DE4118771A1 - Zusammengesetztes elektronikbauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zusammengesetztes Elektronikbauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere ein solches, das ein Kon­ densatorelement enthält und einen Film-Widerstand an seiner äußeren Ober­ fläche aufweist.

Ein zusammengesetztes Elektronikbauteil, das wenigstens eine Kondensator­ komponente und eine Widerstandskomponente aufweist, läßt sich z. B. in fol­ gender Weise herstellen: Zuerst wird ein Mehrschicht-Keramikkondensatorelement gebildet. Die äußere Oberfläche dieses Kondensatorelements besteht aus einem dielektrischen Keramikmaterial, beispielsweise aus Bariumtitanat, wobei sich eine Mehrzahl von internen Elektroden innerhalb des dielektrischen Keramikelements befindet, so daß letztlich eine Kapazität erhalten wird. Mehrere externe Anschlüsse sind auf der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements vorhanden, die mit den inneren Elektroden in Verbindung stehen. Darüber hinaus befinden sich mehrere Leitungsmuster auf der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements, die ebenfalls mit den mehreren externen Anschlüssen verbunden sind. Zudem liegt auf der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements ein Film-Widerstand, also auf der äußeren Oberfläche des dielektrischen Keramikelements, über den wenigstens zwei der genannten Leitungsmuster miteinander verbunden sind.

Ein solcher Film-Widerstand wird nach seinem Aufbringen im allgemeinen mit Hilfe eines Laserstrahls getrimmt, um einen vorbestimmten Widerstandswert zu erhalten.

Obwohl es relativ einfach ist, den genannten Film-Widerstand mit Hilfe eines Laserstrahls in einem gewünschten Bereich zu trimmen, ist es jedoch unerwartet schwierig, den Widerstandswert des Film-Widerstands auf einen vorbestimmten Pegel einzustellen.

Um die Schwierigkeiten im einzelnen zu verstehen, wurden genauere Untersuchungen angestellt, wobei sich herausstellte, daß durch den Laserstrahl nicht nur der Film-Widerstand, sondern auch die Oberfläche des dielektrischen Ke­ ramikelements getrimmt wird, durch das das Kondensatorelement erhalten wird. Das bedeutet, daß sich der Isolationswiderstand des dielektrischen Kera­ mikelements verringert, und zwar infolge der Änderung seiner Kristallstruktur, da das dielektrische Keramikelement durch den Laserstrahl sehr schnell aufge­ heizt wird, wenn dessen Oberfläche mit Hilfe des Laserstrahls getrimmt und an­ schließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

Um dieses Problem zu umgehen, kann der Laserausgang einfach herabgesetzt werden, so daß die Oberfläche des dielektrischen Keramikelements durch den Laserstrahl nicht mehr beeinträchtigt wird. In diesem Fall ist es jedoch unmöglich, den Film-Widerstand hinreichend zu trimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zusammengesetztes Elektronik­ bauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die oben beschriebenen Nachteile nicht mehr auftreten und bei dem sich der Film-Widerstand in einfacher Weise mit Hilfe eines Laserstrahls trimmen läßt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein zusammengesetztes Elektronikbauteil nach der Erfindung zeichnet sich aus durch:

• - ein Kondensatorelement mit einer äußeren Oberfläche, die durch ein dielektrisches Keramikelement gebildet wird, welches in seinem Inneren eine Kapazität aufweist,
• - eine Mehrzahl von externen Anschlüssen auf der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements zum Herausführen der Kapazität,
• - eine Mehrzahl von Leitungsmustern auf der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements, mit denen die mehreren externen Anschlüsse jeweils verbunden sind,
• - wenigstens einen Film-Widerstand, der so aufgetragen ist, daß er mit Hilfe eines Laserstrahls getrimmt werden kann und der wenigstens zwei der Leitungs­ muster miteinander verbindet, und
• - einen Schutzfilm zwischen dem Film-Widerstand und der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements.

Durch den Schutzfilm wird verhindert, daß die äußere Oberfläche des Kondensatorelements beim Trimmen des Film-Widerstands mit Hilfe des Laserstrahls mitgetrimmt wird. Die äußere Oberfläche des Kondensatorelements wird also gegenüber dem Einfluß des Laserstrahls abgeschirmt bzw. geschützt, so daß es relativ einfach ist, den Widerstandswert des Film-Widerstands auf eine vorbestimmte Größe durch den Trimmprozeß einzustellen.

Vorzugsweise weist die äußere Oberfläche des Kondensatorelements ein Paar voneinander gegenüberliegenden Endoberflächen sowie ein Paar von einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen auf, wobei die externen Anschlüsse wenigstens an einer der Endoberflächen und die Leitungsmuster sowie der Schutzfilm wenigstens auf einer der Hauptoberflächen zu liegen kommen. Auf diese Weise ist es möglich, das zusammengesetzte Elektronikbauteil über seine Oberfläche zu montieren. Es kann somit über seine Hauptoberfläche auf einem Träger angeordnet werden.

Die Kontur des Schutzfilms (bzw. dessen Rand) ist so gewählt, daß sie größer ist als die des Film-Widerstands. Der Rand des Schutzfilms überragt also den Rand des jeweiligen Film-Widerstands nach außen. Hierdurch läßt sich sicher ver­ hindern, daß die äußere Oberfläche des Kondensatorelements beim Trimmvorgang nicht beschädigt wird, wenn also der Film-Widerstand mit Hilfe des Laserstrahls getrimmt wird.

Das Kondensatorelement kann weiterhin an seiner äußeren Oberfläche einen zweiten bzw. anderen externen Anschluß aufweisen, der nicht dazu dient, die Kapazität aus dem Kondensatorelement nach außen zu führen. Ferner kann ein anderes bzw. zweites Leitungsmuster vorhanden sein, das mit dem zweiten externen Anschluß (äußerer Anschluß) verbunden ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht das dielektrische Keramikelement, durch das das Kondensatorelement erhalten wird, vorzugsweise aus Bariumtitanat und/oder Titaniumoxid. Der Schutzfilm besteht vorzugsweise aus einem glasartigen Material. Dieser Schutzfilm aus dem glasartigen Material ist vorzugsweise wenigstens 20 µm dick, jedoch nicht dicker als 40 µm. Wird die Dicke des Schutzfilms auf wenigstens 20 µm eingestellt, so kann sicher verhindert werden, daß das Kondensatorelement beim Trimmen beeinflußt bzw. beschädigt wird, auch wenn der Film-Widerstand, der getrimmt werden soll, eine relativ große Dicke infolge von Dispersion aufweist. Wird andererseits die Dicke des Schutzfilms auf einen Wert eingestellt, der nicht größer als 40 µm ist, so läßt sich sicher verhindern, daß das Leitungsmuster, das auf dem Schutzfilm zu liegen kommt, beim Drucken zerläuft oder zerbricht.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Kondensatorelement, das in einem ersten Schritt zur Herstellung eines zusammengesetzten Elektronikbauteils nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erhalten wird,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Kondensatorelements nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ersatzschaltung des inneren Aufbaus des Kondensatorelements nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Kondensatorelement nach Fig. 1, das jetzt mit äußeren Anschlüssen versehen ist, die auf seiner äußeren Oberfläche liegen,

Fig. 5 eine Stirnansicht des Kondensatorelements nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht der Struktur nach Fig. 4 in einem Zustand, bei dem ein Schutzfilm vorhanden ist,

Fig. 7 eine Stirnansicht der Struktur nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Struktur nach Fig. 6, die jetzt mit Leitungsmustern und Film-Widerständen versehen ist,

Fig. 9 eine Stirnansicht der Struktur nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Ersatzschaltung der Struktur nach Fig. 8,

Fig. 11 eine Draufsicht der Struktur nach Fig. 8, jetzt aber in einem getrimmten Zustand, und

Fig. 12 ein zusammengesetztes Elektronikbauteil nach einem anderen Aus­ führungsbeispiel der Erfindung in Übereinstimmung mit Fig. 11.

Ein zusammengesetztes Elektronikbauteil nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch die nachfolgend beschriebenen Herstellungsschritte erhalten:

Zuerst wird ein in den Fig. 1 und 2 dargestelltes Kondensatorelement 1 hergestellt. Die äußere Oberfläche des Kondensatorelements 1 wird durch ein dielektrisches Element 2 gebildet, das in seinem Inneren eine Kapazität aufweisen kann. Das dielektrische Keramikelement 2 besteht z. B. aus Bariumtitanat oder Titaniumoxidmaterial. Das Kondensatorelement 1 ist ein Mehrschicht-Keramikkondensator, der dadurch erhalten wird, daß abwechselnd dielektrische Schichten und Elektrodenschichten aufeinandergestapelt werden. Diese Schichten werden dann gemeinsam gebrannt. Wie die Fig. 3 erkennen läßt, lassen sich auf diese Weise mehrere Kondensatorkomponenten C1, C2 und C3 im Inneren des Kondensatorelements 1 bilden. Ferner befinden sich mehrere Anschluß­ elektroden 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g und 3h an gegenüberliegenden Endoberflächen des Kondensatorelements 1. Die Fig. 2 zeigt eine End- bzw. Stirnfläche, an der die Anschlußelektroden 3e bis 3h freiliegen. Von den Anschluß­ elektroden 3a bis 3h sind die Anschlußelektroden 3a, 3b, 3d 3g und 3h mit Elektrodenschichten im dielektrischen Keramikelement 2 verbunden, um Kondensator­ anschlüsse zu bilden, während die verbleibenden Anschlußelektroden 3c, 3e und 3f nicht mit Elektrodenschichten verbunden sind und demzufolge auch nicht dazu dienen, die Kapazität nach außen zu übertragen.

Gemäß den Fig. 4 und 5 werden anschließend externe Anschlüsse 4a bis 4h an den jeweiligen Endoberflächen des Kondensatorelements 1 gebildet, die elektrisch mit den jeweiligen Anschlußelektroden 3a bis 3h in Kontakt stehen. Diese externen Anschlüsse 4a bis 4h werden jeweils durch Aufdrucken einer leitfähigen Paste auf vorbestimmte Bereiche der End- bzw. Stirnflächen des Konden­ satorelements 1 erhalten, wobei sie gebacken werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die jeweiligen externen Anschlüsse 4a bis 4h, die an den Endoberflächen des Kondensatorelements 1 vorhanden sind, bis zu den jeweiligen und einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen des Kondensatorelements 1.

Sodann wird in Übereinstimmung mit den Fig. 6 und 7 ein Schutzfilm 5 auf einer der Hauptoberflächen des Kondensatorelements 1 gebildet. Das Muster des Schutzfilms 5 ist so gewählt, daß er Bereiche einschließt bzw. abdeckt, die mit einem Film-Widerstand versehen werden, wie später noch beschrieben wird. Der Schutzfilm 5 besteht aus einem Glasmaterial, z. B. aus einer bleihaltigen Borsilikatglasur, die zunächst aufgedruckt und dann bei einer Temperatur von etwa 500 bis 1000°C gebrannt wird. Vorzugsweise weist der Schutzfilm 5 eine Dicke von wenigstens 20 µm auf, und zwar unabhängig von der Dicke des Film- Widerstands, worauf noch eingegangen wird, um seine Wirkung zu gewährleisten. Andererseits sollte die Dicke des Schutzfilms 5 nicht größer als 40 µm sein, um zu vermeiden, daß die Leitungsmuster beim Aufdrucken zerlaufen oder zerbrechen.

Sodann werden gemäß den Fig. 8 und 9 Leitungsmuster 6b, 6c, 6d, 6g und 6h auf der genannten einen Hauptoberfläche des Kondensatorelements 1 gebildet, wobei sie jeweils mit den externen Anschlüssen 4b bis 4d, 4g und 4h verbunden werden. Die Leitungsmuster 6b bis 6d, 6g und 6h werden durch Aufdrucken einer leitfähigen Paste auf die Hauptoberfläche des Kondensatorelements 1 erhalten, wobei sie anschließend gebrannt werden. Teile der Leitungsmuster 6b bis 6d, 6g und 6h erstrecken sich auf den Schutzfilm 5.

Im Anschluß daran werden Film-Widerstände R1, R2, R3 und R4 auf dem Schutzfilm 5 gebildet, um Paare von Mustern miteinander zu verbinden, die aus den Leitungsmustern 6b bis 6d, 6g und 6h jeweils ausgewählt wurden. Diese Film-Widerstände R1 bis R4 werden durch Aufdrucken einer Widerstandspaste auf den Schutzfilm 5 erhalten, wobei sie anschließend gebrannt werden.

Die zuvor beschriebene Reihenfolge bezüglich der Bildung der Leitungsmuster 6b bis 6d, 6g und 6h sowie der Bildung der Film-Widerstände R1 bis R4 kann auch umgekehrt werden. Darüber hinaus können auf den jeweiligen Film-Wi­ derständen R1 bis R4 auch Glasurschichten liegen.

Die Fig. 10 zeigt ein Ersatzschaltbild des in den Fig. 8 und 9 dargestellten zu­ sammengesetzten Elektronikbauteils 7. Mit Hilfe dieses zusammengesetzten Elektronikbauteils 7 ist es möglich, eine aktive Filterschaltung zu bilden, die als tertiäres Tiefpaßfilter arbeitet, und dergleichen. Dabei dient der externe Anschluß 4c als Eingangsanschluß, während die externen Anschlüsse 4a, 4g und 4h mit einer integrierten Schaltung verbunden sind, die einen Differentialverstärker bildet, der sich auf einer nicht dargestellten und externen Schaltungskarte befinden kann. Dies sei lediglich als ein Anwendungsbeispiel angeführt.

Das zusammengesetzte Elektronikbauteil 7 nach den Fig. 8 und 9 wird mit Hilfe eines Laserstrahls getrimmt, wie in Fig. 11 gezeigt ist, wodurch die Film- Widerstände R1 bis R4 auf vorbestimmte Widerstandswerte eingestellt werden. Bei einer zusammengesetzten Elektronikkomponente 7a gemäß Fig. 11 sind Trimmspuren 8 (Materialausschnitte) in den jeweiligen Film-Widerständen R1 bis R4 zu erkennen. Alle diese Trimmspuren 8 befinden sich in Bereichen, die durch den Schutzfilm 5 abgedeckt sind, so daß das dielektrische Keramikelement 2 des Kondensatorelements 1 vor jedwedem Einfluß beim Lasertrimmen geschützt ist.

Die obige Beschreibung bezieht sich lediglich auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, die hierauf jedoch nicht beschränkt ist. Obwohl die zusammengesetzten Elektronikbauteile 7 oder 7a nur passive Elemente enthalten, um beispielsweise eine RC-Schaltung zu bilden, können sie auch aktive Elemente aufweisen, beispielsweise Transistoren oder integrierte Halblei­ terschaltungen.

Ein zusammengesetztes Elektronikbauteil nach der Erfindung kann auch so aufgebaut sein, daß es im Falle einer RC-Schaltung nur eine einzige Kondensatorkomponente und nur eine Widerstandskomponente enthält. Es weist somit einen besonders einfachen Aufbau auf.

Der Schutzfilm, die Leitungsmuster und die Film-Widerstände können sich auch auf beiden einander gegenüberliegenden Hauptflächen des Kondensatorelements befinden.

Beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es darüber hinaus möglich, die externen Anschlüsse 4 bis 4h auch nach Bildung der Leitungsmuster 6b bis 6d, 6g und 6h sowie nach Bildung der Film-Widerstände R1 bis R 4 anzubringen.

Der Schutzfilm, die Leitungsmuster und die Film-Widerstände können ferner mit geeigneten Schutzeinrichtungen bedeckt sein.

Wie die Fig. 12 zeigt, kann ein Schutzfilm 5a hinreichend große Abmessungen aufweisen, und zwar im Vergleich mit denjenigen der Film-Widerstände R1 bis R4, um den wesentlichsten Teil der Hauptoberfläche eines Kondensatorelements 1 abzudecken. In Fig. 12 sind gleiche Elemente wie in Fig. 11 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.

Das Material für den Schutzfilm ist nicht auf die zuvor beschriebene bleihaltige Borsilikatglasur beschränkt. Vielmehr kann der Schutzfilm auch durch eine Borsilikat enthaltende Glasur gebildet werden, die eine Borsilikat-Wismut- Glasur ist oder enthält (borsilicate bismuth glaze) oder durch eine Aluminosilikat- Glasur (aluminosilicate glaze). Mit anderen Worten kann der Schutzfilm aus jedem Material bestehen, soweit es nur verhindern kann, daß das dielektrische Keramikelement, das das Kondensatorelement bildet, beim späteren Trimmschritt mitgetrimmt wird.

Claims (8)

1. Zusammengesetztes Elektronikbauteil, gekennzeichnet durch:

• - ein Kondensatorelement (1) mit einer äußeren Oberfläche, die durch ein die­ lektrisches Keramikelement (2) gebildet wird, welches in seinem Inneren eine Kapazität aufweist,
• - eine Mehrzahl von externen Anschlüssen (4a bis 4h) auf der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements (1) zum Herausführen der Kapazität,
• - eine Mehrzahl von Leitungsmustern (6b bis 6d, 6g, 6h) auf der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements (1), mit denen die mehreren externen Anschlüsse jeweils verbunden sind,
• - wenigstens einen Film-Widerstand (R1 bis R4), der so aufgetragen ist, daß er mit Hilfe eines Laserstrahls getrimmt werden kann und der wenigstens zwei der Leitungsmuster miteinander verbindet, und
• - einen Schutzfilm (5; 5a) zwischen dem Film-Widerstand und der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements (1).

2. Zusammengesetztes Elektronikbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Kondensatorelements (1) ein Paar von einander gegenüberliegenden Endoberflächen und ein Paar voneinander gegenüberliegenden Hauptoberflächen aufweist, und daß die externen Anschlüsse wenigstens an einer der Endoberflächen und die Leitungsmuster sowie der Schutzfilm wenigstens auf einer der Hauptoberflächen liegen.

3. Zusammengesetztes Elektronikbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Schutzfilms (5; 5a) den Rand des jeweiligen Film-Widerstands nach außen überragt.

4. Zusammengesetztes Elektronikbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens einen zweiten externen Anschluß auf der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements (1), der nicht dazu dient, die Ka­ pazität herauszuführen.

5. Zusammengesetztes Elektronikbauteil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein zweites Leitungsmuster auf der äußeren Oberfläche des Kondensatorelements (1), das mit dem zweiten externen Anschluß verbunden ist.

6. Zusammengesetztes Elektronikbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Keramikelement (2) aus Bariumtitanat und/oder Titanoxid hergestellt ist.

7. Zusammengesetztes Elektronikbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzfilm (5; 5a) aus Glasmaterial her­ gestellt ist.

8. Zusammengesetztes Elektronikbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzfilm (5: 5a) eine Dicke aufweist, die wenigstens 20 µm beträgt und nicht größer als 40 µm ist.