DE3324285A1

DE3324285A1 - Verfahren zur herstellung einer geschichteten sammelschiene sowie danach hergestellte sammelschiene

Info

Publication number: DE3324285A1
Application number: DE19833324285
Authority: DE
Inventors: Craig C. 14607 Rochester N.Y. Bader
Original assignee: ELDRE COMPONENTS Inc
Current assignee: ELDRE COMPONENTS Inc
Priority date: 1982-07-16
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1984-01-19
Also published as: FR2530369B1; FR2530369A1; US4430522A; BE897272A; GB8318164D0; GB2124820A; DE3324285C2; JPH0317166B2; JPS5923406A; GB2124820B

Description

Verfahren zur Herstellung einer geschichteten Sammelschiene sowie danach hergestellte Sammelschiene. Die Erfindung bezieht sich auf eine geschichtete Sammelschiene, insbesondere des Typs, bei dem kleine Keramikchip-Kondensatoren zwischen den Leitern der Sammelschiene gesichert sind, um dadurch die Kapazität der Schiene zu steigern.

Geschichtete Mehrschicht-Sammelschienen der hier beschriebenen Art werden üblicherweise dazu verwendet, den Bauteilen elektrischer Schaltungen praktisch jeder Art Energie zuzuführen. Typischerweise sind solche Samme1schienen so ausgelegt, daß sie die höchstmögliche Kapazität aufweisen. Vor der Einführung dünner Keramikkondensatoren war es üblich, diese erwünschte Kapazität dadurch zu erzielen, daß großvolumige Kondensatoren an ausgewählten Stellen des Äußeren der Sammelschiene befestigt wurden, und in manchen Fällen wurden einer oder mehrere Kondensatoren in die Enden der Schiene geschichtet. In neuerer Zeit wird es jedoch bevorzugt, zwischen die aneinandergrenzenden Leiter der Schiene eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Dünnscheiben-Keramikkondensatoren zu schichten, die typischerweise eine Dicke im Bereich von 0,178-0,25 mm und entgegengesetzte Oberflächen in der Größenordnung eines Bruchteils

von 6,45 cm aufweisen. Dadurch wird es nicht nur schwierig, den Chip zu handhaben, sondern es wird auch die Montage bzw. der Zusammenbau der Sammelschienen kompliziert.

Abgesehen von den beim Einbau der Chips in die Sammelschienen auftretenden Schwierigkeiten war es bisher üblich, die verschiedenen Kondensatorchips an den einander gegenüberliegenden Oberflächen der einander benachbarten Leiter-

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streifen durch Anwendung eines Klebstoffs zu sichern, wobei der Klebstoff in einigen Fällen elektrisch leitfähig war (vgl. z. Bo die US-PS'en 4 236 046 und 4 266 091) und in anderen Fällen nichtleitfahig war (vgl. z. B. die US-PS 4 236 038). Wie jedoch in der US=PS 4 346 257 angegeben ist, ergibt sich durch das Vorhandensein von Klebstoff zwischen den äußeren metallisierten Oberflächen eines Kondensators und den benachbarten Leiterstreifen die Gefahr, daß der Wirkungsgrad des Kondensators in der zugehörigen Sammelschiene vermindert wird. Es ist also erwünscht, die Klebstoffmenge, die zu diesem Zweck zum Einsatz kommt,, so gering wie möglich zu halten und infolgedessen den Anteil der metallisierten Oberflächen jedes Kondensators, der sich in direktem Kontakt mit den gegenüberliegenden Oberflächen der benachbarten Leiterstreifen befindet, zu erhöhen.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Notwendigkeit des Einsatzes von Klebstoff zwischen einem Keramikkondensatorchip und den gegenüberliegenden Oberflächen benachbarter Leiterstreifen in geschichteten Sammelschienen der angegebenen Art praktisch überflüssig zu machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt die Sammelschiene nach der Erfindung eine Mehrzahl von Chipkondensatoren, die in übergroßen Fenstern in der benachbarte Leiterstreifen der Sammelschiene voneinander trennenden Isolationslage gesichert sind ο Entsprechend dem hier angegebenen verbesserten Herstellungsverfahren produzierte Sammelschienen nutzen somit in optimaler Weise die durch Keramikkondensatorchips ermöglichte Kapazität, wobei die Chips zwischen die gegenüberliegenden Oberflächen benachbarter Leiterstreifen in den geschichteten Sammelschienen gelegt sind.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teildraufsicht auf einta Streifen einer gemäß der Erfindung hergestellten dielektrischen Isolation hoher Betriebskapazität;

Fig. 2 eine Teildraufsicht auf eine geschichtete

Sammelschiene gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Streifen dielektrischer Isolation gemäß Fig. 1, wobei zur Verdeutlichung Teile der Schiene aufgeschnitten sind; und

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht der geschichteten Sammelschiene, wobei Teile weggebrochen und im Schnitt gezeigt sind.

In Fig. 1 ist mit 10 allgemein ein Streifen 11 einer dielektrischen Kunststoffisolation gezeigt, der eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten rechteckigen durchgehenden Fenstern bzw. Öffnungen 13 aufweist und der z. B. aus "NOMEX¹¹ (Wz der E.I. DuPont deNemours & Co., Inc.; ein Polyamidmaterial) besteht. An den längs verlaufenden Seitenrändern jedes Fensters 13 springen vom Streifen 11 in jedes Fenster 13 zwei miteinander ausgerichtete Paare von im Abstand voneinander befindlichen Laschen bzw. Zungen 15 vor.

An diesen beiden Laschenpaaren 15 in jedem Fenster 13 ist ein dünner, rechteckiger Keramikchip-Kondensator bzw. keramischer Mikrokondensator 17 befestigt, der aus einer Bariumtitanatverbindung bestehen kann und dessen entgegengesetzte Seiten mit einem sehr dünnen Metallfilm metallisiert oder beschichtet sind (entsprechend z. B. der genann-

ten US-PS 4 346 257). Die Chips sind kürzer und schmaler als die entsprechenden Rechteckabmessungen der Fenster 13, sind jedoch absichtlich geringfügig breiter gemacht als der Abstand, der die gegenüberliegenden Enden jedes Laschenpaars 15 in jeden Fenster 13 voneinander trennt.

Für den Einbau der Chips 17 in die Fenster 13 gibt es zwei Möglichkeiten» Bei dem ersten Verfahren werden die an gegenüberliegende Seiten jedes Fensters 13 angrenzenden Abschnitte des Streifens 11 geringfügig auseinandergespreizt j wonach die Chips 17 in die Fenster eingesetzt werden? daraufhin werden die gegenüberliegenden Seiten der Fenster freigegeben, federn in ihre Äusgangslagen zurück und greifen die Chips federnd zwischen den gegenüberliegenden Enden der beiden Laschenpaare 15,? die in jedem Fenster angeordnet sind» Diese Baugruppe wird dann teilweise gehärtet oder erwärmt, und zwar nur zn dem Zweck, einen Teil der Harsbeschichtung auf den Laschen 15 zum Fließen in Kontakt mit den gegenüberliegenden Seitenrändern des zugehörigen Chips 17 zu bringen» Wach dem Abkühlen ist dann jeder Chip 17 in seinem Fenster 13 im Abstand von den Fensterseitenrändern - mit Ausnahme der von den Laschen 15 kontaktierten Stellen - gesichert»

Die zweite Möglichkeit zum Einbau der Chips 17 in die Fenster 13 besteht'darin, di® Chips unmittelbar auf die entgegengesetzten Enden der Laschen 15 aufzulegen, ohne gegenüberliegende Seiten jedes Fensters zuerst auseinanderzuspreizen» Dann wird, wenn jeder Chip 17 auf zwei Paaren von beabstandeten Laschen 15 aufliegt? der Streifen 11 teilgehärtet oder erwärmt, und zwar nur so lange, daß das Kunstharz auf den Laschen 15 schmilzt und auf einer Oberfläche des Chips an vier voneinander beabstandeten Punkten haftet.

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Bei beiden vorgenannten Einbaumethoden kann <*er Streifen nach dem Festlegen der Chips 17 in den Fenstern 13 für Montagezwecke manipuliert werden.

Zum Einbau des die Chips aufweisenden Streifens 11 in eine Sammelschiene werden einer oder mehrere solche Streifen (z. B. zwei gemäß den Fig. 2 und 3) zwischen gleichartig geformte Leiterstreifen geschichtet, wobei in der Praxis die Leiterstreifen gewöhnlich eine etwas geringere Gesamtgröße als die zwischengelegten Isolationsstreifen 11 aufweisen. Nach den Fig. 2 und 3 ist es möglich, aus diesen Streifen 11 eine geschichtete Sammelschiene 20 herzustellen, indem ein Paar Streifen 11 zwischen drei lange rechteckige Leiter 21, 22 und 23 gelegt wird, die die üblichen Anschlußlaschen 21', 22' und 23' aufweisen, die von einem oder mehreren Rändern vorspringen. Wie bereits erwähnt, ist die Gesamtgröße jedes Streifens 11 größer als diejenige der zugehörigen Leiterstreifen 21-23, so daß die Streifen 11 über die Ränder der Leiterstreifen vorstehen und in der üblichen Weise mit den Rändern von zwei äußeren Isolationslagen 25, die aus dem gleichen Dielektrikum wie die Streifen 11 bestehen können, in Schichtanordnung verbunden werden können.

Im zusammengebauten Zustand gemäß den Fig. 2 und 3 befinden sich die entgegengesetzten Oberflächen der Chips 17 in direktem elektrischem Kontakt mit den jeweils gegenüberliegenden Flächen der benachbarten Paare von Leitern 21, 22 oder 22, 23, wodurch die Gesamtkapazität der geschichteten Schiene 20 im Vergleich zu bekannten derartigen Schienen erheblich gesteigert wird. Ferner befinden sich die Außenränder jedes Chips 17 in geringem Abstand von dem umgeben-

den Rand des zugehörigen Fensters 13 mit Ausnahme derjenigen Bereiche, in denen die gegenüberliegenden Enden der zugehörigen Laschenpaare 15 an den Längsseitenkanten der Chips anliegen. Infolgedessen kontaktiert ein Klebmittel oder Kunstharz, das von den Laschen 15 auf die zugehörigen Chips 17 gelangt ist, größtenteils nur die Längsseitenränder der jeweiligen Chips und nicht ihre zueinander entgegengesetzten elektrisch leitfähigen Oberflächen. Wie nachstehend ausgeführt wird, ist es gerade dieser im wesentlichen klebstofffreie Kontakt zwischen den entgegengesetzten Oberflächen der Chips 17 und den gegenüberliegenden benachbarten Leiterstreifen, der schließlich in der unerwartet hohen Kapazität der Sammelschiene 20 im Vergleich zu bekannten Sammelschienen resultiert.

Wenn ferner der eigentliche Verschichtungsschritt durchgeführt wird, werden unabhängig von dem anfänglichen Zusammenfügungsverfahren, mit dem die Chips 17 in die Fenster 13 eingebaut werden, die gegenüberliegenden Paare von Laschen 15 in jedem Fenster 13 seitlich von den entgegengesetzten Seiten des zugehörigen Chips 17 weggezogen, so daß in der fertigen Schichteinheit 20 die Chips von umgebenden Rändern der zugehörigen Fenster 13 im Abstand liegen mit Ausnahme der vier voneinander beabstandeten Kontaktstellen, an denen ihre Seitenränder von den Enden der zugehörigen Laschen 15 kontaktiert werden.

Zur Verdeutlichung der verbesserten Betriebskapazität, die mit der Erfindung erzielbar ist, wurde ein Vergleich der Kapazitätswerte von Sammelschienen nach der Erfindung mit den entsprechenden Werten von Sammelschienen durchgeführt, die nach dem Verfahren der US-PS 4 346 257 hergestellt

wurden. Ein erster Test (Te^t Nr. 1) wurde mit fünfzehn geschichteten Sammelschienen gemäß der US-P£ 4 346 257 und ein zweiter Test (Test Nr. 2) mit fünfz°hn Sammelschienen durchgeführt, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt worden waren. Bei jedem Test wurden die gleichen Zeit-, Temperatur- und Druckparameter angewandt; und jede Testschiene enthielt acht Keramikkondensatorchips, die aus demselben Posten ausgewählt worden waren. Ferner wurden für jeden Test die Kapazitätswerte jeder Schiene bei 21,1 ⁰C vor dem Zusammenbau und 24 h nach dem Zusammenbau ebenfalls bei 21,1 ⁰C bestimmt. Die Ergebnisse (in mF) waren wie folgt:

	Test Nr. 1	Kap. 24 h	Test Nr. 2	Kap. 24 h
	Kap. vor	nach Mont.	Kap. vor	nach Mont.
Schiene	Montage	(mF)	Montage	(mF)
Nr. 1	(mF)	0,266	(mF)	0,328
1	0,361	Kurzschi.	0,352	0,323
2	0,347	0,253	0,355	0,346
3	0,357	0,270	0,388	0,315
4	0,374	0,285	0,351	0,315
5	0,385	0,257	0,341	0,322
6	0,347	0,276	0,367	0,348
7	0,405	0,251	0,384	0,338
8	0,367	0,247	0,361	0,347
9	0,353	0,257	0,374	0,353
10	0,357	0,254	0,373	0,337
11	0,377	0,253	0,362	0,362
12	0,368	0,243	0,388	0,354
13	0,340	0,283	0,380	0,350
14	0,377	0,266	0,373	Kurzschi.
15	0,370	0,359

Die Testergebnisse zeigen^ daß der Kapazitatsabfall der gemäß den Lehren der genannten US-PS hergestellten Schienen im Bereich von 29 % lag, wogegen er bei den Schienen gemäß der Erfindung nur in der Größenordnung von ca. 8 % lag. Jeder Test wurde unter Anwendung eines Impedanzmeßinstruments der Firma Electro Scientific Industries (Modell Nr. 252) durchgeführt. Vor der Montage wurden die in einer jeweiligen Sammelschiene zu verwendenden Chips geprüft, um ihre kollektive Kapaität zu bestimmen. 24 h nach der Montage und Einschichtung dieser Chips in eine Sammelschiene wurde die Kapazität der Schiene in üblicher Weise mit dem vorgenannten Instrument geprüft, um eine Vergleichszahl mit der vor der Montage bestimmten kollektiven Kapazität zu erhalten.

Es ist ersichtlich, daß die Anzahl und Anordnung der Laschen 15 ohne Abweichung von der Erfindung geändert werden kann. Ferner braucht natürlich jede Sammelschiene nur zwei oder mehr Leiterstreifen aufzuweisen, um eine Schiene hoher Kapazität gemäß der Erfindung zu bilden, und drei Streifen 21-23 wurden nur beispielhaft gewählt. Auch brauchen nicht der gesamte Streifen 11 und die darauf befindlichen Chips 17 erwärmt zu werden, es genügt, diese Baugruppe einfach durch Erwärmen der Chips 17 selbst statt des gesamten Streifens 11 teilzuhärten oder ein flüssiges Lösungsmittel einzusetzen, um die Kunstharzbeschichtung auf dem Streifen 11 in den Bereichen der Laschen 15 zu lösen»

Leerseite

Claims

Diplom-Physiker Deutscher Patentanwalt European Patent Attorney Patentbüro Eduard Baumann ■ PosHach 12Ol D-8O11 Höhenkirchen/München D-8O11 Höhenkirchen/Munchen, Germany Eldre ComDonents Ine Telefon 08102/4108 jiiare components, mc. Teletex2627-81O28Obaupat Telex 17 81O 280 baupat (Eine Pause über 15 see oder.++++" beenden Übertragung!; (A pause more than 15 sec or"++++' stop transmission!) Postscheckamt München Kto.-Nr. 196648-804 (BLZ 7OO 1OO8O) Raiffeisenbank Höhenkirchen · Kto-Nr. 32OOO (BLZ 7Ol694O2) Datum, --,,. <„„,,„ ,. Date, 5.JuIi 1983 Bm/abr. Uns. Zeich, Plrirp fm Ihr Zeich, Ourref, hiaveU1<i Yourref, Verfahren zur Herstellung einer geschichteten Sammelschiene sowie danach hergestellte Sammelschiene Patentansp r ü ehe

1. Verfahren zur Herstellung einer geschichteten Sammelschiene (20) des Typs, bei dem eine kunstharzbeschichtete Lage (11) aus dielektrischem Kunststoff und eine Mehrzahl dünner Kondensatoren (17) zwischen zwei streifenförmige Leiter (21, 22) geschichtet werden,
gekennzeichnet durch Ausbilden einer Mehrzahl voneinander beabstandeter Fenster (13) in der kunstharzbeschichten Lage (11), wobei um die Fenster mehrere voneinander beabstandete und mit den Fenstern einstückige Laschen (15) gebildet sind, die teilweise in das Fenster vorspringen, Anordnen jeweils eines Kondensators (17) über jedem Fenster (13) und dessen zugehörigen Laschen (15), wobei jeder Kondensator gleiche Konfiguration wie das zugehörige Fenster hat, jedoch kleiner ist, so daß Randabschnitte jedes Kondensators auf einer Kondensatorseite auf den zugehörigen Laschen angrenzend an deren Innenenden gehaltert sind, und

Teilaushärten der Lage (11) zur Sicherung der Kondensatoren an dieser, bevor die Lage zwischen die Leiterstreifen geschichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Kondensator (17) in das zugehörige Fenster (13) der dielektrischen Lage (11) vor dem Teilau-liärten derselben derart eingelegt wird, daß jeder Kondensator zwischen den Innenenden der zugehörigen Laschen (15) federnd gegriffen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Seiten der Lage (11) angrenzend an jedes Fenster (13) auseinandergespreizt werden, wodurch jeder Kondensator zwischen die Innenenden der zugehörigen Laschen (15) gelegt werden kann.

4. Geschichtete Sammelschiene mit wenigstens einem dünnen Kondensator (17), der in einem Fenster (13) in einer dielektrischen Isolationslage (11) positioniert ist, die zwischen zwei metallische Leiterstreifen (20, 21) geschichtet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (17) gleiche Konfiguration, jedoch etwas geringere Größe als das Fenster (13) aufweist, und

daß die Isolationslage (11) um den Rand des Fensters (13) mit einer Mehrzahl damit einstückiger, voneinander beabstandeter Laschen (15) ausgebildet ist, die in Kontakt mit dem Rand des Kondensators (17) an voneinander beabstandeten Stellen desselben vorspringen.

5. Geschichtete Sammelschiene nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen den voneinander beabstandeten Stellen die Außenrandflache des Kondensators dem umgebenden Rand des Fensters (13) mit Abstand gegenüberliegt.

6« Geschichtete Sammelschiene nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das Fenster (13) und der Kondensator (17) im wesentlichen rechteckig sind und

daß zwei Paare voneinander beabstandeter Laschen (15) von gegenüberliegenden Seiten des Fensters in dieses und in Kontakt mit entgegengesetzten Seitenrändern des Kondensators an voneinander im Abstand befindlichen Stellen desselben vorspringen.

7. Geschichtete Sammelschiene nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die dielektrische Isolationslage (11) mit einer Mehrzahl Rechteckfenster (13) ausgebildet ist, und daß jeder einer Mehrzahl Kondensatoren (17) in einem der Fenster (13) so gesichert ist, daß seine Seiten- und Endränder von dem umgebenden Rand des zugehörigen Fensters mit Ausnahme an den Stellen, an denen sie von den Laschen (15) kontaktiert sind, beabstandet sind.

8. Geschichtete Sammelschiene nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß wenigstens zwei Laschen (15) an die Isolationslage (11) angeformt sind und in das Fenster (13) von gegenüberliegen den Seiten desselben in Kontakt mit entgegengesetzten Seitenrändern des Kondensators (17) vorspringen.

9. Geschichtete Sammelschiene nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei Paare voneinander beabstandeter Laschen (15) von jeweils gegenüberliegenden Seiten des Fensters (13) in Kontakt mit jeweils entgegengesetzten Seitenrändern des Kondensators (17) vorspringen.