DE1665844C - Verfahren zum Vorausbrennen von metal hsierten Isolierstoffbandern - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vor- gen größer als 100 V die Energie pro Ausbrand

fahren zum Voraushrennen von leitenden Ein- begrenzt werden.

Schlüssen in Isolierstaffbllndern mit ausbrcnnfUhig Aus dem deutschen Patent 200 600 ist es bekannt,

dünnen, z. B. aufgedampften Metallisierungen, vor- die auszubrennenden metallisierten KunststoffbUnder zugswoiso fllr elektrische Bauelemente, insbesondere S an unter Spannung stehenden Elektroden vurbeizu-

in metallisierten Dicloktrikumsblindern fllr eloktri- Minen. Beim Einsetzen des Kurzschlußstroms zwi-

scho Kondensatoren, bei dem die Isolierstollbiiiuler sehen den Ausbrennelektrpden infolge einer Fehl-

an unter elektrischer Spannung stehenden Ausbrenn- stelle innerhalb des IsolicrstolTbandes wird eine

elektroden vorbeige führt werden, bei dem mit dem parallel zu den Ausbrennelektroden geschaltete Aus-Einsetzen eines Kurzschlußstroms über die Ausbrenn- ίο brennkapazltüt über die Ausbrennelektroden ent-

elektroclen eine parallel zu den Ausbrennelektroden laden. Ein zum Ausbrennkondensator in Reihe ge-

gcschaltete Ausbrennkapazität über die Ausbrenn- schalteter Ohmscher Widerstand verhindert, daß die

elektroden entladen wird und bei dem die Ausbrenn- Entladung des Kondensators zu plötzlich stattfindet,

kapazität und die Ausbrcnnelektroden an derselben Sowohl die Ausbrennelektroden als auch die Aus-Spannungsquelle liegen. 15 brennkapazitüt liegen au derselben Spannungsquelle.

Die Isolierstoilbänder enthalten — teils vom Her- Der zur Strombegrenzung in diesem Patent vorgestellungsprozeß, teils von der Bedampfung her — schlagene Widerstand ist seiner Natur nach nur geleitende Fehlstellen, die insbesondere bei der Ver- eignet, den Strom bei konstanter Spannung auf einen wcndung als Dielektrikum in elektrischen Konden- Maximalwert bzw. bei fallender Ausbrennkondensatoren zu Durchschlägen Anlaß geben. Man ver- ao satorspannung den Strom auf einen der fallenden sucht deshalb, die Fehlstellen vor der Herstellung Spannung proportionalen Stromwert zu begrenzen, des Kondensators auszubrennen, indem man die Diese Methode ist dem Entstehungsprozeß eines metallisierten Isolierstoffbänder an unter elektrischer Isolierhofes nicht angepaßt.

Spannung stehenden Ausbrennelektroden vorbei- Erstens liegt bei den heutigen, sehr dünn aufgeführt. Die Fehlstellen werden mit Hilfe von Durch- 35 dampften Belegungen bereits ein Widerstand von

schlagen von einer Ausbrennelektrode zur anderen etwa 10 Ohm, wie ihn obiges Patent vorschreibt, im

ausgebrannt. Diese Durchschläge haben die Aufgabe, Belag der unmittelbaren Umgebung der Durchschlags-

mit der in ihnen frei werdenden Energie die Fehl- stelle, zweitens würde eine Erhöhung dieses Wider-

stellen soweit als möglich zu verdampfen, deich- Standes durch einen zusätzlichen äußeren Widerstand zeitig erzeugen die Durchschläge um die Fehlstellen 30 die Energiezufuhr zur Durchschlagsstelle zwar ver-

herum durch Verdampfen des ausbrennfähigen dün- langsamen, aber nicht absolut begrenzen,

nen Metallbelages Isolierhöfe, die die Fehlstellen auf Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

jeden Fall, auch wenn sie selbst nicht beseitigt wer- darin, den Ausbrennvorgang dem Entstehungsprozeß

den könnten, unschädlich machen. des Isolierhofes anzupassen.

Die Ausbrenndaten werden durch zwei Bedingun- 35 Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

gen grundsätzlich festgelegt: nach Zünden eines einzelnen Durchschlags die Aus-

1. Die Art der Fehlstellen, die man erfassen brennelektroden zumindest teilweise vom Ausbrennmöchte, verlangt eine bestimmte unterschiedliche kondensator entkoppelt werden und daß an die Ausbrennspannung (zwischen 30 und 300 V): einzelnen Durchschlagsstellen vom Ausbrennkonden-

a) Kurzschlußbrücken, die das Trägerpapier ganz 40 sator her so viel gespeicherte Energie geführt wird, durchdringen, benötigen fast keine Zündspan- wie zur Erzeugung eines Isolierhofes in der Menung, meist aber große Energie zu ihrer Ver- tallisierung um die Durchschlagsstelle herum notdampfung; wendig ist.

b) in das Papier eingedampfte leitende Spitzen kön- Es hat sich gezeigt, daß die Dynamik des Durchnen nur von einer hohen Zündspannung durch 45 Schlags- und Ausbrennvorgangs bei Spannungen über die von der Spitze nicht kurzgeschlossene Pa- 100 V zu einer Auflösung des Isolierhofes in viele pierstrecke hindurch erfaßt werden, brauchen ausgebrannte Flecken führt, die die Fehlstelle umaber wenig Energie zu ihrer Verdampfung. geben, aber nicht mehr sicher abisolieren. Bei kleiner

2. Die Größe und Form des Isolierhofes wird Spannung tritt dieser Effekt noch nicht auf. Daraus durch die Ausbrennspannung und den Ausbrennkreis 5° kann geschlossen werden, daß die Spannung an der bestimmt. So hängt 7. B. der Isolierhofradius bei eigentlichen Durchschlagsstelle dem Radius und der Verwendung einer stromstarken Spannungsquelle Strom dem Umfang, des Isolierhofes während seines Uinux > 1 A) nur von der Spannung ab. Bei Ver- zeitlichen Wachsens angepaßt werden muß. Andererwendung eines Kondensators als Ausbrennspannungs- seits muß zu Beginn des Durchschlags an der Fehlquelle hängt die Isolierhofgröße zusätzlich von der 55 stelle eine hohe Zündspannung vorhanden sein, um gespeicherten linergie ab. den Durchschlag zu erzwingen.

Bei Verwendung einer energiereichen konstanten Diese Bedingungen können entsprechend der Fig. 1

Spanniingsquelle bleibt die Spannung auch zwischen dadurch erfüllt werden, daß die Ausbrennkapazitat 1

den Ausbrcmielektroden konstant, und mehrere nach der Zündung des Durchschlags durch eine zu

Durchschlage können gleichzeitig zünden. Die Oner- 60 den Ausbrennelektroden 2 und 3 in Reihe geschaltete

μΐυ, die in diesem Fall in einen einzelnen Durch- Induktivität 4 und gegebenenfalls durch einen eben-

schlag Hießt, ist nicht regelbar. In Versuchen hat es falls in Reihe geschalteten Ohmschcn Widerstand S

sich gezeigt, daß bei Verwendung von Spannungen von den Ausbrennelektrodcn 2 und 3 entkoppelt wird.

größer als 100 V und unbegrenzter fineigie die Iso- In vorteilhafter Weise kann als die eine Ausbrenn-

lierhöfe zu groß werden (0 größer I cm) und sich 65 elektrode die Metallisierung des IsolierstolTbandes

/inn 'feil durch Hinreißen des Trägerpapiers bis zum verwendet werden. Als gegenpolige Elektrode eignet

Isolierliofrand selbst unwirksam machen. Deshalb sich dann am besten eine Ausbrennwalze, über die

muß bei der Verwendung von Voraiisbreiiiispannun- das IsolierstolTband geführt wird.

Beim Durchschlag spielen sich (olgende Vorgänge ab, die un Hand der Fig. L und 2 näher erläutert werden: Die Kapazität der Elektroden 2 und 3 bildet mit der Durchschlagsstelle und dem Belagswiderstand ,der auf das Papier aufgedampften Metall- S schicht, gekennzeichnet durch den Ohmschen Widerstand 6, den ersten Teil des Entladungskrciscs, der eine nur sehr niedere InduküvitiU 7 besitzt und in Bruchteilen von Mikrosekunden entladen werden kann. Der zweite Teil wird von der zusätzlichen Induktivität 4 und der Ausbrennkapazität 1 gebildet. Daran schließt sich noch der Teil der Schaltung an, der zur Wiedcraufladung des Ausbrennkondensators benötigt wird und der z. B. aus einem Ladewiderstand 10, einem Ladekondensator 8 und einem Gleichrichter 9 bestehen kann.

In der Zeit zwischen zwei Entladungen werden der Ausbrennkondensator und die Kapazität der Ausbrennelektroden jedesmal neu aufgeladen. An diesen Hegt die volle am Netzgleichrichtergerät 9 eingestellte Spannung. Diese wirkt als Zündspannung U₂, die den Durchschlag an einer Fehlstelle erzwingt. Der Durchschlag entlädt die Kapazität der Elektroden 2 und 3 in Bruchteilen von Mikrosekunden, da die Induktivität 4 die Kapazität der Ausbrennelektroden 2 und 3 von der Ausbrennkapazität 1 kurzzeitig entkoppelt. Die vom Ladegerät entkoppelte Spannung an der Entladungsstrecke ist in Fig. 2 mit V₁₁ gekennzeichnet. Nur langsam steigt der Strom / aus der Ausbrennkapazität 1 in die Durchschlagsstrecke entsprechend

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an. Andererseits hat die Induktivität zunächst einen hohen Spannungsabfall zur Folge, der erst in demselben Maße wie der Strom seinen Maximalwert erreicht, bzw. wie die Stromänderung verschwindet, zu Null wird.

Nach der Zündung des Entladungsvorgangs fällt demnach die Spannung an der Entladungsstrecke auf den gewünschten, dem kleinen Radius r des Isolierhofes entsprechenden Wert U_H. Sie steigt dann aber mit wachsendem Radius r des Isolierhofes wieder an, ebenso wie die Stromstärke dem Umfang des Isolierhofes entsprechend wächst, sofern Kapazität und Induktivität auf den Ausbrennvorgang entsprechend abgestimmt sind. Der Ausbrennvorgang erlischt schließlich, wenn die Spannung des Ausbrennkondensators auf V_u abgesunken ist, so daß die Entladung nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Diese Endspannung oder Löschspannung U_L„ liegt bei Verwendung kleiner Kapazitäten, die nur die Energie für die Erzeugung eines Isolierhofes enthalten, bei einem Bruchteil der ursprünglich angelegten Zündspannung U₁. Auf diese Weise können Spannung und Strom dem jeweiligen Zustand der Entladung, nämlich dem Zünden, dem Ausbrennen und dem Löschen, angepaßt werden. Die Ausbrennelektroden und der Ausbrennkondensator werden wieder neu aufgeladen, und es liegt an ihnen die Ladespannung U,„.

Durch die mit den Ausbrennelektroden 2 und 3 in Reihe geschaltete Induktivität 4 und durch den gegebenenfalls ebenfalls in Reihe geschalteten Ohmsehen Widerstand 5 werden demnach zum ersten bei dem kurzzeitigen Entkoppeln der Ausbrennelektroden und der Ausbrennkapazität die Spannung zum Absinken auf einen im Vergleich zur Zündspannung geringen Wert gebracht und¹ zum zweiten bei d?r Erzeugung des Isolierhofes in der Metallisierung der Energleiluß des Ausbrennkondensators so gesteuert, daß die Spannung an den Ausbrennelektroden mit dem Radius des Isolierhofes und der Strom mit dem Umfang des Isolierhofes wächst.

Eine zweite Möglichkeit des Ausbrennablaufes besteht dadn, daß die Induktivität 4 und gegebenenfalls der Ohmsche Widerstand 5 zur Entkopplung von Ausbrennkapazität und Kapazität der Ausbrennelektroden so groß gewählt werden, daß der Strom nach dem Entladen der Kapazität der Ausbrennelektroden abreißt. Die auf diese Weise erzeugten Isolierhöfe sind zwar sehr klein, können aber entsprechend kleine Fehlstellen schon ausreichend isolieren.

Weiterhin beeinflußt, falls eine Ausbrennelektrode die Metallisierung ist, die Polung der Ausbrennelektroden die Form des IsoHerhofes. Wenn der negative Pol der Spannungsquelle am Metallbelag liegt, sind die Jsolierhöfe farnartig gegliedert. Wenn der Metallbelag die Anode der Durchschlagsstrecke bildet, ist der Isolierhof zumindest bei kleinen Spannungen rund und frei von Belagsresten. Da auf saubere Isolierhöfe großer Wert gelegt werden muß, wird während des Ausbrennens der Metallbelag anodisch geschaltet.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vorausbrennen von leitenden Einschlüssen in Isolierstoflbändern mit ausbrennfähig dünnen, z. B. aufgedampften Metallisierungen für z. B. elektrische Bauelemente, insbesondere in metallisierten Dielektrikumsbändern für elektrische Kondensatoren, bei dem die Isolierstofibänder an unter elektrischer Spannung stehenden Ausbrennelektroden vorbeigeführt werden, bei dem mit dem Einsetzen eines Kurzschlußstroms über die Ausbrennelektroden eine parallel zu den Ausbrennelektroden geschaltete Ausbrennkapazität über die Ausbrennelektroden entladen wird und bei dem die Ausbrennkapazität und die Ausbrennelektroden an derselben Spannungsquelle liegen, dadurchgekennzeichn e t, daß nach Zündung eines einzelnen Durchschlags die Ausbrennelektroden zumindest teilweise vom Ausbrennkondensator entkoppelt werden und daß an die eine Durchschlagsstelle vom Ausbrennkondensator her so viel gespeicherte Energie geführt wird, wie zur Erzeugung eines Isolierhofes in der Metallisierung um die Durchschlagsstelle herum notwendig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbrennkapazität nach der Zündung des Durchschlags durch eine zu den Ausbrennelektroden in Reihe geschaltete Induktivität und gegebenenfalls durch einen ebenfalls in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstand von den Ausbrennelektroden entkoppelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die mit ilen Ausbrennelektroden in Reihe geschaltete Induktivität und durch den gegebenenfalls ebenfalls in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstand zum ersten bei dem kurzzeitigen Entkoppeln der Ausbrennelektroden und der Ausbrennkapazität die Spannung auf einen im Vergleich zur Zündspannung

geringen Wert zum Absinken gebracht wird und zum zweiten bei der Erzeugung des Isolierhofes in der Metallisierung der Energiefluß des Ausbrennkondensators so gesteuert wird, daß die Spannung an den Ausbrennelektroden mit dem Radius des Isolierhofes und der Strom mit dem Umfang des Isolierhofes wächst.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Induktivität und ourch den gegebenenfalls in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstand die Ausbrennkapazität und die Ausbrennelektroden nach der Zündung des Durchschlages vollständig voneinander entkoppelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung als eine der Ausbrennelektroden verwendet wird

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung während de! Ausbrennvorgar.ges anodisch geschaltet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ausbrennelektroden unc die Ausbrennkapazität nach jedem Ausbrennvor gang neu aufgeladen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen