DE969552C

DE969552C - Verfahren zur Herstellung von Kondensatordielektriken aus Stoffen hoher Dielektrizitaetskonstante

Info

Publication number: DE969552C
Application number: DES22887A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Carl Heck; Dr-Ing Joachim Weber
Original assignee: Standard Elektrik AG
Current assignee: Standard Elektrik AG
Priority date: 1951-04-25
Filing date: 1951-04-25
Publication date: 1958-06-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kondensatordielektriken mit beliebig dünnen Schichten aus Bariumtitanat oder anderen Stoffen mit sehr hoher Dielektrizitätskonstante.

Es ist bekannt, Schichten hoher Dielektrizitätskonstante durch Oxydation von Metallen herzustellen. Auf der Oberfläche von z. B. Aluminium oder Tantal wird durch chemische oder elektrochemische Verfahren eine dielektrische Oxydschicht erzeugt.

Bekannt ist auch, daß man Bariumtitanatschichten mit sehr hoher Dielektrizitätskonstante in Schichtstärken bis herunter zu Bruchteilen von Millimetern herstellen kann.

Es ist ferner vorgeschlagen worden, die hohe Dielektrizitätskonstante von Titandioxyd zur Herstellung von Kondensatoren auszunutzen, indem auf ein Trägermetall zunächst reines Titan aufgedampft und nachträglich in Titandioxyd umgewandelt wird.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von Kondensatordielektriken mit hoher Dielektrizitätskonstante aus mindestens zwei Komponenten, mit Ausnahme von Sauerstoff, durch Umwandlung von Stoffen auf einer leitenden Trägerfolie die Komponenten auf der Trägerfolie unter solchen Bedingungen niedergeschlagen werden, daß durch chemische Reaktion eine geeignete Dielektrikumsschicht erzeugt wird.

Zur Darlegung des Verfahrens wird z. B. von einem Dielektrikum aus Bariumtitanat ausgegangen. Auf eine geeignete metallische Folie werden Titan und Barium in geeignetem Mischungsverhältnis gleichzeitig niedergeschlagen. Falls das

Niederschlagen durch Verdampfen erfolgt, kann aus einem gemeinsamen Tiegel ein Gemisch von Barium und Titaadioxyd (Ti O₂) niedergeschlagen werden, oder aus zwei verschiedenen Tiegeln werden Titan und Barium in einem gewünschten Mischungsverhältnis gleichzeitig verdampft. Es können auch weitere Komponenten — wie z. B. Strontium — in jedem Falle berücksichtigt werden. Anschließend ist die Oxydation durchzuführen, ίο so daß das gewünschte Titanat entsteht. An das eigentliche Oxydationsverfahren können noch weitere Verfahren angeschlossen werden, in welchen in wünschenswerter Weise der Sauerstoffgehalt der Bariumtitanatverbindung modifiziert wird, indem durch Reduktion in einer reduzierenden Atmosphäre unter Hitzeanwendung oder durch Fortsetzung der Behandlung in einer Sauerstoffatmosphäre oder in einer sonst geeigneten Atmosphäre der Sauerstoffgehalt auf einen Wert oberhalb oder unterhalb des stöchiometrischen Verhältnisses gebracht wird. Selbstverständlich ist auch ein Aufladen mit anderen Gasen möglich. Die anzuwendenden Temperaturen ergeben sich aus dem angestrebten Endzustand. Auf die Bariumtitanatschicht wird weiterhin eine gut leitende Metallschicht, etwa eine Silberschicht, aufgebracht, was wiederum durch Verdampfen oder Kathodenzerstäubung geschehen kann. Auch gibt es Silberpasten, die nach Anwendung von Hitze einen Silberüberzug ergeben. Die mit Bariumtitanat od. dgl. überzogene Metallelektrode kann aber auch, wie bei Elektrolytkondensatoren üblich, mit einem mehr oder weniger festen Elektrolyten in Kontakt gebracht werden. Das Aufdampfen erfolgt zweckmäßig im Vakuum oder Hochvakuum. Man läßt die zu bedampfende Folie mit geeigneter Geschwindigkeit an dem Verdampfer vorbeilaufen.

Man kann entsprechend mit Bleijodid verfahren. In diesem Fall kann von einer Bleifolie ausgegangen werden, auf welcher durch entsprechende Reaktion Bleijodid erzeugt wird. Man kann aber auch von einer beliebigen Folie ausgehen, auf welcher die miteinander zur Reaktion zu bringenden Stoffe, in diesem Fall Blei und Jod, aufgedampft und in einer entsprechenden Nachbehandlung oder auch während des Aufdampfens miteinander zur Reaktion gebracht werden.

In jenen Fällen, wo zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses Abweichungen vom stöchiometrischen Verhältnis herbeigeführt werden müssen, schließt sich eine weitere Behandlung in einer geeigneten Atmosphäre, die z. B. oxydierend oder reduzierend sein kann, bei einer geeigneten Tetnperatur an. Die Anwendung von elektrischen Feldern, durch welche die dielektrischen Teilchen im Augenblick des Entstehens ausgerichtet werden, ist sehr vorteilhaft.

Nach einer weiteren Abänderung des Verfahrens können Kondensatordielektrika auch auf die Weise hergestellt werden, daß z. B. die aufgerauhte oder nicht aufgerauhte Titanfolie bzw. eine Folie, welche mit Titanmetall überzogen worden ist — der Grundstoff kann ein Metall, kann aber auch ein Nichtmetall sein, unter Anlegung eines elekirischen Potentials —, in einem Ba++-Ionen enthaltenden Elektrolyten oder einem geeigneten Schmelzfluß, z. B. Ba (NO₃),, oder Ba (OH)₂, mit einer sehr dünnen Bariumtitanatschicht versehen wird. Diese Folien werden entweder zusammen mit einem geeigneten Elektrolyten nach Art von Elektrolytkondensatoren zu einem Kapazitätselement gestaltet oder können nach Aufbringen geeigneter Gegenelektroden so wie Trockenkondensatoren verwendet werden. Das entsprechende gilt im übrigen für andere Dielektrika in entsprechender Weise, z. B. für PbJ₂.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren, insbesondere kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Kondensatordielektriken hoher DK aus mindestens zwei Komponenten, mit Ausnahme von Sauerstoff, durch Umwandlung von Stoffen auf einer leitenden Trägerfolie, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten auf die Trägerfolie unter solchen Bedingungen niedergeschlagen werden, daß durch chemische Reaktion eine geeignete Dielektrikumsschicht erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie aus mindestens einer der bei der Reaktion zur Bildung der Dielektrikumsschicht beteiligten Komponenten besteht oder mit dieser überzogen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach dem Aufbringen der Komponenten diese der Einwirkung von Sauerstoff ausgesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponenten Blei und Jod verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und -2, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponenten Barium und/oder Strontium und Titandioxyd verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponenten Barium und Titan verwendet und in sauerstoffhaltiger Atmosphäre zu Bariumtitanat umgesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Durchführung der Reaktion Abweichungen vom stöchiometrischen Verhältnis der angestrebten Verbindung durch eine weitere Behandlung bei geeigneten. Temperaturen in einer reduzierenden oder oxydierenden Atmosphäre durchgeführt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 939 943; schweizerische Patentschriften Nr. 209 750, 913, 245 815, 246 105;

französische Patentschrift Nr. 848 561; britische Patentschrift Nr. 491 422.

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