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Kondensator Die Erfindung betrifft einen Kondensator, bestehend aus
elektrisch leitenden Belegungen und einem dazwisonen angeordneten Dielektrikum.
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Bekannte Kondensatoren mit geringen äußeren Abmessungen, wie sie beispielsweise
in Form von sogenannten Sserrschichtkondensatoren zur Verfügung stehen, sind einerseits
relativ schwierig und nur unter Verwendung spezieller Maschinen zu fertigen und
andererseits in der Praxis insbesondere beim Einsatz in gedruckten Schaltungen umständlich
zu handhaben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, besonders wirtschaftlich zu fertigende
und in der Praxis einfach zu handhabende Kondensatoren zu schaffen, die sich aufgrund
ihrer Abmessungen und ihrer Kontaktierung vor allem vorteilhaft zur automatischen
Eestückung gedruckter Schaltungen eignen.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das Dielektrikum
aus einer keramischen Masse besteht und als tragender Körper für die in Form dünner
leitender Schichten aufgebrachter Belegungen ausgebildet ist und dass åede der beiden
von Belegungen mit jeweils einem/an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des
Keramikkörpers vorgesehenen Kontaktierungsbereichen verbunden ist.
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Als keramische Nassen sind dabei sowohl NDK-Massen, d.h. keramische
Massen mit niedriger Dielektrizitätskonstante1 als auch HDK-Massen, d.h. keramische
Massen mit hoher Dielektrizitätskonstante zu verwenden.
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Durch die gemäss der Erfindung auf einander gegenüberliegenden Stirnseiten
des Keramikkörpers vorgesehenen Kontaktierungsbereiche wird es möglich, die Anschlüsse
in definierter Weise und analog zu den aus der Widerstandstechnologie bekannten
Massnahmen anzubringen, wodurch die Handhabung derartiger Kondensatoren wesentlich
erleichtert wird.
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Vorzugsweise ist der Keramikkörper als Vollzylinder ausgebildet un<1
<1ie stirnseitigen Kontaktierungsbereiche sind mit Kontaktierungskappen und radialen
Anschlussteilen versehen.
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Durch die Ausbildung des keramischen Dielektrikums in Stabform und
die stirnseitig vorgesehenen Kontaktierungsbereiche wird erreicht, dass derartige
Kondensatoren unter Verwendung der zur Herstellung von stabförmigen Schichtwiderständen
bekannter Bauart verwendeten Produktionseinrichtungen und Technologien gefertigt
werden können, was sich sowohl im Hinblick auf die Fertigungskosten als auch auf
die erzielbare Genauigkeit der Kapazitätswerte vorteilhaft auswirkt. Auch bei der
Kontaktierung der auf diese Weise gefertigten stabförmigen Kondensatoren kann von
den Technologien Gebrauch gemacht werden, die sich bei
Schichtwiderständen
von entsprechender Form bewährt haben. Im Falle des Anbringens von radialen Anschlussteilen
kann beispielsweise von den aus der DU-AS 1 490 246 bekannten Massnahmen Gebrauch
gemacht werden, wodurch eine vollautomatische Fertigung und Prüfung der Kondensatoren
erreichbar ist und die Lage der radialen Anschlussteile derart gewählt werden kann,
dass ihr gegenseitiger Abstand dem Rastermass gedruckter Schaltungen entspricht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
dass der Keramikkörper wiederum als Vollzylinder ausgebildet ist und die stirnseitigen
Kontaktbereiche vorzugsweise über Kontaktkappen mit axialen Anschlussirähten versehen
sind. Das Anbringen axialer Anschlussdrähte an stirnseitig vorgesehenen Kontaktierungsbereichen
ist wiederum aus der Technik der Herstellung von Schichtwiderständen bekannt, so
dass auch zu diesem Zweck wiederum die bisher zur Herstellung von derartigen Schichtwiderständen
benutzten Pro<1uktionseinrichtungen auch für die Fertigung erfindungsgemässer
Kondensatoren dieser Ausführungsform verwendbar sind.
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Besonders vorteilhaft bei mit axial verlaufenden Anschlussirähten
versehenen Kondensatoren ist, dass nunmehr auch Keramikkondensatoren gegurtet werden
können und damit die Handhabung dieser Bauteile sowohl hinsichtlich der Lagerung
als auch des praktischen Einsatzes wesentlich erleichtert wird. Gegurtete Bauteile
können trommelförmig verpackt oder gefaltet verpackt werden, und ausserdem ermöglicht
die Gurtung von Bauteilen ein maschinelles Einsetzen dieser Bauteile in gedruckte
Schaltungen, da die Anschlussirähte eines Bauteiles nach maschineller Herausnahme
aus dem Gurtverband auch maschinell auf den jeweils geforderten gegenseitigen Abstand
gebogen werden können und damit wiederum ein maschinelles Einsetzen des so vorbereiteten
Bauteils in die Schaltungsplatte möglich ist. Durch die Erfindung
wird
demgemäss erreicht, dass gedruckte Schaltungen nicht nur mit Widerständen sondern
ohne Erhöhung des Aufwands auch mit Kondensatoren maschinell bestückt werden können,
da es sich nunmehr um handhabungsmässig gleichartige Bauteile handelt.
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Eine zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, dass der zylindrische Keramikkörper in seinem zwischen den Kontaktierungsbereichen
gelegenen mittleren Teil einander gegenüberliegende Abflachungen aufweist, die mit
leitenden Belegungen beschichtet sind.
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Die einander gegenüberliegenden Abflachungen können beispielsweise
durch einen Schleifvorgang erhalten werden, und es ist eisichtlich, dass auf diese
Weise durch Wahl des gegenseitigen Abstandes der Kondensatorbeläge die elektrischen
Werte des Kondensators definiert vorgegeben werden können, ohne die Stabilität des
Kondensators wesentlich zu beeinträchtigen und dessen Kontaktierung zu erschweren.
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Vorzugsweise sind die beiden schichtförmigen Belegungen durch einen
in sich geschlossenen bandförmigen Bereich voneinander getrennt.
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Dieser bandförmige Bereich besteht im allgemeinen im mittleren Teil
des stabförmigen Keramikkörpers aus zwei einander diametral gegenüberliegenden Streifen,
deren jeweilige Enden auf einander gegenüberliegenden Seiten durch sich über den
halben Umfang des stabförmigen Körpers erstreckende metallisierungsfreie Streifen
verbunden sind. Damit werden an den beiden Enden des stabförmigen Keramikkörpers
die Kontaktierungsbereiche geschaffen, an die sich einander gegenüberliegend die
jeweiligen Kondensatorbeläge anschliessen. Die metallisierungsfreien Streifen können
beispielsweise durch Abdeckung, Aus schleifen, Aussparen und dergleichen erhalten
werden, wobei wiederum die
aus der Technik der Fertigung von Schichtwiderständen
bekannten Maßnahmen verwendet werden können.
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ch einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht
der tragende Körper aus einer halbleitenden Keramikmasse, und die Belegungen sind
von sperrschichtbildenden Metallen gebildet. Dabei erstrecken sich die 3eleguníren
jeweils ausziehend von einer Stirnseite des Trägerkörpers unter allseitiger Bedeckung
dieses Trägerkörpers bis in die Nähe der Trägerkörpermitte.
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Damit können auch Sperrschichtkondensatoren, die beispielsweise zu
Kopplungszwecken oder in Frequenzdiskriminatorschaltungen eingesetzt werden, in
der bereits erläuterten einfachen Weise gefertigt und problemfrei gehandhabt werden.
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Die vorzugsweise aus metall, wie z.B. Silber, Nickel oder Kupfer bes-tehende
leitende Schicht wird zweckmäßigerweise als Paste oder Suspension aufgetragen oder
durch Tauchen aufgebracht. Sie kann jedoch auch durch chemische Abscheidung, thermische
Zersetzung, Niederschlag aus Carbonyl oder durch aufdampfen in Vakuum gebildet werden,
wozu sich beispielsweise Zinn, Zinlr oder Aluminium eignen.
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Es ist gleichermaßen möglich, bei einem Sperrschichtkondensator als
Trägerkörper ein Rohrelement zu verwenden, das beidseitig durch Tauchen mit einem
sperrschichtbildenden Metall überzogen ist, und bei dem an den Rohrenden Kontaktierungskappen
angebracht sind. Wegen der dabei vorhandenen Innen- und Außenbeschichtung des Rohres
wird eine Erhöhung der Kapazität bei gleichbleibender Baugröße erreicht.
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Eine weitere vorteilhafte Qusführungsform der Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß der Trägerkörper aus einem Keramikrohr besteht, auf dessenAußenfläche
zwei gegenseitig beabstandete, sich
jeweils zumindest bis in den
Bereich eines Rohrendes erstreckende, mit Kontaktierungskappen verbundene Beläge
vorgesehen sind, und daß die Rohrinnenwandung einen durchgehenden, sich jeweils
bis in die Nähe der Rohrenden erstreckenden Innenbelag trägt.
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Auf diese Weise wird eine Serienschaltung von zwei Kapazitäten erhalten,
die es ermöglicht, kleinere Kapazitäten bei hoher SpannungsfestiOkeit zu erzeugen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von 4usführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine
schematische Seitenansicht eines Kondensators nach der Erfindung mit radialen Anschlüssen,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Kondensators nach der Erfindung mit
axialen Anschlüssen, Fig. 3 eine Abwandlung der Ausführungsform eines Kondensators
nach Fig. 2, Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines radiale Anschlüsse aufweisenden
Sperrschichtkondensators, Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines axiale Anschlüsse
aufweisenden Sperrschichtkondensators, Fig. 6 einen schematischen axialen Schnitt
eines Sperrschichtkondensators nach der Erfindung mit rohrförmigem Trägerkörper,
und Fig. 7 eine schematische Axialschnittansicht einer weiteren Ausgestaltung eines
aus einer Serienschaltung von zwei Kapazitäten bestehenden Kondensators mit rohrförmigem
Trägerkörper.
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Nach Fig. 1 ist ein stabförmiger Trägerkörper 1 aus lTDK-Massen oder
HDK-Massen mit elektrisch leitenden Beschichtungen überzogen,
die
einander gegenüberliegende Kondensatorbeläge 2, 3 bilden, welche an den Enden des
stabförmigen Dielektrikums in Kontaktierungsbereiche 4, 5 übergehen, die sich über
den gesamten Umfang des Körpers 1 erstrecken.
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Der zwischen den beiden Belägen 2, 3 vorhandene metallisierungsfreie
Bereich 10 kann gemäss iiblicher Technologien durch Abdeckung, Ausschleifen, Aussparung
und dergleichen erhalten werden.
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Die die Kontaktierungsbereiche 4, 5 bildenden Enden des stabförmigen
Trägerkörpers sind mit radialen Anschlüssen 8, 9 versehen, wobei dese Anschlüsse
entweder direkt an die Stirnflächen angelötet werden können oder eine Bekappung
mit an den Kappen voSandenen Anschlussteilen verwendet wird, wie sie beispielsweise
aus der D-AS 1 490 246 bekannt ist.
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Es ist ersichtlich, dass der Kondensator nach Fig. 1 das Aussehen
eines herkömmlichen Schichtwiderstandes besitzt und demgemäss sowohl hinsichtlich
der Fertigung als auchlinsichtlich der Handhabung all diejenigen Vorteile erreicht
werden, die bisher nur bei Schichtwiderständen gegeben waren.
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In den nachfolgend beschriebenen Figuren sind einander entsprechende
Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Der in Fig. 2 dargestellte Kondensator unterscheidet sich von der
Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch, dass anstelle der sich in Radialrichtung erstreckenden
Anschlüsse nunmehr axial verlaufende Anschlüsse 11, 12 vorgesehen sind. Der wesentliche
Vorteil eines derartigen stabförmigen Kondensators mit Axialanschlüssen besteht
darin, dass Kondensatoren dieser Art nunmehr gegurtet und damit in gleicher Weise
wie bisher beispielsweise
Schichtwiderstände gelagert und bei der
Schaltungsbestückung eingesetzt werden können.
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Die nusführunfSsform nach Fig. 5 unterscheidet sich von der Ausgestaltung
nach Fig. 2 dadurch, daß der Keramikkörper 1 in seinem mittleren Bereich einander
gegeniiberliegende Abflachungen 1f aufweist, die mit den Wondensatorbelagen 2, beschichtet
sind. Diese ibflachungen 13 können beispielsweise aus dem zunächst stabförmigen
Keramikkörper 1 herausgeschliffen werden. Kondensatoren nach Art der in Fig. 3 gezeigten
Ausführungsform erbringen erhöhte Kapazität und erleichtern die Einhaltung enger
Toleranzen bei den gewünschten Kapazitätswerten.
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Fig. 4 zeigt einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Sperrschichtkondensator,
dessen stabförmiges Dielektrikum aus einem Körper aus reduzierter Keramik mit oxidierten
Oberflächenschichten besteht. Auf diese Oberflächenschichten sind sich jeweils von
den Stabenden zur Stabmitte erstreckende Kondensatorbeläoe 15, 16 aus einem sperrschichtbildenden
Metall aufgebracht. Diese Beläge 15, 16 sind im Bereich der Mitte des stabförmigen
Drägerkörpers durch einen metallisierungsfreien Bereich 17 voneinander getrennt.
Hinsichtlich der Kontaktierung eines derartigen SDerrschichtkondensators sowie der
daraus resultierenden Vorteile kann die Ausführungsform nach Fig. 4 mit der Ausführungsform
eines Kondensators mit einem Dielektrikum aus NDK-Massen oder HDK-Massen nach Fig.
1 verglichen werden, und in entsprechender Weise ist ein Vergleich der Ausfiihrungsform
eines Sperrschichtkondensators nach Fig. 5 mit dem bereits beschriebenen Kondensator
nach Fig. 2 möglich.
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Der tragende Keramikkörper des in Fig. 6 dargestellten Kondensators
besitzt die Form eines Rohres 1S, das durch Tauchen beidseitig sowohl an seiner
Innenfläche als auch an seiner AuSenfläche sowie an den Stirnseiten mit Metallisierungen
19 bzw. 20
versehen ist. Durch die Innen- und Außenbeschichtung
des Rohres wird eine Erhöhung der Kapazität erreicht. Die Kontaktierung erfolgt
auch bei dieser Ausführungsform entweder radial oder axial, wobei in Fifr. 6 der
Fall einer radialen Bekappung mit zur Gurtung geeigneten Anschlüssen dargestellt
ist. Wird von dieser :dekaot?ungsart Gebrauch gemacht, so können generell die Anschlu3kappen
in der üblichen, bei Widerst<nden gebräuchlichen Art angebracht und verwendet
werden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist als Trägerkörper ein Keramikrohr
21 vorgesehen, auf dessen Außenfläche zwei gegenseitig beabstandete, sich jeweils
zumindest bis in den Bereich eines Rohrendes erstreckende, mit Kontaktierungskappen
6,7 verbundene Beläge 22, 23 vorgesehen. Diesen Belägen 22, 25 liegt ein auf der
Rohrinnenwandung vorgesenener durchgehender Innenbelag 24 gegenüber, der sich jeweils
nur bis in die Nähe der Rohrenden erstreckt, um die erforderliche Isolation bezüglich
der Kontaktierungskappen 6,? sicherzustellen.
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Die kontaktierten tQußenbeläge bilden zusammen mit dem Innenbelag
eine Serienschaltung, mittels der kleinere Kapazitäten bei hoher Spannungsfestigkeit
erzeugt werden können.
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Die Fertigung eines Kondensators nach Fig. 7 ist relativ einfach,
da beispielsweise zunächst ein voller Außenbelag gegebenenfalls gleich zusammen
mit dem Innenbelag aufgebracht werden ksnn und anschließend der AuBenbelag z.B.
durch Schleifen oder mittels Laser getrennt werden kann, um die benötigten beiden
Außenbeläge zu erhalten. Durch konisches Anschleifen der Enden wird der erforderliche
Abstand des Innenbelags von den anschließend noch aufzubringenden Kontaktierungskappen
5,7 hergestellt.
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Als Keramikmassen für die beispielsweise durch Gießen, Drehen, Pressen
oder Strangpressen hergestellten Trägerkörper werden
bevorzugt
dichte Erzeugnisse mit hohem Gehalt an 'pitandioryd oder sonstigen Titanverbindungen
verwendet. Diese Massen können demgemäß Magnesiumtitanat, Stronthium oder Calciumtitanat
oder Bariumtitanat enthalten.
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Keramische Massen, wie sie für Kondensatoren nach den Fig. 4 bis 7
verwendet werden können, sind beispielsweise in der DU-AS 1 219 590 beschrieben.
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Die Kapazitätswerte der Kondensatoren liegen bevorzugt im Bereich
zwischen 1 pF und 100 000 pF, wobei im Bereich von 1 pi bis etwa 5000 pF NDK-Massen,
im Bereich von etwa 100 pF bis 10 000 pF HDE-Massen und darüber Sperrschichtausführungen
verwendet werden.
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Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die jeweiligen Kapazitätswerte
relativ genau vorgegeben werden können, da in gleicher Weise, wie dies beispielsweise
bei der Fertigung von Schichtwiderständen bekannt ist, zur Einstellung der geforderten
Kapazitätswerte bei einer abschließenden Prüfung die Größe der metallischen Beschichtung
durch Radieren, Sandstrahlen und der. korrigiert werden kann.
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- Patentansprüche -