DE1439702C - Verfahren zur Herstellung von Kon densatorkorpern aus keramischem Material - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Kondensatoren, in deren Keramikkörper für die Beläge parallel zueinander verlaufende, übereinander angeordnete Hohlräume vorgesehen sind, die abwechselnd nach verschiedenen Seiten hin offen sind, bei dem die Keramikkörper fertig gebrannt werden und danach die Hohlräume und diejenigen Seiten, an denen die Hohlräume münden, mit einer leitfähigen Schicht überzogen werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der deutschen Auslegeschrift 1026873 bekannt. Dabei werden die Hohlräume in den gebrannten Keramikkörper eingeschliffen. Bei einem ähnlichen bekannten, als Wikkelkörper ausgebildeten Kondensator bestehen die Beläge aus einem bei der Brenntemperatur nicht schmelzenden Metall. Die Herstellung erfolgt so, daß die beiden Metallbeläge zwischen zwei noch plastisch verformbare Keramikfolien so eingelegt werden, daß auf jeder Seite der Rand eines Belages so weit hervorsteht, daß er nach dem Brennen z. B. durch Metallspritzen kontaktierbar ist und auf der anderen Seite jeweils so weit von der Stirnseite nach innen gerückt ist, daß er mit Sicherheit an dieser Seite nicht kontaktierbar ist. Diese Herstellungsweise ist jedoch sehr unwirtschaftlich, da das hochschmelzende Belagmaterial im Gegensatz zu den sonst üblichen Belagmaterialien wie Silber, Zinn usw., sehr teuer ist.

Nach einem anderen aus der deutschen Patentschrift 965 259 bekannten Verfahren werden die Keramikbänder gegebenenfalls unter Zwischenlage von verbrennbaren oder vergasbaren Bändern gewickelt. Der freie Raum zwischen den Wickellagen ist auf beiden Seiten offen.

Weiterhin ist es aus der deutschen Auslegeschrift 1 141 719 bekannt, Kondensatorkörper einer ähnlichen Art dadurch herzustellen, daß mehrere Bänder durch einen keramischen Schlicker gezogen und so zusammengeführt werden, daß die Bänder abwechselnd an den Seiten überstehen. Die Hohlräume bilden sich dann beim Brennen.

Bei oberflächlicher Betrachtung könnte geschlossen werden, daß das bekannte Verfahren sehr einfach ist. Die nähere Untersuchung zeigt jedoch, daß die Verwendung von besonderen Bändern zur Herstellung der Hohlräume gerade bei diesem Verfahren sehr problematisch ist. Die Bänder sind nämlich vollkommen von Schlicker umgeben. Da die Bänder aber bei der Trocknung und dem anschließenden Vergasen relativ starke Volumenveränderungen und auch Formänderungen erfahren können, besteht die Möglichkeit, daß der Schlicker an verschiedenen Stellen reißt. Dieser Riß wird beim Brennen meist nicht mehr dicht, so daß der gebrannte Körper als Kondensatorkörper wertlos ist.

Darüber hinaus enthalten die meisten Bänder Ver-

unreinigungen, die die Qualität der dielektrischen Körper sehr stark herabsetzen können. Es ist daher bei diesem Verfahren auf hohe Reinheit der verwendeten Bänder zu achten.

Weiterhin darf der Ausbrennvorgang nicht so schnell vor sich gehen, da ein starkes Gasen ebenfalls zu Rissen in dem Keramikkörper führen kann.

Außerdem ist es zum Anschluß der Stromzuführungen erforderlich, seitlich besondere Schlitze einzufräsen, um an die Elektroden einer Polarität heranzukommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren anzugeben, bei dem am gebrannten Keramikkörper keine komplizierten Schleifprozesse mehr erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß zur Herstellung der Keramikkörper zwischen noch plastisch verformbare Keramikbänder oder Keramikplatten derart geformte, ebenfalls noch plastisch verformbare keramische Randzwischenlagen eingelegt werden, daß sich beim anschließenden Stapeln oder Wickeln oder Falten die abwechselnd an verschiedenen Seiten offenen Hohlräume ergeben und daß hiernach, gegebenenfalls nach vorherigem Pressen, das Ganze vorgetrocknet und gebrannt wird.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben. Hierbei zeigen

Fig. 1, 2 und 3 die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Wickelkörpers,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch den Wickelkörper mit eingewickelten Zwischenlagen,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch den Wickelkörper gemäß F i g. 4 nach Beseitigung der Zwischenlagen in perspektivischer Ansicht,

F i g. 5 a einen Querschnitt durch den Wickelkörper nach Linie A-B in F i g. 5,

F i g. 5 b einen Längsschnitt durch den Wickelkörper nach Linie C-D in F i g. 5 a in perspektivischer Ansicht,

F i g. 6 Einzelteile in perspektivischer Darstellung zur Bildung eines Stapelkondensators,

F i g. 6 a aus den Einzelteilen gemäß F i g. 6 gebildeter Stapelkondensator in perspektivischer Ansicht,

Fig. 6b einen Schnitt durch den Stapelkondensator gemäß F i g. 6 a nach Linie E-F in Richtung x,

F i g. 7 einen Stapelkondensator in perspektivischer Darstellung mit in den zwischen den Keramikplatten gebildeten Hohlräumen angeordneten, die Keramikplatten abstützenden Stegen und

F i g. 8 mehrere (hier beispielsweise sechs) zusammenhängend nebeneinander angeordnete, den Einzelteilen in Fig.6 entsprechende Einzelelemente zur Herstellung von mehreren (hier beispielsweise von sechs) der F i g. 6 a entsprechenden Stapelkondensatoren.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Keramikband bezeichnet. Dieses ist beispielsweise aus einer geeigneten dielekirischen Keramik, vorzugsweise durch Gießen und/ oder Walzen, Spritzen und gegebenenfalls anschließendem Walzen hergestellt und befindet sich noch in plastischem Zustand. Die Plastizität kann durch die Wahl günstiger Plastifizierungsmittel, wie z.B. Kunststoffe, erzielt werden.

Auf der einen Hälfte 2 des Keramikbandes 1 ist unten ein Streifen 3 zweckmäßig aus dem gleichen Material wie das des Keramikbandes 1 aufgelegt und gegebenenfalls aufgedrückt, um eine gute dichte Verbindung der beiden Teile beim Brennen zu erreichen.

Die andere Hälfte 4 des Keramikbandes 1 ist am oberen Rand auf der Unterseite mit einem dem Streifen 3 entsprechenden Streifen 5 versehen.

Gemäß F i g. 2 wird dieses Keramikband 1 in der Mitte gefaltet, so daß die beiden Hälften 2, 4 parallel zueinander verlaufen. Dabei kommt der Streifen 3 vorn außen zu liegen, während der Streifen 5 hinten zwischen den beiden Hälften 2,4 zu liegen kommt, so daß ein Element entsteht, das lediglich an der vorderen Stirnseite und unten noch offen ist.

Ein solches Element, wie es F i g. 2 zeigt, kann vorteilhaft auch erhalten werden, wenn gemäß F i g. 3 aus einem Keramikband 1 Abschnitte 6, 7 abgeschnitten werden, wobei der eine Abschnitte auf einer Seite bis zur Mitte abgetrennt ist und der andere Abschnitt 7 auf der anderen Seite von der gegenüberliegenden Kante bis zur Mitte abgetrennt ist. Durch Umlegen der entstandenen Streifen 3,5 nach entgegengesetzten Seiten wird dann ein Band gemäß F i g. 1 erhalten, das dann nach Art der F i g. 2 gefaltet wird.

Das gefaltete Keramikband 1 wird anschließend mit den Streifen 3,5 zu einem Wickel aufgewickelt. Dabei entsteht ein Körper, wie ihn die F i g. 4, 5,5 a und 5 b zeigen. Wie ersichtlich, liegt jeweils zwischen zwei Lagen der einen Hälfte 2 oder 4 jeweils eine Lage der anderen Hälfte 4 bzw. 2. Zwischen den einzelnen Lagen ist ein Zwischenräume vorhanden, dessen Dicke der Dicke der Streifen 3,5 entspricht. Die Dicke der Streifen 3,5 kann von derjenigen des Keramikbandes 1 verschieden sein. Vorzugsweise wird für die Streifen 3,5 die gleiche Dicke gewählt wie für das Keramikband 1, wobei sie zur Erzielung möglichst großer Kapazität pro Volumeneinheit möglichst dünn sein sollte. So wird man bestrebt sein, eine Dicke von möglichst unter 0,2 mm zu verwenden.

Vorteilhaft können der Stärke der Streifen 3,5 entsprechende, sich beim Brennvorgang verflüchtigende Zwischenlagen 17 vorgesehen sein.

Die F i g. 5 a zeigt einen Schnitt des Körpers nach Linie A -B der Fig. 5, wobei besonders darauf verwiesen wird, daß die Enden der beiden Hälften 2,4 so angelegt werden, daß die Zwischenraumes am Ende geschlossen sind.

Wie insbesondere an Hand der F i g. 5 ersichtlich, erhält man so einen Kondensatorkörper, der Hohlräume aufweist, die abwechselnd auf je einer Seite offen sind, d.h. sie bilden von zwei Seiten ineinanderkämmende Hohlräume. Wird ein derartiger Körper nach dem Brennen, bei dem das Keramikband 1 mit den Streifen 3,5 dicht zusammensintert, jedoch die Zwischenraumes bestehen bleiben, z.B. im Vakuum mit einer Stirnseite in eine eine Leitsicht bildende oder in eine solche umwandelbare Flüssigkeit getaucht und dann gegebenenfalls noch unter Atmosphären- oder Überdruck belassen, so saugen sich die an dieser Stirnseite offenen Hohlräume mit der Flüssigkeit voll. Genauso wird mit der anderen Stirnseite verfahren. Anschließend wird die leitende Schicht in an sich bekannter Weise eingebrannt.

Wie leicht einzusehen, bilden jetzt die von einer Stirnseite aus beschichteten und miteinander verbundenen Zwischenraumes mit denen der anderen Stirnseite, durch das dazwischenliegende Keramik-

band 1 getrennt, die beiden Beläge eines Kondensators.

Durch diese besondere erfindungsgemäße Bauweise ist der Wickelkörper bereits vor dem Brand mechanisch viel stabiler als ein Wickel der lediglich unter Zwischenlage einer an sich bekannten Abstandsfolie gewickelt wurde, da eine Axialverschiebung der einzelnen Lagen gegeneinander nicht mehr möglich ist.

Um zu vermeiden, daß die Zwischenraumes vor oder während des Brennens zusammengedrückt werden, können beim Wickeln in an sich bekannter Weise als Abstandshalter wirkende, der Stärke der Streifen 3,5 entsprechende Zwischenlagen 17 von der Größe der Zwischenraumes eingelegt werden, die sich beim Brennvorgang verflüchtigen.

Die Herstellung und Bauweise eines Stapelkondensators ist in den F i g. 6, 6 a, 6 b und 7 veranschaulicht. Hier sind die Streifen 3,5 ersetzt durch U-förmige Elemente 9, die jeweils zwischen noch in plastischem Zustand befindliche Keramikplatten 10 angeordnet werden, und zwar so, daß die Basis des U abwechselnd auf verschiedenen Seiten zu liegen kommt. Hierdurch erhält man einen Keramikblock mit wechselseitig einseitig offenen Hohlräumen, die genauso metallisiert werden können wie an Hand der vorherigen Beispiele beschrieben.

Um ein Durchbiegen oder Durchhängen der Keramikplatten 10 zu vermeiden oder zumindest abzuschwächen, können die U-förmigen Elemente noch einen oder mehrere, in F i g. 6 gestrichelt eingezeichnete Stege 11 besitzen, die sich mittig an die Keramikplatten 10 anlegen, wie aus F i g. 7 ersichtlich.

Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, die Metallisierungen nicht in zwei Stufen aufzubringen sondern die gesamten Oberflächen des Körpers zu metallisieren und anschließend außen durch Einschleifen, Abätzen, Sandstrahlen od. dgl. eine umlaufende nicht-leitende Zone zu schaffen, durch die die beiden Beläge voneinander getrennt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeigt die F i g. 8. Hierbei werden mehrere Körper der F i g. 6 a bzw. 7 in einem Arbeitsgang hergestellt, indem mehrere Elemente 9 zu einem Kamm 12 oder einem Mäander 13 aneinandergereiht sind und zwischen entsprechend lange Keramikplatten 10 wechselweise so gelegt werden, daß mehrere Körper gemäß der F i g. 6 a bzw. der F i g. 7 nebeneinander in einem Arbeitsgang hergestellt werden können.

Zweckmäßig sind die Keramikplatten 10 und die Kämme 12 bzw. die Mäander 13 an Stellen, an denen zwei Kondensatorkörper aneinanderstoßen, entlang der gewünschten Längskante perforiert, geschlitzt oder sonstwie derart gestaltet, daß nach dem Brennen die einzelnen Körper vom Gesamtkörper abgebrochen bzw. abgesprengt werden können. Zum Beispiel können Löcher 14, Schlitze 15 oder Schnitte 16 vorgesehen sein.

Die fertig gestapelten Körper können noch zusammengepreßt werden, damit bereits vor dem Brennen eine gute Verbindung zwischen den einzelnen aufeinandergeschichteten Keramikteilen eintritt.

Um den Keramikkörper vor mechanischer Beanspruchung noch besser zu schützen, kann gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung die obere und untere oder eine umhüllende Decklage 18 (Fig. 6a, 6b, 7) aus einem Keramikband größerer Dicke hergestellt werden als dies bei den übrigen Lagen der Fall ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die einzelnen Lagen eine Stärke von weniger als 0,2 mm besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von keramischen Kondensatoren, in deren Keramikkörper für die Beläge parallel zueinander verlaufende, übereinander angeordnete Hohlräume vorgesehen sind, die abwechselnd nach verschiedenen Seiten hin offen sind, bei dem die Keramikkörper fertig gebrannt werden und danach die Hohlräume und diejenigen Seiten, an denen die Hohlräume münden, mit einer leitfähigen Schicht überzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Keramikkörper zwischen noch plastisch verformbare Keramikbänder (1) oder Keramikplatten (10) derart geformte, ebenfalls noch plastisch verformbare keramische Randzwischenlagen (3, 5, 9, 12, 13) eingelegt werden, daß sich beim anschließenden Stapeln oder Wickeln oder Falten die abwechselnd an verschiedenen Seiten offenen Hohlräume ergeben und daß hiernach, gegebenenfalls nach vorherigem Pressen, das Ganze vorgetrocknet und gebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Keramikband (1) verwendet wird und die Randzwischenlagen aus zwei Streifen (3, 5) bestehen, von denen der eine (3) am Rand der einen Hälfte (2) des Keramikbandes (1) auf der einen Flächenseite und der andere Streifen (5) am gegenüberliegenden Rand der anderen Hälfte (4) auf der gegenüberliegenden Flächenseite angeordnet werden, daß anschließend das Keramikband (1) in der Mitte gefaltet wird, darauf das Ganze derart gewickelt wird, daß die Faltkante den Wickelanfang bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikband (1) dadurch mit Randzwischenlagen versehen wird, daß von ihm Randabschnitte (6, 7) an diagonal gegenüberliegenden Seiten abgetrennt werden und die verbleibenden Randstreifen (3, 5) nach verschiedenen Seiten umgeklappt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzwischenlagen als U-förmige Elemente (9) ausgebildet werden, die wechselweise derart mit Keramikplatten (10) gestapelt werden, daß die Basen der U zweier jeweils benachbarter Elemente (9) auf einander gegenüberliegenden Seiten zu liegen kommen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzwischenlagen kammartig (12) ausgebildet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzwischenlagen mäanderförmig (13) ausgebildet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kamm- oder mäanderförmigen Randzwischenlagen (12 bzw. 13) und die zugehörigen Keramikplatten (10) an Stellen, an denen eine Kondensatoreinheit von einer anderen trennbar ist, mit Durchbrüchen (14 und/oder 15 und/oder 16) versehen werden und nach dem Brennen und vorzugsweise nach dem Metallisieren einzelne Kondensatoreinheiten vom Gesamtkörper abgesprengt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hohlräume Verstärkungsstege (11) eingelegt werden.

9. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstege (11) mit den Randzwischenlagen (9; 12; 13) eine Einheit bilden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Decklagen (18) aus einem stärkeren Keramikband (1) bzw. einer stärkeren Keramikplatte (10) gebildet werden als die übrigen Keramikbänder (1 bzw. 10).