DE10026258A1 - Keramisches Material, keramisches Bauelement mit dem keramischen Material und Verwendung des keramischen Bauelements - Google Patents
Keramisches Material, keramisches Bauelement mit dem keramischen Material und Verwendung des keramischen BauelementsInfo
- Publication number
- DE10026258A1 DE10026258A1 DE2000126258 DE10026258A DE10026258A1 DE 10026258 A1 DE10026258 A1 DE 10026258A1 DE 2000126258 DE2000126258 DE 2000126258 DE 10026258 A DE10026258 A DE 10026258A DE 10026258 A1 DE10026258 A1 DE 10026258A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ceramic
- component
- base body
- ceramic component
- contact layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/022—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient mainly consisting of non-metallic substances
- H01C7/023—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient mainly consisting of non-metallic substances containing oxides or oxidic compounds, e.g. ferrites
- H01C7/025—Perovskites, e.g. titanates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
- H01C7/105—Varistor cores
- H01C7/108—Metal oxide
- H01C7/115—Titanium dioxide- or titanate type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00844—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for electronic applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine keramische Schutzschicht (4) für SMD-fähige Vielschichtvaristoren auf der Basis von Perowskitstrukturen, wobei das Blei ganz oder teilweise durch Wismut ersetzt ist. Ebenso kommen in Betracht Titanate mit einer Struktur von Phasen des Aurivillius-Typs, wobei überhaupt kein Blei mehr vorhanden ist. Ferner kommen Verbindungen mit Pyrochlorstruktur in Betracht, die Wismut und ggf. ein Element der seltenen Erden enthalten. Ferner betrifft die Erfindung ein keramisches Bauelement mit einer Schutzschicht (4) aus den angegebenen, niedrigbleihaltigen keramischen Materialien. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung des keramischen Bauelements als Varistor. Das keramische Bauelement hat den Vorteil, daß aufgrund der niedrigbleihaltigen Schutzschicht (4) die elektrischen Parameter des Bauelementes nicht beeinflußt werden, daß das Bauelement umweltfreundlich hergestellt werden kann und daß das Bauelement gegenüber den bei der Galvanischen Aufbringung der Kontaktschichten (SMD-Fähigkeit) verwendeten Säuren resistent ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein keramisches Material, das Wismut
enthält. Ferner betrifft die Erfindung ein keramisches Bau
element mit dem keramischen Material. Darüber hinaus betrifft
die Erfindung die Verwendung des keramischen Bauelements.
Es sind keramische Bauelemente bekannt, die als Varistoren
verwendet werden, die eine hohe thermische Stabilität aufwei
sen und deren Grundkörper eine Mischung aus Metalloxiden ent
hält. Derartige Bauelemente werden üblicherweise in Oberflä
chenmontage auf Platinen gelötet und dienen dem Spannungs
schutz verschiedener elektronischer Komponenten in elektri
schen Geräten und Apparaten der Elektrotechnik.
Die Möglichkeit der Oberflächenmontage (SMD-Fähigkeit) der
Bauelemente wird erreicht durch Kontaktierung des Grundkör
pers mittels Einbrennen einer Silberpaste auf dem Grundkörper
und anschließendes Galvanisieren der Silberpaste in einem
Nickel- und Zinnbad. Die äußerste Zinn-Kontaktschicht garan
tiert dabei die SMD-Fähigkeit. Das Aufbringen der Kontakt
schichten geschieht dabei in den aus der Standardgalvanik be
kannten Säurebädern, die das keramische Bauelement chemisch
angreifen. Durch eine Schutzschicht wird ein Säureangriff auf
nicht mit der Kontaktschicht zu beschichtenden Teilen der
Oberfläche des keramischen Bauelements verhindert.
Es sind als Schutzschichten verwendete keramische Materialien
der eingangs genannten Art bekannt, die auf dem Perowskit-
Strukturtyp basieren und Blei enthalten. Beispiele hierfür
sind Pb(Zr, Ti)O3 (PZT-Keramik), (Pb, La) (Zr, Ti)O3 (PLZT-
Keramik) oder (Pb, La)(Zr, Sn, Ti)O3 (PLZST-Keramik). Diese Ke
ramiken werden als Schutzschichten für keramische Bauelemente
verwendet, auf deren Oberfläche Kontaktschichten galvanisch
aufgebrachte werden sollen.
Die bekannten keramischen Materialien haben den Nachteil, daß
sie einen hohen Bleigehalt aufweisen. Das Blei kann leicht in
das Innere des keramischen Grundkörpers eindringen und die
elektrischen Kennwerte des keramischen Bauelements negativ
beeinflussen. Darüber hinaus reichert sich das nicht umwelt
freundliche und giftige Blei im für die Herstellung kerami
scher Bauelemente notwendigen Sinterofen an.
Es sind ferner aus DE 196 34 498 C2 Schutzumhüllungen für ke
ramische Bauelemente bekannt, die aus zwei unterschiedlichen
Materialien bestehen. Diese Schutzumhüllungen haben den Nach
teil, daß aufgrund der Notwendigkeit von zwei verschiedenen
Materialien eine aufwendige Vorgehensweise zur Herstellung
dieser Schichten notwendig ist.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein keramisches
Material anzugeben, das einen niedrigen Bleigehalt aufweist
und das als Schutzschicht für keramische Bauelemente zum
Schutz vor den Säurebädern der Standardgalvanik geeignet ist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein keramisches Mate
rial nach Anspruch 1, 2 oder 3 erreicht. Ein keramisches Bau
element mit dem erfindungsgemäßen keramischen Material sowie
die Verwendung des keramischen Bauelements sind den weiteren
Ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung gibt ein keramisches Material an mit Perows
kitstruktur mit der allgemeinen Formel: ABO3
wobei die A-Plätze mit den Metallen Bi und Pb und/oder La und
die B-Plätze mit den Metallen Zr und/oder Ti und/oder Sn mit
folgenden Verhältnissen besetzt sind:
- a) Pb/La = t/1-t
- b) (Pb + La)/Bi = 1-3x/2x
- c) Zr/Sn/Ti = u/v/w,
und wobei gilt:
0 < t ≦ 1; 0 < 3x ≦ 1; 0 ≦ v < 1; 0 ≦ u < 1; 0 ≦ w < 1.
Die angegebenen keramischen Materialien können gegebenenfalls
weitere übliche Bestandteile in geringen Mengen enthalten,
die die gewünschten Eigenschaften nicht beeinträchtigen.
Die hier genannten keramischen Materialien stellen Modifika
tionen der bekannten PZT-, PLZT- und PLZST-Keramiken dar. Sie
zeichnen sich dadurch aus, daß das Blei aus den bekannten Ke
ramiken wenigstens teilweise durch Wismut ersetzt ist. Da
durch haben die erfindungsgemäßen keramischen Materialien den
Vorteil, daß sie einen niedrigen Bleigehalt aufweisen. Ferner
haben die erfindungsgemäßen keramischen Materialien den Vor
teil, daß sie gegenüber den in der Standardgalvanik benutzten
Säurebädern chemisch resistent sind.
Die erfindungsgemäßen Keramiken sind ferner dadurch gekenn
zeichnet, daß nicht der ganze Bleigehalt durch Wismut ersetzt
wird, sondern zudem noch Kationenlücken in der Perows
kitstruktur zurückbleiben. So lautet beispielsweise die all
gemeine Formel für eine erfindungsgemäß modifizierte PZT-
Keramik (t = 1, v = 0):
Pb1-3xBi2xΔx(Zr, Ti)O3.
Pb1-3xBi2xΔx(Zr, Ti)O3.
Dabei kennzeichnet Δ formal eine Leerstelle.
Die entsprechende allgemeine Formel für eine modifizierte
PLZT-Keramik (t ≠ 1, v = 0) lautet:
(Pb, La)1-3xBi2xΔx(Zr, Ti)O3.
Die der PLZST-Keramik entsprechende modifizierte Formel
(t < 1, v < 0) lautet:
(Pb, La)1-3xBi2xΔx(Zr, Sn, Ti)O3.
Ferner gibt die Erfindung ein keramisches Material an mit der
allgemeinen Formel:
BiO3 (ATiO3) n,
bei der A für Bi oder für Bi und Ba in einem Mengenverhältnis
Bi/Ba = a/b steht, bei der n ganzzahlig ist und bei der gilt:
- a) 1 ≦ n ≦ 5
- b) 0 ≦ b und a/b < 0,5.
Die angegebenen keramischen Materialien können gegebenenfalls
weitere übliche Bestandteile in geringen Mengen enthalten,
die die gewünschten Eigenschaften nicht beeinträchtigen.
Diese keramischen Materialien haben den Vorteil, daß sie kein
Blei enthalten und daß sie chemisch resistent sind gegenüber
den im galvanischen Beschichtungsprozeß verwendeten Säurebä
dern. Speziell kommen beispielsweise die folgenden Keramiken
in Betracht: Bi4Ti3O12 (n = 3), BaBi4Ti4O15 (n = 4) oder
Ba2Bi4Ti5O18 (n = 5).
Darüber hinaus gibt die Erfindung ein keramisches Material an
mit Pyrochlorstruktur, das ein Seltenes Erdmetall SE enthal
ten kann, mit der allgemeinen Formel:
Bi2-zSEz(Ti1-x-y, Zrx, Sny)2O7 wobei gilt:
0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1; 0 ≦ y ≦ 1.
Bi2-zSEz(Ti1-x-y, Zrx, Sny)2O7 wobei gilt:
0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1; 0 ≦ y ≦ 1.
Die angegebenen keramischen Materialien können gegebenenfalls
weitere übliche Bestandteile in geringen Mengen enthalten,
die die gewünschten Eigenschaften nicht beeinträchtigen.
Diese keramischen Materialien haben den Vorteil, daß sie auf
grund ihrer Resistenz gegenüber den bei der Galvanik verwen
deten Säurebädern als Schutzschicht für keramische Bauelemen
te geeignet sind und daß sie kein Blei enthalten. Solche Ma
terialien mit Pyrochlorstruktur wären beispielsweise
Bi2-zSEz(Ti1-x-y, Zrx, Sny)2O7, wobei SE für ein Element der
seltenen Erden (z. B. Lanthan, Praseodym, Samarium, Gadolini
um) steht.
Zudem gibt die Erfindung ein keramisches Bauelement an, das
einen keramischen Grundkörper aufweist, dessen Oberfläche
teilweise mit einer galvanisch aufgebrachten Kontaktschicht
bedeckt ist. Der von der Kontaktschicht freie Teil der Oberfläche
des keramischen Grundkörpers ist mit einer Schutz
schicht bedeckt, die aus einem der oben genannten erfindungs
gemäßen keramischen Materialien besteht.
Das erfindungsgemäße keramische Bauelement hat den Vorteil,
daß wegen der Schutzschicht der keramische Grundkörper durch
das galvanische Aufbringen der Kontaktschicht chemisch nicht
angegriffen wird. Darüber hinaus hat das keramische Bauele
ment den Vorteil, daß aufgrund des niedrigen Bleigehalts der
Schutzschicht die elektrischen Eigenschaften des keramischen
Bauelements nicht durch in den keramischen Grundkörper ein
dringendes Blei verändert werden. Ferner hat das keramische
Bauelement den Vorteil, daß es aufgrund des niedrigen Bleige
halts seiner Schutzschicht besonders umweltfreundlich und we
nig giftig ist.
Es ist darüber hinaus ein keramisches Bauelement besonders
vorteilhaft, bei dem sich zwischen dem Grundkörper und der
Kontaktschicht eine Startschicht für den Galvanikprozeß be
findet. Die Startschicht für den Galvanikprozeß hat den Vor
teil, daß die Galvanik eindeutig räumlich begrenzt stattfin
det, da sich das Metall im Galvanikprozeß nur auf der Start
schicht und nicht auf der restlichen Oberfläche des Grundkör
pers abscheidet.
Ferner hat die Startschicht den Vorteil, daß sie aufgrund ih
rer für die Galvanik notwendigen guten elektrischen Leitfä
higkeit für eine gute Kontaktierung des keramischen Grundkör
pers des Bauelementes sorgt.
Ferner ist ein keramisches Bauelement besonders vorteilhaft,
bei dem die Kontaktschicht für die Oberflächenmontage des
Bauelements geeignet ist. Aufgrund der Eignung der Kontakt
schicht für die Oberflächenmontage (SMD-Fähigkeit) ist das
ganze Bauelement für die Oberflächenmontage geeignet. Mit
Hilfe der Oberflächenmontage ist ein stark rationalisierter,
automatisierter Bestückvorgang der Bauelemente auf einer Leiterplatte
möglich. Als besonders vorteilhafte Kontaktschicht
kann beispielsweise eine aus Zinn bestehenden Kontaktschicht
verwendet werden.
Ferner ist ein keramisches Bauelement besonders vorteilhaft,
bei dem die Startschicht durch eine Silber-Einbrennpaste auf
dem Grundkörper hergestellt ist. Die Silber-Einbrennpaste hat
den Vorteil, daß sie eine gute Haftung auf der Keramik ge
währleistet. Dadurch wird die mechanische Stabilität des ke
ramischen Bauelements positiv beeinflußt.
Darüber hinaus ist ein keramisches Bauelement besonders vor
teilhaft, dessen Grundkörper auf zwei gegenüberliegenden Sei
ten je eine Kontaktschicht aufweist, die mit im Inneren des
Grundkörpers befindlichen, elektrisch leitfähigen Elektroden
kontaktiert sind, wobei die Elektroden so angeordnet sind,
daß sie den zwischen den Kontaktschichten gemessenen ohmschen
Widerstand des Bauelements reduzieren.
Die Elektroden im Inneren des Grundkörpers haben den Vorteil,
daß sie den relativ hohen ohmschen Widerstand der Keramik so
weit reduzieren, daß das keramische Bauelement einen an die
jeweilige Verwendung des Bauelements angepaßten elektrischen
Widerstand aufweist. Durch geeignete Gestaltung der leitfähi
gen Elektroden kann der ohmsche Widerstand der keramischen
Bauelements flexibel an den jeweils vorgesehenen Einsatzbe
reich des Bauelements angepaßt werden.
Als Material für die leitfähigen Elektroden kommt vorteilhaf
terweise Palladium oder Silber zum Einsatz. Diese beiden
Edelmetalle haben den Vorteil, daß sie an Luft gesintert wer
den können, wodurch auf eine spezielle Sinteratmosphäre ver
zichtet werden kann.
Ferner gibt die Erfindung ein keramisches Bauelement an, bei
dem der Grundkörper eine mit Aluminium-, Kobalt- und Man
ganoxid dotierte Zinkoxidkeramik ist. Ein solches keramisches
Bauelement hat den Vorteil, daß es aufgrund der speziellen
Materialeigenschaft des Grundkörpers als Varistor verwendet
werden kann. Derartige Bauelemente sind als Spannungsschutz
von elektronischen Schaltungen auf Platinen in der Computer
technik und Kommunikationstechnik sowie in elektrischen Gerä
ten und Apparaturen der Elektrotechnik von Bedeutung.
Bei diesen Anwendungen ist die SMD-Fähigkeit eine wichtige
Voraussetzung, so daß das erfindungsgemäße Bauelement mit
seiner aufgrund der Schutzschicht leicht zu erlangenden SMD-
Fähigkeit besonders vorteilhaft verwendet werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei
spielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes kerami
sches Bauelement in schematisch-perspektivischer
Darstellung.
Fig. 2 zeigt das keramische Bauelement aus Fig. 1 im
schematischen Längsschnitt.
Fig. 3 zeigt den Bereich der Kontaktschicht des Bauele
ments aus Fig. 2.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes keramisches Bauelement,
das einen Grundkörper 1 aufweist, an dem eine erste Kontakt
schicht 2 und eine zweite Kontaktschicht 3 angeordnet ist.
Die beiden Kontaktschichten 2, 3 sind galvanisch aufgebrachte
Zinnschichten. Mit Hilfe dieser Zinnschichten kann das Bau
element in SMD-Montage auf einer Leiterplatte befestigt wer
den.
Fig. 2 zeigt das keramische Bauelement aus Fig. 1 mit einem
keramischen Grundkörper 1, der beispielsweise eine dotierte
Zinkoxidkeramik sein kann. An zwei gegenüberliegenden Seiten
des Grundkörpers 1 ist eine erste Kontaktschicht 2 und eine
zweite Kontaktschicht 3 aufgebracht. Diese Kontaktschichten
2, 3 verleihen dem Bauelement seine SMD-Fähigkeit. Zum Schutz
des Grundkörpers 1 vor den während der Aufbringung der Kon
taktschichten 2, 3 auf den Grundkörper 1 einwirkenden Säuren
im Galvanikbad ist der von den Kontaktschichten 2, 3 freie
Teil der Oberfläche des Grundkörpers 1 mit einer Schutz
schicht 4 aus der erfindungsgemäßen Keramik bedeckt.
Im Innern des Grundkörpers 1 befinden sich Elektroden 6, die
aus einer Mischung aus Silber und Palladium bestehen und die
den ohmschen Widerstand des Bauelements verringern.
Das in Fig. 2 dargestellte Bauelement kann ein Varistor
sein, der gemäß dem im folgenden beschriebenen Verfahren her
gestellt wird:
Ausgehend von einer mit Aluminium-, Kobalt- und Manganoxid
dotierten Zinkoxidkeramik, deren Gefügeausbildung im nachfol
genden Sinterprozeß durch weitere Zusätze, vor allem Bi2O3
Sb2O3, SiO2, NiO und Cr2O3 sowie etwas Borsäure gesteuert
wird, wird die Rohstoffmischung zu einem Schlicker aufberei
tet und zu keramischen Grünfolien verarbeitet. Die Verarbei
tung zu keramischen Grünfolien geschieht in einem Siebdruck
verfahren mit einer zur gemeinsamen Sinterung mit der Keramik
geeigneten Edelmetallpaste, mit der die Grünfolien bedruckt
werden. Diese Edelmetallpaste stellt die Elektroden 6 dar.
Die bedruckten Grünfolien werden gestapelt, laminiert und
durch Schneiden vereinzelt, woraus Grünteile einer bestimm
ten, im wesentlichen durch die geometrischen Abmessungen ge
gebenen, miniaturisierten Bauform von Vielschichtvaristoren
entstehen. Bei diesem Prozeß werden als Basis- und Deckfolie
schutzgebende Keramikfolien (Schutzschichten 4) aus einem er
findungsgemäßen keramischen Material angewendet, die einen
hohen elektrischen Widerstand aufweisen, gegenüber den später
anzuwendenden Galvanikbädern chemisch stabil und in ihrem
Sinterverhalten an die Varistorkeramik angepaßt sind.
Nach dem Schneiden werden die Grünteile an den jeweiligen
Schnittseiten mit einer Siebdruckpaste, bestehend aus dem
gleichen passivierenden Material bedruckt. Die so aufgebauten
Grünteile werden nach dem sorgfältigen Entbindern (Entfernen
von Kohlenstoffresten) gesintert und anschließend an den
Stirnseiten im Bereich der austretenden Elektroden 6 im
Tauchverfahren mit einer Metallpaste, bestehend aus Silber
oder einer silberhaltigen Legierung, versehen. Das Silber be
ziehungsweise die silberhaltige Legierung wird anschließend
in einem gesonderten Prozeßschritt eingebrannt, wodurch der
Kontakt zu den Elektroden 6 des Bauelements hergestellt wird.
Diese Passivierungsschicht bildet gleichzeitig die Start
schicht 5 der Galvanik, die, wie in Fig. 3 dargestellt, sich
zwischen dem Grundkörper 1 und der zweiten Kontaktschicht 3
befindet. Anschließend wird die eingebrannte Metallpaste mit
einer Nickel- und Zinnschicht zur Herstellung der Kontakt
schichten 2, 3 galvanisch überzogen, wodurch die SMD-
Fähigkeit des Bauelements hergestellt wird. Die Passivie
rungsschichten verhindern die ätzende partielle Auflösung der
Varistorkeramik und darüber hinaus die Abscheidung von Nickel
oder Zinn auf der Keramikoberfläche zwischen den Stirnseiten
der Bauelemente.
Die in dem genannten Prozeß verwendeten Schutzschichten wer
den im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher
erläutert:
In einem ersten Beispiel kann ein keramisches Material gemäß
der folgenden Formel: Bi0,4Pb0,4Δ0,2(Zr0,65Ti0,35)O3 verwen
det werden. Das Symbol Δ bezeichnet formal eine Leerstelle.
Die Herstellung dieses Keramikpulvers kann in klassischer
Präparationstechnik (Mixed Oxide-Technik) mit zweimaligem Um
setzen (einmal bei 750°C und einmal bei 950°C) und anschlie
ßender Feinmahlung erfolgen. Geeignete Rohstoffe zur Herstellung
dieser Verbindung sind Bi2O3, Pb3O4, ZrO2 und TiO2. Die
Beschichtung der Varistoren mit der Schutzschicht 4 erfolgt
vor dem Sintern der Bauelemente. Die Beschichtung selbst kann
mit gängigen Verfahren erfolgen, so zum Beispiel durch Anpa
sten des Pulvers mit einem organischen Binde- und Lösungsmit
tel und anschließendem Siebdruck.
Beim Sintern verdichtet die Schutzschicht 4 weitgehend span
nungs- und porenfrei, so daß die mit der Schutzschicht 4 be
druckten Flächen dicht sind und vor dem Säureangriff eines
Galvanikbades schützen. Durch die Reduktion des Bleianteils
auf die Hälfte gegenüber der die Basis für diese Verbindung
bildenden PZT-Keramik ist die negative Beeinflussung der
elektrischen Kennwerte des Varistors weitgehend vermieden.
Weiterhin ist der Bleiabdampf beim Sintern und die Anreiche
rung von Bleioxid im Sinterofen deutlich verringert. Die Re
duzierung des Bleianteils ist somit auch aus ökologischer
Sicht ein bedeutender Schritt. Damit die Schutzschicht ihre
Schutzfunktion erfüllen kann, muß sie eine Schichtdicke zwi
schen 20 und 50 µm aufweisen.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel kommen die Substanzen
Bi2ZrTiO7 (Wismut-Zirkonat/-Titanat) und Bi2SnTiO7 (Wismut-
Stannat/-Titanat) zum Einsatz.
Die Herstellung dieses Materials kann ebenfalls in der
"Mixed-Oxide"-Technik - ähnlich dem Ausführungsbeispiel 1 -
mit Umsatz und anschließender Feinmahlung erfolgen. Die Auf
bringung der Schutzschicht 4 auf dem Bauelement erfolgt wie
derum durch Siebdruck einer Paste.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel 1 sind bei diesen Materia
lien etwa doppelt so dicke Schutzschichten 4 erforderlich, um
den Säureangriff der Galvanik abzuhalten. Nach dem Sintern
entstehen spannungsfreie und dichte Schutzschichten 4, die zu
keinerlei Beeinflussung der elektrischen Kennwerte des Vari
stors führen.
In einem experimentellen Vergleich der beiden Ausführungsbei
spiele wurde festgestellt, daß die Schutzschicht 4 gemäß Aus
führungsbeispiel 1 eine etwas bessere chemische Stabilität
gegenüber den bei der Galvanik verwendeten Säuren aufweist,
als die Schutzschicht 4 gemäß Ausführungsbeispiel 2. Die Be
einflussung der elektrischen Kennwerte wiederum war bei einem
keramischen Material gemäß Ausführungsbeispiel 2 wesentlich
günstiger als gemäß dem Ausführungsbeispiel 1. Das Abdampfen
von Bleioxid war ebenfalls bei einem keramischen Material ge
mäß Ausführungsbeispiel 2 wesentlich günstiger. Der Grund da
für ist die offensichtliche absolute Bleifreiheit der Schutz
schicht 4 gemäß Ausführungsbeispiel 2.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beispielhaft ge
zeigten Ausführungsformen, sondern wird in ihrer allgemein
sten Form durch die Ansprüche 1, 2, 3 und 4 definiert.
Claims (11)
1. Keramisches Material mit Perowskitstruktur mit der allge
meinen Formel: ABO3,
bei der die A-Plätze mit den Metallen Bi und Pb und/oder
La und die B-Plätze mit den Metallen Zr und/oder Ti
und/oder Sn mit folgenden Verhältnissen besetzt sind:
0 < t ≦ 1; 0 < 3x ≦ 1; 0 ≦ v < 1; 0 ≦ u < 1; 0 ≦ w < 1.
- a) Pb/La = t/1-t
- b) (Pb + La) /Bi = 1-3x/2x
- c) Zr/Sn/Ti = u/v/w,
0 < t ≦ 1; 0 < 3x ≦ 1; 0 ≦ v < 1; 0 ≦ u < 1; 0 ≦ w < 1.
2. Keramisches Material mit der allgemeinen Formel:
BiO3 (ATiO3)n,
bei der A für Bi oder für Bi und Ba in einem Mengenver
hältnis Bi/Ba = a/b steht, bei der n ganzzahlig ist und
bei der gilt:
- a) 1 ≦ n ≦ 5
- b) 0 ≦ b und a/b < 0,5.
3. Keramisches Material mit Pyrochlorstruktur, das ein Sel
tenes Erdmetall SE enthalten kann, mit der allgemeinen
Formel: Bi2-zSEz(Ti1-x-y,Zrx,Sny)2O7 wobei gilt:
0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1; 0 ≦ y ≦ 1.
0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1; 0 ≦ y ≦ 1.
4. Keramisches Bauelement mit einem Grundkörper (1), dessen
Oberfläche teilweise mit einer galvanisch aufgebrachten
Kontaktschicht (2, 3) bedeckt ist und dessen von der Kon
taktschicht freie Teil seiner Oberfläche mit einer
Schutzschicht (4) aus einem keramischen Material nach ei
nem der Ansprüche 1 bis 3 besteht.
5. Keramisches Bauelement nach Anspruch 4,
bei dem sich zwischen dem Grundkörper (1) und der Kontaktschicht
(2, 3) eine Startschicht (5) für den Galva
nikprozeß befindet.
6. Keramisches Bauelement nach Anspruch 4 oder 5,
bei dem die Kontaktschicht (2, 3) für die Oberflächenmon
tage des Bauelements geeignet ist.
7. Keramisches Bauelement nach Anspruch 4 bis 6,
bei dem die Kontaktschicht (2, 3) aus Zinn besteht.
8. Keramisches Bauelement nach Anspruch 5 bis 7,
bei dem die Startschicht (5) durch Auftragen einer Sil
ber-Einbrennpaste auf den Grundkörper (1) hergestellt
ist.
9. Keramisches Bauelement nach Anspruch 4 bis 8,
dessen Grundkörper (1) auf zwei gegenüberliegenden Seiten
je eine Kontaktschicht (2, 3) aufweist, die mit im Innern
des Grundkörpers (1) befindlichen, elektrisch leitfähigen
Elektroden (6) kontaktiert sind, wobei die Elektroden (6)
so angeordnet sind, daß sie den zwischen den Kontakt
schichten (2, 3) gemessenen ohmschen Widerstand des Bau
elements reduzieren.
10. Keramisches Bauelement nach Anspruch 4 bis 9,
bei dem der Grundkörper (1) eine mit Aluminium-, Kobalt-
und Manganoxid dotierte Zinkoxidkeramik ist.
11. Verwendung eines keramischen Bauelements nach Anspruch 10
als Varistor.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000126258 DE10026258B4 (de) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | Keramisches Material, keramisches Bauelement mit dem keramischen Material und Verwendung des keramischen Bauelements |
PCT/DE2001/002002 WO2001090026A2 (de) | 2000-05-26 | 2001-05-25 | Keramisches bauelement und dessen verwendung |
AU2001276258A AU2001276258A1 (en) | 2000-05-26 | 2001-05-25 | Ceramic component and the use thereof |
EP01953769A EP1286934A2 (de) | 2000-05-26 | 2001-05-25 | Keramisches bauelement und dessen verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000126258 DE10026258B4 (de) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | Keramisches Material, keramisches Bauelement mit dem keramischen Material und Verwendung des keramischen Bauelements |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10026258A1 true DE10026258A1 (de) | 2001-12-06 |
DE10026258B4 DE10026258B4 (de) | 2004-03-25 |
Family
ID=7643743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000126258 Expired - Fee Related DE10026258B4 (de) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | Keramisches Material, keramisches Bauelement mit dem keramischen Material und Verwendung des keramischen Bauelements |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1286934A2 (de) |
AU (1) | AU2001276258A1 (de) |
DE (1) | DE10026258B4 (de) |
WO (1) | WO2001090026A2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8179210B2 (en) | 2007-05-03 | 2012-05-15 | Epcos Ag | Electrical multilayer component with shielding and resistance structures |
WO2017089095A1 (de) * | 2015-11-27 | 2017-06-01 | Epcos Ag | Keramisches vielschichtbauelement und verfahren zur herstellung eines keramischen vielschichtbauelements |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004045009B4 (de) * | 2004-09-16 | 2008-03-27 | Epcos Ag | Elektrisches Bauelement und dessen Verwendung |
DE102007031510A1 (de) * | 2007-07-06 | 2009-01-08 | Epcos Ag | Elektrisches Vielschichtbauelement |
TWI605029B (zh) * | 2016-10-12 | 2017-11-11 | 不含銻的壓敏電阻組成物及積層式壓敏電阻器 | |
DE102020122299B3 (de) | 2020-08-26 | 2022-02-03 | Tdk Electronics Ag | Vielschichtvaristor und Verfahren zur Herstellung eines Vielschichtvaristors |
CN114716241B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-06-27 | 西南科技大学 | 一种高电压陶瓷介质材料及其制备方法与应用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19653792A1 (de) * | 1996-12-21 | 1998-06-25 | Philips Patentverwaltung | Bauteil mit flacher Temperaturcharakteristik |
EP0661754B1 (de) * | 1993-12-28 | 1998-08-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Struktur, die eine dünne Schicht aus einem ferroelektrischen Kristall enthält, Verfahren zur Herstellung und diese Struktur verwendende Vorrichtung |
DE19634498C2 (de) * | 1996-08-26 | 1999-01-28 | Siemens Matsushita Components | Elektro-keramisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3121289A1 (de) * | 1981-05-29 | 1982-12-23 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Spannungsabhaengiger widerstand und verfahren zu seiner herstellung |
DE3405834A1 (de) * | 1984-02-17 | 1985-08-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Varistor aus einer scheibe aus durch dotierung halbleitendem zinkoxid-material und verfahren zur herstellung dieses varistors |
DE3505862A1 (de) * | 1985-02-20 | 1986-08-21 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Varistor und verfahren zu seiner herstellung |
-
2000
- 2000-05-26 DE DE2000126258 patent/DE10026258B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-05-25 WO PCT/DE2001/002002 patent/WO2001090026A2/de not_active Application Discontinuation
- 2001-05-25 AU AU2001276258A patent/AU2001276258A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-25 EP EP01953769A patent/EP1286934A2/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0661754B1 (de) * | 1993-12-28 | 1998-08-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Struktur, die eine dünne Schicht aus einem ferroelektrischen Kristall enthält, Verfahren zur Herstellung und diese Struktur verwendende Vorrichtung |
DE19634498C2 (de) * | 1996-08-26 | 1999-01-28 | Siemens Matsushita Components | Elektro-keramisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE19653792A1 (de) * | 1996-12-21 | 1998-06-25 | Philips Patentverwaltung | Bauteil mit flacher Temperaturcharakteristik |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Derwent-Abstr. zu JP 59-029402 A * |
J. Europ. Ceram. Soc. 15(1995) 1135-1140 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8179210B2 (en) | 2007-05-03 | 2012-05-15 | Epcos Ag | Electrical multilayer component with shielding and resistance structures |
WO2017089095A1 (de) * | 2015-11-27 | 2017-06-01 | Epcos Ag | Keramisches vielschichtbauelement und verfahren zur herstellung eines keramischen vielschichtbauelements |
US10262778B2 (en) | 2015-11-27 | 2019-04-16 | Epcos Ag | Multilayer component and process for producing a multilayer component |
CN110010320A (zh) * | 2015-11-27 | 2019-07-12 | 埃普科斯股份有限公司 | 陶瓷多层器件和用于制造陶瓷多层器件的方法 |
US10566115B2 (en) | 2015-11-27 | 2020-02-18 | Epcos Ag | Multilayer component and process for producing a multilayer component |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2001276258A1 (en) | 2001-12-03 |
EP1286934A2 (de) | 2003-03-05 |
WO2001090026A3 (de) | 2002-06-27 |
WO2001090026A2 (de) | 2001-11-29 |
DE10026258B4 (de) | 2004-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3108482B1 (de) | Ntc-bauelement und verfahren zu dessen herstellung | |
DE2701411C3 (de) | Dielektrische Keramikverbindung | |
DE112008000744B4 (de) | Mehrschichtiger Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten | |
DE3326716C2 (de) | ||
WO2003030187A2 (de) | Elektrokeramisches bauelement mit mehreren kontaktflächen | |
EP1362020A1 (de) | Piezoelektrisches keramisches material, verfahren zu dessen herstellung und elektrokeramisches mehrlagenbauteil | |
EP1386335B1 (de) | Elektrisches vielschichtbauelement und verfahren zu dessen herstellung | |
DE19903500A1 (de) | Dünnschichtschaltkreis mit Bauteil | |
DE69024280T2 (de) | Halbleiterkeramikkondensator von dem laminierten typ mit zwischenkornisolation und verfahren zu seiner herstellung | |
EP1863104B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschicht-Bauelements | |
DE10026258B4 (de) | Keramisches Material, keramisches Bauelement mit dem keramischen Material und Verwendung des keramischen Bauelements | |
DE69023316T2 (de) | Keramischer kondensator eines halbleitertyps mit laminierten und kornisolierten grenzschichten. | |
DE102004005664B4 (de) | Elektrisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE19909087B4 (de) | Halbleitende Keramik und daraus hergestelltes elektronisches Bauelement | |
EP1316095B1 (de) | Verfahren zur herstellung einer elektrode für kondensatoren und zur herstellung eines kondensators | |
DE1113407B (de) | Verfahren zur Herstellung eines keramischen, dielektrischen Materials | |
DE10110680A1 (de) | Elektrisches Bauelement | |
WO2002021549A1 (de) | Elektrode und kondensator mit der elektrode | |
DE69110108T2 (de) | Dielektrisches Material sowie aus diesem Material hergestellter Kondensator. | |
DE10026260B4 (de) | Keramisches Bauelement und dessen Verwendung sowie Verfahren zur galvanischen Erzeugung von Kontaktschichten auf einem keramischen Grundkörper | |
DE19903456A1 (de) | Mehrkomponenten-Bauteil | |
DE10033588C2 (de) | Keramisches Mehrlagenbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE10325008B4 (de) | Elektrisches Bauelement und dessen Herstellung | |
WO2001086664A1 (de) | Bauelement, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung | |
DE69125016T2 (de) | Laminierter Halbleiterkeramikkondensator mit Zwischenkornisolation und Herstellungsverfahren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |