EP1774543A1 - Elektrisches bauelement mit aussenelektroden und verfahren zur herstellung eines elektrischen bauelements mit aussenelektroden - Google Patents

Elektrisches bauelement mit aussenelektroden und verfahren zur herstellung eines elektrischen bauelements mit aussenelektroden

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EP1774543A1
EP1774543A1 EP05773181A EP05773181A EP1774543A1 EP 1774543 A1 EP1774543 A1 EP 1774543A1 EP 05773181 A EP05773181 A EP 05773181A EP 05773181 A EP05773181 A EP 05773181A EP 1774543 A1 EP1774543 A1 EP 1774543A1
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EP
European Patent Office
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electrical component
adhesive layer
base body
electrodes
ceramic
Prior art date
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EP05773181A
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English (en)
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EP1774543B1 (de
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Harald KÖPPEL
Robert Krumphals
Axel Pecina
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TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Publication date
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    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits or green body
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits or green body characterised by the resistive component
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Definitions

  • the invention relates to an electrical component, in particular an NTC component, as well as its production.
  • US Pat. No. 5,245,309 discloses ceramic NTC components in which the ceramic base body is produced using multilayer technology and consists of ceramic layers with internal electrodes arranged therein. These internal electrodes each clock an outer contact body and form an electrode terminal. Furthermore, here an outer passivation layer, for. As glass on the surface of the device, be applied. With this technique, it is possible to realize different resistances by varying the arrangement of the internal electrodes in the case of components having the same component standard.
  • an NTC component with a base body which has at least a first and a second, respectively, spatially shaped ceramic partial area from comprises different NTC materials, wherein at least ei ⁇ ne first and a second contact layer are provided on the surface of the base body.
  • NTC components having different electrical properties are produced.
  • the resistance value of a thermistor element can be varied by varying the distance between the ends of the internal electrodes. This avoids that NTC components, which have a low resistance value, turn out to be particularly thin and can thus be damaged by fractures or cracks.
  • An electrical component comprising:
  • the electrical component has at least one electrical contact body, which is applied to the surface of the base body and connected electrically conductively to the ends of the electrodes.
  • the surface of the base body is provided with an adhesive layer for at least partial connection of the contact body with the ceramic part of the surface of the base body.
  • An electrical component designed in this way has the advantage that the adhesive layer is removed from the electrode ends when it is heated, and the region thus exposed enables contact bodies to be contacted with the electrode ends, without an adhesive layer changing the resistance of the electrical component remains to a significant extent between the electrode ends and the contact body.
  • the maximum area of the ceramic surface of the basic body is utilized for the adhesion with the contact body.
  • the ceramic base body is provided there with an adhesive layer which protects against aggressive environmental conditions, where the contact body is not arranged on the base body.
  • the contact bodies can also be realized as contact layers, or else as ends of contact wires which establish a connection to an external current and voltage source.
  • the contact bodies are connected to the ceramic areas of the ceramic surface, even though they are plated through simultaneously with the electrode ends arranged in the same area.
  • a further advantage is the fact that the contact bodies adhere more strongly to the ceramic base body and thus have a high peel strength.
  • the contact body could be burned during a thermal fixing phase only on the ceramic body with simultaneous, significant change in the basic resistance value of the electrical component.
  • Mit ⁇ means of one of the electrical components proposed here, it is therefore particularly advantageous that the influence of Einbren ⁇ nens the contact body is reduced to the resistance of elektri ⁇ 's device by the coating of the ceramic body, since no more adhesive and Entkopplungs ⁇ layer adheres to the electrode ends and the fürkon- takttechnik of the electrodes to the contact body is particularly pure.
  • the ceramic base body is electrically insulated from the contact bodies, so that a reduced change in the basic resistance value of the electrical component can also be achieved here.
  • the adhesive layer is electrically insulating and thus also a decoupling layer. It is preferred that the reduced adhesion of the adhesion layer at the ends of the electrodes lies in a temperature range of between 50 and 200 K below the stoving temperature of the contact body. This results in the advantage that when the contact body is burned onto the ceramic base body, sufficient softening of the adhesive layer takes place such that the adhesive layer can be discharged from the ends of the electrodes by itself.
  • the adhesive layer comprises a lead-borosilicate mixture so that it is particularly thoroughly dissipated on softening from the ends of the electrodes.
  • a method is proposed in which a ceramic base body having a partially ceramic surface is produced, in the interior of which a plurality of electrodes are formed so that the ends of the electrodes form part of the surface, the surface of the main body is wetted with an adhesive layer, which adheres poorly to the ends of the electrodes at a predetermined temperature.
  • the manufacturing method is preferably erwei ⁇ tert that a contact body is applied to the base body, wherein during a thermal fixing phase, the e- lekthari component is heated so that the adhesive layer from the parts of the surface of the body, which are formed with electrodes removed and a through-contact tion of the contact body with the ends of the electrodes er ⁇ is sufficient.
  • thermal fixing phase is understood to mean a thermal phase in which the contact bodies are baked onto the ceramic base body, ie the burning-in of the contact bodies is part of the thermal fixing phase.
  • FIGS. 1 and 2 each show a longitudinal and cross-sectional view of a preferred embodiment of an NTC electrical component
  • FIG. 3 shows the behavior of three basic ceramic bodies with or without an adhesive and decoupling layer in specific production steps at different temperatures.
  • FIG. 1 shows how a ceramic base body 2, which preferably has a manganese-nickel mixed oxide, is provided with electrodes 3 arranged parallel to one another, which each extend with one end 6 to the surface and thus form part of the surface. At the same time, an adhesive and decoupling layer 5 is applied to the ceramic base body.
  • the electrodes preferably have a silver-palladium (Ag-Pd) alloy.
  • the contact bodies have a base metalization of silver (Ag), which is preferably reinforced galvanically with a nickel and a tin layer.
  • Ag silver
  • Such an NTC electrical component is preferably produced as follows: A glass layer 5 is applied to the sintered ceramic base body 2. This ge happens preferably by a method for depositing PH ⁇ ner layers such. B. by immersion in a Glasschli- cker, spraying a glass slip and subsequent or process-accompanying drying.
  • the glass slip is advantageously mixed with a binder which improves the adhesion of the dried layer. Typical layer thicknesses, dried in green, range between 1 and 20 ⁇ m.
  • An exemplary glass slip composition could consist of 100 grams of glass powder, 3 to 20 grams of binder, and 500 to 1000 grams of water.
  • binders cellulose derivatives, such as.
  • carboxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol and silicone resins ver ⁇ be used.
  • the composition of the glass is to be aligned with the wetting, in particular of the ceramic body, ie the ceramic surface of the ceramic base body.
  • a typical composition of the glass can come from the systems B-Si (borosilicate), in particular lead borosilicate (Pb-B-Si), or Zn-B-Si (tin borosilicate), optionally with further additives zen, such as B. Ba, Al, Cu, Fe, Cr, Mg.
  • the adhesion layer already adheres to the surface of the contact body, since this has a surface composition which causes the adhesion layer to penetrate between the particles of the contact body surface.
  • thermal fixation usually in the range between 650 ° C. and 850 ° C.
  • the glass is selected such that its softening point is about 50 to 200 K below the baking temperature of the Kunststoffkör ⁇ or the termination.
  • the adhesive layer is heated to a temperature at which it begins to soften and finally is removed from the ends of the electrodes.
  • the adhesive layer remains adhered to the ceramic surface of the ceramic base body, but not at the ends of the electrodes, so that through-connection of the termination or the contact body to the ends of the electrodes is made possible.
  • the through-contact of the contact body to the electrode ends takes place in that the contact body during the thermal fixation phase partially softens and thus flows to the electrode ends.
  • This liquefied Kunststoffmaschinemaschinema ⁇ material can then harden and thus forms a solid electrical contact with the electrodes.
  • the composition of the adhesive layer should be chosen so that the general interaction between the glass and the electrode material is taken into account in that the removal of the softened glass layer in the thermal fixing phase is correspondingly facilitated.
  • the thickness of the adhesion layer applied to the surface of the ceramic base body should also be selected such that complete softening of the adhesion layer at the ends of the electrodes can be achieved during the thermal fixing phase.
  • the remaining adhesive layer between the contact bodies and the ceramic surface of the ceramic base body results in an increased peel strength of the contact body, so that a peel strength of the contact bodies of up to 50 Newton can be achieved.
  • reference parts without an adhesive layer between the contact bodies and the ceramic surface have a defect content in a peel-off test of typically 10 to 20%, whereas the component proposed according to the invention has this test at 100%.
  • the change in the basic resistance value of the electrical component through the burn-in of the contact bodies can be reduced by about 12% to less than 4% with the electrical component according to the invention.
  • the change in the resistance of the ceramic body in the galvanic reinforcement of the contact body, caused by the ceramic removal of the exposed surface of the ceramic body in acidic electroplating baths is reduced from 2% to less than 0.5% (see Figure 3).
  • a reduction in the sensitivity of the resistance value of the ceramic component to the interference resistance is achieved, in particular by means of the adhesion and decoupling layer. burning of terminations on the ceramic base body achieved.
  • the ceramic base body is produced in a known multilayer technique.
  • the adhesive layer applied to the areas of the base body, which does not lie between the contact body and the main body, serves as a protective layer which is resistant to aggressive environmental conditions in further process steps, such as, for. As in the galvanic reinforcement of the termination with nickel-tin layers or during Flussmit ⁇ telangriff during soldering.
  • FIG. 2 shows a view of the electrical component 1 in the direction of the arrow shown in FIG.
  • the area 8 exposed by the adhesive layer is shown schematically around the one end of the electrode 6.
  • the contact body 4, which lies with this perspective between the observer of the electrical component and the ceramic base body, is not shown for the free view of the cross section of the electrical component.
  • FIG. 3 shows the change of the resistance value ⁇ W of 3 ceramic base bodies with or without an adhesion and depletion layer in certain production steps at different temperatures.
  • the left bar group shows the case when the ceramic base body is provided with an adhesive layer according to the invention. Showing: 1. the left-hand bar Bl shows a small change in the resistance value AW 1 of the ceramic body in a period of 10 minutes before and after the galvanic amplification of the termination at 25 ° C.
  • the middle bar B2 grooves have a slight change in the standing Wider ⁇ value of the basic body over a period of 10 Mi ⁇ before and after the galvanic reinforcement of the Termi ⁇ discrimination at temperatures between 25 and 100 0 C.
  • the right-hand bar B3 the negative change in the resistance value of the ceramic base body during the thermal fixing phase.
  • the middle bar group shows the case when the ceramic base body is also provided with an adhesive layer according to the invention, this time with a thicker layer order, in which case a waiting time of 20 minutes after the above-described times 1 to 3 was inserted until the Measurement of the resistance value was carried out.
  • a waiting time of 20 minutes after the above-described times 1 to 3 was inserted until the Measurement of the resistance value was carried out As in the case of the left group of beams, here too a high stability of the resistance value of the ceramic base body is to be seen.
  • the right-hand group of bars shows the reference case where according to the prior art no adhesive and decoupling layer is present between the contact body or the termination and the ceramic base body. In this case, the changes in the resistance values of the ceramic base body in the above-described cases 1 to 3 are much higher. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Das elektrische Bauelement (1) umfasst: einen keramischen Grundkörper (2) mit einer teilweise keramischen Oberfläche (7), mehrere im keramischen Grundkörper angeordnete Elektroden (3), deren Enden einen Teil (6) der Oberfläche des Grundkörpers bilden, wobei die Oberfläche des Grundkörpers mit einer Haftschicht versehen ist, welche eine Zusammensetzung aufweist, die so gewählt ist, dass sich deren Haftung bei Erwärmung an den Enden der Elektroden vermindert.

Description

Beschreibung
ELEKTRISCHES BAUELEMENT MIT AUSSENELEKTRODEN UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES ELEKTRISCHEN BAUELEMENTS MIT AUSSENELEKTRODEN
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement, insbeson¬ dere ein NTC-Bauelement, sowie dessen Herstellung.
Herkömmliche elektrokeramische Bauelemente weisen normaler¬ weise auf der Oberfläche des keramischen Grundkörpers Kon¬ taktkörper auf, die zur elektrischen Kontaktierung des Bau¬ elements dienen und unter anderem die SMD (Surface Mounted Device) -Fähigkeit des Bauelements gewährleisten. Diese elekt¬ risch leitenden Kontaktkörper bzw. Terminierungen bestehen dabei in der Regel aus einem anderen Material als der kerami¬ sche Grundkörper, mit der Folge, dass Probleme betreffend die Haftung der Kontaktkörper auf dem Grundkörper auftreten.
Aus US 5,245,309 sind keramische NTC-Bauelemente bekannt, bei denen der keramische Grundkörper in Vielschichttechnologie gefertigt ist und aus keramischen Schichten mit darin ange¬ ordneten Innenelektroden besteht . Diese Innenelektroden kon¬ taktieren jeweils einen äußeren Kontaktkörper und bilden ein Elektrodenterminal. Weiterhin kann hier eine äußere Passivie- rungsschicht, z. B. Glas auf der Oberfläche des Bauelements, aufgebracht sein. Mit dieser Technik ist es möglich, durch Variation der Anordnung der Innenelektroden bei Bauteilen mit gleicher Bauteilnorm unterschiedliche Widerstände zu reali¬ sieren.
Aus DE 10159451 Al ist ein NTC-Bauelement mit einem Grundkör¬ per bekannt, der zumindest einen ersten und einen zweiten je¬ weils räumlich ausgeformten keramischen Teilbereich aus un- terschiedlichen NTC-Materialien umfasst, wobei wenigstens ei¬ ne erste und eine zweite Kontaktschicht auf der Oberfläche des Grundkörpers vorgesehen sind. Ebenfalls werden durch Va¬ riation sowohl der relativen Anordnung und der relativen An¬ teile der beiden keramischen Teilbereiche im Grundkörper als auch durch geeignete Materialkombinationen bei gleichen Ab¬ messungen des Grundkörpers NTC-Bauelemente mit unterschiedli¬ chen elektrischen Eigenschaften hergestellt.
Aus DE 4207915 ist bekannt, dass sich der Widerstandswert ei¬ nes Thermistorelements variieren lässt, indem man den Abstand zwischen den Enden der Innenelektroden variiert. Dadurch wird vermieden, dass NTC-Bauelemente, die einen niedrigen Wider¬ standswert aufweisen, besonders dünn ausfallen und dadurch durch Brüche oder Risse beschädigt werden können.
Es liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Bauelement bereitzustellen, welches gegenüber aggressiven Umgebungsbedingungen resistent ist.
Die Aufgabe wird hinsichtlich eines elektrischen Bauelements und hinsichtlich seiner Herstellung durch die Merkmale der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es wird ein elektrisches Bauelement vorgeschlagen, umfassend:
- einen keramischen Grundkörper mit einer teilweise kerami¬ schen Oberfläche,
- mehrere im keramischen Grundkörper angeordnete Elektroden, deren Enden einen Teil der Oberfläche des Grundkörpers bilden, wobei die Oberfläche des Grundkörpers mit einer Haftschicht verse¬ hen ist, welche eine Zusammensetzung aufweist, die so gewählt ist, dass sich deren Haftung bei Erwärmung an den Enden der Elektroden vermindert .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das elektrische Bauelement mindestens einen elektrischen Kontaktkörper aufweist, welcher auf der Oberfläche des Grund¬ körpers aufgebracht und mit den Enden der Elektroden elekt¬ risch leitend verbunden ist . Die Oberfläche des Grundkörpers ist dabei mit einer Haftschicht zur wenigstens teilweisen Verbindung des Kontaktkörpers mit dem keramischen Teil der Oberfläche des Grundkörpers versehen.
Ein so ausgebildetes elektrisches Bauelement hat den Vorteil, dass die Haftschicht bei ihrer Erwärmung von den Elektroden¬ enden von selbst abgeführt wird und der hierdurch freigelegte Bereich eine Kontaktierung von Kontaktkörpern mit den Elekt¬ rodenenden ermöglicht, ohne dass eine den Widerstandswert des elektrischen Bauelements verändernde Haftschicht zwischen den Elektrodenenden und der Kontaktkörper in nennenswerten Umfang bestehen bleibt .
Es wird also vorteilhafterweise die maximale Fläche der kera¬ mischen Oberfläche des Grundkörpers für die Haftung mit dem Kontaktkörper ausgenutzt. Gleichzeitig ist der keramische Grundkörper dort mit einer vor aggressiven Umgebungsbedingun¬ gen schützenden Haftschicht versehen, wo der Kontaktkörper nicht auf dem Grundkörper angeordnet ist . Die Kontaktkörper können selbstverständlich auch als Kontakt¬ schichten realisiert sein, oder auch als Enden von Kontakt¬ drähten welche eine Verbindung zu einer externen Strom- und Spannungsquelle herstellen.
Vorteilhafterweise sind die Kontaktkörper aufgrund der spe¬ ziellen Eigenschaft der Haftschicht mit den keramischen Be¬ reichen der keramischen Oberfläche verbunden, obwohl sie gleichzeitig mit den im selben Bereich angeordneten Elektro¬ denenden durchkontaktiert sind.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Kontaktkör¬ per verstärkt auf dem keramischen Grundkörper haften und da¬ durch eine hohe Abzugsfestigkeit aufweisen.
Bisher konnten die Kontaktkörper während einer thermischen Fixierungsphase nur auf den keramischen Grundkörper bei gleichzeitiger, erheblicher Veränderung des Grundwiderstands- werts des elektrischen Bauelements eingebrannt werden. Mit¬ tels eines der hier vorgeschlagenen elektrischen Bauelemente ist es also besonders günstig, dass der Einfluss des Einbren¬ nens der Kontaktkörper auf den Widerstandswert des elektri¬ schen Bauelements durch die Beschichtung des keramischen Grundkörpers reduziert wird, da keine Haft- und Entkopplungs¬ schicht mehr an den Elektrodenenden haftet und die Durchkon- taktierung der Elektroden zum Kontaktkörper besonders rein ist. Zudem ist der keramische Grundkörper von den Kontaktkör¬ pern elektrisch isoliert, so dass hier auch eine verringerte Veränderung des Grundwiderstandswerts des elektrischen Bau¬ elements erreichbar ist. Zu diesem Zweck wird also bevorzugt, dass -die Haftschicht elektrisch isolierend ist und somit auch eine Entkopplungsschicht ist . Es wird bevorzugt, dass die verminderte Haftung der Haft- schicht an den Enden der Elektroden in einem Temperaturbe¬ reich von zwischen 50 bis 200 K unterhalb der Einbrenntempe¬ ratur des Kontaktkörpers liegt. Dadurch ergibt sich der Vor¬ teil, dass beim Einbrennen des Kontaktkörpers auf den kerami¬ schen Grundkörper eine derart ausreichende Erweichung der Haftschicht stattfindet, dass die Haftschicht von den Enden der Elektroden von selbst abführbar ist . Zu diesem Zweck wird bevorzugt, dass die Haftschicht eine Blei-Borosilikat- Mischung aufweist, sodass sie bei Erweichung von den Enden der Elektroden besonders gründlich abführbar ist.
Zur Herstellung eines elektrischen Bauelements wird ein Ver¬ fahren vorgeschlagen, bei dem ein keramischer Grundkörper mit einer teilweise kerami¬ schen Oberfläche erzeugt wird, wobei in dessen Inneren mehrere Elektroden so ausgeformt werden, dass die Enden der Elektroden einen Teil der Oberfläche bilden, die Oberfläche des Grundkörpers mit einer Haftschicht be¬ netzt wird, welche bei einer vorgegebenen Temperatur schlecht an den Enden der Elektroden haftet.
Unter einer schlechten Haftung wird auch verstanden, dass die Haftschicht im erwärmten Zustand überhaupt nicht mehr an den Enden der Elektroden haftet .
Das Herstellungsverfahren wird vorzugsweise dadurch erwei¬ tert, dass ein Kontaktkörper auf den Grundkörper aufgebracht wird, wobei während einer thermischen Fixierungsphase das e- lektrische Bauelement so erwärmt wird, dass die Haftschicht von den Teilen der Oberfläche des Grundkörpers, welche mit Elektroden ausgebildet sind, abgeführt und eine Durchkontak- tierung des Kontaktkörpers mit den Enden der Elektroden er¬ reicht wird.
Mit dem Begriff „thermische Fixierungsphase" wird eine ther¬ mische Phase verstanden, bei der die Kontaktkörper auf den keramischen Grundkörper eingebrannt werden— das Einbrennen der Kontaktkörper ist also ein Teil der thermischen Fixie¬ rungsphase.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele und Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figuren 1 und 2 jeweils eine Längs- und Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen NTC- Bauelements,
Figur 3 das Verhalten von 3 keramischen Grund¬ körpern mit oder ohne einer Haft- und Entkopplungs- schicht in bestimmten Herstellungsschritten bei un¬ terschiedlichen Temperaturen.
Figur 1 zeigt, wie ein keramischer Grundkörper 2, welcher vorzugsweise ein Mangan-Nickel-Mischoxid aufweist, mit paral¬ lel zueinander angeordneten Elektroden 3 versehen ist, welche sich jeweils mit einem Ende 6 bis zur Oberfläche erstrecken und somit einen Teil der Oberfläche bilden. Gleichzeitig ist eine Haft- und Entkopplungsschicht 5 auf den keramischen Grundkörper aufgebracht .
Die Elektroden weisen vorzugsweise eine Silber-Palladium (Ag- Pd) Legierung auf. Die Kontaktkörper weisen eine Grundmetal¬ lisierung aus Silber (Ag) auf, welche vorzugsweise galvanisch mit einer Nickel- und einer Zinnschicht verstärkt ist. Ein solches elektrisches NTC-Bauelement wird vorzugsweise folgendermaßen hergestellt: Auf den gesinterten Keramik- Grundkörper 2 wird eine Glasschicht 5 aufgebracht. Dies ge¬ schieht vorzugsweise durch ein Verfahren zur Abscheidung dün¬ ner Schichten, wie z. B. durch Tauchen in einen Glasschli- cker, Aufsprühen eines Glasschlickers und anschließende oder prozessbegleitende Trocknung. Der Glasschlicker wird vorteil- hafterweise mit einem Bindemittel versetzt, welches die Haf¬ tung der getrockneten Schicht verbessert. Typische Schicht- stärken, grün getrocknet, liegen im Bereich zwischen 1 und 20 μm. Eine beispielhafte Glasschlicker-Zusammensetzung könnte aus 100 g Glaspulver, 3 bis 20 g Bindemittel und 500 bis 1000 g Wasser bestehen. Als Bindemittel können Zellulose-Derivate, wie z. B. CarboxymethylZellulose, Hydroxypropylmethylzellulo- se, Polyvinylalkohol, Polyethylenglykol und Silikonharze ver¬ wendet werden.
Die Zusammensetzung des Glases ist auf die Benetzung, insbe¬ sondere des Keramikkörpers, d. h. der keramischen Oberfläche des keramischen Grundkörpers, auszurichten. Eine typische Zu¬ sammensetzung des Glases kann aus den Systemen B-Si (Borosi- likat) , insbesondere Blei-Borosilikat (Pb-B-Si) , oder Zn-B-Si (Zinn-Borosilikat) kommen, gegebenenfalls mit weiteren Zusät¬ zen, wie z. B. Ba, Al, Cu, Fe, Cr, Mg. Der so erhaltene be¬ schichtete keramische Grundkörper 2 wird nun in bekannter Weise durch Tauchen und Trocknen mit den Kontaktkörpern bzw. den Terminierungen 4 versehen. Nachdem mit diesem Schritt die Kontaktkörper erstmals auf den keramischen Grundkörper aufge¬ bracht sind, haftet die Haftschicht bereits mit der Oberflä¬ che des Kontaktkörpers, da dieser eine Oberflächenzusammen¬ setzung aufweist, welche dazu führt, dass die Haftschicht zwischen den Partikeln der Kontaktkörperoberfläche eindringt. Somit ist eine bleibende Haftung zwischen dem Kontaktkörper und der Haftschicht auch in der späteren thermischen Fixie¬ rungsphase gewährleistet. Danach folgt die thermische Fixie¬ rung, üblicherweise im Bereich zwischen 650° C und 850° C.
Das Glas wird so ausgewählt, dass sein Erweichungspunkt ca. 50 bis 200 K unterhalb der Einbrenntemperatur der Kontaktkör¬ per bzw. der Terminierung liegt. In dieser thermischen Fixie¬ rungsphase wird die Haftschicht auf eine Temperatur erwärmt, bei der sie beginnt zu erweichen, und schließlich von den En¬ den der Elektroden abgeführt wird. Somit bleibt die Haft- schicht auf der keramischen Oberfläche des keramischen Grund¬ körpers haften, nicht aber an den Enden der Elektroden, so- dass eine Durchkontaktierung der Terminierung bzw. der Kon¬ taktkörper zu den Enden der Elektroden ermöglicht wird. Die Durchkontaktierung der Kontaktkörper zu den Elektrodenenden geschieht dadurch, dass der Kontaktkörper während der thermi¬ schen Fixierungsphase teilweise erweicht und somit auf die Elektrodenenden fließt. Dieses verflüssigte Kontaktkörperma¬ terial kann sich anschließend aushärten und bildet damit eine feste elektrische Kontaktierung zu den Elektroden.
Die Zusammensetzung der Haftschicht ist so zu wählen, dass die allgemeine Wechselwirkung zwischen dem Glas und dem E- lektrodenmaterial dahingehend berücksichtigt wird, dass die Abfuhr der erweichten Glasschicht in der thermischen Fixie¬ rungsphase entsprechend erleichtert wird. Im allgemeinen wird auch darauf geachtet, dass die Elektrodenenden aus einem an¬ deren Material bestehen als die Kontaktkörper, und zwar da¬ hingehend, dass die Haftschicht wesentlich schlechter an den Elektrodenenden haftet als an den Kontaktkörpern. Durch die Abfuhr der Haftschicht von den Elektrodenenden wäh¬ rend der thermischen Fixierungsphase wird erreicht, dass der bisher übliche Prozessschritt, in dem die an den Enden von Elektroden noch haftenden Haftschichtanteile abgeschliffen werden mussten, eingespart wird. Selbstverständlich ist auch die auf die Oberfläche des keramischen Grundkörpers aufgetra¬ gene Dicke der Haftschicht so zu wählen, dass eine vollstän¬ dige Erweichung der Haftschicht an den Enden der Elektroden während der thermischen Fixierungsphase erreichbar ist.
Die bestehen gebliebene Haftschicht zwischen den Kontaktkör¬ pern und der keramischen Oberfläche des keramischen Grundkör¬ pers ergibt eine verstärkte Abzugsfestigkeit der Kontaktkör¬ per, so dass eine Abzugsfestigkeit der Kontaktkörper von bis zu 50 Newton erreicht werden kann. Dagegen weisen Referenz¬ teile ohne eine Haftschicht zwischen den Kontaktkörpern und der keramischen Oberfläche einen Fehleranteil bei einem Peel- Off-Test von typisch 10 bis 20 % auf, wogegen das erfindungs¬ gemäß vorgeschlagene Bauelement diesen Test mit 100 % be¬ steht .
Die Änderung des Grundwiderstandswerts des elektrischen Bau¬ elements durch das Einbrennen der Kontaktkörper kann mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Bauelement von ca. 12 % auf unter 4 % abgesenkt werden. Die Veränderung des Widerstands des keramischen Grundkörpers bei der galvanischen Verstärkung der Kontaktkörper, hervorgerufen durch den Keramik-Abtrag an der freiliegenden Oberfläche des keramischen Grundkörpers in sauren Galvanikbädern, wird von 2 % auf unter 0,5 % reduziert (siehe dazu Figur 3) . Im Falle von NTC-Bauelementen auf Spi¬ nellbasis wird insbesondere mittels der Haft- und Entkopp¬ lungsschicht eine Verringerung der Empfindlichkeit des Wider¬ standswerts des keramischen Bauelements gegenüber dem Ein- brennen von Terminierungen auf den keramischen Grundkörper erreicht .
Es wird bevorzugt, dass der keramische Grundkörper in bekann¬ ter Vielschichttechnik erzeugt wird.
Die an den Bereichen des Grundkörpers aufgebrachte Haft- schicht, welche nicht zwischen dem Kontaktkörper und dem Grundkörper liegt, dient als Schutzschicht welche gegenüber aggressiven Umgebungsbedingungen in weiteren Prozessschritten resistent ist, wie z. B. bei der galvanischen Verstärkung der Terminierung mit Nickel-Zinn-Schichten oder beim Flussmit¬ telangriff beim Löten.
Figur 2 zeigt eine Ansicht auf das elektrische Bauelement 1 in der Richtung des in Figur 1 gezeigten Pfeils. Der von der Haftschicht freigelegte Bereich 8 wird schematisch um das ei¬ ne Elektrodenende 6 herum dargestellt. Der Kontaktkörper 4, welcher mit dieser Perspektive zwischen dem Beobachter des elektrischen Bauelements und dem keramischen Grundkörper liegt, ist zur freien Ansicht des Querschnitts des elektri¬ schen Bauelements nicht eingezeichnet.
Figur 3 zeigt die Änderung des Widerstandswertes ΔW von 3 keramischen Grundkörpern mit oder ohne einer Haft- und Ent¬ kopplungsschicht in bestimmten Herstellungsschritten bei un¬ terschiedlichen Temperaturen.
Die linke Balkengruppe zeigt den Fall, wenn der keramische Grundkörper mit einer erfindungsgemäßen Haftschicht versehen ist. Dabei zeigt: 1. der linke Balken Bl eine geringe Änderung des Widerstands- werts AW1 des keramischen Grundkörpers in einem Zeitraum von 10 Minuten vor und nach der galvanischen Verstärkung der Terminierung bei 25°C.
2. der mittlere Balken B2 eine geringe Änderung des Wider¬ standswerts des Grundkörpers in einem Zeitraum von 10 Mi¬ nuten vor und nach der galvanischen Verstärkung der Termi¬ nierung bei Temperaturen zwischen 25 und 1000C.
3. der rechte Balken B3 die negative Änderung des Wider¬ standswerts des keramischen Grundkörpers während der ther¬ mischen Fixierungsphase.
Die mittlere Balkengruppe zeigt den Fall, wenn der keramische Grundkörper ebenfalls mit einer erfindungsgemäßen Haft- schicht, diesmal mit einem dickeren Schichtauftrag, versehen ist, wobei hier eine Wartezeit von 20 Minuten nach den oben geschilderten Zeitpunkten 1. bis 3. eingelegt wurde, bis die Messung des Widerstandswerts erfolgte. Wie bei der linken Gruppe von Balken ist hier ebenfalls eine hohe Stabilität des Widerstandswerts des keramischen Grundkörpers zu sehen.
Die rechte Balkengruppe zeigt den Referenzfall, wo gemäß des Standes der Technik keine Haft- und Entkopplungsschicht zwi¬ schen dem Kontaktkörper bzw. der Terminierung und dem kerami¬ schen Grundkörper vorliegt. In diesem Fall sind die Änderun¬ gen der Widerstandswerte des keramischen Grundkörpers in den oben geschilderten Fällen 1. bis 3. sehr viel höher. Bezugszeichenliste
1 elektrisches Bauelement
2 keramischer Grundkörper
3 Elektroden
4 Terminierung
5 Haftschicht
6 Elektrodenenden
7 keramische Oberfläche
8 von Haftschicht freigelegter Bereich
Bl erster Balken Änderung Widerstandswert
B2 zweiter Balken Änderung Widerstandswert
B3 dritter Balken Änderung Widerstandswert

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Bauelement (1) , umfassend: einen keramischen Grundkörper (2) mit einer teilweise ke¬ ramischen Oberfläche (7) ,
- mehrere im keramischen Grundkörper angeordnete Elektroden (3) , deren Enden einen Teil (6) der Oberfläche des Grund¬ körpers bilden, wobei die Oberfläche des Grundkörpers mit einer Haftschicht verse¬ hen ist, welche eine Zusammensetzung aufweist, die so gewählt ist, dass sich deren Haftung bei Erwärmung an den Enden der Elektroden vermindert .
2. Elektrisches Bauelement (1) nach Anspruch 1 mit mindestens einem elektrischen Kontaktkörper, welcher auf der Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht und mit den Enden der Elektroden elektrisch leitend verbunden ist.
3. Elektrisches Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Haftschicht (5) elektrisch isolierend ist.
4. Elektrisches Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Haftschicht eine Schutzschicht des Grundkör¬ pers vor aggressiven Umgebungsbedingungen bildet.
5. Elektrisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Haftschicht (5) eine Borosilikat- Glasmischung aufweist.
6. Elektrisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der keramische Grundkörper (2) ein Mangan- Nickel-Mischoxid aufweist.
7. Elektrisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die verminderte Haftung der HaftSchicht
(5) an den Enden (6) der Elektroden in einem Temperaturbe¬ reich von zwischen 50 bis 200 K unterhalb der Einbrenntempe¬ ratur des Kontaktkörpers (4) liegt.
8. Elektrisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Haftschicht (5) eine Blei-Borosilikat
(Pb-B-Si) -Mischung aufweist.
9. Elektrisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Haftschicht (5) mit einem oder mehre¬ ren der folgenden Materialien angereichert ist: Ba, Al, Cu, Fe, Cr, Mg.
10. Elektrisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zusammensetzung der Haftschicht (5) so gewählt ist, dass die Haftschicht auf die Haftung auf den ke¬ ramischen Teil der Oberfläche ausgerichtet ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements (1) , bei dem ein keramischer Grundkörper (2) mit einer teilweise kera¬ mischen Oberfläche (7) erzeugt wird, wobei in dessen Inne¬ ren mehrere Elektroden so ausgeformt werden, dass die En¬ den (6) der Elektroden einen Teil der Oberfläche (7) bil¬ den, die Oberfläche des Grundkörpers mit einer HaftSchicht (5) benetzt wird, welche bei einer vorgegebenen Temperatur schlecht an den Enden (6) der Elektroden haftet.
12. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements nach Anspruch 11, bei dem ein Kontaktkörper (4) auf den Grundkörper (2) aufgebracht und während einer thermischen Fi¬ xierungsphase das elektrische Bauelement (1) so erwärmt wird, dass die Haftschicht (5) von den Teilen der Oberfläche des Grundkörpers, welche mit den Elektrodenenden (6) ausgebildet sind, abgeführt und eine Durchkontaktierung des Kontaktkör¬ pers zu den Enden der Elektroden erreicht wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem eine Blei-Borosilikat-Mischung aufweisende Haftschicht (5) verwendet wird.
14. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem eine Glas aufweisende Haftschicht (5) verwendet wird.
15. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem die HaftSchicht mit einem oder mehreren der folgenden Materi¬ alien angereichert wird: Ba, Al, Cu, Fe, Cr, Mg.
16. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem der Grundkörper (2) in Vielschichttechnik erzeugt wird.
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