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Verfahren zur Herstellung eines Einfolien-Bandes für selbstregenerierende
elektrische Kondensatoren mit Lackdielektrikum Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von einem mehrschichtigen, Dielektrikum und Belegungen enthaltenden
Band für besonders spannungssichere Einfolienkondensatoren, bei dem eine Trägerfolie
aus Metall auf beiden Seiten lackiert und auf die Lackschicht, vorzugsweise beidseitig,
eine Gegenbelegung aufgebracht wird, wobei zur Erzielung eines breiten, überstehenden
Lackrandes die Trägerfolie zu einer Rolle aufgewickelt und in eine das Metall der
Trägerfolie chemisch und/oder elektrochemisch angreifende Flüssigkeit eingebracht
wird, nach Patent 975 545.
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In dem Patent 975 545 ist bereits angegeben, ganze Rollen stirnseitig
in eine das Metall der Trägerfolie herausätzende Flüssigkeit einzutauchen. Die vorliegende
Erfindung befaßt sich mit der weiteren Ausbildung dieser Standbadätzung, insbesondere
mit der hierbei auftretenden Aufgabe, eine gleichmäßige Ätztiefe längs des Längsrandes
der zu ätzenden Folie zu gewährleisten. Es bestehen nämlich gewisse Schwierigkeiten
bei der Standbadätzung; so wurde bei in einem Standätzbad behandelten Folienwickeln
festgestellt, daß die Anzahl der Durchschläge in aus solchen Folien hergestellten
Kondensatoren in den Randzonen, die am meisten mit der Ätzflüssigkeit in Verbindung
kommen, auf ein Vielfaches der Durchschlagszahl ansteigt, die an den mittleren,
weniger mit der Säure in Berührung gekommenen Stellen der Folie auftreten. Diese
Erscheinung läßt darauf schließen, daß beim Ätzen die an dem Rand der Trägerfolie
liegenden Teile der aufgebrachten Lackschicht von der Ätzflüssigkeit im Sinne einer
geringeren Durchschlagsfestigkeit beeinflußt worden sind. Des weiteren war die Ätzung
in den äußeren Lagen des zu behandelnden Folienwickels tiefer als in den inneren,
und schließlich war der Zeitpunkt, an dem die Atzung die gewünschte Tiefe erreicht
hatte, nicht nur von der Zusammensetzung des Bades und dessen Temperatur, sondern
auch sehr stark vom Wickelzug abhängig, mit dem der zu behandelnde Wickel aufgewickelt
worden war; auch die Gleichmäßigkeit der Ätztiefe ließ, insbesondere dann, wenn
besonders tief geätzt werden sollte, vieles zu wünschen übrig.
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Auf Grund dieser Erkenntnisse wurde ein Verfahren entwickelt, bei
dem diese Schwierigkeiten in vorteilhafer Weise verringert bzw. behoben sind. Dies
wird dadurch erreicht, daß zur Erleichterung des Ätzens die Trägerfolie zusammen
mit einer Zwischenlage aufgewickelt wird. Als Zwischenlage kann eine gegen die Ätzflüssigkeit
beständige Folie, z. B. aus Polyvinylchlorid oder Polystyrol, verwendet werden.
Der mit der Zwischenlage hergestellte Wickel wird dann im Standbadverfahren durch
Eintauchen in die Ätzflüssigkeit, vorzugsweise beidseitig, im Sinne des Hauptpatentes
geätzt. Die zu ätzende Folie wird mit der Zwischenlage so aufgewickelt, daß der
zu ätzende Folienrand über dem Rand der Zwischenlage übersteht.
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Dabei sind folgende Gesichtspunkte für das Maß des Herausragens a
im Verhältnis zur gewünschten Ätztiefe b zu beachten: Wünscht man eine Ätztiefe
b und legt Wert auf rasche Ätzung, so läßt man die Lackfolie mehr als mit der Breite
b, insbesondere etwa 1,1 ... 1,5b herausragen. Soll die Ätzung möglichst
gleichmäßig sein, läßt man die Folie um 1,0 b herausragen. Soll der dielektrisch
wirksame Lackfilm möglichst vor Säureeinwirkung geschützt werden, läßt man die Lackfolie
weniger als mit der Breite b, insbesondere mit etwa 0,7 ... 0,9
b herausragen. Bei einer beidseitigen Ätzung der Folie wird als Zwischenlage
vorzugsweise eine Folie verwendet, deren Breite geringer ist als die Breite der
zu ätzenden Folie und die mit dieser so aufgewickelt ist, daß der Rand der zu ätzenden
Folie beidseitig auf den Stirnseiten des in die Ätzflüssigkeit eingetauchten Wickels
hervorsteht. Einen Ausschnitt eines Schnittes durch eine solche erfindungsgemäß
aufgewickelte Folie ist in Fig. 9. gezeigt. In ihr bedeutet 1 die z. B. aus Aluminium
bestehende metallische Trägerfolie,
auf deren Oberfläche beidseitig
die später im Kondensator als Dielektrikum dienenden Lackschichten 2 aufgebracht
sind. Diese Folie, von der die Fig. 1 vier Lagen im Schnitt zeigt, ist gemäß dem
Obigen mit einer als Zwischenlage dienenden Folie 3 aufgewickelt, so daß die einzelnen
Lagen der zu ätzenden Folie 1, 2 nicht unmittelbar aufeinanderliegen und der bzw.
die zu ätzenden Ränder auf den Stirnseiten des Wickels überstehen. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 soll die zu ätzende Folie 1, 2 an ihren beiden Rändern
geätzt werden, indem auf beiden Längsrändern der Folie das Metall der Trägerfolie
1 zwischen den Rändern der Dielektrikumlackschichten 2 herausgelöst wird. Zu diesem
Zweck ist die Breite B der Zwischenlage 3 geringer als die Breite der zu ätzenden
Folie 1, 2. Das Maß a, um das die Ränder der Folie 1, 2 über die Stirnseiten der
Zwischenlage 3 übersteht, ist dabei entsprechend den oben dargelegten Gesichtspunkten
zu bemessen; im dargestellten Fall ist es größer als das Maß b gewählt, das die
gewünschte Ätztiefe angibt. Es muß in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen werden,
daß die Größenverhältnisse in der Figur nicht den tatsächlichen Verhältnissen entsprechen,
bei denen die Breite b mindestens 1 mm, möglichst jedoch mehr als 1 mm groß ist,
während die Dicke d der metallischen Trägerfolie 1 nur wenige Mikron, z. B. nur
etwa 6 ,u beträgt. Der nach dem Ätzen entstehende Spalt zwischen den überstehenden
Rändern der Dielektrikumschichten 2 hat also einen Querschnitt, bei dem das Verhältnis
der Tiefe b zur Dicke d ungefähr gleich 200 oder mehr ist.
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Durch die vorgeschriebene Zwischenlage 3, deren Dicke vorzugsweise
größer ist, als die der beidseitig lackierten Folie 1, 2 können sich die überstehenden
Dielektrikumränder 2 beim Herausätzen aufbiegen, so daß die Ätzflüssigkeit sehr
gut an das Metall der Trägerfolie auch in größeren Tiefen herankommen kann. Der
Ätzangriff, d. h. die Geschwindigkeit, mit der das Metall der Trägerfolie herausgelöst
wird, ist auf diese Weise wesentlich stärker und infolge des überstehens der zu
ätzenden Ränder über die Zwischenlage 3 auch gleichmäßiger, weil das Aufbiegen der
Dielektrikumränder 2 nicht durch die Nachbarlagen des Wickels behindert ist. Fig.
1 a zeigt eine zu ätzende Folie 1, 2 während des Ätzvorganges. Die Dielektrikumränder
2' sind, wie dort gezeigt, aufgebogen, so daß die insbesondere saure Ätzflüssigkeit
in den Zwischenraum 2" zwischen diesen überstehenden Dielektrikumrändern an den
linken bzw. rechten Rand der metallischen Trägerfolie 1 gut herankommen kann.
Ein zu tiefes Herauslösen der Trägerfolie 1 wird dadurch vermieden, daß die Ätzgeschwindigkeit
wesentlich geringer ist, wenn die Ätztiefe so weit fortgeschritten ist, daß die
Zwischenlagen 3, s. Fig. 1 b, das Aufbiegen der Lackränder 2' verhindern.
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Zwei weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen die Fig. 2 und
3, aus denen im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung weitere Einzelheiten
der Erfindung hervorgehen. Fig. 2 zeigt schematisch eine Anordnung für eine chemische
Ätzung. In dem Bad 21 befindet sich die Ätzflüssigkeit, zum Beispiel Salzsäurelösung
22. Auf einer durchgehenden Achse 23 sind die zu ätzenden, z. B. entsprechend Fig.
1 aufgewickelten Folienwicke124 mittels ihres Hohlrohres 24', auf dem sie aufgewickelt
sind, aufgehängt, so daß sie allseitig von der Säurelösung 22 umspült sind. Um eine
gute Durchwirbelung der Säureflüssigkeit und damit eine möglichst gleichmäßige Konzentration
der Säure während des ganzen Ätzvorganges sicherzustellen, ist die Achse 23, wie
vor allem der in Fig. 2 gezeigte Querschnitt der Ätzanordnung erkennen läßt, drehbar
angeordnet. Der Antrieb erfolgt mittels des Antriebsrades 25, das z. B. durch eine
Schneckenwelle in geeigneter Weise von einem Motor in Umdrehung gesetzt wird. Auf
der Welle 23 sind flache stabförmige Umwirbler 26 befestigt, die während des Umlaufens
der Welle 23 die Flüssigkeit 22 umwirbeln. Die Wickel drehen sich durch die Art
ihrer Aufhängung ebenfalls, aber viel langsamer als der Umlauf der Wirbler 26.
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Während das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 eine rein chemische Ätzung
darstellt, zeigt die Fig. 3 eine elektrochemische Ätzung, bei der also an die herausätzende
Trägerfolie 1, die insbesondere aus Aluminium besteht, eine Spannung gegen die Ätzflüssigkeit
gelegt wird. Das Anlegen der Spannung kann entweder direkt erfolgen, doch macht
das gewisse Schwierigkeiten, z. B. dadurch, daß infolge des Spannungsabfalls bei
hohen Ätzströmen die Gleichmäßigkeit der Ätzung in Frage gestellt ist. Führt man
nämlich die Spannung an einem oder an beiden Enden der Trägerfolie zu, so nimmt
die Spannung zwischen den einzelnen Stellen der Trägerfolie und der Badflüssigkeit
mit zunehmender Entfernung von der Stromzuführungsstelle infolge des Widerstandes
der Trägerfolie laufend ab, was zu ungleichmäßig tiefen Herauslösungen der metallischen
Trägerfolie 1 führt. Eine größere Gleichmäßigkeit wird demgegenüber durch das Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 erzielt, bei dem eine beidseitig zu ätzende, Folie z. B. in der in Fig.
1 gezeigten Weise, zu einem Wickel 31
auf einem Hohlrohr 31' aufgewickelt
und so in die Badflüssigkeit 32 eingetaucht ist, daß ihre beiden Stirnseiten von
der Badflüssigkeit umspült sind. In dem Bad 33 ist eine Trennwand 34 vorgesehen,
die die Badflüssigkeit 32 in zwei Hälften trennt, so daß ein Stromdurchgang von
der einen Badhälfte 32' zur anderen Badhälfte 32" bzw. umgekehrt über den Folienwinkel31
erfolgt. In die beiden Badhälften 32', 32" tauchen die Elektroden 35, 36, die mit
je einem Pol der Wechselstromquelle 37 verbunden sind.
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Für die erforderliche Reinigung der fertiggeätzten Folie soll gemäß
der vorliegenden Erfindung ebenfalls ein Standbadverfahren verwendet werden, in
das der aus dem Ätzbad kommende Wickel ohne nochmaliges Umspulen zwecks Reinigung
eingetaucht wird. Auf diese Weise wird nämlich ein Umspulvorgang, der das Herstellungsverfahren
der Kondensatoren verteuern würde, erspart; außerdem hat sich in eingehenden Versuchen
gezeigt, daß ein Standbadreinigungsverfahren für in der oben geschilderten Weise
geätzte Folien wider Erwarten ausreichend ist, d. h. zu Kondensatoren mit guter
Isolationsfestigkeit führt. Offenbar liegt das daran, daß bei einer Ätzung im Folienwickel
der Großteil der Oberfläche im wesentlichen vor dem Eindringen von Ätzflüssigkeiten
in Fehlstellen od. dgl. geschützt ist und praktisch nur die den Stirnseiten zugekehrten
Ränder der Trägerfolien von der Ätzflüssigkeit angegriffen werden. Diese Ränder
werden in der nachfolgenden Standbadreinigung intensiv genug gereinigt, so daß die
Standbadreinigungsverfahren ausreichen.
Die abschließende Trocknung
der Folie kann nach bekannten Verfahren erfolgen.