DE976844C

DE976844C - Process for connecting thin aluminum foils used as capacitors to the contact lugs used as power supply

Info

Publication number: DE976844C
Application number: DEP12353A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Dauner; Cornelius Dipl-Ing Noss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1964-06-04

Description

Verfahren zum Verbinden dünner, als Kondensatorbelegung dienender Aluminiumfolien mit den als Stromzuführung dienenden Kontaktfahnen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer einwandfreien elektrischen Verbindung zwischen einer äußerem Stromzuführung und einer demgegenüber relativ dünnen, gegebenenfalls mit einer dünnen isolierendem Schicht, z. B. einer Lackschicht, überzogenen Aluminiumfolienbelegung eines elektrischen Kondensators.Method of connecting thinner ones, serving as a capacitor assignment Aluminum foils with the contact lugs serving as power supply The invention relates to a method for producing a flawless electrical Connection between an external power supply and an opposite relative thin, optionally with a thin insulating layer, e.g. B. a layer of varnish, coated aluminum foil covering of an electrical capacitor.

Bekanntlich macht das Verschweißen sehr dünner Metallfolien miteinander oder mit mehrfach stärkeren Metallteilen insbesondere bei der Herstellung eines guten Kontaktes zwischen den in einem Wickelkondensator eingelegten Kontaktfahnen und den Metallbelegungen des Kondensators sehr große Schwierigkeiten, weil das Folienmaterial bei der hohen Schweißtemperatur leicht verdampft und dadurch die Folie zerstört wird. Bei Kondensatoren, insbesondere Wickelkondensatoren, mit: eingelegten Kontaktfahnen, die mit der Oberfläche der Metallbelegungen Kontakt bilden sollen, ist aber vor allem dann ein völlig einwandfreier Kontakt notwendig, wenn diese in Hochfrequenzgeräten Verwendung finden sollen, z. B. in Schwingungskreisen von Rundfunkgeräten, Hochfrequenzmeßeinrichtungen oder in Filtern, in denen nur eine sehr geringe Feldstärke auftritt. Die Erfahrung hat nämlich gezeigt, daß solche Kondensatoren, obwohl sie bei normalen Spannungen gut arbeiten, bei geringen Spannungen keinen einwandfreien Kontakt geben, so daß dadurch der Verlustwinkel der Kondensatoren untragbar hoch wird. Diese Schwierigkeiten werden noch erhöht, wenn die Belegungen aus Aluminium bestehen, wie das in der Kondensatortechnik vielfach erwünscht ist, weil die sich auf dem Aluminium bildende Oxydschicht einen sehr schlechten Kontakt mit den nur eingelegten Kontaktfahnen zur Folge hat. Die Aluminiumfolien können wegen ihrer geringen in Kondensatoren erwünschten Dicke jedoch nicht einwandfrei mit den Kontaktfahnen in der üblichen Weise verschweißt werden, weil diese an sich bekannten Verfahren entweder zu dicke Folien erfordern und bei den üblichen geringen Foliendicken zu einer Zerstörung der Folien beim Schweißvorgang führen. Die Dicke der Folien, bei denen diese Schwierigkeiten aufzutreten beginnen, ist hierbei abhängig von dem jeweils verwendeten Folienmaterial. Auf jeden Fall können die für Kondensatoren üblichen Aluminiumfolien unter So #t Dicke, wenn überhaupt, nur außerordentlich schwierig mit den Anschlußfahnen verschweißt werden.It is well known that welding very thin metal foils together makes them or with metal parts that are several times stronger, especially when producing one good contact between the contact lugs inserted in a wound capacitor and the metal coatings of the capacitor are very difficult because of the foil material easily evaporates at the high welding temperature and thereby destroys the foil will. In the case of capacitors, especially wound capacitors, with: inserted contact lugs, which should make contact with the surface of the metal coverings, is however a perfectly flawless contact is especially necessary if this is in high-frequency devices Should be used, z. B. in oscillation circles of radio equipment, high frequency measuring devices or in filters in which only a very low field strength occurs. The experience has shown that that such capacitors, although at normal Voltages work well, with low voltages there is no perfect contact, so that the loss angle of the capacitors is prohibitively high. These difficulties are increased if the assignments are made of aluminum, as is the case in capacitor technology This is often desirable because the oxide layer that forms on the aluminum has one results in very poor contact with the contact lugs that have only been inserted. the However, aluminum foils can because of their small thickness, which is desirable in capacitors are not properly welded to the contact lugs in the usual way, because these methods, known per se, either require films that are too thick and at the usual low film thicknesses lead to the destruction of the films during the welding process to lead. The thickness of the foils at which these difficulties begin to appear, depends on the film material used. Definitely can the aluminum foils commonly used for capacitors under So #t thickness, if at all, are extremely difficult to be welded to the terminal lugs.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gesetzt, ein Verfahren zum Kontaktieren dünner, als Kondensatorbelegung dienender Aluminiumfolien mit den als Stromzuführungen dienende Kontaktfahnen zu entwickeln, bei dem die Aluminiumfolien mit den Kontaktfahnen ohne Zerstörung der Folien verbunden werden. Dieses Verfahren muß ferner so einfach sein, daß es auch in der bei Kondensatoren stets erforderlichen Massenfertigung von den hierbei eingesetzten Arbeitskräften ohne weiteres durchführbar ist.The invention has therefore set itself the task of providing a method for contacting thin aluminum foils, which are used as capacitors, with the to develop contact lugs serving as power supply lines, in which the aluminum foils can be connected to the contact lugs without destroying the foils. This method must also be so simple that it is always necessary in the case of capacitors Mass production can easily be carried out by the workers employed here is.

Es ist bereits bekannt, eine dünne Aluminiumfolie mit einer dickeren Anschlußfahne nach Art der elektrischen Schweißung zu verbinden, indem man parallel zu der Schweißstelle einen elektrischen Strom durch die Anschlußfahne fließen läßt, der die Anschlußfahne erhitzt und die erforderliche Wärme liefert. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich jedoch um einen ausgesprochenen Schweißvorgang, bei dem mindestens eine Temperatur von der Höhe der Schmelztemperatur mindestens eines der zu verbindenden Teile aufgewendet werden muß, um die Verbindung zu erwirken. Die Aufwendung solch hoher Temperaturen gibt jedoch häufig dazu Anlaß, daß die dünnen Folien schmelzen, wobei diese beschädigt werden und schlechte Verbindungsstellen entstehen.It is already known to use a thin aluminum foil with a thicker one Connect terminal lug in the manner of electrical welding by parallel allows an electric current to flow through the terminal lug to the welding point, which heats the terminal lug and supplies the required heat. With this well-known Process, however, is a distinct welding process in which at least one temperature equal to the melting temperature of at least one of the to be connected parts must be used to effect the connection. the However, the use of such high temperatures often gives rise to the thin Foils melt, damaging them and poor joints develop.

Dieses Verfahren, zwei Blechteile durch einseitiges Aufsetzen von zwei Schweißelektroden auf das eine der zu verbindenden Bleche miteinander zu verschmelzen, ist auch durch eine Reihe anderer Veröffentlichungen bekannt. Dabei handelt es sich jedoch stets um einen Schweißprozeß, bei dem die zu behandelnden Teile selbst zum Schmelzen gebracht werden. Auch enthalten diese Veröffentlichungen keinen Hinweis, dünnere, hitzeempfindliche Aluminiumfolien mit Kontaktfahnen zu verbinden. Es ist ferner bereits bekannt, die Kontaktfahnen an den Verbindungsstellen mit den Belegungen mit Zinn zu überziehen, um die spätere Lötung zu erleichtern. Bei diesem bekannten Vorschlag handelt es sich jedoch um die Verbindung von lötfähigen Metallen. Das Problem, dünne Aluminiumfolien, also ein nicht lötfähiges Metall, ohne Zerstörung mit den Anschlußfahnen zu verbinden, wird in dieser Veröffentlichung nicht behandelt.This process, two sheet metal parts by one-sided placement of to fuse two welding electrodes onto one of the sheets to be connected, is also known from a number of other publications. It is about however, it is always a welding process in which the parts to be treated are used Melted. These publications also contain no information to connect thinner, heat-sensitive aluminum foils with contact lugs. It is also already known, the contact lugs at the connection points with the assignments to be coated with tin to facilitate later soldering. With this well-known However, the proposal concerns the connection of solderable metals. That Problem, thin aluminum foils, a non-solderable metal, without destruction to connect to the terminal lugs is not dealt with in this publication.

Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe, dünne, als Kondensatorbelegung dienende Aluminiumfolien mit den als Stromzuführung dienenden Kontaktfahnen zu verbinden, bei dem eingangs angegebenen Verfahren dadurch, daß die äußere Stromzuführung in Form eines Kupferstreifens oder flachgeschlagenen Kupferdrahtes, die wenigstens an den beabsichtigten Verbindungsstellen mit der Aluminiumfolie mit einem relativ leicht schmelzenden Metall, z. B. Zinn, überzogen ist, mittels mehrerer Elektroden auf die Aluminiumfolie aufgedrückt wird, während die Aluminiumfolie ihrerseits auf eine schlecht leitende Schicht, z. B. die auf der Aluminiumfolie befindliche Lackschicht, oder einen Wärme schlecht leitenden Körper, z. B. Keramik, aufgelegt wird, und daß über die Elektroden und den dazwischenliegenden Teil der äußeren Stromzuführung ein Strom solcher Stärke geleitet wird, daß von den Aufsatzstellen der Elektroden ausgehend eine indirekte Erwärmung der unterhalb der Aufsatzstellen der Elektroden liegenden Berührungsstellen mit der Aluminiumfolie derart erfolgt, daß mittels der leicht schmelzenden Schicht eine feste Verbindung zwischen den zu verbindenden Teilen hervorgerufen wird.The invention solves the problem on which it is based, thin, as capacitor occupancy to connect aluminum foils used as power supply to the contact lugs, in the above-mentioned method in that the external power supply in Form of a copper strip or flattened copper wire that is at least at the intended connection points with the aluminum foil with a relative easily melting metal, e.g. B. tin, is coated by means of several electrodes is pressed onto the aluminum foil, while the aluminum foil is in turn on a poorly conductive layer, e.g. B. the lacquer layer on the aluminum foil, or a body that conducts heat poorly, e.g. B. Ceramic, is placed, and that via the electrodes and the part of the external power supply in between a current of such strength is passed that from the attachment points of the electrodes starting with an indirect heating of the underneath the attachment points of the electrodes lying points of contact with the aluminum foil takes place in such a way that by means of the easily melting layer creates a solid connection between the parts to be connected is caused.

Gleichzeitig mit der Verbindung des über der dünnen Aluminiumfolie angeordneten dickeren Metallstreifens kann die Verbindung mit einem weiteren,. unter derselben angeordneten Metallstreifen erfolgen.Simultaneously with the connection of the thin aluminum foil arranged thicker metal strip can be the connection with another,. under the same arranged metal strips take place.

Die Erfindung beruht also einmal auf der Erkenntnis, daß es im vorliegenden Fall darauf ankommt, die Verbindungsstelle der Aluminiumfolie mit der Anschlußfahne auf indirektem Wege zu erhitzen. Dies bedeutet, daß die durch den Stromfluß an den Kontaktstellen der Elektroden erzeugte Wärme durch den Streifen hindurch an die den Elektroden gegenüberliegenden Verbindungsstellen fließt und dieselben auf die zur Verbindung erforderliche Temperatur erhitzt. Außerdem soll nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens an den Verbindungsstellen ein leicht schmelzbares Metall in Form eines Überzuges auf der Kontaktfahne verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gestatten, die Temperatur so niedrig zu halten, daß die Folie sich zwar fest mit der Anschlußfahne verbindet, aber nicht zerstört wird. In den durchgeführten Untersuchungen hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß bei dem angegebenen Verfahren das Aluminium der Folie mit dem leicht schmelzenden. Überzugsmetall auf der Kontaktfahne eine feste Verbindung und einen. einwandfreien Kontakt zwischen der Aluminiumfolie und der Kontaktfahne bildet, obwohl das Aluminium wegen der stets vorhandenen Oxydschicht an sich nicht ohne weiteres lötfähig ist. Vermutlich beruht die überraschende Wirkung des angegebenen Verfahrens darauf, daß die Oxydschicht unter der Erhitzung durch die aufgesetzten. Elektroden und dem leichten von der Elektrode ausgeübten Druck nach dem Schmelzen des Zinns aufreißt, daß das geschmolzene Zinn das Zutreten von Sauerstoff zu den Rißstellen auf dem Aluminium und damit die erneute Oxydation des Aluminiums an diesen Stellen verhindert und auf diese Weise in der Lage ist, mit den oxydfreien Stellen der Aluminiumoberfläche in Verbindung zu treten. Bei diesem Vorgang scheint zudem die auf der Aluminiumoberfläche zunächst verbliebene und in feine Teile zerrissene Oxydschicht von dem Aluminium abgelöst und von dem schmelzenden Zinn aufgenommen zu werden.The invention is based on the recognition that it is in the present If it matters, the connection point of the aluminum foil with the terminal lug to be heated indirectly. This means that the current flow to the Contact points of the electrodes generated heat through the strip to the the electrodes opposite connection points flows and the same on the heated for connection required temperature. In addition, according to the invention Process at least one easily fusible metal in at the joints Form of a coating can be used on the contact tab. The invention Measures allow to keep the temperature so low that the film is indeed firmly connects to the terminal lug, but is not destroyed. In the carried out Investigations have shown, surprisingly, that with the specified Process the aluminum of the foil with the easily melting one. Plating metal on the contact lug a fixed connection and a. perfect contact between the aluminum foil and the contact tab forms, although the aluminum because the oxide layer that is always present is not readily solderable per se. Allegedly the surprising effect of the specified method is based on the fact that the oxide layer under the heating by the attached. Electrodes and the light weight of the Electrode pressure exerted after melting the tin rips open that melted Tin the ingress of oxygen to the cracks on the aluminum and thus the This prevents re-oxidation of the aluminum in these areas is able to come into contact with the oxide-free areas of the aluminum surface to kick. During this process, the one on the aluminum surface initially appears Remaining oxide layer, torn into fine pieces, detached from the aluminum and to be absorbed by the melting tin.

Besonders bewährt hat sich dieses Verfahren bei der Herstellung von Wickelkondensatoren mit einer Metallfolie, auf der eine Lackschicht als Dielektrikum aufgebracht ist. Eine direkte Erhitzung nach Art der bekannten Schweißverfahren ist allein schon wegen der isolierenden Lackschicht nicht oder erst nach mechanischer Zerstörung dieser Schicht möglich. Aber auch nach einer solchen Zerstörung können die lackierten Folien nicht in der üblichen. Weise durch Stromdurchgang mit der Anschlußfahne verschmolzen werden, da sie dabei zerstört werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dagegen ist ein. Stromdurchgang durch die Verbindungsstelle hindurch nicht erforderlich. Durch die indirekte Erhitzung wird vielmehr die Lackschicht an den den aufgesetzten Schweißelektroden gegenüberliegenden Stellen des Streifens zerstört, und an den gewünschten Stellen kommt das Aluminium unmittelbar mit dem Zinn in Berührung. Der weitere Vorgang vollzieht sich dann in der oben beschriebenen Weise.This process has proven particularly useful in the production of Winding capacitors with a metal foil on which a layer of lacquer acts as a dielectric is upset. Direct heating in the manner of the known welding processes is not, or only after mechanical, because of the insulating lacquer layer alone Destruction of this layer is possible. But even after such a destruction you can the coated foils not in the usual way. Way by current passage with the Terminal lugs are fused because they are destroyed in the process. In the inventive Procedure against it is a. No current passage through the junction necessary. Rather, through the indirect heating, the paint layer is attached to the destroys the areas of the strip opposite the welding electrodes, and the aluminum comes into direct contact with the tin at the desired points. The rest of the process is then carried out in the manner described above.

Die Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. In ihr stellt i die Unterlage dar, die natürlich so beschaffen sein muß, daß die Metallfolie 3 sich bei der Erwärmung nicht mit ihr verbinden kann. Auf die Folie 3 ist die Lackschicht :2 aufgebracht, die im Kondensator als Dielektrikum dient. Auf die Lackschicht ist die mit einem relativ leicht schmelzenden Metall überzogene, zweckmäßig verzinnte Kontaktfahne 6 aufgelegt, die mit der Folie 3 einen. sicheren Kontakt bilden soll. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden zwei Elektroden .4, 5 im gewünschten Kontaktabstand auf die Kontaktfahne 6 aufgesetzt und erhitzen diese an den Berührungsstellen so stark, daß die auf der Unterseite der Fahnen, entstehende- Temperatur die Lackschicht 2 zerstört und die Folie 3 auf die zum festen Verbinden notwendige Temperatur bringt. Es entstehen so die Kontaktstellen 7 und B. Um die gleichzeitige Zerstörung der Lackschicht auf der Unterseite der Folie 3 zu vermeiden, benutzt man eine Unterlage i aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Metall. Die Lackschicht auf der Unterseite der Folie verhindert so zugleich ein Verschmelzen der Folie mit der Unterlage. Ganz ähnlich vollzieht sich die Verschweißung einer dünnen, nicht lackierten Folie mit einem stärkeren Metallstreifen, z. B. der Folie eines Wickelkondensators, mit der verzinnten Kontaktfahne, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Auch hierbei werden die z. B. hintereinandergeschalteten Elektroden 14, 15 mit leichtem Druck auf die Kontaktfahne 13 aufgesetzt und erwärmen beim Stromdurchgang durch die Kontaktfahne hindurch die durch. Kreuze bezeichneten Kontaktstellen der Folie 12. In diesem Fall darf die Unterlage i i aber nicht kühlend wirken wie in der Ausführung gemäß Fig. i, da dadurch das Auftreten der erforderlichen Temperatur an der Folie verhindert wäre. Die Unterlage ist deswegen wärmeisolierend und besteht beispielsweise aus Keramik.Fig. I shows an embodiment of the method according to the invention. In it, i represents the base which, of course, must be such that the Metal foil 3 cannot connect to it when heated. On the slide 3 the lacquer layer: 2 is applied, which serves as a dielectric in the capacitor. On the lacquer layer is the coated with a relatively easily melting metal, appropriately tinned contact tab 6 placed, which with the film 3 one. safe Should make contact. In the embodiment shown, two electrodes .4, 5 placed on the contact lug 6 at the desired contact distance and heat it so strong at the points of contact that the Temperature, the lacquer layer 2 destroyed and the film 3 on to the firm connection brings the necessary temperature. This creates the contact points 7 and B. To the to avoid simultaneous destruction of the paint layer on the underside of the film 3, if you use a pad i made of a material that conducts heat well, e.g. B. metal. the The layer of lacquer on the underside of the film prevents it from melting at the same time the foil with the underlay. The welding of a takes place in a very similar way thin, unpainted film with a thicker metal strip, e.g. B. the film of a wound capacitor, with the tinned contact tab, as shown schematically in FIG. 2 is shown. Here, too, the z. B. series-connected electrodes 14, 15 placed on the contact lug 13 with light pressure and heat up when the current passes through through the contact tab through the. Crosses denoted contact points of the Slide 12. In this case, however, the pad i i must not have a cooling effect as in the embodiment according to FIG. i, since this results in the occurrence of the required temperature would be prevented by the foil. The base is therefore heat-insulating and consists for example made of ceramic.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of making a flawless electrical connection between an external power supply and an opposite relatively thin, optionally with a thin insulating layer, e.g. B. one Lacquer layer, coated aluminum foil covering of an electrical capacitor, characterized in that the external power supply is in the form of a copper strip or flattened copper wire, which at least at. the intended liaison offices with the aluminum foil with a relatively easily melting metal, e.g. B. tin, is coated, is pressed onto the aluminum foil by means of several electrodes, while the aluminum foil in turn on a poorly conductive layer, z. B. the lacquer layer on the aluminum foil, or a poorly conductive one Body, e.g. B. ceramic, is placed, and that over the electrodes and the intermediate Part of the external power supply, a current of such strength is passed that of Starting from the attachment points of the electrodes, indirect heating of the underneath. the contact points with the aluminum foil located at the attachment points of the electrodes takes place in such a way that a firm connection is established by means of the easily melting layer between the parts to be connected.

2. The method according to claim i for joining thin aluminum foils coated with lacquer on both sides to the external power supply, characterized by the use of a pad (i) made of a material that conducts heat well, e.g. B. Metal (Fig. I).

3. The method according to claim i or 2, characterized in that two series-connected to the external power supply Electrodes (as current supply and discharge) in the manner of the known welding electrodes be put on.

4. The method according to claim i, characterized in that a further metal strip arranged below the aluminum foil fused with the covering foil at the same time will. Publications considered: German patent specifications No. 495 558, 6o2 497, 6a5 14o, 67 0 493, 67o 74 4 700 811, 712 110, 720 063, 733 162;

French patent specification No. 816 354, 821732; U.S. Patents No. 1,920,346, 2: 266,523, 2,300,700; R i ch te rv. Vo ß, »Components of the fine mechanik «, 1938, S. IQ; 27, 28; "Radio Mentor", 1948, no. 12, p. 514, 515-