專利名稱：多層陶瓷元件及用于制造多層陶瓷元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多層陶瓷元件以及用于制造此類多層陶瓷元件的方法。
背景技術(shù)：
NTC陶瓷(NTC熱敏電阻，英語是負溫度系數(shù)熱敏電阻)例如能夠作為溫度傳感器使用。它們是相對低歐姆的半導(dǎo)體，利用它們通過測量電阻能夠相對簡單地測定溫度。發(fā)明目的
符合期望的是，給出多層陶瓷元件以及用于制造此類多層陶瓷元件的方法，利用所述多層陶瓷元件能夠?qū)崿F(xiàn)低電阻。此外，符合期望的是，該多層元件針對外部環(huán)境影響得到良好保護。此外，符合期望的是，該多層元件的電阻值是可精確調(diào)節(jié)的。在本發(fā)明一實施方式中，多層陶瓷元件包括具有多個陶瓷層的疊層。該多層陶瓷元件優(yōu)選構(gòu)成為熱敏電阻，其中陶瓷層例如具有一個或多個NTC陶瓷或PTC陶瓷。此外，該多層陶瓷元件包括第一連接觸頭和第二連接觸頭。在疊層的相應(yīng)兩個層之間設(shè)置有第一內(nèi)電極和第二內(nèi)電極。該多層陶瓷兀件包括用于使第一連接觸頭與第一內(nèi)電極電I禹合的第一通孔電極(Via-Elektoode)和用于使第二連接觸頭與第二內(nèi)電極電耦合的第二通孔電極。利用此類類型結(jié)構(gòu)，有源區(qū)能夠鋪設(shè)到所述元件的內(nèi)部，通過該有源區(qū)優(yōu)先預(yù)給定多層元件的電氣特性。經(jīng)由位于該元件內(nèi)部的內(nèi)電極電接觸該有源區(qū)。這些內(nèi)電極又經(jīng)由這些通孔電極借助連接觸頭從外部電接觸。在預(yù)給定元件大小情況下，例如能夠降低該元件的電阻，這是因為主要決定該電阻的內(nèi)電極彼此間的間距減小了。常規(guī)地，接觸元件的有源區(qū)的電極安置在該元件的外表面上，例如按照本發(fā)明設(shè)置連接觸頭的地方。此外，這些內(nèi)電極針對環(huán)境影響(例如潮濕)得到良好保護，這是因為它們相應(yīng)被至少兩個陶瓷層包圍。因此能夠可靠運行該多層元件。在實施例中，這些連接觸頭設(shè)置在疊層的位置相對的表面上。在另外的實施例中，這些連接觸頭設(shè)置在共同表面上。在這些實施例中，當(dāng)兩個連接觸頭設(shè)置在疊層的相同表面上時，該元件可例如與印刷電路板良好耦合。該多層陶瓷元件優(yōu)選構(gòu)成用于借助導(dǎo)線電接觸。該多層元件尤其是能夠?qū)嵤┏刹季€式(bedrahtet)元件。該多層陶瓷元件例如能夠具有導(dǎo)線形式的導(dǎo)電接頭。這些導(dǎo)電接頭優(yōu)選借助釬焊和/或焊接工藝與連接觸頭導(dǎo)電式相連，以便能夠借助導(dǎo)電接頭從外部電接觸該多層陶瓷元件。這些導(dǎo)電接頭例如能夠?qū)嵤┏删哂薪饘?、例如銅或鎳的連接導(dǎo)線。這些連接導(dǎo)線能夠具有不同直徑。此外，這些導(dǎo)電接頭也能夠?qū)嵤┏伤^的引線框架。該多層陶瓷元件能夠如此構(gòu)成，使得它既不適于表面安裝(SMD元件)，也不適于倒裝芯片安裝(Flip-Chip Montage)。在多層陶瓷元件制造方法的一實施方式中提供至少一個第一陶瓷層。第一內(nèi)電極安裝到所述至少一個第一陶瓷層上。至少一個第二陶瓷層安裝到所述第一內(nèi)電極上。第二內(nèi)電極安裝到所述至少一個第二陶瓷層上。至少一個第三陶瓷層安裝到所述第二內(nèi)電極上。第一通孔電極構(gòu)成為穿過所述至少一個第一陶瓷層至第一內(nèi)電極。第二通孔電極構(gòu)成為穿過所述至少一個第三陶瓷層至第二內(nèi)電極。每個通孔電極設(shè)置有連接觸頭，以便相應(yīng)可電接觸這些內(nèi)電極。在實施方式中，該疊層的一部分在設(shè)置這些連接觸頭后根據(jù)該元件的預(yù)給定特性被去除。例如該疊層的橫向于疊層方向(Schichtrichtung)的一部分被磨削，以將電阻調(diào)節(jié)成預(yù)給定值。


其他優(yōu)點、特征和改進方案從以下結(jié)合附圖闡述的示例中得出。在附圖中，相同的、種類相同的和作用相同的單元能夠配以相同的參考標(biāo)記。示出的單元和它們彼此的尺寸比例基本上并不視為按照比例的，更確切地說，為了更好的可表示性和/或更好的理解，各單元、例如層或區(qū)在尺寸被確定為過度厚或過度大的情況下示出。其中:
圖1示出了按照一實施方式的多層陶瓷元件的示意 圖2示出了按照一實施方式的多層元件的示意 圖3示出了按照一實施方式的多層元件的示意圖；以及 圖4示出了按照一實施方式的多層元件的示意圖。
具體實施例方式圖1以截面圖示出了多層陶瓷元件100，它實施成熱敏電阻元件。該多層陶瓷元件100具有多個陶瓷層102、103和104，它們能夠相應(yīng)又包括多個分層。陶瓷層102、103和104彼此重疊地層疊(schichten)成疊層101。陶瓷層102、103和104尤其是相應(yīng)具有NTC陶瓷。備選地，陶瓷層102、103和104能夠相應(yīng)具有PTC陶瓷。在層102和層103之間設(shè)置有第一內(nèi)電極107。在層103和層104之間設(shè)置有第二內(nèi)電極108。內(nèi)電極107和108相應(yīng)橫向于堆疊方向(X方向)平坦擴展地在層102和103或者104和103的幾乎整個面上延伸。內(nèi)電極107和108僅部分地且不完全地覆蓋層102或者104。在實施方式中，內(nèi)電極107和108全面地覆蓋層102或者104。通孔電極109、111或者110、112相應(yīng)橫向于堆疊方向從疊層的外部、尤其是從第一平坦擴展的表面113和層102以及層104的位置相對的平坦擴展的表面114延伸至相應(yīng)位置較近的內(nèi)電極。通孔電極109和111在疊層101的位置最接近內(nèi)電極107的外部主面上開始延伸穿過陶瓷層102至內(nèi)電極107。通孔電極110和112在疊層的位置最接近內(nèi)電極108的第二主面上開始延伸穿過陶瓷層104至內(nèi)電極108。為了該元件的電接觸，在表面113上設(shè)置有連接觸頭105，它與通孔電極109和105電耦合。在表面114上設(shè)置有另一連接觸頭106，它與通孔電極110和112電耦合。運行時，借助觸頭119在連接觸頭105和106上電接觸該元件。觸頭119例如能夠?qū)嵤┏蛇B接導(dǎo)線或引線框架。這些連接導(dǎo)線或引線框架優(yōu)選借助釬焊和/或焊接工藝與連接觸頭105、106機械式和導(dǎo)電式相連并且用于該元件的電接觸。觸頭119從疊層101中伸出(abragen)。經(jīng)由內(nèi)電極107和108來電接觸該元件的有源區(qū)(其優(yōu)先設(shè)置在兩個內(nèi)電極107和108之間)，所述內(nèi)電極107和108又經(jīng)由這些通孔電極與相應(yīng)所屬的連接觸頭電率禹合。
通過內(nèi)電極107和108設(shè)置在陶瓷疊層101的內(nèi)部，該元件100的電氣特性與元件100的外尺寸無關(guān)。內(nèi)電極107和內(nèi)電極108之間X方向上的間距能夠改變，其中該元件100的外尺寸保持相同。通過兩個內(nèi)電極107和108彼此間的間距例如預(yù)給定了 NTC元件的特性曲線或者電阻。因此，在預(yù)給定的外尺寸情況下實現(xiàn)了非常小的電阻。內(nèi)電極107和108被保護以免受環(huán)境影響，這是因為它們設(shè)置在疊層101的內(nèi)部。內(nèi)電極107和108通過陶瓷層得到保護，它們相應(yīng)設(shè)置在所述陶瓷層之間。因為內(nèi)電極107和108相應(yīng)嵌入在兩個陶瓷層之間，并且比陶瓷層102、103、104具有更小的面積(Flacheninhalt),即，不會達到該元件的外邊緣、例如橫向于表面113和114走向的側(cè)面118，因此內(nèi)電極是與鄰接的陶瓷層安全耦合的。這些內(nèi)電極不會達到疊層的側(cè)面。阻止或至少減少了如下風(fēng)險:這些內(nèi)電極例如由于滲入的水份從鄰接的陶瓷層脫開。因此，尤其是改進了該部件的整個運行時間上的運行，這是因為電阻僅幾乎很少隨運行時間而改變。內(nèi)電極107和108能夠相應(yīng)利用多于兩個通孔電極與相應(yīng)的連接觸頭耦合，在實施方式中內(nèi)電極107和108相應(yīng)僅利用一個通孔電極與所屬的連接觸頭電耦合。在實施方式中，陶瓷層102、103和104具有相同的陶瓷材料。在另外的實施方式中，陶瓷層102、103和104彼此間具有不同的陶瓷材料。此外，疊層101的部分、例如層102和104能夠具有相同的陶瓷材料，而疊層的另外部分、例如層103能夠具有與此不同的陶瓷。圖2示出了元件100的另一實施方式。與圖1的實施例不同，連接觸頭105和106設(shè)置在疊層101的共同表面113上。此外，內(nèi)電極107和108相應(yīng)經(jīng)由唯一的通孔電極109或者111分別與連接觸頭105、106之一電耦合。因為接觸部件100的有源區(qū)的內(nèi)電極107和108設(shè)置在疊層101的內(nèi)部，所以能夠構(gòu)成可單側(cè)接觸的部件。陶瓷層102的唯一平坦構(gòu)成的主面具有兩個連接觸頭105和106。在連接觸頭106上開始，通孔電極110延伸穿過陶瓷層102直至內(nèi)電極107并且使它們與連接觸頭106電耦合。在連接觸頭105上開始，通孔電極109延伸穿過陶瓷層102和陶瓷層103直至內(nèi)電極108并且使它們在連接觸頭105上電耦合。在堆疊方向上的投影中，內(nèi)電極107和108部分重疊并且相應(yīng)具有不重疊的另外部分。此類可單側(cè)接觸的元件例如可與印刷電路板良好I禹合。圖3示出了元件100的另一實施方式。如同在按照圖2的實施例中，連接觸頭105和106設(shè)置在疊層的唯一側(cè)上。與至今為止的實施例不同，兩個內(nèi)電極107和108設(shè)置在相同陶瓷層102和103之間。內(nèi)電極107和108設(shè)置在疊層的相同平面中并且在堆疊方向上的投影中不具有重疊區(qū)域。用于使內(nèi)電極107或者108與相應(yīng)所屬的連接觸頭105或者106電接觸的通孔電極109和110相應(yīng)僅延伸穿過陶瓷層102。在陶瓷層103和104之間設(shè)置有另一內(nèi)電極115，它不往該元件的外部接觸。此類內(nèi)電極也稱為浮動電極(floatingelectrode)。圖4示出了可與圖1的實施方式比較的元件100的另一實施方式，在該元件中疊層101的一部分116被去除。通過去除疊層101的該部分116對元件100的電氣特性、例如電阻進行精調(diào)。該部分116尤其是通過橫向于堆疊方向磨削疊層101進行。因為在為了將電氣特性調(diào)整成預(yù)給定值而去除的區(qū)域116中僅設(shè)置內(nèi)電極而沒有外電極，所以精確地調(diào)整成預(yù)給定特性是可能的。通過縮小至少一個內(nèi)電極，元件100的電阻是可調(diào)節(jié)的。通過磨削工藝盡可能不弄臟導(dǎo)電材料、例如內(nèi)電極107、108的材料并且借此調(diào)整的精確性是高的。區(qū)域116的磨削尤其是在該元件制成后、也就是在陶瓷層102、103和104交替地與內(nèi)電極107和108彼此重疊地堆疊后進行，這些通孔電極被構(gòu)成、例如沖成(eingestanzt)并且利用導(dǎo)電材料進行填充,并且安裝連接觸頭105和106。該元件接著能夠進行測試并且在電氣特性與預(yù)給定值有偏差的情況下，區(qū)域116能夠根據(jù)疊層101的偏差被去除，以便精確地調(diào)節(jié)預(yù)給定的電氣特性值。在實施方式中，內(nèi)電極107和108的側(cè)面118、尤其是磨削后的自由端被密封，以便減少或者阻止短路危險并且保護元件以免受環(huán)境影響。
權(quán)利要求
1.多層陶瓷元件，包括: -疊層(101)，所述疊層(101)包括多個陶瓷層(102、103、104)； -第一連接觸頭(105)和第二連接觸頭(106)； -第一內(nèi)電極(107)和第二內(nèi)電極(108),所述內(nèi)電極相應(yīng)設(shè)置在所述疊層(101)的兩個層(102,103 ;103、104)之間； -用于使所述第一連接觸頭(105)與所述第一內(nèi)電極(107)電耦合的第一通孔電極(109)以及用于使所述第二連接觸頭(106)與所述第二內(nèi)電極(108)電耦合的第二通孔電極(110)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷元件，在所述多層陶瓷元件中，所述第一連接觸頭(105)設(shè)置在所述疊層的表面(113)上并且所述第二連接觸頭(106)設(shè)置在位置相對的表面(114)上，并且在所述多層陶瓷元件中，所述連接觸頭(105、106)的相應(yīng)面比相應(yīng)表面(113、114)小，所述連接觸頭(105、106)設(shè)置在所述表面(113、114)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層陶瓷元件，在所述多層陶瓷元件中，所述第一連接觸頭 (105)和所述第二連接觸頭(106)設(shè)置在所述疊層的共同表面(113)上，并且在所述多層陶瓷元件中，所述兩個連接觸頭(105、106)的總面比所述表面(113)小，所述連接觸頭(105、106)設(shè)置在所述表面(113)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一項所述的多層陶瓷元件，在所述多層陶瓷元件中，所述內(nèi)電極(107、108)在堆疊方向上的投影中相應(yīng)比所述疊層(101)的投影小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一項所述的多層陶瓷元件，在所述多層陶瓷元件中，所述內(nèi)電極(107、108)相應(yīng)在兩個位置相對的主面上與所述陶瓷層(102、103、104)中的相應(yīng)一個接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一項所述的多層陶瓷元件，所述多層陶瓷元件包括第三內(nèi)電極(115)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一項所述的多層陶瓷元件，所述多層陶瓷元件實施成熱敏電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一項所述的多層陶瓷元件，所述多層陶瓷元件實施成布線式元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一項所述的多層陶瓷元件，所述多層陶瓷元件具有至少一個連接導(dǎo)線(119)，所述連接導(dǎo)線(119)與所述連接觸頭(105、106)之一相連。
10.用于制造多層陶瓷元件的方法，所述方法包括: -提供至少一個第一陶瓷層(102)； -安裝第一內(nèi)電極(107)到所述至少一個第一陶瓷層(102)上； -安裝至少一個第二陶瓷層(103)到所述第一內(nèi)電極(107)上； -安裝第二內(nèi)電極(108)到所述至少一個第二陶瓷層(103)上； -安裝至少一個第三陶瓷層(104)到所述第二內(nèi)電極(108)上； -構(gòu)成至所述第一內(nèi)電極(107)的第一通孔電極(109)； -構(gòu)成至所述第二內(nèi)電極(108)的第二通孔電極(110)； -所述第一通孔電極(109)和所述第二通孔電極(110)分別設(shè)置有連接觸頭(105、106)，以便所述內(nèi)電極(107、108)是相應(yīng)可電接觸的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括: -構(gòu)成所述第一通孔電極(109)穿過所述至少一個第一陶瓷層(102)至所述第一內(nèi)電極(107)； -構(gòu)成所述第二通孔電極(110)穿過所述至少一個第三陶瓷層(104)至所述第二內(nèi)電極(108)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，在所述方法中所述通孔電極(104、105)的引入包括: -相應(yīng)在所述陶瓷層(102、104)中沖出凹口 ； -利用導(dǎo)電材料填充所述凹口。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12之一項所述的方法，包括: -所述疊層(101)的一部分(116)在設(shè)置所述連接觸頭(105、106)后根據(jù)所述元件的預(yù)給定特性 被去除。
全文摘要
多層陶瓷元件包括疊層(101)，所述疊層(101)包括多個陶瓷層(102、103、104)。該多層元件具有第一連接觸頭(105)和第二連接觸頭(106)以及第一內(nèi)電極(107)和第二內(nèi)電極(108)，所述內(nèi)電極相應(yīng)設(shè)置在疊層(101)的兩個層(102、103；103、104)之間。該多層元件包括第一通孔電極(109)和第二通孔電極(110)用于使所述第一連接觸頭(105)與所述第一內(nèi)電極(107)電耦合并且用于使所述第二連接觸頭(106)與所述第二內(nèi)電極(108)電耦合。
文檔編號H01C7/18GK103180915SQ201180053174
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者G.克洛伊貝爾, G.比斯普林霍夫, C.黑澤 申請人:埃普科斯股份有限公司