KONTAKTIERUNG EINES ELEKTRISCHEN BAUELEMENTS UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DERSELBEN

Beschreibung

Elektrisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierung eines Elektrischen Bauelements

Es wird ein elektrisches Bauelement aufweisend wenigstens eine Metallisierung angegeben. Insbesondere ist die

Metallisierung zur Kontaktierung von Innenelektroden des Bauelements vorgesehen. Das elektrische Bauelement ist beispielsweise als Piezoaktor ausgebildet. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierung eines

elektrischen Bauelements angegeben.

In der Druckschrift WO 2010/020643 AI ist ein Piezoaktor beschrieben, der eine Außenkontaktierung aufweist, bei dem ein Drahtgewebe an einer Grundmetallisierung befestigt ist. In der Druckschrift EP 0844678 Bl ist ein Piezoaktor

angegeben, der eine dreidimensional strukturierte, elektrisch leitende Elektrode aufweist, die über partielle

Kontaktstellen mit einer Grundmetallisierung verbunden ist.

Es ist eine zu lösende Aufgabe, ein verbessertes elektrisches Bauelement anzugeben. Ferner ist es eine zu lösende Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements anzugeben.

Es wird ein elektrisches Bauelement angegeben. Beispielsweise ist das Bauelement als Piezoaktor, insbesondere als

Piezoaktor zum Betätigen eines Einspritzventils in einem Kraftfahrzeug, ausgebildet. Das Bauelement weist vorzugsweise einen Grundkörper auf. Der Grundkörper weist vorzugsweise Innenelektroden auf. Die Innenelektroden sind beispielsweise als Elektrodenschichten ausgebildet. Das Bauelement ist vorzugsweise als Vielschichtbauelement ausgebildet. Beispielsweise sind im Grundkörper funktionale Schichten und Elektrodenschichten abwechselnd übereinander gestapelt. Die funktionalen Schichten sind beispielsweise piezoelektrische Schichten, insbesondere piezokeramische

Schichten. Die Innenelektroden erstrecken sich vorzugsweise in Stapelrichtung abwechselnd bis zu einer Außenseite des Grundkörpers und sind von der gegenüberliegenden Außenseite beabstandet. Der Stapel aus Elektrodenschichten und

funktionalen Schichten ist vorzugsweise als monolithischer Sinterkörper ausgebildet.

Das elektrische Bauelement weist wenigstens einen

Außenkontakt aufweisend wenigstens eine Metallisierung auf. Der Außenkontakt ist vorzugsweise zur Kontaktierung von

Innenelektroden des Grundkörpers ausgebildet. Die

Metallisierung ist vorzugsweise auf einer Außenseite des Grundkörpers angeordnet. Vorzugsweise ist die Metallisierung schichtförmig ausgebildet. Die Metallisierung kontaktiert vorzugsweise jede zweite Innenelektrode. Zur Kontaktierung der weiteren Innenelektroden kann eine weitere Metallisierung vorgesehen sein, die beispielsweise auf einer

gegenüberliegenden Außenseite des Grundkörpers angeordnet ist .

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist das elektrische Bauelement einen Außenkontakt mit einer ersten Metallisierung und einer zweiten Metallisierung auf, wobei die zweite

Metallisierung auf der ersten Metallisierung angeordnet ist. Die erste Metallisierung ist vorzugsweise direkt auf einer Außenseite des Grundkörpers angeordnet und vorzugsweise in direktem elektrischen Kontakt mit Innenelektroden des

Grundkörpers. Die Metallisierungen dienen vorzugsweise zur elektrischen Kontaktierung der Innenelektroden. Beide

Metallisierungen sind als eingebrannte Metallisierungen ausgebildet. Die erste Metallisierung bedeckt die zweite Metallisierung nur teilweise.

Zur Herstellung einer eingebrannten Metallisierung wird beispielsweise eine metallische Paste auf eine Außenseite des Grundkörpers aufgetragen. Anschließend wird die metallische Paste, beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich von 500°C bis 900°C eingebrannt.

Vorzugsweise wird zur Herstellung der ersten Metallisierung eine erste metallische Paste auf eine Außenseite des

Grundkörpers aufgetragen und eingebrannt. Anschließend wird zur Herstellung der zweiten Metallisierung eine zweite metallische Paste auf die erste Metallisierung aufgetragen und eingebrannt. Bei einem derartigen zweistufigen

Einbrandprozess der Metallisierungen kann eine Vermischung der Materialien der Metallisierungen besonders gut verhindert werden. Insbesondere kann eine Diffusion von

Materialbestandteilen von einer der Metallisierungen in die andere Metallisierung verhindert werden.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die erste und die zweite Metallisierung eine unterschiedliche Benetzbarkeit mit

Lotmaterial auf. Beispielsweise ist das Lotmaterial ein Zinn- Silber-Lot .

Durch die unterschiedliche Benetzbarkeit kann erreicht werden, dass ein Kontaktelement, das an wenigstens einer der Metallisierungen befestigt werden soll, ausreichend stark an einer der beiden Metallisierungen befestigt ist und an der anderen Metallisierung weniger gut oder nicht befestigt ist. Somit kann ein Befestigungsbereich des Kontaktelements durch die Form der Metallisierung mit der höheren Benetzbarkeit bestimmt werden. Vorzugsweise weist die erste Metallisierung eine geringere Benetzbarkeit mit Lotmaterial auf als die zweite

Metallisierung. Beispielsweise kann zur Befestigung des

Kontaktelements an der ersten Metallisierung das

Kontaktelement großflächig mit Lotmaterial versehen sein und auf die Metallisierungen aufgelegt werden. Alternativ kann Lotmaterial großflächig auf die freiliegenden Flächen der Metallisierungen aufgebracht werden. Anschließend wird ein Lötvorgang durchgeführt. Aufgrund der unterschiedlichen

Benetzbarkeit der Metallisierungen mit Lotmaterial haftet das Kontaktelement gut an der zweiten Metallisierung und weniger gut oder nicht an der ersten Metallisierung.

Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Metallisierung einen Glasanteil auf und die zweite Metallisierung weist keinen Glasanteil oder einen geringeren Glasanteil als die erste Metallisierung auf.

Aufgrund des Glasanteils in der ersten Metallisierung kann eine besonders feste Verbindung der ersten Metallisierung mit dem Grundkörper, insbesondere mit keramischen Schichten des Grundkörpers erzielt werden. Durch den fehlenden oder

geringeren Glasanteil der zweiten Metallisierung wird

vorzugsweise die Benetzbarkeit der zweiten Metallisierung mit Lotmaterial im Vergleich zur ersten Metallisierung erhöht.

Vorzugsweise weist die zweite Metallisierung eine kleinere Fläche auf als die erste Metallisierung. Dabei ist mit der Fläche der jeweiligen Metallisierung vorzugsweise die Hauptfläche einer schichtförmigen

Metallisierung bezeichnet. Die Hauptfläche verläuft

vorzugsweise parallel zur Außenseite des Grundkörpers, auf der die Metallisierungen angeordnet sind.

Aufgrund der großen Fläche der ersten Metallisierung kann eine gute Anbindung an den Grundkörper erreicht werden.

Augrund der geringeren Fläche der zweiten Metallisierung kann ein Kontaktelement in einem gewünschten, kleineren Bereich befestigt werden, so dass beispielsweise die Flexibilität des Kontaktelements durch den Befestigungsbereich nur wenig beeinträchtigt wird. Dadurch können insbesondere Risse im Grundkörper durch das Kontaktelement überbrückt werden.

Die erste Metallisierung ist beispielsweise vollflächig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die erste Metallisierung als durchgehende Fläche ausgebildet ist und keine Aussparungen aufweist. Beispielsweise weist die zweite Metallisierung wenigstens eine Aussparung auf.

In einer Ausführungsform ist die zweite Metallisierung rahmenförmig ausgebildet. Insbesondere kann die zweite

Metallisierung als geschlossener Rahmen ausgebildet sein, der eine Aussparung umschließt. Alternativ kann die Rahmenform auch Öffnungen aufweisen. Beispielsweise weist die Rahmenform ein oder mehrere Durchbrüche auf. Vorzugsweise befindet sich kein Bereich der zweiten Metallisierung innerhalb der

Rahmenform. Insbesondere kann die erste Metallisierung innerhalb der Rahmenform vollständig unbedeckt von der zweiten Metallisierung sein. In einer Ausführungsform weist die zweite Metallisierung zumindest zwei Teilbereiche auf. Zwischen den Teilbereichen ist vorzugsweise ein Spalt ausgebildet. Beispielsweise sind die Teilbereiche streifenförmig ausgebildet. Die Teilbereiche verlaufen vorzugsweise parallel zur Stapelrichtung

übereinander gestapelter Elektrodenschichten und funktionaler Schichten. Die zweite Metallisierung kann beispielsweise nur zwei parallele, streifenförmige Teilbereiche aufweisen. Die zweite Metallisierung kann beispielsweise alternativ auch U- förmig ausgebildet sein. In diesem Fall sind zwei parallel angeordnete Teilbereiche an einem Ende der Teilbereiche durch einen dritten Teilbereich miteinander verbunden. Auch die U- Form kann als Rahmenform angesehen werden, wobei hier eine Öffnung in der Rahmenform ausgebildet ist.

In einer Ausführungsform ist an wenigstens einer der

Metallisierungen ein Kontaktelement befestigt. Vorzugsweise ist das Kontaktelement an der zweiten Metallisierung

befestigt.

Vorzugsweise ist das Kontaktelement flexibel ausgebildet. Auf diese Weise kann das Kontaktelement bei mechanischer

Belastung nachgeben ohne zu reißen. Insbesondere kann das Kontaktelement Risse, die im Grundkörper auftreten,

überbrücken und so einen zuverlässigen elektrischen Anschluss des Bauelements sicherstellen. Vorzugsweise weist das

Kontaktelement wenigstens eine Aussparung auf. Das Kontaktelement kann eine Netz- oder Gewebestruktur aufweisen. Das Kontaktelement weist beispielsweise eine

Vielzahl von Drähten auf. Insbesondere kann das

Kontaktelement als Drahtgewebe oder Drahtnetz ausgebildet sein. Alternativ kann das Kontaktelement auch als metallisches Blech ausgebildet sein. In dem metallischen Blech können eine oder mehrere Aussparungen vorgesehen sein, beispielsweise kreisförmige Aussparungen.

Das Kontaktelement ist vorzugsweise an wenigstens einer der Metallisierungen angelötet. Vorzugsweise ist das

Kontaktelement an der zweiten Metallisierung angelötet. Das Kontaktelement kann zusätzlich auch an der ersten

Metallisierung angelötet sein. Im Fall, dass die erste

Metallisierung eine geringe Benetzbarkeit mit Lotmaterial aufweist, ist das Kontaktelement beispielsweise nicht oder nur mit geringer Haftkraft mit der ersten Metallisierung verlötet .

Vorzugsweise ist wenigstens ein seitlicher Randbereich des Kontaktelements an der zweiten Metallisierung direkt

befestigt. Insbesondere steht kein Teil des Randbereichs über die zweite Metallisierung hinaus. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass ein unbefestigter Teil des

Randbereichs zu einer Beschädigung des Bauelements führt. Beispielsweise ist bei einer rahmenförmigen zweiten

Metallisierung das Kontaktelement am Rahmen befestigt und steht nicht seitlich über den Rahmen hinaus. Insbesondere kann bei einer U-förmigen zweiten Metallisierung das

Kontaktelement an drei seitlichen Randbereichen an der zweiten Metallisierung befestigt sein. Vorzugsweise steht das Kontaktelement nicht über die erste Metallisierung seitlich über .

In einer Ausführungsform ist am Kontaktelement eine

Weiterkontaktierung befestigt. Die Weiterkontaktierung dient vorzugsweise zum elektrischen Anschluss des Bauelements an eine Spannungsquelle. Beispielsweise weist die

Weiterkontaktierung einen Draht oder eine Vielzahl von

Drähten auf. Vorzugsweise ist die Weiterkontaktierung als Kontaktstift ausgebildet.

Die Weiterkontaktierung ist vorzugsweise nicht oberhalb der zweiten Metallisierung angeordnet. Mit dem Begriff "oberhalb" ist dabei die Richtung der Flächennormale von der mit der zweiten Metallisierung versehenen Außenseite des Grundkörpers bezeichnet. Insbesondere ist die Weiterkontaktierung nicht oberhalb eines Befestigungsbereichs des Kontaktelements an einer der Metallisierungen angeordnet. Auf diese Weise kann die Weiterkontaktierung besonders gut an dem Kontaktelement befestigt werden, ohne dass eine Beschädigung des Bauelements auftritt.

Beispielsweise ist die Weiterkontaktierung am Kontaktelement angeschweißt. Die Weiterkontaktierung kann beim

Befestigungsschritt an das Kontaktelement angedrückt werden. Wenn das Kontaktelement in diesem Bereich nicht direkt an einer Metallisierung befestigt ist, kann das Kontaktelement beispielsweise nachgeben, wodurch ein guter Kontakt des

Kontaktelements mit der Weiterkontaktierung erzielt werden kann. Weiterhin wird in diesem Fall beim Befestigungsschritt, insbesondere einem Schweiß- oder Lötvorgang, die

Grundmetallisierung nicht beschädigt.

Die Weiterkontaktierung ist vorzugsweise zumindest teilweise oberhalb der ersten Metallisierung angeordnet. Beispielsweise erstreckt sich die Weiterkontaktierung bei einer U-förmigen Ausgestaltung der zweiten Metallisierung durch die Öffnung des U-förmigen Bereichs in das Innere des U-förmigen Bereichs hinein . Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektrisches Bauelement mit wenigstens einem Außenkontakt aufweisend wenigstens eine Metallisierung angegeben, wobei die Metallisierung rahmenförmig ausgebildet ist. Das

Bauelement kann alle funktionellen und strukturellen

Eigenschaften des oben beschriebenen Bauelements aufweisen. Insbesondere kann das Bauelement eine erste und zweite

Metallisierung wie oben beschrieben aufweisen. In diesem Fall ist wenigstens eine der Metallisierungen rahmenförmig

ausgebildet. Alternativ kann das Bauelement auch nur eine Metallisierung aufweisen.

Die Metallisierung weist insbesondere eine Aussparung auf, die durch den Rahmen begrenzt wird. Die Rahmenform der

Metallisierung kann Öffnungen aufweisen, beispielsweise kann die Rahmenform U-förmig ausgebildet sein. Die Rahmenform kann auch als geschlossener Rahmen ausgebildet sein. Die

Metallisierung ist vorzugsweise als eingebrannte

Metallisierung ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist an der rahmenförmigen

Metallisierung ein Kontaktelement wie oben beschrieben befestigt. Vorzugsweise ist wenigstens ein seitlicher

Randbereich des Kontaktelements am Rahmen direkt befestigt. Zudem kann eine Weiterkontaktierung, insbesondere in Form eines Kontaktstifts am Kontaktelement befestigt sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein

elektrisches Bauelement mit wenigstens einem Außenkontakt aufweisend eine erste Metallisierung und eine zweite

Metallisierung angegeben, wobei die zweite Metallisierung auf der ersten Metallisierung angeordnet ist. Die erste und die zweite Metallisierung sind eingebrannt. Die erste und zweite Metallisierung weist eine unterschiedliche Benetzbarkeit mit Lotmaterial auf. Das Bauelement kann alle funktionellen und strukturellen Eigenschaften des oben beschriebenen

Bauelements aufweisen. Insbesondere kann die unterschiedliche Benetzbarkeit durch einen unterschiedlichen Glasanteil erzeugt werden. Die zweite Metallisierung kann die erste Metallisierung nur teilweise bedecken. Alternativ kann die zweite Metallisierung die erste Metallisierung auch

vollständig bedecken.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung eines elektrischen Bauelements angegeben. Es wird ein Grundkörper eines elektrischen Bauelements bereitgestellt und eine erste metallische Paste auf einer Außenseite des Grundkörpers aufgebracht. Anschließend wird die erste metallische Paste zur Ausbildung einer ersten Metallisierung eingebrannt.

Danach wird eine zweite metallische Paste auf die erste

Metallisierung aufgebracht und anschließend wird die zweite metallische Paste eingebrannt. Durch das Verfahren können die oben beschriebenen Bauelemente hergestellt werden.

Insbesondere können die im Verfahren verwendeten Bestandteile alle funktionellen und strukturellen Eigenschaften der

Bestandteile der oben beschriebenen Bauelemente aufweisen.

An wenigstens einer der Metallisierungen kann ein

Kontaktelement befestigt, insbesondere angelötet werden. Dazu wird das Kontaktelement beispielsweise großzügig mit

Lotmaterial beschichtet. Die erste und zweite Metallisierung können eine unterschiedliche Benetzbarkeit mit Lotmaterial aufweisen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das Kontaktelement nur an einer der Metallisierungen befestigt wird und an der anderen Metallisierung nicht oder wenig gut befestigt wird. Weiterhin kann an dem Kontaktelement eine Weiterkontaktierung wie oben beschrieben befestigt werden, beispielsweise angeschweißt werden.

Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Aufsicht auf ein elektrisches Bauelement,

Figur 2 einen Querschnitt des Bauelements aus Figur 1,

Figur 3 eine Aufsicht auf ein elektrisches Bauelement

aufweisend ein Kontaktelement,

Figuren 4A, 4B, 4C, 4D Verfahrensschritte bei der Herstellung einer Kontaktierung eines elektrischen Bauelements,

Figur 5 in einem Diagramm die Häufigkeit eines Abzugs von

Außenkontakten in Abhängigkeit von einer ausgeübten

Kraft .

Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche

Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen.

Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf ein elektrisches Bauelement 1. Figur 2 zeigt einen Querschnitt des Bauelements aus Figur 1.

Das elektrische Bauelement 1 ist vorzugsweise ein

piezoelektrisches Bauelement, insbesondere ein Piezoaktor. Das Bauelement 1 ist als Vielschichtbauelement ausgebildet. Das Bauelement 1 weist einen Grundkörper 2 auf, in dem erste und zweite Innenelektroden 3, 4 und funktionale Schichten 5 entlang einer Stapelrichtung S abwechselnd übereinander gestapelt sind.

Die Innenelektroden 3, 4 erstrecken sich abwechselnd bis zu einer Außenseite 6 der Grundkörpers 2 und sind von einer gegenüberliegenden Außenseite (nicht abgebildet) beabstandet. Beispielsweise enthalten die Innenelektroden 3, 4 Kupfer, Silber, oder Silber-Palladium.

Die funktionalen Schichten 5 sind beispielsweise als

dielektrische Schichten, insbesondere als piezoelektrische Schichten, ausgebildet. Die funktionalen Schichten 5 können aus einem keramischen Material gebildet sein, insbesondere als piezokeramische Schichten ausgebildet sein. Vorzugsweise dehnt sich das Bauelement 1 beim Anlegen einer Spannung zwischen die Innenelektroden 3, 4 aus. Die Ausdehnung erfolgt beispielsweise in Stapelrichtung S.

Zur Kontaktierung der ersten Innenelektroden 3 ist ein

Außenkontakt 7 auf einer Außenseite 6 des Grundkörpers 2 angeordnet. Der Außenkontakt 7 weist eine erste

Metallisierung 8 und eine zweite Metallisierung 9 auf. Die erste Metallisierung 8 ist in direktem Kontakt mit den funktionalen Schichten 5 und den ersten Innenelektroden 3. Die zweite Metallisierung 9 ist auf der ersten Metallisierung 8 angeordnet und ist in direktem Kontakt mit der ersten

Metallisierung 8. Die Metallisierungen 8, 9 sind

schichtförmig ausgebildet. Die zweite Metallisierung 9 bedeckt die Außenseite der ersten Metallisierung 8, auf der sie angeordnet ist, dh die vom Grundkörper 2 abgewandte Außenseite der ersten Metallisierung 8, nur teilweise und lässt Teilbereiche der Außenseite der ersten Metallisierung 8 unbedeckt .

Beide Metallisierungen 8, 9 sind als Einbrandmetallisierungen ausgebildet. Insbesondere sind die Metallisierungen 8, 9 durch Auftragen und Einbrennen einer metallischen Paste hergestellt. Vorzugsweise wird zuerst die erste

Metallisierung 8, beispielsweise durch Siebdrucken,

aufgebracht und eingebrannt. Anschließend wird die zweite Metallisierung 9, beispielsweise durch Siebdrucken,

aufgebracht und eingebrannt.

Beide Metallisierungen 8, 9 enthalten ein Metall.

Vorzugsweise enthält wenigstens eine der Metallisierungen 8, 9 Kupfer. Alternativ oder zusätzlich können die

Metallisierungen 8, 9 Silber oder Silber-Palladium enthalten. Die Metallisierungen 8, 9 können auch unterschiedliche

Metalle enthalten, Beispielsweise kann eine der

Metallisierungen Kupfer und die andere Metallisierung Silber enthalten.

Die erste Metallisierung 8 enthält einen Glasanteil,

insbesondere eine Glasfritte. Der Glasanteil gewährleistet vorzugsweise die Haftfestigkeit der Metallisierung 8 auf der Außenseite 6 der Grundkörpers 2, beispielsweise an einem keramischen Material des Grundkörpers 2. Vorzugsweise liegt der Glasanteil in der ersten Metallisierung 8 zwischen 3 und 10 Gewichtsprozent (Gew.-%). Beispielsweise liegt der

Glasanteil bei 6 Gew.-%. Der Glasanteil in der ersten

Metallisierung 8 hat zur Folge, dass die Benetzbarkeit der ersten Metallisierung 8 mit einem Lotmaterial gering ist. Die zweite Metallisierung 9 weist keinen Glasanteil auf oder weist einen geringeren Glasanteil auf als die erste

Metallisierung 8 auf. Beim Einbrennen der zweiten

Metallisierung 9 kann allerdings ein geringer Glasanteil aus der ersten Metallisierung 8 in die zweite Metallisierung 9 diffundieren, so dass, auch wenn zur Herstellung der zweiten Metallisierung 9 eine Paste ohne Glasanteil verwendet wird, ein geringer Glasanteil nach dem Einbrennen in der zweiten Metallisierung 9 vorhanden sein kann. Durch ein zweistufiges Einbrennen der Metallisierungen 8, 9 kann eine derartige

Diffusion ganz oder weitgehend verhindert werden. Die erste Metallisierung 8 kann eine höhere Porosität aufweisen als die zweite Metallisierung 9. Beispielsweise besteht die zweite Metallisierung 9 aus einem Metall. Die zweite Metallisierung 9 weist aufgrund des fehlenden oder geringen Glasanteils eine gute Benetzbarkeit mit einem Lotmaterial auf. Die erste Metallisierung 8 ist in Form einer rechteckigen Fläche ausgebildet. Insbesondere weist die erste

Metallisierung 8 keine Aussparungen auf, ist also vollflächig ausgebildet . Die zweite Metallisierung 9 weist zwei streifenförmige

Teilbereiche 10, 11 auf, die parallel zueinander verlaufen. Die Teilbereiche 10, 11 verlaufen in Stapelrichtung S.

Zwischen den Teilbereichen 10, 11 weist die zweite

Metallisierung 9 eine Aussparung 12 auf, durch die die erste Metallisierung 8 zu sehen ist. Die zwei Teilbereiche 10, 11 sind durch einen dritten Teilbereich 12 miteinander

verbunden. Der dritte Teilbereich 12 verläuft senkrecht zur Stapelrichtung S. Die zweite Metallisierung 9 ist insgesamt U-förmig ausgebildet. Insbesondere ist die zweite Metallisierung 9 rahmenförmig ausgebildet, wobei eine Öffnung 17 in der Rahmenform vorgesehen ist. In einer alternativen Ausführungsform weist die zweite

Metallisierung 9 nur die zwei parallel zueinander

angeordneten Teilbereiche 10, 11 auf und weist nicht den dritten Teilbereich 12 auf. In einer weiteren alternativen Ausführungsform weist die zweite Metallisierung 9 einen vierten Teilbereich auf, der die zwei parallel angeordneten Teilbereiche 10, 11 an einem dem dritten Teilbereich 13 entgegen gesetzten Ende verbindet. In diesem Fall wäre die zweite Metallisierung 9 in Form eines rechteckigen Rahmens ausgebildet. Die Erfindung ist nicht auf die genaue Form der zweiten Metallisierung beschränkt. Es können beispielsweise auch kreisförmige Aussparungen in der zweiten Metallisierung 9 angeordnet sein.

Die erste Metallisierung 8 weist in eingebranntem Zustand vorzugsweise eine Dicke d _] _ (siehe Figur 2) im Bereich von 5 ym bis 30 ym auf. Beispielsweise liegt die Dicke d _] _ bei 20 ym. Die zweite Metallisierung 9 weist beispielsweise eine Dicke d2 (siehe Figur 2) im Bereich von 10 ym bis 60 ym auf. Beispielsweise liegt die Dicke d2 bei 40 ym. Die Dicken d _] _ und d2 können auch gleich sein. Beispielsweise können beide Dicken d _] _ d2 bei 20 ym liegen.

Die Fläche der ersten Metallisierung 8 ist größer als die Fläche der zweiten Metallisierung 9. Durch die große Fläche der ersten Metallisierung 8 kann eine gute Haftfestigkeit des Außenkontakts 7 an der Außenseite 6 gewährleistet werden. Durch die kleinere Fläche der zweiten Metallisierung 9 kann ein Kontaktelement in einem kleineren Befestigungsbereich an der zweiten Metallisierung 9 befestigt werden. Durch den unterschiedlichen Grad der Benetzbarkeit der ersten und zweiten Metallisierung 8, 9 kann ein Kontaktelement auf einfache Weise nur an der zweiten Metallisierung 8 und nicht, oder nur in geringem Grad, an der ersten Metallisierung 9 befestigt werden. Dies erlaubt beispielsweise eine

Befestigung des Kontaktelements nur in durch die zweite

Metallisierung 9 definierten Befestigungsbereichen. Figur 3 zeigt eine Aufsicht auf ein elektrisches Bauelement 1 mit einem Kontaktelement 14.

Das elektrische Bauelement 1 ist wie das in den Figuren 1 und 2 beschriebene Bauelement ausgebildet, wobei der Außenkontakt 7 hier zusätzlich ein Kontaktelement 14 aufweist, das auf der zweiten Metallisierung 9 angeordnet ist. Die Innenelektroden sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht

eingezeichnet. Das Kontaktelement 14 weist eine netzartige Struktur, insbesondere eine Gewebestruktur auf. Insbesondere weist das Kontaktelement 14 eine Vielzahl von miteinander verwobenen metallischen Drähten auf.

Das Kontaktelement 14 ist an der zweiten Metallisierung 9 angelötet. Durch die unterschiedliche Benetzbarkeit der ersten und zweiten Metallisierung 8, 9 mit einem Lotmaterial haftet das Lotmaterial gut an der zweiten Metallisierung 9, aber nur schlecht oder überhaupt nicht an der ersten

Metallisierung 8. Somit wird ein Befestigungsbereich 15, in dem das Kontaktelement 14 mit der darunter liegenden

Metallisierung 8, 9 verlötet ist, durch die Geometrie der zweiten Metallisierung 9 bestimmt. Somit kann zur Verlötung des Kontaktelements 14 im Kontaktbereich 15 ein Lotmaterial großflächig auf dem Kontaktelement 14 oder den Metallisierungen 8, 9 aufgebracht sein. Aufgrund der guten Benetzbarkeit der zweiten Metallisierung 9 wird das

Kontaktelement 14 mit der zweiten Metallisierung 9 durch das Lotmaterial fest verbunden. Aufgrund der schlechten

Benetzbarkeit der ersten Metallisierung 8 wird das

Kontaktelement 14 nicht oder nur mit geringer Haftfestigkeit mit der ersten Metallisierung 8 verbunden. Somit kann das Kontaktelement 14 auf einfache Weise nur in einem gewünschten Befestigungsbereich 15 befestigt werden. Insbesondere kann das Kontaktelement 14 nur partiell, dh nur in Teilen seiner Außenfläche befestigt sein, während in einem Bereich geringer Haftfestigkeit 16 das Kontaktelement 14 nicht oder nur mit geringer Haftfestigkeit 16 mit dem Grundkörper 2 verbunden ist. Dies ermöglicht beispielsweise die elektrische

Überbrückung von Rissen im Grundkörper 2, die während einer Polarisation des Bauelements 1 oder im Betrieb auftreten können. Vorzugsweise ist das Kontaktelement 14 flexibel ausgebildet, so dass es beim Auftreten von mechanischen

Spannungen, die z. B. durch einen Riss im Grundkörper 2 erzeugt werden, gedehnt wird ohne zu reißen.

Zum elektrischen Anschluss des Außenkontakts 7 kann eine Weiterkontaktierung 18, beispielsweise ein Kontaktstift, am Außenkontakt 7 befestigt sein (siehe Figur 4D) . Vorzugsweise erstreckt sich die Weiterkontaktierung 18 oberhalb der

Öffnung 17 in die Rahmenform der zweiten Metallisierung 9 hinein. Vorzugsweise ist die Weiterkontaktierung 18 nicht in einen Bereich oberhalb der zweiten Metallisierung 9

angeordnet .

Die Figuren 4A, 4B, 4C und 4D zeigen Verfahrensschritte bei der Herstellung einer Kontaktierung eines elektrischen Bauelements, beispielsweise eines in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Bauelements 1.

Gemäß Figur 4A wird ein Grundkörper 2 eines Bauelements 1 bereitgestellt. Auf eine Außenseite 6 des Grundkörpers 2 wird zur Ausbildung einer ersten Metallisierung eine erste

metallische Paste 19, beispielsweise in einem

Siebdruckverfahren, aufgebracht. Die erste metallische Paste 19 wird in Form eines vollflächig gefüllten Rechtecks

aufgebracht. Die erste metallische Paste 19 enthält ein

Metall, beispielsweise Kupfer, und einen Glasanteil.

Anschließend wird die erste metallische Paste 19 eingebrannt. Beispielsweise findet der Einbrandschritt bei einer

Temperatur von 760 °C in einer N2~Athmosphäre statt.

Auf die so erhaltene erste Metallisierung 8 wird gemäß Figur 4B zur Ausbildung der zweiten Metallisierung 9 eine zweite metallische Paste 20, beispielsweise in einem

Siebdruckverfahren, aufgebracht. Die zweite metallische Paste 8 ist U-förmig ausgebildet. Die zweite metallische Paste 8 enthält ein Metall, beispielsweise Kupfer, aber keinen

Glasanteil. Anschließend wird die zweite metallische Paste 20 eingebrannt. Beispielsweise findet der Einbrandschritt ebenfalls bei 760 °C statt.

Auf die erhaltene zweite Metallisierung 9 werden optional eine oder mehrere weitere, dünne metallische Schichten aufgebracht. Diese Schichten können zum Schutz der zweiten Metallisierung 9, insbesondere bei einer Kupfer aufweisenden zweiten Metallisierung 9, ausgebildet sein. Beispielsweise werden die Schichten aufgesputtert . Beispielsweise kann eine Kupferschicht und darüber eine Silberschicht auf die zweite Metallisierung 9 aufgebracht werden. Die Kupferschicht ist beispielsweise 0,3 ym dick und die Silberschicht 0,4 ym dick. Die Silberschicht löst sich vorzugsweise in einem

Lotmaterial. Durch Aufbringen der weiteren Schichten kann die Lötbarkeit der zweiten Metallisierung 9 verbessert werden.

Gemäß Figur 4C wird anschießend ein Kontaktelement 14

oberhalb der ersten und zweiten Metallisierung 8, 9

angeordnet. Das Kontaktelement 14 ist beispielsweise als Drahtgewebe ausgebildet. Das Kontaktelement 14 kann bereits vor dem Anordnen am Grundkörper 2 mit einem Lotmaterial versehen sein. Beispielsweise ist das Kontaktelement 14 mit dem Lotmaterial galvanisiert. Insbesondere kann das

Kontaktelement 14 auf seiner gesamten, dem Grundkörper 2 zugewandten Oberfläche mit Lotmaterial versehen sein. Durch Erwärmen des Lotmaterials wird nun eine Verbindung des

Kontaktelements 14 mit der zweiten Metallisierung 9

hergestellt. Aufgrund der guten Benetzbarkeit der zweiten Metallisierung 9 wird das Kontaktelement 14 fest mit der zweiten Metallisierung 9 verbunden. Somit entsteht am Ort der zweiten Metallisierung ein Befestigungsbereich 15 des

Kontaktelements 14 9. Aufgrund der schlechten Benetzbarkeit der ersten Metallisierung 9 mit dem Lotmaterial wird das Kontaktelement 14 nicht oder nur mit geringer Haftfestigkeit mit der ersten Metallisierung 8 verbunden. Somit entsteht ein Bereich geringer Haftfestigkeit 16 in einem Bereich oberhalb der ersten Metallisierung 8, der nicht von der zweiten

Metallisierung 9 bedeckt ist.

Bei der Verlötung des Kontaktelements 14 wird das

Kontaktelement 14 vorzugsweise an den Grundkörper 2

angepresst. Dadurch, dass die zweite Metallisierung 9 auf der ersten Metallisierung 8 angeordnet ist und somit eine Stufe zwischen der ersten und zweiten Metallisierung 8, 9 ausgebildet ist, ist der Anpressdruck auf der zweiten

Metallisierung 9 höher als auf der ersten Metallisierung 8. Durch den unterschiedlichen Anpressdruck wird die

unterschiedliche Haftfestigkeit des Kontaktelements auf der zweiten Metallisierung 9 zusätzlich unterstützt.

Die äußere geometrische Abmessung des Kontaktelements 14 ist vorzugsweise etwas geringer als die äußere Abmessung der zweiten Metallisierung 9. Somit steht das Kontaktelement 14 nicht über die zweite Metallisierung 9 seitlich über.

Insbesondere sind seitliche Randbereiche des Kontaktelements 14 mit der zweiten Metallisierung 9 verlötet. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit des Bauelements 1 erhöht werden. Insbesondere kann verhindert werden, dass überstehende

Bereiche des Kontaktelements 14 beschädigt werden, zur

Ablösung des Kontaktelements 14 führen oder zu einem

Kurzschluss führen.

Gemäß Figur 4D kann optional eine Weiterkontaktierung 18 am Außenkontakt 7 befestigt werden. Die Weiterkontaktierung 18 kann als Kontaktstift ausgebildet sein. Die

Weiterkontaktierung 18 wird auf das Kontaktelement 14

aufgelegt und beispielsweise mit dem Kontaktelement 14 verschweißt .

Die Weiterkontaktierung 18 erstreckt sich über die Öffnung 17 der zweiten Metallisierung 9 in einen mittigen Bereich oberhalb der U-förmigen zweiten Metallisierung 9 hinein. Bei einer derartigen Anordnung der Weiterkontaktierung 18 kann die Weiterkontaktierung 18 besonders zuverlässig an dem

Kontaktelement 16 befestigt werden. Bei dem Schweißvorgang kann die Weiterkontaktierung 18 an das Kontaktelement 14 angedrückt werden, wobei durch die Nachgiebigkeit des Kontaktelements 14 im Bereich geringer Haftfestigkeit 16 ein guter Kontakt zwischen der Weiterkontaktierung 18 und dem Kontaktelement 14 hergestellt werden kann. Weiterhin ist bei einer Anordnung der Weiterkontaktierung 18 derart, dass der Kontaktstift nicht oberhalb der zweiten Metallisierung 9 angeordnet ist, die Gefahr einer Beschädigung des

Außenkontakts 7 beim Schweißvorgang verringert. Darüber hinaus beeinträchtigt eine derart angeordnete

Weiterkontaktierung 18 eine Ausdehnung des Bauelements 1 nicht oder nur wenig.

Figur 5 zeigt ein Diagramm, in dem die Häufigkeit P eines Abzugs verschiedener Außenkontakte gegen eine ausgeübte Kraft F dargestellt ist. Unter einen Abzug eines Außenkontakts fällt beispielsweise ein Riss einer Weiterkontaktierung, eine partielle Ablösung einer Metallisierung oder eine Ablösung der Weiterkontaktierung von der Metallisierung.

Für den Abzugstest wurde ein Bauelement 1 gemäß Figur 3 aufweisend eine Weiterkontaktierung 18 in Form eines

Drahtgewebes bereitgestellt. Im Kopfbereich wurde die zweite Metallisierung 9 mit Kaptonfolie abgeklebt, so dass in diesem Bereich die Weiterkontaktierung 18 nicht mit der zweiten Metallisierung 9 verlötet wurde. Anschließend wurde an das nicht verlötete Stück der Weiterkontaktierung 18 beim

Abzugstest unter Ausübung verschiedener Kräfte angegriffen. Die Geschwindigkeit beim Abziehen betrug 12,5 mm/min.

Zum Vergleich wurde derselbe Test mit einem Bauelement 1 durchgeführt, bei dem die erste Metallisierung 8 U-förmig ausgebildet ist, also nicht wie bei dem in Figur 3 gezeigten Bauelement 1 vollflächig in Form eines Rechtecks ausgebildet ist Die Messwerte für eine vollflächige erste Metallisierung 8 sind durch kreisförmige Symbole dargestellt. Darüber hinaus ist an die Messwerte eine Weibull-Verteilung angepasst, die durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Die Messwerte für eine U-förmige erste Metallisierung 8 sind durch die

rechteckigen Symbole dargestellt. Auch hier ist eine Weibull- Verteilung angepasst, die durch durchgezogene Linien

dargestellt ist.

Insgesamt lässt sich aus dem Diagramm ablesen, dass bei einer vollflächig aufgebrachten ersten Metallisierung 8 die

Abzugskräfte um ca. 40 % gegenüber einer U-förmig

aufgebrachten ersten Metallisierung erhöht sind. Der

Mittelwert für die Abzugskraft lag bei einer vollflächigen ersten Metallisierung 8 bei 5,7 N mit einer

Standardabweichung von 2,4 N. Bei einer Kraft F von 5, 6 N war in 50 % und bei einer Kraft von 8,2 N war in 90 % der Fälle der Außenkontakt 7 abgezogen. Der Mittelwert für die

Abzugskraft lag bei einer U-förmigen ersten Metallisierung 8 bei 4,1 N mit einer Standardabweichung von 1,2 N. Bei einer Kraft F von 4,1 N war in 50 % und bei einer Kraft von 5, 6 N war in 90 % der Fälle der Außenkontakt 7 abgezogen.

Bezugs zeichenliste

1 elektrisches Bauelement

2 Grundkörper

3 erste Innenelektrode

4 zweite Innenelektrode

5 dielektrische Schicht

6 Außenseite

7 Außenkontakt

8 erste Metallisierung

9 zweite Metallisierung

10 erster Teilbereich

11 zweiter Teilbereich

12 Aussparung in zweiter Metallisierung

13 dritter Teilbereich

14 Kontaktelement

15 Befestigungsbereich

16 Bereich geringer Haftfestigkeit

17 Öffnung

18 Weiterkontaktierung

19 erste metallische Paste

20 zweite metallische Paste

S Stapelrichtung

d _] _ Dicke der ersten Metallisierung

d2 Dicke der zweiten Metallisierung

P Häufigkeit eines Abzugs eines Außenkontakts

F Kraft