DE939943C

DE939943C - Verfahren zur Herstellung elektrischer Kondensatoren

Info

Publication number: DE939943C
Application number: DES10604D
Authority: DE
Inventors: Heinz Poetsch
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1943-03-12
Filing date: 1943-03-12
Publication date: 1956-03-08

Description

Verfahren zur Herstellung elektrischer Kondensatoren Bekanntlich haben elektrolytische Kondensatoren eine sehr hohe spezifische Kapazität, da ihr Dielektrikum bei ausreichender Spannungsfestigkeit nur sehr dünn ist, so daB der Abstand der gegenpoligen Belegungen nur Bruchteile des Abstandes beträgt, der bei selbständigen Dielektriken erzielt wird. Bei anderen elektrischen Kondensatoren ist die Kapazitätsausbeute durch die technisch herstellbare- geringste Stärke des Dielektrikums und deren Dielektrizitätsk onstante bedingt. Man hat zur Verbesserung dieser Kondensatoren hinsichtlich der spezifischen Kapazität bereits vorgeschlagen, das Dielektrikum nicht als selbständigen Körper, sondern als auf einer Belegung aufgebrarhte oder erzeugte dünne Schicht herzustellen. Insbesondere hat man Metallverbindungen, deren dielektrische Werte geeignet sind, auf einem als Belegung ausgebildeten Metall unmittelbar erzeugt. Es sei beispielsweise an Aluminiumoxydkondensatoren erinnert, bei welchen auf. den Belegungen aus. Aluminiumfolien durch zweckentsprechende Einwirkung, z. B. einem elektrolytischen Prozeß, eine Aluminiumoxydschicht erzeugt wird.
Auf der anderen Seite kennt man dielektrische Stoffe, die eine besonders hohe Dielektrizitätskonstante besitzen. Der bekannteste Vertreter ist Titandioxyd. Um diese dem Stoff eigentümliche Dielektrizitätskonstante auszuwerten, hat man verschiedene Wege gezeigt, indem man das Titandioxyd pulverisierte und in- Tränkmittel für Kondensataren einmischte oder das Titandioxydpulver mitBindemittel vermengte und dieses inForm eines Schichtauftrages auf einer Belegung anbrachte. Man hat das Titandioxyd auch keramisch verarbeitet und Keramikkörper gebrannt, die, mit Belegungen versehen, als Kondensator benutzt werden. In allen Fällen jedoch konnte die dem. Titandioxyd eigene sehr hohe Dielektrizitäfiskonstante niemals ganz zur Auswirkung kommen, da entweder der Anteil des Titandioxyds am Gesamtdielektrikum zu gering oder dessen Stärke zu groß war, so daß extrem hohe spezifische Kapazitäten nicht erreicht werden .konnten.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, die dem Titandioxyd eigene hohe Dielektrizitätskonstante vollkommen auszuschöpfen. Nach dem Kennzeichen der Erfindung wird ein Kondensator mit höchster spezifischer Kapazität dadurch hergestellt, daß man auf einem metallischen Träger, insbesondere einem Ventilmetall, wie z. B. Aluminium, eine aus Titandioxyd bestehende dünne Schicht dadurch aufbringt, daß man zunächstreines Titan aufdampft und dieses dann durch eine nachträgliche Behandlung in: Titandio:xyd umwandelt. Der erfindungsgemäße Vorschlag kombiniert damit die Vorteile, die in Richtung einer hohen, spezifischen Kapazität durch Ausbildung des Dielektrikums als dünne, auf einen Träger aufgetragene Schicht hervorgerufen werden, mit denen, die durch Titandioxyd als Stoff gegeben sind. Wenn "man dann. weiterhin danach eine Behandlung in der Richtung vornimmt, daß an Fehlerstellen (Pören oder Löchern) der Titandioxydschicht ein nichtleitendes, dielektrisch hochwertiges Umsetzungsprodukt der metallischen Unterlagen, beispielsweise also Aluminiumoxyd, entsteht, wird gleichzeitig Vorsorge getroffen, daß das nach dem Kennzeichen der Erfindung hergestellte Dielektrikum genügend spannungsfest ist, indem an etwaigen Fehlerstellen ein dielektrischer Ersatz vorgesehen ist, dessen spezifische Kapazität zwar wesentlich geringer ads die des eigentlichen, Dielektrikums ist, der jedoch infolge- der nur geringen Flächen,, die, in dieser Weise zurKapazitätsbildung herangezogen werden, keinen entscheidenden Einfluß auf -die Gesamtkapazität des Kondensators gewinnen kann.
Beider Herstellung kann man so vorgehen, daß man nach dem Aufdampfen der Titansahicht diese oberflächlich oder ganz in die gewünschte Ti 02 Schicht mit Hilfe chemischer oder elektrochemischer Verfahren umwandelt, wobei gleichzeitig an den Fehlerstellen der- Ti.tanschicht eine entsprechende, Umwandlung der Metallgrundlage stattfindet.
In einer Abänderung des gekennzeichneten Verfahrens kann man den Metallgrundkörper von vornherein mit einer gewünschten, dielektrisch hochwertigen Schicht versehen und auf diese erst die Titanoxydschicht aufbringen. In diesem Falle ruß man jedoch damit rechnen, daß die Kapazitätsausbeute des Kondensators nicht die optimale ist, da zwei dielektrische Schichten, von denen die eine im Vergleich zum Titandiöxyd eine sehr geringe Dielektrizitätskonstante besitzt, hintereinandergesohaltet sind.
Für die Herstellung der Titandioxydschicht und der isolierenden Schicht auf der Metallgrundlage können die verschiedensten Verfahren benutzt werden, wobei es gleichgültig ist, ob, die Mittel zur Hervorrufung der verschiedenen dielektrisehen Schichten die gleichen- oder verschiedene sind.
Es hat sich als zweckmäßig gezeigt, die dünne Ti 02-Auflage nach der vollständigen Fertigs.tellung, unter Umständen sogar im fertigen Kondensator, einer thermischen Behandlung beispiels@weise bei 300° C zu unterwerfen, um das durch die Aufdampfung und die .nachfolgenden Bearbeitungsschritte erzeugte Titandioxyd .in die gewünschte, die extrem hohe Dielektrizitätskonstante zeigende kristalline Verbindung überzuführen.
Das Verfahren nach der Erfindung kann. sowohl für elektrolytische als auch für sogenannte statische Kondensatoren Anwendung finden. Im ersten Fall wird die RaunLkapazität noch wesentlich gesteigert, während im zweiten Fall bei den sogenannten temperaturbeständigen, Oxydkondensatoren, bei denen aus anderen: Gründen Mindeststärken der Oxydschichten erforderlich sind, .eine zunächst unmöglich erscheinende spezifische Kapazitätserhöhung ermöglicht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Heustellung elektrischer Kondensatoren mit höchster spezifischer Kapazität, deren. Dielektrikum aus Metallverbindungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem metallischen Träger, insbesondere einem Ventilmetad4, wie z. B. Aluminium, zunächst reines Titan aufgedampft und dieses dann. durch eine nachträgliche Behandlung in Titandioxyd umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß danach eine Behandlung in der Richtung vorgenommen wird, daß an Fehlerstellen der Titandioxydschidzt ein nichtleitendeis,, dielektrisch hochwertiges Umseizungspro,dukt der metallischem, Unterlage, beispielsweise Aluminiumoxyd, entsteht, wonach derart hergestellte Elektroden in bekannter Weise zu Wickel- oder Stapelkondensatoren verarbeitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Oxydierung der Titanschicht gleichzeitig die Umwandlung der Unterlage an den Fehlerstellen der Titandioxydschicht vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch. geikennzeichnet, daß nach der Herstellung der dielektrischen Schicht eine Temperung bei erhöhter Temperatur vorgenommen wird.
5. Abänderung des Verfahrenes nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Unterlage zunächst mit einer nichtleitenden dielektrischen aufgewachsenen Schicht versehen wird, wonach dann die Aufbringung der Titanschicht und deren Überführung in eine Titanoxydschicht vorgenommen wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 695 344 653 6o5; dänische Patentschrift Nr. 45 117; USA.-Patentschrift Nr. 2 299:228,