KONDENSATOR UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG

Die Erfindung betri f ft einen elektrischen Kondensator .

Polymerdielektrika finden viel fältige Anwendung in leistungselektronischen Anwendungen, insbesondere in passiven Komponenten wie zum Beispiel in elektrischen Kondensatoren .

Als Kondensatordielektrika wurden beispielshalber bereits polyimidhaltige dielektrische Filme vorgeschlagen, wie zum Beispiel Polyetherimide aus US 2007 / 0258190 Al .

Polyamidimide sind bisher vor allem durch ihre Verwendung als temperaturresistente Beschichtungen für Lackdrähte oder ähnlichem bekannt .

Sie wurden für Kondensatoranwendungen bisher in erster Linie im Zusammenhang mit anorganischen Komponenten als dielektrische Schichten vorgeschlagen .

Die j apanische Patentanmeldung JP 2000-338667 of fenbart , dass Polyamidimid Bestandteil einer Matrix für anorganische Partikel in einem Kondensatordielektrikum sein kann .

US 2010/ 0259865 Al of fenbart , dass Polyamidimid in einem Kondensator mit einer nicht homogenen dielektrischen Schicht , bestehend aus einem organischen Polymermaterial als eine erste dielektrische Schicht und einem anorganischen Material als eine zweite dielektrische Schicht eingesetzt werden kann .

Jedoch ist bislang keine Verwendung von Polyamidimid als Kondensatormaterial mit herausragender Temperaturstabilität und gleichzeitiger hoher beziehungsweise maßgeschneiderter Permittivität bekannt .

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Kondensator angegeben, der eine einheitliche dielektrische Schicht aufweist . Hierbei weist die dielektrische Schicht Polyamidimid auf und es ist zumindest eine erste Elektrode direkt angrenzend an der dielektrischen Schicht angeordnet .

Die direkt angrenzende Elektrode kann auf der Schicht aufliegen . Bevorzugt besteht direkter Kontakt auf molekularer Ebene , wie er z . B . mit unten beschriebenen Beschichtungsmethoden erreicht werden kann .

Eine zweite Elektrode ist bevorzugt ebenfalls Teil des Kondensators . Optional bzw . abhängig von den technischen Anforderungen ist es bevorzugt , dass auch die zweite Elektrode direkt angrenzend an der dielektrischen Schicht angeordnet ist . In diesem Fall wird die dielektrische Schicht von der ersten und zweiten Elektrode sandwichartig umschlossen .

Eine einheitliche dielektrische Schicht kann zum Beispiel homogen sein und Polyamidimid enthalten . Homogen kann hier insbesondere bedeuten, dass die dielektrische Schicht frei von Zusätzen ist , welche die Schicht inhomogen machen würden . Insbesondere ist es bevorzugt , wenn keine Micro- oder Nano- Materialien oder zusätzliche andere Feststof fe in der dielektrischen Schicht enthalten sind . Die dielektrische Schicht enthält bevorzugt kein Hybridmaterial . Da Elektroden direkt angrenzend an der einheitlichen dielektrischen Schicht angeordnet sind, befinden sich zum Beispiel auch keine weiteren, sich von der einheitlichen dielektrischen Schicht unterscheidenden Lagen zwischen der einheitlichen dielektrischen Schicht und den Elektroden .

Eine einheitliche Polyamidimid aufweisende dielektrische Schicht bringt gegenüber anderen polymerbasierten dielektrischen Schichten den Vorteil mit sich, dass sie eine Temperaturstabilität bis zu fast 300 ° C aufweist . Zudem kann eine polyamidimidhaltige dielektrische Schicht eine hohe Permittivität über einen breiten Inputfrequenzbereich aufweisen . Dabei wird bevorzugt auch eine hohe Durchbruchspannung aufrechterhalten .

Somit können mit Polyamidimid als polymeres Material für dielektrische Schichten in Kondensatoranwendungen gegenläufige Anforderungen nach hoher Temperaturstabilität bei gleichzeitigen maßgeschneiderten beziehungsweise stabilen dielektrischen Eigenschaften erfüllen .

So kann ein einheitliches Dielektrikum aufweisend Polyamidimid biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP ) ersetzen, welches eines der meistverwendeten Materiale für Kondensatordielektrika ist . Dies kann von Vorteil sein, da BOPP mit einer üblichen Gebrauchstemperatur von maximal 105 ° C und einer niedrigen Permittivität im Bereich von 2 , 2 in Bezug auf aktuelle Entwicklungen an seine Leistungsgrenzen angelangt ist , insbesondere bezüglich Temperaturstabilität bei gleichzeitiger Einhaltung elektrischer beziehungsweise elektronischer Parameter .

So kann eine erfindungsgemäße Polyamidimid aufweisende dielektrische Schicht eine bis zu 150 ° C höhere Temperaturstabilität aufweisen . Darüber hinaus kann eine beinahe doppelt so hohe Permittivität als für BOPP auch bei erhöhten Temperaturen erreicht werden .

Somit können Anforderungen sogar an zukünftige Anwendungen, zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrttechnik erfüllt werden, wobei Betriebstemperaturen von über 150 ° C möglicherweise von über 200 ° C erreicht werden könnten .

Nach einer bevorzugten Aus führung des Kondensators besteht die dielektrische Schicht zu zumindest 50 gew% aus Polyamidimid .

Ein solcher hoher Polyamidimidanteil in der einheitlichen dielektrischen Schicht kann gewährleisten, dass sich die hervorragenden dielektrischen Eigenschaften des Polyamidimid gegenüber anderen möglichen optionalen Komponenten durchsetzen .

Bevorzugt weist die dielektrische Schicht einen Gewichtsanteil an Polyamidimid von 90 % oder mehr auf , noch bevorzugter besteht die dielektrische Schicht ausschließlich aus Polyamidimid .

Die Erfinder haben erkannt , dass Polyamidimid chemisch gut funktionalisierbar ist . Es kann daher in seinen Eigenschaften flexibel z . B . ausschließlich mit organischen Komponenten auf die hervorragenden elektrischen oder elektronischen Eigenschaften hin maßgeschneidert werden, welche gemäß einer Anwendung zu erfüllen sind . Daher ist der Kondensator bevorzugt so gefertigt , dass die dielektrische Schicht , welche bevorzugt eine einheitliche dielektrische Schicht ist , frei von festen zusätzlichen Materialien, wie anorganischen Materialien ist . Die dielektrische Schicht ist bevorzugt kein Hybridmaterial .

Eine von anorganischen Materialien freie dielektrische Schicht kann einfacher zu fertigen sein als eine Mischschicht aus einen anorganisch-organischen Hybridmaterial .

Bevorzugt weist die dielektrische Schicht des Kondensators Polyamidimid-Hauptketten auf , welche die Amid- und die Imid- Gruppe des Polyamidimids umfasst .

Dies bedeutet , dass insbesondere die Hauptketten des Polyamidimidpolymers ausschließlich über Amid beziehungsweise Imid-Bindungen gebildet werden . Dies schließt nicht aus , dass weitere chemische Funktionen an beziehungsweise in den Hauptketten angebracht sein können .

Polyamidimid-Verbindungen beziehungsweise die enthaltenen chemische Bindungen sind hochtemperaturstabil was ein Vorteil für dielektrische Schichten ist , welche unter Hochtemperaturbedingungen eingesetzt werden .

Als weiterer bevorzugter Aspekt können die Polyamidimid- Hauptketten, welche in der dielektrischen Schicht enthalten sind chemisch miteinander quer vernetzt sein, das heißt sie können Quervernetzungen aufweisen .

Durch eine maßgeschneiderte Zahl an Quervernetzungen können die mechanischen, aber auch elektronischen Eigenschaften des Polyamidimids aber auch insbesondere die Temperatureigenschaften gezielt eingestellt werden . Grundsätzlich umfasst der Begri f f „Quervernetzung" im Sinne der Anmeldung j ede Art von kovalenter chemischer Verbindung, die zwischen Polyamidimid-Hauptketten oder zwischen verschiedenen Punkten einer Polyamidimid-Hauptkette besteht . Die Quervernetzungen sind chemische Bindungen, die zusätzlich zu den chemischen Bindungen zwischen den Wiederholeinheiten der Polyamidimid-Hauptkette ausgebildet sind . Bevorzugt wird hierbei die Zahl an Quervernetzungen so gewählt , dass sich ein thermoplastisches Polyamidimid bildet .

Bevorzugt umfassen die Quervernetzungen lineare Verknüpfungen, welche eine endständige Einheit einer Polyamidimid-Hauptkette mit einer endständigen Einheit einer anderen Polyamidimid-Hauptkette verbindet , wodurch eine Kettenverbindung in Reihe entsteht . Bevorzugt weicht die lineare Verknüpfung zwischen den Hauptketten von dem Verbindungstyp innerhalb der Polyamidimid-Hauptkette ab . Die Quervernetzung weist bevorzugt also kein Amidimid-Motiv auf . Jedoch kann die Quervernetzung eine Amid- oder eine Imidbindung sein . Eine solche Bindung kann dabei das Wiederholmotiv des sich in der Polyamidimid-Hauptkette wiederholenden Polyamidimid-Motivs durchbrechen . Es können mehrere Polyamidimid-Hauptketten in Reihe linear verknüpft sein .

Die Zahl der Quervernetzungen kann über die Tempertemperatur gesteuert werden . Je höher diese ist , umso mehr Polyamidimid- Hauptketten werden miteinander in Reihe verknüpft . Somit werden die Polymerketten mit zunehmender Tempertemperatur länger . Dadurch kann die mechanische Stabilität der dielektrischen Schicht gesteigert werden . Weiterhin kann der Verlustfaktor verringert werden . Diese Art der Steuerung des Grades der Quervernetzung über die Temperatur ist insbesondere für lineare Verknüpfungen bevorzugt .

Bevorzugt werden chemische Quervernetzungen über Urethanbrücken gebildet .

Urethanbrücken können bevorzugt über I socyanatgruppen, welche sich an der Hauptkette befinden, ausgebildet werden, welche zusammen mit einer Hydroxygruppe an einer anderen Hauptkette reagieren, um eine Urethanbindung zu bilden .

Im Ausgangsmaterial können auch Lactame als funktionale Gruppen vorliegen, da diese als Schutzgruppe dienen um eine Reaktion zwischen einer I socyanatgruppe und einer Hydroxygruppe zu steuern . Ein solches Lactam kann zum Beispiel durch Temperatureinwirkung geöf fnet werden, wobei sich eine I socyanatgruppe ausbildet , welche dann ihrerseits mit einer Hydroxygruppe , zum Beispiel einer anderen Hauptkette , reagiert . Das heißt , in einem Ausgangsmaterial können I socyanatgruppen oder/und Lactam funktionelle Gruppen vorliegen . Bevorzugt liegen im Ausgangsmaterial j edoch ausschließlich Lactame vor, da so eine längere Haltbarkeit bei Raumtemperatur erreicht werden kann . Zudem kann so auch die anwendbare Tropf zeit während der Fertigung der dielektrischen Schicht verlängert werden .

Alternativ oder zusätzlich zu anderen Quervernetzungen wie Urethanbrücken können bevorzugt Imidbrücken zwischen Polyamidimid-Hauptketten ausgebildet sein .

Imidbrücken können zum Beispiel über die Reaktion einer Anhydrid-Gruppe mit einer geeigneten Gruppe , wie zum Beispiel einem Amin, an einer anderen Polyamidimid-Hauptkette zu einem Imid reagieren, um zwischen zwei Polyamidimid-Hauptketten eine Imidbrücke als Quervernetzung aus zubilden . Bevorzugt ist die Anhydrid-Gruppe eine Phthalsäureanhydrid-Gruppe . Durch eine solche Reaktion kann auch eine Verknüpfung zwischen verschiedenen Punkten einer Polyamidimid-Hauptkette ausgebildet werden .

Sowohl Urethanbrücken als auch Imidbrücken eignen sich besonders gut für die technisch einfache Ausbildung einer linearen Verknüpfung . Zudem kann der Grad der linearen Verknüpfung mit diesen Gruppen besonders präzise mittels der Steuerung der Temper-Temperatur eingestellt werden .

Weiterhin kann eine Quervernetzung auch über eine Ureabrücke ausgebildet sein . Diese kann unter Beteiligung von Amin- Gruppen an der Polyamidimid-Hauptkette gebildet werden . Es ist besonders bevorzugt , wenn durch diese eine dreidimensionale Vernetzung gebildet ist , d . h . , dass mittels dieses Bindungsmotivs nicht ausschließlich lineare Verknüpfungen ausgebildet sind . Noch bevorzugter können über Ureabrücken nur solche Quervernetzung ausgebildet sein, die nicht lineare Verknüpfungen sind . Insbesondere bevorzugt können diese neben den linearen Verknüpfungen vorliegen . Z . B . kann ein sowohl über Ureabrücken dreidimensional als auch über Imid- oder Urethanbrücken linear vernetztes Polymermaterial für die Dielektrikumsschicht gebildet sein bzw . werden .

Grundsätzlich können Urethanbrücken zusätzlich zu den Imidbrücken vorliegen . Es ist j edoch bevorzugt , dass nur ein lineares Verknüpfungsmotiv vorliegt , da dies die Prozess führung erleichtert . Ein Beispiel für ein geeignetes Ausgangsmaterial ist zum Beispiel im Handel erhältliches RES ISTHERN® AI 336 L .

Als ein Beispiel für ein solches Ausgangsmaterial können Polyamidimid-Harzlösungen dienen, welche unter anderem auch zur I solationsbeschichtung von Drähten oder Elektroden eingesetzt werden können . Ein Beispiel für eine solche Polyamidimid-Harzlösung ist zum Beispiel im Handel erhältliches RES ISTHERN® AI 336 L .

Als weiteren bevorzugten Aspekt der einheitlichen dielektrischen Schicht des Kondensators kann die dielektrische Schicht so ausgebildet sein, dass die Polyamidimid-Hauptketten partiell aromatisch sind .

Partiell aromatische Polyamidimid-Hauptketten tragen insbesondere zu einem ausgewogenen Verhältnis von Flexibilität und Temperaturstabilität bei . So können vollständig aromatische Polyamidimid-Hauptketten zu starr sein . Jedoch durch partielle Aromati zität , das heißt zum Beispiel Aromati zität an der Imidkomponente , kann die nötige Temperaturstabilität bei gleichzeitiger Flexibilität erhalten werden .

Gemäß einem bevorzugten Aspekt kann das Polyamidimid Phenylengruppen und/oder Furangruppen als funktionelle Gruppen aufweisen .

Das Einbringen von Phenylengruppen zum Beispiel in der Polyamidimid-Hauptkette kann für den Erhalt der nötigen Flexibilität der Hauptkette relevant sein . So werden j e nach Wahl durch eine oder mehrere verschiedene Phenylengruppen in der Hauptkette die Länge der Wiederholeinheit und deren Flexibilität angepasst . So können zum Beispiel Biphenyl , Di- und Triphenylmethan, Ortho- und Paradibenzylbenzol oder Tribenzylbenzol als mögliche Phenylengruppen eingesetzt werden . Grundsätzlich können in einer Polyamidimid-Hauptkette auch mehrere verschiedene dieser oder anderer Phenylengruppen vorhanden sein . Das heißt , es ist möglich, dass verschiedene Phenylengruppen in einer Polyamidimid-Hauptkette vorkommen . Häufig ist in einer Hauptkette j edoch nur ein Typ an Phenylengruppe vorhanden .

Da Furane selbst eine hohe Polarität besitzen, kann durch die Wahl verschiedener Furane die Polarität der dielektrischen Schicht eingestellt werden . Beispielsweise werden hierfür Benzofurane , Dibenzofurane , Furanone oder Hydroxyfuranone verwendet . Beispielsweise können die Hydroxyfuranone oder andere Furanderivate eine oder mehrere Hydroxygruppen aufweisen, welche zur Quervernetzung über I socyanatgruppen, welche beispielsweise aus Lactamgruppen gebildet werden können als Reaktionspartner zur Ausbildung einer Urethanbrücke benötigt werden .

Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt kann das Polyamidimid eine Struktur gemäß der chemischen Formel 1 aufweisen, wobei hier R ¹ eine unreagierte Gruppe , wie ein Lactam, ein Anyhdrid oder ein Amin oder eine Urethanbrücke bzw . eine Imidbrücke ist . Bevorzugt ist R ¹ eine Urethanbrücke bzw . eine Imidbrücke . R ² kann hier eine Phenylengruppe sein und R ³ ein Furan . Alternativ kann R ³ auch eine Urethanbrücke bzw . eine Imidbrücke sein . In diesem Fall ist die Polyamidimid- Hauptkette mit zwei weiteren Polyamidimid-Hauptketten an beiden Enden verknüpft .

[chemische Formel 1 ]

Grundsätzlich sind Lactame , wie oben schon bereits beschrieben, bevorzugte Gruppen, die zum Beispiel endständig als R ¹ in einer Polymerkette in einem Ausgangsmaterial angebracht sind . Uber die aus dem Lactam gebildeten I socyanatgruppen, können grundsätzlich Brücken, zum Beispiel in Form von Urethanbrücke , zu einer anderen Polyamidimid- Hauptkette gebildet werden . Das Lactam kann beispielsweise ein ß , y, ö oder s Lactam sein . Bevorzugt von diesen sind insbesondere ö und s Lactame .

Urethanbrücken können aus im Ausgangsmaterial endständigen Lactamen und endständigen Furanen mit Hydroxygruppen gebildet werden, wodurch Hauptketten in Reihe verbunden werden, und so verlängert werden . Durch diese Reaktion können die Hauptketten so vernetzt werden dass die gebildete Polyamidimid Schicht thermoplastische Eigenschaften aufweist . Dabei wird die Zahl an Quervernetzungen so eingestellt , dass die dielektrische Schicht des Kondensators nicht zu starr und spröde wird .

Wie oben erläutert , können linear verknüpfende Imidbrücken über ein Anhydrid, wie zum Beispiel ein Phthalsäureanhydrid gebildet werden, welches mit einem Amin reagiert . Alternativ kann eine I socyanatgruppe mit der Anhydridgruppe zu einem Imid reagieren, wobei CO2 abgespalten wird . Im Ausgansstof f , also vor Herstellung der Quervernetzungen einschließlich der linearen Verknüpfungen, befinden sich die für die entsprechenden Verknüpfungen geeigneten funktionellen Gruppen in der R ³ bzw . R ¹ Position in der chemischen Formel 1 .

In einer bevorzugten Aus führungs form des Kondensators ist eine Viel zahl erster Elektrodenschichten alternierend mit zweiten Elektrodenschichten gestapelt . Zwischen j e zwei benachbarten Elektrodenschichten ist eine dielektrische Schicht angeordnet .

Das heißt , der Kondensator kann ein Vielschichtkondensator sein .

Alternativ kann ein Vielschicht-Kondensator z . B . aus einem Wickel geschnitten werden . In diesem Fall kann eine leitende bzw . bevorzugt metallische strukturierte Schicht als Elektrode verwendet werden, welche mindestens zwei elektrisch getrennte Bereiche aufweist , die somit als Kondensatorelektroden dienen .

Nach einem weiteren bevorzugten Aspekt können alle ersten Elektrodenschichten mit einem ersten Außenkontakt elektrisch leitend verbunden sein und alle zweiten Elektrodenschichten mit einem zweiten Außenkontakt elektrisch leitend verbunden sein .

Die Außenkontaktierungen können über Flammspritzen, PVD- Prozesse oder andere Methoden aufgebracht werden .

Ein Vielschichtkondensator mit entsprechenden Außenkontakten erlaubt Einsatz in diversen technischen Anwendungen . Gemäß einer weiteren Aus führungs form kann ein Substrat an einer Seitenfläche des Kondensators , welche parallel zur Ebene der Elektrodenschichten liegt , angeordnet sein .

Wie oben beschrieben kann ein solches Substrat leitend sein, also auch Elektrodenfunktionen erfüllen, es kann aber auch isolierend wirken und nach dem Fabrikationsprozess am Bauteil verbleiben .

Insbesondere kann ein Kondensator, wie er zuvor beschrieben wurde , ein Surface Mounted Device ( SMD) sein .

Weiterhin kann der Kondensator, wie er zuvor beschrieben wurde , auch ein Durchsteckkondensator sein, das heißt er weist Drähte zur Durchsteckmontage auf . Mit diesen Drähten kann der Kondensator sowohl elektrisch leitend aber auch mechanisch an externen Kontaktstellen angebracht werden .

Bei dem Kondensator kann es sich auch um einen Wickelkondensator handeln . Insbesondere in diesem Fall kann der Kondensator nur eine einzige Metallisierung als Elektrode aufweisen, die direkt an der dielektrischen Schicht anliegt . Auch ein Aufbau mit zwei direkt an der dielektrischen Schicht anliegenden Elektroden ist möglich .

Als weiterer Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators , umfassend die Herstellung einer dielektrischen Schicht , angegeben . Die dielektrische Schicht wird durch Aufbringen einer Prepolymer-Polyamid- imidlösung auf einer Depositions f läche , anschließendes Trocknen der Prepolymer-Polyamidimidlösung auf der Depositions f lache und Tempern der getrockneten Prepolymer- Polyamidimidlösung hergestellt .

Die Depositions f lache kann die Oberfläche einer Elektrode oder einer Elektrodenschicht sein . Die Depositions f lache kann auch eine Oberfläche eines Substrats sein . Das Substrat kann das Substrat des fertigen Kondensators sein, oder auch nur ein Zwischenträger, von dem der aufgebrachte und gegebenenfalls quervernetzte Polyamidimidf ilm wieder abgelöst wird .

Durch dieses Verfahren kann ein zuvor beschriebener Kondensator hergestellt werden .

So kann auch eine einheitliche dielektrische Schicht hergestellt werden . Die Prepolymer-Polyamidimidlösung kann insbesondere eine Lösung eines Harzes , welches auch als I solierbeschichtung geeignet ist , zum Beispiel in einem organischen Solvent gelöstes RES ISTHERN® AI 336 L sein .

Polyamidimide sind grundsätzlich in einer Viel zahl von Lösungsmitteln löslich und können in einer Viel zahl von Konzentrationen aufgebracht werden, um geschlossene Schichten oder Filme zu bilden . Somit eignen sie sich für den flexiblen Einsatz von verschiedensten Depositionsmethoden oder verschiedener Schichtdicken, wie unten genauer ausgeführt wird .

Beim Trocknen der Prepolymer-Polyamidimidlösung kann das Lösungsmittel größtenteils oder vollständig entfernt werden .

Beim Tempern der getrockneten Prepolymer-Polyamidimidlösung verdichtet sich das Material und die Quervernetzung, zum Beispiel über Lactame kann in der so gebildeten Schicht einsetzen .

Die Geschwindigkeit der Quervernetzungsreaktion kann über die Temper-Temperatur bestimmt werden .

Bevorzugt wird der Grad an Quervernetzung durch die Zahl an Linkergruppen ( z . B . Über die durch als Lactame geschützten I socyantgruppen) an den Polyamidimid-Hauptketten in der Prepolymer-Polyamidimidlösung bestimmt , und die Temper- Temperatur wird so gewählt dass alle Linkergruppen Quervernetzungen ausbilden .

In einem bevorzugten Fall sind Linkergruppen endständig an den Polyamidimid-Hauptketten angeordnet . Grundsätzlich, aber insbesondere in diesem Fall , kann über die Temper-Temperatur der Grad an Quervernetzungen beeinflusst bzw . eingestellt werden . Je höher die Temper-Temperatur gewählt wird, desto mehr Quervernetzungen werden in einer vorgegebenen Zeit ausgebildet . Dadurch können mehr Polyamidimid-Hauptketten miteinander verknüpft werden .

Als ein weiterer Aspekt kann das Verfahren, wie zuvor beschrieben, so modi fi ziert werden, dass die Depositions- fläche eine Oberfläche eines Substrats ist , die dielektrische Schicht nach deren Herstellung von der Depositions f läche gelöst wird, um eine dielektrische Folie zu erzeugen, die dielektrische Folie metallisiert wird und schließlich die metallisierte dielektrische Folie gewickelt wird .

Somit kann das zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Wickelkondensators verwendet werden . Dies hat den Vorteil , dass die so gebildete dielektrische Schicht oder Folie , die durch Metallisieren mit den ersten und zweiten Elektroden versehen wird, auch vor der Metallisierung noch bearbeitet werden kann . Beispielshalber können Methoden wie Folienziehen oder Ähnliches angewandt werden, um die Materialeigenschaften zu optimieren .

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Herstellung eines Kondensators die folgenden Punkte umfassen : Es wird ein elektrisch leitendes Substrat verwendet oder alternativ ein Substrat auf dessen Oberfläche eine erste Elektrodenschicht erzeugt wird . Die Depositions f läche kann somit die Oberfläche des elektrisch leitfähigen Substrats oder einer ersten Elektrodenschicht sein . Nach dem Aufbringen der dielektrischen Schicht auf die Depositions f läche kann eine zweite Elektrodenschicht auf der dielektrischen Schicht hergestellt werden und es kann eine weitere dielektrische Schicht auf dieser zweiten Elektrodenschicht hergestellt werden, indem die Prepolymer-Polyamidimidlösung auf die zweite Elektrodenschicht aufgebracht wird, diese getrocknet wird und anschließend getempert wird .

Im Falle eines elektrisch leitenden Substrats kann dieses Substrat als Elektrode dienen, zum Beispiel als erste Elektrode . Oberhalb dieser kann eine zweite Elektrodenschicht aufgebracht wird . In diesem Fall kann natürlich auf der zweiten Elektrodenschicht wieder eine weitere dielektrische Schicht und dann anschließend eine erste Elektrodenschicht aufgebracht werden um einen Vielschichtkondensator zu erhalten .

Alternativ dazu kann wie beschrieben das Substrat zum Beispiel nichtleitend, das heißt elektrisch isolierend sein . Dabei wird zuerst eine Elektrodenschicht aufgebracht , bevor weitere Schichten oberhalb des Substrats aufgebracht oder angeordnet werden . In beiden Fällen handelt es sich um ein Verfahren zum Aufbau eines gestapelten Vielschichtkondensators aus Lösung, im Gegensatz zu einem Wickelkondensator oder einem Vielschichtkondensator, der aus einem Wickel geschnitten wird

Bevorzugt für das zuvor beschriebene Verfahren ist , wenn die Prepolymer-Polyamidimidlösung Polyamidimid-Hauptketten enthalten, an welchen I socyanatgruppen oder/und noch bevorzugter als Lactam-Gruppen geschützte I socyanatgruppen an den Polyamidimid-Hauptketten angeordnet sind .

Diese haben die oben beschriebenen Vorteile .

Bevorzugt kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass die Prepolymer-Polyamidimidlösung durch Rakeln, Rotationsbeschichten ( Spin-Coaten) , Düsenbeschichtung ( Slot Die Coaten) oder Sprühbeschichtung ( Spray-Coaten) aufgebracht werden .

Im Folgenden wird die Erfindung näher an beispielhaften Aus führungen beschrieben . Diese beispielhaften Aus führungen sind in den folgenden Figuren dargestellt , welche nicht maßstabsgetreu sind . Längen sowie relative und absolute Dimensionen können somit aus den Figuren nicht entnommen werden . Die Erfindung ist auch nicht auf die folgenden Darstellungen beschränkt .

Figur 1 zeigt ein erstes Aus führungsbeispiel eines Kondensators im schematischen Querschnitt . Figur 2a zeigt den Masseverlust einer Polyamidimidschicht in einer thermogravimetrischen Analyse . Figur 2b zeigt den Verlauf des Verlustfaktors eines Kondensators .

Figur 3 zeigt einen ersten Vielschichtkondensator als zweites Aus führungsbeispiel eines Kondensators im schematischen Querschnitt .

Figur 4 zeigt einen zweiten Vielschichtkondensator als drittes Aus führungsbeispiel eines Kondensators im schematischen Querschnitt .

Figur 5 zeigt einen dritten Vielschichtkondensator als viertes Aus führungsbeispiel eines Kondensators im schematischen Querschnitt .

Figur 6 zeigt einen zur Durchsteckmontage geeigneten Vielschichtkondensator als fünftes Aus führungsbeispiel eines Kondensators im schematischen Querschnitt .

Figur 7 zeigt einen Wickelkondensator als sechstes Aus führungsbeispiel eines Kondensators im schematischen Querschnitt .

Figur 1 zeigt ein erstes Aus führungsbeispiel eines Kondensators 1 im schematischen Querschnitt . Der Kondensator 1 weist eine organische dielektrische Schicht 2 auf . Die dielektrische Schicht 2 ist eine einheitliche Schicht . Das bedeutet , sie besteht aus einem einzigen Material und enthält keine voneinander separierbaren Volumenbereiche . Sie ist somit auch kein Kompositmaterial . Die dielektrische Schicht 2 besteht zu mindestens 50 gew% aus einem Polyamidimid .

Bevorzugt ist der Polyamidimidanteil höher, zum Beispiel über 90% . Noch bevorzugter besteht die dielektrische Schicht 2 ausschließlich aus Polyamidimid .

Das Polyamidimid kann ein beliebiges Polyamidimid sein, insbesondere kann es ein partiell aromatisches Polyamidimid sein . Besonders bevorzugt ist ein Polyamidimid gemäß der Strukturformel 1 .

[Strukturformel 1 ]

Das Polyamidimid gemäß der Strukturformel 1 hat eine Polyamidimid-Hauptkette und kann mehrere funktionelle Gruppen aufweisen . Beispielshalber können in der Polyamidimid- Hauptkette als R ² der Strukturformel 1 Phenylengruppen enthalten sein . Durch die Phenylengruppen kann die Flexibilität der Polyamidimid-Hauptkette eingestellt werden . Zum Beispiel können ein Biphenyl , ein Di- oder Triphenylmethan, Ortho- oder Paradibenzylbenzol oder Tribenzylbenzol eingesetzt werden .

Des Weiteren können Furane insbesondere endständig, zum Beispiel als R ³ an der Polyamidimid-Hauptkette angeordnet sein . Durch ihre Polarität kann so die Polarität der dielektrischen Schicht eingestellt werden . Zum Beispiel können als Furane Benzofurane , Dibenzofurane , Furanone oder Hydroxyfuranone eingesetzt werden .

Alternativ können Anhydride als R ³ eingesetzt werden . Weiterhin bestehen bevorzugt Quervernetzungen zwischen den verschiedenen Polyamidimid-Hauptketten in der dielektrischen Schicht 2 .

Bevorzugt sind die Polyamidimid-Hauptketten über Urethanbrücken und/oder Imide miteinander verknüpft . Diese Verknüpfungen können sich zum Beispiel endständig an der Stelle des Rests R ¹ in der Strukturformel 1 befinden . Alternativ dazu können noch unverbrückte Gruppen in R ¹ - Position vorhanden sein, wie zum Beispiel Lactamel socyanate , oder Anhydride .

Bevorzugt wurde die dielektrische Schicht 2 aus einer zu Beschichtung von Drähten geeigneten Polyamidimid-Harz- Mischung, z . B . einer RES ISTHERN® AI 336 L Lösung hergestellt .

Oberhalb und unterhalb der dielektrischen Schicht 2 sind eine erste Elektrode 3 und eine zweite Elektrode 4 angeordnet . Sowohl die erste Elektrode 3 , die dielektrische Schicht 2 als auch die zweite Elektrode 4 können flächig ausgebildet sein .

Eine bevorzugte Stapelung erfolgt über die größten Flächen der flächig ausgebildeten Schichten .

Die Schichtdicke der Elektroden kann zum Beispiel 10 bis 50 nm betragen, bevorzugt 20 nm . Abhängig vom Herstellungsverfahren kann die Schichtdicke der dielektrischen Schicht 2 im Bereich zwischen 500 nm und 10 pm eingestellt werden .

Die Elektroden können aus Aluminium oder Silber bestehen oder bevorzugt aus einer Aluminium-Zink-Legierung . Alternativ können die Elektroden Mehrschichtelektroden aus Chrom/Aluminium, Chrom/Silber oder Chrom/Nickel/Aluminium oder Chrom/Nickel/Silber sein . Zusätzlich zu den hier gezeigten Elementen kann eine Schutzschicht aus Kohlenwasserstoffverbindungen, wie zum Beispiel Parylenen oder fluorbasierten Kohlenwasserstof fen auf den Seiten des Kondensators angebracht sein, welche nicht die Elektroden aufweisen (nicht dargestellt ) .

Als nicht in den Figuren gezeigte Alternative kann an der dielektrischen Schicht nur eine Elektrode anliegen .

Das in Figur 1 gezeigte erste Aus führungsbeispiel eines Kondensators kann durch j ede beliebige Methode hergestellt werden . Bevorzugt wird es durch lösungsmittelbasierte Prozesse hergestellt . Zum Beispiel kann zuerst die erste Elektrode 3 auf einem Substrat hergestellt werden . Das Substrat kann ein starres Substrat , wie zum Beispiel Glas oder ein Halbleiterwafer sein . Es kann eine Metall folie sein, wie zum Beispiel Aluminium oder Kupfer oder eine flexible Polymerfolie , wie zum Beispiel Polyimid oder ein Releasetape . Auf einer Oberfläche des Substrats wird die erste Elektrode durch Physical Vapour Deposition ( Physikalische Gasphasen Abscheidung, PVD) , wie zum Beispiel Sputtern oder thermisches Verdampfen aufgebracht .

Auf der Oberfläche der Elektroden 3 als Depositions f läche kann nun die dielektrische Schicht 2 aus einer Prepolymer- Polyamidimidlösung aufgebracht werden . Die Prepolymer- Polyamidimidlösung enthält bevorzugt ein weitgehend quervernetzungs freies Polyamidimid .

Die Prepolymer-Polyamidimidlösung wird aus einer kommerziell erhältlichen Polyamidimid-Harz-Mischung ( z . B . RES ISTHERN® AI 336 ) durch zusätzliches Verdünnen mit Lösungsmitteln hergestellt .

Die Polyamidimid-Harz-Mischung enthält in etwa 36 % nicht flüchtige Stof fe (vorwiegend Polyamidimid-Hauptketten) in einer Lösung aus N-methylpyrolidon (NMP ) und Xylol . Sie weist eine ursprüngliche Viskosität von 4750 ± 1750 mPa s auf . Weiterhin weist sie eine Dichte von etwa 1 , 1 g/ml auf .

Die so vorgelegte Polyamidimidlösung wird mit Xylol oder N- methylpyrolidon auf Konzentration von 20 % oder weniger der ursprünglichen Polyamidimid-Konzentration eingestellt . Beispielshalber wird eine Polyamidimid-Konzentration von 19 Masset oder 15 Masset in Bezug auf die ursprüngliche Polyamidimid-Harz-Mischung in Xylol hergestellt .

Die verwendete Konzentration richtet sich nach der zu erreichenden Schichtdicke oder nach der Art des verwendeten Depositionsverf ährens .

Auf die Oberflächen der ersten Elektrode 3 als Depositions- fläche kann nun die so hergestellte Prepolymer-Polyamid- imidlösung auf getragen werden . Das Aufträgen kann durch Rakeln, Schablonendruck, Rotationsbeschichtung oder Sprühbeschichtung vorgenommen werden . Die Beschichtungsmethode richtet sich nach der zu erreichenden Dicke der dielektrischen Schicht 2 . So können insbesondere dickere Schichten im Bereich zwischen 500 nm und 5 pm durch Rotationsbeschichtung oder Sprühbeschichtung aufgebracht werden oder dickere Schichten im Bereich zum Beispiel von 1 pm bis 10 pm durch Rakeln oder Schablonendruck . Die so aufgebrachte Lösung wird bei einer Temperatur zwischen 60 und 100°C, und bevorzugt bei 80°C getrocknet. Anschließend wird der getrocknete Film bei Temperaturen über 200°C, bevorzugt bei 250°C getempert.

Beim Trocknen wird der Großteil des Lösungsmittels entfernt. Weitere Anteile an flüchtigen Stoffen werden durch das Tempern entfernt. Zusätzlich kann beim Tempern die Quervernetzung zwischen den Hauptketten einsetzen. Bei einer Temperatur von 250°C kann eine weitgehend vollständige Quervernetzung in 5-10 min erreicht werden. Hierbei werden bevorzugt als Lactam geschützte Isocyanatgruppen aktiviert, welche anschließend mit vorhandenen Hydroxygruppen, welche zum Beispiel an Furanresten vorliegen, oder mit Anhydriden reagieren .

Nach Abkühlen kann auf die so präparierte dielektrische Schicht die zweite Elektrode 4 wieder durch PVD aufgebracht werden .

Zum Abschluss des Verfahrens kann das Substrat entfernt werden, um den Gegenstand aus Figur 1 zu erhalten. Grundsätzlich kann es aber auch am Kondensator verbleiben.

Figur 2A zeigt eine thermogravimetrische Analyse (TGA) der eingesetzten Polyamidimid-Harz-Mischung . Die Temperaturrampe beträgt konstant 10 K/min. Wie der Graph von Figur 2A zeigt, treten bis zu einer Temperatur von etwa 275°C keinerlei Masseverluste auf. Erst bei einer Temperatur über etwa 300°C tritt ein Masseverlust von unter 5% auf. Erst über 400°C liegt der Masseverlust oberhalb von 5% vor. Dies beweist die extrem hohe Temperaturstabilität von Poly- amidimid als Dielektrikum . Insbesondere können für zukünftige Anwendungen eine Dauertemperaturstabilität von über 200 ° C erwartet werden .

Dies erlaubt insbesondere den Einbau des fertigen Kondensators etwa durch Löten, ohne dass Degeneration des Bauteiles bzw . der dielektrischen Schicht zu erwarten wäre .

Weiter vorteilhafte Eigenschaften des Polyamidimids als Dielektrikum für einen Kondensator zeigen sich in den folgenden Tabellen 1 und 2 sowie in dem Graphen der Figur 2B .

Tabelle 1 zeigt den dielektrischen Verlustfaktor ( tan 6) eines Polyamidimid-Plattenkondensators , ähnlich dem Aufbau wie er in Figur 1 beschrieben wurde . Die dielektrische Schicht , welche hier vermessen wurde , wurde aus der oben beschriebenen Polyamidimid-Harz-Mischung, welche auf einen Massenanteil von 15 % , bezogen auf die ursprüngliche Mischung mit Xylol als Lösungsmittel verdünnt wurde , vermessen (Rakelgeschwindigkeit 50 mm/ s ) . Die Schichtdicke betrug 3 pm, die Fläche des Kondensators betrug 50 mm ² . Die Messung wurde mit einem Keysight E4990A mit Kühl/Hei zsystem PHECOS von Novocontrol durchgeführt .

[ Tabelle 1 ] Wie Tabelle 1 zeigt , liegt der Verlustfaktor im untersuchten Frequenz- und Temperaturbereich stets unter 2 % . Bemerkenswerterweise verbessert sich der Verlustfaktor sogar leicht mit steigender Temperatur . Dies zeigt , dass Polyamidimid als Dielektrikum hervorragende dielektrische Eigenschaften mit sich bringt .

Dies bestätigt sich auch in dem in Figur 2B gezeigten Graphen, welcher den Verlustfaktor der in Bezug auf Tabelle 1 beschriebenen dielektrischen Schicht bei einer konstanten Temperatur von 150 ° C in Abhängigkeit der Frequenz zeigt . So kann beobachtet werden, dass der Verlustfaktor im untersuchten Frequenzbereich zwischen 1 kHz und 1 MHz in erster Näherung als konstant betrachtet werden kann .

Dieses konstante Verhalten erlaubt einen breiten Einsatz von Polyamidimid-Kondensatoren im Allgemeinen und eine hohe Flexibilität des einzelnen Polyamidimid-Kondensators im Speziellen .

Tabelle 2 zeigt die Abhängigkeit der Permittivität ( s _r ) eines Polyamidimid-Plattenkondensators entsprechend dem Aufbau nach Figur 1 von Temperatur und elektrischer Frequenz . Die hier verwendete dielektrische Schicht wurde mit einer auf

19 gewligen Lösung bezogen auf die ursprünglich eingesetzte Polyamidimid-Harz-Mischung hergestellt . Die Schichtdicke betrug 5 pm und die Fläche des Kondensators 50 mm ² . Die Messung wurde mit einem Keysight E4990A mit Kühl/Hei zsystem PHECOS von Novocontrol durchgeführt . [ Tabelle 2 ]

Tabelle 2 zeigt , dass nur eine moderate Variation der Permittivität in Bezug auf Temperatur und Frequenz vorliegt . Zwar ist grundsätzlich eine Abnahme der Permittivität mit steigender Frequenz beziehungsweise eine Zunahme der Permittivität mit steigender Temperatur zu beobachten, j edoch weist das Polyamidimid mit einer durchschnittlichen Permittivität von 4 eine beinahe doppelt so hohe Permittivität auf , wie das Standardmaterial BOPP .

Diese hohe Permittivität wird dem partiell aromatischen Charakter, sowie den polaren Gruppen, wie beispielsweise Furangruppen des Polyamidimids zugeschrieben . Zudem ist es grundsätzlich möglich, das Polyamidimid so einzustellen, dass die dielektrischen Verluste oder sonstige Eigenschaften in einem bestimmten Frequenzbereich optimiert werden . Dies kann sowohl durch die Zusammensetzung einer Prepolymer-Polyamid- imidlösung aus verschiedenen Polyamidimiden geschehen, als auch durch die spezielle Auswahl der funktionellen Gruppen an den Hauptketten .

Bei dem in Tabelle 2 beschriebenen Plattenkondensator liegt die Durchbruchspannung bei Raumtemperatur zwischen 300 und 550 V/pm, abhängig von der Frequenz ( gemessen mit Sefelec S50 ) . Der I solationswiderstand bei Raumtemperatur liegt stets über 3 TQ ( gemessen mit Novocontrolsystem Alpha A) . Dies zeigt , dass das verwendete Polyamidimid exzellente Permittivität bei gleichzeitig hoher Durchbruchspannung und Ohmisolationswiderstand aufweist .

Figur 3 zeigt ein zweites Aus führungsbeispiel eines Kondensators 1 in schematischem Querschnitt . Der Kondensator 1 weist eine Viel zahl von ersten Elektroden 3 auf , welche alternierend mit zweiten Elektroden 4 gestapelt vorliegen . Beide Elektroden sind flächige Elektroden .

Zwischen den ersten Elektroden 3 und den zweiten Elektroden 4 , also j eweils zwischen zwei benachbarten Elektroden, ist immer eine dielektrische Schicht 2 angeordnet , welche j eweils der dielektrischen Schicht 2 aus dem ersten Aus führungsbeispiel in Figur 1 entspricht .

Die ersten Elektroden 3 und die zweiten Elektroden 4 haben den Charakter von Innenelektroden .

Es handelt sich beim zweiten Aus führungsbeispiel eines Kondensators 1 also um einen Vielschichtkondensator .

An gegenüberliegenden Seitenflächen des Vielschichtkondensators , sind erste Außenkontakte 5 und zweite Außenkontakte 6 angeordnet .

Die ersten Elektroden 3 sind mit dem ersten Außenkontakt 5 elektrisch leitend verbunden . Die zweiten Elektroden 4 haben sind elektrisch leitend mit dem zweiten Außenkontakt 6 verbunden . Der so zusammengesetzte Kondensator kann ein Surface Mounted Device ( SMD) sein, welcher sich aufgrund seiner temperaturstabilen dielektrischen Schicht 2 sehr gut zum verlöten eignet . Um den Kondensator 1 noch vorteilhafter als SMD-Kondensator eingesetzten zu können, können die Außenkontakte 5 und 6 klammerf örmig auf gebaut sein . Das heißt , die Außenkontakte 5 und 6 können sich ein Stückweit auf die beiden Seitenflächen in Stapelrichtung erstrecken .

Der Kondensator kann zum Beispiel quaderförmig sein und aus insgesamt 1000 Wiederholeinheiten oder mehr aufweisen, welche eine erste Elektrode , eine dielektrische Schicht , eine zweite Elektrode und eine weitere dielektrische Schicht umfassen . Er kann eine Länge von 3 bis 4 mm, eine Breite von 2 bis 3 mm und eine Höhe von 1 bis 2 mm aufweisen . Die einzelne dielektrische Schicht 2 kann hier eine Dicke von 500 nm bis 5 pm aufweisen, bevorzugt zwischen 500 nm und 2 pm . Die Innenelektroden haben eine Dicke von 10 bis 50 nm und bevorzugt von 20 nm .

Die Dimensionen des fertigen Kondensators können sich aber auch von den hier angegebenen unterscheiden . Länge , Breite , Höhe und Schichtdicken können auf verschiedene technische Voraussetzungen hin oder hinsichtlich verschiedener technischer Aufgaben angepasst werden .

Ein Herstellungsverfahren kann ähnlich zu dem Herstellungsverfahren des ersten Aus führungsbeispiels sein . So kann auf einem Substrat zum Beispiel eine erste Elektrodenschicht 3 durch PVD aufgebracht werden . Anschließend kann aus Lösung eine dielektrische Schicht 2 aufgebracht werden und anschließend wiederum mit PVD eine zweite Elektrodenschicht 4 . Auf diese wird wiederum aus Lösung eine dielektrische Schicht 2 aufgebracht . Dies kann wiederholt werden um eine gewünschte Anzahl an Schichten oder eine bestimmte Kapazität des Kondensators zu erreichen .

Grundsätzlich können in dem Verfahren die Innenelektroden strukturiert werden . Dies kann entweder bereits bei der Deposition oder nach dem Physical Vapour Deposition Verfahren geschehen .

Nach dem Stapeln kann das Substrat entfernt werden .

Optional kann anschließend auf den Seitenflächen, welche frei von Außenkontakten bleiben eine Schutzschicht (nicht dargestellt ) ähnlich der des ersten Aus führungsbeispiels mittels Auf dampfprozess und lösungsmittelbasierten Prozessen oder Beschichtungsverfahren aufgebracht werden .

Die Außenkontakte 5 und 6 werden auf dem fertig gestapelten Kondensator 1 angebracht . Diese können zum Beispiel aus Messing, Kupfer, Zinn, Aluminium, Silber oder ähnlichem bestehen und entweder mittels Physical Vapour Deposition Verfahren oder anderen z . B . lösungsmittelbasierten Prozessen aufgebracht werden .

Figur 4 zeigt in schematischem Querschnitt ein drittes Aus führungsbeispiel eines Kondensators 1 , welcher auch ein Vielschichtkondensator ist .

Der Kondensator 1 in Figur 4 entspricht in weiten Teilen dem Kondensator, wie er in Figur 3 gezeigt und zuvor beschrieben wurde . In dem in Figur 4 gezeigten Beispiel ist j edoch das ursprüngliche Substrat , welches hier das Substrat 7 ist als immer noch am Bauteil vorhanden . Das Substrat 7 , im Fall von Figur 4 , ist isolierend und kann zum Beispiel ein Glassubstrat , ein Halbleiterwafer sein oder ein flexibles Substrat , wie Polyimidfolien oder ein Releasetape sein .

Das Herstellungsverfahren zum dritten Aus führungsbeispiel in Figur 4 entspricht dem des zweiten Aus führungsbeispiels in Figur 3 , bis auf das Entfernen des Substrats .

In Figur 5 zeigt ein viertes Aus führungsbeispiel eines Kondensators 1 (hier ein Vielschichtkondensator ) in schematischem Querschnitt . Das in Figur 5 gezeigte vierte Aus führungsbeispiel ähnelt in großen Teilen j enem aus Figur 4 .

Jedoch ist hier das Substrat 7 ein metallisches , leitendes Substrat , zum Beispiel aus Aluminium, Kupfer oder ähnlichen Materialien . Es liegt zum Beispiel als Folie vor . Aufgrund seines leitenden Charakters ist es nicht nötig eine leitende Schicht als erste Elektrode 3 auf dem Substrat anzubringen . Das Substrat 7 selbst kann als Ersatz für eine der ersten Elektroden 3 dienen . Auf diesen wird dann direkt die dielektrische Schicht 2 aufgebracht .

Da das Substrat bevorzugt über die gesamte Breite und Länge des Kondensators geht , muss darauf geachtet werden, dass der zweite Außenkontakt 5 nicht den elektrischen Kontakt mit dem Substrat tri f ft .

Auch das Verfahren ähnelt dem in Figur 4 beschriebenen Aus führungsbeispiel . Das fünfte Aus führungsbeispiel , welches in Figur 6 in schematischem Querschnitt gezeigt ist , ähnelt in beinahe allen Aspekten, dem zweiten Aus führungsbeispiel eines Kondensators 1 . Es handelt sich also auch um einen Vielschichtkondensator . Jedoch weist dieser Vielschichtkondensator an seinen Außenkontakten 5 und 6 Drähte 8 und 9 auf , welche in einer Anwendung den Einbau in Durchsteckmontage ermöglichen . Es handelt sich also um einen Durchsteckkondensator . Die Drähte 8 und 9 erzeugen einen elektrischen und meist einen mechanischen Kontakt mit Anschlussstellen in einer Anwendung . Die Drähte 8 und 9 können durch beliebige Verfahren, wie zum Beispiel Bonden, an dem Kondensator 1 befestigt werden .

Figur 7 zeigt in schematischem Querschnitt ein sechstes Aus führungsbeispiel eines Kondensators 1 . Hier handelt es sich um einen Wickelkondensator . In seinem Aufbau ähnelt der Wickelkondensator dem ersten Aus führungsbeispiel , das heißt , eine dielektrische Schicht 2 wird von einer ersten Elektrode 3 und einer zweiten Elektrode 4 sandwichartig umschlossen . Die entsprechende sandwichartige Struktur ist zu einem Wickelkondensator auf gerollt .

Das verwendete Herstellungsverfahren unterscheidet sich j edoch von dem Herstellungsverfahren entsprechend Figur 1 . So wird bevorzugt auf einem Substrat mit dem zu Figur 1 beschriebenen Depositionsverf ahren zuerst der dielektrische Film 2 hergestellt . Dieser kann anschließend vom Substrat gelöst werden . Er kann danach durch beliebige Verfahren nachbearbeitet werden . Anschließend kann die so erhaltene Folie einseitig oder, im gegenwärtigen Fall , beidseitig durch PVD metallisiert werden . Die so erhaltene metallisierte Folie kann zu einem Wickelkondensator gewickelt werden . Bevorzugte Schichtdicken für Wickelkondensatorfolien mit Polyamidimid liegen im Bereich zwischen 1 pm und 10 pm, bevorzugt zwischen 2 pm und 5 pm .

Als zusätzliches bzw . alternatives Verfahren zur Herstellung verschiedener Bauformen kann zunächst das Ausbilden eines Polyamidimid-Films für ein Dielektrikum in einem Rolle- zu- Rolle-Verf ahren aus Lösung durch Rakeln einer Prepolymer- Polyamidimidlösung auf ein Substrat erfolgen, welches vorher mit einem Trennmittel versehen wurde . Anschließend wird ein Trocknen und gleichzeitiges Tempern bei über 200 ° C, bevorzugt bei über 220 ° C, am besten bei 250 ° C durchgeführt . Danach folgt die Delaminierung bzw . das Ablösen des getrockneten und vernetzten Polyamidimid-Films vom Substrat und Aufwickeln desselben . Optional kann eine Zwischenfolie als Schutz mitgewickelt werden . Anschließend erfolgt die Aufbringung der Elektroden . Dies wird bevorzugt ebenfalls in einem Rolle- zu- Rolle-Verf ahren durchgeführt . Die Elektrodenschicht bzw . die Elektrodenschichten kann bzw . können hierbei j e nach technischen Anforderungen einseitig bzw . beidseitig aufgebracht werden . Die Elektroden können strukturiert werden oder unstrukturiert verbleiben . Die Dicke der Elektroden zum Rand hin kann angepasst werden oder angepasst sein . Danach folgt eine Segmentierung der Rolle mit optionaler anschließender Pressung zum Flachwickel . Anschließend werden Außenkontakte mittels Flammenspritzen, PVD ( z . B . Sputtern, thermisches Verdampfen) oder durch galvanische Verfahren aufgebracht . Durch letzteres kann ein SMD-Bauteil hergestellt werden . Im Falle des Flachwickels folgt ebenfalls das Aufträgen der Seitenkontaktierung und zusätzlich dazu auch ein Anbringen von Drähten und anschließendes Vergießen mit einem temperaturstabilen, wasserabweisenden Vergussmaterial . Im Falle des SMD-Kondensators kann eine Aufbringung einer Schutz- bzw . Barriereschicht , wie schon zuvor beschrieben, erfolgen .

Die weitere Verarbeitung der wie oben hergestellten Folie kann aber auch im sheet-to-sheet-Verf ahren erfolgen . Hierbei werden Folienstücke auf eine definierte Größe , wie z . B . auf etwa DIN A5 oder DIN A4 Größe geschnitten . Diese Folienstücke werden anschließen mit den Elektroden beschichtet Dies entspricht der Herstellung eines Mutterstacks . Die Elektrodenbeschichtung erfolgt beidseitig und strukturiert mittels PVD-Verf ahren . Danach werden die einzelnen Folienstücke gestapelt und gepresst , danach werden die einzelnen Kondensatoren aus dem Mutterstack geschnitten, mit einer Seitenkontaktierung versehen, z . B . mittels Flammspritzen, Galvanik oder anderem, und anschließend erfolgt eine Stabilisierung mittels Verguss oder einer Schutz- oder Barriereschicht .

Bezugs zeichenliste

1 Kondensator

2 dielektrische Schicht 3 erste Elektrode

4 zweite Elektrode

5 erster Außenkontakt

6 zweiter Außenkontakt

7 Substrat 8 erster Draht

9 zweiter Draht