Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren kleiner Kapazität
für hohe Frequenzen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von
Kondensatoren insbesondere kleiner Abmessungen und kleiner Kapazitäten, das bei
Einhaltung von kleinen Toleranzen in der Kapazität (maximal einige Prozent) vom
Fertigungsstandpunkt aus große Vorteile bietet und für Einzelanfertigung, insbesondere
aber für eine Massenherstellung von Präzisionskondensatoren geeignet ist. Bisher
wurden Kondensatoren kleiner Kapazität meist nach dem Prinzip der Flachkondensatoren
hergestellt. Diese Flachkondensatoren weisen neben den bekannten Nachteilen erstens
Reflexionswirkung im Ultrakurzwellen-, Dezimeterwellen- und insbesondere lentimeterwellengebiet,
zweitens leichte Beschädigung der Lötstellen des Kondensators beim Einbau an Stellen,
wo sehr kurze Verbindungen gewünscht werden, drittens Ungenauigkeit in der Herstellung
(Aussortierung oder nachträglicher Abgleich erforderlich) auch noch vom fertigungstechnischen
Standpunkt den Nachteil auf, daß viele Arbeitsgänge nötig sind, was insbesondere
bei der Herstellung von Präzisionskondensatoren mit vorgeschriebener Toleranz wegen
der zusätzlichen nachträglichen Aussortierung bzw. Abgleichung sehr kostspielig
ist und außerdem zu verhältnismäßig. viel Ausschuß führt. Weiter sind Kondensatoren
kleiner Abmessungen und kleiner Kapazitätswerte bekanntgeworden, die
mit
einem stabförmigen Dielektrikum arbeiten und aufgepreßte Metallkappen als Belegungen
besitzen. Hiernach ist zwar eine wirtschaftliche Massenherstellung möglich, da der
Kondensator aus wenig Einzelteilen besteht und dementsprechend weniger Arbeitsgänge
nötig sind als beim Flachkondensator, aber die Gefahr der bei der Fertigung trotz
aller Sorgfalt entstehenden Luftspalte und Luftblasen, die die Kapazität herabsetzen
und zu Unsymmetrien führen, sowie die stärkere Temperaturabhängigkeit infolge der
verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Metallbelegungen und keramischen Dielektrikum
und die damit verbundene Gefahr der nachträglichen Bildung von Luftkanälen ist doch
so groß, daß eine Anwendung als Präzisionskondensator zweifelhaft erscheint. Außerdem
ist die Herstellung einer Präzisionsreihenschaltung von gleichen oder ungleichen
Kondensatoren auf einem durchgehenden Dielektrikum, wie sie für bestimmte Zwecke
benötigt wird, z. B. für Hochfrequenzleitungen, Kettenleiter und kapazitive Spannungsteiler,
nur unter einem großen kostspieligen Aufwand von Zusatzeinrichtungen, z. B. zum
Aufschrumpfen oder zum Festlegen des genauen Abstandes der Belegungen voneinander,
durchzuführen. Außerdem haben die nach dem Prinzip der Metallkappen gebauten Kondensatoren
den Nachteil, ein verhältnismäßig großes Streufeld zu besitzen, da der Abstand der
Belegungen voneinander von der Größenordnung des Durchmessers ist, um eine genügende
Herstelhtngsgenauigkeit zu erzielen. Würde man die Metallkappen sehr nahe aneinanderbringen,
dann würde erstens die Gefahr der Luftblasen und Luftspalte vergrößert, da ein genaues
Anliegen auf einer großen Fläche praktisch kaum möglich ist, und zweitens die Streuung
der Kapazitäten um den gewünschten Kapazitätswert stark zunehmen, d. h. die Herstellungsgenauigkeit
würde stark herab- und der Ausschuß heraufgesetzt werden und der Vorteil, eventuell
ganz ohne Meßgerät auszukommen, verlorengehen.Process for the production of electrical capacitors of small capacitance
for high frequencies The invention relates to a method for producing
Capacitors, in particular, of small dimensions and small capacitances, the
Compliance with small tolerances in the capacity (maximum a few percent) from
Great advantages from a manufacturing standpoint and for one-off production, in particular
but is suitable for mass production of precision capacitors. Until now
Capacitors of small capacity were mostly based on the principle of flat capacitors
manufactured. In addition to the known disadvantages, these flat capacitors have firstly
Reflection effect in the ultra-short wave, decimeter wave and especially the lentimeter wave area,
second, slight damage to the soldering points of the capacitor when installing in places,
thirdly, where very short connections are desired, inaccuracy in manufacture
(Sorting out or subsequent adjustment required) also from the production engineering
Stand on the disadvantage that many operations are necessary, which in particular
in the manufacture of precision capacitors with prescribed tolerance because of
the additional subsequent sorting out or reconciliation is very costly
is and also too proportionate. a lot of scrap leads. Next are capacitors
small dimensions and small capacitance values have become known, the
with
a rod-shaped dielectric work and pressed-on metal caps as coverings
own. According to this, economical mass production is possible because the
Capacitor consists of few individual parts and accordingly fewer operations
are necessary than with flat capacitors, but despite the risk of manufacturing
carefully created air gaps and air bubbles that reduce the capacity
and lead to asymmetries, as well as the stronger temperature dependence due to the
different expansion coefficients of metal coverings and ceramic dielectric
and the associated risk of the subsequent formation of air ducts is
so large that its application as a precision capacitor seems doubtful. aside from that
is the manufacture of a precision series circuit of equal or dissimilar
Capacitors on a continuous dielectric as they are for specific purposes
is needed, e.g. B. for high-frequency lines, chain conductors and capacitive voltage dividers,
only with a large costly effort of additional equipment, e.g. B. to
Shrinking or to define the exact distance between the assignments,
perform. In addition, they have capacitors built on the principle of metal caps
the disadvantage of having a relatively large stray field, since the distance between the
Allocations from one another on the order of the diameter is sufficient to be sufficient
To achieve manufacturing accuracy. If the metal caps were to be brought very close to one another,
then, firstly, the risk of air bubbles and air gaps would be increased, since an accurate one
Concerning a large area is practically hardly possible, and secondly, the scattering
the capacities increase sharply by the desired capacitance value, d. H. the manufacturing accuracy
would be greatly reduced and the committee increased and the benefit, eventually
get by without a measuring device, get lost.
Demgegenüber weist die Erfindung diese Nachteile nicht auf. Sie ist
insbesondere für die Herstellung einer Reihenschaltung von Kondensatoren auf einem
durchgehenden Dielektrikum sehr gut geeignet, bietet aber auch bei der Herstellung
von Einzelkondensatoren gegenüber den bekannten Verfahren noch Vorteile, auf die
später eingegangen wird. Zunächst sei das Wesentliche der Erfindung beschrieben.
Der Grundgedanke besteht darin, eine mit einem Metallbelag, z. B. Silber, nach irgendeinem
b°'lcannten Verfahren, z. B. Aufbrennen, versehene Stange auf einem Stoff im allgemeinen
hoher Dielektrizitätskonstante an bestimmten Stellen mit flachen Rillen zu versehen,
die aus der Stange eine Reihenschaltung gleicher oder ungleicher Kondensatoren machen.
Die Kapazität der einzelnen Kondensatoren ist von der Dielektrizitätskonstante der
Stange, ihrem Durchmesser, der Breite, Tiefe und der Form der Rille abhängig und
errechnet sich nach der folgenden, von Schreyer entwickelten Formel:
Dabei bedeutet b Rillenbreite, a Belaglänge = l- b,
t
Rillentiefe, d Durchmesser, F Querschnitt des Metallbelages, L Gesamtlänge
des Kondensators, f Formfaktor (f -= 0,94 -- z,o6),
für normale Ausführung.In contrast, the invention does not have these disadvantages. It is particularly well suited for the production of a series connection of capacitors on a continuous dielectric, but also offers advantages over the known methods in the production of individual capacitors, which will be discussed later. First, the gist of the invention will be described. The basic idea is to use a metal covering, e.g. B. silver, by any conventional method, e.g. B. burning, provided rod on a material generally high dielectric constant to provide at certain points with shallow grooves, which make a series connection of the same or dissimilar capacitors from the rod. The capacitance of the individual capacitors depends on the dielectric constant of the rod, its diameter, the width, depth and the shape of the groove and is calculated using the following formula developed by Schreyer: Here b means groove width, a covering length = l- b, t groove depth, d diameter, F cross section of the metal covering, L total length of the capacitor, f form factor (f - = 0.94 - z, o6), for normal execution.
Man ersieht daraus, daß man durch Veränderung der Breite und Tiefe
der Rille die Kapazität eines solchen Kondensators in ziemlich weiten Grenzen verändern
kann. Diese Tatsache wird bei dem vorliegenden Verfahren verwendet und ermöglicht
es, aus einer einzigen Stange mit gegebenem Durchmesser und einer bestimmten Dielektrizitätskonstante
durch mehr oder weniger tiefes Einstechen, z. B. mit einem Diamanten, innerhalb
gewisser Grenzen, die einerseits durch die Spannungsfestigkeit der Kondensatoren,
andererseits durch die zugelassenen Werte des Streufeldes bestimmt sind, Kondensatoren
jeder Kapazität herzustellen. Das ist ein großer Vorteil gegenüber den Kondensatoren
mit Metallkappen, denn hierbei muß für jede vorgeschriebene Kapazität bei Verwendung
einer zylindrischen Stange aus einem Dielektrikum bestimmter Dielektrizitätskonstante
entweder eine bestimmte Kappe vorhanden sein (das würde zu einer Vielzahl von Kappen
führen und kostspielig sein) oder die Länge der Stange muß verändert werden, was
genau nur durch Abstechen bzw. Absprengen und nachträgliches Drehen oder Schleifen
zu erreichen und daher teuer ist. Während also bei den nach dem Prinzip der Metallkappen
gebauten Kondensatoren eine Sonderanfertigung wegen: der damit verbundenen zusätzlichen
Arbeitsgänge sehr teuer werden würde, ganz zu schweigen von einer nach diesem Verfahren
herzustellenden Präzisionsreihenschaltung auf durchgehendem Dielektrikum, ist das
bei den von der Stange gedrehten Kondensatoren nicht der Fall; denn man braucht
ja nur mit dem Diamanten etwas mehr oder weniger tief einzustechen, um die von bestimmten
normalen Stufen abweichende gewünschte Kapazität herzustellen. Man ersieht daraus,
daß selbst dann, wenn noch keine eigentliche Massenfertigung vorliegt, das beschriebene
Verfahren wirtschaftlich arbeitet, also aus diesem Grunde auch für einen Klein-
und Mittelbetrieb bzw. einen Selbstversorger von Interesse sein dürfte. Ein weiterer
großer Vorteil der Fertigung von Kondensatoren von der Stange liegt darin, daß man
durch eine Kombination der Dreh- bzw. Schleifvorrichtung mit einem Präzisionskapazitätsmeßgerät
nicht nur die Gewißheit hat, daß eine bestimmte Kapazität vorliegt, da jeder Kondensator
bei seiner Entstehung gewissermaßen als Abnahme gemessen wird, sondern daß
man
auch noch einen Schritt weitergehen kann und vom Meßgerät her automatisch die Zustellung
des »Stahles« bzw. der »Stähle« steuern kann. Man würde auf diese Weise einen Kondensatorenautomaten
entwickeln können, der beispielsweise mit versilberten spitzenlos geschliffenen
»Kerafar«-bzw. »Kondensa«-Stangen als Rohmaterial arbeitet und je nach Einstellung
im Meßgerät jede gewünschte Kapazität mit einer bestimmten sehr kleinen Toleranz
liefert. Bei Handbetrieb wurden schon mit einem nach dem Resonanzverfahren arbeitenden
verhältnismäßig sehr einfachen Kapazitätsgerät mit einem Leuchtquarz als Indikator
verhältnismäßig leicht eine Toleranz von ± o,o5pF, also bei C = 5 pF, eine Genauigkeit
von ± i % erzielt. Das vorliegende Verfahren weist also eine Herstellungsgenauigkeit
auf, wie sie wohl sonst schwerlich erreicht wird. Bedenkt man weiter, daß man auf
einer Stange von beispielsweise q. mm Durchmesser und 3oo mm Länge, wie man sie
noch gut herstellen kann, mindestens 2o Kondensatoren unterbringen kann, die man
nacheinander herstellen kann, indem man z. B. nach Beendigung eines Kondensators
die Stange um ein entsprechendes Stück weiterschiebt, so ist es klar, daß fertigungstechnisch
das vorliegende Verfahren auch für die Herstellung von Einzelkondensatoren im Vorteil
ist und einen technischen Fortschritt darstellt. Denn das bei dem Verfahren mit
Metallkappen- nötige genaue Drehen bzw. Schleifen auf Länge fällt fort und statt
dessen tritt das Drehen der Rillen und gleichzeitige Messen der Kapazität, das nach
Einarbeitung wesentlich schneller und damit billiger vor sich gehen dürfte. Das
Absprengen der einzelnen Teilkondensatoren als der folgende Arbeitsgang wird zweckmäßigerweise
in einer gewöhnlichen Drehbank mit Anschlag und einem gewöhnlichen Stahl vorgenommen
und geht sehr schnell, da es auf eine genaue Länge gar nicht mehr ankommt und daher
die Toleranzen groß sein können. Auch das Aufpreisen bestimmter, lediglich als Anschluß
dienender Hülsen oder Kappen bietet keine Schwierigkeiten mehr, da es jetzt lediglich
auf einen guten Kontakt zwischen Metallbelag und Hülse bzw. Kappe ankommt und Luftschichten
nicht mehr stören.One can see from this that by changing the breadth and depth
of the groove change the capacitance of such a capacitor within fairly wide limits
can. This fact is used and made possible in the present method
it, from a single rod with a given diameter and a certain dielectric constant
by more or less deep piercing, e.g. B. with a diamond, inside
certain limits, on the one hand by the dielectric strength of the capacitors,
on the other hand, capacitors are determined by the permitted values of the stray field
any capacity to manufacture. This is a big advantage over the capacitors
with metal caps, because this must be used for each prescribed capacity
a cylindrical rod made of a dielectric with a certain dielectric constant
either a specific cap exist (that would result in a multitude of caps
lead and be expensive) or the length of the rod must be changed, what
precisely only by parting or blasting off and subsequent turning or grinding
and is therefore expensive. So while with the principle of the metal caps
built capacitors are custom-made because of: the associated additional
Operations would become very expensive, let alone one after this procedure
Precision series circuit to be produced on a continuous dielectric, that is
this is not the case with off-the-shelf capacitors; because you need
yes, only to pierce a little more or less deeply with the diamond, in order to get that of certain
normal levels to produce different desired capacity. One sees from it
that even if there is still no actual mass production, what has been described
Process works economically, so for this reason also for a small
and medium-sized companies or a self-catering company should be of interest. Another
The great advantage of producing capacitors off the shelf is that one
by combining the turning or grinding device with a precision capacitance meter
not only has the certainty that a certain capacitance is present, as every capacitor
at its origin it is measured as a decrease, so to speak, but that
man
can also go one step further and the measuring device automatically controls the delivery
of the »steel« or the »steels«. In this way one would create a capacitor automaton
can develop, for example with silver-plated centerless ground
"Kerafar" or “Condensa” rods work as raw material and depending on the setting
in the measuring device any desired capacitance with a certain very small tolerance
supplies. In manual operation, a resonance method was used
relatively very simple capacitance device with a luminous quartz indicator
relatively easy a tolerance of ± 0.05 pF, i.e. at C = 5 pF, an accuracy
of ± i% achieved. The present method thus has a manufacturing accuracy
on how it is otherwise difficult to achieve. If you keep in mind that you are on
a rod of, for example, q. mm in diameter and 3oo mm in length, how to get them
can still produce well, can accommodate at least 2o capacitors that one
can produce one after the other by z. B. after termination of a capacitor
pushes the rod a corresponding distance, so it is clear that manufacturing technology
the present process also has an advantage for the production of individual capacitors
and represents a technical advance. Because that with the procedure
Metal caps - necessary precise turning or grinding to length is omitted and takes place
which occurs the turning of the grooves and simultaneous measurement of the capacitance, which occurs after
Familiarization should be much faster and therefore cheaper. That
It is expedient to blow off the individual partial capacitors as the following operation
made in an ordinary lathe with a fence and an ordinary steel
and goes very quickly, because the exact length is no longer important and therefore
the tolerances can be large. Also the surcharging of certain, only as a connection
Serving sleeves or caps offers no more difficulties, since it is only now
Good contact between the metal coating and the sleeve or cap is important and there are layers of air
don't bother anymore.
Naturgemäß läßt die Erfindung eine Reihe von Abwandlungen zu, die
aber an dem Grundgedanken nichts ändern. So kann man z. B. durch wahlweises Kurzschließen
von einzelnen Kondensatoren einer auf einem durchgehenden Dielektri'kum befindlichen
Reihenschaltung eine stufenweise Regelung der Kapazität erzielen.Naturally, the invention allows a number of modifications that
but do not change the basic idea. So you can z. B. by optional short-circuiting
of individual capacitors one located on a continuous dielectric
Series connection achieve a gradual regulation of the capacity.