DE19529304C2 - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Vielschichtwiderstandselementen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung von elektrischen Vielschichtwiderstandselementen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 3 679 950 sind monolithische Kondensatoren be­ kannt, welche dünne Schichten aus dielektrischem Material und zwischen diesen Schichten aus dielektrischem Material befind­ liche dünnere Schichten aus leitendem Material aufweisen. Die Schichten aus leitendem Material sind so ausgebildet, daß sie alternierend zu sich gegenüberliegenden Endflächen des Kon­ densators verlaufen und durch Metallisierung der Enden elek­ trisch miteinander verbunden sind.

Fig. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab ein derartiges bekann­ tes Bauelement in Form eines elektrischen Vielschichtwiderstandselementes mit einem monolithischen Körper 1 mit Schichten 2 aus kerami­ schem Material und Kontaktschichten 3 aus elektrisch leiten­ dem Material zwischen den Schichten 2 aus keramischem Materi­ al. Die leitenden Kontaktschichten 3 sind so ausgebildet, daß sie alternierend zu sich gegenüberliegenden Endflächen des Körpers 1 verlaufen und an ihren En­ den in an sich bekannter Weise durch Metallschichten 4 und 5 elektrisch miteinander verbunden sind. Durch die alternieren­ de Anordnung der elektrisch leitenden Kontaktschichten 3 im vorstehend beschriebenen Sinne entstehen jeweils Bereiche 6 der Schichten 2 aus keramischem Material, welche jeweils jede zweite Kontaktschicht 3 aus elektrisch leitendem Material von den Metallschichten 4 und 5 trennen. Es sei bemerkt, daß in Fig. 5 die Vorderfläche, an der die Kontaktschichten 3 sichtbar sind, nur eine gedachte Schnittfläche ist, die tat­ sächlich nicht vorhanden ist.

Aus der DE 43 31 381 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Vielschichtwiderstands-Elementen der vorstehend erläuterten Art bekannt geworden, bei dem im Keramikkörper am Ort der späteren Kontaktschichten zunächst entsprechende Ka­ vernen hergestellt werden, die vor dem Sintern des Keramik­ körpers mit einem beim Sintern ausbrennenden Material gefüllt und nach dem Ausbrennen mit dem Material für die Kontakt­ schichten aufgefüllt werden. Dabei werden in Folien, welche im fertigen Widerstandselement die Schichten aus keramischem Material bilden, Durchbrüche gestanzt, wobei die Durchbrüche von auf ungestanzten Folien liegenden gestanzten Folien mit dem ausbrennbaren Material gefüllt und alternierend die ge­ stanzten Folien zusammen mit den ungestanzten Folien so ge­ stapelt und geschnitten werden, daß im geschnittenen Stapel einseitig offene Kavernen ausgebildet sind.

Bei diesem Verfahren bilden die Kavernen Sacklöcher, in die das Kontaktschichtmaterial in einem Autoklaven unter Vakuum bzw. mit einem Inertgas in Form von Flüssigmetallen, vorzugs­ weise Blei, eingebracht wird. Dabei ist jedoch das Eindringen des Kontaktschichtmaterials, insbesondere die vollständige Auffüllung der Kavernen in Form von Sacklöchern problema­ tisch.

Aus der US-PS 4 766 409 ist ein Thermistor bekannt geworden, welcher einen gesinterten Keramikkörper aus einer Vielzahl von Innenelektroden und damit abwechselnden keramischen Schichten sowie mit speziellen Innenelektroden verbundene Au­ ßenelektroden aufweist. Die Innenelektroden werden dadurch hergestellt, daß geschmolzenes Elektrodenmaterial unter Druck von außen in Hohlräume zwischen den Keramikschichten einge­ bracht wird. Auch dabei tritt das vorstehend schon genannte Problem des vollständigen Auffüllens der Hohlräume auf.

Aus der DE 37 25 455 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Vielschichtbauelementen bekannt geworden, bei dem in einem Keramikkörper Hohlräume bzw. Kavernen für In­ nenelektroden vorgesehen sind, die nicht nur an sich gegen­ überliegenden Seitenflächen, an denen eine Außenkontaktierung vorgenommen werden soll, sondern auch an dazu querverlaufen­ den Seitenflächen offen sind. Dabei fällt zwar das Problem des vollständigen Auffüllens der Hohlräume bzw. Kavernen mit Material für die Innenelektroden nicht so stark ins Gewicht, weil über die nach jeweils drei Seiten offenen Hohlräume bzw. Kavernen ein Druckausgleich stattfinden kann. Allerdings ist dabei eine zusätzliche Verfahrensmaßnahme zur Festlegung de­ finierter Abmessungen der Hohlräume bzw. Kavernen in Form des Einbringens von Keramikpartikeln als Stützelemente in diese Hohlräume bzw. Kavernen vorgesehen.

Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung von Vielschicht- Keramikkondensatoren ist aus der DE 36 12 084 A1 bekannt ge­ worden, bei dem in einem Keramikkörper ebenfalls nach drei Seiten offene Hohlräume bzw. Kavernen für Innenelektroden hergestellt werden. Auch dabei wird zusätzlich ein Material, speziell Kohle- bzw. Kohlenstoffpaste in die Hohlräume bzw. Kavernen eingebracht, um deren Blockieren bzw. Verstopfen zu verhindern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art anzugeben, mit dem die Auffüllung der Kavernen mit Kontaktschichtmaterial problemlos und sicher ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangsgenannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 aufeinanderfolgende Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Vielschichtwiderstandselemen­ tes; und

Fig. 5 den oben bereits erläuterten an sich bekannten Auf­ bau eines Vielschichtwiderstandselementes.

Gemäß Fig. 1 wird zunächst ein größerer Körper 10 aus kera­ mischem Material hergestellt, in den durch Stege 12 Kavernen 13 abgegrenzt werden. In Richtung quer zu den Stegen 12 sind Kanäle 14 vorgesehen, welche durch die Stege 12 sowie durch weitere Stege 15 an sich gegenüberliegenden Seiten des Kör­ pers 10 begrenzt werden.

Aus diesem größeren Körper 10 werden durch Schneiden längs Schnittlinien a-a sowie b-b Körper 11 gemäß Fig. 2 herausge­ schnitten, in der im übrigen gleiche Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Gemäß Fig. 3 werden Körper 10, jeweils um 180° gegeneinander gedreht, in durch Pfeile c angedeuteter Weise zur Bildung ei­ nes Keramikkörpers für ein Vielschichtwiderstandselement ge­ stapelt.

Nach Sintern eines solchen Stapels entsteht ein Vielschicht­ widerstandselement-Körper gemäß Fig. 4. In diesen Körper kann durch die Kanäle 14 Kontaktschichtmaterial in die Kaver­ nen 13 eingebracht werden. Dieses Einbringen des Kontakt­ schichtmaterials kann in Weiterbildung der Erfindung auf ver­ schiedene Weise erfolgen.

Einmal kann das Kontaktschichtmaterial als Flüssigmetall durch die Kanäle 14 in die Kavernen 13 eingebracht werden.

Weiterhin ist dies auch durch Einbringen einer Metallpaste möglich.

Dabei sind einfache Technologien einsetzbar, welche bisher nicht verwendbar waren.

Weiterhin können Keramikkörper nahezu beliebiger Dicke herge­ stellt werden, wobei ein Stapel vor dem Sintern durch jedes Bindemittel, das auf die Keramik keinen Einfluß hat, verwen­ det werden. Z. B. sind zu diesem Zweck organische Binder oder Wasser verwendbar. Anstelle eines derartigen Fixierens durch ein Bindemittel eignet sich auch ein mechanisches Verpressen.

Es können nahezu beliebig hohe Kavernen hergestellt werden, was beispielsweise zur Festlegung von deren Tiefe durch Ein­ prägung in die Keramikkörper erfolgen kann.

Die größeren Körper 10 nach Fig. 1 können auch durch her­ kömmliche Verfahren, wie beispielsweise Schlickerguß oder Einzelpressen aus Granulat hergestellt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Vielschichtwi­ derstandselementen, insbesondere Vielschichtkaltleiterelemen­ ten, mit einem monolithischen Körper (1), der eine Vielzahl von Schichten (2) aus keramischem Material aufweist, zwischen denen elektrisch leitende alternierend zu jeweils bis zu ei­ ner Seitenfläche zweier sich gegenüberliegender Seitenflächen des Körpers (1) verlaufende Kontaktschichten (3) vorgesehen sind, wobei im Körper (1) den Kontaktschichten (3) entspre­ chende Kavernen (13) vorgesehen sind, die mit Kontaktschicht­ material aufgefüllt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichten (2) aus keramischem Material aus Körpern (11) hergestellt werden, die zur Bildung der Kavernen (13) Ausnehmungen aufweisen, die an zwei sich gegenüberliegenden Seiten durch Stege (12) begrenzt sind, an einer zu den durch die Stege (12) begrenzten Seiten quer verlaufenden Seite durch einen Quersteg (15) begrenzt sind, an der Seite, welche der durch den Quersteg (15) begrenzten Seite gegenüber liegt, offen sind und in die zwischen den Stegen (12, 15) vorgesehe­ ne, parallel zum Quersteg (15) ausgerichtete Kanäle (14) mün­ den,
daß eine Vielzahl von Körpern (11) jeweils um 180° ge­ geneinander gedreht, gestapelt und zusammengesintert wird, wodurch die Ausnehmungen jeweils eines Körpers (11) und dar­ über liegende nächstfolgende Körper (11) die Kavernen (13) bilden, und
daß die Kavernen (13) in den zusammengesinterten Körpern (11) über die Kanäle (14) mit Kontaktschichtmaterial gefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktschichtmaterial als Flüssigmetall in die Ka­ vernen (13) eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktschichtmaterial als Metallpaste in die Kaver­ nen (13) eingebracht wird.