DE19946196A1

DE19946196A1 - Elektro-keramisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19946196A1
Application number: DE1999146196
Authority: DE
Inventors: Axel Pecina; Peter Grobbauer
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: DE19946196B4

Abstract

Elektro-keramisches Bauelement mit einem die Bauelementefunktion definierenden, quaderförmigen keramischen Bauelementekörper (1), mit aneinander gegenüberliegenden Stirnseiten des Bauelementekörpers (1) vorgesehenen Anschlußmetallisierungen (2, 3) und mit einer Schutzumhüllung (9, 10) mindestens auf den von den Anschlußmetallisierungen (2, 3) freien Flächen (4-7) des Bauelementenkörpers (1) aus einer Spinell-Keramik.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektro-keramisches Bauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung nach Patentanspruch 6.

Elektrische funktionskeramische Bauelemente bestehen generell aus einem die Bauelementefunktion definierenden Bauelemente körper aus Funktionskeramik, an diesem vorgesehenen Anschluß metallisierungen sowie einer Schutzumhüllung auf von den An schlußmetallisierungen freien Flächenbereichen des Bauelemen tekörpers. Unter dem Begriff "Funktionskeramik" werden hier aktive Elektrokeramiken, beispielsweise für elektrische Lei ter, verstanden. Bei für eine SMD-Montage geeigneten Bauele menten der in Rede stehenden Art ist ein generell quaderför miger Bauelementekörper vorgesehen, bei dem an zwei sich ge genüberliegenden Stirnseiten kappenförmige Anschlußmetalli sierungen vorgesehen sind. Dies ist zum Beispiel aus Siemens- Lieferprogramm 1988/89 SMD-Bauelemente, Seite 4.11, Bild 6 zu entnehmen. Die von diesen kappenförmigen Anschlußmetallisie rungen freien Oberflächenbereiche des Bauelementekörpers sind mit der Schutzumhüllung versehen.

Die Schutzumhüllung dient bei diesen Bauelementen zur Mini mierung von Oberflächeneinflüssen, um einen definierten Stromfluß durch das Bauelement zu gewährleisten. Die Schutz umhüllung gewährleistet eine bessere Stromaufteilung zwischen den kappenförmigen Anschlußmetallisierungen, verbessert die Stabilität und schützt vor Oberflächenreaktionen.

Aus der DE 196 34 498 C2 ist es bekannt, auf elektrokerami schen Bauelementen eine Schutzumhüllung aus unterschiedlichen Materialien vorzusehen, wobei die Materialien auf jeweils zwei sich gegenüberliegenden Flächen des Bauelementekörpers gleichartig sind. Dabei können auch Materialien in Form eines Laminates aus einer hochohmigen Keramik verwendet werden, welche gleich der Keramik des Bauelementekörpers ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine speziell für elektro-keramische Bauelemente in Form von Heiß leitern geeignete Schutzumhüllung anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem elektro-keramischen Bauelement der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die Maßnahmen nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauele mentes ist Gegenstand des Patentanspruchs 6.

Weiterbildungen der Erfindung sowohl hinsichtlich des Bauele mentes als auch des Verfahrens sind Gegenstand entsprechender Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines für eine SMD-Montage geeigneten elektro-keramischen Bauelementes;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Kera mikkörpers als Ausgangselement für die Herstellung erfin dungsgemäßer Bauelemente;

Fig. 3 einen Schnitt in einer Ebene I-I mit einem ersten Aus führungsbeispiel einer Schutzumhüllung; und

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schutzum hüllung.

Gemäß Fig. 1 wird ein für eine SMD-Montage geeignetes elek tro-keramisches Bauelement durch einen funktionskeramischen Bauelementekörper 1 in Quaderform sowie an sich gegenüberlie genden Stirnseiten dieses Baueleementekörpers 1 vorgesehene kappenförmige Anschlußmetallisierungen 2, 3 gebildet.

Gemäß Fig. 2 findet ein quaderförmiger Keramikkörper 1 als Ausgangselement für erfindungsgemäße elektro-keramische Bau elemente Verwendung. Auf jeweils sich gegenüberliegenden Sei ten 4, 5 bzw. 6, 7 dieses Keramikkörpers 1, also mindestens auf von den Anschlußmetallisierungen 2, 3 nach Fig. 1 freien Flächenteilen wird eine Schutzumhüllung hergestellt, die er findungsgemäß aus einer Spinell-Keramik besteht. Mindestens bedeutet in diesem Zusammenhang, daß sich die Schutzumhüllung auch unter die Anschlußmetallisierungen 2, 3 erstrecken kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Spinell-Keramik eine Keramik aus dem System (Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Zn) (Al, Mn, Fe)₂O₄ und speziell ZnMn₂O₄.

Bei einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektro-keramischen Bauelementes nach Fig. 3 handelt es sich um ein Mehrschichtbauelement vom Innenelektrodentyp. Dabei sind in an sich bekannter Weise im Keramikkörper 1 Innenelek troden 8 vorgesehen, welche abwechselnd mit jeweils einer kappenförmigen Anschlußmetallisierung 2 bzw. 3 nach Fig. 1 elektrisch verbunden oder in anderer geeigneter, den Bauele mentewiderstand bestimmender Weise angeordnet sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine hochohmige Spinell- Keramik der vorgenannten Art auf die sich gegenüberliegenden Flächen 4, 5 des Bauelementekörpers 1 in Form eines Folien laminates 9 aufgebracht und mit diesem unter Bildung eines Grünkörpers verpreßt. Auf die beiden weiteren, sich gegen überliegenden Flächen 6 und 7 des Keramikkörpers 1 wird die hochohmige Spinell-Keramik entweder durch Siebdruck in Form einer Paste oder mittels Sprühen, Walzen oder Tauchen aufge bracht, wobei sich homogene Materialschichten 10 ergeben.

Bei dem Ausführungsbeispiel eines elektro-keramischen Bauele mentes nach Fig. 4, in der gleiche Elemente wie in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, wird eine hochohmige Spinell-Keramik auf alle vier sich jeweils gegenüberliegenden Flächen 4, 5 bzw. 6, 7 des Bauelementekörpers 1 in Form einer homogenen Materialschicht entweder durch Siebdruck mit einer Paste oder mittels Sprühen, Walzen oder Tauchen aufgebracht, wie dies auch bei den beiden Materialschichten 10 nach Fig. 3 der Fall ist.

Bei erfindungsgemäß ausgebildeten elektro-keramischen Bauele menten muß es sich nicht notwendigerweise um ein Mehrschicht bauelement gemäß den Fig. 3 und 4 handeln. Erfindungsgemäß ausgebildete Schutzumhüllungen sind ebenso für elekro-kerami sche Bauelemente mit einem monolithischen Bauelementekörper anwendbar.

Der Kern der Erfindung ist in der Auswahl einer geeigneten Materialkombination Heißleiter-Schutzumhüllung/Passivierung zu sehen, die sich in ihren elektrischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften gegenseitig nicht stört, einer ge meinsamen Sinterung zugänglich ist, eine geschlossene, fest haftende, chemisch stabile und galvanikfeste Passivierung er möglicht, es erlaubt, die Heißleiterkeramik und die Passivie rungskeramik zu einer Folie zu verarbeiten und es schließlich auch erlaubt, die Passivierungskeramik zu siebdruckfähigen Pasten zu verarbeiten oder feucht (Sprühen, Tauchen) oder trocken (Walzen) aufzubringen.

Claims

1. Elektrokeramisches Bauelement mit einem die Bauelemente funktion definierenden, quaderförmigen keramischen Baueele mentekörper (1) mit aneinander gegenüberliegenden Stirnseiten des Bauelementekörpers (1) vorgesehenen Anschlußmetallisie rungen (2, 3) und mit einer Keramik-Schutzumhüllung (9, 10; 10) auf den von den Anschlußmetallisierungen (2, 3) freien Flächen (4-7) des Bauelementekörpers (1), dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Schutz umhüllung (9, 10; 10) eine Spinell-Keramik vorgesehen ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Spinell-Keramik eine Keramik aus dem System (Mg, Mn, Se, Co, Ni, Zn) (Al, Mn, Fe)₂O₄ ist.

3. Bauelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß als Spinell-Keramik ZnMn₂O₄ Ver wendung findet.

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinell-Keramik auf zwei sich gegenüberliegenden Flächen (4, 5) des Bauelementekörpers (1) als Laminat (9) in mindestens einer Lage und auf den zwei weiteren sich gegenüberliegenden Flächen (6, 7) des Bauele mentekörpers (1) in Form von homogenen Materialschichten (10) vorgesehen ist.

5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinell-Keramik minde stens auf den von den Anschlußmetallisierungen (2, 3) freien Flächen (4-7) des Bauelementekörpers (1) in Form von Sieb druckpasten-Schichten (10) vorgesehen ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß das Keramik-Laminat (9) in Form mindestens einer Folie mit dem Bauelementekörper (1) verstapelt und mit diesem verpreßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die homogenen Keramik-Materialschichten (10) mittels Siebdruck mit einer Paste aufgebracht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die homogenen Keramik-Materialschichten (10) durch Sprühen, Walzen oder Tauchen aufgebracht werden.