DE1301860B

DE1301860B - Keramischer Trimmerkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1301860B
Application number: DEJ26373A
Authority: DE
Inventors: Wallace Arthur B
Original assignee: Jfd Electronics Corp
Current assignee: Jfd Electronics Corp
Priority date: 1964-06-03
Filing date: 1964-08-11
Publication date: 1969-08-28
Also published as: US3244951A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen keramischen Trimmerkondensator mit einer mindestens eine ebene Belegung aufweisenden Statorelektrode und einer Rotorelektrode, die eine drehbar angeordnete Keramikscheibe aufweisen, die mit mindestens einer leitenden Schicht als Rotorbelegung versehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die spezifische Kapazität eines keramischen Trimmerkondensators zu erhöhen, ohne die mechanische Festigkeit zu vermindern. Üblicherweise ist nämlich die Kapazität eines Trimmerkondensators, der einen keramischen Rotor aufweist, sehr niedrig, da einerseits die meisten stabilen keramischen Titanatwerkstoffe im Vergleich zu der instabilen eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweisen und es andererseits schwierig ist, keramische Rotoren in einer Stärke unter etwa 0,5 mm zu verwenden, da dünnere Rotorplatten beim Drehen des Rotors zerbrechen würden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Trimmerkondensator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die leitende Schicht in die Keramikscheibe planparallel zur oberen und unteren Oberfläche der Keramikscheibe derart eingebettet ist, daß ihr Abstand von der der Statorelektrode benachbarten Oberfläche der Keramikscheibe wesentlich geringer ist als der Abstand von der anderen Oberfläche der Keramikscheibe.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, mehrere äußerst dünne, ungebrannte und daher biegsame keramische Scheiben zu verwenden, welche eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen können, wobei eine dieser Platten vor dem Brennen metallisiert wird, um die Rotorelektrode zu bilden, indem diese metallisierte Platte dann durch mehrere gleichartige, ungebrannte Scheiben oder eine einzige dicke ungebrannte Scheibe verstärkt wird. Das gesamte zusammengesetzte Bauteil wird dann gebrannt und weist eine genügende Gesamtdicke auf, um den Rotor für eine mechanische Drehbewegung stark genug zu machen. Der sich ergebene Rotor wird einen verhältnismäßig schmalen Abstand der eingebetteten Rotorelektrode von der Statorelektrode aufweisen (und zwar von ungefähr 0,05 mm, verglichen mit 0,25 bis 0,5 mm nach dem Stand der Technik), wodurch die Kapazität des Gerätes wesentlich höher ist als die .der Geräte nach dem Stand der Technik, bei denen sich die Rotorelektrode in der obersten Fläche des verhältnismäßig dicken Rotors befindet.
Der ungebrannte Stapel wird dann gepreßt und in üblicher Weise gebrannt, wodurch die Rotorelektrode in einer dichten monolithischen Einheit eingebettet ist.
Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung.
F i g. 1 zeigt eine Vorderansicht des zusammengesetzten Trimmerkondensators; F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht der F i g. 1 nach Linie 2-2 der F i g. 1; F i g. 3 zeigt eine Rückansicht des zusammengebauten Bauteils der F i g. 1 und 2; die F i g. 4 a und 4 b zeigen Vorder- bzw. Seitenansichten einer der ungebrannten keramischen Scheiben, welche für die Bildung des Rotors nach den F i g. 1 und 2 benutzt werden; die F i g. 5 a und 5 b zeigen Vorder- bzw. Seitenansichten einer Scheibe des in den F i g. 4 a und 4 b gezeigten Typs, nachdem eine metallisierte Elektrode darauf angebracht ist; F i g. 6 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung in Seitenansicht, wobei gezeigt wird, in welcher Weise mehrere Platten in Bezug aufeinander zusammengesetzt werden, um den Gesamtrotor zu bilden; F i g. 7 zeigt eine Seitenansicht des in F i g. 6 gezeigten Stapels nach dem Preßvorgang; F i g. 8 zeigt den in F i g. 7 dargestellten Stapel nach dem Brennen, wobei der monolithische Aufbau des Rotors dargestellt ist, und die F i g. 9 a und 9 b zeigen eine Drauf- bzw. Seitenansicht im Schnitt des in F i g. 8 dargestellten zusammengesetzten Rotors, nachdem eine Silberpaste an dem Rotor angebracht und festgebrannt ist, um als elektrisches Anschlußmittel zu dienen.
Die F i g. 4 a und 4 b zeigen eine aus einem keramisehen Titanatmaterial bestehende keramische Scheibe 10, welche mit einer Öffnung 11 versehen ist und eine Dicke von ungefähr 0,05 mm und einen Durchmesser von ungefähr 5,1 mm aufweisen kann. Die Scheibe 10 ist eine biegsame und ungebrannte Materialplatte, welche leicht herstellbar ist und bei der Handhabung nicht bricht. Nach den F i g. 5 a und 5 b wird dann bei dieser äußerst dünnen Scheibe die halbe obere Fläche mit einer geeigneten Edelmetallpaste, beispielsweise Palladium, metallisiert, wie es in den F i g. 5 a und 5 b als Elektrode 12 dargestellt ist.
Um den Rotor zu bilden, wird die Platte 10 der F i g. 5 a und 5 b mit der darauf befindHichen Elektrode 12 unterhalb einer Anzahl von im wesentlichen identischen ungebrannten Scheiben, beispielsweise der in F i g. 6 dargestellten Scheiben 13,14 und 15, angeordnet. Bei einer typischen Ausführungsform kann ein Stapel von 15 Scheiben vorgesehen sein, andererseits kann auch eine einzelne dicke, ungebrannte Scheibe den Stapel der Scheiben 13 bis 15 ersetzen.
Nach F i g. 7 wird daraufhin der Stapel in eine geeignete Vorrichtung eingebracht und mit einem Druck von ungefähr 2,3 t/em2 gepreßt. Dieser gepreßte Stapel nach F i g. 7 wird dann bei einer geeigneten Temperatur gebrannt, wodurch die Edelmetallpasten-Elektrode 12 mit dem keramischen Material verschmilzt und auch die verschiedenen keramischen Scheiben miteinander verschmelzen, so daß die dichte monolithische Einheit 20 nach F i g. 8 gebildet wird.
Nach den F i g. 9 a und 9 b wird daraufhin eine Silberpaste 21 auf eine Hälfte der Innenseite der ausgerichteten Öffnungen 11 und auf die obere Fläche des Rotors 20 aufgebracht, welche mit der Elektrode 12 übereinstimmt. Das versilberte Gebiet in der Öffnung 11 stellt einen elektrischen Kontakt mit der Elektrode 12 her und verbindet die Elektrode 12 mit dem metallisierten Gebiet auf der oberen Fläche des zusammengesetzten Rotors 20, wodurch ein Gebiet geschaffen wird, an das ein geeignetes Metallteil des Aufbaues des Trimmerkondensators angeschlossen werden kann.
Es ist insbesondere zu beachten, daß die Elektrode 12 sich jetzt äußerst nahe dem unteren Ende des Rotors 20 befindet, und zwar in einem Abstand von ungefähr 0g05 mm, wodurch eine Statorelektrode in diesem Bereich sehr nahe an der Elektrode 12 angeordnet ist, so daß die Kapazität zwischen der Rotorelektrode und der Statorelektrode sehr hoch sein wird. Es ist weiterhin zu beachten, daß jeder Versuch, eine einzelne dünne Platte von der Dicke des unteren Bereichs nach F i g. 9 b herzustellen, fehlschlagen würde, da es praktisch unmöglich wäre, eine gebrannte Platte dieser dünnen Stärke zu hantieren.
Nach den F i g. 1, 2 und 3 umfaßt eine vollständig zusammengebaute Einheit, bei der der Rotor nach den F i g. 9 a und 9 b verwendet wird, eine Isolations-Stützplatte 30, welche eine Schraube 31 aufnimmt, die mittels eines geeigneten Verfahrens in dem Lötbereich 32 an der oberen Fläche des Rotors 20 nach F i g. 9 b angelötet ist. Die Schraube 31 ist mit einem Schraubenzieherschlitz 33 versehen, so daß der Rotor 20 gedreht werden kann. Nach F i g. 2 geht .die Schraube 31 durch die Isolationsplatte 30 hindurch und wird von einer Mutter 36 mit einem U-förmigen Querschnitt aufgenommen. Die Schraube 31 und der Rotor 20 sind in Richtung ihrer Berührung mit der Platte 30 durch geeignete Federscheiben 34 und 35 vorgespannt, die an dem vorstehenden Kopf der Mutter 36 anliegen. Der Druck der Federscheiben ist jedoch nicht so groß, daß dadurch ein Kleben des Rotors 20 hervorgerufen würde, sondern er ist klein genug, so daß der Rotor 20 durch Drehen der Schraube 31 gedreht werden kann.
Daraufhin wird die Statorelektrode durch eine leitende Schicht 40 (F i g. 1) gebildet, welche sich unterhalb des Rotors 20 erstreckt, wie es durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, wobei die Statorelektrode von der Elektrode 12 elektrisch isoliert ist. Eine elektrische Leitung 42 wird nun durch eine öffnung 43, welche in der Platte 30 vorgesehen ist, hindurchgeführt und kann an der Platte in üblicher Weise angelötet werden.
Dann wird ein elektrischer Rotor-Anschluß durch den leitenden Flächenabschnitt 44 (F i g. 3) geschaffen, welcher mit den leitenden Federscheiben 34 und 35 im Eingriff steht, wodurch der leitende Abschnitt 44 durch die Federscheiben 34 und 35 über die Mutter 36, die Schraube 31 und die Silberelektrode 21 an die Elektrode 12 elektrisch angeschlossen ist. An die leitende Fläche 44 kann dann eine elektrische Leitung 45 durch die Öffnung 46 in üblicher Weise angebracht werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist bei dem Rotor eine Öffnung vorgesehen. Es ist jedoch selbstverständlich, daß der Rotor aus Scheiben gebildet sein kann, welche keine Mittelöffnung aufweisen. Dabei sind alle Arbeitsgänge ähnlich den beschriebenen, wobei nach der Bildung der nonolithischen Scheibe darin eine Öffnung durch Sandstrahlen geschaffen wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Keramischer Trimmerkondensator mit einer mindestens eine ebene Belegung aufweisenden Statorelektrode und einer Rotorelektrode, die eine drehbar angeordnete Keramikscheibe aufweisen, die mit mindestens einer leitenden Schicht als Rotorbelegung versehen ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die leitende Schicht (12) in die Keramikscheibe (20) planparallel zur oberen und unteren Oberfläche der Keramikscheibe derart eingebettet ist, daß ihr Abstand von der der Statorelektrode (40) benachbarten Oberfläche der Keramikscheibe (20) wesentlich geringer ist als der Abstand von der anderen Oberfläche der Keramikscheibe (20).
2. Keramischer Trimmerkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der leitenden Schicht (12) von der der Rotorelektrode benachbarten Scheibenoberfläche etwa Iho des Abstandes von der anderen Scheibenoberfläche beträgt.
3. Keramischer Trimmerkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheibe (20) eine mittlere Öffnung (11) aufweist und daß die leitende Schicht (12) halbkreisförmig ausgebildet ist.
4. Keramischer Trimmerkondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Rotorelektrode (12) abgewandte Oberfläche der Keramikscheibe (20) mit einer zweiten leitenden Schicht (21) überzogen ist, die durch die Mittelöffnung (11) hindurch leitend mit der eingebetteten leitenden Schicht (12) verbunden ist und die in ihrer Form mit dieser übereinstimmt (F i g. 9 a, 9 b).
5. Verfahren zur Herstellung einer Rotorelektrode für einen keramischen Trimmerkondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne ungebrannte keramische Scheibe (10) gebildet wird, daß hierauf ein Teil der oberen Oberfläche dieser Scheibe mit einem leitenden Belag (12) versehen wird, daß dann eine dickere ungebrannte scheibenförmige Keramikmasse auf der oberen Oberfläche der dünnen Scheibe (10) aufgestapelt wird und daß die aufgestapelten Scheiben zusammengepreßt und gebrannt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als dickere ungebrannte scheibenförmige Keramikmasse mehrere dünne ungebrannte Keramikscheiben (12, 13, 14, 15) verwendet werden (F i g. 6, 7, 8).
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen ungebrannten Keramikscheiben (12, 13, 14, 15) in einer Stärke von etwa 0,05 mm verwendet werden.