DE2321849B2 - Stufenweise veraenderbarer mehrschichtkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen stufenweise veränderbaren Mehrschichtkondensator bestehend aus kreisförmigen Keramikscheiben, die Metallbeläge aufweisen, welche über den Rand der Scheiben hinausragen und mit Kontaktelementen verbunden sind.

Ein Anwendungsgebiet für derartige, stufenweise veränderbare Mehrschichtkondensatoren in Miniaturausführung liegt auf dem Gebiete der Regelung von Quarzoszillatoren bei Quarzuhren. Das Regeln eines Oszillators wird meist so vorgenommen, daß eine veränderliche Kapazität in seinen Unterhaltungsstromkreis eingeschaltet wird. Diese Lösung stellt kein besonderes Problem dar, wenn über ausreichend Platz verfügt werden kann. In einer Quarzuhr muß man einerseits über einen großen Regelungsbereich verfügen, daß heißt über eine Kapazität, die einen großen Veränderungsbereich hat, andererseits ist der verfügbare Platz äußerst klein. Die üblichen veränderlichen Kapazitäten entsprechen diesen Anforderungen kaum.

Es sind veränderliche Kapazitäten bekannt, die aus mehreren unveränderlichen Kapazitäten aufgebaut sind, die Mittel aufweisen, die es gestatten, sie parallel zu schalten, wobei diese Kapazitäten Werte aufweisen, die es gestatten, durch ihre Kombination mehrere sich schrittweise ändernde Werte zu erhalten.

Aus der DT-OS 22 20 456 ist eine veränderliche Kapazität zur Regelung des Quarzoszillators einer Uhr bekannt, die aus einer Anzahl unveränderlicher, in Serie geschalteter Einzelkondensatoren zusammengesetzt ist wobei zusätzliche Schaltungsmittel vorgesehen sind, um einzelne Kondensatoren kurzzuschließen und Änderungen der Schwingungsfrequenzen des Quarzes zt erreichen. Wenn auch die Einzelkondensatoren dünn schichtige, auf ein Substrat aufgelötete Kondensatorer sind, ergibt sich durch die erforderlichen Schalter docl ein erheblicher Raumbedarf.

Aus der US-PS 37 01 932 ist ein veränderbare Mehrschichtkondensator der eingangs genannten Ar mit kreisförmigen Keramikscheiben bekannt, bei den die Keramikscheiben Metallbeläge aufweisen, die übe den Rand der Keramikscheiben hinausragen und mi

Kontaktelementen elektrisch leitend verbunden sind. Dabei sind mehrere einzelne Rotore zwischen Statorpaar,- eingefügt, was eine Vielzahl relativ kleiner Einzelteile bedingt, welche zusammengebaut werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stufenweise veränderbaren, keramischen Mehrschichtkondensator zur Verfügung zu stellen, der infolge der hohen Volumenkapazität an sich bekannter, monolithischer Mehrschichtkondensatoren in Miniaturausführung hergestellt werden kann und der aus nur wenigen Einzelteilen besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Keramikscheiben zu einem monolithischen Keramikblock zusammengesintert sind und jede kreisförmige Keramikscheibe mit einer zentrischen, kreisförmigen Eiektrodenfläche bedruckt ist und die Elektrodenfläche jede für sich mittels eines Steges aus dem Elektrodenmaterial an einen bestimmten Bereich des Scheibenumfanges herausgeführt sind, die Innenelektroden elektrisch leitend mit Außenmetallisierungen verbunden sind, die Außenmetallisierungen aus Ringsegment-Metallisierungen und auf die Mantelfläche des monolithischen Keramikblockes verlängerten Metallisierungsflächen bestehen, die Ringsegment-Metallisierungen je zur Hälfte auf der Grundfläche und auf der Deckfläche des keramischen Mehrschichtkondensatorblockes angeordnet sind und der Mehrschichtkondensatorblock zwischen metallenen Kontaktscheiben derart drehbar angeordnet ist, daß die Kontakte die Ringsegment-Metallisierungen abtasten, womit die Kapazität stufenweise verändert werden kann.

Je nachdem, welche Zuordnung zwischen Innenelektroden und Außenmetallisierungen gewählt wird, sind die verschiedensten stufenweisen Kapazitätsänderungen mit dem Drehwinkel möglich. Eine weitere Variationsmöglichkeil für denVerlauf der stufenweisen Änderung des Kapazitätswertes mit dem Drehwinkel besteht darin, die einzelnen aufeinanderliegenden, zusammengesinterten Keramikscheiben mit ungleichen Wandstärken zu dimensionieren.

Wird beispielsweise eine stufenweise Zunahme des Kapazitätswertes mit dem Drehwinkel bei konstanter Stufenhöhe gewünscht, so ist es bei konstanter Dicke der Keramikscheiben notwendig, aufeinanderliegende Dielektrikumschichten nacheinander parallel zu schalten. In jedem Falle besitzen die Kontakte auf den Kontaktscheiben die gleiche Teilung wie die Ringsegment-Metallisierungen, wobei die Kontakte wie die Ringsegment-Metallisierungen je nur auf dem halben Umfang angeordnet sind und die Kontakte der oberen und der unteren Kontaktscheibe um eine halbe Ringsegmentteilung versetzt sind, bei konstanter Teilung der Ringsegment-Metallisierungen. Zweckmäßigerweise werden die Grund- und Deckfläche der keramischen Mehrschichtkondensatorscheibe plangeschliffen, um einen guten Kontaktabgriff zu gewährleisten.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche beschrieben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, durch geeignete Zuordnung der im Inneren des Keramikblockes befindlichen Elektrodenflächen zu den Ringsegment-Metallisierungen und durch entsprechende Dimensionierung der einzelnen keramischen Dielektrikumschichten einen großen Variationsbereich der stufenweisen Kapazitätsänderung mit dem Drehwinkel zu erhalten, ohne daß weitere Schalthilfsmittel erforderlich wären, so daß sehr kleine Bauformen möglich sind. Durch den einfachen Aufbau des Kondensators aus nur wenigen Einzelteilen ist eine weitgehende Automatisierung beim Zusammenbau der einzelnen Teile leicht möglich. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Kondensator von einem Gehäuse umgeben ist, welches ihn gegen Einflüsse von außen weivestgehend unabhängig macht

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In allen Figuren wurde zur Verdeutlichung ein stark vergrößender Maßstab gewählt. Ein erfindungsgemäßer Kondensator kann äußere Abmessungen von beispielsweise 7 Millimeter Durchmesser und 6 Millimeter Höhe besitzen. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen stufenweise veränderbaren Kondensator,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Kondensator entlang der Schnittlinie AB gemäß Fig. 1,

Fig.3 eine dreidimensionale Darstellung eines Kontaktes,

F i g. 4 eine dreidimensionale Darstellung des scheibenförmigen, keramischen Mehrschichtkondensators mit den auf der Grund- und Deckfläche des monolithischen Keramikblockes aufgeklebten Schlitzscheiben,

F'g. 5 eine räumliche Darstellung des zweiten Kontaktes,

F i g. 6 eine räumliche Darstellung des Kunststoffgehäuses und

F i g. 7 eine Anzahl aufeinanderliegender Keramikscheiben zur Veranschaulichung der Lage der Elektrodenflächen und insbesondere ihrer Stege.

Der Gehäusedeckel ist räumlich nicht dargestellt; er ist jedoch aus den F i g. 1 und 2 vorstellbar.

F i g. 1 zeigt auf der Grund- und Deckfläche des scheibenförmigen, keramischen Mehrschichtkondensators 1 zentral je eine Schlitzscheibe 2 mit Schraubenzieherschlitz 11. Vor dem Einsetzen des Kondensatorblockes 1 mit Schlitzscheiben 2 wird die Kontaktscheibe 7a, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Gehäuses 3 entspricht, in das Gehäuse 3 eingesetzt, so daß die Anschlußfahne 9 aus dem dafür vorgesehenen Loch 18 im Boden des Gehäuses 3 hervorsteht. Vermittels des Loches 18 im Boden des Gehäuses 3 ist die Kontaktscheibe 7a mit ihren Kontakten 8 definiert positioniert. Nach dem Einsetzen des Mehrschichtkondensatorblockes 1 wird die Kontaktscheibe Tb mit ihren Kontakten 8 derart eingesetzt, daß die Anschlußfahne 9 mit ihrem oberen Teilstück in der dafür vorgesehenen Ausnehmung 19 im Gehäuse 3 zu liegen kommt. Die Ausnehmung 19 ist in Fig.6 deutlich sichtbar. Durch diese Ausnehmung 19 ist auch die Kontaktscheibe Tb genau positioniert, so daß ohne weitere Hilfsmittel die Versetzung der jeweils nur auf dem halben Umfang angeordneten Kontakte 8 um eine halbe Ringsegmentteilung einfach möglich ist. Abschließend wird dei Gehäusedeckel 4, der eine zentrale Bohrung 20 vom Durchmesser der Breite der Schraubenzieherschlitze 11 besitzt, auf das Gehäuse 3 aufgedrückt, so daß die Deckelkammern 5, die voneinander durch Schlitze 10 getrennt sind, mittels der Ansätze 6 in die am Gehäusemantel vorgesehen Umfangsrille 22 einrasten und eine »Snap in«-Verbindung zwischen Deckel 4 und Gehäuse 3 ergeben. Sieht man am Boden des Gehäuses 3 eine entsprechende Durchgangsbohrung 21 mit einem Durchmesser entsprechend der Breite des Schraubenzieherschlitzes 11 vor, so ist der Kondensator von

beiden Seiten einstellbar. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn der Kondensator nicht auf ein Substrat aufgesetzt und mit der Schaltung elektrisch verbunden wird, sondern zur weiteren Raumersparnis in Durchgangslöcher eines Substrates eingesetzt wird, wobei die Anschlußfahne 9 nach dem Einsetzen des Kondensators in das Durchgangsloch beispielsweise um 90 Winkelgrade parallel zum Gehäuseboden diametral auseinandergebogen werden, so daß der Kondensator mit seinen Anschlußfahnen im Durchgangsloch hängt und mit den zum Durchgangsloch reichenden Leiterzügen kontaktsicher verbunden werden kann.

F i g. 2 zeigt in der rechten Hälfte den scheibenförmigen, keramischen Mehrschichtkondensatorblock 1 mit den Ringsegment-Metallisierungen 12, die über die Mantelfläche 15 herunterreichen, und der im Gehäuse 3 drehbar angeordnet ist. Die Deckelklammern 5 sind durch gleichmäßig am Umfang verteilte Schlitze 10 voneinander getrennt, so daß sie begrenzt beweglich sind und Snap-in-Verbindungen bilden. In der linken Hälfte ist die Schlitzscheibe 2 mit dem Schraubenzieherschlitz 11, sowie die Kontaktscheibe 7 a mit der Anschlußfahne 9 dargestellt, wobei der Aendurchmesser der Kontaktscheibe 7a dem Innendurchmesser des Gehäuses 3 entspricht.

F i g. 3 zeigt eine räumliche Darstellung der Kontaktscheibe Tb mit den auf dem halben Umfang angeordneten Kontakten 8 und der Anschlußfahne 9, die den Kontakten 8 gegenüberliegt.

F i g. 4 zeigt eine räumliche Darstellung des scheibenförmigen keramischen Mehrschichtkondensatorblockes 1 mit den Ringsegment-Metallisierungen 12 und den

über die Mantelfläche 15 hinuntergezogenen Metallisierungsflächen 16, sowie der beiden Schlitzscheiben 2 mit dem Schraubenzieherschlitz 11. Die Schlitzscheiben 2 sind zentrisch am monolithischen Kondensatorblock 1 befestigt.

ίο F i g. 5 zeigt die Kontaktscheibe 7a mit den am halben Unfang angeordneten Kontakten 8 und der Anschlußfahne 9, wobei diese Kontakte um eine halbe Teilung der' Ringsegment-Metallisierung 12 weniger als 180 Winkelgrade gegen die Kontakte 8 der Kontaktscheibe Tb (F i g. 3) versetzt sind.

Fig.6 zeigt das Gehäuse 3 mit der Ausnehmung 19 zur Aufnahme der Kontaktfahne 9 der Kontaktscheibe Tb (F i g. 3) und der Umfangrille 22 auf der Mantelfläche des Gehäuses 3.

Fig.7 zeigt eine Anzahl im Kondensatorblock 1 aufeinander angeordneter und dichtgesinterter Keramikscheiben 17, die zentral mit einer Elektrodenfläche 14 bedeckt sind. Jede Elektrodenfläche 14 setzt sich über einen Steg 13 bis zum Scheibenumfang 15 und daimit bis

zur Mantelfläche des Kondensatorblockes 1 fort und wird dort mit einer Metallisierungsfläche 16 (Fig.4) bedeckt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Stufenweise veränderbarer Mehrschichtkondensator, bestehend aus kreisförmigen Keramikscheiben, die Metallbeläge aufweisen, welche über den Rand der Scheibe hinausragen und mit Kontaktelementen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheiben (17) zu einem monolitischen Keramikblock (1) zusammengesintert sind und jede kreisförmige Keramikscheibe (18) mit einer zentrischen kreisförmigen Elektrodenfläche (14) bedruckt ist und die Elektrodenfläche (14) jede für sich mittels eines Steges (13) aus dem Elektrodenmaterial an einen bestimmten Bereich des Scheibenumfanges (15) herausgeführt sind, die Innenelektroden (14) elektrisch leitend mit Außenmetallisierungen verbunden sind, die Außenmetallisierungen aus Ringsegment-Metallisierungen (12) und auf die Mantelfläche (15) des monolithischen Keramikblockes (1) verlängerten Metallisierungsflächen (16) bestehen, die Ringsegment-Metallisierungen (12) je zur Hälfte auf der Grundfläche und auf der Deckfläche des keramischen Mehrschichtkondensatorblockes (1) angeordnet sind und der Mehrschichtkondensatorblock (1) *5 zwischen metallenen Kontaktscheiben (7a, Tb) derart drehbar angeordnet ist, daß die Kontakte (8) die Ringsegment-Metallisierungen (12) abtasten, womit die Kapazität stufenweise verändert werden kann.

2. Stufenweise veränderbarer Mehrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einseitig mit Elektrodenflächen (14) bedruckten Keramikschichten (17) gleiche Wandstärke besitzen.

3. Stufenweise veränderbarer Mehrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einseitig mit Elektrodenflächen (14) bedruckten Keramikschichten (17) ungleiche Wandstärken besitzen.

4. Stufenweise veränderbarer Mehrschichtkondensator nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegment-Metallisierungen (12) auf der Grund- und Deckfläche des scheibenförmigen Mehrschichtkondensatorblokkes (1) bei konstanter Umfangsteilung um 180 Winkelgrade gegeneinander versetzt angeordnet sind.

5. Stufenweise veränderbarer Mehrschichtkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Ringsegment-Metallisierungen (12) schleifenden Kontakte (8) der Kontaktscheiben (7a, Tb) die gleiche Teilung wie die Ringsegment-Metallisierungen (12) besitzen, wobei die Kontakte (8) je nur auf dem halben Umfang der Kontaktscheiben (7a, Tb) angeordnet sind und um eine halbe Teilung der Ringsegment-Metallisierungen (12) weniger als 180 Winkelgrade gegeneinander versetzt sind.

6. Stufenweise veränderbarer Mehrschichtkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der übereinander angeordneten Elektrodenflächen (14) zu den Ringsegment-Metallisierungen (12) beliebig gewählt werden kann.

7. Stufenweise veränderbarer Mehrschichtkondensator nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Gehäuses (3) ein Loch (18) ist, aus dem die Anschlußfahne (9) der einen Kontaktscheibe (7a; herausragt, auf den Kontakten (8) dieser Kontaktscheibe (7a; der monolithische Keramikblock (1) drehbar aufliegt, die zweite Kontaktscheibe (76; auf dem Keramikblock (1) aufliegt, die Anschlußfahne (9) der Kontaktscheibe (Tb) durch eine Ausnehmung (19) im Gehäuse (3) herausragt und ein Deckel (4) mit dem Gehäuse (3) mittels Deckelklammern (5) verbunden ist.

8. Stufenweise veränderbarer Mehrschichtkondensator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Kontaktscheiben (7a, Tb) und der Außendurchmesser des monolithischen Keramikblockes (1) dem Innendurchmesser des Gehäuses (3) entspricht.

9. Stufenweise veränderbarer Mehrschichtkondensator nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke des monolithischen Keramikblockes (1) mit den beiden Schlitzscheiben (2) der lichten Tiefe des Gehäuses (3) entspricht und daß die Kontakte (8) den Abmessungen der Schlitzscheiben (2) entsprechen.