-
Vielschicht-Keramikplatte
-
Die Erfindung bezieht sich auf Vielschicht-Keramikplatten und insbesondere
auf eine Vielschicht-Keramikplatte mit einem darin gebildeten Kondensator.
-
In neuerer Zeit werden für elektronische Schaltungsplatten häufig
Vielschicht-Verdrahtungsplatten aus keramischen Materialien oder Vielschicht-Keramikplatten
verwendet. Die Vielschicht-Keramikplatte wird normalerweise folgendermaßen hergestellt.
Ein rohes oder grünes Keramikband wird hergestellt, das man mit einer leitenden
Paste aus z. B. Molybaän (Mo) oder Wolfram (W) zur Bilaung eines leitenden Musters
überzieht. Dann wird eine Isolierschicht aus z. B. Aluminiumoxid auf dem Band mit
dem leitenden Muster gebildet. In ähnlicher Weise weraen leitende Muster und Isolierschichten
darauf abwechselnd ausgebildet, um ein laminiertes grünes Bana fertig,zu,stellen,
das anschließend bei einer ausreichenden Brenntemperatur gesintert wird, um als
hartes keramisches Band geformt zu werden. In dieser
Vielschicht-Keramikplatte
werden leicht Kondensatoren gebildet. Fig. 1 und 2 sind eine Querschnittdarstellung
und eine teilweise weggeschnittene Draufsicht des Hauptteils einer herkömmlichen
Vielschicht-Keramikplatte. Aus Fig. 1 und 2 ersieht man,ldaß solche Kondensatoren
in dem Vielschichtaufbau gebildet sind.
-
In dieser Vielschicht-Keramikplatte ist ein Leiter (Elektrode) 6 auf
einer keramischen Unterlage 1 gebildet, und Isolierschichten 2 und 3 sind über dieser
keramischen Unterlage und dem Leiter 6 ausgebildet.
-
Eine Isolierschicht 4 ist dann auf der Isolierschicht 3 ausgebildet,
und danach ist ein Leiter (Elektrode) 7 auf der Isolierschicht 4 ausgebildet. Außerdem
ist eine Isolierschicht 5 auf dem Leiter 7 und der Isolierschicht 4 ausgebildet,
und es sind Anschlußflächen 9 und 10 auf der Isolierschicht 5 gebildet. Mikrobauelemente
12 und 13 sind mit den Anschlußflächen 9 bzw. 10 verbunden.
-
Der Leiter 6 und die Anschlußfläche 9 sind durch einen Verbindungsleiter
11 innerhalb eines durchgehenden Loches miteinander verbunden.
-
In dieser Vielschicht-Keramikplatte bildet sich, da der untere Leiter
6 und der obere Leiter 7 einander gegenüberliegen, eine Kapazität 19 durch die Dielektrika
der Isolierschichten 2, 3 und 4 zwischen den beiden Leitern 6 und 7. Auch wenn der
untere Leiter 6 zwischen den Isolierschichten 2 und 3 oder zwischen den Isolierschichten
3 und 4 ausgebildet ist, ergibt sich ein Kondensator selbstverständlich zwischen
dem unteren Leiter 6 und dem oberen Leiter 7. In ähnlicher Weise bildet sich, auch
wenn der obere Leiter 7 zwischen den Isolierschichten 2 und 3 bzw. zwischen den
Isolierschichten
3 und 4 ausgebildet ist, dazwischen ein Kondensator.
Bei dieser Vielschicht-Keramikplatte tritt jedoch, da die Isolierschicht 5 sehr
dünn, nämlich nur etwa 30 /um dick ist und die Elektrode 14 des Bauelements 12 dem
oberen Leiter 7 nahe ist, unvermeidlich eine Streukapazität 17 zwischen der Elektrode
14 und dem oberen Leiter 7 auf. Diese Streukapazität 17 ist parallel zum Kondensator
19 gekoppelt, der zwischen dem unteren Leiter 6 und dem oberen Leiter 7 gebildet
ist, so daß sich der konstante Wert des Kondensators 19 zu einem insgesamt unstabilen
Wert ändert. Außerdem ändert sich, da die Relativlage der Elektrode 14 des Bauelements
12 zum oberen Leiter 7 in Abhängigkeit von dem Verbindungszustand geändert wird,
die Streukapazität 17.
-
Mit anderen Worten ändert sich, da die Elektroden 14 und 15 des Bauelements
12 mit unterschiedlichen Stellen auf den Anschlußflächen 9 und 10 verbunden werden,
die Lage der Elektrode 14 relativ zum Leiter 7 leicht innerhalb eines Anschlußbereichs.
Daher wird die Kapazität des zwischen dem unteren Leiter 6 und dem oberen Leiter
7 gebildeten Kondensators 19 ungewiß.
-
Auch bildet sich bei dieser Vielschicht-Keramikplatte eine Streukapazität
18 zwischen der Anschlußfläche 10 und dem unteren Leiter 6. Diese Streukapazität
18 nimmt oft einen unterschiedlichen oder streuenden Wert in jeder Platte an. Da
die Anschlußfläche 10 beispielsweise auf die Isolierschicht 5 gedruckt wird, ist
nämlich eine Hochgenauigkeitsausrichtung dazwischen schwer erreichbar, oder die
Relativlage der Anschlußfläche 10 zur Isolierschicht 5 ändert
sich
aufgrund der dem Druckverfahren innewohnenden niedrigen Genauigkeit leicht. Wenn
sich die Lage der Anschlußfläche 10 zur Isolierschicht 5 ändert, ändert sich auch
die Relativlage der Anschlußfläche 10 zum unteren Leiter 6, so daß sich der Wert
der dazwischen gebildeten Streukapazität 18 ändert.
-
Daher ist es schwierig, eine herkömmliche Vielschicht-Keramikplatte
mit einem darin ausgebildeten Hochgenauigkeitskondensator herzustellen. Normalerweise
hat die Streukapazität 18 einen höheren Wert als die Streukapazität 17, wodurch
ein Schichtproblem verursacht wird.
-
Außerdem bildet sich eine Streukapazität 20 zwischen 16 einer Elektrode
des Bauelements 13 und der unteren leitenden Schicht 6, und ihr Kapazitätswert wird
durch die Lageänderung des Bauelements 13 gegenüber der unteren le-itenden o ähnlich
der zwischen der Elektrode 14 des Bauelements 12 und der oberen Leiterschicht 7
gebildeten Streukapazität 17 beeinflußt.
-
Ähnlich wie im Fall der Streukapazität 18 wird die zwischen der Anschlußfläche
9 und dem oberen Leiter 7 gebildete Streukapazität 21 durch die Relativlage beeinflußt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vielschicht-Keramikplatte
zu entwickeln, in der Hochgenauigkeits-Kondensatoren mit vorbestimmbar angestrebten
Kapazitätswerten ausgebildet sind und fast keine Streukapazität auftritt.
-
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine
Vielschicht-Keramikplatte mit einer Keramikunterlage, einer Mehrzahl von wenigstens
einer ersten leitenden Schicht und einer zweiten leitenden Schicht, einer Mehrzahl
von kerarrischen Isolierschichten, wobei die erste leitende Schicht der zweiten
leitenden Schicht durch wenigstens eine keramische Isolierschicht so gegenüberliegt,daß
sie der keramischen Unterlage näher als die zweite leitende Schicht ist, und wenigstens
einer ersten Anschlußfläche und einer zweiten Anschlußfläche, die auf der von der
keramischen Unterlage entferntesten keramischen Isolierschicht gebildet sind, mit
welchen Anschlußflächen ein elektrisches Bauelement zu verbinden ist, wobei die
erste Anschlußfläche durch eine Mehrzahl der keramischen Isolierschichten mit der
ersten leitenden Schicht elektrisch verbunden ist, während die zweite Anschlußfläche
durch wenigstens eine keramische Isolierschicht mit der zweiten leitenden Schicht
elektrisch verbunden ist, so daß ein Kondensator zwischen der mit der ersten Anschlußfläche
verbundenen ersten leitenden Schicht und der mit der zweiten Anschlußfläche verbundenen
zweiten leitenden Schicht gebildet wird, mit dem Kennzeichen,,daß die zweite leitende
Schicht gegenüber der zweiten Anschlußfläche mit einer der zweiten Anschlußfläche
gegenüberliegenden Oberfläche größerer Fläche als der Fläche der der zweiten leitenden
Schicht gegenüberliegenden Oberfläche der zweiten Anschlußfläche ausgebildet ist
und daß die Fläche der zweiten Anschlußfläche innerhalb der Fläche aer zweiten leitenden
Schicht ist.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daßwenn
eine
Elektrode des elektrischen Bauelements mit der zweiten Anschlußfläche so verbunden
ist, daß ein Teil der Elektrode aus der Fläche der zweiten Anschlußfläche vorragt,
die Fläche der Elektrode des elektrischen Bauelements innerhalb der Fläche der zweiten
leitenden Schicht ist.
-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis
5 gekennzeichnet.
-
Erfindungsgemäß wird also eine Vielschicht-Keramikplatte mit einem
darin ausgebildeten oberen Leiter vorgesehen, der mit einer Anschlußfläche verbunden
ist, eine größere Oberflächenausdehnung als die Anschlußfläche hat und so gestaltet
ist, daß er die gegenüberliegende Anschlußfläche einschließt, wodurch er die Anschlußfläche
gegen einen unteren Leiter abschirmt. Zusätzlich wird der mit der genannten Anschlußfläche
verbundene obere Leiter ggf. so gestaltet, daß er auch die Elektrode eines elektrischen
Bauelements, das mit der Anschlußfläche zu verbinden ist, gegen den unteren Leiter
abschirmt. Weiter wird vorzugsweise ein elektrisch mit dem unteren Leiter verbundener
Hilfsleiter in Gegenüberlage zu einer mit dem unteren Leiter verbundenen Anschlußfläche
ausgebildet, welcher Hilfsleiter die mit dem unteren Leiter verbundene Anschlußfläche
und ggf. die mit der Anschlußfläche verbundene Elektrode des elektrischen Bauelements
gegen den oberen Leiter abschirmt.
-
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:
Fig. 1 einen
Querschnitt eines Hauptteils einer herkömmlichen Vielschicht-Keramikplatte; Fig.
2 eine teilweise weggeschnittene Draufsicht des Hauptteils der herkömmlichen Vielschicht-Keramikplatte;
Fig. 3 einen Querschnitt eines Hauptteils einer Vielschicht-Keramikplatte gemäß
der Erfindung; und Fig. 4 eine teilweise weggeschnittene Draufsicht des Hauptteils
der Vielschicht-Keramikplatte gemäß der Erfindung.
-
Eine Vielschicht-Keramikplatte gemäß der Erfindung soll nun anhand
der Fig. 3 und 4 erläutert werden.
-
Fig. 3 ist eine Querschnittsdarstellung eines Hauptteils einer Vielschicht-Keramikplatte
gemäß der Erfindung, und Fig. 4 ist eine teilweise weggeschnittene Draufsicht dieses
Hauptteils dieser Vielschicht-Keramikplatte.
-
Obwohl der Kondensator 19 erfindungsgemäß ebenfalls aus dem oberen
Leiter 7 und dem unteren Leiter 6 gebildet ist, hat er eine solche Ausbildung gegenüber
der Anschlußfläche 10, daß er eine größere Fläche als die Anschlußfläche 10 hat,
so daß er die Gesamtfläche der Anschlußfläche 10 einschließt oder überdeckt. Die
Anschlußfläche 10 und der obere Leiter 7 werden auf dem gleichen Potential gehalten.
Da die Anschlußfläche 10 gegen den unteren Leiter 6 durch den oberen Leiter 7 abgeschirmt
wird, tritt fast keine Streukapazität zwischen der Anschlußfläche 10 und dem unteren
Leiter 6 auf.
-
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, hat, auch wenn die Elektroden
15 und 16 der elektrischen Bauelemente 12 und 13
beide mit der
Anschlußfläche 10 verbunden sind, jedoch nicht die gesamte Ausdehnung der Elektroden
15 und 16 in Kontakt mit der Anschlußfläche 10 gebracht ist oder ein Teil jeder
Elektrode von der Anschlußfläche 10 vorragt, der obere Leiter 7 eine derartige Form,
daß er noch die Anschlußfläche 10 und die Elektroden 15 und 16 überdeckt oder einschließt.
Wenn die Elektroden 15 und 16 so gegen den unteren Leiter 6 durch den oberen Leiter
7 abgeschirmt sind, entsteht keine Streukapazität zwischen der Elektrode 15 oder
16 und dem unteren Leiter 6.
-
Außerdem ist in der erfindungsgemäßen Vielschicht-Keramikplatte ein
Hilfsleiter 8 nahe dem oberen Leiter 7 zur elektrischen Verbindung mit der Anschlußfläche
9 und dem unteren Leiter 6 ausgebildet. Der Abstand zwischen dem Hilfsleiter 8 und
dem oberen Leiter 7 ist geringer als derjenige zwischen der Anschlußfläche 9 und
dem oberen Leiter 7. Der Hilfsleiter 8 und der obere Leiter 7 werden gleichzeitig
aus der gleichen leitenden Schicht gebildet. Da der Hilfsleiter 8 mit dem unteren
Leiter 6 verbunden ist, wird ein Kondensator 22 zwischen dem Hilfsleiter 8 und dem
oberen Leiter 7, d. h. parallel zum Kondensator 19 gebildet. Wenn der Hilfsleiter
8 und der obere Leiter 7, wie erwähnt, gleichzeitig durch die gleiche leitende Schicht
gebildet sind, ändert sich die Lage des Leiters 7 zu der des Hilfsleiters 8 nicht,
und daher hat der Kondensator 22 stets einen im wesentlichen konstanten Kapazitätswert.
-
Dahe 4 äßt sich die Kapazität zwischen der Anschlußfläche 9 und der
Anschlußfläche 10 durch die Werte der Kondensatoren 22 und 19 bestimmen. Die Anschlußfläche
9 und der Hilfsleiter 8 sind untereinander verbunden und
daher
auf dem gleichen Potential. Da der Hilfsleiter 8 dem oberen Leiter 7 näher als die
Anschlußfläche 9 ausgebildet ist, entsteht praktisch keine Streukapazität zwischen
der Anschlußfläche 9 und dem oberen Leiter 7.
-
Der Hilfsleiter 8 ist, wie Fig. 4 zeigt, vorzugsweise mit einer größeren
Fläche als der der Anschlußfläche 9 ausgebildet und so gestaltet, daß er die Anschlußfläche
9 einschließt oder überdeckt. Es ist ausreichend, aaß der Hilfsleiter 8 und die
Anschlußfläche 9 mit Breiten L1 und L2 von (L1 > L2) ausgebildet sind und daß
der Hilfsleiter 8 dem oberen Leiter 7 näher als die Anschlußfläche 9 ausgebildet
ist. Wenn die mit der Anschlußfläche 9 zu verbindende Elektrode 14 des Bauelements
12 dem oberen Leiter 7 näher als die Anschlußfläche 9 angeordnet ist, muß der Hilfsleiter
8 dem oberen Leiter 7 näher als die Elektrode 14 ausgebildet sein, und in diesem
Fall tritt fast keine Streukapasität zwischen der Elektrode 14 und dem oberen Leiter
7 auf.
-
Erfindungsgemäß wird, wie vorstehend beschrieben, der obere Leiter
mit einer größeren Fläche als der der Anschlußfläche, mit der die Elektrode zu verbinden
ist, und der Anschlußfläche derart gegenüberliegend ausgebildet, daß die Anschlußfläche
durch den oberen Leiter gegen den unteren Leiter abgeschirmt wird. Daher tritt keine
Streukapazität zwischen der Anschlußfläche und dem unteren Leiter auf, und es gibt,
da nur ein Kondensator mit einem genauen Kapazitätswert zwischen dem oberen Leiter
und dem unteren Leiter gebildet wird, nur eine sehr geringe Kapazitätsstreuung.
-
Außerdem werden erfindungsgemäß, wenn ein elektrisches Bauelement
mit der Anschlußfläche verbunden wird, die mit dem oberen Leiter verbunden ist,
die Elektroden des Bauelements durch den oberen Leiter gegen die untere Elektrode
abgeschirmt, da der obere Leiter mit einer größeren Fläche als der der Anschlußfläche
und dieser Anschlußfläche derart gegenüberliegend ausgebildet ist, daß er die mit
der Anschlußfläche verbundene Elektrode des Bauelements überdeckt oder einschließt.
Daher tritt auch keine Streukapazität zwischen der Elektrode des Bauelements und
dem unteren Leiter auf, und folglich wird nur ein Kondensator mit einer genauen
Kapazität zwischen dem oberen und dem unteren Leiter gebildet.
-
Zusätzlich wird erfindungsgemäß ein elektrisch mit dem unteren Leiter
verbundener Hilfsleiter durch die gleiche Schicht wie der obere Leiter derart gebildet,
daß der Hilfsleiter dem oberen Leiter näher als die Anschlußfläche ist, die mit
dem unteren Leiter verbunden ist. Daher wird die mit dem unteren Leiter verbundene
Anschlußfläche gegenüber dem oberen Leiter durch den Hilfsleiter abgeschirmt, und
deshalb tritt keine Streukapazität zwischen dem oberen Leiter und der mit der unteren
Elektrode verbundenen Anschlußfläche auf. Infolgedessen wird nur eine genaue oder
konstante Kapazität zwischen dem oberen und dem unteren Leiter gebildet.
-
Weiter tritt erfindungsgemäß, wenn ein Bauelement mit der Anschlußfläche,
die mit dem unteren Leiter verbunden ist, verbunden wird, nur schwerlich eine Streukapazität
zwischen der Elektrode des mit der
Anschlußfläche verbundenen Bauelements
und dem oberen Leiter auf, da der Hilfsleiter dem oberen Leiter näher als die mit
der Anschlußfläche verbundene Elektrode des Bauelements ausgebildet ist. Folglich
wird nur ein Kondensator von genauem oder konstantem Kapazitätswert zwischen dem
oberen und dem unteren Leiter gebildet.
L e e r s e i t e