DE2323921B2 - - Google Patents

Description

Aus den vorangehenden Ausführungen geht her- der in Verbindung stehenden Hohlräumen erzeugt,

«vor, daß die Herstellung von monolithischen kerami- wobei sich jeder offenporige Bereich zu einer Grenz-

sehen Kondensatorea beträchtliche Kosten verur- fläche des monolithischen Körpers erstreckt, daß man

sacht, da es notwendig ist, EdelmeialleleLtroden zu diese Grenzflächen des gesinterten, monolithischen

verwenden. Silberelektroden, wie sie gewöhnlich bei S Körpers mit durchlässigen Grenzschichten versient

anderen keramischen Kondensatoren verwendet wer- und ein leitendes Material in die offenporigen Berei-

den, sind im allgemeinen deshalb ungeeignet, weil ehe durch Tränken mit einem geschmolzenen Metall

ein Brennen bei hoher Temperatur nach dem A»if- oder einer geschmolzenen Metallegierung einbringt

bringen der Elektroden erforderlich ist und daß man dabei das geschmolzene Metall oder die

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, io Metallegierung durch die Grenzschichten in die of-

einen gesinterten, einheitlichen, keramischen Körper fenporigen Bereiche preßt

mit Elektroden und/oder Leitern zu schaffen, der Zweckmäßigerweise werden die offenporigen Be-

preiswert herzustellen ist und bei dem insbesondere reiche vor dem Tränken mit geschmolzenem Metall

ein Brennen des leitenden Materials zugleich mit dem oder Legierung evakuiert

keramischen Körper nicht notwendig ist Diese Auf- 15 In der deutschen Auslegeschrift 16 39 554 ist zwar gsije wird erfjEdungsgemäß bei einem derartigen ke- eia Kondensator mit einer Elektrode aus reduzierten xamischen Körper durch eine Anzahl von Bereichen Keramikoxyden beschrieben, der einen hohen Geaus einer dichten, isolierenden oder dielektrischen ge- halt eines Dielektrikums enthält. Die Elektrode bilsinterten Keramik, wenigstens einen Bereich aus ei- det ein leitendes schwamm- bzw. skelettartiges Gener offenporigen, gesinterten, metallhaltigen Keramik ao füge mit Innenporen. Dieses keramische Gefüge ist zwischen den erstgenannten Bereichen, die zu einer an seinen Außen- und Innenflächen in dünnen Schich-Grenzfläche des Körpers verlaufen, und eine metall- ten oxydiert und mit einer Gegenelektrode versehen, haltige Grenzschicht auf dem Körper über dieser Bei der Herstellung dieses Kondensators wird ein ke-Grenzfläche gelöst ramischer Grünkörper mit einem Netzwerk von über

Die Herstellungskosten für diesen Körper lassen as sein Volumen räumlich verteilten organischen Fasern, sich durch die Vermeidung der Verwendung von ed- die aus der Außenoberfläche des Grünkörpers (linien Metallelektroden herabsetzen. Der Körper läßt ausstehen, oxydierend und anschließend reduzierend sich beispielsweise als Keramikkondensator oder auch gebrannt. Ein Ptaünstift, der mit einer dichten, reduäls Mehrlagen-Schaltanordnung für integrierte Uy- zierten Keramik der gleichen Zusammensetzung überbridschaltungen herstellen, bei der Leiter zum An- 30 zogen ist wie sie die rohe Keramikmasse des Gefüschließen von Bauteilen in verschiedenen Ebenen ei- ges aufweist wird vor dem Brennen in den Grünkörner keramischen Substratfläche oder Matrix vorge- per eingepreßt, so daß mit den reduzierten Keramiksehen sind. oberflächen ein galvanischer Endkontakt gebildet

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs- wird. Die Poren, welche durch das Ausbrennen des form ist eine Anzahl von offenporigen, metallhalti- 35 Netzwerks aus organischen Fasern gebildet werden, gen Bereichen vorgesehen. Als besonders zweckmä- können mit einem geschmolzenen Metall, ζ Β. Zinn, ßig hat es sich erwiesen, wenn Schichten aus einer oder mit einer Silberemulsion gefüllt werden,
dichten, dielektrischen, gesinterten Keramik abwech- In der französischen Patentschrift 15 12 995 ist ein selnd mit Schichten aus offenporiger, metallhaltiger Verfahren zur Herstellung einer vielschichtigen Keramik vorgesehen sind. Zweckmäßigerweise ver- 40 Schaltanordnung beschrieben, bei dem auf Platten aus laufen abwechselnd offenporige, metallhaltige Schich- einem keramischen Grünkörper Muster gebildet werte zu verschiedenen Grenzflächen des Körpers, wo- den, welche dem erwünschten Leiterverlauf entsprebei eine metallhaltige Grenzschicht auf eder dieser eben. Eine oder mehrere der öffnungen, die mit den Grenzflächen vorgesehen ist. Die metallhaltigen Leitern in den Platten verbunden sind, wird mit ei-Grenzschidüen sind bevorzugt Endelektroden. Es ist 45 ner Elektrodenpaste gefüllt. Anschließend werden günstig, wenn die metallhaltigen Grenzschichten aus die Platten zusammengesetzt und zusammengepreßt, keramischem Material bestehen. so daß bestimmte Bereiche der einzelnen Leiter mit-

Der Erfindung liegt desweiteren die Aufgabe zu einander über die öffnungen verbunden werden. Der Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines derarti- Plattenstapel wird anschließend auf eine erste Temgen gesinterten, keramischen Körpers mit Elektroden 5° peratur erhitzt so daß das Bindemittel ausgetrieben oder Leitern in Vorschlag zu bringen. Diese Aufgabe wird. Danach wird der Plattenstapel auf eine zweite wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man Plat- Temperatur erhitzt, die höher liegt als die erste Temten aus einem fein zerteilten, isolierenden oder di- peratur, so daß die Platten zusammen sintern und elektrischen keramischen Gemisch vorsieht, das durch eine chemische Umwandlung der Flektrodenpaste ein flüchtiges Bindemittel gebunden ist und eine dich- 55 stattfindet. Hierdurch erhält man metalibeschichtete te Schicht nach dem Brennen bei Sintertemperatur Kapillarkanäle, die dem erwünschten Leiterverlauf bildet, daß man zwischen diese Platten eine Ablage- entsprechen. Diese Kapillarkanäle werden mit einem rung eines zweiten Gemische mit einem flüchtigen schmelzflüssigen Metall von großer Leitfähigkeit geBindemittel einbringt, das beim Brennen eine offen- füllt. Die Elektrodenpaste enthält feuerfeste Metallporige Struktur entwickelt, daß man eine Anzahl der- 60 teilchen, beispielsweise aus Molybdän und Mangan artiger Platten und Zwischen-Ablagerungen verfestigt oder deren Oxyde. Bei einer Verwendung der letzte- und somit einen vorläufig gebundenen, selbsttragen- ren muß das Brennen in einer reduzierenden Atmoden Körper erzielt, daß man den Körper zur Elimi- sphäre erfolgen, um die Metalloxyde in Metalle umnierung der flüchtigen Bindemittel erhitzt, daß man zuwandeln.

den Körper bei Sintertemperatur brennt und einen 65 Der einfache und wirksame Aufbau der erfin-

gesinterten, monolithischen Körper erzielt, der Be- dungsgemäßen keramischen Körper wird in beiden

reiche aus dichtem, keramischem Material und we- vorstehend beschriebenen bekannten Anordnungen

niestens einen offenporigen Bereich mit untereinan- und Verfahren nicht erreicht. Auch das Herstellungs-

verfahren ist jeweils aufwendiger und schwieriger streckt sich zu einem Paar von unterschiedlichen Kandurchzuführen. Ein Hinweis auf die erfindungsgemä- tenbereichen des gesinterten Körpers. Da jedoch die ße Lehre war hieraus nicht zu erhalten. offenporigen Schichten der Fläche nach kleiner als

,es Die in > der« Anmeldung verwendete Bezeichnung die dichten dielektrischen Schichten sind, bestehen die ^Metall« -soll nicht nur reine oder im wesentlichen S anderen Kantenbereiche des gebrannten;Körpers und reine'Metalle, sondern sämtliche Legierungen urrifas- dessen Inneres unmittelbar angrenzend an die letzten. Desweiteren wird unter der Bezeichnung »Offen- genannten Bereiche ausschließlich aus dem dielektriporig« in diesem Zusammenhang ein Körper oder ein sehen Material.

Bereich eines Körpers verstanden, der ausreichende Nach dem Sintern durch Brennen können die mo-

Poren in genügender Größe und innere Verbindun- 10 nolithischen keramischen Körper zu einem Kondengen zwischen den Poren aufweist, um in den meisten sator weiterverarbeitet werden, indem ein Schmelz-Fällen den Eintritt des geschmolzenen Metalls bei flüssiges Metall in die offenporigen Schichten innerimäßigem Druck, d. h. 35 kg pro cm² oder weniger zu halb des Körpers zur Bildung von inneren Elektrogestatten. den eingeleitet wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der 15 Das schmelzflüssige Metall kann in die offenpori-Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei- gen Schichten eingebracht werden, bevor die Endbung von Ausfuhrungsbeispielen unter Bezugnahme elektroden auf die Stirnflächen des Körpers mit freiäuf die Zeichnung. liegenden inneren Elektroden und Stirnelektroden auf

F i g. 1 ist ein vergrößerter Schnitt eines fertigen herkömmliche oder gewünschte Art aufgebracht wererfindungsgemäßen keramischen Körpers, der einen a« den. Alternativ kann eine durchlässige Grenzschicht, monolithischen, keramischen Kondensator bildet; die eine Stirnelektrode sein kann, auf jede dieser

F i g. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Stirnflächen aufgebracht werden, bevor das schmelz-F i g. 1; flüssige Metall in die offenporige Schicht des Körpers

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf eine Platte aus einer eingeleitet wird. Das Metall kann sodann durch die keramischen, dielektrischen Mischung mit einer auf »5 durchlässige Grenzschicht in das Innere der offenpodieser in einem Muster abgelagerten keramischen Mi- rigen Schicht eingepreßt werden. Wenn diese Grenzschung zur Bildung einer offenporigen Schicht; schichten nicht Stirnelektroden sind, können derartige

F i g. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht Elektroden aufgebracht werden, nachdem unter Umvon zwei Platten aus einer keramischen, dielektri- ständen alle Teile der Grenzschichten entfernt sind, sehen Mischung, wobei jede Platte einen Bereich auf- 30 In jedem Falle wird durch die Erfindung ein einfaweist, der mit einer keramischen Mischung zur BiI- dies, relativ billiges und wirksames Verfahren zur dung einer offenporigen Schicht bedeckt ist; Herstellung von monolithischen Kondensatoren mit

Fig. 5 zeigt einen weiteren vergrößerten Detail- einer sehr hohen Kapazität pro Volumeinheit geschnitt eines erfindungsgemäßen keramischen Kör- schaffen, das keine inneren Edelmetallelektroden und pers nach dem Zusammensetzen und Sintern von ei- 35 kein gleichzeitiges Brennen von Metall und Keramik nem Stapel der in F i g. 4 gezeigten Platten; erforderlich macht.

F i g. 6 zeigt einen vergrößerten Schnitt eines er- Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens

findungsgemäßen keramischen Körpers, der eine zur Herstellung des erfindungsgemäßen monolithimehrlagige, keramische Schaltanordnung bildet; sehen keramischen Körpers, der einen Kondensator

F i g. 7 ist eine vergrößerte Explosionsdarstellung 4° bilden kann, läuft im einzelnen wie folgt ab. Ein gezur Veranschaulichung der verschiedenen kerami- eignetes, fein verteiltes, keramisches, dielektrisches sehen Platten zur Bildung der Anordnung der F i g. 6; Material wird zu einem dünnen FOm mit Hilfe eines

Fig. 8 ist ein vergrößerter Teilschnitt ähnlich geeigneten, durch Wärme zu beseitigenden, filmbil-F i g. 5 und zeigt eine abgewandelte Form des erfin- denden Bindemittels ausgebildet Nach dem Trockdungsgemäßen keramischen Körpers. 45 nen wird der Film in dünne Platten geeigneter Größe

Der gesinterte, einheitliche, keramische Körper be- geschnitten. Auf diese Platten wird dann eine dünne steht aus einer Anzahl von dünnen Schichten von Schicht, ein Film oder Überzug in einem gewünschzwei verschiedenen Typen. Die Schichten des einen ten Muster aus einer geeigneten Paste od. dgl. auf-Typs sad dicht und undurchlässig und bestehen aus gebracht, die ein flüchtiges oder durch Wärme zu entkeramischem dielektrischem Material nut einer relativ S^ fernendes Bindemittel and eise pulverisierte, kerahoaen Dielektrizitätskonstante. Die Schichten des mische Mischung enthält, die beim Brennen bei Sinanderen Typs bestehen aus keramischem Material mit tertemperatur nicht dicht und kompakt wird, sondern einer offenen Struktur, die sich durch miteinander due offenporige Struktur «langt, d. h. eine Struktur, verbundene Hohlräume auszeichnet. Schichten des bei der ein wesentlicher Teil des Volumens aus miteinen Typs wechseln mit Schiebten des anderen Typs SS einander verbundenen Poren besteht Eine Anzahl ober die Dicke des Körpers ab. Diese Struktur kann von derart aberzogenen keramischen Platten wird geerzielt wenfoa, indem zwischen Platten aus einer pal- stapelt, zu einem Block verfestigt und in kleinere verisierten keramischen dielektrischen Mischung, die Blöcke oder Teile cn. Diese kleineren vorübergehend durch ein Bindemittel gebunden ist, Blöcke werden zur Entfernung des filmbildenden, eine Schicht am einem vorläufig gebundenen, pulve- 60 vorläufig bindenden Bindemittels erwärmt und sorisierten keramischen Material eingebracht wird, das dann in Loft auf eine höhere Temperatur gebracht, beim Brennen die gewünschte Porenstruktur liefert, so daß kleine, zusammenhängende, gesinterte Körper aod indem eine Anzahl derartiger Platten gestapelt mit dichten, keramischen, dielektrischen Schichten und durch Brennen gesintert wird. Die offenporigen entstehen, die mit offenportgeo Schichten wechseln. Schichten können in situ hergestellt werden, beisoiels- Ss In jedem der kleinen Blöcke oder Teile erstrecken -weise durch Siebdruck oder Aufstreichen. Sie können sich die porösen Schichten zu einer Außenkante, so auch durch vorgeformte Blätter oder Folien gebildet daß sie erfindungsgemiB mit einem leitenden Matewerden, !ede zweite dieser offenporigen Schichten er- rial wie Metall oder einer Leeienme inmrSoniert

getränkt werden können. Durch geeignete Imprägnierung entsteht eine Struktur» in der Schichten aus dielektrischem Material und Metall einander abwechseln und die, wenn Stirn- oder Endelektroden an jedem Ende zum elektrischen Verbinden der diesen gegenüber freiliegenden Metallschichten vorgesehen werden, einen monolithischen Kondensator bilden.

Die Zeichnungen zeigen einen derartigen Aufbau. F i g. 1 und 2 veranschaulichen in vergrößerter, übertriebener Darstellung einen monolithischen Kondensator 11 mit dünnen Schichten 13 aus dielektrischem Material und mit dünneren Schichten 15 aus leitendem Material, wie einem Metall oder einer Legierung, die zwischen den Schichten 13 liegen. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Schichten 15 derart ausgebildet, daß sie sich jeweils abwechselnd zu den entgegengesetzten Stirnflächen des Kondensators erstrecken. Dort sind sie elektrisch durch Metallisierung der Enden in einer geeigneten Weise zur Schaffung der End- oder Stirnelektroden 17 und 19 verbunden. Dort wo sich kein leitendes Material befindet, stehen die dielektrischen Schichten 13 miteinander in Verbindung, wie es bei 21 gezeigt ist.

In F i g. 3 ist ein Film oder eine Platte 25 aus zeitweilig gebundenem dielektrischem Material gezeigt, worauf eine Paste od. dgl., die ein flüchtiges Bindemittel und ein keramisches Gemisch enthält, das beim Brennen bei Sintertemperaturen eine offenporige Struktur bildet, in kleinen Bereichen 27 zur Bildung eines Musters aufgedruckt ist.

F i g. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung zwei kleine dünne Platten 35 aus dielektrischem Material, die durch ein flüchtiges Bindemittel gebunden sind. Jede Platte 35 trägt eine Schicht, einen Film oder einen Überzug 37 aus einem zeitweilig gebundenen, keramischen Gemisch, das beim Sintern eine offenporige Struktur bildet. Die Platten 35, die einzeln hergestellt oder in geeigneter Weise aus größeren Platten wie den Platten 25 gemäß F i g. 3 geschnitten werden können, sind derart angeordnet, daß beim Ubereinanderstapeln die Enden der Schichten 37, die bis zu den Kanten der Platten verlaufen, an gegenüberliegenden Enden des Stapels liegen. Wenn eine Anzahl derartiger Platten gestapelt und bei Sintertemperaturen gebrannt wird, entsteht eine Anordnung, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist

F i g. 5 veranschaulicht in weiterer Vergrößerung einen Schnitt durch einen Bereich des erfindungsgemäßen gesinterten Körpers mit abwechselnden dielektrischen Schichten 41 und offenporigen Schichten 43, wobei die offenporigen Schichten für die Aufnahme eines leitenden Materials vorgesehen sind.

F i g. 6 bis 8 sollen im folgenden im Zusammenhang mit der Beschreibung des verwendeten Aufbaus erläutert werden.

In den folgenden Beispielen werden Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von monolithischen kramischen Kondensatoren wiedergegeben.

Beispiel 1

Es wird eine ungebrannte, keramische, dielektrische Mischung verwendet, die ans 93% Barromtitanat (BaTiOs) und 7«/o Wtsmutzirkcmat (BuCh · 3ZiCh) besteht Ein Gemisch ans 100 g der dielektrischen Mischung in fein verteilter Form (nut einer Teilchengröße von etwa 1,5 pm) mit 65 ml Toluol, 3 g Butylbenzyiphthalat, 10 ml Dichloräthan und 2 ml Essig säure wird 4 Stunden lang in einer Kugelmühle gemahlen. Dem in der Kugelmühle gemahlenen Produkt werden sodann langsam unter Rühren zusätzlich 20 ml pichloräthan und 4 g ÄthylceUulose zugesetzt. Wenn es notwendig ist, Blasen zu entfernen, kann das Rühren für mehrere Stunden langsam fortgesetzt werden. Ein Film aus dem Gemisch wird auf einer Fläche von etwa 610 mm Länge und 102 mm Breite bei einer Dicke von 0,051 mm mit Hilfe eines Scha bers auf einer dünnen Glasplatte verteilt. Nach dem Trocknen des Films wird die auf diese Art gebildete Platte entfernt und zu kleinen, rechtwinkeligen Platten oder Blättern von etwa 102 mm Lände und 51 mm Breite geschnitten.

Das Gemisch für die offenporige, poröse Schicht wird aus einer zweiten keramischen Mischung gebildet, die aus 66,94% Bariumcarbonat (BaCOs), 27,1% Titandioxyd (TiO₂), 3,32% Wismutoxyd (BuO₃) und 2,64% Zirkonoxyd (ZrO₂), alle in PuI-

ao verform, besteht, und im Gewichtsverhältnis 1:1 mit einem Bindemittel gemischt wird, das im folgenden als »Ausquetschmittel« bezeichnet wird und aus 80 ml Kieferöl, 14 g Acrylharz und 1,5 g Lecithin-Dispergiermittel zusammengesetzt ist, dem 1,3% (be- zogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile der Mischung) ÄthylceUulose zur Vergrößerung der Viskosität hinzugesetzt sind. Die durchschnittliche Teilchengröße des TiOi in der Mischung beträgt vorzugsweise 5 bis 10 μΓη und die Teilchengrößen der übri- gen keramischen Bestandteile liegen vorzugsweise durchschnittlich im Bereich von 1 bis 2 μΐη. Dieses Gemisch wird mit einer Dicke von etwa 0,038 mm in einem sich wiederholenden Muster, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, auf kleine Platten des dielektrischen Ge raischs, die nach dem obigen Verfahren hergestellt sind, durch Siebdruck aufgedruckt. Die bedruckten Platten werden sodann ausgewählt und in Zehnergruppen derart gestapelt, daß das aufgedruckte Muster alternativ auf den Platten versetzt ist. Die gestri-

dielten Linien 29 in F i g. 3 geben die Lage der auf-l gedruckten Muster auf den oberhalb und/oder unter-[ halb der Platte 25 im Stapel liegenden Platten wieder. Die gestapelten Platten werden sodann bei etwa 85° C und 28 kg/cm² zur Bildung von Blöcken ge-|

♦5 preßt Die Blöcke werden sodann durch geeignete Einrichtungen, wie z. B. Messer, in kleinere Blöcke oder Teile zerschnitten, wobei die Schnitte längs dei[ strichpunktierten Linien 31 und 32 geführt werden Man erreicht hierdurch, daß in jedem kleinererl

Block die Schicht des durch Siebdruck aufgebrachteij Gemischs entsprechend dem versetzt ftau| Muster alternierend an entgegengesetzten Endei

liegt, wobei sie jedoch seitlich nicht freäHegt

Die kleineren Blöcke werden sodann langsam u

ss Luft erwärmt, so daß das vorübergehend wkkendl Bindemittel in den keramischen Schichten ausgetiie ben und/oder zersetzt wird. Sodaaa werden die !defl tieren Blöcke bei einer hoben Temperattrr ebenfall in Luft gebrannt, so daß kleine, zusammenhänge»

gesinterte Körper entstehen.

Zum Entfernen des vorübergehend wirkenden Bit demittels durch Erhitzen eignen skfi folgende Bedfe| gungen:

100⁰C 16 Standen

150⁰C 16 Stunden

175° C 8 Standen

21O⁰C 16 Stunden

^{9 10}

,J Stunden Die Blöcke werden nach einem geeigneten Plan er-

'"" ^-"""' ο ^^tun°^{en hltzt}· ^der demjenigen des Beispiels 1 entspreche«

· · · · f. Stunden kann, so daß die flüchtigen Bindemittel entfernt \*e£

J·⁵ Stunden den. Dann werden sie etwa 2 Stunden lang bei etwa

^; * * * ί t^ⁿi^{Q 5} Ρ²? ^C gebrannt und zum Sintern gebrächt. Wie

ncc ^^{e im} Beispiel !weisen die Schichten zwischen den dicht

······ Jf ^⁰⁰** ^ten· ^elektrischen Schichten eine offenporige Struk

....... 0,5 Stunden tür mit einem Netz von untereinander verbundeiwn

Die Temperatur wird sodann auf 1260° C erhöht ^{Poiren auf; Ms FoI}ge der relativ größeren Schruhip-

und 2 Stunden beibehalten, so daß die Blöcke gesin- ^{10 6111}S bei der Reaktion des Bariumoxalats mit TiOa

tert werden. zu BaTiO₃ ist der größere Volumenanteil dieser

Die hierdurch entstehenden gesinterten Körper Sichten hohl. Nach dem Abkühlen können die ge-

können nach dem Abkühlen in der porösen Schicht brannten Blöcke, wie später noch beschrieben wird,

mit einem Metall oder einer Legierung sowie mit ^{durcn ein} geeignetes Verfahren mit Elektroden in den

Endelektroden auf ihren gegenüberliegenden Enden ¹⁵ P^orösen Schichten und mit Endelektroden versehen

versehen werden, so daß ein wirksamer monolithi- werden, so daß monolithische Kondensatoren entste-

scher Kondensator entsteht. hen.

Bei dem vorstehenden Beispiel stimmen die porö- . ^Im folgenden Beispiel werden noch unterschied-

sen, offenporigen Schichten des monolithischen, ke- liebere Materialien für die dielektrischen Schichten

ramischen Kondensators bezüglich ihrer chemischen ^{ao und die} P^0I"ösen Schichten verwendet.
Zusammensetzung im wesentlichen mit den dichten

dielektrischen Schichten überein. Die Porosität der Beispiel 3

yollösung vermischt und nach dem 3o ^""eine¹¹ der Luft auf eine glatte Glasplatte mit ei-

_n . . . „ nem Schaber zu einer Dicke von 0,2 mm vergossen,

Bespiel 2 so daß nach dem Trocknen eine Platte von etwa

Es wird eine fein verteilte (Teilchengröße etwa 1 ™™, ^{Dicke ent}steht, die in kleinere Platten von 1,5 ^m) keramische, dielektrische Mischung verwen- τ? "^¹' ^{51 mm zerscIl}nitten wird,

det, die aus 98«/₀ BaTiOa und 2«/₀ Nioboxyd (Nb₂Os) 35 ~,^{nter Verwen}dung des Verfahrens des Beispiels 2 besteht. Ein Gemisch, das aus 480 g pulverisierter ^werdeⁿ die kleineren Platten im Siebdruckverfahren dielektrischer Mischung, 4,8 g eines Lecithin-Disper- ^{mit emem} vorbestimmten, sich wiederholenden Mugiermittels, 12,6 g Dibutylphthalat und 75 ml Toluol ?i^{l emem} Gemisch bedruckt, das durch Mischen

besteht, wird 4 Stunden lang in einer Kugelmühle ^V°^{n 27}'⁵⁸°^/o pulverisiertem Aluminiumoxyd (AhOs) gemahlen. Sodann werden 156 g einer Lösung aus 40 ?!? ^einer durchschnittlichen Teilchengröße von 400/e Acrylharz und 60% Toluol hinzugefügt Das ''"l· ¹⁴'¹⁴°^/o Kohlenstoff ruß und 58,27«/₀ »AusGemisch wird über einen Zeitraum langsam gerührt <J^uetschmittel« gemäß Beispiel 1 gebildet wird. Die der zur Vergrößerung der Viskosität durch Verdamp f¹?"*^{1611 Platte}n werden sodann unterteilt zu 10

h wird über einen Zeitraum langsam gerührt J gemäß Beispiel 1 gebildet wird. Die der zur Vergrößerung der Viskosität durch Verdamp- of..¹?"*^{1611 Platte}n werden sodann unterteilt, zu 10

fen des Lösungsmittels und zum Entfernen der ein- «,^Ut7 g^estaP^eIt, verdichtet und in eine Anzahl von

geschlossenen Luft ausreicht. Dann wird das Gemisch 45 «ίί™ ^zerschnitten, in denen jeweils abwechselnd

auf eine glatte Glasplatte zu einer quadratischen Plat- jr"™*¹¹ des aufgedruckten Gemische zu gegenüber-

te mit etwa 610 mm Kantenlänge vergossen und ^lieg^enden Enden der Blöcke verlaufen, die jedoch

trocknen gelassen. Die luftgetrockneten, gegossenen **?? nidit zugänglich sind.

Platten sind etwa 0,07 mm dick. Sie werden in klei- i-Jt^{16 e werden} erhitzt und sodann im wesent-

nere Platten von etwa 102 mm 51 mm «^schnitten so "S?! ^{in dereeI}ben Weise wie in Beispiel 1 gebrannt,

Das Gemisch für die porösen Schichten wird aus u ■ ' ^{em absdiI}«eßendes Brennen über 2 Stunden

einer zweiten Mischung hergestellt, die Bariumoxalat S? ^* ¹³²⁰° ^C ^⁰¹S¹- ^{Wie im} Beispiel 1 haben

(BaCaO₄) und Γ1Ο2 in einem Molverhältnis von 11 , ^enpongen Schichten zwischen den dichten di-

enthält. Das TiO₃, das 26,17«/„ der Mischune aus ^elektri«hen, TiO2-Scbichten eine Netzstruktur aus

macht, weist vorzugsweise eine durchschnittliche Teil 55 ^mtanandeT verbundenen Poren. Diese ergeben sich

cbengröße von etwa 2 bis 5 /,m auf. Die Mischune *?» ^Verbrenn«ng des Koblenstoffrußes und der

wird in einem Gewichtsverhältnis von 11 mit einem f™⁸⁶«⁵¹¹ Teilchengröße des AhOs. Die offenporigen

»Ausquetscbmittel« gemäß Beispiel 1 gemischt und S*¹*¹*³¹ können mit einem Metall durch eines der

im Siebdruckverfahren in einem vorbestimmten sich ^ be⁸⁰⁰"«*⁰«⁵¹¹ Verfahren durchtränkt und mit

wiederholenden Muster auf die kleinen Platten des 60 ^g⁰*⁶" Endelektroden versehen werden, so daß

dielektrischen Materials aufgedruckt. Die bedruckten *" ^monoIith'^scoer Kondensator entsteht

Platten werden sodann unterteilt, zu 15 Stück über- ^Im ^e⁰¹⁰*⁵¹¹ Beispiel wird ein weiteres Verfahren

einandergestapelt und verdichtet Die auf diese Art ²J^ Herstellung von Körpern mit alternierenden di-

gebildeten Blöcke werden wie im Beispiel 1 zerschnit- ^etektnschen und offenporigen Schichten erläutert

ten, so daß eine Anzahl von kleineren Blöcken ent- 6s

steht, in denen abwechselnd Schichten des anfgedruck- Beispiel 4

11 12

spiel 2 dargestellte Art hergestellt. Ein Siebdruck- Obwohl in Beispiel 1 und 2 die dielektrischen Ma-Gemisch wird durch Mischen von 16 g »Ausquetsch- terialien aus modifizierten Bariumtitanatgemischen mittel« gemäß Beispiel 1 mit 12 g BaTiO3 (Teilchen- bestanden, können auch andere Gemische aus einer größe etwa 4 μΐη) und 4 g Kohlenstoffruß hergestellt, großen Anzahl von bekannten keramischen, dielet wobei Stoddard-Lösungsmittel nötigenfalls zur Erzie- 5 trischen Gemischen verwendet werfen. Beispielsweise lung der gewünschten Viskosität zugesetzt wird. Die- können TiOz (vergleiche Beispiel 3), Glas, Steatit und ses Gemisch wird sodann auf die Platten wie im Bei- Barium-Strontium-Niobat sowie Banumtitanat alleine spiel 2 aufgedruckt und trocknen gelassen. Blöcke verwendet werfen, wobei die Brennbedingungen und und kleiner geschnittene Blöcke werfen aus den be- die weiterer Parameter wahlweise in bekannter Weise druckten Platten ebenso wie im Beispiel 2 hergestellt. " zur Erzielung einer geeigneten Sinterung abgewandelt Die Blöcke werfen sodann ebenfalls auf die gleiche werfen. Es liegt auf der Hand, daß die Kapazität der Weise erhitzt und gebrannt Beim Brennen brennt entstehenden Kondensatoren davon abhängt, ob Mader Kohlenstoffruß heraus, wobei er eine offenporige terialien mit höheren oder niedrigeren Dielektrizitäts-Struktur mit einem Netz aus untereinander verbun- konstanten verwendet werfen,
denen Poren in den Bereichen zwischen den dichten, 15 Weiterhin kann das Gemisch für die offenporigen dielektrischen Schichten zurückläßt Die Verwendung Schichten in weitem Umfang variieren. So läßt sich von relativ grobem BaTKIb in dem Siebdruck-Ge- die gewünschte offenporige Struktur nicht nur durch misch vergrößert die Porosität. Diese offenporigen Verwendung eines Gemischs erzielen, das identisch Bereiche können mit einem Metall nach einem der oder ähnlich ist wie das Gemisch der dielektrischen später beschriebenen Verfahren gefüllt und mit End- 20 Schichten, jedoch eine größere Schrumpfung beim elektroden zur Bildung von monolithischen Konden- Brennen aufweist, sondern auch, wie in Beispiel 3 sätoren versehen werfen. gezeigt mit einem sehr unterschiedlichen Gemisch.

Ein weiterer Weg zur Herstellung monolithischer, Eine weitere Möglichkeit für die Herstellung einer keramischer Kondensatoren durch das Verfahren der offenporigen Struktur oder zur Vergrößerung von vorliegenden Erfindung wird im folgenden Beispiel 25 deren Hohlraumvolumen besteht darin, andere Mitbeschrieben, tel, beispielsweise ein brennbares Material in der . . Mischung gemäß Beispiel 3 und 4 zu verwenden. Es B e 1 s ρ 1 e 1 5 j_st J₆C]₀(J_{1 von} Bedeutung, Materialien zu verwenden,

Eine etwa 0,08 mm dicke Platte aus keramischem, die bei den während des Erhitzern und Sinterns erdielektrischem Material, wie sie etwa gemäß Bei- 30 reichten Temperaturen nicht durch Reaktion mit dem spiel 2 hergestellt wird, wirf in kleinere Platten von verwendeten dielektrischen Gemisch dessen dielektrietwa 20-20 mm geschnitten. Eine weitere Platte sehe Eigenschaften ungünstig beeinflussen. Dem Fachetwas geringerer Dicke, die offenporige Schichten bil- mann sind die Wirkungen verschiedener Materialien den soll, wird durch Gießen eines Gemischs aus vertraut, so daß er die geeignete Auswahl treffen 351 g BaTiOs, 7 g NbzOs und 115 g Kohlenstoffruß 35 kann. Es sollte noch erwähnt werfen, daß durch gehergestellt, die mehrere Stunden mit Toluol und Di- eignete Auswahl einer oder mehrerer der vorstehend butylphthalat in einer Kugelmühle gemahlen und so- erwähnten Maßnahmen die offenen Bereiche der kedann nach einem Vermischen mit einer l:l-Acryl- ramischen Teile insgesamt variiert werfen können harz-Toluollösung vor dem Gießen von Luft befreit und daß es ferner gelingt verschiedene Bereiche und worden waren. Die zweite Platte wird in kleinere 40 Teilbereiche stärker oder weniger stark offenporig zu Platten von etwa 13-16 mm geschnitten. Die gestalten als andere. Dies gestattet die Herstellung Platten aus dielektrischem Material und die Platten von Körpern, in denen die an die freiliegenden Enden aus dem anderen keramischen Material werfen so- angrenzenden Bereiche der offenporigen Schichten dann zu 11 Stück abwechselnd alternierend überein- weniger offenporig sind oder feinere Poren aufweisen andergestapelt. Die Platten aus dem anderen kerami- 45 als die näher an der Mitte liegenden Bereiche,
sehen Material werfen mit ihren langen Seitenkanten Im Handel sind zahlreiche Mittel und Lösungsmitausgerichtet und in gleichem Abstand von den Kan- tel verfügbar, die zur Bildung von Filmen und/oder ten der größeren Platten aus dielektrischem Material Siebdruck-Gemischen aus feinen Teilchen verwendet angebracht wobei darauf geachtet wird, daß sich ihre werfen können, und zahlreiche weitere derartige Lö-Enden alternierend zu gegenüberliegenden Kanten 50 sungsmittel sind dem Fachmann bekannt. Diese solder Platten aus dielektrischem Material erstrecken. len vor allem die Teilchen subpendierea end eine vor- Der Stapel wirf sodann durch Pressen bei etwa übergehende oder flüchtige Bindung zwischen innen 7 kg/cm^s und einer Temperatur von etwa 40° C tu während der Bildung der Platten und/oder Schichte! entern Block verfestigt Der verfestigte Block wird und der Verfestigung einer Anzahl von ihnen zu onsodann erhitzt, um die vorübergehend wirkenden 55 gebrannten Körpern vor dem Sintern schaffen. Ia det Bindemittel und den Kohlenstoffruß auszubrennen gesinterten Körpern sind die vorläufigen oder Such und die keramischen Materialien zn einer Anordnung tigen Bindemittel und sämtliche brennbaren Teüchei zu sintern, in dem offenporige, keramische Schiebten entfernt Entsprechend ist das verwendete Mittel ode mit dichten, keramischen, dielektrischen Schichten ab- Lösungsmittel nach den Umstanden auswählbar. I; wechseln. Es kann ein Erhitzungsplan gemäß Bei- 60 den meisten Fällen erfordert jede Veränderung de spiel 1 verwendet werden, wobei die abschließende durch diese Mittel gebundenen Gemischs eisen Wech Erhitzung jedoch bei 1370° C ober 2 Standen und sei oder eine Modifizierung, beispielsweise eine As das Brennen in Luft erfolgt Die gebrannte Anord- passung der Viskosität bei dem rdeten Mitto nung kann mit einem Metali in den offenporigen oder Bindemittel.

Schichten getränkt werden, so daß innere Elektroden 63 Das Brennen der kleinen keramischen Blöcke, &

entstehen. Dies kann durch jedes der im folgenden diese zu einheitlichen Körpern zuensintert, e

beschriebenen Verfahren geschehen. Geeignete End- folgt vorzugsweise in einein Brennofen. Sn eld

elektroden können ebenfalls vorgesehen sein. trisch beheizter Tunnelofen ist vorzuöehea, jedoi

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können auch andere Brennöfen odei andere Heizein- uinoxydpulver ist, daß es beim Brennen bei Sinter- »chbmgen verwendet wurden. Üblicherweise wird temperatur eine offenporige Struktur entwickelt Die eine oxydierende Atmosphäre verwendet, jedoch kön- Flatten werden zusammengefügt, verfestigt und zum nen on Bedarfsfalle auch andere Atmosphären ge- Sintern zu einem einheitlichen !Körper erhitzt, wie es braucht werden. Die Temperatur, die Atmosphäre 5 vorstehend im Zusammenhang mit der Herstellung iund die Brennzeit hängen von dem verwendeten ke- von Kondensatoren beschrieben ist Wie bei den letzramischen Gemisch ab. Der Fachmann ist mit derar- teren umfaßt der einheitliche oder monolithische, tigen Details vertraut-sowie mit der Tatsache, daß durch Erwärmung hergestellte Körper eine dichte «ich im allgemeinen die erforderliche Sinterzeit ge- Matrix aus einem keramischen, isolierenden Gemisch genläufig zu der Temperatur ändert und umgekehrt u» mit offenporig strukturierten Bereichen aus Keramik-Wie oben angegeben wurde, ist eine längere Heiz- material im Inneren, die dieselbe oder eine andere periode bei relativ niedrigen Temperaturen zum Ent- Zusammensetzung haben können, wobei ein wesenlfernen der verwendeten vorübergehend wirkenden lieber Teil des Volumens dieser Bereiche miteinander Bindemittel in den Platten und aufgedruckten Berei- verbundene Hohlräume aufweist Jeder dieser Bereichen und zum Ausbrennen der verwendeten Teilchen 15 ehe erstreckt sich zu wenigstens einem Bereich an der !vorzuziehen. Bei zu schneller Erwärmung kann eine Außenfläche, beispielsweise einer Stirnfläche des Expansion der beim Zersetzen oder Brennen dieser Körpers.
Materialien gebildeten Gase die Teile zerbrechen. Die in die Körper und die durch die Körper füh-

Ein entsprechendes Verfahren kann zur Herstel- renden Leiter können durch Einleitung eines geeighing von Mehrlagen-Schaltanordnungen verwendet ao neten leitenden Metalls entsprechend einem der unwerden. In Fig. 6 ist eine typische, keramische, ten beschriebenen Verfahren in die offenporigen Bemehrschichtige Schaltanordnung 50 gezeigt, wie sie in reiche hergestellt werden. Nach diesem Durchtränken integrierten Hybridschaltungen verwendet wird. Die- können Anschlußklemmen durch geeignete Mittel an se Schaltanordnung 50 weist eine keramische Matrix den freiliegenden Leitern in gewünschter Weise an-52 und eine Anzahl von Leitern 54 auf, die sich in »5 gebracht werden. Auch kleine Bauteile wie Transistodie und durch die Matrix erstrecken. Die Dicke der rer\ Dioden usw. können au vorbestimmten Punkten Leiter und der Matrix ist in F i g. 6 zur Verdeutli- angelötet werden, wobei sich Anschlüsse von diesen chung übertrieben dargestellt. aus zu tiefer liegenden Punkten 54 durch öffnungen

Diese Schaltanordnungen werden durch Verfahren 62 erstrecken können, die von Anfang an in einem hergestellt, die im wesentlichen den oben beschriebe- 30 oder mehreren der keramischen Blätter vorgesehen nen Verfahren zur Herstellung von monolithischen sind. Gewünschtenfalls können eine oder mehrere Kondensatoren entsprechen. Beispielsweise werden der öffnungen 62 mit dem Material gefüllt werden, dünne Platten aus pulverisiertem keramischem Iso- das zur Bildung der Pseudoleiter verwendet wird, lationsmaterial, das vorläufig mit einem flüchtigen wenn dieses Material auf die Flächen der Platten aufBindemittel gebunden ist, durch ein geeignetes Ver- 35 gebracht wird.

fahren, wie Bedrucken mit einem gewünschten Ver- Ein vorteilhaftes und wirkungsvolles Verfahren

lauf von Linien, Polstern u. dgl. aus einer kerami- zur Einbringung des leitenden Metalls in die offen-

schen Mischung, die im folgenden Pseudoleiter ge- porigen Bereiche der kleinen, gesinterten, kerami-

nannt wird, versehen, wobei beim Brennen eine of- sehen Körper besteht darin, das Metall zu injizieren,

fenporige Struktur mit untereinander verbundenen 40 Es können jedoch auch andere Verfahren verwendet

Poren entsteht, wie es bei den oben beschriebenen werden. Typische Injektionsverfahren werden in den

Körpern der Fall ist. Die Platten werden dann gesta- folgenden Beispielen erläutert,

pelt, verdichtet und gebrannt, so daß gesinterte Kör- „ . 1 a

per mit vorbestimmten offenporigen Bereichen ent- Beispiel

sprechend den verwendeten Formen oder Mustern 45 Eine Anzahl von gesinterten Körpern, die gemäß

des Pseudoleiters entstehen, die sodann mit einem Beispiel 1 hergestellt worden sind, werden in ein Bad

geschmolzenen Metall zur Schaffung von Leitern an aus geschmolzener Metallegierung eingebracht, die

Stelle der Pseudoleiter imprägniert werden. Die bis- aus 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn und 12,5% Cd be-

her notwendige Verwendung von teueren Edelmetal- steht. Das geschmolzene Metall wird bei einer Tem-

len als Leiter entfällt hierbei, da ein Brennen des 50 peratur von etwa 100 bis 123° C in einem geeigneten

Metalls und ein gleichzeitiges Sintern der Keramik- geschlossenen Kessel gehalten. Nach der Einführung

masse nicht erforderlich ist. Die Herstellung einer der Teile wird der Druck in dem Kessel zum Evaku-

Schaltanordnung, wie sie in F i g. 6 gezeigt ist, soll ierer der offenporigen Schichten der Teile gesenkt

nun unter Bezugnahme auf F ig. 7 beschrieben werden. und sodann auf etwa 14 kg/cm² erhöht so daß das

Die Platten oder Filme A, B und C der F i g. 7 55 geschmolzene Metall in die miteinander in Verbinwerden in gewünschter Größe, Form und Dicke durch dung stehenden Poren dieser Schichten eingepreßt Gießen, Formen od. dgl. eines gewünschten, elek- wird. Die Teile enthalten nach dem Entfernen aus irisch isolierenden, keramischen Gemischs, beispiels- dem Bad Elektroden, die durch Ablagerung der Leweise fein verteilten Aluminiumoxyds unter Verwen- gierung in den offenporigen Schichten zwischen den dung eines Harzes, Äthylcellulose od. dgl. als vor- _6o dichten, dielektrischen Schichten gebildet sind. Nach übergehend wirkendes Bindemittel hergestellt. Pseu- dem Anbringen der Endelektroden auf gewünschte doleiter 60, die den Bahnen der gewünschten Leiter Weise entstehen wirksame monolithische Kondensain und/öder auf den Platten folgen, werden sodann toren.

im Siebdrudeverfahren auf diese aufgedruckt. Für die Es versteht sich, daß andere geschmolzene Metalle

Pseudoleiter wird beispielsweise ein keramisches Ma- 65 zur Durchtränkung der offenporigen Bereiche odei

terial in eitlem geeigneten Lösungsmittel oder »Aus- Schichten der keramischen Körper verwendet werden

quetschmittel« verwendet, wobei das keramische Ma- können. Beispielsweise können an Stelle der Legie-

terial ein derartiges, beispielsweise grobes Alumini- rung des Beispiels 6 die Metalle Blei, Aluminium,

/IP

15 16

Kupfer, Zink, Zinn und Cadmium und Leerungen, Palladium-Gold-Elektrodenpaste auf die Oberfläche

die eines eder mehrere dieser Metalle enthalten, ver- der gesinterten Teile aufgebracht werden, an der die

■wendet werden. Andere Metalle sind ebenfalls ver- offenporigen Schichten freiliegen, und auf herkömm-

wendbar, jedoch wegen ihrer höheren Kosten, ihres liehe Art gebrannt werden.

höheren Widerstands, ihrer größeren Neigung zur 5 Die auf diese Art gebildeten zusammenhängenden

Oxydation und/oder ihrer hohen Schmelzpunkte we- Endelektroden sind für geschmolzenes Metall durch-

niger günstig zur Bildung von Elektroden. Beispiele lässig.

der zahlreichen anderen zweckmäßig zu verwenden- Wenn höhere Temperaturen zum Einleiten des

den Legierungen sind: Pb 25%, Sn !(K/o, Bi 63«/o, Metalls in die offenporigen Bereiche oder Schichten

In 2«/o; Al 4«/o, Cu l«/o, Rest Zn; Cu 28«/₀, Ag 72%, to der keramischen Körper notwendig sind, kann über

sowie verschiedene Messinge und Bronzen. Wie bei diesen Bereichen oder Schichten auf den Stirnflüchen

den relativ reinen Metallen beeinträchtigen jedoch die der Körper ein Überzug aus keramischem Material

Kosten, der Widerstand, die Neigung zur Oxydation aufgebracht werden, der zur Bildung einer durchläs-

und der Schmelzpunkt einer Legierung deren Eignung sigen, porösen, keramischen Grenzschicht gebrannt

zur Durchführung der vorliegenden Erfindung erheb- »5 wird. Das keramische Material kann auf die unge-

lich. brannten keramischen Blöcke aufgebracht und mit

Allgemein hat es sich bewährt, als innere Elektro- diesen gleichzeitig gebrannt oder auf die bereits ge-

den oder Leiter Metalle zu verwenden, die nicht leicht sinterten Körper aufgebracht und dann gebrannt wer-

die keramischen Körper benetzen, in die sie injiziert den.

werden. Durch Vermeidung von Kombinationen, bei ao Die Verwendung von Endeiektroüen als durchläsdenen die Keramikmasse leicht durch die Metalle be- sige Grenzschicht wird im folgenden Beispiel benetzt wird, ist es möglich, unerwünschte Oberflächen- schrieben,
ablagerungen der Metalle zu verhindern oder mini- .
mal zu halten, die entfernt werden müßten, um Kurz- Beispiel 7
Schlüsse auszuschließen. as Poröse Endelektroden werden auf eine Anzahl von

Bei der üblichen Herstellung von monolithischen gesinterten, keramischen Körpern aufgebracht, die im Kondensatoren ist es keine Schwierigkeit, eine End- wesentlichen den nach Beispiel 1 hergestellten Körelektrode an jedem Ende des Kondensators zum elek- pern entsprechen, indem die Endflächen (d. h. die trischen Verbinden der freiliegenden inneren Metall- Flächen, auf denen die offenporigen Schichten freielektroden anzubringen, da die Metallelektroden bil- 30 liegen oder austreten) mit einer herkömmlichen Padenden Pasten, welche für diesen Zweck üblicher- ladium-Silber-Elektrodenpaste überzogen und die weise verwendet werden, nicht auf eine höhere Tem- derart überzogenen Körper bei etwa 880° C während peratur als den Schmelzpunkt der inneren Elektroden einer Stunde gebrannt werden,
erwärmt werden müssen. Dasselbe gilt für die erfin- Unter Verwendung einer Vorrichtung, die derjenidungsgemäß hergestellten Kondensatoren, wenn der 35 gen des Beispiels 6 entspricht, werden die Körper in Schmelzpunkt des in die offenporigen Schichten ein- einen beheizten Druckkessel über ein Bad von gegebrachten Metalls höher als die zum Anbringen der schmolzenem Zinn gebracht, das bei etwa 315° C Endelektroden erforderliche Temperatur ist. Wenn gehalten wird. Der Druckkessel wird geschlossen und jedoch das in den offenporigen Bereichen oder Schieb- durch einen geeigneten Anschluß auf einen Druck ten der keramischen Körper abgelagerte Metall bei 40 von etwa 60 mm Quecksilber evakuiert, um die Luft einer Temperatur flüssig ist, die der Temperatur ent- aus den offenporigen Schichten zu entfernen. Die spricht oder unter der Temperatur liegt, die zum An- Körper, welche jetzt ausreichend erwärmt worden bringen der Endelektroden verwendet wird, können sind, so daß kein nennenswerter Temperaturschock Probleme auftreten. eintritt, werden sodann in das Zinnbad abgesenkt

In vielen Fällen hat es sich daher als nützlich er- 45 und der Druck in dem Druckkessel wird durch Zuwiesen, durchlässige Grenzschichten an den Enden führung von Druckgas wie Stickstoff auf etwa der keramischen Körper anzubringen, bevor das ge- 17,5 kg/cm² erhöht. Die Körper werden sodann aus schmolzene Metall in die offenporigen Schichten der der Schmelze entfernt. Nach dem Abkühlen im Teile injiziert wird. Derartige Grenzschichten sollten Druckkessel auf eine Temperatur unterhalb des leicht anzubringen sein und aus einem Material mit 50 Schmelzpunkts des Zinns wird der Überdruck in dem einem Schmelzpunkt bestehen, der höher liegt als die Druckkessel beendet und die Körper werden dem Temperatur, mit der das Metall der inneren Elektro- Druckkessel entnommen. Anhaftendes Zinn wird den injiziert wird. Sie sollten ferner in dem Bad des notwendigenfalls entfernt. Eine mikroskopische Unfür die inneren Elektroden verwendeten Metalls nicht tersuchung von aufgebrochenen Körpern zeigt, daß gelöst werden. Die Grenzschichten gestatten einen 55 das Zinn in die offenporigen Schichten eingepreßt Abzug der Luft aus den offenporigen Bereichen oder worden ist Die durchtränkten Körper bilden außer-Schichten der gebrannten keramischen Körper, wie ordentlich zufriedenstellend arbeitende, monolithische sie gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 hergestellt sind, Kondensatoren.

und ermöglichen das Injizieren von geschmolzenem Die durchlässigen Grenzschichten, die beim Inji-

Metall zur Bildung von inneren Elektroden. Sie be- 60 zieren der offenporigen Bereiche verwendet werden,

schränken außerdem das Auslaufen aus diesen Be- müssen nicht elektrisch leitende Endelektroden sein,

reichen oder Schichten, wenn der Druck in dem Kes- Die folgenden drei Beispiele veranschaulichen dies,
sei reduziert wird.

Geeignete durchlässige Grenzschichten können auf Beispiele

verschiedene Art hergestellt werden. Wenn beispiels- 65 Es werden ungebrannte keramische Blöcke verwen-

vreise niedrig schmelzende Metalle zum Füllen des det, wie sie etwa gemäß Beispiel 4 hergestellt wer-

einheitlichen, keramischen Körpers verwendet wer- den. Die Endflächen einer Anzahl dieser Blöcke, das

den, kann eine handelsübliche Palladium-Silber- oder heißt die Oberflächen, an denen alternativ die Schich-

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ten des aufgedruckten Gemiscfas austreten, werden Dispergierauttel1 und eine ausreichende Menge, d. h, auf herkömmHche Art durch Anstreichen mit dem- etwa 1 bis 2 g ÄthylceUulose zur Erreichung der geselben Siebdnickgemisch überzogen, wie es auf die wünschten Viskosität gemacht werden. Diese Paste Platten des harzgebundenen, dielektrischen kerami- wird auf denjenigen Endflachen der etwa nach Beisehen Gemiscfas aufgebracht wird. Die überzogenen 5 spie! 5 hergestellten, gesinterten keramischen Körper, Blöcke werden sodann in Luft erhitzt, so daß die auf denen die offenporigen Schichten austreten, verbrennbaren Materialien bei etwa 1325° C, d. h. der teilt Die überzogenen Körper werden sodann auf zum Sintern der keramischen Blöcke verwendeten etwa 790° C erhitzt, so daß die Lösungsmittel der Temperatur, verbrannt werden. Die entstehenden, aufgebrachten Paste ausbrennen, so daß eine poröse, gebrannten keramischen Körper weisen alternativ io gesinterte Glas-Grenzschicht auf den Endflächen der angeordnete dielektrische Schichten und offenporige Körper entsteht

Schichten auf sowie Grenzschichten, die für geschmol- Die auf diese Art hergestellten Körper werden mit zenes Metall durchlässig sind. geschmolzenem Blei nach demselben Verfahren Die gebrannten Körper werden nut geschmolzenem durchtränkt, wie es in Beispiel 7 beschrieben ist Die Zinn auf die in Beispiel 7 beschriebene Art getränkt 15 Temperatur des Bleibads beträgt während der Durchwach dem Entfernen der metallgstränkten Körper aus tränkung etwa 450° C. Nach einem Entfernen der dem Druckkessel und dem Abkühlen werden die ke- Glas-Grenzschicht und unerwünschter Metall-Oberramischen Grenzschichten und alles unerwünschte, flächenablagerungen mittels Sandstrahlen oder auf an den Oberflächen der Körper anhaftende Metall eine andere Weise können die Körper zu zufriedenentfernt — beispielsweise durch Sandstrahlen — und »° stellend arbeitenden, monolithischen Kondensatoren es werden auf beliebige Weise elektrisch leitende verarbeitet werden, indem man auf beliebige Weise Endelektroden angebracht. Die entstehenden mono- Endelektroden anbringt.

lithischen Kondensatoren arbeiten sehr zufriedenste!- Umfangreiche Experimente haben gezeigt, daß die lend- Kapazitäten von durch das erfindungsgemäße Ver-_B . . 25 fahren hergestellten monolithischen Kondensatoren D e 1 s ρ 1 e 1 9 J₁₁J₁ J₁U₁₆Jg_n Elektroden aus eingeleitetem Grundme-Es werden ungebrannte, keramische Blöcke ver- tall im wesentlichen dieselben sind wie von monoliwendet wie sie beispielsweise gemäß Beispiel 5 her- tlüschen Kondensatoren derselben Größe und Schichtgestellt werden. In einem Verfahren, das demjenigen zahl, die nach herkömmlichen Verfahren mit inneren des Beispiels 8 entspricht, werden die Endflächen von 30 Edelmetallelektroden gewonnen werden. Dieses Ereiner Anzahl von Blöcken durch Anstreichen oder gebnis zeigte sich sowohl für dielektrische Gemische Eintauchen mit dem flüssigen Gemisch überzogen, mit relativ hoher Dielektrizitätskonstante als auch für das in Beispiel 5 zum Gießen derjenigen Platten ver- solche mit relativ niedriger Dielektrizitätskonstante, wendet wird, welche die offenporigen Schichten in Fig. 8 zeigt eine Struktur, die man erhält, wenn den Blöcken bilden. Die überzogenen Blöcke werden 35 durchlässige Grenzschichten auf den Endflächen der sodann in der Luft zum Verbrennen der brennbaren keramischen Körper bei der Vorbereitung eines mo-Materialien erhitzt und gesintert, wie es in Beispiel 5 nolithischen Kondensators vorgesehen werden. In beschrieben worden ist, so daß kleine keramische F ä g. 8, die im Schnitt lediglich einen Teilbereich ver-Korper mit offenporigen Schichten entstehen, in die größen darstellt, bedeutet 70 das gesinterte, kerami-Metall durch die während des Sinterns entstehenden 40 sehe, dielektrische Material, 71 die alternierend zu ofrenpongen, keramischen Grenzschichten eingeleitet diesem angebrachte offenporige Schicht, in die ge-^Werv if""' schmolzenes Metall zur Bildung von inneren Eleküie gebrannten Körper werden mit einer geschmol- troden eingeleitet wird, und 72 die offenporige zenen Metallegierung getränkt, die aus 72«/₀ Ag und durchlässige Grenzschicht, durch die das geschmolzene/0 Cu besteht, wobei im wesentlichen das Verfah- 45 ne Metall eingeleitet wird. Die Darstellung der ren des Beispiels 7 verwendet wird. Die Temperatur Fig. 8 ist in gewisser Weise schematisch. Bei Verder Legierung während des Tränkens beträgt vor- Wendung einer keramischen, durchlässigen Grenzzugsweise etwa 880° C. Wenn die Körper durchtränkt schicht wird nämlich diese derart auf den kerami- und gekühlt sind — und nach einer Behandlung mit sehen Körper gesintert daß sie ein Teil desselben ΓΙ (Ι.™ Entfernen der keramischen Grenz- 50 biidet, wobei vielfach keine klare Trennungslinie zwiscnicftten, raHs dies zur Erzielung eines guten elektri- sehen der Grenzschicht und dem Körper entsteht, scnen Kontakts nut den inneren Elektroden erforder- Die Durchlässigkeit der durchlässigen Grenzschichiicn ist —, werden leitende Endelektroden zur BiI- ten kann je nach Wunsch eingestellt werden. Dies dung von monolithischen Kondensatoren aufgebracht. kann beispielsweise dadurch geschehen, daß größere in oen beiden letzten Bespielen wurden die kera- 55 oder kleinere Mengen von ausbrennbarem Material mischen Grenzschichten auf die Endflächen der wie Kohlenstoffruß den Gemischen zur Bildung die-BiocKe autgebracht bevor diese gesintert wurden. ser Grenzschichten zugefügt werden und/oder indem uas sintern der Blocke und der Grenzschichten konn- die Teilchengröße des festen Materials in diesen Gete somit gleichzeitig erfolgen. In dem folgenden Bei- mischen entsprechend gewählt wird. In einigen FMI-spiei wird eine durchlässige keramische Grenzschicht 60 len können auch Endelektroden an den Körpern aur die Korper nach deren Sinterung aufgebracht. durch irgendein gewünschtes Verfahren über den Beispiel 10 durchlässigen, keramischen Grenzschichten im An-. . . Schluß an die Einleitung des Metalls durch diese eine leicht zu verstreichende Paste herge- Grenzschichten in die offenporigen Bereiche des Körm tem verteiltes Borsilikatglas mit einem 65 pers aufgebracht werden. Zur Sicherung eines guten t von etwa 1080° C in einem Gewichts- elektrischen Kontakts dieser Elektroden mit den ein_n,«.»n_mi ir-V -V"¹*?"^{1011 flüssi}8^en Lösungsmittel geleiteten inneren Elektroden ist es jedoch vielfach aus SU ml Kiefernol, 14 g Acrylharz, 1,5 g Lecithin- erwünscht die Grenzschichten vor dem Aufbringen

ler Endelektroden ζ. B. mittels Sandstrahlen zu entfernen.

LSe Beispiele 6 bis 10 bezogen sich auf die Herrteilung von monolithischen Kondensatoren durch Einleiten eines Metalls in die offenporigen Schichten ies gesinterten keramischen Körpers. Selbstverständlich lassen sich ähnliche Verfahren einschließlich der Verwendung von durchlässigen Grenzschichten auch bei der Schaffung von Leitern in den mehrschichtigui Leitanordnungen verwenden.

Der für die Tränkung der offenporigen Bereiche mit geschmolzenem Metall erforderliche Druck kann mit der Größe der Hohlräume innerhalb der Körper und der Größe der Verbindungen zwischen ihnen variieren. Auch die Viskosität des geschmolzenen Metalls und dessen Oberflächenenergie in bezug auf das offenporige keramische Material wirken sich auf diesen Druck aus. In einigen Fällen kann es notwendig sein, durch Experimente den optimalen Druck zu ermitteln. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Verwendung von Metallen mit mittleren oder niedrigen Schmelzpunkten oberhalb von 17,5 kg/cm² nicht erforderlich sind. Die Poren- oder Hohlräume in den durchlässigen Grenzschichten kann wahlweise geringer gewählt sein als diejenige in den offenporigen Bereichen der Körper, auf denen die Grenzschichten aufgebracht sind.

Die Endelektroden können nicht nur mit Hilfe von metallischen Elektrodenpasten herkömmlicher An, sondern gegebenenfalls auch durch Aufbringung von Überzügen aus lufttrocknenden leitenden Metallfarben, stromlosem Nickel, Indium-Galliumlegierung und gesprühtem Metall gebildet werden. Flammenoder bogengespritztes Metall wird üblicherweise in einer recht porösen Schicht abgelagert. Derartige Ablagerungen könnt-n gewünschtenfalls als leitende, durchlässige Grenzschichten verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen monolithischen Kondensatoren können eine sehr unterschiedliche Größe aufweisen. Es können nicht nur die Abmessungen des Kondensators geändert werden, sondern ebenfalls die An/ahl und Dicke der in diesen enthaltenden Schichten. In den meisten Fällen ist es vorteilhaft, die dielektrische Schicht dicker als die leitenden Schichten auszubilden. Das Verhältnis der Schichtdicken kann jedoch variiert werden. Kondensatoren mit kleinen Abmessungen wie etwa 2 · 3 · 0,9 mm mit 20 dielektrischen Schichten von etwa 0,03 mm und 19 porösen Schichten von etwa 0,015 mm können ebenso hergestellt werden wie größere Kondensatoren. Es lassen sich somit Kondensatoren mit jedem gewünschten Kapazitätswert durch geeignete Auswahl des dielektrischen Materials und der Größe, Dicke und Anzahl der Schichten herstellen. Es ist ferner möglich, eine oder mehrere zusätzliche dielektrische Platten oder Blätter am Boden und/oder an der Oberseite des Stapels aus abwechselnd dielektrischen Schichten und offenporigea Schichten zu bringen. Dies geschieht oftmals zur Erzielung einer zusätzlichen mechanischen Festigkeit des Kondensators und/ oder zur Einstellung von dessen Dicke. Eine unbedruckte Pktte oder Platten aus dielektrischem, keramischem Gemisch können ebenfalls verwendet werden. Ein aufgedrucktes keramisches Muster auf der oberen dielektrischen Platte eines derartigen Stapeis ist jedoch normalerweise nicht schädlich, da nach dem

ίο Sintern die entstehende, freiliegende, offenporige Ablagerung entweder nicht an dem Elektrodenmaterial festhält oder, beispielsweise durch Sandstrahlen, ohne weiteres entfernt werden kann.

Die Platten aus dielektrischem und/oder offenpori-

is gern keramischem Material und die aus diesem gebildeten Kondensatoren müssen nicht wie in den vorstehenden Beispielen dargestellt, rechteckig sein. Sie können vielmehr alle Formen aufweisen und beispielshalber auch dreieckig sein. In einem derartigen

ao Falle können selbstverständlich nicht aufeinanderfolgende offenporige Schichtein und die Elektroden an gegenüberliegenden Stirnflächen liegen. Die Bezeichnungen »Randbereich« oder »Kantenbereich« sollen daher bedeuten, daß es sich um eine Außenfläche eines Körperr handelt, unabhängig von der Geometrie desselben und der Tatsache, ob der Körper eine oder mehrere Seitenflächen hat.

Sofern nicht anderes angegeben ist, sind Verhältnisse, Prozentsätze und Anteile auf das Gewicht bezogen.

An Stelle der Platten aus zeitweilig gebundene, pulverförmigen, dielektrischen oder isolierenden keramischen Materialien, die als bestimmte Einheiten ausgebildet sind, können auch schichtförmige Filme

derartiger Materialien in einem geeigneten Medium oder Lösungsmittel durch Siebdruck auf Grundschichten oder Blätter aufgebracht werden. Weiterhin ist es möglich, an Stelle des Siebdruckverfahrens zum Aufbringen der Gemische, die beim Brennen offenporig

werden, derartige Gemische aufzustreichen oder anderweitig aufzubringen. Es ist auch nicht nötig, den Stapel der Platten oder die Platten und die auf diesen befindlichen Schichten zur Verfestigung zu pressen, obwohl ein selbsttragender Körper zum Brennen vor-

zuziehen ist. In einigen Fällen ergibt beispielsweise ein Rollen des Stapels nach dem Zusammenbau eine ausreichende Verfestigung. Ferner können die offenporigen Bereiche oder Schichten gewünschtenfalls teilweise mit Metall durch eines der Verfahren gefüllt werden, die in der parallelen Anmeldimg der Anmelderin deutsche Offenlegungsschrift 22 18 170 beschrieben sind, wobei zusätzliches Metall in die teilweise gefüllten Bereiche oder Schichten durch ein Verfahren der vorliegenden Erfindung eingeleitet

wird. In diesen Fällen kann das einleitete Metall dasselbe sein wie bei dem ersten Füllen oder aber ein anderes Metall.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

., 8, Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge~ r Patentansprüche: kennzeichnet, daß:, die offenporigen Bereiche vor der Tränkungvanit geschmolzenem Metall oder

1. Gesinterter, einheitiicher, keramischer Kör- Legierung eyaSwert werden,
per mit Elektroden und/oder Leitern, gekenn- 5

zeichnet durch eine Anzahl von Bereichen
aus einer dichten, isolierenden oder dielektrischen
gesinterten Keramik, wenigstens einen Bereich
aus einer offenporigen, gesinterten, metallhaltigen Keramik zwischen den erstgenannten Berei- i«

dien, die zu einer Grenzfläche des Körpers verlaufen, und eine metallhaltige Grenzschicht auf
dem Körper über dieser Grenzfläche.

2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von offenporigen, me- ¹S

taOhaltigen Bereichen vorgeeehen ist Die Erfindung betrifft einen gesinterten, einheit-

3. Körper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, liehen keramischen Körper mit Elektroden und/oder dadurch gekennzeichnet, daß Schichten aus einer Leitern sowie sin Verfahren zur Herstellung eines dichten, dielektrischen, gesinterten Keramik ab- derartigen Körpers.

wechselnd mit Schichten aus offenporiger, me- ao Keramische Körper werden als Kondensatoren seit

tallhaltiger Keramik vorgesehen sind. Jahren verwendet. Wegen der relativ hohen Dielek-

4. Körper nach einem der vorhergehenden An- trizitätj,konstante von Bariumtitanat und bestimmten sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abwedi- anderen, verfügbaren keramischen Materialien haben selnd offenporige, metallhaltige Schichten zu ver- sie für viele Zwecke Papier, Glimmer und andere schiedenen Grenzflächen des Körpers verlaufen, »5 Kondensatorarten ersetzt. Das hat die Herstellung und eine metallhaltige Grenzschicht auf jeder die- von Kleinstkörpern mit hoher Kapazität ermöglicht, ser Grenzflächen vorgesehen ist. Schnellpreßverfahren sind zur Verringerung der Pro-

5. Körper nach einem der vorhergehenden duktionskosten entwickelt worden. Es besteht jedoch Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weiterhin eine Nachfrage nach noch höheren Kapazimetallhaltigen Grenzschichten Endelektroden 30 täten in sehr kleinen Körpern. Um dieser Forderung sind. nachzukommen, hat man mehrlagige, monolithische,

6. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, keramische Kondensatoren hergestellt.

dadurch gekennzeichnet, daß die metallhaltigen Für die Herstellung von solchen monolithischen

Grenzschichten aus keramischem Material beste- keramischen Kondensatoren wurden viele verschiedehen. 35 ne Verfahren verwendet. Bei einem typischen derar-

7. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten, tigen Verfahren wird ein Schaber benutzt, um auf keramischen Körpers mii Elektroden oder Leitern eine glatte, nicht poröse Oberfläche eine dünne Schicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- aus einer geeigneten keramischen dielektrischen Mikennzeichnet, daß man Platten aus einem fein schung, die mit einer Lösung eines organischen Binzerteilten, isolierenden oder dielektrischen kera- 40 demittels gemischt ist, aufzubringen. Nachdem die mischen Gemisch vorsieht, das durch ein flüchti- Schicht getrocknet ist, kann die entstandene Platte in ges Bindemittel gebunden ist und eine dichte kleine, rechteckige Stücke geschnitten werden, auf die Schicht nach dem Brennen bei Sintertemperatur eine elektrodenbildende Paste aus einem Edelmetall, bildet, daß man zwischen diese Platten eine Ab- wie Platin oder Palladium, durch ein Seiden-Sieblagerung eines zweiten Gemischs mit einem fluch- 45 druckverfahren derart aufgebracht wird, daß an drei tigen Bindemittel einbringt, das beim Brennen Seiten des Metallüberzugs ein Rand frei bleibt, die eine offenporige Struktur entwickelt, daß man eine Elektrodenpaste sich aber bis zu einer Kante der klei-Anzahl derartiger Platten und Zwischen-Ablagerun- nen Platte erstreckt. Eine Vielzahl von Platten mit gen verfestigt und somit einen vorläufig gebun- der auf ihnen befindlichen Elektrodenpaste wird dann denen, selbsttragenden Körper erzielt, daß man 50 so übereinandergestapelt, daß sich die Elektrodenden Körper zur Elminierung der flüchtigen Bin- paste abwechselnd bis zu den gegenüberliegenden demittel erhitzt, daß man den Körper bei Sinter- Kanten erstreckt. Der Plattenstapel wird dann verfetemperatur brennt und einen gesinterten, mono- stigt und erhitzt, damit die organischen Bindemittel lithischen Körper erzielt, der Bereiche aus dich- aus der Platte und der die Elektroden bildenden tem, keramischem Material und wenigstens einen SS Paste ausgetrieben oder zersetzt werden und die dioffenporigen Bereich mit untereinander in Ver- elektrische Mischung zu einem einheitlichen Körper bindung stehenden Hohlräumen erzeugt, wobei gesintert wird, der Elektroden aufweist, die wechsel sich jeder offenporige Bereich zu einer Grenz- weise an jedem Ende freiliegen. Diese an beiden Enfläche des monolithischen Körpers erstreckt, daß den freiliegenden Elektroden können elektrisch durch man diese Grenzflächen des gesinterten, mono- 60 Metallisieren der Enden des Körpers miteinander lithischen Körpers mit durchlässigen Grenzschich- verbunden werden. Auf diese Weise wird ein Konten versieht und ein leitendes Material in die of- densator hergestellt, der eine kleine oder große Anfenporigen Bereiche durch Tränken mit einem zahl (üblicherweise 50 oder mehr) von sehr dünnen geschmolzenen Metall oder einer geschmolzenen (vielfach 0,05 mm oder dünner) keramischen, dielek-Metallegierung einbringt und daß man dabei das 65 trischen Schichten aufweisen kann. Derartige Kongeschmolzene Metall oder die Metallegierung densatoren haben eine sehr hohe Kapazität pro Vodurch die Grenzschichten in die offenporigen Be- lumeinheit und ermöglichen so die Verwendung von 'reiche preßt. äußerst kleinen Einheiten in zahlreichen Schaltungen.