DE10026260B4 - Ceramic component and its use and method for the galvanic generation of contact layers on a ceramic base body - Google Patents

Ceramic component and its use and method for the galvanic generation of contact layers on a ceramic base body Download PDF

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Abstract

Keramisches Bauelement mit einem gegenüber Galvanikbädern stabilen Grundkörper (1) mit hohem elektrischen Widerstand, der aus einer Perowskitverbindung besteht, mit der allgemeinen chemischen Formel: MIIMIII 1-xTiIV x+yCoII yCoIII 1-x-2yO3, bei der das zweiwertige Metall MII entweder Strontium oder Barium und das dreiwertige Metall MIII ein Element der Seltenen Erden ist, bei der gilt:
x = 0 und zugleich y > 0,4 oder
0,09 < x < 0,11 und zugleich y > 0,25 oder
0,78 < x < 0,82 und zugleich y > 0,02 oder
0,68 < x < 0,72 und zugleich y > 0,04,
und dessen Oberfläche teilweise von einer galvanisch aufgebrachten Kontaktschicht (2, 3) bedeckt ist.
Ceramic component with a base body (1) with high electrical resistance which is stable with respect to electroplating baths and which consists of a perovskite compound, with the general chemical formula: M II M III 1-x Ti IV x + y Co II y Co III 1-x-2y O 3 , where the divalent metal M II is either strontium or barium and the trivalent metal M III is a rare earth element, where:
x = 0 and at the same time y> 0.4 or
0.09 <x <0.11 and at the same time y> 0.25 or
0.78 <x <0.82 and at the same time y> 0.02 or
0.68 <x <0.72 and at the same time y> 0.04,
and the surface of which is partially covered by a galvanically applied contact layer (2, 3).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein keramisches Bauelement mit einem Grundkörper und galvanisch darauf aufgebrachten Kontaktschichten. Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung des keramischen Bauelements.The invention relates to a ceramic Component with a basic body and electroplated contact layers. Also affects the invention the use of the ceramic component.

Es sind keramische Bauelemente bekannt, die als NTC-Widerstände verwendet werden, die eine hohe thermische Stabilität aufweisen und deren Grundkörper eine Mischung aus Metalloxiden enthält. Derartige Bauelemente werden üblicherweise in Oberflächenmontage auf Platinen gelötet und dienen der Temperaturkontrolle verschiedener elektronischer Komponenten in elektrischen Geräten und Apparaten der Elektrotechnik.Ceramic components are known which used as NTC resistors be, which have a high thermal stability and the basic body a Contains mixture of metal oxides. Such components are usually in surface mounting soldered on circuit boards and serve the temperature control of various electronic Components in electrical devices and electrical engineering apparatus.

Die Möglichkeit der Oberflächenmontage (SMD-Fähigkeit) der Bauelemente wird erreicht durch Kontaktierung des Grundkörpers mittels Einbrennen einer Silberpaste auf dem Grundkörper und anschließendes Galvanisieren der Silberpaste in einem Nickel- und Zinnbad. Die äußerste Zinn-Kontaktschicht garantiert dabei die SMD-Fähigkeit.The possibility of surface mounting (SMD capability) the components are achieved by contacting the base body by means of Burning in a silver paste on the base body and then electroplating the silver paste in a nickel and tin bath. The outermost tin contact layer guarantees the SMD capability.

Die als Grundkörper für die Bauelemente verwendeten Metalloxid-Mischungen sind beispielsweise aus US 3,219,480 bekannt. Gemäß dieser Schrift wird bei der Herstellung des Grundkörpers von halbleitenden Oxiden der Übergangselemente und deren Kombinationen in Form einer Spinell-Struktur ausgegangen. Dabei kommen vielfach Mehrphasensysteme, z.B. Nickel-Mangan-, Kobalt-Nickel-Mangan- oder auch Kupfer-Kobalt-Nickel-Mangan-Oxidsysteme, zur Anwendung, die durch weitere Komponenten wie Eisenoxid oder Zinkoxid modifiziert werden.The metal oxide mixtures used as the base body for the components are, for example, from US 3,219,480 known. According to this document, semiconducting oxides of the transition elements and their combinations in the form of a spinel structure are used in the manufacture of the base body. Multi-phase systems, for example nickel-manganese, cobalt-nickel-manganese or also copper-cobalt-nickel-manganese oxide systems, are often used, which are modified by further components such as iron oxide or zinc oxide.

Diese bekannten Metalloxid-Mischungen haben den Nachteil, daß sie eine geringe chemische Stabilität aufweisen, was insbesondere während des Galvanikprozesses zur Aufbringung einer SMD-fähigen Metallisierung zum Tragen kommt. Da die Galvanisierung üblicherweise in ätzenden Bädern vorgenommen wird, besteht die Gefahr, daß die auf dem Grundkörper aufgebrachten Elektroden unterätzt werden. Dadurch wird der elektrische Kontakt zwischen der Elektrode und dem Grundkörper und damit die elektrischen Eigenschaften des Bauelements beeinträchtigt. Darüber hinaus leidet auch die mechanische Stabilität der Kontaktschicht.These known metal oxide mixtures have the disadvantage that they low chemical stability have what particularly during the electroplating process for applying an SMD-compatible metallization comes into play. Because the galvanization is usually in caustic bathrooms is carried out, there is a risk that those applied to the base body Electrodes undercut become. This will make the electrical contact between the electrode and the body and thus affects the electrical properties of the component. About that the mechanical stability of the contact layer also suffers.

Ferner haben diese bekannten Metalloxid-Mischungen den Nachteil, daß sie einen relativ geringen ohmschen Widerstand aufweisen, was dazu führt, daß während des Galvanisierens nicht nur die im Kappenbereich der Bauelemente aufgebrachte Silberpaste sondern auch die übrige Oberfläche des Bauelements metallisiert wird. Dadurch entstehen Kurzschlüsse, die das Bauelement funktionsuntauglich machen.Furthermore, these have known metal oxide mixtures the disadvantage that they have a relatively low ohmic resistance, which leads to the fact that during the Electroplating not only that applied in the cap area of the components Silver paste but also the rest surface of the component is metallized. This creates short circuits that make the component inoperable.

Aus diesem Grund benötigen die bekannten keramischen Bauelemente eine Passivierungsschicht zur Abdeckung des keramischen Grundkörpers zwischen den Kontaktschichten. Als Passivierungsschicht können beispielsweise glasartige Schichten verwendet werden, die vor der Metallisierung des Grundkörpers aufgedruckt oder aufgesprüht und zusammen mit der Silberpaste in die Oberfläche des Grundkörpers des Bauelements eingebrannt werden.For this reason they need known ceramic components a passivation layer for covering of the ceramic base body between the contact layers. As a passivation layer, for example glassy layers are used before metallization of the basic body printed or sprayed on and together with the silver paste into the surface of the body of the Component are burned.

Die Aufbringung einer hochohmigen Passivierungsschicht hat den Nachteil, daß ein zusätzlicher Verfahrensschritt zur Herstellung des keramischen Bauelements notwendig ist.The application of a high impedance Passivation layer has the disadvantage that an additional process step is necessary to manufacture the ceramic component.

Aus der Patentschrift DE 197 40 262 C1 ist eine Perowskitkeramik der allgemeinen Zusammensetzung MII xMIII 1- xTiIV x+yCoII yCoIII 1-x-2yO3, bekannt, die hohe Leitfähigkeiten aufweist, so daß bei einer Galvanisierung mit einer Metallisierung der gesamten Keramik gerechnet werden muß.From the patent DE 197 40 262 C1 is a perovskite ceramic of the general composition M II x M III 1- x Ti IV x + y Co II y Co III 1-x-2y O 3 , known, which has high conductivities, so that galvanization with a metallization of the entire ceramic must be expected.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein keramisches Bauelement anzugeben, dessen Grundkörper gegenüber den zur Galvanisierung verwendeten Bädern chemisch stabil ist und das gleichzeitig einen hohen elektrischen Widerstand aufweist.The aim of the present invention is it is therefore necessary to specify a ceramic component whose base body is opposite the baths used for electroplating is chemically stable and at the same time high electrical Exhibits resistance.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein keramisches Bauelement nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und die Verwendung des keramischen Bauelements sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.This goal is achieved according to the invention achieved a ceramic component according to claim 1. advantageous Embodiments of the invention and the use of the ceramic Components can be found in the further claims.

Die Erfindung gibt ein keramisches Bauelement mit einem Grundkörper an, der aus einer Perowskitverbindung besteht, mit der allgemeinen chemischen Formel: MII xMIII 1-xTiIV x+yCoII yCoIII 1-x-2yO3, bei der das zweiwertige Metall MII entweder Strontium oder Barium und das dreiwertige Metall MIII ein Element der Seltenen Erden ist, bei der gilt:
x = 0 und zugleich y > 0,4 oder
0,09 < x < 0,11 und zugleich y > 0,25 oder
0,78 < x < 0,82 und zugleich y > 0,02 oder
0,68 < x < 0,72 und zugleich y > 0,04,
und dessen Oberfläche teilweise von einer galvanisch aufgebrachten Kontaktschicht bedeckt ist.
The invention provides a ceramic component with a base body, which consists of a perovskite compound, with the general chemical formula: M II x M III 1-x Ti IV x + y Co II y Co III 1-x-2y O 3 , where the divalent metal M II is either strontium or barium and the trivalent metal M III is a rare earth element, where:
x = 0 and at the same time y> 0.4 or
0.09 <x <0.11 and at the same time y> 0.25 or
0.78 <x <0.82 and at the same time y> 0.02 or
0.68 <x <0.72 and at the same time y> 0.04,
and the surface of which is partially covered by a galvanically applied contact layer.

Die Perowskitverbindung kann noch weitere, übliche Bestandteile in geringen Mengen enthalten, die die Eigenschaften der Verbindung nicht beeinträchtigen.The perovskite connection can still further, usual Ingredients contained in small amounts, the properties not affect the connection.

Das erfindungsgemäße keramische Bauelement hat den Vorteil, daß eine den nicht zu galvanisierenden Teil des Grundkörpers abdeckende Schutzschicht nicht benötigt wird, da die Perowskitverbindung eine hohe chemischen Stabilität aufweist und gegenüber den bei der Galvanik verwendeten ätzenden Bädern unempfindlich ist.The ceramic component according to the invention has the advantage that a the protective layer not covering the part of the base body that is not to be galvanized not required because the perovskite compound has a high chemical stability and opposite is not sensitive to the caustic baths used in electroplating.

Eine solche Perowskitverbindung hat ferner den Vorteil, daß sie einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Dadurch wird vermieden, daß bei der galvanischen Auftragung von Metall auf dem Grundkörper des erfindungsgemäßen Bauelement ganzflächig Metall abgeschieden wird.Has such a perovskite connection further the advantage that they has a high electrical resistance. This will avoid that at the galvanic application of metal on the base body of the component according to the invention the whole area Metal is deposited.

Bei der Verwendung der Perowskitverbindung als Grundkörper des erfindungsgemäßen keramischen Bauelements resultiert daraus ferner der Vorteil, daß galvanisch auf den Grundkörper aufgebrachte Kontaktschichten nicht unterätzt werden.When using the perovskite connection as a basic body of the ceramic component according to the invention this also results in the advantage that galvanically applied to the base body Contact layers not underestimated become.

Da aufgrund der Perowskitstruktur die Summe aus x und y maximal 1 ergeben kann, ist durch den Stöchiometrieparameter x der Anteil Kobalt, der anstelle von Titan eingebaut wird, und zugleich die Aufteilung in CoII und CoIII festgelegt.Since the sum of x and y can result in a maximum of 1 due to the perovskite structure, the stoichiometric parameter x determines the proportion of cobalt that is installed instead of titanium, and at the same time the division into Co II and Co III .

Die hohen elektrischen Widerstände ergeben sich bei kleinen Werten von x bei in diesem Fall zugleich größerer Variationsbreite der y-Parameter im Bereich hoher y-Werte, z.B. für x = 0 im Bereich y > 0,4; für x = 0,1 im Bereich y > 0,25. Bei hohen x-Werten ist die Variationsbreite der y-Parameter stark eingeschränkt und die erforderlichen hohen Widerstände werden bereits bei kleinen y-Werten erreicht, z.B. für x = 0,8 bereits ab einem y von ca. 0,02; für x = 0,7 bereits ab y = ca. 0,04.The high electrical resistances result with small values of x and in this case at the same time with a wider range of variation the y parameter in the range of high y values, e.g. for x = 0 in the range y> 0.4; for x = 0.1 in the range y> 0.25. At high x values the range of variation of the y parameters is severely limited and the required high resistances are already achieved with small y values, e.g. for x = 0.8 already from a y of approx. 0.02; for x = 0.7 already from y = approx. 0.04.

Des weiteren ist ein keramisches Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem das Element der Seltenen Erden der Perowskitverbindung Lanthan ist. Lanthan hat sich in Experimenten als besonders geeignet für die Perowskitverbindung erwiesen.Furthermore is a ceramic Component particularly advantageous in which the element of the rare Earth the perovskite compound is lanthanum. Lanthanum has experimented as particularly suitable for the Perovskite connection proven.

Es ist darüber hinaus ein keramisches Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem sich zwischen dem Grundkörper und der Kontaktschicht eine Startschicht für den Galvanikprozeß befindet. Die Startschicht für den Galvanikprozeß hat den Vorteil, daß die Galvanik eindeutig räumlich begrenzt stattfin det, da sich das Metall im Galvanikprozeß bevorzugt auf der Startschicht und weniger auf der restlichen Oberfläche des Grundkörpers abscheidet.It is also a ceramic Component particularly advantageous, in which between the base body and the contact layer is a starting layer for the electroplating process. The starting layer for the Has electroplating process the advantage that the Electroplating clearly spatial limited because the metal is preferred in the electroplating process on the starting layer and less on the rest of the surface of the the body separates.

Ferner hat die Startschicht den Vorteil, daß sie aufgrund ihrer für die Galvanik notwendigen guten elektrischen Leitfähigkeit für eine gute Kontaktierung des keramischen Grundkörpers des Bauelementes sorgt.The starting layer also has the advantage that she because of their for the electroplating necessary good electrical conductivity for one good contacting of the ceramic base body of the component ensures.

Ferner ist ein keramisches Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem die Kontaktschicht für die Oberflächenmontage des Bauelements geeignet ist. Aufgrund der Eignung der Kontaktschicht 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 und Nickel bestehende Kontaktschicht verwendet werden.There is also a ceramic component particularly advantageous in which the contact layer for surface mounting of the component is suitable. Due to the suitability of the contact layer for the surface Mount (SMD capability) is the whole component for the surface mounting suitable. With the help of surface mounting is a highly rationalized, automated assembly process of the components possible on a circuit board. As a particularly advantageous The contact layer can be, for example, a tin and nickel Contact layer can be used.

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 Perowskitverbindung gewährleistet. Dadurch wird die mechanische Stabilität des keramischen Bauelements positiv beeinflußt.There is also a ceramic component particularly advantageous in which the starting layer is made of a silver baking paste on the base body is made. The silver baking paste has the advantage of being a good one Liability on the perovskite connection guaranteed. This will make the mechanical stability of the ceramic component is positively influenced.

Darüber hinaus ist ein keramisches Bauelement besonders vorteilhaft, dessen Grundkörper auf zwei gegenüberliegenden Seiten 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.It is also a ceramic Component particularly advantageous, the base body on two opposite Sides each have a contact layer, which is electrically located in the interior of the base body conductive Electrodes are contacted, the electrodes being arranged in this way are that they the ohmic resistance measured between the contact layers reduce the component.

Die Elektroden im Inneren des Grundkörpers haben den Vorteil, daß sie den relativ hohen ohmschen Widerstand der Perowskit verbindung so weit reduzieren, daß das keramische Bauelement einen an die jeweilige Verwendung des Bauelements angepaßten elektrischen Widerstand aufweist. Durch geeignete Gestaltung der leitfähigen Elektroden kann der ohmsche Widerstand der keramischen Bauelements flexibel an den jeweils vorgesehenen Einsatzbereich des Bauelements angepaßt werden.Have the electrodes inside the body the advantage that they the relatively high ohmic resistance of the perovskite compound greatly reduce that ceramic component to the respective use of the component matched has electrical resistance. By appropriate design of the conductive Electrodes can be the ohmic resistance of the ceramic component flexible to the intended use of the component customized become.

Als Material für die leitfähigen Elektroden kommt vorteilhafterweise Palladium oder Platin zum Einsatz. Diese beiden Edelmetalle haben den Vorteil, daß sie an Luft gesintert werden können. Die Sinterung an Luft ist bei Verwendung der erfindungsgemäßen Perowskitverbindung als Grundkörper für das Bauelement unbedingt notwendig, da an einer anderen Atmosphäre, beispielsweise an einer Schutzgasatmosphäre aus Stickstoffgas, die Perowskitstruktur chemisch nicht stabil wäre.Advantageously comes as the material for the conductive electrodes Palladium or platinum are used. Have these two precious metals the advantage that they can be sintered in air. Sintering in air is when using the perovskite compound according to the invention as a basic body for the Component absolutely necessary because of a different atmosphere, for example in a protective gas atmosphere from nitrogen gas, the perovskite structure would not be chemically stable.

Darüber hinaus gibt die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen keramischen Bauelements als Heißleiter an. Aufgrund des sehr gut definierten Widerstands des erfindungsgemäßen Bauelements, insbesondere dann, wenn im Inneren des Bauelements leitfähige Elektroden. angeordnet sind, ist das erfindungsgemäße Bauelement für Anwendungen als Heißleiter besonders geeignet. An Heißleiter werden nämlich aufgrund der von ihnen ausgeübten Schutzfunktion besonders hohe Anforderungen hinsichtlich der Bauelementstabilität gestellt.In addition, the invention specifies the use of the ceramic component according to the invention as a thermistor. Because of the very well-defined resistance of the component according to the invention, in particular when conductive electrodes are inside the component. are arranged, that is invented component according to the invention is particularly suitable for applications as thermistors. Because of the protective function they perform, thermistors are subject to particularly high requirements with regard to component stability.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung des erfindungsgemäßen keramischen Bauelements als Heißleiter ist die SMD-Fähigkeit des Bauelements. Dadurch ist eine einfache und automatisierte Bestückung von Leiterplatten möglich.Another advantage of using it of the ceramic according to the invention Component as a thermistor the SMD capability of the component. This enables simple and automated assembly of PCBs possible.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung von Kontaktschichten auf einem keramischen Grundkörper

  • – bei dem ein Grundkörper verwendet wird, der aus einer Perowskitverbindung besteht, mit der allgemeinen chemischen Formel: MII xMIII 1-xTiIV x+yCoII yCoIII 1-x-2yO3, bei der das zweiwertige Metall MII entweder Strontium oder Barium und das dreiwertige Metall MIII ein Element der Seltenen Erden ist, bei der gilt: x = 0 und zugleich y > 0,4 oder 0,09 < x < 0,11 und zugleich y > 0,25 oder 0,78 < x < 0,82 und zugleich y > 0,02 oder 0,68 < x < 0,72 und zugleich y > 0,04,
  • – bei dem der Grundkörper direkt mit einem ätzenden Galvanikbad in Kontakt gebracht und galvanisch eine Kontaktschicht erzeugt wird.
The invention further relates to a method for producing contact layers on a ceramic base body
  • - in which a base body is used, which consists of a perovskite compound, with the general chemical formula: M II x M III 1-x Ti IV x + y Co II y Co III 1-x-2y O 3 , where the divalent metal M II is either strontium or barium and the trivalent metal M III is a rare earth element, where: x = 0 and at the same time y> 0.4 or 0.09 <x <0.11 and at the same time y> 0.25 or 0.78 <x <0.82 and simultaneously y> 0.02 or 0.68 <x <0.72 and simultaneously y> 0.04,
  • - in which the base body is brought into direct contact with an etching electroplating bath and a contact layer is generated galvanically.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.The invention is explained below of an embodiment and the related ones Figures closer explained.

1 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes keramisches Bauelement in schematisch-perspektivischer Darstellung. 1 shows an example of a ceramic component according to the invention in a schematic perspective view.

2 zeigt das keramische Bauelement aus 1 im schematischen Längsschnitt. 2 shows the ceramic component 1 in schematic longitudinal section.

3 zeigt den Bereich der Kontaktschicht des Bauelements aus 2. 3 shows the area of the contact layer of the component 2 ,

1 zeigt ein erfindungsgemäßes keramisches Bauelement, das einen Grundkörper 1 aufweist, an dem eine erste Kontaktschicht 2 und eine zweite Kontaktschicht 3 angeordnet ist. Die beiden Kontaktschichten 2, 3 sind galvanisch aufgebrachte Zinnschichten. Mit Hilfe dieser Zinnschichten kann das Bauelement in SMD-Montage auf einer Leiterplatte befestigt werden. Der Grundkörper 1 ist auf der Basis einer einphasigen Perowskitkeramik in Mischoxid-Technik wie folgt beschrieben hergestellt:
Für die Ausbildung der einphasigen Perowskitkeramik werden Mischungen der Ausgangsstoffe La2O2, SrCO3, TiO2 und Kobaltoxid, deren Gehalt an Metallkationen analytisch jeweils exakt ermittelt wurde, durch Kalzination bei 1250 °C umgesetzt. Die Einphasigkeit der Perowskitkeramik hat den Vorteil, daß das Bauelement eine sehr gute Alterungsstabilität aufweist, da keine Phasen innerhalb des Systems ineinander umgewandelt werden können. Die Kalzination dauert in der Regel sechs Stunden.
1 shows an inventive ceramic component, the base body 1 has a first contact layer 2 and a second contact layer 3 is arranged. The two contact layers 2 . 3 are electroplated tin layers. With the help of these tin layers, the component can be attached to a printed circuit board in SMD mounting. The basic body 1 is manufactured on the basis of a single-phase perovskite ceramic using the mixed oxide technique as follows:
For the formation of the single-phase perovskite ceramic, mixtures of the starting materials La 2 O 2 , SrCO 3 , TiO 2 and cobalt oxide, the content of metal cations of which was determined analytically, are converted by calcination at 1250 ° C. The single-phase nature of the perovskite ceramic has the advantage that the component has very good aging stability, since no phases can be converted into one another within the system. The calcination usually takes six hours.

Die Synthese der Perowskitverbindung erfordert eine Wiederholung der Kalzination. Zu diesem Zweck wird das Umsetzungsprodukt der Kalzination als wäßriger Schlicker unter Zugabe von Achatkugeln etwa vierundzwanzig Stunden lang einem Mahlprozeß unterzogen. Nach dem Abdampfen der Flüssigkeit wird der Rückstand gesiebt, und erneut bei 1250 °C sechs Stunden lang kalziniert. Anschießend wird in wäßriger Suspension auf ein mittlere Korngröße < 1 μm gemahlen.The synthesis of the perovskite compound requires a repetition of the calcination. For this purpose the reaction product of the calcination as an aqueous slip with addition subjected to milling for about twenty-four hours by agate balls. After evaporation of the liquid becomes the backlog sieved, and again at 1250 ° C calcined for six hours. Then in aqueous suspension ground to an average grain size <1 μm.

Nach Zugabe geeigneter Anteile eines Dispergators sowie eines für die Herstellung von Keramikfolien geeigneten Bindesystems folgt die Ausführung der Verfahrensstufe des Folienziehens sowie das Bedrucken der Folien mit Platin- oder Palladium-Paste. Durch Stapeln der einzelnen Folien, Laminieren des Stapels und Schneiden des Laminats gelangt man schließlich unmittelbar, und zwar ohne den Zwischenschritt des Aufbringens einer passivierenden Schutzschicht, zum Grundkörper 1, der in diesem Fall für ein Heißleiter-Bauelement verwendet wird. Die so hergestellten einzelnen Bauelemente werden der Sinterung bei 1350 °C während einer Dauer von mindestes drei Stunden unterzogen und anschließend mit einer Silber-Einbrennpaste terminiert.After adding suitable proportions of a dispersant and a binding system suitable for the production of ceramic films, the process step of film drawing is carried out and the films are printed with platinum or palladium paste. By stacking the individual foils, laminating the stack and cutting the laminate, one finally arrives at the base body without the intermediate step of applying a passivating protective layer 1 , which is used in this case for a thermistor component. The individual components produced in this way are subjected to sintering at 1350 ° C. for at least three hours and then terminated with a silver baking paste.

Die Silber-Einbrennpaste bestimmt die Lage der Kontaktschichten 2, 3 die im anschließenden Galvanikbad auf die Silber-Einbrennpaste aufgebracht werden. Die Platin- oder Palladium-Paste stellt die in 2 dargestellte Elektrode 5 dar. Die Silber-Einbrennpaste stellt die in 3 dargestellte Startschicht 4 dar, auf der schließlich galvanisch die Kontaktschicht 3 aufgebracht wird.The silver baking paste determines the position of the contact layers 2 . 3 which are applied to the silver baking paste in the subsequent electroplating bath. The platinum or palladium paste represents the in 2 electrode shown 5 represents the silver baking paste in 3 starting layer shown 4 on which the contact layer is finally galvanically 3 is applied.

In besonders vorteilhafter Weise ist die Kontaktschicht 3 ein Schichtstapel aus einer Nickelschicht, die direkt auf die Startschicht 4 aufgebracht wird, und einer die Kontaktschicht nach außen abschließenden Zinnschicht. Die Nickelschicht verhindert dabei ein Ablegieren des Silbers, das sich direkt auf dem keramischen Grundkörper 1 befindet.The contact layer is particularly advantageous 3 a layer stack of a nickel layer, which is directly on the starting layer 4 is applied, and a tin layer which closes the contact layer to the outside. The nickel layer prevents the silver from stripping, which is located directly on the ceramic base body 1 located.

Mit dem beschriebenen Verfahren wurde eine Perowskitverbindung mit den Parametern x = 0,7377 und y = 0,02 realisiert. Dadurch ergibt sich die folgende Zusammensetzung einer beispielhaften Perowskitverbindung: Sr0,7377La0,2623TiIV 0,7577CoII 0,020CoIII 0,2223O3 With the described method, a perovskite connection with the parameters x = 0.7377 and y = 0.02 was realized. This results in the following composition of an exemplary perovskite compound: Sr 0.7377 La 0.2623 Ti IV 0.7577 Co II 0.020 Co III 0.2223 O 3

Keramische Bauelemente und insbesondere Heißleiter werden durch folgende Größen charakterisiert:

  • – der elektrische Widerstand R des Heißleiters ist abhängig von der Temperatur T und folgt im für die Anwendung interessanten Bereich einer Exponentialfunktion: R(T) = R25exp(B(1/T – 1/298K))
  • – Die Konstante B (in K) beschreibt dabei die Empfindlichkeit des Heißleiters für die Temperaturmessung.
  • – Der Nennwiderstand R25 gibt den elektrischen Widerstand des Bauelements bei einer Temperatur von 25 °C an.
  • – Die Streubreite Vk wird in Prozent angegeben und beschreibt die herstellungsbedingte Variation der Konstante B sowie des Nennwiderstands R25 des Bauelements.
Ceramic components and in particular thermistors are characterized by the following sizes:
  • - The electrical resistance R of the thermistor is dependent on the temperature T and follows an exponential function in the area of interest for the application: R (T) = R 25 exp (B (1 / T - 1 / 298K))
  • - The constant B (in K) describes the sensitivity of the thermistor for the temperature measurement.
  • - The nominal resistance R 25 indicates the electrical resistance of the component at a temperature of 25 ° C.
  • - The spread Vk is given in percent and describes the production-related variation of the constant B and the nominal resistance R 25 of the component.

Bei dem in diesem Beispiel beschriebenen Bauelement wurde ein spezifischer Widerstand ρ25 von 61,5 kΩcm nach der Herstellung gemessen. Nach 144 Stunden Alterung bei 150 °C hatte sich der spezifische Widerstand praktisch nicht geändert und betrug wieder 61,5 kΩcm. Dies zeigt, wie groß die Stabilität der einphasigen Perowskitkeramik in diesem Beispiel ist.With the component described in this example, a specific resistance ρ 25 of 61.5 kΩcm was measured after production. After 144 hours of aging at 150 ° C, the specific resistance had practically not changed and was again 61.5 kΩcm. This shows how great the stability of the single-phase perovskite ceramic is in this example.

In der folgenden Tabelle werden weitere charakteristische Parameter des in diesem Beispiel beschriebenen Bauelements aufgeführt.The following table shows more characteristic parameters of that described in this example Component listed.

Figure 00110001
Figure 00110001

Die in der Tabelle genannten Werte zeigen mit bekannten Bauelementen vergleichbare Parameter, wodurch deutlich wird, daß durch die Perowskitstruktur keine Nachteile hinsichtlich der elektrischen Daten des Bauelements in Kauf genommen werden müssen.The values given in the table show parameters comparable to known components, whereby it becomes clear that through the perovskite structure has no disadvantages in terms of electrical Data of the component must be accepted.

Claims (12)

Keramisches Bauelement mit einem gegenüber Galvanikbädern stabilen Grundkörper (1) mit hohem elektrischen Widerstand, der aus einer Perowskitverbindung besteht, mit der allgemeinen chemischen Formel: MIIMIII 1-xTiIV x+yCoII yCoIII 1-x-2yO3, bei der das zweiwertige Metall MII entweder Strontium oder Barium und das dreiwertige Metall MIII ein Element der Seltenen Erden ist, bei der gilt: x = 0 und zugleich y > 0,4 oder 0,09 < x < 0,11 und zugleich y > 0,25 oder 0,78 < x < 0,82 und zugleich y > 0,02 oder 0,68 < x < 0,72 und zugleich y > 0,04, und dessen Oberfläche teilweise von einer galvanisch aufgebrachten Kontaktschicht (2, 3) bedeckt ist.Ceramic component with a base body that is stable with respect to electroplating baths ( 1 ) with high electrical resistance, consisting of a perovskite compound, with the general chemical formula: M II M III 1-x Ti IV x + y Co II y Co III 1-x-2y O 3 , where the divalent metal M II is either strontium or barium and the trivalent metal M III is a rare earth element, where: x = 0 and at the same time y> 0.4 or 0.09 <x <0.11 and at the same time y> 0.25 or 0.78 <x <0.82 and at the same time y> 0.02 or 0.68 <x <0.72 and at the same time y> 0.04, and the surface of which is partially covered by an electroplated contact layer ( 2 . 3 ) is covered. Keramisches Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Element der Seltenen Erden Lanthan ist.Ceramic component according to claim 1, wherein the Element of the rare earth is lanthanum. Keramisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich zwischen dem Grundkörper (1) und der Kontaktschicht (2, 3) eine Startschicht (4) für den Galvanikprozeß befindet.Ceramic component according to one of the preceding claims, in which between the Basic body ( 1 ) and the contact layer ( 2 . 3 ) a starting layer ( 4 ) for the electroplating process. Keramisches Bauelement nach Anspruch 1 bis 3, bei dem die Kontaktschicht (2, 3) für die Oberflächenmontage des Bauelements geeignet ist.Ceramic component according to Claims 1 to 3, in which the contact layer ( 2 . 3 ) is suitable for surface mounting of the component. Keramisches Bauelement nach Anspruch 1 bis 4, bei dem die Kontaktschicht (2, 3) aus Nickel und Zinn besteht.Ceramic component according to Claims 1 to 4, in which the contact layer ( 2 . 3 ) consists of nickel and tin. Keramisches Bauelement nach Anspruch 3 bis 5, bei dem die Startschicht (4) durch Auftragen einer Silber-Einbrennpaste auf den Grundkörper (1) hergestellt ist.Ceramic component according to Claims 3 to 5, in which the starting layer ( 4 ) by applying a silver baking paste to the base body ( 1 ) is manufactured. Keramisches Bauelement nach Anspruch 1 bis 6, dessen Grundkörper (1) auf zwei gegenüberliegenden Seiten je eine Kontaktschicht (2, 3) aufweist, die mit im Innern des Grundkörpers (1) befindlichen, elektrisch leitfähigen Elektroden (5) kontaktiert sind, wobei die Elektroden (5) so angeordnet sind, daß sie den zwischen den Kontaktschichten (2, 3) gemessenen ohmschen Widerstand des Bauelements reduzieren.Ceramic component according to claim 1 to 6, the base body ( 1 ) one contact layer each on two opposite sides ( 2 . 3 ), which with inside the base body ( 1 ) electrically conductive electrodes ( 5 ) are contacted, the electrodes ( 5 ) are arranged so that they the the between the contact layers ( 2 . 3 ) reduce the measured ohmic resistance of the component. Verwendung eines keramischen Bauelements nach Anspruch 1 bis 7 als Heißleiter.Use of a ceramic component according to claim 1 to 7 as thermistor. Verfahren zur galvanischen Erzeugung von Kontaktschichten auf einem keramischen Grundkörper – bei dem ein Grundkörper verwendet wird, der aus einer Perowskitverbindung besteht, mit der allgemeinen chemischen Formel: MII xMIII 1-xTiIV x+yCoII yCoIII 1-x-2yO3, bei der das zweiwertige Metall MII entweder Strontium oder Barium und das dreiwertige Metall MIII ein Element der Seltenen Erden ist, bei der gilt: x = 0 und zugleich y > 0,4 oder 0,09 < x < 0,11 und zugleich y > 0,25 oder 0,78 < x < 0,82 und zugleich y > 0,02 oder 0,68 < x < 0,72 und zugleich y > 0,04, – bei dem der Grundkörper direkt mit einem ätzenden Galvanikbad in Kontakt gebracht und galvanisch eine Kontaktschicht erzeugt wird.Process for the galvanic generation of contact layers on a ceramic base body - in which a base body is used which consists of a perovskite compound, with the general chemical formula: M II x M III 1-x Ti IV x + y Co II y Co III 1-x-2y O 3 , where the divalent metal M II is either strontium or barium and the trivalent metal M III is a rare earth element, where: x = 0 and at the same time y> 0.4 or 0.09 <x <0.11 and at the same time y> 0.25 or 0.78 <x <0.82 and at the same time y> 0.02 or 0.68 <x <0.72 and at the same time y> 0.04, - in which the base body directly with an etching electroplating bath brought into contact and a contact layer is generated galvanically. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem vor der galvanischen Erzeugung der Kontaktschicht eine Startschicht auf den Bereichen des Grundkörpers erzeugt wird, auf denen die Kontaktschichten erzeugt werden sollen.Method according to the preceding claim, - in which a starting layer before the galvanic generation of the contact layer on the areas of the base body is generated on which the contact layers are to be produced. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, – bei dem die Startschicht mittels Aufbringens einer Silbereinbrennpaste erzeugt wird.Method according to the previous claim, - in which the starting layer is produced by applying a silver baking paste becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, – bei dem die Kontaktschicht durch aufeinanderfolgendes galvanisches Aufbringen einer Nickelschicht und einer Zinnschicht erzeugt wird.Method according to one of claims 9 to 11, - in which the contact layer by successive galvanic application a nickel layer and a tin layer is produced.
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