DE2264943A1 - Verfahren zum ausbilden von elektroden und leitern und danach hergestellte gegenstaende - Google Patents

Verfahren zum ausbilden von elektroden und leitern und danach hergestellte gegenstaende

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Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
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8 MÜNCHEN 2.2 2 6 A 9 4 3
BRÄUHAUSSTRASSE 4
3/Li
Case A-70 E
P 22 64 945.0
UL Industries, Inc., Hew York, USA
Verfahren zum Ausbilden von Elektroden und Leitern und
danach hergestellte Gegenstände.
Die Erfindung "betrifft das Ausbilden von Elektroden und/oder Leitern in keramischen dielektrischen oder isolierenden Körpern, und insbesondere ein Verfahren zum Anbringen solcher Elektroden und/oder Leitern, bei dem die Notwendigkeit, sie zur gleichen Zeit, zu der die keramischen Körper,mit denen sie verbunden sind, gebrannt werden, zu brennen, beseitigt ist. Monolithische Kondensatoren und Mehrlagen-Schaltungsaufbauten, wie sie für integrierte Hybridschaltungen verwandt werden, sind Beispiele für Gegenstände, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können.
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Keramische Kondensatoren, die seit vielen Jahren für viele Zwecke verwandt worden sind, haben Papier, Glimmer und andere Kondensatorarten wegen der relativ hohen Dielektrizitätskonstanten von Bariumtitanat und bestimmten anderen, verfügbaren keramischen Materialien ersetzt. Das hat die Herstellung von Kleinstkörpern mit hoher Kapazität ermöglicht. Schnellpreßverfahren sind zur Verringerung der Produktionskosten entwickelt worden. Jedoch werden noch höhere Kapazitäten in sehr kleinen Körpern gefordert. Um dieser Forderung nachzukommen, sind mehrlagige, monolitische keramische Kondensatoren hergestellt worden.
Während für die Herstellung von solchen monolitisehen keramischen Kondensatoren viele verschiedene Verfahren verwandt werden, wird "bei einem typischen Verfahren ein Schaber benutzt, um auf eine glatte, nicht poröse Oberfläche eine dünne Schicht aus einer geeigneten keramischen, dielektrischen Mischung, die mit einer Lösung eines organischen Bindemittels gemischt ist, aufzubringen. Nachdem die Schicht getrocknet ist, kann die resultierende Platte in kleine, rechteckige Stücke geschnitten werden, auf die eine Elektroden bildende Paste aus einem Edelmetall, wie Platin oder Palladium, durch ein Seiden-Siebdruckverfahren auf die Weise aufgebracht wird, daß an drei Seiten des Metallüberzuges ein Rand gelassen ist, die Elektrodenpaste sich aber bis zu einer Kante der kleinen Platte erstreckt. Eine Vielzahl von Platten mit der Elektrodenpaste darauf wird dann wechselweise mit Platten, bei denen sich die Elektrodenpaste bis zu den gegenüberliegenden Kanten erstreckt, übereinander gestapelt. Der Plattenstapel wird dann verfestigt und erhitzt, um die organischen Bindemittel aus der Platte und der die Elektroden bildenden Paste herauszutreiben oder sie zu zersetzen, und um die dielektrische Mischung zu einem einheitlichen Körper zu sintern, der Elektroden aufweist, die wechselvjeise an jedem Ende freiliegen, so daß diejenigen, die an jedem Ende freiliegen, elektrisch durch das Metallisieren der Enden des Körpers miteinander verbunden werden können. Auf diese Weise wird ein
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Kondensator erhalten, der eine kleine oder eine große Anzahl (50 oder mehr sind es gewöhnlich) von sehr dünnen (oft 0,05 oder weniger dick) keramischen, dielektrischen Schichten aufweisen kann. Solche Kondensatoren weisen eine sehr hohe Kapazitätsdichte auf und ermöglichen so die Verwendung von äußerst kleinen Einheiten in vielen Schaltungen.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß die Herstellung von monolithischen keramischen Kondensatoren beträchtliche Unkosten mit sich gebracht hat, da es notwendig ist, Edelmetallelektroden zu verwenden. Silberelektroden, wie sie gewöhnlich bei anderen keramischen Kondensatoren verwandt werden, sind im allgemeinen dabei deshalb ungeeignet, da ein Brennen bei hoher Temperatur nach dem Aufbringen der Elektroden erforderlich ist.
Es ist dementsprechend die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, durch das die Herstellungskosten von monolithischen keramischen Kondensatoren durch Vermeiden der Verwendung von Edelmetallelektroden verringert werden können, ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Gegenständen anzugeben, die in sich, leitende Gebiete aufweisen, bei dem es nicht erforderlich ist, das Leitermaterial zu derselben Zeit zu brennen, zu der der keramische Gegenstand durch Brennen gebildet wird, und mehrlagige Schaltungsaufbauten für integrierte Hybridschaltungen herzustellen, in denen Leiter zum Anschließen von Bauteilen in verschiedenen Ebenen einer keramischen Substratfläche oder Matrix vorgesehen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein gesinterter, monolithischer, keramischer Körper, der eine Vielzahl von dünnen Schichten enthält, gebildet wird. Es gibt zwei Arten von Schichten, die Schichten der einen Art sind dicht und undurchlässig und aus einem keramischen, dielektrischen Material gebildet, das eine relativ hohe Dielektrizitätskonstan-
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te aufweist, und die Schichten der anderen Art sind aus einem keramischen Material, das jedoch durch ein hohes Maß an miteinander verbundener Porosität gekennzeichnet ist. Schichten der einen Art wechseln durch die Dicke des Körpers mit Schichten der anderen Art ab. Das geschieht dadurch, daß zwischen Platten aus einer pulverisierten keramischen, dielektrischen Mischung, die vorläufig mit einem Bindemittel gebunden ist, eine Einlage aus einem vorläufig gebundenen, pulverisierten keramischen Material eingeführt wird, das beim Brennen ein Netzwerk von untereinander verbundenen Poren entwickelt, eine Vielzahl solcher Platten mit dazwischen liegenden Einlagen verfestigt wird,und die verfestigte Masse zum Sintern gebrannt wird. Die sich abwechselnden porösen Schichten erstrecken sich bis zu zwei der verschiedenen Kantengebiete des gesinterten Körpers. Da aber die Einlagen aus dem als zweitem genannten keramischen Material, und daher die porösen Schichten eine geringere Fläche einnehmen als die dichten, dielektrischen Schichten, werden die anderen Kantengebiete des gebrannten Körpers und das Innere unmittelbar in der Nähe dieser Gebiete ausschließlich aus dem dielektrischen Material gebildet.
Nach dem Brennen werden die monolithischen keramischen Körper dadurch zu Kondensatoren weiter verarbeitet, daß die porösen Gebiete in den Körpern mit Leitermaterial versorgt werden. Das kann, wie im folgenden beschrieben, auf verschiedene Weise erfolgen. Das- Leitermaterial kann in die porösen Gebiete direkt eingeführt werden, oder es kann ein Material eingeführt werden, das danach zersetzt und/oder reagiert wird, so daß es in den Gebieten, die miteinander verbundene Poren aufweisen, ein leitermaterial bildet. In beiden Fällen wird auf diese Weise ein monolithischer Kondensator erzeugt, der eine sehr hohe Volumenkapazität aufweist und mit Abschlußelektroden an den Gebieten versehen werden kann, wo das Leitermaterial freiliegt und der keine inneren Edelmetallelektroden erfordert.
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Bei der Herstellung von Mehrlagen-Schaltungsaufbauten wurde eine sehr ähnliche Technik verwandt. Bei einer solchen Herstellung werden dünne Platten aus einem pulverisierten keramischen Isolationsmaterial, das vorläufig mit einem flüchtigen Bindemittel gebunden ist, mit dem gewünschten Muster von Linien, Polstern und ähnlichem aus einer keramischen Mischung (die im folgenden als Pseudoleiter bezeichnet werden kann) versehen, die beim Brennen porös wird, wobei die Poren darin miteinander verbunden sind. Die Platten werden dann gestapelt, verdichtet und gebrannt, um gesinterte Körper mit bestimmten porösen Gebieten herzustellen, in die ein Leitermaterial . oder eine Mischung, aus der ein Leitermaterial gebildet wird, eingeführt wird.
Beispielsweise, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines vollendeten, erfindungsgemäßen monolithischen, keramischen Kondensators;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie II-II in Fig. 1;
Pig. 3 ist eine Draufsicht auf eine gebundene Platte aus einer keramischen, dielektrischen Mischung, auf die in einem Muster eine zur Bildung einer porösen Schicht geeignete keramische Mischung aufgebracht ist;
Pig. 4 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht auf zwei Platten aus einer gebundenen, keramischen, dielektrischen Mischung, wobei jede Platte eine Fläche darauf aufweist, die mit einer keramischen Mischung bedeckt ist, die zur Ausbildung einer porösen Schicht geeignet ist;
Fig. 5 ist eine weitere vergrößerte Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Körpers nach der Montage und dem Sintern einer Vielzahl von Platten, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen, mehrlagigen, keramischen Schaltungsaufbaus;
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Pig. 7 ist eine vergrößerte, auseinandergezogene Ansicht, die die einzelnen keramischen Platten mit den Pseudöleitem darauf zeigt, die den in Fig. 6 gezeigten Aufbau "bilden.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen monolithischen, keramischen Kondensatoren ist das nachfolgend im einzelnen beschriebene Verfahren:
Ein geeignetes, fein zerteiltes, keramisches, dielektrisches Material wird zu einem dünnen Film mit Hilfe eines geeigneten, durch Wärme beseitigbaren Filmbildemittel ausgebildet. Nach'dem Trocknen wird der Film in dünne Platten geeigneter Größe geschnitten. Auf diese Platten wird dann eine dünne Schicht, ein Film oder ein Überzug in einem gewünschten Muster aus einer geeigneten Paste oder ähnlichem aufgebracht, die ein flüchtiges oder durch Wärme entfernbares Bindemittel und eine pulverisierte, keramische Mischung enthält, die - wenn sie bei Sintertemperatur gebrannt wird - einen Aufbau mit einem Netzwerk aus untereinander verbundenen Poren bildet, anstatt daß sie dicht" und kompakt wird. Eine Vielzahl von so überzogenen keramischen Platten wird gestapelt angeordnet, zu einem Block verfestigt und in kleinere Blöcke oder Stückchen zerschnitten. Letztere werden erwärmt, um die filmbildenden vorläufigen Bindemittel zu entfernen und dann weiter in Luft auf eine höhere Temperatur erwärmt, um kleine, kohärente, gesinterte Körper mit dichten, keramischen, dielektrischen Schichten im Wechsel mit porösen, keramischen Schichten zu bilden. In jedem der Stückchen erstrecken sich die porösen Schichten zu einer Außenkante und können so mit einem Leitermaterial oder mit einem Gemisch, das zersetzt:werden kann oder in den miteinander verbundenen Poren der porösen Schichten einer Reaktion unterworfen werden kann, um eine leitende Einlage darin zu liefern, infiltriert oder durchtränkt werden. Bei einer geeigneten Infiltration I oder Tränkung und, falls notwendig, einer Zersetzung oder einer geeigneten Reaktion, um eine solche leitende Einlage zu bilden, wird ein Aufbau er-
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halten, bei dem sich Schichten aus dielektrischem Material und leitendem Material abwechseln und so einen monolithischen Kondensator liefern.
In den Zeichnungen ist ein solcher Aufbau dargestellt. Die Pig. 1 und 2 erläutern in einer vergrößerten und übertriebenen Darstellung einen monolithischen Kondensator 11, der dünne Schichten 13 aus einem dielektrischen Material aufweist, wobei dünnere Schichten 15 aus einem leitermaterial zwischen die Schichten 13 eingefügt sind. Wie es aus Pig. 1 zu ersehen ist, sind die Schichten 15 so ausgebildet, daß sich die abwechselnden Schichten zu gegenüberliegenden Endflächen des Kondensators erstrekken und dort elektrisch dadurch miteinander verbunden sind, daß die Endflächen auf eine geeignete, bekannte Weise metallisiert sind, um die End- oder Abschlußelektroden 17 und 19 zu bilden. Wo, wie bei 21 gezeigt, sich kein dazwischen liegendes leitermaterial befindet, sind die dielektrischen Schichten 13 vereint.
In Pig. 3 wird ein PiIm oder eine Platte 25 aus einem vorläufig gebundenen dielektrischen Material gezeigt, auf die eine Paste oder ähnliches in kleinen Flächen 27 in einem Muster aufgedruckt ist, die ein flüchtiges Bindemittel und eine keramische Mischung enthält, die beim Brennen auf Sintertemperaturen einen porösen Aufbau mit untereinander verbundenen Poren bildet.
In Pig. 4 sind vergrößert zwei kleine, dünne Platten 35 einem dielektrischen Material, das mit einem flüchtigen Bindemittel gebunden ist, gezeigt, wobei jede der Platten 35 darauf eine Schicht, einen PiIm oder einen Überzug 37 aus einer vorläufig gebundenen keramischen Mischung aufweist, die beim Brennen einen gesinterten Aufbau mit einem Netzwerk aus untereinander verbundenen Poren bildet. Die Platten 35, die einzeln oder durch ein zweckmäßiges Schneiden größerer Platten, wie der Platte 25 (Pig. 3) gebildet werden können, sind so ange-
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ordnet, daß, wenn sie übereinander gelegt oder gestapelt sind, die Enden der Schichten 37, die sich bis zu den Kanten der Platten erstrecken, sich an gegenüberliegenden Enden des Stapels befinden. Wenn eine VielzalilS von solchen Platten gestapelt und bei Sintertemperaturen gebrannt ist, wird ein Aufbau, wie er in Fig. 5 gezeigt wird, erhalten.
In Pig. 5 wird weiter vergrößert eine Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen, gesinterten Körpers mit wechselweise dielektrischen Schichten 41 und porösen Schichten 43 gezeigt, wobei letztere ein Leitermaterial aufnehmen können.
In den folgenden Beispielen wird die detaillierte Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von monolithischen, keramischen Kondensatoren fortgesetzt.
Beispiel 1
Es wird eine ungebrannte, keramische, dielektrische Mischung verwandt, die aus 93"/° Bariumtitanat (BaTiO,) und Tfo Wismuthzirkonat (BipO,-3ZrOp) besteht. Ein Gemisch aus 100 g der dielektrischen Mischung in fein verteilter Form (mit einer Teilchengröße von annähernd 1,5 μ) mit 65 ml Toluol, 3 g Butylbenzylphthalat, 10 ml Dichloräthan und 4 ml Essigsäure wird 4 Std. lang in einer Kugelmühle gemahlen. Dem in der Kugelmühle gemahlenen Produkt weidaidann langsam unter Rühren zusätzlich 40 ml Dichloräthan und 8 g ithylcellulose zugesetzt. Palis es notwendig ist, die Blasen zu beseitigen, kann das Rühren langsam für einige Stunden fortgesetzt werden. Ein Film aus der Mixtur mit einer Fläche von annähernd 610 mm mal 102 mm und einer Dicke von 0,051 mm wird mit einem Schaber auf einem Stück einer glatten Glasscheibe ausgebildet. Wenn der Film trocknet, wird die so gebildete Platte entfernt, und daraus werden kleine, rechteckige Platten oder Blätter von annähernd 102 mm mal 51 mm geschnitten.
Die Mischung für die porösen Schichten wird aus einer zweiten
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keramischen Mischung gebildet, die aus 66,94$ Bariumcarbonat (BaCO3), 27,1$ Titandioxyd (TiO2), 3,32$ Wismuthoxyd (Bi2O3) und 2,64$ Zirkonoxyd (ZrO2), alle in Pulverform, besteht, die auf der Basis eines Gewichtsverhältnisses von 1:1 mit einem Bindemittel derart durchmischt ist, das als Ausquetschmittel bekannt ist und das aus 80 ml Kiefernöl, 14 g Acrylharz und 1,5 g eines Lecithin-Dispergierstoffs zusammengesetzt ist, zu dem 1,3$ (auf der Grundlage des Gesamtgewichtes aller anderen Bestandteile der Mischung) Ithylzellulose zugesetzt wird, um die Viskosität zu erhöhen. Die mittlere Teilchengröße des TiO2 in der Mischung liegt vorzugsweise zwischen 5 bis 10μ und die der anderen benutzten keramischen Bestandteile vorzugsweise im Mittel zwischen 1 bis 2 μ. Diese Mischung wird mit einer Dicke von etwa 0,038 mm in einem sich wiederholenden Muster, wie in Pig. 3 gezeigt, auf kleine Blätter aus der wie oben beschrieben gebildeten, dielektrischen Mischung gedruckt. Die gedruckten Blätter werden dann geteilt und in Gruppen von 10 so gestapelt, daß die gedruckten Muster auf einander folgenden Blättern versetzt sind. Die unterbrochenen Linien 29 in Pig. 3 zeigen die Anordnung der gedruckten Muster auf den Platten über und/oder unter der Platte 25 an, wenn die Platten gestapelt sind. Die gestapelten Platten werden bei einer Temperatur von etwa 850C und einem Druck von 28 kg/cm zu Blöcken gepreßt. Die Blöcke werden dann durch eine geeignete Vorrichtung, wie Messer, geschnitten, um kleinere Blöcke oder Stückchen zu bilden,wobei der Schnitt längs Linien, wie den unterbrochenen Linien 31 und 32 erfolgt, so daß in jedem kleineren Block die aufeinanderfolgenden Schichten aus der siebgedruckten Mischung auf gegenüberliegenden Enden,aber nicht auf den Seiten freiliegen.
Die kleineren Blöcke werden dann ganz langsam an der Luft erhitzt, um das vorläufige Bindematerial in den keramischen Schichten auszutreiben und/oder zu zersetzen, und danach bei
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höheren Temperaturen auch in Luft gebrannt, um kleine,cohärente, gesinterte Stücke oder Körper zu bilden.
Ein geeigneter Heizplan zum Entfernen des vorläufigen Bindemittels ist folgender:
1000G - 16 Std. 295°C— 2 Std.
1500C - 16 Std. 325°C - 1,5 Std.
175°C - 8 Std. 355eC - 1 Std.
2100C - 16 Std. 385°C - 1 Std.
225°C - 8 Std. 42O°C - 0,5 Std.
25O°C - 16 Std. 815°C - 0,5 Std.
Die Temperatur wird dann auf 126O°C erhöht und 2 Std. lang gehalten, um die kleinen Stücke zu sintern.
Die erhaltenen, gesinterten, kleinen Stücke werden nach dem Abkühlen mit einem der im folgenden beschriebenen Verfahren behandelt, um Leitermaterial in die porösen Schichten zu bringen und mit Endelektroden auf ihren gegenüberliegenden Enden versehen, um wirkungsvolle, monolithische Kondensatoren zu bekommen.
Bei dem vorhergehenden Beispiel sind die porösen Schichten des monolithischen, keramischen Kondensators chemisch im wesentlichen die gleichen, wie die dichten, dielektrischen Schichten, die Porosität der porösen Schichten wird als Ergebnis des verringerten Volumens erzeugt, das von dem verwandten keramischen Material nach seiner Reaktion, die während der Erwärmung eintritt, eingenommen wird. Bei den folgenden zwei Beispielen unterscheiden sich die porösen Schichten chemisch von den dielektrischen Schichten.
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Beispiel 2
Es wird eine fein zerteilte (mit einer Teilchengröße von annähernd 1,5 μ) keramische, dielektrische Mischung verwandt, die aus 98$ BaTiO5 und 2$ Fioboxyd (Fb2O5) besteht. Ein Gemisch, das aus 480 g der pulverisierten, dielektrischen Mischung, 4,8 g eines Leeithin-Dispersionsmittels, 12,6 g Dibutylphthalat und 75 ml Toluol besteht, wird 4 Std. lang in einer Kugelmühle gemahlen. Anschließend werden 156 g einer Lösung aus 40$ Acrylharz und 60$ Toluol zugefügt. Das Gemisch wird für eine Zeitdauer langsam gerührt, die ausreichend ist, um die Viskosität durch das Verdampfen des Lösungsmittels zu erhöhen und die eingeschlossene Luft zu entfernen. Sie wird dann auf einer glatten Glasplatte in eine quadratisch Platte von etwa 610 mm Kantenlänge gegossen und trocknen gelassen. Die an der Luft getrockneten, gegossenen Platten sind etwa 0,07 mm dick und werden in kleinere Platten oder Blätter von etwa 102 mm mal 51 mm geschnitten.
Die Mischung für die porösen Schichten wird aus einem zweiten Gemisch gebildet, das aus Bariumoxalat (BaCgO.) und TiOp mit einem Molverhältnis von 1:1 besteht. Das TiOp, das 26,17$ des Gemisches stellt, weist vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von etwa 2 bis 5 μ auf. Das Gemisch wird mit einem Gewichtsverhältnis von 1:1 mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Ausquetschmittel durchmengt und in einem bestimmten, sich wiederholenden Muster auf die kleinen Blätter aus dielektrischem Material siebgedruckt. Die gedruckten Blätter werden dann unterteilt, jeweils 15 aufeinandergestapelt und verdichtet. Die so ausgebildeten Blöcke werden, wie in Beispiel 1 geschnitten, um eine Vielzahl von kleineren Blöcken oder Stücken zu bilden, wobei bei jedem der Blöcke oder Stücke sich die abwechselnden Schichten der siebgedruckten Mischung zu gegenüberliegenden Endflächen der kleinen Stücke erstrecken, auf andere Weise jedoch unzugänglich sind.
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Die kleinen Stücke werden gemäß einem geeigneten Plan, dor derjenige sein kann, der im Beispiel 1 vorgestellt wurde, erwärmt, um das Bindemittel zu entfernen und dann für 2 Stunden "bei etwa 13250C gebrannt, um sie zu sintern. Wie in Beispiel 1 weisen die Schichten zwischen den dichten, dielekrischen Schichten ein Netzwerk aus untereinander verbundenen Poren auf, ein Ergebnis der relativ größeren Schrumpfung, wenn das Bariumoxalat und das TiOp miteinander reagieren und BaTiO, bilden. Nach dem Abkühlen können die gebrannten kleinen Stücke wie im folgenden beschrieben, behandelt werden, um die porösen Gebiete, die zwischen den dielektrischen Schichten gebildet sind, mit Leitermaterial für die Elektroden zu versehen, und sie können danach mit Endelektroden durch ein geeignetes bekanntes Verfahren versehen werden.
Im folgenden Beispiel werden keramische Materialien für die · dielektrischen Schichten und die porösen Schichten jeweils verwandt, die sich noch mehr unterscheiden.
Beispiel 3
Es wird ein Gemisch aus 472,8g TiOp (mittlere Teilchengröße etwa 1,5 μ), 7,2,. g Kaolin, 4,8 g eines Lecithin-Dispersionsmittels, 13,6 g Dibutylphthalat und 75 ml Toluol gebildet und dieses Gemisch 4 Std. lang in einer Kugelmühle gemahlen. Es wird dann mit 124,9 g einer 1:1 Acrylharz-Toluol-Lösung gemischt und nach dem Entfernen der Luft auf eine glatte Glasplatte mit einem Schaber in einer Dicke von 0,2 mm ausgeformt, um beim Trocknen eine Platte von etwa 0,08 mm Dicke zu bilden, die in kleinere Platten von annähernd 102 mm mal 51 mm geschnitten wird.
Unter Verwendung des Verfahrens aus Beispiel 2 werden die kleineren Platten mit einem bestimmten, sich wiederholenden Muster nach dem Siebdruckverfahren mit einer Mischung bedruckt, die durch Mischen von 27,58$ pulverisiertem Aluminiumoxyd (Al2O*) mit einer mittleren Teilchengröße von 2,5 μ, 14,14$ Kohlenstoff-
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ruß und 58,27$ des in Beispiel 1 beschriebenen Ausquetschmittels gebildet wird. Die "bedruckten Platten werden dann unterteilt, jeweils 10 übereinandergestapelt, verdichtet und geschnitten, um eine Vielzahl von Blöcken oder kleinen Stücken herzustellen, wobei bei jedem der Blöcke oder der kleinen Stücke sich die wechselnden Schichten aus der siebgedruckten Mischung zu entgegengesetzten Endflächen der kleinen Stücke erstrecken, auf andere Weise jedoch unzugänglich sind.
Die kleinen Stücke werden erhitzt und dann im wesentlichen auf dieselbe Weise, wie die Stücke in Beispiel 1 gebrannt, wobei ein abschließendes Brennen für zwei Stunden bei etwa 13200C verwandt wird. Wie in Beispiel 1 weisen die Schichten zwischen den dichten, dielektrischen [DiOp-Schiehten ein Netzwerk aus untereinander verbundenen Poren auf. Dieses resultiert aus der Verbrennung des Kohlenstoffrußes und der größeren !Teilchengröße des AIpO^. Die porösen Schichten werden durch eines der im folgenden beschriebenen Verfahren mit Leitermaterial versehen, um die Elektroden zu bilden. Endelektroden werden angebracht.
Im folgenden Beispiel wird ein anderes Verfahren, Körper mit abwechselnd dielekrischen und porösen Schichten zu erzeugen, erläutert.
Beispiel 4
Kleine Platten oder Blätter aus einer harzgebundenen, dielektrischen, keramischen Mischung werden auf die in Baispiel 2 dargestellte Weise hergestellt. Eine Siebdruckmischung wird durch Vermischen von 16g des in Beispiel 1 beschriebenen Ausquetschmittels mit 12 g Bai'iO, (Teilchengröße von annähernd 4^)und 4 g Kohlenstoffruß hergestellt, wobei ein Lösungsmittel zugesetzt wird, was notwendig ist, um die gewünschte Viskosität zu erhalten. Diese Mischung wird dann auf die Blätter auf die-
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selbe V/eise, wie in Beispiel 2, siebgedruckt und trocknengelassen. Blöcke oder kleinere, geschnittene Blöcke oder Stücke werden dann aus den bedruckten Blättern auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 2, gebildet, und die kleinen Stücke werden auch auf dieselbe V/eise erwärmt und gebrannt. Im Verlauf des Brennens brennt der Kohlenstoffruß aus und hinterläßt ein Netzwerk aus untereinander verbund ensn Poren in Gebieten zwischen den dichten, dielektrischen Schichten. Die Verwendung von relativ grobem BaTiO., in der Druckmischung erhöht die Porosität. Diese porösen Gebiete werden mit Leitermaterial auf eine der im folgenden beschriebenen V/eisen gefüllt und mit Endelektroden versehen, um monolithische Kondensatoren zu bilden.
Im folgenden Beispiel wird noch eine andere erfindungsgernäße Art beschrieben, monolithische, keramische Kondensatoren zu bilden.
Beispiel 5
Eine Platte von etwa 0,08 mm Dicke aus einem, wie in Beispiel 2 erzeugten keramischen, dielektrischen Material wird in kleinere Platten oder Blätter von annähernd 20 mm mal 20 mm geschnitten. Eine andere Platte mit einer um weniges geringeren Dicke für die porösen Schichten wird durch Gießen einer Mischung erzeugt, die aus 351 g BaTiO5, 7 g Nb3O5 und 115 g Kohlenstoffruß gebildet ist, wobei diese Bestandteile mehrere Stunden lang mit Toluol und Dibutylphthalat in einer Kugelmühle gemahlen und dann nach dem Beimischen von einer 1:1—Acrylharz-Toluol-Lösung vor dem Ausgießen von der Luft befreit wurden. Die zweite Blatte wird in Blätter von annähernd 13 mm mal 16 mm geschnitten. Die Blätter aus dielektrischem Material und aus dem anderen keramischen Material werden dann jeweils 11 in die Höhe mit ihren Seitenkanten ausgerichtet und im gleichen Abstand von den Kanten der größeren Blätter gestapelt. Die abwechselnden Blätter aus der zweiten Mischung werden so angeordnet, daß ihre
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Enden sich zu gegenüberliegenden Kanten der Blätter aus dielektrischem Material erstrecken. Der Stapel wird dann durch einen Druck von etwa 7 kg/cm und bei einer Temperatur von etwa 4O°C verfestigt,und der verfestigte Block wird erhitzt, um die vorläufigen Bindemittel und den Kohlenstoffruß zu verbrennen und das keramische Material zu einem Aufbau zu sintern, "bei dem sich poröse, keramische Schichten mit dichten keramischen, dielektrischen Schichten abwechseln. Es wird ein Erwärmungsplan, wie der in Beispiel 1 spezifizierte verwandt, die Endtemperatur jedoch beträgt 2 Std. lang 13700C, das Brennen erfolgt an luft. Der gebrannte Block wird mit Leitermaterial auf eine.der im folgenden beschriebenen Weisen in den porösen Schichten versehen, wodurch die Elektroden gebildet werden.
Beim folgenden Beispiel wird ein Verfahren beschrieben, Leitermaterial in den porösen Gebieten von kleinen gesinterten, keramischen Körpern oder Stücken, wie sie durch eines der in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Verfahren hergestellt werden, anzubringen.
BeisOJel 6
Eine Vielzahl von kleinen, gesinterten, keramischen Stücken oder Körpern, die entsprechend Beispiel 1 hergestellt sind, werden in eine gesättigte, wäßrige Lösung von Silbernitrat (AgNO,) eingetaucht, die bei einer Temperatur von 250C in einem Kessel gehalten wird, der mit einer Evakuieranlage ausgerüstet ist. Der Druck im Kessel wird dann auf 100 mm Hg verringert und auf Normaldruck zurückgeführt, wodurch die porösen Schichten der Körper mit der Lösung gefüllt werden. Die kleinen Stücke werden dann entfernt und in einem kleinen Tunnelofen auf etwa 8150C für 1/2 Std. erwärmt, um das AgNO* zu zersetzen, so daß eine Silbereinlage in den porösen Gebieten zurückgelassen wird. Das oben beschriebene Verfahren wird mehrere Male wiederholt, vorzugsweise tnindesterB dreiml ,wodurch wenigstens ein wesentlicher, vorzugsv/eise der größere Teil der miteinander verbundenen Poren in
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jeder porösen Schicht an ihren Innenflächen mit Silber überzogen wird, und damit eine Elektrode zwischen benachbarten dichten, dielektrischen Schichten gebildet wird, wobei sich die erzeugten Elektroden bis zu den freiliegenden Endflächen der porösen Schichten erstrecken. Eine Abschlußelektrode kann an jeder Endfläche vorgesehen werden, um die Vielzahl der Elektroden, die sich bis dahin erstrecken, elektrisch zu verbinden und eine Anordnung zu schaffen, elektrische leitungen an dem Kondensator anzuschließen. Solche Abschlußelektroden können nach einem herkömmlichen Verfahren oder auf eine andere gewünschte Weise angebracht werden. Jede unerwünschte Silberablagerung auf dem Äußeren des Kondensators kann durch ein sanftes Sandstrahlblasen entfernt werden.
In den folgenden Beispielen werden andere Verfahren, die zur Herstellung innerer Elektroden in den porösen Schichten von keramischen Einheiten verwandt werden können, vorgestellt.
Beispiel 7
Eine Vielzahl von kleinen, gesinterten keramischen Stücken, die entsprechend Beispiel 1 hergestellt sind, wird in ein Bad aus geschmolzenem Silbernitrat eingetaucht,· das bei einer Temperatur von etwa 2500C in einem Kessel gehalten wird, der mit einer Evakuieranlage ausgerüstet ist. Der Druck im Kessel wird auf 100 mm Hg verringert und auf Normaldruck zurückgeführt, wobei eine Infiltration des Silbernitrats in die porösen Schichten der Stücke bewirkt wird. Die Stücke werden dann entnommen und in Luft in einem kleinen Tunnelofen bei einer Temperatur im Gebiet von etwa 7000G bis etwa 8400G 1/2 Std. lang erhitzt, um das Silbernitrat zu zersetzen und einen Silberniederschlag in den Poren jedes porösen Gebietes zu bilden. Das oben beschriebene Verfahren wird wiederholt, bis wenigstens ein wesentlicher, vorzugsweise der größere Teil der miteinander verbundenen Poren in jeder porösen Schicht auf den Innenflächen Silberüberzüge
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aufweist, und damit Elektroden zwischen den dielektrischen Schichten liefert. Wie oben beschrieben, können Abschlußelektroden vorgesehen werden,und unerwünschte Süberablagerungen können entfernt werden.
Beispiel 8
Die porösen Schichten von gesinterten, keramischen Stücken, wie sie entsprechend einem der Beispiele 1 bis 5 hergestellt werden, werden mit Silbernitrat entsprechend dem Verfahren aus Beispiel 6 durchtränkt und dann in ein gesintertes Tonerderohr eingebracht und auf einer Temperatur im Gebiet zwischen etwa 1500C und etwa 2150C in einem Wasserstoffgasstrom erhitzt, bis das Silbernitrat in den porösen Schichten zu metallischem Silber reduziert ist. Dieses Durchtränken und Erhitzen wird mehrere Male wiederholt, um zur Bildung geeigneter Elektroden genügendes Silber in den porösen Schichten zu erhalten. Die Stücke können dann gereinigt und .mit Abschlußelektroden, wie oben beschrieben, versehen werden.
Beispiel 9
Es wird dem allgemeinen Verfahren aus Beispiel 8 gefolgt, außer daß Hydrazindampf anstelle von Wasserstoff als Reduktionsmittel verwandt wird, um in den porösen Schichten der kleinen Stücke reduziertes Silber zu erhalten. Die Stücke werden bei etwa 25°C in dem Hydrazindampf gehalten.
Natürlich können beide - Wasserstoff und Hydrazin - als Reduktionsmitfce 1 auch bei den Stücken verwandt werden, die, wie in Beispiel 7 beschrieben, mit geschmolzenem Silbernitrat durchtränkt sind. Offensichtlich kann auch das geschmolzene Material direkt in die porösen Schichten der Stücke eingeführt v/erden, um Elektroden zu bilden. Das folgende Beispiel erläutert dieses Verfahren.
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Beispiel 10
Eine Vielzahl von entsprechend Beispiel 1 hergestellten gesinterten Stücken wird in ein Bad aus einer schmelzflüssigen Metalllegierung eingebracht, die aus 50$ Bi, 25$ Pb, 12,5$ Sn und 12,5$ Cd besteht. Das schmelzflüssige Metall wird bei einer Temperatur zwischen etwa 1000C und etwa 1250C in einem geeigneten, verschlossenen Kessel gehalten. ITach dem Einbringen der Stücke wird der Druck im Kessel verringert, um die porösen Schichten der Stücke zu evakuieren, und anschließend wird der Druck auf etwa 14 kg/cm erhöht, um das schmelzflüssige Material in die miteinander verbundenen Poren zu drücke η .Die Stücke enthalten nach Entnahme au3 dem Bad Elektroden, die durch den Legierungsniederschlag in den porösen Schichten zwischen den dichten elektrischen Schichten gebildet werden, und stellen,nachdem Abschlußelektroden auf irgendeine gewünschte Weise angebracht sind, zufriedenstellende, monolithische Kondensatoren dar.
Noch ein weiteres Verfahren, einen Metallniederschlag in den porösen Gebieten der gesinterten keramischen Stücke zu erhalten, ist das folgende:
Beispiel· 11
Die porösen Gebiete einer Vielzahl von Stücken, wie sie entsprechend Beispiel 2 hergestellt werden, werden mit einem flüssigen Harz, vorzugsweise einem Harz, das einen hohen Kohlenstoffgehalt aufweist, wie ein Epoxydharz, dadurch durchtränkt, daß die Stücke in das Harz eingetaucht werden, der Druck auf etwa 10 mm Quecksilber verringert und auf Atmosphärendruck zurückgeführt wird. Die durchtränkten Stücke werden dann etwa 1 Std. lang auf etwa 37O°C erhitzt, um das Harz zu zersetzen, wodurch in den porösen Schichten der Stücke ein poröser schwarzer, kohlenstoffhaltiger Rückstand gebildet wird. Die Stücke werden dann in schmelzflüssige.s Silbernitrat, das bei etwa 34O°C unter
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einem Druck von etwa 750 mm Hg gehalten wird, 15 Minuten lang eingebracht, entnommen und abgekühlt. Die Untersuchung zerbrochener Stücke zeigte metallisches Silber in den porösen Gebieten, wahrscheinlich als Ergebnis der reduzierenden Wirkung des kohlenstoffhaltigen Materials in diesen Gebieten auf das Silbernitrat. Dieses Verfahren kann wiederholt werden, um geeignete Elektroden zu bekommen.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch die Verwendung von nichtmetallischen, inneren Elektroden in einem monolithischen, keramischen Kondensator. Dieses wird im folgenden Beispiel erläutert.
Beispiel 12
Eine Vielzahl von kleinen, gesinterten, keramischen Einheiten oder Stücken, die entsprechend Beispiel 1 hergestellt sind, wird in eine wäßrige Salpetersäurelösung eingetaucht, die bei 1 kHz einen spezifischen Widerstand von 1,34 Ohm/cm aufweist. Der Druck in dem Kessel, der die Teile und die Säure enthält, wird dann auf etwa 10 mm Hg verringert, um es der Säure zu ermöglichen, in die porösen Gebiete der leile einzudringen, wenn der Druck auf Normaldruck angehoben wird. ITachdem der Druck im Kessel normalisiert ist, werden die durchtränkten Stücke aus dem Kessel entnommen, wobei die durch die Säure gebildeten flüssigen Elektroden in dem Kondensator dadurch zurückgehalten werden, daß die Kantenflächen an den Stellen, wo die porösen Schichten freiliegen, mit einer weichen Bleifolie abgedichtet werden. Die Folie bildet auch die Abschlußelektroden für den resultierenden Kondensator.
Natürlich können andere Materialien und Verfahren verwandt werden, um die porösen Schichten der erfindungsgemäß hergestellten gesinterten, keramischen Stücke mit Elektroden zu versehen. Z.B. können andere, niedrig-schmelzende Metalle oder Legierungen, z.B. Blei, anstelle der in Beispiel 10 genannten Legierung verwandt werden, und bestimmte leitende keramische Materialien, wie
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Zinnoxyd, das bis zu 2$ Antimonoxyd enthält, haften spezifische Widerstände, die gering genug sind, um sie als Elektroden zu verwenden. Andere leitende Niederschläge als Silber können in den porösen Schichten oder Gebieten durch das Zersetzen von geeigneten eingeführten Verbindungen erzeugt werden. Z.B. kann ein Metallcarbonyl, wie Nickelcarbonyl, in die porösen Gebiete eingeführt werden und thermisch darin durch ein Verfahren, wie das, das in der US-PS 2 918 392 beschrieben wird, zersetzt werden.
Obwohl in den Beispielen 1 bis einschließlich 3 die verwandten dielektrischen Materialien modifizierte Bariumtitanatmischungen waren, kann natürlich auch eine großen Anzahl von bekannten keramischen, dielektrischen Mischungen verwandt werden. Z.B. kann TiOp (siehe Beispiel 3), Glas, Steatit und Bariumstrontiumniobat sowie Bariumtitanat allein verwandt werden, wobei in bekannter V/eise geeignete Änderungen vorgenommen werden, wie es bei den Brennbedingungen und ähnlichem notwendig ist, um ein geeignetes Sintern zu erreichen. Offensichtlich wird sich die Kapazität des resultierenden Kondensators als Folge des verwandten Materials mit höheren oder niedrigeren Dielektrizitätskonstanten ändern.
Selbstverständlich kann die Zusammensetzung der porösen Schichten in den erfindungsgemäßen kleinen keramischen Stücken breit variieren. Die Porosität der Gebiete oder Schichten kann nicht nur durch die Verwendung einer Mischung erreicht werden, die in ihrer Zusammensetzung identisch oder ähnlich zu der Mischung der dielektrischen Schichten ist, obwohl sie eine größere Schrumpfung beim Brennen zeigt, sondern die Mischung kann auch ganz verschieden davon, wie z.B. in Beispiel 3 sein. Die Porosität kann auch durch andere Mittel erzeugt oder vergrößert werden, z.B. durch die Verwendung eines brennbaren Materials in dem Gemisch, wie in den Beispielen 3 und 5 erläutert. Es ist
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jedoch wichtig, Materialien zu verwenden, die bei den während des Erwärmens und Sinterns erreichten Temperaturen nicht mit der verwandten dielektrischen Mischung reagieren und schädlich auf die dielektrischen Eigenschaften der letzteren einwirken. Die Wirkungen der verschiedenen Materialien sind gut bekannt, so daß leicht eine geeignete Auswahl getroffen werden kann.
Es sind viele Mittel oder Bindemittel käuflich erhältlich, die zur Ausbildung von Filmen und/oder zur Herstellung dor Siebdruckmischungen aus feinen, keramischen Teilchen entsprechend der Erfindung verwandt werden können, und dem Fachmann sind noch viel mehr solcher Bindemittel bekannt. Der Zweck eines solchen Mittels oder Bindemittels ist hauptsächlich, die keramischen Teilchen zu suspendieren und ein vorläufiges oder flüchtiges Bindemittel dafür während der Ausbildung der Blätter und/oder Schichten daraus und während der nachfolgenden Verarbeitung solcher Blätter und/oder Schichten und der Verfestigung eines Vielzahl davon in grüne, keramische Körper vor dem Sintern zu liefern. In den gesinterten Körpern ist daa vorläufige oder flüchtige Bindemittel verschwunden. Dementsprechend ist es eine Frage der Auswahl und der Zweckdienlichkeit, welches Mittel oder Bindemittel verwandt wird, und in den meisten Fällen wird jede Änderung in der dadurch gebundenen Mischung eine gewisse Änderung oder Modifikation, z.B. eine Abstimmung der Viskosität bei irgendeinem verwandten Mittel oder Bindemittel erforderlich machen.
Die erfindungsgemäßen monolithischen Kondensatoren können in ihrer Größe breit variieren. Es können nicht nur die Abmessungen des Kondensators geändert werden, sondern es kann auch die Anzahl und die Dicke der Schichten darin unterschiedlich sein. Obwohl in den meisten Fällen vorzugsweise die dielektrischen Schichten dicker als die leitenden Schichten gemacht sind, kann dieses auf Wunsch einer Änderung unterworfen werden. Kondensatoren mit einer Größe von 2,0 mm χ 3,0 mm χ 0,9 mm mit 20 di-
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elektrischen Schichten einer Dicke von etwa 0,03 mm und 19 porösen Schichten einer Dicke von etwa 0,015 mm können leicht hergestellt werden, die Herstellung größerer ist natürlich möglich. Erfindungsgemäß können Kondensatoren mit irgendeiner gewünschten Kapazität durch eine geeignete Wahl des dielektrischen Materials und der Größe, Dicke und der Anzahl der Schichten erhalten werden. Selbstverständlich können eine oder mehrere zusätzliche, dielektrische Blätter oder Platten unter und/oder 'auf dem Stapel aus sich abwechselnden, dielektrischen Blättern oder Platten und Blättern oder Platten, die eine keramische Mischung enthalten, die poröse Schichten bilden kann, angeordnet werden. Dieses erfolgt oft, um den Kondensatoren eine zusätzliche, mechanische Festigkeit zu verleihen und/oder ihre Dicke zu regulieren. Ein unbedrucktes Blatt oder unbedruckte Blätter aus einer dielektrischen, keramischen Mischung können verwandt v/erden. Jedoch wird das Vorhandensein einer bedruckten keramischen Schicht auf der obersten dielektrischen Schicht oder dem obersten dielektrischen Blatt eines solchen Stapels gewöhnlich nicht schädlich sein, da nach dem Sintern die resultierende, freiliegende, poröse Ablagerung entweder ein Elektrodenmaterial nicht halten wird oder ein solches Material leicht, z.B. durch Sandstrahlblasen, entfernt werden kann.
Das Brennen der kleinen, keramischen Teile oder Stücke, um sie zu einheitlichen Körpern zu sintern, wird vorzugsweise in einem Ofen unter einer oxydierenden Atmosphäre, wie z.B. Luft, durchgeführt. Ein elektrisch geheizter Tunnelofen oder ein Brennofen wird bevorzugt, jedoch können auch andere Öfen oder andere Heizvorrichtungen verwandt werden. Die Temperatur und die Brenndauer hängt von den verwandten keramischen Mischungen ab. Wie oben erwähnt, sind solche Einzelheiten und die Tatsache, daß im allgemeinen sich die Sinterzeit entgegengesetzt zu der Temperatur und umgekehrt ändert, gut bekannt. Wie oben angegeben, ist eine lang andauernde Heizdauer bei relativ niedrigen Temperaturen zum Entfernen der vorläufigen Bindemittel, die in den
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Blättern und bedruckten Gebieten verwandt wurden, bevorzugt. Wenn ein zu schnelles Heizen verwandt wird, kann die Ausdehnung der bei der Zersetzung der vorläufigen Bindemittel gebildeten Gase die Stücke zerreißen.
In der vorhergehenden Beschreibung und den Beispielen sind die Blätter aus dielektrischem und/oder potentiell porösem keramischem Material, und die daraus hergestellten Kondensatoren rechteckig. Jedoch umfaßt die vorliegende Erfindung auch Kondensatoren anderer Gestalt. Wenn gewünscht, kann also der erfindungsgemäße, monolithische Kondensator auch dreieckig geformt sein. Es ist offensichtlich, daß in einem solchen Pall die alternierenden porösen Schichten und die darin gebildeten Elektroden sich nicht bis zu gegenüberliegenden Kantenflächen erstrecken können. Folglich wird der Ausdruck "Kantengebiet" umfassend benutzt, um ein Gebiet oder eine Kantenfläche eines Körpers zu bezeichnen, unabhängig von der Geometrie des Körpers und davon, ob er eine Kante oder eine Vielzahl von Kanten aufweist.
In Pig. 6 wird ein typischer keramischer, mehrlagiger Schaltungsaufbau 50, wie er für integrierte Hybridschaltungen verwandt wird, erläutert. Der Aufbau 50 weist eine keramische Matrix 52 und eine Vielzahl von Leitern 54 auf, die sich in und durch die Matrix erstrecken. Die Dicke von beiden, Leitern und Matrix, ist in Pig. 6 zur bequemeren Betrachtung übertrieben dargestellt. Bisher war die Herstellung solcher Aufbauten teuer und erfolgte normalerweise durch den Siebdruck einer metallischen Paste, die ein Edelmetall, wie Palladium oder Platin, enthielt, in den gewünschten leitermustern auf Platten gewünschter Dicke aus einem vorläufig gebundenen elektrisch isolierenden, keramischen Material, wie Tonerdepulver, durch Verfestigung mehrerer Platten und Sintern der Tonerdeplatten zu einea einheitlichen Körper.
Wie oben erwähnt, können solche keramischen, mehrlagigen Schaltungsaufbauten auch mit Hilfe von Techniken hergestellt werden,
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die im wesentlichen ähnlich den Verfahren sind, die oben zur Herstellung von monolithischen Kondensatoren "beschrieben wurden, so daß damit die Notwendigkeit der Verwendung teurer Edelmetalle als Leiter vermieden wird. Die Herstellung eines solchen Aufbaus, wie er in Pig. 6 gezeigt wird, durch die erfindungsgemäße Technik, wird unter Bezug auf Fig. 7 kurz beschrieben.
Die Platten oder Schichten A,B und C, die in Pig. 7 gezeigt wer~ den, werden in der gewünschten Größe, Gestalt und Dicke durch Gießen, Formen oder ähnlichem einer gewünschten keramischen, elektrisch isolierenden Mischung, z.B. fein zerteilter Tonerde, unter Verwendung von Harz, Äthylzellulose oder ähnlichem als vorlaufigem Bindemittel dafür gebildet. Pseudoleiter, die den Wegen der gewünschten Leiter in und/oder auf dem Aufbau, wie bei 60 gezeigt, folgen, werden dann auf die Platten oder dünnen Schichten siebgedruckt, wobei ein keramisches Material in einem geeigneten Bindemittel oder Ausquetschmittel verwandt wird, und das keramische Material ein Material, z.B. gröberes Tonerdepulver, ist, das beim Brennen auf Sintertemperatur ein netzwerk aus untereinander verbundenen Poren entwickelt. Auf dieselbe V/eise, wie es oben bei der Herstellung von monolithischen Kondensatoren beschrieben wurde, werden die Platten aufgebaut, verfestigt und erhitzt, um sie zu einem einheitlichen Körper zu sintern. Wie die monolithischen Kondensatoren umfaßt der durch das Erhitzen hergestellte einheitliche oder monolithische Körper eine dichte Matrix aus der keramischen, isolierenden Mischung mit Gebieten aus einem keramischen Material darin, das in seiner Zusammensetzung gleich oder unterschiedlich sein kann, die durch ein Netzwerk von untereinander verbundenen Poren gekennzeichnet sind. Alle diese Gebiete erstrecken sich bis zu wenigstens einer Zone an einer Außenfläche, z.B. einer Kantenfläche, des Körpers. Die Leiter in und durch die Körper werden dadurch gebildet, daß in die porösen Gebiete ein geeignetes Leitermaterial eingeführt wird, wobei gewöhnlich ein Metall bevorzugt wird. Von den oben beschriebenen derartigen Einführverfahren kann ein passendes verwandt werden. I/o es gewünscht ist, können Leitungen durch
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eine geeignete bekannte Vorrichtung an den freiliegenden leitern angebracht werden und kleine Bauteile, wie Transistoren, Dioden usw. können an bestimmten Punkten angelötet werden, wobei sich, wenn gewünscht, Leitungen davon zu den darunter liegenden leitern 54 durch Löcher 62 erstrecken, die ursprünglich in einer oder mehreren der Platten vorgesehen sind. ¥enn gewünscht, können eins oder mehrere der Löcher 62 mit dem pseudo-leitenden Material gefüllt werden, wenn es auf die Oberflächen der Platten aufgebracht wird.
An der oben beschriebenen Ausführungsforra. der Erfindung können weitere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Z.B. können anstelle der Verwendung von Blättern aus vorläufig gebundenem, pulverisiertem , dielektrischem oder isolierendem, keramischen Material, die in bestimmten Größen ausgebildet sind, plattenähnliche Schichten aus solchem Material in einem geeigneten Bindemittel durch Siebdruck auf darunterliegende Platten oder Schichten gebildet werden. Anstatt die Mischungen, die beim Brennen die Porosität enttvickeln, siebzudrueken, können z.B. solche Mischungen auch aufgemalt oder auf andere "Weise aufgebracht werden. Obwohl ein selbsttragender Körper zum Brennen erwünscht ist, muß der Stapel aus Blättern oder aus Blättern und Schichten darauf zum Verfestigen des Stapels nicht zusammengedrückt werden. In manchen Fällen z.B. liefert ein "Walzen des Stapels, wenn er aufgebaut wird, eine zufriedenstellende Verfestigung.
\'Ienn nicht anders angegeben, beziehen sich die Verhältnisse, Prozente und Teile auf Gewichtsverhältnisse, Gewichtsprozente und Gewichtsteile.
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Claims (9)

NL Industries, Inc. Patentansprüche
1. Mehrlagiger Schaltungsaufbau, gekennzeichnet durch einen gesinterten, einheitlichen Körper, der eine Matrix aus einer elektrisch isolierenden, keramischen Mischung und wenigstens ein sich zu einer Kantenzone des Körpers erstreckendes, inneres Gebiet aufweist das aus einer keramischen Mischung besteht und ein Netzwerk von untereinander verbunden/l elektrisch leitendes Material enthalten.
ein Netzwerk von untereinander verbunden/Poren zeigt, die ein
2. Mehrlagiger Schaltungsaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Vielzahl von porösen Gebieten zwischen den dichten Gebieten befindet,
3. Mehrlagiger Schaltungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes poröse Gebiet bis zu einer Kantenzone des Körpers erstreckt.
4. Mehrlagiger Schaltungsaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende, keramische Mischung aus Aluminiumoxyd besteht.
5. Mehrlagiger Schaltungsaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitermaterial ein Metall oder eine Metallegierung ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Schaltungsaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dünne Blätter oder Platten aus einer fein Zerteilten, elektrisch isolierenden, keramischen Mischung, die mit einem flüchtigen Bindemittel gebunden ist und eine dichte Schicht bildet, wenn sie bei Sintertemperatur gebrannt wird, geschaffen werdao, zwischen die Platten eine Einlage aus einer Zweiten keramischen Mischung eingeführt wird, die ein flüchtiges Bindemittel aufweist und beim Brennen ein Netzwerk aus miteinander verbundenen Poren entwickelt, eine Vialzahl dieser Platten und dazwischen liegenden Einlagen verfestigt wird, wodurch ein flüchtig gebundener, selbstragender Körper entsteht, der Körper zum Beseitigen der
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- 2JL· 2 2 6 A 9 A 3
flüchtigen Bindemittel erwärmt wird, der Körper auf Sintertemperatur in einer oxydierenden Atmosphäre zum Herstellen eines gesinterten, monolithischen Körpers, der Gebiete aus dichtem, elektrisch isolierendem, keramischem Material und Gebiete aus einem porösen, keramischen Material, das ein Netzwerk von miteinander verbundenen Poren zeigt, wo bei sich jedes poröse Gebiet bis zu einer Zone an einer Aussenfläche des monolithischen Körpers erstreckt, gebrannt wird, und die porösen Gebiete mit einem Leitermaterial versehen werden.
7. Verfahren nach Anspruch B, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten aus der Zweiten keramischen Mischung abwechselnd zwischen die Platten angeordnet werden.
Θ. Verfahren nach Anspruch 6 (jder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende, keramische Mischung und die porösen Gebiete in senkrechter Richtung abwechselnd angeordnete Schichten in dem gesinterten, monolithischen Körper bilden.
9. Verfahren nach Anspruch B, dadurch gekennzeichnet, dass sich die porösen Schichten abwechselnd zu unterschiedlichen Kantenzonen des gesinterten, monolithischen Körpers erstrecken.
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