DE102012110556A1

DE102012110556A1 - Vielschichtbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102012110556A1
Application number: DE201210110556
Authority: DE
Inventors: Dieter Somitsch; Reinhard Gabl; Martin Galler
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: DE102012110556B4

Abstract

Es wird ein Vielschichtbauelement (100) und ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben. Das Vielschichtbauelement (100) umfasst dielektrische Schichten (11) und Innenelektroden (12), wobei zumindest eine der Innenelektroden (12), die zwischen benachbarten dielektrischen Schichten (11) angeordnet ist, einen ersten Teilbereich (13) mit einem ersten elektrisch leitfähigen Material und einen zweiten Teilbereich (14) mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Material umfasst, wobei die Teilbereiche (13, 14) elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind und die elektrisch leitfähigen Materialien voneinander verschieden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vielschichtbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Vielschichtbauelements.
Vielschichtbauelemente sind beispielsweise bekannt aus WO 2008/101919 A1 , WO 2007/104678 A1 und US 5,597,494 .
Eine zu lösende Aufgabe ist es, ein verbessertes Vielschichtbauelement, insbesondere ein vereinfacht herstellbares Vielschichtbauelement, anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein, vorzugsweise vereinfachtes, Verfahren zur Herstellung eines Vielschichtbauelements anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch das Vielschichtbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Es wird ein Vielschichtbauelement mit dielektrischen Schichten und Innenelektroden angegeben. Zumindest eine der Innenelektroden, die zwischen benachbarten dielektrischen Schichten angeordnet ist, umfasst einen ersten Teilbereich mit einem ersten elektrisch leitfähigen Material und einen zweiten Teilbereich mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Material. Die Teilbereiche sind weiterhin elektrisch leitfähig miteinander verbunden und die elektrisch leitfähigen Materialien sind voneinander verschieden. Dabei können der erste und der zweite Teilbereich jeweils aus dem ersten bzw. zweiten elektrisch leitfähigen Material bestehen oder das erste bzw. das zweite elektrisch leitfähige Material enthalten. Die dielektrischen Schichten können keramische Schichten sein.
Die elektrisch leitfähigen Materialien können weiterhin jeweils elementare Materialien, beispielsweise elementare Metalle, sein oder jeweils Materialverbindungen, beispielsweise Metalllegierungen aufweisen. Durch das Vorsehen von unterschiedlichen Materialien für die Teilbereiche der Innenelektrode können bei der Herstellung des Vielschichtbauelements beispielsweise in demselben Verfahrensschritt verschiedene Materialeigenschaften der unterschiedlichen Materialien ausgenutzt werden. So kann die gesamte Herstellung des Vielschichtbauelements vereinfacht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die dielektrischen Schichten jeweils eine erste Seitenfläche und eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegende zweite Seitenfläche auf, wobei der erste Teilbereich näher an der ersten Seitenfläche angeordnet ist als der zweite Teilbereich. Der zweite Teilbereich kann näher an der zweiten Seitenfläche angeordnet sein als der erste Teilbereich. Mit anderen Worten kann der Abstand eines äußeren Randes des ersten Teilbereichs, der diesen Teilbereich auf der Seite der ersten Seitenfläche berandet, von der ersten Seitenfläche kleiner sein als der Abstand eines äußeren Randes des zweiten Teilbereichs, der diesen Teilbereich auf der Seite der ersten Seitenfläche berandet, von der ersten Seitenfläche. Analog, kann der Abstand eines äußeren Randes des zweiten Teilbereichs, der diesen Teilbereich auf der Seite der zweiten Seitenfläche berandet, von der zweiten Seitenfläche kleiner sein als der Abstand eines äußeren Randes des ersten Teilbereichs, der diesen Teilbereich auf der Seite der zweiten Seitenfläche berandet, von der zweiten Seitenfläche. Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil erreicht werden, dass die Teilbereiche zu beiden Seitenflächen der dielektrischen Schichten unterschiedliche Abstände haben. Die Teilbereiche der Innenelektrode können dabei lateral zueinander versetzt zwischen benachbarten dielektrischen Schichten angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abstand des ersten Teilbereichs von der ersten Seitenfläche kleiner als der Abstand des zweiten Teilbereichs von der zweiten Seitenfläche. Dieser Abstand bezieht sich dabei vorzugsweise ebenfalls auf einen den Seitenflächen nächstliegenden äußeren Rand des jeweiligen Teilbereichs von dieser Seitenfläche. Der unterschiedliche Abstand der Teilbereiche von gegenüberliegenden Seitenflächen hat den Vorteil, dass der erste Teilbereich – aufgrund des geringeren Abstandes – von der ersten Seitenfläche einfacher zugänglich ist als der zweite Teilbereich von der zweiten Seitenfläche. Der größere Abstand des zweiten Teilbereichs erschwert beispielsweise den direkten, mechanischen Kontakt des zweiten Teilbereichs mit einer Außenelektrode, wodurch ein möglicher elektrischer Kontakt und damit ein elektrischer Kurzschluss zwischen dem zweiten Teilbereich und der Außenelektrode verhindert werden kann. Der erste Teilbereich ist dagegen wegen des geringeren Abstandes leichter elektrisch und insbesondere mechanisch mit einer Außenelektrode verbindbar.
Der unterschiedliche Abstand der ersten und zweiten Teilbereiche von gegenüberliegenden Seitenflächen hat den Vorteil, dass der erste Teilbereich – aufgrund des geringeren Abstandes – von der ersten Seitenfläche einfacher zugänglich ist als der zweite Teilbereich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das zweite elektrisch leitfähige Material mit einer höheren Ätzrate ätzbar als das erste elektrisch leitfähige Material. Beim Vergleich der Ätzraten der elektrisch leitfähigen Materialien werden beim Ätzen zweckmäßigerweise alle weiteren Parameter, die einen Einfluss auf die Ätzrate der elektrisch leitfähigen Materialien haben können, nicht variiert, sondern nur unterschiedliche Materialien eingesetzt. Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil erreicht werden, dass in einem einzigen Ätzprozess das zweite elektrisch leitfähige Material stärker geätzt oder abgetragen werden kann als das erste elektrisch leitfähige Material. Durch die unterschiedlichen Ätzraten können auf einfache Weise unterschiedliche Abstände der beiden Teilbereiche der Innenelektrode von den Seitenflächen der dielektrischen Schichten in einem einzigen Verfahrensschritt, insbesondere einem einzelnen Ätzschritt, erzielt werden, ohne dass separate Prozessschritte erforderlich sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen das erste und das zweite elektrisch leitfähige Material eine gemeinsame Materialkomponente, insbesondere eine gemeinsame Metallkomponente auf.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erste elektrisch leitfähige Material eine Kupfer-Palladium Legierung und das zweite elektrisch leitfähige Material Kupfer auf.
In einer Ausgestaltung weisen das erste und das zweite elektrisch leitfähige Material eine gemeinsame Materialkomponente auf, wobei über eine Variation des Anteil der Materialkomponente in dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Material vorzugsweise die Selektivität des Ätzprozesses für das erste und das zweite elektrisch leitfähige Material beeinflusst und/oder eingestellt werden kann.
In einer Ausgestaltung weisen das erste und das zweite elektrisch leitfähige Material jeweils eine Silber-Palladium Legierung und/oder eine Silber-Platin Legierung auf. Bevorzugt weisen das erste und das zweite elektrisch leitfähige Material jeweils entweder eine Silber-Palladium Legierung oder eine Silber-Platin Legierung auf, wobei sich der Palladium- bzw. der Platin-Anteil des ersten elektrisch leitfähigen Materials von demjenigen des zweiten elektrisch leitfähigen Materials unterscheidet. Alternativ kann das eine elektrisch leitfähige Material eine Silber-Palladium Legierung und das andere elektrisch leitfähige Material eine Silber-Platin Legierung aufweisen.
Durch diese Ausgestaltungen kann für ein vorgegebenes Ätzmittel für das eine elektrisch leitfähige Material beispielsweise eine höhere Ätzrate erzielt werden als für das andere elektrisch leitfähige Material.
In einer bevorzugten Ausgestaltung überlappen der erste und der zweite Teilbereich der Innenelektrode in zumindest einem Überlappbereich. Vorzugsweise stehen der erste und der zweite Teilbereich in dem Überlappbereich in elektrischem und insbesondere mechanischem Kontakt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung variiert die Dicke des ersten Teilbereichs und/oder diejenige des zweiten Teilbereichs in dem Überlappbereich, zum Beispiel derart, dass der erste und der zweite Teilbereich eine durchgehende Schicht mit näherungsweise gleichbleibender oder gleichbleibender Dicke bilden. Mit Vorteil kann so eine ebene oder ebenere Innenelektrode ausgestaltet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung nehmen die Dicken des ersten und des zweiten Teilbereichs in dem Überlappbereich gleichmäßig ab bzw. zu, so dass eine ebene Innenelektrode gebildet wird. Dabei kann die Dicke des ersten Teilbereichs oder des zweiten Teilbereichs in dem Überlappbereich kontinuierlich zunehmen, wobei die Dicke des jeweils anderen Teilbereichs in dem Überlappbereich, z.B. in gleichem Maße wie die Dicke des ersten Teilbereichs zunimmt, kontinuierlich abnimmt. Insbesondere kann die Schichtdicke der Innenelektrode in jedem Punkt des Überlappbereichs, der Schichtdicke der Innenelektrode außerhalb des Überlappbereichs entsprechen. In einem Querschnitt durch die erste und die zweite Seitenfläche betrachtet können die Teilbereiche in dem Überlappbereich jeweils eine Keilform aufweisen. Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil der Abstand zweier benachbarter dielektrischer Schichten, zwischen denen die Innenelektrode angeordnet ist, konstant gehalten werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Vielschichtbauelement einen Stapel mit einer Vielzahl von Innenelektroden und dielektrischen Schichten, wobei jede Innenelektrode zwischen zwei dielektrischen Schichten angeordnet ist. Jede Innenelektrode umfasst weiterhin einen ersten Teilbereich mit dem ersten elektrisch leitfähigen Material und einen zweiten Teilbereich mit dem zweiten elektrisch leitfähigen Material. Die elektrisch leitfähigen Materialien entsprechen den jeweils oben beschriebenen elektrisch leitfähigen Materialien. Die Teilbereiche können dabei in Stapelrichtung des Stapels gesehen alternierend angeordnet sein, so dass – natürlich abgesehen von den äußersten Innenelektroden in dem Stapel – ein erster Teilbereich einer Innenelektrode in Stapelrichtung gesehen jeweils zwischen zwei zweiten Teilbereichen anderer Innenelektroden angeordnet ist und umgekehrt.
Seitenflächen des Stapels können bereichsweise durch die ersten und zweiten Seitenflächen der dielektrischen Schichten gebildet sein. Weiterhin erstrecken sich die Seitenflächen des Stapels an gegenüberliegenden Seiten des Stapels, vorzugsweise jeweils seitlich, von einer Unterseite des Stapels bis zu einer Oberseite des Stapels.
Durch diese Ausgestaltung können mit Vorteil erste und zweite Teilbereiche benachbarter Innenelektroden auf der gleichen Seite des Stapels angeordnet bzw. von der Seitenfläche des Stapels von außen zugänglich gemacht sein. Mit anderen Worten sind gemäß dieser Ausgestaltung an der jeweiligen Seite des Stapels erste und zweite Teilbereiche abwechselnd übereinander angeordnet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist jede Innenelektrode einen Überlappbereich auf, wobei die Überlappbereiche der Innenelektroden in Stapelrichtung aneinander ausgerichtet oder in Stapelrichtung zueinander versetzt angeordnet sind, so dass die Überlappbereiche in Stapelrichtung gesehen alternierend näher an einer der Seitenflächen angeordnet sind als an der jeweils anderen Seitenfläche.
Die Anordnung, in der die Überlappbereiche aneinander ausgerichtet sind, hat den Vorteil, dass das Vielschichtbauelement beispielsweise einfacher beschichtet und gefertigt werden kann, da eine Beschichtung der dielektrischen Schichten mit den Teilbereichen gleichartig erfolgt. Vorzugsweise sind die Überlappbereiche gemäß dieser Ausgestaltung entlang einer zur Stapelrichtung parallelen Geraden ausgerichtet.
Zueinander versetzt angeordnete Überlappbereiche haben den Vorteil einer kompakteren und/oder stabileren Anordnung der Innenelektroden bzw. der dielektrischen Schichten. Außerdem werden durch die unterschiedlichen Materialien eventuell in den Stapel eingebrachte Verspannungszentren gleichmäßiger in lateraler Richtung über den Stapel verteilt, was die Stabilität des Stapels, insbesondere im Betrieb des Vielschichtbauelements erhöhen kann. Außerdem kann eines der beiden elektrisch leitfähigen Materialien der Teilbereiche auf Kosten des anderen elektrisch leitfähigen Materials eingespart werden, was zu einer Gesamtkostenersparnis führen kann, wenn für den jeweils größeren Teilbereich das kostengünstigere Material eingesetzt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Vielschichtbauelement eine Außenelektrode auf, die sich über eine Seite des Stapels erstreckt. Die ersten Teilbereiche der Innenelektroden, insbesondere der auf dieser Seite angeordneten Innenelektroden, sind dabei elektrisch leitfähig mit der Außenelektrode verbunden, wobei die zweiten Teilbereiche der Innenelektroden, die auf dieser Seite des Stapels angeordnet sind, von der Außenelektrode elektrisch getrennt sind. Durch diese Ausgestaltung können mit Vorteil nur die ersten Teilbereiche auf der genannten Seite des Vielschichtbauelements für den Betrieb des Vielschichtbauelements von der Außenelektrode elektrisch kontaktiert werden. Vorzugsweise weist das Vielschichtbauelement an zwei gegenüberliegenden Seiten des Stapels eine Außenelektrode auf. Jede Außenelektrode ist zweckmäßigerweise elektrisch leitfähig über die ersten Teilbereiche mit verschiedenen Innenelektroden verbunden. Vorzugsweise ist die jeweilige Außenelektrode weiterhin in Stapelrichtung mit jeder zweiten Innenelektrode des Stapels verbunden. Dadurch kann mit Vorteil durch das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Außenelektroden über die Innenelektroden ein elektrisches Feld an jeder dielektrischen Schicht angelegt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Vielschichtbauelement ein Varistor, ein Kondensator, ein PTC-Baauelement, ein NTC-Bauelement. Vorzugsweise ist das Vielschichtbauelement ein piezoelektrisches Bauelement, wobei die beschriebenen dielektrischen Schichten piezoelektrische Schichten sind.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Vielschichtbauelements angegeben. Das oben beschriebene Vielschichtbauelement ist vorzugsweise mittels des hier beschriebenen Verfahrens herstellbar oder hergestellt. Insbesondere können sich sämtliche für das Verfahren offenbarte Merkmale auch auf das Vielschichtbauelement beziehen, und umgekehrt. Es können also Merkmale, die sich bei dem Verfahren beispielsweise auf eine Mehrzahl von Vielschichtbauelementen beziehen, sich bei dem Vielschichtbauelement auf eines der entsprechenden Elemente beziehen.
Gemäß eines vorgeschlagenen Verfahrens werden zur Herstellung des Vielschichtbauelements eine Vielzahl von Grünschichten bereitgestellt. Weiterhin wird jeweils eine erste Schicht mit dem ersten elektrisch leitfähigen Material auf mehreren Grünschichten angeordnet. Zusätzlich wird jeweils eine zweite Schicht mit dem zweiten elektrisch leitfähigen Material auf mehreren Grünschichten angeordnet. Die elektrisch leitfähigen Materialien entsprechen den jeweils oben beschriebenen elektrisch leitfähigen Materialien. Die ersten und zweiten Schichten werden vorzugsweise vollflächig oder nahezu vollflächig auf den Grünschichten angeordnet. Das Verfahren umfasst weiterhin die Stapelung der Grünschichten zu einem Stapel, wobei zwischen zwei benachbarten Grünschichten jeweils eine erste Schicht und eine zweite Schicht derart angeordnet werden, dass die Schichten elektrisch leitfähig miteinander verbindbar oder verbunden sind. Außerdem umfasst das Verfahren das Fertigstellen des Vielschichtbauelements.
Der Begriff "Grünschicht" kann sich im vorliegenden Fall auf einen Grünkörper oder eine Grünkörperschicht einer Keramik, insbesondere einer ungebrannten oder ungesinterten Keramik beziehen.
Die Stapelung der Grünschichten erfolgt dabei vorzugsweise entlang einer Schichtnormalen der ersten Schichten, der zweiten Schichten bzw. der Grünschichten. Weiterhin werden die Schichten vorzugsweise an einer Hauptoberfläche der Grünschichten angeordnet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens sind die Grünschichten, auf denen die zweiten Schichten angeordnet werden, entweder die gleichen, auf denen auch die ersten Schichten angeordnet werden, oder von diesen Grünschichten verschiedene Grünschichten. Mit anderen Worten ist für das vorgeschlagene Verfahren vorzugsweise vorgesehen, dass jede einzelne Grünschicht entweder nur mit der ersten oder der zweiten Schicht oder mit beiden Schichten beschichtet wird. Für den Fall, dass eine jede Grünschicht mit beiden Schichten beschichtet wird, erfolgt die Beschichtung mit der zweiten Schicht vorzugsweise an einer der ersten Schicht abgewandten Hauptoberfläche der jeweiligen Grünschicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die ersten und zweiten Schichten in Stapelrichtung gesehen alternierend angeordnet, so dass auf der gleichen Seite des Stapels eine erste Schicht in Stapelrichtung gesehen jeweils zwischen zwei zweiten Schichten angeordnet ist und umgekehrt. Durch diese Ausgestaltung können mit Vorteil erste und zweite Schichten auf der gleichen Seite des Stapels angeordnet bzw. von einer einzigen Seite des Stapels zugänglich gemacht werden. Gemäß dieser Ausgestaltung können erste und zweite Schichten weiterhin jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten des Stapels abwechselnd übereinander angeordnet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Stapel einem Ätzmittel ausgesetzt. Dabei wird das zweite elektrisch leitfähige Material mit einer höheren Ätzrate geätzt als das erste elektrisch leitfähige Material, so dass nach dem Ätzen die Abstände der ersten Schichten von einer den ersten Schichten nächstliegenden Seitenfläche des Stapels kleiner sind als die Abstände der zweiten Schichten von einer den zweiten Schichten nächstliegenden Seitenfläche des Stapels. Der Stapel kann dabei entweder nur an den Seiten oder komplett in eine Ätzlösung getaucht oder dieser ausgesetzt werden. Die Abstände können dabei zwischen Rändern der ersten Schichten und einer dem jeweiligen Rand nächstliegenden Seitenfläche des Stapels, bzw. zwischen Rändern der zweiten Schichten und einer dem jeweiligen Rand nächstliegenden Seitenfläche des Stapels gemessen werden.
Durch den Ätzvorgang können aus den ersten und zweiten Schichten der erste bzw. zweite Teilbereich der Innenelektrode des Vielschichtbauelements ausgebildet werden.
Ein Vorteil der genannten Ausgestaltungen besteht darin, dass durch das beschriebene Verfahren die Innenelektroden bzw. die ersten und zweiten Schichten vergleichsweise einfach ausgebildet und kontaktiert werden können. Dabei kann bei der Herstellung des Vielschichtbauelements mit Vorteil auf eine aufwändige und serielle Prozessierung, bei der beispielsweise jede Innenelektrode einzeln bearbeitet oder kontaktiert werden muss, verzichtet werden.
Außerdem ist durch den Ätzprozess eine relative Anordnung der Innenelektroden und der Grünschichten bzw. der dielektrischen Schichten und damit die Fertigung des Vielschichtbauelements mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit möglich, da die Ätzraten in dem beschriebenen Verfahren gut kontrolliert werden können.
Ein weiterer Vorteil des Ätzprozesses besteht darin, dass der Stapel oder das Vielschichtbauelement unter Umständen in einem Schritt durch das Ätzen chemisch passiviert und/oder oberflächenpassiviert werden kann.
Nachdem der Stapel dem Ätzmittel ausgesetzt wurde, kann der Stapel in einem weiteren Verfahrensschritt mit einer Versiegelung versehen werden. Die Versiegelung kann im Rahmen des beschriebenen Verfahrens weiterhin an den Stellen mechanisch freigelegt werden, wo eine Außenelektrode mit den ersten Schichten elektrisch leitfähig verbunden werden soll. Anschließend kann der Stapel mit der Außenelektrode versehen werden.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele mit den Figuren.
Die 1A erläutert erste Verfahrensschritte eines ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens anhand einer schematischen Schnittdarstellung.
Die 1B erläutert einen weiteren Verfahrensschritt des in 1A gezeigten Ausführungsbeispiels des Verfahrens anhand einer schematischen Schnittdarstellung.
1C erläutert Verfahrensschritte eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens anhand einer schematischen Schnittdarstellung.
Die 1D erläutert einen weiteren Verfahrensschritt des in 1A gezeigten Ausführungsbeispiels des Verfahrens anhand einer schematischen Schnittdarstellung.
Die 1E erläutert einen weiteren Verfahrensschritt des in 1A gezeigten Ausführungsbeispiels des Verfahrens anhand einer schematischen Schnittdarstellung.
Die 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Vielschichtbauelements.
Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
1A zeigt anhand eines ersten Ausführungsbeispiels in einer schematischen Schnittansicht anfängliche Verfahrensschritte des beschriebenen Verfahrens. Zunächst werden Grünschichten 1 bereitgestellt. Anschließend werden auf den Grünschichten 1 entweder erste Schichten 2 oder zweite Schichten 3 angeordnet. Das Anordnen der ersten Schichten 2 und zweiten Schichten 3 kann beispielsweise durch Beschichtung insbesondere Bedruckung, vorzugsweise durch Siebdruck, erfolgen. In der 1A ist, von oben gesehen, die erste, dritte und fünfte Grünschicht 1 mit der ersten Schicht 2 und die zweite, vierte und sechste Grünschicht 1 mit der zweiten Schicht 3 beschichtet. Die ersten Schichten 2 weisen ein erstes elektrisch leitfähiges Material auf und die zweiten Schichten 3 weisen ein zweites elektrisch leitfähiges Material auf. Das erste elektrisch leitfähige Material weist vorzugsweise eine Kupfer-Palladium Legierung auf, und das zweite elektrisch leitfähige Material weist vorzugsweise Kupfer auf. Alternativ können das erste und das zweite elektrisch leitfähige Material jeweils eine Silber-Palladium Legierung und/oder eine Silber-Platin-Legierung aufweisen. Als weitere Alternative kann das eine elektrisch leitfähige Material eine Silber-Palladium Legierung und das andere elektrisch leitfähige Material eine Silber-Platin Legierung aufweisen.
Weiterhin ist in 1A die Stapelung der Grünschichten 1 zu einem Stapel 4 angedeutet. Die ersten Schichten 2 und die zweiten Schichten 3 sind dabei derart angeordnet, dass zwischen benachbarten Grünschichten 1 jeweils eine erste Schicht 2 und eine zweite Schicht 3 elektrisch leitfähig miteinander verbindbar oder verbunden sind. Vorzugsweise stehen die erste Schicht 2 und die zweite Schicht 3 dabei mechanisch miteinander in Kontakt. Die ersten Schichten 2 und die zweiten Schichten 3 können jeweils ein organisches Material, insbesondere ein organisches Matrix- oder Bindematerial aufweisen, welches vorzugsweise während einer anschließenden Sinterung aus den ersten Schichten 2 bzw. den zweiten Schichten 3 ausgetrieben oder thermisch zersetzt wird. Nach dem Anordnen und vor dem Sintern der ersten Schichten 2 und der zweiten Schichten 3 sind die ersten Schichten 2 und die zweiten Schichten 3, welche jeweils zwischen zwei benachbarten Grünschichten 1 angeordnet sind, durch das organische Material unter Umständen noch nicht elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Die ersten Schichten 2 und die zweiten Schichten 3 sind vorzugsweise so beschaffen, dass diese nach der Sinterung durch das thermische Zersetzen des organischen Materials während der Sinterung elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Eine erste Schicht 2, welche mit einer zweiten Schicht 3 elektrisch leitfähig verbunden ist, kann eine Innenelektrode eines Vielschichtbauelements bilden.
Die ersten Schichten 2 und die zweiten Schichten 3 erstrecken sich in der Schnittansicht näherungsweise über die Mitten der Grünschichten 1, so dass jeweils eine erste Schicht 2 und eine zweite Schicht 3 in einem Überlappbereich 5 überlappen, in welchem die jeweilige erste Schicht 2 und die jeweilige zweite Schicht 3 elektrisch leitfähig miteinander verbindbar oder verbunden sind. Die ersten Schichten 2 und die zweiten Schichten 3 sind, in Stapelrichtung gesehen, weiterhin alternierend angeordnet, so dass die mittlere erste Schicht 2 in Stapelrichtung gesehen jeweils zwischen den äußeren beiden zweiten Schichten 3 angeordnet ist und umgekehrt, d.h., dass die mittlere zweite Schicht 2 in Stapelrichtung gesehen jeweils zwischen den äußeren beiden ersten Schichten 3 angeordnet ist.
In 1B ist im Vergleich zu 1A der Stapel 4 gezeigt, nachdem der Stapel 4 einem Ätzmittel ausgesetzt wurde. Bei dem Ätzen wird die zweite Schicht 3 aufweisend das zweite elektrisch leitfähige Material mit einer höheren Ätzrate geätzt als die erste Schicht 2 aufweisend das erste elektrisch leitfähige Material. Dies hat zur Folge, dass nach dem Ätzen die Abstände A1 der ersten Schichten 2 von einer den ersten Schichten nächstliegenden Seitenfläche des Stapels 4 kleiner sind als die Abstände A2 der zweiten Schichten 3 von einer den zweiten Schichten 2 nächstliegenden Seitenfläche des Stapels 4. Das Ätzmittel kann beispielsweise eine Peroxodisulfat- oder eine Eisenchloridlösung sein oder eine dieser Lösungen aufweisen. Derartige Lösungen für das Ätzmittel sind für das Kupfer-System, d.h. erste und zweite Schichten, die jeweils Kupfer aufweisen, bevorzugt. Ebenfalls sind die genannten Lösungen für das Silber-System verwendbar. Bei auf Silber basierenden Systemen wird jedoch vorzugsweise ein eine Cyanidlösung aufweisendes Ätzmittel verwendet.
Nach dem Ätzen kann der Stapel 4, beispielsweise mit Wasser, gereinigt werden. Dadurch können beispielsweise Reste des Ätzmittels oder der Ätzlösung vom Stapel 4 entfernt werden.
1C zeigt anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels in einer schematischen Schnittansicht den Stapel 4 nach dem Ätzen. Bei dieser Ausführungsform wurde vor der Stapelung, im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform (vgl. die 1A und 1B) auf jeder einzelnen Grünschicht 1 eine erste Schicht 2 und eine zweite Schicht 3 angeordnet. Diese Ausführungsform ist fertigungstechnisch anspruchsvoller, bietet jedoch gegenüber der ersten Ausführungsform den Vorteil, dass eine möglichst dünne Grünschichtdicke erzielt werden kann. Der Grund ist, dass nach dem Stapeln der Grünschichten, auf denen jeweils eine erste und eine zweite Schicht angeordnet wurde, der Abstand zweier benachbarter Innenelektroden im Wesentlichen durch die Grünschichtdicke bestimmt sein kann. Für den Fall, dass auf jeder Grünschicht entweder eine erste Schicht 2 oder eine zweite Schicht 3 angeordnet wird, kann der Abstand zweier benachbarter Innenelektroden nach dem Stapeln der Grünschichten im Wesentlichen durch die doppelte Grünschichtdicke bestimmt sein. Das in 1C gezeigte Ausführungsbeispiel ist insbesondere vorteilhaft, da eine Herstellung und/oder Verarbeitung sehr dünner Grünschichten problematisch ist.
Das Vielschichtbauelement kann ein ein Varistor, ein Kondensator, ein PTC-Baauelement, ein NTC-Bauelement oder piezoelektrisches Bauelement, insbesondere ein Piezoaktor sein.
1D zeigt anhand des ersten Ausführungsbeispiels in einer schematischen Schnittansicht einen zusätzlichen Verfahrensschritt, in dem der Stapel 4 an den Seitenflächen 6 und 7 mit einer Versiegelung 8 versiegelt wird. Überdies können weitere, von den Seitenflächen 6 und 7 verschiedene Seitenflächen (in den Schnittdarstellungen nicht explizit dargestellt) von der Versiegelung 8 versiegelt werden. Die Versiegelung bedeckt oder versiegelt vorzugsweise die durch das Ätzen in die ersten Schichten 2 und die zweiten Schichten 3 geätzten Gräben 9, also Stellen, an denen durch das Ätzen Material der ersten und der zweiten Schichten abgetragen wurde.
Zweckmäßigerweise isoliert die Versiegelung 8 die ersten Schichten 2 und die zweiten Schichten 3 von der Umgebung. Dafür ist die Versiegelung 8 zweckmäßigerweise elektrisch isolierend ausgeführt.
Alternativ oder ergänzend kann die Versiegelung 8 mit einem elastischen Material, beispielsweise mit einem organischen Material, insbesondere einem niederviskosen Lack, z.B. einem Silikonelasstomer oder einer Polyimidverbindung, erfolgen. Dann kann für den Fall, dass das Vielschichtbauelement ein piezoelektrisches Bauelement ist mit Vorteil auf ein Rissmanagement des Vielschichtbauelements oder des Stapels, d.h. auf ein gezieltes Einleiten von Rissen in Sollbruchstellen – beispielsweise während einer Polarisation des Vielschichtbauelements – verzichtet werden. Der Grund ist, dass im Betrieb eines piezoelektrischen Bauteils üblicherweise ein Hub oder eine mechanische Ausdehnung erfolgt, welchem die elastische Versiegelung folgen kann. Durch gezielt eingebrachte Risse können in Isozonen, also für den piezoelektrischen Effekt inaktive Bereiche von dielektrischen Schichten, von Vielschichtbauelementen auftretende Spannungen ausgeglichen werden. Über die Versiegelung 8 sind die dielektrischen Schichten im Bereich der Seitenflächen des Vielschichtbauelements 100, d.h. dort wo die dielektrischen Schichten nicht mit ersten oder zweiten Schichten 2 und 3 bzw. den Innenelektroden bedeckt sind, untereinander elastisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden, so dass auf ein Rissmanagement verzichtet werden kann. Diese Ausgestaltung bietet bei gleichzeitigem geringerem Prozessaufwand ähnliche oder die gleichen Vorteile wie ein sogenanntes vollaktives Bauelement oder eine vollaktive Piezokeramik, welches/welche keine Isozonen aufweist/aufweisen. Als Versiegelung 8 kommt ebenfalls ein glasbildendes, insbesondere niederviskoses glasbildendes Material oder ein anderes Isolationsmaterial in Frage.
Im Falle eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements kann ebenfalls eine niederviskose keramische Schlickermasse, vorzugsweise Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) oder Blei-Zirkonat-Titanat aufweisend, zum Einsatz kommen.
Im Fall einer organischen oder glasbildenden Versiegelung kann der Stapel in einem späteren Verfahrensschritt einer Wärmebehandlung unterzogen werden, beispielsweise um die Versiegelung zu verglasen, auszuhärten oder zu bearbeiten. Diese Wärmebehandlung kann sich von derjenigen unterscheiden, welche während einer Sinterung angewendet wird.
Vorzugsweise ist im Rahmen des beschriebenen Verfahrens vorgesehen, dass der Stapel nach der Stapelung gepresst wird, um die Grünschichten mechanisch zu verbinden.
Weiterhin ist im Rahmen des beschriebenen Verfahrens vorgesehen, durch eine Pressung des Stapels, die Grünschichten elektrisch bzw. mechanisch an die ersten und zweiten Schichten bzw. die Innenelektroden anzubinden. Durch das Pressen kann ein Pressverzug der Grünschichten entstehen, also eine Verformung der Grünschichten durch den ausgeübten Pressdruck.
Vorzugsweise ist im Rahmen des beschriebenen Verfahrens vorgesehen, dass, bevor der Stapel 4 dem Ätzmittel ausgesetzt wird oder insbesondere vor dem Ätzen, die Grünschichten 1 zu dielektrischen Schichten (vgl. Bezugszeichen 11 in 2) gesintert werden. Anschließend werden die dielektrischen Schichten 11 vorzugsweise in Form geschliffen. Die Sinterung vor dem Ätzen bietet den Vorteil, dass eine genauere Geometrie des Vielschichtbauelements erzielt werden kann, wenn das Vielschichtbauelement vor dem Ätzen noch mechanisch nachbearbeitet oder in Form geschliffen wird. Eine mechanische Nachbearbeitung nach dem Ätzen kann den Stapel oder die Geometrie des Stapels dahingehend verändern, dass Kurzschlüsse, beispielsweise zwischen einer Außenelektrode und den ersten Schichten, gefördert werden. Eine Sinterung vor dem Ätzen ermöglicht hingegen mit Vorteil eine mechanische Nachbearbeitung.
Ein weiterer Vorteil des Ätzens nach dem Sintern betrifft die Möglichkeit, eine organische oder glasbildende Versiegelung verwenden zu können, welche für die Sinterung notwendige Temperaturen nicht geeignet ist.
In einem zusätzlichen Verfahrensschritt können nach dem Versiegeln die Versiegelung 8 sowie die Seitenflächen (6, 7) mechanisch so überarbeitet, beispielsweise geschliffen werden, dass die ersten Schichten 2 an den Seitenflächen 6 und 7 freiliegen. Die zweiten Schichten 3 sind danach vorzugsweise noch von der Versiegelung 8 bedeckt. Dies ist in 1D angedeutet.
Anschließend können die Seitenflächen 6 und 7 in einem zusätzlichen Verfahrensschritt jeweils mit einer Außenelektrode 10 versehen werden, welche die Innenelektroden (vgl. Bezugszeichen 12 in 2) über die ersten Schichten 2 kontaktiert. Dies ist in 1E gezeigt.
Die Außenelektrode 10 kann mittels eines Leitklebers auf die Seitenflächen 6 und 7 aufgebracht und/oder mittels des Leitklebers gebildet werden. Es kann ein Leitkleber vorgesehen sein, der nach dem Auftragen oder Aufbringen eintrocknet. Für die Bearbeitung oder Aushärtung des Leitklebers kann zusätzlich oder alternativ eine gesonderte Wärmebehandlung bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise zwischen 100°C bis 250°C, notwendig sein, um die Außenelektrode 10 zuverlässig mit dem Stapel 4 bzw. den ersten Schichten 2 elektrisch leitfähig zu verbinden. Wenn in diesem Fall eine organische Versiegelung verwendet wird, kann vorzugsweise sowohl die Bearbeitung bzw. Aushärtung der Versiegelung als auch diejenige des Leitklebers mit einer einzigen Wärmebehandlung erfolgen.
Die Außenelektrode 10 kann ebenfalls mit einer elektrisch leitfähigen, beispielsweise metallhaltigen Paste auf die Seitenflächen 6 und 7 aufgebracht und/oder gebildet werden.
Für die Verarbeitung oder Aushärtung der elektrisch leitfähigen Paste kann ebenfalls eine gesonderte Wärmebehandlung notwendig sein, um die Außenelektrode 10 einzubrennen und zuverlässig mit dem Stapel 4 bzw. den ersten Schichten 2 elektrisch leitfähig zu verbinden. Dabei verflüchtigt sich vorzugsweise ein ggf. vorhandenes organisches Matrix- oder Bindematerial der elektrisch leitfähigen Paste im Gegensatz zum oben erwähnten Leitkleber. Daher kann die elektrisch leitfähige Paste eine höhere Temperaturbeständigkeit aufweisen als der Leitkleber. Die elektrisch leitfähige Paste kann bei Temperaturen zwischen 600°C und 800°C verarbeitet bzw. ausgehärtet werden. Wenn eine glasbildende Versiegelung verwendet wird, kann vorzugsweise sowohl die Bearbeitung bzw. Aushärtung der Versiegelung als auch diejenige der elektrisch leitfähigen Paste mit einer einzigen Wärmebehandlung erfolgen. Die Aushärtung bzw. Verglasung einer glasbildenden Versiegelung erfordert üblicherweise höhere Temperaturen, als die Aushärtung einer organischen Versiegelung. Alternativ können auch entsprechend zwei verschiedene Wärmebehandlungen vorgesehen sein. Dabei kann zusätzlich eine weitere mechanische Bearbeitung nach der Aushärtung der Versiegelung des Stapels 4 vorgesehen sein, um die ersten Schichten 2 an den Seitenflächen 6 und 7 freizulegen.
Alternativ zu der oben beschriebenen Ausführungsform, in der die Sinterung vor dem Ätzen erfolgt, kann der Stapel 4 auch nach dem Ätzen gesintert werden. Dabei wird der Stapel 4 bzw. die Gräben 9, nach dem Ätzen wie oben beschrieben zunächst mit der Versiegelung 8 versiegelt oder aber die geätzten Gräben 9 bleiben bis zu einer anschließenden Sinterung oder Versinterung des Stapels 4 unversiegelt. Im Falle einer geeigneten Keramik als Versiegelungs- oder Isolationsmaterial kann das Material, welches in den Gräben 9 angeordnet wird, zusammen mit den Grünschichten 1 in einem Verfahrensschritt gesintert werden. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist die Möglichkeit einer kostengünstigeren Herstellung des Vielschichtbauelements, welches gemäß dieser Ausgestaltung vorzugsweise nicht mehr in Form geschliffen wird. Gemäß dieser Ausführungsform schließt sich an das Sintern ein mechanisches Bearbeiten der Versiegelung sowie ein An- oder Aufbringen der Außenelektroden durch geeignete Verfahren an. Vorzugsweise wird der Stapel 4 nach der Stapelungin eine Vielzahl von Bauelementstapeln vereinzelt (nicht dargestellt). Dabei wird der Stapel 4 vorzugsweise entlang einer parallel zu den Seitenflächen 6, 7 verlaufenden Richtung vereinzelt. So können viele Bauelemente gleichzeitig im Verbund hergestellt werden. Das Pressen und das Vereinzeln erfolgt vorzugsweise vor dem Sintern der Bauelementstapel. Dementsprechend erfolgt das Ätzen zweckmäßigerweise nach dem Vereinzeln und dem Sintern. Das beschriebene Verfahren ist insbesondere nicht als auf die Herstellung eines einzelnen Vielschichtbauelements 100 beschränkt anzusehen, sondern umfasst auch die gleichzeitige Herstellung einer Vielzahl von Vielschichtbauelementen.
2 zeigt anhand einer schematischen Schnittansicht ein Vielschichtbauelement 100, welches gemäß des ersten Ausführungsbeispiels des vorgestellten Verfahrens herstellt wurde. Analog zur 1C kann das Vielschichtbauelement jedoch ebenso gut gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels hergestellt werden. Die Grünschichten 1 sind hier zu dielektrischen Schichten 11 gesintert worden. Die dielektrischen Schichten 11 können keramische Schichten, beispielsweise Bariumtitanat enthaltend, sein oder, beispielsweise für den Fall, dass es sich um piezoelektzrische Schichten handelt, aus Blei-Zirkonat-Titanat bestehen oder ein solches Material enthalten. Die Grünschichten 1 können eine dementsprechende Materialzusammensetzung aufweisen.
Innenelektroden 12 jeweils aufweisend einen ersten Teilbereich 13 und einen zweiten Teilbereich 14 sind zwischen benachbarten dielektrischen Schichten 11 angeordnet. Die ersten Teilbereiche 13 und die zweiten Teilbereiche 14 weisen jeweils das erste bzw. das zweite elektrisch leitfähige Material (wie oben anhand des Verfahrens beschrieben) auf und sind jeweils zwischen benachbarten dielektrischen Schichten 11 elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Außerdem können die ersten Teilbereiche 13 und die zweiten Teilbereiche 14 als Schichten, vorzugsweise vollflächig, angeordnet oder abgeschieden werden.
Der erste Teilbereich 13 entspricht dabei der geätzten ersten Schicht aus dem weiter oben beschriebenen Verfahren. Der zweite Teilbereich 14 entspricht der geätzten zweiten Schicht aus dem Verfahren.
Durch den oben beschriebenen Verfahrensschritt des Ätzens sind die Abstände der ersten Teilbereiche 13 von den Seitenflächen 6 bzw. 7 weiterhin kleiner als die Abstände der zweiten Teilbereiche 14 von den Seitenflächen 6 bzw. 7.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erstrecken sich die ersten und die zweiten Teilbereiche 13 und 14 wie in der Schnittansicht gezeigt, jeweils bis über die Mitten der dielektrischen Schichten 11.
Die ersten und zweiten Teilbereiche 13 und 14, bzw. die ersten Schichten 2 und die zweiten Schichten 3 überlappen jeweils in den Überlappbereichen 5. Dabei variieren die Dicke des ersten Teilbereichs 13 und die Dicke des zweiten Teilbereichs 14 in dem Überlappbereich 5 derart, dass trotz Überlapp jeweils ebene Innenelektroden 12 gebildet werden. In 2 nimmt die Dicke des jeweils links angeordneten Teilbereichs von links nach rechts kontinuierlich ab, wobei die Dicke des jeweils rechts angeordneten Teilbereichs derselben Innenelektrode 12 in dem Überlappbereich 5 von links nach rechs kontinuierlich zunimmt, so dass ein erster und zweiter Teilbereich jeweils eine durchgehende Schicht mit gleichbleibender Dicke bilden.
Die Überlappbereiche 5 der Innenelektroden 12 können mittig zwischen der ersten Seitenfläche 6 und der zweiten Seitenfläche 7 angeordnet sein (vgl. 2). Die Überlappbereiche 5 können dabei in Stapelrichtung gesehen entlang einer Geraden angeordnet sein.
Alternativ können die Überlappbereiche in Stapelrichtung gesehen alternierend näher an einer der Seitenflächen 6, 7 angeordnet sein als an der jeweils anderen Seitenfläche 6, 7. Dabei können die Überlappbereiche lateral zueinander versetzt angeordnet sein (in den Figuren nicht explizit dargestellt). Dies hat insbesondere einen Vorteil, wenn die Dicken nicht variieren, so dass die Dicke der Innenelektroden im Überlappbereich vergrößert ist (vgl. 1). Der Vorteil besteht in einer kompakteren und/oder stabileren Stapelung der Grünschichten bzw. der dielektrischen Schichten, wobei bei einer Pressung ein Pressverzug mit Vorteil gemindert werden kann. Eine derartige Ausgestaltung des Vielschichtbauelements ist ebenfalls kostengünstiger. Außerdem kann eines der beiden elektrisch leitfähigen Materialien der ersten und zweiten Teilbereiche bzw. der ersten und zweiten Schichten auf Kosten des anderen elektrisch leitfähigen Materials eingespart werden, was zu einer Gesamtkostenersparnis führen kann.
Wie oben in dem Verfahren anhand der ersten Schichten 2 und der zweiten Schichten 3, die bei dem Vielschichtbauelement 100 die ersten bzw. zweiten Teilbereiche 13 und 14 bilden, beschrieben, sind die ersten Teilbereiche 13 und die zweiten Teilbereiche 14 in Stapelrichtung gesehen alternierend angeordnet, so dass ein erster Teilbereich 13 einer ersten Innenelektrode 12 in Stapelrichtung gesehen jeweils zwischen zwei zweiten Teilbereichen 14 anderer Innenelektroden 12 angeordnet ist und umgekehrt. Die Außenelektroden 10 erstrecken sich bei dem Vielschichtbauelement 100 zumindest teilweise über die gegenüberliegenden Seitenflächen 6 und 7, wobei die ersten Teilbereiche 13 der Innenelektroden 12 elektrisch leitfähig mit den Außenelektroden 10 verbunden sind und die zweiten Teilbereiche der Innenelektroden 12 von den Außenelektroden 10 elektrisch getrennt sind.
In den hier dargestellten Ausführungsbeispielen ist exemplarisch für eine Vielzahl von Grünschichten 1 bzw. dielektrischen Schichten 11, ersten Schichten 2, zweiten Schichten 3 beziehungsweise Teilbereichen 13, 14 zur besseren Übersichtlichkeit jeweils nur eine kleine Anzahl dargestellt. Weiterhin sind die gezeigten Figuren schematisch und idealisiert dargestellt, ohne dass bestimmte im vorliegenden Text beschriebene Aspekte und Merkmale darin erkennbar sein müssen. Beispielsweise ist ein Pressverzug des Stapels der Einfachheit halber nicht in den Figuren gezeigt. Ein in den 1D und 1E gezeigter Zwischenraum zwischen den Innenelektroden 12 und der Versiegelung 8 kann durch einen Pressverzug des Stapels durch das Pressen oder Sintern in der Realität eliminiert werden, so dass außerhalb des Überlappbereichs die ersten und zweiten Schichten 2 und 3 auf beiden Seiten an Grünschichten 1 bzw. dielektrische Schichten 11 angrenzen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Grünschicht
2: Erste Schicht
3: Zweite Schicht
4: Stapel
5: Überlappbereich
6: Erste Seitenfläche
7: Zweite Seitenfläche
8: Versiegelung
9: Graben
10: Außenelektrode
11: Dielektrische Schicht
12: Innenelektrode
13: Erster Teilbereich
14: Zweiter Teilbereich
100: Vielschichtbauelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2008/101919 A1 [0002]
WO 2007/104678 A1 [0002]
US 5597494 [0002]

Claims

Vielschichtbauelement (100) mit dielektrischen Schichten (11) und Innenelektroden (12), wobei zumindest eine der Innenelektroden (12), die zwischen benachbarten dielektrischen Schichten (11) angeordnet ist, einen ersten Teilbereich (13) mit einem ersten elektrisch leitfähigen Material und einen zweiten Teilbereich (14) mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Material umfasst, wobei die Teilbereiche (13, 14) elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind und die elektrisch leitfähigen Materialien voneinander verschieden sind.
Vielschichtbauelement (100) nach Anspruch 1, wobei die dielektrischen Schichten (11) jeweils eine erste Seitenfläche (6) und eine der ersten Seitenfläche (6) gegenüberliegende zweite Seitenfläche (7) aufweisen, wobei der erste Teilbereich (13) näher an der ersten Seitenfläche (6) angeordnet ist als der zweite Teilbereich (14), und wobei der zweite Teilbereich (14) näher an der zweiten Seitenfläche (7) angeordnet ist als der erste Teilbereich (13).
Vielschichtbauelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite elektrisch leitfähige Material mit einer höheren Ätzrate ätzbar ist als das erste elektrisch leitfähige Material.
Vielschichtbauelement (100) nach mindestens einem der Ansprüche 2 und 3, wobei der Abstand des ersten Teilbereichs (13) von der ersten Seitenfläche (6) kleiner ist als der Abstand des zweiten Teilbereichs (14) von der zweiten Seitenfläche (7).
Vielschichtbauelement (100) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste elektrisch leitfähige Material eine Kupfer-Palladium Legierung und das zweite elektrisch leitfähige Material Kupfer aufweist oder wobei das erste und das zweite elektrisch leitfähige Material jeweils eine Silber-Palladium Legierung und/oder eine Silber-Platin Legierung aufweisen.
Vielschichtbauelement (100) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste (13) und der zweite Teilbereich (14) in zumindest einem Überlappbereich (5) überlappen.
Vielschichtbauelement (100) nach Anspruch 6, wobei die Dicke des ersten Teilbereichs (13) und/oder diejenige des zweiten Teilbereichs (14) in dem Überlappbereich (5) variiert.
Vielschichtbauelement (100) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, welches einen Stapel (4) mit einer Vielzahl von Innenelektroden (12) und dielektrischen Schichten (11) umfasst, wobei jede Innenelektrode (12) zwischen zwei dielektrischen Schichten (11) angeordnet ist und einen ersten Teilbereich (13) umfassend das erste elektrisch leitfähige Material und einen zweiten Teilbereich (14) umfassend das zweite elektrisch leitfähige Material aufweist, und wobei die Teilbereiche (13, 14) in Stapelrichtung gesehen alternierend angeordnet sind, so dass ein erster Teilbereich (13) einer Innenelektrode in Stapelrichtung gesehen zwischen zwei zweiten Teilbereichen (14) anderer Innenelektroden angeordnet ist und umgekehrt.
Vielschichtbauelement (100) nach Anspruch 8, wobei jede Innenelektrode (12) einen Überlappbereich (5) aufweist, und wobei die Überlappbereiche (5) der Innenelektroden (12) entweder in Stapelrichtung aneinander ausgerichtet oder in Stapelrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
Vielschichtbauelement (100) nach mindestens einem der Ansprüche 8 und 9, welches eine Außenelektrode (10) aufweist, die sich über eine Seite des Stapels erstreckt, wobei die ersten Teilbereiche (13) der Innenelektroden (12) elektrisch leitfähig mit der Außenelektrode (10) verbunden sind und die zweiten Teilbereiche (14) der Innenelektroden (12) von der Außenelektrode (10) elektrisch getrennt sind.
Vielschichtbauelement (100) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ein Varistor, ein Kondensator, ein PTC-Bauelement, ein NTC-Bauelement oder ein piezoelektrisches Bauelement ist.
Verfahren zur Herstellung eines Vielschichtbauelements (100) mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer Vielzahl von Grünschichten (1), – Anordnen jeweils einer ersten Schicht (2) mit einem ersten elektrisch leitfähigen Material auf mehreren Grünschichten (1), – Anordnen jeweils einer zweiten Schicht (3) mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Material auf mehreren Grünschichten (1), – Stapelung der Grünschichten (1) zu einem Stapel (4), wobei zwischen zwei benachbarten Grünschichten (1) jeweils eine erste Schicht (2) und eine zweite Schicht (3) derart angeordnet werden, dass die Schichten (2, 3) elektrisch leitfähig miteinander verbindbar sind, – Fertigstellen des Vielschichtbauelements (100), wobei vor dem Fertigstellen des Vielschichtbauelements (100) die erste Schicht (2) und die zweite Schicht (3) elektrisch leitfähig miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruche 12, wobei die Grünschichten (1), auf denen die zweiten Schichten (3) angeordnet werden, entweder die gleichen Grünschichten (1) sind, auf denen auch die ersten Schichten (2) angeordnet werden, oder von diesen Grünschichten (1) verschiedene Grünschichten (1).
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die ersten und zweiten Schichten (2, 3) in Stapelrichtung gesehen alternierend angeordnet werden, so dass auf der gleichen Seite des Stapels eine erste Schicht (2) in Stapelrichtung gesehen jeweils zwischen zwei zweiten Schichten (3) angeordnet ist und umgekehrt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Stapel (4) einem Ätzmittel ausgesetzt wird, und wobei das zweite elektrisch leitfähige Material mit einer höheren Ätzrate geätzt wird als das erste elektrisch leitfähige Material, so dass nach dem Ätzen die Abstände (A1) der ersten Schichten von einer den ersten Schichten (2) nächstliegenden Seitenfläche (6, 7) des Stapels kleiner sind als die Abstände (A2) der zweiten Schichten (3) von einer den zweiten Schichten (3) nächstliegenden Seitenfläche (6, 7) des Stapels (4).