DE3538824A1 - Keramikkondensator - Google Patents

Keramikkondensator

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Keramikkonden­ sator.
Herkömmliche Keramikkondensatoren weisen als Dielek­ trikum Keramikkörper auf, die durch Brennen eines gepreßten Keramikpulvers gewonnen sind. Gebräuchliche Rohstoffe für die Kondensatorkeramik sind Titandioxid, Bariumtitanat oder Bleititanat.
Derartige Keramikkörper sind porös. Dies ist insofern nachteilig, als bei einer relativen Dielektrizitätskon­ stanten des Materials von größer 50 jeder Hohlraum als Störstelle wirkt, die Feldverzerrungen hervorruft. Diese Feldverzerrungen können bei Hochspannungsanwendungen des Kondensators lokal zu so hohen Feldstärken führen, daß Durchschläge begünstigt werden. Erhöht wird diese Durchschlagsneigung noch, wenn sich in den Hohlräumen Luft befindet, da diese ionisiert und damit leitfähig wird.
Herkömmliche keramische Hochspannungskondensatoren fallen daher im Impulsbetrieb und bei Betrieb mit Kurzschluß­ entladungen nach kurzer Zeit (u.U. nach wenigen Sekunden) per Durchschlag aus.
Um die geforderte Spannungsfestigkeit zu erreichen, müßte die Bauform wesentlich vergrößert werden, was in vielen Anwendungsfällen nicht brauchbar ist. Vermindert man umgekehrt die angewandte Spannung, so ergibt sich eine erhebliche Reduzierung der Energiespeicherdichte, da die in einem Kondensator gespeicherte Energie dem Quadrat der an den Kondensator angelegten Spannung proportional ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Keramik­ kondensator zu schaffen, welcher bei gleicher Geometrie eine erhebliche bessere Spannungfestigkeit hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Keramikkörper vorgesehen ist, der zur Beseitigung der in ihm enthaltenen Poren durch heißisostatisches Pressen auf nahe­ zu theoretische Dichte verdichtet ist.
Der Begriff "heißisostatisches Pressen" ist definiert und bedeutet, daß bei erhöhter Temperatur - bei Temperaturen, bei denen auch gesintet wird - ein allseits gleicher Druck mit Hilfe eines Druckgases in einem Autoklaven auf den zu pressenden Körper ausgeübt wird. Dieser ist dabei beispiels­ weise durch einen Glasmantel gekapselt, der bei den Arbeits­ temperaturen erweicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.
Die einzige Figur der beigefügten Zeichnung zeigt als Beispiel einen Kondensator, welcher als Keramikkörper 1 zwei zylindrische Scheiben aufweist, die ausgehend von einer üblichen Sinterkeramik durch heißisostatisches Pressen auf nahezu theoretische Dichte verdichtet sind. Die Keramikschei­ ben sind stirnseitig jeweils mit einer Metallisierung 2 ver­ sehen. Diese Metallisierungen 2 sind in ihrem Durchmesser geringer als die Keramikscheiben und außen von einer Ver­ glasung 3 umgeben, welche die Feldstärke am Metallisierungs­ rand und damit die Durchschlagsneigung verringert. Außerdem wird dadurch der Überschlagsweg um die Kondensatoroberfläche herum verlängert. Die beiden Kondensatorscheiben sind an den ein­ ander zugekehrten Metallisierungen über eine zwischenlegende Metallscheibe 6 miteinander verlötet. Eine weitere solche Metallscheibe 6 findet sich als Anschlußteil auch auf einer der beiden äußeren Metallisierungen 2. Auf die andere äußere Metallisierung 2 ist ein Anschlußteil 5, vorzugsweise, aufgelötet. Abge­ sehen von den elektrisch anzuschließenden Oberflächen ist der gesamte Kondensatorkörper von einer Kunstoffumhüllung 4 um­ geben.
Die Keramik ist zur Füllung von nach dem heißisostatischen Pressen noch vebliebenen Poren mit einer dielektrischen Flüssig­ keit, vorzugsweise Silikonöl, imprägniert. Desgleichen sind auch Hohlräume zwischen Kunstoffumhüllung 4 und Keramikkörper 1 mit einer dielektrischen Flüssigkeit, vorzugsweise Silikonöl, ausgefüllt.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Geometrie des beschriebenen Keramikkondensators nur als Beispiel zur ver­ stehen ist. Kondensatoren mit heißisostatisch gepreßter und zusätzlich imprägnierter Keramik können natürlich auch zum Beispiel koaxialen Aufbau haben. Außerdem kann der Keramik­ körper in einfachster Form aus einer einzigen Keramikscheibe aufgebaut sein, deren beidseitige Metallisierungen dann mit den Anschlußelektroden verbunden sind.

Claims (4)

1. Keramikkondensator, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er einen Keramikkörper (1) aufweist, der zur Beseitigung der in ihm enthaltenen Poren durch heiß­ isostatisches Pressen auf nahezu theoretische Dichte verdichtet ist.
2. Kermikkondensator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der heißisostatisch gepreßte Keramikkörper (1) mit einer dielektrischen Flüssigkeit im­ prägniert ist.
3. Keramikkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er um den Keramik­ körper (1) herum eine Kunstoffumhüllung (4) aufweist und daß die Zwischenräume zwischen Kunstoffumhüllung und übrigem Kondensator ebenfalls mit einer dielektrischen Flüssig­ keit ausgefüllt sind.
4. Keramikkondensator nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Flüssigkeit Silikonöl ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010020900B3 (de) * 2010-05-18 2011-06-30 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG, 90431 Verfahren zur Herstellung von Leistungshalbleitersubstraten

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