DE2657828A1 - Multilayer ceramic capacitors - having metal layer on each foil with dielectric border so stacks are flat after sintering - Google Patents

Abstract

A multilayer ceramic capacitor is made using a stack of thin, self-supporting, unbaked ceramic foils. Each foil is coated, at least on one side, with a layer of metal which only reaches one edge of the foil, leaving a border along the other edges. The foils are stacked so the metal on the edges of alternate foils reaches one of two opposite sides of the stack, which is then sintered; and the adjacent metal layers on each of the two sides are connected together by a solderable metal. The bare borders of each foil are pref. coated with a dielectric layer of the same thickness as the metal layer. The dielectric layer pref. uses a material (a) with the same dielectric constant and the same temp. coefft. as the ceramic foil, the dielectric layer being applied by screen printing, esp. using a material (a) with a slightly lower sintering temp. than the ceramic foil. The dielectric layer has the same thickness as the metal layer on each foil, so there is no air gap or cavities between the edges of the foils and a densely sintered, flat stack can be obtd.

Description

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Method of making a ceramic

Mehrschichtkondensators, Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Mehrschichtkondensators, wobei dünne, selbsttragende Folien aus ungebranntem, keramischem Material jeweils mindestens auf einer Seite mit einer Metallschicht so versehen sind daß diese Metallschichten zu den Seitenflächen des Kondensatorkörpers einen Rand besitzen und nur Teilbereichejeder Metallschicht alternierend bis an gegenüberliegende Seitenflächen des Kondensatorkörpers herausragen, diese metallisierten Folien aufeinandergestapelt, gesintert und die Metallschichten mit lötfähigen Metallauflagen an den Seitenflächen zu den Kondensatorbelägen zusammengeschaltet werden. Multi-layer capacitor, The invention relates to a method for Manufacture of a ceramic multilayer capacitor, being thin, self-supporting Foils made of unfired, ceramic material on at least one side each are provided with a metal layer in such a way that these metal layers face the side surfaces of the capacitor body have an edge and only portions of each metal layer alternately protrude to the opposite side surfaces of the capacitor body, these metallized foils are stacked, sintered and the metal layers Interconnected with solderable metal pads on the side surfaces to form the capacitor pads will.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DT-OS 1 464 417 bekannt.Such a method is known from DT-OS 1,464,417.

Dort wird die für einen gewunschten Kapazitätswert erforderliche Anzahl mit Metallschichten bedeckter, selbsttragender Keramikfolien aufeinandergestapelt und der Kondensatorkörper in einem Stanzwerkzeug bei Druckes zwischen 1500 und 3000 kp/cm2 ausgeformt. Bei nach diesem Verfahren hergestellten Mehrschichtkondensatoren treten Jedoch infolge der endlichen Dicke Jeder Metallschicht in der Größenordnung von 10 Mikrometer Dickenunterschiede zwischen dem Zentrum und dem Randbereich des Kondensatorkörpers auf, welche zu Luftspalten zwischen den keramischen Folien und zu nicht dichtsinternden Kondensatorkörpern führen können. Nicht dichtgesinterte Kondensatoren besitzen Jedoch eine stark reduzierte Spannungsfestigkeit und stellen daher id der Regel Fertigungsausfall dar.The number required for a desired capacity value is displayed there Self-supporting ceramic foils covered with metal layers are stacked on top of one another and the capacitor body in a punching tool at a pressure between 1500 and 3000 kp / cm2 formed. In multi-layer capacitors manufactured according to this process However, due to the finite thickness of each metal layer occur on the order of magnitude of 10 micrometers thickness differences between the center and the edge area of the Capacitor body, which leads to air gaps between the ceramic foils and can lead to condenser bodies which do not sinter tightly. Not densely sintered However, capacitors have a greatly reduced dielectric strength and cause therefore usually a production failure.

Aus diesem Grunde wurde auch schon dazu übergegangen, die aufeinandergestapelten Keramikfolien isostatisch zwischen Membranen zu pressen und erst danach die einzelnen Kondensatoren beispielsweise durch Stanzen oder Schneiden auszuformen. Dabei entstehen zwar dichte Kondensatorkörper; diese besitzen Jedoch infolge der Addition der endlichen Dicken der Metallschichten keine ebenen Grundflächen und liegen deshalb auf den Schaltungen, in welchen sie verwendet werden, nicht eben auf.For this reason it has already been switched over to the stacked ones To press ceramic foils isostatically between membranes and only then the individual ones Forming capacitors, for example by punching or cutting. This creates dense capacitor bodies; However, these have due to the addition of the finite Thicknesses of the metal layers are not flat and therefore lie on the Circuits in which they are used do not even appear.

Aus der DT-OS 2 112 236 ist ein Verfahren zur Herstellung von u.a. keramischen Mehrschichtkondensatoren bekannt, wobei mehrmals aufeinander auf die leitende Schicht eine dielektrische, keramische Schicht und auf diese wiederum eine leitende Schicht anfgedruckt wird, wobei die erste Druckschicht auf einen ,organischen Hilfsträger apfgedruckt wird, der nach der Durchführung weiterer Verfahrensschritte zum Verschwinden gebracht wird. Durch die endliche Dicke der Metallschichten ist auch bei diesem bekannten Mehrschichtkondensator ein Dickenunterschied zwischen dem Zentrum und dem Randbereich des Kondensators festzustellen, der sich bei dieser Bauform infolge der sehr dünnen Dielektrikumschichten verstärkt auswirkt, so daß derartige Kondensatoren nicht eben auf einer Schaltung aufliegen.From DT-OS 2 112 236 a method for the production of i.a. ceramic multilayer capacitors known, with several times on the conductive layer a dielectric, ceramic layer and on top of this in turn a conductive layer is applied, the first printing layer on an organic Auxiliary carrier is apfprinted after the implementation of further procedural steps is made to disappear. Because of the finite thickness of the metal layers even with this known multilayer capacitor, a difference in thickness between determine the center and the edge area of the capacitor, which is in this Structural shape as a result of the very thin dielectric layers has increased effects, so that such capacitors do not lie flat on a circuit.

Der Erfindung lPegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Hehrschichtkondensators anzugeben, bei dem die keramischen, mit Metallschichten bedruckten Dielektrikumfolien besser dichtsintern, wobei keine Luftspalte und/oder Hohlräume auftreten können und der Kondensatorkörper in Jedem Fall durch ebene Flächen begrenzt ist.The invention is based on the object of a method for production specify a ceramic multilayer capacitor in which the ceramic, with Metal layers printed dielectric foils better tightly, with no air gaps and / or cavities can occur and the capacitor body in each case through flat surfaces is limited.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf den Randbereich der dielektrischen Folie zwischen der Metallschicht und den Seitenflächen des Kondensatorkörpers, von denen die Metallschicht beabstandet ißt, eine dielektrische Schicht aufgebracht wird, deren Dicke der Dicke der Metallschicht entspricht.This object is achieved according to the invention in that on the edge area the dielectric film between the metal layer and the side surfaces of the capacitor body, of which the metal layer is spaced apart, a dielectric layer is applied whose thickness corresponds to the thickness of the metal layer.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further developments of the invention are described in the subclaims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin daß die einzelnen keramischen Schichten des Mehrschichtkondensators für sich und insgesamt stets ebene Flächen bilden, so daß keine Luftspalte entstehen können, welche die Spannungsfestigkeit derartiger Kondensatoren erheblich vermindern. Weitere Vorteile liegen darin, daß bereits vor dem Sinterbrand ein guter mechanischer Kontakt der einzelnen Schichten gegeben ist und daß durch das verbesserte Verglasen der Randbereiche des Kondensatorkörpers eine erhöhte Feuchtesicherheit gewährleistet wird.The advantages achieved with the invention are in particular therein that the individual ceramic layers of the multilayer capacitor for themselves and overall always form flat surfaces so that no air gaps can arise, which significantly reduce the dielectric strength of such capacitors. Further The advantages are that there is good mechanical contact even before sintering of the individual layers is given and that through the improved glazing of the Edge areas of the condenser body ensure increased moisture resistance will.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and is described in more detail below.

Es zeigern Fig.1 eine bedruckte, keramische Folie, Fig.2 einen Schnitt durch einen quaderförmigen Mehrschichtkondensator und Fig.3 einen Schnitt durch einen mit einer zentralen Bohrung ausgebildeten, scheibenförmigen Mehrschichtkondensator.1 shows a printed ceramic film, and FIG. 2 shows a section through a cuboid multilayer capacitor and FIG. 3 a section through a disk-shaped multilayer capacitor formed with a central bore.

Fig.1 ,eigt eine keramische Folie 2 eines Mehrschichtkondensators, die mit einer Metallschicht 3 so bedruckt ist, daß sie von drei Seitenflächen 5 beabstandet und an eine Seitenfläche 5 herausreicht. Der Randbereich 7 zwischen der Metallschicht 3 und den Seitenflächen 5 ist mit einer der Metallschicht 3 in ihrer Dicke entsprechenden dielektrischen Schicht 4 bedeckt, so daß sich insgesamt eine ebene Grundfläche ergibt.1 shows a ceramic film 2 of a multilayer capacitor, which is printed with a metal layer 3 in such a way that it has three side surfaces 5 spaced apart and on a side surface 5 reaches out. The edge area 7 between the metal layer 3 and the side surfaces 5 is with one of the metal layer 3 covered in their thickness corresponding dielectric layer 4, so that a total of results in a flat base.

Fig.2 zeigt einen aus mehreren aufeinandergestapelten keramischen Folien 2, die mit Metallschichten 3 und diesen negativ entsprechenden dielektrischen Schichten 4 bedeckt sind, aufgebauten Kondensatorkörper 1, der än zwei gegenüberliegenden Seitenflächen 5 mit Metallauflagen 8 versehen ist, welche die Metallschichten 3 zu den Kondensatorbelägen zusammenschalten.Fig.2 shows one of several stacked ceramic Foils 2 with metal layers 3 and these negatively corresponding dielectric Layers 4 are covered, built-up capacitor body 1, the än two opposite Side surfaces 5 are provided with metal supports 8, which the metal layers 3 Connect to the capacitor pads.

Dadurch daß die dielektrischen Schichten 4 in ihrer Dicke der Dicke der Metallschichten 3 entsprechen, ergeben sich ebene Grundflächen 6 tes Kondensatorkörpers 1.Characterized the dielectric layers 4 in their thickness of the thickness correspond to the metal layers 3, there are flat base surfaces 6 th capacitor body 1.

Fig.3 zeigt eine weitere bekannte-BauSorm eines keramischen Mehrschichtkondensators, bestehend aus auf die dielektrischen Folien 2 aufgedruckten Metallschichten 3 und diesen negativ entsprechenden dielektrischen Schichten 4. Bei dieser Bauform ist die Mantelfläche 5 und die zentrale Bohrung mit einer Metallauflage 8 bedeckt, welche die Metallschichten 3 zu den Kondensatorbelägen zusammenschaltet.Fig. 3 shows another known construction of a ceramic multilayer capacitor, consisting of metal layers 3 and 2 printed onto the dielectric films 2 these negatively corresponding dielectric layers 4. In this design the lateral surface 5 and the central bore covered with a metal pad 8, which interconnects the metal layers 3 to form the capacitor plates.

PATENTANSPRÜC HE ZEIClINUNG L e e r s e i t ePATENT CLAIMS DRAWING L e r s e i t e

Claims (5)

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Mehrschichtkondensators, wobei dünne, selbsttragende Folien aus ungebranntem, keramischen Material jeweils mindestens auf einer Scite mit einer Metallschicht schicht so versehen sind, daß diese Metallschichten zu den Seitenflächen es Kondensatorkörpers einen Rand besitzen und nur Tellbereiche jeder Metallschicht alternierend bis an gegenüberliegende Seitenflächen des Kondensatorkörpers herausragen, diese metallisierten Folien aufeinandergestapelt, gesintert unn die Metallschichten mit lötfähigen Metallauflagen an den Seitenflächen zu den Kondensatorbelägen zusammengeschaltet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf den Randbereich (7) der dielektrischen Folie (2) zwischen der Metallschicht (3) und den Seitenflachen (5) des Kondensatorkörpers (1), von denen die Metallschicht (3) beabstandet ist, eine dielektrische Schicht (4) aufgebracht wird, deren Dicke der Dicke der Metallschicht (3) entspricht. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Method of making a ceramic multilayer capacitor, whereby thin, self-supporting foils made of unfired, ceramic material each at least on a Scite with a metal layer layer are provided so that these metal layers to the side surfaces of the capacitor body have an edge and only part areas of each metal layer alternate up to opposite side surfaces of the capacitor body protrude, these metallized Foils stacked on top of one another, sintered and the metal layers with solderable metal supports are interconnected on the side surfaces to form the capacitor plates, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that on the edge area (7) of the dielectric Foil (2) between the metal layer (3) and the side surfaces (5) of the capacitor body (1), from which the metal layer (3) is spaced, a dielectric layer (4) is applied, the thickness of which corresponds to the thickness of the metal layer (3). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (4) sus einem Material gleicher Dielektrizitätskonstante und gleicher Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante besteht, wie das Material der selbsttragenden Keramikfolien (2), und diese dielektrische Schicht (4) mittels Siebdruckes aufgebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the dielectric Layer (4) sus a material with the same dielectric constant and the same temperature dependence the dielectric constant, like the material of the self-supporting ceramic foils (2), and this dielectric layer (4) is applied by means of screen printing. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diele'.çtrische Schicht 4, aus einem Material mit gegenuber dem material der selbsttagenden Folien (2) licht erniedrigter Sintertemperatur, auf die se@@sttragende Folie (2) aufgedruckt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the diele'.çtrische Layer 4, made of a material with opposite to the material of the self-assembling foils (2) Light reduced sintering temperature, printed on the se @@ st-supporting film (2) will. 4; Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (4) aus gegenüber dem Material der selbsttragenden Folie (2) verschiedenem Material bestehend, auf die selbst tragende Folie (2) mittels Siebdruckes aufgebracht wird.4; Method according to Claim 1, characterized in that the dielectric Layer (4) made of different from the material of the self-supporting film (2) Material consisting, applied to the self-supporting film (2) by means of screen printing will. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur der dielektrischen Schicht (4) negativ genau der Struktur der Metallschicht (3) entspricht und ie dielektrische Schicht (4) nach dem Siebdrucken und Trocknen der Metallschicht (3) auf die selbsttragende Keramikfolie (2) mittels Siebdruckes aufgebracht wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the structure of the dielectric layer (4) negatively exactly the structure of the metal layer (3) corresponds to and ie dielectric layer (4) after screen printing and drying the metal layer (3) on the self-supporting ceramic film (2) by means of screen printing is applied.