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Elektronisches Bauteil Eines der größten Probleme, dem sich die Industrie,
welche elektronische Bauteile herstellt, gegenübersieht, ist das geringe Angebot
und dementsprechend die hohen Kosten der Platin-Metalle, die als Elektrodenmaterialien
in Kondensatoren verwendet werden0 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
neuen Kondensator zu schaffen, der von Platin als Elektrodenmaterial weniger abhängig
ist. Außerdem bezweckt die Erfindung ein neues Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren.
Platin hat seine vorherrschende Stellung als meist verbreitetes Kondensator-Elektrodenmaterial
besonders in monolithischen Kondensatoren, das sind einheitliche Konstruktionen,
in denen verschiedene Elemente, aus denen der Kondensator besteht, miteinander verschmolzen,
gesintert,
oder auf andere Weise gebunden sind. Diese Stellung nimmt Platin wegen seiner einzigartigen
elektrischen Eigenschaften, seiner hohen Schmelztemperatur und seinem iner-ten Verhalten
ein, die es befähigen, mit einer großen Vielzahl von dielektrischen Stoffen zusammen
verwendet zu werden. Platin wird bei den Sintertemperaturen der meisten Dielektrikas
nicht weichgeglüht. Es ändert keine der chemischen, elektrischen oder physikalischen
Eigenschaften des Dielektrikuas, noch geht es mit diesem eine Verbinaung ein und
wird auch nicht bei Sintertemperaturen oder bei anderen Behandlungstemperaturen
oxydiert oder sons-t chemisch verändert. Schichten aus Platin als Elektrodenmaterial
können mit Schichten aus Porzellan oder keramischem dielelftrischen Material abwechselnd
verwendet und die resultierende Struktur kann zu einem monolithischen Kondensator
verschmolzen werden, der vorbestimmbare physikalische und elektrische Eienschaften
hata Platin ist zwar von einem physikalischen und elektrischen Standpunkt aus gesehen
für den beabsichtigten Verwendungszweck äußerst gut geeignet, die oben erwähnten
Probleme, die mit den Kosten und der Verschaffung von Platin zusammenhängen, haben
jedoch Untersuchungen von anderen Metallen für das Elektrodenmaterial notwendig
gemacht. In beschränktem Umfang wurden Palladium-Elektroden als erfolgversprechend
gefunden. Jedoch die Tendenz des Palladiums, bei höheren Temperaturen zu oxydieren
und der e.atsprechende schädliche Einfluß von nalladiwnoxyd auf eine bestimmte Klasse
keramischer Dielektrikas bedingt, daß diese Klasse von keramischen Werkstoffen entweder
als mögliche Dielektrikas nicht in Betracht gezogen werden oder daß die Zusammensetzung
bei Temperaturanstieg durch den kritischen Palladiumoxyda tionsbereich in einer
sauerstofffreien Schutzatnosphäre erhitzt wird. Versuche, andere Edelmetalle zu
verwenden, haben
auch zu keinem Erfolg geführt, da diese Metalle
bei verhältnismäßig niederen Temperaturen schmelzen und des halb weit unter den
Sintertemperaturen der meisten keramischen Werkstoffe erweichen.
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Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß die Anzahl der Platinelektroden
in dem Kondensator verringert wird, während die Kapazität des Kondensators konstant
bleibt.
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Dies wird erreicht, indem gemäß der Erfindung zwei der Elektroden
auf der äußeren Oberfläche der monolithischen Konstruktion angeordnet und ein weniger
wertvolles Edelmetall oder eine weniger wertvolle Edelmetallegierung sls Platin
fUr diese Elektroden verwendet werden. Wenn z.3.
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ein Kondensator für einen bestimmten Kapazitätsnennwert vier Elektroden
erfordert, werden gemäß der Erfindung zwei Elektroden in der monolithischen Konstruktion
und zwei Elektroden auf den Außenflächen des Bauteils in Schichten angeordnet. Auf
diese Weise kann eine beträchtliche Einsparung des Kostenaufwande für die Elektroden
und dadurch des Kostenaufwande für den Kondensator erreicht werden.
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Bei einem elektronischen Bauteil nach der Erfindung mit einem ersten
Satz von Elektroden, einem zweiten Satz von Elektroden und einem dielektrischen
Körper sind gemäß der Erfindung die Elektroden des ersten Satzes wenigstens mit
ihrem Hauptteil in dem dielektrischen Körper eingebattet, der zweite Satz von Elektroden
befindet sich wenigstens auf einer Oberfläche des dielektrischen Körpers und wenigstens
eine Elektrode des ersten Satzen und wenigstens eine Elektrode des zweiten Satzes
sind elektrisch miteinander verbunden.
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Die Erfindung besteht weiter in #inem Herstellungsverfahren
für
das oben beschriebene Bauteil. Jede äußere Elektrode bedeckt einen Teil einer Hauptfläche
und wenigstens einen Teil oder einen Abschnitt einer Seitenfläche oder einer Nebenfläche
des monolithischen dielektrischen Körpers.
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Eine Hauptfläche dieses Körpers ist definiert als eine Fläche, die
praktisch parallel zu dem Satz von inneren Elektroden verläuft und dementsprechend
ist eine Nebenfläche oder Seitenfläche als Pläche definiert, die praktisch senk
recht zu dem Satz von inneren Elektroden verläuftr Wenn daher zwei äußere Elektroden
vorgesehen sind, sind vier der sechs Plächen des dielektrischen Körpers wenigstens
teilweise von den äußeren Elektroden bedeckt. Die Erfindung löst weiter die Aufgabe,
zwei Nebenflächen und zwei Hauptflächen mit Elektrodenmaterial zu überziehen, ohne
daß dieses Material auf die restlichen beiden Nebenflächen kom, Dieses Verfahren
besteht gemäß der Erfindung darin, daß die gesinterten, abwechselnden Schichten
aus dielektrischem Material und Elektrodenmaterial in Stücke oder Streifen mit der
Breite eines Bauteils zerschnitten werden. Die Streifen werden dann mit Bruchstellen
versehen, indem eine Reihe von eich in Querrichtung erstreckenden Kerben eingekerbt
werden, wobei der Abstand zwischen den Kerben der gewünschten Länge der Komponente
entspricht. In der Streifenform sind abgesehen von den äußersten Endflächen, die
mti einem Band oder einem anderen Schutzmaterial abgedeckt werden, nur vier der
sechs Oberflächen, die das fertige Bauteil aufweist, sichtbar. Die restlichen zwei
Flächen liegen an den vorausgehenden oder nachfolgenden Flächen der benachbarten
Bauteile an. Die Streifen können dann entweder in eine Mischung aus dem Material,
aus dem die zweiten Elektroden bestehen, und einem Bindemittel eingetaucht werden,
so daß das Material, aus dem die zweiten Elektroden bestehen, an dem dielektrischen
Korper haftete oder de kann das Gemisch auf die Riegel aufgespritzt werden.
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Das Verfahren zum Herstellen elektronischer Bauteile nach der Erfindung
besteht daher darin, daß eine lange Struktur aus abwechselnden Schichten aus einem
dielektrischen Material und einem ersten Elektrodenmaterial gebildet werden die
praktisch die Breite eines Bauteils haben, so daß das erste Elektrodenmaterial mit
wenigstens seinem Hauptteil in dem dielektrischen Material eingebettet ist, daß
die Struktur durch Entfernen wenigstens eines Teils der alleräußersten Schicht des
dielektrischen Materials mit wenigstens einer quer verlaufenden Bruchrille versehen
wird, daß bestimmte Teile der Struktur mit einem zweiten Elektrodenmaterial überzogen
werden und dieses mit dem dielektrischen Körper verbunden wird und daß die Struktur
längs den Bruchlinien gebrochen wird, um wenigstens zwei getrennte Bauteile zu erhalten.
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Die Wahl von Platin als inneres Elektrodenmaterial erfolgt lediglich
beispielsweise und die Erfindung ist ganz allgemein auf ein elektronisches Bauteil
gerichtet, das wenigsteins eine Elektrode als Überzug auf einer Außenfläche des
Bauteile aufweist, wobei verschiedene Kombinationen von Elektrodenmaterialien möglich
sind.
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Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutern.
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Fig.1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform
des elektronischen Bauteile nach der Brfindung.
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Fig.2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines langen Streifens, der
ein Zwischenprodukt bei der Herstellung des elektronischen Bauteile nach der Erfindung
ist.
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Fig.3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform
des
elektronischen Bauteils nach der Erfindung und Pig.4 zeigt eine perspektivi3che
Ansicht eines Streifens für die Iterstellung der zweiten Ausfahrungßform nach der
Erfindung.
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In Fig.1 ist eine erste Ausführungsform des Kondensators nach der
Erfindung dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet0 Der Kondensator
besteht aus einem monolithischen di elektrischen Körper 20 aus abwechselnden Schichten
aus dielektrischen Material und einem ersten Elektrodenmaterial. In der bevorzugten
Ausführungsform besteht das erste Elektrodenmaterial aus Platin, es können jedoch
auch andere geeignete Leiter verwendet werden.
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Das dielektrische Material kann entweder aus einem keramischen Werkstoff,
aus Glas oder aus einer Mischung aus keramischam Werkstoff und Glas bestehen und
der erate Satz von Elektroden 16, 18 ist in dem dielektrischen Körper eingebettet
Wie in Sig1 gezeigt, erstrecken sich die inneren Elektroden 16 und 18, die den ersten
Satz bilden, praktisch parallel zueinander und ein Rand jeder elektrode erstreckt
sich längs der entsprechenden Hauptfläche nach außen bis zu einer Seitenfläche des
dielektrischen Körpers. Unter einer Hauptfläche wird eine Oberfläche des dielektrischen
Körpers verstanden, die praktisch parallel zu dem Satz von inneren Elektroden verläuft.
Eine Nebenfläche oder Seitenfläche verläuft praktisch senkrecht zu dem Satz von
inneren Elektroden.
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Es kann jede Zahl von inneren Elektroden vorgesehen sein.
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Zwei sind aus Gründen der einfachen Darstellung beispielsweise gezeigt.
Vom Kostenaufwand her gesehen ist der kostspieligste Faktor in einem Kondensator
das Elektrodenmaterial.
Platin kostet z.B in einer für die Verwendung
als Elektrodenmaterial geeigneten Form über DM 800.- pro Unze und kann nur zunehmend
schwieriger verschafft werden. Die hervorragenden physikalischen und elektrischen
Eigenschaften zuzüglich der relativen Inertheit von reinem Platin machen es jedoch
zu einem idealen Elektrodenmaterial, so daß das Problem bestand, die Erhaltung der
Qualitaten, die Platin zu einem Kondensator beiträgt, anzustreben, während gleichzeitig
die tatsächlich verwendete Platinmenge verringert wird. Die Erfindung löst dieses
Problem, indem die Anzalil der Platinelektroden verringert werden, während die Kapazität
eines bestimmten Bauteile konstant gehalten wird.
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Dieses Ergebnis wird erhalten, indem wenigstens eine oder vorzugsweise
zwei der Elektroden auf die Außenfläche des dielektrischen Körpers aufgebracht werden
und für diese Elektroden ein weniger kostspieliges Edelmetall oder eine weniger
kostspielige Edelmetallegierung als Platin Verwendet werden, wie z.B. Silber, Gold,
Palladium, Platin, Iridium, Ruthenium oder legierungen dieser Metalle für diese
Außenelektroden. Wenn z.B. daher eine bestimmte Nennkapazitt vier Elektroden erfordert,
werden zwei Elektroden in dem dielektrischen Körper eingebracht und zwei Elektrode
den werden als Überzug aufgebracht oder auf sonst irgendeine Weise auf die Außenfläche
des dielektrischen Körpers aufgebracht Wie in Figur 1 dargestellt, erstreckt sich
jede der äußeren Elektroden 12, 14 über einen Teil einer Hauptfläche des Bauteils
und bedeckt praktisch die angrenzende Seitenfläche desselben. Die Überdeckung auf
der Seiten fläche durch jede äußere Elektrode muß sich wenigstens bis zu dem freien
Rand jeder der entsprechenden inneren Elektroden er strecken und mit diesen in elektrischem
Kontakt sein. Der die Hauptfläche überdeckende Teil jeder äußeren Elektrode
ist
so bemessen, daß deren Rand kurz vor der Kante des dielektrischen Körpers endet,
um zu verhindern, daß die äusseren Elektroden sich berühren und das Bauteil kurzschliessen.
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Bei der in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsform, die allgemein
mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet wird, ist eine Reihe von inneren Elektroden
216 und 218 vorgesehen, die aus Platin oder einem anderen geeigneten Material bestehen
können und die sich schichtenweise mit einem elektrischen Material abwechseln und
einen monolithischen, dielektrischen Körper 220 bilden Wie bei der Ausführungsform
nach Fig.1 sind wenigstens eine, vorzugsweise zwei äußere Elektroden 212, 214 als
Überzug auf wenigstens einen Teil der Hauptflächen des dielektrischen Körpers 220
aufgebracht. Wahlweise siud die äußeren Elektroden auf einer Seitenfläche des dielektrischen
Körpers verlängert, obgleich diese Ausführungsform in der Zeichnung nicht dargestellt
ist. 3.Yern die e Elektroden sich auf die Nebenfläche oder Seitenfläche erstrecken,
endigt der Rand der Hauptfläche jeder äußeren Elektrode gegenüber der entsprechenden
Elektrodenverlängerung auf der Seitenfläche kurz vor der Kante des dielektrischen
Körpers, so daß die äußeren Elektroden das Bauteil nicht kurzschließen.
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Die elektrische Kommunikation zwischen dem inneren und dem äuBeren
Satz von Elektroden kann über einen Kontakt zwischen dem Fortsatz der äußeren Elektrode
auf der Seitenfläche und dem freien Rand de@ entsprechenden äußeren Elektroden erfolgen,
wie das bei der Ausführungsform nach Figur 1 beschrieben wurde.
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Alternativ kann ein Einschnitt 222, 224 in die entsprechende Seitenfläche
des dielektrischen Körpers gemacht werden, wobei ein Ende des Schnittes mit dem
Hautpflächenteil der
äußeren Elektrode korrespondiert. Dieser Schnitt
wird dann während des Überziehens mit dem itaterial für die äußere Elektrode gefüllt
und dadurch der Kontakt zwischen den entsprechenden Sätzen der inneren und äußeren
Elektroden hergestellt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß
die inneren Elektroden sich nicht bis zur Oberfläche des dielektrischen Körpers
erstrecken müssen, um die erforderliche elektrische Verbindung mit den entsprechenden
inneren Elektroden zu erhalten.
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Anhand der Figuren 2 und 4 wird das bevorzugte Verfahren zur Herstellung
des Kondensators nach der Erfindung im einzelnen beschrieben. Das in Fig. 2 dargestellte
Bauteil ist ähnlich dem in Figur 1 dargestellten und deshalb sind entsprechende
Teile in Figur 2 mit entsprechenden Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet, wobei
jeweils noch eine 1 vorangestellt wurde, d.h. der Teil 116 in Figur 2 entspricht
dem il 16 in Figur 1. In gleicher Weise ist die in Figur 4 dargestellte Anordnung
ähnlich der in Figur 3 gezeigten und die Bezugszeichen in Figur 4 entsprechen denen
in Fig.3 mit Ausnahme, -daß bei den erstgenannten die erste Zahl 3 ist, d.h. der
Teil 324 nach Figur 4 entspricht dem Teil 224 nach Figur 3.
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Das bevorzugte Verfahren beginnt mit dem Herstellen und Sintern in
bekannter Weise, um eine Struktur herzustellen, die eine Breite und eine Länge hat,
welche der vielfachen Breite und der vielfachen Länge eines Bauteils entsprechen.
Diese Struktur wird aus abwechselnden Schichten aus elektrischem Material und dem
ersten Elektrodenmaterial hergestellt. Die Zusammensetzung wird dann in Streifen
geschnitten, die in den Piguren 2 und 4 abgebildet sind und welche praktisch die
Breite eines Bauteils und die Länge von wenigstens zwei Bauteilen haben. Mehrere
von sich in
Querrichtung erstreckenden Bruchrillen 326 werden quer
zur Länge jedes Streifens ausgenommen, so daß Bruchstellen erhalten werden. Der
Längsabstand zwischen den Bruchstellen entspricht der Länge des Bauteils. Bei dem
Kondensator nach Figur 3 werden zusätzlich die Einschnitte 222 und 224 auf den gegenüberliegenden
Seitenflächen jedes Bauteils 10 des Streifens eingebracht. Der Streifen wird dann
in eine Mischung aus dem zweiten Elektrodenmaterial und einem Bindemittel eingetancht
oder die Mischung wird auf den Streifen aufgesprüht, um die Bauteile nit dem zweiten
Elektron denmaterial zu überziehen. Die äußeren Elektroden werden an einer Berührung
gehindert, indem die entsprechenden Kanten des Bauteils mit einem Schutzmaterial
vor dem Überziehen mit dem Elektrodenmaterial beschichtet und dieses Schutzmaterial
nach dem Überziehen entfernt wird. Auf die gleiche Weise werden die äußersten Enden
jedes Streifens vor dem Überzug geschützt. Alternativ können die Komponenten durch
eine Schleifmaschine geführt werden, um das zweite Elektrodenmaterial an den Ecken
und Rändern des 3auteils zu entfernen. Da nur die Ecken und Ränder des Bauteils
mit der Frässpindel in Berührung kommen, werden nur die überflüssigen Abschnitte
des Überzugs, aus dem das zweite Elektrodenmaterial besteht, entfernt. Ifach dem
Überziehen werden die einzelnen Bauteile durch Brechen des Riegels längs der Bruchlinien
erhalten.