EP1284002A1 - Elektrisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Elektrisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung

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EP1284002A1
EP1284002A1 EP01947153A EP01947153A EP1284002A1 EP 1284002 A1 EP1284002 A1 EP 1284002A1 EP 01947153 A EP01947153 A EP 01947153A EP 01947153 A EP01947153 A EP 01947153A EP 1284002 A1 EP1284002 A1 EP 1284002A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base body
intermediate layer
resin
suspension
layer
Prior art date
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Granted
Application number
EP01947153A
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English (en)
French (fr)
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EP1284002B1 (de
Inventor
Thomas Trenkler
Harald SCHÖPF
Chong Wang
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TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Publication date
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Publication of EP1284002A1 publication Critical patent/EP1284002A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1284002B1 publication Critical patent/EP1284002B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/02—Housing; Enclosing; Embedding; Filling the housing or enclosure
    • H01C1/032—Housing; Enclosing; Embedding; Filling the housing or enclosure plural layers surrounding the resistive element

Definitions

  • the invention relates to an electrical component with a base body made of ceramic material, the ohmic resistance of which has a positive temperature coefficient and with a protective layer containing organic components.
  • the invention also relates to a method for producing the electrical component.
  • the protective layer is usually a dried lacquer which has been applied to the base body by means of a dip-coating process and which contains organic solvents, such as e.g. Xylene or acetol ester, and contains organic binders.
  • the quality of the PTC resistors is assessed, among other things, by their voltage storage stability.
  • the voltage storage stability indicates which electrical voltage the PTC resistor can withstand over a longer period of time, for example 24 hours, without losing its characteristic properties. Due to the applied voltage, a current flows through the PTC resistor, which heats it up.
  • the voltage storage stability of the PTC resistor is thus closely linked to its temperature stability. Since chemical processes with considerable time constants play a role in the assessment of the stability of a PTC resistor, an electrical voltage applied only over a short period of time is not meaningful for assessing the stability.
  • the known components have the disadvantage that the lacquer applied as a protective layer is due to the dip coating process. driving has a relatively high layer thickness between 10 and 500 microns. Therefore, when the paint dries, there are encrusted surfaces on the surface, while inside the paint there is still a proportion of organic constituents, which is prevented in the further course of the drying process by the encrusted surfaces from leaving the paint completely.
  • the protective layer of the known components therefore contains a remnant of organic components. These components can reach the base body and, if the temperature of the component exceeds 220 ° C due to a high voltage applied, can lead to a chemical reaction that depolarizes the grain boundaries of the ceramic. This destroys the PTC effect of the ceramic, causing the component to overheat while the voltage is still applied and is therefore destroyed. For this reason, the known components have poor voltage storage stability.
  • the aim of the present invention is therefore to provide a component which has a high voltage storage stability.
  • the invention specifies an electrical component which has a base body which consists of a ceramic material.
  • the ceramic material has an ohmic resistance with a positive temperature coefficient.
  • a suitable material with these properties is, for example, donor-doped barium titanate or a (V, Cr) 2 O 3 ceramic.
  • At least two contact areas are arranged on the base body, to which connection elements are fastened. The connection elements and the con- Clock areas are used for electrical contacting of the component.
  • the component has a protective layer that contains organic components.
  • these components can include aromatic solvents such as xylene, acetol ester, ethylene benzene and butanol, or organic binders such as. B. silicate rubber.
  • the protective layer protects the component from environmental influences and has sufficient insulating properties so that the protective layer does not cause a short circuit between the connection elements.
  • lacquers which contain the above-described organic constituents and inorganic fillers, such as SiO 2 , are suitable as a protective layer.
  • an intermediate layer is arranged between the base body and the protective layer, which is impermeable to the organic components of the protective layer and which tightly encloses the base body.
  • the electrical component according to the invention has the advantage that the organic components of the protective layer cannot reach the surface of the base body due to the intermediate layer, as a result of which the depolarization effect described at the outset cannot occur.
  • the ceramic material retains the positive temperature coefficient with regard to its ohmic resistance even at high voltages applied over a period of 24 h, which improves the voltage storage stability of the electrical component.
  • a layer made of glazed resin provides a particularly dense intermediate layer compared to the organic components. Furthermore, a component in which the intermediate layer is formed from a resin which contains organic constituents and inorganic solid constituents and which is glazed at a temperature of less than 200 ° C. is particularly advantageous. Examples of suitable inorganic solid constituents are silicon oxide or aluminum oxide. Both organic solvents such as acetol esters and binders such as silicate rubber can be considered as organic constituents.
  • the formation of the intermediate layer from a resin that vitrifies at a temperature of less than 200 ° C. has the advantage that the organic constituents present in the resin cannot attack the ceramic during the production of the intermediate layer, since the critical limit of 220 ° C, at which the organic constituents begin to react with the ceramic, is at least 10% above the temperature required for producing the intermediate layer or for vitrifying the resin.
  • the organic constituents present in the resin are not critical, since the solvents volatilize completely even at temperatures below 200 ° C. and any binders that are present are converted into stable forms which are harmless to the ceramic by the heat treatment.
  • the intermediate layer comprises aluminum oxide, aluminum nitride or silicon dioxide. These materials have proven to be particularly suitable as an intermediate layer, since they do not attack the ceramic base body of the component and are also impervious to the organic components of the protective layer.
  • Such an intermediate layer can be applied particularly easily in the form of a suspension, it being particularly advantageous if the intermediate layer is composed of grains with a Grain diameter between 0.1 and 0.5 ⁇ m. Such a fine granularity of the intermediate layer can achieve a good sealing function against organic constituents, while coarse-grained intermediate layers would be too porous for this purpose.
  • a component in which the intermediate layer has a thickness between 0.5 and 5 ⁇ m is particularly advantageous.
  • Such a thin intermediate layer has the advantage that, during the production of the intermediate layer, organic solvents present in the intermediate layer can easily be driven off to a high degree or completely by heating to moderate temperatures ⁇ 200 ° C.
  • the component therefore has the advantage that the intermediate layer can be produced from a substance containing organic solvents without the base body being attacked.
  • the invention specifies a method for producing a component, starting from a base body provided with contact areas and connection elements. This body is immersed in a bath made of liquid resin.
  • the liquid resin contains organic components and inorganic solid components and it glazes at a temperature of less than 200 ° C.
  • the resin may be, for example, a silicate resin containing acetol ester.
  • the base body is immersed in the bath in such a way that end sections of the connection elements facing away from the base body are not immersed in the bath.
  • the base body is pulled out of the bath, whereby a resin layer adheres to the base body, which is pulled out of the bath together with the base body.
  • the intermediate layer is produced by drying the resin layer at a temperature at which the resin vitrifies and which is less than 200 ° C.
  • the protective layer is applied to the intermediate layer in such a way that the end sections mentioned above remain free. This guarantees that the connection elements can still serve for electrical contacting of the component even after the component has been immersed in the bath.
  • the method has the advantage that the glass is produced at a temperature at which the organic components of the resin cannot yet react in a defective manner with the base body of the component.
  • the method has the advantage that a glass is produced as a protective layer, which has a particularly good seal against organic components.
  • the method can be carried out particularly advantageously by applying the protective layer, like the intermediate layer, to the base body by means of a dipping method. This has the advantage that only one type of coating process needs to be used.
  • a method is particularly advantageous in which the viscosity of the liquid resin is adjusted so that after pulling the base body out of the bath on
  • Grundkorper adhesive resin layer is so thick that there is an intermediate layer of 0.5 to 5 microns thick after drying. This method has the advantage that a thin intermediate layer is produced, which can be freed particularly easily by drying to a high degree or completely from organic solvents.
  • the viscosity of the liquid resin can be adjusted, for example, by varying the amount of organic solvents added.
  • the invention specifies a method for producing a component, starting from a base body with contact areas and connection elements. Grains made of aluminum oxide, aluminum nitride or silicon dioxide are also produced, for example in a grinding process. A suspension is made from these grains by mixing the grains with a solvent such as water or a volatile organic solvent. For example, ethanol or methanol can be considered as a volatile organic solvent.
  • the base body is immersed in this suspension in such a way that end sections of the connecting elements facing away from the base body do not dip into the suspension.
  • the base body is then pulled out of the suspension, together with the coating which adheres to it and contains part of the suspension.
  • the intermediate layer is then made by drying the coating. It is dried at a temperature below 200 ° C., the temperature being chosen so high that the solvents contained in the coating, in particular the organic solvents which may be present, volatilize. Drying can take place, for example, at 180 ° C. for 2 hours in a forced air oven.
  • the protective layer is applied to the resin in such a way that the end sections remain free and can thus serve to make electrical contact with the component.
  • the protective layer like the intermediate layer, is applied by means of a dip coating process. This has the advantage that only one type of coating process has to be used to produce the layers.
  • the process has the advantage that the temperature when the intermediate layer dries does not reach the critical limit of 220 ° C exceeds, as a result of which the organic solvents which may be present in the suspension cannot react in a harmful manner with the base body of the component.
  • Such fine grains can be used to produce a layer which is particularly impermeable to solvents.
  • a method is particularly advantageous, the viscosity of the suspension being adjusted so that the coating adhering to the base body has a thickness which leads to an intermediate layer of 0.5 to 5 ⁇ m in thickness.
  • Such a thin intermediate layer has the advantage that any organic solvents which may be present can be expelled from it particularly easily, to a large extent or even completely.
  • the figure shows an example of a component according to the invention in a schematic cross section.
  • the figure shows a PTC resistor with a disk-shaped base body 1, which consists of a suitable ceramic.
  • a first contact area 2 is provided, which can consist, for example, of a silver baking paste.
  • a first connection element 4 is fastened to the first contact area 2, which may be a wire, for example.
  • the wire is preferably attached to the first contact area 2 by soldering.
  • a second contact area 3 is arranged on the upper side of the base body 1, which in turn consists of a
  • Silver branding paste can exist.
  • the second contact area 3 a second connection element 5 in the form of a soldered wire attached.
  • the base body 1 is covered by a protective layer 6, which has a thickness of 10 to 500 ⁇ m and which consists of a solvent-containing lacquer. Furthermore, the base body 1 is encased by an intermediate layer 7 which is approximately 2 ⁇ m thick and which is impermeable to the solvents of the lacquer.
  • the connection elements 4, 5 have end sections 8, 9, which are not covered by either of the two layers 6, 7, so that they can serve for electrical contacting of the component.
  • a number of 20 of the components shown in the figure were produced as follows: An aqueous suspension of fine-grained (0.3 ⁇ m grain diameter) Al 2 O 3 was prepared. Base bodies provided with contact areas and connection elements were immersed in this suspension, as in the conventional dip painting process, as a result of which a thin film of Al 2 O 3 covers the base bodies. The basic bodies for the production of the intermediate layer were then dried for a period of 2 hours at 180 ° C. and with circulating air. They were then fed into the painting process to apply the protective layer.
  • the storage components were tested at 20 V AC for a period of 24 hours. No failures could be observed in the components according to the invention after this voltage storage test, while in the components Seven failures were observed without an intermediate layer. This clearly shows the positive effect of the intermediate layer according to the invention.

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Description

Beschreibung
Elektrisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement mit einem Grundkörper aus keramischem Material, dessen ohmscher Widerstand einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist und mit einer organische Bestandteile enthaltenden Schutzschicht. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her- Stellung des elektrischen Bauelements.
Es sind elektrische Bauelemente der eingangs genannten Art bekannt, die als PTC-Widerstand verwendet werden. Dabei kommt als keramisches Material zum Beispiel Donatoren-dotiertes Ba- riumtitanat zum Einsatz. Die Schutzschicht ist üblicherweise ein durch ein Tauchlackierverfahren auf den Grundkorper aufgebrachter, getrockneter Lack, der organische Lösungsmittel, wie z.B. Xylol oder Acetolester, und organische Bindemittel enthält .
Die PTC-Widerstände werden hinsichtlich ihrer Qualität unter anderem durch ihre Spannungslagerungsstabilität beurteilt. Die Spannungslagerungsstabilität sagt aus, welche elektrische Spannung der PTC-Widerstand über einen längeren Zeitraum, beispielsweise 24 Stunden, aushält, ohne seine charakteristischen Eigenschaften zu verlieren. Aufgrund der angelegten Spannung fließt ein Strom durch den PTC-Widerstand, der ihn aufheizt. Somit ist die Spannungslagerungsstabilität des PTC- Widerstands eng mit seiner Temperaturstabilität verknüpft. Da für die Beurteilung der Stabilität eines PTC-Widerstands unter anderem chemische Prozesse mit beachtlichen Zeitkonstanten eine Rolle spielen, ist eine lediglich über einen kurzen Zeitraum angelegte elektrische Spannung zur Beurteilung der Stabilität nicht aussagekräftig.
Die bekannten Bauelemente haben den Nachteil, daß der als Schutzschicht aufgebrachte Lack aufgrund des Tauchlackierver- fahrens eine relativ hohe Schichtdicke zwischen 10 und 500 μm aufweist. Daher entstehen beim Trocknen des Lacks an der Oberfläche verkrustete Flächen, während im Innern des Lacks noch ein Anteil von organischen Bestandteilen vorhanden ist, der im weiteren Verlauf des Trocknungsprozesses durch die verkrusteten Oberflächen am vollständigen Verlassen des Lacks gehindert wird.
Daher enthält die Schutzschicht der bekannten Bauelemente ei- nen Rest an organischen Bestandteilen. Diese Bestandteile können zum Grundkörper gelangen und dort, falls die Temperatur des Bauelements aufgrund einer hohen angelegten Spannung 220°C übersteigt, zu einer chemischen Reaktion führen, die die Korngrenzen der Keramik depolarisiert. Dadurch wird der PTC-Effekt der Keramik zerstört, wodurch sich das Bauelement bei weiterhin angelegter Spannung überhitzt und somit zerstört wird. Deswegen weisen die bekannten Bauelemente eine schlechte Spannungslagerungsstabilität auf.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bauelement bereitzustellen, das eine hohe Spannungslagerungsstabilität aufweist .
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein Bauelement gemäß Patentanspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie Verfahren zur Herstellung der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung gibt ein elektrisches Bauelement an, das einen Grundkörper aufweist, der aus einem keramischen Material besteht. Das keramische Material weist einen ohmschen Widerstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten auf. Als geeignetes Material mit diesen Eigenschaften kommt beispielsweise Donatoren-dotiertes Bariumtitanat oder auch eine (V, Cr) 2O3-Keramik in Betracht. Auf dem Grundkörper sind wenigstens zwei Kontaktbereiche angeordnet, an denen Anschlußelemente befestigt sind. Die Anschlußelemente sowie die Kon- taktbereiche dienen der elektrischen Kontaktierung des Bauelements .
Ferner weist das Bauelement eine Schutzschicht auf, die orga- nische Bestandteile enthält. Diese Bestandteile können u.a. aromatische Lösungsmittel, wie z.B. Xylol, Acetolester, Ethy- lenbenzol und Butanol, oder organische Bindemittel, wie z. B. Silikatkautschuk, sein. Die Schutzschicht schützt das Bauelement vor Umwelteinflüssen und weist ausreichend isolierende Eigenschaften auf, so daß durch die Schutzschicht kein Kurzschluß zwischen den Anschlußelementen entsteht. Als Schutzschicht kommen insbesondere Lacke in Betracht, die die oben beschriebenen organischen Bestandteile sowie anorganische Füllstoffe, wie beispielsweise Siθ2, enthalten.
Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Bauelement zwischen dem Grundkörper und der Schutzschicht eine Zwischenschicht angeordnet, die für die organischen Bestandteile der Schutzschicht undurchlässig ist und die den Grundkörper dicht um- schließt.
Das erfindungsgemäße elektrische Bauelement hat den Vorteil, daß die organischen Bestandteile der Schutzschicht aufgrund der Zwischenschicht nicht an die Oberfläche des Grundkörpers gelangen können, wodurch der eingangs beschriebene Effekt der Depolarisierung nicht auftreten kann. Dadurch behält das keramische Material den positiven Temperaturkoeffizienten hinsichtlich seines ohmschen Widerstands auch bei hohen, über eine Dauer von 24 h angelegten Spannungen, wodurch die Span- nungslagerungsstabilität des elektrischen Bauelements verbessert wird.
Eine gegenüber den organischen Bestandteilen besonders dichte Zwischenschicht wird durch eine Schicht aus verglastem Harz erreicht. Desweiteren ist ein Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem die Zwischenschicht aus einem Harz gebildet ist, welches organische Bestandteile und anorganische feste Bestandteile enthält und das bei einer Temperatur von weniger als 200°C verglast. Als anorganische feste Bestandteile kommen beispielsweise Siliziumoxid oder Aluminiumoxid in Betracht. Als organische Bestandteile kommen sowohl Lösungsmittel, wie z.B. Acetolester, als auch Bindemittel, wie z.B. Silikatkautschuk, in Betracht .
Die Bildung der Zwischenschicht aus einem Harz, das bei einer Temperatur von weniger als 200°C verglast, hat den Vorteil, daß die in dem Harz vorhandenen organischen Bestandteile während der Herstellung der Zwischenschicht die Keramik nicht angreifen können, da die kritische Grenze von 220°C , bei der die organischen Bestandteile mit der Keramik zu reagieren beginnen, wenigstens 10 % über der zur Herstellung der Zwischenschicht beziehungsweise zum Verglasen des Harzes notwendigen Temperatur liegt.
Auch nach der Herstellung der Zwischenschicht sind die im Harz vorhandenen organischen Bestandteile unkritisch, da die Lösungsmittel sich bereits bei Temperaturen unter 200 °C vollständig verflüchtigen und evtl. vorhandene Bindemittel durch die Temperaturbehandlung in stabile, für die Keramik unschädliche Formen überführt werden.
Desweiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zwischenschicht Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliziumdioxid umfaßt. Diese Materialien haben sich als besonders geeignet als Zwischenschicht erwiesen, da sie den keramischen Grundkörper des Bauelements nicht angreifen und zudem dicht sind gegenüber den organischen Bestandteilen der Schutzschicht.
Eine solche Zwischenschicht kann besonders leicht in Form einer Suspension aufgebracht werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Zwischenschicht aus Körnern mit einem Korndurchmesser zwischen 0,1 und 0,5 μm besteht. Durch eine solche Feinkörnigkeit der Zwischenschicht kann eine gute Abdichtfunktion gegenüber organischen Bestandteilen erreicht werden, während grobkörnige Zwischenschichten für diesen Zweck zu porös wären.
Desweiteren ist ein Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem die Zwischenschicht eine Dicke zwischen 0,5 und 5 μm aufweist. Eine so dünne Zwischenschicht hat den Vorteil, daß während der Herstellung der Zwischenschicht in der Zwischenschicht vorhandene organische Lösungsmittel durch Aufheizen auf moderate Temperaturen < 200°C leicht zu einem hohen Grade beziehungsweise vollständig auszutreiben sind. Daher hat das Bauelement den Vorteil, daß die Zwischenschicht aus einem or- ganische Lösungsmittel enthaltenden Stoff hergestellt werden kann, ohne daß der Grundkörper angegriffen wird.
Ferner gibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements an, wobei von einem mit Kontaktbereichen und An- Schlußelementen versehenen Grundkörper ausgegangen wird. Dieser Grundkörper wird in ein Bad eingetaucht, das aus flüssigem Harz besteht. Das flüssige Harz enthält organische Bestandteile und anorganische feste Bestandteile und es verglast bei einer Temperatur von weniger als 200°C. Das Harz kann beispielsweise ein acetolesterhaltiges Silikatharz sein. Der Grundkörper wird dabei so in das Bad eingetaucht, daß vom Grundkörper abgewandte Endabschnitte der Anschlußelemente nicht mit in das Bad eintauchen.
In einem nächsten Schritt wird der Grundkörper aus dem Bad herausgezogen, wodurch eine Harzschicht am Grundkörper haften bleibt, die zusammen mit dem Grundkörper aus dem Bad herausgezogen wird. In einem darauffolgenden Schritt wird die Zwischenschicht hergestellt durch Trocknen der Harzschicht bei einer Temperatur, bei der das Harz verglast und die kleiner als 200°C ist. In einem weiteren Schritt wird die Schutzschicht so auf die Zwischenschicht aufgebracht, daß die oben genannten Endabschnitte frei bleiben. Dadurch wird garantiert, daß die Anschlußelemente auch nach dem Eintauchen des Bauelements in das Bad noch zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements dienen können.
Das Verfahren hat den Vorteil, daß das Glas bei einer Temperatur hergestellt wird, bei der die organischen Bestandteile des Harzes noch nicht in schadhafter Weise mit dem Grundkörper des Bauelements reagieren können.
Ferner hat das Verfahren den Vorteil, daß als Schutzschicht ein Glas hergestellt wird, welches gegenüber organischen Be- standteilen eine besonders gute Dichtigkeit aufweist.
Das Verfahren kann besonders vorteilhaft durchgeführt werden, indem die Schutzschicht genauso wie die Zwischenschicht durch ein Tauchverfahren auf den Grundkörper aufgebracht wird. Dies hat den Vorteil, daß nur eine Art von Beschichtungsprozeß verwendet zu werden braucht .
Desweiteren ist ein Verfahren besonders vorteilhaft, bei dem die Viskosität des flüssigen Harzes so eingestellt wird, daß die nach dem Herausziehen des Grundkörpers aus dem Bad am
Grundkorper haftende Harzschicht so dick ist, daß sich nach dem Trocknen eine Zwischenschicht von 0,5 bis 5 μm Dicke ergibt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß eine dünne Zwischenschicht hergestellt wird, die sich besonders leicht durch Trocknen zu einem hohen Grade beziehungsweise vollständig von organischen Lösungsmitteln befreien läßt .
Die Einstellung der Viskosität des flüssigen Harzes kann beispielsweise durch Variation der zugegebenen Menge an organi- sehen Lösungsmitteln erfolgen. Ferner gibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements an, wobei von einem Grundkörper mit Kontaktbereichen und Anschlußelementen ausgegangen wird. Es werden zudem, z.B. in einem Mahlprozeß, Körner aus Aluminiumoxid, Alumini- umnitrid oder Siliziumdioxid hergestellt. Aus diesen Körnern wird durch Mischen der Körner mit einem Lösungsmittel wie Wasser oder einem leicht flüchtigen organischen Lösungsmittel eine Suspension hergestellt. Als leicht flüchtiges organisches Lösungsmittel kommt beispielsweise Ethanol oder auch Methanol in Betracht.
Der Grundkorper wird so in diese Suspension eingetaucht, daß vom Grundkörper abgewandte Endabschnitte der Anschlußelemente nicht in die Suspension eintauchen. Danach wird der Grundkör- per aus der Suspension herausgezogen, zusammen mit dem an ihm haftenden, einen Teil der Suspension enthaltenden Überzug. Danach wird die Zwischenschicht durch Trocknen des Überzugs hergestellt. Es wird bei einer Temperatur kleiner als 200°C getrocknet, wobei die Temperatur so hoch gewählt wird, daß sich die im Überzug enthaltenen Lösungsmittel, insbesondere die ggf. vorhandenen organischen Lösungsmittel, verflüchtigen. Das Trocknen kann beispielsweise bei 180°C für eine Dauer von 2 Stunden in einem Umluftofen erfolgen.
In einem darauffolgenden Schritt wird die Schutzschicht so auf das Harz aufgebracht, daß die Endabschnitte frei bleiben und so zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements dienen können.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Schutzschicht ebenso wie die Zwischenschicht durch ein Tauchlackierverfahren aufgebracht. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß zum Herstellen der Schichten nur eine Art von Beschichtungsverfahren verwendet werden muß.
Das Verfahren hat den Vorteil, daß die Temperatur beim Trocknen der Zwischenschicht die kritische Grenze von 220°C nicht übersteigt, wodurch die gegebenenfalls in der Suspension enthaltenen organischen Lösungsmittel nicht auf schädliche Art und Weise mit dem Grundkörper des Bauelements reagieren können.
Es ist für das Verfahren besonders vorteilhaft, Körner mit einem Durchmesser zwischen 0,1 und 0,5 μm herzustellen. Durch solche feine Körner kann eine Schicht hergestellt werden, die in besonderem Maße lösungsmittelundurchlässig ist .
Desweiteren ist ein Verfahren besonders vorteilhaft, wobei die Viskosität der Suspension so eingestellt wird, daß der am Grundkörper haftende Überzug eine Dicke aufweist, die zu einer Zwischenschicht von 0,5 bis 5 μm Dicke führt. Eine so dünne Zwischenschicht hat den Vorteil, daß die evtl. vorhandenen organischen Lösungsmittel besonders leicht zu einem großen Teil oder sogar vollständig aus ihr ausgetrieben werden können.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei-
Spiels und der dazugehörigen Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes Bauelement im schematischen Querschnitt.
Die Figur zeigt einen PTC-Widerstand mit einem scheibenförmigen Grundkörper 1, der aus einer geeigneten Keramik besteht. Auf der Unterseite des Grundkδrpers 1 ist ein erster Kontakt- bereich 2 vorgesehen, der beispielsweise aus einer Silber- Einbrennpaste bestehen kann. An dem ersten Kontaktbereich 2 ist ein erstes Anschlußelement 4 befestigt, wobei es sich beispielsweise um einen Draht handeln kann. Die Befestigung des Drahtes am ersten Kontaktbereich 2 erfolgt vorzugsweise durch Löten. Auf der Oberseite des Grundkörpers 1 ist ein zweiter Kontaktbereich 3 angeordnet, der wiederum aus einer
Silber-Einbrennpaste bestehen kann. In gleicher Weise wie auf dem ersten Kontaktbereich 2 ist auch auf dem zweiten Kontakt- bereich 3 ein zweites Anschlußelement 5 in Form eines angelöteten Drahtes befestigt.
Der Grundkörper 1 ist umhüllt von einer Schutzschicht 6, die eine Dicke von 10 bis 500 μm aufweist und die aus einem lö- sungsmittelhaltigen Lack besteht . Ferner ist der Grundkörper 1 von einer Zwischenschicht 7 umhüllt, die zirka 2 μm dick ist und die undurchlässig ist für die Lösungsmittel des Lacks. Die Anschlußelemente 4, 5 weisen Endabschnitte 8, 9 auf, die von keiner der beiden Schichten 6, 7 umhüllt sind, so daß sie zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements dienen können.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde eine Stück- zahl von 20 der in der Figur dargestellten Bauelemente wie folgt hergestellt: Es wurde eine wäßrige Suspension von feinkörnigem (0,3 μm Korndurchmesser) AI2O3 vorbereitet. Mit Kontaktbereichen und Anschlußelementen versehene Grundkörper wurden wie beim üblichen Tauchlackierverfahren in diese Sus- pension getaucht, wodurch ein dünner Film AI2O3 die Grundkörper überzieht. Anschließend wurden die Grundkorper zur Herstellung der Zwischenschicht für eine Dauer von 2 Stunden bei 180°C und Umluft getrocknet. Danach wurden sie dem Lackierprozeß zum Aufbringen der Schutzschicht zugeführt.
Es wurden ferner als Vergleichsproben 20 Bauelemente gemäß der Figur, jedoch ohne Zwischenschicht hergestellt. Sowohl für die Ausführungsbeispiele der Erfindung als auch für die Vergleichsproben wurde zur Herstellung der Schutzschicht der Silikatlack der Firma Reichold verwendet, der die Spannungslagerungsstabilität erfahrungsgemäß in besonderem Ausmaß erniedrigt .
Es wurde die Lagerung Bauelemente bei 20 V WechselSpannung für eine Dauer von 24 Stunden getestet. Bei den erfindungsgemäßen Bauelementen konnten nach diesem Spannungslagerungstest keine Ausfälle beobachtet werden, während bei den Bauelemen- ten ohne Zwischenschicht sieben Ausfälle beobachtet wurden. Dies zeigt den deutlich den positiven Effekt der erfindungsgemäßen Zwischenschicht.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Aus- fuhrungsbeispiel, sondern wird in ihrer allgemeinsten Form durch Patentanspruch 1 definiert .

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Bauelement mit
- einem Grundkörper (1) aus einem keramischen Material, dessen ohmscher Widerstand einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist,
- wenigstens zwei auf dem Grundkörper angeordneten Kontaktbereichen (2, 3), an denen Anschlußelemente (4, 5) befestigt sind, - einer organische Bestandteile enthaltenden Schutzschicht (6) und
- einer zwischen dem Grundkörper (1) und der Schutzschicht (6) angeordneten Zwischenschicht (7) , die für die organischen Bestandteile undurchlässig ist und die den Grundkorper (1) dicht umschließt.
2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Zwischenschicht (7) aus einem verglasten Harz besteht .
3. Bauelement nach Anspruch 2 , bei dem die Zwischenschicht (7) aus einem Harz gebildet ist, welches organische Bestandteile und anorganische feste Bestandteile enthält und bei einer Temperatur von weniger als 200 °C verglast.
4. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Zwischenschicht (7) Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliziumdioxid umfaßt.
5. Bauelement nach Anspruch 4, bei dem die Zwischenschicht (7) aus Körnern mit einem Korndurchmesser zwischen 0,1 und 0,5 μm besteht. Bauelement nach Anspruch 1 bis 5 , bei dem die Zwischenschicht (7) eine Dicke zwischen 0,5 und 5 μm aufweist .
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach Anspruch 3, das, ausgehend von einem mit Kontaktbereichen (2, 3) und Anschlußelementen (4, 5) versehenen Grundkörper (1), folgende Schritte umfaßt : a) Eintauchen des Grundkörpers (1) in ein Bad aus flüssigem Harz, das organische Bestandteile und anorganische feste Bestandteile enthält und bei einer Temperatur von weniger als 200 °C verglast, wobei vom Grundkörper (1) abgewandte Endabschnitte (8, 9) der Anschlußelemente (4, 5) nicht in das Bad eintauchen b) Entnehmen des Grundkörpers (1) zusammen mit der daran haftenden Harzschicht aus dem Bad c) Herstellen der Zwischenschicht (7) durch Trocknen der Harzschicht bei einer Temperatur, bei der das Harz verglast und die kleiner als 200 °C ist d) Aufbringen der Schutzschicht (6) so auf das Harz, daß die Endabschnitte (8, 9) frei bleiben.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Viskosität des flüssigen Harzes so eingestellt wird, daß die am Grundkörper (1) haftende Harzschicht zu einer Zwischenschicht (7) von 0,5 bis 5 μm Dicke führt.
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach Anspruch 4, das, ausgehend von einem mit Kontaktbereichen (2, 3) und Anschlußelementen (4, 5) versehenen Grundkörper (1), folgende Schritte umfaßt : a) Herstellen von Körnern aus Aluminiumoxid, Aluminiumni- trid oder Siliziumdioxid b) Herstellen einer Suspension durch Mischen der Körner mit einem Lösungsmittel c) Eintauchen des Grundkörpers (1) in die Suspension, wobei vom Grundkörper (1) abgewandte Endabschnitte (8, 9) der Anschlußelemente (4, 5) nicht in die Suspension eintauchen d) Entnehmen des Grundkörpers (1) zusammen mit dem daran haftenden, einen Teil der Suspension enthaltenden Überzug aus der Suspension e) Herstellen der Zwischenschicht (7) durch Trocknen des Überzugs bei einer Temperatur, die kleiner als 200 °C ist und bei der sich die im Überzug enthaltenen Lösungsmittel verflüchtigen d) Aufbringen der Schutzschicht (6) so auf das Harz, daß die Endabschnitte (8, 9) frei bleiben.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei Körner mit einem Durchmesser zwischen 0,1 und 0,5 μm hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Viskosität der Suspension so eingestellt wird, daß der am Grundkörper (1) haftende Überzug zu einer Zwischenschicht (7) von 0,5 bis 5 μm Dicke führt.
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