DE1614641C2

DE1614641C2 - Elektrischer Kondensator mit Metallbelegungen aus Aluminium

Info

Publication number: DE1614641C2
Application number: DE1614641A
Authority: DE
Inventors: Hubert Dr. 8000 Muenchen Polle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-10-26
Filing date: 1967-10-26
Publication date: 1974-07-11
Also published as: GB1184276A; FR1586326A; NL6812985A; US3549956A; BE722923A; DE1614641B1

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kondensator, aufgebaut aus Dielektrikumsfolien mit regenerierfähig dünnen Metallbelegungen aus Aluminium, bei dem die stirnseitig offenliegenden Ränder der Belegungen durch mehrere nacheinander aufgebrachte Metallschichten stirnkontaktiert sind, wobei die erste stirnseitig aufgespritzte Kontaktschicht aus Aluminium besteht.

Elektrische Kondensatoren können als Wickelkörper oder als Stapel gefertigt sein. Besitzen die Kondensatorkörper regenerierfähig dünne Belegungen, so müssen die Belegungen wegen ihres hohen ohmschen Widerstandes längs des gesamten Randes kontaktiert werden. Dies erreicht man dadurch, daß man die metallisierten Bänder gegeneinander versetzt anordnet, so daß der eine Belag auf der einen Stirnseite und der Gegenbelag auf der anderen Stirnseite des Kondensatorkörpers frei liegt. Es ist schwierig, zwisehen den stirnseitig überstehenden Belegungsrändern und den äußeren Stromzuführungen, wie z. B. den Anschlußdrähten, einen · einwandfreien elektrischen Kontakt herzustellen.

Aus dem deutschen Patent 946 302 ist es bekannt, auf die Stirnseiten des Kondensators zwei verschiedene Metallschichten aufzubringen, wobei die erste Metallschicht einen höheren Schmelzpunkt besitzt als die zweite.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 229 191 ist es bekannt, auf die Stirnflächen zunächst eine Kupferschicht aufzubringen und darüber ein niederschmelzendes Metall, z. B. Zink, aufzutragen.

Aus der britischen Patentschrift 560 946 ist es bekannt, die überstehenden Ränder regenerierfähig dünner Aluminiumbelegungen mit aufgespritztem Kupfer zu kontaktieren.

Aus den am 10. 7. 1952 bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung F 5650 ist zu entnehmen, daß Metallfolien oder metallisierte Folien, die an den Stirnseiten eines Wickelkondensators herausragen, dadurch kontaktiert werden, daß sie zunächst umgebogen werden, um eine Anschlußfläche zu bilden, auf welche zunächst eine dünne Schicht aus gut leitendem, schwer schmelzbarem Material, z. B. Kupfer, und darauf eine dickere Schicht eines ebenfalls gut leitenden Materials niedrigeren Schmelzpunktes, z. B. Zinn, aufgespritzt wird.

Bei der Kontaktierung der Stirnseiten verwendet man in der Regel das Verfahren nach Schoop. Es werden dabei von einem schmelzenden Draht sich ablösende Tröpfchen, z. B. durch Preßluft, auf die Stirnseiten gespritzt. Es hat sich gezeigt, daß beim Auftreffen der Metalltröpfchen auf den Kondensatorkörper diese mit einer schon erstarrten Schicht umgeben sind. Diese Schicht ist, abgesehen von anderen Einflüssen, um so dicker, je höher der Schmelzpunkt des betreffenden Kontaktmetalls ist. Verwendet man für die erste Kontaktschicht ein bedeutend höher als Aluminium schmelzendes Metall, z. B. Kupfer, so sind in diesem Fall die Schoopteilchen mit einer dicken erstarrten Schicht umgeben und haften dadurch schlecht auf den Stirnflächen oder dringen tief in den Kondensatorkörper ein. Bei diesen Metallen besteht außerdem die Gefahr, daß, wenn die Belegungen aus Aluminium bestehen, die Aluminiumatome des Belags in die Schoopschicht diffundieren und somit der Belag in unmittelbarer Nähe der Verbindung zerstört wird. Des weiteren besteht die Gefahr der thermischen Überlastung des Kondensators während des Kontaktierungsvorgangs.

Wird, wie es häufig zur Anwendung kommt, als erste Kontaktschicht Zink verwendet, so verbindet sich das beim Auftreffen größtenteils noch flüssige Metall nur in sehr geringem Umfang mit dem Aluminiumbelag, denn die Löslichkeit von Aluminium in Zink im festen Zustand ist nur sehr gering. Als Lot für die äußeren Anschlußdrähte wird gewöhnlich Zinn oder eine Zinnlegierung verwendet, welche als zweite Schicht auf die Zinkschicht aufgebracht wird. Es hat sich dabei gezeigt, daß bei höheren Temperaturen (etwa bei und über 85³ C) bei längerem Einsatz die Kontaktierung mangelhaft wird. Es treten an der Grenzschicht zwischen Zink und Zinn Korrosionen auf. Desgleichen wird auch die Grenze Kondensatorkörper/Zinkschicht in Mitleidenschaft gezogen.

Aus der USA.-Patentschrift 3 256 472 ist ein elektrischer Kondensator mit Aluminium als Belagmetall bekannt, bei dem die erste stirnseitig aufgespritzte Kontaktschicht aus Aluminium besteht. Auf die Aluminiumschicht werden weitere Stirnkontaktschichten aufgebracht, z. B. Zink. Wie sich jedoch gezeigt hat, ist auch diese Kontaktierung bei höheren Temperaturen mangelhaft, da sich die Zinkschicht von der Aluminiumschicht ablöst. Der Grund liegt darin, daß infolge der zu geringen Löslichkeit des festen Aluminiums in der aufgespritzten Zinkschicht an den Grenzschichten keine Legierung zustande kommt. Legierungen zwischen Aluminium und Zink ergeben sich nur beim Vereinigen der Schmelzen dieser beiden Metalle (Römpp: Chemielexikon, Band IV, 1966, Stichwort »Skleron«).

Durch die Erfindung soll eine einwandfreie, unter Umständen wärmeunempfindliche Kontaktierung der äußeren Anschlußelemente über mehrere Kontaktschichten hin mit den stirnseitig offenliegenden Rändern der regenerierfähig dünnen Kondensatorbelegungen ..erzielt werden, wobei benachbarte Stirnkontaktschichten miteinander Legierungen zu bilden vermögen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine zweite Kontaktschicht, die aus Silber oder im wesentlichen aus Kupfer besteht, auf die erste Kontaktschicht aufgespritzt ist und daß auf diese zweite Kontaktschicht eine dritte Kontaktschicht aufse-

bracht ist, die im wesentlichen aus Zink oder Zinn besteht.

Kupfer vermag sowohl mit Aluminium als auch mit Zinn eine Legierung zu bilden. Es kann somit in vorteilhafter Weise als erste Kontaktschicht auf die Stirnseiten eines Kondensatorkörpers mit Aluminiumbelegungen Aluminium aufgespritzt werden. Die Verbindung zwischen den überstehenden Aluminiumbelegungen mit der aufgebrachten Aluminiumkontaktschicht ist stabil, da die gegenseitige Löslichkeit zwischen der auftreffenden Schmelze und den Belegungen unbeschränkt ist.

Darauf wird als zweite Schicht Silber oder Kupfer aufgebracht. Es wird die Oberfläche des Aluminiums zum Schmelzen gebracht, und es bildet sich eine Legierung. In günsigen Fällen bilden sich sogar Mischkristalle oder intermetallische Phasen. Es entsteht also ein kontinuierlicher Übergang zwischen beiden Kontaktschichten. Ist die Bildung von Mischkristallen oder intermetallischen Phasen möglich, so kann auch durch Diffusion bei höheren Temperaturen die Verbindung noch stabiler werden. Da die zweite Kontaktschicht nur sehr dünn zu sein braucht und die aufgespritzten Teilchen auf der festen Aluminiumschicht leicht zerplatzen und festhaften, ist die thermische Belastung des Kondensatorkörpers bei dieser Beschichtung nur sehr gering.

Die dritte Kontaktschicht wird so gewählt, daß sie die zweite Kontaktschicht anlöst und mit dieser Mischkristalle oder intermetallische Phasen bildet. Die dritte Kontaktschicht besitzt des weiteren einen niedrigen Schmelzpunkt, so daß sie als Lot für die äußeren Anschlußelemente dienen kann. Wird als zweite Kontaktschicht Kupfer verwendet, so wählt

ίο man als dritte Kontaktschicht am besten Zinn.

An Hand der Figur soll die Erfindung näher erläutert werden. Die überstehenden Belegungsränder 1 des Kondensatorkörpers 7, welche regenerierfähig dünne Metallisierungen aus Aluminium auf den Dielektrikumsfolien sind, werden von der ersten Kontaktschicht 2 aus Aluminium erfaßt. Als zweite Kontaktschicht 3 wird Kupfer aufgebracht, welches an der Grenzfläche 4 mit dem Aluminium eine Legierung bildet. Als dritte Kontaktschicht 5 wird Zinn 'aufgebracht, welches ebenfalls mit dem Kupfer in der Grenzschicht 6 eine Legierung bildet.

An Stelle des Kupfers als Zwischenschicht kann auch eine kupferreiche Legierung oder Silber treten, oder es kann Zinn mit einer zinnhaltigen Legierung

25. oder Zink ausgetauscht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Elektrischer Kondensator, aufgebaut aus Dielektrikumsfolien mit regenerierfähig dünnen Metallbelegungen aus Aluminium, bei dem die stirnseitig offenliegenden Ränder der Belegung durch nacheinander aufgebrachte Metallschichten stirnkontaktiert sind, wobei die erste stirnseitig aufgespritzte Kontaktschicht aus Aluminium be- ίο steht, dadurchgekennzeichnet, daß eine zweite Kontaktschicht (3), die aus Silber oder im wesentlichen aus Kupfer besteht, auf die erste Kontaktschicht (2) aufgespritzt ist und daß auf diese zweite Kontaktschicht (3) eine dritte Kontaktschicht (5) aufgebracht ist, die im wesentlichen aus Zink oder Zinn besteht.