DE2516453C2

DE2516453C2 - Electrical feed-through capacitor

Info

Publication number: DE2516453C2
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 8000 München; Wehnelt Ulrich Dipl.-Phys 8130Starnberg Heywang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1978-02-23

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Durchführungskondensator, weicher annähernd ebene Beläge und Dielektrikumsschichten enthält, wobei annähernd parallel zu deren einer Symmetriachse und parallel zu den Belägen ein Durchführungsleiter angeordnet ist, welcher einen Belag des Kondensators S kon taktiertThe present invention relates to an electrical feed-through capacitor, which is more or less flat Contains coverings and dielectric layers, being approximately parallel to one of their axes of symmetry and A lead-through conductor is arranged parallel to the coverings, which is a cover of the capacitor S contacted

Ein derartiger Kondensator ist aus dem DT-Gbm 74 26 971 bekannt. Der bekannte Kondensator enthält einen Durchführungsleiter, der zwischen zwei Belägen angeordnet ist, die jeweils an einem Keramik-Dielektrikum anliegen und durch je einen gegenpoligen Belag zu einem Kondensator vervollständigt sind. Eine Kapazitätsvergrößerung ist bei diesem Kondensator im wesentlichen nur durch eine Vergrößerung seiner Fläche möglich, da die Zahl der Beläge nicht mit einfachen Mitteln erhöht werden kann. Die Vergrößerung der Fläche hat aber eine Erhöhung der Induktivität der Beläge zur Folge, was sich insbesondere bei hohen Frequenzen, beispielsweise über 50MHz, in einer verschlechterten Entstörwirkung auf Grund eines erhöhten Kernwiderstandes bemerkbar macht. Außerdem ist die Herstellung dieses Kondensators relativ aufwendig, da der Durchführungsleiter und zwei beidseitig metallisierte Keramikplättchen gesondert hergestellt und schließlich zusammengelötet werden müssen.Such a capacitor is known from DT-Gbm 74 26 971. The well-known capacitor includes a leadthrough conductor, which is arranged between two coverings, each on a ceramic dielectric are in contact and are completed to form a capacitor with an opposite-pole coating. An increase in capacity is essentially only possible with this capacitor by increasing its area, since the number of deposits is not included can be increased by simple means. However, the increase in the area has an increase in the inductance the deposits result, which is particularly at high frequencies, for example above 50MHz, in a worsened interference suppression due to an increased core resistance makes noticeable. Besides that the manufacture of this capacitor is relatively complex, since the lead-through conductor and two Ceramic plates metallized on both sides are produced separately and finally soldered together have to.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde H-.'gt, besteht in einer Verbesserung der Entstörwirkung durch Herabsetzung des Kernwiderstandes und in einer vereinfachten Herstellung des Durchführungskondensators.The object on which the present invention is based is to improve the Interference suppression by reducing the core resistance and in a simplified production of the Feed-through capacitor.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Durchführungskondensator der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zwischen zwei annähernd ebenen Deckfolien aus thermoplastischem Kunststoff Metallschichten der Beläge aus Aluminium und eine oder mehrere Dielektrikumsschichten angeordnet sind, daß die Kontaktierung und die mechanische Festigkeit des Kondensators durch Anschlußdrähte gewährleistet ist, welche parallel zu den Deckfolien angeordnet und zumindest durch eine der Deckfolien, durch die Metallschicht bzw. Metallschichten des jeweils zu kontaktierenden Belags im Bereich hierfür vorgesehener Kontaktierungszonen und gegebenenfalls durch Dielektrikumgsschichten hindurchgeschmolzen sind, daß einer der Anschlußdrähte als Durchführungsleiter dient, in der Mitte der Deckfolien, parallel zu deren Symmetrieachse angeordnet ist und auf zwei Seiten über die Deckfolien vorsteht, daß dieser Durchführungsleiter einen gemeinsamen Belag von zwei Kondensatoren kontaktiert, welche zu seinen beiden Seiten angeordnet sind, und daß zwei außenliegende Anschlußdrähte den zweiten Belag des jeweiligen Kondensators kontaktieren.According to the invention, the object is achieved in the case of a bushing capacitor as described at the beginning Art solved in that between two approximately flat cover sheets made of thermoplastic material Metal layers of the aluminum coverings and one or more dielectric layers are arranged, that the contact and the mechanical strength of the capacitor are ensured by connecting wires is, which is arranged parallel to the cover films and at least through one of the cover films, through the Metal layer or metal layers of the respective covering to be contacted in the area provided for this purpose Contact zones and, if necessary, melted through dielectric layers, that one of the connecting wires serves as a lead-through conductor, in the middle of the cover foils, parallel to them Is arranged axis of symmetry and protrudes on two sides over the cover films that this leadthrough conductor a common pad of two capacitors contacted, which to his two Pages are arranged, and that two external connecting wires the second coating of the respective Contact the capacitor.

Ausgestaltungen des Kondensatoraufbaus können aus der DT-OS 22 47 260 entnommen werden.Refinements of the capacitor structure can be found in DT-OS 22 47 260.

Üblicherweise wird zur Verbesserung der Entstörwirkung der Durchführungskondensator herkömmlicher Bauart induktivitätsarm ausgebildet, indem der Durchführungsleiter den einen Kondensatorbelag darstellt, während der gegenpolige Kondensatorbelag in Form einer Zylinderwand konzentrisch um den Durchführungsleiter herum angeordnet wird. Dieser wird mit dem Gehäuse, vorzugsweise HF-dicht, verbunden. Dieser Aufbau ist bei der herkömmlichen Technik zur Ableitung hochfrequenter Ströme erforderlich, da er aufgrund der sehr kurzen Leitungslängen dem hochfrequenten Störstrom besonders wenig induktiven Widerstand entgegenseizi. Andererseits sind bei einemUsually, the bushing capacitor becomes more conventional in order to improve the interference suppression effect Low-inductance design in that the lead-through conductor represents one capacitor layer, while the opposing polarity capacitor coating in the form of a cylinder wall concentrically around the lead-through conductor is arranged around. This is connected to the housing, preferably HF-tight. This structure is required in the conventional technology for diverting high-frequency currents, since it Due to the very short cable lengths, there is particularly little inductive resistance to the high-frequency interference current against it. On the other hand are with one

derartigen Aufbau der realisierbaren Kapazität Grenzen gesetzt, da der Durchführungsleiter oder ein nicht wesentlich größerer konzentrisch angeordneter erster Belag die verfügbare Fläche des Kondensators begrenzen. Ein vom Durchführungsleiter weiter wegführender Belag würde bereits wieder den induktiven Widerstand des Kondensators gegenüber den hochfrequenten Störspannungen erhöhen. Soll also ein derartiger Kondensator für größere Kapazitätswerte hergestellt werden, so /ührt das zur Verwendung eines relativ großen Durchführungsleiters und damit zu relativ großen Abmessungen des Kondensators. Dies wiederum verteuert das Bauelement und erschwert seine Handhabung.Such a structure of the realizable capacity limits set, because the lead-through conductor or a not much larger concentrically arranged first Surface limit the available area of the capacitor. One that leads further away from the implementation manager Coating would already restore the inductive resistance of the capacitor to the high frequency Increase interference voltages. Should such a capacitor be manufactured for larger capacitance values this leads to the use of a relatively large leadthrough and thus too relative large dimensions of the capacitor. This in turn makes the component more expensive and makes it more difficult Handling.

Eine wichtige Kenngröße von Durchführungskondensatoren ist der Kernwiderstand K, der durch das Verhältnis der Ausgangsspannung zum Strom, der bei offenem Durchführungsleiter über den Kondensator fließt, gegeben ist. Bei niederen Frequenzen folgt K etwa dem Wert Ι/ΩΟ, was der reinen Kapazität entspricht. In der Nähe der Resonanzfrequenz liegt er aber bei bedeutend höheren Werten; nur bei induktivitätsarmen Ausführungen ist die Abweichung klein.An important characteristic of bushing capacitors is the core resistance K, which is given by the ratio of the output voltage to the current that flows through the capacitor when the bushing conductor is open. At lower frequencies, K approximately follows the value Ι / ΩΟ, which corresponds to the pure capacitance. In the vicinity of the resonance frequency, however, it is at significantly higher values; the deviation is only small in the case of low-inductance versions.

Überraschenderweise ergibt ein Durchführungskondensator in der flachen Form der eingangs beschriebenen Art nicht nui ebenso kleine Werte für den Kernwiderstand wie induktivitätsarme Kondensatoren und damit gute Werte der Bedämpfung, sondern der Kernwiderstand unterschreitet sogar den Wert 1/Ω0 (im Beispiel bei 50 MHz).Surprisingly, a feed-through capacitor in the flat shape of that described at the outset results Kind of not just as small values for the core resistance as low-inductance capacitors and thus good damping values, but the core resistance even falls below the value 1 / Ω0 (in the example at 50 MHz).

In einem derartigen Kondensator kann außerdem der Durchführungsdraht rein nach fertigungstechnischen Gesichtspunkten bzw. gemäß der erforderlichen Strombelastbarkeit dimensioniert werden. Er kann also in der Regel wesentlich dünner gewählt werden, als für einen nach der Kapazität vergleichbaren Durchführungskondensator herkömmlicher Bauart. Dadurch werden als weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besondere Maßnahmen für eine HF-dichte Einbauweise überflüssig.In such a capacitor, the lead-through wire can also be purely based on production engineering Be dimensioned according to aspects or according to the required current carrying capacity. So he can in the As a rule, they can be chosen to be much thinner than for a lead-through capacitor that is comparable in terms of capacity conventional design. This is another advantage over the prior art special measures for an HF-tight installation are superfluous.

Eine vorteilhafte Abschirmung des Kondensators wird erreicht, indem er zwei Trägerfolien enthält, indem zum Kondensatorinneren hin mit jeder der beiden Trägerfolien je zwei Metallschichten stoffschlüssig verbunden sind, welche an zwei gegenüberliegende Kanten des Kondensators reichen und mit je einem der außenliegenden Anschlußdrähte elektrisch leitend verbunden sind, indem zwischen diesen Metahschichten eine metallfreie Zone liegt, indem darauffolgend mit jeder Schichtanordnung eine Dielektrikumsschicht und eine weitere Metallschicht stoffschlüssig verbunden sind, wobei die Metallschicht auf beiden Außenseiten metallfreie Randzonen freiläßt, indem die einander entsprechenden Metallschichten auf der einen bzw. anderen Trägerfolie deckungsgleich übereinanderliegen und indem die außenliegenden Anschlußdrähte im Bereich der metallfreien Randzonen und der Durchführungsleiter im Bereich der metallfreien Zone eingeschmolzen sind.An advantageous shielding of the capacitor is achieved in that it contains two carrier foils by towards the inside of the capacitor, two metal layers are firmly bonded to each of the two carrier foils are connected, which extend to two opposite edges of the capacitor and each with one of the external connecting wires are electrically conductively connected by placing between these meta-layers a metal-free zone is in that, with each layer arrangement, a dielectric layer and another metal layer are cohesively connected, the metal layer on both outer sides Leaves metal-free edge zones free by placing the corresponding metal layers on one or the other. other carrier film are congruent on top of each other and by the external connecting wires in the The area of the metal-free edge zones and the lead-through conductor in the area of the metal-free zone melted down are.

Sollen relativ dünne und daher leicht zu verarbeitende Trägerfolien verwendet werden, so ist es vorteilhaft, daß eine Trägerfolie außen liegt und somit als Deckfolie dient und daß die zweite Trägerfolie ebenfalls nach außen gewandt und durch eine zusätzliche nichtmeiallisierte Deckfolie bedeckt ist.If relatively thin and therefore easy to process carrier foils are to be used, it is advantageous to that a carrier film is on the outside and thus serves as a cover film and that the second carrier film also after is turned outside and covered by an additional non-meiallized cover sheet.

Die Kapazitäten zwischen dem Durchführungsleiter und jedem der beiden Außenleiter werden vorteilhaft gleich groß gewähii. Dadurch ergibt sich ein symmetrischer Aufbau.The capacitances between the lead-through conductor and each of the two outer conductors are advantageous choose the same size. This results in a symmetrical structure.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand vonThe present invention will now be described with reference to FIG

2 Figuren näher erläutert Sie ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Beispiele beschränkt2 figures explained in more detail It is not limited to the examples shown in the figures

F i g. 1 zeigt ein Diagramm des Kernwiderstandes inF i g. 1 shows a graph of the core resistance in FIG

Abhängigkeit von der Frequenz. Kurve 1 zeigt dabei die für die entsprechende Kapazität gerechneten Werte, a'so I/DC. Kurve 2 zeigt den Kernwiderstand eines erfindungsgemäßen Kondensators. Man sieht eindeutig,Dependence on the frequency. Curve 1 shows the values calculated for the corresponding capacity, a'so I / DC. Curve 2 shows the core resistance of a capacitor according to the invention. You can clearly see

ίο daß der Kernwiderstand des erfindungsgemäßen Kondensators bei einer Frequenz /i die berechnete Kurve schneidet und bei höheren Frequenzen einen kleineren Kernwiderstand ergibt. Die Frequenz /i liegt bei einem erfindungsgemäßen Kondensator der Ausführung gemäß F ig. 2 bei 50 M Hz.ίο that the core resistance of the invention Capacitor intersects the calculated curve at a frequency / i and one at higher frequencies results in lower core resistance. The frequency / i is in a capacitor of the embodiment according to the invention according to Fig. 2 at 50 M Hz.

F i g. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführunj-sbeispiel. Mit je einer von zwei Trägerfolien 1 sind jeweils zwei Metallschichten 2 aus Aluminium stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise aufgedampft. Mit diesen Schichten sind wiederum jeweils eine Dilektrikumsschicht 3 und eine Metallschicht 4 stoffschlüssig verbunden. Zwischen den Metallschichten 2 ist auf der jeweiligen Trägerfolie 1 eine unmetallisierte Zone 8. Die Metallschichten 4 lassen zum Rand der Folie hin metallfreie Randzonen 2s frei. Die einander entsprechenden Metallschichten 2 bzw. 4 der Trägerfolien 1 liegen deckungsgleich übereinander. Eine der Trägerfolien 1 dient gleichzeitig als Deckfolie. Die zweite der Trägerfolien 1 ist durch eine Deckfolie 7 verstärkt. Die Anschlußdrähte 5 werden in Pfeiirichtung stellenweise durch die Folien hindurch bis in die untenliegende Trägerfolie 1 eingeschmolzen. Der Durchführungsleiter 6 wird stellenweise durch alle Folien hindurch zumindest bis in die untenliegende Dielektrikumsfolie 3 eingeschmolzen. Dadurch wird der Kondensator verfestigt, und die jeweils zu kontaktierenden Metallschichten eines Belags werden kontaktiert. Alle Metallschichten 2 sind gleich breit, wodurch sich ein symmetrischer Aufbau ergibt.F i g. 2 shows a preferred embodiment. With one of two carrier foils 1 are each two metal layers 2 made of aluminum cohesively connected, preferably vapor-deposited. With these layers there are in turn a respective dielectric layer 3 and a metal layer 4 materially connected. Between the metal layers 2 is on the respective carrier film 1 an unmetallized zone 8. The metal layers 4 leave metal-free edge zones towards the edge of the film 2s free. The corresponding metal layers 2 or 4 of the carrier films 1 are congruent on top of one another. One of the carrier films 1 is used at the same time as a cover sheet. The second of the carrier films 1 is reinforced by a cover film 7. The connecting wires 5 are placed in the direction of the arrow through the foils into the underlying carrier foil 1 melted down. The lead-through conductor 6 is in places through all foils through at least up to the dielectric film 3 below is melted down. This solidifies the capacitor, and the Contact is made with metal layers of a covering that are to be contacted in each case. All metal layers 2 are equally wide, which results in a symmetrical structure.

F i g. 2 ist nicht maßstäblich gezeichnet, die Anschlußdrähte 5 und der Durchführungsleiter 6 sind in der Regel wesentlich dicker als die Gesamtheit der Kondensatorschichten. F i g. 2 is not drawn to scale, the connecting wires 5 and the lead-through conductor 6 are usually much thicker than the entirety of the capacitor layers.

Die Anschlußdrähte 5 ragen zweckmäßigerweise auf einer Seite des Kondensators vor, damit sie inThe connecting wires 5 expediently protrude on one side of the capacitor so that they are in

entsprechende Löcher des geschirmten Gehäuses eingeführt und verlötet werden können. Sie können auch beidseitig über den Kondensator vorstehen, wenn dieser beispielsweise in einer zweiten, isolierenden Halteplatte zusätzlich gehalten werden soll. Auch das Anbringen einer Querleiste, in der die Anschlußdrähte gegeneinander isoliert, doch mechanisch fest gehaltencorresponding holes of the shielded housing can be inserted and soldered. You can also protrude on both sides over the capacitor, if this is, for example, in a second, insulating Holding plate should also be held. Also attaching a cross bar in which the connecting wires isolated from each other, but held firmly mechanically

werden, kann zur Verfestigung des Kondensators auf einer Seite oder auf beiden Seiten zweckmäßig sein, beispielsweise wenn beim Einbau die Anschlußdrähte evtl. verbogen werden müssen. Eine Fixierung der Drähte kann auch durch Umpressen mit Kunststoff vorgenommen werden. Dabei werden die Drähte zweckmäßigerweise gekerbt, um sie im Kunststoff gut zu fixieren. Der Kunststoff kann dabei nur die Drähte oder auch den ganzen Kondensator umhüllen.can be useful for solidifying the capacitor on one side or on both sides, for example, if the connecting wires may have to be bent during installation. A fixation of the Wires can also be made by crimping with plastic. This is where the wires expediently notched in order to fix them well in the plastic. The plastic can only do the wires or envelop the entire capacitor.

Für größere Kapazitäten ist es vorteilhaft, den Aufbau nach Fi g. 2 mehrfach wiederholt übereinander zu stapeln und erst dann durch die Anschlußdrähte 5 und den Durchführungsleiter 6 zu kontaktieren. In diesem Fall kann die zusätzliche Deckfolie 7 entfallen, wenn die mechanische Festigkeit des Kondensators durch die zusätzlichen Schichten bereits gegeben istFor larger capacities, it is advantageous to use the structure according to FIG. 2 repeatedly on top of each other to stack and only then to contact through the connecting wires 5 and the leadthrough conductor 6. In this Case, the additional cover sheet 7 can be omitted if the mechanical strength of the capacitor by the additional layers is already given

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electrical feed-through capacitor, which contains approximately flat coatings and dielectric layers, approximately parallel to them an axis of symmetry and parallel to the coverings a lead-through conductor is arranged, which contacted a coating of the capacitor, characterized in that between two approximately flat cover foils made of thermoplastic material, metal layers (2, 4) of the coverings made of aluminum and one or more dielectric layers (3) are arranged that the contact and the mechanical strength of the capacitor is guaranteed by connecting wires (5,6), which are arranged parallel to the cover films and at least through one of the cover films through which Metal layer or metal layers (2, 4) of the respective covering to be contacted in the area for this provided contacting and possibly melted through dielectric layers (3) are that one of the connecting wires serves as a lead-through conductor (6) in the middle of the Cover films, is arranged parallel to the axis of symmetry and on two sides over the Cover film protrudes that this lead-through conductor (6) has a common covering of two capacitors contacted, which are arranged on its two sides, and that two outside Connecting wires (5) contact the second layer of the respective capacitor.

2. Electrical bushing capacitor according to claim 1, characterized in that it has two Carrier foils (1) contains that towards the inside of the capacitor with each of the two carrier foils (1) two each Metal layers (2) are firmly connected, which are attached to two opposite edges of the Sufficient capacitors and electrically conductive with one of the external connecting wires (5) are connected that between these metal layers (2) is a metal-free zone (8) that then with each layer arrangement a dielectric layer (3) and a further metal layer (4) are cohesively connected, the metal layer (4) being metal-free on both outer sides The edge zones are left free by the corresponding metal layers (2, 4) on one or the other Carrier film (1) are congruent on top of each other and that the external connecting wires (5) in the Area of the metal-free edge zones and the lead-through conductor (6) in the area of the metal-free Zone (8) are melted down.

3. Electrical film capacitor according to claim 2, characterized in that a carrier film (1) is on the outside and thus serves as a cover film and that the second carrier film (1) also faces the outside turned and covered by an additional non-metallized cover sheet (7).

4. Electrical film capacitor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the capacities between the lead-through conductor (6) and each of the two outer conductors (5) are the same are.