DE2246573C3

DE2246573C3 - Abgleichbarer Schichtkondensator

Info

Publication number: DE2246573C3
Application number: DE19722246573
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8672 Selb Fink
Original assignee: Braloric Electronic 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1972-09-22
Filing date: 1972-09-22
Publication date: 1980-06-19
Also published as: DE2246573A1; DE2246573B2

Description

Die Erfindung betrifft einen abgleichbaren Schichtkondensator, bestehend aus aufeinandergestapelten Keramiksjhichten, die jeweils einseitig mit mit Ausnahme einer zur Kontaktierung dienenden Anschlußfläche vom Rand beabstandeten Metallschichten der beiden

^J0 Beläge versehen sind, und einer auf die freiliegende Metallschicht des Stapels aufgebrachten, den Stapel abschließenden metallfreien Keramikschicht, bei dem die Anschlußflächen der Belagschichten innerhalb zweier, jeweils einem Belag zugeordneter, verschiede ner Bereiche der Stirnseiten des Kondensators freilie gend herausgeführt sind, wobei die Anschlußflächen aufeinanderfolgender Schichten abwechselnd in einem der beiden gegenüberliegenden Bereiche herausgeführt sind, bei dem jeweils mittels einer auf einem dieser Bereiche der Stirnseite des Kondensatorblockes aufgebrachten Metallschicht die in diesem Bereich liegenden Anschlußflächen der zu einem der beiden Beläge des Kondensators gehörenden Metallschichten elektrisch leitend verbunden sind und bei dem außerdem vom Rand beabstandete, zum Abgleich des Kondensators dienende Metallschichten vorgesehen sind, deren Anschlußflächen an den Seitenflächen des Kondensators innerhalb von an die Stirnseiten angrenzenden Abschnitten freiliegen, wobei jeweils die stirnseitige zur Kontaktierung dienende Metallschicht eines Belages auch den Abschnitt einer Seitenfläche mitbedeckt, an dem Anschlußflächen der diesen Belag zugeordneten Abgleichflächen freiliegen.

Bei derartigen Stapelkondensatoren ist der Kapazitätswert von der Dicke der Keramikschicht, von der Größe der auf die Keramikschicht aufgebrachten Metallschichten der Beläge und von der Anzahl der keramischen Schichten abhängig. Bei der Herstellung solcher Stapelkondensatoren ergeben sich durch die Toleranzen der Flächen der aufgebrachten Metallschichten und insbesondere durch Dickentoleranzen der Keramikschichten weite Toleranzen des gewünschten Kapazitätswertes.

Es ist bekannt, diese weiten, herstellungsbedingten

^b Kapazitätstoleranzen dadurch zu verringern, daß bei zu großen Kapazitätswerten mittels z. B. Sandstrahlverfahren durch die Grundfläche hindurch einige Keramikschichten kegelförmig ausgeschliffen werden, wodurch

die Flächen der auf sje aufgebrachten Metallschichten der Beläge entsprechend verkleinert werden und der Kapazitätswert abnimmt, siehe z. B. die deutsche Offenlegungsschrift 21 19 040. Fig.6, Bei zu kleinen Kapazitätswerten gibt es die Möglichkeit, durch Aufbringen von an Luftatmosphäre schnell trocknenden und dabei leitend werdenden Metailpräparaten auf die Grundflächen die Anzahl der zum Kapazitätswert beitragenden Keramikschichten und damit den Kapazitätswert zu erhöhen. ■ ο

Die bekannten Abgleichverfahren haben den Nachteil, daß Stapelkondensatoren nach dem kegeligen Ausschleifen mittels z. B. Sandstrahlverfahren nicht mehr feuchtesicher sind, da die Metallschichten der Beläge freiliegen, so daß der kegelige Anschliff in einem ' weiteren Arbeitsgang mit einem glasigen Material ausgegossen werden muß bzw. bei der zusätzlichen Metallisierung der Grundflächen die Knechstrecken zwischen den beiden Außenmetallisierungen verkleinert werden oder von vorneherein klein sind und damit die Spannungssicherheit minimal ist

In der deutschen Auslegeschrift 1614429 wird ein abgleichbarer Schichtkondensator beschrieben, bei dem auf den normalerweise von Metallschichten freibleibenden Grundflächen gitterartige Leiterbahnen aufgebracht sind. Durch metallische Verbindung von Gitterfeldern mit den Belägen kann der Kapazitätswert in Grenzen stufenweise erhöht werden.

Beim Gegenstand der deutschen Auslegeschrift 16 14 591 handelt es sich darum, daß dem Abgleich *> dienende Teilflächen seitlich herausgeführt werden, wobei jedoch wenigstens eine zusätzliche Metallschicht (9, IS, 16) notwendig ist, die auf einer Mantelfläche des Keramikkörpers angeordnet ist und infolge der Herausführung der Teilflächen in ihrer gesamten Breite ^JI> sehr breit sein muß, so daß die Kriechstrecken an der Oberfläche des Stapelkondensators — wie auch dort aus den F i g. 1 bis 4 zu entnehmen ist — sehr stark reduziert sind.

Aus der schon genannten deutschen Offenlegungs- ⁴⁽⁾ schrift 21 19 040 ist auch ein mehrschichtiger Kodensator mit einem ersten und einem zweiten Satz von die beiden Beläge bildenden Metallschichten bekannt, siehe z. B. die Fig. 1 und 2, bei dem die Metallschichten des ersten Satzes und die des zweiten Satzes, die ^4r> aufeinandergeschichtet sind, sich abwechselnd überlappen und durch 'zwischenliegende Schichten aus dielektrischem Material voneinander getrennt sind, bei dem mindestens der Rand einer Metallschicht eines der beiden Beläge nicht wie die Ränder der anderen Metallschichten sich ganz bis zur Stirnseite des Kondensators erstreckt und dort freiliegt, sondern von der Stirnseite beabstandet ist, und bei dem auf jede Stirnseite eine die dort herausgeführten Ränder der Metallschichten eines Belages kontaktierende und somit " die Metallschichten des Belages parallel schaltende Metallschicht aufgetragen ist Zum Anschließen von Metallschichten, deren Rand von der Stirnseite des Kondensators beabstandet ist. wird dann beim Abgleich die mit einer kontaktieren^^ geflieht versehene Seite des Kondensators mit einer bis zu den Rändern der zurückliegenden Metallschichten reichenden Nut versehen und anschließend in diese Nut eine mit der stirnseitigen Metallschicht verbundene Metallschicht eingebracht, so daß auch die vom Rand beabstandeten Metallschichten mit den anderen Schichten des Belages elektrisch parallel geschaltet sind.

Ferner ist dort eine weitere Ausführungsform eines Kondensators, siehe z. B. die Fig. 15A bis 15E, mit zum Abgleich dienenden Metallschichten aufgezeigt, die von der kontaktierten Stirnfläche des Kondensators beabstandet sind und die an an diese Stirnflächen angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen des Kondensators herausgeführte elektrische Anschlüsse besitzt, wobei diese Abschnitte der Seitenflächen von der zur Kontaktierung dienenden stirnseitigen Metallschicht mit überdeckt sind und so die elektrisch hier herausgeführten Schichten mit den anderen Schichter, eines Belages parallel geschaltet sind. Zum Abschalten von zum Abgleich dienenden Metallschichten wird jeweils ein auf einen Abschnitt einer Seitenfläche aufgebrachtes Teil der stirnseitigen Metallschicht entfernt

Diese beiden zuletztgenannten bekannten Ausführungen eines abgleichbaren Stapelkondensators haben jedoch den Nachteil, daß nicht mit einem Belag verbundene Abgleichschichten über die gesamte wirksame Kondensatorfläche sich erstreckende Blindbeläge bilden, deren elektrisches Potential nicht festgelegt ist.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Kondensatorbauformen besteht in der dabei nur in großen Schritten veränderbaren Kapazität des Kondensators, da bei elektrischer Abtrennung einer Metallschicht zwei aktive Dielektrikumschichten für den Kapazitätswert nicht mehr wirksam sind. Daraus folgt auch, daß diese beiden bekannten Kondensatorbauformen in nachteiliger Weise bei niedrigen Kapazitätswerten mit weniger als vier Dielektrikumschichten nicht angewandt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen abgleichbaren Mehrschichtkondensator zur Verfügung zu stellen, bei dem im abgeglichenen Zustand die ursprüngliche Spannungsfestigkeit und Feuchtesicherheit gewährleistet bleibt, bei dem der Abgleich außer einem Schleifvorgang keine weiteren Arbeitsgänge erfordert und bei dem die Möglichkeit zum Abgleich von der Anzahl der Dielektrikumschichten unabhängig, also auch bei niedrigen Kapazitätswerten mit geringer Anzahl von keramischen Schichten in engen Bereichen schrittweise möglich ist, wobei der Keramikkörper nicht verändert wird und die äußeren kontaktierenden Metallschichten als bekannte Überrandmetallisierung ausgeführt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede auf einer der beiden Oberflächen einer Keramikschicht aufgetragene Metallschicht in eine Hauptfläche, die eine Metallschicht eines Belages darstellt, und in eine oder mehrere von der Hauptfläche und untereinander elektrisch isolierte Teilflächen, die zum Abgleich des Kondensators dienen, unterteilt ist, daß die Teilflächen zwischen der Hauptfläche und der den diese kontaktierenden Abschnitt der stirnseitigen Metallschicht tragenden Stirnfläche des Kondensators angeordnet sind und daß die Anschlußflächen der Teilflächen innerhalb von an diese Stirnfläche angrenzenden Abschnitten der Seitenflächen des Kondensators, die von Abschnitten der stirnseitigen Metallschicht bedeckt sind, herausgeführt sind.

Vorteilhafterweise ist auf jeder Keramikschicht eine gerade Anzahl von Teilflächen, die zum Abgleich dienen, vorhanden, die symmetrisch auf beiden Saiten der zwischen ihnen durchführenden Anschlußfläche der Hauptfläche angeordnet und die Anschlußflächen der Teilflächen jeweils an gegenüberliegenden Seitenflächen des Kondensators herausgeführt sind, wobei die zum Abgleich dienenden Teilflächen gleich groß oder

ungleich groß sein können.

Werden die Teilflächen, die zum Abgleich dienen, ungleich groß ausgebildet, so kann der Kondensatorkörper vorteilhafterweise eine trapezförmige Grundfläche besitzen, um d.e Lage der ungleich großen Teilflächen nach außen hin ersichtlich zu machen.

Der Kondensator gemäß der Erfindung wird dadurch abgeglichen, daß der Kapazitätswert durch elektrische Unterbrechung zwischen Anschlußflächen von Teilflächen und der stirnseitigen zur Kontaktierung dienenden Metallschicht verringert wird, wobei die elektrische Unterbrechung durch Abschleifen von Bereichen der auf an die Stirnseiten des Kondensators angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen aufgebrachten Metallschichten erhalten wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, durch Unterteilung der Metallfläche einer Schichtebene in Haupt- und Teilflächen — die mit aus dem Material der anderen Flächen bestehenden Anschlußflächen innerhalb von an die Stirnflächen angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen herausgeführt sind (Überrandmetallisierung) — eine Abgleichmöglichkeit zu schaffen, indem die herausgeführten Enden der Anschlußflächen von der stirnseitigen kontaktierenden Metallschicht z. B. mittels Schleifscheibe getrennt werden, wodurch der Kapazitätswert in gezielten Stufen reduziert werden kann.

Da sich die im Bereich einer stirnseitigen kontaktierenden Metallschicht herausgeführten Anschlußflächen und ihre Teilflächen auf dem gleichen elektrischen Potential befinden wie die stirnseitige Metallschicht, ist der Abgleich problemlos.

Dabei ist es unabhängig von der Anzahl der übereinander angeordneten Keramikschichten mit Metallschichten möglich, einen Abgleich auch in engsten Kapazitätsbereichen durchzuführen und mit der normalen Überrandmetallisierung, wie sie bei keramischen Mehrschichtkondensatoren üblich und zum Einbau in elektronische Schaltungen notwendig ist, einen abgleichbaren Schichtkondensator zu schaffen, bei dem sich auch nach dem Abgleich keine Blindbeläge Undefinierten Potentials ausbilden.

Ein schematisches Ausführungsbeispiel eines Kondensators nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Schichtkondensators nach der Erfindung, bei dem die kontaktierende Schicht an den Stirnseiten nur angedeutet ist,

F i g. 2 eine Draufsicht des in F i g. 1 dargestellten Schichtkondensators,

F i g. 3 einen Schnitt durch den in F i g. 2 dargestellten Schichtkondensator entlang der Schnittlinie A-Buna

F i g. 4 einen Schnitt durch den in F i g. 2 dargestellten Schichtkondensator entlang der Schnittlinie C-D.

In F i g. 1 ist ein Schichtkondensator dargestellt, der aus mindestens einer keramischen Schicht ohne aufgebrachte Metallschichten und daran anschließenden keramischen Schichten mit aufgebrachten Metallschichten aufgebaut ist, bei dem die beiden zur Kontaktierung der Schichten dienenden Metallschichten 9, 10 jeweils aus einem auf die Stirnfläche des Kondensators aufgebrachten Abschnitt 10 und aus auf angrenzende Abschnitte der Seitenflächen 7 aufgebrachten Abschnitten 11 bestehen, welche die freiliegenden Enden 5a der Anschlußflächen 4a an der Stirnseite 6 und die Enden 5b der Anschlußflächen Ab an den Seitenflächen 7 elektrisch miteinander verbinden.

In Fig.2 sind die freiliegenden Enden 5b der

Anschlußflächen 46 an einer Seitenfläche 7, die parallel zu den Grundflächen 8 des Schichtkondensators verlaufen und die sie kontaktierende Metallschicht 9 dargestellt

F i g. 3 zeigt eine Keramikschicht 1 mit der Hauptfläche 2 ihrer Metallschicht, die mit der Anschlußfläche 4a an die Stirnseite 6 herausgeführt ist und den Teilflächen

ίο 3, die mit den Anschlußflächen Ab seitlich der Stirnseite 6 an die Seitenfläche 7 im Bereich des Abschnittes 9 der kontaktierenden Metallschicht 9,10 herausgeführt sind. In F i g. 4 ist eine der F i g. 3 entsprechende Keramikschicht mit einer in Ilaupi- und Teilflächen unterteilten Metallschicht dargestellt. Im Schichtkondensator folgen Schichten nach F i g. 3 und F i g. 4 aufeinander.

Bei diesen Schichtkondensatoren kann es sich um solche mit oder ohne Drahtanschlüsse handeln, wobei die Schichtkondensatoren ohne Drahtanschlüsse direkt nach bekannten Verfahren in z. B. gedruckte Schaltungen eingelötet werden, während Schichtkondensatoren mit Drahtanschlüssen, welche an den Außenkontaktierungen elektrisch leitend befestigt sind, im Normalfall feuchtesicher umkleidet werden.

Ergibt sich durch die Herstellungsmethode der Schichtkondensatoren beispielsweise eine Fertigungsstreuung nach einer Glockenkurve von ± 20% um den gewünschten Kapazitätsnennwert und soll das Fertigungslos auf ±10% Kapazitätstoleranz abgeglichen werden, so legt man das Streumaximum des Fertigungsloses vorteilhafterweise 10% über den gewünschten Kapazitätsnennwert. Durch Wahl zweier 10%iger Teilflächen 3 und einer 80%igen Hauptfläche 2 je Keramikschicht wird es möglich, auf einer Seitenfläche 7 des Kondensators in zwei Schritten zu je 10% den Kapazitätswert auf die gewünschten ±10% um den Nennwert abzugleichen.

Liegt die Fertigungsstreuung in Form einer Glockenkurve bei z. B. ± 10% um ein Streumaximum, so ist es sinnvoll, das Streumaximum etwa 5% über dem Kapazitätsnennwert zu wählen, um mit 5%igen Teilflächen in jedem Fall das gesamte Fertigungslos auf 10%ige Kondensatoren abgleichen zu können, wobei der größte Teil des Fertigungsloses ebensogut auf 5% abgleichbar ist Kondensatoren mit einer 5%igen und noch engeren Kapazitätstoleranz um den Nennwert sind jedoch nur bei Typ 1 — Kondensatoren (IEC-Publikation 108) interessant

Bei einer glockenhaften Fertigungsstreuung von ±10% um ein Verteilungsmaximum legt man zur Erzielung 2%iger Schichtkondensatoren das Verteilungsmaximum vorteilhafterweise 5% über den Kapazitätsnennwert und hat die Möglichkeit, mit 4%igen Teilflächen durch Abgleich auf einer Seitenfläche 7 den Kapazitätsnennwert auf ±2% genau einzustellen, wobei der Fertigungs-Kapazitätsbereich von —7% bis +5% bzw. +10% (13%) um das Streumaximum ausgenutzt wird.

Diese Ausführungsbeispiele sind so gewählt, daß die Teilflächen gleich groß sind und der gewünschte Kapazitätswert mit der gewünschten Kapazitätstoleranz durch Abgleich auf nur einer Seitenfläche erreicht werden kann. Durch Abgleich auf beiden Seitenflächen ist der doppelte Herstellungs-Kapazitätswert-Streubereich ausnutzbar.

Sind die Teilflächen, die an den gegenüberliegenden Außenkontaktierungen im Bereich der kontaktierenden Metallschicht herausgeführt sind, nicht gleich groß, so

daß der Abgleich in größeren und feineren Stufen möglich ist, können die Grundflächen vorleilhafterweise konisch ausgebildet sein, um die Bereiche größerer bzw. feinerer Abgleichstufen optisch einfach sichtbar zu machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgleichbarer Schichtkondensator, bestehend aus aufeinandergestapelten Keramikschichten, die jeweils einseitig mit mit Ausnahme einer zur Kontaktierung dienenden Anschlußfläche vom Rand beabstandeten Metallschichten-der beiden Beläge versehen sind, und einer auf die freiliegende Metallschicht des Stapels aufgebrachten, den Stapel abschließenden metallfreien Keramikrchicht, bei dem die Anschlußflächen der Belagschichten innerhalb zweier jeweils einem Belag zugeordneter, verschiedener Bereiche der Stirnseiten des Kondensators freiliegend herausgeführt sind, wobei die Anschlußflächen aufeinanderfolgender Schichten abwechselnd in einem der beiden gegenüberliegenden Bereiche herausgeführt sind, bei dem jeweils mittels einer auf einem dieser Bereiche der Stirnseite des Kondensatorblockes aufgebrachten Metallschicht die in diesem Bereich liegenden Anschlußflächen der zu einem der beiden Beläge des Kondensators gehörenden Metallschichten elektrisch leitend verbunden sind und bei dem außerdem vom Rand beabstandete, zum Abgleich des Kondensators dienende Metallschichten vorgesehen sind, deren Anschlußflächen an den Seitenflächen des Kondensators innerhalb von an die Stirnseiten angrenzenden Abschnitten freiliegen, wobei jeweils die stirnseitige zur Kontaktierung dienende Metallschicht eines Belages auch den Abschnitt einer Seitenfläche mitbedeckt, an dem die Anschlußflächen der diesem Belag zugeordneten Abgleichflächen freiliegen, dadurch gekennzeichnet, daß jede auf eine der beiden Oberflächen einer Keramikschicht (1) aufgetragene Metallschicht in eine Hauptfläche (2), die eine Metallschicht eines Belages darstellt, und in eine oder mehrere von der Hauptfläche (2) und untereinander elektrisch isolierte Teilflächen (3), die zum Abgleich des Kondensators dienen, unterteilt ist, daß die Teilflächen (3) zwischen der Hauptfläche (2) und der den diese kontaktierenden Abschnitt (10) der stirnseitigen Metallschicht (9, 10) tragenden Stirnfläche (6) des Kondensators angeordnet sind und da3 die Anschlußflächen (4b) der Teilflächen (3) innerhalb von an diese Stirnfläche (6) angrenzenden Abschnitten der Seitenflächen (7) des Kondensators, die von Abschnitten (9) der stirnseitigen Metallschicht (9,10) bedeckt sind, herausgeführt sind.

2. Abgleichbarer Schichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Keramikschicht (1) eine gerade Anzahl von Teilflächen (3), die zum Abgleich dienen, vorhanden ist, die symmetrisch auf beiden Seiten der zwischen ihnen durchführenden Anschlußflächen (4a) der Hauptfläche (2) angeordnet sind und daß die Anschlußflächen (4b) der Teilflächen (3) jeweils an gegenüberliegenden Seitenflächen (7) des Kondensators herausgeführt sind.

3. Abgleichbarer Schichtkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abgleich dienenden Teilflächen (3) gleich groß sind.

4. Abgleichbarer Schichtkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abgleich dienenden Teilflächen (3) ungleich groß sind.

5. Abgleichbarer Schichtkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der ungleich großen Teilflächen (3), die zum Abgleich des Kondensators dienen, durch trapezförmige Ausbildung der Grundfläche (8) des Kondensators von außen zu ersehen ist

6. Verfahren zum Abgleich eines Schichtkondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätswert durch elektrische Unterbrechung zwischen Anschlußflächen (4b)von Teilflächen (3) und der stirnseitigen zur Kontaktierung dienenden Metallschicht (9, 10) verringert wird

7. Verfahren zum Abgleich eines Schichtkondenaators nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Unterbrechung durch Abschleifen von Bereichen der auf an die Stirnseiten (6) des Kondensators angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen (7) aufgebrachten Metallschichten (9) erhalten wird.