DE2927561A1 - Passive base for thick or thin film structures - has rounded edges for overlap of film layer and metallised side contacts - Google Patents

Passive base for thick or thin film structures - has rounded edges for overlap of film layer and metallised side contacts

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Abstract

The passive base element is for thick or thin film techniques. The film layer follows the curved edge of the ceramic base material to form a stable connection with the metallised ohmic side contacts. The film to contact junction withstands prolonged temperature and vibration life tests. The thin or thick film resistance layer (66) is deposited by a high vacuum evaporation process on the curved edge ceramic base (55). The metallised contact edges (77) of solder compatible material are also deposited by high vacuum evaporation techniques or by a dip method. The curves' radii (88) at the edges have an overlap of materials and are at least twice the thickness of the ohmic (77) layer. Typically the ceramic (55) will be 3.2mm long by 1.6mm wide by 0.6mm thick with an edge radius of 0.2mm. The resistance layer (66) is typically 10 micrometer thick and the edge metallisation, possibly silver, is also 10 micrometer.

Description

"Passives elektrisches Bauelement""Passive electrical component"

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.The invention relates to a passive electrical component with a carrier body made of ceramic with at least one on the upper and / or the Underside (main surface (s)) of the ceramic carrier body attached, the elextric Function of the component effecting layer and with the functional layer contacting, Contacting layers applied to the side surfaces of the carrier body.

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.While passive components have so far preferably been with axial or radial connecting wires were provided in order to connect them to the conductor tracks of a conductor carrier, e.g. to be able to contact a printed circuit are now passive Components also by means of solderable contact layers with the conductor tracks of conductor carriers contacted.

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.This type of contacting has the advantage that it saves material can be, e.g. connecting wire, that the components contacted in this way because of the good thermal contact between the component and the lead frame for others but also with the same load capacity much smaller than wire-contacted Components can be.

In Fig. 1 ist ein solches bekanntes Bauelement, ein quader- förmiger elektrischer Widerstand mit seitlichen Anschlußkontakten in Form von lötfähigen Schichten 3, dargestellt.In Fig. 1 such a known component, a cuboid more shaped electrical resistance with lateral connection contacts in the form of solderable Layers 3, shown.

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.The component has a carrier body 1 made of ceramic. On one of the A resistive layer 2 is attached to the main surfaces of the carrier body, which is from the contact layers 3 is contacted, the contact layers around the side surfaces of the carrier body on which they are attached are pulled around so far that they overlap the resistance layer in the edge area of the carrier body.

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.Long-term tests and temperature shock tests have now shown that im Area of the resulting from the main surface and the side surfaces of the carrier body Edges 4, where the contact layers overlap the resistance layer, unstable electrical and mechanical conditions exist, which leads to the contact layer along the edge, where the main and side surfaces of the carrier body meet, rips off; this applies in particular if, due to intermittent loading of the Component temperature change stresses occur.

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.The invention is based on the object of an electrical and mechanical particularly stable contacting of passive electrical components with a Carrier body made of ceramic and with connection contacts in the form of solderable layers to accomplish.

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.This object is achieved according to the invention in that the carrier body rounded in the contact area between the functional layer and the contacting layer Has edges, the radius r of the rounded edge profile at least that Twice the thickness of the contacting layer.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der sich durch die verrundeten Kanten ergebende Kurvenverlauf Teil einer Parabel.According to a particularly advantageous embodiment of the invention is the curve shape resulting from the rounded edges is part of a parabola.

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.An advantageous method for producing one according to the invention Component is designed so that the carrier body as a strand by means of an extruder <from an oxide ceramic mass is pressed, with the support body strand already the desired rounded edge profile is granted and he is in such a thickness and width is pressed after sintering the desired cover and length of the Components to be produced correspond to predetermined breaking points in the strand prior to sintering be attached at such a distance that after sintering the strand of The width of the components to be produced corresponds to that of the strand after sintering on at least one of its main surfaces with one that forms the functional layer Material is coated that the material of the functional layer on the carrier body strand Is burned in, after which contacting on the side surfaces of the carrier body strand Layers of a solderable metal are attached, which form the functional layer partially overlap in the area of the rounded edge profile and that the support body strand is then divided into individual components at the predetermined breaking points.

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.The advantages achieved with the invention are in particular: that the transition between the functional layer and the contacting layer is gradual Course is preserved, so that instability effects that arise as a result of standing at right angles to one another Set surfaces and the resulting sharp edges can be avoided.

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.Another advantage results for the production of such components, because with a geometry as it has the component according to the invention, can both the functional layer - if only one functional layer is required - as well as the contact layers in two successive operations on the carrier body are applied without this in between must be changed in its position.

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.Another advantage that comes with the component according to the invention results is the continuous, large-area overlap of the functional layer and ContaRtation layer> which guarantees a continuous current transfer and thus essential to reduce the effects of interference during operation of the component how contributes contact noise and nicnt linearity.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und ihre Wirkungsweise erläutert.An exemplary embodiment of the invention is described with reference to the drawing and how it works.

Fig. 2 zeigt ein passives elektrisches Bauelement gemäß der Erfindung im Schnitt.Fig. 2 shows a passive electrical component according to the invention on average.

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.A ceramic sheet resistor has a carrier body 55 in the form of a platelet, on its upper side, a main surface, a resistive layer 66 is attached. There are contact-making layers on the side surfaces of the carrier body 55 77 attached, the functional layer 66 in the area of a rounded Kanipprofiles 88 partially overlap over a large area and thus contact them. The main and side faces of the support body 55 are parabolic, the radius r of the rounded Edge profile in the area between the functional layer and the contacting layer this embodiment is twenty times the thickness of the contacting layer amounts to.

Nunmehr wird die Herstellung eines Bauelementes gemäß der Erfindung beschrieben.The production of a component according to the invention will now be carried out described.

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.A plate-shaped support body 55 3.2 mm long and 1.6 mm wide and 0.6 mm thick with a radius r of 0.2 mm in the area of the rounded edge profile 88 is manufactured in such a way that an oxide ceramic mass, here Al2O3, , a strand with the help of an extruder is produced, whose Length is set arbitrarily, however, such a width and such a thickness has that s :. after sintering the desired thickness and length of the overlay Components result in corresponding dimensions. The strand becomes that during pressing desired parabolic rounded edge profile 88 granted. Before being sintered on the strand by notching predetermined breaking points at such a distance, which after sintering dQo strand corresponds to the width of the components to be produced. The predetermined breaking points can, however, also after sintering by means of mechanical processing, such as.

Hitzeiz mittels Laserstrahl oder Diamantscheibe, angebracht werden.Heat can be applied by means of a laser beam or a diamond disc.

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.The functional layer 66 is used as a resistance layer on the following Way attached to one of the main surfaces of the carrier body 55: After sintering the ceramic strand is over its entire length on a main surface with a Layer made of a glass-metal mixture, as it is known in the trade as a so-called burn-in Resistance thick film paste is available, coated by means of screen printing. The layer thickness the resistance layer is 10 µm after baking. After the Glass-metal mixtures are then placed on the side surfaces of the support body 55 the contacting layers 77 made of a solderable metal, here silver, in one Layer thickness of ~ 10 µm applied without the carrier body 55 being manipulated.

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.Both the functional layer 66 and the contacting layers 77 engage around the rounded edge profile 88 of the support body 55. To this This creates a large, continuous overlap of functional layers 66 and contact layers 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.The installation of a component of the above type in a conductor carrier, e.g. a printed circuit is made by soldering the contact layers 77 on the conductor tracks of the conductor carrier, with solder by capillary action even the side surfaces of the carrier body 55 that are covered with the contact-making layers 77 wetted.

@ @@ 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.@ @@ Surface treatment of a component, as in the exemplary embodiment has been described, can take place in that a protective layer on the functional layer is attached from a seichen glass and the contacting layers in one galvanically nickel-plated in an additional process, in an effusion barrier layer build up, the diffusion of silver from the contacting layer in the solder diminishes during the soldering process.

Diese Vergütungsschichten sind in der Zeichnung nicht dargestellt.These coating layers are not shown in the drawing.

Claims (10)

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.PATENT CLAIMS: 1. Passive electrical component with a carrier body made of ceramic with at least one on the top and / or bottom (main surface (s)) attached to the ceramic carrier body, the electrical function of the component effecting layer and with the functional layer (s) in contact on the side surfaces contacting layers attached to the carrier body, characterized in that that the carrier body (55) in the contact area between the functional layer (66) and Contacting layer (77) has rounded edges, the radius r of the rounded Edge profile (88) at least twice the thickness of the Kontalctierungsschicht amounts to. 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich durch die verrundeten Kanten ergebende Kurvenverlauf Teil einer Parabel ist.2. The component according to claim 1, characterized in that the The curve progression resulting from the rounded edges is part of a parabola. 3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsschichten (77) die Funktionsschicht (66) teilweise überlappen.3. Component according to claim 1, characterized in that the contacting layers (77) partially overlap the functional layer (66). 4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch geSennzeichnet, daß die FunRtionsschicht (66) eine Widerstandsschicht in Dünnfilmtechni ist.4. Component according to claim 3, characterized in that the functional layer (66) is a resistive layer in thin-film technology. 5. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsschicht (66) eine Widerstandsschicht in Dickfilmtechnik ist.5. The component according to claim 1, characterized in that the functional layer (66) is a resistive layer using thick film technology. 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.6. A method for producing a component according to claim 1-, characterized in that the carrier body (55) is formed as a strand by means of an extruder is pressed from an oxide ceramic mass, the support body strand already the desired rounded edge profile (88) is granted and he in such a thickness and width which, after sintering, is the desired thickness and length of the Components to be produced correspond to predetermined breaking points in the strand prior to sintering be attached at such a distance that after sintering the strand of The width of the components to be produced corresponds to that the strand after sintering form the functional layer (66) on at least one of its main surfaces with one the material is coated that the material of the functional layer on the carrier body strand It is burned in, after which there are containg layers on the side surfaces of the carrier body strand (77) made of a solderable metal that forms the puncture layer in the Partly overlap the area of the rounded edge profile and that the support body strand is then divided into individual components at the predetermined breaking points. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch geRennzeichnet, daß die Funktionsschicht (66) als Widerstandsschicht aus einem Cermet gebildet wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the functional layer (66) is formed as a resistance layer from a cermet. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsschicht (66) in einem Hochvakuum-Aufdampfprozeß angebracht wird.8. The method according to claim 6, characterized in that the functional layer (66) is attached in a high vacuum vapor deposition process. 9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontatierungsschichten (77) in einem Hochvakuum-Aufdampfprozeß angebracht werden.9. The method according to claim 6, characterized in that the Kontatierungsschichten (77) can be applied in a high vacuum vapor deposition process. 10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsschichten (77) als Dictfilmschichten durch Tauchen oder SiebdrucRen angebracht werden.10. The method according to claim 6, characterized in that the contacting layers (77) can be applied as layers of sealing film by dipping or screen printing.
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DE3705279A1 (en) * 1986-02-21 1987-08-27 Tdk Corp RESISTANCE IN CHIP SHAPE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
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