DE2927561A1

DE2927561A1 - Passives elektrisches bauelement

Info

Publication number: DE2927561A1
Application number: DE19792927561
Authority: DE
Inventors: Hans-Wolfram 2240 Heide Horstmann
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1979-07-07
Filing date: 1979-07-07
Publication date: 1981-04-16

Description

"Passives elektrisches Bauelement"
Die Erfindung bezieht sich auf ein passives eleKtrisches Bauelement mit einem Trägerkörper aus Keramik mit mindestens einer auf der Ober- und/oder der Unterseite (Hauptfläche(n)) des keramischen Trägerkörpers angebrachten, die elextrische Funktion des Bauelementes bewirKenden Schicht und mit die Funktionsschicht kontaktierenden, auf den Seitenflächen des Trägerkörpers angebrauchten Kontaktierungsschichten.
Während passive Bauelemente bislang vorzugsweise mit axialen oder radialen Anschlußdrähten versehen wurden, um sie mit den Leiterbahnen eines Leitungsträgers, z.B. einer gedruckten Schaltung, kontaktieren zu können, werden nunmehr passive Bauelemente auch mittels lötfähiger Kontaktschichten mit den Leiterbahnen von Leitungsträgern kontaktiert.
Diese Art der Kontaktierung hat den Vorteil, daß einmal Material eingespart werden kann, z.B. Anschlußdraht, daß die auf diese Weise kontaktierten Bauelemente wegen des guten Wärmekontaktes zwischen dem Bauelement und dem Leitungsträger zum anderen aber auch wobei gleicher Belastbarkeit wesentlich kleiner als drahtkontaktierte Bauelemente sein können.
In Fig. 1 ist ein solches bekanntes Bauelement, ein quader- förmiger elektrischer Widerstand mit seitlichen Anschlußkontakten in Form von lötfähigen Schichten 3, dargestellt.
Das Bauelement hat einen Trägerkörper 1 aus Keramik. Auf einer der Hauptflächen des Trägerkörpers ist eine Widerstandsschicht 2 angebracht, die von den KontaRtschlchten 3 kontaktiert wird, wobei die Kontaktschichten umdie Seitttflächen des Trägerkörpers, auf denen sie angebracht sind, soweit herumgezogen sind, daß sie die Widerstandsschicht im Kantenbereich des Trägerkörpers überlappen.
Langzeittests und Temperaturschocktestes haben nun ergeben,daß im Bereich der sich durch die Hauptfläche und die Seitenflächen des Trägerkörpers ergebenden Kanten 4, , an denen die Kontaktschichten die Widerstandsschicht überlappen, instabile elektrische und mechanische Bedingungen vorliegen, was dazu führt, daß die Kontaktschicht längs der Kante, an der Haupt- und Seitenfläche des Trägerkörpers zusammentreffen, abreißt; dies gilt insbesondere dann, wenn durch intermittierende Belastung des Bauelements Temperaturwechselbeanspruchungen auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch und mechanisch besonders stabile Kontaktierung von passiven elektrischen Bauelementen mit einem Trägerkörper aus Keramik und mit Anschlußkontakten in Form von lötfähigen Schichten zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Trägerkörper im Kontaktbereich zwischen Funktionsschicht und Kontaktierungsschicht verrundete Kanten aufweist, wobei der Radius r des verrundeten Kantenprofils mindestens das Zweifache der Dicke der Kontaktierungsschicht beträgt.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der sich durch die verrundeten Kanten ergebende Kurvenverlauf Teil einer Parabel.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauelementes wird so ausgeführt, daß der Trägerkörper als Strang mittels einer Strangpresse <us einer oxidkeramischen Masse gepreßt wird, wobei dem Trägerkörperstrang bereits das gewünschte verrundete Kantenprofil erteilt wird und er in einer solchen Dicke und Breite gepreßt wird, die nach dem Sintern der gewünechten Decke und Lange der herzustellenden Bauelemente entsprechen, daß in dem Strang vor dem Sintern Sollbruchstellen in einem solchen Abstand angebracht werden, der nach dem Sintern des Stranges der Breite der herzustellenden Bauelemente entspricht5 daß der Strang nach dem Sintern an mindestens einer seiner Hauptflächen mit einem die Funktionsschicht bildenden Material beschichtet wird, daß das Material der Funktionsschicht auf dem Trägerkörperstrang eingebrannt wird, wonach auf den Seitenflächen des Trägerkörperstränges Kontaktierungs schichten aus einem lötfähigen Metall angebracht werden, die die Funttionsschicht im Bereich des verrundeten Kantenprofils teilweise überlappen und daß der Trägerkörperstrang anschließend an den Sollbruchstellen in einzelne Bauelemente zerteilt wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Ubergang zwischen Funktionsschicht und Kontaktierungsschicht einen allmählichen Verlauf erhält, so daß Instabilitätseffekte, die sich infolge von rechtwinklig zueinanderstehenden Flächen und dadurch bedingte scharfe Kanten einstellen, vermieden werden können.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich für die Herstellung derartiger Bauelemente, denn bei einer Geometrie, wie sie das erfindungsgemäße Bauelement aufweist, können sowohl die Funktionsschicht - wenn nur eine Funktionsschicht erforderlich ist - als auch die Kontattierungsschichten in zwei nacheinander erfolgenden Arbeitsgängen auf den Träger- körper aufgebracht werden, ohne daß diesr zwischendurch in seiner Lage verändert werden muß.
Ein weiterer Vorteil, der sich mit dem erfindungsgemäßen Bauelement ergibt, ist die kontinuierliche, großflächige Uberlappung von Funktionsschicht und KontaRtierungsschicht> was einen kontinuierlichen Stromübergang gewährleistet und damit wesentlich zur Verminderung von Störeffekten beim Betrieb des Bauelementes wie Kontaktrauschen und Nicnt-Linearität beiträgt.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und ihre Wirkungsweise erläutert.
Fig. 2 zeigt ein passives elektrisches Bauelement gemäß der Erfindung im Schnitt.
Ein keramischer Schichtwiderstand hat einen Trägerkörper 55 in Form eines Plättchens, auf dessen Oberseite, einer Hauptfläche, eine Widerstandsschicht 66 angebracht ist. Auf den Seitenflächen des Trägerkörpers 55 sind Kontaktierungsschichten 77 angebracht, die die Funktionsschicht 66 im Bereich eines verrundeten Kanipprofils 88 teilweise großflächig überlappen und sie damit kontaktieren. Die Haupt-und Seitenflächen des Trägerkörpers 55 verlaufen parabelförmig, wobei der Radius r des verrundeten Kantenprofils im Bereich zwischen Funktionsschicht und Kontaktierungsschicht bei diesem Ausführungsbelspiel das Zwanzigfache der Dicke der Kontaktierungsschicht beträgt.
Nunmehr wird die Herstellung eines Bauelementes gemäß der Erfindung beschrieben.
Ein plättchenförmiger Trägerkörper 55 von 3,2 mm Länge, 1,6 mm Breite und 0,6 mm Dicke mit einem Radius r von 0,2 mm im Bereich des verrundeten Kantenprofils 88 wird auf die Weise hergestellt, daß aus einer oxidkeramischen Masse, hier Al2O3, , ein Strang mit Hilfe einer Strangpresse hergestellt wird, dessen Länge beliebig eingestellt wird, der jedoch eine solche Breite und eine solche Dicke hat, daß s:. nach dem Sintern der gewünschten Dicke und Länge der berzustellenden Bauelemente entsprechende Abmessungen ergeben. Den Strang wird beim Pressen das gewünschte parabelförmige verrundete Kantenprofil 88 erteilt. Vor dem Sintert werden auf dem Strang durch Einkerben Sollbruchstellen in einem solchen Abstand angebracht, der nach dem Sintern dQo Stranges der Breite der herzustellenden Bauelemente entspricht. Die Sollbruchstellen können jedoch auch nach dem Sintern mittels mechanischer Bearbeitung, wie z.B.
Hitzeiz mittels Laserstrahl oder Diamantscheibe, angebracht werden.
Die Funktionsschicht 66 wird als Widerstands schicht auf folgende Weise auf einer der Hauptflächen des Trägerkörpers 55 angebracht: Nach dem Sintern wird der keramische Strang über seine gesamte Länge an einer Hauptfläche mit einer Schicht aus einem Glas-Metallgemisch, wie es im Handel als sogenannte einbrennbare Widerstands-Dickfilmpaste erhältlich ist, mittels Siebdruck beschichtet. Die Schichtdicke der Widerstandsschicht beträgt nach dem Einbrennen 10 um. Nach dem Einbrennen des Glas-Metallgemisches werden anschließend auf den Seitenflächen des Trägerkörpers 55 die Kontaktierungsschichten 77 aus einem lötfähigen Metall, hier Silber, in einer Schichtdicke von ~ 10 um angebracht, ohne daß der Trägerkörper 55 manipuliert wird.
Sowohl die Funktionsschicht 66 als auch die Kontaktierungsschichten 77 greifen um das verrundete Kantenprofil 88 des Trägerkörpers 55 herum. Auf diese Weise entsteht eine großflächige, kontinuierliche Überlappung von Funttionsschicht 66 und Kontalctierungsschichten 77.
Der Einbau eines Bauelementes der obengenannten Art in einen Leitungsträger, z.B. eine gedruckte Schaltung, erfolgt durch Auflöten der Kontattierungsschichten 77 auf die Leiterbahnen des Leitungsträgers, wobei Lot durch Kapillarwirkung auch die mit den Kontaktierungsschichten 77 deckten Seitenflächen des Trägerkörpers 55 benetzt.
@ @@ Oberflächenvergütung eines Bauelementes, wie es im Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann dadurch erfolgen, daß auf der Funktionsschicht eine Schutzschicht aus einem seichen Glas angebracht wird und die Kontaktierungsschichten un einem weiteren Arbeitsgang galvanisch vernickelt werden, in eine Ausffusionssperrschicht aufzubauen, die das Eindiffundieren von Silber aus der Kontaktierungsschicht in das Lot beim Lötprozeß vermindert.
Diese Vergütungsschichten sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Passives elektrisches Bauelement mit einem Trägerkörper aus Keramik mit mindestens einer auf der Ober- und/oder der Unterseite (Hauptfläche(n)) des keramischen Trägerkörpers angebrachten, die elektrische Funktion des Bauelementes bewirRenden Schicht und mit die Funktionsschicht(en) kontaktierenden, auf den Seitenflächen des Trägerkörpers angebrachten Kontaktierungsschichten, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (55) im KontaRtbereich zwischen Funttionsschicht (66) und- Kontakttierungsschicht (77) verrundete Kanten aufweist, wobei der Radius r des verrundeten Kantenprofils (88) mindestens das Zweifache der Dicke der Kontalctierungsschicht beträgt.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich durch die verrundeten Kanten ergebende Kurvenverlauf Teil einer Parabel ist.
3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsschichten (77) die Funktionsschicht (66) teilweise überlappen.
4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch geSennzeichnet, daß die FunRtionsschicht (66) eine Widerstandsschicht in Dünnfilmtechni ist.
5. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsschicht (66) eine Widerstandsschicht in Dickfilmtechnik ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach Anspruch 1-, dadurch geennzeichnet, daß der TrägerRörper (55) als Strang mittels einer Strangpresse aus einer oxidkeramischen Masse gepreßt wird, wobei dem Trägerkörperstrang bereits das gewünschte verrundete Kantenprofil (88) erteilt wird und er in einer solchen Dicke und Breite gepreßt wird, die nach dem Sintern der gewünschten Dicke und Länge der herzustellenden Bauelemente entsprechen, daß in dem Strang vor dem Sintern Sollbruchstellen in einem solchen Abstand angebracht werden, der nach dem Sintern des Stranges der Breite der herzustellenden Bauelemente entspricht, da2 der Strang nach dem Sintern an mindestens einer Seiner Hauptflächen mit einem die Funktionsschicht (66) bilden den Material beschichtet wird, daß das Material der FunK-tionsschicht auf dem Trägertörperstrang eingebrannt wird, wonach auf den Seitenflächen des TrägerRörperstranges KontaRtierungsschichten (77) aus einem lötfähigen Metall angebracht werden, die die Punktionsschicht im Bereich des verrundeten Kantenprofils teilweise überlappen und daß der Trägertörperstrang anschließend an den Sollbruchstellen in einzelne Bauelemente zerteilt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch geRennzeichnet, daß die Funktionsschicht (66) als Widerstandsschicht aus einem Cermet gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsschicht (66) in einem Hochvakuum-Aufdampfprozeß angebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontatierungsschichten (77) in einem Hochvakuum-Aufdampfprozeß angebracht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsschichten (77) als Dictfilmschichten durch Tauchen oder SiebdrucRen angebracht werden.