DE102005016590A1

DE102005016590A1 - Elektrisches Mehrschicht-Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Bauelements

Info

Publication number: DE102005016590A1
Application number: DE102005016590A
Authority: DE
Inventors: Volker Wischnat; Christian Block; Thomas Feichtinger; Günter Dr. Engel
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-10-26
Also published as: JP2008537328A; US20090116168A1; WO2006108397A1; EP1869684A1

Abstract

Es wird ein elektrisches Mehrschicht-Bauelement angegeben, umfassend einen Grundkörper (10) mit dielektrischen Schichten und dazwischen angeordneten Innenelektroden (1, 1', 2, 2'), wobei die Innenelektroden (1, 2) über auf Seitenflächen des Grundkörpers (10) angeordnete Außenelektroden (11, 12) elektrisch miteinander verbunden sind und wobei mindestens eine der Innenelektroden (1, 1', 2, 2') mittels einer Durchkontaktierung (31, 32) mit einer Kontaktfläche (21, 22) des Bauelements kontaktiert ist.

Description

Es wird ein elektrisches Mehrschicht-Bauelement beschrieben. Des weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Bauelements angegeben.

Ein Mehrschicht-Bauelement mit einer in einem Grundkörper integrierten Funktionseinheit ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 103 13 891 A1 bekannt. Ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Bauelements ist aus der Druckschrift DE 103 17 596 A1 bekannt.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Mehrschicht-Bauelement mit einer vorteilhaften Kontaktierung der Funktionseinheit des Bauelements anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Mehrschicht-Bauelements anzugeben.

Es wird ein elektrisches Mehrschicht-Bauelement angegeben, umfassend einen Grundkörper mit dielektrischen Schichten und dazwischen angeordneten strukturierten Metallschichten, in denen Innenelektroden ausgebildet sind, die über auf Seitenflächen des Grundkörpers angeordnete Außenelektroden elektrisch miteinander verbunden sind.

Dabei ist in einer ersten bevorzugten Variante eine elektrische Verbindung zwischen einer Außenelektrode und einer auf einer Hauptfläche des Grundkörpers angeordneten Kontaktfläche zur Außenseite des Bauelements hin z. B. mittels einer diese Verbindung abdeckenden isolierenden Schicht isoliert. Diese isolierende Schicht ist ggf. Bestandteil der endständigen dielektrischen Schicht des Grundkörpers.

In einer zweiten bevorzugten Variante ist mindestens eine der Innenelektroden mittels einer Durchkontaktierung mit einer Kontaktfläche des Bauelements kontaktiert. Vorzugsweise ist eine zur Kontaktfläche gewandte erste Innenelektrode mit dieser Kontaktfläche mittels der Durchkontaktierung verbunden.

Auf der Unterseite des Grundkörpers kann mindestens eine weitere Kontaktfläche angeordnet sein, die mittels einer Durchkontaktierung mit einer zu dieser Kontaktfläche gewandten zweiten Innenelektrode verbunden ist, die von der ersten Innenelektrode galvanisch getrennt ist.

In einer dritten bevorzugten Variante ist eine an eine erste Außenelektrode angeschlossene, endständige erste und eine an eine zweite Außenelektrode angeschlossene, endständige zweite Innenelektrode in einer und derselben Ebene ausgebildet und jeweils mittels einer Durchkontaktierung mit einer Kontaktfläche des Bauelements kontaktiert.

Die Merkmale der ersten, der zweiten und der dritten bevorzugten Variante können beliebig miteinander kombiniert werden.

Nachstehend wird das Mehrschicht-Bauelement sowie seine vorteilhaften Ausgestaltungen näher erläutert.

Die dielektrischen Schichten und die Metallschichten sind abwechselnd übereinander angeordnet. Die dielektrischen Schichten sind vorzugsweise aus einem Keramikmaterial.

Als Kontaktfläche wird ein auf der Oberfläche des Grundkörpers angeordneter Anschluss des Bauelements, also eine freiliegende lötbare Fläche bezeichnet. Die Kontaktfläche ist vorzugsweise auf der Unterseite des Grundkörpers angeordnet, kann aber alternativ auf seiner Oberseite angeordnet sein. Die Kontaktfläche ist vorzugsweise eine galvanisch verstärkte Metallfläche. Die Kontaktflächen sind vorzugsweise mit Ball-Grid-Array (BGA) oder Land-Grid-Array (LGA).

Eine Außenelektrode ist auf einer Seitenfläche, also auf einer Mantelfläche des Grundkörpers angeordnet. Eine Außenelektrode besteht in der Regel aus einer eingebrannten Metallpaste, die an sich – im Gegensatz etwa zu einer Kontaktfläche – nur bedingt lötbar bis nicht lötbar ist. Die Außenelektroden können zur Verbesserung der Lötbarkeit z. B. mit einer lötbaren Beschichtung versehen sein. In einer Variante kann aber darauf verzichtet werden.

Als erste und zweite Innenelektroden werden gegengepolte Innenelektroden bezeichnet. Die Innenelektroden und die zwischen diesen angeordneten dielektrischen Schichten bilden einen Stapel. Die mindestens eine durch die Durchkontaktierung kontaktierte Innenelektrode ist vorzugsweise eine endständige Innenelektrode dieses Stapels.

Das Mehrschicht-Bauelement ist vorzugsweise ein Vielschicht-Kondensator. Übereinander angeordnete gegengepolte, d. h. an unterschiedliche Außenelektroden angeschlossenen Innenelektroden und die zwischen diesen angeordneten dielektrischen Schichten bilden dabei einen Kondensator-Stapel. Im Grundkörper können mehrere Kondensator-Stapel nebeneinander angeordnet sein, wobei verschiedene Kondensator-Stapel vorzugsweise über unterschiedliche Kontaktflächen kontaktierbar sind.

Das Mehrschicht-Bauelement kann aber auch ein Vielschicht-Varistor sein. Dabei ist vorzugsweise ein erster Stapel durch an eine erste Außenelektrode angeschlossene erste Innenelektroden und ein zweiter Stapel durch an eine zweite Außenelektrode angeschlossene zweite Innenelektroden gebildet. Die Stapel sind nebeneinander angeordnet. Eine erste und eine zweite Innenelektrode, die in einer Metallschicht ausgebildet sind, liegen daher nebeneinander.

Es besteht eine elektrische Verbindung zwischen der Kontaktfläche und der Außenelektrode, die jedoch vorzugsweise verborgen ist. Die Kontaktfläche ist mit einer ihr zugeordneten Außenelektrode vorzugsweise ausschließlich über eine im Grundkörper verborgene elektrische Verbindung elektrisch verbunden.

Die elektrische Verbindung ist in einer Variante durch die Durchkontaktierung und die an diese angeschlossene Innenelektrode gebildet. In diesem Fall ist die elektrische Verbindung zwischen einer Kontaktfläche und der Außenelektrode im Grundkörper vergraben.

In einer weiteren Variante kann die auf einer Seitenfläche des Grundkörpers angeordnete Außenelektrode mit einer auf der Unterseite des Grundkörpers angeordneten elektrisch leitenden Schicht elektrisch verbunden sein, wobei ein Teil dieser elektrisch leitenden Schicht als Kontaktfläche vorgesehen ist. Ein weiterer als eine elektrische Verbindung zwischen der Kontaktfläche und der Außenelektrode vorgesehener Teil dieser elektrisch leitenden Schicht ist zur Oberfläche des Bauelements hin vorzugsweise vollständig mit einer isolierenden Schicht (Passivierungsschicht) abgedeckt.

In einer Variante ist eine endständige erste und eine endständige zweite Innenelektrode in einer Ebene ausgebildet und jeweils mittels einer Durchkontaktierung mit einer Kontaktfläche kontaktiert. Eine endständige Innenelektrode und eine im Stapel darauffolgende Innenelektrode ist jeweils vorzugsweise mit dersel ben Außenelektrode elektrisch verbunden.

Eine erste endständige dielektrische Schicht des Grundkörpers, durch die die Durchkontaktierung hindurch geführt ist, hat in einer Variante eine größere Dicke als die Dicke der dielektrischen Schichten im Kondensator-Stapels oder im Varistor-Stapel. Auch eine von der ersten endständigen dielektrischen Schicht abgewandte zweite endständige dielektrische Schicht kann dicker ausgebildet sein als die dielektrischen Schichten im Kondensator-Stapels oder im Varistor-Stapel.

Die erste und/oder die zweite endständige dielektrische Schicht kann aus mehreren übereinander angeordneten Teilschichten gebildet sein. Die Teilschichten sind in einer Variante gleichartig bezüglich des Materials und der Dicke. Die Teilschichten können aber bezüglich des Materials und/oder der Dicke auch verschiedenartig sein.

Die zur Ausbildung eines Kondensator-Stapels geeigneten dielektrischen Schichten können z. B. aus folgenden Materialien bestehen: COG, X7R, Z5U, Y5V, HQM. Die zur Ausbildung eines Varistor-Stapels geeigneten dielektrischen Schichten können z. B. aus einer Varistorkeramik ZnO-Bi oder ZnO-Pr bestehen.

Die Innenelektroden und/oder Außenelektroden können Ni, Cu, Ag, Pd und/oder Pt enthalten oder aus den genannten Metallen bestehen. Die Innenelektroden können auch Metalllegierungen wie z. B. AgPd oder AgPt enthalten. Die Durchkontaktierungen sind vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Innenelektroden.

Die LGA- oder BGA-Lötkugeln können aus Sn, SnAg, SnAgCu, SnPb oder Au bestehen oder die genannten Materialien enthalten.

Die Kontaktflächen, die für die Lötkugeln als UBM (Under-Bump-Metallization) dienen, sind vorzugsweise aus mehreren Schichten gebildet. Als Grundschicht, d. h. die unterste Schicht ist z. B. Ag, AgPt, AgPd oder Cu geeignet. Auf der Grundschicht kann eine Sperrschicht z. B. aus Ni angeordnet sein. Auf der Sperrschicht ist vorzugsweise eine Oxidationsschutzschicht z. B. aus Au oder Pd angeordnet. Die Kontaktflächen können aber im Prinzip aus einer Schicht bestehen, die vorzugsweise eine Silberlegierung enthält.

Des weiteren wird ein erstes Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Bauelements angegeben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

A) Erzeugen einer ersten endständigen dielektrischen Schicht mit elektrischen Durchkontaktierungen,
B) Erzeugen von die Durchkontaktierungen kontaktierenden elektrisch leitenden Schichten auf beiden Seiten der ersten endständigen dielektrischen Schicht,
C) Erzeugen eines mehrere Bauelementbereiche umfassenden Mehrschichtkörpers, wobei auf der ersten endständigen dielektrischen Schicht eine Schichtenfolge übereinander angeordneter dielektrischer Schichten und Metallschichten erzeugt wird,
D) Vereinzeln von Bauelementbereichen,
E) Metallisieren von Seitenflächen eines Bauelementbereichs zur Bildung von Außenelektroden des Bauelements.

Des weiteren wird ein zweites Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Bauelements angegeben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

A) Erzeugen einer ersten endständigen dielektrischen Schicht mit 1elektrischen Durchkontaktierungen,
B) Erzeugen von die Durchkontaktierungen kontaktierenden elektrisch leitenden Schichten auf beiden Seiten der ersten endständigen dielektrischen Schicht,
C) Erzeugen eines mehrere Bauelementbereiche umfassenden Mehrschichtkörpers, wobei auf der ersten endständigen dielektrischen Schicht eine Schichtenfolge übereinander angeordneter dielektrischer Schichten und Metallschichten erzeugt wird,
D) Aufbringen des Mehrschichtkörpers auf einen Träger und Durchtrennen von Bauelementbereichen, wobei die Anordnung von Bauelementbereichen auf dem Träger erhalten bleibt,
E) Befüllen von zwischen den benachbarten Bauelementbereichen gebildeten Zwischenräumen mit einer elektrisch leitenden Paste und Einbrennen dieser Paste,
F) Vereinzeln von Bauelementbereichen entlang der Zwischenräume zur Bildung von Bauelementen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Verfahrens sind nachstehend erläutert.

Der im Schritt C) zu erzeugende Mehrschichtkörper wird vorzugsweise durch Verpressen, Entkohlen und Sintern eines Körpers erzeugt, der die endständige dielektrische Schicht und die Schichtenfolge umfasst. Dies ist insbesondere der Fall bei einem Mehrschichtkörper aus einem keramischen Material.

Die auf der freiliegenden Oberfläche der ersten endständigen dielektrischen Schicht angeordneten elektrisch leitenden Schichten werden vorzugsweise vor dem Schritt F) mit Bumps bedruckt.

Die auf der freiliegenden Oberfläche der ersten endständigen dielektrischen Schicht angeordneten elektrisch leitenden Schichten sind vorzugsweise zur Bildung von oberflächenmontierbaren Kontaktflächen des Bauelements vorgesehen.

Zumindest als Kontaktfläche vorgesehene Bereiche der auf der freiliegenden Oberfläche der ersten endständigen dielektrischen Schicht angeordneten elektrisch leitenden Schichten werden vor zugsweise mit einem lötbaren Material galvanisch verstärkt.

Auf einem Teil einer elektrisch leitenden Schicht, der einen als Kontaktfläche vorgesehenen Bereich dieser elektrisch leitenden Schicht und eine Außenelektrode elektrisch miteinander verbindet, kann eine isolierende Schicht aufgetragen werden.

Eine von der ersten endständigen dielektrischen Schicht abgewandte zweite endständige dielektrische Schicht des Mehrschichtkörpers kann aus mehreren übereinander angeordneten Teilschichten gebildet werden.

In einer Variante des Verfahrens wird die erste endständige dielektrische Schicht aus mehreren übereinander angeordneten Teilschichten gebildet.

Ein die Bauelementbereiche aufweisender Teil des Mehrschichtkörpers kann in einer Variante des zweiten Verfahrens durch einen von verborgenen Bauelementstrukturen freien Randbereich umgeben sein, der nach dem Schritt C) von Bauelementbereichen durch im Schritt E) mit der elektrisch leitenden Paste zu befüllenden Zwischenräume getrennt wird, wobei die Anordnung von Bauelementbereichen und dem Randbereich auf dem Träger erhalten bleibt, und wobei der Randbereich im Schritt F) von Bauelementbereichen entlang der Zwischenräume getrennt wird.

Das Mehrschicht-Bauelement und die Verfahrensschritte werden im Folgenden anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Figuren erläutert. Es zeigen:
1A im Querschnitt ein Mehrschicht-Bauelement mit Innenelektroden, die mittels einer Außenelektrode miteinander und mittels Durchkontaktierungen mit einer Kontaktfläche elektrisch verbunden sind;
1B eine Draufsicht auf die Unterseite des Bauelements gemäß 1A;
2 Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements gemäß 1A;
3A im Querschnitt ein Mehrschicht-Bauelement mit mehreren unabhängig voneinander kontaktierbaren Kondensator-Stapeln;
3B eine Draufsicht auf die Unterseite des Bauelements gemäß 3A;
4 Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements gemäß 1A oder 3A;
5A im Querschnitt ein Mehrschicht-Bauelement, bei dem eine Außenelektrode mit einer eine Kontaktfläche aufweisenden elektrisch leitenden Schicht elektrisch verbunden ist, wobei ein Teil der elektrisch leitenden Schicht mit einer Passivierungsschicht abgedeckt ist;
5B eine Draufsicht auf die Unterseite des Bauelements gemäß 5A;
6 einen Mehrschichtkörper, der von Bauelementbereichen unterschiedliche Randbereiche umfasst.
Die Unterseite des in 1A, 3A und 5A gezeigten Mehrschicht-Bauelements weist nach oben.
In 1A und 1B ist ein Mehrschicht-Bauelement mit einem Grundkörper 10 gezeigt, der dielektrische Schichten und dazwischen angeordnete Metallschichten umfasst. Die 1A ent spricht einem Schnitt entlang einer in 1B gezeigten Linie AA. Dies gilt auch für die 3A und 3B bzw. 5A und 5B.
Die Metallschichten sind in 1A jeweils zu mindestens einer Innenelektrode strukturiert. Erste Innenelektroden 1, 1' sind an eine erste Außenelektrode 11 und zweite Innenelektroden 2, 2' an eine zweite Außenelektrode 12 angeschlossen. Die Außenelektroden sind auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Grundkörpers angeordnet. Die ersten und zweiten Innenelektroden 1, 2 sind abwechselnd übereinander angeordnet und bilden zusammen mit den dazwischen angeordneten dielektrischen Schichten einen Kondensator-Stapel 102.
Die endständige erste Innenelektrode 1' und die endständige zweite Innenelektrode 2' sind in einer Metallschicht angeordnet. Diese Innenelektroden sind jeweils mittels einer Durchkontaktierung 31, 32 mit einer in dieser Variante die Kontaktfläche 21, 22 bildenden elektrisch leitenden Schicht 201, 202 kontaktiert. Die Kontaktflächen 21, 22 sind mit Bumps – in diesem Beispiel BGA-Bumps – bestückt.
Die erste endständige dielektrische Schicht 100 wird als erste Schicht des Grundkörpers 10 erzeugt, siehe 2a bis 2c. Diese Schicht weist eine größere Dicke auf als die dielektrischen Schichten, die zwischen den Innenelektroden 1, 2 angeordnet sind.
Die zweite endständige dielektrische Schicht 101 weist auch eine größere Dicke auf als die dielektrischen Schichten des Kondensator-Stapels 102.
Die Kontaktflächen 21, 22 sind in 1B mit einem runden Umriss ausgebildet, da sie zur Bestückung mit BGA-Bumps vorgesehen sind.
In 3A, 3B ist eine Variante des in 1A, 1B erläuterten Mehrschicht-Bauelements gezeigt, das mehrere unabhängig kontaktierbare Funktionseinheiten, in dem gezeigten Beispiel vier Kondensator-Stapel, umfasst. Verschiedene Funktionseinheiten weisen unterschiedliche Paare von Außenelektroden 11, 12; 11-1, 12-1; 11-2, 12-2; 11-3, 12-3 auf und sind an unterschiedliche Paare von Kontaktflächen 21, 22; 21-1, 22-1; 21-2, 22-2; 21-3, 22-3 angeschlossen. Die Kontaktflächen sind in diesem Ausführungsbeispiel rechteckig ausgebildet und sind zur Bestückung mit LGA-Bumps geeignet.
In 2 und 4 sind verschiedene Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Bauelements gemäß 1A, 1B oder 3A, 3B vorgestellt. In 2a bis 2d und 4a bis 4d sind Verfahrensschritte zur Bereitstellung eines mehrere Bauelementbereiche B1, B2, B3 umfassenden gesinterten Mehrschichtkörpers 10' gezeigt. Die Bauelementbereiche B1, B2, B3 sind Vorläufer-Bauelemente für das herzustellende Bauelement.
In 2a ist eine erste endständige dielektrische Schicht 100 gezeigt, in der Löcher zur Ausbildung von Durchkontaktierungen 31, 32 gestanzt und mit einer elektrisch leitenden Paste gefüllt werden. Auf beiden Seiten der Schicht 100 werden die Durchkontaktierungen kontaktierenden elektrisch leitenden Schichten 201, 202, 1', 2' erzeugt (2b), wobei die elektrisch leitenden Schichten 201 und 1' sowie 202 und 2' mittels der Durchkontaktierungen 31, 32 miteinander verbunden sind. Auf einer Seite dieser Schicht werden elektrisch leitende Schichten 201, 202 erzeugt, die als Kontaktflächen vorgesehen sind. Auf der gegenüberliegenden Seite dieser Schicht werden elektrisch leitende Schichten 1' und 2' erzeugt, die als endständige Innenelektroden dienen und in einem späteren Verfahrensschritt an die Außenelektroden angeschlossen werden.
Auf der endständigen dielektrischen Schicht 100 wird eine Schichtenfolge 110 erzeugt, wobei dielektrische Schichten – vorzugsweise keramikhaltige Schichten – in abwechselnder Reihenfolge mit Metallschichten auflaminiert werden. Die Schicht und die Schichtenfolge 110 bilden zusammen einen Mehrschichtkörper 10'. Es ist vorteilhaft, die endständige dielektrische Schicht 101 des Mehrschichtkörpers z. B. durch Übereinanderlegen mehrerer dielektrischer Teilschichten dicker auszubilden als die innen liegenden dielektrischen Schichten. Diese Teilschichten sind vorzugsweise gleichartig mit den innen liegenden dielektrischen Schichten.
Auch die Schicht 100 kann auf diese Weise aus mehreren Teilschichten gebildet werden. Möglich ist aber auch, die Schicht 100 und/oder die Schicht 101 jeweils als eine Einzelschicht einer höheren Dicke auszubilden.
Der Mehrschichtkörper 10' wird verpresst (2d), entkohlt und gesintert. Der gesinterte Mehrschichtkörper 10' wird auf einen Träger 7 aufgebracht und an dessen Oberfläche vorzugsweise durch adhesive Kräfte fixiert.
Der Mehrschichtkörper 10' umfasst mehrere als Bauelementbereiche vorgesehene Bereiche B1, B2, B3, die voneinander z. B. mittels Sägen getrennt werden, wobei zwischen den Bauelementbereichen Zwischenräume 6 geschaffen werden (2e). Der Träger 7 kann dabei angesägt werden, bleibt aber als Ganzes erhalten, wobei die Anordnung der Bauelementbereiche auf dem Träger auch im Wesentlichen erhalten bleibt. Die Zwischenräume 6 werden in dem in 2f gezeigten Schritt mit einem elektrisch leitfähigen Material 61 wie z. B. einer Metallpaste gefüllt, das danach eingebrannt wird. Ein Zwischenraum 6 hat die Form einer Furche, die zwei Reihen von Bauelementbereichen voneinander trennt.
Auf die als Kontaktflächen vorgesehenen elektrisch leitenden Schichten 201, 202 werden Bumps 41, 42 angebracht (2g). Die Bauelementbereiche B1, B2, B3 des Mehrschichtkörpers 10' werden in dem in 2h gezeigten Schritt entlang gedachter, in der Figur strichpunktiert dargestellter Linien (Sägelinien) vereinzelt, wobei Bauelemente mit Außenelektroden 11, 12 auf ihren Seitenflächen gebildet werden. Diese Linien gehen ungefähr durch die Mitte der Zwischenräume 6 durch.
Die elektrisch leitenden Schichten 201, 202, 1', 2', 1, 2 der Metallschichten werden vorzugsweise in einem Siebdruckverfahren erzeugt. Die als Kontaktflächen vorgesehenen elektrisch leitenden Schichten 201, 202 werden vorzugsweise nach dem Sintern des Mehrschichtkörpers 10' galvanisch verstärkt.
In 4 sind Verfahrenschritte eines weiteren Verfahrens schematisch gezeigt.
Die in 4a bis 4d gezeigten Verfahrensschritte zum Erzeugen eines Mehrschichtkörpers 10' stimmen mit den in 2a bis 2d bereites erläuterten Verfahrensschritten überein.
Bauelementbereiche B1, B2, B3 werden nach dem Bereitstellen des Mehrschichtkörpers 10' entlang mit strichpunktierten Linien angedeuteter Trennlinien z. B. durch Sägen vereinzelt und die Seitenflächen eines jeden Bauelementbereichs zur Bildung von Außenelektroden 11, 12 des Bauelements metallisiert, d. h. mit einer Metallpaste bedeckt, die eingebrannt wird.
Es ist vorteilhaft, den Mehrschichtkörper 10' bei der Vereinzelung der Bauelementbereiche auf einem Träger 7 anzuordnen, wobei die Bauelementbereiche nach den Trennen vom Träger abgelöst werden.
In der in 5A und 5B gezeigten Variante reicht die auf einer Seitenfläche des Grundkörpers 10 angeordnete Außenelektrode 11, 12 über eine Kante dieser Seitenfläche hinaus und bildet auf der Unterseite des Grundkörpers 10 eine elektrisch leitende Schicht 201, 202. Ein Teil dieser elektrisch leitenden Schicht ist als eine Kontaktfläche 21, 22 vorgesehen. Vorzugsweise ist nur dieser Bereich der elektrisch leitenden Schicht freiliegend bzw. durch die isolierende Schicht 52 unbedeckt. Der übrige, als eine elektrische Verbindung 28, 29 zwischen der Kontaktfläche und der seitlich angeordneten Außenelektrode 11, 12 vorgesehene Teil dieser elektrisch leitenden Schicht ist zur Oberfläche des Bauelements hin in diesem Beispiel vollständig mit der isolierenden Schicht 52 (Passivierungsschicht) abgedeckt.
Die Kontaktflächen 21, 22 sind mit Bumps 41, 42 bestückt. Die isolierende Schicht 52 dient als Lötstopp beim Schmelzen der Bumps 41, 42.
6 zeigt eine Variante, bei der ein die Bauelementbereiche B1, B2, B3 aufweisender Teil des Mehrschichtkörpers durch einen von verborgenen Bauelementstrukturen (insbesondere Innenelektroden) freien Randbereich RB umgeben ist. Der Randbereich RB wird in dem in 2e gezeigten Verfahrensschritt von endständigen Bauelementbereichen B1 und BN durch die mit der Metallpaste zu befüllenden Zwischenräume 6' getrennt, wobei die Anordnung von Bauelementbereichen und dem Randbereich auf dem Träger 7 erhalten bleibt. Die Randbereiche RS werden in dem in 2h gezeigten Schritt von den endständigen Bauelementbereichen B1, BN entlang der Zwischenräume getrennt.

10: Grundkörper
10': Mehrschichtkörper
100: erste endständige dielektrische Schicht
101: zweite endständige dielektrische Schicht
102: Kondensator-Stapel
110: Schichtenfolge dielektrischer Schichten und Metallschichten
1, 2: erste bzw. zweite Innenelektrode
1', 2': endständige erste bzw. zweite Innenelektrode
11, 12: erste und zweite Außenelektrode
11-j, 12-j: erste und zweite Außenelektrode, j = 1, 2, 3
21, 22: erste und zweite Kontaktfläche
21-j, 22-j: erste und zweite Kontaktfläche, j = 1, 2, 3
201, 202: elektrisch leitende Schicht, die eine Kontaktfläche
: aufweist
28, 29: elektrische Verbindung zwischen einer Außenelektrode und
: einer auf einer Hauptfläche des Grundkörpers angeordneten Kon
: taktfläche
31, 32: Durchkontaktierung
41, 42: Bumps
50, 51, 52: isolierende Schicht
6: zwischen Bauelementbereichen gebildeter Zwischenraum
6': zwischen dem Randbereich des Mehrschichtkörpers 10 und
: Bauelementbereichen gebildeter Zwischenraum
61: elektrisch leitfähiges Material zur Befüllung der
: Zwischenräume 6, 6'
7: Träger
B1, B2, B3, BN: Bauelementbereiche
RB: Randbereich

Claims

Elektrisches Mehrschicht-Bauelement, umfassend einen Grundkörper (10) mit dielektrischen Schichten und dazwischen angeordneten Innenelektroden (1, 1', 2, 2'), wobei die Innenelektroden (1, 2) über auf Seitenflächen des Grundkörpers (10) angeordnete Außenelektroden (11, 12) elektrisch miteinander verbunden sind, und wobei eine elektrische Verbindung (1', 31; 2', 32; 28, 29) zwischen einer Außenelektrode (11, 12) und einer auf einer Hauptfläche des Grundkörpers (10) angeordneten Kontaktfläche (21, 22) zur Außenseite des Bauelements hin isoliert ist.
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 1, wobei die elektrische Verbindung (28, 29) im Inneren des Grundkörpers (10) verläuft.
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine der Innenelektroden (1, 1', 2, 2') mit der Kontaktfläche (21, 22) mittels einer Durchkontaktierung (31, 32) kontaktiert ist.
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 1, wobei eine Außenelektrode (11, 12) mit einer elektrisch leitenden Schicht (201, 202) elektrisch verbunden ist, welche die Kontaktfläche (21, 22) aufweist, und wobei ein Teil dieser elektrisch leitenden Schicht (201, 202) zwischen der Kontaktfläche (21, 22) und der Außenelektrode (11, 12) durch eine isolierende Schicht (51) abgedeckt ist.
Elektrisches Mehrschicht-Bauelement, umfassend einen Grundkörper (10) mit dielektrischen Schichten und dazwischen angeordneten Innenelektroden (1, 1', 2, 2'), wobei die Innenelektroden (1, 2) über auf Seitenflächen des Grundkörpers (10) angeordnete Außenelektroden (11, 12) elekt risch miteinander verbunden sind, und wobei mindestens eine der Innenelektroden (1, 1', 2, 2') mit einer Kontaktfläche (21, 22) des Grundkörpers (10) mittels einer Durchkontaktierung (31, 32) kontaktiert ist.
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 5, wobei die Kontaktfläche (21) auf der Unterseite des Grundkörpers (10) angeordnet ist.
Mehrschicht-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die elektrische Verbindung (28, 29) zwischen einer Kontaktfläche (21, 22) und einer dieser zugeordneten Außenelektrode (11, 12) zur Oberfläche des Bauelements hin mit einer isolierenden Schicht (51) abgedeckt ist.
Mehrschicht-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei an eine erste Außenelektrode (11) angeschlossene erste Innenelektroden (1) und an eine zweite Außenelektrode (12) angeschlossene zweite Innenelektroden (2) abwechselnd übereinander angeordnet sind.
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 8, wobei eine endständige erste und eine endständige zweite Innenelektrode (1', 2') in einer Ebene ausgebildet und jeweils mittels einer Durchkontaktierung (31, 32) mit einer Kontaktfläche (21, 22) des Bauelements kontaktiert sind.
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 9, wobei die endständige Innenelektrode (2') und eine darauffolgende Innenelektrode (2) mit derselben Außenelektrode (12) elektrisch verbunden sind.
Mehrschicht-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Innenelektroden (1, 1', 2, 2') und die zwischen diesen angeordneten dielektrischen Schichten einen Kondensator-Stapel (102) bilden.
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 11, wobei im Grundkörper (10) mehrere nebeneinander angeordnete Kondensator-Stapel vorgesehen sind, und wobei verschiedene Kondensator-Stapel über unterschiedliche Kontaktflächen (21, 22; 21-1, 22-1; 21-2, 22-2; 21-3, 22-3) kontaktierbar sind.
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Grundkörper (10) eine erste endständige dielektrische Schicht (100) aufweist, durch die die Durchkontaktierung (31, 32) hindurch geführt ist, deren Dicke größer ist als die der dielektrischen Schichten des Kondensator-Stapels (102).
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 13, wobei die erste endständige dielektrische Schicht (100) mehrere übereinander angeordnete Teilschichten aufweist.
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Grundkörper (10) eine von der ersten endständigen dielektrischen Schicht (100) abgewandte zweite endständige dielektrische Schicht (101) aufweist, deren Dicke größer ist als die der dielektrischen Schichten des Kondensator-Stapels (102).
Mehrschicht-Bauelement nach Anspruch 15, wobei die zweite endständige dielektrische Schicht (101) mehrere übereinander angeordnete Teilschichten aufweist.
Mehrschicht-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die dielektrischen Schichten ein keramisches Material enthalten.
Mehrschicht-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Kontaktflächen (21, 22) mit Ball-Grid-Array Bumps bedruckt sind.
Mehrschicht-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Kontaktflächen (21, 22) mit Land-Grid-Array Bumps bedruckt sind.
Elektrisches Mehrschicht-Bauelement, umfassend einen Grundkörper (10) mit dielektrischen Schichten und dazwischen angeordneten Innenelektroden (1, 1', 2, 2'), wobei die Innenelektroden (1, 2) über auf Seitenflächen des Grundkörpers (10) angeordnete Außenelektroden (11, 12) elektrisch miteinander verbunden sind, und wobei eine an eine erste Außenelektrode (11) angeschlossene, endständige erste und eine an eine zweite Außenelektrode (12) angeschlossene, endständige zweite Innenelektrode in einer Ebene ausgebildet und jeweils mittels einer Durchkontaktierung (31, 32) mit einer Kontaktfläche (21, 22) des Bauelements kontaktiert sind.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Bauelements mit den Schritten: A) Erzeugen einer ersten endständigen dielektrischen Schicht (100) mit elektrischen Durchkontaktierungen (31, 32), B) Erzeugen von die Durchkontaktierungen (31, 32) kontaktierenden elektrisch leitenden Schichten (1', 2', 201, 202) auf beiden Seiten der ersten endständigen dielektrischen Schicht (100), C) Erzeugen eines mehrere Bauelementbereiche (B1, B2, B3) umfassenden Mehrschichtkörpers (10'), wobei auf der ersten endständigen dielektrischen Schicht (100) eine Schichtenfolge (110) übereinander angeordneter dielektrischer Schichten und Metallschichten erzeugt wird, D) Vereinzeln von Bauelementbereichen (B1, B2, B3), E) Metallisieren von Seitenflächen eines Bauelementbereichs zur Bildung von Außenelektroden (11, 12) des Bauelements.
Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Bauelements mit den Schritten: A) Erzeugen einer ersten endständigen dielektrischen Schicht (100) mit elektrischen Durchkontaktierungen (31, 32), B) Erzeugen von die Durchkontaktierungen (31, 32) kontaktierenden elektrisch leitenden Schichten (1', 2', 201, 202) auf beiden Seiten der ersten endständigen dielektrischen Schicht (100), C) Erzeugen eines mehrere Bauelementbereiche (B1, B2, B3) umfassenden Mehrschichtkörpers (10'), wobei auf der ersten endständigen dielektrischen Schicht (100) eine Schichtenfolge (110) übereinander angeordneter dielektrischer Schichten und Metallschichten erzeugt wird, D) Aufbringen des Mehrschichtkörpers (10') auf einen Träger (7) und Durchtrennen von Bauelementbereichen (B1, B2, B3), E) Befüllen von zwischen den benachbarten Bauelementbereichen (B1, B2) gebildeten Zwischenräumen (6) mit einem elektrisch leitfähigen Material (61), F) Vereinzeln von Bauelementbereichen (B1, B2, B3) entlang der Zwischenräume (6) zur Bildung von Bauelementen.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Anordnung von Bauelementbereichen auf dem Träger (7) im Schritt D) erhalten bleibt.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei vor dem Schritt F) die auf der freiliegenden Oberfläche der ersten endständigen dielektrischen Schicht (100) angeordneten elektrisch leitenden Schichten (1', 2', 201, 202) mit Bumps (41, 42) bedruckt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die auf der freiliegenden Oberfläche der ersten endständigen dielektrischen Schicht (100) angeordneten elektrisch leitenden Schichten (1', 2', 201, 202) zur Bildung von oberflächenmontierbaren Kontaktflächen (21, 22) des Bauelements vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die auf der freiliegenden Oberfläche der ersten endständigen dielektrischen Schicht (100) angeordneten elektrisch leitenden Schichten (1', 2', 201, 202) galvanisch verstärkt werden.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei auf einem Teil einer elektrisch leitenden Schicht (201, 202), der einen als Kontaktfläche (21, 22) vorgesehenen Bereich dieser elektrisch leitenden Schicht und eine Außenelektrode (11, 12) elektrisch miteinander verbindet, eine isolierende Schicht (51) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei der Mehrschichtkörper (10') mit einer von der ersten endständigen dielektrischen Schicht (100) abgewandten zweiten endständigen dielektrischen Schicht (101) erzeugt wird, die aus mehreren übereinander angeordneten Teilschichten gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei die erste endständige dielektrische Schicht (100) aus mehreren übereinander angeordneten Teilschichten gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, wobei ein die Bauelementbereiche (B1, B2, B3) aufweisender Teil des Mehrschichtkörpers (10') durch einen von verborgenen Bauelementstrukturen freien Randbereich (RB) umgeben ist, der nach dem Schritt C) von Bauelementbereichen durch im Schritt E) mit dem elektrisch leitfähigen Material (61) zu befüllenden Zwischenräume (6') getrennt wird, wobei die Anordnung von Bauelementbereichen (B1, B2, B3) und dem Randbereich (RB) auf dem Träger (7) erhalten bleibt, wobei der Randbereich (RB) im Schritt F) von Bauelementbereichen (B1, B2, B3) entlang der Zwischenräume (6') getrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 30, wobei im Schritt C) der Mehrschichtkörper (10') durch Verpressen, Entkohlen und Sintern eines Körpers erzeugt wird, der die endständige dielektrische Schicht (100) und die Schichtenfolge (110) umfasst.