DE4021364A1 - Monolithischer keramischer kondensator - Google Patents

Monolithischer keramischer kondensator

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Description

Die Erfindung betrifft einen monolithischen keramischen Kondensator. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit der Verbesserung der Struktur der Verbindung zwischen inneren und äußeren Elektroden des Kondensators.
Ein monolithischer keramischer Kondensator weist allgemein einen keramischen Schichtkörper mit mehreren übereinandergestapelten dielektrischen Keramikschichten, mehrere jeweils zwischen benachbarten Keramikschichten angeordnete innere Elektroden sowie äußere Elektroden auf, die an beiden Stirnflächen des Schichtkörpers angeordnet und elektrisch mit den jeweils zugehörigen inneren Elektroden verbunden sind.
Bei herkömmlichen Kondensatoren werden die inneren Elektroden allgemein aus einem Metall hergestellt, das bei der Sintertemperatur der dielektrischen Keramikschichten nicht schmilzt und auch nicht oxidiert wird, obgleich der Sauerstoff-Partialdruck beim Brennen der Keramikschichten so hoch ist, daß das keramische Material nicht halbleitend wird. Die äußeren Elektroden werden hergestellt, indem eine Silberpaste, die beispielsweise ein Silberpulver enthält, auf die vorgesehenen Oberflächenbereiche des gebrannten keramischen Schichtkörpers aufgetragen wird, in den die inneren Elektroden eingebettet sind, und indem die Paste anschließend ausgeheizt wird.
Die äußeren Elektroden eines solchen monolithischen keramischen Kondensators werden üblicherweise an einen Verdrahtungsträger angelötet, um den Kondensator elektrisch mit dem Verdrahtungsträger zu verbinden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein die äußeren Elektroden bildendes Edelmetall wie Silber beim Löten schmilzt und in das Lot übergeht. Dieses Phänomen, das als Lötauslaugung bezeichnet wird, führt zu einer Beeinträchtigung der Qualität des Kondensators. Die äußeren Elektroden werden deshalb zumeist mit einem Überzug oder Schutzfilm mit einem Metall wie etwa Nickel oder Kupfer versehen, der eine höhere Hitzebeständigkeit aufweist und kaum in dem Lot geschmolzen wird. Außerdem ist in letzter Zeit versucht worden, diese Schutzfilme mit Lot zu plattieren, um die Lötbarkeit zu verbessern.
Das Aufplattieren von Schutzfilmen aus Metallen wie Nickel oder Kupfer auf die äußeren Elektroden hat somit den Effekt, die Lötauslaugung zu verhindern, und durch das Aufplattieren von Lötmittelfilmen soll die Lötbarkeit verbessert werden. Die elektrischen Eigenschaften des monolithischen keramischen Kondensators werden jedoch durch diese Maßnahmen beeinträchtigt, wie im folgenden näher erläutert werden soll. Die gebrannten Metallschichten, die zur Bildung der äußeren Elektroden auf den beiden Stirnflächen des keramischen Schichtkörpers ausgebildet werden, sind im allgemeinen porös und weisen feine Hohlräume auf. Wenn diese gebrannten Metallschichten in eine Galvanisierlösung eingetaucht werden, um die Metall-Überzüge zu bilden, so dringt die Galvanisierlösung in die Hohlräume der gebrannten Metallschichten ein. Die Lösung gelangt durch Diffusion an die Grenzschichten zwischen den inneren Elektroden und den dielektrischen Keramikschichten. Hierdurch wird die Festigkeit des Verbundes an den Grenzschichten beeinträchtigt, und die Dielektrizitätskonstanten, Isolationswiderstände und dergleichen der dielektrischen keramischen Schichten werden verändert. Hierdurch werden die elektrischen Eigenschaften des monolithischen keramischen Kondensators beeinträchtigt.
Bei dem keramischen Schichtkörper, aus dem der monolithische keramische Kondensator hergestellt wird, sind in der Herstellungsstufe vor der Bildung der äußeren Elektroden die Grenzschichten zwischen den inneren Elektroden und den Keramikschichten der Umgebung ausgesetzt. In einem solchen Schichtkörper entstehen leicht Risse längs der Grenzflächen, die eine geringere mechanische Festigkeit als die übrigen Bereiche aufweisen. Wenn der Schichtkörper Biegebeanspruchungen oder Stößen ausgesetzt wird, können an den Grenzflächen im ungünstigsten Fall sogar Risse oder Sprünge auftreten, die zu einer Ablösung der inneren Elektroden von den angrenzenden Keramikschichten führen. Solchen Biegebeanspruchungen und Stößen wird der keramische Schichtkörper häufig bei dem Herstellungsschritt ausgesetzt, in dem die äußeren Elektroden mit Hilfe einer automatisch arbeitenden Maschine aufgebracht werden. Die Risse oder Sprünge längs der Grenzflächen verringern die Lebensdauer des Kondensators.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Entstehung von Rissen oder Sprüngen an den Grenzflächen zwischen den inneren Elektroden und den Keramikschichten des monolithischen keramischen Kondensators zu verhindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß weist jede der inneren Elektroden einen metallischen Teil und einen mit diesem fluchtenden Halbleiterteil auf, über den der metallische Teil elektrisch mit der zugehörigen äußeren Elektrode verbunden ist.
Die äußeren Elektroden weisen vorzugsweise gebrannte Metallschichten auf, die ein leitendes Metallpulver enthalten und jeweils mit einem Schutzfilm aus Metall versehen sind.
Die äußeren Elektroden können auch durch auf den Stirnflächen des Schichtkörpers ausgebildete Halbleiterschichten gebildet sein, die jeweils auf ihrer äußeren Oberfläche mit einem Metallfilm plattiert sind.
Die Halbleiterteile, durch die Teile der inneren Elektroden gebildet werden, und die zur Bildung von Teilen der äußeren Elektroden dienenden Halbleiterschichten werden beispielsweise hergestellt, indem keramisches Material in einen halbleitenden Zustand überführt wird. In diesem Fall kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem ein die Umwandlung in einen Halbleiter bewirkendes Agens auf vorgesehene Teile des keramischen Materials des Schichtkörpers aufgetragen wird und indem die entsprechenden Bereiche beim Brennen des keramischen Materials in den halbleitenden Zustand überführt werden. Alternativ kann auf die vorgesehenen Bereiche des Schichtkörpers auch eine Paste aufgetragen werden, die ein Pulver aus einem keramischen Material enthält, das im wesentlichen mit dem in den Keramikschichten enthaltenen Material identisch ist, und die außerdem das halbleitererzeugende Agens enthält. Die Paste wird dann beim Brennen des keramischen Schichtkörpers in den halbleitenden Zustand überführt.
Erfindungsgemäß sind die inneren Elektroden über ihre halbleitenden Teile elektrisch mit den äußeren Elektroden verbunden. Die metallischen Teile der inneren Elektroden sind somit durch die halbleitenden Teile von den äußeren Elektroden getrennt. Die halbleitenden Teile können aus einem keramischen Material hergestellt sein, das in einen halbleitenden Zustand überführt wurde, so daß die Materialien der halbleitenden Teile und der dielektrischen Keramikschichten einander im wesentlichen entsprechen.
Durch diese Maßnahmen wird ein Eindringen der zur Bildung der Schutzfilme verwendeten Galvanisierlösung in das Innere des keramischen Schichtkörpers verhindert. So kann eine Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften des monolithischen keramischen Kondensators vermieden werden, da keine Reste der Lösung in das Innere des Schichtkörpers gelangen, und die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Kondensators wird verbessert.
Durch die halbleitenden Teile der inneren Elektroden wird die Stärke der Haftung oder des Verbundes an den Grenzflächen zwischen den inneren Elektroden und den dielektrischen Keramikschichten verbessert. Da solche halbleitenden Teile sich an den Endflächen des Schichtkörpers befinden, ergibt sich insbesondere an diesen Endflächen ein besserer Verbund zwischen den inneren Elektroden und den Keramikschichten. Infolgedessen werden Risse oder Sprünge an den Grenzflächen zwischen den inneren Elektroden und den Keramikschichten auch dann vermieden, wenn Biegebeanspruchungen oder Stöße auf den Schichtkörper wirken. Somit wird eine Trennung oder Ablösung der inneren Elektroden von den Keramikschichten wirksam verhindert, und die Lebensdauer des monolithischen keramischen Kondensators wird verlängert.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen monolithischen keramischen Kondensator;
Fig. 2 eine einzelne dielektrische Keramikschicht des Kondensators gemäß Fig. 1 in der Draufsicht;
Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der dielektrischen Schichten eines den Kondensator bildenden keramischen Schichtkörpers; und
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen monolithischen keramischen Kondensator gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
Beispiel 1
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein monolithischer keramischer Kondensator 10 einen keramischen Schichtkörper 1, der durch mehrere übereinandergestapelte dielektrische Keramikschichten 2 und zwischengefügte innere Elektroden 2 gebildet wird. Äußere Elektroden 9 sind auf den beiden Stirnflächen des Schichtkörpers 1 ausgebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem keramischen Kondensator 10 um einen quaderförmigen Kondensatorbaustein oder Chip.
Jede der inneren Elektroden 3 weist einen leitenden metallischen Teil 3a und einen halbleitenden Teil 3b auf. Der metallische Teil und der halbleitende Teil jeder Elektrode sind in einer Ebene miteinander ausgerichtet. Die halbleitenden Teile 3b liegen an den Stirnflächen des Schichtkörpers 1 frei und sind elektrisch mit den äußeren Elektroden 9 verbunden. Die äußeren Elektroden 9 weisen gebrannte oder gesinterte Schichten 6 aus einem Metall wie beispielsweise Silber auf, die auf die Stirnflächen des Schichtkörpers 1 aufgetragen sind. Aufplattierte Schutzfilme 7 aus einem Metall wie beispielsweise Nickel oder Kupfer sind auf den äußeren Oberflächen der gebrannten Metallschichten 6 angeordnet.
Nachfolgend sollen die Schritte zur Herstellung des monolithischen keramischen Kondensators 10 im einzelnen erläutert werden.
Zunächst wird der keramische Schichtkörper 1 hergestellt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, enthält der Schichtkörper 1 eine dielektrische Keramikschicht (Grünschicht) 2, die hergestellt wird, indem man pulverförmiges Material aufschlämmt und den Schlamm zu einem Blatt zieht. Eine Paste, die ein Metall wie beispielsweise Palladium enthält, wird auf eine Oberfläche der Keramikschicht 2 aufgetragen, um den metallisch leitenden Teil 3a der inneren Elektrode zu bilden. Eine andere Paste, die durch Mischen eines Bindemittels mit einem halbleiterbildenden Agens hergestellt wird, wird zur Bildung des halbleitenden Teils 3b auf die gleiche Oberfläche der Keramikschicht aufgetragen. Eine Vielzahl solcher dielektrischer Keramikschichten 2, die jeweils mit einer durch den metallisch leitenden Teil 3a und den halbleitenden Teil 3b gezeigten Weise übereinandergestapelt. Bei dem Stapelvorgang werden die mit den inneren Elektroden 3 versehenen Keramikschichten 2 zwischen dielektrische Keramikschichten 4 gelegt, die nicht mit inneren Elektroden versehen sind. Der so erhaltene rohe Schichtkörper 1 wird in Stapelrichtung gepreßt und anschließend gebrannt.
Wie oben erwähnt wurde, kann die zur Bildung des halbleitenden Teils 3b der inneren Elektrode 3 verwendete Paste hergestellt werden, indem man ein Bindemittel mit einem halbleiterbildenden Agens mischt, durch das bestimmte Teile der dielektrischen Keramikschichten 2 in halbleitende Zustände überführt werden, oder indem man ein Pulver eines Keramikmaterials, das im wesentlichen mit dem in den Keramikschichten 2 enthaltenen Material identisch ist, mit einem halbleiterbildenden Agens und einem Bindemittel mischt.
Im nächsten Schritt werden die inneren Elektroden 9 auf den beiden Stirnflächen des gebrannten Schichtkörpers 1 ausgebildet. Die gebrannten Metallschichten 6, die jeweils die erste Schicht der äußeren Elektrode 9 bilden, werden hergestellt, indem man eine leitfähige Paste, die ein Pulver eines Metalls wie beispielsweise Silber enthält, auf die Stirnflächen des Schichtkörpers 1 aufbringt und den Schichtkörper mit der aufgetragenen Paste ausheizt. Die Schutzfilme 7, die jeweils eine zweite Schicht der äußeren Elektrode 9 bilden, werden hergestellt, indem man die gebrannten Metallschichten 6 mit einem Metall wie Nickel oder Kupfer plattiert. Die äußeren Elektroden 9 weisen darüber hinaus jeweils als dritte Schicht einen Lötfilm 8 auf, der durch Aufplattieren eines Lötmittels oder eines Metalls wie etwa Zinn auf den Schutzfilm 7 hergestellt wird.
Auf diese Weise erhält man schließlich den chipförmigen monolithischen Keramikkondensator 10.
Nachfolgend soll ein Versuchsbeispiel im einzelnen erläutert werden.
Ein Keramikmaterial zur Bildung der dielektrischen Keramikschichten 2 wurde aus einem Mischpulver hergestellt, indem man 0,07 Gewichtsprozent MnCO₃ zu 100 Gewichtsprozent einer Mischung hinzugab, die ihrerseits aus 84,35 Molprozent BaTiO₃ und 15,65 Molprozent BaZrO₃ bestand. Ein Bindemittel aus Polyvenylalkohol wurde dem Mischpulver zugegeben, und die Mischung wurde unter Zugabe eines oberflächenaktiven Agens, eines Dispersionsmittels und von Wasser zu Schlamm geknetet. Der Schlamm wurde mit einer Messer-Aufstreichvorrichtung ausgezogen, so daß man eine Grünschicht mit einer Dicke von 35 µm erhielt. Blätter zur Bildung der dielektrischen Keramikschichten 2 und 4 wurden aus dieser Grünschicht hergestellt. Auf die die dielektrischen Keramikschichten 2 bildenden Blätter wurde jeweils auf eine erste Oberfläche im Siebdruckverfahren eine Palladiumpaste aufgedruckt, die zur Bildung der metallisch leitenden Teile 3a dient. Eine Paste, die 10 Gewichtsprozent eines halbleiterbildenden Mittels aus La₂O₃ mit Ethylzelluloseharz und ein Lösungsmittel aus Butyl-Cellosolve enthielt, wurde im Siebdruckverfahren auf erste Endbereiche 2a (Fig. 2 und 3) der die dielektrischen Keramikschichten 2 bildenden Blätter aufgetragen.
Anschließend wurden die dielektrischen Keramikschichten 2 in der in Fig. 3 gezeigten Weise mit den dielektrischen Keramikschichten 4 übereinandergestapelt. Dabei wurden die Keramikschichten 2 so gestapelt, daß die ersten Endabschnitte 2a, die mit der das halbleiterbildende Mittel enthaltenden Paste bedruckt waren, und die zweiten Endabschnitte 2b, die diese Paste nicht aufwiesen, einander abwechselten. Der so gebildete keramische Schichtkörper 1 wurde unter Wärmeeinwirkung gepreßt. In dem Schichtkörper 1 war keines der metallisch leitenden Teile 3a an den Endbereichen 2 und 2b freigelegt.
Der keramische Schichtkörper 1 wurde getrocknet und anschließend in Luft bei 1300°C zwei Stunden lang gebrannt, so daß in einem Arbeitsgang die dielektrischen keramischen Schichten und die halbleitenden Teile 3b fertiggestellt wurden. Das halbleiterbildende Mittel diffundierte dabei in die vorgesehenen Teile der Keramikschichten 2. Auf diese Weise erhielt man den keramischen Schichtkörper 1 mit inneren Elektroden 3, die halbleitende Teile 3b sowie elektrisch hiermit verbundene metallische Teile 3a aufwiesen.
Anschließend wurden in folgender Weise die äußeren Elektroden 9 auf beide Stirnflächen des Schichtkörpers 1 aufgebracht. Zunächst wurde Silberpaste auf beide Stirnflächen des Schichtkörpers 1 aufgetragen und an Luft bei 800°C gebrannt, um die gebrannten Metallschichten 6 zu bilden. Danach wurden auf den gebrannten Metallschichten 6 die Schutzfilme 7 ausgebildet. Die Schutzfilme wurden durch Trommelgalvanisierung mit einer Nickel-Galvanisierlösung hergestellt, die Nickelsulfat (ersetzbar durch Nickelchlorid) und Borsäure enthielt. Schließlich wurden auf den Schutzfilmen 7 die Lötfilme 8 aufgetragen. Die Lötfilme 8 wurden durch Trommelgalvanisierung unter Verwendung einer Lötmittel-Galvanisierlösung mit Alkohol-Sulfosäure als Lösungsmittel hergestellt.
Der in der oben beschriebenen Weise hergestellte monolithische keramische Kondensator 10 hatte den in Fig. 1 im Schritt gezeigten Aufbau und wies die folgenden Abmessungen auf:
Außenabmessungen
Breite:|3,2 mm
Länge: 1,6 mm
Dicke: 1,2 mm
Dicke der dielektrischen Keramikschichten:|20 µm
Anzahl der wirksamen dielektrischen Keramikschichten: 19
Überdeckungsfläche der einzelnen Paare innerer Elektroden: 1,3 mm²
Der monolithische keramische Kondensator 10 gemäß Beispiel 1 wurde einem Vergleichstest mit einem Vergleichsbeispiel unterzogen, das sich von dem erfindungsgemäßen Kondensator nur dadurch unterschied, daß die inneren Elektroden ausschließlich aus metallisch leitenden Teilen bestanden. Die elektrischen Eigenschaften der Kondensatoren wurden unter gleichen Bedingungen ermittelt und bewertet. Um die durch das Vorhandensein oder die Abwesenheit der halbleitenden Teile 3b hervorgerufenen Unterschiede bestimmen zu können, wurden sowohl von Kondensatoren gemäß Beispiel 1 als auch von Kondensatoren gemäß dem Vergleichsbeispiel Prüflinge präpariert, bei denen die äußeren Elektroden 9 nur aus den gebrannten Metallschichten 6 bestanden (Zwischenprodukt nach dem Ausheizen der Silberpaste). Außerdem wurden Prüflinge präpariert, bei denen die äußeren Elektroden 9 mit den Schutzfilmen 7 und den Lötfilmen 8 versehen waren (Zustand nach der Lötmittel-Galvanisierung).
Zur Messung der Kapazität (C) und des dielektrischen Verlustes (tan δ) wurde eine automatische Brückenmeßschaltung verwendet, mit der Spannungen von 1 kHz und 1 Vrms an jeden Prüfling angelegt wurden. Außerdem wurde in einer Anordnung zur Messung des Isolationswiderstands eine Spannung von 50 V zwei Minuten lang an jeden Prüfling angelegt, um den Isolationswiderstand (R) zu messen. Das CR-Produkt wurde aus der so erhaltenen Kapazität (C) und im Isolationswiderstand (R) berechnet.
Tabelle I zeigt die Ergebnisse der oben beschriebenen Messungen
Tabelle 1
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, zeichnete sich das erfindungsgemäße Beispiel insofern durch eine hohe Zuverlässigkeit aus, als die im Zustand nach dem Ausheizen der Silberpaste gemessenen Eigenschaften auch nach der Lötmittel- Galvanisierung erhalten blieben.
Vergleicht man die Meßergebnisse im Zustand nach der Lötmittel-Galvanisierung mit denen nach dem Ausheizen der Silberpaste, so zeigt sich daß bei dem Vergleichsbeispiel die Kapazität (C) von 0,16 µF auf 0,10 µF abgenommen und der dielektrische Verlust (tan δ) von 1,6% auf 10% zugenommen hat. Außerdem zeigt sich eine extreme Abnahme des CR-Produktes von 5000 ΩF auf 200 ΩF. Somit werden bei dem Vergleichsbeispiel die elektrischen Eigenschaften in erheblichem Ausmaß durch die Herstellung der galvanischen Filme 7 und 8 beeinträchtigt. Dies belegt, daß bei der Herstellung der galvanischen Filme 7 und 8 die Galvanisierlösung durch die gebrannten Metallschichten 6 hindurch in das Innere des Schichtkörpers 1 diffundiert ist.
Bei den erfindungsgemäßen Beispielen wurde dagegen sowohl im Zustand nach dem Ausheizen der Silberpaste als auch im Zustand nach der Lötmittel- Galvanisierung eine Kapazität (C) von 0,16 µF, ein dielektrischer Verlust (tan δ) von 1,7% und ein CR-Produkt von 5000 ΩF gemessen. Demnach ergibt sich bei dem Beispiel 1 nicht der geringste Unterschied zwischen den elektrischen Eigenschaften der Prüflinge vor und nach dem Galvanisieren. Auch wenn die Galvanisierlösung in die gebrannten Metallschichten 6 eindringt, verhindern die halbleitenden Teile 3b die Diffusion der Galvanisierlösung in das Innere des Schichtkörpers 1.
Beispiel 2
Fig. 4 zeit einen monolithischen keramischen Kondensator 10a in einem Schritt entsprechend Fig. 1. Der Kondensator 10a nach dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel 2 weist zahlreiche Einzelheiten auf, die mit denen in Fig. 1 übereinstimmen. Die übereinstimmenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet und sollen nicht noch einmal beschrieben werden.
Gemäß Fig. 4 unterscheidet sich der Kondensator 10a von dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau des Kondensators 10 hinsichtlich der äußeren Elektroden, die in Fig. 4 mit 9a bezeichnet sind. Die äußeren Elektroden 9a weisen anstelle der gebrannten Metallschichten 6 in Fig. 1 halbleitende Schichten 5 auf. Diese halbleitenden Schichten 5 werden hergestellt, indem man eine durch Mischen eines Bindemittels mit einem halbleiterbildenden Mittel erzeugte Paste auf die beiden Stirnflächen des ungebrannten Keramikkörpers 1 aufträgt und den Keramikkörper 1 anschließend brennt.
Ähnlich wie in Beispiel 1 wurden Exemplare des monolithischen keramischen Kondensators 10a gemäß Beispiel 2 zu Versuchszwecken hergestellt. Die Herstellungsschritte entsprachen den in Verbindung mit Beispiel 1 beschriebenen Schritten, mit folgender Ausnahme:
Nachdem der ungebrannte keramische Schichtkörper 1 hergestellt war, wurde die gleiche Paste, die zur Bildung der halbleitenden Teile 3b verwendet wurde und die das halbleiterbildene Mittel enthielt, auf die beiden Stirnflächen des Schichtkörpers 1 aufgetragen und getrocknet. Der Schichtkörper wurde an der Luft bei 1300°C zwei Stunden lang gebrannt, um die dielektrischen Keramikschichten 2 zu brennen und um die halbleitenden Teile 3b und gleichzeitig die halbleitenden Schichten 5 zu bilden. Auf diese Weise wurde der Schichtkörper 1 in einen Zustand gebracht, in dem die Halbleiterschichten 5 durch die halbleitenden Teile 3b der Elektroden mit den metallisch leitenden Teilen 3a der inneren Elektroden verbunden waren. Anschließend wurden ähnlich wie in Beispiel 1 die Filme 7 und 8 galvanisch aufgebracht.
Um den Effekt der galvanischen Schritte bei der Herstellung der äußeren Elektroden auf die Eigenschaften des Kondensators zu untersuchen, wurden außer Prüflingen, bei denen die Filme 7 und 8 galvanisch auf die Halbleiterschichten 5 aufgebracht waren (Zustand nach der Lötmittel-Galvanisierung), auch Prüflinge ohne galvanische Filme 7 und 8 präpariert (ungalvanisiert). Bei den ungalvanisierten Prüflingen wurde Silberpaste auf die Halbleiterschichten 5 aufgetragen und anschließend ausgeheizt, um gebrannte Silberschichten zu erzeugen, so daß die Eigenschaften gemessen werden konnten. Die Einzelheiten und Meßbedingungen entsprachen denen aus Beispiel 1. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, blieben bei dem Beispiel 2 ähnlich wie bei Beispiel 1 die nach dem Herstellen der galvanischen Schichten 5 gemessenen elektrischen Eigenschaften auch nach der galvanischen Herstellung der Filme 7 und 8 erhalten. Hierin zeigt sich die hohe Zuverlässigkeit des Herstellungsverfahrens. Ein Vergleich der an den ungalvanisierten Prüflingen erhaltenen Meßergebnisse mit den Meßergebnissen nach dem Galvanisieren zeigt, daß durch die galvanische Herstellung der Filme 7 und 8 nicht die geringsten Änderungen der Kapazität (C), des dielektrischen Verlustes (tan δ) und des CR-Produktes verursacht wurden.
Gemäß Beispiel 1 sind zumindest die halbleitenden Teile 3b der inneren Elektroden zwischen den metallisch leitenden Teilen 3a der inneren Elektroden 3 und den galvanischen Lötmittelfilmen 8 angeordnet. Gemäß Beispiel 2 liegen zwischen den metallisch leitenden Teilen 3a und den galvanischen Lötmittel-Filmen 8 sowohl die halbleitenden Teile 3b der inneren Elektroden 3 als auch die Halbleiterschichten 5. Durch das Vorhandensein der halbleitenden Teile 3b und der Halbleiterschichten 5 ergeben sich die folgenden Effekte.
Das Zinn, das die Hauptkomponente des Lötmittels in den galvanischen Lötmittelfilmen 8 bildet, neigt allgemein zur Bildung von Legierungen mit einer Anzahl von Metallen. Diese Tendenz ist bei hohen Temperaturen besonders ausgeprägt. Durch diese Legierungsbildung hat das Zinn die Tendenz, sich in das Innere des keramischen Schichtkörpers auszubreiten, so daß die inneren Elektroden beeinflußt werden. Hierdurch werden die elektrischen Eigenschaften des Kondensators, insbesondere die Dielektrizitätskonstante und die Kapazität erheblich beeinträchtigt. Diese Zinn-Legierungsbildung wird jedoch durch die halbleitenden Teile 3b gemäß Beispiel 1 und durch die halbleitenden Teile 3b und die Halbleiterschicht 5 gemäß Beispiel 2 wirksam unterdrückt, so daß es nicht zu einem Vordringen der Zinnlegierungen in die metallisch leitenden Teile 3a der inneren Elektroden 3 kommt. Hierdurch werden stabile elektrische Eigenschaften der monolithischen keramischen Kondensatoren 10 und 10a erreicht.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele denkbar.
Beispielsweise kann als halbleiterbildendes Mittel zur Erzeugung der halbleitenden Teile 3b und der Halbleiterschichten 5 auch ein anderes Material als das oben erwähnte La₂O₃ verwendet werden. Auch bei dem keramischen Material zur Bildung der dielektrischen Keramikschichten 2 kann es sich um ein anderes Material handeln als oben beschrieben wurde.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel 2 kann das halbleiterbildende Mittel auch durch andere Verfahren auf die beiden Stirnflächen des Schichtkörpers 1 aufgebracht werden, beispielsweise durch Sputtern, Dampfniederschlag, Sprühen, Tauchen oder dergleichen, um die Halbleiterschichten 5 zu bilden. Entsprechende Verfahren können auch zur Bildung der den gebrannten Metallschichten 6 in Beispiel 1 entsprechenden leitenden Schichten eingesetzt werden.

Claims (6)

1. Monolithischer keramischer Kondensator mit einem keramischen Schichtkörper (1), ersten und zweiten inneren Elektroden (3), die einander gegenüberliegend im Inneren des Schichtkörpers angeordnet sind und sich jeweils zu einer der beiden entgegengesetzten Stirnflächen des Schichtkörpers erstrecken, und mit ersten und zweiten äußeren Elektroden (9; 9a), die an den Stirnflächen des Schichtkörpers (1) angeordnet und elektrisch mit den jeweils zugehörigen inneren Elektroden (3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Elektroden (3) jeweils einen metallisch leitenden Teil (3a) und einen halbleitenden Teil (3b) aufweisen und daß die halbleitenden Teile (3b) derart an den stirnseitigen Enden der metallisch leitenden Teile (3b) angeordnet sind, daß sie die elektrische Verbindung zwischen den metallisch leitenden Teilen (3b) und den äußeren Elektroden (9; 9a) herstellen.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Elektroden (9) jeweils eine gebrannte Metallschicht (6) aufweisen, die ein leitendes Metallpulver enthält und auf eine der Stirnflächen des Schichtkörpers (1) aufgetragen ist.
3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Elektroden (9) wenigstens einen Metallfilm (7, 8) auf der Außenfläche der gebrannten Metallschicht (6) aufweisen.
4. Kondensator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitenden Teile (3b) der inneren Elektroden (3) aus einem Keramikmaterial hergestellt sind, das in einen halbleitenden Zustand überführt wurde.
5. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Elektroden (9a) jeweils eine Halbleiterschicht (5) auf der Stirnfläche des Schichtkörpers (1) und wenigstens einen Metallfilm (7, 8) auf der Außenfläche der Halbleiterschicht (5) aufweisen.
6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschichten (5) aus einem keramischen Material hergestellt sind, das in einen halbleitenden Zustand überführt wurde.
DE4021364A 1989-07-07 1990-07-05 Monolithischer keramischer kondensator Granted DE4021364A1 (de)

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