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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von elektronischen
Bauelementen, die Elektroden aufweisen, die auf der Oberfläche eines
Keramikkörpers
gebildet sind, und insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen
derartiger elektronischer Bauelemente, das den Schritt des Korrigierens
der Widerstandswerte des hergestellten elektronischen Bauelements
umfaßt.
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4 zeigt ein Thermistorelement 11 als
ein Beispiel eines bekannten elektronischen Bauelements, das Elektroden 13 und 14 aufweist,
die auf den zwei Hauptoberflächen
eines Thermistorkörpers 12 gebildet sind,
welcher ein Keramikmaterial mit einer negativen Temperaturcharakteristik
umfaßt,
das mehrere Arten von Übergangsmetalloxiden
umfaßt.
Um derartige Thermistorelemente herzustellen, wird zuerst ein Mutter-Thermistorwafer vorbereitet
und in viele Teile geschnitten. Mit anderen Worten heißt das,
daß zuerst
ein Mutter-Wafer mit einem relativ großen Oberflächenbereich vorbereitet wird,
Elektroden über
die gesamte Hauptoberfläche
desselben gebildet werden, und dieser Mutter-Thermistorwafer beispielsweise
durch ein Vereinzelungsverfahren entsprechend der spezifizierten
Größe der Thermistorelemente 11 geschnitten
wird.
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Wie
andere Arten von Widerstandselementen müssen die Widerstandswerte der
Thermistorelemente jedoch innerhalb eines spezifizierten Sollbereichs
liegen, entsprechend einem Produktstandard. Einerseits variieren
die Widerstandswerte der hergestellten Thermistorelemente üblicherweise
aufgrund der Unregelmäßigkeit
nicht nur des Widerstandswerts des Thermistorkörpermaterials, sondern auch
der Größe der vereinzelten Elemente.
Folglich wurden Versuche unternommen, sowohl die Abweichungen des
Materials zu reduzieren als auch die Genauigkeit bei der Vereinzelung
zu verbessern.
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Trotz
aller derartiger Versuche ist es jedoch schwierig, die Abweichungen
des Widerstandswerts der hergestellten Thermistorelemente extrem
klein zu machen. Tatsächlich
existieren stets nicht wenige Bauelemente mit Widerstandswerten
außerhalb
des erlaubten Bereichs unter den erzeugten Thermistorelementen. In
anderen Worten heißt
das, daß der
Bruchteil von annehmbaren Produkten nicht ausreichend hoch war und die
Anstrengungen, die Herstellungskosten der Thermistorelemente zu
reduzieren, nicht erfolgreich waren.
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Die
JP 08236308 A beschreibt
einen Thermistor und ein Verfahren zur Einstellung eines Widerstandswerts
desselben. Der Thermistor umfaßt
ein Keramikelement, das eine erste Hauptoberfläche aufweist, auf der beabstandet
voneinander zwei Oberflächenelektroden
angeordnet sind, wobei zur Einstellung eines Widerstandswertes des
Elements Teile der zwei Oberflächenelektroden
durch ein Polierverfahren oder ein Sandstrahlverfahren entfernt
werden.
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Die
DE 3917718 C2 beschreibt
ein Verfahren zum Abgleichen einer Vielzahl von Schichtwiderständen, bei
dem ein an der Seitenlinie eines Schichtwiderstands ansetzender
Teilbereich eines Widerstands vom Stromfluß zwischen Anschlußelektroden
des Widerstandes durch einen Schnitt getrennt wird, der beispielsweise
unter Verwendung eines Lasers eingebracht wird.
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Die
DE 3818734 A1 beschreibt
ein ähnliches
Verfahren, bei dem Bauelemente, wie beispielsweise Widerstände, mittels
eines Lasers getrimmt werden, um einen erwünschten Widerstandswert einzustellen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum zuverlässigeren
und genaueren Herstellen von elektronischen Bauteilen zu schaffen,
wobei die Widerstandswerte derselben innerhalb eines spezifizierten
Bereichs liegen, um dadurch den Bruchteil von guten Produkten zu
verbessern und die Gesamtherstellungskosten zu reduzieren.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ein
Verfahren gemäß dieser
Erfindung zum Herstellen von elektronischen Bauelementen mit gleichmäßigen Widerstandswerten,
durch das die obigen und weitere Aufgaben erreicht werden können, kann
dadurch gekennzeichnet sein, daß dasselbe
folgende Schritte aufweist: Messen der Widerstandswerte der elektronischen
Bauelemente, die jeweils Elektroden auf der Oberfläche eines
Keramikkörpers
aufweisen, Trennen der gemessenen Bauelemente in Gruppen entsprechend
der relativen Größe ihrer
Widerstandswerte, derart, daß zumindest
eine der Gruppen Bauelemente mit Widerstandswerten enthält, die
kleiner als ein spezifizierter erlaubter Bereich sind, und Abschleifen
von Endoberflächen
der Elektroden in einer solchen Gruppe oder solchen Gruppen von
Bauelementen mit kleineren Widerstandswerten, um deren Widerstandswerte
in den spezifizierten erlaubten Bereich zu erhöhen. Gemäß einem bevorzug ten Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden diese elektronischen Bauelemente, wenn sie
ursprünglich
vorbereitet werden, entworfen, um einen Sollwiderstandswert aufzuweisen,
der kleiner ist als der mittlere Widerstandswert des vorher genannten
spezifizierten erlaubten Bereichs, derart, daß die Verteilungskurve der
Widerstandswerte höchstwahrscheinlich
ein mittleres Maximum etwas auf der tieferen Seite des spezifizierten
erlaubten Bereichs aufweist. Diese Erfindung ist speziell wirksam,
wenn die vorher genannten elektronischen Bauelemente Elemente sind,
die einen Widerstand liefern, beispielsweise übliche Widerstände oder
temperaturempfindliche Widerstandselemente, die NTC- und PTC-Thermistoren
umfassen.
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Bezugnehmend
auf die beiliegenden Zeichnungen werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine schematische, teilweise
geschnittene, diagonale Ansicht eines elektronischen Bauelements
mit einer Elektrode, die gemäß einem
Verfahren dieser Erfindung abgeschliffen ist;
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2 einen Graph der Verteilung
der Widerstandswerte, die während
eines Schritts bei dem Verfahren gemäß dieser Erfindung erhalten
werden;
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3 einen Graph der Verteilungen
der Widerstandswerte, die vor und nach einem Reparaturverfahren
bei einem Testbeispiel, das diese Erfindung verkörpert, erhalten werden; und
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4 eine diagonale Ansicht
eines bekannten elektronischen Bauelements, auf das ein Verfahren
dieser Erfindung angewendet werden kann.
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Es
sei angenommen, daß der
erlaubte Bereich von Widerstandswerten für herzustellende Thermistorelemente
als R±a
gegeben ist, wobei R die Mitte des erlaubten Bereichs darstellt.
In diesem Fall werden Thermistorelemente mit angestrebten Widerstandswerten
von R–a
hergestellt, was kleiner ist als der mittlere Wert R. Somit wird
anfänglich
eine Mehrzahl von Thermistorelementen durch ein bekanntes Verfahren
des Schneidens eines Mutter-Thermistorwafers in Teile erzeugt.
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Als
nächstes
wird der Widerstandswert zwischen den zwei Elektroden von jedem
der Thermistorelemente, die somit erhalten werden, gemessen, wobei
die Mehrzahl von Thermistorelementen, die somit gemessen werden,
wie folgt entsprechend ihrer gemessenen Widerstandswerte in Gruppen
sortiert wird. 2 zeigt schematisch,
wie die gemessenen Widerstandswerte typischerweise verteilt sein
würden,
wobei die horizontale Achse den Widerstandswert anzeigt, während die
vertikale Achse die Anzahl von Thermistorelementen, die den entsprechenden
Widerstandswert aufweisen, anzeigt. Da diese Thermistorelemente
dazu bestimmt waren, den Widerstandswert R–a aufzuweisen, würde dies
typischerweise die Mitte der Verteilungskurve sein. Der Bereich
von R–a
bis R+a, der durch den Buchstaben "A" angezeigt
ist, stellt Thermistorelemente dar, die annehmbar sind, weshalb
diese Thermistorelemente als "gute
Produkte" aussortiert
werden. Solche Elemente, die Widerstandswerte größer als R+a besitzen, werden
als in der Gruppe "B" befindlich aussortiert,
und solche Elemente mit Widerstandswerten kleiner als R–a werden
als in der Gruppe "C" befindlich aussortiert.
Gemäß dieser
Erfindung wird eine "Reparaturarbeit" nur auf den Thermistorelementen
in der Gruppe "C" durchgeführt, wobei
diese mittels eines Trommelabschleifverfahrens durchgeführt wird,
da eine Mehrzahl von Thermistorelementen durch dieses Verfahren
effizient abgeschliffen werden kann.
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Die
Bedingungen des Trommelabschleifverfahrens werden geeig neterweise
entsprechend Faktoren, beispielsweise dem Korrekturbetrag, der bewirkt
werden soll, und den Abmessungen der Thermistorelemente bestimmt. 1 zeigt ein Thermistorelement,
das somit nach einem Trommelabschleifverfahren erhalten wird, das
Elektroden 3 und 4 aufweist, die auf den zwei
Hauptoberflächen
eines Thermistorkörpers 2 gebildet
sind, wobei Endoberflächen 3a, 3b, 4a und 4b der
Elektroden 3 und 4 durch das Trommelabschleifverfahren
abgerundet sind, um die Elektrodenoberflächenbereiche zu reduzieren
und dadurch den Widerstandswert derselben zu erhöhen.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung werden alle Thermistorelemente in der Gruppe "C" dem gleichen Trommelabschleifverfahren
unterworfen, um die Widerstandswerte derselben zu erhöhen. Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Gruppe "C" weiter in mehrere
Teilgruppen unterteilt, wobei ein Trommelabschleifverfahren auf
jeder Teilgruppe unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen entsprechend
den Widerstandswerten, die der Teilgruppe zugeordnet sind, durchgeführt wird,
derart, daß eine
genauere Korrekturarbeit erreicht werden kann. Die Gruppe "C" kann beispielsweise in eine Teilgruppe
C1 mit Widerstandswerten kleiner als (R-a-x-y), eine Teilgruppe
C2 mit Widerstandswerten zwischen (R-a-x-y) und (R-a-x) und eine
Teilgruppe C3 mit Widerstandswerten zwischen (R-a-x) und (R–a) unterteilt
werden. Wenn die Thermistorelemente der Teilgruppen C1, C2 und C3
getrennt unter unterschiedlichen Bedingungen abgeschliffen werden,
können
nahezu alle Thermistorelemente in der Gruppe C zuverlässig "repariert" werden, d.h. die
Widerstandswerte derselben können
in den spezifizierten Sollbereich gebracht werden. Es muß nun nicht
mehr erwähnt
werden, daß bezüglich der
Elemente in der Teilgruppe C3 ein geringeres Abschleifen notwendig
ist als bezüglich
derjenigen in der Teilgruppe C2 und ein geringeres Abschleifen bezüglich der
Elemente in der Teilgruppe C2 als bezüglich der Elemente in der Teilgruppe
C1 erforderlich ist. Es muß ferner
nicht gesagt werden, daß diese
Unterteilung in Teilgruppen derart durchgeführt wird, daß diese
Teilgruppen sich an ihren Grenzen überlappen.
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Es
ist nachvollziehbar, daß Thermistorelemente
für die
Herstellung mit einem Sollwiderstandswert entworfen sind, der eingestellt
ist, um kleiner zu sein als der mittlere Wert R des erlaubten Bereichs
R±a,
da die Anzahl von Thermistorelementen in der Gruppe "B", die größere Widerstandswerte als der
erlaubte Bereich aufweisen, somit reduziert sein kann. Auf diese
Weise kann der Bruchteil von "guten
Produkten", der
schließlich
erhalten wird, gemäß dieser
Erfindung erhöht
sein. Obwohl der Sollwiderstandswert bei dem oben dargestellten
Beispiel auf die untere Grenze (R–a) des erlaubten Bereichs
R±a eingestellt
war, ist dies nicht dazu bestimmt, den Bereich der Erfindung zu
begrenzen. Der Sollwiderstandswert für den anfänglichen Herstellungsschritt
muß nur
unterhalb der Mitte des erlaubten Bereichs eingestellt werden und
muß nicht
mit der unteren Grenze (R–a)
desselben zusammenfallen.
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Es
muß nicht
erwähnt
werden, daß,
wenn Thermistorelemente ursprünglich
aus einem Mutter-Thermistorwafer erhalten werden, dieses Verfahren
mit dem Ziel durchgeführt
werden kann, daß dieselben
Widerstandswerte aufweisen, die in den erlaubten Bereich R±a fallen.
Wenn das Verfahren auf diese Weise durchgeführt wird, wird die Verteilungsmitte
der Widerstandswerte sich R annähern,
wobei der Bruchteil der erzeugten Thermistorelemente, die einen
höheren
Widerstandswert als R+a aufweisen, größer sein wird als in dem Fall
des Beispiels, das oben beschrieben ist, wobei jedoch, da ein größerer Bruchteil
von Thermistoren mit Widerstandswerten innerhalb des Sollbereichs
R±a erhalten
werden kann als durch das herkömmliche
Verfahren, durch ein solches Verfahren ein höheres Verhältnis von annehmbaren Produkten
erhalten werden kann.
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Als
nächstes
wird die Erfindung durch ein tatsächliches Testexperiment, das
durch die Erfinder durchgeführt
wurde, beschrieben.
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Thermistorelemente
mit einem Zielwiderstandswert von 10 KΩ und Abmessungen von 50 × 50 × 0,5mm,
wobei Ag-Elektroden auf Hauptoberflächen eines Thermistorkörpers gebildet
sind, wurden aus einem Mutter-Thermistorwafer geschnitten, derart,
daß die
Widerstandswerte derselben 9,8 KΩ betragen.
Die Widerstandswerte dieser Thermistorelemente wurden gemessen,
wobei das Ergebnis, das durch die gestrichelte Linie D in 3 gezeigt ist, erhalten
wurde. Die Thermistorelemente wurden dann in Teilgruppen E1 bis
E5 unterteilt, die wie folgt definiert sind:
Teilgruppe E1:
Widerstandswerte kleiner als 9,7 KΩ
Teilgruppe E2: Widerstandswerte
zwischen 9,7 und 9,8 KΩ
Teilgruppe
E3: Widerstandswerte zwischen 9,8 und 9,9 KΩ
Teilgruppe E4: Widerstandswerte
zwischen 9,9 und 10,1 KΩ
Teilgruppe
E5: Widerstandswerte über
10,1 KΩ
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Aus
den obigen wurden die Thermistorelemente in der Teilgruppe E5 als
defekt beseitigt, während
diejenigen in der Teilgruppe E4 als gute Produkte behandelt wurden,
da die Widerstandswerte derselben innerhalb des erlaubten Bereichs
waren, der auf 10±0,1
KΩ eingestellt
war.
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Zum
Reparieren der Thermistorelemente in den Teilgruppen E1 bis E3 wurde
eine Menge von 600±50 g
Abschleifpartikel mit Durchmessern von 3 bis 5 mm innerhalb der
Trommel einer Poliermaschine plaziert, wobei Reparaturverfahren
mit 350±50
cc Wasser und durch das Drehen der Trommel mit 220±40 Umdrehungen
pro Minute durchgeführt
wurden. Die verwendete Zeit für
das Verfahren für
jede Teilgruppe ist in Tabelle 1 gezeigt. Nach den Reparaturverfahren
wurden die Widerstandswerte der bearbeiteten Thermistorelemente in
den Teilgruppen E1 bis E3 gemessen. Das Ergebnis entsprach dem,
das durch die durchgezogene Linie E in
3 gezeigt ist.
3 zeigt, daß beinahe alle bearbeiteten
Thermistoren innerhalb des erlaubten Bereichs von 10±0,1 KΩ lagen.
Tabelle 1 zeigt ferner die Korrekturrate durch das Reparaturverfahren
für jede
Teilgruppe. Tabelle
1
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Entsprechend
diesem Testexperiment durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung
betrug der Bruchteil von fehlerhaften Produkten vor der Reparatur
etwa 60%, wobei dieser Bruchteil jedoch auf weniger als 15% reduziert
werden konnte, indem die Reparaturarbeit wie oben beschrieben durchgeführt wurde.
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Es
muß nicht
gesagt werden, daß diese
Erfindung nicht auf die Herstellung von NTC-Thermistorelementen
begrenzt ist. Diese Erfindung ist auch auf die Herstellung von PTC-Thermistorelementen,
kleinen Keramikwiderständen
mit kleinen Änderungen
des Widerstandswerts derselben durch die Temperatur oder solchen,
die zusätzlich
zu äußeren Oberflächenelektroden
innere Elektroden besitzen, anwendbar.
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Obwohl
die Erfindung oben für
einen Fall beschrieben wurde, bei dem viele Thermistorkörper durch das
Schneiden eines Mutter-Thermistorwafers erhalten werden, ist dieselbe
auch dann anwendbar, wenn Keramikkörper erhalten werden, indem
zuerst Elektroden auf der Oberfläche
eines unbehandelten Keramikkörpers
gebildet werden, diese in einzelne Stücke geschnitten werden und
nachfolgend gesintert werden, oder wenn dieselben erhalten. werden,
indem zunächst
ein unbehandelter Keramikkörper
geschnitten wird, derselbe gesintert wird und nachfolgend Elektroden
auf diesen gesinterten Stücken
gebildet werden.
