Elektrischer Kondensator mit ausbrennfähigen Belegungen Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kondensatoren mit ausbrennfähigen Belegun gen, insbesondere auf die Ausbildung des Elektrodenanschlusses.
Es ist. bereits bekannt, dass bei elektrischen l@ondensatoren mit äusserst dünnen Metall schichten als Belegung die Metallschicht um eine Durehsehlagsstelle wegbrennt und der Durchschlag somit von selbst ausheilt. Der artige Kondensatoren werden aus Isolierstoff- folien aufgebaut, die mit einer sehr dünnen Metallschicht versehen sind.
Als Isolierstoff Folie kann man beispielsweise Papier oder liunststoff vertuenden, das durch Bedampfen, Kathodenzerstäubung oder auf eine andere Weise mit einer dünnen Metallschicht, bei spielsweise aus Zink, Aluminium, Kadmium oder andern geeigneten Metallen, versehen wird.
hie Kondensatoren werden durch Falter oder Aufrollen der metallisierten Folien, ge gebenenfalls unter Z,%cischenlage von weiteren Isoliei:stoffolien, hergestellt. Es hat sieh nun als besonders zweckmässig erwiesen, die Me- tallisieiaing, welche die dünnen Metallbelegun <U>gen</U> bilden, jeweils nur an einer Seite bis zum Rand auszuführen und den gegenüberliegen den Rand metallfrei zu lassen. Im fertigen Kondensator reichen dann die Belegungen ab wechselnd bis zu einer Stirnseite.
Der An- sehluss der Belegungen erfolgt meist so, da.ss man auf den Stirnseiten des Kondensators eine Metallschicht durch Aufspritzen, Auf stäuben oder ein ähnliches Verfahren an bringt. Diese stirnseitigen Spritzmetallschich- ten stehen dann jeweils mit einer Belegungs- sehicht in elektrischem Kontakt und dienen als elektrische Zuleitung.
Es liegt in der Na tur der Sache, dass der Kontakt zwischen der Metallbelegung und der Spritzmetallschicht infolge der geringen Dicke der aufinet.allisier- ten Schichten nicht an allen Stellen genügend innig ist. Man hat deshalb beobachtet, dass bei einem Durchschlag nicht nur die Metallschicht um die Durchschlagstelle wegbrennt, sondern auch am Übergang von aufmetallisierter Schicht und Spritzmetallsehicht oft ein Aus brennen der metallisierten Schicht stattfindet.
Dies führt naturgemäss dazu, dass sich der Kontakt mit der Spritzmetallschicht weiter verschlechtert und bei weiterer Belastung die Stromdichte an den Anschlussstellen derart erhöht wird, dass immer neue Teile des An schlusses ausbrennen. Dies kann so weit füh ren, dass die Belegungsschicht schliesslich kei nen Kontakt mit der stirnseitigen Spritz nietallschicht mehr hat, obwohl der Konden sator an und für sieh noch brauchbar wäre.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist bereits vorgeschlagen worden, die aufmetallisierte Schicht, welche die Belegung bildet, nicht überall von gleicher Stärke herzustellen, son dern die aufmetallisierte Schicht am An sehlussrand stärker zu machen. Man kann dies so ausführen, dass man die metallisierte Schicht am Randstreifen sprunghaft ver stärkt oder auch so, dass ein allmählicher Übergang von der dünnen Metallschicht zur verstärkten Randschicht stattfindet.
Natur gemäss wird dadurch die Berühi2ingsfläehe zwischen der dünnen Belegungsschicht und der stirnseitigen Spritzmetallschiclit wesent lich vergrössert, so dass ein Ausbrennen des Anschlusses nicht mehr stattfindet. Dieses Verfahren hat jedoch einen Nachteil. Durch die Verstärkung der Belegungsschielit am Rande ist die Metallschicht in der Nähe des Randes so stark geworden, dass ein Ausheilen eines Durchschlages dort nicht mehr stattfin den kann. Die selbstheilende Wirkung des Kondensators wird durch diese Massnahme da her in Frage gestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zni- grunde, diesen Nachteil zu vermeiden, ohne dass der Vorteil des verstärkten Randanschlus ses aufgegeben wird.
Erfindungsgemäss wird ein Kondensator mit ausbrennfähigen Belegungen so aufgebaut, dass mindestens die dünne 11letallschielit, wel che die eine Belegung bildet, an allen Stellen gleichmässig dünn und damit ausbrennfähig gehalten wird. Die benachbarte Isolierstoff- folie weist mindestens gegenüber dieser Be legung am Rande einen schmalen, als Ver stärkung der Belegung dienenden Metallstrei fen auf.
Dadurch ist nicht nur die Verstär kung des Randes und damit ein guter An schluss zur Spritzmetallschicht gegeben, son dern es hat sich auch überraschenderweise ge zeigt, dass im Bereich der Metallverstärkung die Metallbelegung bei einem Durehsehlag, wegbrennt. Wahrscheinlich sind an der Ober fläche der dünnen Metallisierungsschicht sehr dünne Oxydschichten vorhanden, die norma lerweise den Stromübergang zwischen den bei den aufeinanderliegenden Metallisieiaings- schichten nicht behindern.
Einem starken Stromstoss jedoch, wie er beim Durchschlag entsteht, setzt diese Oxydschicht einen ziem lichen Widerstand entgegen, was bewirkt, dass ein Ausbrennen so vor sich geht, als ob die beiden 1@Ietallsehichten voneinander getrennt wären. Damit ist also der erwähnte Nachteil vermieden, ohne dass der Vorteil einer ver stärkten Randschicht aufgegeben wurde.
Die Metallisierung des der Metallschicht; gegenüberliegenden Dielektrikumsbandes kann entweder in einem schmalen, gleichmässig dicken 3letallstreifen bestehen oder auch in einem Metallstreifen, dessen Dicke vom Rand nach denn Innern des Kondensators zni ab nimmt, also etwa keilförmig verläuft.
Man kann die Metallisierung des der Belegnngs- sehieht gegenüberliegenden Dielektrikums- streifens entweder aus demselben Metall wie die Belegung selbst herstellen oder auch aus einem andern, vorzugsweise besser leitenden Metall.
Es ist weiter bekannt, die Metallisierung der Dielektrikumsbänder bei Kondensatoren derart auszuführen, dass sie denn Rand des Dielektrikumsbandes noch miterfassen bzw. noch um ihn herumreichen.
Selbstverständlich kann die beschriebene Anordnung auch der- # ar aus-- t -yeführt sein, dass die Metallisierungen sowohl der Belegung als auch des diese berüh renden Verstärkungsstreifens bis über die Kante des Dielektrikumsbandes reichen.
Gemäss einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung werden sämtliche im Konden sator befindlichen Dielektrikumsstreifen an jedem Rand mit. einem schmalen Streifen aus Metall versehen, so dass sieh bei fertig aufge bauten Kondensatorwiekeln eine verhältnis mässig geschlossene Metallschicht an jeder Seite ergibt. Besonders ist dies dann der Fall, wenn auch die Ränder der Dielektrikumsfolie metallisiert werden.
In diesem Falle ist der Kontakt mit der stirnseitigen Sprit7metall- sehicht an jeder Seite besonders gut. Da nun in diesem Falle sieh auf einem Isolierstoff band zwei 3letallbelegLingen entgegengesetzter Polarität in kurzem Abstand voneinander be- .rinden, kann es von Vorteil sein, diesen Zwi- sehenrauni durch Einfügen eines zusätzlicher. Dielektrikums besonders zit isolieren.
Bei spielsweise kann der Zwischenraum zwischen den beiden Belegungssehiehten eines Dielek- t.rikumsbandes durch eine Lackierung mit Di- elektrikum ausgefüllt werden. Die dünnen Verstärkungsstreifen müssen nicht in jedem Falle aus einem kontinuier- lichen Metallstreifen bestehen, sondern dieser kann auch eine Musterung aufweisen, bei spielsweise in der Art, dass sich Unterbre ehungen im Metallstreifen befinden, die je doch vorteilhaft in Achsrichtung des Wickels verlaufen.
In den Figuren sind verschiedene Ausfüh rungsbeispiele für einen erfindungsgemäss aufgebauten Kondensator dargestellt. Fig. 1 zeigt (las Prinzip der Erfindung und die Fig.2 bis 8 verschiedene Ausbildungsformen und Anordnungen des Verstärkungsstreifens.
Es soll noch betont werden, dass dieser dünne Verstärkungsstreifen auf die gleiche Art und Weise wie die Belegungssehicht auf das Dielektrikumsband aufgebracht werden kann und alle hierfür geeigneten Verfahren verwendet werden können. Auch soll sich die Dicke der Metallschicht des Verstärkungsstrei fens ungefähr in der Grössenordnung der auf metallisierten Belegangsschiehten halten.
Natürlich richtet sich die Dicke und Breite nach den sonstigen Abmessungen und nach der Verwendung des Kondensators.
In Fig. 1 sind die Isolierstoffolien 1 in. Querschnitt dargestellt. Mit 2 sind die Be- legungssehichten und mit 3 die Metallisie- rungsstreifen bezeichnet. In Fig. 1a. sind alle Isolierstoffolien getrennt dargestellt, um die Metallisierungen besser zu verdeutlichen.
Fig. 1b stellt schematisch den fertigen Wickel- dar, der mit den stirnseitigen, Spritzmetall schichten 4 versehen ist. Die beiden Metalli- sierungen 2 und 3 liegen nun fest aufeinan der. Es soll noch betont werden, dass die in den Figuren dargestellten Teile in ihren Ab messungen, insbesondere in der Dicke, verzerrt dargestellt wurden, um die einzelnen Schich ten deutlicher in Erscheinung treten zu lassen.
Fig. \? stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Verstärkungsschichten 3 keilförmig, das heisst mit nach innen abnehmender Dicke, ausgeführt sind.
In Fig. 3 ist der Fall dargestellt, bei dem die Metallisierungen auch noch die Stirnseite der Dielektrikumsbänder beflecken. Man sieht, dass in diesem Falle eine erhebliche Vergrö sserung der Berührungsfläche zwischen Me- tallisierungs- und Spritzmetallschicht erzielt wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 tra gen alle Dielektrikumsbänder an beiden Rän dern eine Metallisierung, die auf der einen Seite zur Verstärkung der gegenüberliegen den Belegungssehieht und auf der andern Seite zum Abschluss des Wickels gegen ein dringendes Metall beim Metallisieren der Stirnseite dienen.
Da die Belegungsschieht 2 sieh auf demselben Dielektrikumsband wie die dünne Randschicht entgegengesetzter Polari tät befindet, ist es angebracht, zwischen den beiden Metallisierungen ein Zusatzdielektri- kum aufzubringen.
Dies ist beispielsweise in Fig. 5 dargestellt. Man kann diese zusätzliche Isolierung 5 ent weder auf die eng benachbarten Belegungs- schichten beschränken oder auch bei andern Dielektrikumsbändern zwischen den Metalli- sierungen eine Isolation einfügen. Diese zu sätzliche Isolation, die beispielsweise durch Aufbringen eines geeigneten Lackes erzeugt. werden kann, wird vorteilhaft in derselben Stärke wie die Metallisierung gehalten.
Man erreicht dadurch, dass sämtliche Folien an allen Punkten fest aufeinanderliegen.
Bei einlagigen Kondensatoren, wie sie in, Fig.6 dargestellt sind, muss jedes Dielektri- kumsband auf beiden Seiten eine Met.allisie- rung tragen, und zwar auf der einen Seite die Belegungsschicht 2 und auf der Rückseite die Verstärkungsschicht 3.
Um eine Metallisierung auf beiden Seiten bei einlagigen Kondensatoren zu vermeiden, kann man auch das an und für sich bekannte Umklappen des metallisierten Randes ausfüh ren (Fig.7). Die Metallisierungen, und zwar die Belegungsschicht 2 und die Verstärkungs schicht 3 befinden sich mit gewissem Zwi schenraum auf derselben Seite des Dielektri- kumsbandes. Durch Umklappen der mit der Verstärkungsschicht versehenen Ränder er reicht man wieder eine Verstärkung des An-.
schlussrandes. Aus Fig. 7 ist. auch zu entneh- rrien, dass in diesem Fälle eine besonders grosse Anschlussfläehe zur Verbindung mit der Spritzmetallschicht vorhanden ist.
WTie bereits ausgeführt wurde, muss die Verstärkungsschicht nicht aus einem durch. gehenden Metallstreifen bestehen, sondern. kann auch gemustert sein. Eine derartige lIu- sterung ist in Fig.8a und 8b beispielsweise dargestellt. In Fig.8a besteht der Verstär kungsstreifen aus einzelnen Metallflächen mit Unterbrechungen dazwischen, in Fig. 8b ist der Verstärkungsstreifen 3 so ausgebildet, dal die Metallmenge des Streifens nach dem In nern des Kondensators zu abnimmt.
Electrical Capacitor with Burnout Capacities The invention relates to electrical capacitors with burnout capabilities, in particular the formation of the electrode connection.
It is. It is already known that in electrical capacitors with extremely thin metal layers, the metal layer around a breakdown point burns away and the breakdown thus heals by itself. Such capacitors are made up of insulating foils that are provided with a very thin metal layer.
As an insulating film, for example, paper or liunststoff can be used, which is provided with a thin metal layer, for example made of zinc, aluminum, cadmium or other suitable metals, by vapor deposition, cathode sputtering or in some other way.
These capacitors are produced by folding or rolling up the metallized foils, if necessary under Z,% cischlage of further insulating foils. It has now proven to be particularly expedient to carry out the metallization, which form the thin metal coverings, only on one side up to the edge and to leave the edge free of metal on the opposite side. In the finished capacitor, the assignments then alternate up to one end face.
The connections are usually made in such a way that a metal layer is applied to the end faces of the capacitor by spraying, dusting or a similar process. These front-side spray metal layers are then each in electrical contact with a covering layer and serve as an electrical supply line.
It is in the nature of things that the contact between the metal coating and the spray metal layer is not sufficiently intimate at all points due to the small thickness of the metalized layers. It has therefore been observed that in the event of a breakdown, not only does the metal layer around the breakdown point burn away, but also the metalized layer often burns out at the transition between the metallized layer and the spray metal layer.
This naturally leads to the fact that the contact with the spray metal layer deteriorates further and, with further loading, the current density at the connection points is increased in such a way that new parts of the connection always burn out. This can go so far that the covering layer finally no longer has any contact with the frontal spray rivet layer, although the capacitor itself would still be usable.
To avoid this disadvantage, it has already been proposed that the metallized layer which forms the covering should not be made of the same thickness everywhere, but rather to make the metallized layer stronger at the edge of the connection. This can be done in such a way that the metallized layer at the edge strip is suddenly strengthened or in such a way that there is a gradual transition from the thin metal layer to the reinforced edge layer.
By nature, this increases the contact area between the thin covering layer and the frontal spray metal layer, so that the connection no longer burns out. However, this method has a disadvantage. As a result of the reinforcement of the covering layer on the edge, the metal layer near the edge has become so strong that a breakdown can no longer heal there. The self-healing effect of the capacitor is therefore called into question by this measure.
The invention is based on the object of avoiding this disadvantage without giving up the advantage of the reinforced edge connection.
According to the invention, a capacitor with burn-out coverings is constructed in such a way that at least the thin metal sheet that forms the cover is kept uniformly thin at all points and thus burn-out. The adjacent insulating film has, at least opposite this covering, on the edge a narrow metal strip which serves to reinforce the covering.
This not only provides the reinforcement of the edge and thus a good connection to the spray metal layer, but surprisingly it has also been shown that in the area of the metal reinforcement the metal coating burns away in the event of a blowout. Very thin oxide layers are probably present on the surface of the thin metallization layer which normally do not hinder the current transfer between the metallization layers lying on top of one another.
However, a strong current surge, such as that produced by a breakdown, is opposed by this oxide layer quite a bit, which causes the burnout to proceed as if the two metal layers were separated from each other. This avoids the disadvantage mentioned without giving up the advantage of a reinforced outer layer.
The metallization of the metal layer; opposite dielectric strip can consist either in a narrow, uniformly thick 3letallstrip or also in a metal strip, the thickness of which decreases from the edge to the inside of the capacitor zni, that is approximately wedge-shaped.
The metallization of the dielectric strip opposite the coating can be produced either from the same metal as the coating itself or from a different, preferably better conductive metal.
It is also known to perform the metallization of the dielectric strips in capacitors in such a way that they also include the edge of the dielectric strip or extend around it.
Of course, the arrangement described can also be designed in such a way that the metallizations of both the covering and the reinforcing strip in contact with it extend over the edge of the dielectric tape.
According to a further embodiment of the invention, all dielectric strips located in the capacitor are included on each edge. provided with a narrow strip of metal, so that when the capacitor is already built, there is a relatively closed metal layer on each side. This is particularly the case when the edges of the dielectric film are also metallized.
In this case, the contact with the frontal spray metal layer on each side is particularly good. Since, in this case, two metal sheets of opposite polarity are attached to an insulating tape at a short distance from one another, it can be advantageous to insert an additional space between the two. Isolate dielectric especially zit.
For example, the space between the two lines of coverage of a dielectric strip can be filled by painting with dielectric. The thin reinforcement strips do not have to consist of a continuous metal strip in every case, but this can also have a pattern, for example in the manner that there are interruptions in the metal strip, which however advantageously run in the axial direction of the roll.
In the figures, various exemplary embodiments are shown for a capacitor constructed according to the invention. Fig. 1 shows (read the principle of the invention and Figures 2 to 8 different forms and arrangements of the reinforcing strip.
It should also be emphasized that this thin reinforcement strip can be applied to the dielectric tape in the same way as the covering layer and that all methods suitable for this can be used. The thickness of the metal layer of the reinforcing strip should also be approximately in the order of magnitude of the metalized document layers.
Of course, the thickness and width depend on the other dimensions and on the use of the capacitor.
In Fig. 1, the insulating films 1 are shown in. Cross section. The covering layers are denoted by 2 and the metallization strips are denoted by 3. In Fig. 1a. all insulating foils are shown separately in order to better illustrate the metallizations.
Fig. 1b shows schematically the finished winding, which is provided with the frontal, spray metal layers 4. The two metallizations 2 and 3 are now firmly on top of one another. It should also be emphasized that the parts shown in the figures have been shown distorted in their dimensions, especially in terms of thickness, in order to make the individual layers appear more clearly.
Fig. \? represents an embodiment in which the reinforcement layers 3 are wedge-shaped, that is to say with an inwardly decreasing thickness.
In Fig. 3 the case is shown in which the metallizations also stain the face of the dielectric strips. It can be seen that in this case a considerable enlargement of the contact area between the metallization and spray metal layer is achieved.
In the embodiment according to FIG. 4, all dielectric strips on both edges have a metallization which is used on the one hand to reinforce the opposing occupancy and on the other to terminate the winding against an urgent metal when metallizing the end face.
Since the covering layer 2 is located on the same dielectric strip as the thin edge layer of opposite polarity, it is appropriate to apply an additional dielectric between the two metallizations.
This is shown in FIG. 5, for example. This additional insulation 5 can either be limited to the closely adjacent covering layers or, in the case of other dielectric strips, insulation can be inserted between the metallizations. This additional insulation, which is generated, for example, by applying a suitable paint. can be, is advantageously kept in the same thickness as the metallization.
The result is that all foils lie firmly on top of one another at all points.
In the case of single-layer capacitors, as shown in FIG. 6, each dielectric strip must have a metalization on both sides, namely the covering layer 2 on one side and the reinforcement layer 3 on the back.
In order to avoid metallization on both sides in the case of single-layer capacitors, the known folding over of the metallized edge can also be carried out (FIG. 7). The metallizations, namely the covering layer 2 and the reinforcement layer 3, are located with a certain amount of space on the same side of the dielectric strip. By folding down the edges provided with the reinforcement layer, you can reinforce the area again.
final margin. From Fig. 7 is. It can also be seen that in this case there is a particularly large connection surface for connection to the spray metal layer.
As already stated, the reinforcement layer does not have to consist of a through. going metal strips exist, rather. can also be patterned. Such a vent is shown in FIGS. 8a and 8b, for example. In Fig. 8a the reinforcing strip consists of individual metal surfaces with interruptions in between, in Fig. 8b the reinforcing strip 3 is designed so that the amount of metal in the strip decreases after the inside of the capacitor.