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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektronische Keramikkomponenten.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Struktur
eines Anschlußabschnitts
und eine Verbesserung bezüglich
des Materials einer elektrischen Keramikkomponente, wie beispielsweise
eines monolithischen Keramikkondensators, die einen elektrischen
Keramikkomponentenkörper
(im folgenden als ein Komponentenkörper bezeichnet) aufweist und
oberflächenmontiert
ist.
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1 zeigt
eine Querschnittansicht einer oberflächenmontierten elektrischen
Keramikkomponente 1, die eine Komponente von Interesse
bei der vorliegenden Erfindung ist. Die elektrische Keramikkomponente 1 umfaßt einen
Komponentenkörper 2 in
Form eines rechteckigen Parallelepipeds, der zwei einander gegenüberliegende
Endflächen 3 und 4 und
vier Seitenflächen 5 aufweist,
die die Endflächen 3 und 4 verbinden.
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Anschlußelektroden 6 und 7 sind
jeweils an den Endflächen 3 und 4 ausgebildet.
Die Anschlußelektroden 6 und 7 sind
beispielsweise durch Beschichten und Brennen einer leitfähigen Paste
hergestellt und erstrecken sich über
Kantenabschnitte der Seitenflächen 5.
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Der
Komponentenkörper 2 ist
ein Hauptbestandteil eines monolithischen Keramikkondensators und umfaßt eine
Mehrzahl von inneren Elektroden 8 und 9, die in
dessen Innerem abwechselnd angeordnet sind. Die inneren Elektroden 8 sind
mit der Anschlußelektrode 6 elektrisch
verbunden, wohingegen die inneren Elektroden 9 mit der
Anschlußelektrode 7 elektrisch
verbunden sind.
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Eine
Leiterplatte 10 zum Montieren bzw. Anbringen der elektrischen
Keramikkomponente 1 hat leitfähige Anschlußflächen 11 und 12 in Übereinstimmung
mit den Anschlußelektroden 6 bzw. 7.
Bei der Oberflächenmontage
der elektrischen Keramikkomponente 1 auf der Leiterplatte 10 werden
die Anschlußelektroden 6 und 7 bezüglich der
leitfähigen
Anschlußflächen 11 bzw. 12 ausgerichtet,
und die Anschlußelektroden 6 und 7 werden
an die leitfähigen
Anschlußflächen 11 bzw. 12 beispielsweise
durch ein Reflow-Lötverfahren
gelötet. In
der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen 13 und 14 ein
Lötmittel
bzw. Lötmetall,
das durch das Lötmittelaufschmelzverfahren
vorgesehen wird. Das Lötmittel 13 und 14 ist
an den Endflächen 3 bzw. 4 vorgesehen, einschließlich der
Abschnitte, die sich über
die Kantenabschnitte der Seitenflächen 5 erstrecken.
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Bei
der oben erwähnten
Oberflächenmontage
der elektronischen Keramikkomponente 1 bewirken eine Verwindung
der Leiterplatte 10 und Wärmestoßzyklen, die ein wiederholtes
Ansteigen und Fallen der Temperatur umfassen, eine relativ große Belastungen
bzw. Spannungen in den Anschlußelektroden 6 und 7 und
dem Komponentenkörper 2.
Als Folge davon bilden sich Sprünge
bzw. Risse 15 in dem Komponentenkörper 2, wie es in 1 gezeigt
ist.
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Wie
es in 8 gezeigt ist, gibt es ferner einen Fall, bei
dem Lötmittel 13 und 14 nicht
nur an den Endflächen 3 und 4 der
Anschlußelektroden 6 und 7 vorgesehen
sind, sondern auch an einer Seitenfläche 5a. In einem derartigen
Fall kann ein Riß 15 an
der Seite der Seitenfläche 5a vorgesehen
sein.
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Da
die Belastungen, die die Risse 15 bewirken, insbesondere
auf dem Komponentenkörper 2 bei
den Fortsätzen
bzw. Ausdehnungen der Anschlußelektroden 6 und 7 über den
Seitenflächen 5, 5a einwirken,
bilden sich die Risse 15 leicht bzw. schnell in der Nähe der Kanten
bzw. Ränder 16 und 17 der
Anschlußelektroden 6 bzw. 7.
Ferner verstärken
die Lötmittel 13 und 14,
die an den Fortsätzen
der Anschlußelektroden 6 und 7 über den
Seitenflächen 5, 5a vorgesehen
sind, die mechanische Belastung.
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Wenn
die Leiterplatte 10 eine Metallkern-Leiterplatte ist, wie
beispielsweise eine Aluminiumplatte, die aus einem Aluminiumträgermaterial
besteht, das mit einer isolierenden Beschichtung bedeckt ist, bewirkt
ein großer
Unterschied bezüglich
der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Leiterplatte 10 und dem
Komponentenkörper 2 eine
große
mechanische Belastung während
der Wärmestoßzyklen,
und somit bilden sich schnell bzw. leicht Risse 15.
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Wenn
der Komponentenkörper 2 ein
monolithischer Keramikkondensator mit hoher Kapazität ist, der aus
einem dielektrischen Keramikmaterial auf Pb-Basis besteht, hat der
Komponentenkörper 2 eine
relativ geringe Biegefestigkeit. Somit bilden sich leichter bzw.
schneller die Risse 15.
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Die
Risse 15 bewirken eine Verringerung bezüglich der Naßbeständigkeit
bzw. des Feuchtigkeitswiderstands und eine Verringerung bezüglich der
Wärmestoßbeständigkeit
der elektrischen Keramikkomponente 1. Ferner bewirken die
Risse 15 verringerte elektrische Charakteristika bzw. Eigenschaften,
wie beispielsweise einen Isolationswiderstand. Als Folge davon ist
die elektrische Keramikkomponente 1 weniger verläßlich.
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird ein leitfähiges Harz,
das aus einem Harz und einem Metallpulver besteht, zur Ausbildung
der Anschlußelektroden 6 und 7 verwendet,
so daß das
verformbare leitfähige
Harz die mechanische Belastungverringern kann. Jedoch verringert
sich die Haftfestigkeit des leitfähigen Harzes der Anschlußelektroden 6 und 7 an
dem Komponentenkörper 2,
nachdem die elektrische Keramickomponente 1 in einer Hochtemperatur-Atmosphäre, wie
beispielsweise von 150°C,
für eine
lange Periode oder in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher
Feuchtigkeit, wie beispielsweise bei 85°C und 86%-Feuchtigkeit, angeordnet
wird. Als Folge davon lösen
sich die Anschlußelektroden 6 und 7 leicht
von dem Komponentenkörper 2.
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2 zeigt
eine Querschnittansicht einer weiteren elektrischen Keramikkomponente 1a,
die eine Komponente von Interesse bei der vorliegenden Erfindung
ist. In 2 werden Elemente, die in 1 gezeigten
Elementen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet
und es wird eine wiederholte Beschreibung weggelassen. Die elektrische
Keramikkomponente 1a wird bereitgestellt, um die oben beschriebenen
Probleme bezüglich
der Risse 15 zu lösen.
Bei der elektrischen Keramikkomponente 1a ist eine Harzbeschichtung 18 über den
Fortsätzen
der Anschlußelektroden 6 und 7 und
den Seitenflächen 5 aufgebracht.
Somit ist das Lötmittel 13 und 14 nur
an den Endflächen 3 und 4 der
Anschlußelektroden
bzw. 7 vorgesehen.
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Wenn
die elektrische Keramikkomponete 1a auf der Leiterplatte 10 montiert
bzw. angebracht ist, ist das Lötmittel 13 und 14 nicht
an den Fortsätzen
der Anschlußelektroden 6 und 7 an
den Seitenflächen 5 vorgesehen.
Somit trägt
die Harzbeschichtung 18 zu einer verringerten mechanischen
Belastung bei und verhindert die Bildung der Risse 15.
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Die
Oberflächenmontage
der elektrischen Keramikkomponente 1a, wie sie in 2 gezeigt
ist, verhindert jedoch einen direkten Kontakt der Anschlußelektroden 6 und 7 mit
den leitfähigen
Anschlußflächen 11 bzw. 12,
und bewirkt einen verringerten Kontaktbereich der Anschlußelektroden 6 und 7 mit
dem Lötmittel 13 bzw. 14.
Somit ist die Haftfestigkeit bzw. Bindungsstärke, insbesondere die Scherfestigkeit,
der elektrischen Keramikkomponente 1a an der Leiterplatte 10 nicht
so hoch. Als Folge davon kann die elektrische Keramikkomponente 1a sich
von der Leiterplatte 10 lösen.
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Es
ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische
Keramikkomponente zu schaffen, die keine Bildung von Rissen und
keine verringerte Scherfestigkeit bewirkt.
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Diese
Aufgabe wird durch eine elektrische Keramikkomponente gemäß den Merkmalen
von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Keramikkomponente,
die zumindest aufweist: einen Komponentenkörper mit zwei einander gegenüberliegenden
Endflächen
und Seitenflächen,
die die zwei Endflächen
verbinden; und Anschlußelektroden,
die an bzw. auf dem Komponentenkörper
ausgebildet sind, wobei sich jede Anschlußelektrode von jeder Endfläche zu Kantenabschnitten
von jeder Seitenfläche des
Komponentenkörpers
erstreckt. Die Anschlußelektrode
ist wie folgt gekennzeichnet, um die oben beschriebenen Probleme
zu lösen.
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Jede
der Anschlußelektroden
weist auf: eine Metallschicht, die an zumindest jeder Endfläche des Komponentenkörpers ausgebildet
ist; und eine leitfähige
Harzschicht zum Bedecken von zumindest Abschnitten der Seitenflächen des
Komponentenkörpers,
wobei sich die leitfähige
Harzschicht von der Metallschicht einschließlich der Kante bzw. des Rands
der Metallschicht zu den Abschnitten der Seitenflächen erstreckt,
und wobei das leitfähige
Harz ein Metallpulver und Harz enthält. Die Dicke der leitfähigen Harzschicht über den Seitenflächen beträgt zumindest
10 μm. Ein
Metallüberzugsfilm
bzw. Metallplattierungsfilm bedeckt die äußere Oberfläche der Anschlußelektrode.
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Die
Metallschicht gewährleistet
eine hohe Haftfestigkeit bzw. Bindungsstärke an dem Komponentenkörper und
der Überzugsfilm
erleichtert ein Löten
der Anschlußelektroden
der elektrischen Keramikkomponente.
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Die
leitfähige
Harzschicht verringert die mechanische Belastung aufgrund der Verwindung
einer Leiterplatte und von Wärmestößen, so
daß sich
Risse nicht in dem Komponentenkörper
bilden. Somit weist die elektrische Keramikkomponente verläßliche elektrische
Charakteristika bzw. Eigenschaften auf.
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Vorzugsweise
liegt die Dicke der leitfähigen
Harzschicht über
den Seitenflächen
in einem Bereich von 20 bis 70 μm.
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Wenn
die Dicke der leitfähigen
Harzschicht über
den Seitenflächen
zumindest 20 μm
beträgt,
ist die mechanische Belastung wirksamer verringert. Auf der anderen
Seite bewirkt eine Dicke von nicht mehr als 70 μm keine bedeutende Verringerung
bezüglich
der Scherfestigkeit und keine bedeutende Erhöhung bezüglich des ESR (ESR = equivalent
series resistance: äquivalenter
Serienwiderstand).
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Vorzugsweise
erstreckt sich die leitfähige
Harzschicht über
jede Endfläche
des Komponentenkörpers, und
die Dicke der leitfähigen
Harzschicht über
jeder Endfläche
beträgt
nicht mehr als 5 μm.
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Bei
einer derartigen Ausführung
bzw. Konfiguration ist die mechanische Belastung effektiver verringert.
Wenn die Dicke der leitfähigen
Harzschicht über
jeder Endfläche
nicht mehr als 5 μm
beträgt,
verringert sich die Scherfestigkeit nicht bedeutend und erhöht sich
der ESR nicht bedeutend.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann die Metallschicht durch Beschichten
und Brennen einer leitfähigen
Paste ausgebildet werden, die beispielsweise Ag, Ag-Pd, Ni oder
Cu enthält.
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Diese
Metallschicht verstärkt
die Haftfestigkeit bzw. Bindungsstärke zwischen der Metallschicht
und dem Komponenten körper,
und die Haftfestigkeit ist widerstandsfähig gegen eine große mechanische
Belastung aufgrund eines Wärmestoßes, sogar
wenn die Metallschicht dick ist.
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Vorzugsweise
weist der Metallüberzugsfilm
einen darunterliegenden bzw. inneren Metallfilm, der eine Diffusion
eines Lötmittels
in die leitfähige
Harzschicht verhindert, und einen außen liegende Oberflächenmetallfilm
auf, der eine gute bzw. hohe Lötbarkeit
aufweist.
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Eine
derartige Ausführung
eines Doppelfilms verhindert eine Beeinträchtigung der leitfähigen Harzschicht
aufgrund einer Diffusion des Lötmittels
und stellt eine Lötbarkeit
an die Anschlußelektrode
sicher.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann der Komponentenkörper eine Mehrzahl von Keramikkörpern sein,
und die Keramikkörper
sind derart geschichtet bzw. gestapelt, daß die Anschlußelektroden
in den gleichen Richtungen ausgerichtet sind.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, daß der Komponentenkörper ein
Bestandteil eines monolithischen Keramikkondensators ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die
beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Querschnittansicht einer herkömmlichen
oberflächenmontierten
elektrischen Keramikkomponente;
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2 eine
Querschnittansicht einer weiteren herkömmlichen elektrischen Keramikkomponente;
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3 eine
geschnittene Teilansicht einer elektrischen Keramikkomponente in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4A bis 4E schematische
Querschnittansichten, die ein Verfahren zum Herstellen einer leitfähigen Harzschicht
der elektrischen Keramikkomponente, die in 1 gezeigt
ist, darstellt;
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5 eine
Vorderansicht einer elektrischen Keramikkomponente in Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
geschnittene Teilansicht einer elektrischen Keramikkomponente in Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
geschnittene Teilansicht einer elektrischen Keramikkomponente in Übereinstimmung
mit einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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8 eine
Querschnittansicht einer weiteren herkömmlichen elektrischen Keramikkomponente.
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3 zeigt
eine geschnittene Teilansicht einer elektrischen Keramikkomponente 21 in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 3 sind nur
ein Ende eines Komponentenkörpers 22 der
elektrischen Keramikkomponente 21 und eine Anschlußelektrode 23 dargestellt.
Da das andere Ende und die andere Anschlußelektrode des Komponentenkörpers 22 im
wesentlichen die gleichen Konfigurationen bzw. Ausführungen
wie dieses Ende und diese Anschlußelektrode 23 haben,
basiert die Beschreibung auf einem Ende und der Anschlußelektrode 23.
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Der
Komponentenkörper 22 ist
ein rechteckiger Parallelepiped, hat zwei einander gegenüberliegende Endflächen, von
denen eine Endfläche 24 in
der Zeichnung dargestellt ist, und hat vier Seitenflächen 25,
die diese zwei Endflächen
verbinden. Die Anschlußelektrode 23 ist
an der Endfläche 24 ausgebildet.
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Wenn
der Komponentenkörper 22 einen
monolithischen Keramikkondensator darstellt, sind eine Mehrzahl
von inneren Elektroden 26 und 27 abwechselnd bzw.
wechselweise ausgebildet und sind darin einander zugewandt. Die
inneren Elektroden 26 sind mit der Anschlußelektrode 23 elektrisch
verbunden, wohingegen die inneren Elektroden 27 mit der
anderen Anschlußelektrode
elektrisch verbunden sind, die in der Zeichnung nicht dargestellt
ist.
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Die
Anschlußelektrode 23 besteht
aus einer darunterliegenden bzw. unten liegenden Metallschicht 28, einer
leitfähigen
Harzschicht 29, die auf der unten liegenden Metallschicht 28 ausgebildet
ist, und aus einem Überzugsfilm 30,
der auf der leitfähigen
Harzschicht 29 ausgebildet ist. Die unten liegende Metallschicht 28 ist beispielsweise
durch Beschichten und Brennen einer leitfähigen Paste ausgebildet, die
Ag, Ag-Pd, Ni oder
Cu enthält.
Alternativ dazu kann die unten liegende Metallschicht 28 durch
ein stromloses Überzugsverfahren,
ein Vakuumabscheidungsverfahren oder ein Spritzbeschichtungsverfahren
ausgebildet werden.
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Die
unten liegende Metallschicht 28 ist zumindest an der Endfläche 24 des
Komponentenkörpers 22 ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform
erstreckt sich die unten liegende Metallschicht 28 über die
Endfläche 24 hinaus
auf Endabschnitte der Seitenflächen 25 des
Komponentenkörpers 22.
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Die
leitfähige
Harzschicht 29 besteht aus einem leitfähigen Harz, das ein Metallpulver
und ein Harz enthält.
Ein typisches Beispiel für
das Metallpulver ist ein Aluminiumpulver. Beispiele für Harze
umfassen hitzehärtbare
Harze, wie beispielsweise Epoxidharz, Polyimidharz und Silikonharz,
und thermoplastische Harze mit hohem Schmelzpunkt, wie beispielsweise
Polyesterharz und Polyethersulfonharz, und Gemische daraus.
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Die
leitfähige
Harzschicht 29 bedeckt die unten liegende Metallschicht 28 und
zumindest die Endabschnitte der Seitenflächen 25 des Komponentenkörpers 22 in
der Nähe
der Kanten bzw. Ränder 31 der unten
liegenden Metallschicht 28. Bei dieser Ausführungsform
hat die leitfähige
Harzschicht 29 Seitenflächenabschnitte 32,
die über
den Seitenflächen 25 ausgebildet
sind, und hat einen Endflächenabschnitt 33,
der über der
Endfläche 24 ausgebildet
ist.
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Das
Gemisch bzw. die Mischung des thermoplastischen Harzes mit hohem
Schmelzpunkt und des hitzehärtbaren
Harzes ist wirksam gegen die Bildung bzw. Erzeugung von Rissen bei
hoher Temperatur, da die Mischung beide guten Eigenschaften bzw.
Charakteristika von diesen aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch die Dicke der leitfähigen Harzschicht 29.
Die Dicke der leitfähigen
Harzschicht 29 beträgt
zumindest 10 μm
bei den Sei- tenflächenabschnitten 32,
und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 20 bis 70 μm. Wenn die
leitfähige
Harzschicht 29 den Endflächenabschnitt 33 aufweist,
beträgt
die Dicke des Endflächenabschnittes 33 nicht
mehr als 5 μm.
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Der Überzugsfilm 30 wird
durch Aufbringen eines gewünschten
Metalls ausgebildet. Es wird bevorzugt, daß der Überzugsfilm 30 eine
sehr gute Lötbarkeit
zeigt und eine Diffusion eines Lötmittels
in die leitfähige
Harzschicht 29 verhindert, wenn die Anschlußelektrode 23 mit
einer leitfähigen
Anschlußfläche auf
einer Leiterplatte (nicht dargestellt in der Zeichnung) durch das
Lötmittel
verbunden wird. Ein derartiger Überzugsfilm 30 kann
eine Beeinträchtigung
der leitfähigen
Harzschicht 29 verhindern.
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Somit
umfaßt
der Überzugsfilm 30 bei
dieser Ausführungsform
vorzugsweise zumindest zwei Schichten, d.h., einen inneren unten
liegenden Metallfilm) 34 zum Verhindern einer Diffusion
des Lötmittels
in die leitfähige
Harzschicht 29 und einen außen liegenden Ober flächenmetallfilm 35,
der eine sehr gute Lötbarkeit
aufweist. Der innere bzw. unten liegende Metallfilm 34 besteht
vorzugsweise aus beispielsweise Ni, und der Oberflächenfilm 35 besteht
vorzugsweise aus beispielsweise Cu, Sn, Pb-Sn, Ag oder Pd.
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Wenn
die elektrische Keramikkomponente 21 auf der Leiterplatte
angebracht bzw. montiert wird, breitet sich das Lötmittel
zum Verbinden einer leitfähigen
Anschlußfläche auf
der Leiterplatte mit der Anschlußelektrode 23 an der
Anschlußelektrode 23 über die
Endfläche 24 und
die Endabschnitte der Seitenflächen 25 aus. Ein
derartiger ausreichend großer
gelöteter
bzw. mit Lot versehener Bereich verstärkt die Haftfestigkeit bzw. Bindungsstärke, insbesondere
die Scherfestigkeit, der montierten elektrischen Keramikkomponente 21.
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Die
leitfähige
Harzschicht 29 verringert wirksam die mechanische Belastung,
die in der Anschlußelektrode 23 und
dem Komponentenkörper 22 durch
die Verwindung und die Wärmestoßzyklen
der Leiterplatte erzeugt werden, und verhindert die Bildung von
Rissen in dem Komponentenkörper 22.
Obwohl Risse leicht bzw. schnell in dem Komponentenkörper 22 in
der Nähe
der Kanten bzw. Ränder 31 der
unten liegenden Metallschicht 28 gebildet werden, verstärkt die
leitfähige
Harzschicht 29, die über
der unten liegenden Metallschicht 28 und den Endabschnitten
der Seitenflächen 25 einschließlich der
Kanten bzw. Ränder 31 der
unten liegenden Metallschicht 28 ausgebildet ist, diese
schwachen Abschnitte mechanisch. Bei dieser Ausführungsform kann der Endflächenabschnitt 33 der
leitfähigen
Harzschicht 29 die mechanische Belastung verringern.
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Die 4A bis 4E zeigen
ein Verfahren zum Ausbilden der leitfähigen Harzschicht 29.
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Es
sei auf 4A verwiesen, in der der Komponentenkörper 22,
der die Metallschicht 28 und die Metallschicht 36 an
beiden Enden aufweist, hergestellt wird.
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Es
sei auf 4B verwiesen, in der das Ende
bei der Seite der unten liegenden Metallschicht 28 in ein
nicht ausgehärtetes
leitfähiges
Harz 37 getaucht wird. Es sei auf 4C verwiesen,
in der der Komponentenkörper 22 von
dem nicht ausgehärteten
leitfähigen
Harz 37 entfernt wird. Die unten liegende Metallschicht 28 ist
von dem nicht ausgehärteten
leitfähigen
Harz 37 bedeckt.
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Es
sei auf 4D verwiesen, in der die unten
liegende Metallschicht 28 auf eine Abstreifplatte bzw. Schabplatte 38 geklemmt
wird. Es sei auf 4E verwiesen, in der der Komponentenkörper 22 von
der Schabplatte 38 entfernt wird. Das nicht ausgehärtete leitfähige Harz 37 verbleibt
an den Seitenflächen
des Komponentenkörpers 22,
wohingegen der Hauptteil des nicht ausgehärteten leitfähigen Harzes 37 an
der Endfläche auf
die Schabplatte 38 übertragen
wird und ein kleiner Teil an der Endfläche verbleibt. Somit hat das
nicht ausgehärtete
leitfähige
Harz 37 an dem Endflächenabschnitt 33 eine
Dicke von nicht mehr als 5 μm.
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Die
gleichen Schritte werden an dem anderen Ende bei der Seite der Metallschicht 36 des
Komponentenkörpers 22 durchgeführt. Das
leitfähige
Harz 37 wird durch Wärme
ausgehärtet,
um die leitfähige
Harzschicht 29 auszubilden, wie sie in 3 gezeigt
ist.
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5 zeigt
eine Vorderansicht einer elektrischen Keramikkomponente 41 in Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 5 werden
Elemente, die in 3 gezeigten Elementen entsprechen,
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es wird eine wiederholte
Beschreibung weggelassen.
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Die
elektrische Keramikkomponente 41 umfaßt eine Mehrzahl von Keramikkörpern 22.
Diese zwei Keramikkörper 22 sind
derart aufgeschichtet bzw. gestapelt, daß jede Anschlußelektrode 23 und
jede Anschlußelektrode 42 in
der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Diese Keramikkörper 22 können unter
Verwendung eines Klebemittels 43 miteinander verbunden
werden, falls es notwendig ist. Die Anschlußelektroden 23 und 42 weisen
im wesentlichen die gleiche Konfiguration bzw. Ausführung wie
die der Anschlußelektrode 23 auf, welche
in 3 gezeigt ist.
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Die
elektrische Keramikkomponente 41, die in 5 gezeigt
ist, kann durch Aufschichten bzw. Stapeln einer Mehrzahl von Keramikkörpern 22 ausgebildet
werden, von denen jeder Anschlußelektroden 23 und 42 aufweist,
oder kann durch Stapeln einer Mehrzahl von Keramikkörpern 22 ausgebildet
werden, von denen jeder nur eine Metallschicht 28 aufweist,
wobei dann die leitfähigen
Harzschichten 29 und die Überzugsfilme 30 ausgebildet
werden, wie es in 3 gezeigt ist.
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Gemäß der elektrischen
Keramikkomponente 41, die die Mehrzahl von Keramikkörpern 22 umfaßt, hat der
monolithische Keramikkondensator ferner eine erhöhte bzw. gesteigerte elektrostatische
Kapazität,
wenn jeder der Keramikkörper 22 ein
monolithischer Keramikkondensator ist.
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6 zeigt
eine geschnittene Teilansicht einer elektrischen Keramikkomponente 44 gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung. In 6 werden Elemente, die in 3 gezeigten
Elementen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet
und es wird eine wiederholte Beschreibung weggelassen.
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Bei
der elektrischen Keramikkomponente 44, die in 6 gezeigt
ist, ist die Metallschicht 28 nur an der Endfläche 24 des
Komponentenkörpers 22 ausgebildet.
Die leitfähige
Harzschicht 29 umfaßt
den Endflächenabschnitt 33,
der auf der unten liegenden Metallschicht 28 ausgebildet
ist, und die Sei tenflächenabschnitte 32,
die über
der Kante bzw. dem Rand 31 der unten liegenden Metallschicht 28 und
den Endabschnitten der Seitenflächen 25 des
Komponentenkörpers 22 ausgebildet
sind, und die Dicke der Seitenflächenabschnitte 32 beträgt zumindest
10 μm. Die
Dicke des Endflächenabschnitts 33 beträgt nicht
mehr als 5 μm.
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Ein Überzugsfilm 30 besteht
aus einem unten liegenden Film 34 und einem Oberflächenfilm 35,
die auf der leitfähigen
Harzschicht 29 ausgebildet sind.
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7 zeigt
eine geschnittene Teilansicht einer elektrischen Keramikkomponente 45 in Übereinstimmung
mit einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 7 werden
Elemente, die in 3 gezeigten Elementen entsprechen,
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und wird eine wiederholte
Beschreibung weggelassen.
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Bei
der in 7 gezeigten elektrischen Keramikkomponente 45 hat
die leitfähige
Harzschicht 29 nur einen Seitenflächenabschnitt 32 und
hat keinen Endflächenabschnitt.
Die leitende Harzschicht 29 ist über der unten liegenden Metallschicht 28,
der Kante bzw. dem Rand der unten liegenden Metallschicht 28,
und einem Teil der Seitenfläche 25 des
Komponentenkörpers 22 ausgebildet,
und die Dicke der leitfähigen
Harzschicht 29 beträgt
zumindest 10 μm.
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Der Überzugsfilm 30 umfaßt einen
Abschnitt, der auf der Metallschicht 28 ausgebildet ist,
und einen Abschnitt, der auf der leitfähigen Harzschicht 29 ausgebildet
ist, und umfaßt
einen unten liegenden Film 34 und einen Oberflächenfilm 35.
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Der
unten liegende Film 34 verhindert eine Diffusion von Lötmittel,
das auf die Anschlußelektrode 23 aufgebracht
wird, in die leitfähige
Harzschicht 29, wie es oben beschrieben worden ist. Wenn
die leitfähige Harzschicht 29 nicht über der
gesamten Anschlußelektrode 23 ausgebildet
ist, wie es in 7 gezeigt ist, ist eine Diffusion
von Lötmittel
nicht so bedeutend. Somit kann der unten liegende Film 34 bei
einer derartigen Konfiguration bzw. Ausführung weggelassen werden.
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Beispiele
zur Veranschaulichung der Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
im folgenden beschrieben. Bei den Beispielen wurde die Struktur
der elektrischen Keramikkomponente 21, wie sie in 3 gezeigt
ist, verwendet, und Dicken der Seitenflächenabschnitte 32 und
des Endflächenabschnitts 33 der
leitfähigen
Harzschicht 29 wurden variiert.
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Es
wurden keramische Körper 32 hergestellt.
Jeder Komponentenkörper 22 ist
als ein monolithischer Keramikkondensator wirksam, der eine elektrostatische
Kapazität
von 1 μF
aufweist und aus einem auf Bariumtitanat basierenden dielektrischen
Keramikmaterial zusammengesetzt ist, das eine planare Größe von 5,7 mm × 5,00 mm
aufweist. Eine Cu-Paste mit einer Dicke von 100 μm wurde auf jedes Ende des Komponentenkörpers 22 aufgebracht,
wurde bei einer Temperatur von 150°C für 10 Minuten getrocknet und
wurde bei einer Temperatur von 800°C für 5 Minuten gebrannt, um eine
Metallschicht 28 auszubilden.
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Wie
es in Tabelle 1 gezeigt ist, wurde eine leitfähige Harzschicht 29 auf
der Metallschicht 28 von jedem Komponentenkörper 22 ausgebildet.
Es wurden Proben, die mit leitfähigen
Harzschichten 29 versehen sind, welche verschiedene Dicken
bei dem Seitenflächenabschnitt 32 und
dem Endflächenabschnitt 33 aufweisen, dadurch
bereitgestellt. In Tabelle 1 repräsentiert der Begriff "Seitenflächendicke" die Dicke der Harzschicht
auf dem Seitenflächenabschnitt 32 und
repräsentiert
der Begriff "Endflächendicke" die Dicke der Harzschicht
auf dem Endflächenabschnitt 33.
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Die
leitfähige
Harzschicht 29 wurde durch Aufbringen eines leitfähigen Harzes 37,
das ein Ag-Pulver und ein Epoxidharz enthält, und durch Härten des
leitenden Harzes 37 bei einer Temperatur von 260°C für 30 Minuten
ausgebildet. Die Seiten flächendicke
und die Endflächendicke
wurden durch Einstellen der Viskosität des leitfähigen Harzes 37 vor
dem Beschichten oder der Konditionen beim Schaben mit der Schabplatte 38, wie
es in 4D gezeigt ist, variiert.
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Ein
unten liegender Film 34, der aus Nickel besteht und eine
Dicke von 1 μm
aufweist, wurde auf der Metallschicht 28 für die Probe
1 oder auf der leitfähigen
Harzschicht 29 für
jede der Proben 2 bis 10 durch ein Naßplattierungsverfahren bzw.
Naßüberzugsverfahren
ausgebildet, und eine Oberflächenschicht 35,
die aus Zinn besteht und eine Dicke von 5 μm aufweist, wurde darauf ausgebildet,
um einen Überzugsfilm 30 auszubilden.
Die elektrischen Keramikkomponenten der Proben 1 bis 10 wurden dadurch
fertiggestellt.
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Jede
elektrische Keramikkomponente, d.h. ein monolithischer Keramikkondensator,
wurde auf einer Aluminiumplatte montiert. Die Scherfestigkeit, der äquivalente
Serienwiderstand (ESR), die Ausfallrate während einem zyklischen Wärmestoßdurchlauf,
und die Ausfallrate während
einer Feuchtigkeitsbelastung wurden ausgewertet, wie es in Tabelle
1 gezeigt ist.
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Die
Scherfestigkeit wurde gemessen, nachdem es ermöglicht wurde, daß die Probe
bei einer Temperatur von 150°C
für 500
Stunden steht.
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Der
ESR wurde durch Beaufschlagung mit einem Wechselstrom von 1 MHZ
der Probe gemessen, der es ermöglicht
war, bei einer Temperatur von 150°C
für 500
Stunden zu stehen.
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Bei
der Messung der Ausfallrate während
des zyklischen Wärmestoßdurchlaufs
wurden, nachdem ein Wärmestoß – 500 Zyklen
von Temperaturänderungen
zwischen –55°C und +125°C – auf die
Probe angewendet wurde, der Isolationswiderstand und die elektrostatische
Kapazität
gemessen. Ein Ausfall bzw. ein Versagen wurde bei einer Probe mit
einem Isolationswiderstand außerhalb
eines vorbestimmten Bereichs oder einer Änderung bezüglich der Kapazität von zumindest
20% definiert. In Tabelle 1 ist die Anzahl der ausgefallenen Proben
von 18 getesteten Proben gezeigt.
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Bei
der Messung der Ausfallrate während
einer Feuchtigkeitsbelastung wurden die Proben nach den oben dargestellten
Warmestoßzyklen
einem Feuchtigkeitsbelastungstest bei einer Temperatur von 85°C und einer
relativen Feuchtigkeit von 85% für
500 Stunden unterzogen. Der Ausfall bzw. die Ausfallrate wurden
definiert, wenn eine Probe einem Isolationswiderstand außerhalb
eines vorbestimmten Bereichs aufwies. In Tabelle 1 ist die Anzahl
der ausgefallenen Proben von 18 getesteten Proben, die den zyklischen
Wärmestoßdurchlauf
durchlaufen haben, gezeigt.
| | Tabelle
1 |
| Probe | Seitenflächendicke (μm) | Endflächendicke
(μm) | Scherfestigkeit
(relativ) | ESR
(mΩ) | Ausfallrate während dem
zyklischen Wärmestoßdurchlauf | Ausfallrate während der Feuchtigkeitsbelastung |
| 1 | 0 | 0 | 15 | 10 | 10/18 | 5/18 |
| 2 | 5 | 5 | 15 | 10 | 10/18 | 5/18 |
| 3 | 8 | 5 | 15 | 11 | 6/18 | 3/18 |
| 4 | 10 | 5 | 15 | 12 | 1/18 | 0/18 |
| 5 | 20 | 5 | 15 | 12 | 0/18 | 0/18 |
| 6 | 30 | 5 | 15 | 13 | 0/18 | 0/18 |
| 7 | 30 | 2 | 13 | 16 | 0/18 | 0/18 |
| 8 | 70 | 5 | 15 | 15 | 0/18 | 0/18 |
| 9 | 70 | 70 | 10 | 19 | 0/18 | 0/18 |
| 10 | 150 | 5 | 12 | 17 | 2/18 | 0/18 |
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In
Tabelle 1 basieren die elektrischen Keramikkomponenten der Proben
mit den Nummern 4 bis 10 auf der vorliegenden Erfindung. Unter diesen
sind die elektrischen Keramikkomponenten der Proben mit den Nummern
5, 6 und 8 bevorzugter bei der vorliegenden Erfindung. Die elektrischen
Keramikkomponenten der Proben mit den Nummern 1 bis 3 sind außerhalb
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Proben mit den Nummern 4 bis 10 zeigen zufriedenstellende Ergebnisse
bezüglich
der Ausfallrate während
dem zyklischen Wärmestoßdurchlauf
und der Ausfallrate während
der Feuchtigkeitsbelastung, im Vergleich zu den Ergebnissen der
Proben mit den Nummern 1 bis 3. Somit ist in den Proben mit den
Nummern 4 bis 10 die Bildung von Rissen in den Keramikkörpern 22 unterdrückt.
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Bei
den Proben mit den Nummern 5, 6 und 8, von denen jede eine Seitenflächendicke
von 20 bis 70 μm
und eine Endflächendicke
von nicht mehr als 5 μm
aufweist, treten keine Defekte während
der Wärmestoßzyklen
und während
dem Feuchtigkeitsbelastungstest auf. Bei diesen Proben nimmt die
Scherfestigkeit nicht ab und nimmt der ESR nicht im wesentlichen
zu, im Vergleich zu den Proben mit den Nummern 1 bis 3.
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Bei
der Probe mit der Nummer 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung, wurden zwei elektrische Keramikkomponenten während der
Wärmestoßzyklen
beschädigt.
Dieses Versagen bzw. dieser Ausfall hat die Ursache in der Bildung
von Rissen in der leitfähigen
Harzschicht während
der Wärmestoßzyklen.
Das Ergebnis zeigt, daß eine
Seitenflächendicke,
die 70 μm übersteigt,
die Bildung von Rissen aufgrund der Beeinträchtigung bzw. Verschlechterung
des Harzes bewirkt.
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Bei
den Proben mit den Nummern 1 bis 3, die außerhalb der vorliegenden Erfindung
einzuordnen sind, wurden viele Proben während der Wärmestoßzyklen und dem Feuchtigkeitsbelastungstest
beschädigt,
obwohl die Scherfestigkeit und der ESR aus reichend bzw. zufriedenstellend
waren. Somit bilden sich in den Proben mit den Nummern 1 bis 3 Risse
in den Keramikkörpern 22.