DE4331381C1 - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Vielschichtwiderstandselementen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung von elektrischen Vielschichtwiderstandselementen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 3 679 950 sind monolithische Kondensatoren bekannt, welche dünne Schichten aus dielektrischem Material und zwischen diesen Schichten aus dielektrischem Material befindliche dünnere Schichten aus leitendem Material aufwei­ sen. Die Schichten aus leitendem Material sind so ausgebil­ det, daß sie alternierend zu sich gegenüberliegenden Endflä­ chen des Kondensators verlaufen und durch Metallisierung der Enden elektrisch miteinander verbunden sind.

Weiterhin ist aus der gattungsbildenden DE 37 25 455 A1 ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Vielschichtbauelementen der vorgenannten Art, beispielsweise Kondensatoren, Kalkleitern oder Varistoren bekannt, bei dem im Verlaufe der Herstellung zwischen den Schichten aus dielektrischem Material zunächst Kavernen für die elektrisch leitenden Schichten vorgesehen sind, die mit einem beim Sintern für das den monolithischen Keramikkörper bildenden Material ausbrennbaren Material gefüllt sind. Beim Sintern des Keramikkörpers wird dieses Material ausgebrannt und die Kavernen werden sodann mit dem elektrisch leitenden Material für die Kontaktschichten aufgefüllt.

Es ist generell schwierig, Kavernen der vorgenannten Art mit definierten reproduzierbaren Abmessungen herzustellen. Gemäß der vorgenannten DE 37 25 455 A1 erfolgt dies dadurch, daß auf eine Vielzahl von Folien in Form von abgegrenzten Berei­ chen in bestimmter Anordnung und bestimmter Dicke eine Sus­ pension aufgetragen und eingetrocknet wird, die beim späteren Sintern entweichende Bestandteile, wie Oxide, Karbonate, Kohlenstoff oder Ruß, sowie Keramikpartikel enthält, wobei die letztgenannten Keramikpartikel beim späteren Sintern im wesentlichen unverändert bleiben. In einem Stapel mit einer Vielzahl derartiger Schichten bzw. Folien und mit den ver­ bleibenden Keramikpartikeln gefüllten Kavernen wird eine Metallschmelze eingepreßt, welche die Kontaktschichten im gesinterten monolithischen Keramikkörper bilden. Mit einem derartigen Verfahren ist die Herstellung von Kavernen größe­ rer Dicke nur schwer möglich.

Aus der DE 35 39 318 C2 ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Chip-Widerständen bekannt, bei dem auf eine Platte eine mit elektrisch leitenden Partikeln versehene Folie aufgebracht wird, aus dieser beschichteten Platte den Widerstandswert festlegende rechteckige plattenförmige Substrate, insbesondere durch Stanzen abgetrennt werden und die plattenförmigen Substrate durch Aufbringen von Anschlüssen aus lötbarem Material an den Längsenden zu einzelnen Festwiderständen vollendet werden.

Aus der DE 40 32 181 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelementes in Mehrschichtbauweise bekannt, bei dem laminierte Metallfilme gebildet werden, indem aufeinanderfolgend mehrere einzelne Metallfilme, die sich in ihrer Metallzusammensetzung unterscheiden übereinan­ der geschichtet werden, die laminierten Metallfilme sodann abwechselnd mit keramischen Grünschichten übereinander ge­ schichtet werden und der so erhaltene Schichtkörper gebrannt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art anzugeben, mit dem Kaver­ nen beliebiger Dicke herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäße durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des generellen Aufbaus eines elektrischen Vielschichtwiderstandselements; und

Fig. 2A bis C eine schematische Darstellung von gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Schichten aus keramischem Material.

Fig. 1 zeigt im vergrößerten Maßstab ein monolithisches elektrisches Vielschichtwiderstandselement 1 mit Schichten 2 aus keramischem Material und Kontaktschichten 3 aus elektrisch leitendem Material zwischen den Schichten 2 aus keramischem Material. Die leitenden Kontaktschichten 3 sind so ausgebildet, daß sie alternierend zu sich gegenüberliegenden Endflächen des Vielschichtwiderstandselementes 1 verlaufen und an ihren Enden in an sich bekannter Weise durch Metallschichten 4 und 5 elektrisch miteinander verbunden sind. Durch die alternierende Anordnung der elektrisch leitenden Kontaktschichten 3 im oben beschriebenen Sinne entstehen jeweils Bereiche 6 der Schichten 2 aus keramischem Material, welche jeweils jede zweite Kontaktschicht 3 aus elektrisch leitendem Material von den metallischen Elektroden 4 und 5 trennen. Es sei bemerkt, daß in Fig. 1 die Vorderfläche, an der die Kontaktschichten 3 sichtbar sind, nur eine gedachte Schnittfläche ist, die tatsächlich nicht vorhanden ist.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein elektrisches Vielschichtwiderstandselement nach Fig. 1 dadurch hergestellt, daß gemäß den Fig. 2A bis 2C in eine Vielzahl von Schichten 2 aus keramischem Material bildenden Folien 10 (Fig. 2A und 2C) durch Ausstanzen Durchbrüche 13 hergestellt und alternierend Folien 10 mit ungestanzten Zwischenfolien 11 nach Fig. 2 zu einem Stapel geschichtet werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Darstellung nach den Fig. 2A bis 2C der Einfachheit halber nur zweidimensional ist, die Folien 10, 11 und die Durchbrüche 13 tatsächlich natürlich eine endliche Dicke bzw. Tiefe besitzen.

Die Herstellung erfolgt nun so, daß in Folien 10 nach den Fig. 2A und 2C gegeneinander versetzt Durchbrüche 13 gestanzt werden. Sodann wird auf eine ungestanzte Zwischenfolie 11 nach Fig. 2B eine gestanzte Folie 10 nach Fig. 2A bzw. 2C aufgelegt. Es wird also beispielsweise die gestanzte Folie 10 nach Fig. 2A auf die ungestanzte Folie 11 nach Fig. 2B aufgelegt.

Sodann werden die Durchbrüche 13 mit einem bei der Sintertemperatur der Folien 10 bzw. 11 aus keramischem Material ausbrennenden Material gefüllt. Dies kann beispielsweise mittels Siebdruck, Schablonendruck oder Gießen erfolgen. Als ausbrennbares Material kommt ein Material in Frage, das trockenbar ist und unterhalb der Sintertemperatur für das keramische Material ausbrennt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise Ruß (Graphit) oder Ruß und Zirconoxid (ZrO₂) verwendet werden. Es ist insbesondere vorteilhaft, das Material in einer Paste aufzubringen, was dadurch erfolgen kann, daß dem Material ein pastifizierender Stoff zugesetzt wird.

Aufgrund der Ausbildung von Zweierpaketen aus einer gestanzten Folie 10 und einer ungestanzten Folie 11 sind die Durchbrüche 13 zuverlässig mit dem ausbrennbaren Material aufzufüllen.

Wird ein solcher Stapel nun längs Linien a bis c gemäß den Fig. 2A und 2C geschnitten, so ergibt sich eine Vielfachstruktur, die aufgrund der versetzten Kavernen an der Schnittlinie b (Fig. 2A) bzw. an der Schnittlinie c (Fig. 2C) zur Realisierung einer Gesamtstruktur im Sinne von Fig. 1 versetzt geöffnete Kavernen besitzt.

Nach dem Ausbrennen des oben erläuterten Materials kann in die Kavernen des aus einer Vielzahl von Folien 10, 11 gesinterten monolithischen Keramikkörpers in an sich bekannter Weise z. B. durch Metallabscheidung, Injektion einer Kombination von Pasten und Flüssigmetallen oder mittels galvanischer Verfahren die Herstellung der Kontaktschichten 3 nach Fig. 1 erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß die Kavernen nach den Fig. 2A und 2C und damit später auch die Kontaktschichten 3 nach Fig. 1 mit praktisch beliebigen Dicken reproduzierbar herstellbar sind.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Vielschichtwiderstands-Elementen, insbesondere Vielschichtkaltleitern, mit einem gesinterten monolithischen Keramikkörper (1), der eine Vielzahl von Schichten (2) aus keramischem Material aufweist, zwischen denen elektrisch leitende alternierend zu jeweils bis zu einer Seitenfläche zweier sich gegenüberliegender Seitenflächen des Keramikkörpers (1) verlaufende Kontaktschichten (3) vorgesehen sind, wobei im Keramikkörper (1) am Ort der späteren Kontaktschichten (3) zunächst entsprechende Kavernen (13) hergestellt werden, die vor dem Sintern des Keramikkörpers (1) mit einem beim Sintern ausbrennenden Material gefüllt und nach dem Ausbrennen mit dem Material für die Kontaktschichten (3) aufgefüllt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Folien (10), welche im fertigen Widerstandselement die Schichten (2) aus keramischem Material bilden, Durchbrüche (13) gestanzt werden, daß die Durchbrüche (13) von auf ungestanzten Folien liegenden gestanzten Folien mit dem ausbrennbaren Material gefüllt und alternierend die gestanzten Folien (10) zusammen mit ungestanzten Folien (11) so gestapelt und geschnitten werden, daß im geschnittenen Stapel einseitig offene Kavernen ausgebildet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Sintern ausbrennende Material durch Siebdruck, Schablonendruck oder Gießen auf die Folien (10) und in die Kavernen auf- bzw. eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als beim Sintern ausbrennendes Material Ruß oder Ruß und Zirkonoxid verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem beim Sintern ausbrennenden Material ein pastifizierender Stoff zugesetzt wird.