DE1464870A1 - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von elektrischen KondensatorenInfo
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Description
Unsere Nr. 11177
Corning GHaas Works
Corning, Mew York, V.St.A.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von elektrischen Sondensatoren, insbesondere dünnen SoMehtkondensatoren, bei denen das dielektrische Material aus güiziummonoxyd besteht.
Bei der Herstellung von Kondensatoren mit 3iliziuamonoxyd ale dielektrischen Material wird zunächst ein elektrisch
leitender Illat auf ein« Unterlage aufgedampft, dann auf die -sen ersten leitenden Filii ein «eiterer film aus ailiasiusa -monoxyd (810) aufgedampft und schließlich noch ein zweiter
elektrisch leitender Ulm auf die Sillziummonoxydschicht aufgedampft· Bfc«her «ar es erforderlich, die Siliziummonoxyd -
schicht verbältnisiaäfilg langsam mit bis zu 10 % pro Sekunde
ο
und vorzugsweise weniger als 5 A pro Sekunde aufzudampfen, um
den Verlustfaktor (Tangens dee Verlustwinkels) und die Kriechströme des Kondensators in Grenzen zu halten. Derartig lang-
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%.' '■ ■ . ■ ■
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same Ablagerungsgeschwindigkeiten erhöhen jedoch die Kosten dee Gegenstandes sehr und sind für die Herstellung in großem
Maßstab nicht geeignet. Hohe Ablagerungsgesohwindigkeiten von
ο
' mehr als 10 A pro Sekunde bewirken, daß in dem bilieiummonoxydfilm so hohe Spannungen auftreten, daß die Kondensatoren erhebliche Verlustfaktoren und Kriechströme aufweisen.
' mehr als 10 A pro Sekunde bewirken, daß in dem bilieiummonoxydfilm so hohe Spannungen auftreten, daß die Kondensatoren erhebliche Verlustfaktoren und Kriechströme aufweisen.
Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bringt man nacheinander Schichten aus Metall, Siliziummonoxyd
und Metall auf, wobei die Metallschichten eine i)icke von mehr
ο
als etwa 5000 A besitzen, und erhitzt den so gebildeten Gegen-
als etwa 5000 A besitzen, und erhitzt den so gebildeten Gegen-
;".'. stand eine bestimmte Zeit auf eine Temperatur zwischen etwa
500° und etwa 56O°C, um die Siliziummonoxydschicht zu gl:;her
und dadurch den Verlustfaktor und die Kriechstrome die«=-·-· K ndeneators
zu verringern.
Die beigefügten Zeichnungen dienen der weitern Erläuterung
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Kondensator.
Pig. 2 let ein Fließdiagramm des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung.
Die Technik des Überziehens durch Aufdampfen besteht
darin, daß man ein geeignetes Material in einer evakuierten Kammer verdampft und anschließend das verdampfte Material
auf einer Unterlage kondensiert. Sine Auf dämpfungsvorrichtung,
die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist in "YacuuB Deposition of Thin Films" von 1. Holland, John
ViIey and Sons, Inc., 1961 beschrieben.
Zn Fig. 1 ist eine dielektrische Unterlage 10 gezeigt,
die zwei relativ große flache ebene Oberflächen aufweist. Geeignete Unterlagematerialien sind Glas, keramische Ma terialien
and dgl. Sine erste Metallschicht 12 mit einer
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Dicke von mehr ale etwa 5000 A wird mit einer hohen Ablagerungsgeschwindigkeit auf eine der flachen Oberflächen
aufgedampft und bildet eine der Kondensatorplatten. Im -vorliegenden bedeutet der Ausdruck hohe Ablagerunge -geschwindigkeit eine Aufdämpfung von mehr als 10 A pro
Bekunde. Sine Schicht 14 aus Silieiummonoxyd wird durch
Aufdampfen mit einer Geschwindigkeit von mehr als 10 A
pro Sekunde Über der Schicht 12 aufgebracht, wobei ein Teil der Schicht 12 für die anschließende Befestigung der
Leitung frei bleibt. Eb sind verschiedene Mittel zum Abdecken und cur selektiven Ablagerung in der Technik bekannt, von denen ein beliebiges für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden kann. Eine zweite
ο Metallschicht 16 mit einer Dicke von mehr als etwa 5000 A
wird auf ähnliche Weise über der Schicht 14 aufgedampft und bildet die zweite Kondensatorplatte. Die verschiedenen Schichten werden in einer evakuierten Kammer, in der
das ächichtmaterlal verdampft wurde, durch Kondensation auf der Oberfläche abgelagert. Ss können beliebige geeignete Auf damp fungsvorrlchtungen ausgewählt werden. Geeignete Materialien für Kondensatorplatten sind Aluminium,
Silber und dgl*.
Sa wurde gefunden, daß die Siliziummonoxydschicht
eines auf die vorstehende Weise gebildeten Kondensators Spannungen aufweist oder unbeständig ist, was einen hohen
Verlustfaktor und Kriechetröme «ur Folge hat. Nach der
vorliegenden Erfindung wird der Kondensator aus der evakuierten Kammer entfernt, in einen geeigneten Ofen gelegt,
auf eine Temperatur »wischen etwa 5QO und etwa 56O°C
für die Dauer einer vorbestimmten Zeitspanne, z.B. bis zu 15 Minuten, erhitzt und danach auf geeignete Weise gekühlt,
wodurch die Siliziummonoxydschicht getempert öder stabilisiert wird und der Verlustfaktor und der Kriechstrom merklich verringert werden. Ss wurde gefunden, daß der Verlustfaktor nach einem derartigen Tempern um mehr als eine Größenordnung verringert ist. Das Tempern über eine Zeitspanne von
etwa 15 Minuten verändert jedoch die Kondensatorcharakteristika nicht wesentlich. Der Kondensator kann entveder langsam
^ 009811/0500.
gekühlt oder einfach in Luft abgeschreckt werden; beim
Tempern im Vakuum erzielt man im wesentlichen die gleichen Ergebniese wie beim Tempern in Luft.
Die Metallschichten 12 und 16, die die Kondensatorplatten
bilden, werden in einer Stärke von mehr als etwa 3000 A hergestellt, da eich gezeigt hat, daß dünnere Metall-
schichten bei GHUhtemperatüren von 500 C mehr durchoxydieren
oder sich sonst zersetzen.
Nachstehend wird ein Beispiel fUr die Durchführung der vorliegenden Erfindung gegeben:
Ein Kondensator wurde hergestellt, indem im Vakuum eine erste Aluminiumschicht mit einer Stärke von etwa
5000 A mit einer Geschwindigkeit von etwa 23 A pro Sekunde auf eine Unterlage aus Borsilikatglas aufgedampft wurde.
Eine Schicht aus Siliziummonoxyd mit einer Stärke von etwa
10 000 A wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 23 A pro Sekunde auf die Aluminiumschicht aufgedampft. Eine zweite
Aluminiumschicht mit einer Stärke von etwa 5000 A wurde auf die SiIizlummonoxydschicht ebenfalls mit einer Ge-
o
schwindigkeit von 23 A pro Sekunde aufgedampft. Der auf diese Weise gebildete Kondensator hatte eine Kapazität von 355 Picofarad und den Verlustfaktor 0,061. Der Kondensator wurde in einem atmosphärischen Ofen auf 520 C erhitzt, I^ Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten und danach in Luft gekühlt. Der Verlustfaktor des gekühlten Kondensators betrug 0,0052.
schwindigkeit von 23 A pro Sekunde aufgedampft. Der auf diese Weise gebildete Kondensator hatte eine Kapazität von 355 Picofarad und den Verlustfaktor 0,061. Der Kondensator wurde in einem atmosphärischen Ofen auf 520 C erhitzt, I^ Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten und danach in Luft gekühlt. Der Verlustfaktor des gekühlten Kondensators betrug 0,0052.
Es wurde ein weiterer Kondensator hergestellt mit einer Geechwindigkeit von etwa 25 A pro Sekunde in gleicher
Stärke und auf die gleiche vorstehend beschriebene Weise auf eine Borsilikatglasunterlage aufgedampft wurden. Der
auf diese Weise gebildete Kondensator hatte eine Kapazität von 362 Picofarad und einen Verlustfaktor von 0,061.
Nach dem Glühen unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen war der Verlustfaktor auf 0,0032 verringert.
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Gegebenenfalls kann nach dem vorliegenden Verfahren
auch ein Kondensator hergestellt werden, der eine Mehrzahl
von vorstehend beschriebenen Plattenpaaren enthält, wobei jede der Platten duroh eine Siliziummonoxydschicht ge -trennt ist.
Brfindungegeffiäß hergestellte Kondensatoren sind
leicht reproduzierbar and haben einen niedrigen Verlustfaktor und geringe Kriechströme; das vorliegende Verfahren ist
für die Herstellung in großem Maßstab geeignet, da die Kondensatoren billig, rasch und ohne Beeinträchtigung des
Materials der Kondensatorplatte hergestellt werden können.
BAD ORIGINAL
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Claims (4)
- IARLBlQPatentansprüche:f ΐΛ Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kondensattrfs, bei dem Schichten aus Metall, Siliziummonoxyd
und Metall in der angegebenen Reihenfolge im Vakuum auf eine dielektrische Unterlage aufgedampft werden, dadurch gekennzeichnet, daß man den auf diese Weise hergestellten Kondensator auf eine Temperatur zwischen etwa 500 und etwa 560 C erhitzt, so da.3 die diliziurumonoxydschicht eingebrannt und der Verlustfaktor des Kondensators verringert wird. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das Aufdampfen im Vakuum mit einer Geschwindigkeit vonο
mehr als 10 A pro Sekunde erfolgt. - 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten eine Sicke von mehr als etwaο
5000 A haben. - 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten aus Aluminium bestehen.FUr Corning Glass WorksHechi
009811/0509 BAD ORIGINAL
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