DE112004000186B4

DE112004000186B4 - Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponenten und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE112004000186B4
Application number: DE112004000186T
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Nagaokakyo Mihara; Atsushi Nagaikakyo Kishimoto; Hideaki Nagaokakyo Niimi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: WO2004075216A1; JP4310585B2; DE112004000186T5; KR20050121669A; CN1739173A; JPWO2004075216A1; US7295421B2; KR100745494B1; US20060145401A1; CN100527289C

Abstract

Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente mit folgenden Merkmalen:
einem laminierten Körper (2), der eine Mehrzahl von Keramikschichten (3) und eine Mehrzahl interner Elektroden (4, 5), die sich entlang vorbestimmter Grenzflächen zwischen den Keramikschichten (3) erstrecken, umfasst; und
externen Elektroden (8, 9), die an den Endflächen (6, 7) angeordnet sind und sich in der Laminierungsrichtung des laminierten Körpers (2) erstrecken, wobei die externen Elektroden (8, 9) in elektrischem Kontakt mit den vorbestimmten internen Elektroden (4, 5) stehen,
wobei jede der internen Elektroden (4, 5) einen Hauptabschnitt (17), der sich zwischen den Keramikschichten (3) befindet, und einen Endabschnitt (18) umfasst, der sich von dem Hauptabschnitt (17) erstreckt und in elektrischem Kontakt mit der externen Elektrode (8, 9) an der Endfläche (6, 7) des laminierten Körpers (2) steht, wobei der Endabschnitt (18) eine Erweiterung (19, 20) ist, die sich entlang der Endfläche (6, 7) des laminierten Körpers (2) erstreckt,
wobei die Keramikschichten...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponenten und Verfahren zur Herstellung der Elektronikkomponenten. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verbesserung der Zuverlässigkeit einer elektrischen Verbindung zwischen internen Elektroden und externen Elektroden, die an den Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponenten vorgesehen sind.
Typische Beispiele einer Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung sind Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten. Der Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten weist üblicherweise die folgende Struktur auf:
Der Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten umfasst einen laminierten Körper als eine Hauptkomponente. Der laminierte Körper weist eine Mehrzahl von Keramikschichten und eine Mehrzahl interner Elektroden auf, die sich entlang vorbestimmter Grenzflächen zwischen den Keramikschichten erstrecken. Die Keramikschichten sind aus einem Thermistormaterial aufgebaut, das einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands aufweist. Die internen Elektroden umfassen erste interne Elektroden, die sich zu einer ersten Endfläche des laminierten Körpers erstrecken, und zweite interne Elektroden, die sich zu einer zweiten Endfläche gegenüber der ersten Endfläche des laminierten Körpers erstrecken. Die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden sind abwechselnd in der Laminierungsrichtung angeordnet.
Der Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ist mit einer ersten externen Elektrode und einer zweiten externen Elektrode versehen, die auf der ersten bzw. zweiten Endfläche des laminierten Körpers angeordnet sind. Die erste externe Elektrode steht an der ersten Endfläche des laminierten Körpers in elektrischem Kontakt mit den ersten internen Elektroden. Die zweite externe Elektrode steht an der zweiten Endfläche des laminierten Körpers in elektrischem Kontakt mit den zweiten internen Elektroden.
Ein derartiger Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten wird üblicherweise wie folgt hergestellt:
Ein Schritt zum Erzeugen eines laminierten Grün-Körpers wird ausgeführt. Der laminierte Grün-Körper wird durch Brennen in den oben erwähnten gesinterten laminierten Körper umgewandelt. Der laminierten Grün-Körper umfasst Keramikgrünschichten für Keramikschichten und Filme leitfähiger Paste für die internen Elektroden.
Insbesondere werden die Keramikgrünschichten durch ein Mischen eines pulvrigen Keramikmaterials, wie z. B. eines Materials auf BaTiO₃-Basis, eines organischen Bindemittels und eines organischen Lösungsmittels, um einen Schlamm herzustellen, sowie durch ein Formen des Schlamms durch ein Schabmesserverfahren oder dergleichen in Lagen, hergestellt.
Leitfähige Paste wird durch ein Mischen eines Grundmetallpulvers, wie z. B. Ni-Pulver, eines organischen Bindemittels und eines organischen Lösungsmittels hergestellt. Die leitfähige Paste wird durch ein Siebdruckverfahren oder dergleichen auf die Keramikgrünschichten aufgebracht, um Filme leitfähiger Paste für die internen Elektroden bereitzustellen.
Der laminierte Grün-Körper wird durch ein Laminieren der Mehrzahl von Keramikgrünschichten, die mit den Filmen leitfähiger Paste für die internen Elektroden vorgesehen sind, und durch ein Pressen der laminierten Keramikgrünschichten in der Laminierungsrichtung hergestellt.
Der resultierende laminierte Grün-Körper könnte, falls nötig, geschnitten werden und wird dann gesintert, um einen gesinterten laminierten Körper bereitzustellen. Wenn ein Grundmetall, wie z. B. Ni, als das leitfähige Element für die internen Elektroden verwendet wird, wird der Sintervorgang unter einer reduzierenden Atmosphäre ausgeführt, um eine Oxidation des Grundmetalls zu verhindern. In einem derartigen Fall wird nach dem Sintervorgang der gesinterte laminierte Körper unter einer oxidierenden Atmosphäre erwärmt (Reoxidation), um die Keramikschichten mit positiven Temperaturcharakteristika bereitzustellen.
Der gesinterte laminierte Körper wird dann durch Trommelpolieren, das üblicherweise für die meisten Chip-Typ-Keramik-Elektronikkomponenten bei einem Herstellungsvorgang durchgeführt wird, poliert. Der Trommelpoliervorgang wird durchgeführt, um ein Abschlagen des gesinterten Körpers zu verhindern oder eine Veränderung einer Charakteristik zu verhindern, die durch abgeschlagene Keramikteilchen des laminierten Körpers, die an einem anderen laminierten Körper haften, bewirkt wird. Der Trommelpoliervorgang rundet die Ecken und die Kanten des gesinterten laminierten Körpers ab.
Die externen Elektroden sind z. B. durch Sputtern oder Brennen der leitfähigen Paste auf die erste Endfläche und die zweite Endfläche des laminierten Körpers gebildet. Die externen Elektroden umfassen ein Metall mit starker Affinität zu einem Metall, das in den internen Elektroden enthalten ist.
Der Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, der durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt wird, könnte jedoch folgende Probleme aufweisen:
Im Allgemeinen weisen die Filme leitfähiger Paste verglichen mit den Keramikgrünschichten eine hohe Schrumpfung auf. Deshalb könnten, wenn der Grün-Verbundkörper mit den Keramikgrünschichten und den Filmen leitfähiger Paste monolithisch bei dem Sintervorgang gebrannt wird, die internen Elektroden die Endflächen des gesinterten laminierten Körpers unter Umständen nicht erreichen. In einem derartigen Fall sind die internen Elektroden elektrisch und mechanisch unvollständig mit den externen Elektroden verbunden. Als ein Ergebnis kann die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente, wie z. B. der Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, keine zufriedenstellenden Charakteristika zeigen.
Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist z. B. in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 6-181101 offenbart. Bei diesem Verfahren wird eine leitfähige Paste für externe Elektroden auf Endflächen eines laminierten Grün-Körpers, der Keramikgrünschichten und eine leitfähige Paste für interne Elektroden aufweist, bevor der laminierte Grün-Körper gebrannt wird, aufgebracht. Die Keramikgrünschichten, die leitfähige Paste für interne Elektroden und die leitfähige Paste für externe Elektroden werden nämlich gleichzeitig gebrannt.
Gemäß diesem Verfahren tritt, wenn die leitfähige Paste für externe Elektroden auf den laminierten Grün-Körper aufgebracht wird, das durch ein Brennen der leitfähigen Paste für interne Elektroden im Inneren des laminierten Grün-Körpers bewirkte Schrumpfen nicht auf. Deshalb kommen die leitfähige Paste für externe Elektroden und die leitfähige Paste für interne Elektroden sicher in Kontakt miteinander. Als ein Ergebnis werden elektrische und mechanische Verbindungen zwischen den externen Elektroden und den internen Elektroden sichergestellt.
Dieses Verfahren weist jedoch folgendes Problem auf. Bei dem oben erwähnten Verfahren muss der Trommelpoliervorgang zum Verhindern eines Abschlagens des gesinterten laminierten Körpers nach dem Brennvorgang ausgeführt werden. Wenn nämlich der Sintervorgang abgeschlossen ist, ist der gesinterte laminierte Körper bereits mit den externen Elektroden versehen. Folglich werden die externen Elektroden durch das Trommelpolieren teilweise poliert. Als ein Ergebnis könnte die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen den externen Elektroden und den internen Elektroden abnehmen.
Die japanischen ungeprüften Patentanmeldungen mit den Nr. 11-288840 und 11-288841 z. B. offenbaren ein Verfahren zum mechanischen Entfernen eines bestimmten Teils, d. h. der Keramikschicht, der Endflächen des gesinterten laminierten Körpers durch ein Sandstrahlen der Endflächen des gesinterten laminierten Körpers. Als ein Ergebnis liegen die Endabschnitte der internen Elektroden an den Endflächen des laminierten Körpers ausreichend frei.
Wenn jedoch das oben erwähnte Verfahren auf einen laminierten Körper angewendet wird, der Keramikschichten mit hoher Härte aufweist, z. B. einen laminierten Körper für einen mehrschichtigen Keramikkondensator, werden nicht nur die Keramikschichten entfernt, sondern auch die internen Elektroden unerwünschter Weise entfernt. Folglich könnte der Sandstrahlvorgang bedeutungslos sein und eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen den internen Elektroden und externen Elektroden wird unter Umständen nicht bereitgestellt.
Wenn das Sandstrahlen ausgeführt wird, müssen die Endflächen des laminierten Körpers in der Glasrichtung des Aluminiumoxidpulvers oder dergleichen ausgerichtet sein. Folglich erfordert das Sandstrahlen einer großen Anzahl laminierter Körper viele Arbeitsstunden zum Ausrichten der laminierten Körper in der erwünschten Richtung. Deshalb ist Sandstrahlen zur Massenproduktion ungeeignet.
Bekannte Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente und Ansätze zu deren Herstellung sind in der DE 42 24 284 A1 , der JP 03 035 501 A und der DE 100 53 769 A1 beschrieben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente und Verfahren zum Herstellen derselben bereitzustellen, die eine verbesserte Zuverlässigkeit in Bezug auf elektrische und mechanische Verbindungen interner Elektroden und externer Elektroden aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß Anspruch 1, und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 5 gelöst.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente, die einen laminierten Körper und externe Elektroden umfasst. Der laminierte Körper umfasst eine Mehrzahl Keramikschichten und eine Mehrzahl interner Elektroden, die sich entlang vorbestimmter Grenzflächen zwischen den Keramikschichten erstrecken. Die externen Elektroden sind an den Endflächen angeordnet, die sich in der Laminierungsrichtung des laminierten Körpers erstrecken, und stehen in elektrischem Kontakt mit den vorbestimmten internen Elektroden. Die vorliegende Erfindung kann die o ben erwähnten Technologieprobleme durch die folgende Struktur lösen:
Jede der internen Elektroden umfasst nämlich einen Hauptabschnitt, der sich zwischen den Keramikschichten befindet, und einen Endabschnitt, der sich von dem Hauptabschnitt erstreckt und an der Endfläche des laminierten Körpers in elektrischem Kontakt mit der externen Elektrode steht. Der Endabschnitt ist durch eine Erweiterung entlang der Endfläche des laminierten Körpers gekennzeichnet.
Eine derartige Struktur ermöglicht einen Anstieg der Kontaktfläche zwischen den internen Elektroden und der externen Elektrode. Deshalb wird die Zuverlässigkeit des elektrischen Kontakts zwischen den internen Elektroden und den externen Elektroden erhöht und die Festigkeit der Verbindung zwischen den internen Elektroden und den externen Elektroden wird erhöht. Als ein Ergebnis können die Widerstandscharakteristika der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente stabilisiert werden.
Wenn die internen Elektroden für die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung eine spezifische Struktur aufweisen, wie oben beschrieben ist, gibt es zwei mögliche Erweiterungstypen. Eine erste Erweiterung erstreckt sich in einer Richtung entlang der Endfläche des laminierten Körpers, so dass der Endabschnitt und der Hauptabschnitt der internen Elektrode zusammen einen L-förmigen Querschnitt bilden. Eine zweite Erweiterung erstreckt sich in unterschiedlichen Richtungen entlang der Endfläche des Verbundkörpers, so dass der Endabschnitt und der Hauptabschnitt der internen Elektrode zusammen einen T-förmigen Querschnitt bilden.
Die zweite Erweiterung der beiden Formen ist besonders vorzuziehen, da die zweite Erweiterung eine größere Kontaktfläche zwischen den internen Elektroden und den externen Elektroden liefern kann als die erste Erweiterung. Deshalb kann die Zuverlässigkeit der elektrischen und mechanischen Verbindungen zwischen den internen Elektroden und den externen Elektroden erhöht werden.
Insbesondere wird die vorliegende Erfindung vorzugsweise auf eine Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente mit der folgenden Struktur angewendet. Die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente weist externe Elektroden und interne Elektroden auf. Die externen Elektroden umfassen eine erste externe Elektrode, die an einer ersten Endfläche eines laminierten Körpers angeordnet ist, und eine zweite externe Elektrode, die an einer zweiten Endfläche gegenüber der ersten Endfläche des laminierten Körpers angeordnet ist. Die internen Elektroden umfassen erste interne Elektroden, die in elektrischem Kontakt mit der ersten externen Elektrode stehen, und zweite interne Elektroden, die in elektrischem Kontakt mit der zweiten externen Elektrode stehen. Die ersten internen Elektroden und die zweiten internen Elektroden sind abwechselnd in der Laminierungsrichtung des laminierten Körpers angeordnet. Beispiele der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente mit einer derartigen Struktur umfassen einen Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, einen Laminat-Typ-Thermistor mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, einen Laminat-Typ-Keramikkondensator und einen Laminat-Typ-Keramikvaristor.
Die vorliegende Erfindung kann vorzugsweise auf eine Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente angewendet werden, die die Keramikschichten umfasst, die eine Halbleiter-Keramik umfassen, die einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands aufweist, z. B. einen Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten. Wenn die spezifische Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung auf den Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten angewendet wird, kann der Widerstandswert der elektrischen Kontaktfläche zwischen den internen Elektroden und den externen Elektroden gesenkt werden und die Verbindung zwischen den internen Elektroden und den externen E lektroden kann stabilisiert werden. Deshalb wird der Widerstandswert stabilisiert und die Thermistorcharakteristika, wie z. B. Curie-Temperatur, können stabilisiert werden. Stabilität bei einem Überlasttest kann ebenso gesichert werden.
In der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung weisen vorzugsweise die Keramikschichten eine gesinterte Dichte zwischen 60% und 85% auf und die Hauptabschnitte der internen Elektroden weisen eine Dicke von 0,5 μm oder mehr auf. Mit einer derartigen Struktur können, wenn die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente durch Verfahren, wie unten beschrieben, hergestellt wird, die Endabschnitte die Erweiterungen aufweisen, die sich entlang der Endflächen des laminierten Körpers erstrecken.
Der Hauptabschnitt der internen Elektrode mit einer Dicke von 3,0 μm oder weniger kann die Delaminierung zwischen den Keramikschichten und den internen Elektroden weiter senken.
Die vorliegende Erfindung liefert außerdem ein Verfahren zum Herstellen der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente, die einen laminierten Körper und externe Elektroden umfasst. Der laminierte Körper umfasst eine Mehrzahl Keramikschichten und eine Mehrzahl interner Elektroden, die sich entlang vorbestimmter Grenzflächen zwischen den Keramikschichten erstrecken. Die externen Elektroden sind an Endflächen angeordnet, die sich in der Laminierungsrichtung des laminierten Körpers erstrecken, und stehen in elektrischem Kontakt mit den vorbestimmten internen Elektroden.
Das Verfahren zum Herstellen der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte eines Herstellens eines laminierten Grün-Körpers, eines Sinterns des laminierten Grün-Körpers in einen gesinterten laminierten Körper und eines Bildens externer Elektroden an den Endflächen des gesinterten lami nierten Körpers. Der laminierte Grün-Körper umfasst Keramikgrünschichten für die Keramikschichten und Filme leitfähiger Paste für die internen Elektroden.
Zum Lösen der oben erwähnten technologischen Probleme während eines derartigen Herstellungsvorgangs ist die vorliegende Erfindung wie folgt gekennzeichnet:
Bei dem Schritt des Herstellens des laminierten Grün-Körpers wird die Dicke der Filme leitfähiger Paste bestimmt, so dass die internen Elektroden nach dem Schritt des Sinterns eine Dicke zwischen 0,5 μm und 3,0 μm aufweisen. Ferner wird der Schritt des Sinterns so gesteuert, dass die Keramikschichten des gesinterten laminierten Körpers eine gesinterte Dichte zwischen 60% und 85% aufweisen.
Ein Trommelpoliervorgang wird zwischen den Schritten des Sinterns und den Schritten des Bildens der externen Elektroden durchgeführt. Durch das Trommelpolieren des gesinterten laminierten Körpers mit Kugeln stehen die Endabschnitte der internen Elektroden von den Endflächen des laminierten Körpers vor und werden dann verformt, um sich entlang der Endflächen zu erstrecken. Die vorstehenden und sich verformenden Endabschnitte der internen Elektroden kommen in elektrischen Kontakt mit den externen Elektroden.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente können Erweiterungen, die sich entlang der Endflächen des laminierten Körpers erstrecken, effizient durch den Trommelpoliervorgang zu den Endabschnitten der internen Elektroden gebildet werden.
Die internen Elektroden weisen eine Dicke von 0,5 μm oder mehr auf, um so eine vorbestimmte Festigkeit zu behalten, und die Keramikschichten weisen eine niedrige gesinterte Dichte auf, wie z. B. 85% oder weniger. Mit dieser Kombination kann die Festigkeit der Keramikschichten reduziert werden, um niedriger zu sein als diejenige der internen Elektroden in dem gesinterten laminierten Körper. Unter derartigen Bedingungen werden die Keramikschichten durch den Trommelpoliervorgang unter Verwendung der Kugeln für den gesinterten laminierten Körper früher abgeschlagen als die internen Elektroden. Deshalb stehen die Endabschnitte der internen Elektroden von den Endflächen des laminierten Körpers vor. Die vorstehenden Endabschnitte der internen Elektroden werden in Richtung der Endflächen des laminierten Körpers durch die Kugeln getroffen. Als ein Ergebnis werden die Endabschnitte umgelegt, um sich entlang der Endflächen des laminierten Körpers zu erstrecken, und werden dann durch eine Kunststoffverformung abgeflacht. Folglich bilden die Endabschnitte, die als die Kontaktfläche mit den externen Elektroden fungieren, der internen Elektroden Erweiterungen, die sich an den Endflächen des laminierten Körpers erstrecken.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der Mehrschicht-Keramik-Elektrodenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die Kugeln vorzugsweise einen Durchmesser auf, der kleiner ist als die Abmessung der Endflächen des Verbundkörpers in der Laminierungsrichtung. Wenn der Durchmesser der Kugeln größer ist als die Abmessung der Endflächen des laminierten Körpers in der Laminierungsrichtung, werden die Endabschnitte, die von den Endflächen des laminierten Körpers vorstehen, der internen Elektroden leicht abgeschlagen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Endfläche eines gesinterten laminierten Körpers nach einem Sintervorgang zur Erzeugung der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente aus 1 darstellt.
3 ist eine Ansicht, entsprechend 2, die interne Elektroden, die von der Endfläche des laminierten Körpers vorstehen, bei einem Trommelpoliervorgang, dem der gesinterte laminierte Körper aus 2 unterzogen wird, darstellt.
4 ist eine Ansicht, 2 entsprechend, die verformte Endabschnitte der internen Elektroden, die im Wesentlichen gleichzeitig mit dem in 3 gezeigten Vorsprung gebildet werden, bei dem Kugelpoliervorgang darstellt.
5 ist eine Ansicht, 2 entsprechend, die eine externe Elektrode, die nach der in 4 gezeigten Verformung gebildet wird, darstellt.
6 ist eine Ansicht, 2 entsprechend, die eine Endfläche des gesinterten laminierten Körpers, wenn der Kugelpoliervorgang unangemessen ausgeführt wurde, als Beschreibung eines Vergleichsbeispiels darstellt.
Bester Modus zur Ausführung der Erfindung
Eine Struktur der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1 aus 1 ist z. B. auf einen Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, einen Laminat-Typ-Thermistor mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, einen Laminat-Typ-Keramikkondensator und einen Laminat-Typ-Keramikvaristor anwendbar.
Bezug nehmend auf 1 umfasst die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1 einen laminierten Körper 2 als einen Hauptteil der Komponente. Der laminierte Körper 2 umfasst eine Mehrzahl von Keramikschichten 3 und eine Mehrzahl interner Elektroden 4 und 5, die sich entlang vorbestimmter Grenzflächen zwischen den Keramikschichten 3 erstrecken. Die internen Elektroden 4 und 5 umfassen erste interne Elektroden 4, die sich zu einer ersten Endfläche 6 des laminierten Körpers 2 erstrecken, und zweite interne Elektroden 5, die sich zu einer zweiten Endfläche 7 gegenüber der ersten Endfläche 6 des laminierten Körpers 2 erstrecken. Die erste und die zweite Endfläche 6 und 7 erstrecken sich in der Laminierungsrichtung des laminierten Körpers 2. Die ersten Elektroden 4 und die zweiten Elektroden 5 sind abwechselnd in der Laminierungsrichtung des laminierten Körpers 2 angeordnet.
Ein Keramikmaterial für die Keramikschichten 3 wird abhängig von der Funktion der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1 bestimmt. Insbesondere könnten die Keramikschichten 3 z. B. Halbleiter-Keramiken, dielektrische Keramiken, piezoelektrische Keramiken oder magnetische Keramiken umfassen. Wenn die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1 ein Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ist, umfassen die Keramikschichten 3 ein Thermistormaterial mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands, d. h. die Halbleiter-Keramiken. Beispiele der Halbleiter-Keramiken umfassen Barium-Titanat-Keramiken. Wenn die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1 ein Laminat-Typ-Keramikkondensator ist, umfassen die Keramikschichten 3 dielektrische Keramiken.
Beispiele einer leitfähigen Komponente, die in den ersten internen Elektroden 4 und den zweiten internen Elektroden 5 enthalten ist, umfassen Grundmetalle, wie z. B. Ni und Cu, Edelmetalle, wie z. B. Ag, Pd und Pt, und Legierungen dieser Metalle. Insbesondere umfassen, wenn die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1 ein Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ist, die ersten internen Elektroden 4 und die zweiten internen Elektroden 5 ein Metall, wie z. B. Ni, die in ohmschem Kontakt mit den Keramikschichten 3 stehen.
Die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1 umfasst eine erste externe Elektrode 8 und eine zweite externe Elektrode 9, die als Anschlüsse fungieren. Die erste externe Elektrode 8 und die zweite externe Elektrode 9 sind an der ersten Endfläche 6 bzw. der zweiten Endfläche 7 des laminierten Körpers 2 angeordnet. Die erste externe Elektrode 8 ist elektrisch mit den ersten internen Elektroden 4 an der ersten Endfläche 6 des laminierten Körpers 2 verbunden. Die zweite externe Elektrode 9 ist an der zweiten Endfläche 7 des laminierten Körpers 2 elektrisch mit den zweiten internen Elektroden 5 verbunden.
Die erste und die zweite externe Elektrode 8 und 9 sind zum Beispiel durch Sputtern gebildet. Insbesondere umfasst jede der ersten und der zweiten externen Elektrode 8 und 9 eine Ni-Cr-Schicht 10, eine Cu-Schicht 11 auf der Ni-Cr-Schicht 10 und eine Ag-Schicht 12 auf der Cu-Schicht 11. Die Ni-Cr-Schicht 10 und die Cu-Schicht 11 können z. B. durch eine Cr-Schicht oder eine Ni-Schicht ersetzt werden. Die Ag-Schicht 12 verbessert die Plattierungsaufbringungsfestigkeit und Lötbarkeit der Oberflächen der ersten und der zweiten externen Elektrode 8 und 9. Ag in der Schicht 12 könnte durch ein anderes Metall als Ag ersetzt werden.
Die erste und die zweite externe Elektrode 8 und 9 könnten durch ein Aufbringen einer leitfähigen Paste auf die erste und die zweite Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers und ein darauffolgendes Brennen gebildet werden. Die leitfähige Paste wird durch ein Dispergieren eines leitfähigen Metallpulvers und eines organischen Bindemittels in ein organisches Lösungsmittel hergestellt. Wenn der Brennvorgang unter einer oxidierenden Atmosphäre, wie z. B. Luft, ausgeführt wird, umfasst das leitfähige Metallpulver, das in der leitfähigen Paste enthalten ist, ein Edelmetall, wie z. B. Ag, Pd oder Pt, das kaum oxidiert ist. Wenn der Brennvorgang unter einer nicht-oxidierenden Atmosphäre ausgeführt wird, könnte das leitfähige Metallpulver ein Grundmetall, wie z. B. Cu und Ni, umfassen.
Eine erste Plattierungsschicht 13 und eine zweite Plattierungsschicht 14 sind auf der ersten externen Elektrode 8 bzw. der zweiten externen Elektrode 9, falls dies nötig ist, angeordnet. Die erste und die zweite Plattierungsschicht 13 und 14 verbessern die Lötbarkeit und verhindern ein Verlieren von Lötmittel der Ag-Schichten 12 der ersten und der zweiten externen Elektrode 8 und 9. Das Metall für die erste und die zweite Plattierungsschicht 13 und 14 wird abhängig von der Affinität zu dem in den Oberflächenschichten der ersten und der zweiten externen Elektrode 8 und 9 enthaltenen Metall bestimmt. Wenn die Oberflächenschichten der ersten und der zweiten externen Elektrode 8 und 9 die Ag-Schichten 12 sind, umfasst jede der ersten und der zweiten Plattierungsschicht 13 und 14 eine Ni-Teilschicht 15 und eine Sn-Teilschicht 16, die auf der Ni-Teilschicht 15 angeordnet ist. Die Sn-Teilschicht 16 könnte durch eine Lötmittelschicht ersetzt werden.
Eine Schutzbeschichtung (in 1 nicht gezeigt), die z. B. Glas umfasst, könnte teilweise auf freiliegenden Oberflächen des laminierten Körpers 2 angeordnet sein, wobei die erste und die zweite externe Elektrode 8 und 9 nicht auf den freiliegenden Oberflächen gebildet sind. Die Schutzbeschichtung schützt den laminierten Körper 2 vor der äußeren Umgebung, d. h. externer Temperatur, Feuchtigkeit und dergleichen, die die Charakteristika der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1 verschlechtern. Wenn der laminierten Körper 2 mit den Keramikschichten 3 versehen ist, die eine Halbleiter-Keramik umfassen, könnten ein unerwünschtes Plattieren der freiliegenden Oberflächen des laminierten Körpers 2 und ein Eindringen der Plattierungslösung in den laminierten Körper 2 während der Bildung der ersten und der zweiten Plattierungsschicht 13 und 14 auf der ersten und der zweiten externen Elektrode 8 und 9 bewirkt werden. D Schutzbeschichtung kann eine derartige Verschlechterung der Charakteristika verhindern.
5 stellt eine Struktur dar, die die vorliegende Erfindung kennzeichnet. 5 zeigt eine Seite, an der sich die zweite Endfläche 7 des laminierten Körpers 2 befindet. Die Konfiguration der ersten Endfläche 6 ist im Wesentlichen die gleiche.
Bezug nehmend auf 5 umfasst jede der ersten und der zweiten internen Elektrode 4 und 5 einen Hauptteil 17, der zwischen den Keramikschichten 3 und einem Endabschnitt 18, der eine Verbindung zu dem Hauptteil 17 herstellt, angeordnet ist und an der jeweiligen Endfläche 6 oder 7 des laminierten Körpers 2 in elektrischem Kontakt mit der entsprechenden ersten oder zweiten externen Elektrode 8 oder 9 steht. Der Endabschnitt 18 weist eine Erweiterung auf, die sich entlang der entsprechenden Endfläche 6 oder 7 des laminierten Körpers 2 erstreckt.
Üblicherweise bilden der Endabschnitt 18 und der Hauptteil 17 einen T-förmigen Querschnitt 19, der in dem oberen Teil in 5 gezeigt ist, oder bilden einen L-förmigen Querschnitt 20, der in dem mittleren und dem unteren Teil in 5 gezeigt ist. Der Endabschnitt 18 mit dem T-förmigen Querschnitt 19 weist eine Erweiterung auf, die sich von dem Hauptteil 17 in unterschiedlichen Richtungen an der entsprechenden Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2 erstreckt. Der Endabschnitt 18 mit dem L-förmigen Querschnitt 20 weist eine Erweiterung auf, die sich von dem Hauptteil 17 in eine Richtung an der entsprechenden Endfläche 6 oder 7 des laminierten Körpers 2 erstreckt.
Der T-förmige Querschnitt 19 und der L-förmige Querschnitt 20, die in der Zeichnung gezeigt sind, sind typische Beispiele. Praktischer Weise könnten die Endabschnitte 18, die Zwischenformen derselben aufweisen, gebildet sein. Die Endabschnitte 18, die den T-förmigen Querschnitt 19 und den L-förmigen Querschnitt 20 aufweisen, der internen Elektroden 4 oder 5 könnten sich auch in Kombination an einer Endfläche befinden.
Die oben erwähnte Struktur vergrößert die Kontaktfläche zwischen jeder der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 und jeder der ersten und zweiten externen Elektrode 8 und 9. Deshalb werden die Zuverlässigkeit der elektrischen Leitung und die mechanische Verbindung zwischen den ersten und den zweiten internen Elektroden 4 und 5 und der ersten und der zweiten externen Elektrode 8 und 9 verbessert. Insbesondere können die Zuverlässigkeit der elektrischen Leitung und die Festigkeit der mechanischen Verbindung durch den T-förmigen Endabschnitt 18 der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 verglichen mit dem L-förmigen Endabschnitt 18 stark verbessert werden.
Derartige spezifische Formen der Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5, wobei unterschiedliche Festigkeiten zwischen den Keramikschichten 3 und den internen Elektroden 4 und 5 bereitgestellt werden, können durch das folgende Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen elektronischen Keramikkomponente hergestellt werden:
Ein laminierter Grün-Körper, der Keramikgrünschichten für Keramikschichten 3 und Filme leitfähiger Paste für die ersten und die zweiten internen Elektroden 4 und 5 umfasst, wird hergestellt. Der laminierte Grün-Körper wird dann gesintert, um den gesinterten laminierten Körper 2 bereitzustellen. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht der zweiten Endfläche 7 des resultierenden laminierten Körpers 2 nach dem Sintervorgang.
Bei dem Vorgang zum Herstellen des laminierten Grün-Körpers wird die Dicke der leitfähigen Paste derart bestimmt, dass jede der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5, die durch den Sintervorgang gebildet werden, eine Dicke von zumindest 0,5 μm aufweist. Bei dem Sintervorgang wird der gesinterte laminierte Körper 2 mit Keramikschichten 3 versehen, die eine gesinterte Dichte zwischen 60% und 85% aufweisen. Die gesinterte Dichte bezieht sich auf ein relatives Verhältnis zu einer theoretischen Dichte, die aus der Keramikzusammensetzung der Keramikschichten 3 berechnet wird.
Ein Trommelpoliervorgang wird an dem gesinterten laminierten Körper 2 durchgeführt. Der Trommelpoliervorgang wird in Anwesenheit von Kugeln ausgeführt. Die 3 und 4 zeigen einen typischen resultierenden Zustand des gleichen Abschnitts wie in 2, nach dem Trommelpoliervorgang.
Jede der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 weist eine Dicke von zumindest 0,5 μm auf und weist eine Festigkeit auf, die eine vorbestimmte Festigkeit übersteigt. Jede der Keramikschichten 3 weist eine gesinterte Dichte von weniger als 85% auf, so dass die Festigkeit der Keramikschichten 3 niedriger ist als diejenige der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 in dem gesinterten laminierten Körper 2. Unter derartigen Bedingungen werden, wie in 3 gezeigt ist, die Keramikschichten 3 während des Trommelpolierens abgeschlagen, bevor die ersten und die zweiten internen Elektroden 4 und 5 abgeschlagen werden. Als ein Ergebnis stehen die Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 von der ersten und der zweiten Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2 vor. 3 stellt die zweite Endfläche 7 des laminierten Körpers 2 dar und eine gestrichelte Linie zeigt eine Position der zweiten Endfläche 7 in einem Zustand vor dem Trommelpoliervorgang.
Während die Keramikschichten 3 abgeschlagen werden, treffen die Kugeln auf die Endabschnitte 18, die von den ersten und den zweiten internen Elektroden 4 und 5 vorstehen, in Rich tung der ersten und der zweiten Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2. Als ein Ergebnis werden, wie in 4 gezeigt ist, die Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 auf die erste und die zweite Endfläche 6 und 7 gebogen, so dass die Endabschnitte 18 sich entlang der Endflächen 6 und 7 erstrecken und durch plastische Verformung erweitert werden. So werden die Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 in den T-förmigen Querschnitt 19 oder den L-förmigen Querschnitt 20 geformt.
Wenn die Dicke der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 weniger als 0,5 μm beträgt, werden die Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 leicht zusammen mit den Keramikschichten 3 durch das Trommelpolieren unter Verwendung der Kugeln entfernt, selbst dann, wenn die Endabschnitte 18 der internen Elektroden 4 und 5 einmal von der ersten und der zweiten Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2 vorstehen.
Wenn die Dicke der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 größer als 3,0 μm ist, neigt dies zu einer Delaminierung während des Brennens des laminierten Grün-Körpers. Folglich neigt dies zu einem Anstieg des spezifischen Widerstands der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1.
Wenn die gesinterte Dichte der Keramikschichten 3 größer als 85% ist, ist die Entfernung der Keramikschichten 3 durch ein Trommelpolieren des laminierten Körpers 2 nicht ausreichend, damit die Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 vorstehen. Deshalb ist es schwierig, die Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten internen Elektrode 4 und 5 in den T-förmigen Querschnitt 19 und den L-förmigen Querschnitt 20 zu bilden.
Die Keramikschichten 3 weisen eine gesinterte Dichte von zumindest 60% auf. Wenn die Keramikschichten 3 eine gesin terte Dichte von weniger als 60% aufweisen, ist die Festigkeit der Keramikschichten 3 nicht ausreichend. Als ein Ergebnis können die Keramikschichten 3 keine ausreichende mechanische Festigkeit zur praktischen Verwendung als eine Komponente des laminierten Körpers 2 zeigen.
Durch ein angemessenes Auswählen des Typs und des Inhalts des Metallpulvers in der leitfähigen Paste für die ersten und die zweiten Elektroden 4 und 5 können die ersten und die zweiten internen Elektroden 4 und 5 eine größere Festigkeit als eine vorbestimmte Festigkeit zeigen. Wie in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann eine Dicke von zumindest 0,5 μm jedoch ohne weiteres die Festigkeit der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 verbessern. Dies ist ein wertvolles, wenn auch einfaches Verfahren.
Durch ein Erhöhen des Gehalts an organischem Bindemittel in den Keramikgrünschichten für die Keramikschichten 3 oder durch ein Senken der Sintertemperatur, die zur Herstellung des gesinterten laminierten Körpers 2 verwendet wird, kann die gesinterte Dichte reduziert werden, um die Festigkeit der Keramikschichten 3 zu senken.
Vorzugsweise ist der Durchmesser der bei dem Trommelpoliervorgang verwendeten Kugeln kleiner als die Abmessung der ersten und der zweiten Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2 in der Laminierungsrichtung. Selbst wenn die Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten Elektroden 4 und 5 einmal von der ersten und der zweiten Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2 vorgestanden haben, schlagen Kugeln, die einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als die Abmessung der ersten und der zweiten Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2, die vorstehenden Endabschnitte 18 ohne weiteres ab.
Alle möglichen Kugeln können für den Trommelpoliervorgang verwendet werden. Beispiele der Kugeln umfassen Materialien auf Si-Basis, Al-Basis und Zr-Basis. Bei dem Trommelpoliervorgang könnten Wasser, ein Abriebpulver, wie z. B. SiO₂ und Al₂O₃, und andere Zusatzstoffe zusätzlich zu den Kugeln verwendet werden.
Trommelpolierbedingungen, d. h. das Verhältnis der Kugeln, des laminierten Körpers 2, von Wasser, des Abriebpulvers und des Zusatzstoffs, und die Drehgeschwindigkeit und die Zeit für den Trommelpoliervorgang bestimmen, welcher des T-förmigen Querschnitts 19 und des L-förmigen Querschnitts 20 hauptsächlich gebildet wird.
Wie in den 1 und 5 gezeigt ist, werden die erste und die zweite externe Elektrode 8 und 9 auf der jeweiligen ersten und zweiten Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2 gebildet. Falls nötig, werden eine erste und eine zweite Plattierungsschicht 13 und 14 und eine Schutzbeschichtung (nicht gezeigt), der Glas oder dergleichen umfasst, gebildet, um die Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente 1 zu vervollständigen.
Die vorliegende Erfindung wird nun Bezug nehmend auf Beispiele erklärt. In den Beispielen werden Laminat-Typ-Thermistoren mit positivem Temperaturkoeffizienten als Muster hergestellt.
Beispiel 1
Pulver aus BaCo₃, TiO₂ und Sm₂O₃ wurden hergestellt. Diese Pulver wurden gemischt, um eine Zusammensetzung aus (Ba_0,998 Sm_0,002) TiO₃ zu bilden.
Entionisiertes Wasser wurde zu dem erzeugten gemischten Pulver zugegeben und dann wurde die Mischung mit Zirkoniakugeln rührend 10 Stunden langzerstoßen. Nach einem Trocknen der Mischung wurde das erhaltene Pulver bei 1.000°C zwei Stunden lang kalziniert und dann pulverisiert, um ein kalziniertes Pulver herzustellen.
Ein organisches Bindemittel, ein Dispersionsmittel und Wasser wurden zu dem kalzinierten Pulver zugegeben und diese wurden mit Zirkoniumkugeln mehrere Stunden lang gemischt, um einen Keramikschlamm herzustellen. Zur Herstellung einer Mehrzahl von Typen von Keramikschichten mit unterschiedlichen gesinterten Dichten zwischen 50% und 90% nach dem Sintervorgang (später beschrieben), wurden Keramikschlämme mit verschiedenen Mengen an organischem Bindemittel hergestellt. Die gesinterten Dichten nach einem Sintern sind in der Spalte „gesinterte Dichte” in Tabelle 1 gezeigt.
Jeder der Keramikschlämme wurde durch ein Schabmesserverfahren in Lagen geformt und dann getrocknet, um keramische Grünschichten herzustellen.
Eine leitfähige Paste, die Ni-Pulver, ein organisches Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel umfasste, wurde hergestellt. Die leitfähige Paste wurde durch Siebdrucken auf die Keramikgrünschicht aufgebracht, um einen Film leitfähiger Paste für eine interne Elektrode zu bilden. Zur Bereitstellung einer Mehrzahl von Typen interner Elektroden, die nach einem Sintervorgang (später beschrieben) jeweils eine Dicke zwischen 0,3 μm und 3,6 μm aufwiesen, wurde eine Mehrzahl von Typen von Filmen leitfähiger Paste mit unterschiedlichen Dicken hergestellt. Die Dicken nach dem Sintern sind in der Spalte „Dicke interner Elektrode” in Tabelle 1 gezeigt.
Diese Keramikgrünschichten wurden so laminiert, dass die Filme leitfähiger Paste einander gegenüberlagen, wobei die Keramikgrünschichten zwischen denselben angeordnet waren. Die Keramikgrünschichten, die nicht mit der leitfähigen Paste versehen waren, wurden an der Unterseite und der Oberseite der laminierten Keramikgrünschichten angeordnet. Die resultierenden laminierten Keramikgrünschichten wurden pressverbunden und dann in laminierte Grün-Körper mit einer Länge von 2,2 mm, einer Breite von 2,75 mm und einer Dicke von 1,2 mm geschnitten.
Jeder laminierte Grün-Körper wurde in Luft bei 400°C zwei Stunden lang entfettet und dann in einer reduzierenden H₂ (3%)-N₂-Atmosphäre bei 1.300°C zwei Stunden lang gesintert. Der Sintervorgang wandelte die Keramikgrundschichten und die Filme leitfähiger Paste in Keramikschichten bzw. interne Elektroden um und stellte einen gesinterten laminierten Körper bereit.
Die gesinterten laminierten Körper wurden mit Kugeln gemischt, die Si und Al umfassten und die einen Durchmesser von 1 mm aufwiesen. Eine vorbestimmte Menge an Wasser wurde zu der Mischung mit den gesinterten Körpern zugegeben und dann wurde ein Trommelpoliervorgang ausgeführt.
Die resultierenden laminierten Körper nach dem Kugelpolieren wurden in Luft bei 700°C reoxidiert.
Externe Elektroden wurden an beiden Endflächen des laminierten Körpers durch ein Aufbringen einer Ni-Cr-Schicht, einer Cu-Schicht und dann einer Ag-Schicht durch Sputtern gebildet. Ferner wurden Plattierungsschichten auf den externen Elektroden durch Aufbringen von Ni-Teilschichten und dann Sn-Teilschichten durch Elektroplattieren gebildet.
Wie oben wurden Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, die als Muster verwendet wurden, hergestellt. Diese Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten wurden nach den folgenden Charakteristika ausgewertet:
1. Widerstandswert bei Raumtemperatur
Zwanzig Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten für Muster jeden Typs wurden hergestellt. Der Widerstandswert bei Raumtemperatur (25°C) wurde für jeden der Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten gemessen. Die durchschnittliche, maximale, minimale und Standard-Abweichung (σ) des Widerstandswerts von Mustern des gleichen Typs wurden bestimmt. Der Widerstandswert bei Raumtemperatur ist ein Indikator der Stabilität der Verbindung zwischen der internen Elektroden und den externen Elektroden.
2. Querfestigkeit
Zehn Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten für Muster jeden Typs wurden hergestellt. Die Querfestigkeiten wurden für jedes Muster gemäß JIS C 5102 „Section 8.12 Strength of capacitor body” (Abschnitt 8,12 Festigkeit des Kondensatorkörpers) in „Testing procedure of fixed capacitor for electronic devices” (Testprozedur für festen Kondensator für Elektronikvorrichtungen) gemessen und der Durchschnitt wurde berechnet. Die Querfestigkeit ist ein Indikator der mechanischen Festigkeit des laminierten Körpers, d. h. des Laminat-Typ-Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten.
3. Häufigkeitsrate einer Delaminierung
Fünfzig Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten für Muster jeden Typs wurden hergestellt. Jeder Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten wurde parallel zu der Laminierungsrichtung von einer externen Elektrode zu der anderen externen Elektrode geschnitten. Der resultierende Längsschnitt wurde poliert und dann visuell untersucht. Die Wahrscheinlichkeit einer Delaminierung wurde als ein Prozentsatz der Anzahl delaminierter Muster zu der Anzahl Gesamtmuster bestimmt.

Der Widerstandswert bei Raumtemperatur, Querfestigkeiten und die Häufigkeitsrate einer Delaminierung sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Probe	gesinterte Dichte (%)	Dicke interner Elektrode	Widerstandswert bei Raumtemperatur (Ω)				Querfestigkeit (N)	- Häufigkeitsrate einer Delaminierung (%)
Probe	gesinterte Dichte (%)	Dicke interner Elektrode	Durchschnitt	Maximal	Minimal	σ	Querfestigkeit (N)	- Häufigkeitsrate einer Delaminierung (%)
* 1	50	1,5	0,348	0,41	0,31	0,03	21	0
2	60	1,5	0,345	0,38	0,32	0,015	46	0
3	70	1,5	0,311	0,34	0,29	0,016	49	0
4	80	1,5	0,309	0,33	0,28	0,013	52	0
* 5	85	0,3	0,869	1,24	0,56	0,175	54	0
* 6	85	0,4	0,59	0,82	0,34	0,154	47	0
7	85	0,5	0,327	0,37	0,27	0,03	56	0
8	85	1	0,316	0,36	0,29	0,017	51	0
9	85	1,5	0,315	0,34	0,29	0,014	53	0
10	85	2	0,305	0,34	0,29	0,011	53	0
11	85	2,5	0,299	0,32	0,29	0,009	53	0
12	85	3	0,306	0,33	0,28	0,013	54	0
* 13	85	3,3	0,306	0,33	0,29	0,012	51	4
* 14	85	3,6	0,301	0,33	0,28	0,011	55	22
* 15	90	1,5	0,492	0,71	0,34	0,108	58	0

In Tabelle 1 wurden Muster mit einem Sternchen * unter unterschiedlichen Bedingungen als den Herstellungsbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, zeigten alle Muster mit einer „Dicke interner Elektrode” von zumindest 0,5 μm und einer „gesinterten Dichte” zwischen 60% und 85%, d. h. die Muster 2 bis 4 und 7 bis 14, einen niedrigen Widerstandswert bei Raumtemperatur, d. h. die „Durchschnitte” des „Widerstandswerts bei Raumtemperatur” betrugen 0,35 Ω oder weniger.
Insbesondere zeigten unter den oben erwähnten Mustern Muster mit einer „Dicke interner Elektrode” von 3,0 μm oder weniger, d. h. die Muster 2 bis 4 und 7 bis 12, keine Delaminierung, d. h. die „Häufigkeitsrate einer Delaminierung” betrug 0%. Die Längsschnitte der Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten der Muster 2 bis 4 und 7 bis 12 wurden untersucht. Bezug nehmend auf 5 hatte jeder der Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 eine Erweiterung, die sich entlang der jeweiligen ersten und zweiten Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2 erstreckte. Der Endabschnitt 18 hatte nämlich einen T-förmigen Querschnitt 19 oder einen L-förmigen Querschnitt 20.
Andererseits zeigten die Muster 5 und 6 mit einer „Dicke interner Elektrode” von weniger als 0,5 μm einen hohen Widerstandswert bei Raumtemperatur, d. h. die „Durchschnitte” des „Widerstandswerts bei Raumtemperatur” betrugen 0,5 Ω oder mehr. Die „σ”-Werte waren signifikant hoch. Dies ist so, da die elektrische Verbindung zwischen den internen Elektroden und den externen Elektroden ungenügend war.
Das Muster 1, dessen „gesinterte Dichte” weniger als 60% betrug, zeigte eine signifikant niedrige „Querfestigkeit” verglichen mit denjenigen anderer Muster. Dies legt nahe, dass der Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten mit einer „gesinterten Dichte” von weniger als 60% eine ungenügende mechanische Festigkeit aufweist, und dass ein derartiger Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten bei praktischer Verwendung sowie bei dem Befestigungsvorgang beschädigt werden könnte.
Das Muster 15, dessen „gesinterte Dichte” größer als 85% war, zeigte einen hohen „Durchschnitt” eines „Widerstandswerts bei Raumtemperatur”, d. h. größer als 0,45 Ω. Die Längsschnittoberflächen der Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Musters 15 wurden visuell untersucht. Bezug nehmend auf 6 standen die Endabschnitte 18 der ersten und der zweiten internen Elektroden 4 und 5 nicht von der ersten und der zweiten Endfläche 6 und 7 des laminierten Körpers 2 vor. Dies bedeutet, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den ersten und den zweiten internen Elektroden 4 und 5 und der ersten und der zweiten externen Elektrode 8 und 9 ungenügend waren. In 6 sind die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen wie in 5 angezeigt.
Beispiel 2
Um den Einfluss der Form des Endabschnitts der internen Elektrode auf die Stabilität des Widerstandswerts des Laminat-Typ-Thermistors mit einem positiven Temperaturkoeffizienten zu bestimmen, wurde das Muster 9 im Beispiel 1 als ein Standard zum Vergleich verwendet und Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten der Muster 16 und 17 wurden hergestellt. Die Muster 16 und 17 hatten anders geformte Endabschnitte der internen Elektroden als die des Musters 9.
Insbesondere war der laminierte Körper der Laminat-Typ-Thermistoren mit positivem Temperaturkoeffizienten für die Muster 16 und 17 gleich wie bei dem Muster 9. Ein Trommelpoliervorgang für das Muster 16 wurde durch eine Verwendung von Kugeln mit einem Durchmesser von 5 mm ausgeführt, was größer ist als die Abmessung der Endflächen des laminierten Körpers in der Laminierungsrichtung. Die Endabschnitte der internen Elektroden wurden durch ein Sandstrahlen der Endflächen des laminierten Körpers entfernt. Ein Trommelpolier vorgang für das Muster 17 wurde durch ein Verwenden der gleichen Kugeln wie denjenigen des Musters 9 ausgeführt, die Menge der Kugeln war jedoch geringer als bei dem Muster 9. Als ein Ergebnis wurden die Endabschnitte der internen Elektroden mehr in einen L-förmigen Querschnitt als in einen T-förmigen Querschnitt gebildet.
Nach dem Sandstrahlvorgang wurden die Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten der Muster 16 und 17 durch die gleichen Herstellungsverfahren wie denjenigen des Musters 9 hergestellt.
Der Widerstandswert bei Raumtemperatur der resultierenden Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten der Muster 16 und 17 wurde durch das gleiche Verfahren bestimmt wie dem bei dem Beispiel 1. Die durchschnittliche, maximale, minimale und Standard-Abweichung (σ) der Widerstandswerte der Muster sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 umfasst den „Widerstandswert bei Raumtemperatur” des Musters 9 aus Tabelle 1 für einen leichteren Vergleich.

Um die Zuverlässigkeit, d. h. die Stabilität eines Widerstandswerts, jedes der Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten der Muster 9, 16 und 17 auszuwerten, wurde ein intermittierender Energieversorgungstest ausgeführt. Zehn Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten für Muster jeden Typs wurden hergestellt. Jeder der Laminat-Typ-Thermistoren mit einem positiven Temperaturkoeffizienten wurde mit einer Spannung von 6 V 30 Sekunden lang und mit einer einminütigen Unterbrechung als ein Zyklus mit Energie versorgt. Nachdem 1.000 Zyklen als intermittierender Energieversorgungstest wiederholt waren, wurde der Widerstandswert bei Raumtemperatur bestimmt. Die Rate einer Veränderung des Widerstandswerts bei Raumtemperatur vor und nach dem intermittierenden Energieversorgungstest wurde bestimmt. Der Durchschnitt ist in der Spalte „Rate einer Veränderung des Widerstandswerts” in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

Muster	Widerstandswert bei Raumtemperatur (Ω)				Rate einer Veränderung des Widerstandswerts (%)
Muster	Durchschnitt	Maximal	Minimal	σ	Rate einer Veränderung des Widerstandswerts (%)
9	0,315	0,34	0,29	0,014	1,8
16	0,319	0,34	0,31	0,011	9,6
17	0,309	0,33	0,3	0,008	4,7

Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, zeigten die Muster 16 und 17 vor dem Laden durch den intermittierenden Energieversorgungstest ähnliche Widerstandswerte bei Raumtemperatur wie bei dem Muster 9. Eine Ausdehnungs- und Kontraktionsbelastung durch thermische Zyklen, wie z. B. den intermittierenden Energieversorgungstest, erhöhte den Widerstandswert.
Die Rate einer Veränderung des Widerstandswerts bei dem Muster 16 war das Maximum, gefolgt durch die Muster 17 und 9. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein größerer Endabschnittbereich, der in Kontakt mit der externen Elektrode steht, der internen Elektrode die Rate einer Veränderung des Widerstandswerts senkte und die Zuverlässigkeit der Verbindung erhöhte.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung ist von Vorteil bei der Herstellung von z. B. einem Laminat-Typ-Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, der besonders an der Verbindung zwischen internen Elektro den und externen Elektroden einen geringen Widerstandswert und eine hohe Stabilität zeigt.

Claims

Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente mit folgenden Merkmalen: einem laminierten Körper (2), der eine Mehrzahl von Keramikschichten (3) und eine Mehrzahl interner Elektroden (4, 5), die sich entlang vorbestimmter Grenzflächen zwischen den Keramikschichten (3) erstrecken, umfasst; und externen Elektroden (8, 9), die an den Endflächen (6, 7) angeordnet sind und sich in der Laminierungsrichtung des laminierten Körpers (2) erstrecken, wobei die externen Elektroden (8, 9) in elektrischem Kontakt mit den vorbestimmten internen Elektroden (4, 5) stehen, wobei jede der internen Elektroden (4, 5) einen Hauptabschnitt (17), der sich zwischen den Keramikschichten (3) befindet, und einen Endabschnitt (18) umfasst, der sich von dem Hauptabschnitt (17) erstreckt und in elektrischem Kontakt mit der externen Elektrode (8, 9) an der Endfläche (6, 7) des laminierten Körpers (2) steht, wobei der Endabschnitt (18) eine Erweiterung (19, 20) ist, die sich entlang der Endfläche (6, 7) des laminierten Körpers (2) erstreckt, wobei die Keramikschichten (3) eine gesinterte Dichte zwischen 60% und 85% aufweisen und die Hauptabschnitte (17) der internen Elektroden (4, 5) eine Dicke von 0,5 μm oder mehr aufweisen, und wobei die Hauptabschnitte (17) der internen Elektroden (4, 5) eine Dicke von 3,0 μm oder weniger aufweisen.
Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß Anspruch 1, bei der der Endabschnitt (18) die Erweiterung ist, die sich von dem Hauptabschnitt (17) in un terschiedlichen Richtungen an der Endfläche (6, 7) des laminierten Körpers (2) erstreckt, so dass der Endabschnitt (18) und der Hauptabschnitt (17) zusammen einen T-förmigen Querschnitt (19) bilden.
Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß Anspruch 1, bei der die externen Elektroden (8, 9) eine erste externe Elektrode (8), die an einer ersten Endfläche (6) des laminierten Körpers (2) angeordnet ist, und eine zweite externe Elektrode (9) umfassen, die an einer zweiten Endfläche (7) gegenüber der ersten Endfläche (6) des laminierten Körpers (2) angeordnet ist, wobei die internen Elektroden (4, 5) erste interne Elektroden (4), die in elektrischem Kontakt mit der ersten externen Elektrode (8) stehen, und zweite interne Elektroden (5) umfassen, die in elektrischem Kontakt mit der zweiten externen Elektrode (9) stehen, und die ersten internen Elektroden (4) und die zweiten internen Elektroden (5) abwechselnd in der Laminierungsrichtung angeordnet sind.
Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß Anspruch 1, bei der die Keramikschichten (3) aus einer Halbleiter-Keramik mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands gebildet sind.
Verfahren zum Herstellen einer Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente, die einen laminierten Körper (2), der eine Mehrzahl von Keramikschichten (3) und eine Mehrzahl interner Elektroden (4, 5) umfasst, die sich entlang vorbestimmter Grenzflächen zwischen den Keramikschichten (3) erstrecken; und externe Elektroden (8, 9) aufweist, die an den Endflächen (6, 7) angeordnet sind und sich in der Laminierungsrichtung des laminierten Körpers (2) erstrecken, wobei die externen Elektroden (8, 9) in elektrischem Kontakt mit den vorbestimmten internen Elektroden (4, 5) stehen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Herstellen eines laminierten Grün-Körpers, wobei der laminierte Grün-Körper Keramikgrünschichten für die Keramikschichten (3) und Filme leitfähiger Paste für die internen Elektroden (4, 5) umfasst, und die Dicke jedes der Filme leitfähiger Paste so bestimmt wird, dass die internen Elektroden (4, 5) nach einem Sintern eine Dicke zwischen 0,5 μm und 3,0 μm aufweisen; Sintern des laminierten Grün-Körpers in den gesinterten laminierten Körper, wobei die Keramikschichten (3) des gesinterten laminierten Körpers eine gesinterte Dichte zwischen 60% und 85% aufweisen; Trommelpolieren des gesinterten laminierten Körpers mit Kugeln, so dass die Endabschnitte (18) der internen Elektroden (4, 5) von den Endflächen (6, 7) des laminierten Körpers vorstehen und verformt werden, um sich entlang der Endflächen (6, 7) zu erstrecken und an den Endflächen (6, 7) des gesinterten laminierten Körpers anzuliegen; und darauffolgend Bilden der externen Elektroden (8, 9) an den Endflächen (6, 7) des gesinterten laminierten Körpers, wobei die externen Elektroden (8, 9) in elektrischem Kontakt mit den Endabschnitten (18) der internen Elektroden (4, 5) stehen.
Das Verfahren zum Herstellen der Mehrschicht-Keramik-Elektronikkomponente gemäß Anspruch 5, bei dem die Kugeln einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als die Abmessung der Endflächen (6, 7) des laminierten Körpers (2) in der Laminierungsrichtung.