EP1284002B1 - Elektrisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Elektrisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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EP1284002B1
EP1284002B1 EP01947153A EP01947153A EP1284002B1 EP 1284002 B1 EP1284002 B1 EP 1284002B1 EP 01947153 A EP01947153 A EP 01947153A EP 01947153 A EP01947153 A EP 01947153A EP 1284002 B1 EP1284002 B1 EP 1284002B1
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EP
European Patent Office
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base body
interlayer
resin
suspension
protective layer
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP01947153A
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French (fr)
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EP1284002A1 (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 EP1284002B1 publication Critical patent/EP1284002B1/de
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    • 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 whose ohmic resistance has a positive temperature coefficient and with a protective layer containing organic constituents. Moreover, the invention relates to a method for producing the electrical component.
  • the protective layer is usually a dried lacquer applied to the base by dip-coating, which has organic solvents, e.g. Xylene or acetol esters, and organic binders.
  • the PTC resistors are judged for their quality by their voltage storage stability.
  • the voltage storage stability indicates which electrical voltage the PTC resistor withstands for an extended 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. Thus, the voltage storage stability of the PTC resistor is closely linked to its temperature stability. Since chemical processes with considerable time constants play a role in assessing 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 paint applied as a protective layer due to the Tauchlackiervons has a relatively high layer thickness between 10 and 500 microns. Therefore, when drying the paint on the surface encrusted surfaces, while in the interior of the paint is still a proportion of organic ingredients is present, which is prevented in the further course of the drying process by the encrusted surfaces at the complete leaving the paint.
  • the protective layer of the known components contains a residue of organic components. These components can get to the body and there, if the temperature of the device exceeds 220 ° C due to a high applied voltage, lead to a chemical reaction that depolarizes the grain boundaries of the ceramic. As a result, the PTC effect of the ceramic is destroyed, whereby the component overheats at further applied voltage and is thus destroyed. Therefore, the known devices have poor voltage storage stability.
  • the aim of the present invention is therefore to provide a device which has a high voltage storage stability.
  • the invention provides an electrical component having a base body be made of a ceramic material stands.
  • the ceramic material has an ohmic resistance with a positive temperature coefficient. Suitable materials with these properties are, for example, donor-doped barium titanate or also 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 as well as the contact areas serve the electrical contacting of the device.
  • the device has a protective layer containing organic constituents.
  • organic constituents may include aromatic solvents such as xylene, acetol esters, ethylene benzene and butanol, or organic binders such.
  • B. silicate rubber be.
  • the protective layer protects the device from environmental influences and has sufficient insulating properties, so that no short circuit between the connecting elements is formed by the protective layer.
  • paints come into consideration, which contain the organic constituents described above and inorganic fillers, such as SiO 2 .
  • an intermediate layer is arranged, which is impermeable to the organic constituents of the protective layer and which surrounds the body tightly.
  • the electrical component according to the invention has the advantage that the organic constituents of the protective layer can not reach the surface of the main body due to the intermediate layer, as a result of which the depolarization effect described above can not occur.
  • the ceramic material retains the positive temperature coefficient with respect to its ohmic resistance, even at high voltages applied over a period of 24 hours, whereby the voltage storage stability of the electrical component is improved.
  • a particularly dense intermediate layer compared to the organic constituents is achieved by a layer of vitrified resin.
  • the intermediate layer is formed of a resin containing organic constituents and inorganic solid components and which vitrifies at a temperature of less than 200 ° C.
  • Suitable inorganic solid constituents are, for example, silicon oxide or aluminum oxide.
  • organic components there are both solvents, e.g. Acetol esters, as well as binders, such as e.g. Silicate rubber, into consideration.
  • the formation of the intermediate layer of a resin which vitrifies at a temperature of less than 200 ° C has the advantage that the organic constituents present in the resin during the manufacture of the intermediate layer can not attack the ceramic, since the critical limit of 220 ° C, at which the organic constituents begin to react with the ceramic, at least 10% above the temperature necessary for the preparation of the intermediate layer or for vitrifying the resin.
  • the organic constituents present in the resin are not critical, since the solvents are already completely volatilized at temperatures below 200 ° C. and possibly existing binders are converted by the temperature treatment into stable forms harmless to the ceramic.
  • the intermediate layer comprises aluminum oxide, aluminum nitride or silicon dioxide. These materials have been found to be particularly suitable as an intermediate layer, since they do not attack the ceramic body of the device and are also sealed against the organic constituents of the protective layer.
  • Such an intermediate layer can be particularly easily applied in the form of a suspension, wherein it is particularly advantageous if the intermediate layer of grains with a Grain diameter between 0.1 and 0.5 microns.
  • the intermediate layer of grains with a Grain diameter between 0.1 and 0.5 microns.
  • a component is particularly advantageous in which the intermediate layer has a thickness between 0.5 and 5 microns.
  • Such a thin intermediate layer has the advantage that organic solvents present in the intermediate layer during the production of the intermediate layer can easily be driven off to a high degree or completely by heating to moderate temperatures ⁇ 200 ° C. Therefore, the device has the advantage that the intermediate layer can be made of an organic solvent-containing material, without the body is attacked.
  • the invention specifies a method for producing a component, starting from a base body provided with contact areas and connecting elements. This body is immersed in a bath made of liquid resin.
  • the liquid resin contains organic components and inorganic solid components and it vitrifies at a temperature of less than 200 ° C.
  • the resin may be, for example, an aceto ester-containing silicate resin. The body is so immersed in the bath that remote from the body end portions of the connecting elements do not dive into the bath.
  • the body is pulled out of the bath, whereby a resin layer adheres to the body, which is pulled out of the bath together with the body.
  • the intermediate layer is prepared by drying the resin layer at a temperature at which the resin is vitrified and which is lower than 200 ° C.
  • the protective layer is applied to the intermediate layer so that the above-mentioned end portions remain free. This ensures that the connection elements can still serve for electrical contacting of the device even after immersion of the device in the bath.
  • the method has the advantage that the glass is produced at a temperature at which the organic constituents of the resin can not yet react in a defective manner with the main body of the component.
  • the method has the advantage that a glass is produced as a protective layer, which has a particularly good impermeability to organic constituents.
  • the method can be carried out particularly advantageously by the protective layer as well as the intermediate layer is applied by a dipping process on the base body. 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 body from the bath adhering to the body resin layer is so thick that after drying an intermediate layer of 0.5 to 5 microns Thickness results.
  • This method has the advantage that a thin intermediate layer is produced, which is particularly easy to dry by drying to a high degree or completely rid of organic solvents.
  • the adjustment of the viscosity of the liquid resin can be done, for example, by varying the added amount of organic solvents.
  • the invention provides a method for producing a component, wherein a base body with contact areas and connecting elements is assumed.
  • a base body with contact areas and connecting elements is assumed.
  • granules of alumina, aluminum nitride or silica produced.
  • a suspension is prepared by mixing the granules with a solvent such as water or a volatile organic solvent.
  • a volatile organic solvent for example, ethanol or methanol into consideration.
  • the main body is so immersed in this suspension that remote from the base end portions of the connecting elements are not immersed in the suspension. Thereafter, the main body is pulled out of the suspension, together with the adhering to him, a portion of the suspension-containing coating. Thereafter, the intermediate layer is prepared by drying the coating. It is dried at a temperature of less than 200 ° C, wherein the temperature is chosen so high that the solvents contained in the coating, in particular the possibly present organic solvents, volatilize. The drying can be done, for example, at 180 ° C for a period of 2 hours in a convection oven.
  • the protective layer is applied to the resin so that the end portions remain free and so can serve for electrical contacting of the device.
  • the protective layer as well as the intermediate layer is applied by dip-coating. This results in the advantage that only one type of coating method must be used to produce the layers.
  • the method has the advantage; that the temperature during drying of the intermediate layer is not the critical limit of 220 ° C exceeds, which may contain the organic solvent optionally contained in the suspension can not react in a harmful manner with the main body of the device.
  • a method is particularly advantageous, wherein the viscosity of the suspension is adjusted so that the coating adhering to the base body has a thickness which leads to an intermediate layer of 0.5 to 5 microns thick.
  • Such a thin intermediate layer has the advantage that the possibly present organic solvents can be particularly easily expelled to a large extent or even completely from it.
  • the figure shows an example of a device according to the invention in 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 region 2 is provided, which may consist for example of a silver stoving paste.
  • a first connection element 4 is attached, which may be, for example, a wire.
  • the attachment of the wire to the first contact region 2 is preferably carried out by soldering.
  • a second contact region 3 is arranged, which in turn may consist of a silver stoving paste.
  • a second connection element 5 is attached in the form of a soldered wire.
  • the main body 1 is enveloped by a protective layer 6, which has a thickness of 10 to 500 microns and which consists of a solvent-containing paint. Furthermore, the main body 1 is enveloped by an intermediate layer 7, which is approximately 2 microns thick and which is impermeable to the solvent of the paint.
  • the connecting elements 4, 5 have end portions 8, 9, which are enveloped by neither of the two layers 6, 7, so that they can serve for electrical contacting of the device.
  • a number of 20 of the components shown in the figure was prepared as follows: An aqueous suspension of fine grain (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-coating process, whereby a thin film of Al 2 O 3 covers the base body. Subsequently, the bases for the preparation of the intermediate layer for a period of 2 hours at 180 ° C and circulating air were dried. Thereafter, they were supplied to the painting process for applying the protective layer.

Description

  • 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 Herstellung 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 Bariumtitanat zum Einsatz. Die Schutzschicht ist üblicherweise ein durch ein Tauchlackierverfahren auf den Grundkörper 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 Tauchlackierverfahrens 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 einen 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.
  • Aus US 3,824,328 ist ein PTC Heizelement bekannt, das in einem Epoxydharz eingebettet ist, wobei zwischen dem Epoxydharz und dem PTC Heizelement eine Sperrschicht vorhanden ist.
  • 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 be steht. 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 Kontaktbereiche dienen der elektrischen Kontaktierung des Bauelements.
  • Ferner weist das Bauelement eine Schutzschicht auf, die organische Bestandteile enthält. Diese Bestandteile können u.a. aromatische Lösungsmittel, wie z.B. Xylol, Acetolester, Ethylenbenzol 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 SiO2, 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 umschließt.
  • 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 Spannungslagerungsstabilität 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 organische 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 Anschlußelementen 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 Bestandteilen 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 Grundkörper 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 organischen 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, Aluminiumnitrid 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 Grundkörper wird so in diese Suspension eingetaucht, daß vom Grundkörper abgewandte Endabschnitte der Anschlußelemente nicht in die Suspension eintauchen. Danach wird der Grundkörper 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 lösungsmittelundürchlässig 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 Ausführungsbeispiels 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 Grundkörpers 1 ist ein erster Kontaktbereich 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 Kontaktbereich 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 lösungsmittelhaltigen 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 Stückzahl von 20 der in der Figur dargestellten Bauelemente wie folgt hergestellt: Es wurde eine wäßrige Suspension von feinkörnigem (0,3 µm Korndurchmesser) Al2O3 vorbereitet. Mit Kontaktbereichen und Anschlußelementen versehene Grundkörper wurden wie beim üblichen Tauchlackierverfahren in diese Suspension getaucht, wodurch ein dünner Film Al2O3 die Grundkörper überzieht. Anschließend wurden die Grundkörper 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 Bauelementen ohne Zwischenschicht sieben Ausfälle beobachtet wurden. Dies zeigt den deutlich den positiven Effekt der erfindungsgemäßen Zwischenschicht.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern wird in ihrer allgemeinsten Form durch Patentanspruch 1 definiert.

Claims (11)

  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, den Grundkörper (1) dicht umschließt und die eine Dicke zwischen 0,5 und 5 µm aufweist.
  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.
  6. 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.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, 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.
  8. 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, Aluminiumnitrid 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.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Körner mit einem Durchmesser zwischen 0,1 und 0,5 µm hergestellt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, 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.
  11. 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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3824328A (en) * 1972-10-24 1974-07-16 Texas Instruments Inc Encapsulated ptc heater packages
US4001655A (en) * 1974-01-10 1977-01-04 P. R. Mallory & Co., Inc. Compressible intermediate layer for encapsulated electrical devices
US4039904A (en) * 1976-01-02 1977-08-02 P. R. Mallory & Co., Inc. Intermediate precoat layer of resin material for stabilizing encapsulated electric devices
AT376100B (de) * 1980-03-27 1984-10-10 Menhardt Walther Dr Selbstregelndes heizelement
DE4229434A1 (de) * 1992-09-03 1994-03-10 Siemens Matsushita Components Verfahren zum Einschmelzen eines Kaltleiterbauelementes in einen Glasmantel
JP3344684B2 (ja) * 1996-05-20 2002-11-11 株式会社村田製作所 電子部品
JP2000124004A (ja) * 1998-10-13 2000-04-28 Murata Mfg Co Ltd Ｐｔｃサーミスタ素子

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