EP1314222A1 - Elektrisches bauelement, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung - Google Patents

Elektrisches bauelement, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung

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EP1314222A1
EP1314222A1 EP01953840A EP01953840A EP1314222A1 EP 1314222 A1 EP1314222 A1 EP 1314222A1 EP 01953840 A EP01953840 A EP 01953840A EP 01953840 A EP01953840 A EP 01953840A EP 1314222 A1 EP1314222 A1 EP 1314222A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base body
contact layer
component according
raised
boundary structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01953840A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Block
Roman Grebien
Martin Mayer
Klaus Unegg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP1314222A1 publication Critical patent/EP1314222A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0464—Annular ring patch

Definitions

  • the invention relates to an electrical component with a ⁇ Grundraj- of a top and a bottom and at least partly consists of a dielectric, an upper contact layer is disposed on the upper side and
  • the invention further relates to a method for producing the electrical component.
  • the invention relates to the use of the electrical component.
  • the dimension of the upper contact layer and its position relative to the entry point are decisive.
  • the upper contact surface is deposited on the flat upper side of the base body and structured in a subsequent etching process so that the upper contact layer has the desired dimensions.
  • the lower contact surface which serves as the ground surface,
  • the upper contact layer is contacted with the printed circuit board by means of a 35 contact pin running outside the main body, the contact point of which at the same time defines the feed point on the upper contact layer.
  • the upper contact surface can also be deposited by applying a silver screen-printed metallization, whereby an additional structuring process can be omitted.
  • the known patch antennas have the disadvantage that a great deal of effort is required to set the exact dimensions of the upper contact layer, since in addition to the deposition of a metal layer, structuring processes must also be used.
  • the structuring processes are usually carried out using photolithography and the masks used. Since, in addition to the dimension of the upper contact layer, its position relative to the base body or the feed point is also important, the antennas must be positioned very precisely relative to such a mask.
  • the known antennas also have the disadvantage that an additional contact pin is required for contacting the upper contact surface with the printed circuit board, which must be contacted in a further process.
  • the soldering of a contact pin has the disadvantage that care must be taken to ensure that the position of the feed point is exactly maintained relative to the upper contact layer.
  • the aim of the present invention is therefore to provide an electrical component which can be used as an antenna and in which the production of an upper contact layer with precisely defined dimensions or the production of a precisely defined feed point is possible without great effort.
  • the invention specifies an electrical component which has a base body with an upper side and a lower side, which at least partially consists of a dielectric.
  • a raised or recessed boundary structure is provided on the top of the base body, which delimits an upper contact surface.
  • the upper contact surface is covered by an upper contact layer.
  • the base body On the underside, the base body has two lower contact surfaces which are insulated from one another and each covered with a lower contact layer.
  • the component according to the invention has the advantage that the dimensions of the upper contact layer are defined by a delimiting structure incorporated into the base body of the component. As a result, the upper contact layer can be produced with defined dimensions using very simple means.
  • the electrical component according to the invention also has a connecting element running inside the base body, which connects one of the lower contact layers with the upper one
  • Contact layer connects electrically conductive.
  • the connecting element has, so that not only during assembly of the component on the circuit board by soldering of contact pins, the electrical characteristics of the device determines the advantage that the feed point of the signal is set precisely in the top contact layer due to its location 'within the base body, ,
  • the advantage of the connecting element is also that the component can be easily mounted on a printed circuit board by means of SMD mounting without an additional contact pin. Such assembly can be done, for example, by means of reflow soldering.
  • Such Ceramic can be, for example, CaTi ⁇ 3 ⁇ NdAl ⁇ 3. Such a ceramic is suitable as a microwave resonator at 1575.4 MHz. A component with this ceramic can be used as an antenna for radio signals.
  • the connecting element running in the interior of the base body can particularly advantageously be designed as a conductive layer which is applied to an inner surface of the base body formed by a hole.
  • the hole can be formed, for example, by drilling a hole in the base body. This hole forms inner surfaces in the base body, which can be provided with a conductive layer by vapor deposition of a metal.
  • the advantage of this design of the connecting element is that even when the base body is formed before the contact layers are attached or before the component is mounted on a printed circuit board, the feed point of the signal into the upper contact layer is defined by the position of the hole. The entry point is thus fixed and does not need to be determined with relatively cumbersome means only when the component is mounted on a printed circuit board.
  • a component is also particularly advantageous in which the underside of the base body has a raised or recessed separating structure.
  • This separation structure separates the lower contact areas from each other.
  • the contact layers applied to the underside of the base body can be suitably dimensioned and insulated from one another, analogously to the top side of the base body.
  • the dimensioning of the ground surface as the second connection of the component can be realized.
  • the lower contact layers can thus be applied to the underside of the component in one step without further structuring processes.
  • a component is particularly advantageous in which the upper contact surface is provided with one or more further raised or recessed structures in order to enlarge its surface.
  • the other structures can have different shapes. For example, they can run along concentric circles or along nested squares or rectangles.
  • the other structures can be symmetrical to a hole in the base body, but need not be.
  • the delimiting structure on the upper side of the base body can particularly advantageously be designed as a recessed structure, i.e. the upper contact surface is increased compared to the delimiting structure. If, furthermore, the upper contact layer is now formed by screen printing a metal paste, the shape of the contact layer, which is predetermined by the deepened delimiting structure, can be structured without further structuring
  • the recessed boundary structure is not covered by the metal paste during screen printing, i.e. only the contact area that is higher than the boundary structure is printed.
  • the shape of the boundary structure is thus mapped identically to the shape of the contact layer.
  • the delimitation structure is designed as a raised structure. This means that the contact surface is deepened compared to the boundary structure. Furthermore, it is advantageous if the upper contact layer is covered by a deposition process. brought metal layer, because then the metal layer can be deposited on the entire top of the base body and afterwards can be easily removed from the raised boundary structure, for example by grinding. In this embodiment too, the shape of the delimiting structure is mapped identically to the shape of the upper contact layer.
  • the 'present invention provides a method of manufacturing a device, comprising the steps of:
  • the contact layer can be deposited, for example, by means of vapor deposition or sputtering.
  • the contact layer can be removed, for example, by grinding.
  • the process for producing the component has the advantage that it enables a particularly simple and inexpensive method for producing an upper contact layer with defined dimensions on the base body.
  • the invention specifies a method for producing a component, which comprises the following steps:
  • the method according to the invention has the advantage that the contact layer can only be applied to the part of the upper side of the base body defined by the delimiting structure without subsequent structuring using simple means. This succeeds because the screen printing paste used in screen printing does not come into contact with the recessed boundary structure and only sticks to the raised part of the top of the base body.
  • the methods mentioned can be designed particularly advantageously in that the delimiting structure is produced by pressing in ⁇ during the manufacture of the base body.
  • the ceramic materials which are preferably used to produce the base body have a deformable state in the course of the manufacture of the base body, in which the production of depressions or elevations is easily possible by pressing in either the depression itself or to increase the complementary structure.
  • delimitation structures with a lateral accuracy of 10 ⁇ m can be produced by pressing. Such accuracy is by far sufficient for the required accuracy of the contact surfaces.
  • Figure 1 shows an example of an electrical component according to the invention in a schematic cross section.
  • Figure 2 shows an example of a further electrical component according to the invention in a schematic cross section.
  • FIG. 3 shows, by way of example, a further electrical component according to the invention in a schematic cross section.
  • Figure 4 shows the electrical component of Figure 3 in plan view.
  • Figure 1 shows an electrical component with a disk-shaped base body 1.
  • the base body 1 consists of CaTi ⁇ 3 ⁇ NdAl ⁇ 3. This material has a dielectric constant ⁇ of 45.
  • the temperature coefficient of the resonance frequency is 0 + 10 ppm per Kelvin.
  • the resonance frequency itself is 1575 MHz.
  • the basic body has a length and width of approximately 18 mm. Its height is approximately 4 mm.
  • the electrical component shown in FIG. 1 is used as a patch antenna for the reception of GPS (global positioning system) signals.
  • GPS global positioning system
  • the base body 1 is provided with a recessed boundary structure 2 on its upper side.
  • This boundary structure 2 is designed as a trough. It delimits a contact area 3, which is higher than the delimiting structure 2.
  • a silver baking paste with a thickness> 5 ⁇ m is applied to the contact surface 3 by screen printing. This baking paste forms an upper contact layer 4 on the contact surface 3. Radio signals are fed into the antenna via this upper contact layer 4.
  • a separating structure 11 is provided on the underside of the base body 1.
  • the separating structure is designed as a deepened structure in the form of a circular groove.
  • the separating structure 11 separates a first lower contact surface 5 in the outer region from a second lower contact surface 6 in its inner region.
  • the insulation of the first lower contact surface 5 from the second lower contact surface 6 by means of a deepened separating structure 11 has the advantage that both contact surfaces 5, 6 are screen printed using a first lower contact layer 7 and a second lower contact layer 8 can be coated. Without further measures, the two contact layers 7, 8 are electrically insulated from one another.
  • the shape of the base body 1 and the shape of the separating structure 11 predefine its geometric shape.
  • FIG. 3 shows a further structure 12 which is formed by trenches arranged one inside the other and running along square lines.
  • the structure 12 increases the surface area of the upper contact layer 4 and thus the effective electrical contact area.
  • the structure height of the further structure 12 must be smaller than the structure height of the delimiting structure 2, since otherwise it would no longer be possible to selectively remove a metal layer vapor-deposited or sputtered onto the delimiting structure 2, for example by grinding.
  • Figure 4 shows the component of Figure 3 in plan view. It can be seen that the further structure 12 in the form of square trenches, which are arranged concentrically one inside the other, is formed on the upper side of the base body 1.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement mit einem Grundkörper (1), der eine Oberseite und eine Unterseite aufweist und wenigstens teilweise aus einem Dielektrikum besteht, auf dessen Oberseite eine erhabene oder vertiefte Begrenzungsstruktur (2) eine obere Kontaktfläche (3) begrenzt, die von einer oberen Kontaktschicht (4) bedeckt ist, dessen Unterseite zwei voneinander isolierte, mit jeweils einer unteren Kontaktschicht (7, 8) bedeckte untere Kontaktflächen (5, 6) aufweist und bei dem eine der unteren Kontaktschichten (5, 6) mit der oberen Kontaktschicht (4) durch ein im Innern des Grundkörpers (1) verlaufendes Verbindungselement (9) elektrisch leitend verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Bauelementes sowie dessen Verwendung. Das erfindungsgemäße Bauelement hat den Vorteil, daß die obere Kontaktfläche (3) leicht durch Siebdruck ober Aufdampfen mit einer definierten Größe aufgebracht werden kann. Dadurch können leicht Antennen mit definierten Eigenschaften wie Frequenzlage und Eingangsimpedanz hergestellt werden.

Description

Beschreibung
Elektrisches Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
^5
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement mit einem ■ Grundkörper- der eine Oberseite und eine Unterseite aufweist und wenigstens teilweise aus einem Dielektrikum besteht, auf dessen Oberseite eine obere KontaktSchicht angeordnet ist und
10 auf dessen Unterseite eine untere Kontaktschicht angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Bauelementes. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung des elektrischen Bauelementes.
15 Es sind elektrische Bauelemente der eingangs genannten Art bekannt, deren Grundkörper teilweise aus Bariumtitanat besteht und die als Patch-Antennen für Funksignale verwendet werden. Die obere Kontaktschicht ist an einem Einspeisepunkt ' kontaktiert, an dem das Funksignal in den Grundkörper einge-
20 koppelt wird. Für die elektrischen Eigenschaften der Antennen wie Frequenzlage, Eingangsimpedanz sowie die Abstrahleigenschaften ist die Abmessung der oberen Kontaktschicht sowie deren Lage relativ zum Einspeisepunkt bestimmend.
25 Bei den bekannten Antennen wird die obere Kontaktfläche auf der ebenen Oberseite des Grundkörpers abgeschieden und in einem nachfolgenden Ätzprozeß so strukturiert, daß die obere Kontaktschicht die gewünschten Abmessungen aufweist . Ebenso wird die untere Kontaktfläche, die als Massefläche dient,
30 durch Abscheiden einer Metallisierung auf der ebenen Unterseite des Grundkδrpers erzeugt . Die Bauelemente werden mit der Unterseite auf einer Leiterplatte montiert. Die Kontak- tierung der oberen Kontaktschicht mit der Leiterplatte erfolgt mittels eines außerhalb des- Grundkörpers verlaufenden 35 Kontaktpins, dessen Kontaktpunkt an der oberen KontaktSchicht gleichzeitig den Einspeisepunkt festlegt. Die Abscheidung der oberen Kontaktfläche kann auch durch das Aufbringen einer Silber-Siebdruck-Metallisierung erfolgen, wodurch ein zusätzlicher Strukturierprozeß entfallen kann.
Die bekannten Patch-Antennen haben den Nachteil, daß für das Einstellen der genauen Abmessungen der oberen Kontaktschicht ein hoher Aufwand erforderlich ist, da neben dem Abscheiden einer Metallschicht zusätzlich noch Strukturierungsprozesse angewendet werden müssen. Die Strukturierungsprozesse werden üblicherweise mittels Photolithographie und der dabei verwendeten Masken durchgeführt. Da neben der Abmessung der oberen KontaktSchicht auch deren relative Lage zum Grundkörper bzw. zum Einspeisepunkt von Bedeutung ist, müssen die Antennen sehr genau relativ zu einer solchen Maske positioniert wer- den.
Die bekannten Antennen haben ferner den Nachteil, daß zur Kontaktierung der oberen, Kontaktfläche mit der Leiterplatte ein zusätzlicher Kontaktpin benötigt wird, der in einem wei- teren Prozeß kontaktiert werden muß. Zudem hat das Anlöten eines Kontaktpins den Nachteil, daß auf die genaue Einhaltung der Position des Einspeisepunktes relativ zur oberen Kontaktschicht geachtet werden muß.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein elektrisches Bauelement bereitzustellen, das als Antenne verwendet werden kann und bei dem die Herstellung einer oberen Kontaktschicht mit genau definierten Abmessungen bzw. die Herstellung eines genau definierten Einspeisepunktes ohne großen Aufwand möglich ist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1 erreicht . Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung des Bauel'e- mentes sowie die Verwendung des Bauelementes sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen. Die Erfindung gibt ein elektrisches Bauelement an, das einen Grundkörper mit einer Oberseite und einer Unterseite aufweist, der wenigstens teilweise aus einem Dielektrikum besteht . Auf der Oberseite des Grundkörpers ist eine erhabene oder vertiefte Begrenzungsstruktur vorgesehen, die eine obere Kontaktfläche begrenzt. Die obere Kontaktfläche ist von einer oberen Kontaktschicht bedeckt. Auf der Unterseite weist der Grundkörper zwei voneinander isolierte, mit jeweils einer unteren Kontaktschicht bedeckte untere Kontaktflächen auf.
Das erfindungsgemäße Bauelement hat den Vorteil, daß die Abmessungen der oberen Kontaktschicht durch eine in den Grundkörper des Bauelementes eingearbeitete Begrenzungsstruktur definiert ist . Dadurch kann mit sehr einfachen Mitteln die obere KontaktSchicht mit definierten Abmessungen hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße elektrische Bauelement weist ferner ein im Innern des Grundkörpers verlaufendes Verbindungselement auf, das eine der unteren Kontaktschichten mit der oberen
Kontaktschicht elektrisch leitend verbindet.
Das Verbindungselement hat den Vorteil, daß durch seine Lage 'im Innern des Grundkörpers der Einspeisepunkt des Signals in die obere Kontaktschicht genau festgelegt ist, so daß nicht erst bei der Montage des Bauelementes auf der Leiterplatte durch Festlöten eines Kontaktpins die elektrischen Eigenschaften des Bauelementes bestimmt werden.
Der Vorteil des Verbindungselementes besteht ferner darin, daß das Bauelement ohne einen zusätzlichen Kontaktpin durch SMD-Montage sehr leicht auf eine Leiterplatte montiert werden kann. Eine solche Montage kann beispielsweise mittels Reflow- Löten erfolgen.
Es ist besonders vorteilhaft, als Dielektrikum eine für Mikrowellenresonatoren geeignete Keramik zu wählen. Eine solche Keramik kann beispielsweise CaTiθ3~NdAlθ3 sein. Eine solche Keramik ist als Mikrowellenresonator bei 1575,4 MHz geeignet. Ein Bauelement mit dieser Keramik kann als Antenne für Funksignale verwendet werden.
Das im Innern des Grundkörpers verlaufende Verbindungselement kann besonders vorteilhaft als leitfähige Schicht ausgebildet sein, die auf einer durch ein Loch gebildeten Innenfläche des Grundkörpers aufgebracht ist . Das Loch kann beispielsweise durch Setzen einer Bohrung in den Grundkörper gebildet werden. Diese Bohrung bildet Innenflächen im Grundkörper, die durch Aufdampfen eines Metalls mit einer leitfähigen Schicht versehen werden können.
Der Vorteil dieser Ausführung des Verbindungselementes besteht darin, daß schon bei der Ausformung des Grundkörpers vor dem Anbringen der Kontaktschichten bzw. vor der Montage des Bauelementes auf einer Leiterplatte der Einspeisepunkt des Signals in die obere Kontaktschicht durch die Lage des Lochs definiert ist. Der Einspeisepunkt liegt damit fest und braucht nicht erst bei der Montage des Bauelements auf einer Leiterplatte mit relativ umständlichen Mitteln festgelegt werden.
Es ist ferner ein Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem die Unterseite des Grundkörpers eine erhabene oder vertiefte Trennstruktur aufweist. Diese Trennstruktur trennt die unteren Kontaktflächen voneinander. Mit Hilfe einer solchen Trennstruktur kann analog zur Oberseite des Grundkörpers auch die auf der Unterseite des Grundkörpers aufgebrachten Kontaktschichten geeignet dimensioniert und voneinander isoliert werden. Insbesondere die Dimensionierung der Massefläche als zweiter Anschluß des Bauelementes kann dadurch realisiert werden. Die unteren Kontaktschichten können dadurch ohne wei- tere Strukturierungsprozesse in einem Schritt auf die Unterseite des Bauelementes aufgebracht werden. Des weiteren ist ein Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem die obere Kontaktfläche zur Vergrößerung ihrer Oberfläche mit einer oder mehreren weiteren erhabenen oder vertieften Strukturen versehen ist. Durch die Vergrößerung der Oberflä- ehe der oberen Kontaktfläche wird gleichzeitig eine Vergrößerung der elektrisch wirksamen Fläche erzielt, wodurch die geometrischen Abmessungen des elektrischen Bauelementes verkleinert werden können. Dies ist im Zuge einer weiteren Miniaturisierung der vor allem im Mobilfunkbereich eingesetzten Bauelemente wünschenswert.
Die weiteren Strukturen können dabei verschiedene Formen aufweisen. Sie können beispielsweise entlang von konzentrischen Kreisen oder entlang von ineinander verschachtelten Quadraten oder Rechtecken verlaufen. Die weiteren Strukturen können symmetrisch zu einem Loch im Grundkörper sein, müssen es aber nicht .
Die Begrenzungsstruktur auf der Oberseite des Grundkörpers kann besonders vorteilhaft als vertiefte Struktur ausgebildet sein, d.h., daß die obere Kontaktfläche gegenüber der Begrenzungsstruktur erhöht ist. Ist nun ferner die obere Kontaktschicht durch Siebdruck einer Metallpaste gebildet, kann ohne weitere Strukturierung die durch die vertiefte Begrenzungs- Struktur vorgegebene Form der Kontaktschicht mit Hilfe des
Siebdrucks gebildet werden. Die vertiefte Begrenzungsstruktur wird nämlich beim Siebdrucken von der Metallpaste nicht erfaßt, d.h., daß nur die gegenüber der Begrenzungsstruktür erhöhte Kontaktfläche bedruckt wird. Die Form der Begrenzungs- Struktur wird somit identisch auf die Form der Kontaktschicht abgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die .Begrenzungsstruktür als erhabene Struktur ausgebildet. Dies be- deutet, daß die Kontaktfläche gegenüber der BegrenzungsStruktur vertieft ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die obere Kontaktschicht eine durch ein Abscheideverfahren aufge- brachte Metallschicht ist, weil dann die Metallschicht auf der ganzen Oberseite des Grundkörpers abgeschieden werden kann und hinterher von der erhabenen Begrenzungsstruktur, beispielsweise durch Abschleifen, leicht wieder entfernt wer- den kann. Auch in dieser Ausführungsform wird die Form der Begrenzungsstruktur identisch auf die Form der oberen Kontaktschicht abgebildet.
Des weiteren gibt die 'Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes an, das folgende Schritte umfaßt:
a) Herstellen eines Grundkörpers, der eine Oberseite mit einer erhabenen Begrenzungsstruktur aufweist. b) Abscheiden einer Kontaktschicht auf der Oberseite des Grundkδrpers . c) Entfernen der Kontaktschicht von der erhabenen Begrenzungsstruktur .
Das Abscheiden der Kontaktschicht kann beispielsweise mittels Aufdampfen oder Sputtern erfolgen. Das Entfernen der Kontakt- schicht kann beispielsweise durch Abschleifen durchgeführt werden.
Das -Verfahren zur Herstellung des Bauelementes hat den Vor- teil, daß es eine besonders einfache und billige Methode zur Herstellung einer oberen • Kontaktschicht mit definierten Abmessungen auf dem Grundkörper ermöglicht.
Des weiteren gibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes an, das folgende Schritte umfaßt:
a) Herstellen eines Grundkörpers, der eine Oberseite mit einer vertieften Begrenzungsstruktur aufweist. b) Aufbringen einer Kontaktschicht auf dem gegenüber der BegrenzungsStruktur erhöhten Teil der Oberseite des Grundkörpers mittels Siebdruck. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Kontaktschicht ohne nachträgliche Strukturierung mit einfachen Mitteln lediglich auf dem durch die BegrenzungsStruktur festgelegten Teil der Oberseite des Grundkörpers aufgebracht wer- den kann. Dies gelingt, weil die beim Siebdruck verwendete Siebdruckpaste mit der vertieften Begrenzungsstruktur nicht in Kontakt gerät und lediglich auf dem erhöhten Teil der Oberseite des Grundkörpers haften bleibt .
Die genannten Verfahren können besonders vorteilhaft ausgestaltet sein, indem die Begrenzungsstruktur durch Einpressen¬ während der Herstellung des Grundkörpers erzeugt wird. Die zur Herstellung des Grundkörpers vorzugsweise verwendeten Keramikmaterialien haben im Verlauf der- Herstellung des Grund- körpers einen verformbaren Zustand, bei dem das Herstellen von Vertiefungen bzw. Erhöhungen durch Einpressen entweder der Vertiefung selbst oder zu der Erhöhung der komplementären Struktur leicht möglich ist. Insbesondere können durch Einpressen BegrenzungsStrukturen mit einer lateralen Genauigkeit von 10 μm erzeugt werden. Eine solche Genauigkeit ist für die geforderten Genauigkeiten der Kontaktflächen bei weitem ausreichend.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauelement im schematischen Querschnitt .
Figur 2 zeigt beispielhaft ein weiteres erfindungsgemäßes elektrisches Bauelement im schematischen Querschnitt.
Figur 3 zeigt beispielhaft ein weiteres erfindungsgemäßes elektrisches Bauelement im schematischen Querschnitt.
Figur 4 zeigt das elektrische Bauelement aus Figur 3 in Draufsicht . Figur 1 zeigt ein elektrisches Bauelement mit einem scheibenförmigen Grundkörper 1. Der Grundkörper 1 besteht aus CaTiθ3~ NdAlθ3. Dieses Material hat eine Dielektrizitätskonstante ε von 45. Der Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz beträgt 0 + 10 ppm pro Kelvin. Die Resonanzfrequenz selbst beträgt 1575 MHz. Der Grundkörper hat eine Länge und Breite von etwa 18 mm. Seine Höhe beträgt ca. 4 mm. Das in Figur 1 dargestellte elektrische Bauelement wird als Patch-Antenne für den Empfang von GPS- (global positioning System) Signalen verwende .
Auf seiner Oberseite ist der Grundkörper 1 mit einer vertieften Begrenzungsstruktur 2 versehen. Diese Begrenzungsstruktur 2 ist als Mulde ausgeführt. Sie begrenzt eine Kontaktfläche 3 , die gegenüber der Begrenzungsstruktur 2 erhöht ist . Auf der Kontaktfläche 3 ist durch Siebdruck eine Silber- Einbrennpaste mit einer Dicke >5-μm aufgebracht. Diese Einbrennpaste bildet auf der Kontaktfläche 3 eine obere Kontakt- schicht 4. Über diese obere Kontaktschicht 4 werden Funksignale in die Antenne eingespeist.
Auf der Unterseite des Grundkörpers 1 ist eine Trennstruktur 11 vorgesehen. Die Trennstruktur ist als -vertiefte Struktur in Form einer kreisförmigen Nut ausgebildet. Die Trennstruktur 11 trennt eine erste untere Kontaktfläche 5 im Außenbereich von einer zweiten unteren Kontaktfläche 6 in ihrem Innenbereich. Die Isolierung der ersten unteren Kontaktfläche 5 von der zweiten unteren Kontaktfläche 6 mittels einer ver- tieften Trennstruktur 11 hat den Vorteil, daß beide Kontaktflächen 5, 6 mittels eines Siebdruckprozesses- it einer ersten unteren Kontaktschicht .7 bzw. einer zweiten unteren Kon- taktschicht 8 beschichtet werden können. Ohne weitere Maßnahmen sind die beiden Kontaktschichten 7, 8 elektrisch vonein- ander isoliert. Darüber hinaus ist durch die Form des Grundkörpers 1 und durch die Form der Trennstruktur 11 ihre geometrische Form fest vorgegeben.
in Figur 3 eine weitere Struktur 12 auf, die durch ineinander angeordnete, entlang von quadratischen Linien verlaufenden Gräben ausgebildet ist. Durch die weitere Struktur 12 wird die Oberfläche der oberen Kontaktschicht 4 und damit die wirksame elektrische Kontaktfläche vergrößert . Zu beachten ist, daß die Strukturhδhe der weiteren Struktur 12 kleiner sein muß, als die Strukturhöhe der BegrenzungsStruktur 2, da ansonsten ein selektives Entfernen einer auf die Begrenzungs- Struktur 2 aufgedampften oder aufgesputterten Metallschicht, beispielsweise durch Schleifen, nicht mehr möglich wäre.
Figur 4 zeigt das Bauelement aus Figur 3 in Draufsicht. Es ist zu erkennen, daß die weitere Struktur 12 in Form von quadratischen Gräben, die konzentrisch ineinander angeordnet sind, auf der Oberseite des Grundkorpers 1 ausgebildet ist.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern wird in ihrer allgemeinsten Form durch Patentanspruch 1, Patentanspruch 8 und Patentan- spruch 9 definiert.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Bauelement mit einem Grundkörper (1), der eine Oberseite und eine Unterseite aufweist und wenig-
■ 5 stens teilweise aus einem Dielektrikum besteht,
- auf dessen Oberseite eine erhabene oder vertiefte Begrenzungsstruktur (2) eine obere Kontaktfläche (3) begrenzt, die von einer oberen Kontaktschicht (4) bedeckt ist,
10 - dessen Unterseite zwei voneinander isolierte, mit jeweils einer unteren Kontaktschicht (7, 8) bedeckte untere Kontaktflächen (5, 6) aufweist und
- bei dem eine der unteren Kontaktschichten (5, 6) mit der oberen Kontaktschicht (4) durch ein im Innern des
15 Grundkörpers (1) verlaufendes Verbindungselement (9) elektrisch leitend verbunden ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Dielektrikum eine für Mikrowellenresonatoren geeignete Keramik ist.
20 3. Bauelement nach Anspruch 1 bis 2 , bei dem das Verbindungselement (9) eine leitfähige Schicht ist, die auf einer durch ein Loch (10) gebildeten Innenfläche des Grundkörpers (1) aufgebracht ist.
4. Bauelement nach Anspruch 1 bis 3 ,
25 bei dem die Unterseite des Grundkörpers (1) eine erhabene oder vertiefte Trennstruktur (11) aufweist, die die unteren Kontaktflächen (5, 6) voneinander trennt.
5. Bauelement nach Anspruch 1 bis 4, bei dem die obere Kontaktfläche (3) zur Vergrößerung ih- 30 rer Oberfläche mit einer oder mehreren weiteren erhabenen oder vertieften Strukturen (12) versehen ist.
6. Bauelement nach Anspruch 1 bis 5, bei dem die Begrenzungsstruktur (2) vertieft und die obere Kontaktschicht (4) durch eine durch Siebdruck aufgebrachte Metallpaste gebildet ist.
^ 5 7. Bauelement nach Anspruch 1 bis 5, bei dem die Begrenzungsstruktur (2) erhaben und die obere Kontaktschicht (4) eine durch ein Abscheideverfahren aufgebrachte Metallschicht ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach Anspruch 10 1 bis 7 mit folgenden Schritten: a) Herstellen eines Grundkörpers (1) , der eine Oberseite mit einer erhabenen Begrenzungsstruktur (2) aufweist b) Abscheiden einer Kontaktschicht (4) auf der Oberseite des Grundkörpers (1)
15 c) Entfernen der Kontaktschicht (4) von der erhabenen Begrenzungsstruktur .
9. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach Anspruch 1 bis 7 mit folgenden Schritten: a) Herstellen eines Grundkörpers (1) , der eine Oberseite 20 mit einer vertieften Begrenzungsstruktur (2) aufweist b) Aufbringen einer Kontak schicht (4) auf dem gegenüber der BegrenzungsStruktur (2) erhöhten Teil der Oberseite des Grundkörpers (1) mittels Siebdruck.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
25 wobei die Begrenzungsstruktur (2) durch Einpressen während der Herstellung des Grundkörpers (1) erzeugt wird.
11. Verwendung des Bauelements nach Anspruch 1 bis 7 als Antenne für Funksignale.
EP01953840A 2000-08-28 2001-07-03 Elektrisches bauelement, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung Withdrawn EP1314222A1 (de)

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