DE2843581C2

DE2843581C2 - Elektrischer Schichtkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2843581C2
Application number: DE2843581A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Phys. 8000 München Behn; Horst Dipl.-Phys. 8025 Unterhaching Pachonik; Gerhard Dr.phil. 8000 München Seebacher
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1986-03-27
Also published as: EP0009806B1; DE2843581A1; US4376329A; JPS5552213A; EP0009806A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schichtkondensator, bei dem auf einem Trägerkörper aus Isolierstoff abwechselnd Metallschichten der Beläge und Isolierstoffschichten als Dielektrika übereinander angeordnet sind, bei dem die Metallschichten jeweils des einen Belages auf einer Seite des Kondensators und die des anderen Belages auf ufer anderen Seite des Kondensators über die Dieleklrikumsschichten vorstehen und die vorstehenden Randbereiche der Mctallschichten der Beläge ohne dazwischenliegenden Isolierstoff aufeinander angeordnet sind, bei dem die so gebildeten Randbereiche der Beläge mit Anschlußelementen elektrisch leitend verbunden sind und bei dem der Trägerkörper im Bereich der Randbereiche der Beläge Stirnflächen aufweist, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit Metallschichten überzogen sind.

Ein derartiger Kondensator ist aus der französischen Patentschrift 23 06 513 bekannt. Die Metallflächen der Beläge werden dort so aufgedampft, «Lßsie den Trägerkörper einseitig umfassen. Dazwischen werden dielektrische Schichten angeordnet. Die Metallflächen werden im Bereich der Stirnflächen des Trägerkörpers durch Tauchen in flüssiges Metall verstärkt und mit Anschlußelementen versehen.

Der Aufbau gemäß dem Stand der Technik ergibt keine ausreichende Haftung der Anschlußelemente.

Durch Legierungsbildung beim Tauchen und/oder durch die mechanische Belastung bei der Handhabung werden die sehr dünnen Meuillflächcn unterbrochen.

Auch bei dem aus der US-Patentschrift 33 30 696 bekannten Kondensator werden die Beläge dadurch kontak'iert, daß auf einer kleinen Fläche von zumindest zwei gegenüberliegenden Stirnseiten eine Metallschicht aufgedampft ist. Eine ausreichende Haftung von Anschlußelementen ist deshalb auch bei diesem Kondensator nicht gewährleistet.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, bei einem Kondensator der eingangs beschriebenen Art mit geringem Aufwand eine sichere Kontaktierung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stirnflächen des Trägerkörpers mit einer aufkaschicrten Folie aus hochschmclzcndcm Metall belegt sind, daß darauf eine Lotmeiallschichi angeordnet ist und daß die vorstehenden Randbcrcichc der Beläge die

ir. Kamen der aiifkasrliierlen Folien /iimiiidcst teilweise überlappen.

Hiermit wird der Vorteil erzielt, daß eine sichere Kontaktierung gewährleistet wird, ohne die Ausdeh-

nungdes Kondensators nennenswert zu vergrößern.

Eine einfach herzustellende Form ist gegeben, indem der Trägerkörper in Richtung senkrecht zu den stirnseitigen Metallschichten einen zumindest annähernd rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Eine besonders sichere Kontaktierung ist erreicht, wenn die stirnseitigen Metallschichten die entsprechenden Stirnflächen vollständig bedecken.

Eine ausreichende Hitzefestigkeit für das Hybridieren der Kondensatoren, beispielsweise mit einer WiederaufschmebJötung, ist gewährleistet, wenn die Dielektrikumsschichten aus Gümnipolymerisat bestehen. Durch die Verwendung von Glimmpolymerisat werden außerdem besonders vorteilhafte Werte der Kondensatordaten, insbesondere eine hohe Volutnenkapazität und ein geringer Verlustfaktor, erreicht. Mit Dielektrika aus Glimmpolymerisat können außerdem einwandfrei regenerierende Kondensatoren hergestellt werden. Hierzu eignei sich ein Glitnmpolymerisat von z. B. Cyclohexan. Die Zahl der übereinander angeordneten Schichten kann in einem weilen Bereich variiert werden. Vorteilhaft enthält der Kondensator elwa hundert Gliwynpolymcrisatschichtcn und etwa hundert Aluminiumschichten. wobei die Aluminiumschichten eine Stärke von etwa 30 nm aufweisen. Diese Ausführungsform ist noch einwandfrei regenerierfähig und ermöglicht beispielsweise Kondensatorabmessungen von nur 3 mm · 13 mm - 1 mm. Die Dielektrikumsschichten können dabei weniger als 1 μίτι dick sein.

Kondensatoren der beschriebenen Art lassen sich durch ein Verfahren herstellen, welches die Merkmale aufweist, daß ein Trägerband von der im Kondensator gewünschten Breite aus Isolierstoff hergestellt wird, daß dieses Trägerband auf seiner schmalen Längsseite Stirnflächen erhäit und an den Stirnflächen mit einer Metallschicht aus einem bei der Temperatur des üblichen Einlötvorganges von Bauelementen nichtschmelzendem Material und einer Lotmetallschicht versehen wird, daß zumindest eine Oberfläche dieses Trägerbandes mit einer Ventilschicht bedampft wird, daß auf diese Ventilnictallschicht eine Glimmpolymerisatschicht in einem polymerisierbaren Gas durch eine elektrische Glimmentladung aufpolymerisiert wird, daß auf diese Glimmpolymcrisalschichl eine /.weite Metallschicht aufgedampft und über diese weiteren Glimmpolymerisatschichten aufpolymerisiert und Metallschichten aufgedampft werden und daß sowohl beim Aufdampfen der Metallschichten als auch beim Aufpolymerisieren der Polymerssatschichten aus der Gasphase die jeweils nicht zu beschichtenden Bereiche durch Blenden abgedeckt werden und daß der so entstandene Kondensatorstreifen in Einzclkondensatorcn zertrennt wird. Dieses Zertrennen kann in bcUgfrcicn Streifen zwischen kapazitiv wirksamen Bereichen erfolgen, es kann aber auch durch die Beläge hindurch erfolgen. Hierfür eignei sich beispielsweise ein Zerschneiden des Kondensatorstreifens mit einer Schere oder dergl. Auch beim Zerschneiden des Kondensatorstreifens ergibt sich eine einwandfreie Isolation der Beläge gegeneinander.

Einfache Einbaumöglichkeiten bietet der erfindungsgemäße Kondensator, indem nach dem Aufbringen der Polymerisatschichten und der Metallbeläge Anschlußdrähte in die Lotmetallschichten eingeschmolzen werden. Als Lotmetall isi insbesondere Zinn geeignet.

Eine einfache Herstcl'iing einer großen Zahl der vorgeschlagenen Kondensatoren ist dadurch ermöglicht, daß auf eine isolierende Kunststoffplatte, deren Dicke der Breite des Trägerkö"f>ers entspricht, zu beiden Seiten eine Folie aus hochschmelzendem Metall aufkaschiert wird, daß auf diese aufkaschierte Metallfolie ein Oberzug aus einem Lotmetall aufgebracht wird, daß die Platte dann in Streifen von der Dicke des im Kondensator benötigten Trägerkörpers zertrennt wird, daß auf die Schnittflächen die Metall- und Glimmpolymcrisatschichten aufgebracht werden und daß dann die Kondensatoren von den so gebildeten Kondensatorstreifen abgetrennt werden. Als erste, hochschmelzende Kontaktschicht eignet sich eine 35 μπι dicke Kupferfolie. Auf diese wird eine Zinnschicht aufgebracht Diese reicht aus, um eine einwandfreie Verschaltung des Kondensators oder das Einlöten eines Anschlußdrahtes zu ermöglichen. Zur Herstellung von großen Mengen von Kondensatoren ist es vorteilhaft, wenn mehrere Trägerstreifen nebeneinander gelegt und gerneinsam mit den entsprechenden Schichten versehen werden. Als Belagsmaterial eignet sich insbesondere Aluminium. Die Zinnschicht kann beispielsweise elektv.galvanisch oder

2ö durch ein Tauchbad aufgebracht werden. Vor dem Zerteilen der Kondensatorstreifen in Einzelkondensatorcn kann zum Schutz der dielektrischen Schichten eine zusätzliche lsolierstoffolie oder eine Lackschicht aufgebracht werden. Als Material für den Träger eignet sich Epoxidharz, da dieser Kunststoff eine ausreichende Wärmebeständigkeit aufweist.

Eine einwandfreie, scharfe Begrenzung der aufgebrachten Schichten wird erreicht, inde-ji die nicht zu beschichtenden Flächen durch Blenden abgedeckt werden und indem die Blenden möglichst nahe am die zu beschichtenden Flächen herangebracht werden. Dies ist insbesondere für die Herstellung der Polymerisatschichten wichtig, da selbst geringe Schichtdicken in den zu kontaktierenden Randbereichen einen schlechten Kontakt hervorrufen würden. Die Abdeckung durch Blenden, die in unmittelbarer Nähe der zu beschichtenden Fläche liegen, ist auch bei der Herstellung der relativ dick auszubildenden Polymerisatschichten möglich, da sich in der Nähe des Blendenrandes verjüngende PoIymci .satschichten bilden. So können auch direkt auf den zu beschichtenden Oberflächen aufliegende Blenden ohne weiteres nach der Beschichtung entfernt werden. Dadurch können sehr genau begrenzte und deckungsgleich übcreinandcrlicgende Schichten erzeugt werden.

eine Fertigung mit sehr engen Toleranzen ist möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von zwei Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Kondensator in geschnittener Ansicht mit den Merkmalen der Erfindung.

F i g. 2 zeigt schematisch das Profil einer Glimmpolymerisatschicht in der Nähe einer Blende.

Ein Trägerkörper 1 aus Isolierstoff mit einer im Kondensator gewünschten Breite L ist auf beiden Stirnseiten mit einer Schicht aus höherschmelzenden Metall 5, 5' und einer Lotmetallschicht 6,6' beschichtet. Auf diesem Trägerkörper I sind jeweils einen Belag bildende Metallschichten 2 bzw. 2' angeordnet. Diese sind voneinander durch Giimmpolymerisatschichten 3 getrennt. Die Metallschichten 2 bzw. 2' der Beläge überlappen die stirnseitigen Metallschichten 5 und 6 bzw. 5' und 6' teilweise.

Eine mit Glimmpolymerisat zu überziehende Fläche 7 ist teilweise durch eine Blende 9 abgedeckt. Die Glimmpolymerisatschicht 8 wird im Bereich der Kante tO der

b5 Blende 9 dünner. Ihre Dicke geht gegen Null. Der Bereich der Beeinflussung durch die Blende entspricht in etwa der Dicke der Blende 9. Dadurch läßt sich die Blende 9 nach dem Aufbringen auch dicker Polymerisat-

schichten O ohne Schwierigkeiten abheben. Es tritt keine Ablösung der Glimmpolymerisatschichten 8 von der zu beschichtenden Fläche 7 auf.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche: *

1. Elektrischer Schichtkondensator, bei dem auf einem Trägerkörper aus Isolierstoff abwechselnd Mctallschichten der Beläge und Isolierstoffschichten als Dielektrika übereinander angeordnet sind, bei dem die Mctallschichten jeweils des einen Belages auf einer Seite des Kondensators und die des anderen Belages auf der anderen Seite des Kondensators über die Dielektrikumsschichten vorstehen und die vorstehenden Randbereiche der Metallschichten der Beläge ohne dazwischenliegenden Isolierstoff aufeinander angeordnet sind, bei dem die so gebildeten Randbereiche der Beläge mit Anschlußelementen elektrisch leitend verbunden sind und bei dem der Trägerkörper im Bereich der Randbereiche der Beläge Stirnflächen aufweist, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit Metallschichten überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des Trägerkörpers (1) mit einer aufkaschierten Folie (5,5') aus hochschmelzendem Metall belegt sind, daß darauf eine Lotmetallschicht (6, 6') angeordnet ist und daß die vorstehenden Randbereiche der Beläge (2,2') die Kanten der aufkaschierten Folien (5,5') zumindest teilweise überlappen.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daS der Trägerkörper (1) in Richtung senkrecht zu den stirnseitigen Metallschichten (5,5'; 6, 6') einen zumindest annähernd rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Metallschichten (5,5'; 6,6') die entsprechendei/Stirnflächen vollständig bedecken.

4. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffschichten (3) aus Glimmpolymerisat bestehen.

5. Kondensator nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß er etwa 100 Glimmpolymerisatschichten (3) und etwa 100 Aluminiumschichten (2. 2') enthält und daß die Aluminiumschichten (2, 2') etwa 30 nm dick sind.

6. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schichtkondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch, gekennzeichnet, daß auf eine isolierende Kunststoffplatte, deren Dicke der Breite (L) eines Trägerkörpers entspricht, zu beiden Seiten eine Folie eines hochsehmelzenden Metalles auf kaschiert wird, daß auf diese beiden aufkaschierten Metallfolien je ein Überzug aus einem Lotmetall aufgebracht wird, daß die Kunststoffplatte dann in Streifen von der Dicke des im Kondensator benötigten Trägerkörpers zertrennt wird, daß auf die Schnittflächen Metall- und Glimmpolymerisatschichten aufgebracht werden und daß dann die Einzelkondensatoren von den so gebildeten Kondensatorstreifsn abgeschnitten werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der Glimmpolymerisatschichtcn und der Metnilbeläge Anschlußdrähtc in die Lotmctallschichtcn eingeschmolzen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gckcnn-/eirhnel. daß bei ιΐιτ I lersicllunj: der konilensator-ΜίνιίΐΊΐ iliiriligehetuli- llela^ssi'liii'hlcn aus Mi^-InII und Dieleklnkiimsscluchlen cr/.ciigl werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche b bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß eine 35 μιη dicke Kupferfolie aufkaschiert wird und daß darauf als Lotmetallschicht eine Zinnschicht aufgebracht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Trägerstreifen nebeneinandergelegt und gemeinsam mit Metall bedampft und durch Glimmpolymerisation beschichtet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht zu beschichtenden Flächen durch Blenden abgedeckt werden und daß die Blenden möglichst nahe an die nicht zu beschichtenden Rächen herangebracht werden.