WO2001086664A1 - Bauelement, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung - Google Patents

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Lutz Kirsten
Reinhold Flaschberger
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Definitions

  • the invention relates to a component which has an organic solvent-containing sheath, with a base body made of ceramic material, which has at least one surface which is covered with a solderable layer and on which a contact element is soldered.
  • the invention further relates to a method for producing the component.
  • the invention relates to the use of the component.
  • the ceramic material contains barium titanate and which are used as PTC resistors.
  • PTC resistors are suitable, among other things, for use in motor protection circuits to protect against overload. It is particularly desirable that the PTC resistors have stable component properties over their entire service life. A special characteristic of the PTC resistor is its electrical resistance. Thus, the best possible resistance stability of the PTC resistor is required.
  • the known components have the disadvantage that the organic solvents present in the casing can penetrate into the base body. Since organic solvents contain oxidizable compounds, they have a reducing effect. They develop this reducing effect when penetrating into the ceramic base body, thereby changing the material.
  • the known components showed a relative resistance change of 10 to 20% after storage for a thousand hours.
  • the penetration of the organic solvents into the base body of the component can even lead to the formation of so-called ionization channels, which in practice represent a short circuit. If such a component is now connected to an external voltage source, this can lead to thermal destruction of the component.
  • the sandwich electrodes applied to the surface of the known PTC components, which serve to contact the component, are not suitable for preventing the penetration of the organic solvents into the base body of the component. Electrodes with the layer sequence of chromium, nickel and silver are known as sandwich electrodes. The layer thicknesses of these individual layers are 0.1 ⁇ m for chrome, 0.3 ⁇ m for nickel and 0.4 ⁇ m for silver. Chrome has the function of breaking down the barrier layer. Nickel acts both as a diffusion and solder layer, while silver is the current carrying capacity of the contacting arrangement consisting of the
  • the aim of the present invention is therefore to provide a component with an improved resistance stability.
  • the invention specifies a component which has a base body made of ceramic material.
  • Ceramic material means in particular metal oxides such as barium titanate or aluminum oxide.
  • the component has an envelope that contains organic solvents.
  • a layer stack is arranged on the surface of the base body and has a solder layer soldered to a contact element and an electrically conductive protective layer.
  • the electrically conductive protective layer is designed to hinder the diffusion of the organic solvents.
  • a copper wire is particularly suitable as the contact element with which the base body of the component is contacted.
  • the component according to the invention has the advantage that the provision of the protective layer prevents the penetration of the organic solvents into the base body of the component. This increases the resistance stability of the component.
  • the protective layer also reduces the penetration of other reducing substances, such as reducing environmental components. These components can be, for example, hydrogen gas present in the vicinity of the component.
  • a protective layer according to the invention ensures that the chemical change in the ceramic material is inhibited. Tests have shown that the protective layer is particularly effective when it is arranged between the surface of the base body and the solder layer.
  • the layer stack arranged on the surface of the base body can be applied particularly advantageously using thin-film technology.
  • the use of thin-film technology has the advantage that the individual layers of the layer stack have good adhesion to one another and good electrical properties
  • the layer stack can be applied using thin-film technology while reliably observing the layer parameters, such as composition or layer thickness.
  • a component in which the base body has the shape of a cylinder is particularly advantageous. Such components are very easy to manufacture from ceramic material by pressing and sintering ceramic powder.
  • a component is particularly advantageous in which the surface is the base area of a cylinder.
  • Such a surface is flat and can therefore be coated particularly easily with a layer stack.
  • such a surface is rotationally symmetrical, so that with a fixed orientation of the cylinder axis, easy positioning of the contact element and subsequent soldering of the contact element is possible regardless of the angle of rotation of the cylinder.
  • solder layer contained in the layer stack is a partial layer stack, the first partial layer of which is a solderable layer and the second partial layer of which is a conductive layer.
  • the electrical conductivity of the conductive layer is at least twice as large as the electrical conductivity of the solderable layer.
  • the subdivision of the solder layer into two sub-layers has the advantage that these two sub-layers can be optimally designed to perform two different tasks.
  • the task of the solderable layer is to ensure the solderability and thus, among other things, the mechanical fixation of the contact element.
  • a nickel layer for example, is therefore suitable as a solderable layer.
  • the task of the conductive layer is to reduce the contact resistance between the contact element and the base body as much as possible. Therefore, a layer with good electrical conductivity, for example a silver layer, is particularly suitable as the conductive layer.
  • a Schottky contact is formed between the protective layer and the base body, which is characterized by a corresponding Schottky barrier.
  • This Schottky barrier hinders the charge transport between the protective layer and the base body, so that it is particularly advantageous to arrange a contact layer between the protective layer and the solderable layer or between the protective layer and the base body, which lowers the height of the Schottky barrier.
  • Chromium for example, is suitable as a material for such a contact layer that lowers the Schottky barrier.
  • the protective layer can particularly advantageously consist of gold, since gold, in addition to restricting the diffusion of the organic solvents or the diffusion of reducing environmental components, also inhibits the diffusion of silver into the ceramic.
  • Silver is particularly preferred as a conductive layer in the layer stack. The fact that silver diffuses into the ceramic prevents creeping changes in resistance due to the incorporation of a conductive material in the ceramic, which further improves the resistance stability of the component.
  • the ceramic material is barium titanate (BaTiO 3 ), which additionally contains additions with a total weight fraction of less than 10%. These additions can be calcium, strontium and / or lead. These admixtures make the component suitable as a PTC resistor.
  • the component can particularly advantageously contain dopants, such as yttrium or manganese, the total weight fraction of the dopants being less than 1%.
  • dopants such as yttrium or manganese, the total weight fraction of the dopants being less than 1%.
  • Such a component is particularly suitable as a PTC resistor.
  • Envelope is a hardened paint that contains residual components of organic solvents. Such a covering can be produced particularly simply and inexpensively, the remaining constituents of organic solvents not being able to impair the resistance stability of the component, since the component according to the invention is equipped with a protective layer which hinders the diffusion of organic solvents. As a result, the concept according to the invention is particularly advantageous for the component mentioned.
  • the invention specifies a method for producing the component, the layer stack being carried out by successively depositing the layers forming the layer stack in a high vacuum. During the deposition of the layers, the pressure is less than 10 ⁇ 6 bar. During the entire production of the layer stack, that is also between the production of the individual layers, the pressure is the atmosphere surrounding the component is less than 10 "5 bar.
  • the method according to the invention for producing the component has the advantage that the low pressure to which the component is exposed during the production of the layer stack enables a very clean connection of the individual layers with good adhesion and low contact resistance.
  • the invention specifies the use of the component according to the invention as a PTC resistor in overload protection circuits.
  • the component according to the invention is particularly well suited as a PTC resistor in overload protection circuits, since these circuits are in use for long periods and therefore a high temporal stability of the components forming the circuit is required.
  • FIG. 1 shows an example of a component according to the invention in a schematic cross section.
  • Figure 2 shows an example of another component according to the invention in a schematic cross section.
  • FIG. 1 shows a component according to the invention with a base body 1 made of ceramic material.
  • the ceramic material can be selected as barium titanate with admixtures of calcium, strontium and lead as well as with doping of yttrium and manganese.
  • the base body 1 has the shape of a flat cylinder, which has a height of approximately 2.5 mm and a diameter of approximately 16-20 mm.
  • the component is contacted by a contact element 9 on the base or top surface of the cylinder.
  • This Contact element 9 can be a copper wire, for example.
  • a layer stack 3 is used to establish the contact between the copper wire and the base body 1 of the component.
  • the layer stack 3 has a protective layer 4 applied directly to the surface of the base body 1.
  • the protective layer 4 consists of gold and has a layer thickness of 0.1 ⁇ m. Like the other layers 6, 7, 8 of the layer stack 3, it is brought about by sputtering in a high vacuum.
  • contact layer 8 above the protective layer 4, which is a 0.1 ⁇ m thick chrome layer.
  • the contact layer 8 can also be particularly advantageous between the
  • Protective layer 4 and the base body 1 are.
  • This variant of the invention is shown in FIG. 2, which otherwise shows a component like FIG. 1.
  • a solderable layer 6 is arranged above the contact layer 8 and is designed in the form of a 0.3 ⁇ m thick nickel layer. The solderable
  • Layer 6 is soldered to the copper wire using solder 10.
  • a conductive layer 7 is arranged above the solderable layer 6, which reduces the contact resistance between the copper wire and the base body 1.
  • the conductive layer is designed as a 0.4 ⁇ m thick silver layer.
  • the base body 1 is also encased by a covering 2, which can be designed, for example, as a silicone-containing, high-temperature-resistant lacquer. When cured, this lacquer can have a layer thickness of> 0.1 ⁇ m. It envelops the entire component. Only the contact elements 9 protrude through the paint.
  • a covering 2 which can be designed, for example, as a silicone-containing, high-temperature-resistant lacquer. When cured, this lacquer can have a layer thickness of> 0.1 ⁇ m. It envelops the entire component. Only the contact elements 9 protrude through the paint.
  • the component shown in the figure can be operated, for example, in overload protection circuits at a load current of 100 mA to 4 A and at a voltage of 220 V without interfering with the resistance stability.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment shown, but is defined in its most general form by claims 1 and 16.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit einem Grundkörper (1) aus Keramikmaterial, das eine organische Lösungsmittel enthaltende Umhüllung (2) aufweist und bei dem auf der Oberfläche des Grundkörpers (1) ein Schichtstapel (3) angeordnet ist, der eine die Diffusion der organischen Lösungsmittel behindernde, elektrisch leitfähige Schutzschicht (4) und eine mit einem Kontaktelement (9) verlötete Lötschicht (5) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung die Herstellung des Bauelements im Hochvakuum. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung des Bauelements als PTC-Widerstand in Überlastschutzschaltungen. Durch die zusätzliche Schutzschicht in der Sandwichelektrode kann die Widerstandsstabilität des keramischen Bauelements verbessert werden.

Description

Beschreibung
Bauelement, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Bauelement, das eine organische Lösungsmittel enthaltende Umhüllung aufweist, mit einem Grundkörper aus Keramikmaterial, der wenigstens eine Oberfläche aufweist, die mit einer lδtbaren Schicht bedeckt ist und auf der ein Kontaktelement angelötet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung des Bauelements .
Es sind Bauelemente der eingangs genannten Art bekannt, bei denen das Keramikmaterial Bariumtitanat enthält und die als PTC-Widerstände verwendet werden. Solche PTC-Widerstände sind unter anderem zum Einsatz in Motorschutzschaltungen zum Schutz vor Überlast geeignet. Dabei ist es insbesondere er- wünscht, daß die PTC-Widerstände möglichst über ihre gesamte Lebensdauer stabile Bauelementeigenschaften aufweisen. Eine besonders kennzeichnende Eigenschaft des PTC-Widerstands ist sein elektrischer Widerstand. Somit wird also eine möglichst gute Widerstandsstabilitat des PTC-Widerstands gefordert.
Die bekannten Bauelemente haben den Nachteil, daß die in der Umhüllung vorhandenen organischen Lösungsmittel in den Grundkörper eindringen können. Da organische Lösungsmittel oxi- dierbare Verbindungen enthalten, wirken sie reduzierend. Die- se reduzierende Wirkung entfalten sie beim Eindringen in den Keramik-Grundkörper und bewirken dadurch eine Veränderung des Materials.
Insbesondere bewirken sie den Entzug von Sauerstoff. Daraus resultiert eine Änderung des elektrischen Widerstands des
Bauelements, die mit zunehmender Lebensdauer des Bauelements immer weiter fortschreitet. Beispielsweise weisen die bekann- ten Bauelemente eine relative Widerstandsänderung von 10 bis 20 % nach einer Lagerung von tausend Stunden auf. Im Extremfall kann das Eindringen der organischen Lösungsmittel in den Grundkörper des Bauelements sogar zur Ausbildung sogenannter Ionisationskanäle führen, die praktisch einen Kurzschluß darstellen. Wird nun ein solches Bauelement an eine äußere Spannungsquelle angeschlossen, kann das zur thermischen Zerstörung des Bauelements führen.
Die auf der Oberfläche der bekannten PTC-Bauelemente aufgebrachten Sandwichelektroden, die der Kontaktierung des Bauelements dienen, sind nicht dazu geeignet, das Eindringen der organischen Lösungsmittel in den Grundkörper des Bauelements zu verhindern. Als Sandwichelektroden sind Elektroden mit der Schichtenfolge Chrom, Nickel und Silber bekannt. Die Schichtstärken dieser einzelnen Lagen sind für Chrom 0,1 μm, für Nickel 0,3 μm und für Silber 0,4 μm. Dabei hat Chrom die Funktion des Sperrschichtabbaus. Nickel fungiert gleichzeitig als Diffusions- und Lötschicht, während Silber die Stromtrag- fähigkeit der Kontaktierungsanordnung, bestehend aus der
Sandwichelektrode und dem auf der Lδtschicht festgelöteten Draht, erhöht .
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bauelement mit einer verbesserten Widerstandsstabilitat bereitzustellen.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein Bauelement nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Erfindung und eine Verwendung der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung gibt ein Bauelement an, das einen Grundkörper aus Keramikmaterial aufweist . Unter Keramikmaterial sind da- bei insbesondere Metalloxide, wie beispielsweise Bariumtita- nat oder Aluminiumoxid zu verstehen. Das Bauelement weist eine Umhüllung auf, die organische Lösungsmittel enthält. Auf der Oberfläche des Grundkörpers ist ein SchichtStapel angeordnet, der eine mit einem Kontaktelement verlötete Lδt- schicht und eine elektrisch leitfähige Schutzschicht aufweist. Die elektrisch leitfähige Schutzschicht ist so be- schaffen, daß sie die Diffusion der organischen Lösungsmittel behindert. Als Kontaktelement, mit dem der Grundkδrper des Bauelements kontaktiert ist, kommt insbesondere ein Kupferdraht in Betracht .
Das erfindungsgemäße Bauelement hat den Vorteil, daß durch das Vorsehen der Schutzschicht das Eindringen der organischen Lösungsmittel in den Grundkörper des Bauelements behindert wird. Dadurch erhöht sich die Widerstandsstabilitat des Bauelements. Zusätzlich vermindert die Schutzschicht auch das Eindringen weiterer reduzierend wirkender Stoffe, wie beispielsweise reduzierend wirkender Umweltkomponenten. Diese Komponenten können beispielsweise in der Umgebung des Bauelements vorhandenes Wasserstoffgas sein.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Schutzschicht wird erreicht, daß die chemische Veränderung des Keramikmaterials gehemmt wird. Tests haben gezeigt, daß die Schutzschicht besonders wirksam ist, wenn sie zwischen der Oberfläche des Grundkörpers und der Lötschicht angeordnet wird.
Der auf der Oberfläche des Grundkörpers angeordnete Schicht- Stapel kann besonders vorteilhaft in Dünnschichttechnik aufgebracht sein. Das Anwenden der Dünnschichttechnik hat den Vorteil, das die einzelnen Schichten des Schichtstapels un- tereinander eine gute Haftung sowie einen guten elektrischen
Kontakt bzw. einen niedrigen Widerstand des jeweiligen Schichtübergangs aufweisen. Darüber hinaus gelingt das Auftragen des Schichtstapels in Dünnschichttechnik unter zuverlässiger Einhaltung der Schichtparameter, wie beispielsweise Zusammensetzung oder Schichtdicke. Es ist darüber hinaus ein Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem der Grundkörper die Form eines Zylinders aufweist. Solche Bauelemente sind sehr leicht aus Keramikmaterial durch Pressen und Sintern von Keramikpulver herstellbar.
Ferner ist ein Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem die Oberfläche die Grundfläche eines Zylinders ist. Eine solche Oberfläche ist eben und läßt sich somit besonders einfach mit einem Schichtstapel beschichten. Außerdem ist eine solche Oberfläche rotationssymmetrisch, so daß bei fester Orientierung der Zylinderachse eine leichte Positionierung des Kontaktelementes sowie ein anschließendes Festlöten des Kontaktelementes unabhängig vom Drehwinkel des Zylinders möglich ist .
Es ist des weiteren besonders vorteilhaft, die im Schichtstapel enthaltene Lötschicht wiederum als Teilschichtstapel auszubilden, dessen erste Teilschicht eine lötbare Schicht und dessen zweite Teilschicht eine Leitschicht ist. Dabei ist die elektrische Leitf higkeit der Leitschicht wenigstens doppelt so groß wie die elektrische Leitfähigkeit der lötbaren Schicht .
Die Unterteilung der Lötschicht in zwei Teilschichten hat den Vorteil, daß diese beiden Teilschichten optimal auf die Erfüllung zweier verschiedener Aufgaben ausgerichtet sein können. Aufgabe der lötbaren Schicht ist es, die Lötbarkeit und damit unter anderem die mechanische Fixierung des Kontaktelementes sicher zu stellen. Daher kommt als lötbare Schicht beispielsweise eine Nickelschicht in Betracht. Aufgabe der Leitschicht ist es, den Kontaktwiderstand zwischen dem Kontaktelement und dem Grundkörper so weit wie möglich zu reduzieren. Daher kommt als LeitSchicht insbesondere eine Schicht mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise eine Silberschicht, in Betracht. Es ist darüber hinaus besonders vorteilhaft, die Schutzschicht aus Metall herzustellen. Metalle weisen im allgemeinen eine gute elektrische Leitfähigkeit auf, so daß durch die Schutzschicht der Kontaktwiderstand zwischen dem Kontaktele- ment und dem Grundkörper nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Im Hinblick auf eine gute Wirksamkeit der Schutzschicht in Bezug auf die Diffusion der organischen Lösungsmittel kommt insbesondere eine Schutzschicht aus Edelmetall in Betracht. Edelmetallschichten haben sich in Experimenten als besonders geeignet dafür erwiesen.
Bei einer direkt auf dem Grundkörper angeordneten Schutzschicht bildet sich zwischen der Schutzschicht und dem Grundkörper ein Schottky-Kontakt aus, der durch eine entsprechende Schottky-Barriere gekennzeichnet ist. Diese Schottky-Barriere behindert den Ladungstransport zwischen der Schutzschicht und dem Grundkörper, so daß es besonders vorteilhaft ist, zwischen der Schutzschicht und der lötbaren Schicht oder zwischen der Schutzschicht und dem Grundkörper eine Kontakt- Schicht anzuordnen, die die Höhe der Schottky-Barriere absenkt. Als Material für eine solche, die Schottky-Barriere absenkende Kontaktschicht ist beispielsweise Chrom geeignet.
Die Schutzschicht kann besonders vorteilhaft aus Gold beste- hen, da Gold neben der Einschränkung der Diffusion der organischen Lösungsmittel bzw. der Diffusion von reduzierend wirkenden Umweltkomponenten auch noch die Diffusion von Silber in die Keramik hemmt. Silber wird insbesondere als Leitschicht im Schichtstapel bevorzugt eingesetzt. Durch die Hern- mung der Diffusion von Silber in die Keramik werden schleichende Widerstandsänderungen aufgrund von Einlagerung eines leitfähigen Materials in die Keramik vermieden, wodurch die Widerstandsstabilitat des Bauelements weiter verbessert wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Schutzschicht aus
Gold mit einer Dicke zwischen 0,05 und 1,5 μm erwiesen. Eine dünnere Schutzschicht erfüllt, wie Tests gezeigt haben, nur noch eine unzureichende Schutzfunktion gegenüber den organischen Lösungsmitteln. Eine dickere Schutzschicht hat keinen nennenswerten verbesserten Schutzeffekt mehr und darüber hinaus den Nachteil von erhöhten Materialkosten (Kosten für den Rohstoff Gold) .
Ferner ist ein Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem das Keramikmaterial Bariumtitanat (BaTiθ3) ist, das zusätzlich noch Beimengungen mit einem Gewichtsanteil von insgesamt we- niger als 10 % enthält. Diese Beimengungen können Kalzium, Strontium und/oder Blei sein. Durch diese Beimengungen wird das Bauelement als PTC-Widerstand geeignet.
Ferner kann das Bauelement noch besonders vorteilhaft Dotie- rungen, wie beispielsweise Yttrium oder Mangan, enthalten, wobei der Gewichtsanteil der Dotierungen insgesamt weniger als 1 % beträgt. Ein solches Bauelement ist in besonderer Weise als PTC-Widerstand geeignet.
Ferner ist ein Bauelement besonders vorteilhaft, bei dem die
Umhüllung ein ausgehärteter Lack ist, der Restbestandteile an organischen Lösungsmitteln enthält. Eine solche Umhüllung ist besonders einfach und billig herstellbar, wobei die Restbestandteile an organischen Lösungsmitteln die Widerstandssta- bilität des Bauelements nicht beeinträchtigen können, da das Bauelement erfindungsgemäß mit einer die Diffusion organischer Lösungsmittel behindernden Schutzschicht ausgestattet ist. Dadurch kommt das erfindungsgemäße Konzept bei dem genannten Bauelement besonders vorteilhaft zum Tragen.
Ferner gibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements an, wobei der Schichtstapel durch aufeinander folgendes Abscheiden der den Schichtstapel bildenden Schichten im Hochvakuum erfolgt. Während des Abscheidens der Schichten beträgt der Druck weniger als 10~6 bar. Während der gesamten Herstellung des Schichtstapels, also auch zwischen der Herstellung der einzelnen Schichten, beträgt der Druck der das Bauelement umgebenden Atmosphäre weniger als 10"5 bar.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Bauelements hat den Vorteil, daß durch den niedrigen Druck, dem das Bauelement während der Herstellung des Schichtstapels ausgesetzt ist, eine sehr saubere Anbindung der einzelnen Schichten mit guter Haftung und geringem Übergangswiderstand möglich ist.
Ferner gibt die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Bauelements als PTC-Widerstand in Uberlastschutzschaltungen an. Das erfindungsgemäße Bauelement ist besonders gut als PTC-Widerstand in Uberlastschutzschaltungen geeignet, da die- se Schaltungen über lange Zeiten im Einsatz sind und daher eine hohe zeitliche Stabilität der die Schaltung bildenden Bauelemente gefordert wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spieles und den dazu gehörigen Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes Bauelement im schematischen Querschnitt.
Figur 2 zeigt beispielhaft ein weiteres erfindungsgemäßes Bauelement im schematischen Querschnitt.
Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Bauelement mit einem Grundkörper 1 aus Keramikmaterial . Das Keramikmaterial kann als Bariumtitanat mit Beimengungen an Kalzium, Strontium und Blei sowie mit Dotierungen von Yttrium und Mangan gewählt werden. Der Grundkörper 1 hat die Form eines flachen Zylinders, der eine Höhe von ca. 2,5 mm und einen Durchmesser von ca. 16-20 mm aufweist.
Auf der Grund- bzw. Deckfläche des Zylinders ist das Bauelement jeweils durch ein Kontaktelement 9 kontaktiert. Dieses Kontaktelement 9 kann beispielsweise ein Kupferdraht sein. Zur Herstellung des Kontakts zwischen dem Kupferdraht und dem Grundkörper 1 des Bauelements wird ein Schichtstapel 3 verwendet .
Der Schichtstapel 3 weist eine direkt auf der Oberfläche des Grundkörpers 1 aufgebrachte Schutzschicht 4 auf. Die Schutzschicht 4 besteht aus Gold und weist eine Schichtdicke von 0,1 μm auf. Sie ist, ebenso wie die anderen Schichten 6,7,8 des Schichtstapels 3 , durch Sputtern im Hochvakuum auf ebracht .
Über der Schutzschicht 4 befindet sich eine Kontaktschicht 8, die eine 0,1 μm dicke Chromschicht ist. Die KontaktSchicht 8 kann sich aber auch besonders vorteilhaft zwischen der
Schutzschicht 4 und dem Grundkörper 1 befinden. Diese Variante der Erfindung ist in Figur 2 dargestellt, die ansonsten ein Bauelement wie Figur 1 zeigt. Über der KontaktSchicht 8 ist eine lötbare Schicht 6 angeordnet, die in Form einer 0,3 μm dicken Nickelschicht ausgeführt ist. Die lötbare
Schicht 6 ist mittels Lot 10 mit dem Kupferdraht verlötet. Über der lötbaren Schicht 6 ist eine Leitschicht 7 angeordnet, die den Kontaktwiderstand zwischen dem Kupferdraht und dem Grundkörper 1 reduziert. Die Leitschicht ist als 0,4 μm dicke Silberschicht ausgeführt.
Der Grundkörper 1 ist zudem von einer Umhüllung 2 umhüllt, die beispielsweise als silikonhaltiger, hochtemperaturbeständiger Lack ausgeführt sein kann. Dieser Lack kann im ausge- härteten Zustand eine Schichtdicke von > 0,1 μm aufweisen. Er umhüllt das gesamte Bauelement. Lediglich die Kontaktelemente 9 ragen durch den Lack nach außen.
Das in der Figur gezeigte Bauelement kann beispielsweise in Uberlastschutzschaltungen bei einem Laststrom von 100 mA bis 4 A und bei einer Spannung von 220 V ohne störende Beeinträchtigungen der Widerstandsstabilitat betrieben werden. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beispielhaft gezeigte Ausführungsform, sondern wird in ihrer allgemeinsten Form durch die Ansprüche 1 und 16 definiert.

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement mit einem Grundkörper (1) aus Keramikmaterial, das eine organische Lösungsmittel enthaltende Umhüllung (2) aufweist und bei dem auf der Oberfläche des Grundkörpers (1) ein Schichtstapel (3) angeordnet ist, der eine die Diffusion der organischen Lösungsmittel behindernde, elektrisch leitfähige Schutzschicht (4) und eine mit einem Kontaktelement (9) verlötete Lδtschicht (5) aufweist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Schutzschicht (4) zwischen der Oberfläche des Grundkδrpers (1) und der Lötschicht (5) angeordnet ist.
3. Bauelement nach Anspruch 1 bis 2, bei dem der Schichtstapel (3) in Dünnschichttechnik auf die Oberfläche aufgebracht ist.
4. Bauelement nach Anspruch 1 bis 3, bei dem die Lötschicht (5) ein Teilschichtstapel ist, dessen erste Teilschicht eine lδtbare Schicht (6) und dessen zweite Teilschicht eine Leitschicht (7) ist, deren elektrische Leitfähigkeit wenigstens doppelt so groß ist wie die elektrische Leitfähigkeit der lötbaren Schicht (6) .
5. Bauelement nach Anspruch 1 bis 4, bei dem die Schutzschicht (4) aus Metall besteht.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem zwischen der Schutzschicht (4) und dem Grundkörper (1) eine KontaktSchicht (8) angeordnet ist, die die Höhe der Schottky-Barriere des zwischen der Schutzschicht (4) und dem Grundkδrper (1) bestehenden Schottky-Kontakts absenkt.
7. Bauelement nach Anspruch 5 bis 6, bei dem die Schutzschicht (4) aus Gold besteht.
8. Bauelement nach Anspruch 1 bis 7, bei dem die Schutzschicht (4) eine Dicke zwischen 0,05 und 1,5 μm aufweist.
9. Bauelement nach Anspruch 4 bis 8, bei dem die lötbare Schicht (6) aus Nickel besteht.
10. Bauelement nach Anspruch 4 bis 9, bei dem die Leitschicht (7) aus Silber besteht.
11. Bauelement nach Anspruch 6 bis 10, bei dem die KontaktSchicht (8) aus Chrom besteht.
12. Bauelement nach Anspruch 6 bis 11, bei dem die Dicke der lötbaren Schicht (6) 0,2 bis 0,4, die Dicke der Leitschicht (7) 0,3 bis 0,5 und die Dicke der KontaktSchicht (8) 0,08 bis 0,12 μm betragen.
13. Bauelement nach Anspruch 1 bis 12, bei dem das Keramikmaterial Bariumtitanat ist, das als Beimengungen Kalzium, Strontium und/oder Blei mit einem Gewichtsanteil von insgesamt weniger als 10% enthält.
14. Bauelement nach Anspruch 1 bis 13, das als Dotierungen Yttrium und Mangan mit einem Gewichtsanteil von insgesamt weniger als 1% enthält.
15. Bauelement nach Anspruch 1 bis 14, bei dem die Umhüllung (2) ein ausgehärteter Lack ist, der Restbestandteile an organischen Lösemitteln enthält.
16. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach Anspruch 1 bis 15, wobei der Schichtstapel (3) durch Abscheiden der den Schichtstapel (3) bildenden Schichten (6, 4, 5, 7, 8) bei einem Druck von weniger als 10"^ bar hergestellt wird und wobei während der gesamten Herstellung des Schichtstapels (3) der Druck unter 10~5 bar gehalten wird.
17. Verwendung eines Bauelements nach Anspruch 1 bis 15 als PTC-Widerstand in Uberlastschutzschaltungen.
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