten. Diese Geschwindigkeit und Leistung werden eingestellt, um eine ca. 3000 Å Schichtdicke an Metall zu erbringen.

Es hat sich als günstig herausgestellt, vor dem Auftragsschritt eine "HF-Ätzung" vorzunehmen, die in derselben Kammer durchgeführt wird. Das bedeutet, daß ein Plasma durch ein angelegtes HF-Feld so erregt wird, daß Argonatome die Einrichtung und die freiliegende Oberfläche der Keramik bombardieren und sie durch "Herausschlagen" von Unreinheiten und Restgasen säubern. Die Parameter für diesen Schritt liegen zwischen 5 und 15 Minuten mit einer Leistungseinstellung von ca. 1 kW.

Schritt 8: Aufdampfung der leitenden Aluminiumschicht

Die Kondensatoren werden danach in einen "E-Strahl"-Aufdampfer gebracht, an den ein Vakuum von normalerweise ca. 10^-6 torr angelegt wird. Die Vorrichtung ist in der Nähe des Kammeroberteils angeordnet, wobei die zu metallisierende Oberfläche der "Aufdampferschale" zugewandt ist, in die Aluminium eingebracht worden ist. Der E-Strahl wird eingeschaltet, wodurch das Aluminium auf den Verdampfungspunkt erhitzt wird. Der Emissionsstrom wird eingestellt, um eine Aufdampfgeschwindigkeit von 10-15 A/s zu ergeben. Nachdem eine Schicht von ca. 10 000 Å aufgedampft worden ist, wird das Aufdampfen abgeschaltet, indem ein Verschluß zwischen die Schale und das Ziel gebracht wird. Der E-Strahl wird abgeschaltet, so daß das System abkühlen kann, dann wird das Vakuum aufgehoben und die Kammer geöffnet.

Schritt 9: Aufspritzen der zweiten (Deck-)Ti-W-Schicht

Der abschließende Schritt bei der "Streifen-Metallisierung" ist die Wiederholung des "Ti-W"-Aufspritzens (Schritt 7), um ein Metall-"Sandwich" zu erzielen.

Schritt 10: Aufdampfung eines Dreischichten-BLM-Polsters

Die Schritte 10 bis 12, die im wesentlichen eine konventionelle BLM-Metallurgie darstellen, werden nachfolgend beschrieben, aber sie bilden für sich keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Folglich sind die nachstehend beschriebenen, zwischen dem aus Schichten 18, 19 und 20 bestehenden, dargestellten Kurzschlußbügel befindlichen Schichten und der Lötkugel in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Die Streifenmaske wird entfernt und durch eine unterschiedliche Maske ersetzt. Jene Maske besteht aus einer Anordnung von 101,6 µ großen Löchern, die so angeordnet sind, daß sie mit den Streifen zusammenfallen. Die Maske wird optisch ausgerichtet, um eine Zentrierung der Löcher über den Streifen zu gewährleisten, und die Anordnung wird in einen "Heizfaden-Aufdampfer" eingesetzt. Dieser Aufdampfer ist mit drei Aufdampfquellen ausgestattet. Die erste ist ein schalenförmiges, elektrisch beheiztes Element, in dem sich Chromkörnchen befinden. Die zweite Schale ist mit Kupferpellets versehen, und die dritte hat ein einziges Goldpellet. Zwischen diesen Elementen und den zu metallisierenden Teilen befindet sich ein Satz von drei Verschlüssen, wodurch eine genaue Kontrolle der Auftragzeiten und folglich der -dicke ermöglicht wird.

Die Kammer wird auf ca. 4×10^-6 torr abgepumpt. Argon wird in die Kammer durch ein Nadelventil eingelassen, und der Druck kann sich bei 10-20 µ stabilisieren. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Feld von 1200 V zwischen der Anordnung und einer "domartigen", die Anordnung umgebenden Vorrichtung aufgebaut. Wie vorerwähnt, wird durch das Verfahren die Oberfläche durch Bombardierung der Oberfläche mit hochenergetischen Argonionen gereinigt. Die Stromstärke wird auf ca. 0,85 A eingestellt, und die Ätzung dauert 5 Minuten oder länger an.

Der Argonstrom wird abgebrochen, und der Metallisierungsvorgang beginnt. Das Chrom wird erhitzt, indem ein 100-A-Strom für eine Minute durch seinen Heizfaden geleitet wird, dann wird die Stromstärke allmählich stufenweise auf 250 Å erhöht. Der Verschluß über diesem Element wird entfernt, wodurch das Chrom auf die Anordnung aufdampfen kann. Das Chrom wird aufgedampft, bis eine Schicht von ca. 1600 Å aufgebracht ist. Das Kupfer wird eingeschaltet, und die beiden Metalle zusammen aufgedampft, bis eine Schicht von 700 Å der Mischung erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Chrom abgeschaltet. Das Kupfer sollte andauern, bis ca. 5000 Å aufgebracht ist. Dann wird das Kupfer abgeschaltet, und das Gold wird zur Vervollständigung aufgedampft, ca. 1000 Å.

Schritt 11: Aufdampfung von Lötmittel auf das BLM-Polster

Das Vakuum wird zurückgenommen und die Anordnung entfernt, die Maske wird durch eine Maske mit größeren Löchern eines Durchmessers von ca. 127 µ ersetzt. Diese Maske muß sorgfältig ausgerichtet werden, so daß jedes Loch über einer 101,6 µ großen goldbedeckten Stelle zentriert ist. Die Anordnung wird in einen Hochleistungs "HF-Aufdampfer" geladen, der mit einer Blei/Zinn-Legierung beladen ist. Das Vakuum wird geschaffen, und eine Dicke von 101,6-127 µ der Legierung auf die Vorrichtung aufgedampft. Zu diesem Zeitpunkt werden die Teile aus der Kammer entfernt und die Maske entfernt.

Prüfung der Kondensatoren

Die fertiggestellten Kondensatoren wurden geprüft, um die Haftfestigkeit zu bewerten, die sich aus der Anbringung der Lötkugeln des Kondensators auf einer ergänzend aufgebauten Reihe von metallisierten Polstern ergibt. Insbesondere wurden die Lötkugeln der fertiggestellten Kondensatoren in Berührung mit einem Tonerde-Substrat gebracht, auf dem eine Reihe von metallisierten Polstern angebracht waren, die in bezug auf die Lötkugeln des Kondensators entsprechend im Abstand angeordnet waren und stark auf dem Substrat hafteten. Die Lötkugeln wurden in Übereinstimmung mit Standardpraxis einer Erwärmung unterworfen, um eine Rückströmung und eine Bindung der Kugeln auf den metallisierten Polstern zu bewirken.

Ein Metallstift wurde auf die Rückseite des Tonerde-Substrats geklebt. Die Ränder des Kondensators und der Stift des Substrats wurden einer Trennkraft in einer zu den gepaarten Oberflächen des Substrats senkrechter Richtung unterworfen, und der Kondensator und die zur Bewirkung einer Trennung der besagten Komponenten erforderliche Kraft wurde gemessen. In allen Fällen ergab sich eine Trennung oder Spaltung an der Grenzfläche zwischen der Oberfläche des Kondensators und den Kurzschlußbügeln oder an der Grenzfläche zwischen Lötkugel und Kurzschlußbügel.

Bei in Übereinstimmung mit dem vorerwähnten Beispiel gebildeten Kondensatoren waren Kräfte von 0,45 kg oder mehr erforderlich, um die Trennung zu bewirken, wobei Kräfte von bis zu 0,68 kg in vielen Fällen auftraten. In der Praxis wird eine Trennkraft von ca. 0,45 kg als Mindesterfordernis für einen Kondensator des beschriebenen Typs erachtet.

Kontrollversuche

Die in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurden genauso, wie sie dort beschrieben sind, durchgeführt, wobei der einzige Unterschied darin bestand, daß in Schritt 4 die beim abschließenden Polierschritt verwendeten Partikel eine Durchschnittsgröße von 0,5 µ hatten. Wenn die sich ergebenden Kondensatoren dem vorbeschriebenen Zugtest unterworfen wurden, stellte sich die Trennung bei einer Durchschnittskraft von einem Drittel bis zur Hälfte der Kraft ein, die erforderlich war, um die Trennung der in Übereinstimmung mit Beispiel 1 gebildeten Kondensatoren zu bewirken. Eine Inspektion der getrennten Oberfläche der entfernten metallischen Komponenten zeigte eine beträchtliche Keramikmenge, die an der unteren Oberfläche des Metalls haftenblieb. Aus dieser Beobachtung wurde geschlossen, daß, während der Dünnfilmauftragsschritt wirksam Metall auf Inkremente der keramischen Oberfläche aufbrachte, die relativ schlechte Haftung des Kurzschlußbügels auf dem Keramiksubstrat insgesamt darauf zurückzuführen war, daß sich Inkremente der Keramik von anderen Inkrementen der Keramik lösten.

Als weiterer Kontrollversuch wurde der abschließende Polierschritt unter Verwendung von Partikeln einer Korngröße von 20 µ durchgeführt. Insbesondere wurden die vorbeschriebenen Schritte 1-12 genau in Übereinstimmung mit Beispiel 1 durchgeführt mit dem einzigen Unterschied, daß der abschließende Polierschritt darin bestand, die Kondensatoroberfläche während einer Minute unter Verwendung einer Korngröße von 20 µ zu polieren. Die sich ergebende Haftung des Metalls auf der Keramik wurde wie beschrieben getestet, und es wurde festgestellt, daß der Kurzschlußbügel sich vom Substrat unter einer Durchschnittskraft von ca. 0,23 kg trennte, d.h. weniger als 50% der erforderlichen Kraft, um die Trennung von in Übereinstimmung mit Beispiel 1 hergestellter Kondensatoren zu bewirken. Eine Prüfung der unteren Oberfläche des Metalls zeigte wiederum beträchtliche anhaftende Inkremente von Keramik darauf, was bedeutete, daß die Bindung von Metall auf Keramik in einzelnen Bereichen der Grenzfläche wirksam war und daß eine Haftungsschwäche des Metalls auf der Keramik durch die Schwäche verursacht wurde, mit der Inkremente der Keramik an anderen Inkrementen der Keramik hafteten, was eine Trennkraft in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Keramik betraf.

Ein anderer im Zusammenhang mit der Verwendung einer 20-µ-Abschlußpolierung bemerkter Effekt war die Porosität der wie beschrieben gebildeten Lötkugel. Diese Porosität wurde dem Lufteinschluß an der Grenzfläche zwischen dem aufgebrachten Metall und dem Lötmittel infolge der relativ rauhen Oberfläche des Kurzschlußbügels zugeschrieben. Versuche mit noch gröberen Polierkörnern zeigten den Tatbestand von zunehmend poröseren Lötkugeln und eine Tendenz der Kugel, sich von dem auf dem Kondensator aufgetragenen Metall zu trennen.

Aternative Schleiftechniken

Es wurde herausgefunden, daß die speziellen Schleifmittel in Übereinstimmung mit Schritt 4 geändert werden können, ohne daß dadurch der vorbeschriebene hohe Widerstand gegen Trennung wesentlich geändert würde. Insbesondere wurde das in Nr. 4 oben angegebene abschließende Polieren durchgeführt, indem die die Kondensatoren tragende Platte in eine wäßrige Lösung einer Korngröße von 5 µ getaucht wurde, wobei ein Ultraschallschütteln von 50 W verwendet wurde, während die Einrichtung mit ca. 1 Upm (mit der polierten Oberfläche nach unten) langsam gedreht wurde. Nach 5 Minuten wurde die Platte herausgenommen, mit sauberem Wasser gespült, und die Kondensatoren wurden demontiert und in Übereinstimmung mit den Schritten 4 bis 12 behandelt. Die Ergebnisse von Trennungstests waren im wesentlichen gleich den von in Übereinstimmung mit Beispiel 1 gebildeten Kondensatoren aufgewiesenen Ergebnissen.

Im wesentlichen gleiche Ergebnisse wurden erzielt, wenn Schritt 4 in dem Ausmaß geändert wurde, daß Durchschnittskrongrößen von 5 µ in einem Luftstrom gegen die freiliegenden Oberflächen der Kondensatoren vorwärtsgetrieben wurden.

Metallisierungsüberlegungen

Wie oben kurz beschrieben hat es sich als höchst wünschenswert herausgestellt, Metallisierungsmaterialien und -stärken innerhalb vorbestimmter Bereiche zu verwenden. Als ein bevorzugtes erstes oder Basismetallisierungsmaterial wird eine Legierung aus Titan und Tungsten (90% Tungsten) bevorzugt, obwohl eine reine Chrommetallisierung erfolgreich verwendet worden ist. Es wurde festgestellt, daß, wenn die Anfangsbeschichtung ungebührlich dünn ist, d.h. weniger als 1000 Å, sie eine Migration nicht stoppen kann und daß, wenn die Beschichtung ungebührlich dick ist, d.h. größer als 8000 Å, sie wegen der unterschiedlichen Wärmedehnungscharakteristiken des Metalls und der Keramik nicht die erforderliche Flexibilität aufweist, um einer Trennung zu widerstehen. Es wurde weiterhin herausgefunden, daß, wenn die metallisierte Beschichtung über einer rauhen Keramikoberfläche angebracht wird, wie sie gebildet würde, wenn die Beschichtung direkt über der gebrannten Oberfläche aufgebracht würde oder ungebührlich grobe Korngrößen im abschließenden Schleifschritt verwendet würden, der Widerstand des Kurzschlußbügels über seine Länge unannehmbar hoch sein wird wegen der Tatsache, daß die wirksame, sich aus dem Vorliegen von Spitzen und Tälern ergebende Gesamtlänge des Kurzschlußbügels bedeutend größer sein wird als dort, wo dieser über einer im wesentlichen glatten Oberfläche gebildet wird. Als Beispiel wird ein in Übereinstimmung mit den Schritten 6 bis 9 gebildeter Kurzschlußbügel genannt, der direkt über der gebrannten Oberfläche des Kondensators aufgebracht wird und einen Widerstand aufweist, der vier mal größer ist als der Widerstand des Kurzschlußbügels über der erfindungsgemäß polierten Oberfläche. Zusätzlich resultiert die Rauhigkeit eines unmittelbar über einer gebrannten (unpolierten) Keramik angebrachten Kurzschlußbügels in einem schlechten Kontakt zwischen der Lötkugel und dem Kurzschlußkontakt mit einer sich daraus ergebenden zehnfachen Erhöhung des Widerstands an der Grenzfläche von Kurzschlußbügel und Lötkugel.

Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich, ist vorstehend ein neues Verfahrens zum Anbringen eines Kurzschlußbügels auf die freiliegenden Tabs eines Keramikkondensators beschrieben. Die Erfindung wird zum großen Teil aufgrund der Feststellung prädiziert, daß unerwarteterweise die Haftung einer (oder mehrerer) im Vakuumverfahren aufgebrachten Dünnfilmschicht oder -schichten auf der Oberfläche eines Keramik-Tab-Kondensators wesentlich durch die Größe des bei der Durchführung des abschließenden Polierschrittes verwendeten Poliermittels beeinflußt wird. Insbesondere resultiert die Verwendung einer Oberflächenbehandlungskorngröße oberhalb oder unterhalb des hierin definierten kritischen Bereiches in einer schlechten Haftung des Kurzschlußbügels, während völlig überraschend die Verwendung von Körnungen innerhalb des vorbestimmten Bereiches die Haftung von Keramik und Kurzschlußbügel beträchtlich erhöht. Der Zusammenhang von Haftung und kritischer Korngröße wird als völlig unerwartet und überraschend betrachtet und resultiert in der Bildung eines Tab-Kondensators von niedriger Induktivität, der bedeutend überlegene physikalische Eigenschaften gegenüber vorbekannten Kondensatoren dieses Typs hat. Das Verfahren schafft ein vereinfachtes Mittel zum Abschließen solcher Kondensatoren gegenüber bekannten Verfahren, die die Verwendung von Lötsperren, Nuten, aufeinanderfolgender Metallisierungs- und Sägeverfahren u.ä. bedingen.

Während das Konzept oder die Idee der Verwendung eines Vakuumauftrags zur Durchführung der Metallisierung von Tab-Kondensatoren aus gesinterter Keramik und mit niedriger Induktivität im angezogenen Stand der Technik vorgeschlagen worden ist, gilt die Überzeugung, daß keine wirtschaftlich wirksame Methode zur Verwirklichung eines solchen Konzepts bisher bekannt ist.

Wie für den mit der vorliegenden Offenbarung bekannt gemachten Fachmann offensichtlich, können zahlreiche Änderungen in den Einzelheiten der vorstehend beschriebenen Schritte durchgeführt werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Daher ist die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche weit auszulegen.

Claims

1. Verfahren zum Abschließen eines hochwertigen Keramikkondensators des Tab-Typs mit niedriger Induktivität durch Dünnfilm-Vakuum-Auftragstechniken, wobei der Kondensator nebeneinander angeordnete leitende Tabs auf einer ersten Oberfläche des Kondensators hat, umfassend die Schritte

- des Abschleifens dieser ersten Oberfläche des gesinterten Kondensators, um eine im allgemeinen glatte Konfiguration zu bilden,
- des nachfolgenden Polierens der Oberfläche unter Verwendung eines Schleifpoliermittels mit einer Durchschnittspartikelgröße im Bereich von ca. 2 µ bis ca. 10 µ,
- des nachfolgenden Maskierens der Oberfläche, um Teile davon abzudecken, während andere Teile in Übereinstimmung mit ausgesuchten Teilen von Tabs freigelegt werden
- und des nachfolgenden Auftragens einer oder mehrerer Metallschicht/en auf der Oberfläche durch die Maske mittels einer Vakuumauftragstechnik.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Aufbringung mindestens einer Metallschicht mit einer kombinierten Dicke im Bereich von ca. 5000 Å bis 40 000 Å.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Aufbringung einer Metallbeschichtung aus einer ersten Schicht, die im wesentlichen aus einer unmittelbar auf der Oberfläche angebrachten Tungsten- und Titan-Legierung besteht, einer zweiten Schicht, die im wesentlichen aus über der ersten Schicht aufgebrachtem Aluminium und einer dritten Schicht, die im wesentlichen aus Tungsten- und Titan-Legierung besteht, die über der zweiten Schicht aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dreidimensionale Lötmasse verwendet wird, um an ausgewählten Stellen die Metallschicht durch die Maske zu verbinden.

5. Kondensator, hergestellt gemäß dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4.