DE3991163C1

DE3991163C1 - Capacitor with a two-layer structure for audio frequency devices

Info

Publication number: DE3991163C1
Application number: DE3991163A
Authority: DE
Inventors: Kenji Yamada; Akihiro Tasaka; Teruhisa Terada; Tetsuo Tanaka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-10-05
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0298911A; WO1990004259A1; KR900702548A; JPH0577322B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator, wie er für Audio-Geräte verwendet wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie er beispielsweise aus der DE 29 25 997 A1 bekannt ist.The present invention relates to a capacitor as used for audio devices is used, according to the preamble of claim 1, as is known for example from DE 29 25 997 A1.

Bei Audio-Geräten werden Film-Kondensatoren in den Schaltungsbereichen verwendet, die keinen wichtigen Einfluß auf die Wiedergabe des Hifi-Klangs haben. Dies geschieht aufgrund ihres guten Frequenzverhaltens und ihres minimalen Verlustfaktors (dissipation factor). Solche Film-Kondensatoren werden vorzugsweise aus Polypropylen oder Polystrol hergesellt, was den Verlust faktor minimiert.With audio devices, film capacitors are used in the circuit areas used, which has no important influence on the reproduction of the hi-fi sound to have. This is due to their good frequency behavior and their minimal Dissipation factor. Such film capacitors will be preferably made of polypropylene or polystyrene, which is the loss factor minimized.

Zur Wiedergabe von Hifi-Klang werden bei Audio-Geräten Elektroden für Kondensatoren verwendet, die aus Kupfer- oder Zinnfolien hergestellt sind.In the case of audio devices, electrodes for capacitors are used to reproduce hi-fi sound used, which are made of copper or tin foils.

Ungeachtet ihrer Beliebtheit als dielektrisches Material für Film-Kondensatoren weisen Polypropylen oder Polystyrol den Nachteil auf, durch Wärme schmelzbar zu sein. Diese thermische Schmelzbarkeit erfordert besondere Sorgfalt, wenn die Kondensatoren auf die Substrate von gedruckten Schaltungen aufgelötet werden. Dies ist ein Hindernis für die Massenproduktion von Audio-Geräten.Despite their popularity as a dielectric material for film capacitors polypropylene or polystyrene have the disadvantage of heat to be fusible. This thermal meltability requires special care, if the capacitors on the substrates of printed circuits be soldered on. This is an obstacle to the mass production of audio devices.

Ein anderer Nachteil besteht darin, daß Kondensatoren aus Polypropylen oder Polystyrol einer hohen Temperatur in dem Audio-Gerät nicht standhalten können. Für solche Geräte ist es jedoch erforderlich, daß die Komponenten hohen Temperaturen, wie beispielsweise 85°C oder mehr, standhalten. Im Ergebnis ist der Anwendungsbereich für Film-Kondensatoren aus Polypropylen oder Polystyrol begrenzt.Another disadvantage is that capacitors made of polypropylene or Polystyrene cannot withstand a high temperature in the audio device can. For such devices, however, it is necessary that the components withstand high temperatures, such as 85 ° C or more. As a result is the area of application for film capacitors made of polypropylene or limited polystyrene.

Ein Kondensator mit dielektrischen Schichten aus einem Polypropylenfilm zwischen Elektroden aus Kupferfolie weist keine Zuverlässigkeit hinsichtlich seiner Funktion auf, da sich die Polypropylenschichten durch Kupfer verschlechtern. Diese Erscheinung wird nachfolgend der Einfachheit halber als "Kupferdefekt (copper damage)" bezeichnet. Um den nachteiligen Einfluß des Kupfers zu vermeiden, ist es allgemein verbreitete Praxis, die Kupferfolie mit einem Film zu überziehen. Allerdings bedeutet die Aufbringung eines Filmüberzugs einen zusätzlichen Arbeitsschritt. Dies erfordert Arbeitskraft und erhöht die Produktionskosten. Dennoch hält der dünne Schutzfilm hohen Temperaturen nicht stand, die nicht nur beim Herstellungsprozeß, sondern auch bei der Klangwiedergabe auftreten.A capacitor with dielectric layers made of a polypropylene film between Electrodes made of copper foil have no reliability with regard to it Function because the polypropylene layers deteriorate due to copper. For the sake of simplicity, this phenomenon is hereinafter referred to as "Copper defect" referred to. To the adverse influence of To avoid copper, it is common practice to use copper foil to cover a film. However, applying a film cover means an additional step. This requires manpower and increases production costs. Nevertheless, the thin protective film can withstand high temperatures did not stand that not only in the manufacturing process, but also occur during sound reproduction.

Dielektrische Schichten aus Polystyrol führen ebenfalls insofern zu einem Problem, als sie durch chemische Mittel beschädigt werden. Aufgrund der Tatsache, daß die Schichten aus Polystyrol leicht durch chemische Mittel beschädigt werden, können die Kondensatoren nicht vollständig mit einem Lösungsmittel gereinigt werden, nachdem sie auf die gedruckte Leiterplatte aufgelötet wurden. Dielectric layers made of polystyrene also lead to one Problem when they are damaged by chemical agents. Due to the The fact that the polystyrene layers are easily damaged by chemical agents the capacitors cannot be completely cleaned with a solvent after being soldered onto the printed circuit board.

Aus der DE 36 12 445 A1 ist ein Substratstäbchen zur Herstellung elektrischer plasmapolymerer Vielschichtkondensatoren bekannt, das einen Kern aus gefülltem Polyphenylensulfid enthält. In einem für den Kondensatoraufbau vorgesehenen Bereich befindet sich eine dünne Schicht aus ungefülltem Polyphenylensulfid.DE 36 12 445 A1 describes a substrate stick for production electrical plasma polymer multilayer capacitors known that contains a core of filled polyphenylene sulfide. Located in an area intended for capacitor construction a thin layer of unfilled polyphenylene sulfide.

Aus der DE 35 33 029 A1 ist ebenfalls ein Vielschichtkondensator bekannt, bei dem auf einem Substrat aus Polyphenylensulfid abwechselnd glimmpolymere Dielektrikumsschichten auf der Basis von perfluorierten Kohlenwasserstoffen und als Elektroden dienende regenerierfähig dünne Metallschichten aus Aluminium aufgetragen worden sind. Vor dem Auftragen der diversen Schichten wird das Substrat aus Polyphenylensulfid mittels eines CS₄-Plasma prozesses behandelt.DE 35 33 029 A1 is also a multilayer capacitor known in which on a substrate made of polyphenylene sulfide alternating glow polymer dielectric layers on the basis of perfluorinated hydrocarbons and serving as electrodes thin metal layers made of aluminum that can be regenerated have been. Before applying the various layers the substrate is made of polyphenylene sulfide using a CS₄ plasma process treated.

Aus der gattungsgemäßen DE 29 25 997 A1 ist ein Vielschichtkonden sator bekannt, zu dessen Herstellung übliche Kunststoffe für die Trennung der aufeinanderfolgenden bzw. aufeinanderliegenden Metallschichten verwendet werden. Diese Kunststoffe sind durch Wärme relativ leicht aufschmelzbar, so daß eine besonders sorgfältige Herstellung von derartigen Kondensatoren vorgeschrieben ist. Die chemische Beständigkeit der verwendeten Kunststoffe ist häufig nicht ausreichend, so daß bei der Reinigung von Leiterplatten derartige Kondensatoren nicht selten beschädigt werden. Darüber hinaus können derartige Kondensatoren in Audio- Geräten, wo sie durchaus relativ hohen Temperaturen ausgesetzt sein können, beschädigt oder gar zerstört werden. Auch ohne Hitzeeinwirkung, jedoch beschleunigt unter Hitzeeinwirkung, können Kupferionen in die betreffenden Kunststoffschichten hinein diffundieren und die Isolationseigenschaften der Kunststoff trennschichten negativ beeinflussen, wodurch ganze Schaltkreise in Audio-Geräten dejustiert oder unbrauchbar gemacht werden können.DE 29 25 997 A1 is a multi-layer condenser sator known for the production of common plastics for the separation of the successive or superimposed ones Metal layers are used. These plastics are through Heat can be melted relatively easily, so that a particularly careful Production of such capacitors is mandatory is. The chemical resistance of the plastics used is often not sufficient, so that when cleaning Printed circuit boards of such capacitors are often damaged become. In addition, such capacitors can be used in audio Devices where they are exposed to relatively high temperatures can be damaged or even destroyed. Without too Exposure to heat, but accelerated when exposed to heat, can copper ions in the relevant plastic layers diffuse into it and the insulation properties of the plastic negatively affect separating layers, causing entire circuits misaligned or rendered unusable in audio devices can.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schicht kondensator für die Verarbeitung von Audio-Signalen vorzuschlagen, der sich leicht herstellen läßt und der relativ widerstandsfähig ist.It is the object of the present invention to make a layer to propose a capacitor for processing audio signals, which is easy to manufacture and which is relatively resistant is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kondensator mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.This object is achieved by a capacitor solved the features listed in claim 1. Appropriate Embodiments emerge from the subclaims.

Die mit der vorliegenden Erfindung zu erzielenden Vorteile beruhen darauf, daß dieelektrische Schichten aus Polyphenylensulfid vorgesehen werden, die einerseits sehr hitzebeständig und andererseits resistent gegen die Diffusion von Kupfer sind. Auf diese Weise läßt sich der erfindungsgemäße Kondensator sowohl einfach herstellen als auch äußerst wiederstandsfähig ausgestalten. The advantages to be achieved with the present invention are based on the fact that the electrical layers of polyphenylene sulfide can be provided, on the one hand very heat-resistant and on the other hand are resistant to the diffusion of copper. On in this way, the capacitor according to the invention can both easy to manufacture and extremely robust.

Damit liefert die vorliegende Erfindung einen Audio-Kondensator, der einen Beitrag zur Wiedergabe des Hifi-Klanges leistet und gegenüber Hitze und chemischen Mitteln beständig ist. Dadurch wird die Zu verlässigkeit und Klangqualität von Audio-Geräten erhöht.The present invention thus provides an audio capacitor which contributes to the reproduction of the hi-fi sound and is resistant to heat and chemical agents. This makes the To reliability and sound quality of audio devices increased.

Der erfindungsgemäße Audio- Kondensator kann neben den dielektrischen Schichten aus Polyphenylensulfid Elektroden aus Kupfer- oder Zinnfolie umfassen, wobei die dielektrischen Schichten und die Elektroden in abwechselnder Reihenfolge laminiert sind.The audio Capacitor can in addition to the dielectric layers of polyphenylene sulfide Include electrodes made of copper or tin foil, the dielectric Layers and the electrodes are laminated in an alternating order.

Die dielektrischen Schichten aus Polyphenylensulfid zeigen höhere Beständigkeit gegen Hitze und chemische Mittel als Schichten aus Polypropylen, Polystyrol oder Polyethylenterephthalat. Darüber hinaus zeigt die Polyphenylensulfid-Schicht gute elektrische Charakteristiken, wie beispielsweise einen minimalen Verlustfaktor (dissipation factor) und einen hohen Wert des Frequenzverhaltens. Daher weist die Polyphenylensulfid-Schicht eine überlegene Qualität zur Verwendung als Audio-Kondensator auf.The dielectric layers made of polyphenylene sulfide show higher resistance against heat and chemical agents as layers made of polypropylene, polystyrene or polyethylene terephthalate. In addition, the polyphenylene sulfide layer shows good electrical characteristics, such as a minimal one Dissipation factor and a high value of the frequency behavior. Therefore, the polyphenylene sulfide layer is superior in quality for use as an audio capacitor.

Tabelle 1 zeigt Daten für einen Vergleich zwischen PPS (Polyphenylensulfid), PP (Polypropylen), PS (Polystyrol) und PET (Polyethylenterephthalat): Table 1 shows data for a comparison between PPS (polyphenylene sulfide), PP (polypropylene), PS (polystyrene) and PET (polyethylene terephthalate):

Tabelle 1 Table 1

Die Dielektrizitätskonstante wurde bei einer Frequenz von 1 kHz gemessen.The dielectric constant was measured at a frequency of 1 kHz.

Wenn die dielektrischen Schichten aus Polyphenylensulfid zusammen mit Elektroden aus Kupfer verwendet werden, sind die dielektrischen Schichten sicher vor einem "Kupferdefekt".If the dielectric layers of polyphenylene sulfide together with electrodes Made of copper, the dielectric layers are safe before a "copper defect".

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Audio-Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 shows a cross section through an audio capacitor according to the present invention;

Fig. 2 ein Diagramm, das Vergleichsdaten zur Zuverlässigkeit der Funktionen bei bekannten Audio-Kondensatoren und solchen gemäß der vorliegenden Er findung zeigt; Fig. 2 is a diagram showing comparative data on the reliability of the functions in known audio capacitors and those according to the present invention;

Fig. 3 ein Diagramm, das Vergleichsdaten zur Tonqualität für die Audio- Kondensatoren der vorliegenden Erfindung und Kondensatoren zeigt, wie sie üblicherweise in Gebrauch sind. Figure 3 is a graph showing comparative sound quality data for the audio capacitors of the present invention and capacitors commonly used.

Es wird nunmehr auf Fig. 1 Bezug genommen, die als Beispiel einen Audio- Kondensator mit einer Kapazität von 0,1 µF darstellt. Der Kondensator wird dadurch hergestellt, daß abwechselnd Polyphenylensulfidfilme 1, von denen jeder eine Dicke von 6 µm aufweist, und Kupferfolien 2, von denen jede eine Dicke von 7µm aufweist und die mit einem äußeren Überzug 3 aus synthetischem Harz überzogen sind, laminiert werden. Bleidrähte 4 sind elektrisch mit einem Anschluß jeder der Kupferfolien 2 verbunden. Der äußere Überzug 3 umhüllt die Einheit, insbesondere die Verbindungen zwischen den Bleidrähten 4 und den Elektroden aus Kupferfolien 2.Reference is now made to FIG. 1, which shows an audio capacitor with a capacitance of 0.1 μF as an example. The capacitor is manufactured by alternately laminating polyphenylene sulfide films 1 , each 6 µm thick, and copper foils 2 , each 7 µm thick, which are covered with an outer coating 3 made of synthetic resin. Lead wires 4 are electrically connected to a terminal of each of the copper foils 2 . The outer coating 3 envelops the unit, in particular the connections between the lead wires 4 and the electrodes made of copper foils 2 .

Der auf diese Weise hergestellte Kondensator und ein typischer bekannter Audio-Kondensator wurden getestet, um herauszufinden, wie lange sie mit einer Gleichstromspannung von 150 V bei einer Umgebungstemperatur von 110°C verwendet werden können. Der Vergleichskondensator war hergestellt worden mit einem Polypropylenfilm mit einer Dicke von 6 µm und einer Schutz- Kupferfolie mit einer Dicke von 7µm. Die beiden getesteten Kondensatoren hatten dieselbe Kapazität von 0,1 µF. Die Ergebnisse des Tests sind in Fig. 2 gezeigt.The capacitor manufactured in this way and a typical known audio capacitor were tested to find out how long they can be used with a DC voltage of 150 V at an ambient temperature of 110 ° C. The comparative capacitor was made with a polypropylene film with a thickness of 6 µm and a protective copper foil with a thickness of 7 µm. The two capacitors tested had the same capacitance of 0.1 µF. The results of the test are shown in Fig. 2.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß der Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung eine höhere Druckbeständigkeit, eine konstante Kapazität und einen verringerten Verlustfaktor aufweist.From Fig. 2 it can be seen that the capacitor according to the present invention has a higher pressure resistance, a constant capacitance and a reduced loss factor.

Trotz des Schutzüberzugsfilms besteht bei dem bekannten Kondensator eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß er sich bei erhöhter Temperatur verschlechtert. Die Verschlechterung geht von dem Polypropylenfilm aus. Es erwies sich, daß dies genauso ist, wenn eine Zinnfolie als Schutzüberzug verwendet wurde. Dies liegt an der unzureichenden Hitzebeständigkeit von Polypropylen.Despite the protective coating film, there is one in the known capacitor high likelihood that it will deteriorate at elevated temperature. The deterioration results from the polypropylene film. It turned out that this is the same if a tin foil was used as a protective coating. This is due to the inadequate heat resistance of polypropylene.

Im Gegensatz dazu zeigen die Audio-Kondensatoren gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Beständigkeit gegen Druck und Hitze, ohne daß dabei eine Verschlechterung im Polyphenylensulfid durch den Kupfergehalt auftritt.In contrast, the audio capacitors according to the present show Invention a high resistance to pressure and heat, without a Deterioration in the polyphenylene sulfide occurs due to the copper content.

Außerdem wurden Audio-Geräte, die mit den in Fig. 1 gezeigten Kondensatoren ausgestattet waren, hinsichtlich ihrer Tonqualität getestet. Die Bewer tungen sind in Fig. 3 gezeigt. In addition, audio devices equipped with the capacitors shown in Fig. 1 were tested for their sound quality. The ratings are shown in Fig. 3.

In Fig. 3 stellt die (vertikale) Y-Achse die Prüfgegenstände dar, wie sie allgemein für das Testen von Audio-Geräten akzeptiert sind. Die (horizontale) X-Achse stellt Bewertungspunkte dar, wie sie durch Vergleich des Audio- Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem für jeden Zweck geeigneten Kondensator mit dielektrischen Schichten aus einem Polyethylen terephthalatfilm und Elektroden aus Aluminium im üblichen Gebrauch erhalten werden. In der Figur gibt das Symbol x einen niedrigeren Wert und das Symbol o einen höheren Wert an als der Indexwert 0 (Null) des Vergleichskondensators.In Fig. 3, the (vertical) Y-axis represents the test objects as are generally accepted for testing audio devices. The (horizontal) X-axis represents evaluation points as obtained by comparing the audio capacitor according to the present invention with an all-purpose capacitor with dielectric layers made of a polyethylene terephthalate film and electrodes made of aluminum in common use. In the figure, the symbol x indicates a lower value and the symbol o a higher value than the index value 0 (zero) of the comparison capacitor.

Die Ergebnisse zeigen, daß die Audio-Kondensatoren gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den im allgemeinen im Gebrauch befindlichen Kondensatoren in jedem Punkt wenigstens gleich oder überlegen sind. Der Audio- Kondensator gemäß der Erfindung ist insbesondere überlegen im niedrigeren Tonfrequenzbereich. Dies liegt daran, daß die Dielektrizitätskonstante von Polyphenylensulfid einen Wert im Bereich von 3,0 aufweist, verglichen mit den Werten für Polypropylen oder Polystyrol. Im höheren Tonfrequenzbereich zeigt der Audio-Kondensator gemäß der Erfindung dieselben Werte. Dies liegt daran, daß der Verlustfaktor genauso niedrig wie der für dielektrische Schichten aus Polypropylen und Polystyrol ist.The results show that the audio capacitors according to the present Invention compared to capacitors generally in use are at least equal or superior in every point. The audio Capacitor according to the invention is particularly superior in the lower Tone frequency range. This is because the dielectric constant of Polyphenylene sulfide has a value in the range of 3.0 compared to that Values for polypropylene or polystyrene. Shows in the higher audio frequency range the audio capacitor according to the invention has the same values. This is because that the loss factor is just as low as that for dielectric layers Is polypropylene and polystyrene.

Der gleiche Test wurde mit Audio-Kondensatoren durchgeführt, die Elektroden aus Zinnfolie aufweisen, und dieselben Resultate, wie sie oben beschrieben wurden, wurden erhalten.The same test was done with audio capacitors, the electrodes made of tin foil, and the same results as described above were preserved.

Die Audio-Kondensatoren gemäß der vorliegenden Erfindung sind sicher gegen den "Kupferdefekt (copper damage)" und halten Hitze und chemischen Mitteln stand. Ihre Verwendung verbessert die Tonqualität und Zuverlässigkeit von Audio-Geräten bei niedrigeren Herstellungskosten.The audio capacitors according to the present invention are secure against the "copper defect" and withstand heat and chemical agents was standing. Using them improves the sound quality and reliability of Audio devices at lower manufacturing cost.

Claims

1. Layer capacitor for sound processing with alternately laminated dielectric plastic layers ( 1 ) and electrodes ( 2 ) made of copper or tin, with wires ( 4 ), which are alternately connected to a connection of the electrodes ( 2 ), and an outer coating layer ( 3 ), characterized in that the dielectric layers ( 1 ) consist of polyphenylene sulfide.

2. Capacitor according to claim 1, characterized in that the wires ( 4 ) are made of lead.

3. Capacitor according to claim 1 or 2, characterized in that the electrodes ( 2 ) and the dielectric layers ( 1 ) are coated with a synthetic resin.