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Mehrschichtkondensator und Verfahren
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zum Einstellen seiner Kapazität auf einen gewünschten Sollwert.
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Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Kondensator, bestehend
aus übereinander mestaselten Schichten aus dielektrischem Material und zwischen
diesen befinalichen Metallschichten, die jeweils durch einen metallfreien Streifen
in in einer Ebene nebeneinander liegende Metallschichten aufgeteilt sind.
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die an gegenüberliegenden Seiten des Stapels herausgeführt sind, und
bestehend aus auf zwei gegenüberliegenden Stellen des Stapels aufgebrachten Metallauflagen,
welche die dort herausreffihrten Metallschichten der aufeinander gestapelten Schichten
zu einem Kondensatorbelag miteinander elektrisch verbinden, nach Patent , ( deutsche
Patentanmeldung P 25 09 669.9-33 ).
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Ein derartiger Kondensator ist beispielsweise aus der US-PS 3 721
871 bekannt, bei dem die aufeinander gestapelten Dielektrikumschichten abwechselnd
am Rand oder in der Mitte einen metallfreien Streifen besitzen. Durch diese Ausbildung
der
Metallschichten ergibt sich ein monolithischer Kondensator für
hohe Spannungens dessen Kapazitätswert jedoch klein ist.
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Eine andere Ausführungsform eines Kondensators mit sehr kleinem eng
toleriertem Kapazitätswert ist aus der OE-PS 150 465 bekannt. Bei diesem Kondensator
sind metallfreie Streifen auf einer Hauptfläche des elnschichtigen Kondensators
vorhanden, welche die Metallschicht in ewei oder mehrere gleiche Flächenbereiche
teilt. Auf der gegenüberliegenden Hauptfläche sind Blindbeläge vorhanden, welche
der Hintereinanderschaltung der Kondensatorbeläge dienen. Bei dieser Ausführungsform
ist nicht vorgesehen, mehrere solcher Schichten übereinander zu stapeln.
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er der DT-PS 1 614 4? sind beispielsweise Mehrschichtkondenstoren
bekannt. bei welchen auf wenigstens einer der beiden Grundelächen des Stapels zur
Ausfüllung mit leitfähigem Material freie Felder bildende gitterartig einander zugeordnete
Leiterbahnen aufgebracht sind die miteinander elektrisch leitens verbunden una zu
einer Metallauflage geführt sind.
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Da diese Verbindung des Hasterzitters mit der Metallauflage nur auf
einer der beiden möglichen Seiten dazu geeignet ist, die herstellungsbedingten Toleranzen
der Kapazität des Kondensators auszugleichen, ist auf die Orientierung dieser Verbindung
besondere Sorgfalt zu verwenden.
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Eine andere Ausführungsform eines auf einen gewünschten Sollwert seiner
Kapazität abgleichbaren mehrschichtigen, insbesondere keramischen Kondensators ist
in der DT-AS 1 614 591 offenbart, wobei innerhalb des Kondensatorblockes zwischen
dielektrischen Schichten wenigstens ein Abgleichbelag in Form wenigstens einer zusätzlichen
Metallschicht vorgesehen ist, der mittels weiterer Metallauflagen mit der zur Verschaltung
der Kondensatorhauptbeläge dienenden Metallauflage
elektrisch leitend
verbunden ist. Bei dieser bekannten Ausführungsform ist die Zuschaltung dieser zusätzlichen
Metallschichten nur mit sehr genau arbeitenden Hilfavorrichtungen und;auch nur in
einer von zwei möglichen Richtungen sinnvoll, da nur in einer Richtung dieser Abgleichbelag
auf dem die Kapazität erhöhendem Potential zu liegen kommt.
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Aus der DT-OS 2 179 040 ist ein mehrschichtiger Kondensator bekannt,
bei dem sich mindestens ein Endteil einer Metallschicht des Kondensatorbelages dem
Rand des Kondensatorblockes nähert ohne ihn zu erreichen und die Einstellung des
Kapazitätswertes durch Entfernen dielektrischen Materials von diesem Rand erreicht
wird um den ausgesparten Endteil des entsprechenden Belagbereiches freizulegen und
anschließend mit einem leitenden Überzug zu versehen. Hierbei ist außer dem Abtrag,
des dielektrischen insbesondere keramischen Materials auch erforderlich, diesen
Abtrag an genau definierten Stellen durchzuführen, was bei der Kleinheit derartiger
Kondensatoren nur unter sehr großem Aufwand möglich ist.
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Bei den zuletzt genannten Bauformen elektrischer Mehrschichtkondensatoren
befindet sich stets nur ein Belag auf einer Hauptfläche, so daß derartige Kondensatoren
gegen den sie umgebenden Raum unsymmetrisch sind. Diese Unsymmetrie beziltht sich
sowohl auf mögliche kapazitive Kopplungen, als auch auf die Möglichkeit des kapazitiven
Abgleiches. Dieses Verhalten bezüglich möglicher kapazitiver Kopplungen kann dazu
führen, daß Schaltungen mit derartigen Kondensatoren eine ungewollte Schwingneigung
besitzen.
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Aus der DT-OS 1 464 417 ist ein Keramikkondensator bekannt, bei dem
auf der Oberseite der ungeradzahligen Dielektrikumschichten und auf der Unterseite
der geradzahligen Dielektrikumschichten
drei parallele Elektroden
aufgebracht sind, die an die Oberfläche des Kondensators herausreichen, wobei diese
parallelen Elektroden und die vollen Elektrodenflächen auf aufeinanderstoßende aber
verschiedene Seiten herausreichen.
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Ein keramischer Mehrschichtkondensator mit einer ersten Gruppe voller
Elektrodenflächen. die abwechselnd um 180 Winkelgrade versetzt sind und einer zweiten
Gruppe von Elektrodenflächen, die aus mehreren Teilflachen bestehen können, die
auf die beiden anderen gegenü.berlieenren Seitenflächen herausragen, ist AUS der
US-PS 3 898 541 bekannt.
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Bei @llen diesen bekannten Kondensatoren ist ein Abgleich des Kapazitätswertes
entweder nur unter erheblichem Aufwand möglich oder der Abgleich kann nur bei Beriicksichtigung
einer bestimmten OrientIerung des Kondensators durchgeführt werden. Außerdem ist
bei dicsen bekannten Kondensatoren der Abgleich des Kapazitätswerte: nur in festen
Schritte möglich.
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)er Erfindung liegt deshalb 0 e rabe zugrunde, einen Mehrschichtkondensator
zur Verfügung zu stellen, der stufenlos, .. kontinuierlich auf einen bestimmten
Kapazitätswert innerhalb engster Toleranzen eingestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metallschicht
in gleich- oder ungleichgroße Flächen geteilt ist, d sich die Flächen auf aufeinandergest@pelten
Dielektrikumschich ten überdecken, daß die Endabschnitte der Flachen in einer Ebene
abwechselnd an ge@enüberliegenden Seitenflächen des Stapels münden und diese Seitenflächen
mit Metallauflagen versehen sind, welche diese Seitenflächen und ihnen nahe Bereiche
der Nantelfläche des Stapels bedecken, wobei die Größe dieser Bereiche vom gewünschten
Kapazitätswert des Kondensators abhängig sind.
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Bevorzugte Ausführungsformen und Verfahren zum Einstellen der Kapazität
eines erfindungsgemäßen Kondensators sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der erfindungsgemäße Mehrschichtkondensator besitzt den Vorteil, eine
höhere Symtretrie ::a besitzen, als bekannte, auf einen gewünschten Sollwert einstellbare
Mehrschichtkondensatoren. Dadurch brauchen an ene bestimmte Orientierung des Kondensators
während des Abgleiches keine besonderen Anforderunten gestellt zu werden. Ein besonderer
Vorteil liegt auch darin, daß der Kapazitätswert beispielsweise durch defin@ertes
Tnuchen des Kondensators in ein Metallisierungsbad zur Aufbringung der Metallauflagen
auf einen bestimmten Kapazitätswert stufenlos eingestellt werden kann und daß außer
diesem Abgleich auch noch ein feinerer Abgleich dadurch möglich ist, daß auf die
Grund- und/oder deckelachse eine Metallfläche aufgebracht wird, die von den Metallauflagen
der Seitenflächen allseitig beabstandet ist. Durch diese zuletzgenannte Metallfläche
werden Teilkapazitäten parallel und/oder in Serie geschaltet. Damit ist es möglich.
nach einem sogenannten Grobabgleich einen Feinabgleich durchzuführen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Explosionsdarstellung
eines Stapels, Fig. 2 eine mit Metallflächen bedruckte Dielektrikumschicht, Fig.
3 einen Querschnitt durch einen Stapel.
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Fig. 4 eine räumliche Darstellung eines Mehrschichtkondensators, Fig.
5 eine Draufsicht auf einen, auf einen gewijnschten Sollwert seiner Kapazität eingestellten
Mehrschichtkondensator, Fig. 6 einen Schnitt durch einen Mehrschichtkondensator
und Fig. 7 eine mit mehreren Teilflächen versehene Dielektrikumschicht.
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Fig. 1 zeit einen Stapel. bestehend aus einer Anzahl mit nebeneinander
parallel verlaufenden Metallflächen 2a und 2b bedeckten Dielektrikumschichten 11
die durch metallfreie Streifen 7 voneinander uni von an beabstandet sind. Die Metallflächen
2a und 2b einer Dielektrikumschicht 11 reichen mit ihren Endabschnitten 5a und 5b
abwechselnd an gegeniiberliegende Seitenflächen 3 heraus. Vorzugsweise ist die Wandstärke
der Grundschicht 8 und/oder der Deckschicht 9 geringer als die Wandstärke der übrigen
Dielektrikumschichten 11 und/ oder die Grundschicht 8 und/oder die Deckschicht 9
sind aus einem Material größerer Dielektrizitätskonstante als die übrigen Dielektrikumschichten
11. durch können die Grundschicht 8 und/oder die Deckschicht 9 beim Abgleich, welcher
das Dielektrikum dieser beiden letztgenannten Schichten nutzt, in verstärktem Maße
zur Wirkung kommen.
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Fig. 2 zeigt eine Dielektrikumschicht 11, auf der die Metallschicht
durch einen metallfreien Streifen 7 in zwei gleichgroße Flächen 2a und 2b geteilt
ist, wobei die Endabschnitte 5a und 5b der Flächen 2a und 2b abwechselnd an gegenüberliegenden
Seitenflächen 3 enden.
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Fio. 3 zeigt, daß sich die Flächen 2a und 2b auf aufeinandergestapelten
Dielektrikumschichten 11 überdecken. Außerdem ist bei der Ausführung nach dieser
Figur die Grundschicht 8 und die Deckschicht 9 von geringerer Wandstärke als die
Dielektrikumschichten11, so daß eine auf die Grundflächen 13 und/oder auf die Deckfläche
14 aufgebrachte Metallfläche eine der Einstellung eines gewtinschten Sollwertes
der Kapazität dienende, zusätzliche Kapazität ergibt. Durch die metallfreien Streifen
7 sind die Flächen 2a und 2b voneinander und von der Mantelfläche 6 des Stapels
10 beabstandet.
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Fig. 4 zeigt einen auf einen gewünschten Kapazitätswert abgeglichenen
Kondensptcr
bei der zuerst die die Metallflächen 2a und 2b zu den Kondensatorbelägen zusammenschaltenden
Metallauflagen 4 auf die Seitenflächen 3 aufgebracht werden.
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Nach der Messung des Kapazitätswertes, der gezielt unter dem Sollwert
gefertigt wird. werden die den Seitenflächen 3 nahen @ereiche @5 der Mantelfläche
6 auf der Grundfläche 13 oder auf der Deckfläche 14 oder rund um die Mantelfläche
6 mit einer Metallschicht derart bedeckt. daß die Größe x(C) einen Kapazitätswert
ergibt, der dem gewünschten Sollwert möglichst nahe kommt. Zum Feinabrleich des
Kapazitätswertes wird auf die Grundfläche 13 und/oder auf die Deckfläche 14 eine
Netallfläche 12 aufgebracht, deren Größe F(C) von der noch abzugleichenden Kapazitätsdifferenz
zwischen gegebener und gewünschter Kapazität abhängig ist.
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Fig. 5 zeigt einen Mehrschichtkondensator, bei dem zwei Metallflächen
2a und 2b nebeneinander parallel verlaufen und durch einen schmalen. metallfreien
Streifen 7 voneinander beabstandet sind. Netallauflagen 4 auf den gegenüberliegenden
Seitenflächen 3 bedecken diese und ihnen nahe Bereiche 15 der Mantelfläche 6 des
Stapels 10. Eine schraffiert dargestellte Metallfläche 12, die von den Metallauflagen
4 beabstandet ist, bedeckt die Metallflächen Pa und 2b mit den Flächen F1 und F2
und ergibt durch das Dielektrikum der Deckschicht die in Serie geschalteten Teilkapazitäten
#C1 und AC2, welche den Gesamtwert der Kapazität um den Betrag #C1##C2 #C1+#C2 erhöhen.
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Fig.6 zeigt einen Mehrschichtkondensator mit ungleich breiten
Metallflächen
2a und 2b. durch ist es möglich. mit einer Metallfläche 12 auf der Grundfläche 13
oder auf der Deckfläche 14 des Kondensstors den gewünschten Kapazitätswert noch
feiner einzustellen, da die zusätzliche, durch die Teilkapazitäten #C1 und #C2 gegebene
Kapazität #C1 #C = #C1 1+ # # #C2 AC1 von AC1 und vom Quo<iienten abhängig ist.
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AC2 Fig. 7 zeigt eine in mehrere Teilflächen 2a und 2b unterteilte
Dielektrikumschicht 11, bei der die Teilflächen 2a.2b und die metallfreien Streifen
7 von gleicher Größenordnung sind. Die Teilflächen 2a und 5 reichen abwechselnd
an zwei gegenüberliegende Seitenflächen 3 heraus und sind dort mit einer Metallauflage
4 zu den beiden Kondensatorbelägen zusammengeschaltet. Eine Netallrläche 12 auf
der Deckfläche des Mehrschichtkonsensators, projiziert auf die Metallflächen 2a
und 2b die schraffiert dargestellten Teilflächen #F1, #F2, aX3 und und damit die
rechts schaltungsmäßig dargestellten Abgleichkapazitäten #C1, #C2, #C3 und #C4.
Aus dieser Schaltung ist ersichtlich, daß die Kapazität in engsten Schritten abgeglichen
werden kann, wobei der Abgleich selbstverständlich auch zwischen den Schritten kontinuierlich
eingestellt werden kann.
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Der metall freie Streifen 7 kann auch eine andere Gestalt besitzen;
beispielsweise auch die in der deutschen Patentanmeldung P 25 09 669.9-33 oder jede
beliebige andere.
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pa tentanspriiche Zeichnung
L e e r s e i t e