DE2125610A1

DE2125610A1 - Mehrschichtiger Kunststoff-Flachkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2125610A1
Application number: DE19712125610
Authority: DE
Inventors: Charles Calvin Glenview IU. Rayburn (V.StA.)
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1970-05-25
Filing date: 1971-05-24
Publication date: 1971-12-02
Also published as: NL7107139A; FR2093663A5; CA927943A; GB1303767A; DE2125610C2; US3654532A; JPS521101B1

Description

Dr, A. Menizel DipUng. W. Dahlke

Patentanwälte _19# _m± 1971

Retrain bei Köln . Frankenforst 137 Da.-L/K

ILLINOIS TOOL WOEKS, HG. Chicago, Illinois, (V.St.A.)

" Mehrschichtiger Kunststoff-Flachkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung "

Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Flachkondensator aus 'beidseitig metallisiertem Kunststoffmaterial sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kondensators.

Nach der US-Patentschrift 3 214 657 ist ein Wickelkondensator bekannt, der aus beidseitig metallisiertem Filmmaterial aus Polyester besteht, wobei ein wärmeversiegelbarer bzw.- dichtender Überzug aus Kunststoffmaterial auf jede der metallisierten Schichten aufgebracht ist, um den Kondensator zusammenzuhalten und zu verhindern, daß Luft zwischen die Schichten eindringt.

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Obgleich derartige Kondensatoren eine Vielzahl von Vorteilen aufweisen, haben sie auch bestimmte Nachteile, die allen Wickelkondensator en eigen sind, nämlich daß jeder einzelne Kondensator gesondert gewickelt und zur Anbringung der Stromzuführungsdrähte befestigt werden muß. Ferner muß, wenn Kondensatoren mit verschiedenen Werten hergestellt werden sollen, die Länge und/oder die Breite des Bereichs der sich überlappenden Elektroden beim Wickeln der Kondensatoren verändert werden. Ein weiterer Nachteil der Wickelkondensatoren besteht darin, daß sie nicht direkt an eine mit einer gedruckten Schaltung versehene Platte oder Unterlage angeschlossen werden können, ohne daß sie zunächst mit Stromzuführungsdrähten versehen werden.

Nach der US-Patentschrift 2 731 7o6 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren bekannt, bei dem zwei Streifen aus einseitig metallisiertem Kunststoffilm um einen Formring in eine Kreisringform gewickelt werden. Nachdem mehrere Lagen des Films um den Formring gewickelt sind, werden die Enden des Films versiegelt und der Formring, auf den die Filmlagen aufgewickelt sind, wird aus der Wickelmaschine entnommen und mehreren Bearbeitungsgängen unterworfen, einschließlich dem Auseinanderschneiden zu einzelnen Kondensatoren.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Kunststoff-Flachkondensators, der mit vorgegebenen räumlichen Abmessungen eine genügende Kapazität erzielen kann, wie es beispielsweise mit

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Keramik-Flachkondensatoren oder Naß-Tantal-Elektrolytkondensatoren möglich ist.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Kunststoff-Flachkondensators, der im Vergleich zu hochkapazitiven mehrschichtigen Keramikkondensatoren einen niedrigen Spannungskoeffizienten, einen niedrigen Temperaturkoeffizienten und seifesterhaltende Eigenschaften aufweist sowie frei von Kondensatoralterung ist.

Weiterhin bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Flachkondensators, der nur sehr geringe Materialkosten erfordert, eine gute Ertragakontrolle, kürzere Produktionszyklen, geringere Vorrichtungsinvestitionen und geringere Materialeinsatzkosten als andere verfügbare Kondensatortypen ermöglicht.

Durch den erfindungsgemäßen Kondensator sowie das erfindungsgemäße Verfahren zu seiner Herstellung werden die obengenannten Forderungen erfüllt. Der erfindungsgemäße Kondensator weist eine Mehrzahl von Lagen aus zweiseitig metallisiertem dielektrischem Kunststoffmaterial auf, welches mit einem dünnen Überzug aus dielektrischem Material überzogen ist, beispielsweise Kunststoff, der auf mindestens eine der metallisierten Flächen aufgebracht ist» Zur Vereinfachung des Herstellungsverfahrens steht das aus Kunststoff bestehende Überzugsmaterial vorzugsweise über die Bänder des Kondensators hinaus vor. Da die

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Metallelektrode]!, die durch Aluminiumaufdampfung hergestellt werden, sehr dünn sind, ist am Ende des Kondensators, an dem gegebenenfalls ein Stromzuführungsdraht befestigt werden muß, selbstverständlich nur eine äußerst geringe Elektrodenfläche vorhanden. Auch muß ein guter Eontakt zwischen jeder der abwechselnden Elektrodenschichten, die sieh zu dem selben Ende des Kondensators erstrecken, geschaffen werden, um alle Elektroden in das elektrische Feld einzubeziehen. Es ist gefunden worden, daß ein zufriedenstellender Kontakt zu jeder Schicht dadurch erreicht werden kann, daß die Enden des Kondensators einem mit hoher Geschwindigkeit austretenden Sprühstrahl aus geschmolzenem Metall, vorzugsweise Aluminium, ausgesetzt werden, welches sich in die Kunststoffbeschichtung zwischen den metallisierten Schichten derart einbettet, daß es sowohl die Oberfläche als auch die Enden der Elektroden berührt, jedoch nicht wesentlich in den dielektrischen Kunststoffstreifen eindringt, so daß auf diesem eine Auskürzung (shorting out) der Elektroden unterschiedlicher Polarität möglich ist, die von den Enden des Kondensators nach innen versetzt sind.

Das bevorzugte Yerfahren zur Herstellung des beschriebenen Kunststoff-Flachkondensators besteht darin, daß das mit Kunststoff beschichtete metallisierte dielektrische Material um einen Dorn mit großem Durchmesser zu wickeln, um einen Ring zu bilden. Der Hing kann entlang einer Linie wärmeversiegelt werden^ um die äußerste ¥/icklung zu verankern. Nach dem Wickeln

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des Rings wird dieser zwischen zwei Druckplatten gebracht, die den Sing zusammendrücken. Die Platten werden dann erwärmt, um den schmelzbaren dünnen Kunststoff-Filmüberzug zwischen den Elektrodenschichten auf Schmelztemperatur zubringen. Während der· Erwärmung der Kondensatorschichten wird ein leichter Druck aufrechterhalten, der ausreicht, um Luft fernzuhalten und die Flächen in innigen Kontakt zu bringen, der aber gering genug ist, so daß verhindert wird, daß der dünne Kunststoffüberzug zerfließt, wodurch sich seine Dicke und damit seine Kapazität unkontrollierbar verändern würde. Nach der Schmelzung wird der Druck aufrechterhalten und die Platten abgekühlt und danach kann das Kondensatorteil als fester Block entnommen werden.

Das flache Kondensatorteil wird im nächsten Bearbeitungsgang einer Metallbesprühung -unterworfen, wobei eine Sauerstoff-Aeetylen-ELamme kontinuierlich zugeführten Aluminiumdraht schmilzt, während ein konzentrischer Hochgeschwindigkeitsluftstrom das geschmolzene Aluminium zu kleinen Partikeln von etwa 0,025 mm Durchmesser zerstäubt und die Partikel gegen das thermoplastische Kondensatorteil treibt. Das Kondensatorteil wird dann freigemacht in dem es einer Gleichspannung unterworfen wird, die etwa einem Viertel seiner beabsichtigten Nenn-Gleichspannung entspricht, um jeden der wichtigen Kürzungsbereiche ( shorting areas ) offenzubrennen. Anschließend wird . eine hohe Gleichspannung angelegt, die etwa zweimal so groß ist wie die Nennspannung, um den Freimachungsprozeß (clearing process) zu vervollständigen. Nach dem Freimachen des Konden-

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satorteils wird dessen Kapazitätswert gemessen, da die beiden Enden des Teils, die Abfallstücke sind, als zwei Hälften eines zylindrischen Kondensators betrachtet werden können, wobei der relative Bereich des zylindrischen Kondensators im Vergleich zu dem flachen verbleibenden Bereich leicht mathematisch bestimmt und sein Wert von dem abgelesenen Gesamtwert abgezogen werden, so daß sich der Kapazitätswert pro Längeneinheit des flachen Bereichs bestimmen läßt.

Das flache Kondensatorteil kann dann in eine Mehrzahl von einzelnen Stücken aufgeteilt werden, die untereinander einen sehr gleichmäßigen Wert aufweisen, da der aktive Bereich, die Schichtdicke und die Dielektrizitätskonstante innerhalb eines gegebenen flachen Kondensatorteils sehr gleichmäßig sind. Um einen vorbestimmten Kapazitätswert zu erhalten kann das erste abgetrennte Teil oder die ersten beiden Teile im Wert gemessen und ein Anschlag an der Schneideinrichtung eingefe stellt werden, so daß der Wert der nachfolgend abgetrennten Teile den vorbestimmten Sollwert aufweisen. Nachdem die Teile abgetrennt sind, können ihre Werte, sofern erforderlieh, etwas nach unten eingestellt werden, indem eine hohe Spannung eingelegt wird, um die Elektrodenfläche zurückzubrennen und dadurch den Elektrodenbereich zu reduzieren. Das Zerschneiden des flachen Kondensatorteils kann in verschiedenen Einrichtungen erfolgen, beispielsweise mit Hilfe einer Hoehgeschwindigfceitssäge, einem wasnem Draht, einer Hochgeschwindigkeita-Eeibklinge

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oder einer Schere. Da jede dieser Schneidtechniken die Möglichkeit in sieh birgt, das Elektrodenmaterial zwischen die Elektroden entlang der Schneidkante gewischt wird, ist es erforderlich, die Teile nach dem Sehneiden freizumachen, um die Leitwege offenzubrennen. Dieser zusätzliche Bearbeitungsschritt kann umgangen werden, wenn das zur Bildung des Kondensators aufgewickelte metallisierte Material in jenen Bereichen, in denen der Schneidvorgang stattfindet, weitgehend entmetallisiert wird.

Beim Wickeln des Ringes, von welchem die Stücke von metallisierten Streifen mit einer Vielzahl von quergestaffelten metallisierten Hustern abgeschnitten werden, ist es möglich, ein flaches Kondensatorteil zu erhalten, welches in zwei Eichtungen geschnitten werden kann um eine große Anzahl von Stücken zu erhalten.

Wenn die Stücke bzw. Kondensatoreinheiten dadurch gestellt werden, daß das flache Kondensatorteil in zwei Richtungen zerschnitten wird, ist es natürlich erforderlieh, die Enden nach dem Schneiden anzubringen. Das kann dadurch erfolgen, daß die abgeschnittenen Stücke so gestapelt werden, daß eine Kante jedes Stücks in einer Ebene liegt, welche dann einer Metallbesprühung unterworfen wird. Wenn Aluminium auf die Kanten eines Kondensators, die die Elektrodenenden enthalten, aufgesprüht, die Besprühung um ein benachbartes Ende fortgesetzt wird und dann eine Beschichtung aus Lot auf dieses Ende aufgebracht wird,

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wird es möglich, das Teil an ein verzinktes Unterlagmuster zu löten, in^jiem momentan Wärme und Lotmaterial in den lokalisierten Bereich auf dieser Endkante des Kondensators aufgebracht wird» Die Lotschicht ermöglicht es, daß die Verbindung zwischen den metallisierten Elektroden und dem aufgespritztem Aluminium während der Lötung kalt bleibt, wodurch die Gefahr einer möglichen thermischen Beschädigung auf ein Minimum reduziert wird.

Um den Berührungsgrad der aufgesprühten Aluminiumschichten mit den extrem dünnen Elektroden zu erhöhen, können die Kondensatorstücke unter einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel zu den Ebenen der Elektrodenschichten abgeschnitten werden. Ein solcher Schrägschnitt vergrößert die Breite der freiliegenden Kantenfläche und bewirkt, daß die Elektroden an der Kante in stufenweiser Anordnung vorliegen, so daß das aufgesprühte Metall nicht nur die äußeren Kanten sondern auch einen Teil der Randlänge jeder Elektrode berührt.

Sie Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines beidseitig metallisierten und mit Kunststoff beschichteten dielektrischen Streifens, der zur Herstellung -.· des erfindungsgemäßen Kondensators benutzt wird,

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Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1, und zwar von einer modifizierten Ausfuhrungsform des Streifens, bei dem der Kunststoffüberzug am Band ausgespart ist,

Fig. 5 einen abschnittsweisen Querschnitt eines Bandteils eines mehrschichtigen Flachkondensators, der aus einem in Fig. 1 dargestellten Streifen hergestellt worden ist, nachdem dieser mit einer Metallspritzschicht überzogen worden ist,

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich wie in Fig. 3, wobei die Aufbringung einer Metallspritzschicht auf einen Flachkondensator veranschaulicht ist, der aus einem Streifen gemäß Fig. 2 hergestellt ist,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, in der veranschaulicht ist, wie ein Streifenmaterial gemäß Fig. 1 zu einem Ring aufgewickelt ist,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, in der das Flachdrücken des Binges gemäß Fig. 5 veranschaulicht ist,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung, in der das Metallaufspritzen auf die Bandkanten einer

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-Ιο-Mehrzahl von abgeflachten Hingen gemäß Pig. 6 veranschaulicht ist,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht, in der das Hessen des Kapazitätswertes eines abgeflachten, mit einer Metallspritzschicht gemäß Fig. 7 überzogenen Rings veranschaulicht ist,

" Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung

zum Zerschneiden des abgeflachten Kondensatorrings in eine Mehrzahl einzelner Kondensatorstücke,

Fig.io in perspektivischer Darstellung einen Schnitt

entlang der Linie Ι0-Ι0 aus Fig. 11, wobei ein . Hehrschichtiges flaches Kondensatorteil veranschaulicht ist, welches aus einem breiten Band aus beidseitig metallisiertem und mit einem

Kunststoffüberzug versehenen dielektrischen Material hergestellt ist, welches dadurch von dem in Fig. 1 veranschaulichten Streifen abweicht, daß es vielfache metallisierte Muster aufweist, die so angepaßt sind, daß sie in Längsrichtung entlang den in der Zeichnung dargestellten gestrichelten Linien durchschnitten werden können,

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Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines abgeflachten Kondensatorringa, der aus einem Material gewickelt ist, welches in Fig. Io im Querschnitt mit gestrichelten Schnittlinien dargestellt ist,

Fig. 12 eine Draufsicht auf eine modifizierte Ausführungsform eines mehrschichtigen Flächkondensators bei den die obere Kunststoffschicht entfernt ist, ua die Elektrodenplatten freizulegen, wobei der Kondensator ähnlich dem in Fig. 1o veranschaulichten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, mit der Ausnahme, daß die in Längsrichtung verlaufenden metallisierten Muster durch freie Bereiche unterbrochen sind,

Fig. 13 einen Querschnitt entlang der Linie 13-13 aus Fig. 14,' und zwar quer zur Längsrichtung des dielektrischen Streifens,

Fig. 14 einen Querschnitt entlang der Linie. 14-14 aus Fig. 12,

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines Kondensators, der dadurch hergestellt ist, daß ein gemäß Fig. 12 bis 14 flachgedrückter Ring in zwei Sichtungen durchschnitten und an den mit den

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freigelegten Elektroden versehenen Bändern mit einem Überzug aus aufgespritztem Metall versehen worden ist,

Fig. 16 eine ähnliche Ansicht wie fig. 15, in der die Aufbringung eines Spritzmetalleüberzugs nicht nur auf die freigelegten Elektroden sondern auch teilweise um ein Ende des Kondensators und die Aufbringung einer Lotschicht auf den Tell dee aufgespritzten Überzugs veranschaulicht ist, der nicht in direktem Kontakt mit den Elektroden steht,

Fig. 17 einen Längsschnitt durch eine modifizierte -Ausführungsform eines mehrschichtigen flachen Kondensatorteils, das eine Reihe von freien Längsstreifen und querliegenden Schnittstreifen aufweist, die so gestaffelt sind, daß abwechselnfide Elektroden gebildet werden,

Fig. 18 in schematischer Darstellung die Aufbringung einer Metallspritzschicht auf die freigelegten Elektroden von Kondensatorstücken, die von dem flachen Kondensatorteil gemäß Fig. 17 abgeschnitten worden sind, und

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Fig. 19 in perspektivischer Darstellung ein einzelnes Kondensatorstück, welches von dem flachen Kondensatorteil gemäß Fig. 17 abgeschnitten und an seinen schrägen Enden mit Metall überspritzt ist.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines zusammengesetzten Filmstreifens 1o, aus welchem der erfindungsgemäße Flaohkondensator hergestellt ist. Der zusammengesetzte Film umfaßt ein dielektrisches Substrat 12, welches Polyester sein kann, wobei auf dessen gegenüberliegenden Seiten aufgedampfte Metallschichten 14 und 16 eines Elektrodenmetalls, beispielsweise Aluminium, vorgesehen sind. Die Elektrodenschichten 14 und sind ihrerseits je mit einer extrem dünnen Schicht 18 bzw. aus dielektrischem Material, beispielsweise Polystyrol oder Polykarbonat, überzogen, welches sich bis zu den Seitenkanten 22 und 24 erstreckt. Wenn eine Mehrzahl von zusammengesetzten Filmen Io zusammengepreßt und entsprechend der nachfolgenden Beschreibung erwärmt wird, zerschmelzen die dünnen Kunststoffüberzüge 18 und 2o miteinander, um einen monolithischen Kondensator zu bilden, der eine wesentlich größere Kapazität aufweist als ein gewöhnlicher Polyesterkondensator, da die Kunststoffüberzüge 18 und 2o eine kombinierte dielektrische Dicke aufweisen, die wesentlich geringer ist als die Dicke des Substrates 12. Typische Dicken für die verschiedenen Materialien sind folgende: 0,005 mm für das Polyestersubstrat, 0,oooo25 für die metallischen Elektrodenschichten 14 und 16 und 0,ooo6 mm

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für jeden der dünnen Kunststoffüberzüge 18 und 2o.

Der in Fig. 2 dargestellte zusammengesetzte Filmstreifen 10* ist im wesentlichen identisch mit dem in Fig. 1 dargestellten Streifen, mit der Ausnahme, daß das metallisierte dielektrische Substrat 12' während der Aufbringung der Kunststoffüberzüge 18· und 2ο¹ derart abgedeckt ist, daß kurze Randkanten 22· und 24' hervorragen.

Die Figuren 3 und 4 veranschaulichen die Zusammenwirkung eines aufgesprühten Metallüberzugs 40 bzw. 4o' mit den Handkanten 22 bzw. 22· eines mehrschichtigen Stapels zusammengesetzter Schichten to (Fig. 3)bzw. 10' (Fig. 4). Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß der untere Kunststoffüberzug auf einer zusammengesetzten Schicht 1o mit einem oberen Kunststoffüberzug der benachbarten zusammengesetzten Schicht 1o verschmolzen ist, um eine einstückige Schicht 19 zu bilden, die durch Anwendung von Wärme und Druck auf den Stapel erzeugt wird. Der aufgesprühte Metallüberzug 4o dringt etwas an den Kanten des Substrats 12 ein, wobei er jedoch wesentlich tiefer in den weicheren Kunststoff 19 eindringt, so daß dieser darin eingebettet ist. Dabei dringt der Metallüberzug derart ein, daß er mit Teilen der Oberfläche der Elektroden 14 sowie mit deren Enden in Berührung kommt. Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß das Eindringen des aufgesprühten Metallüberzugs 4o· etwas tiefer erfolgt als in Fig. 3, da die Kunststoffüberzüge 18.· und 2o· und folglich die verschmolzene Schicht 19' ausgespart sind. Diese Aus-

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fülirungsform bringt natürlich einen im wesentlichen unmittelbareren Kontakt zwischen dem.aufgesprühten Metall 4ο¹ und den Oberflächen der Elektroden 14S wobei allerdings der zusätzliche Aufwand des Abdeckens während der Beschichtung der Elektroden erforderlich ist. s

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kondensators wird ein Streifen des zusammengesetzten Films 1o mit einer Mehrzahl von Windungen um einen in der Zeichnung nicht dargestellten kreisförmigen, zusammendrückbaren Dorn gewickelt, so daß ein Kreisring 5o' entsteht, wie in Pig. 5 dargestellt. Der Film 1o kann jedoch auch um eine andere Halterung, beispielsweise um ein « Paar im Abstand angeordneter Stifte, wobei ein in der Zeichnung nicht dargestellter stark abgeflachter Hing entsteht. Um den Ring nach dem Aufwickeln zusammenzuhalten, kann die äußere Windung des Rings 3o' entlang einer Linie 32 mit den benachbarten Wicklungen wäraeversiegelt werden. Eine geeignete Anordnung zur Durchführung einer solchen Versiegelung ist in der US-Patentschrift 2 95o o?o veranschaulicht. Obgleich gemäß dieser US-Patentschrift das Wärmeversiegeln und Schneiden der Bahnen gleichzeitig erfolgt und dadurch kein gesonderter Schneidvorgang erforderlich ist, können selbstverständlich auch andere Methoden zum Versiegeln und Schneiden angewandt werden, wobei zum Festlegen des Endes der äußeren Wicklung beispielsweise Klebstoff oder ein Klebeband verwendet werden kann.

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fig. 6 veranschaulicht die Verfahrensstufe, in der der Ring 3ο¹ zwischen zwei Druckplatten 34 und 36 zusammengedrückt wird, um ein flaches Kondensatorteil 3o zu bilden. Um zu verhindern, daß die Versiegelungslinie 32 sich bei den Kondensatorstücken 3ob, die von dem flachen Kondensatorteil 3o abgeschnitten werden, negativ auswirkt, wird der Hing 3ο¹ derart zusammengedrückt, daß die Siegellinie 32 in einem Knickbereich des flachen Teils 3o an einem seiner Enden zu liegen kommt. Zur Herstellung des flachen Teils 3o werden die Platten 34 und 36 erwärmt, so daß die Kunststoffschichten 18 und 2o etwas weich gemacht werden, um zusammenzufließen und aneinander zu haften, ohne daß das Substrat 12 aus dielektrischem Material davon berührt wird. Der Wärmebetrag und der aufgebrachte Druck richten sich nach den verwendeten besonderen Materialien. Es ist jedoch wichtig, daß der Betrag an Druck und Wärme ausreichend ist, um Luft zwischen den Überzugsschichten 18 und zu verdrängen, jedoch nicht so groß ist, daß die Schichten 18 und 2o nach außen extrudiert werden, da sonst die metallischen Schichten 14 und 16, die durch diese voneinander getrennt werden_s ausgekürzt bzw. kurzgeschlossen werden oder die Dicke der schließlich zusammengeschmolzenen Schicht 19 verändert wirdj, so daß sich der Kapazitätswert des einzelnen von dem flachen Kondensatorteil 3o abgeschnittenen Kondensatorstücks ändert. Nachdem Verschmelzvorgang werden die Platten 34 und 36 gekühlt, bevor der Druck unterbrochen wird.

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Fig. 7 veranschaulicht den Bearbeitungsschritt, bei dem ein Metallspritzüberzug 4o mit Hilfe einer Spritzpistole 42 auf die Kanten einer Mehrzahl von flachen Kondensatorteilen 3o aufgebracht wird, die mit ¹¹Ufe von Klammern 44 und 46 gehalten werden. Der Überzug 4o lagert sich in die Kunststoffschicht 19 ein, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, so daß die Elektrodenschichten an einer Bandkante des Kondensatorteils elektrisch miteinander verbunden werden. Um zu erreichen, daß sich die Metallaufspritzung in die Kunststoffschicht 19 einlagert und dabei nicht nur die Endkantenteile der Elektroden 14 sondern auch einen Teil ihrer Oberflächen miteinander verbindet, muß die Metallaufspritzung mit ziemlich hoher Ausstoßgeschwindigkeit erfolgen. Entsprechend geeignetes Aufspritzmaterial sowie geeignete Spritzvorrichtungen sind im Handel erhältlich. Der Draht wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 m pro Minute plus oder minus 0,6m pro Minute zugeführt, wobei die Spritzpistole von dem Kondensator in einem Abstand von etwa 14 cm gehalten wird. Während des Spritzens sollte die Durchflußmesseranzeige für Luft etwa bei 5o, für Sauerstoff bei 15 und für Acetylen bei 15 stehen. Eine Säuerstoff-Acetylen-Flamme schmilzt den Aluminiumdraht und ein konzentrischer Hochgeschwindigkeits-Luftstrom zerreißt das geschmolzene Aluminium in ,kleine Partikel von etwa 0,025 mm und treibt diese Schmelzpartifcel gegen das flache thermoplastische Kondensatorteil.

In Fig. 8 i3t der Verfahrensschritt des Freimachens (clearing)

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veranschaulicht. Das Kondensatorteil 3o wird nach der Metallaufspritzung freigemacht, indem es über die Kontakte 52 und 54 an eine Wechselspannung gelegt wird, die etwa einem Viertel der beabsichtigten Uenn-Gleichspannung entspricht. Diese niedrige Impedanzquelle brennt alle Hauptkontaktbereiche frei. Uach diesem Verfahrensschritt wird eine hohe Gleichspannung angelegt, die etwa doppelt so hoch wie die Nennspannung ist, um den Vorgang des Freimachens zu vervollständigen.

Nach dem Freimachen des flachen Kondensatorteils 3o wird dessen Kapazitätswert mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Einrichtung gemessen. Da die beiden halbkreisförmigen Enden 3oa (Mg. 9) des flachen Kondensatorteils j>o die beiden Hälften eines zylindrischen Kondensators darstellen, welcher nicht verwendet wird, kann der Querschnitt des zylindrischen Abfallkondensators mit dem nach dem Abschneiden der Enden verbleibenden flachen Teil mathematisch leicht verglichen W werden, um den Kapazitätswert des langgestreckten verbleibenden flachen Teils zu bestimmen. Durch eine zusätzliche Berechnung kann der Kapazitätswert pro Längeneinheit bestimmt werden, wobei dieser Wert dazu benutzt werden kann, um die Breite zu bestimmen, auf welche die Kondensatoren in der Schneidvorrichtung 56 (Pig, 9) geschnitten werden können. Die Schneidvorrichtung 56 wep.3t ein Schneidblatt 58 auf, welche von dem flachen Kondensatorteil 3o einzelne Kondensatorstücke 3ob abschneidet, in dem das flache Kondensatorteil mit Hilfe eines

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Vorschubteils 60 gegen das Blatt geführt wird. Mit Hilfe eines Einstellansohlags 42 kann die Breite jedes Kondensatorstücks 30b genau bestimmt werden, so daß die aufeinander folgenden Kondensatoren.im wesentlichen identische Kapazitätswerte aufweisen. Gegebenenfalls können die ersten Kondensatorstücke, die von einem bestimmten flachen Kondensatorteil ^o abgeschnitten worden sind, im Wert nachgemessen und der Einstellanschlag 62 daraufhin nachgestellt werden, um den Wert der folgenden Stücke auf ein genau vorbestimmten Sollwert einzustellen. Die Kondensatorstücke können im Wert auch noch nach unten korrigiert werden, indem eine hohe Spannung angelegt wird, die die Elektrodenfläche zurückbrennt, wodurch der Elektrodenbereich um einen gewünschten Betrag reduziert wird. Obgleich in der Zeichnung eine Säge zum Zerschneiden des flachen Kondensatorteils dargestellt ist, können selbstverständlich auch andere Techniken angewandt werden, beispielsweise ein warmer Draht, eine Hochgesohwindigkeits-Reibschneide, eine Schere oder eine andere "Vorrichtung, mit der ein mit einer Aluminiumoberfläche versehener Kunststoffstreifen in Stücke zerschnitten werden kann. Da bei Anwendung der genannten Schneidmethoden Elektrodenmaterial entlang den Schneidkanten gewischt wird, ist es erforderlich, die Teile wieder freizumachen um die Leitwege offenzubrennen.

In Pig. 1o und 11 ist ein noch wirksameres Herstellungssystem veranschaulicht, wobei eine breite Bahn aus zusammengesetzten

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Au

Filmmaterial 11o, das mit Kunststoffbeschichtungen 118 und versehene metallisierte Muster 114 und 116 aufweist, die in Längsrichtung kontinuierlich angeordnet und in Querrichtung gestaffelt sind, derart übereinandergebracht ist, daß ein mehrschichtiges flaches Teil entsteht, welches durch verschmolzene Schichten 119 zusammengehalten wird. Indem die Bahn - entlang den Linien 131 in Längsrichtung durchschnitten wird, wird eine Mehrzahl von flachen Kondensatorteilen 13o erzeugt, die einzeln identisch sind mit·den abenbeschriebenen flachen Kondensatorteilen 3o.

In Fig. 12 bis 14 ist ein System von Elektrodenmustern, veranschaulicht, das von dem in Fig. 1o veranschaulichten Beispiel dadurch abweicht, daß die Elektroden in Längsrichtung unterbrochen sind, so daß in gleichmäßigen Abständen freie Schneidbahnen 132 entstehen. Durch dieses Mustersystem wird vermieden, daß nach dem Trennvorgang noch ein Freimachen erforderlich wird. Um aus der aus flachen Teilen 23o bestehenden Bahn Flachkondensatoren herzustellen, können die zusammengesetzten Streifen 21 ο in gleichmäßigen Abständen zerschnitten, übereinandergestapelt und dann unter Wärme zusammengepreßt und zerschnitten werden. Da die Filme mit Ausnahme in ihren Elektrodenbereichen transparent sind, bietet sich das System für eine fotoelektrische Registrationskontrolle an. Aufgrund der in Fig. 12 bis 14 dargestellten Elektrodenmuster können die hergestellten Streifen zuerst in Längsrichtung zu Flachstreifen 23o geschnitten, dann

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entsprechend Fig. 7 besprüht und schließlich in Querrichtung in einzelne Kondensatorstücke gemäß Mg. 15 zerschnitten werden. Die Streifen können jedoch in der einen und dann in der anderen Richtung durchschnitten werden, so daß eine unbespritzte Einheit 230b entsteht. Diese Einheit wird mit hunterten von anderen übereinandergestapelt um nach dem Durchtrennen die Kanten zu besprühen, sodurch die Elektroden 214 und216 jeweils miteinander verbunden werden. Durch letzteres Verfahren wird verhindert, daß beim Durchschneiden irgendwelche elektrischen Verbindungen zwischen den Spritzmetallschichten 24-0 und den aufgedampften Elektroden 214 oder 216 unterbrochen werden.

Pig. 16 veranschaulicht eine Weiterbildung des aufgesprühten Bereichs, welcher die aufgesprühten !Teile 24o mit den aufgedampften Elektroden 214 eines Kondensatorabschnitts 23ob miteinander verbindet. Der Spritzbereich 24o ist um die ausgekehlte Kante 23oc und weitgehend über das Ende 23od herumgezogen. Die Elektrodenkanten sind mit Aluminium besprüht und dann wird der Aluminiumteil an dem Ende 23od mit Lot 241 überspritzt. Durch dieses Verfahren ist es möglich, daß das Ende des Kondensators mit einem Zinn-Substratmuster verlötet wird, in dem kurzzeitig Wärme und Lot in diesem begrenzenden Bereich aufgebracht wird. Die Verbindung zwischen den metallisierten Elektroden 214 und dem aufgesprühten Aluminium 24o bleibt dabei kalt, wodurch die Möglichkeit einer thermischen Beschädigung dieser dünnen Verbindung auf ein Minimum reduziert

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wird, während der Kondensator in seiner Substratposntion befestigt wird oder Stromzuführungsdrähte angebracht werden.

In Fig. 17 bis 19 ist eine modifizierte Methode zur Herstellung eines Flachkondensators veranschaulicht, wobei ein größerer Bereich mit einer Aluminiumbesprühung versehen wird, wodurch ein Kontakt mit geringerem Widerstand und höherer Zuverlässigkeit geschaffen wird. Die einzelnen zusammengesetzten Filmbahnen 51 ο werden metallisiert, wobei Längsbahnen frei^bleiben, die genau im Register übereinandergestapelt werden. Die freien Querbahnen 332 sind derart gestaffelt, daß abwechselnde Elektroden in aufeinander folgenden Schnittlinien vorliegen. iMachdem das flache Kondensatorteil 35o in dem freien Bereich 332 unter einem Winkel durchtrennt worden ist, werden die einzelnen zerschnittenen Stücke gemäß Fig. 18 übereinandergestapelt und mit Hilfe einer Metallspritzpistole 342 mit Metall bespritzt. Da bei einem Flachkondensator im Gegensatz zu einem metallisierten Wickelkondensator jede Elektrode mit jeder Schicht verbunden sein muß, ermöglicht die schräge Schnittfläche, daß ein größerer Elektrodenbereich besprüht wird, um dadurch den Kontaktbereich zu vergrößern und den Kontakt zu verbessern.

In Fig. 19 ist ein fertiggestelltes schräges Kondensatorstück 33ob dargestellt, welches eine Metallspritzschicht 34o auf seinen freigelegten Elektroden und eine über Spritzschicht

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aus Lotmetall aufweist, welche die gleiche Punktion hat wie die Schicht 241 in Pig. 16.

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Claims

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( 1.J Kondensator aus beidseitig metallisiertem Kunststoff-Streifenmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl-von Schichten des Kunststoff-Streifenmaterials übereinander angeordnet und miteinander versiegelt sind, daß zur Verbindung der benachbarten Schichten des Kunststoff-Streifenmaterials ein

" sehr dünner gleichmäßiger Überzug aus wärmesiegelbarem Kunststoffdielektrikum vorgesehen ist, der auf mindestens eine der metallisierten Flächen jeder Schicht aus dem Kunststoff-Streifenmaterial aufgebracht ist und durch Aufbringung von Druck gegen die Ober- und Unterseite des Stapels die Schichten miteinander versiegelt, daß das Kunststoff-Streifenmaterial auf seinen entsprechenden Seiten sich überlappende, metallisierte Flächen aufweist, die sich nur zu einem Rand gegenüberliegender Seiten erstrecken, so daß an einer Kante jeder Fläche ein nicht metallisierter Rand frei bleibt, und daß Metallteilchen, beispielsweise durch Metallaufspritzung, in den Kondensator an jedem der Randenden der Schichten eingebettet sind, wobei die Metallteilchen in den Überzug aus Kunststoff dielektrikum eingedrungen sind und einen Kontakt mit einer der metallisierten Fläcnen jeder der Schichten bildet,

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2. Mehrschichtiger Flachkondensator mit einer Mehrzahl von flachen Schichten aus Kunststoffstreifen, wobei auf jeder Seite des Streifens ein durch Aufdampfung erzeugter metallisierter Überzug vorgesehen ist, dadurch g e kennzeichnet, daß die Metallüberzüge auf beiden Seiten der Schichten sich gegenseitig überlappen und sich zu den Seitenrandkanten der Schichten erstrecken,, wobei entlang den gegenüberliegenden .Rändern ein nicht metallisierter Teil vorgesehen ist, daß die Schichten aus metallisiertem Kunststoffstreifen über einen Überzug aus Kunststoffdielektrikum, welches dünner ist als die Kunststoffstreifen und auf mindestens eine der metallisierten Flächen jedes Kunststoffstreifens aufgebracht sind, fest zusammengefügt sind, wobei das Kunststoffdielektrikum derart durch Wärme erweichbar ist, daß beim Aufbringen von zum Verbinden der Schichten dienender Wärme- und Druckkraft auf den Schichtenstapel die dünnen Kunststoff-Dielektrikumüberzüge erweichen und die Schichten verbinden, ohne die Kunststoffstreifen zu beschädigen, und daß eine Vielzahl von aufgesprühten Metallpartikeln in jeden der gegenüberliegenden Üänder des Kondensators bis zu einer Tiefe eingebettet ist, die geringer ist, als die Breite des nicht metallisierten Handbereichs, derart, daß die Metallpartikel die dünnen Kunststoffüberzüge durchdringen und die flachen metalli-. sierten Eandflachen jeder der Schichten berühren, ohne wesentlich den Kunststoffstreifen einzudringen.

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j>. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkanten jeder Streifenschicht des Kondensators, die die aufgespritzten Metallteilchen enthalten, in Ebenen angeordnet sind, die in einem Winkel zu den Ebenen der Streifenschichten liegen, derart, daß ein größerer Bereich der metallisierten Handflächen für die aufgespritzten Teilchen vorliegt als in einer senkrecht zu den Schichtebenen liegenden Fläche.

4. Mehrschichtiger Kondensator nach einem der vorhergehenden . Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem einzigen Streifen aus metallisiertem Kunststoff gewickelt ist, der auf jeder Seite mit einer dünnen Schicht aus Kunststoff überzogen ist, die unter Wärme und Druck selbstklebend bzw. selbstsiegelbar ist, daß das aufgewickelte Kondensatorteil halbzylindrische Endteile und einen langgestreckten flachen Teil aufweist, der einen geschichteten Stapel sämtlicher Kondensatorschichten enthält, und daß ein Metallspritzüberzug an jeder Kante des Kondensators in den dünnen Kunststoffüberzug eingebettet ist, derart, daß Oberflächenteile abwechselnder Elektrodenschichten die sich zu gegenüberliegenden Seitenkanten des Kondensators erstrecken, verbunden sind, wobei der Kondensator in Querrichtung,in mehrere Einzelkondensatoren zerschneidbar ist.

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5. Verfahren zum Anbringen von Endverbindungen an einen Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kondensatorrohlingen mit ihren Endkantenflächen in die selbe Richtung weisend befestigt werden und daß gegen die Kantenfläche geschmolzene Metallpartikel mit einer Geschwindigkeit gespritzt werden, die hoch genug ist, daß die Metallteilchen in die Kunststoff-Dielektrikumschicht eindringen, um darin eingebettet zu werden, und in Berührung mit den Randflächenteilen der Metallüberzüge kommen.

6. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streifen aus dielektrischem Material auf beiden Flächen mit sich überlappenden Elektrodenbereichen metallisiert wird, daß ein dünner Filmüberzug aus'Kunststoffdielektrikum, der dünner ist als der Streifen, auf mindestens eine der beiden sich überlappenden metallisierten Bereiche aufgebracht wird, daß eine Mehrzahl dieser metallisierten und mit einem Überzug versehenen Streifen unter Wärme zusammengedrückt wird, um die Kunststoffüberzüge gegeneinander zu schichten und miteinander- zu verschmelzen, und daß auf die Kanten des Kondensators eine Spritzmetallschicht mit einer ausreichenden Spritzgeschwindigkeit aufgebracht wird, daß mindestens ein Teil der aufgespritzten Teilchen in den

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verschmolzenen Kunststoffüberzug eingebettet wird und mit den Randflächenteilen der Elektroden in Berührung kommt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator zu einer im wesentlichen ringförmigen Gestalt gewickelt und nach dem Aufwickeln zu einer langgestreckten Form gepreßt wird, in welcher die Hauptteile der Längen jeder seiner Schichten eine Reihe flacher paralleler Ebenen bildet, wobei die Länge der die flachen Ebenen bildenden Teile wesentlich größer als ihre Dicke ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptteile des gepreßten Kondensators durch Zerschneiden derart unterteilt werden, daß eine Mehrzahl von einzelnen mehrschichtigen Plaehkondensatoren entsteht.

9. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch g e k ennz ei chnet, ⁼ daß die äußere Wicklung des dielektrischen Streifens mit einer oder mehreren der darunterliegenden Wicklungen wärmeversiegelt und vor dem Zusammenpressen des Rings derart angeordnet wird, daß das Ende der äußeren Wicklung nach dem Zusammenpressen an einem Ende des langgestreckten Rohlings zu liegen kommt.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 "bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzenen Partikel derart um ein Ende der Kondensatoren herum gesprüht werden, daß ein kontinuierliches aufgesprühtes Band längs der Randkantenfläche und einem Teil der Endfläche des Kondensators entsteht, und daß eine Schicht aus Lot über den an der Endfläche befindlichen Teil des aufgesprühten Bandes aufgebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne aus beidseitig metallisiertem Kunststoff bestehende Bahn, die an ihren Oberflächen mit einem dünnen Kunststoffüberzug versehen ist, zu einem Ring gewickelt wird, daß die äußere Windung mit den darunterliegenden Windungen versiegelt wird, daß der Ring derart zusammengepreßt wird, daß die dünnen Kunststoffüberzüge miteinander verbunden werden und die Luft zwischen den Überzügen verdrängen, und daß der zusammengedrückte Sing zu einer Mehrzahl von gesonderten Kondensatorteilen zerschnitten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,' dadurch gekennzeichnet, daß der metallisierte Kunststoff einen langgestrekten, kontinuierlichen, metallischen Elektrodenüberzug auf jeder Seite der Bahn aufweist, daß die Elektradenüberzüge auf gegenüberliegenden Seiten der Bahn einander überlappen, mit Ausnahme an einem freien

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Randbereich entlang einer Kante, und daß der zusammengedrückte .Ring an jeder seiner Randkanten vor dem Zerschneiden mit einer Metallaufspritzüng versehen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der metallisierte Kunststoff auf jeder Seite der Bahn mit einer Reihe von in Längsrichtung verlaufenden, kontinuierlichen, metallischen

P Elektrodenüber'zügen derart versehen wird, daß die metallischen Überzüge auf jeder Bahnfläche durch eine Reihe von freien Streifen getrennt sind, entlang denen der zusammengedrückte Ring zerschnitten wird, und daß die freien Strecken auf einer Seite der Bahn zwischen den freien Strecken auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e fc . kennzeichnet, daß die metallischen Elektrodenüberzüge auf beiden Seiten der Bahn durch querverlaufende ausgerichtete freie Bereich unterbrochen werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring zunächst entlang den in Längsrichtung verlaufenden freien Strecken in eine Mehrzahl schmaler Ringe zerschnitten wird, die an ihren Randkant, en mit einer Metallauf spritzung versehen werden, und daß die Ringe dann entlang den querverlaufenden

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freien Strecken zerschnitten werden.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Hing entlang den in Längsrichtung verlaufenden freien Strecken und entlang den querverlaufenden freien Bereichen in eine Reihe von Kondensatorstücke zerschnitten wird, deren Elektroden sich nur nach entgegengerichteten Seitenkanten erstrecken, daß auf jede der Seitenkanten und einen angrenzenden Endteil Metall/gespritzt wird und daß ein Lotüberzug an diesem Endteil angebracht wird.

17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e -

k ennz ei chnet, daß der metallisierte Kunststoff auf jeder Seite der Bahn mit in Längsrichtung verlaufenden, metallischen Elektrodenüberzügen versehen wird, daß beide Enden der Bahn auf jeder Seite mit freien Randbereichen ausgestattet werden, daß die Elektrodenüberzüge auf jeder der gegenüberliegenden Seiten der Bahn mit im Abstand angeordneten, querverlaufenden freien Bereichen versehen werden, die in der Mitte der Elektrodenüberzüge auf der anderen Seite der Bahn zu liegen kommen, daß die Bahnen derart zusammengedrückt werden, daß die freien Bereiche auf einer Bahn relativ zu den freien Bereichen der benachbarten Schicht etwas versetzt sind, und daß der zusammengepreßte Ring unter einem

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Winkel zu der Ebene des zusammengepreßten Hings derart durchschnitten wird, daß die Schnittlinie durch die freien Bereiche verläuft und eine schräge Kante an dem Kondensatorstück bildet.

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