DE1948129C3

DE1948129C3 - Ceramic capacitor

Info

Publication number: DE1948129C3
Application number: DE19691948129
Authority: DE
Inventors: Sumner B. Hill; Lawrence J. Ruffner; Donald J. Veater
Original assignee: Erie Technological Products Inc
Current assignee: Erie Technological Products Inc
Priority date: 1968-09-23
Filing date: 1969-09-23
Publication date: 1975-02-13
Also published as: DE1948129A1; DE1948129B2; GB1212820A

Description

Ein derartiger Kondensator ist aus der französischen Patentschrift 1 507 963 bekannt.Such a capacitor is known from French patent specification 1,507,963.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stabilität der dünnen, die Kapazität bestimmenden Mittelschicht eines solchen Kondensators zu verbessern und die Herstellung des Kondensators zu erleichtern. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die keramische Mittelschicht und die Beläge keine Durchbohrungen aufweisen und daß jede der äußeren Anschlußschichten durch eine der Durchbohrungen einer äußeren Keramikschicht mit dem zunächst befindlichen Belag Kontakt hat. In der Zeichnung bedeutetThe invention is based on the problem of the stability of the thin, the capacity-determining To improve the middle layer of such a capacitor and to facilitate the manufacture of the capacitor. This is achieved according to the invention in that the ceramic middle layer and the Coverings have no through holes and that each of the outer connection layers through one of the Through holes in an outer ceramic layer has contact with the initially located coating. In the Drawing means

F i g. 1 eine Draufsicht auf die Mittelschicht des Kerariikkondensators,F i g. 1 is a plan view of the middle layer of the ceramic capacitor,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Mittelschicht,F i g. 2 shows a side view of the middle layer,

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine der Außenschichten des Kondensators,F i g. 3 is a plan view of one of the outer layers of the capacitor;

F i g. 4 eine Seitenansicht von F i g. 3,F i g. 4 is a side view of FIG. 3,

F i g. 5 eine Schnittansicht durch einen fertigen Kondensator entlang der Linie 5-5 von F i g. 6 undF i g. 5 is a sectional view through a completed capacitor taken along line 5-5 of FIG. 6 and

F i g. 6 eine Draufsicht auf einen fertigen Kondensator. F i g. 6 is a plan view of a finished capacitor.

Der Kondensator besteht aus einer keramischen Mittelschicht 1, welche sandwichartig zwischen zwei Außenschichten 2, 3 angeordnet ist. Auf entgegengesetzten Seiten der Mittelschicht sind Metallbeläge 4, 5 aufgeslrichen, welche mit der Mittelschicht bei der Brenntemperatur der Keramik zusammengesintert sind. Für eine Titanatkeramik, die eine hohe Brenntemperatur erfordert, könnten die Beläge 4, 5 aus einer Platin-Palladium-Farbe bestehen, während für Keramiken, die eine niedrigere Brenntemperatur erfordern, andere Metalle verwendet werden können. Die äußeren Schichten 2, 3 sind aus dem gleichen keramischen Material wie die Mittelschicht 1. Jede Außenschicht 2, 3 besitzt eine oder mehrere Durchbohrungen 6, welche in Richtung der Dicke durch die Schicht in dem Bereich angebracht sind, aufThe capacitor consists of a ceramic middle layer 1, which is sandwiched between two Outer layers 2, 3 is arranged. On opposite sides of the middle layer are metal coverings 4, 5 aufgeslrich, which sintered together with the middle layer at the firing temperature of the ceramic are. For a titanate ceramic that requires a high firing temperature, the coverings 4, 5 consist of a platinum-palladium paint, while for ceramics that have a lower firing temperature require other metals can be used. The outer layers 2, 3 are made of the same ceramic material like the middle layer 1. Each outer layer 2, 3 has one or more through-holes 6 attached in the direction of thickness through the layer in the area

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welchen ein Anschlüsse bildender Übeizug7 aufge- Einheit gemessen werden kann. Sieht man mehrerewhich a connection forming Ubeizug7 can be measured. If you see several

bracht wird. Durchbohrungen vor, wovon eine oder mehrere einenis brought. Perforations in front of which one or more one

Bei der Herstellung des Kondensators werden die bestimmten Prozentsatz der Belagfläche einnehmen, Beläge 4, 5 auf entgegengesetzte Seiten einer grünen ist es möglich, die Kapazität der gebrannten Einheit keramischen Mittelschicht 1 aufgestochen. Die Be- 5 so einzustellen, daß sie innerhalb der gewünschten läge werden so aufgestrichen, daß ein sie umgebender Toleranz liegt. Wenn beispielsweise eine der DurchRand 8 verbleibt. Die Mittelschicht 1 wird dann zwi- bohrungen 6 eine Fläche gleich 10 ⁰Zo der Belagschen grünen keramischen Außenschichten 2, 3 an- flächen 4, 5 aufweist, wäre eine lOprozentige Einstelgeordnet. So lange sich die Außenschichten mit der lung der Kapazität der gebrannten Einheit durch EntMittelschicht decker., ist keine besondere Ausrich- io fernung des ganzen Teils des Belags, welcher am tung erforderlich. Das Ganze wird dann zusammen- Boden der Durchbohrung freiliegt, möglich. Dies gegepreßt, um einen innigen Kontakt zwischen den schicht am besten durch eine Sandbestrahlung.
Außenschichten i, 3 und dem die Beläge 4, 5 um- Die Kondensatoranschlüsse werden beispielsweise gebenden Rand 8 zu gewährleisten. Die Anordnung in Form eines Silberanstrichs innerhalb der in Fig. 3 wird dann bei den für die Keramik übl-chen Brenn- 15 mit 7 bezeichneten Fläche angebracht. Der Silbertemperaturen gebrannt, wobei die Beläge 4, 5 mit anstrich läuft, wie bei 11 und 12 gezeigt, in die der Mittelschicht 1 und die Außenschichten 2, 3 mit Durchbohrungen 6 und kommt dabei mit der Außendem Rand 8 der Mittelschicht 1 zusammengesintert seite des den Belag bildenden Überzugs in Berührung, oder vereinigt werden. Nach dem Brennen bildet das Nach dem Aufstreichen der Anschlüsse 9 und 10 Ganze eine einheitliche Keramik, in welcher die 20 wird der Silberanstrich zur Alterung der Farbe und Ränder 8 mit den Außenschichten aus Keramik und zur Erzielung einer Oberfläche, an welche Lötanmit den Belägen unter innigem Kontakt mit der Schlüsse gemacht werden können, gesintert. Kondcn-Mittelschicht versiegelt sind. Die Beläge 4, 5 zeigen satorzuführungen, zum Beispiel die Haarnadclzukeincrlci Neigung, sich von der Schicht 1 zu trennen führung 13 mit sich überkreuzenden oder X-Endcn oder abzuheben. Da die Schichten 2, 3 nichi zu der 25 14, 15, werden an die Anschlüsse 9, 10 nach der Kapazität der Einheit beitragen, hat eine Neigung üblichen Tauchlötmethode angelötet, wobei die Ander Schichten 2, 3, sich abzulösen, keinen Einfluß Schlüsse 9, 10 zwischen die sich überkreuzenden auf die Kapazität. Enden gefaßt werden, während der Kondensator inDuring the manufacture of the capacitor, the specific percentage of the surface area will be taken up, coverings 4, 5 on opposite sides of a green one, it is possible to puncture the capacity of the fired unit ceramic middle layer 1. Adjust the loading so that they are within the desired range so that there is a tolerance surrounding them. For example, if one of the through margin 8 remains. The middle layer 1 will then have between bores 6 an area equal to 10 ⁰ Zo of the covering green ceramic outer layers 2, 3 surfaces 4, 5, a 10 percent setting would be arranged. As long as the outer layers cover themselves with the development of the capacity of the fired unit by removing the middle layer, no special alignment of the whole part of the covering which is in the device is required. The whole thing is then together - the bottom of the perforation is exposed, possible. This is pressed in order to achieve intimate contact between the layers, preferably by sandblasting.
Outer layers i, 3 and the coverings 4, 5 around the capacitor connections are to ensure edge 8, for example. The arrangement in the form of a silver paint within the area shown in FIG. 3 is then applied to the area denoted by 7 for the ceramic 15. Fired at the silver temperature, the coverings 4, 5 running with paint, as shown at 11 and 12, in which the middle layer 1 and the outer layers 2, 3 with through-holes 6 and comes with the outer edge 8 of the middle layer 1 sintered together on the side of the Coating forming coating in contact, or united. After firing, after painting the connections 9 and 10, the whole forms a uniform ceramic, in which the 20 is the silver paint to age the color and 8 edges with the outer layers of ceramic and to achieve a surface on which solder with the coverings under intimate Contact with which the key can be made is sintered. Condcn middle layer are sealed. The coverings 4, 5 show sensor feeds, for example the hairpin connector tendency to separate from the layer 1, guide 13 with intersecting or X-ends or lift off. Since the layers 2, 3 do not contribute to the 25, 14, 15, are added to the connections 9, 10 according to the capacity of the unit, there is a tendency for conventional dip soldering methods, whereby the other layers 2, 3, peel off, have no effect , 10 between the intersecting on the capacity. Ends are taken while the capacitor in

Der versiegelte Rand 8 ergibt einen Feuchtigkeits- das Lötmittel eintaucht. Die Enden 14, 15 der Zuschutz, da die einander gegenüberliegenden Beläge 30 führungen liegen flach auf den Ansehlußoberllächen mit entgegengesetzter Polarität innerhalb der Einheit und werden durch das Lötmittel 16 fest in Stellung gebrannt werden und so keine Feuchtigkeit an die gehalten. Der Zugriff des Lötmittels auf die AnRänder des Dielektrikums dringen kann, an welchen Schlüsse wird weiter noch dadurch erhöht, daß das in der Regel Störungen durch Feuchtigkeit bei einem Lötmittel in die Öffnungen 6 hineinläuft, wie dies üblichen aus einer einzigen Folie bestehenden 35 hei 17 gezeigt ist. Nach beendetem Lötvorgang wird Dielektrikum auftreten. Es ist dies ein wichtiger Vor- der Bogen 18 der Zuführung 13 abgeschnitten, so teil für Kondensatoren, die bei starker Wärme und daß Enden 19, 20 verbleiben, die an den hohen Feuchtigkeit verwendet werden sollen. Die verr,iegel- Kanten aus dem Kondensator herausstellen und an ten Ränder setzen auch Glimmentladungen herab eine Schaltung angeschlossen werden können,
oder beseitigen sie ganz. 4° Die im vorhergehenden beschriebene Kapazitäts-The sealed edge 8 provides a moisture dip in the solder. The ends 14, 15 of the cover, as the opposing coverings 30 guides, lie flat on the connection surfaces with opposite polarity within the unit and are fired firmly in place by the solder 16 and so no moisture is retained. The access of the solder to the edges of the dielectric material can penetrate, at which connections is further increased by the fact that the normally moisture disturbances in a solder run into the openings 6, as shown conventionally consisting of a single foil 35 hot 17 is. After the soldering process is finished, dielectric will appear. This is an important part of the cut off the bend 18 of the feed 13, so partly for capacitors that are exposed to high heat and that ends 19, 20 remain which are to be used in the high humidity. The locked edges protrude from the capacitor and also reduce glow discharges at th edges a circuit can be connected,
or eliminate them entirely. 4 ° The previously described capacitance

Die Kapazität der Anordnung wird durch die einstellung ei folgt entweder nach dem Brennen des Dicke der Mittelschicht 1 und die sich überdeckenden Silberanslrichs oder nach dem Löten. Wenn die EiH-Flächen der beläge 4, 5 bestimmt. Da die Außen- fernung des Belags am Boden der dazu ausersehenen schichten 2, 3 eine mechanische Stütze bilden, kann Durchbohrung 6 vor Aufbringung des Silberanstrichs die Schicht 1 extrem dünn sein. Die Schicht 1 kann 45 erfolgt, füllen sich die zur Einstellung entfernten z. B. weniger als 0,0051 mm dick sein und ist in der Belagflächcn mit der Silberfarbe und die Kapazität Regel nicht dicker als 0,076 mm. Die Schicht 1 ist kehrt auf den vor der Einstellung vorhandenen Wert somit viel zu dünn, um eine Handhabung zu ermög- zurück. Die Einstellung nach dem Brennen oder liehen. Obwohl die Schichten 2. 3 eine Dicke von Sintern des Silberanstrichs wird durch den annur 75 |im besitzen können, empfiehlt es sich doch 50 schließenden Lötvorgang nicht wieder zunichte gefür gewöhnlich, diese Schichten 0,13 bis 0,25 mm macht. Die Einstellung kann somit entweder nach dick zu machen, so daß die ganze .Anordnung ein dem Sintern des Silbers oder nach dem Löten erhandfestes Gebilde ist. folgen.The capacity of the arrangement is determined by the setting either after the firing of the Thickness of the middle layer 1 and the overlapping Silberanslrichs or after soldering. When the EiH surfaces the coverings 4, 5 determined. Since the outer distance of the covering on the floor of the designated layers 2, 3 form a mechanical support, can pierce 6 before applying the silver paint layer 1 can be extremely thin. The layer 1 can be done 45, fill the removed for adjustment z. B. less than 0.0051 mm thick and is in the Belagflächencn with the silver color and the capacity Usually no thicker than 0.076 mm. Layer 1 is reversed to the value that existed before the setting thus much too thin to allow handling. The setting after burning or borrowed. Although the layers 2. 3 have a thickness of sintering the silver paint by the annur 75 | in owning, it is advisable not to ruin the 50 closing soldering process usually, making these layers 0.13-0.25mm. The setting can thus either according to to make thick, so that the whole .Arrangement becomes tangible after sintering the silver or after soldering Structure is. follow.

Die dielektrische Festigkeit der Mittelschicht 1, Der Kondensator gemäß der Erfindung besitzt viele welche im Bereich zwischen 300 um.¹ 500 V pro 55 Vorteile. Er besitzt eine höhere Nennspannung, da 25,4 (im Dicke liegt, ermöglicht es, die Knndensa- die die Schicht 1 begrenzenden Ränder in Keramik torcn bei einer Spannung von 50 bis KK)V pro .erxiegelt sind und der Kondensator bei seiner Durch-25,4 um Dicke der Schicht 1 reichlich zu bemessen. schlagspannung in Richtung der Dicke anstatt bei der Ein Grund dafür, daß diese Bemessung möglich ist, geringeren Durchschlagspannung über den Rand bebesteht darin, daß die miteinander verschmolzenen, 60 messen werden kann. Diese Versiegelung verbessert die Beläge 4, 5 umgebenden Keramikränder 8 es auch die Bemessung des Kondensators unter hohen erlauben, den Kondensator bei seiner Durchschlag- Feuchtigkeilsbedingungen. Es besieht keine Möglichspannung durch die Dicke der Schicht 1 zu bemessen keil, daß Feuchtigkeit in die Keramik eindringt. Das und nicht auf der Basis der Durchschlagspannung Aufstreichen der Beläge 4, 5 auf entgegengesetzte über den Rand der Schicht 1. 65 Seiten der die Kapazität bestimmenden Schicht 1The dielectric strength of the middle layer 1, the capacitor according to the invention has many which range between 300 µm. ¹ 500 V per 55 benefits. It has a higher nominal voltage, because 25.4 V (in the thickness, it allows the knitting of the edges delimiting the layer 1 in ceramic torcn at a voltage of 50 to KK) V per. And the capacitor at its penetration 25.4 µm thickness of the layer 1 to be dimensioned abundantly. Impact stress in the direction of thickness rather than at the one reason that this dimensioning is possible, lower breakdown stress across the edge is because the fused 60 can be measured. This sealing improves the coverings 4, 5 surrounding ceramic edges 8 it also allows the dimensioning of the capacitor under high conditions, the capacitor in its breakdown wet wedge conditions. There is no potential stress to be measured through the thickness of the layer 1 that moisture penetrates into the ceramic. That and not on the basis of the breakdown voltage spreading the coverings 4, 5 on opposite sides over the edge of the layer 1. 65 sides of the layer 1 which determines the capacitance

Nach dem Brennen sind Teile der Beläge 4, 5 verringert eine Spaltung und verhindert somit einenAfter firing, parts of the coverings 4, 5 are reduced from splitting and thus prevent one

durch die Durchbohrungen 6 in den Außenschichten Kapazitätsverlust auf Grund der Aufhebung desthrough the perforations 6 in the outer layers, capacity loss due to the cancellation of the

2, 3 zugänglich, so daß die Kapazität der gebrannten innigen Kontakts zwischen den Belägen 4, 5 und der2, 3 accessible, so that the capacity of the fired intimate contact between the coverings 4, 5 and the

Schicht 1. Jede Neigung zur Aufspaltung erfolgt zwischen den Außenschichten 2, 3, welche jedoch nicht zur Betriebskapazität beitragen. Der Kondensator unterliegt keiner Wanderung des Silbers, welche einen Durchschlag verursachen könnte. Eine Reaktion zwischen dem keramischen Material der Schicht 1 und der Fritte in der für die Anschlüsse 9, 10 verwendeten Farbe ist ausgeschlossen.Layer 1. Any tendency to split occurs between the outer layers 2, 3, but there are some does not contribute to operating capacity. The capacitor is not subject to any migration of the silver, which could cause a breakdown. A reaction between the ceramic material of the Layer 1 and the frit in the color used for the connections 9, 10 is excluded.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Ceramic capacitor, consisting of a layered body, a middle one, the dielectric of the capacitor forming ceramic layer between two outer ceramic layers made of the same ceramic material as the middle layer is arranged and to is thin to allow handling in a stand-alone fire, continues from a pair sintered on the two surfaces of the middle layer, from a metal paint existing coverings, the edges of which are at a distance from the outer circumference of the middle layer each of the outer layers 75 (im or thicker and with one of its surfaces each rests on one of the coverings and the ceramic edge surrounding it, and the outer layers are spaced apart have bores from their edge, which in the direction of the thickness through each outer Go through layer and wherein the layers and the pads are a one-piece sintered form ceramic body, in which each of the edges of the middle layer with the in Contacting the outer layer with sealing of the edges of the ceramic middle layer is fused and wherein the surfaces of the outer layers facing away from the middle layer have metal paints forming connections that extend into the through-bores which leads are soldered on, thereby characterized in that the ceramic middle layer and the coverings kjine through-holes have and that each of the outer connection layers through one of the through holes one outer ceramic layer is in contact with the first covering.

2. Capacitor according to claim 1, characterized in that the one or more the part of a covering that is accessible through perforations as well as the part above this part Part of the metallic connection layer is removed.

3. Capacitor according to one of claims 1 or 2, characterized in that there is more than one through hole and in one of the outer layers there is at least one through-hole in the other outer layer.

4. The method of manufacturing the capacitor of claim 1, characterized in that that the ceramic layers making up the laminate are superimposed in the green state arranged, the middle layer with the metal sheets forming the coverings beforehand has been coated and the perforations are present in the outer layers on both sides of the coverings are that you then burn the layer structure and then on the exposed surfaces of the outer layers of the fired laminated body applies the connection layers to which then the leads are soldered on.

5. The method according to claim 2 and 4, characterized in that the capacity of the unit by removing part of the metal surface that is accessible through one of the perforations one of the pads is set.

The invention relates to a ceramic capacitor, consisting of a layer body made of a central, The ceramic layer that forms the dielectric of the capacitor and is between two outer ceramic layers is made of the same ceramic material as the middle layer and is too thin, to allow handling in the event of an independent fire, further consisting of a pair the two surfaces of the middle layer sintered, consisting of a metal coating, ' the edges of which are spaced from the outer periphery of the middle layer, each of the outer layers 75 | is in or thicker and with one of their surfaces on each one of the coverings and rests on the ceramic edge surrounding it and with the outer layers at a distance have through bores from their edge, which pass through each outer layer in the direction of the thickness and wherein the layers and the coverings comprise an integral sintered ceramic body form in which each of the edges of the middle layer with that in contact therewith Outer layer is fused to seal the edges of the ceramic middle layer and the surfaces of the outer layers facing away from the middle layer into the through-bores Melallancoats that extend into connections have connections to which feeds are soldered