DE2112236A1

DE2112236A1 - Ceramic capacitor - with organic carrier layers for ceramic paste to develop thin ceramic sheets

Info

Publication number: DE2112236A1
Application number: DE19712112236
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl-Mineral Viernickel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-03-13
Filing date: 1971-03-13
Publication date: 1972-09-14

Abstract

The organic layer of cellulose of polyterephthalate film supports the layer of ceramic paste pressed into position, and dried. When the alternating layers have been built up, with the conductive layers, the package is pressed at 1.5 t/cm2 and heated to disintegrate the carrier layers and sintered to give a complete ceramic condenser component.

Description

Verfahren zur Herstellung von keramischen Bauelementen. Process for the production of ceramic components.

Keramische Stapelkondensatoren werden bisher aus keramischen Folien mit zwischen diesen gelagerten Leitbelägen hergestellt.Ceramic stack capacitors have so far been made from ceramic foils produced with guide linings mounted between these.

Diese Leitbeläge sind häufig auf die Folie aufgedruckt.These conductive linings are often printed on the film.

Folien aus keramischem Material herzustellen ist insbesondere dann schwierig, wenn diese dünn-sein sollen.Producing foils from ceramic material is particularly important then difficult if these are supposed to be thin.

Andererseits werden in der Nodultechnik Kondensatoren mit kleiner Kapazität dadurch erzeugt, dass auf die Trägerplatte des Moduls nacheinander eine leitende Schicht, eine dielektrische Keramikschicht und eine weitere leitende Schicht aufgedruckt werden. Dieses Verfahren lässt sich jedoch zur Herstellung von Stapelkondensatoren nicht verwenden, da bei dem auf die Druckvorgänge folgenden Brennen der Druckschichten diese schrumpfen, die Trägerplatte die Schrumpfung jedoch nicht im gleichen Masse mitmacht. Dadurch entstedK in den Druckschichten Spannungen, die zu Rissbildungen führen können.On the other hand, capacitors with smaller sizes are used in module technology Capacity is generated by successively placing a conductive layer, a dielectric ceramic layer and another conductive layer can be printed. However, this process can be used to manufacture stacked capacitors do not use, as this is the case when the printing layers are burned after the printing process these shrink, but the carrier plate does not shrink to the same extent participate. This creates tensions in the pressure layers that lead to cracking being able to lead.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von keramischen Bauelementen mit Leitbelägen zu schaffen. Sie geht hierbei von einem Verfahren aus, bei dem auf eine leitende Schicht eine dielektrische, keramische Schicht und auf diese wiederum eine leitende Schicht gedruckt wird.The object of the invention is to provide an improved method of manufacture of ceramic components with conductive layers. It goes here from one Method in which a dielectric, ceramic Layer and on this in turn a conductive layer is printed.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste, leitende Druckschicht auf einen organischen Träger aufgedruckt wird, der nach der Durchführung weiterer Verfahrensschritte zum Verschwinden gebracht wird. Nach diesem Verfahren hergestellte Stapelkondensatoren wesen eine höhere Volumenkapazität auf, als die bekannten Stapelkondensatoren, aus Keramikfolie, und es sind höhere Kapazitäten erreichbar als bei den aus der Modultechnik bekannten Kondensatoren.The inventive method is characterized in that the first, conductive printing layer is printed on an organic carrier, the is made to disappear after further procedural steps have been carried out. Stacked capacitors manufactured according to this process have a higher volume capacitance on, than the well-known stack capacitors, made of ceramic foil, and there are higher Capacities achievable than with the capacitors known from module technology.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in: Fig. 1 einen Querschnitt, der auf einen Träger aufgedruckten Schichten, Big. 2 eine Maske zur Herstellung der Leitschichten, Fig. 3 einen aus der Schichtung nach Fig. 1 ausgestanzten Körper, wobei zwei ausgestanzte Körper zusammengepresst sind, Fig. 4 einen nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Stapelkondensator und Fig. 5 ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes elektrostriktives Bauelement.An embodiment of the invention is described below. The drawings show in: Fig. 1 is a cross section pointing to a Carrier printed layers, big. 2 a mask for producing the conductive layers, 3 shows a body punched out of the layering according to FIG. 1, with two punched out Bodies are pressed together, FIG. 4 shows one according to the method according to the invention stack capacitor manufactured and FIG. 5 a according to the inventive method manufactured electrostrictive component.

Auf eine Unterlage 1 aus Aluminiumblech wird - beispielsweise mit Hartwachs --eine Zellulosefolie 2 aufgeklebt. Zur Beseitigung etwaiger Unebenheiten der Zellulosefolie wird auf diese eine 8 obige Athylzellulose-Lösung in Terpineol aufgebracht. Auf den so gebildeten Gräger wird eine erste Leitschicht aufgedruckt. Nach dem Drucken dieser Schicht wird eine Schicht keramischer, dielektrischer Paste aufgedruckt. Bevorzugt wird dieser Druckvorgang doppelt ausgeführt, da unter Umständen beim ersten Druck Löcher bestehen bleiben. Anschliessend wird nach dem Trocknen der dielektrischen Schicht eine weitere Leitschicht aufgedruckt. Diese Vorgänge werden so oft wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von Stapelschichten 3 erreicht ist. Als letzte Schicht wird bevorzugt eine Leitschicht gedruckt.On a base 1 made of aluminum sheet - for example with Hard wax - a cellulose film 2 glued on. To remove any unevenness The cellulose film is then put on an ethyl cellulose solution in terpineol upset. A first conductive layer is printed onto the support formed in this way. After printing this layer, it becomes a layer of ceramic dielectric paste imprinted. This printing process is preferably carried out twice, as it may be holes remain the first time it is printed. Then after drying another conductive layer is printed onto the dielectric layer. These operations are repeated until the desired number of stack layers 3 is reached is. A conductive layer is preferably printed as the last layer.

Die Leitschichten werden mit Hilfe einer Maske 4 aufgebracht.The conductive layers are applied with the aid of a mask 4.

Die Maskenöffnungen 5 bilden ein Muster, das den Elektroden der zu fertigenden Bauelemente entspricht. Bevorzugt werden die aufeinanderfolgenden, eine dielektrische Schicht einschliessenden Elektroden abwechselnd gegeneinander versetzt.The mask openings 5 form a pattern that corresponds to the electrodes of the manufacturing components corresponds. The consecutive, one electrodes including dielectric layer are alternately offset from one another.

Dies ist beispielsweise mit einer Maske 4 gemäss Fig. 2 möglich. Diese Maske wird dabei abwechselnd in der in Fig. 2 gezeigten Lage und in einer dazu um 1800 versetzten Lage verwendet. In Fig. 2 ist diese versetzte Lage strichliert angedeutet.This is possible, for example, with a mask 4 according to FIG. 2. These The mask is alternately in the position shown in FIG. 2 and in one around it 1800 staggered position used. In Fig. 2, this offset position is indicated by dashed lines.

Der sich an jeden Druckvorgang anschliessende Grocknungsprozess erfolgt bei einer Temperatur von ca. 100 - 1200C, Die dielektrische Schicht wird von einer Paste, bestehend aus einer Mischung organischer Öle und Harze und einer dielktrischent organischen Komponente gebildet.The coarse printing process that follows each printing process takes place at a temperature of approx. 100 - 1200C, the dielectric layer is made of a Paste consisting of a mixture of organic oils and resins and a dielectric organic component formed.

Anschliessend an die Druckvorgänge wird der Träger mit dem Druckschichtenstapel 7 unter kurzer Erwärmung auf über 150°C -zur Erweichung des Hartwachses - von der Aluminiumunterlage abgezogen. Hierauf werden aus dem Druckachichtenstapel Körper entsprechend dem Elektrodenmuster so ausgestanzt, dass die einen Leitschichten bis zu dem einen Rand und die zu diesen versetzten Leitschichten bis zu den gegenüberliegenden Rand der ausgestanzten Körper reichen. In Fig. 2 sind die Stanzlinien strichpunktiert eingezeichnet.Subsequent to the printing processes, the carrier with the stack of printing layers is made 7 with brief heating to over 150 ° C - to soften the hard wax - from the Aluminum underlay peeled off. The stack of print messages then becomes bodies punched out according to the electrode pattern so that one conductive layer up to to one edge and the conductive layers offset from these to the opposite one The edge of the punched out bodies. In Fig. 2, the cut lines are dash-dotted drawn.

Danach werden jeweils zwei derartige Körper so aufeinandergelegt, dass der Träger 2 nach aussen zu liegen kommt. In dieser Lage werden die Körper unter einem Pressdruck von ca.Then two such bodies are placed on top of each other in such a way that that the carrier 2 comes to lie on the outside. In this position the bodies become under a pressure of approx.

1,5 t/cm2 zusammengepresst. Hierbei werden die beim Ausdampfen der Lösungsmittel der Schichten in den Trocknungaprozessen entstandenen Poren beseitigt. Zudenwird durch das Zusammenpressen zweier Körper erreicht, dass im anschliessenden Sintervorgang eine durch unterschiedliche Schrumpfung der zuerst und zuletzt gedruckten Schichten mögliche Durchbiegung der Körper vermieden ist, da die möglichen Durchbiegungen der beiden Körper einander entgegenwirken. Es ist auch möglich zwei Druckschichtenstapel 3 vor dem Ausstanzen der Körper zusammenzupressen und hieran den Ausstanzvorgang anzuschliessen.1.5 t / cm2 compressed. In this case, the evaporation of the Solvent from the layers in the drying process eliminates pores. Zuden is achieved by pressing two bodies together, that in the subsequent Sintering process one due to different shrinkage of the first and last printed Layers of possible deflection of the body is avoided as the possible deflections of the two bodies counteract each other. It is also possible to have two stacks of printing layers 3 before punching the bodies together and then the punching process to be connected.

Nach dem Zusammenpressen der beiden Körper zu einem Bauteil, werden diejenigen dessen Ränder 6, an denen die Leitschichten enden, mit Leitpaste bestrichen und getrocknet. Damit sind die jeweils zweiten Elektrodenschichten miteinander verbunden und die eigentlichen Anschlüsse des Bauteils gebildet.After the two bodies have been pressed together to form one component those whose edges 6, at which the conductive layers end, coated with conductive paste and dried. The respective second electrode layers are thus connected to one another and the actual connections of the component are formed.

Im Anschluss hieran werden die Bauteile langsam - beispielsweise im Laufe einer Woche - bis auf 4-000C erwärmt. Hierbei zersetzt sich der organische Träger vollkommen. Etwaige Rückstände werden entfernt. Vorteilhaft wird zur Vermeidung von Rückständen eine Polyterephthalsäureester-Folie als organischer Träger verwendet. Ihre Dicke soll 0,1 mm nicht übersteigen, da sich sonst ihre Schrumpfung auf die Druckschichten auswirkt.Following this, the components slowly move - for example in the Over the course of a week - warmed up to 4-000C. Here the organic decomposes Carrier perfect. Any residues are removed. Is beneficial to avoidance a polyterephthalic acid ester film is used as an organic carrier for residues. Their thickness should not exceed 0.1 mm, otherwise their shrinkage will affect the Printing layers.

Hieran schliesst sich der Sintervorgang an. Wenn die Dielektrikumschicht höchstens eine Dicke von etwa 60 Wm aufweisen, lässt sich die an sich für keramischen Dielektrikumschichten notwendige Sintertemperatur von ca. 12000C durch einen Glasfrittezusatz zum Elektrodenmaterial auf etwa 11000C bis 112000 erniedrigen. Bevorzugt beträgt die Dicke der Dielektrikumschicht zwischen 25 Sm und 50 Am. Die Glasfritte diffundiert während des Sinterns in die Dielektrikumschicht und bewirkt das Zusammensintern der Dielektrikumschichten schon bei der niedrigen Temperatur. Durch diese Erniedrigung der Sintertemperatur wird die Verwendung von billigerem Elektrodenmaterial moglîch. Ansteile einer Platin- Gold-kana eine Palldadium- ßilberelektrodenpaste zur Anwendung kommen.This is followed by the sintering process. If the dielectric layer have a thickness of at most about 60 µm, the per se can be used for ceramic Dielectric layers necessary sintering temperature of approx. 12000C by adding a glass frit to the electrode material to about 11000C to 112000. The thickness of the dielectric layer is preferably between 25 μm and 50 μm. the Glass frit diffuses into the dielectric layer during sintering and causes it the sintering of the dielectric layers already at the low temperature. This lowering of the sintering temperature makes it cheaper to use Electrode material possible. Instead of a platinum-gold kana, a palladium-silver electrode paste come into use.

Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellter Stapelkondensator besass bei Abmessungen von 6 x 6 x 0,5 mm eine Sapezitit von 0,12 WF. Dieser Kondensator war aus 2 x 7 Dielektrikumschichten ohne zusätzlichen Trägerkörper, dh. selbsttragend, aufgebaut.A stacked capacitor manufactured according to the method according to the invention With dimensions of 6 x 6 x 0.5 mm, it had a Sapezitite of 0.12 WF. This capacitor was made of 2 x 7 dielectric layers without an additional carrier body, ie. self-supporting, built up.

Nach dem erfindangsgemässen Verfahren lassen sich beispielsweise auch elektrostriktive Bauelemente herstellen, In diesen wird anstelle einer dielektrischen piste eine Keramikpaste mit starkem eiektrostriktivem Effekt verwendet. Diese Bauelemente werden bevorzugt länglich ausgebildet. Soll sich das Bauelement beim Anlegen einer Spannung aus seiner Ruhestellung einmal nach der einen und danach nach der anderen Seite auslenken lassen, dann sind alle zweiten Elektroden als gemeinsamer Anschluss auszubilden, und die restlichen Elektrodenschichten sind in zwei Gruppen zu verbinden. Fig. 5 zeigt eine derartige Anordnung. Wird eine Spannung zwischen den Anschlüssen 7 und 9 angelegt, biegt sich das Bauelement nach der einen Seite. Das Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden 8 und 9 hat ein Verbiegen nach der anderen Seite zur Folge. Ein derartiges Bauelement lässt sich beispielsweise als Antrieb für Relais verwenden.According to the method according to the invention, for example Manufacture electrostrictive components, In these, instead of a dielectric I used a ceramic paste with a strong electrostrictive effect. These components are preferably elongated. Should the component move when creating a Tension from its rest position once after one and then after the other Let the side deflect, then all the second electrodes are a common connection form, and the remaining electrode layers are to be connected in two groups. Fig. 5 shows such an arrangement. There will be a voltage between the terminals 7 and 9 applied, the component bends to one side. Creating a Voltage between electrodes 8 and 9 has bending to the other side result. Such a component can be used, for example, as a drive for relays use.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausbildungsbeispiele beschränkt. Von den Ansprüchen, sowie der Beschreibung sind auch andere Ausführungen nahegelegt.The invention is not limited to the exemplary embodiments described limited. There are also other versions of the claims and the description suggested.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of ceramic components with conductive layers, wherein a dielectric, ceramic layer and on top of a conductive layer in turn a conductive layer is printed, in particular of stacked ceramic capacitors, characterized in that the first, conductive printing layer is applied to an organic Carrier is printed, after the implementation of further process steps for Disappeared.

2. Carrier for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the carrier is formed from a cellulose layer that extends at a temperature which is lower than the highest in the further process steps necessary temperature, decomposed.

3. Carrier for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the carrier is formed from a polyterephthalic acid ester film is.

4. Carrier according to claim 3, characterized in that the film is about 0.1 mm thick.

5. The method according to claim 1, characterized in that the ceramic layers can be generated in a double printing process.

6. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the conductive layers using a mask are applied and two conductive layers each delimiting a ceramic layer Layers are offset from one another.

7. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that after all the printing layers have been applied, these be punched out in the size of the components.

8. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that two stacks of printing layers are placed on top of one another in such a way that that the carrier is on the outside, and the stack of printing layers is pressed together in this position will.

9. The method according to claim 8, characterized in that the pressing pressure is about 1.5 t / cm2.

10. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the printed dielectric layers are at most 60 µm are thick and the electrode material is provided with a glass frit additive.

11. Ceramic component, in particular according to one or more of the preceding claims produced, characterized in that the component from consists of layers produced in the printing process and is self-supporting.

12. Component according to claim 11, characterized in that the component consists of two stacks of layers pressed against one another.