DE102005028498B4 - Elektrisches Vielschichtbauelement - Google Patents

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Abstract

Elektrisches Vielschichtbauelement (VS),
– mit einem aus einem Stapel keramischer Schichten (KS) aufgebauten Grundkörper,
– mit ersten und zweiten Anschlussflächen (AF) auf der Unterseite des Grundkörpers
– mit Elektrodenf1ächen (EF), die in Metallisierungsebenen (ME) zwischen den keramischen Schichten angeordnet sind,
– mit Durchkontaktierungen (DK) zwischen unterschiedlichen Metallisierungsebenen, die mit einer Elektrodenfläche oder einer Anschlussfläche elektrisch verbunden sind,
– wobei alle mit jeweils einer der Anschlussflächen verbundenen Elektrodenflächen und Durchkontaktierungen eine erste oder zweite Elektrodenstruktur bilden
– wobei zumindest eine erste der Elektrodenstrukturen eine Durchkontaktierung mit einem blinden Ende (DKB) aufweist,
– wobei die erste Elektrodenstruktur im vertikalen Überlappungsbereich des blinden Endes mit der zweiten Elektrodenstruktur den kürzesten Abstand zur zweiten Elektrodenstruktur aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Vielschichtbauelement dessen Grundkörper aus übereinandergestapelten keramischen Schichten aufgebaut ist, zwischen denen Elektrodenflächen angeordnet sind.
  • Derartige Vielschichtbauelemente können je nach Beschaffenheit der keramischen Schichten und der Elektrodenflächen als Kondensatoren, Varistoren oder temperaturabhängige Widerstände (Thermistoren) eingesetzt werden. Der Grundkörper von Varistoren ist häufig aus einer Mischung verschiedener Metalloxide, zum Beispiel auf der Basis von Zinkoxid hergestellt. Varistoren weisen eine nicht-lineare spannungsabhängige Widerstandsänderung auf, die zum Schutz eines elektrischen Schaltkreises vor Überspannung benutzt wird. Der Widerstandswert von Varistoren sinkt dabei mit steigender anliegender Spannung.
  • Aus der Druckschrift DE 199 31 056 A1 ist ein Vielschichtvaristor bekannt, bei dem zur Senkung des Widerstandes nicht überlappende Innenelektroden im Inneren des Grundkörpers angeordnet sind. Die Innenelektroden werden dabei auf den beiden Stirnseiten des Bauelements von großflächigen Kontaktschichten kontaktiert, die eine SMD-Montierung des Bauelements erlauben. Der Nachteil dieses herkömmlichen Bauelements besteht darin, dass aufgrund der großflächigen Kontaktschichten parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten aufgebaut werden, die eine genaue Einstellung der elektrischen Charakteristika des Bauelements schwierig macht. Weiterhin benötigt ein derartiges Bauelement aufgrund der großen Kontaktschichten entsprechend viel Platz bei der Montage auf zum Beispiel Platinen. Weiterhin sind vor allem auch Module in dieser Bauweise, in die mehrere dieser Bauelemente integriert sind, besonders groß und weisen damit eine besonders niedrige Integrationsdichte auf.
  • Aus der Druckschrift WO2004/086432 ist ein Vielschichtvaristor bekannt, bei dem zur Senkung der parasitären Kapazitäten die Innenelektroden über Durchkontaktierungen sowohl miteinander als auch mit auf der Unterseite des Grundkörpers angeordneten Lötbumps verbunden sind.
  • Aus der DE 100 19 840 A1 ist ein keramischer Mehrschichtkondensator mit einer ersten Elektrodenstruktur bekannt, die frei endende blinde Durchkontaktierungen ohne vertikale Überlappung mit einer zweiten Elektrodenstruktur aufweist.
  • Probleme bereitet aber weiterhin der Einsatz derartiger Varistoren z. B. als ESD Schutzbauelemente in Hochfrequenzdatenleitungen. Parasitäre Kapazitäten erreichen in bekannten Vielschichtvaristoren nach wie vor regelmäßig Werte von mehr als 60 pF, das sie für diesen Einsatz ungeeignet macht. Kapazitäten dieser Größenordnung führen dazu, dass alle Signale ab einer bestimmten Grenzfrequenz gegen Masse abgeleitet werden und dabei auch das die Information tragende Datensignal verloren geht. Bei Signalen mit Taktraten bis 1 GHz sind eher Varistoren mit parasitären Kapazitäten bis max. ca. 1 pF wünschenswert.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Vielschichtbauelement mit niedriger parasitärer Kapazität anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Vielschichtbauelement mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
  • Das Vielschichtbauelement ist aus einem Stapel keramischer Schichten aufgebaut, die einen massiven Grundkörper ausbilden. Auf der Unterseite des Grundkörpers sind erste und zweite Anschlussflächen zur Kontaktierung des Bauelements angeordnet. Zwischen den keramischen Schichten des Grundkörpers sind Metallisierungsebenen vorgesehen, in denen strukturierte Elektrodenflächen angeordnet sein können.
  • Durchkontaktierungen durch die keramischen Schichten sind mit einer Elektrodenfläche oder einer Anschlussfläche elektrisch verbunden. Die Gesamtheit der Elektrodenflächen, die über Durchkontaktierungen untereinander und mit einer Anschlussfläche verbunden sind, bildet eine erste Elektrodenstruktur. Die entsprechenden mit einer der zweiten Anschlussflächen verbundenen Strukturen bilden eine zweite Elektrodenstruktur. Erste und zweite Elektrodenstruktur sind entfernt voneinander ausgeführt und elektrisch gegeneinander isoliert. Zumindest eine erste der beiden Elektrodenstrukturen weist eine Durchkontaktierung mit einem blinden Ende auf, die nicht in einer Elektrodenfläche endet. Dieses Ende weist in Richtung der anderen Elektrodenstruktur und bildet in diesem vertikalen Überlappungsbereich den kürzesten Abstand zur zweiten Elektrodenstruktur aus.
  • Unter einer Durchkontaktierung wird ein mit elektrisch leitendem Material gefülltes zylinderförmiges Loch durch zumindest eine keramische Schicht verstanden, welches eine Metallisierungsebene mit einer anderen Metallisierungsebene oder mit einer Anschlussfläche in gerader Linie vertikal zu den Schichtebenen der keramischen Schichten verbindet. Ein blindes Ende einer Durchkontaktierung endet in einer Metallisierungsebene, in der es keinerlei Kontakt mit einer Elektrodenfläche oder einer Anschlussfläche hat. Das andere Ende der Durchkontaktierung ist jedoch stets mit einer Elektrodenfläche oder einer Anschlussfläche verbunden.
  • Mit Ausnahme des kürzesten Abstands im Bereich des blinden Endes der Durchkontaktierung verlaufen erste und zweite Elektrodenstruktur des Vielschichtbauelements in großem Abstand zueinander. Allein dadurch ist die parasitäre Kapazität zwischen erster und zweiter Elektrodenstruktur niedrig gehalten.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, erste und zweite Elektrodenstrukturen und insbesondere die diesen Elektrodenstrukturen zugehörigen Elektrodenflächen so zu strukturieren, dass außer im Bereich der blinden Durchkontaktierung keine Überlappung zwischen den Elektrodenflächen unterschiedlicher Elektrodenstrukturen stattfindet. Auch dadurch wird der Abstand der Elektrodenflächen zueinander erhöht und die parasitäre Kapazität zwischen beiden Elektrodenstrukturen weiter reduziert.
  • Das Vielschichtbauelement kann als eine HTCC (High Temperature Cofired Ceramics) verwirklicht sein. Dieses Material gewährleistet eine exakte Strukturierbarkeit bezüglich der Lage von Durchkontaktierungen und Elektrodenflächen, sodass ein Vielschichtbauelement mit exakt definierter Struktur und exakt definierter parasitärer Kapazität erhalten werden kann.
  • Erste und zweite Elektrodenstruktur können je eine Durchkontaktierung mit einem blinden Ende aufweisen. Die beiden blinden Enden können dann im Stapel des Grundkörpers übereinander angeordnet sein und zueinander weisen. Wird als kürzester Abstand im Bereich dieser beiden blinden Enden die Dicke einer einzigen keramischen Schicht vorgesehen und sind die blinden Durchkontaktierungen mit je einer Elektrodenfläche verbunden, so entspricht der minimale Abstand dieser beiden genannten Elektrodenflächen dann den Schichtdicken der drei dazwischenliegenden keramischen Schichten. Vorzugsweise sind die Durchkontaktierungen mit den blinden Enden verlängert, führen also in gerader Linie durch mehrere keramische Schichten. Auf diese Weise sind die dazugehörigen Elektrodenflächen von erster und zweiter Elektrodenstruktur noch weiter voneinander entfernt.
  • Es ist jedoch nicht erforderlich, dass beide Elektrodenstrukturen Elektrodenflächen aufweisen. Möglich ist es beispielsweise auch, dass eine der beiden Elektrodenstrukturen nur aus einer durch gegebenenfalls mehrere keramische Schichten reichenden Durchkontaktierung besteht, die mit einer der Anschlussflächen verbunden ist.
  • In einem Vielschichtbauelement können mehrere erste Anschlussflächen und eine entsprechende Anzahl damit verbundener erster Elektrodenstrukturen vorgesehen sein. Die mehreren ersten Elektrodenstrukturen können galvanisch voneinander getrennt sein und jeweils eine Durchkontaktierung mit einem blinden Ende aufweisen. Eine Überlappung mit der zweiten Elektrodenstruktur kann dann ausschließlich im Bereich diesen blinden Endes stattfinden, wobei die zweite Elektrodenstruktur im Überlappungsbereich beispielsweise ebenfalls eine Durchkontaktierung mit blinder Ende aufweisen kann. Mehrere dieser ersten Elektrodenstrukturen können dann mit einer einzigen zweiten Elektrodenstruktur überlappen. Möglich ist es jedoch auch, im Vielschichtbauelement sowohl mehrere erste Elektrodenstrukturen als auch mehrere zweite Elektrodenstrukturen vorzusehen, wobei die Anzahl von ersten und zweiten Elektrodenstrukturen nicht übereinstimmend sein muss.
  • Zur weiteren Minimierung der parasitären Kapazität des Vielschichtbauelements sind die Anschlussflächen so auf der Unterseite des Grundkörpers verteilt, dass sie einen maximalen Abstand zueinander aufweisen. Dies kann erreicht werden, indem die Anschlussflächen an den Kanten, in den Ecken und/oder in der Mitte der untersten keramischen Schicht vorgesehen sind. Den weitesten Abstand zueinander weisen zwei Anschlussflächen auf, die an zwei sich diagonal gegenüberliegenden Ecken auf der Unterseite angeordnet sind. Eine einfach zugängliche Anschlussfläche auf der Unterseite ist streifenförmig entlang einer Kante der Grundfläche beziehungsweise des Grundkörpers ausgebildet. Diese Anschlussflächen können beispielsweise mittig über Durchkontaktierungen mit einer oder mehreren Elektrodenflächen verbunden sein.
  • Die Elektrodenflächen unterschiedlicher Elektrodenstrukturen sind vorzugsweise in weit voneinander entfernten Metallisierungsebenen angeordnet. Möglich ist es auch, für jede Elektrodenstruktur nur eine Elektrodenfläche vorzusehen. Sinnvoll ist es dabei, die Elektrodenflächen streifenförmig auszubilden und von z. B. unterschiedlichen Ecken des Grundkörpers ausgehend aufeinander zulaufen zu lassen. Bei symmetrischer Anordnung kann so eine Überlappung in der Mitte (bezogen auf die Grundfläche) des Grundkörpers erhalten werden. Dort ist dann die zumindest eine Durchkontaktierung mit blindem Ende ausgeführt, die von einer Elektrodenstruktur zur entsprechenden Elektrodenfläche der anderen Elektrodenstruktur weist. Vorteilhaft ist auch die zweite Elektrodenstruktur mit einer Durchkontaktierung mit blindem Ende versehen. Aus Symmetriegründen ist es vorteilhaft, die blinden Enden der Durchkontaktierungen für beide Elektrodenstrukturen im gleichen Abstand zur dazugehörigen nächstliegenden Elektrodenfläche auszubilden.
  • Sind mehrere erste Anschlussflächen vorhanden, so ist es vorteilhaft, die zweite Anschlussfläche mittig anzuordnen, die ersten Anschlussflächen dagegen in den Ecken an der Unterseite. Auch hier können die Elektrodenflächen streifenförmig ausgebildet sein und von den über den ersten Anschlussflächen angeordneten Durchkontaktierungen in Richtung Grundkörpermitte verlaufen, wo sie mit entsprechenden der zweiten Elektrodenstruktur zugehörigen Durchkontaktierungen überlappen.
  • Sind erste und zweite Elektrodenstrukturen jeweils in einer geradzahligen Anzahl vorhanden, so kann eine Überlappung mit zwischen jeweils zwei Elektrodenstrukturen unterschiedlicher Art stattfinden. Diese kann dann in einem von den Anschlussflächen entfernten Bereich des Grundkörpers stattfinden. Das heißt, unterhalb der Durchkontaktierungen mit den blinden Enden sind dann im Stapel keine Anschussflächen vorgesehen.
  • Das Vielschichtbauelement kann aus einer Varistorkeramik ausgebildet sein, beispielsweise auf der Basis von dotiertem Zinkoxid. Das Vielschichtbauelement stellt dann einen Varistor mit niedriger aber definierter Kapazität dar. Ein solcher Varistor kann vorteilhaft als ESD-Schutzbauelement in Datenleitungen eingesetzt werden, die mit hohen Taktraten bis beispielsweise ein Gigahertz betrieben werden. Die niedrige Kapazität des Varistors, der ja eine Shunt-Leitung darstellt, verhindert, dass das Datensignal über die einen Hochpass bildende parasitäre Kapazität des Varistors gegen Masse abgeleitet wird und dadurch verloren geht.
  • Das Vielschichtbauelement kann auch aus einem keramischen Material mit negativem oder positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstands ausgebildet sein. Auf diese Weise kann es als Thermistor vom PTC- oder NTC-Typ eingesetzt werden.
  • Der keramische Grundkörper kann neben den Funktionsschichten weitere Schichten umfassen, die beispielsweise die Stabilität des Grundkörpers gewährleisten. Solche Schichten sind dann vorzugsweise als dielektrische Schichten ausgeführt, um keine neuen Strompfade zu generieren. Zusätzliche dielektrische Schichten sind dann auch nicht innerhalb des Strompfades angeordnet, der im Ansprechfall des Bauelements zwischen erster und zweiter Elektrodenstruktur auftritt. Ein solches Ansprechen des Bauelements wird im Varistorfall bei Übersteigen der Varistorspannung zwischen ersten und zweiten Elektrodenstrukturen beziehungsweise bei Übersteigen einer bestimmten Temperatur im PTC-Fall erreicht.
  • Im Folgenden wird das Vielschichtbauelement anhand von Ausführungsbeispielen und der dazu gehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren dienen der Veranschaulichung der Erfindung und sind nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • 1 zeigt im schematischen Querschnitt ein Vielschichtbauelement mit zwei Elektrodenstrukturen mit jeweils einer Elektrodenfläche,
  • 2 zeigt im schematischen Querschnitt ein Vielschichtbauelement mit zwei Elektrodenstrukturen aber insgesamt nur einer Elektrodenfläche,
  • 3 zeigt ein Vielschichtbauelement im schematischen Querschnitt mit zwei Elektrodenstrukturen und einer Durchkontaktierung mit einem blinden Ende,
  • 4 zeigt im schematischen Querschnitt ein Vielschichtbauelement mit zwei ersten Elektrodenstrukturen und einer zweiten Elektrodenstruktur,
  • 5 zeigt im schematischen Querschnitt ein Vielschichtbauelement mit einer Überlappung von zwei ersten und einer zweiten Elektrodenstruktur,
  • 6 zeigt in schematischer Draufsicht ein Vielschichtbauelement mit zwei Elektrodenflächen,
  • 7 zeigt in schematischer Draufsicht ein Bauelement mit fünf Anschlussflächen,
  • 8 zeigt in der Draufsicht ein Vielschichtbauelement mit fünf Anschlussflächen und drei Elektrodenstrukturen.
  • 1 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel eines Vielschichtbauelements VS im schematischen Querschnitt. Der keramische Grundkörper ist aus fünf keramischen Schichten KS aufgebaut, die in einem Stapel übereinander angeordnet und durch Sintern fest miteinander verbunden sind. Zwischen je zwei Keramikschichten ist eine Metallisierungsebene ME angeordnet, in der Metallisierungen vorgesehen werden können. An der Unterseite des Grundkörpers findet sich eine erste Anschlussfläche AF1 und eine zweite Anschlussfläche AF2, die jeweils über eine Durchkontaktierung DK mit einer ersten beziehungsweise zweiten Elektrodenfläche EF1, EF2 verbunden sind. Die beiden unterschiedlichen Elektrodenstrukturen angehörenden Elektrodenflächen EF1, EF2 sind in weit voneinander entfernten Metallisierungsebenen ME1, ME4 weitestgehend ohne gegenseitige Überlappung angeordnet. Die beiden Elektrodenstrukturen überlappen nur in einem flächenmäßig eng begrenzten Bereich. Dort sind Durchkontaktierungen DKB mit jeweils einem blinden Ende angeordnet, wobei das blinde Ende in Richtung der jeweils anderen Elektrodenstruktur weist. Die beiden Enden der blinden Durchkontaktierungen DKB sind um die Dicke einer keramischen Schicht KS voneinander beabstandet.
  • 2 zeigt davon abweichend eine erste Elektrodenstruktur, die mit einer ersten Anschlussfläche AF1 verbunden ist und eine Durchkontaktierung DK1 und eine erste Elektrodenfläche EF1 sowie eine Durchkontaktierung DKB1 mit blindem Ende DKB umfasst. Eine zweite Elektrodenstruktur ist mit der zweiten Anschlussfläche AF2 verbunden und umfasst lediglich eine Durchkontaktierung DKB2 mit blindem Ende. Die beiden blinden Enden sind im Stapel übereinander angeordnet und überlappen gegenseitig. Die zweite Elektrodenstruktur weist hier keine Elektrodenfläche auf.
  • Während in den ersten beiden Figuren der Bereich des kürzesten Abstands zwischen den blinden Enden von Durchkontaktierungen zu finden ist, zeigt die Struktur von 3 eine Möglichkeit, den Bereich des kürzesten Abstandes zwischen erster und zweiter Elektrodenstruktur zwischen dem blinden Ende einer Durchkontaktierung DKB1 und einer zweiten Elektrodenfläche EF2 vorzusehen. Auch mit dieser Ausführung gelingt es, erste und zweite Elektrodenflächen in weit voneinander Metallisierungsebenen und damit mit geringst möglicher dazwischen ausgebildeter Kapazität vorzusehen.
  • 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel im schematischen Querschnitt ein Vielschichtbauelement, bei dem mehrere erste Anschlussflächen AF1, AF1' vorgesehen sind, von denen in der Figur zwei abgebildet sind. Eine zweite Anschlussfläche AF2 ist mit einer zweiten Elektrodenstruktur, umfassend eine Durchkontaktierung DK2, eine zweite Elektrodenfläche EF2 und zwei Durchkontaktierungen mit blindem Ende DKB2. Mit den ersten Anschlussflächen AF1 ist jeweils eine erste Elektrodenstruktur verbunden, die hier nur je eine Durchkontaktierung DKB1 mit blindem Ende umfasst. Diese überlappen mit den entsprechenden blinden Enden der Durchkontaktierungen DKB2 der zweiten Elektrodenstruktur. Die Anordnung von Anschlussflächen und Elektrodenflächen ist vorzugsweise symmetrisch und kann mehr als die beiden dargestellten ersten Elektrodenstrukturen umfassen.
  • 5 zeigt im schematischen Querschnitt ein weiteres Vielschichtbauelement, bei dem in der Schnittebene zwei erste Elektrodenstrukturen mit ersten Elektrodenflächen EF1, EF1' vorgesehen sind, die in weit voneinander entfernten Metallisierungsebenen angeordnet sind. Beide erste Elektrodenflächen EF1, EF1' sind mit je einer Durchkontaktierung DKB1, DKB1' mit blinden Ende versehen, die beide im Stapel übereinander angeordnet sind. Zwischen diesen beiden jeweils einer erster Elektrodenstruktur zugeordneten blinden Enden ist eine zweite Elektrodenfläche EF2 vorgesehen, die in der Figur nur im Schnitt dargestellt ist, da sie quer zur Zeichnungsebene verläuft. Abweichend von der Darstellung kann die zweite Elektrodenfläche ebenfalls Durchkontaktierungen mit blindem Ende aufweisen, die übereinander und vorzugsweise wie dargestellt in der Mitte des Grundkörpers angeordnet sind. Die zweite Elektrodenfläche ist mit zumindest einer, vorzugsweise aber zwei Durchkontaktierungen verbunden (in der Figur nicht dargestellt), die die zweite Elektrodenfläche mit zweiten Anschlussflächen auf der Unterseite des Vielschichtbauelements verbinden. Auch hier beträgt der Abstand zwischen den Elektrodenflächen unterschiedlicher Elektrodenstrukturen zumindest zwei Keramiklagen, vorzugsweise aber mehr, während der geringste Abstand hin zu den blinden Enden der Durchkontaktierung auf die Dicke einer Keramikschicht reduziert ist.
  • 6 zeigt eine mögliche Anordnung von Elektrodenflächen, Anschlussflächen und Durchkontaktierungen in der Draufsicht. Die Ausführung kann im Querschnitt 1 entsprechen. Erste und zweite Elektrodenflächen EF1, EF2 sind über Durchkontaktierungen DK mit ersten und zweiten Anschlussflächen AF1, AF2 auf der Unterseite des Grundkörpers verbunden. Die Elektrodenflächen sind ebenso wie die Anschlussflächen streifenförmig ausgebildet und zeigen nur im Bereich einer zentralen Durchkontaktierung mit blindem Ende DKB eine Überlappung. Die Durchkontaktierungen mit blindem Ende DKB können an einer oder beiden Elektrodenflächen vorgesehen sein.
  • 7 zeigt eine Draufsicht auf ein Vielschichtbauelement entsprechend dem in 4 dargestellten Schnitt. In diesem Beispiel sind vier erste Anschlussflächen AF1, AF1', AF1'', AF1''' vorgesehen die über Durchkontaktierungen mit einer ersten Elektrodenfläche EF1 verbunden sind. Diese ist in Form zweier sich überkreuzender streifenförmiger Metallisierungen ausgebildet. Eine zweite Anschlussfläche AF2 ist mit einer zweiten Elektrodenstruktur verbunden, die lediglich eine Durchkontaktierung mit blindem Ende DKB umfasst. Diese ist mittig angeordnet und bildet mit ihrem blinden Ende den kürzesten Abstand zur ersten Elektrodenstruktur aus.
  • 8 zeigt in schematischer Draufsicht die Anordnung von Elektrodenstrukturen für ein Ausführungsbeispiel, welches dem in 5 dargestellten Querschnitt entspricht. In dieser Struktur sind zwei erste Anschlussflächen AF1, AF1' vorgesehen, die über Durchkontaktierungen DK1 mit einer ersten Elektrode EF1 verbunden sind. Diese ist streifenförmig ausgebildet angeordnet und verbindet diagonal diese beiden Durchkontaktierungen DK1.
  • Es sind außerdem zwei zweite Anschlussflächen AF2, AF2' vorgesehen, die über Durchkontaktierungen DK2 mit je einer zweiten Elektrodenflächen EF2, EF2' verbunden sind. Diese sind ebenfalls streifenförmig ausgeführt und reichen von einer Ecke mit der Durchkontaktierung zur Anschlussfläche bis zur Mitte, in der eine Durchkontaktierung DKB mit blindem Ende vorgesehen ist. Die zweiten Elektrodenflächen sind in weit voneinander entfernten Metallisierungsebenen angeordnet, während die erste Elektrodenfläche EF1 streifenförmig ausgebildet, in einer mittleren Metallisierungsebene angeordnet und die beiden Enden der zweiten Elektrodenflächen EF2 überlappt.
  • Die anhand einzelner Figuren dargestellten beziehungsweise in Ausführungsbeispiele beschriebenen Details können auch mit anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Des weiteren ist es möglich, jede Elektrodenstruktur mit mehr als einer Elektrodenfläche EF zu versehen, wobei unterschiedliche einer Elektrodenstruktur zugeordnete Elektrodenflächen in unterschiedlichen Metallisierungsebenen angeordnet sein können. Dabei ist es insbesondere möglich, diese weiteren Elektrodenflächen mit geringerer Fläche auszuführen als die Hauptelektrodenfläche, die hin zum überlappenden Bereich mit den Durchkontaktierungen mit blindem Ende führt.
  • In allen vertikalen Überlappungsbereichen zwischen unterschiedlichen Elektrodenstrukturen können an beiden Elektrodenstrukturen Durchkontaktierungen mit blinden Enden vorgesehen sein. Möglich ist es jedoch auch, dass eine Überlappung unterschiedlicher Elektrodenstrukturen nur zwischen einem blinden Ende und einer Elektrodenfläche stattfindet. Es ist auch möglich, wie beispielsweise in 5 dargestellt, mehrfache Überlappungen zwischen mehrfach vorgesehener Elektrodenstrukturen unterschiedlichen oder gleichen Typs in einem einzigen Überlappungsbereich vorzusehen, der der Größe einer Durchkontaktierung entspricht.
  • Die Elektrodenflächen können streifenförmig und dementsprechend mit geringer Fläche ausgeführt sein, um die Kapazität zu erniedrigen. Es ist jedoch möglich, die Elektrodenflächen mit davon abweichender beliebiger Grundfläche auszubilden um beispielsweise eine großflächige Elektrodenfläche vorzusehen, die sich über den größten Teil einer Metallisierungsebene erstrecken kann. Vorteilhaft sind jedoch stets die streifenförmigen, mit geringer Grundfläche ausgestatteten Elektrodenflächen, wie sie in den Ausführungsbeispielen dargestellt wurden.
  • Sämtliche dargestellten Strukturen können sowohl für Varistoren als auch für Thermistoren eingesetzt werden. In allen Fällen lassen sie sich mit hoher Genauigkeit herstellen, insbesondere in einem HTCC-Prozess, der nur eine minimale Dimensionsänderung während des Sinterprozesses zur Folge hat und daher strukturgenau arbeitet. Möglich sind jedoch auch andere Keramiktypen mit niedrigem Shrink beim Sintern wie beispielsweise LTCC (Low temperature cofired ceramics). Über die Strukturgenauigkeit lässt sich auch die Kapazität des Bauelements exakt einstellen. Ebenso exakt sind die minimalen Abstände zwischen unterschiedlichen Elektrodenstrukturen einstellbar, da sie stets der Dicke einer oder mehrerer Keramikschichten entsprechen, die ebenfalls gut reproduzierbar ist. Über diesen Abstand wird bei einen Varistor die Varistorspannung eingestellt. Die Leistungsfähigkeit eines solchen Varistorbauelements ist dann abhängig vom Volumen des keramischen Grundkörpers, der je nach Anforderungen durch größere Grundflächen oder höhere Anzahl von Keramikschichten beliebig anpassbar ist.

Claims (15)

  1. Elektrisches Vielschichtbauelement (VS), – mit einem aus einem Stapel keramischer Schichten (KS) aufgebauten Grundkörper, – mit ersten und zweiten Anschlussflächen (AF) auf der Unterseite des Grundkörpers – mit Elektrodenf1ächen (EF), die in Metallisierungsebenen (ME) zwischen den keramischen Schichten angeordnet sind, – mit Durchkontaktierungen (DK) zwischen unterschiedlichen Metallisierungsebenen, die mit einer Elektrodenfläche oder einer Anschlussfläche elektrisch verbunden sind, – wobei alle mit jeweils einer der Anschlussflächen verbundenen Elektrodenflächen und Durchkontaktierungen eine erste oder zweite Elektrodenstruktur bilden – wobei zumindest eine erste der Elektrodenstrukturen eine Durchkontaktierung mit einem blinden Ende (DKB) aufweist, – wobei die erste Elektrodenstruktur im vertikalen Überlappungsbereich des blinden Endes mit der zweiten Elektrodenstruktur den kürzesten Abstand zur zweiten Elektrodenstruktur aufweist.
  2. Vielschichtbauelement nach Anspruch 1, bei dem erste und zweite Elektrodenstrukturen je eine Durchkontaktierung (DKB) mit je einem blinden Ende aufweisen, bei dem die beiden blinden Enden im Stapel übereinander angeordnet sind und zueinander weisen.
  3. Vielschichtbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Elektrodenflächen (EF) von erster und zweiter Elektrodenstruktur nur im Bereich der Durchkontaktierung (DKB) mit dem blinden Ende überlappen.
  4. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zwischen ersten und zweiten Elektrodenflächen (EF1, EF2) zumindest drei keramische Schichten (KS) angeordnet sind, wobei der kürzeste Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenstruktur der Dicke einer der keramischen Schichten entspricht.
  5. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem mehrere erste Anschlussflächen (AF1, AF1') und damit verbundene erste Elektrodenstrukturen vorgesehen sind, die galvanisch voneinander getrennt sind und jeweils eine Durchkontaktierung (DKB) mit einem blinden Ende aufweisen, in deren Bereich eine Überlappung mit der zweiten Elektrodenstruktur stattfindet.
  6. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Anschlussflächen (AF) so auf der Unterseite des Grundkörpers verteilt sind, dass sie einen maximalen Abstand zueinander aufweisen.
  7. Vielschichtbauelement nach Anspruch 6, bei dem eine mittig angeordnete zweite Anschlussfläche (AF2) und mehrere in den Ecken angeordnete erste Anschlussflächen (AF1, AF1', AF1'', AF1''') vorgesehen sind.
  8. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Durchkontaktierungen (DKB) mit dem blinden Ende bezogen auf die Grundfläche des Stapels mittig angeordnet sind.
  9. Vielschichtbauelement nach Anspruch 8, bei dem zwei unterschiedlichen Elektrodenstrukturen angehörige Durchkontaktierungen (DKB) mit blinden Enden vorgesehen sind, in deren Bereich keine Anschlussfläche (AF) angeordnet ist.
  10. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem in der auf die Grundfläche des Stapels bezogenen Mitte des Grundkörpers zumindest zwei Durchkontaktierungen (DKB) mit blinder Ende vorgesehen sind, bei dem die Elektrodenflächen (EF) streifenförmig ausgebildet sind und von der Mitte der jeweiligen Metallisierungsebene (ME) ausgehend in Richtung einer der Anschlussflächen (AF) weisen.
  11. Vielschichtbauelement nach Anspruch 10, bei dem die streifenförmigen Elektrodenflächen (EF) von der Mitte ausgehend in jeweils eine von vier Ecken des mit rechteckiger Grundfläche ausgebildeten Stapels weisen, in denen an der Unterseite je eine Anschlussfläche (AF) vorgesehen ist.
  12. Vielschichtbauelement nach Anspruch 10, bei dem genau zwei Anschlussflächen (AF) vorgesehen sind, die sich einander gegenüber liegend entlang je einer Seitenkante der rechteckigen Unterseite erstrecken.
  13. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Grundkörper aus HTCC Material ausgeführt ist.
  14. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ausgebildet als Varistor mit keramischen Schichten (KS) aus Varistorkeramik auf der Basis von Zinkoxid.
  15. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ausgebildet als Thermistor mit keramischen Schichten (KS), die einen PTC oder einen NTC Effekt aufweisen.
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