DE890846C - Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kondensators mit extrem duennen dielektrischen Schichten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kondensators mit extrem dünnen dielektrischen Schichten In der Kondensatorentechnik sind viele Stoffe, insbesondere synthetische Stoffe bekannt, (die über ganz ausgezeichnete elektrische Eigenschaften verfügen, so daß sie vielfach zum Aufbau von eIektrischen Kondensatoren verwendet werden. Viele idieser Stoffe weisen auch eine hohe Durchschlagsfestigkeit auf, so daß zur Erzielung großer Kapazitäten auf kleinem Raum, wenn nicht sehr hohe Betriebsspannungen vorliegen, das Dielektri'kum außerordentlich dünn hergestellt werden könnte, wenn der Herstellung besonders dünner diedektrischer Zwischenlagen durch die Herstellungstechnik nicht eine Grenze gesetzt wäre.
• Die an sich üblichen Verfahren, wie Auswalzen, Auftrodmen aus Lösungen, Ziehen u. dgl., führen schließlich zu Gebilden, die eich mechanisch nicht weiterverarbeiten lassen, da sie zu ungleichmäßig in ihrem Aufbau sind und .bei ,der Verarbeitung zu einem Kondensator zerreißen und zerspringen würden. Die Herstellung so dünner, dielektrischer Schichten, daß Interferenzfarben sichtbar werden, die also :als extrem dünn zu :bezeichnen sind, ist in dieser Weise .nicht im.-öglich, obwohl ein solches Diele@ktrikum große Bedeutung für die Kondensatorentechnik haben würde, weil sich infolge der geringen Stärke :des Dielektrikums sehr große Kapazitätsausbeuten je Raumeinheit ergeben.
• Es besteht somit das Bedürfnis, dielektrisch hochwertige Stoffe, -die also neben genügender Durchschlagsfestigkeit möglichst noch eine hohe Dielektrizitätskonstante und ausgezeichnete Isoliercigenschaften (besitzen, in einer solchen extrem ,dünnen -Form für den Aufbau von Konden'satore:n zu verwenden. Das Verfahren zum Herstellen solcher Kondensatoren geht dabei von dem an sich bekannten Verfahren ,aus, dielektrische Filme aus Lösungen zu gewinnen. Wenn jedoch derartige Filmlösungen in ,zu dünner Schicht auf eine Unterlage gegossen werden, so ist ein Abheben dieser dielektrschen Schicht ohne Zerstörung nicht möglich, da diese Schichten verhältnismäßig fest an der Unterlage haften, so daß allein schon dadurch eine Zerstörung begünstigt wird.
• Um nun die Hefstellung eines Kondensators mit extrem dünnen dielektrischen Zwischenlagen, die aus Lösungen der dielektrischen Stoffe gewonnen werden, zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß der dielektrische Stoff, im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, vorzugsweise in einem leicht flüchtigen Lösungsmittel auf eine Tragflüssigkeit aufgegossen. Diese Tragflüssigkeit niuß spezifisch schwerer sein als die Lösung des dielektrischen Stoffes. Weiterhin darf diese den dielektrischen Stoff nicht lösen, und außerdem muß sie von der Lösung des dielektrischen Stoffes gut benetzt werden. Von dieser Tragflüssigkeit wird der dielektrische Film dann abgehoben, vorzugsweise unter Wärmeeinwirkung -getrocknet und anschließend mit Metallschichten bzw. mit als Belegung bildender Metallisierung in bekannter Weise zu einem Kondensatorkörper verarbeitet.
• Der Ersatz der Unterlage durch eine Flüssigkeit hat mannigfache Vorteile und läßt die Erzielung extrem (dünner dieldktrischer Schichten, die beispielsweise Interferenzfarben zeigen, überhaupt erst @zu. Zunächst bildet sich die :dielektrische Schicht je nach der Menge der aufgegossenen Lösung in genau .gewünschter und @gleichmäßiger Stärke aus. Weiterhin ist das Abheben dieser extrem .dünnen dielektrischen Zwischenlage ohne Schwierigkeiten möglich, da eine Haftung mit der Unterlage, nämlich der Tragflüssigkeit, nicht besteht. Es ist allerdings erforderlich, daß idie Tragflüssigkeit 'hierbei den obengenannten Bedingungen genügt.
• In vielen Fällen kann mit Vorteil als Tragg$'üssigkeit Wasser verwendet werden, sofern der dielektrische Stoff bzw. :dessen Lösung@sm.itte.l nicht wasserlöslich ist. Wasser läßt sich durch die -dielektrischen Lösungen gut benetzen und hat keine, insbesondere :für Kunststoffe lösenden Eigenschaften. So kann man beispielsweise eine Polystyrollösung auf Wasser gießen und Iden entstehenden Polystyrolfilm von,der Wasseroberfläche, beispielsweise mittels eines Rahmens, eines Siebes od. :dgl., abheben in ähnlicher Weise, wie die sogenanntenhandgeschöpften Papiere hergestellt werden, wobei der Film auch .mittels entsprechender Einrichtungen kontinuierlich als laufendes Band abgehoben werden könnte.
• Handelt es sich bei dem dielektrischen Stoff um einen wasserlöslichen Stoff, wie es z. B.. der Fall ist, wenn. man aus Methylcellulose einen extrem dünnen Film herstellen will, dannkann man als Tragflüssigkeit kein Wasser verwenden, sondern benutzt idann eine andere ;geeignete Flüssigkeit, ibeispielsweise öl oder .auch Quedcsiliber od.4gl. Wie bereits bemerkt, darf die 'Tragflüssigkeit bei der Herstellung des dielektrischen Films keine lösenden oder stark aus-:füllenden Eigenschaften denn @dielektrischen Stoff gegenüber aufweisen. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, fdaß die Tragflüssigkeit andere gewünschte Einwirkungen auf den dielektrischen Stoff ausübt. Beispielsweise könnte die Tragflüssigkeit Weichmacher enthalten, die ,zu einem Teil in :den dielektrischen ,Stoff eindringen und gewünschte mechanische Eigenschaften in dem gebildeten extrem. dünnen Film. erzielen.
• In einer besonderen Ausgestaltung des gekennzeichneten Verfahrens bildet man den erzeugten dielektrischen Film laufend aus, in der Art, daß man die Tragflüssigkeit fließen läßtundaufdiese fließende Flüssigkeit aus einer Düse od. dgl. die Lösung des dielektrischen Stoffes in !bestimmter Menge auf-,laufen läßt. Der dielektrische Film wird am Ende einer Rinne, durch die die Tragflüssigkeit strömt, mittels Walzen oder raupenartigen Ketten herausgehoben, vorzugsweise anschließend durch eine Wärmezone geführt, um idie letzten Reste des Lösungsmittels zu verdampfen und dadurch bestimmte mechanische Eigenschaften des Films zu gewinnen, und anschließend auf eine Vorratsrolle aufgewidkelt. Werden Walzen. zum Ausheben des dielektrischen Films verwendet, dann können diese teilweise geheizt sein, um eine schnellere Austreibung des Lösungsmittels zu gewährleisten. Hierbei und auch dann, wenn Raupenketten angewendet werden, kann unmitt-elbar hinter diesen eine ,Schnei-dw'orrichtung mit rotierenden Messern vorgesehen sein, um aus dem entstethenden Filmband den -dielektrischen Streiden in gewünschter Breite herauszuschneiden.
• Die Au.shebevorrichtung kann weiterhin so ausgebildet sein, ibzw. so betrieben werden, daß der herausgehobene Film gleichzeitig einem Reckungsverfahren unterworfen wird, so @daß, wie es bei einigen Kunststoffen bekannt ist, .dadurch bestimmte mechanische Eigenschaften erzielt werden.
• Der filmbildenden Lösung können vor denn Aufbringen auf die Tragflüssigkeit Zusätze beigegeben werden, um :bestimmte Eigenschaften des Endproduktes, nämlich des Kondensators, ;zu erbringen. Es können z. B. die Dielektri.zitätskonstante erhöhende Zusätze gemacht werden, wie Rizinusöl od. dgl., es können auch härtende Zusätze zugegeben werden, um. den fertiggestellten Kondensatorkörper bei einer nachträglichen Erwärmung völlig aushärten au können und einen kompakten Block herzustellen. Unter Umständen können diese härtenden Zusätze sogar erforderlich sein, falls der eigentliche dielektrische Stoff sich nicht ohne Schwierigkeiten abheben läßt, wie es z. B. der Fall wäre, wenn man eine Bakelitlosung in dieser Weise verarbeiten :wollte. Der aus dieser Lösung hergestellte Film hat eine so große Klebekraft, @daß er nicht ahne,Schwierigkeitenvon den Aushebeorganen abgelöst werden kann, was jedoch,dann möglich ist, wenn härtende Zusätze beigegeben werden, die durch Einwirkung von Wärme oder andere Einwirkungen eine solche Oberflächenbeschaffenheit des dielektrischen Films hervorrufen, daß dieser sich in gewünschter Weise verarbeiten läßt.
• In einer Abänderung des Verfahrens und gleichzeitig, um auch solche dielektrische Stoffe verarbeiten zu können, die infolge :zu großer Klebkraft Schwierigkeiten bei der Abhebung von der Tragflüssigkeit bereiten, !kann man als Aushebeorgan für den dielektrischen Film ein Metallfolienband verwenden, welches späterhin gleichzeitig Belegung für den.Kondensator ist. Das Metallfolienband hebt dann .den dielektrischen Film aus der Tragflüssigkeit heraus und bildet !reit diesem eine Einheit, die zusammen mit einer gleichen Einheit aufgewickelt unmittelbar einen Kondensatorwickel ergibt.
• Da die nach idem gekennzeichneten Verfahren hergestellten Kondensatoren außerordentlich dünne diele!ktrische Zwischenlagen besitzen, erscheint es zweckmüßig, wenn möglich keine selbständigen Belegungen in Form von Metallfolien zu verwenden, da diese durch @Gratibildung an den Schnittkanten od. ä. sehr leicht eine mechanische Beeinträchtigung der dielektrischen Zwischenlage hervorrufen. Es ist angebracht, die Belegung als aufmetallisierte Schicht zu verwenden, die nicht nur .durch ihre Auftragsweise die größte Schonung für ,das Dielektrikum ibedeutet, sondern gleichzeitig dann, wenn sie entsprechend dünn ausgeführt wird, bei etwa auftretenden Durchschlägen, die bei der extremen Dünne des Dielektrikums möglich sind, um (die Durchschlagsstelle herum wegbrennt oder nichtleitend wind und damit eine selbstheilende Wirkung für den Kondensator bedingt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:. i. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kondensators mit extrem dünnen dielektrischen Zwischenlagen, die aus Lösungen der dielektrischen Stoffe gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische ,Stoff im einem vorzugsweise leicht flüchtigen Lösungsmittel gelöst und auf eine Tragflüssigkeit aufgegossen wind., .deren spezifisches Gewicht höher ist als das der Lösung bzw. des Dielektrikums, die außerdem den dielektrischen Stoff nicht löst und die von der Lösung des dieleJktrischen Stoffes benetzbar ist, von welcher der !dielektrische Film abgehoben, vorzugsweise durch Wärmeeinwirkung getrocknet und anschließend mit Metallschichten b;zw. mit .als Belegung,dienender Metallisierung in bekannter Weise zu einem Kondens,atorkörper verarbeitet wind. z. Verfahren nach Anspruch i, @dad@urch gekennzeichnet, daß als Tragflüssigkeit für die Bildung der dielektrischen .Schicht eine solche gewählt ist, die gewünschte Einwirkungen auf .den entstehenden dielektrischen Film ausübt, beispielsweise Weichmacherbestandteile an diesen abgibt. 3. Verfahren nach Anspruch i oder z,, da-,durch gekennzeichnet, !darß die Trajgflüssigkeit fließt Bund der durch laufenden Aufgu3 der Filmlösung laufend entstehende dielektrische Film laufend mittels Walzen oder Raupenketten od. dgl. von der Tragflüssigkeit abgehoben wird. q.. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3., da-,durch gekennzeichnet, idaß (der dielektrische Film von einer späterhin als Belegung dienenden Metallfolie von .der Tragflüssigkeit abgehoben wird. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei, der Abhebung des dielektrischen Films aus reckbarem Isolierstoff dieser beispielsweise durch geeignete Ausbildung der Ahhebevorrichtung gleichzeitig gereckt wird. 6. Verfahren nach Ansprüchen, i bis 5, da-,durch gekennzeichnet, daß der filmbildenden Lösung #härtbare Zusätze zugergeben werden, einer Polystyrollösung -beispielsweise Divinylibenzol, die eine Aushärtung,des mit diesem Di.-elektrikum 'hergestellten Kondensators ermöglichen. 7. Verfahren nach Ansprüchen i bis 6, da-.durch gekennzeichnet, daß als Tragflüssigkeit Wasser dient. 8.. Verfahren nach Ansprüchen i Ibis 6, @dadurch gekennzeichnet, daß als Tragflüssigkeit bei wasserlöslichen dielektrischen Stoffen Öl, Quecksilber od:dgl. .dient. g. Verfahren nach Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, .daß den filmbildenden Lösungen die dielektrischen Eigenschaften verbessernde Stoffe, ;beispielsweise Rizinusöl zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante, beigegeben werden.