CN103180915A - 多层陶瓷元件及用于制造多层陶瓷元件的方法 - Google Patents

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Abstract

多层陶瓷元件包括叠层(101)，所述叠层(101)包括多个陶瓷层(102、103、104)。该多层元件具有第一连接触头(105)和第二连接触头(106)以及第一内电极(107)和第二内电极(108)，所述内电极相应设置在叠层(101)的两个层(102、103；103、104)之间。该多层元件包括第一通孔电极(109)和第二通孔电极(110)用于使所述第一连接触头(105)与所述第一内电极(107)电耦合并且用于使所述第二连接触头(106)与所述第二内电极(108)电耦合。

Description

多层陶瓷元件及用于制造多层陶瓷元件的方法
技术领域
本发明涉及多层陶瓷元件以及用于制造此类多层陶瓷元件的方法。
背景技术
NTC陶瓷(NTC热敏电阻，英语是负温度系数热敏电阻)例如能够作为温度传感器使用。它们是相对低欧姆的半导体，利用它们通过测量电阻能够相对简单地测定温度。
发明目的
符合期望的是，给出多层陶瓷元件以及用于制造此类多层陶瓷元件的方法，利用所述多层陶瓷元件能够实现低电阻。此外，符合期望的是，该多层元件针对外部环境影响得到良好保护。此外，符合期望的是，该多层元件的电阻值是可精确调节的。
在本发明一实施方式中，多层陶瓷元件包括具有多个陶瓷层的叠层。该多层陶瓷元件优选构成为热敏电阻，其中陶瓷层例如具有一个或多个NTC陶瓷或PTC陶瓷。此外，该多层陶瓷元件包括第一连接触头和第二连接触头。在叠层的相应两个层之间设置有第一内电极和第二内电极。该多层陶瓷元件包括用于使第一连接触头与第一内电极电耦合的第一通孔电极(Via-Elektrode)和用于使第二连接触头与第二内电极电耦合的第二通孔电极。
利用此类类型结构，有源区能够铺设到所述元件的内部，通过该有源区优先预给定多层元件的电气特性。经由位于该元件内部的内电极电接触该有源区。这些内电极又经由这些通孔电极借助连接触头从外部电接触。
在预给定元件大小情况下，例如能够降低该元件的电阻，这是因为主要决定该电阻的内电极彼此间的间距减小了。常规地，接触元件的有源区的电极安置在该元件的外表面上，例如按照本发明设置连接触头的地方。此外，这些内电极针对环境影响(例如潮湿)得到良好保护，这是因为它们相应被至少两个陶瓷层包围。因此能够可靠运行该多层元件。
在实施例中，这些连接触头设置在叠层的位置相对的表面上。在另外的实施例中，这些连接触头设置在共同表面上。在这些实施例中，当两个连接触头设置在叠层的相同表面上时，该元件可例如与印刷电路板良好耦合。
该多层陶瓷元件优选构成用于借助导线电接触。该多层元件尤其是能够实施成布线式(bedrahtet)元件。该多层陶瓷元件例如能够具有导线形式的导电接头。这些导电接头优选借助钎焊和/或焊接工艺与连接触头导电式相连，以便能够借助导电接头从外部电接触该多层陶瓷元件。这些导电接头例如能够实施成具有金属、例如铜或镍的连接导线。这些连接导线能够具有不同直径。此外，这些导电接头也能够实施成所谓的引线框架。该多层陶瓷元件能够如此构成，使得它既不适于表面安装(SMD元件)，也不适于倒装芯片安装(Flip-Chip Montage)。
在多层陶瓷元件制造方法的一实施方式中提供至少一个第一陶瓷层。第一内电极安装到所述至少一个第一陶瓷层上。至少一个第二陶瓷层安装到所述第一内电极上。第二内电极安装到所述至少一个第二陶瓷层上。至少一个第三陶瓷层安装到所述第二内电极上。第一通孔电极构成为穿过所述至少一个第一陶瓷层至第一内电极。第二通孔电极构成为穿过所述至少一个第三陶瓷层至第二内电极。每个通孔电极设置有连接触头，以便相应可电接触这些内电极。
在实施方式中，该叠层的一部分在设置这些连接触头后根据该元件的预给定特性被去除。例如该叠层的横向于叠层方向(Schichtrichtung)的一部分被磨削，以将电阻调节成预给定值。
附图说明
其他优点、特征和改进方案从以下结合附图阐述的示例中得出。在附图中，相同的、种类相同的和作用相同的单元能够配以相同的参考标记。示出的单元和它们彼此的尺寸比例基本上并不视为按照比例的，更确切地说，为了更好的可表示性和/或更好的理解，各单元、例如层或区在尺寸被确定为过度厚或过度大的情况下示出。
其中：
图1示出了按照一实施方式的多层陶瓷元件的示意图；
图2示出了按照一实施方式的多层元件的示意图；
图3示出了按照一实施方式的多层元件的示意图；以及
图4示出了按照一实施方式的多层元件的示意图。
具体实施方式
图1以截面图示出了多层陶瓷元件100，它实施成热敏电阻元件。该多层陶瓷元件100具有多个陶瓷层102、103和104，它们能够相应又包括多个分层。陶瓷层102、103和104彼此重叠地层叠(schichten)成叠层101。陶瓷层102、103和104尤其是相应具有NTC陶瓷。备选地，陶瓷层102、103和104能够相应具有PTC陶瓷。
在层102和层103之间设置有第一内电极107。在层103和层104之间设置有第二内电极108。内电极107和108相应横向于堆叠方向(X方向)平坦扩展地在层102和103或者104和103的几乎整个面上延伸。内电极107和108仅部分地且不完全地覆盖层102或者104。在实施方式中，内电极107和108全面地覆盖层102或者104。
通孔电极109、111或者110、112相应横向于堆叠方向从叠层的外部、尤其是从第一平坦扩展的表面113和层102以及层104的位置相对的平坦扩展的表面114延伸至相应位置较近的内电极。通孔电极109和111在叠层101的位置最接近内电极107的外部主面上开始延伸穿过陶瓷层102至内电极107。通孔电极110和112在叠层的位置最接近内电极108的第二主面上开始延伸穿过陶瓷层104至内电极108。
为了该元件的电接触，在表面113上设置有连接触头105，它与通孔电极109和105电耦合。在表面114上设置有另一连接触头106，它与通孔电极110和112电耦合。
运行时，借助触头119在连接触头105和106上电接触该元件。触头119例如能够实施成连接导线或引线框架。这些连接导线或引线框架优选借助钎焊和/或焊接工艺与连接触头105、106机械式和导电式相连并且用于该元件的电接触。触头119从叠层101中伸出(abragen)。经由内电极107和108来电接触该元件的有源区(其优先设置在两个内电极107和108之间)，所述内电极107和108又经由这些通孔电极与相应所属的连接触头电耦合。
通过内电极107和108设置在陶瓷叠层101的内部，该元件100的电气特性与元件100的外尺寸无关。内电极107和内电极108之间X方向上的间距能够改变，其中该元件100的外尺寸保持相同。通过两个内电极107和108彼此间的间距例如预给定了NTC元件的特性曲线或者电阻。因此，在预给定的外尺寸情况下实现了非常小的电阻。
内电极107和108被保护以免受环境影响，这是因为它们设置在叠层101的内部。内电极107和108通过陶瓷层得到保护，它们相应设置在所述陶瓷层之间。因为内电极107和108相应嵌入在两个陶瓷层之间，并且比陶瓷层102、103、104具有更小的面积(Flächeninhalt)，即，不会达到该元件的外边缘、例如横向于表面113和114走向的侧面118，因此内电极是与邻接的陶瓷层安全耦合的。这些内电极不会达到叠层的侧面。阻止或至少减少了如下风险：这些内电极例如由于渗入的水份从邻接的陶瓷层脱开。
因此，尤其是改进了该部件的整个运行时间上的运行，这是因为电阻仅几乎很少随运行时间而改变。
内电极107和108能够相应利用多于两个通孔电极与相应的连接触头耦合，在实施方式中内电极107和108相应仅利用一个通孔电极与所属的连接触头电耦合。
在实施方式中，陶瓷层102、103和104具有相同的陶瓷材料。在另外的实施方式中，陶瓷层102、103和104彼此间具有不同的陶瓷材料。此外，叠层101的部分、例如层102和104能够具有相同的陶瓷材料，而叠层的另外部分、例如层103能够具有与此不同的陶瓷。
图2示出了元件100的另一实施方式。与图1的实施例不同，连接触头105和106设置在叠层101的共同表面113上。此外，内电极107和108相应经由唯一的通孔电极109或者111分别与连接触头105、106之一电耦合。
因为接触部件100的有源区的内电极107和108设置在叠层101的内部，所以能够构成可单侧接触的部件。陶瓷层102的唯一平坦构成的主面具有两个连接触头105和106。在连接触头106上开始，通孔电极110延伸穿过陶瓷层102直至内电极107并且使它们与连接触头106电耦合。在连接触头105上开始，通孔电极109延伸穿过陶瓷层102和陶瓷层103直至内电极108并且使它们在连接触头105上电耦合。在堆叠方向上的投影中，内电极107和108部分重叠并且相应具有不重叠的另外部分。此类可单侧接触的元件例如可与印刷电路板良好耦合。
图3示出了元件100的另一实施方式。如同在按照图2的实施例中，连接触头105和106设置在叠层的唯一侧上。与至今为止的实施例不同，两个内电极107和108设置在相同陶瓷层102和103之间。内电极107和108设置在叠层的相同平面中并且在堆叠方向上的投影中不具有重叠区域。用于使内电极107或者108与相应所属的连接触头105或者106电接触的通孔电极109和110相应仅延伸穿过陶瓷层102。在陶瓷层103和104之间设置有另一内电极115，它不往该元件的外部接触。此类内电极也称为浮动电极(floating electrode)。
图4示出了可与图1的实施方式比较的元件100的另一实施方式，在该元件中叠层101的一部分116被去除。通过去除叠层101的该部分116对元件100的电气特性、例如电阻进行精调。该部分116尤其是通过横向于堆叠方向磨削叠层101进行。
因为在为了将电气特性调整成预给定值而去除的区域116中仅设置内电极而没有外电极，所以精确地调整成预给定特性是可能的。通过缩小至少一个内电极，元件100的电阻是可调节的。通过磨削工艺尽可能不弄脏导电材料、例如内电极107、108的材料并且借此调整的精确性是高的。
区域116的磨削尤其是在该元件制成后、也就是在陶瓷层102、103和104交替地与内电极107和108彼此重叠地堆叠后进行，这些通孔电极被构成、例如冲成(eingestanzt)并且利用导电材料进行填充，并且安装连接触头105和106。该元件接着能够进行测试并且在电气特性与预给定值有偏差的情况下，区域116能够根据叠层101的偏差被去除，以便精确地调节预给定的电气特性值。在实施方式中，内电极107和108的侧面118、尤其是磨削后的自由端被密封，以便减少或者阻止短路危险并且保护元件以免受环境影响。

Claims (13)

1. 多层陶瓷元件，包括：
- 叠层(101)，所述叠层(101)包括多个陶瓷层(102、103、104)；
- 第一连接触头(105)和第二连接触头(106)；
- 第一内电极(107)和第二内电极(108)，所述内电极相应设置在所述叠层(101)的两个层(102、103；103、104)之间；
- 用于使所述第一连接触头(105)与所述第一内电极(107)电耦合的第一通孔电极(109)以及用于使所述第二连接触头(106)与所述第二内电极(108)电耦合的第二通孔电极(110)。
2. 根据权利要求1所述的多层陶瓷元件，在所述多层陶瓷元件中，所述第一连接触头(105)设置在所述叠层的表面(113)上并且所述第二连接触头(106)设置在位置相对的表面(114)上，并且在所述多层陶瓷元件中，所述连接触头(105、106)的相应面比相应表面(113、114)小，所述连接触头(105、106)设置在所述表面(113、114)上。
3. 根据权利要求1所述的多层陶瓷元件，在所述多层陶瓷元件中，所述第一连接触头(105)和所述第二连接触头(106)设置在所述叠层的共同表面(113)上，并且在所述多层陶瓷元件中，所述两个连接触头(105、106)的总面比所述表面(113)小，所述连接触头(105、106)设置在所述表面(113)上。
4. 根据权利要求1至3之一项所述的多层陶瓷元件，在所述多层陶瓷元件中，所述内电极(107、108)在堆叠方向上的投影中相应比所述叠层(101)的投影小。
5. 根据权利要求1至4之一项所述的多层陶瓷元件，在所述多层陶瓷元件中，所述内电极(107、108)相应在两个位置相对的主面上与所述陶瓷层(102、103、104)中的相应一个接触。
6. 根据权利要求1至5之一项所述的多层陶瓷元件，所述多层陶瓷元件包括第三内电极(115)。
7. 根据权利要求1至6之一项所述的多层陶瓷元件，所述多层陶瓷元件实施成热敏电阻。
8. 根据权利要求1至7之一项所述的多层陶瓷元件，所述多层陶瓷元件实施成布线式元件。
9. 根据权利要求1至8之一项所述的多层陶瓷元件，所述多层陶瓷元件具有至少一个连接导线(119)，所述连接导线(119)与所述连接触头(105、106)之一相连。
10. 用于制造多层陶瓷元件的方法，所述方法包括：
- 提供至少一个第一陶瓷层(102)；
- 安装第一内电极(107)到所述至少一个第一陶瓷层(102)上；
- 安装至少一个第二陶瓷层(103)到所述第一内电极(107)上；
- 安装第二内电极(108)到所述至少一个第二陶瓷层(103)上；
- 安装至少一个第三陶瓷层(104)到所述第二内电极(108)上；
- 构成至所述第一内电极(107)的第一通孔电极(109)；
- 构成至所述第二内电极(108)的第二通孔电极(110)；
- 所述第一通孔电极(109)和所述第二通孔电极(110)分别设置有连接触头(105、106)，以便所述内电极(107、108)是相应可电接触的。
11. 根据权利要求10所述的方法，包括：
- 构成所述第一通孔电极(109)穿过所述至少一个第一陶瓷层(102)至所述第一内电极(107)；
- 构成所述第二通孔电极(110)穿过所述至少一个第三陶瓷层(104)至所述第二内电极(108)。
12. 根据权利要求10或11所述的方法，在所述方法中所述通孔电极(104、105)的引入包括：
- 相应在所述陶瓷层(102、104)中冲出凹口；
- 利用导电材料填充所述凹口。
13. 根据权利要求10至12之一项所述的方法，包括：
- 所述叠层(101)的一部分(116)在设置所述连接触头(105、106)后根据所述元件的预给定特性被去除。
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