DE2418221A1 - ELECTRIC CAPACITOR WITH METALIZED DIELECTRIC - Google Patents
ELECTRIC CAPACITOR WITH METALIZED DIELECTRICInfo
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Description
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Akte: PHlf 7086
Anme:dung vorn: 11.4.74File: PHlf 7086
Anme: dung front: 4/11/74
Elektrischer Kondensator mit metallisiertem DielektrikumElectrical capacitor with metallized dielectric
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator mit metallisiertem Dielektrikum, insbesondere einen Kondensator mit metallisierten Kunststoffolien, wobei die Metallisierung des Dielektrikums eine nicht metallisierte Oberfläche entlang wenigstens einem Rand des Dielektrikums freiläßt und wobei eine Randzone der Metallisierung mit größerer Dicke ausgeführt ist.The invention relates to an electrical capacitor with a metallized dielectric, in particular a capacitor with metallized plastic films, the metallization of the dielectric being a non-metallized surface leaves free along at least one edge of the dielectric and wherein an edge zone of the metallization with a larger Thickness is executed.
In bekannten Kondensatoren dieser Art erstreckt sich die Metallisierung bis zu einem Rand des Dielektrikums - das aus Glimmer, Papier, geeigneten Kunststoffen, wie z.B. Polykarbonat, Polystyrol und anderen Polymeren oder aus dünnen Keramikplättchen bestehen kann - und läßt am gegenüberliegenden Rand eine entlang diesem Rand laufende Zone des Dielektrikums frei. Die. unbedeckte Zone des Dielektri-In known capacitors of this type, the metallization extends to one edge of the dielectric - that made of mica, paper, suitable plastics such as polycarbonate, polystyrene and other polymers or made of thin ceramic platelets can exist - and leaves on the opposite Edge free a zone of the dielectric running along this edge. The. uncovered zone of the dielectric
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Jü - 'Jü - '
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kums bildet den Kriechweg, der für die notwendige elektrische Isolierung zwischen gegenpoligen Metallisierungen im Kondensator sorgt.kums forms the creepage distance, which is necessary for the electrical Insulation between oppositely polarized metallizations in the capacitor ensures.
Für Kontakt!erungszwecke ist es üblich, die Metallisierung entlang dem erstgenannten Rand des Dielektrikums verdickt auszuführen.For contact purposes it is common to use metallization perform thickened along the first-mentioned edge of the dielectric.
Derartige Kondensatoren werden meistens mit einem flüssigen Imprägniermittel, insbesondere vom Typ der Polychlorbiphenylen (PCBs) imprägniert und werden dann in größerer Menge bei Fluoreszenzleuchten verwendet.Such capacitors are usually impregnated with a liquid, in particular of the polychlorobiphenylene type (PCBs) and are then used in larger quantities in fluorescent lights.
Es hat sich gezeigt, daß insbesondere PCBs umgebungsgefährlich sind und deshalb möglichst vermieden werden sollten. Die Anmelderin hat gefunden, daß sich zwar in der ersten Betriebszeit gut eignende Kondensatoren auch ohne Imprägnierung herstellen lassen, daß jedoch bei längerem Gebrauch, insbesondere wenn derartige Kondensatoren in Wechselstromschaltungen (wie z.B. in Verbindung mit Fluoreszenzleuchten) verwendet werden, der Kapazitätswert langsam, und zwar bis bedeutend unter den Kennwert absinkt.It has been shown that PCBs in particular are hazardous to the environment and should therefore be avoided as far as possible. The applicant has found that although in the first Have suitable capacitors manufactured without impregnation for a long period of time. especially when such capacitors are used in alternating current circuits (e.g. in connection with fluorescent lights) are used, the capacitance value slowly, until it drops significantly below the characteristic value.
Es ist weiter gefunden worden, daß dieser andauernde Rückgang des Kapazitätswer.tes des Kondensators auf eine ständig fortschreitende Beschädigung der Metallisierung entlang dem Kriechweg zurückzuführen ist. Diese Beschädigung ist die Folge der entlang dem betreffenden Rand der Metallisierung auftretenden sehr hohen elektrischen Feldstärke. Auch imprägnierte Kondensatoren zeigen den erwähnten Kapazitätsrückgang, jedoch in nicht so stark ausgeprägtem Maße wie nicht imprägnierte Kondensatoren.It has further been found that this continuous decrease in the capacitance value of the capacitor to a constant progressive damage to the metallization along the creepage path is due. This corruption is the Follow along the relevant edge of the metallization occurring very high electric field strength. Impregnated capacitors also show the aforementioned decrease in capacitance, but not as much as non-impregnated capacitors.
Die Erfindung beabsichtigt, eine Maßnahme zu treffen, mitThe invention intends to take a measure with
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der der erwähnte Eapazitätsrückgang auf einfache V/eise wenigstens zum größten Teil vermieden werden kann.the aforementioned decrease in capacity in a simple manner can at least for the most part be avoided.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Randzone der Metallisierung entlang der unbedeckten Oberfläche des Dielektrikums verdickt ausgeführt ist.The invention is characterized in that at least one edge zone of the metallization along the uncovered Surface of the dielectric is made thickened.
Vorzugsweise ist die Dicke der Metallisierung entlang der metallfreien Zone (Eriechweg) des Dielektrikums wenigstens zweimal die Dicke der weiter von dieser Zone entfernten Teile der Metallisierung. Es ist vorteilhaft, die Metalldicke entlang dem Eriechweg gemäß dem η-Fachen der Metalldicke der vom Rand der Metallisierung entfernten Teile auszuführen, wobei η eine ganze Zahl zwischen eins und zehn darstellt. Eine derartige Ausführung der Metallisierung kann mit einem Verfahren erhalten werden, das-durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:The thickness of the metallization along the metal-free zone (Eriechweg) of the dielectric is preferably at least twice the thickness of the parts of the metallization further removed from this zone. It is advantageous to implement the metal thickness along the Eriechweg according to η times the metal thickness of the parts removed from the edge of the metallization, where η is an integer between one and ten. Such an implementation of the metallization can be obtained by a method that-by the following Procedural steps is marked:
a) Gleichmäßiges Metallisieren der Oberfläche dielektrischer Folien oder Plättchen unter Freilassung einer Zone entlang wenigstens einem Rand der Folien bzw. Plättchen,a) Uniform metallization of the surface of dielectric films or plates, leaving a zone free at least one edge of the foils or platelets,
b) Maskieren des Hauptteiles der angebrachten Metallisierung unter ausschließlichem Freilassen einer sich entlang der metallfreien Oberfläche der Folien bzw. Plättchen erstreckenden Randzone der im vorangehenden Schritt angebrachten Metallisierung,b) Masking the main part of the applied metallization, leaving only one along the metal-free surface of the foils or platelets extending edge zone of the applied in the previous step Metallization,
c) wenigstens einmal das Metallisierungsverfahren wiederholen undc) repeat the metallization process at least once and
d) die so erhaltenen Folien bzw. Plättchen in geeigneter Weise zum Erhalt eines Kondensators vom gewiekelten bzw. gestapelten Typ wickeln oder stapeln.d) the foils or platelets obtained in this way in a suitable manner to obtain a capacitor from the bent or stacked type wrap or stack.
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Seitens der Anmelderin wird angenommen, daß der von der Erfindung angestrebte Effekt zum Vermeiden des Rückgangs im Kapazitätswert mit der Zeit mittels einer Verdickung der Metallisierungsränder erreicht wird, die einer sehr hohen Feldstärke ausgesetzt sind. Mittels einer Verdickung der dieser Feldstärke ausgesetzten Ränder der Metallisierung wird vorgebeugt, daß die Feldstärke derart hohe Vierte annimmt, daß an diesen Stellen Beschädigung der Metallisierung mit entsprechendem Rückgang des Kapazitätswertes stattfinde t.On the part of the applicant it is believed that the effect sought by the invention to avoid the decrease in the capacitance value is achieved over time by means of a thickening of the metallization edges, which is a very are exposed to high field strength. By means of a thickening of the edges of the metallization exposed to this field strength This prevents the field strength from assuming such a high fourth that damage to the metallization at these points with a corresponding decrease in the capacity value t.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung nä.her erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated below with reference to the drawing explained. Show it
Fig. 1 bis 4 einen schematischen Durchschnitt durch jeweils eine andere Ausführungsform metallisierter dielektrischer Folie für einen erfxndungsgemäßen Kondensator undFigures 1 to 4 are a schematic cross-section through a different embodiment of metallized dielectric Foil for a capacitor according to the invention and
Fig. 5 einen schematischen Durchschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kondensators.5 shows a schematic section through an embodiment of a capacitor according to the invention.
Es betrifft fünf Durchschnitte nach einer Ebene, die senkrecht auf der metallisierten Oberfläche und auf dem Kriechweg steht. Die dielektrische'Folie 1, die zum Herstellen eines Kondensators benutzt wird und in der Fig. 1 dargestellt ist, wird teilweise mit einer Metallschicht 2 bedeckt, z.B. durch Aufdampfen von Zink oder Aluminium im Vakuum.It concerns five intersections along a plane perpendicular to the metallized surface and along the tracking path stands. The dielectric film 1 used to manufacture a capacitor is used and is shown in Fig. 1, is partially covered with a metal layer 2, e.g. by vapor deposition of zinc or aluminum in a vacuum.
Ein Randteil 3 der Folie bleibt jedoch unmetallisiert.. Dieser Randteil 3 bildet den Kriechweg. Erfindungsgemäß wird der Rand des metallisierten Teiles bei 4 verstärkt, das ist neben dem Kriechweg 3> an v/elcher Stelle die Dicke der Metallisierung z.B. gleich dem Zweifachen der Dicke bei 2 ist. Die erwähnte Folie 1 ist z.B. ein langer Streifen, dessen Querschnitt dargestellt wird.However, an edge part 3 of the film remains unmetallized. This edge part 3 forms the creepage path. According to the invention Edge of the metallized part reinforced at 4, that is next to the creepage distance 3> at a certain point the thickness of the metallization is, for example, twice the thickness at 2. The one mentioned For example, slide 1 is a long strip, the cross-section of which is shown.
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Auf gleiche ¥eise ist gleichfalls die dielektrische Folie 11, die in Fig. 2 wiedergegeben wird, teilweise mit einer Metallschicht 12 versehen, jedoch unter Freilassung des Kriechweges 13. Erfindungsgemäß ist der Rand des metallisierten Teiles bei 14 auf der vollen Länge des Kriechweges 13 verstärkt. Außerdem ist an der gegenüberliegenden Seite der sich dort bis zum Rand der Folie erstreckenden Metallisierung 12 gleichfalls verstärkt (siehe 15). An sich ist die Möglichkeit bekannt, bei 16, d.h. beim Schnitt der Kondensatorwicklung oder der Kondensatorstapelung mehrerer Schichten identischer Folien, durch Schoopieren eine Metallschicht 17 anzubringen, um auf diese ¥eise einen guten Kontakt zwischen der Metallisierung und den Anschlußmitteln des Kondensators zu gewährleisten.In the same way, the dielectric film 11, which is reproduced in Fig. 2, partially provided with a metal layer 12, but leaving the creepage path free 13. According to the invention is the edge of the metallized part Reinforced at 14 over the full length of the creepage distance 13. In addition, on the opposite side of the metallization 12 extending there up to the edge of the film is also present reinforced (see 15). The possibility is known per se, at 16, i.e. at the cut of the capacitor winding or the capacitor stacking of several layers of identical foils, by Schoopieren a metal layer 17 to attach to this ensures good contact between the metallization and the connection means of the capacitor.
Die in Fig. 3 dargestellte Folie wird durch eine Folie 21 aus dielektrischem Material gebildet, dessen beide Oberflächen mit Metallisierungen 22 und 27 versehen sind. Die erwähnten Metallisierungen zeigen unbedeckte Kriechwege 23 und 30 an beiden Seiten des Dielektrikums, jedoch an gegenüberliegenden Rändern. Erfindungsgemäß zeigen an der Seite der Kriechwege die Ränder 24 und 29 der Metallisierungen 22 ■ und 27 eine Dicke, die größer ist als die des Restes dieser Metallisierungen. Die Ränder der Metallisierungen, die an der von den Kriechwegen abgewandten Seite liegen, können auch eine größere Dicke aufweisen (20 und 25) > um auf diese V/eise nach dem Wickeln oder Stapeln mehrerer Folien 21, gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer nicht metallisierten Folien, die Güte des Kontaktes mit Metallschichten zu verbessern, die auf den Schnittflächen 26 und 28 schoopiert werden.The film shown in Fig. 3 is formed by a film 21 made of dielectric material, the two surfaces of which with metallizations 22 and 27 are provided. The metallizations mentioned show uncovered creepage distances 23 and 30 on both sides of the dielectric, but on opposite sides Margins. According to the invention show on the side the creepage distances the edges 24 and 29 of the metallizations 22 ■ and 27 a thickness which is greater than that of the rest of these Metallizations. The edges of the metallizations that are on the side facing away from the creepage distances can also have a greater thickness (20 and 25)> um on this V / else after the winding or stacking of several foils 21, if necessary with the interposition of a non-metallized film, the quality of the contact with metal layers improve the schoopiert on the cut surfaces 26 and 28 will.
Die in Fig. 4 wiedergegebene Folie wird durch eine Folie 41 aus dielektrischem Material gebildet, das an beiden Oberflächen metallisiert ist, welche Folie an der einen. SeiteThe film shown in Fig. 4 is formed by a film 41 of dielectric material, which on both surfaces is metallized, which film on the one. page
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mit der Metallisierung 42 und an der anderen Seite mit den Metallisierungen 47 und 48 versehen ist. Die erwähnten Metallisierungen lassen an der einen Seite Kriechwege 43 und 45 und an der anderen Seite Kriechweg 51 frei, der zwischen den "beiden Metallisierungen 47 und 48 liegt. Erfindungsgemäß ist die Metalldicke, der Metallisierungen 42, 47 und 48 längs den Kriechwegen 43, 45 und 51 größer als die des Mittelteiles dieser Metallisierungen. Die Ränder 52 und 53 der Metallisierungen 47 und 48 können im Zusammenhang mit der Kontaktierung des Kondensators gleichfalls dicker ausgeführt sein. Die auf die angegebene Weise metallisierte dielektrische Folie 41 "bildet ein Ganzes aus zwei in Reihe geschalteten Kapazitäten. Bei einem mit dieser Folie zusammen mit unmetallisierter !Folie gewickelten Wickelkondensator wird die aufgedruckte Spannung über zwei in Reihe geschaltete Kapazitäten mit einer gemeinsamen Elektrode 42 verteilt.is provided with the metallization 42 and on the other side with the metallizations 47 and 48. The mentioned Metallization leaves creepage paths 43 and 45 on one side and creepage paths 51 on the other side, which lies between the "two metallizations 47 and 48. According to the invention, the metal thickness of the metallizations 42, 47 and 48 along the creepage distances 43, 45 and 51 are larger than that of the middle part of these metallizations. The edges 52 and 53 of the metallizations 47 and 48 can be in the The connection with the contacting of the capacitor can also be made thicker. The in the specified way metallized dielectric film 41 ″ forms a whole of two capacitors connected in series. One with this Foil wrapped together with unmetallized foil Winding capacitor is the printed voltage across two capacitors connected in series with a common one Electrode 42 distributed.
Fig. 5 zeigt einen Kondensator, der durch das Überlagern mehrerer Folien vom in Fig. 2 dargestellten Typ gebildet wird. Dieser Kondensator kann zum Beispiel durch das Aufrollen zweier derart aufeinander gelegter Folien 31 erhalten werden, daß die Kriechwege an verschiedenen Seiten liegen. Die Metallisierung 31 jeder der Folien ist sowohl entlang dem Kriechweg als auch an der Stirnfläche 36 des Kondensators verstärkt (34 und 35). Die Stirnflächen der auf diese Weise gewonnenen Wicklung ist zur Kontaktierung mit einer schoopierten Metallschicht 36 versehen.FIG. 5 shows a capacitor formed by superimposing a plurality of foils of the type shown in FIG will. This capacitor can be obtained, for example, by rolling up two foils 31 placed one on top of the other in this way be that the creepage distances are on different sides. The metallization 31 of each of the foils is both Reinforced along the creepage distance as well as on the end face 36 of the capacitor (34 and 35). The end faces of the The winding obtained in this way is provided with a schooped metal layer 36 for contacting.
Als Material für die dielektrischen Folien kommt an erster Stelle ein plastisches Material, z.B. Polystyren, Polykarbonat und Polyterephthalat, Polypropylen, Polyester und Polyäthylen in Betracht. Die Metallisierungen können z.B. durch Aufdampfen oder Zerstäuben von Aluminium oder Zink erzieltThe material used for the dielectric films is primarily a plastic material, e.g. polystyrene, polycarbonate and polyterephthalate, polypropylene, polyester and polyethylene into consideration. The metallizations can be achieved, for example, by vapor deposition or sputtering of aluminum or zinc
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werden. Die Dicke der dielektrischen Folien "beträgt in der Regel ungefähr 6 Mikron, während für die Dicke der Metallisierungen ungefähr 100 Ängstrom genommen wird. Die verdickten Randteile der Metallisierungen können eine Dicke von 300 fcis 500 Ingstrom auf\*;eisen.will. The thickness of the dielectric sheets "is in typically about 6 microns while the thickness of the metallizations is about 100 angstroms. The thickened edge parts of the metallizations can have a thickness of 300 to 500 Ingstrom on \ *; iron.
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