DE8325716U1

DE8325716U1 - Kondensator in Chipbauweise

Info

Publication number: DE8325716U1
Application number: DE19838325716
Authority: DE
Original assignee: Roederstein Spezialfabriken fur Bauelemente Der Elektronik und Kondensatoren Der Starkstromtechnik 8300 Landshut De GmbH
Current assignee: Roederstein Spezialfabriken fur Bauelemente Der Elektronik und Kondensatoren Der Starkstromtechnik 8300 Landshut De GmbH
Priority date: 1983-09-07
Filing date: 1983-09-07
Publication date: 1987-03-19

Description

Ernst Roederstein Spezialfabrik für Kondensatoren GmbH Ludmillastr. 23/25

8300 Landshut

Kondensator in Chipbauweise

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kondensator in Chipbauweise nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1·

Die für verschiedene elektrotechnische und elektronische Bauelemente bereits übliche Chip-Bauweise bringt den Vorteil mit sich, daß die betreffenden Bauelemente mit automatisierbaren Lötverfahren an den Leiterbahnen einer Karte mit gedruckter Schaltung angelötet werden können. Zu diesem Zweck weisen derartige Chip-Bauelemente anstelle der früher üblichen Draht-Elektroden bandförmige Elektroden auf, die aus Blech bestehen und Teile der Außenfläche des Bauelements einnehmen, so daß das Bauelement mit dieser Außenfläche aufgelötet werden kann.

Die Chip-Bauweise hat sich bei Kondensatoren noch weniger durchgesetzt, jedoch sind auch dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Kondensatoren mit bandförmigen Elektroden bekannt geworden (DE-GM 77 12 416, DE-OS 2 225 825, DE-AS 2 232 794), wobei die Elektroden an gegenüberliegenden Seiten aus einem das Kondensatorelement enthaltenden Vergußblock herausgeführt und auf eine seiner Außenseiten zurückgebogen sind oder auch in einer gemeinsamen Ebene unter gegenseitigem Abstand aus einer Seitenfläche des Bauelements austreten. Die Bauweise, nach der die bandförmigen Elektroden von gegenüberliegenden Seitenflächen oder einer gemeinsamen Seitenfläche jedoch stets in einer gemeinsamen Ebene, aus dem Bauelement austreten, ergibt sich durch das Herstellungsverfahren, bei dem aus einem Blechstreifen ein etwa kammförmiger Stanzstreifen oder eine Streifenmatrix hergestellt wird und durch Aufbringen des Kondensatorelements und Abtrennen von dem oder den Randstreifen die entsprechende Elektrodenstruktur gebildet wird. Da der aus dem Blechstreifen gestanzte Stanzstreifen bzw. die Matrix ein flaches, im wesentlichen in einer Ebene liegendes Gebilde darstellt, resultiert die Anordnung der beiden

&mgr;?·&pgr;9·&ogr;

jeweils zum gleichen Kondensator gehörenden Elektroden in einer gemeinsamen Ebene.

Zusätzlich zur Tendenz, die Bauelemente in Chip-Bauweise herzustellen, ist in den letzten Jahren eine erhebliche Miniaturisierung angestrebt worden. Außerdem werden für ein automatisches Anlöten sowie auch für den Schutz und für die Kennzeichnung der Kondensatoren deren Einbettung nicht nur in einem Gußblock mit unebenen Außenflächen, sondern in einem Becher angestrebt. Die Herstellung mit einem Bechergehäuse läßt sich an sioh anhand von endlos zugeführten Becherketten mit großer Geschwindigkeit automatisch duchführen und führt zu sehr vorteilhaften Resultaten.

Die beiderseits aus dem Bauelement vorstehenden bandförmigen Elektroden hindern indessen die Verwendung von Bechern, sofern nicht an sich bekannte Spezialbecher (DE-GM 78 17 997) verwendet werden, deren Becher Seitenschlitze aufweisen, die jedoch die Breite des Elektrodenbands begrenzen und besondere Maßnahmen beim Vergießen erfordern. Von der gleichen Becherseite austretende Elektroden bedingen andererseits eine Mindest-Längsausdehnung des Bauelements gleich der doppeltein Elektrodenbreite zuzüglich deren Isolierzwischenraum, was der Miniaturisierung entgegensteht. Speziell bei Schichtkondensatoren werden zweckmäßigerweise flächige Elektroden auf die beiderseitigen Stirnflächen des Kondensatorwickels oder -blocks aufgebracht, insbesondere aufgeschweißt. Diese flächigen Elektroden müssen dann wiederum um die Ecke geführt sein, um Anschlußmöglichkeiten für die in der gemeinsamen Ebene liegenden bandförmigen Elektroden zu schaffen.

Demgegenüber sollen durch die Erfindung Kondensator-Chips geschaffen werden, die miniaturisierbar sind und deren Herstellung automatisierbar ist und die Möglichkeit der Verwendung eines Bechergehäuses bietet.

Dies wird durch die Bauweise des im Anspruch 1 gekennzeichneten erfindungsgemäßen Kondensators erreicht, der vorzugsweise gemäß Anspruch 6 herzustellen ist. Im Rahmen der Erfindung liegen die

·· · 1311 ■ «911

• · ·■ >■ · I ■

bandförmigen Elektroden an der Stelle ihres Austritts aus dem becherförmigen Gehäuse in zwei zueinander parallelen Ebenen, so daß sie jeweils die Breite des Becher-Innenraums voll ausnützen können, ohne vergrößerte Becherausmaße zu fordern. Zugleich gestattet die Verwendung der parallelen bandförmigen Elektroden im Fall von Schiehtkondensatoren die unmittelbare Befestigung an den Stirnseiten des Schichtpakets unter Vermeidung von Zwischenelektroden. Der Becher kann außerdem durch einen Deckel geschlossen werden mit dem Vorteil von ringsum definierten Außenflächen.

Die Maßnahme nach Anspruch 2 bringt hersitellungstechniseh, nämlich beim Ausstanzen des Stanzstreifens, keinerlei Schwierigkeiten, sie gestattet jedoch eine noch weitergehende Minialiurisierung bei Aufrechterhaltung einer Mindest-Lötfläche und kann, bei entsprechend gewählter Breite der breiteten Teile auch zur Schaffung von Standlaschen führen. Nach Anspruch 3 sind diese Laschen umklappbar, was die Möglichkeit verschiedener Ausführungen mit sich bringt, beispielsweise auf einzelne Flächen des becherförmigen Gehäuses gebogenen Laschen, die dann das Auflöten der Kondensatoren in verschiedenen Stellungen erlauben, oder das Herstellen seitlich abstehender Standlaschen, wenn die Baumaße der Schaltung einen derartigen stabileren Stand erlauben.

Zweckmäßigerweise sind die bandförmigen Elektroden nach Anspruch 4 außen am becherförmigen Gehäuse durch einfache Mittel festlegbar, beispielsweise nach Art einer Druckknopfverbindung oder von Schmelznieten, so daß die Kondensatoren, auch im bereits aufgelöteten Zustand, hinsichtlich der Gefahr des Aufbiegens der Elektroden relativ unempfindlich sind. Der Becher selbst kann an seinen geschlossenen Seiten auch Öffnungen, Unterbrechungen oder spezielle Gestaltungen der Wände aufweisen, sofern hierfür spezifische Gründe vorliegen.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Kondensatoren können für die Zuführung der bandförmigen Elektroden zwei getrennte Stanzbänder verwendet werden, die parallel zueinander zugeführt werden. Wegen der dabei auftretenden Probleme hinsichtlich des exakten Gleichlaufs der Stanzbänder werden indessen die Maßnahmen nach Anspruch 6

Uf 'UV*

— 7 —

bevorzuge, wonach ein einziges Stanzband die Elektroden trägt, die jedoch vor dem Anbringen am Kondensatorelement einzeln um 90° verschränkt werden. Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 7 und 8 helfen für eine korrekte Aufrechterhaltung der Lagebeziehungen der Teile des Stanzbands bis zum Anbringen an den Kondensatorelementen, auch wenn das Stanzband vorher gewickelt oder sonstwie gelagert wird.

Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 9 und 10 setzen zwar entgegengesetzte Verschrankungsbewegungen der paarweise benachbarten Elektroden voraus, sie ergeben jedoch sehr günstige Verhältnisse insbesondere bei der Herstellung von Kcndensator-Chips nach Anspruch 2, da die Elektrodenbreite und damit die periodische Schrittweite des Stanzbands von der Querausdehnung des Kondensatorelements unabhängig ist. Diese Querausdehnung hängt vom Abstand der zu verschränkenden Stege ab, die, zur jeweiligen bandförmigen Elektrode exzentrisch, aneinander angenähert sein können. Die exzentrische Anbringung bietet weiterhin den Vorteil, daß das Verbinden der Elektroden mit dem Kondensatorelement außerhalb der Ebene des Randstreifens und somit der Zuführebene des Stanzstreifens erfolgt, wodurch für die Zuführung der Kondensatorelemente einfachere Raumbedingungen gegeben sind.

Im Rahmen der Erfindung werden die ausgestanzten Stege dann verschränkt, um die zu verarbeitenden Körper in Längsrichtung des Streifens anzuordnen. In dieser Anordnung ist es möglich, später die Anschlußlaschen nach dem Einsetzen in die Becherkette quer zur Kettenlängsrichtung anzuordnen.

Es wird auch Schutz für das nach einem der Ansprüche 7 bis 10 hergestellte Stanzband als Halbfabrikat zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kondensators beansprucht.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kondensator-Chip gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

— R —

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Chip nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Chip nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht des zum Anlöten auf einer Leiterplatte bereitgestellten Kondensators nach den Fig. 1 und 2;

Fig. 5 ein Stanzband zur Verwendung bei der Herstellung de/? Chips nach den Fig. 1 und 2;

Fig. 6 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1 durch eine noch weiterentwickelte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 einen Querschnitt durch den Chip nach Fig. 6;

Fig. 8 eine Seitenansicht auf die Schmalseite des Chip nach Fig. 6 und 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf den Chip nach Fig. 6 bis 8;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des Chips nach den Fig. 6 bis 9;

Fig. 11 und 12 zum Anlöten auf einer Leiterplatte bereitgestellte Chips nach den Fig. 6 bis 10;

Fig. 13 ein Stanzband zur Verwendung bei der Herstellung des Chips nach den Fig. 6 bis 10.

Ein in den Fig. 1 bis 3 dargestellter Kondensator in Chipbauweise weist ein Schichtkondensatorelement 1 auf, das in einen quaderförmigen Becher 2 aus Kunststoff eingesetzt ist. Der Becher 2 ist an seinem Boden und an seinen vier Seiten durch jeweilige Wände geschlossen, während die Oberseite offen ist. An die gegenüberliegenden Seiten des ebenso wie der Becher quaderförmigen Kondensatorelements 1 schließen sich aus Blechstreifen bestehende bandförmige Elektroden 3 und 4 an, die aus der offenen Becherseite herausgeführt sind und jeweils unter Bildung einer Standlasche 5 bzw. 6 um 90° umgebogen sind. Sofern es

sich beim Kondensatorelement 1 nicht um ein Schichtkondensatorelement, sondern um ein Elektrolytkondensatorelement handelt, das also nicht verpolt werden darf, können die Standlaschen 5 und f? mit unterschiedlicher Form gebildet sein, um eine sichtbare Polaritäts-Unterscheidung zu ergeben.

Das Kondensatorement 1 ist mit den unteren Teilen der Elektroden 3 und 4 im Becher 2 mit einer Gießharzmasse 7 vergossen, die die elektrischen Teile im Becher 2 lagemäßig fixiert und isoliert.

Der Kondensator kann beispielsweise nach Fig. 4 auf eine Karte 8 mit gedruckter Schaltung aufgelötet werden, indem er mit seinen Standlaschen 5 und 6 auf die entsprechenden metallenen Anschlußflächen aufgesetzt und mit Hilfe eines Kleber 9 vorläufig fixiert wird, bis er beispielsweise durch Reflowlötung angelötet wird. Zur Veranschaulichung der räumlichen Ausdehnung eines derartigen Kondensators seien beispielsweise Grundflächenmaße von 2,4 mm «4,1 mm und eine Höhe vom Becherboden bis zur Außenseite der Standlaschen von 5,35 mm angegeben.

Zur Herstellung der Kondensatoren wird, soweit die Bereitstellung und Befestigung der bandförmigen Elektroden 3 und 4 betroffen ist, ein Stanzband 12 gemäß Fig. 5 aus einem Blechstreifen stetig durch Stanzen hergestellt und beispielsweise auf Vorrat gelegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich beim Stanzband um ein in der entsprechenden Form ausgestanztes bzw. stehengelassenes verzinntes Metallband aus 0,2 mm dickem Blech, dessen Kanten nach der Stanzvorgang wiederum verzinnt worden sind.

Die Stanzform ist wie in Fig. 5 dargestellt. Zwischen zwei Randstreifen 13, 14 sind beim Stanzen Stege 15 stehengelassen worden, die im Verlauf ihrer Quererstreckung auch die bandförmigen Elektroden 3 bzw.. 4 mit den Standlaschen 5 bzw. 6 enthalten. Mit dem Randstreifen 14 sind die Elektroden 3 bzw. 4 durch Hilfsstege 16 verbunden, während sie am Randstreifen 13 über Verschränkungsstege 17 hängen.

- 10 -

Für die Kondensatorherstellung werden beim zugeführten Stanzband 12 zunächst die Hilfsstege 16 abgestanzt und dann die nur noch ar& Randstreifen 13 hängenden Stege 15 jeweils paarweise entgegengesetzt um 90° verdreht, wofür die Verschränkungsstege 17. verwunden werden. An diese Verschränkungsstege 17 schließt sich noch ein bezüglich der Verwindung als Pufferbereich dienender Blechbereich 18 an, der dazu hilft, daß die bandförmigen Elektroden 3, 4 mit den Standlaschen 5, 6 in genau parallel zueinander liegende Ebenen kommen.

Zwischen die schmalen Enden der paarweise zusammengehörenden bandförmigen Elektroden 3 und 4 wird nun jeweils ein Kondensatorelement 1 eingeschweißt. In diesem Halbfabrikatszustand ist wiederum ein Aufrollen des bestückten Stanzbands 12 und eine Bevorratung möglich.

Zur Weiterverarbeitung werden nun auf die einzelnen Kondensatorelemente mit den daran befestigten bandförmigen Elektroden von der dem Randstreifen 13 abgewandten Seite her die Becher 2, die aus Polyester bestehen und ebenfalls in Form einer endlosen Kette zugeführt werden können, aufgesteckt. Anschließend werden die Kondensatoren in den Bechern mit der Gießharzmasse 7 vergossen und erforderlichenfalls im Standofen ausgehärtet. Erst anschließend werden die insoweit fertiggestellten Kondensatoren durch Durchtrennen einer Stanzlinie 19 von den Blechbereichen 18 und dem Randstreifen 13 abgetrennt und dadurch vereinzelt. Es folgen nun die üblichen Vorgänge düs Ausheilens, Vermessene und Klassifizierens, woraufhin von den guten Kondensatoren die Standlaschen 5 und 6 nach außen gebogen werden.

Bei den Kondensatoren nach den Fig. 6 bis 10 handelt es sich um noch universeller an Karten mit gedruckter Schaltung auflötbare Kondensatoren in Chip-Bauweise. Wiederum ist das Kondensatorelement 1 im Becher 2 angeordnet, mit den bandförmigen Elektroden 3, 4, die in den Standlaschen 5, 6 enden, verbunden und innerhalb des Bechers in der Gießharzmasse 7 eingebettet. Die bandförmigen Elektroden sind jedoch, im Gegensatz zur vorher beschriebenen Ausführungsform, entlang den Becheraußenseiten bis über die Eecher-Bodenfläche hinaus

&igr; &igr; · ·

Uf'Wtf·.:·

- Ii -

durchgezogen und weisen jeweils noch zwei seitliche Lötlaschen 22. bzw. 23 auf. Gemäß einer geringfügigen Abwandlung kann auch je bandförmiger Elektrode nur eine der Lötlaschen 22 bzw. 23 vorhanden sein, diese beiden Lötlaschen müßten dann auf der gleichen Kondensatorseite sitzen.

Die bandförmigen Elektroden weisen jeweils einen am Kondensatorelement 1 angreifenden schmalen Elektrodenteil 24, einen aus dem Becher herausführenden breiteren Teil 25 und einen schließlich in der Breite die Breite des Bechers 2 übertreffenden Elektrodenteil 26 auf, der beim fertigen Kondensator bis unter den Boden des Bechers reicht und dort zur Bildung der Standlaschen 5 bzw« 6 umgebogen ist. An diesem breiten Elektrodenteil 26 sitzen die Lötlaschen 22 bzw. 23. Außerdem ist im Elektrodenteil 26 eine öse 27 gebildet, die dem Arretieren der entlang der Becherwand gebogenen bandförmigen Elektrode 3 bzw. 4 an dieser Becherwand dient. Hierzu ist die Becherwand mit einer pilzformigen Kunststoff noppe 28 versehen, die durch Verschmelzen eines durch die öse 27 gesteckten Vorsprungs gebildet ist.

Der Becher weist bei der beschriebenen Ausführungsform die Besonderheit auf, daß seine Schmalseitenwände niedriger sind als die Breitseitenwände, wodurch ein Raum für das Herausfuhren der bandförmigen Elektroden 3 bzw. 4 und speziell für das Umlegen des Elektrodenteils 25 gebildet ist.

Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen Möglichkeiten der Anwendung des Kondensators auf einer gedruckten Schaltung. Die Anordnung nach Fig. 11 entspricht derjenigen nach Fig. 4, jedoch mit dem Unterschied, daß für den Kleber 9 in diesem Fall die Unterseite des Bechers 2 zur Verfugung steht, also eine glatte, ebene Fläche mit definiertem Abstand von der Kartenoberseite, wodurch die Qualität der vorläufigen Klebung und deren Maßgenauigkeit erheblich erhöht werden können. Der Abstand zwischen dem Becherboden und der Kartenoberfläche stellt andererseits sicher, daß auch bei automatischen Lötverfahren keine Lötmaterialbrücken zwischen den Elektroden 3 und 4 gebildet werden.

• · · &diams;

- 12 -

Fig. 12 veranschaulicht die liegende Kondensatoranordnung, bei der die Lötlaschen 22 und (in Fig. 12 nicht sichtbar) 23 verlötet werden. Wiederum ist zwischen diesen Lötlaschen eine ebene Becherwand für die Anbringung des Klebers zur Verfügung. Die unterschiedlichen möglichen Anschlußlagen des Kondensators führen zu einer universeller ren Verwendbarkeit hinsichtlich zur Verfügung stehendem Raum über oder unter der Karte oder hinsichtlich zur Verfügung stehender Fläche auf der Karte.

Fig. 13 veranschaulicht das Stanzband 12 für die Herstellung des Kondensators nach den Fig. 6 bis 10. Hierbei sind Stanzlinien strichpunktiert und Biegekanten gestrichelt eingezeichnet. Die Verarbeitung mit diesem Stanzband nach Fig. 13 erfolgt zunächst ebenso wie mit dem Stanzband nach Fig. S₁ jedoch sind zusätzliche Arbeitsgänge für die Biegung der Elektroden und Laschen und für die Arretierung mit Hilfe der Kunststoff noppe 28 erforderlich.

Die gegenüberliegend parallel aus der offenen Becherseite herausgeführten bandförmigen Elektroden ermöglichen das Verschließen dieser offenen Becherseite durch einen Deckel» der beispielsweise durch Festkrallen im Gießharz fixiert wird. Ein solcher Deckel, der zweckmäßigerweise eine ebene Außenfläche aufweist, jedoch auch für Spezialfalle anders, z.B. mit Rinnen für die Elektroden oder für den Angriff eines Montage-Greifers versehen sein kann, füllt beispielsweise den in Fig. 6 mit 30 bezeichneten Bereich an der Becher-Oberseite aus. Der Kondensator wird damit praktisch zu einem monolithischen Block mit ringsum definierten Außenflächen, so daß die Maßtoleranzen niedrig gehalten werden können. Sämtliche Außenflächen eignen sich zum Anbringen von Klebestellen, Metallisierungen usw.

Die hergestellten Kondensatoren können liegend oder stehend in tiefgezogenen Streifen verpackt und auf Spulen aufgewickelt werden.

Claims

VAN DER WERTH, UEDERER & RIEDEBEa DR. A. VAN DER WERTH

Patentanwälte : II*. : :* : '..· &diams; ' (1M4-1W)

: : :·::,·*::: pa franz lederer

·· *"* ** **·· *· * WpI. ChMi. Manchen

ANTON FREIHERR RIEDERER &ngr;. PAAR

Undahut

D-8300 Landshut Frhr. Rledatwv. Paar. Postfach 2684.0-6300 Landshut Postfach 2884, Freyung 6 &iacgr;S

9 (0871)22170

Roederstein Spezialfabriken für rtSsSS^d⁸"^

Bauelemente der Elektronik und "~~"

_v j x. j &thgr;&agr;. &lgr; &lgr;. j. u ·&igr; &pgr; uti München · (089)472947
Kondensatoren der Starkstromtechnik GmbH Telefax(089)4705723(CCITT2.3)

Ludmillastr. 23/25 Telex524624lederd

Your Ref:
!,andshut oST Ref:

Kondensator in Chipbauweise

Schutzansprtiche

1. Kondensator in Chip-Bauweise, mit einem Kondensatorelement (1), das in einer Kunststoff hülle (2, 7) enthalten ist und elektrisch mit bandförmigen Metallelektroden (3, 4) verbunden ist, die aus der Kunststoffhülle herausgeführt sind und außen metallene Lötflächen zum Anlöten an Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung darbieten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kunststoffhülle ein an fünf Seiten geschlossener quaderförmiger Kunststoffbecher (2) gehört, aus dessen offener Seite die bandförmigen Elektroden (3> 4) jeweils benachbart und paral-

• ·

c* trrt

IeI zu einer Kante dieser offenen Seite, und außerdem zueinander parallel heraustreten.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmigen Elektroden (3, 4) außerhalb des Bechers (2) eine größere Breite aufweisen als innerhalb des Bechers.
3· Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die bandförmigen Elektroden in ihrem außerhalb des Bechers liegenden Teil umklappbare Laschen (5, 6; 22, 23) aufweisen.
4· Kondensator nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmigen Elektroden (3j 4) in ihrem außerhalb des Becher liegenden Teil (26) Ösen (27) aufweisen und der Becher (2) an der Außenwand in die Ösen einsteckbare Befestigungsnoppen (28) aufweist.

I Il I ·····« »ft
5. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffbecher (2) an seiner sechsten Seite durch einen Deckel geschlossen ist und die bandförmigen Elektroden (2) durch Einschnitte an gegenüberliegenden Rändern des Deckels und/oder de'* Becher-Oberseite herausgeführt sind.