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Regenerierfähiger elektrischer Schichtkondensator in
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Chip-Baua rt Die Erfindung betrifft einen regenerierfähigen elektrischen
Schichtkondensator in Chip-Bauart, der aus mindestens zwei gegenpoligen Metallschichten
besteht, zwischen denen sich eine durch Glimmpolymerisation hergestellte Dielektrikumsschicht
befindet, der auf einem Träger angeordnet ist, wobei der Träger an zwei gegenüberliegenden
Stirnseiten mit metallischen Kontaktschichten versehen ist, die sich bis auf den
angrenzenden Bereich der Ober-und Unterseite des Trägers erstrecken, und wobei jeweils
eine der gegenpoligen Metallschichten mit den Kontaktschichten elektrisch verbunden
ist.
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Ein derartiger Kondensator ist beispielsweise aus der DE-A 30 40 930
bekannt.
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Der geschilderte Kondensatoraufbau ist gegenüber mechanischen Beschädigungnen
und atmosphärischen Einflüssen, insbesondere der Luftfeuchtigkeit, relativ empfindlich,
so daß es wünschenswert ist, den Kondensator mit einer dicken Schutzschicht zu versehen.
Als Schutzschichten eignen sich insbesondere Kunststoffe, die im flüssigen Zustand
aufgetragen werden und anschließend aushärten.
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Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß der Kunststoff im noch flüssigen
Zustand die Kontaktschichten durch Umfließen benetzt und dadurch die Kontaktierung
des Chip-Kondensators erschwert oder verhindert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kondensator der eingangs genannten
Art anzugeben, der gegen mechanische und
atmosphärische Einflüsse
geschützt ist und bei dem die Herstellung der erforderlichen Schutzschicht nicht
zu unerwünschten Kontaktschwierigkeiten beim Einbau des elektrischen Bauelements
führt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger
auf der Oberseite mit einer Vertiefung versehen ist, daß sich die Kontaktschichten
bis in die Vertiefung erstrecken, daß der Kondensatoraufbau in der Vertiefung angeordnet
und von einer Schutzschicht bedeckt ist, und daß die Größe der Vertiefung so bemessen
ist, daß die durch die Vertiefung gebildeten Randbereiche des Trägers höher sind
als der Kondensatoraufbau mit der darauf angeordneten Schutzschicht.
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Damit wird der Vorteil erzielt, daß in der muldenartigen Vertiefung
eine dicke Schutzschicht auf den Kondensatoraufbau aufgebracht werden kann und ein
Umfließen der Kontaktschichten verhindert wird. Dadurch ergibt sich ein besonders
rationelles Herstellungverfahren der geschilderten Kondensatoren, indem auf einen
Träger viele Kondensatoraufbauten nebeneinander angeordnet werden können und die
Schutzschichten im Durchlaufverfahren aufgetragen, getrocknet bzw. ausgehärtet werden
können. Erst danach erfolgt die Trennung in Einzelelemente.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kondensators besteht darin,
daß der in der Vertiefung angeordnete Kondensatoraufbau durch die höheren Randbereiche
besonders gut gegen mechanische Beschädigungen geschützt ist.
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Dadurch wird es beispielsweise ermöglicht, daß größere Kapazitätswerte
in der Technik der organischen Vielschiehtkondensatoren ermöglicht werden, indem
mehrere Kondensatoren übereinander gestapelt werden können ohne daß der Schichtaufbau
und die Selbstheilung des Kondensators durch Druck beeinflußt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind auf dem Träger auf der
Unterseite Einkerbungen angeordnet. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß beim
Festkleben des Chips auf der Leiterplatte dem überschüssigen Kleber die Möglichkeit
gegeben wird, in die Hohlräume der Einkerbungen einzudringen, so daß verhindert
wird, daß überschüssiger Kleber die Kontakte beim Hervorquellen unter dem Chip verschmutzen
kann. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich bei dieser Ausführungsform, daß die zu
klebende Oberfläche vergrößert ist.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Trägervaus Polyphenylensulfid
besateht. Dieses Material gewährleistet eine hohe elektrische und mechanische Stabilität
des Kondensators. Insbesondere bei Temperaturänderungen treten keine bzw. allenfalls
sehr geringe mechanische Spannungen im Bauelement, insbesondere in den kapazitiv
wirksamen Schichten auf.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher
erläutert. In der dazugehörenden Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein Schnittbild eines
einzelnen Chip-Kondensators und Fig. 2 ein Schnittbild eines Bauelementes mit hohen
Kapazitätswerten.
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In der Fig. 1 ist der Schnitt durch einen Chip-Kondensator dargestellt,
der auf einem Trägermaterial 1 angeordnet ist. Das Trägermaterial 1 besteht vorzugsweise
aus Polyphenylensulfid und ist durch Formpressen bzw. Extrudieren hergestellt. Das
Trägermaterial 1 weist an seiner Oberseite eine muldenförmige Vertiefung 8 auf,
die dadurch gebildet wird, daß die beiden Randbereiche 2 bzw. 5 die übrige Fläche
der Oberseite überragen. An den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten 4 bzw. 5 des
Trägers
1 sind metallische Kontaktschichten 6 bzw. 7 angeordnet, die sich über die erhöhten
Randbereiche 2 bzw. 3 hinweg bis in den Randbereich der muldenartigen Vertiefung
8 erstrecken. Die metallischen Metallschichten 6 und 7 sind derart angeordnet, daß
sie auch die Randbereiche der Unterseite 9 des Trägers 1 überdecken.
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In der muldenartigen Vertiefung 8 befindet sich der Kondensatoraufbau,
von dem zurbesseren Ubersichtlichkeit in der Figur nur die beiden gegeepoligenMetallschichten
10 und 11 sowie die zwischen ihnen angeordnete Dielektrikumsschicht 12 dargestellt
sind. Die Dicke der Schichten 10, 11 und 12 ist in der Figur nicht maßstabsgerecht,
sondern zur besseren Übersichtlichkeit überhöht dargestellt.
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Die untere Metallschicht 10 ist derart auf den Träger 1 aufgebracht,
daß sie in elektrischem Kontakt mit der metallischen Kontaktschicht 6 steht. Die
Dielektrikumsschicht 12 ist durch Glimmpolymerisation hergestellt und die darauf
angeordnete Metallschicht 11 steht in Kontakt mit der metallischen Kontaktschicht
7. In Wirklichkeit sind bei dem Schichtkondensator etwa 100 Metall- und Dielektrikumsschichten
angeordnet, wobei die Metallschichten des einen Potentials in Kontakt mit der metallischen
Kontaktschicht 6 und die des anderen Potentials im Kontakt mit der metallischen
Kontaktschicht 7 stehen.
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Die Metallschichten 10 bzw. 11 bestehen beispielsweise aus Aluminium,
sind ca. 30 nm dick und sind beiscielsweise mittles Kathodenzerstäubung hergestellt.
Im Zusammenhang mit der glimmpolymeren Dielektrikumsschiht 12 ist somit die Regènerierfähigkeit
des Kondensators gewährleistet. Um den Kondensatoraufbau gegenüber äußeren Einflüssen
zu schlitzen, befindet sich dariiber eine Schutzschicht 13 aus Kunststoff. Durch
die hochgezogenen Rinder 2 und 3 des Trägers 1 läßt sich die Scnlltzschicht 1 3
besonders
einfach herstellen, indem der in der muldenartigen Vertiefung 8 angeordnete Kondensatoraufbau
mit einem flüssigen Kunststoff bedeckt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht,
daß der Kunststoff die metallischen Kontaktschichten 6 bzw. 7 umfließt. Die Größe
der muldenartigen Vertiefung 8 ist dabei so gewählt, daß sie etwas tiefer als sämtliche
Kondensatorschichten und der darauf angeordneten Schutzschicht ist. Die Dicke der
Schutzschicht 13 beträgt beispielsweise 0,3 mm.
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Die Herstellung des Kondensators geschieht bespielsweise dadurch,
daß zunächst das Trägermaterial 1 mit den seitlichen, metallischen Kontaktschichten
6 und 7 versehen wird. Dann werden mehrere, nebeneinanderliegende Kondensatoraufbauten
in der muldenförmigen Vertiefung 8 des Trägers 1 hergestellt und anschließend wird
die Schutzschicht 13 im Durchlaufverfahren aufgetragen und getrocknet bzw. ausgehärtet.
Erst danach erfolgt die Trennung in einzelne Kondensatoren, wobei die Trennschnitte
an den Stellen angebracht werden, wo sich keine Kondensatoraufbauten befinden. Dadurch
erhält man einen vollständig umhüllten Kondensator.
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Es ist aber auch möglich, die gegenpoligen Metallschichten 10 und
11 und die dazwischen angeordnete Dielektrikumsschicht 12 durchlaufend auf den Träger
1 aufzubringen und anschließend die Trennung beispielsweise mit einer Metallkreissäge
vorzunehmen, wodurch eine Randisolation der Belagsflächen entlang der Schnittkanten
erreicht wird, wie es bei Schichtkondensatoren üblich ist.
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Der vereinzelte Chip-Kondensator wird dann mit seiner Unterseite 9
derart auf eine Leiterplatte aufgeklebt, daß die seitlichen Kontaktschichten 6 und
7 im Kontakt mit entsprechenden Leiterbahnen kommen. Anschließend er-
folgt
beispielsweise mittels einer Tauchlötung eine dauerhafte elektrische Verbindung
zwischen den Kontaktschichten 6, 7 und den entsprechenden Leiterbahnen.
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In der Fig. 2 ist ein Schnittbild einer Ausführungsform dargestellt,
mit der sich wesentlich höhere Kapazitätswerte als mit einem Einzelchip erzielen
lassen. Dabei sind mehrere Träger 1 übereinander angeordnet. Durch die hochgezogenen
Randbereiche 2, 3 der Träger 1 wird gewährlistet, daß bei der Stapelung kein mechanischer
Druck auf den Schichtaufbau 14 ausgeübt werden kann. Der Schichtaufbau 14 ist in
der Fig. 2 nur schematisch dargestellt und entspricht dem in der Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel mit gegenpoligen Metallschichten, einer dazwischen angeordneten
Dielektrikumsschicht und einer Schutzschicht.
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Durch das Überziehen der seitlichen Kontaktschichten 5, 7 l auf die
angrenzenden Teile der Unterseiten der Träger 1 wird ein besonders sicherer elektrischer
Kontakt bei der Stapelung gewährleistet. Durch die in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform
wird somit gewährleistet, daß die guten Regeneriereigenschaften der organischen
Vielschichtkondensatoren erhalten bleiben, die bekanntlich durch Druckeinflüsse
stark beeinträchtigt werden.
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Die Anzahl der übereinander gestapelten Träger 1 mit den darauf angeordneten
Kondensatoraufbaus 14 richtet sich nach den gewünschten Kapazitätswerten. Die übereinander
gestapelten Chip-Kondensatoren können gemeinsam eiterverarbeitet (kontaktiert, umhüllt,
geprüft) werden.
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Der unterste Träger 15 weist an seiner Unterseite 16 Einkerbungen
17 auf. Dadurch wird gewährleistet, daß der Kleber bei der Bestückung der Leiterplatte
mit en Chip-Kondensatoren nicht mehr seitlich unter dem Chip hervorquellen und die
Kontaktstellen verschmutzen kann. Der
überschüssige Kleber weicht
in die durch die Einkerbungen 17 geschaffenen Hohlräume aus, wobei zusätzlich noch
eine sicherere Verklebung gewähleistet wird, da die zu klebende Oberfläche vergrößert
ist.
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Selbstverständlich kann auch das in der Fig. 1 dargestellte Chip-Bauelement
auf seiner Unterseite 9 mit derartigen Einkerbungen versehen werden.
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3 Patentansprüche 2 Figuren