DE3924140A1 - Chip-kondensator mit anschluessen sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Chip-kondensator mit anschluessen sowie verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Keramik-Kondensator
und ein Verfahren zu seiner Herstellung und insbesondere
einen Keramik-Kondensator mit einer Verbindungsschicht, die
eine verbesserte Hitzebeständigkeit in einem Chip-Kondensator
mit Anschlüssen aufweist und ein Verfahren zu seiner Herstel
lung.
Einer der elektronischen Bausteine, die in ein elektronisches
Gerät eingebaut werden können, ist ein Keramik-Kondensator,
der durch schichtweises Anordnen von dielektrischem Keramik
material und Innenelektroden hergestellt wird. Die einzige
Zeichnung stellt einen Querschnitt durch einen typischen
herkömmlichen Chip-Kondensator mit Anschlüssen dar. Ein sol
cher Chip-Kondensator mit Anschlüssen umfaßt Anschlußbeläge
1, die jeweils an den gegenüberliegenden Enden des Konden
sator-Chips 3 angebracht sind, wobei dazwischen eine Verbin
dungsschicht 2 angeordnet ist. Der Kondensator-Chip 3 umfaßt
ein keramisches dielektrisches Material 31 und Innenelektroden
32.
Für die Verbindungsschicht 2 im Chip-Kondensator mit Anschlüs
sen wurden herkömmlicherweise Lote mit niedrigen Schmelzpunk
ten verwendet, wie etwa Pb-Sn-, Pb-Ag- und Bi-Sn-Legierungen,
von denen jede einen Schmelzpunkt unterhalb von 400°C auf
weist. Kondensatoren mit einer Belagelektrode, die aus einen
Material wie etwa Ag oder Ag/Pd hergestellt ist, umfassen
solche mit Anschlußbelägen 1, die unter Verwendung eines
höherschmelzenden Lotes angebracht sind.
Da jedes dieser Lote, wie oben erwähnt, einen Schmelzpunkt
unterhalb von 400°C aufweist, ergaben sich daher oft folgende
Probleme: Beim Auflöten des Anschlußbelags 1 zur Befestigung
auf einem Schaltkreissubstrat, kann durch den Anschlußbelag 1
Hitze weitergeleitet werden, welche die Verbindungsschicht 2
erhitzt und schmilzt, und im Ergebnis kann sich der Anschluß
belag 1, der mit der Verbindungsschicht 2 verbunden ist,
ablösen. Wenn ein elektronisches Gerät mit einem Chip-Konden
sator mit Anschlüssen in Betrieb ist, kann ein Schaltkreis
auf eine höhere Temperatur erhitzt werden, mit dem Ergebnis,
daß sich der Anschlußbelag 1, der mit der Verbindungsschicht
2 verbunden ist, in ähnlicher Weise ablösen kann.
Schließlich muß man, wenn ein hochschmelzendes Lot verwendet
wird, befürchten, daß durch die Hitze mechanische Spannung
auf den Kondensator-Chip übertragen wird, wodurch der letztere
brechen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Chip-
Kondensator mit Anschlüssen zur Verfügung zu stellen, der
eine hervorragende Hitzebeständigkeit und eine hohe Verläß
lichkeit aufweist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines wie oben be
schriebenen Chip-Kondensators mit Anschlüssen zur Verfügung
zu stellen, mit dem es möglich ist, diesen in einem einfachen
Herstellungsverfahren wirtschaftlich zu produzieren.
Die erste Aufgabe wird durch die im Kennzeichen von Anspruch
1 aufgeführten Merkmale gelöst, die zweite Aufgabe durch die
entsprechenden Merkmale im Kennzeichen von Anspruch 2.
Bei dem erfindungsgemäßen Chip-Kondensator ist die Verbin
dungsschicht frei von jeglichem Metall mit einer niedrigeren
elektrischen Leitfähigkeit, und daher weist der Kondensator
hervorragende Hochfrequenzeigenschaften auf und kann somit
als Hochfrequenz-Leistungskondensator eingesetzt werden.
Zusätzlich wird bei dem obigen Verfahren eine Metallpaste
verwendet, um den Kondensator-Chip und den Anschlußbelag
miteinander zu verbinden und damit die aus dem Stand der
Technik bekannten Löttechniken zu ersetzen. Daher kann beim
Auflöten des Kondensators auf ein Schaltkreissubstrat oder
dergleichen die Verbindungsschicht zwischen dem Kondensator-
Chip und dem Anschlußbelag nicht geschmolzen werden, was zum
Ablösen des Anschlußbelages führen würde. Zusätzlich kann die
Verbindungsschicht nicht aufgrund von Hitzeentwicklung ge
schmolzen werden, wenn ein elektronischer Apparat mit darin
angeordnetem Kondensator in Betrieb ist. Es ist demgemäß
möglich, einen gattungsgemäßen Chip-Kondensator mit hervor
ragender Hitzebeständigkeit nur unter Verwendung einer Brenn
vorrichtung ohne die Verwendung von komplizierten Löteinrich
tungen zur Verfügung zu stellen, was den Effekt mit sich
bringt, daß das Herstellungsverfahren vereinfacht wird und
hocheffizient und wirtschaftlich ist.
Die vorliegenge Erfindung wird im folgenden anhand von bevor
zugten Ausführungsformen näher beschrieben.
Eine Zusammensetzung, die sich zur Verwendung als Metallpaste
bei vorliegender Erfindung eignet, umfaßt im wesentlichen ein
Metallpulver und einen organischen Binder und kann ein Lö
sungsmittel für den organischen Binder und fakultativ ein
Glaspulver und ein Dispersionsmittel und dergleichen in je
weils kleinen Mengen enthalten.
Metalle, die als Primärkomponente für die erfindungsgemäße
Metallpaste verwendet werden können, schließen Pulver von
Metallen und Metallegierungen, wie etwa Ag, Cu, Ag/Pd und Pt
ein.
Beispiele für organische Binder, die verwendet werden können,
sind Zellulosen, wie etwa Methyl-, Ethyl- und Nitrozellulosen,
und Polymere, wie etwa Polyethylen, Vinylazetate, Polyvinyl
butyral, Acrylharze und Methacrylharze.
Beispiele für Lösungsmittel für den organischen Binder sind
Methyl-Cellosolve, Butylcarbitol, -Terpineol und dergleichen,
die herkömmlicherweise auf diesem Gebiet verwendet werden.
Glaspulver, die verwendet werden können, schließen Bleibor
silikat-, Bleiborat-, Zinkborsilikatgläser und dergleichen
ein.
Ein Metall- oder Metallegierungspulver kann mit einem Glas
pulver in einer Menge von 5 bis 25 Gewichtsteilen und einen
organischen Binder in einer Menge von 5 bis 35 Gewichtsteilen
vermischt werden, beides pro 100 Teile des Metall- oder Me
tallegierungspulvers.
Der Anschlußbelag kann unter Verwendung eines draht-film-
oder plattenähnlichen Materials aus Ag, Cu, Al, Au oder Pt
hergestellt werden, aber im Hinblick auf die Wirtschaftlich
keit, ist die Verwendung eines mit Ag, Au oder Pt beschich
teten Cu-Materials bevorzugt.
Der verwendete Kondensator-Chip kann jeder herkömmlicherweise
auf diesem Gebiet verwendete Chip dieser Art sein, z.B. ein
durch alternierendes Übereinanderschichten dielektrischer
Keramikmaterialien und Innenelektroden und Brennen der resul
tierenden Schichtstruktur hergestelltes Produkt.
Der erfindungsgemäße Chip-Kondensator mit Anschlüssen kann
durch Verbinden eines Kondensator-Chips und eines Anschluß
belages durch eine Metallpaste hergestellt werden. Diese
Herstellung wird weiter unten noch im Detail beschrieben.
Innenelektroden an gegenüberliegenden Enden eines Kondensator-
Chips werden mit einer Metallpaste mit Anschlußbelägen verbun
den und anschließend bei einer Temperatur von 100° bis 200°C
getrocknet. Dies führt zu einer Befestigung der Anschlußbelege
an den gegenüberliegenden Enden des Kondensator-Chips.
Anschließend wird der resultierende Chip in Luft oder in
einer Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 500° bis
900°C 1/2 bis 2 Stunden gebrannt. Im Ergebnis sind die An
schlußbeläge fest mit dem Kondensator-Chip verbunden, ohne
die Eigenschaften des Kondensator-Chips zu verschlechtern,
wodurch ein Chip-Kondensator mit Anschlüssen zur Verfügung
gestellt werden kann.
Der auf diese Weise erfindungsgemäß hergestellte Chip-Konden
sator mit Anschlüssen besitzt eine sehr gute Hitzestabilität
und ist daher für elektronische Geräte verwendbar, die bei
erhöhten Temperaturen eingesetzt werden und bei elektronischen
Geräten, die durch wiederholte Lötvorgänge hergestellt werden,
sowie bei elektronischen Geräten mit einem Schaltkreis mit
hoher Leistungsabgabe, der leicht Wärme erzeugt.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Bei
spielen, die lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung,
aber nicht zu deren Einschränkung gedacht sind, im Detail
beschrieben.
Ein Chip-Kondensator mit Anschlüssen wurde unter Verwendung
der in Tabelle 1 angegebenen Materialien und Bedingungen und
gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt. Genauer ausge
drückt, wurde ein Anschlußbelag mit jeweils allen Innenelek
troden, die an gegenüberliegenden Enden des Kondensator-Chips
offenlagen, mittels einer Metallpaste verbunden, und der
resultierende Kondensator-Chip mit den daran gebundenen An
schlußbelägen wurde 2 Stunden lang getrocknet. Nach Abschluß
der Trocknung wurde er in Luft oder in einer Stickstoff
atmosphäre 1 Stunde lang gebrannt.
Die unter Verwendung der in Tabelle 1 angegebenen Materialien
und Bedingungen hergestellten Chip-Kondensatoren mit Anschlüs
sen wurden bei einer erhöhten Temperatur von 500°C 10 Stunden
lang stehengelassen und dann auf Oberflächenauffälligkeiten
hin beobachtet. Im Ergebnis wurde beim gattungsgemäßen Chip-
Kondensator des Vergleichsbeispiels beobachtet, daß sich die
Verbindungsschicht zwischen dem Anschlußbelag und dem Konden
sator-Chip ablöste, wohingegen bei den Produkten der Beispiele
1 bis 4 keine Abnormalitäten beobachtet wurden, wie etwa
Ablösung der Anschlußbeläge von der Verbindungsschicht zwi
schen den Anschlußbelägen und dem Kondensator-Chip und Risse
im Kondensator-Chip.
Dies zeigt, daß bei dem gattungsgemäßen Chip-Kondensator, der
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Metallpaste hergestellt
wurde, die Anschlußbeläge mit hoher Bindungsfestigkeit fest
mit dem Chip verbunden waren. Dies zeigt ebenfalls, daß ein
befriedigender gattungsgemäßer Chip-Kondensator ohne im Kon
densator-Chip selbst entstandene Risse zur Verfügung gestellt
werden konnte.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Chip-Kondensator
mit Anschlüssen hervorragende Hochfrequenzeigenschaften auf,
wie sie bei Chip-Kondensatoren ohne Anschlußbeläge beobachtet
werden, weil er keinerlei Metall mit niedrigerer elektrischer
Leitfähigkeit in der Verbindungsschicht enthält.
Weiterhin wurden verschiedenartige Kondensatoren in der glei
chen Weise wie in den Beispielen hergestellt, mit der Aus
nahme, daß Ag/Pd (70 : 30) (D-4302 erhältlich von Showa Chemical
Co., Ltd.) verwendet wurde und im Ergebnis wurden Produkte
mit der gleichen Wirksamkeit wie bei der vorliegenden Erfin
dung erhalten.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie
in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die
Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausfüh
rungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste
1 Anschlußbelag
2 Verbindungsschicht
3 Kondensator-Chip
31 Dielektrisches Keramikmaterial
32 Innenelektrode
2 Verbindungsschicht
3 Kondensator-Chip
31 Dielektrisches Keramikmaterial
32 Innenelektrode
Claims (2)
1. Chip-Kondensator mit Anschlüssen, welcher einen Konden
sator-Chip mit Anschlußbelägen umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kondensator-Chip (3) mit den Anschlußbelägen (1) durch
eine Verbindungsschicht (2) verbunden ist, die aus einer hoch
schmelzenden Metallpaste hergestellt ist.
2. Verfahren zum Herstellen eines Chip-Kondensators mit An
schlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Innen
elektrode (32) in einem Kondensator-Chip (3) über eine Me
tallpaste mit einem Anschlußbelag (1) verbunden und die
entstandene Einheit bei einer Temperatur im Bereich von
100° bis 200°C getrocknet und bei einer Temperatur im Bereich
von 500° bis 900°C in Luft oder in einer Stickstoffatmosphäre
gebrannt wird.
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- 1989-07-25 US US07/384,689 patent/US5006953A/en not_active Expired - Fee Related
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