DE4030479C2 - Elektrischer Widerstand in Chip-Bauform - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstand, insbesondere Heißleiter, in Chip-Bauform.

In den letzten Jahren sind zunehmend Versuche bekannt geworden, die bei der Herstellung von keramischen Vielschichtkondensatoren seit langem bekannte und bewährte Vielschichttechnologie (VS-Technologie) auch auf nichtlineare keramische Widerstände zu übertragen. Aus der EP-PS 0 189 087 ist es bekannt geworden, Varistoren in VS-Technologie auszubilden, während die US-PS 4 766 409 eine Ausführungsform von Kaltleitern in VS-Technologie beschreibt.

Aus der DE-OS 23 21 478 sind Thermistoren in VS-Technologie bekannt geworden, die einen gesinterten Körper aus Thermistormaterial umfassen, welcher zwei Anordnungen von ineinandergreifenden, plattenähnlichen und parallelen Elektroden enthält. Die Elektroden dieser beiden Anordnungen erstrecken sich von einer Seite des Körpers aus Thermistormaterial bis fast zur gegenüberliegenden Seite, so daß sich die Elektroden der einen Anordnung mit den Elektroden der anderen Anordnung überlappen. An den Seitenflächen des Körpers aus Thermistormaterial, bis zu denen die Elektroden der beiden Anordnungen jeweils reichen, sind elektrisch leitende Elektrodenverbindungsschichten vorgesehen, welche die Elektroden der jeweiligen Anordnung überbrücken.

Elektrische Widerstände der vorstehend beschriebenen Art werden nun bei ihrer Herstellung Galvanisierungsprozessen unterworfen, was beispielsweise bei der Herstellung der vorstehend genannten Elektrodenverbindungsschichten für die elektrische Überbrückung von Elektroden der Fall ist. Dabei werden die Widerstandskörper in verschiedene Bäder, z. B. Reinigungs- und Spülbäder, eingetaucht, bei denen es sich um ein chemisch saures Milieu handelt. Speziell Heißleiterkeramik ist jedoch sehr säureempfindlich, so daß beim Galvanisieren die Gefahr von deren Beeinträchtigung oder gar Beschädigung besteht.

Aus der DE-AS 12 04 738 ist ein elektrischer Schichtwiderstand bekannt geworden, der einen keramischen Trägerkörper besitzt, auf dem zwischen zwei Oxidschichten eine Keramik-Widerstandsschicht vorgesehen ist. Der so aufgebaute Widerstandskörper ist an sich gegenüberliegenden Seitenflächen mit die Widerstandsschicht kontaktierenden Anschlußmetallisierungen versehen. Da bei einem derartigen Aufbau des Schichtwiderstandes die Widerstandsschicht vor dem Aufbringen der Anschlußmetallisierungen nur an den sich gegenüberliegenden Seitenflächen frei liegt und im übrigen durch die sie einschließenden Oxidschichten geschützt ist, ist sie beim Aufbringen der Anschlußmetallisierungen durch einen Galvanisierungsprozeß zum größten Teil gegen einen Angriff von chemisch sauren Substanzen im Galvanisierungsbad geschützt. Ein derartiger Schichtwiderstand ist jedoch wegen des an sich inaktiven keramischen Trägerkörpers, der aus Gründen der Handhabbarkeit im Herstellungsprozeß nicht beliebig klein ausgebildet werden kann, insbesondere dann ungünstig, wenn er in VS-Technologie hergestellt werden soll.

Aus der DD-PS 2 39 686 ist ein Verfahren zur Kantenmetallisierung von Chip-Widerständen bekannt geworden, mit dem eine Kantenmetallisierung in Dünnschicht- oder Dickschichtausführung realisierbar ist, ohne daß im Verlauf des Verfahrens eine Veränderung der charakteristischen Eigenschaften des jeweils verwendeten Widerstandsmaterial eintritt. Ein derartiger Widerstand entspricht insofern einem Schichtwiderstand nach der vorgenannten DE-AS 12 04 738, als dabei auch die Widerstandsschicht zwischen einem schützenden Substrat und einer schützenden Abdeckschicht eingeschlossen ist, wodurch ein solcher Widerstand insbesondere hinsichtlich eines Aufbaus in VS-Technologie wenig geeignet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Widerstand der in Rede stehenden Art anzugeben, der bei gutem Schutz der Keramik-Widerstandsschichten gegen äußere Einflüsse einfach aufgebaut und einfach herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Widerstand in Chip-Bauform der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau wird eine neue Variante von keramischen VS-Bauelementen geschaffen, die die Vorteile der VS-Technik mit einem Schutz der empfindlichen Keramikschichten verbindet.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die dazugehörige einzige Figur zeigt schematisch und im Schnitt einen erfindungsgemäßen NTC-Thermistor.

In der Fig. ist ein aus mehreren (bis etwa 50) Keramikschichten 1, 2, 3, 4 und 5 aufgebauter Heißleiter dargestellt. Die Kera­ mikschichten 1 bis 5 sind zwischen Isolationsschichten 6 bis 11 eingebettet, wobei insbesondere auch die unterste 1 und oberste 5 Keramikschicht von den Isolationsschichten 6 und 11 abgedeckt sind. Die gegenüberliegenden Seitenflächen 12 und 13 sind je­ weils mit einer Grundmetallisierung 14 und einer darüberliegen­ den aus den Schichten 15 und 16 bestehenden Metallisierung be­ deckt.

Die Herstellung des in der Fig. dargestellten erfindungsgemäßen Heißleiters erfolgt, indem zunächst auf eine einzelne ca. 10-50 µm dicke Isolationsschicht mittels der an sich bekannten Siebdrucktechnik eine etwa 2 bis 7 µm dicke Schicht aus Heiß­ leiterkeramik aufgebracht wird. Danach wird eine beliebige An­ zahl bedruckter Isolationsschichten übereinander gestapelt, verpreßt und den üblichen Hochtemperaturprozessen unterworfen.

Um eine unerwünschte Diffusion aus den im wesentlichen Mangan­ oxid enthaltenden Keramikschichten in die Isolationsschichten während des Sinterns zu vermeiden, ist es zweckmäßig, daß Ke­ ramikschicht und Isolationsschicht chemisch inert sind. Als besonders vorteilhaft haben sich aus AlO₂-Pulver aufgebaute Isolationsschichten erwiesen, bei denen es, anders als bei den bei Keramikkondensatoren üblichen dielektrischen Isolations­ schichten, nicht zu einer Diffusion von Manganatomen in das Isolatormaterial hinein kommt. Dieses Isolationsmaterial ist gegenüber dem Keramikmaterial chemisch weitgehend inert.

Da bei dem erfindungsgemäßen Aufbau die Keramikschichten nur geschützt im Inneren des Chip-Körpers zwi­ schen den für die Kontaktierung vorgesehenen Metallisierungen 14, 15 und 16 verlaufen, können die Seitenflächen 12 und 13 galvanisiert werden, ohne die säureempfindliche Keramik zu be­ schädigen, vorausgesetzt, die Isolationsschichten selbst halten den physikalischen und chemischen Bedingungen beim Galvanisie­ ren stand.

Als günstig für den Bauelementeanwender hat sich eine Metalli­ sierung herausgestellt, bei der eine erste Schicht 15 aus Nickel, die dicht und porenfrei ist, und darüber eine zweite, lötbare Schicht 16 aus Zinn jeweils galvanisch aufgetragen ist. Zuvor wird eine an sich bekannte Grundmetallisierung 14 aufge­ tragen, die aus einem modifizierten Einbrennsilberpräparat be­ steht. Der allgemeine Vorteil derartiger galvanisierter Lötflä­ chen gegenüber den bekannten Einbrennmetallisierungen liegt hauptsächlich in der besseren Benetzbarkeit und der verbesserten Ablegierbeständigkeit. Galvanisierte Metallisierungen vertragen längere Lötzeiten und höhere Löttemperaturen.

Claims (5)

1. Elektrischer Widerstand, insbesondere Heißleiter, in Chip-Bauform mit den Merkmalen:
ein quaderförmiger, gesinterter Körper besitzt eine Vielzahl von galvanikverträglichen Isolationsschichten (6 bis 11) sowie zwischen diesen im Körperinneren verlaufende Keramik-Widerstandsschichten (1 bis 5), die auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen (12, 13) des Körpers enden,
auf den sich gegenüberliegenden Seitenflächen (12, 13) ist eine Grundmetallisierung (14) vorgesehen, die nicht galvanisch aufgebracht wird, auf welcher eine weitere lötbare Metallisierung (15, 16) galvanisch aufgebracht wird.

2. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmetallisierung (14) aus Silber besteht.

3. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Metallisierung (15, 16) durch eine Schicht (15) aus Nickel und eine auf dieser vorgesehenen Schicht (16) aus Zinn gebildet ist.

4. Elektrischer Widerstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschichten (6 bis 11) gegenüber dem Keramikmaterial der Widerstandsschichten (1 bis 5) chemisch inert sind.

5. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschichten (6 bis 11) durch AlO₂ gebildet sind.