DE102009008292B4

DE102009008292B4 - Kondensator und Verfahren zur Herstellung eines solchen

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Publication number: DE102009008292B4
Application number: DE102009008292.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Letz Martin; Holger Wegener; Hans-Heinrich Gundelach
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2029-02-11
Also published as: WO2010091847A1; JP2012517692A; US9236183B2; EP2396797A1; US20110317329A1; DE102009008292A1; KR20110117687A; JP5331213B2; CN102318020A; US20150000830A1; US8867191B2; CN102318020B

Abstract

Kondensator mit mindestens zwei von Metallschichten (32, 42) gebildeten Elektroden, zwischen denen als Dielektrikum eine gezogene Glasschicht (16, 18) mit einer Schichtdicke von höchstens 50 μm angeordnet ist, die aus einem Glas besteht, das 40–75 Gew.-% Siliziumoxid und 1–25 Gew.-% Aluminiumoxid, 0–16 Gew.-% B2O3, 0–30 Gew.-% Erdalkalioxide und höchstens 1 Gew.-% Alkalioxide enthält.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einem Dielektrikum aus Glas sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.
Das ständig zunehmende Bedürfnis zur Speicherung von Energie für Zeiten von Mikrosekunden bis zu Tagen bei großer elektrischer Energiemenge erfordert Materialien mit speziellen dielektrischen Eigenschaften.
Im Stand der Technik werden in der Regel Polypropylen-Folienkondensatoren als Hochleistungskondensatoren verwendet. Sie können gerollt werden, und das Dielektrikum, Polypropylen, kann in Form sehr dünner Folie hergestellt werden. Jedoch begrenzt die dielektrische Durchschlagsspannung von ungefähr 1 MV/cm die Dichte, mit der Energie gespeichert werden kann.
Elektrolytkondensatoren können auch zu sehr hohen Speicherdichten gebracht werden. So wurde von Jeol in Japan ein Doppelschicht-Elektrolytkondensator mit Speicherdichten in der Größenordnung von 20 Wh/l angekündigt ( JP 11288852 A2 ).
Jedoch sind derartige Elektrolyten im Allgemeinen chemisch reaktiv, umweltschädlich und können in einigen Fällen sogar explosiv sein.
Ferner sind keramische Kondensatoren bekannt, die Keramiken als Dielektrikum verwenden, wie z. B. Kondensatoren mit ferroelektrischen Phasen. Allerdings begrenzt die Restporosität von Keramiken ihre dielektrische Durchschlagsfeldstärke.
Batterien, wie etwa Lithium-Ionen-Batterien liefern zurzeit die höchste Speicherdichte bis zu 800 Wh/l. Batterien haben jedoch eine begrenzte Lebensdauer und haben im Vergleich zu Kondensatoren Ladezeiten von bis zu mehreren Stunden.
Im Stand der Technik sind ferner Gläser als Dielektrikum für Kondensatoren bekannt. Es wurden bereits in den 40er-Jahren des letzten Jahrhunderts Glaskondensatoren beschrieben. Sie sind für elektronische Anwendungen für Satelliten und Raumfahrzeug weit verbreitet und können in sehr aggressiven Umweltbedingungen arbeiten. Es ist auch bekannt, dass die dielektrische Durchschlagsfeldstärke von Gläsern allgemein größer als die von den entsprechenden Kristallsystemen ist. In A. Hippel, R. J. Maurer, Phys. Rev., 59, 820 (1941) wurde dieses Phänomen beschrieben, indem die Durchschlagsfeldstärke von Quarzglas mit Quarzkristall verglichen wurde. Die Autoren geben eine Durchschlagsfeldstärke in der Größenordnung von 7 MV/cm für Quarzglas an.
Allerdings wäre die Herstellung von Kondensatoren aus Quarzglas ein außerordentlich teurer und zeitraubender Prozess.
Aus CH 323 455 ist ein elektrischer Wickelkondensator bekannt, bei dem als Dielektrikum zwischen den Metallfolien eine dünne biegsame Glasschicht verwendet wird. Die Glasschicht wird auf die Metallfolie vorzugsweise im Hochvakuum aufgedampft oder auf der Metallfolie durch Aufdampfen der Komponenten der später entstehenden Glasschicht im Hochvakuum erzeugt. Für den Glasüberzug werden Silikat-Borsäure-Tonerde-Gläser als besonders geeignet angesehen.
Ein derartiges Herstellverfahren ist außerordentlich aufwändig und teuer und garantiert dennoch nicht die gewünschte hohe Speicherdichte.
Aus der DE 956 433 C ist es bekannt, als Dielektrikum für Kondensatoren ein auf Aluminiumfolien aufzuschmelzendes Glas zu verwenden, das aus einem alkalifreien Bleiboratglas mit einem Gehalt an Bleioxid von mindestens 60 Gew.-% und einem Boroxidanteil von höchstens 25 Gew.-% besteht. Das Glas wird vorzugsweise im pulverisierten Zustand auf die Metalloberfläche, etwa in Form einer Aluminiumfolie, aufgebracht und dann aufgeschmolzen.
Aus der GB 774 009 bzw. der in Bezug genommenen GB 693 461 sind weitere Kondensatoren bekannt, bei denen ein Glas vorzugsweise in Form eines Bleiglases in pulverisierter Form auf eine Metallfolie aufgebracht und dann aufgeschmolzen wird.
Die Verwendung weiterer stark bleihaltiger Gläser, insbesondere von Bleiboratgläsern, für die Herstellung eines Dielektrikums ist aus der DE 1 496 698 A bekannt. Hierbei wird ein Bleiboratglas zunächst erschmolzen und dann pulverisiert und dann in einem Schlicker eingebracht, um so auf die Oberfläche einer Metallplatte bzw. Metallfolie aufgebracht und dann aufgeschmolzen zu werden.
Es hat sich gezeigt, dass die vorstehend beschriebenen stark bleihaltigen Gläser und insbesondere das beschriebene Herstellverfahren durch Aufschmelzen eines Schlickers oder eines Glaspulvers auf einer Metalloberfläche nicht besonders geeignet ist, um einen hochwertigen Kondensator mit einer hohen Energiedichte herzustellen.
Aus der US 4 687 540 ist es ferner bekannt, ein Glas zu einem Glasband auszuziehen und mit einer ersten und einer zweiten Metallschicht zu einem Verbund zusammenzufügen, um einen Kondensator herzustellen.
Hierbei werden jedoch beliebige Gläser verwendet, wobei es sich typischerweise um Silikat-, Borosilikat-, Borat- oder Phosphatgläser handeln soll, ohne dass auf deren nähere Zusammensetzung eingegangen wird.
Gleichfalls ist das Herstellverfahren nicht näher erläutert.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen verbesserten Kondensator mit Glas als Dielektrikum anzugeben, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen. Hierbei soll insbesondere eine möglichst hohe Speicherdichte ermöglicht werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Kondensator gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensators gemäß Anspruch 9 gelöst.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Erfindungsgemäß wurde nämlich festgestellt, dass dann, wenn alkaliarme oder alkalifreie Silikatgläser als Dielektrikum verwendet werden, die dielektrische Durchschlagsfestigkeit von Quarzglas erreicht werden kann oder sogar noch deutlich gesteigert werden kann. Auf diese Weise wird mit der Verwendung von alkaliarmen dünnen Glasschichten eine überraschend einfach und kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung von Kondensatoren mit hoher Energiespeicherdichte offenbart. Durch die Verwendung einer gezogenen, vorzugsweise einer feuerpolierten Oberfläche wird ein besonders hohe dielektrische Durchschlagsspannung erzielt.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung weist die Glasschicht eine Dicke von mindestens 5 μm, insbesondere von mindestens 10 μm, insbesondere von mindestens 15 μm auf.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere in diesem Dickenbereich mit bevorzugt 15–30 μm durch das stärkere Ausziehen der alkaliarmen Gläser eine besonders glatte Oberfläche geschaffen wird, durch die eine besonders hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit begünstigt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung weist der Kondensator einen Schichtverbund auf, der mindestens aus einer ersten Glasschicht, auf der eine erste Metallschicht vorgesehen ist, auf der mindestens eine zweite Glasschicht und mindestens eine zweite Metallschicht vorgesehen ist, besteht, wobei der Schichtverbund aufgewickelt ist und die beiden Metallschichten jeweils mit Anschlüssen elektrisch verbunden sind.
Es hat sich gezeigt, dass derartige dünne Glasschichten auch ohne weiteres aufgewickelt werden können, so dass sich eine besonders hohe Energiemenge auf kleinstem Raum speichern lässt.
In weiter bevorzugter Ausführung der Erfindung besteht jede Glasschicht aus einem Glas mit einem Alkalioxidgehalt von höchstens 1 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von höchstens 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt von höchstens 0,05 Gew.-%.
Durch Verwendung von besonders alkaliarmen Gläsern lässt sich erfindungsgemäß die Durchschlagsfestigkeit noch weiter steigern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht jede Glasschicht aus einem Glas mit einer elektrischen Leitfähigkeit von höchstens 10^–15 S/cm besteht.
Bei Verwendung von derartigen Gläsern mit einer sehr geringen elektrischen Leitfähigkeit, ergibt sich eine Zeitkonstante für die Entladung in der Größenordnung von Minuten bis Tagen. Dies bedeutet, dass die Entladung des Kondensators nicht durch dielektrische Restleitfähigkeit, sondern eher durch das Gehäuse des Kondensators und weitere Einflüsse bestimmt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die verwendeten Gläser einen dielektrischen Verlustwinkel (tan δ) von höchstens 0,001 bei 1 kHz auf.
Besonders geeignete Gläser zur Herstellung des Dielektrikums weisen die folgenden Komponenten (in Gew.-% auf Oxidbasis) auf:

SiO₂ 45–70

Al₂O₃ 5–25

B₂O₃ 1–16

Erdalkalioxide 1–30

Alkalioxide 0–1.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung beträgt die maximale mittlere Rauhtiefe (RMS) 1 Nanometer, vorzugsweise höchstens 0,8 Nanometer, besonders bevorzugt höchstens 0,5 Nanometer.
Mit einer derartig glatten Oberfläche wird eine besonders hohe dielektrische Durchschlagsspannung erzielt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein erstes und ein zweites Glasband ausgezogen und das erste Glasband mit der ersten Metallschicht zusammen mit dem zweiten Glasband und einer zweiten Metallschicht zu einem Verbund zusammengefügt und aufgewickelt.
Es lässt sich so eine besonders kostengünstige Herstellung ermöglichen. Alternativ kann jedes Glasband zunächst aus der Schmelze gezogen werden und mit Papier zu einer Rolle aufgewickelt werden. Dann kann zu einem späteren Verfahrenszeitpunkt die Metallschicht aufgebracht werden bzw. das Glasband nach Abwickeln der Papierschicht mit einer Metallfolie zusammen gewickelt werden.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist die Herstellung jedes Glasband im Down-Draw-Verfahren oder im Overflow-Downdraw-Fusion-Verfahren.
Es hat sich gezeigt, dass beide Verfahren, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind (vgl. z. B. WO 02/051757 A2 für das Down-Draw-Verfahren sowie WO 03/051783 A1 für das Overflow-Downdraw-Fusion-Verfahren) besonders geeignet sind, um dünne Glasbänder von 50 μm oder weniger auszuziehen. Da beide Verfahren grundsätzlich bekannt sind, werden diese hier nicht in größerem Detail erläutert. Für Einzelheiten wird auf die WO 02/051757 A2 sowie auf die WO 03/051783 A1 verwiesen.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird jedes Glasband nach seinem Ausziehen mittels einer Laserschneideinrichtung in mehrere Einzelbänder getrennt.
Auf diese Weise wird der Verfahrensablauf bei der Herstellung von kleinen Kondensatoren ausgehend von relativ breiten Glasbändern vereinfacht. Durch Verwendung eines Laserschneidverfahrens lässt sich eine sehr schonende Trennung des Glasbandes in kleinere Glasbänder gewährleisten, die vorzugsweise auch an den Rändern eine Oberfläche wie eine feuerpolierte Oberfläche ergibt. Auf diese Weise kann eine besonders hohe dielektrische Durchschlagsspannung gewährleisten werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird jedes Glasband nach seinem Ausziehen durch ein Nachziehverfahren zu einer noch geringeren Dicke ausgezogen.
Da Glasbänder mit geringer Dicke besonders bevorzugt sind, lassen sich so erfindungsgemäß noch dünnere Glasbänder mit noch weiter verbesserter Oberfläche herstellen, wodurch die Energiedichte des hergestellten Kondensators weiter gesteigert werden kann.
Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Düseneinrichtung zum Ausziehen eines Glasbandes nach dem Down-Draw-Verfahren
2 eine stark vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen und Aufwickeln eines Verbundes mit zwei Glasschichten und zwei Metallschichten, die in abwechselnder Reihenfolge miteinander kombiniert sind, wobei die beiden Glasschichten jeweils im Down-Draw-Verfahren hergestellt werden;
3 ein einfache Darstellung einer Vorrichtung zum Ziehen eines Glasbandes nach dem Down-Draw-Verfahren mit einer nachfolgenden Laserschneideinrichtung zum Auftrennen des hergestellten Glasbandes in mehrere Einzelglasbänder und
4 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kondensators.
1 zeigt eine Düseneinrichtung 10 grundsätzlich bekannter Bauart, die bei einem Down-Draw-Verfahren verwendet wird, um Flachglas mit einer äußerst hohen Präzision sehr dünn auszuziehen. Bei dem grundsätzlich in der WO 02/051757 A2 beschriebenen Down-Draw-Verfahren fließt blasenfreies und gut homogenisiertes Glas in ein Glasreservoir, den sog. Ziehtank. Der Ziehtank besteht aus Edelmetallen, wie etwa Platin oder Platinlegierungen. Unterhalb des Ziehtanks ist eine Düseneinrichtung 10 mit einer Schlitzdüse 14 angeordnet. Die Größe und die Form dieser Schlitzdüse 14 definiert den Durchfluss des ausgezogenen Glasbandes 16 sowie seine Dickenverteilung über die Breite des Glasbandes. Das Glasband wird unter Verwendung von Ziehrollen 26, 28 (2) nach unten gezogen und gelangt schließlich durch einen Glühofen, der sich an den Ziehrollen anschließt (nicht dargestellt). Der Glühofen kühlt das Glas bis auf Raumtemperatur langsam herunter, um Spannungen im Glas zu vermeiden. Die Geschwindigkeit der Ziehrollen definiert die Dicke des Glasbandes. Nach dem Ziehvorgang wird das Glas aus der vertikalen in eine horizontale Lage zum weiteren Verarbeiten gebogen.
Das hergestellte Glasband 16 kann, wie im Stand der Technik bekannt, mit einem Papier zusammen zu einer Rolle aufgewickelt werden. Zur weiteren Herstellung des Kondensators muss dann zu einem späteren Zeitpunkt das Papier wieder abgewickelt werden und stattdessen eine Metallfolie, z. B. eine dünne Aluminiumfolie, mit dem Glas in Kontakt gebracht werden. Zur Herstellung eines Kondensators, etwa gemäß 4, wird dann ein erstes Glasband mit einer Metallfolie, gefolgt von einem zweiten Glasband, gefolgt von einer zweiten Metallfolie zu einem Verbund zusammengewickelt und auf die Größe des Endproduktes gebracht. Die beiden durch die Glasschicht elektrisch voneinander isolierten Metallfolien werden sodann mit Anschlüssen 72, 74 versehen, so dass ein Kondensator 70 entsteht. Der aufgewickelte Verbund 48 gemäß 4 wird vorzugsweise zusätzlich noch von einem Gehäuse 76 umschlossen, was bspw. durch Umschmelzen mit einem relativ niedrig schmelzenden Glas erfolgen kann.
In 2 ist schematisch eine Vorrichtung 20 dargestellt, um einen Verbund 48 bestehend aus einer ersten Glasschicht, gefolgt von einer Metallfolie, gefolgt von einer zweiten Glasschicht und wiederum gefolgt von einer zweiten Metallschicht herzustellen und auf einer Rolle 50 aufzuwickeln. Ein erstes Glasband 16 gelangt aus einer ersten Zieheinrichtung 22 und wird durch Ziehrollen 26 gezogen. Nach ausreichender Abkühlung wird das Glasband 16 mit einer Metallfolie, z. B. einer Aluminiumfolie 32 zusammengewickelt, die von einer Rolle 30 abgewickelt wird und über eine Umlenkrolle 34 zugeführt wird. Aus einer zweiten Zieheinrichtung 24 wird ein zweites Glasband 18 über Ziehrollen 28 ausgezogen und wird anschließend über Umlenkrollen 36, 38 auf die Oberfläche der Metallfolie 32 zugeführt.
Nachfolgend wird eine zweite Metallfolie, etwa in Form einer Aluminiumfolie 42 von einer Rolle 40 abgewickelt und über eine Umlenkrolle 44 zugeführt. Der so gebildete Verbund 48 wird ggf. über weitere Umlenkrollen 45 auf einer Rolle 50 aufgewickelt. Hierbei ist darauf zu achten, dass die erste Metallfolie zu nur einer Seite übersteht und die zweite Metallfolie nur zu der anderen Seite, um Überschläge bzw. Kurzschlüsse zu vermeiden.
Aus 3 ist schließlich ersichtlich, dass jedes Glasband über eine Laserschneideinrichtung in mehrere Einzelbänder aufgetrennt werden kann, was vorzugsweise unmittelbar nach dem Ausziehen des Glasbandes 16 auf der Zieheinrichtung 22 erfolgt. In 3 ist ein aus der Zieheinrichtung 22 ausgezogenes Glasband 16 schematisch dargestellt. Auf die Darstellung von Ziehrollen, Kühlzonen und dergleichen mehr wurde. aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Das Glasband 16 wird nach dem Verlassen der Zieheinrichtung 22 zunächst automatisch über eine Inspektionseinrichtung 60 kontrolliert. Es kann sich hierbei bspw. um ein kameragestütztes System handeln. Anschließend wird das Glasband 16 über eine Laserschneideinrichtung mit mehreren Lasern 52, 54, 56, 58 in einer Reihe von Einzelbahnen 16', 16'', 16''', 16 ^IV, 16 ^V aufgeteilt. Diese Einzelbahnen 16', 16'', 16''', 16 ^IV, 16 ^v mit einer Breite von z. B. jeweils 10 cm können dann in entsprechender Weise wie gemäß 2 weiterverarbeitet werden oder jeweils mit Papier ausgewickelt werden.
Beispiele
Im Down-Draw-Verfahren werden Glasbänder aus dem Glas D263 mit einer Dicke von 30 μm und Glasbänder aus dem Glas AF45 mit einer Dicke von 50 μm hergestellt und zusammen mit Papier aufgewickelt.
Anschließend wurde die Eignung der hergestellten Glasfolien zur Herstellung von Kondensatoren überprüft.
Die typische Zusammensetzung der beiden Gläser AF45 und D263, die beide von der Schott AG hergestellt und vertrieben werden, ist in Tabelle 1 zusammengefasst.
Beim Glas AF45 handelt es sich demnach um ein alkalifreies Glas, das erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist. Dagegen handelt es sich bei dem Glas D263 um ein Vergleichsbeispiel, da dieses Glas 16 Gew.-% an Alkalioxiden enthält.
Die mittlere Rauhigkeit (RMS), nach DIN ISO 1302 auch als arithmetischer Mittenrauhwert (Ra) bezeichnet, liegt bei beiden Glasbändern zwischen etwa 0,4 und 0,5 nm. Die Oberfläche ist also äußerst glatt. Die dielektrische Durchschlagsfestigkeit der beiden Glasschichten AF45 und D263 wurde bestimmt. Hierbei zeigt es sich bei der Glasfolie aus AF45 mit 50 μm Dicke eine hohe Durchschlagsfestigkeit von etwa 5 bis 7 MV/cm.

Zusammensetzung (Gew.-%)

AF45 D263

SiO₂ 59 57

Al₂O₃ 10 6

B₂O₃ 15 9

BaO 25 -

ZnO - 7

TiO₂ - 5

Alkalioxide - 16

Tab. 1
Beim Vergleichsbeispiel aus D263 zeigte sich eine mittlere Durchschlagsfestigkeit von nur etwa 4 MV/cm. Dies bedeutet, dass die dielektrische Durchschlagsfestigkeit des alkalifreien Glases AF45 deutlich besser ist, als diejenige des alkalihaltigen Glases D263. In diesem Zusammmenhang ist zu berücksichtigen, dass es allgemein bekannt ist, dass die Durchschlagsfestigkeit eines Dielektrikums mit abnehmender Dicke (bis zu einem gewissen Grenzwert hin) zunimmt. Damit zeigt die die deutlich verbesserte Durchschlagsfestigkeit des alkalifreien Glases AF45, da eine höhere Durchschlagsfestigkeit trotz der größeren Dicke gemessen wurde.
Die gesamte Energiedichte E hängt mit der Feldstärke U/d wie folgt zusammen: E = 1 / 2·ε₀·ε·( U / d)², wobei ε₀ = 8,854187·10^–12 As/Vm dielektrische Feldkonstante ist, ε die Permittivitätszahl ist, U die angelegte Spannung ist und d die Dicke des Dielektrikums ist.

Die Permittivitätszahl für AF45 wurde mit 6,2 bestimmt. Unter der Annahme einer dielektrischen Durchschlagsfeldstärke von 7 MV/cm erhält man die Energiedichte für das Glas AF45 mit 20·10⁶ Ws/m³, was 3,7 Wh/l entspricht.

Zusammensetzung (Gew.-%)
	AF32	AF37	8252
SiO₂	61	57	60
Al₂O₃	18	17	14,5
B₂O₃	10	8	4,5
CaO	5	2	10
BaO	3	3	9
MgO	3	5	2
ZnO	-	-	-
TiO₂	-	-	-
SrO	-	6	-
Alkalioxide	-	-	-
Rest	-	2	-

Tab. 2

Unter der Annahme der erwarteten höheren dielektrischen Durchschlagsfeldstärke von 12 MV/cm bei einer dünneren Glasfolie für das Glas AF45 erhält man eine Energiedichte von etwa 40·10⁶ Ws/m³, was 11 Wh/l entspricht.
Für das Glas D263, das etwa 16 Gew.-% Alkalioxide enthält, wurde dagegen eine dielektrische Durchschlagsfestigkeit von lediglich etwa 4 MV/cm bestimmt, was zu einer entsprechend niedrigeren charakteristischen Energiedichte führt.
Die deutlich höhere dielektrische Durchschlagsfestigkeit des Glases AF45 im Vergleich zum Glas D263 wird auf die Alkalifreiheit des Glases AF45 zurück geführt.
Es wird davon ausgegangen, dass andere alkalifreie Gläser, wie bspw. AF32, AF37 und 8252, die ebenfalls von der Schott-AG hergestellt und vertrieben werden, zu gleich guten Ergebnissen führen. Die Zusammensetzung dieser Gläser ist in Tab. 2 angegeben.
In Tab. 3 sind weitere alkalifreie Gläser zusammengefasst, die für die erfindungsgemäße Herstellung von Kondensatoren besonders geeignet sind.

Zusammensetzung (Gew.-%)

1 2 3 4

SiO₂ 63 56 60 59

Al₂O₃ 17 11 17 15

B₂O₃ 10 6 8 10

CaO 10 3 4 6

MgO - 2 4 -

BaO - 15 - 4

SrO - 7 7 6

Tab. 3
Es versteht sich, dass in den vorgenannten Gläsern gemäß der Tab. 1 bis 3 etwa bis zu 0,5 Gew.-% an Alkalioxiden als Verunreinigungen enthalten sein können (auf Grund von Verunreinigungen der Rohstoffe und Ausschmelzungen aus der Feuerfestverkleidung).

Claims

Kondensator mit mindestens zwei von Metallschichten (32, 42) gebildeten Elektroden, zwischen denen als Dielektrikum eine gezogene Glasschicht (16, 18) mit einer Schichtdicke von höchstens 50 μm angeordnet ist, die aus einem Glas besteht, das 40–75 Gew.-% Siliziumoxid und 1–25 Gew.-% Aluminiumoxid, 0–16 Gew.-% B₂O₃, 0–30 Gew.-% Erdalkalioxide und höchstens 1 Gew.-% Alkalioxide enthält.
Kondensator nach Anspruch 1, bei dem die Schichtdicke der Glasschicht (16, 18) höchstens 40 μm beträgt.
Kondensator nach Anspruch 1, bei dem die Schichtdicke der Glasschicht (16, 18) höchstens 30 μm beträgt.
Kondensator nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Schichtdicke der Glasschicht (16, 18) mindestens 5 μm beträgt.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schichtdicke der Glasschicht (16, 18) mindestens 15 μm beträgt.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Glasschicht (16, 18) aus einem Glas mit einem Alkalioxidgehalt von höchstens 0,5 Gew.-% besteht.
Kondensator nach Anspruch 6, bei dem jede Glasschicht (16, 18) aus einem Glas mit einem Alkalioxidgehalt von höchstens 0,05 Gew.-% besteht.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Glasschicht (16, 18) aus einem Glas mit einer elektrischen Leitfähigkeit von höchstens 10^–15 S/cm besteht.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede Glasschicht (16, 18) aus einem Glas mit einem dielektrischen Verlustwinkel (tan δ) von höchstens 0,001 bei 1 kHz besteht.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede Glasschicht (16, 18) aus einem Glas besteht, das die folgenden Komponenten (in Gew.-% auf Oxidbasis) enthält: SiO₂ 45–70 Al₂O₃ 5–25 B₂O₃ 1–16 Erdalkalioxide 1–30 Alkalioxide 0–1.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Glasschicht (16, 18) eine maximale mittlere Rauhtiefe RMS von höchstens 1 Nanometer aufweist.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede Glasschicht (16, 18) eine maximale mittlere Rauhtiefe RMS von höchstens 0,5 Nanometer aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Kondensators mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Glases, das 40–75 Gew.-% Siliziumoxid, 1–25 Gew.-% Aluminiumoxid, 0–16 Gew.-% B₂O₃, 0–30 Gew.-% Erdalkalioxide und höchstens 1 Gew.-% Alkalioxide enthält; – Ausziehen des Glases zu einem Glasband (16, 18) von höchstens 50 μm Dicke; – Zusammenfügen des Glasbandes (16, 18) mit einer ersten Metallschicht (32) und mindestens einer zweiten Metallschicht (42) zu einem Verbund (48) und – elektrisches Kontaktieren der beiden Metallschichten (32, 42).
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem ein erstes (16) und ein zweites (18) Glasband ausgezogen werden und das erste (16) Glasband mit der ersten Metallschicht zusammen, mit dem zweiten (18) Glasband und einer zweiten Metallschicht (42) zu einem Verbund (48) zusammen gefügt und aufgewickelt werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem jedes Glasband (16, 18) im Down-Draw-Verfahren oder im Overflow-Downdraw-Fusion-Verfahren hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, bei dem jedes Glasband (16, 18) nach seinem Ausziehen mittels einer Laserschneideinrichtung in mehrere Einzelbänder (16', 16'', 16''', 16 ^IV) getrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem jedes Glasband (16, 18) nach seinem Ausziehen durch ein Nachziehverfahren zu einer noch geringeren Dicke ausgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem jedes Glasband (16, 18) auf eine Dicke von höchstens 40 μm ausgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem jedes Glasband (16, 18) auf eine Dicke von mindestens 5 μm ausgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, bei dem jedes Glasband (16, 18) aus einem Glas mit einem Alkalioxidgehalt von höchstens 0,1 Gew.-% hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, bei dem jedes Glasband (16, 18) aus einem Glas hergestellt wird, das die folgenden Komponenten (in Gew.-% auf Oxidbasis) enthält: SiO₂ 45–70 Al₂O₃ 5–25 B₂O₃ 1–16 Erdalkalioxide 1–30 Alkalioxide 0–1.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, bei dem jedes Glasband (16, 18) derart ausgezogen wird, dass sich an seinen beiden Oberflächen ein arithmetischer Mittenrauhwert von höchstens 1 Nanometer ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, bei dem jedes Glasband (16, 18) derart ausgezogen wird, dass sich an seinen beiden Oberflächen ein arithmetischer Mittenrauhwert von höchstens 0,5 Nanometer ergibt.