DE10144364A1

DE10144364A1 - Elektrisches Vielschichtbauelement

Info

Publication number: DE10144364A1
Application number: DE10144364A
Authority: DE
Inventors: Robert Krumphals; Axel Pecina; Guenther Greier; Harald Koeppel
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2003-04-03
Also published as: CN1554101A; WO2003028045A2; ATE352847T1; DE50209370D1; US20040239476A1; EP1425762A2; JP2005504438A; WO2003028045A3; CN100490025C; JP4095961B2; EP1425762B1; TW569247B; US7012501B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Vielschichtbauelement mit einem Grundkörper (1), der einen Stapel von übereinanderliegenden keramischen Dielektrikumschichten (2) enthält, mit zwei außen am Grundkörper (1) angeordneten Außenkontakten (3), mit einem im Innern des Grundkörpers (1) zwischen zwei Dielektrikumschichten (3) angeordneten Widerstand (4, 41, 42), der mit den Außenkontakten (3) verbunden ist und der die Form einer strukturierten Schicht (5) aufweist, welche wenigstens eine mehrfach gekrümmte Bahn zwischen den Außenkontakten (3) bildet. Die Dielektrikumschichten (2) und die Widerstände (4, 41, 42) sind in einem einzigen Sinterschritt miteinander verbunden. Durch die mehrfach gekrümmte Bahn der Schicht (5) können besonders hohe Widerstandswerte erzielt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Vielschichtbauelement, was einen Grundkörper mit einem Stapel von übereinanderliegenden keramischen Dielektrikumschichten enthält. Darüber hinaus sind außen am Grundkörper Außenkontakte angeordnet. Im Innern des Grundkörpers ist ein Widerstand angeordnet, der mit den Außenkontakten verbunden ist.

Vielschichtbauelemente der eingangs genannten Art werden üblicherweise in der sogenannten Multilayer-Technologie hergestellt. Mit Hilfe dieser Technologie lassen sich beispielsweise Vielschichtvaristoren oder auch keramische Kondensatoren herstellen. Um diesen Bauelementen hinsichtlich ihrer Anwendung spezifische Eigenschaften zu verleihen, ist oftmals die Integration eines Widerstandes notwendig. Mittels eines solchen Widerstandes können beispielsweise Eigenschaften, wie das Frequenzverhalten, die Einfügedämpfung oder auch der Verlauf der Klemmenspannung bei einem in einen Varistor eingekoppelten elektrischen Puls in positiver Weise verändert werden. Die bekannten keramischen Bauelemente enthalten zusätzlich zu den Dielektrikumschichten noch elektrisch leitende Elektrodenschichten und bilden so einen Stapel von durch Dielektrikumschichten voneinander getrennten übereinanderliegenden Elektrodenschichten. Solche Stapel können beispielsweise Kondensatoren oder auch Varistoren bilden.

Aus der Druckschrift US 5,889,445 sind Vielschichtbauelemente der eingangs genannten Art bekannt, bei denen an den beiden Stirnseiten und an zwei Längsseiten des Grundkörpers jeweils ein Außenkontakt angeordnet ist. Diese Bauelemente sind dem Fachmann auch bekannt unter dem Namen "Feedthrough-Bauelemente". Bei dem bekannten Bauelement sind Widerstände integriert, die in Form einer entlang einer rechteckförmigen Bahn aufgedruckten Widerstandspaste zwischen zwei Keramikschichten integriert sind. Sie verbinden einen Außenkontakt des Bauelements mit einer Elektrodenschicht, die zu einem im Bauelement ebenfalls integrierten Kondensator gehört. Die Widerstandsstruktur befindet sich in derselben Ebene wie die zum Aufbau einer Kapazität benötigten Innenelektroden. Dadurch werden gemäß dem Stand der Technik Reihenschaltungen von Kondensatoren und Widerständen in ein Vielschichtbauelement integriert.

Der bekannte Widerstand hat den Nachteil, daß das den Widerstand bildende Material entlang einer breiten Bahn auf eine Dielektrikumschicht aufgedruckt ist. Dadurch ist es schwierig, große Widerstandswerte, wie sie normalerweise gewünscht werden, zu realisieren. Die Realisierung großer Widerstandswerte wird gemäß dem Stand der Technik dadurch ermöglicht, daß spezielle Widerstandspasten zur Anwendung gelangen. Diese speziellen Widerstandspasten haben jedoch den Nachteil, daß sie die üblicherweise bei der Herstellung von keramischen Bauelementen auftretenden hohen Sintertemperaturen > 1000°C nicht aushalten. Demnach ist gemäß dem Stand der Technik das Vielschichtbauelement eingeschränkt auf Keramikmaterialien, die mittels des sogenannten "LTCC-Sinterprozesses" gesintert werden können. Dabei handelt es sich um Keramikmaterialien, die bei niedrigen Temperaturen < 800°C gesintert werden können. Naturgemäß ist entsprechend dieser Anforderung die Auswahl an Keramikmaterialien stark eingeschränkt, was einen weiteren Nachteil des bekannten Vielschichtbauelements bedeutet.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Vielschichtbauelement anzugeben, das eine hohe Flexibilität bei der Integration von Widerständen in Vielschichtbauelemente ermöglicht.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Vielschichtbauelement nach Patentanspruch 1 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung gibt ein elektrisches Vielschichtbauelement an, das einen Grundkörper umfaßt, welcher einen Stapel von übereinanderliegenden keramischen Dielektrikumschichten enthält. Außen am Grundkörper sind wenigstens zwei Außenkontakte angeordnet. Im Innern des Grundkörpers ist zwischen zwei Dielektrikumschichten ein Widerstand angeordnet, der mit zwei der Außenkontakte verbunden ist. Der Widerstand hat die Form einer strukturierten Schicht, welche wenigstens eine mehrfach gekrümmte Bahn als Strompfad zwischen den Außenkontakten bildet.

Das erfindungsgemäße Vielschichtbauelement hat den Vorteil, daß aufgrund der Strukturierung der den Widerstand bildenden Schicht eine größere Auswahl bei den zu realisierenden Widerstandswerten besteht und daß insbesondere relativ große Widerstandswerte erzielt werden können.

Bei in Form von gedruckten Bahnen entsprechend der Leiterbahnen-Technologie hergestellten Widerständen kommt es insbesondere auf das Verhältnis von Länge der Bahn zu Breite der Bahn an. Je länger die Bahn ist, desto größer ist auch ihr Widerstand. Umgekehrt gilt, daß mit sinkender Breite der Bahn der Widerstand ansteigt. Ein großes Verhältnis Länge/Breite ist also günstig für die Realisierung eines großen Widerstands. Durch die Ausführung des Widerstands in Form einer strukturierten Schicht kann nun der - insbesondere bei kleinen Bauelement-Größen - zwischen den beiden Außenkontakten nur begrenzt zur Verfügung stehende Platz optimal zur Bildung eines großen Widerstands benutzt werden. Demgegenüber würde eine nicht gekrümmte, lediglich geradlinig zwischen den beiden Außenkontakten verlaufende Widerstandsbahn nur einen sehr kleinen Widerstand erlauben. Zwar wäre es möglich, durch Verändern der Bahnbreite, insbesondere durch Verringerung der Bahnbreite, den Widerstand abzusenken. Jedoch würde eine zu geringe Bahnbreite bedeuten, daß auch die Stromtragfähigkeit des Widerstands gering ist, so daß der Widerstand bei einer entsprechend der Anwendung des Vielschichtbauelements auftretenden pulsartigen Hochstrombelastung oder auch bei dauerhafter Gleichstrombelastung durchschmelzen würde.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Widerstand in einer Ebene des Vielschichtbauelements angeordnet, die frei von elektrisch leitenden Elektrodenschichten ist. Dies bedeutet, daß die gesamte Fläche einer Ebene des Vielschichtbauelements für die Ausbildung des Widerstands zur Verfügung steht. Zusammen mit der mehrfach gekrümmten Bahn kann somit eine optimal große Fläche für die Realisierung eines besonders hohen Widerstands zur Verfügung gestellt werden.

Das erfindungsgemäße Vielschichtbauelement erlaubt aufgrund der strukturierten Schicht für den Widerstand das Gemeinsamsintern der Dielektrikumschichten mit dem Widerstand in einem einzigen Schritt. Dadurch kann ein monolithischer Körper gebildet werden, wie er für die Verwendung in der Multilayer- Technologie üblich ist und welcher die üblichen Vorteile aufweist.

In Bezug auf die Erzielung besonders großer Widerstände ist es desweiteren vorteilhaft, wenn der Widerstand zwischen den Außenkontakten in Form einer Bahn verläuft, deren Länge mindestens zehnmal größer ist als deren Breite.

Der Widerstand kann in einer Ausführungsform der Erfindung aus einer geschlossenen Widerstandsschicht gebildet sein, die nachträglich mit Aussparungen versehen ist. Dadurch kann der geradlinige Strompfad zwischen den Außenkontakten unterbrochen werden und der Strom auf mehrmals gekrümmte Bahnen gezwungen werden. Dadurch läßt sich ein hoher Widerstand erzielen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Widerstand auch als mäanderförmige Bahn ausgeführt sein. Eine mäanderförmige Bahn mit einer Vielzahl von Windungen erlaubt die Realisierung eines sehr langen Strompfads entlang der Längsrichtung des Mäanders. Insbesondere kann durch eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden, in entgegengesetzte Richtungen ausgeführte Krümmungen ein großer Widerstand realisiert werden.

Das Widerstandsmaterial kann beispielsweise eine Legierung aus Silber und Palladium enthalten, wobei Palladium einen Gewichtsanteil von 15 bis zu < 100% an der Legierung aufweist. Es kann auch reines Palladium verwendet werden. Solche Materialien sind in der Multilayer-Technologie bei der Herstellung von Vielschichtbauelementen bekannt. Bislang wurden aus diesen Materialien jedoch lediglich Elektrodenschichten hergestellt, bei denen es auf eine gute Leitfähigkeit ankommt. Diese Materialien haben den Vorteil, daß sie mit einer Vielzahl von Keramikmaterialien gemeinsam sinterbar sind. Sie weisen zwar keinen ausgesprochen hohen Widerstand auf, durch die erfindungsgemäße Strukturierung kann jedoch der Widerstand hinreichend erhöht werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Widerstandsmaterial eine Legierung aus Silber und Palladium enthält, wobei Palladium einen Gewichtsanteil zwischen 50 und 70% an der Legierung aufweist. Durch den hohen Palladiumanteil kann aufgrund der gegenüber Silber schlechteren Leitfähigkeit von Palladium der Widerstand etwa um den Faktor drei erhöht werden.

Desweiteren kann der Widerstand dadurch erhöht werden, daß der Widerstand aus einem Widerstandsmaterial gebildet ist, das in der strukturierten Schicht einen Flächenwiderstand von mindestens 0,1 Ohm aufweist.

Der Widerstand des Widerstandsmaterials kann zum Beispiel erhöht werden, indem das Widerstandsmaterial neben einer elektrisch leitenden Komponente noch Zusatzstoffe in einem Anteil von bis zu 70 Vol.-% beigefügt werden. Solche Zusatzstoffe können einen spezifischen Widerstand haben, der wenigstens zehnmal größer ist als der spezifische Widerstand der leitenden Komponente. Dabei ist darauf zu achten, daß die leitenden Bestandteile nicht isoliert in einer Matrix von isolierenden zusatzstoffen liegen, da dann überhaupt keine Leitfähigkeit mehr vorhanden wäre.

Als Zusatzstoff kommt beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃) in Betracht.

Eine Legierung von Silber und Palladium mit einem Gewichtsverhältnis Ag/Pd = 70/30 weist für eine Schicht der Dicke 2 µm einen Flächenwiderstand von 0,04 Ω auf. Der Flächenwiderstand ist dabei der spezifische Widerstand des Material dividiert durch die Dicke einer zu betrachtenden Schicht in Form eines Rechtecks. Der Widerstand der Schicht ergibt sich dann durch Multiplikation des Flächenwiderstands mit der Schichtlänge und anschließende Division durch die Schichtbreite. Durch das Herstellen eines Widerstandsmaterials, das 70 Vol.-% Al₂O₃ und 30 Vol.-% der genannten Legierung enthält, kann der Flächenwiderstand von 0,04 auf 0,12 Ω erhöht werden.

Bei der Verwendung eines geeigneten Widerstandsmaterials, ist es möglich, für das Keramikmaterial der Dielektrikumschichten Materialien zu verwenden, deren Sintertemperatur zwischen 950 und 1200°C liegt. Dies hat den Vorteil, daß für das erfindungsgemäße Vielschichtbauelement eine Vielzahl von Keramikmaterialien zur Verfügung steht, wodurch es ermöglicht wird, Bauelemente mit optimalen keramischen Eigenschaften herzustellen.

Beispielsweise kommen für die Dielektrikumschichten Keramikmaterialien auf der Basis von Bariumtitanat in Betracht. Mit Hilfe solcher Keramikmaterialien können beispielsweise Kondensatoren realisiert werden.

Desweiteren kommt es in Betracht, für die Dielektrikumschichten eine sogenannte "COG"-Keramik zu verwenden. Ein solches Material wäre beispielsweise eine (Sm, Ba) NdTiO₃-Keramik. Neben diesen Klasse 1 Dielektrika kommen auch sog. Klasse 2 Dielektrika, wie z. B. X7R-Keramiken in Betracht.

Für die Herstellung eines Varistors ist insbesondere Zinkoxid geeignet, gegebenenfalls mit Dotierungen von Praseodym oder Wismutoxid.

Es besteht desweiteren der Bedarf, die genannten keramischen Bauelemente mit sehr kleinen äußeren Abmessungen herzustellen. Dies erschwert die Realisierung großer Widerstände zusätzlich, da nur sehr kurze geradlinige Widerstandsbahnen dadurch ermöglicht werden. Durch die erfindungsgemäßen Struktur des Widerstands können jedoch hinreichend hohe Werte erzielt werden.

In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann das Vielschichtbauelement so gestaltet sein, daß zwei nebeneinanderliegende Vielschichtvaristoren darin enthalten sind. Durch geeignete Anordnung eines oder mehrerer Widerstände kann durch ein solches Bauelement ein π-Filter realisiert werden. Solche π-Filter beruhen darauf, daß Vielschichtvaristoren naturgemäß neben ihrer Varistoreigenschaft auch noch eine nicht unerhebliche Kapazität aufweisen, die für das Dämpfungsverhalten eines solchen Filters verantwortlich ist.

Eines solches π-Filter kann gebildet sein in Form eines Bauelements, bei dem im Grundkörper nebeneinander zwei Stapel von jeweils übereinanderliegenden durch Dielektrikumschichten voneinander getrennten Elektrodenschichten angeordnet sind. Die Elektrodenschichten des ersten Stapels sind abwechselnd mit dem ersten und dem zweiten Außenkontakt eines ersten Paares von Außenkontakten kontaktiert. Durch diese abwechselnde Kontaktierung können kammartig ineinandergreifende Elektrodenstrukturen realisiert werden, die beispielsweise zur Erzielung von hohen Kapazitäten erforderlich sind. Entsprechend dem ersten Stapel sind auch die Elektrodenschichten des zweiten Stapels abwechselnd mit dem ersten und dem zweiten Außenkontakt eines zweiten Paares von Außenkontakten kontaktiert.

Die einem π-Filter entsprechende Verbindung der beiden so gebildeten Vielschichtbauelemente durch einen Widerstand wird dadurch realisiert, daß zu verschiedenen Paaren gehörende und auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Grundkörpers liegende Außenkontakte durch einen Widerstand verbunden sind. Die Außenkontakte eines jeden Paares liegen dabei aufeinander gegenüberliegenden Seitenflächen des Grundkörpers. Insgesamt sind also auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Grundkörpers jeweils zwei Außenkontakte angeordnet. Dies entspricht der sogenannten "Feedthrough"-Ausführungsform von Bauelementen.

Indem die Dielektrikumschichten wenigstens teilweise eine Varistorkeramik enthalten, kann dafür gesorgt werden, daß jeder der Stapel von Elektrodenschichten Teil eines Vielschichtvaristors ist. Durch den zwei Außenkontakte verbindenden Widerstand kann aus den beiden Varistoren ein π-Filter gebildet werden.

Ein solches π-Filter weist aufgrund des erhöhten Kopplungswiderstands ein verbessertes Dämpfungsverhalten auf, wobei ein ganzes Frequenzband, das zwischen den beiden durch die Kapazitäten der Varistoren definierten Dämpfungsfrequenzen verläuft, bedämpft werden kann.

Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn das Bauelement symmetrisch zu einer Ebene ausgebildet ist, die parallel zu einer Dielektrikumschicht verläuft. Dafür ist es erforderlich, daß beispielsweise oberhalb und unterhalb der Stapel jeweils ein Widerstand angeordnet ist. Diese Widerstände wären dann parallel zu schalten. Eine symmetrische Ausführungsform des Bauelements hat den Vorteil, daß es bei der Montage des Bauelements auf einer Leiterplatte insbesondere im Fall von Hochfrequenzanwendungen nicht mehr darauf ankommt, ob der Schichtstapel des Bauelements mit der Unterseite oder mit der Oberseite auf der Leiterplatte aufliegt.

Das erfindungsgemäße Bauelement kann besonders vorteilhaft durch Sintern eines Stapels von übereinanderliegenden keramischen Grünfolien hergestellt sein. Dadurch entsteht ein monolithisches, kompaktes Bauelement, das sehr schnell und einfach in großen Stückzahlen hergestellt werden kann.

Das erfindungsgemäße Bauelement kann insbesondere in einer miniaturisierten Form ausgeführt sein, wobei die Grundfläche des Grundkörpers weniger als 2,5 mm² beträgt. Eine solche Grundfläche ließe sich beispielsweise durch eine Bauform des Grundkörpers realisieren, bei der die Länge 1,25 mm und die Breite 1,0 mm beträgt. Diese Bauform ist auch unter dem Namen "0405" bekannt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert:
Fig. 1 zeigt den Schnitt D-D aus Fig. 2.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauelement.
Fig. 3 zeigt den Schnitt E-E aus Fig. 2.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht des Bauelements aus Fig. 2.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des Bauelements aus Fig. 2.
Fig. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild für das Bauelement aus Fig. 2.
Fig. 7 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform für den in Fig. 1 dargestellten Widerstand.
Fig. 8 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform für den in den Fig. 1 und 7 dargestellten Widerstand.
Fig. 9 zeigt schematisch das Dämpfungsverhalten eines Bauelements gemäß Fig. 2.
Für alle Figuren gilt, daß gleiche Bezugszeichen auch gleiche Elemente bezeichnen.
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Vielschichtbauelement im schematischen Längsschnitt. Es umfaßt einen Grundkörper 1, der übereinanderliegende Dielektrikumschichten 2 in Form eines Stapels enthält. Die Dielektrikumschichten 2 enthalten ein Keramikmaterial. Sie sind in Fig. 2 durch die gepunkteten Linien angedeutet. In dem Grundkörper 1 sind darüber hinaus Stapel 7, 8 von übereinanderliegenden Elektrodenschichten 9 enthalten. Diese Stapel 7, 8 bilden jeweils einen Varistor VDR1, VDR2. Oberhalb und unterhalb der Varistoren VDR1, VDR2 ist jeweils ein Widerstand 41, 42 angeordnet. Die Widerstände 41, 42 sind aus einer strukturierten Schicht 5 gebildet, deren Form insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht. In Fig. 2 sind lediglich einzelne Streckenabschnitte eines Mäanders im Querschnitt erkennbar. Das in Fig. 2 gezeigte Bauelement ist symmetrisch zu einer Ebene 14 ausgebildet, die parallel zu den Dielektrikumschichten 2 verläuft. Durch die Symmetrie hat das Bauelement insbesondere Vorteile für Anwendungen im Hochfrequenz-Bereich, wo es auf die Orientierung der Bauelemente auf der Leiterplatte ankommt. Eine symmetrische Ausführung des Bauelements bedeutet, daß auf die Lage des Bauelements bezüglich der Symmetrieebene nicht geachtet werden muß.
Fig. 1 zeigt den Schnitt D-D des Bauelements in Fig. 2.
In Fig. 1 ist gezeigt, welche Form der Widerstand 41 aufweist. Er weist die Form eines Mäanders auf. Der Mäander wird geformt durch eine Bahn, die die Breite b aufweist. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel beträgt die Breite b 50 µm. Die Länge des in Fig. 1 gezeigten Mäanders beträgt zirka 4000 µm. Die Länge wird dabei bestimmt durch Addition der Längen der einzelnen Rechtecke, aus denen der Mäander zusammengesetzt gedacht sein kann. Demnach weist die Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 bezüglich des Widerstands ein Verhältnis L/B von 80 auf. Dadurch lassen sich große Widerstände herstellen. Der in Fig. 1 gezeigte Widerstand beträgt ca. 3 Ohm. Die in Fig. 1 gezeigte Bahn ist in Form einer strukturierten Schicht 5 aufgetragen, wobei die Schichtdicke ca. 2 µm beträgt. Der in Fig. 1 gezeigte Widerstand ist gebildet aus einem Material, das eine Silber-Palladium- Legierung enthält, wobei Palladium einen Gewichtsanteil von 30% an der Legierung hat. Zudem enthält das Ausgangsmaterial des Widerstands noch eine organische Substanz und ein Lösungsmittel. Diese letztgenannten Zusätze sind lediglich in dem Widerstandsmaterial enthalten, um den Widerstand in Form einer Siebdruckpaste mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens auf eine Keramikschicht aufbringen zu können. Diese Bestandteile werden während des Sinterns durch Ausbrennen entfernt. Es handelt sich dabei um organische Bestandteile.
Fig. 1 ist noch zu entnehmen, daß der Widerstand 41 zwei Außenkontakte 3 des Bauelements miteinander verbindet.
Fig. 1 ist weiterhin zu entnehmen, daß in der in Fig. 1 gezeigten Ebene neben dem Widerstand 41 keine Elektrodenschichten, die zu einem Kondensator oder zu einem Varistor gehören, enthalten sind. Demnach steht die gesamte in Fig. 1 gezeigte Fläche zur Ausfüllung mit dem einen Widerstand bildenden Mäander zur Verfügung.
Fig. 3 zeigt den Schnitt E-E des Bauelements aus Fig. 2. In Fig. 3 ist auf der linken Seite eine Elektrodenschicht 9eines Stapels 7 von Elektrodenschichten 9 und auf der rechten Seite eine Elektrodenschicht 9 eines Stapels 8 von Elektrodenschichten 9 zu sehen. Mehrere gleichartige solche Elektrodenschichten 9 sind in dem Bauelement übereinandergestapelt. Sie bilden aufgrund des zwischen den Elektrodenschichten 9 angeordneten Varistormaterials jeweils einen Varistor VDR1, VDR2, der jedoch aufgrund der großflächigen einander gegenüberstehenden Elektrodenschichten 9 auch einen hohen kapazitiven Anteil aufweist. Aus einer Zusammenschau von Fig. 1 und Fig. 3 ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Bauelement gemäß dem speziellen Ausführungsbeispiel als Feedthrough-Bauelement ausgeführt ist. Jedem Stapel 7, 8 von Elektrodenschichten 9 ist ein Paar von Außenkontakten 10, 11 beziehungsweise 12, 13 zugeordnet. Innerhalb eines Stapels 7, 8 von Elektrodenschichten 9 erfolgt die Kontaktierung der Elektrodenschichten 9 mit den Außenkontakten 10, 11 beziehungsweise 12, 13 abwechselnd. Eine schaltungstechnische Kopplung der durch die Stapel 7, 8 gebildeten Varistoren erfolgt durch den Widerstand 41 beziehungsweise 42, wie aus Fig. 1 beziehungsweise Fig. 2 ersichtlich.
Den Fig. 4 und 5 ist die Lage der Außenkontakte 3 zu entnehmen. Sie sind an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Grundkörpers 1 angeordnet. Die Draufsicht von Fig. 4 zeigt, daß die Außenkontakte 3 auch auf die Oberseite beziehungsweise entsprechend auf die Unterseite des Grundkörpers 1 umgreifen. Dadurch kann das Bauelement auf der Oberseite oder auf der Unterseite durch eine Oberflächenmontagetechnik mit einer Leiterplatte elektrisch leitend verbunden werden.
Fig. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten erfindungsgemäßen Bauelements. Dabei ist ersichtlich, daß die beiden Varistoren VDR1, VDR2 durch einen schaltungstechnischen Widerstand R miteinander zu einem π-Filter verkoppelt sind. Der schaltungstechnische Widerstand R ergibt sich dabei durch eine Parallelschaltung der beiden Widerstände 41, 42 aus Fig. 2. Dies ergibt sich daraus, daß der Widerstand 42 in Fig. 2 genauso aussieht, wie der Widerstand 41 entsprechend Fig. 1. In Fig. 6 sind noch die Außenkontakte 3 des Bauelements im einzelnen mit Bezugszeichen bezeichnet, so daß die schaltungstechnische Zuordnung der physikalischen Außenkontakte des Bauelements erfolgen kann.
Die Fig. 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen für einen Widerstand 4, wie er anstelle des in Fig. 1 gezeigten Widerstandes 41 zum Einsatz kommen könnte. Demnach zeigt Fig. 7 eine weitere Mäanderstruktur für den Widerstand 4. Dabei ist die den Widerstand 4 bildende Schicht 5 in der Form eines Mäanders strukturiert. Der Mäander wird gebildet durch eine Bahn mit der Breite b, die der Breite b aus Fig. 1 entsprechen kann. Im Unterschied zu Fig. 1 verläuft der Mäander in Fig. 7 nicht in Längsrichtung des Grundkörpers 1, sondern in Querrichtung.
In Fig. 8 ist ein Widerstand 4 gezeigt, der aus einer rechteckförmigen geschlossenen Schicht 5 gebildet ist durch Anordnen von Ausnehmungen 6 in der Schicht 5. Diese Ausnehmungen 6 können kreisförmig sein, sie können jedoch auch andere Formen, wie beispielsweise Rechtecke aufweisen. Durch eine gleichmäßige Verteilung einer Vielzahl von Aussparungen 6 kann der Widerstand der ursprünglich rechteckförmigen Schicht 5 deutlich erhöht werden. Als Effekt der Aussparungen 6 ergibt sich eine Vielzahl von mehrfach gekrümmten Strompfaden zwischen den Außenkontakten 3, die einen hohen Widerstand aufweisen.
Fig. 9 zeigt die Einfügedämpfung des in Fig. 2 beziehungsweise in Fig. 6 dargestellten Bauelements. Die Einfügedämpfung S ist in der Einheit dB über der Frequenz f[MHz] aufgetragen. Durch die beiden in den Varistoren VDR1, VDR2 enthaltenen Kapazitäten C1, C2 werden Resonanzfrequenzen f₁, f₂ gebildet. An den Stellen der Resonanzfrequenzen f₁, f₂ zeigt das Bauelement eine erhöhte Dämpfung. Auch zwischen den Resonanzfrequenzen f₁, f₂ weist das Bauelement aufgrund des die π-Schaltung realisierenden Widerstands R eine sehr gute Dämpfung auf, die im Frequenzintervall zwischen 740 MHz und 2,7 GHz besser als -20 dB ist. Dadurch ist das Bauelement zum Entstören eines Frequenzbandes geeignet, welches zwischen den Resonanzfrequenzen f₁ (gehört zu C1) und der Resonanzfrequenz f₂ (gehört zu C2) liegt. Die Resonanzfrequenzen f₁ und f₂ werden definiert durch die Kapazitäten C1 und C2 der Varistoren VDR1 und VDR2, welche durch Umrechnung der Frequenzen zu C1 = 40 pF und C2 = 20 pF bestimmt werden können. Der Widerstand R beträgt bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel 1,8 Ω.

Claims

1. Elektrisches Vielschichtbauelement
mit einem Grundkörper (1), der einen Stapel von übereinanderliegenden keramischen Dielektrikumschichten (2) enthält,
mit zwei außen am Grundkörper (1) angeordneten Außenkontakten (3),
mit einem im Innern des Grundkörpers (1) zwischen zwei Dielektrikumschichten (3) angeordneten Widerstand (4, 41, 42),
der mit den Außenkontakten (3) verbunden ist und
der die Form einer strukturierten Schicht (5) aufweist, welche wenigstens eine mehrfach gekrümmte Bahn zwischen den Außenkontakten (3) bildet.

2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Dielektrikumschichten (2) und der Widerstand (4, 41, 42) in einem einzigen Sinterschritt gemeinsam gesintert sind und einen monolithischen Körper bilden.

3. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem im Grundkörper (1) Elektrodenschichten (9) angeordnet sind und bei dem die Ebene des Widerstands (4, 41, 42) frei von Elektrodenschichten (9) ist.

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Widerstand (4) zwischen den Außenkontakten (3) in Form einer Bahn verläuft, deren Länge wenigstens zehnmal größer ist als deren Breite (b).

5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Widerstand (4, 41, 42) aus einer geschlossenen Schicht (5) gebildet ist, die mit Aussparungen (6) versehen ist.

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Widerstand (4, 41, 42) die Form eines Mäanders aufweist.

7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Widerstand (4, 41, 42) aus einem Widerstandsmaterial gebildet ist, das in der strukturierten Schicht (5) einen Flächenwiderstand von wenigstens 0,1 Ohm aufweist.

8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Widerstand (4, 41, 42) aus einem Widerstandsmaterial gebildet ist, welches eine Legierung aus Silber und Palladium enthält, wobei das Palladium einen Anteil von 15 bis < 100 Gew.-% an der Legierung aufweist.

9. Bauelement nach Anspruch 8, bei dem der Anteil von Palladium zwischen 50 und 70 Gew.-% beträgt.

10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Widerstandsmaterial zudem bis zu 70 Vol.-% eines Zusatzstoffes enthält, der einen spezifischen Widerstand aufweist, welcher wenigstens zehnmal größer ist als der spezifische Widerstand der übrigen Bestandteile des Widerstandsmaterials.

11. Bauelement nach Anspruch 10, bei dem der Zusatzstoff Al₂O₃ enthält.

12. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Dielektrikumschichten (2) ein Keramikmaterial enthalten, dessen Sintertemperatur zwischen 950 und 1200°C beträgt.

13. Bauelement nach Anspruch 12, bei dem die Dielektrikumschichten (2) eine Keramik auf der Basis von BaTiO₃ enthalten.

14. Bauelement nach Anspruch 12, bei dem die Dielektrikumschichten (2) eine Varistorkeramik enthalten.

15. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
bei dem im Grundkörper (1) nebeneinander zwei Stapel (7, 8) von jeweils übereinanderliegenden durch Dielektrikumschichten (2) voneinander getrennten Elektrodenschichten (9) angeordnet sind,
bei dem die Elektrodenschichten (9) des ersten Stapels (7) abwechselnd mit einem ersten (10) und einem zweiten (11) Außenkontakt eines ersten Paares von Außenkontakten kontaktiert sind,
bei dem die Elektrodenschichten (9) des zweiten Stapels (8) abwechselnd mit einem ersten (12) und einem zweiten (13) Außenkontakt eines zweiten Paares von Außenkontakten kontaktiert sind,
und bei dem zu verschiedenen Paaren gehörende, auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Grundkörpers (1) liegende Außenkontakte (10, 13; 11, 12) durch einen im Innern des Grundkörpers angeordneten Widerstand (4) verbunden sind.

16. Bauelement nach Anspruch 15, bei dem die Stapel (7, 8) von Elektrodenschichten (9) jeweils Teil eines Vielschichtvaristors (VDR1, VDR2) sind.

17. Bauelement nach Anspruch 16, bei dem die beiden Varistoren (VDR1, VDR2) und der Widerstand (4) ein π-Filter bilden.

18. Bauelement nach Anspruch 17, bei dem das Bauelement symmetrisch zu einer Ebene (14) gebildet ist, die parallel zu einer Dielektrikumschicht (2) verläuft und bei dem oberhalb und unterhalb des Stapels (7, 8) von Elektrodenschichten (9) je ein Widerstand (41, 42) angeordnet ist.