WO2015158549A1 - Glass ceramic capacitor with plastic encapsulation - Google Patents

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WO2015158549A1
WO2015158549A1 PCT/EP2015/057120 EP2015057120W WO2015158549A1 WO 2015158549 A1 WO2015158549 A1 WO 2015158549A1 EP 2015057120 W EP2015057120 W EP 2015057120W WO 2015158549 A1 WO2015158549 A1 WO 2015158549A1
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glass ceramic
capacitor
plastic
glass
silane
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PCT/EP2015/057120
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Jörn BESINGER
Martin Letz
Nikolaus Schultz
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Schott Ag
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Definitions

  • the invention generally relates to capacitors with a glass ceramic as a dielectric.
  • the invention relates to a capacitor with a glass ceramic as a dielectric and a Kunststoff erkapselung and a method for its preparation.
  • capacitors which have a ceramic as a dielectric.
  • a ceramic for example, a plate or disk-shaped
  • the thus coated ceramic or the capacitor is embedded in an electrically insulating material such that the electrically insulating material forms an encapsulation of the capacitor.
  • Capacitors are known which are embedded in oil. Another possibility is to coat the capacitor with an electrically insulating plastic.
  • Capacitors with such plastic encapsulation i. Plastic covering can be unlike
  • the distance between the electrodes and thus the thickness of the dielectric depends on the dielectric strength of the respective dielectric. The required
  • Minimum thickness of a ceramic dielectric leads in particular when using the capacitors in
  • Dielectric strength are possible.
  • the required minimum thickness of the dielectric and thus the size of the capacitor can be significantly reduced.
  • the reduction of the thickness of the dielectric also the
  • Encapsulation have a correspondingly higher creep resistance than in a conventional, ceramic
  • Another object of the invention is to provide a method of making a corresponding capacitor.
  • the invention relates to a capacitor with a
  • the glass ceramic is preferably plate-shaped or disc-shaped, i.
  • the thickness of the glass ceramic is small in relation to the length and width or to the radius.
  • a metal electrode in the form of a metal-containing coating. It is preferably a silver-containing coating. Alternatively or additionally, the metal-containing coating may contain other metals such as copper or aluminum.
  • the electrodes also have a supply or supply line for an electronic contact.
  • the side surfaces of the glass ceramic have no metal coating.
  • the glass ceramic shows a much higher
  • Dielectric strength so that dielectrics with small thicknesses, for example, can be relatively thin glass ceramic discs or plates.
  • the glass ceramic used is preferably a barium titanate or a barium titanate-containing glass ceramic, for example a glass ceramic with barium strontium titanate phases and / or barium aluminum titanate phases.
  • the metallized glass-ceramic i. Glass ceramic and
  • Kunststoffmantel coating is applied in the form of a coating and encapsulates the dielectric and electrodes,
  • the capacitor according to the invention is particularly suitable for use in the high voltage range.
  • Corresponding embodiments preferably have a thickness of
  • Dielectric i. the glass-ceramic in the range of 0.1 mm to 20 mm, particularly preferably in the range of 0.15 to 10 mm.
  • Dielectric strength of the glass ceramic allows.
  • the surface of the glass-ceramic is smoother than, for example, the surface of a conventional ceramic, which is also the creep path
  • inventive capacitor with respect to their Creep resistance higher requirements than a conventional capacitor, ie a capacitor with a ceramic dielectric.
  • this is a good wetting of
  • Moisture inclusions which can shorten the creepage path, are present. Be particularly advantageous in the case of the sheath of the capacitor components, the use of a plastic or a corresponding precursor has been found in which by curing the
  • Polymerization shrinkage occurs. While in most applications, such a polymerization shrinkage is just to be avoided, in one embodiment of the invention, the components of the sheath are chosen so that a polymerization shrinkage occurs. Preferably, the polymerization shrinkage is in the range of 0.6 to 10%. Due to the polymerization shrinkage, the sheath contracts, which creates a bond between the sheath and
  • the tracking resistance can be influenced on the one hand by the thickness of the insulating sheath.
  • the sheath has a thickness in the range of 1 to 15 mm, preferably in the range of 3 to 10 mm.
  • capacitors with a jacket of silicone resin are suitable for example, in terms of temperature stability.
  • capacitors with a jacket of silicone resin are suitable for example, in terms of temperature stability.
  • the choice of the plastic used in the sheath contributes significantly to the dielectric strength. This can be achieved, for example, by a low dielectric
  • £ r is in the range of 4 to 7.
  • the plastic is crosslinked.
  • networking for example, the mechanical strength of the plastic and thus the
  • the plastic is also crosslinked via siloxane units.
  • an organofunctional ionic silane is used for crosslinking the plastic, which may be part of the coating preparation.
  • the silanes act not only as crosslinkers, but also as water scavengers.
  • corresponding CC silanes are used for crosslinking used. These have particularly high hydrolysis and condensation rates.
  • organofunctional silanes leads to improved wettability of the
  • siloxane units Surface of the glass ceramic as well as the metal electrodes to form siloxane units.
  • silanes with hydrophobic radicals for example in the form of a
  • the silane thus also functions as
  • a silane is selected from the group of elements
  • Trimethylethoxysilane isooctyltrimethoxysilane
  • the organic radical of the silane may contain one or more reactive organofunctional moieties
  • the organofunctional group is an amino, an epoxy, a methacrylic, a vinyl, an isocyanato and / or a mercapto group.
  • the silane is thus covalently bonded both to the surface of the glass ceramic and to the plastic of the sheath.
  • a silane is selected from the group comprising the elements N- (2-aminoethyl) -3-amino-propyltrimethoxysilane, N- (2-)
  • the organofunctional silane can be the
  • Coating preparation can be added.
  • the surface of the glass ceramic and / or the metal electrodes can be treated with an organofunctional silane, so that a corresponding Coating on the surface of the glass ceramic forms.
  • the coating is covalently bonded to the glass ceramic via Si-O bonds.
  • the glass ceramic or the partially metallized glass ceramic can be completely provided with the coating or the coating can be carried out only on portions of the glass ceramic. It has been found to be particularly advantageous if at least the side surfaces of the
  • Glass ceramic can be treated with the organofunktionilen silane.
  • the glass ceramic thus treated can subsequently be encased with the plastic, the siloxane coating formed by the silane acting as a primer layer.
  • Embodiment of the invention at least partial areas, which have a bonding agent layer between the glass ceramic or the metal electrodes and the KunststoffStuffummantelung.
  • the primer layer has a
  • the adhesion-promoting effect of the adhesion promoter layer can be based primarily on van der Waals interactions between the hydrophobic radical of the silane used and the polymer of the
  • Prepolymers is, as well as a covalent bond between the adhesive layer and the
  • connection of the adhesive layer to the surface of the glass ceramic can be improved in this case if at least partial areas of the glass ceramic having a Si0 2 ⁇ containing layer. Through the Si0 2 ⁇ containing layer, the number of available for the condensation reaction with the silane hydroxy groups is still increased.
  • Sheath additionally inorganic fillers.
  • the sheath is a
  • Fillers can be increased on the one hand, the mechanical strength of the sheath. Furthermore, the use of inorganic fillers can lead to the
  • the breakdown capability of the cladding increases. This can be done in particular by the use of fillers based on A1 2 0 3 .
  • the sheath can also Si0 2 particles as fillers
  • organofunctional silane as crosslinker and / or
  • Adhesion promoters used so can in oxidic
  • Fillers also carried out a covalent attachment of the silane to the surface of the filler.
  • a surface modification of the filler can take place up to a covalent attachment of the filler to the polymer via the silane. This can for example lead to an increased mechanical and / or chemical resistance of the
  • the fillers may have particle sizes in the range of 1 to 100 pm.
  • the sheath contains fillers
  • Particle sizes in the nm range in particular in the range of 5 to 200 nm.
  • the invention relates to a method for
  • the method comprises at least the following
  • step b) a metal-containing paste, preferably a silver-containing paste, on the top and bottom of the
  • Applied glass ceramic This can be done for example by a printing process or by doctoring.
  • the paste contains metal particles in addition to a Anpastmedium,
  • the metal paste may contain particles of other metals, for example copper or aluminum particles.
  • the glass ceramic Before applying the metal paste, the glass ceramic can be completely or partially cleaned or etched. By etching, the surface is additionally roughened, resulting in improved adhesion of the
  • Glass ceramic can be improved.
  • step c) the cladding of the metallized in step b) glass ceramic takes place.
  • the metallized glass ceramic is coated with a thermoplastic material.
  • the coating can be applied by a dipping process.
  • the corresponding plastic is melted to a temperature above the glass transition temperature and the metallized
  • the glass-ceramic can also be coated by means of a fluidized bed process.
  • the glass-ceramic can also be coated by means of a fluidized bed process.
  • the coating composition is a two-component casting resin.
  • the casting resin may contain further additives,
  • the encapsulation may in particular be applied by a vacuum casting method or an automatic pressure gelling method.
  • Curing of the resin takes place by polymerization and / or crosslinking.
  • the coating composition can be cured at room temperature. Another embodiment provides that the coating composition is hot curing.
  • the coating composition may have inorganic fillers, for example Si0 2 or A1 2 0 3 .
  • the filler content is preferably in the range of 50 to 75 wt .-%, particularly preferably in the range of 55 to 68 wt .-% based on the total weight of the coating composition.
  • the filler content is preferably in the range of 50 to 75 wt .-%, particularly preferably in the range of 55 to 68 wt .-% based on the total weight of the coating composition.
  • the coating preparation comprises as prepolymer an epoxy resin and a hardener, preferably an anhydride or amine.
  • the prepolymer has an epoxide number (according to ISO 3001) in the range of 2 to 3 Eq / kg, preferably in the range of 2.2 to 2.35 Eq / kg.
  • the epoxide number accordinging to ISO 3001 in the range of 2 to 3 Eq / kg, preferably in the range of 2.2 to 2.35 Eq / kg.
  • Coating preparation an epoxy resin based on bisphenol A. This may be a solvent-free epoxy resin, but depending on the desired viscosity of the coating formulation, a reactive diluent may also be used as the solvent.
  • the curing agent contained in the coating composition is an anhydride-based curing agent in this embodiment. A further embodiment provides that the
  • thermosetting epoxy casting systems i. the crosslinking takes place in these systems at elevated temperatures. It is also possible to use those epoxy resin casting systems which cure at room temperature, for example the following systems from Huntsman:
  • the coating preparation can be further provided.
  • Additives such as e.g. Additives to increase the elasticity of the epoxy resin (Flex) or to accelerate the crosslinking (accelerator) included. Examples of such Additives
  • Coating formulations are the following systems from Huntsman:
  • Coating spread as a prepolymer, a polyurethane or a polyurethane precursor and a curing agent for example, the following 2-component polyurethane casting resins from Huntsman can be used:
  • a development of the invention provides that the
  • Coating mass additionally at least one
  • organofunctional silane which ions can be covalently bound by hydrolysis and / or Kondensationsreakt to the surface of the glass ceramic and / or the metal electrodes.
  • the organofunctional silane silane can act as a crosslinker.
  • the organofunctional silane can contain hydrophobic groups.
  • the organic radical of the silane may be one or more reactive
  • organofunktioneile groups that allows a covalent attachment to the polymer. It is also possible to use a mixture of different silanes.
  • upstream step are applied to the surface of the glass ceramic.
  • the order can be completed or it can be only part of the
  • the organofunctional silane is at least on the side surfaces of the glass ceramic
  • the organofunctional silane forms an adhesion promoter layer.
  • a covalent bonding of the two layers takes place in step c) at the interface between the silane layer and the synthetic material layer. This reacts the
  • organofunktioneile group of the silane with the polymer or prepolymer of the coating preparation preferably takes place by copolymerization, endcapping or free-radical addition.
  • Acrylic polymers aminosilanes and methacrylic polymers
  • Isocycanatosilanes and OH-terminated polymers such as polyethers, polyesters, polyurethanes, amino, epoxy and / or glycidoxysilanes, and epoxy precursors as prepolymers, and aminosilanes and phenolic precursors as prepolymers.
  • Unsaturated silanes and polymer or prepolymer can also be covalently linked together by a radical grafting reaction.
  • the following combinations have been found to be advantageous: vinylsilanes and polyolefins, methacryloxysilanes and polyolefins, and also methocryloxysilanes and unsaturated polyesters.
  • the capacitors according to the invention or the capacitors produced by the method according to the invention can be used for example in high voltage engineering.
  • FIGS. 1 to 3 show schematic representations of the cross sections of different embodiments of the converter according to the invention.
  • 1 shows an embodiment of the capacitor 1.
  • the disk-shaped glass ceramic 2 serves as a dielectric.
  • the electrodes 3a and 3b are with the same
  • Derivatives 5a and 5b connected. Glass ceramic 2 and
  • Electrodes (3a, 3b) have a plastic covering 4.
  • the side surfaces 2c have a full-surface bond with the
  • the KunststoffStoffSchicht 4 may contain a crosslinker based on a silane, so that glass ceramic 2 and / or metal electrodes 3a, 3b and
  • Kunststoffmantel 4 can be covalently connected to each other.
  • the embodiment 6 shown in FIG. 2 additionally has an adhesion promoter layer 7 between the synthetic material sheath 4 and the glass ceramic 2 or the electrodes (3a, 3b).
  • the adhesion promoter layer 7 is attached to the
  • the adhesion promoter layer 7 contains hydrophobic organic radicals and may be bonded to the plastic layer 4 by van der Waals interactions and / or via covalent bonds. Alternatively to that shown in FIG.
  • Adhesive layer 7 are provided. Preferably, at least the side surfaces 2 c of the glass ceramic are coated with the adhesion promoter layer 7.
  • FIG. 3 shows a further embodiment 8 of the capacitor, in which the glass ceramic 2 additionally has a layer 9 containing SiC> 2.
  • the SiC> 2-containing layer 9 improves in particular the wetting of the
  • an adhesion promoter layer 7 is additionally present.
  • In the embodiment 1 is a glass ceramic as a
  • Bariumtitantat Anlagen glass ceramic used.
  • the top and bottom of the glass ceramic are provided with a silver-containing coating, which each acts as an electrode.
  • the silver-containing coating contains silver and glass particles.
  • the coated glass ceramic is covered with an artificial material layer based on an epoxy resin.
  • the epoxy resin is reinforced with inorganic fillers.
  • Two-component epoxy casting resin system with an epoxy resin based on bisphenol A as a prepolymer and a
  • Anhydride hardener (Araldit ® - Giessharzsystem the company Huntsman with the components Araldit ® CW 229-3 and Aradur ® HW 229-1) used.
  • Resin and hardener components are homogenized for this purpose in the required amount at slightly elevated temperature up to 60 ° C under vacuum.
  • the sheathing is done with a conventional vacuum casting or with a
  • ADG method automatic pressure gelation method

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Abstract

The invention relates to a capacitor (1), particularly suitable for high-voltage applications, comprising at least one glass ceramic moulding (2) as a dielectric and two metal electrodes (3a, b), the metal electrodes being applied as metallic coatings on the opposing surfaces of the glass ceramic moulding. The glass ceramic (2) with metal electrodes (3a, b) has a plastic covering (4) which surrounds the glass ceramic (2) coated with the metal electrodes (3a, b), and in particular the uncoated lateral faces (2c) of the glass ceramic (2) are in full surface contact with the plastic. The invention also relates to a method for producing such a capacitor.

Description

Glaskeramikkondensator mit Kunststoffverkapselung Besehreibung Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Kondensatoren mit einer Glaskeramik als Dielektrikum. Im Speziellen betrifft die Erfindung einen Kondensator mit einer Glaskeramik als Dielektrikum und einer KunstStoff erkapselung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. The invention generally relates to capacitors with a glass ceramic as a dielectric. In particular, the invention relates to a capacitor with a glass ceramic as a dielectric and a Kunststoff erkapselung and a method for its preparation.
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Aus dem Stand der Technik sind Kondensatoren bekannt, die als Dielektrikum eine Keramik aufweisen. Hierbei wird beispielsweise eine platten- oder scheibenförmig From the prior art capacitors are known, which have a ceramic as a dielectric. In this case, for example, a plate or disk-shaped
ausgebildete Keramik auf der Ober- und Unterseite mit einer metallischen Beschichtung versehen, welche als Elektroden dient . Um Überschläge zwischen den beiden Elektroden zu vermeiden, ist die derart beschichtete Keramik bzw. der Kondensator in einem elektrisch isolierenden Material derart eingebettet, dass das elektrisch isolierende Material eine Verkapselung des Kondensators bildet. formed ceramic on the top and bottom provided with a metallic coating, which serves as electrodes. To avoid flashovers between the two electrodes, the thus coated ceramic or the capacitor is embedded in an electrically insulating material such that the electrically insulating material forms an encapsulation of the capacitor.
Es sind aus dem Stand der Technik beispielsweise For example, they are from the prior art
Kondensatoren bekannt, die in Öl eingebettet sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Kondensator mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff zu ummanteln. Capacitors are known which are embedded in oil. Another possibility is to coat the capacitor with an electrically insulating plastic.
Kondensatoren mit einer derartigen KunstStoffverkapselung, d.h. KunstStoffummantelung können im Gegensatz zu Capacitors with such plastic encapsulation, i. Plastic covering can be unlike
Kondensatoren, die in Öl eingebettet sind, kompakter gebaut und somit leichter als elektronische Bauteile in Capacitors embedded in oil, built more compact and thus lighter than electronic components in
verschiedenen Schaltungen eingesetzt werden. various circuits are used.
Der Abstand zwischen den Elektroden und somit die Dicke des Dielektrikums ist abhängig von der Durchschlagsfestigkeit des jeweiligen Dielektrikums. Die erforderliche The distance between the electrodes and thus the thickness of the dielectric depends on the dielectric strength of the respective dielectric. The required
Mindestdicke eines keramischen Dielektrikums führt dabei insbesondere bei der Verwendung der Kondensatoren im Minimum thickness of a ceramic dielectric leads in particular when using the capacitors in
Hochspannungsbereich dazu, dass keramische Kondensatoren relativ dick und die Elektroden dementsprechend weit voneinander beabstandet sind. High voltage range that ceramic capacitors are relatively thick and the electrodes are accordingly widely spaced.
Gleichzeitig besteht jedoch Bedarf an möglichst kompakten elektronischen Bauteilen. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines Dielektrikums mit einer höheren At the same time, however, there is a need for compact electronic components as possible. This can be achieved, for example, by using a dielectric with a higher
Durchschlagsfestigkeit ermöglicht werden. So kann die erforderliche Mindestdicke des Dielektrikums und somit die Größe des Kondensators erheblich verringert werden. Da mit der Verringerung der Dicke des Dielektrikums auch der Dielectric strength are possible. Thus, the required minimum thickness of the dielectric and thus the size of the capacitor can be significantly reduced. As with the reduction of the thickness of the dielectric also the
Abstand zwischen den beiden Elektroden abnimmt, muss dieDistance between the two electrodes decreases, the
Verkapselung eine entsprechend höhere Kriechstromfestigkeit aufweisen als bei einem konventionellen, keramischen Encapsulation have a correspondingly higher creep resistance than in a conventional, ceramic
Kondensator . Aufgabe der Erfindung Capacitor. Object of the invention
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kondensator bereit zu stellen, der neben einem Dielektrikum mit hoher Durchschlagsfähigkeit eine Verkapselung mit hoher It is therefore an object of the invention to provide a capacitor which, in addition to a dielectric with high breakdown capability encapsulation with high
Kriechstromfestigkeit aufweist und somit ein gegenüber dem Stand der Technik kompakterer Aufbau des Kondensators ermöglicht wird. Insbesondere ist ein entsprechender Kondensator auch für die Verwendung im Hochspannungsbereich geeignet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines entsprechenden Kondensators. Has creep resistance and thus a comparison with the prior art more compact design of the capacitor is made possible. In particular, a corresponding Capacitor also suitable for use in high voltage range. Another object of the invention is to provide a method of making a corresponding capacitor.
Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte The object of the invention is already achieved by the subject matter of the independent claims. advantageous
Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche . Embodiments and developments are the subject of the dependent claims.
Kurzbeschreibung der Erfindung Brief description of the invention
Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einem The invention relates to a capacitor with a
Glaskeramikformkörper als Dielektrikum. Die Glaskeramik ist bevorzugt platten- oder scheibenförmig ausgebildet, d.h. die Dicke der Glaskeramik ist klein in Relation zur Länge und Breite bzw. zum Radius. Auf der Ober- und Unterseite bzw. den gegenüberliegenden Oberflächen der Glaskeramik befindet sich jeweils eine Metallelektrode in Form einer metallhaltigen Beschichtung. Bevorzugt handelt es sich um eine silberhaltige Beschichtung. Alternativ oder zusätzlich kann die metallhaltige Beschichtung weitere Metalle wie Kupfer oder Aluminium enthalten. Die Elektroden weisen zudem eine Ab- bzw. Zuleitung für einen elektronischen Kontakt auf. Die Seitenflächen der Glaskeramik weisen keine Metallbeschichtung auf. Glass ceramic shaped body as a dielectric. The glass ceramic is preferably plate-shaped or disc-shaped, i. The thickness of the glass ceramic is small in relation to the length and width or to the radius. On the top and bottom or the opposite surfaces of the glass ceramic is in each case a metal electrode in the form of a metal-containing coating. It is preferably a silver-containing coating. Alternatively or additionally, the metal-containing coating may contain other metals such as copper or aluminum. The electrodes also have a supply or supply line for an electronic contact. The side surfaces of the glass ceramic have no metal coating.
Die Glaskeramik zeigt dabei eine wesentlich höhere The glass ceramic shows a much higher
Durchschlagsfestigkeit, so dass Dielektrika mit geringen Dicken, beispielsweise relativ dünne Glaskeramikscheiben bzw. -platten werden können. Bevorzugt handelt es sich bei der eingesetzten Glaskeramik um eine Bariumtitanat oder eine bariumtitanathaltige Glaskeramik, beispielsweise eine Glaskeramik mit Bariumstronstiumtitanatphasen und/oder Bariumaluminiumtitanatphasen . In einer weiteren Dielectric strength, so that dielectrics with small thicknesses, for example, can be relatively thin glass ceramic discs or plates. The glass ceramic used is preferably a barium titanate or a barium titanate-containing glass ceramic, for example a glass ceramic with barium strontium titanate phases and / or barium aluminum titanate phases. In another
Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Embodiment of the invention is in the
Glaskeramik um eine strontiumtitanathaltige Glaskeramik. Auch die Verwendung einer Bariumzirkonat- oder Glass ceramic around a strontium titanate-containing glass ceramic. The use of a barium zirconate or
Bariumaluminiumzirkonatglaskeramik ist möglich. Barium aluminum zirconate glass ceramic is possible.
Die metallisierte Glaskeramik, d.h. Glaskeramik und The metallized glass-ceramic, i. Glass ceramic and
Elektroden, wird von einer KunstStoffummantelung Electrodes, is made of a Kunststoffmantel
umschlossen. Die KunstStoffummantelung ist dabei in Form einer Beschichtung aufgebracht und verkapselt Dielektrikum und Elektroden, enclosed. The Kunststoffmantel coating is applied in the form of a coating and encapsulates the dielectric and electrodes,
Der erfindungsgemäße Kondensator ist insbesondere für die Verwendung im Hochspannungsbereich geeignet. Entsprechende Ausführungsformen weisen bevorzugt eine Dicke des The capacitor according to the invention is particularly suitable for use in the high voltage range. Corresponding embodiments preferably have a thickness of
Dielektrikums, d.h. der Glaskeramik im Bereich von 0,1 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,15 bis 10 mm auf. Dielectric, i. the glass-ceramic in the range of 0.1 mm to 20 mm, particularly preferably in the range of 0.15 to 10 mm.
Diese geringen Dicken werden erst durch die hohe These small thicknesses are only due to the high
Durchschlagsfestigkeit der Glaskeramik ermöglicht. Die geringe Dicke und damit der geringe Abstand der beiden Metallelektroden zueinander führt jedoch dazu, dass der Kriechweg verringert wird. Zudem ist die Oberfläche der Glaskeramik glatter als beispielsweise die Oberfläche einer herkömmlichen Keramik, was ebenfalls den Kriechweg Dielectric strength of the glass ceramic allows. The small thickness and thus the small distance between the two metal electrodes to each other, however, that the creepage path is reduced. In addition, the surface of the glass-ceramic is smoother than, for example, the surface of a conventional ceramic, which is also the creep path
verkürzt . shortened.
Entsprechend werden an die Ummantelung des Accordingly, the jacket of the
erfindungsgemäßen Kondensators in Bezug auf deren Kriechstromfestigkeit höhere Anforderungen gestellt, als an einen konventionellen Kondensator, d.h. einem Kondensator mit einem keramischen Dielektrikum. Insbesondere ist hierbei eine gute Benetzung der inventive capacitor with respect to their Creep resistance higher requirements than a conventional capacitor, ie a capacitor with a ceramic dielectric. In particular, this is a good wetting of
Glaskeramikoberfläche durch den Kunststoff der Ummantelung entscheidend. Daher bilden insbesondere die Seitenflächen der Glaskeramik und die KunstStoffummantelung einen  Glass ceramic surface by the plastic of the jacket crucial. Therefore, in particular, the side surfaces of the glass ceramic and the Kunstustuffummantelung one
vollflächigen Verbund, wobei die KunstStoffummantelung vorzugsweise an der Glaskeramik oder einer Zwischenschicht auf der Glaskeramik anhaftet. Des Weiteren hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Ummantelung die Glaskeramik sowie die darauf aufgebrachten full-surface composite, wherein the KunstStuffummantelung preferably adheres to the glass ceramic or an intermediate layer on the glass ceramic. Furthermore, it has been found to be particularly advantageous if the sheathing the glass ceramic and the applied thereon
Metallelektroden fest und schlüssig umhüllt, so dass zwischen der Ummantelung und den oben genannten Metal electrodes tightly and conclusively wrapped so that between the sheathing and the above
Kondensatorbauteilen möglichst keine Gas- oder Capacitor components as possible no gas or
Feuchtigkeitseinschlüsse, welche den Kriechweg verkürzen können, vorhanden sind. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei bei der Ummantelung der Kondensatorbauteile die Verwendung eines Kunststoffes bzw. einer entsprechenden Vorstufe herausgestellt, bei dem durch Aushärten des Moisture inclusions, which can shorten the creepage path, are present. Be particularly advantageous in the case of the sheath of the capacitor components, the use of a plastic or a corresponding precursor has been found in which by curing the
Polymers und/oder durch Vernetzung ein Polymer and / or by crosslinking
Polymerisationsschrumpf auftritt. Während bei den meisten Anwendungen ein solcher Polymerisationsschrumpf gerade vermieden werden soll, werden in einer Ausführungsform der Erfindung die Komponenten der Ummantelung so gewählt, dass ein Polymerisationsschrumpf eintritt. Bevorzugt liegt der Polymerisationsschrumpf im Bereich von 0,6 bis 10 %. Durch den Polymerisationsschrumpf zieht sich die Ummantelung zusammen, was einen Verbund zwischen Ummantelung und  Polymerization shrinkage occurs. While in most applications, such a polymerization shrinkage is just to be avoided, in one embodiment of the invention, the components of the sheath are chosen so that a polymerization shrinkage occurs. Preferably, the polymerization shrinkage is in the range of 0.6 to 10%. Due to the polymerization shrinkage, the sheath contracts, which creates a bond between the sheath and
Glaskeramik begünstigt. Die Kriechstromfestigkeit kann zum einen durch die Dicke der isolierenden Ummantelung beeinflusst werden. Bevorzugt weist die Ummantelung eine Dicke im Bereich von 1 bis 15 mm, bevorzugt im Bereich von 3 bis 10 mm aufweist. Glass ceramic favors. The tracking resistance can be influenced on the one hand by the thickness of the insulating sheath. Preferably, the sheath has a thickness in the range of 1 to 15 mm, preferably in the range of 3 to 10 mm.
Je nach Anwendungsbereich des Kondensators ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an den Kunststoff, Depending on the area of application of the capacitor, different requirements arise for the plastic,
beispielsweise bezüglich der Temperaturstabilität. So eigenen sich beispielsweise insbesondere Kondensatoren mit einer Ummantelung aus Silikonharz für for example, in terms of temperature stability. For example, in particular capacitors with a jacket of silicone resin are suitable for
Hochtemperaturanwendungen . High temperature applications.
Die Wahl des in der Ummantelung verwendeten Kunststoffs trägt entscheidend zur Durchschlagsfestigkeit bei. Diese kann beispielsweise durch einen niedrigen dielektrischenThe choice of the plastic used in the sheath contributes significantly to the dielectric strength. This can be achieved, for example, by a low dielectric
Verlustfaktor tan δ und/oder durch eine hohe Loss factor tan δ and / or high
Dielektrizitätskontante £r des verwendeten Kunststoffs erreicht werden. In einer Variante der Erfindung wird daher ein Kunststoff mit einem tanö bei 50 Hz und einer Dielektrizitätskontante £ r of the plastic used can be achieved. In a variant of the invention, therefore, a plastic with a tanö at 50 Hz and a
Temperatur von 23°C im Bereich von 0,3 bis 30, bevorzugt 0,3 bis 10, besonders bevorzugt von 0,3 bis 5 verwendet. Alternativ oder zusätzlich weist der Kunststoff in einer weiteren Variante der Erfindung eine Temperature of 23 ° C in the range of 0.3 to 30, preferably 0.3 to 10, particularly preferably from 0.3 to 5 used. Alternatively or additionally, the plastic in a further variant of the invention a
Dielektrizitätskonstante £r (bei 23 °C) von zumindest 3, bevorzugt von zumindest 4 und besonders bevorzugt von zumindest 10 auf. In einer Ausführungsform der Erfindung liegt £r im Bereich von 4 bis 7. Dielectric constant η r (at 23 ° C) of at least 3, preferably of at least 4 and more preferably of at least 10 on. In one embodiment of the invention, £ r is in the range of 4 to 7.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kunststoff vernetzt. Durch die Vernetzung kann beispielsweise die mechanische Festigkeit des Kunststoffs und damit der In one embodiment of the invention, the plastic is crosslinked. By networking, for example, the mechanical strength of the plastic and thus the
Ummantelung erhöht werden. Zudem erhöht sich durch die Vernetzung auch die Dichte des Kunststoffs, was sich vorteilhaft auf die Durchschlagsfestigkeit auswirken kann. Neben Duroplasten können jedoch auch thermoplastische Sheath be increased. In addition, increased by the Networking also the density of the plastic, which can have an advantageous effect on the dielectric strength. In addition to thermosets but also thermoplastic
Kunststoffe eingesetzt werden. Plastics are used.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung einer Kunst Stoffummantelung mit einem Epoxydharz, einem To be particularly advantageous, the use of a synthetic material coating with an epoxy resin, a
Polyurethan oder eines Silikonharzes als polymere Polyurethane or a silicone resin as polymeric
Komponente herausgestellt. Component exposed.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kunststoff auch über Siloxaneinheiten vernetzt. Hierbei wird zur Vernetzung des Kunststoffes insbesondere ein organofunkt ionelles Silan eingesetzt, dass Bestandteil der Beschichtungszubereitung sein kann. Als besonders In a preferred embodiment of the invention, the plastic is also crosslinked via siloxane units. Here, in particular, an organofunctional ionic silane is used for crosslinking the plastic, which may be part of the coating preparation. As special
vorteilhaft haben sich dabei ungesättigte Silane, unsaturated silanes,
insbesondere Vinyl- und Methacryloxysilane herausgestellt. Diese können beispielsweise durch especially vinyl and methacryloxysilanes exposed. These can, for example, by
Copolymerisat ionsreakt ionen, Endcapping oder Copolymerization reactions, endcapping or
Propfreakt ionen an bzw. in die Polymerketten des Propfreakt ions on or in the polymer chains of
Kunststoffs eingebaut werden. In Gegenwart von Wasser erfolgt eine Hydrolyse der Alkoxygruppen des Silans zu Silanolgruppen, welche durch Kondensat iosreakt ionen ein Siloxannet zwerk ausbilden. Somit bietet die Verwendung von ungesättigten Silanen neben einer Vernetzung des  Plastic be installed. In the presence of water, a hydrolysis of the alkoxy groups of the silane to silanol groups, which iosreakt by condensation ions form a Siloxannet zwerk. Thus, the use of unsaturated silanes in addition to a crosslinking of the
Kunststoffs zusätzlich den Vorteil, dass durch die  Plastic additionally has the advantage that through the
Hydrolysereaktion des Silans zudem der Restgehalt an Wasser in der Ummantelung reduziert wird, was sich vorteilhaft auf die Kriechstromfestigkeit der Ummantelung auswirkt. Somit fungieren die Silane nicht nur als Vernetzer, sondern auch als Wasserfänger. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zur Vernetzung entsprechende CC-Silane eingesetzt. Diese weisen besonders hohe Hydrolyse- und Kondensationsgeschwindigkeiten auf . Hydrolysis reaction of the silane also the residual content of water in the sheath is reduced, which has an advantageous effect on the tracking resistance of the sheath. Thus, the silanes act not only as crosslinkers, but also as water scavengers. In a preferred embodiment of the invention, corresponding CC silanes are used for crosslinking used. These have particularly high hydrolysis and condensation rates.
Des Weiteren führt der Einsatz von organofunktionellen Silanen zu einer verbesserten Benetzbarkeit der Furthermore, the use of organofunctional silanes leads to improved wettability of the
Glaskeramik. So kann eine Anbindung des Silans an die  Glass ceramic. So can a connection of the silane to the
Oberfläche der Glaskeramik wie auch der Metallelektroden unter Ausbildung von Siloxaneinheiten erfolgen. Bei Silanen mit hydrophoben Resten, beispielsweise in Form einer Surface of the glass ceramic as well as the metal electrodes to form siloxane units. For silanes with hydrophobic radicals, for example in the form of a
Alkylkette oder eines Polymers, führt dies zu einer Alkyl chain or a polymer, this leads to a
Hydrophobisierung der Oberfläche und somit zu einer Hydrophobization of the surface and thus to a
besseren Anhaftung der KunstStoffummantelung an die better adhesion of the plastic covering to the
Glaskeramik. Das Silan fungiert somit auch als Glass ceramic. The silane thus also functions as
Haftvermittler . Adhesion promoter.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Silan ausgewählt aus der Gruppe mit den Elementen In one embodiment of the invention, a silane is selected from the group of elements
Methyltrimethoxysilan, Methylriethoxysilan, Methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane,
Dimethyldimethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane,
Trimethylethoxysilan, Isooctyltrimethoxysilan, Trimethylethoxysilane, isooctyltrimethoxysilane,
Isooctyltriethoxysilan, Hexadecyltrimethoxysilan,  Isooctyltriethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane,
(Cyclyohexyl ) methyldimethoxysilan, (Cyclohexyl) methyldimethoxysilane,
Dicyclopentyldimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan,  Dicyclopentyldimethoxysilane, phenyltriethoxysilane,
Triacetoxyethylsilan, 1 , 2-Bis (triethoxysilyl ) ethan und/oder eine Mischung entsprechender Silane verwendet. Triacetoxyethylsilane, 1, 2-bis (triethoxysilyl) ethane and / or a mixture of corresponding silanes used.
Alternativ oder zusätzlich kann der organische Rest des Silans eine oder mehrere reaktive organofunktioneile Alternatively or additionally, the organic radical of the silane may contain one or more reactive organofunctional moieties
Gruppen aufweisen, die eine kovalente Anbindung an das Polymer ermöglicht. Hierbei reagiert die reaktive Having groups that allows a covalent attachment to the polymer. Here reacts the reactive
organofunktioneile Gruppe des Silans mit einer organofunktioneile group of silane with a
funktionellen Gruppe des Polymers bzw. Präpolymers. Insbesondere handelt es sich bei der organofunktioneilen Gruppe um eine Amino-, eine Epoxy-, eine Methacryl-, eine Vinyl- eine Isocyanato- und/oder eine Mercaptogruppe . Das Silan ist somit sowohl mit der Oberfläche der Glaskeramik als auch mit dem Kunststoff der Ummantelung kovalent verbunden . functional group of the polymer or prepolymer. In particular, the organofunctional group is an amino, an epoxy, a methacrylic, a vinyl, an isocyanato and / or a mercapto group. The silane is thus covalently bonded both to the surface of the glass ceramic and to the plastic of the sheath.
Gemäß dieser Ausführungsform wird als zumindest ein Silan ein Silan aus der Gruppe mit den Elementen N- (2- Aminoethyl ) -3-amino-propyltrimethoxysilan, N- (2-According to this embodiment, as at least one silane, a silane is selected from the group comprising the elements N- (2-aminoethyl) -3-amino-propyltrimethoxysilane, N- (2-)
Aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilan, N-Cyclohexyl-3- amino-propyltrimethoxysilan, N-Cycloaminomethyltriethoxy- silan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3- (2-Aminomethylamino) - propyltriethoxysilan, N- (2-Aminoethyl) -3- aminopropylmethyldimethoxysilan, 3-Aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-cyclohexyl-3-amino-propyltrimethoxysilane, N-cycloaminomethyltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- (2-aminomethylamino) propyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3 -
Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Ureidopropyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyldimethoxymethylsilan, Aminopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyldimethoxymethylsilane,
Vinyltriethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, 3-Methacryloxy- propyltrimethoxysilan, (Methacryloxymethyl ) -methyl- dimethoxysilan, Methacryloxymethyltrimethoxysilan, 3- Methacryloxypropyltriacetoxysilan, N-Methyl-3- (Trimethoxysilyl) propyl] carbamat, N-Dimethoxy- (methyl) silylmethyl-O-methylcarbamat , Tris- [3- (trimethoxysilyl ) propyl ] -isocyanurat , 3-Glycidoxy- propyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan und/oder deren Mischungen. Vinyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, (methacryloxymethyl) methyldimethoxysilane, methacryloxymethyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriacetoxysilane, N-methyl-3- (trimethoxysilyl) propyl] carbamate, N-dimethoxy- (methyl) silylmethyl-O-methylcarbamate, Tris [3- (trimethoxysilyl) propyl] isocyanurate, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane and / or mixtures thereof.
Das organofunktioneile Silan kann dabei der The organofunctional silane can be the
Beschichtungszubereitung zugegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche der Glaskeramik und/oder der Metallelektroden mit einem organofunktioneilen Silan behandelt werden, so dass sich eine entsprechende Beschichtung auf der Oberfläche der Glaskeramik ausbildet. Durch die Reaktion des Silans mit Hydroxylgruppen der Glaskeramik ist die Beschichtung über Si-O-Bindungen kovalent mit der Glaskeramik verbunden. Die Glaskeramik bzw. die teilweise metallisierte Glaskeramik kann dabei vollständig mit der Beschichtung versehen werden oder die Beschichtung kann nur auf Teilbereichen der Glaskeramik erfolgen. Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn zumindest die Seitenflächen der Coating preparation can be added. Alternatively or additionally, the surface of the glass ceramic and / or the metal electrodes can be treated with an organofunctional silane, so that a corresponding Coating on the surface of the glass ceramic forms. As a result of the reaction of the silane with hydroxyl groups of the glass ceramic, the coating is covalently bonded to the glass ceramic via Si-O bonds. The glass ceramic or the partially metallized glass ceramic can be completely provided with the coating or the coating can be carried out only on portions of the glass ceramic. It has been found to be particularly advantageous if at least the side surfaces of the
Glaskeramik mit dem organofunktioneilen Silan behandelt werden. Die so behandelte Glaskeramik kann nachfolgend mit dem Kunststoff ummantelt werden, wobei die durch das Silan gebildete Siloxanbeschichtung als Haftvermittlerschicht fungiert. Somit weist der Kondensator in dieser Glass ceramic can be treated with the organofunktionilen silane. The glass ceramic thus treated can subsequently be encased with the plastic, the siloxane coating formed by the silane acting as a primer layer. Thus, the capacitor in this
Ausführungsform der Erfindung zumindest Teilbereiche auf, die zwischen der Glaskeramik bzw. den Metallelektroden und der KunstStoffummantelung eine Haftvermittlerschicht aufweisen. Die Haftvermittlerschicht hat eine Embodiment of the invention at least partial areas, which have a bonding agent layer between the glass ceramic or the metal electrodes and the KunstStuffummantelung. The primer layer has a
Hydrophobisierung der behandelten Oberfläche zur Folge. Abhängig vom eingesetzten Silan kann die haftvermittelnde Wirkung der Haftvermittlerschicht vorwiegend auf van-der- Waals-Wechselwirkungen zwischen dem hydrophoben Rest des eingesetzten Silans und des Polymers der Hydrophobization of the treated surface result. Depending on the silane used, the adhesion-promoting effect of the adhesion promoter layer can be based primarily on van der Waals interactions between the hydrophobic radical of the silane used and the polymer of the
KunstStoffummantelung beruhen. Wird ein Silan verwendet, dessen reaktive organofunktioneilen Gruppen kompatibel mit funktionellen Gruppen des zur Erzeugung der  Based on plastic covering. If a silane is used, the reactive organofunktionellen groups compatible with functional groups of the generation of
KunstStoffummantelung eingesetzten Polymers bzw.  KunstStockummantelung used polymer or
Präpolymers ist, so kann zudem eine kovalente Bindung zwischen der Haftvermittlerschicht und der  Prepolymers is, as well as a covalent bond between the adhesive layer and the
KunstStoffummantelung erfolgen, was zu einem besonders festen Verbund der Kondensatorbauteile führt. Die Anbindung der Haftvermittlerschicht an die Oberfläche der Glaskeramik kann dabei noch verbessert werden, wenn zumindest Teilbereiche der Glaskeramik eine Si02 ~haltige Schicht aufweisen. Durch die Si02 ~haltige Schicht wird die Anzahl der für die Kondensationsreaktion mit dem Silan zur Verfügung stehenden Hydroxy-Gruppen noch erhöht . Kunststoffmantel done, resulting in a particularly strong bond of the capacitor components. The connection of the adhesive layer to the surface of the glass ceramic can be improved in this case if at least partial areas of the glass ceramic having a Si0 2 ~ containing layer. Through the Si0 2 ~ containing layer, the number of available for the condensation reaction with the silane hydroxy groups is still increased.
In einer Weiterbildung der Erfindung enthält die In a further development of the invention contains the
Ummantelung zusätzlich anorganische Füllstoffe. Sheath additionally inorganic fillers.
Insbesondere handelt es sich bei der Ummantelung um einIn particular, the sheath is a
Komposit mit einer polymeren Matrix und darin eingebetteten anorganischen Füllstoffen, wobei die polymere Matrix durch den Kunststoff gebildet wird. Durch die anorganischen A composite having a polymeric matrix and inorganic fillers embedded therein, wherein the polymeric matrix is formed by the plastic. By the inorganic
Füllstoffe kann zum einen die mechanische Festigkeit der Ummantelung erhöht werden. Des Weiteren kann der Einsatz von anorganischen Füllstoffen dazu führen, dass die Fillers can be increased on the one hand, the mechanical strength of the sheath. Furthermore, the use of inorganic fillers can lead to the
Durchschlagsfähigkeit der Ummantelung steigt. Dies kann insbesondere durch die Verwendung von Füllstoffen auf der Basis von A1203 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Ummantelung auch Si02-Partikel als Füllstoffe The breakdown capability of the cladding increases. This can be done in particular by the use of fillers based on A1 2 0 3 . Alternatively or additionally, the sheath can also Si0 2 particles as fillers
enthalten. Wird zudem wie bereits oben beschrieben ein organofunktionelles Silan als Vernetzer und/oder contain. If, in addition, as already described above, an organofunctional silane as crosslinker and / or
Haftvermittler verwendet, so kann bei oxydischen Adhesion promoters used, so can in oxidic
Füllstoffen ebenfalls eine kovalente Anbindung des Silans an die Oberfläche des Füllstoffes erfolgen. Somit kann eine Oberflächenmodifizierung des Füllstoffes bis hin zu einer kovalenten Anbindung des Füllstoffs an das Polymer über das Silan erfolgen. Dies kann beispielsweise zu einer erhöhten mechanischen und/oder chemischen Beständigkeit der Fillers also carried out a covalent attachment of the silane to the surface of the filler. Thus, a surface modification of the filler can take place up to a covalent attachment of the filler to the polymer via the silane. This can for example lead to an increased mechanical and / or chemical resistance of the
Ummantelung führen. Die Füllstoffe können Partikelgrößen im Bereich von 1 bis 100 pm aufweisen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält die Ummantelung Füllstoffe mit Lead sheathing. The fillers may have particle sizes in the range of 1 to 100 pm. In another embodiment of the invention, the sheath contains fillers
Partikelgrößen im nm-Bereich, insbesondere im Bereich von 5 bis 200 nm. Particle sizes in the nm range, in particular in the range of 5 to 200 nm.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Furthermore, the invention relates to a method for
Herstellung des erfindungsgemäßen Kondensators. Das Production of the capacitor according to the invention. The
Verfahren umfasst hierbei zumindest folgende In this case, the method comprises at least the following
Verfahrensschritte a) bis c) : a) Bereitstellen eines Glaskeramikformkörpers, insbesondere einer platten- oder scheibenförmigen Glaskeramik, b) Aufbringen einer Metallbeschichtung auf der Ober- und Unterseite bzw. den gegenüberliegenden Oberflächen der Glaskeramik c) Ummanteln der in Schritt b) beschichteten Glaskeramik mit einer KunstStoffbeschichtung durch Aufbringen einerMethod steps a) to c): a) providing a glass ceramic shaped body, in particular a plate-shaped or disc-shaped glass ceramic, b) applying a metal coating on the top and bottom or the opposite surfaces of the glass ceramic c) sheathing the coated in step b) glass ceramic a KunstStoffbeschichtung by applying a
Beschichtungszubereitung, wobei zumindest Teilbereiche der Glaskeramik einen vollflächigen Verbund mit der Coating preparation, wherein at least portions of the glass ceramic a full-surface composite with the
KunstStoffbeschichtung bilden. In Schritt b) wird eine metallhaltige Paste, bevorzugt eine silberhaltige Paste, auf der Ober- und Unterseite der Make up plastic coating. In step b), a metal-containing paste, preferably a silver-containing paste, on the top and bottom of the
Glaskeramik aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch ein Druckverfahren oder durch Aufrakeln erfolgen. Die Paste enthält neben Metallpartikeln ein Anpastmedium, Applied glass ceramic. This can be done for example by a printing process or by doctoring. The paste contains metal particles in addition to a Anpastmedium,
insbesondere ein Öl, sowie gegebenenfalls Glaspulver. Durch das Glaspulver kann die Haftung der metallischen in particular an oil, and optionally glass powder. Through the glass powder, the adhesion of the metallic
Beschichtung auf der Glaskeramikoberfläche verbessert werden. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei die Verwendung eines Glaspulvers aus dem Grünglas der Improved coating on the glass ceramic surface become. Particularly advantageous here is the use of a glass powder from the green glass of
Glaskeramik herausgestellt. Alternativ oder zusätzlich kan die Metallpaste Partikel weiterer Metalle, beispielsweise Kupfer- oder Aluminiumpartikel enthalten. Glass ceramic exposed. Alternatively or additionally, the metal paste may contain particles of other metals, for example copper or aluminum particles.
Vor Aufbringen der Metallpaste kann die Glaskeramik vollständig oder in Teilbereichen gereinigt oder geätzt werden. Durch das Ätzen wird die Oberfläche zusätzlich aufgeraut, was zu einer verbesserten Anhaftung der Before applying the metal paste, the glass ceramic can be completely or partially cleaned or etched. By etching, the surface is additionally roughened, resulting in improved adhesion of the
Metallbeschichtung auf der Oberfläche führt. Metal coating on the surface leads.
Alternativ oder zusätzlich kann in einem dem Alternatively or additionally, in a the
Verfahrensschritt a) vorgelagerten Schritt eine S1O2- haltige Schicht auf der Glaskeramik abgeschieden werden.Process step a) upstream step, a S1O 2 - containing layer are deposited on the glass ceramic.
Dies kann beispielsweise durch Sputtern, ein CVD-Verfahren oder ein Sol-Gel-Verfahren erfolgen. Hierdurch kann, insbesondere in Verbindung mit einem organofunktioneilen Silan, die Anhaftung der KunstStoffSchicht auf der This can be done for example by sputtering, a CVD method or a sol-gel method. This can, especially in conjunction with an organofunktionilen silane, the adhesion of the KunstStoffSchicht on the
Glaskeramik verbessert werden. Glass ceramic can be improved.
In Schritt c) erfolgt die Ummantelung der in Schritt b) metallisierten Glaskeramik. In einer Variante wird die metallisierte Glaskeramik mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichtet. Hierbei kann die Beschichtung mit einem Tauchverfahren aufgebracht werden. Dazu wird der entsprechende Kunststoff auf eine Temperatur oberhalb der Glastemperatur aufgeschmolzen und die metallisierte In step c), the cladding of the metallized in step b) glass ceramic takes place. In one variant, the metallized glass ceramic is coated with a thermoplastic material. Here, the coating can be applied by a dipping process. For this purpose, the corresponding plastic is melted to a temperature above the glass transition temperature and the metallized
Glaskeramik in den geschmolzenen Kunststoff getaucht. Durch Abkühlen erstarrt der Kunststoff und bildet so eine Glass ceramic dipped in the molten plastic. By cooling, the plastic solidifies and forms such a
KunstStoffummantelung . Alternativ kann die Glaskeramik auch mit Hilfe eines Wirbelbettverfahrens beschichtet werden. In einer weiteren Variante der Erfindung umfasst die Plastic covering. Alternatively, the glass-ceramic can also be coated by means of a fluidized bed process. In a further variant of the invention, the
Ummantelung einen duroplastischen Kunststoff. Hierzu wird eine Beschichtungszubereitung mit einem Präpolymer und einem Vernetzer aufgebracht. Insbesondere handelt es sich bei der Beschichtungszubereitung um ein Zwei-Komponenten- Gießharz. Das Gießharz kann weitere Additive, Sheathing a thermosetting plastic. For this purpose, a coating preparation with a prepolymer and a crosslinker is applied. In particular, the coating composition is a two-component casting resin. The casting resin may contain further additives,
beispielsweise zur Beschleunigung der Vernetzungsreaktion enthalten. Die Verkapselung kann insbesondere durch ein Vakuum-Gussverfahren oder ein automatisches Druckgelier- Verfahren aufgebracht werden. for example, to accelerate the crosslinking reaction. The encapsulation may in particular be applied by a vacuum casting method or an automatic pressure gelling method.
Eine Aushärtung des Harzes erfolgt durch Polymerisation und/oder Vernetzung. Die Beschichtungszubereitung kann bei Raumtemperatur gehärtet werden. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Beschichtungszubereitung heiß härtend ist . Curing of the resin takes place by polymerization and / or crosslinking. The coating composition can be cured at room temperature. Another embodiment provides that the coating composition is hot curing.
Zusätzlich kann die Beschichtungszubereitung anorganische Füllstoffe, beispielsweise Si02 oder A1203 aufweisen. Der Füllstoffgehalt liegt bevorzugt im Bereich von 50 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 55 bis 68 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungsmasse. In einer Variante der Erfindung umfasst die In addition, the coating composition may have inorganic fillers, for example Si0 2 or A1 2 0 3 . The filler content is preferably in the range of 50 to 75 wt .-%, particularly preferably in the range of 55 to 68 wt .-% based on the total weight of the coating composition. In a variant of the invention, the
Beschichtungszubereitung ein Epoxydgießharzsystem. Die Beschichtungszubereitung umfasst in dieser Variante als Präpolymer ein Epoxydharz sowie einen Härter, bevorzugt ein Anhydrid oder Amin. Insbesondere weist das Präpolymer eine Epoxydzahl (nach ISO 3001) im Bereich von 2 bis 3 Eq/kg, bevorzugt im Bereich von 2,2 bis 2,35 Eq/kg auf. In einer Ausführungsform enthält die Coating preparation an epoxy casting resin system. In this variant, the coating preparation comprises as prepolymer an epoxy resin and a hardener, preferably an anhydride or amine. In particular, the prepolymer has an epoxide number (according to ISO 3001) in the range of 2 to 3 Eq / kg, preferably in the range of 2.2 to 2.35 Eq / kg. In one embodiment, the
Beschichtungszubereitung ein Epoxydharz auf Basis von Bisphenol A. Hierbei kann es sich um ein lösemittelfreies Epoxydharz handeln, jedoch kann auch abhängig von der gewünschten Viskosität der Beschichtungszubereitung ein Reaktivverdünner als Lösungsmittel eingesetzt werden. Der in der Beschichtungszubereitung enthaltene Härter ist in dieser Ausführungsform ein Härter auf Anhydridbasis. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die  Coating preparation an epoxy resin based on bisphenol A. This may be a solvent-free epoxy resin, but depending on the desired viscosity of the coating formulation, a reactive diluent may also be used as the solvent. The curing agent contained in the coating composition is an anhydride-based curing agent in this embodiment. A further embodiment provides that the
Beschichtungszubereitung als Präpolymer ein Coating preparation as a prepolymer
cycloaliphatisches Epoxydharz und/oder ein Epoxydharz mit erhöhter Schlagzähigkeit enthält. cycloaliphatic epoxy resin and / or an epoxy resin with increased impact strength.
Als vorteilhaft hat sich beispielsweise die Verwendung folgender Zweikomponenten-Epoxydharz-Gießsysteme der Firma Huntsman umfassend ein Präpolymer sowie einen Härtner, d.h Vernetzer sowie gegebenenfalls anorganische Füllstoffe herausgestellt : For example, the use of the following two-component epoxy resin casting systems from Huntsman, comprising a prepolymer and a curing agent, that is to say crosslinking agents and optionally inorganic fillers, has proved to be advantageous.
Präpolymer Vernet zer Prepolymer Vernet zer
CW 5730 N HY 5731  CW 5730 N HY 5731
CW 1446 BDF HY 2919  CW 1446 BDF HY 2919
CW 2250 HY 2919  CW 2250 HY 2919
CW 1116-1 XW 1257-1  CW 1116-1 XW 1257-1
CW 1116-1 HY 2919  CW 1116-1 HY 2919
CW 1491 BD HW 1491 BD  CW 1491 BD HW 1491 BD
CW 2122-1 HY 2123  CW 2122-1 HY 2123
CW 2122-1 HY 2901-1  CW 2122-1 HY 2901-1
XB 5763 HY 5726  XB 5763 HY 5726
CW 5725 HY 5726  CW 5725 HY 5726
CW 5742 HY 5726  CW 5742 HY 5726
CW 1195-1 HW 1196 CW 229-3 HW 229-1 CW 1195-1 HW 1196 CW 229-3 HW 229-1
Bei diesen Beschichtungszubereitungen handelt es sich um heiß härtende Epoxydharz-Gießsysteme, d.h. die Vernetzung findet bei diesen Systemen bei erhöhten Temperaturen statt Es können auch solche Epoxydharz-Gießsysteme verwendet werden, die bei Raumtemperatur aushärten, beispielsweise folgende Systeme der Firma Huntsman: These coating formulations are thermosetting epoxy casting systems, i. the crosslinking takes place in these systems at elevated temperatures. It is also possible to use those epoxy resin casting systems which cure at room temperature, for example the following systems from Huntsman:
Präpolymer Vernet zer Prepolymer Vernet zer
CW 1312 HY 1300  CW 1312 HY 1300
CW 1302 HY 1300  CW 1302 HY 1300
CW 2243-2L HY 1872  CW 2243-2L HY 1872
CW 2243-2L HY 842  CW 2243-2L HY 842
CW 2245 HY 2966  CW 2245 HY 2966
CW 2245 HY 956 EN  CW 2245 HY 956 EN
CW 2248 HY 956 EN  CW 2248 HY 956 EN
CW 2249 HY 2851  CW 2249 HY 2851
XB 2252 XB 2253  XB 2252 XB 2253
CW 2250-1 HY 2251  CW 2250-1 HY 2251
CW 5730 N HY 2966  CW 5730 N HY 2966
DBF HY 2966  DBF HY 2966
DBF HY 842  DBF HY 842
DBF HY 956  DBF HY 956
DBF HY 951  DBF HY 951
CY 220-1 HY 956  CY 220-1 HY 956
CY 221 HY 842  CY 221 HY 842
CY 221 HY 2967  CY 221 HY 2967
CY 221 HY 2966  CY 221 HY 2966
CY 221 HY 956  CY 221 HY 956
CY 223 HY 956  CY 223 HY 956
F HY 956 MY 740 HY 840-1 F HY 956 MY 740 HY 840-1
MY 740 HY 956  MY 740 HY 956
Des Weiteren kann die Beschichtungzubereitung weitere Furthermore, the coating preparation can be further
Additive wie z.B. Additive zur Erhöhung der Elastizität des Epoxydharzes (Flex) oder zur Beschleunigung der Vernetzung (Beschleuniger) enthalten. Beispiele für derartige Additives such as e.g. Additives to increase the elasticity of the epoxy resin (Flex) or to accelerate the crosslinking (accelerator) included. Examples of such
Beschichtungszubereitungen sind folgende Systeme der Firma Huntsman :  Coating formulations are the following systems from Huntsman:
Präpolymer Vernet zer Flex Beschleuniger FüllstoffPrepolymer Vernet zer Flex accelerator filler
Araldite® HY 905 DY 040 DY 061 Si02 Araldite ® HY 905 DY 040 DY 061 Si0 2
CY 5980 HY 5980 DY 040 DY 061 Si02 CY 5980 HY 5980 DY 040 DY 061 Si0 2
CY 5936 HY 5945 Si02 CY 5936 HY 5945 Si0 2
CY 5948 HY 5945 Si02 CY 5948 HY 5945 Si0 2
CW 229-3 HW 229-1  CW 229-3 HW 229-1
CY 5995 HY 5996 Si02 CY 5995 HY 5996 Si0 2
CY 5995 HY 925 Si02 CY 5995 HY 925 Si0 2
CY 5995 HY 227 Si02 CY 5995 HY 227 Si0 2
CY 228-1 HY 918 DY 062 Si02 CY 228-1 HY 918 DY 062 Si0 2
CY 228-1 HY 918 DY 045 DY 062 Si02 CY 228-1 HY 918 DY 045 DY 062 Si0 2
CY 225 HY 925 Si02 CY 225 HY 925 Si0 2
CY 225 HY 225 Si02 CY 225 HY 225 Si0 2
CY 225 HY 227 Si02 CY 225 HY 227 Si0 2
CT 5900 HT 901 Si02 CT 5900 HT 901 Si0 2
CT 5900 HT 903-1 Si02 CT 5900 HT 903-1 Si0 2
CT 5900 HT 923 Si02 CT 5900 HT 923 Si0 2
XB 5900 XB 5951  XB 5900 XB 5951
XB 5915 XB 5916  XB 5915 XB 5916
CY 184 HT 907 DY 071 Si02 CY 184 HT 907 DY 071 Si0 2
CY 184 HY 1235 DY 062 Si02 CY 184 HY 1235 DY 062 Si0 2
CY 184 HY 1235 DY 062 Si02 CY 184 HY 1235 DY 044 DY 062 S102 CY 184 HY 1235 DY 062 Si0 2 CY 184 HY 1235 DY 044 DY 062 S10 2
CY 5622 HY 1235 DY 062 S102 CY 5622 HY 1235 DY 062 S10 2
XB 5918-3 XB 5919-3 DY 062  XB 5918-3 XB 5919-3 DY 062
XB 5957 XB 5958  XB 5957 XB 5958
In einer anderen Variante der Erfindung enthält die In another variant of the invention contains the
Beschichtungszubreitung als Präpolymer ein Polyurethan bzw. eine Polyurethanvorstufe sowie einen Härter. Hierbei haben können beispielsweise folgende 2-Komponenten- Polyurethangießharze der Firma Huntsman verwendet werden:  Coating spread as a prepolymer, a polyurethane or a polyurethane precursor and a curing agent. In this case, for example, the following 2-component polyurethane casting resins from Huntsman can be used:
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die A development of the invention provides that the
Beschichtungsmasse zusätzlich zumindest ein  Coating mass additionally at least one
organofunkt ionelles Silan enthält, welches durch Hydrolyse- und/oder Kondensat ionsreakt ionen kovalent an die Oberfläche der Glaskeramik und/oder der Metallelektroden gebunden werden kann. Zudem kann das organofunkt ioneile Silan als Vernetzer fungieren. Das organofunktioneile Silan kann dabei hydrophobe Gruppen enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann der organische Rest des Silans eine oder mehrere reaktive contains organofunctional ionic silane, which ions can be covalently bound by hydrolysis and / or Kondensationsreakt to the surface of the glass ceramic and / or the metal electrodes. In addition, the organofunctional silane silane can act as a crosslinker. The organofunctional silane can contain hydrophobic groups. Alternatively or additionally, the organic radical of the silane may be one or more reactive
organofunktioneile Gruppen aufweisen, die eine kovalente Anbindung an das Polymer ermöglicht. Auch die Verwendung einer Mischung verschiedener Silane ist möglich. have organofunktioneile groups that allows a covalent attachment to the polymer. It is also possible to use a mixture of different silanes.
Das organofunktioneile Silan bzw. die Mischung The organofunctional silane or the mixture
verschiedender organofunktioneller Silane kann alternativ oder zusätzlich in einem dem Verfahrensschritt c) various organofunctional silanes may alternatively or additionally in a process step c)
vorgelagerten Schritt auf die Oberfläche der Glaskeramik aufgetragen werden. Hierbei kann der Auftrag vollständig erfolgen oder es können auch nur Teilbereich der upstream step are applied to the surface of the glass ceramic. Here, the order can be completed or it can be only part of the
Glaskeramik mit dem organofunktioneilen Silan beschichtet werden. Bevorzugt wird das organofunktioneile Silan zumindest auf den Seitenflächen der Glaskeramik Glass ceramic to be coated with the organofunktionilen silane. Preferably, the organofunctional silane is at least on the side surfaces of the glass ceramic
aufgetragen. Das organofunktioneile Silan bildet hierbei eine Haftvermittlerschicht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung findet in Schritt c) an der Grenzfläche zwischen der Silanschicht und der KunstStoffSchicht eine kovalente Anbindung der beiden Schichten statt. Hierbei reagiert die applied. The organofunctional silane forms an adhesion promoter layer. In an advantageous embodiment of the invention, a covalent bonding of the two layers takes place in step c) at the interface between the silane layer and the synthetic material layer. This reacts the
organofunktioneile Gruppe des Silans mit dem Polymers bzw. Präpolymers der Beschichtungszubereitung . Bevorzugt erfolgt die kovalente Anbindung durch Copolymerisation, Endcapping oder radikalische Propfung. organofunktioneile group of the silane with the polymer or prepolymer of the coating preparation. The covalent attachment preferably takes place by copolymerization, endcapping or free-radical addition.
Bei einer kovalenten Anbindung durch Endcapping reagiert die organofunktioneile Gruppe des Silans mit einer In a covalent attachment by endcapping the organofunktioneile group of the silane reacts with a
funktionellen Endgruppe des Polymers bzw. Präpolymers der Beschichtungszubereitung. Als besonders vorteilhaft haben sich hierbei folgende Kombinationen von Endgruppe und organofunktionellem Silan herausgestellt: Aminosilane und NCO-terminierte Polyurethane, Aminosilane und functional end group of the polymer or prepolymer of the coating preparation. To be particularly advantageous the following combinations of end group and organofunctional silane were found: aminosilanes and NCO-terminated polyurethanes, aminosilanes and
Acrylpolymere, Aminosilane und Methacrylpolymere, Acrylic polymers, aminosilanes and methacrylic polymers,
Isocycanatosilane und Polymere mit OH-Endgruppen wie beispielsweise Polyether, Polyester, Polyurethane, Amino-, Epoxy- und/oder Glycidoxysilane und Epoxydharz-Vorstufen als Präpolymere sowie Aminosilane und Phenolharz-Vorstufen als Präpolymere. Isocycanatosilanes and OH-terminated polymers such as polyethers, polyesters, polyurethanes, amino, epoxy and / or glycidoxysilanes, and epoxy precursors as prepolymers, and aminosilanes and phenolic precursors as prepolymers.
Ungesättigte Silane und Polymer bzw. Präpolymer können auch durch eine radikalische Propfreaktion kovalent miteinander verbunden werden. Hierbei haben sich insbesondere folgende Kombinationen als vorteilhaft herausgestellt: Vinylsilane und Polyolefine, Methacryloxysilane und Polyolefine sowie Methocryloxysilane und ungesättigte Polyester. Unsaturated silanes and polymer or prepolymer can also be covalently linked together by a radical grafting reaction. In particular, the following combinations have been found to be advantageous: vinylsilanes and polyolefins, methacryloxysilanes and polyolefins, and also methocryloxysilanes and unsaturated polyesters.
Die erfindungsgemäßen Kondensatoren bzw. die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kondensatoren können beispielsweise in der Hochspannungstechnik verwendet werden . The capacitors according to the invention or the capacitors produced by the method according to the invention can be used for example in high voltage engineering.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Figuren 1 bis 3 sowie an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Fig. 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen der Querschnitte unterschiedlicher Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Konverters. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Kondensators 1. Die scheibenförmige Glaskeramik 2 dient als Dielektrikum. The invention will be described in more detail below with reference to FIGS. 1 to 3 as well as to exemplary embodiments. Figs. 1 to 3 show schematic representations of the cross sections of different embodiments of the converter according to the invention. 1 shows an embodiment of the capacitor 1. The disk-shaped glass ceramic 2 serves as a dielectric.
Hierbei sind die Oberseite 2a und die Unterseite 2b der Glaskeramik 2 mit den Metallelektroden 3a und 3b Here, the top 2a and the bottom 2b of the glass ceramic 2 with the metal electrodes 3a and 3b
beschichtet. Die Elektroden 3a und 3b sind mit die coated. The electrodes 3a and 3b are with the
Ableitungen 5a und 5b verbunden. Glaskeramik 2 und Derivatives 5a and 5b connected. Glass ceramic 2 and
Elektroden (3a, 3b) weisen eine KunstStoffummantelung 4 auf. In der hier gezeigten Ausführungsform 1 weisen die Seitenflächen 2c einen vollflächigen Verbund mit der Electrodes (3a, 3b) have a plastic covering 4. In the embodiment 1 shown here, the side surfaces 2c have a full-surface bond with the
KunstStoffummantelung 4 auf. Die KunstStoffSchicht 4 kann einen Vernetzer auf Basis eines Silans enthalten, so dass Glaskeramik 2 und/oder Metallelektroden 3a, 3b und Plastic covering 4 on. The KunstStoffSchicht 4 may contain a crosslinker based on a silane, so that glass ceramic 2 and / or metal electrodes 3a, 3b and
KunstStoffummantelung 4 kovalent miteinander verbunden sein können . Kunststoffmantel 4 can be covalently connected to each other.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform 6 weist zusätzlich zwischen der KunstStoffummantelung 4 und der Glaskeramik 2 bzw. den Elektroden (3a, 3b) eine Haftvermittlerschicht 7 auf. Bevorzugt ist die Haftvermittlerschicht 7 an den The embodiment 6 shown in FIG. 2 additionally has an adhesion promoter layer 7 between the synthetic material sheath 4 and the glass ceramic 2 or the electrodes (3a, 3b). Preferably, the adhesion promoter layer 7 is attached to the
Grenzflächen zur Glaskeramik 2 und/oder zu den Elektroden 3a, 3b kovalent über Si-O-Bindungen mit diesen verbunden. Die Haftvermittlerschicht 7 enthält hydrophobe organische Reste und kann mit der KunstStoffSchicht 4 durch van-der- Waals-Wechselwirkungen und/oder über kovalente Bindungen verbunden sein. Alternativ zu der in Fig. 2 gezeigten Interfaces to the glass ceramic 2 and / or to the electrodes 3a, 3b covalently connected via Si-O bonds with these. The adhesion promoter layer 7 contains hydrophobic organic radicals and may be bonded to the plastic layer 4 by van der Waals interactions and / or via covalent bonds. Alternatively to that shown in FIG
Ausführungsform können auch nur Teilbereiche der Embodiment can also only parts of the
Glaskeramik 2 und/oder der Elektroden 3a, 3b mit der Glass ceramic 2 and / or the electrodes 3a, 3b with the
Haftvermittlerschicht 7 versehen werden. Bevorzugt sind zumindest die Seitenflächen 2c der Glaskeramik mit der Haftvermittlerschicht 7 beschichtet. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform 8 des Kondensator, bei der die Glaskeramik 2 zusätzlich eine SiC>2-haltige Schicht 9 aufweist. Die SiC>2-haltige Schicht 9 verbessert insbesondere die Benetzung der Adhesive layer 7 are provided. Preferably, at least the side surfaces 2 c of the glass ceramic are coated with the adhesion promoter layer 7. FIG. 3 shows a further embodiment 8 of the capacitor, in which the glass ceramic 2 additionally has a layer 9 containing SiC> 2. The SiC> 2-containing layer 9 improves in particular the wetting of the
Glaskeramikoberflächen. In der gezeigten Ausführungsform 8 ist zusätzlich eine Haftvermittlerschicht 7 vorhanden.  Glass ceramic surfaces. In the embodiment 8 shown, an adhesion promoter layer 7 is additionally present.
Im Ausführungsbeispiel 1 wird als Glaskeramik eine In the embodiment 1 is a glass ceramic as a
bariumtitantathaltige Glaskeramik verwendet. Ober- und Unterseite der Glaskeramik sind mit einer silberhaltigen Beschichtung versehen, welche jeweils als eine Elektrode fungiert. Die silberhaltige Beschichtung enthält Silber und Glaspartikel. Die beschichtete Glaskeramik ist mit einer KunstStoffSchicht auf Basis eines Epoxydharzes ummantelt. Das Epoxydharz ist mit anorganischen Füllstoffen verstärkt. Bariumtitantathaltige glass ceramic used. The top and bottom of the glass ceramic are provided with a silver-containing coating, which each acts as an electrode. The silver-containing coating contains silver and glass particles. The coated glass ceramic is covered with an artificial material layer based on an epoxy resin. The epoxy resin is reinforced with inorganic fillers.
Zur Herstellung der KunstStoffummantelung wird ein For the production of the Kunsthochstoff coating will be
Zweikomponenten-Epoxyd-Giessharzsystem mit einem Epoxydharz auf Basis von Bisphenol A als Präpolymer und einem Two-component epoxy casting resin system with an epoxy resin based on bisphenol A as a prepolymer and a
Anhydridhärter (Araldit®-Giessharzsystem der Firma Huntsman mit den Komponenten Araldit® CW 229-3 und Aradur® HW 229-1) verwendet . Anhydride hardener (Araldit ® - Giessharzsystem the company Huntsman with the components Araldit ® CW 229-3 and Aradur ® HW 229-1) used.
Harz- und Härterkomponente werden hierzu in der benötigten Menge bei leicht erhöhter Temperatur bis zu 60 °C unter Vakuum homogenisiert. Die Ummantelung erfolgt mit einem konventionellen Vakuum-Gießverfahren oder mit einem Resin and hardener components are homogenized for this purpose in the required amount at slightly elevated temperature up to 60 ° C under vacuum. The sheathing is done with a conventional vacuum casting or with a
automatischen Druckgelier-Verfahren (ADG-Verfahren) . automatic pressure gelation method (ADG method).
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel handelt es sich In the second embodiment is
ebenfalls um einen Kondensator mit einer Bariumtitanat- Glaskeramik als Dielektrikum und silberhaltigen Beschichtungen als Elektroden. Zur Herstellung der KunstStoffummantelung wird ein Zweikomponenten- Epoxydgiessharzsystem der Firma Huntsman mit den Komponenten Araldit® CW 1446 BDF und Aradur® HY 2919 verwendet . also a capacitor with a barium titanate glass ceramic as a dielectric and silver-containing Coatings as electrodes. For the production of the Kunstustuffummantelung a two-component Epoxydgiessharzsystem the company Huntsman with the components Araldit ® CW 1446 BDF and Aradur ® HY 2919 is used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kondensator, insbesondere geeignet für 1. capacitor, in particular suitable for
Hochspannungsanwendungen, umfassend zumindest High voltage applications, comprising at least
- einen Glaskeramikformkörper als Dielektrikum, a glass ceramic shaped body as a dielectric,
- zwei Metallelektroden, wobei die Metallelektroden in Form einer metallhaltigen Beschichtung auf den  two metal electrodes, wherein the metal electrodes in the form of a metal-containing coating on the
gegenüberliegenden Oberflächen des Glaskeramikformkörpers aufgebracht sind und opposite surfaces of the glass ceramic shaped body are applied and
- eine Ummantelung aus Kunststoff, wobei die - a plastic sheath, the
Ummantelung die mit den Metallelektroden beschichtete Glaskeramik umschließt, wobei insbesondere die  Enclosure surrounds the coated with the metal electrodes glass-ceramic, in particular the
unbeschichteten Seitenflächen der Glaskeramik einen vollflächigen Verbund mit dem Kunststoff aufweisen.  uncoated side surfaces of the glass ceramic have a full-surface composite with the plastic.
2. Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei der 2. A capacitor according to claim 1, wherein the
Glaskeramikformkörper platten- oder scheibenförmig Glaskeramikformkörper plate or disc-shaped
ausgebildet ist und die Metallelektroden auf der Ober- und Unterseite aufgebracht sind. is formed and the metal electrodes are applied to the top and bottom.
3. Kondensator einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Glaskeramik bariumtitanathaltige Phasen, bevorzugt 3. capacitor one of the preceding claims, wherein the glass-ceramic bariumtitanathaltige phases, preferably
Bariumtitanat-, Bariumstrontiumtitanat- und/oder Barium titanate, barium strontium titanate and / or
Bariumaluminiumtitanatphasen, strontiumtitantathaltige Phasen und/oder bariumzirkonathaltige Phasen enthält. Bariumaluminiumtitanatphasen, strontiumtitantathaltige phases and / or bariumzirkonathige phases contains.
4. Kondensator gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Glaskeramik eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 20, bevorzugt im Bereich von 0,15 bis 10 mm aufweist. 4. A capacitor according to one of the preceding claims, wherein the glass ceramic has a thickness in the range of 0.1 to 20, preferably in the range of 0.15 to 10 mm.
5. Kondensator gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ummantelung eine Dicke im Bereich von 1 bis 15 mm, bevorzugt im Bereich von 3 bis 10 mm aufweist. 5. A capacitor according to one of the preceding claims, wherein the sheath has a thickness in the range of 1 to 15 mm, preferably in the range of 3 to 10 mm.
6. Kondensator einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kunststoff einen Polyurethan, ein Epoxydharz und/oder ein Silikonharz umfasst. 6. Capacitor one of the preceding claims, wherein the plastic comprises a polyurethane, an epoxy resin and / or a silicone resin.
7. Kondensator gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kunststoff über Siloxaneinheiten vernetzt ist. 7. A capacitor according to any one of the preceding claims, wherein the plastic is crosslinked via siloxane units.
8. Kondensator gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kunststoff ein tan δ bei 50 Hz und 23 °C im Bereich von 0,3 bis 10, bevorzugt 0,3 bis 5 und/oder ein £r bei 23°C im Bereich von zumindest 3, bevorzugt zumindest 10 aufweist. 8. A capacitor according to any one of the preceding claims, wherein the plastic has a tan δ at 50 Hz and 23 ° C in the range of 0.3 to 10, preferably 0.3 to 5 and / or a £ r at 23 ° C in the range of at least 3, preferably at least 10 has.
9. Kondensator gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ummantelung anorganische Füllstoffe, bevorzugt Si02 und/oder A1203 enthält. 9. A capacitor according to any one of the preceding claims, wherein the sheath inorganic fillers, preferably Si0 2 and / or A1 2 0 3 contains.
10. Kondensator gemäß einem der vorherigen Ansprühe, wobei die Glaskeramik zumindest in Teilbereichen eine Si02- haltige Schicht aufweist. 10. A capacitor according to one of the preceding claims, wherein the glass ceramic has at least in some areas a Si0 2 - containing layer.
11. Kondensator gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest Teilbereiche des Kondensators zwischen der 11. A capacitor according to one of the preceding claims, wherein at least portions of the capacitor between the
Glaskeramik und dem Kunststoff eine Haftvermittlerschicht, bevorzugt eine Haftvermittlerschicht umfassend ein Glass ceramic and the plastic, a primer layer, preferably a primer layer comprising a
organofunktionalisiertes Silan, besonders bevorzugt ein Silan mit hydrophoben Gruppen, aufweisen. organofunctionalized silane, more preferably a silane having hydrophobic groups.
12. Kondensator gemäß Anspruch 11, wobei Glaskeramik und Haftvermittlerschicht an der Grenzfläche über kovalente Bindungen, bevorzugt über Si-O-Bindungen, miteinander verbunden sind. 12. A capacitor according to claim 11, wherein the glass-ceramic and the adhesion promoter layer are joined together at the interface via covalent bonds, preferably via Si-O bonds.
13. Kondensator gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei Kunststoff und Haftvermittlerschicht an der Grenzfläche kovalent miteinander verbunden sind. 13. A capacitor according to claim 11 or 12, wherein plastic and adhesive layer are covalently bonded together at the interface.
14. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators gemäß Anspruch 1 mit zumindest folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Glaskeramikformkörpers als 14. A method for producing a capacitor according to claim 1 with at least the following steps: a) providing a glass ceramic shaped body as
Dielektrikum, b) Aufbringen einer Metallbeschichtung auf zumindest Dielectric, b) applying a metal coating to at least
Teilbereichen der gegenüberliegenden Oberflächen des Partial areas of the opposite surfaces of the
Glaskeramikformkörpers , c) Ummanteln des in Schritt b) beschichteten Glass ceramic shaped body, c) sheathing the coated in step b)
Glaskeramikformkörpers mit einer KunstStoffbeschichtung durch Aufbringen einer Beschichtungszubereitung, wobei zumindest Teilbereiche des Glaskeramikformkörpers einen vollflächigen Verbund mit der KunstStoffbeschichtung bilden.  Glass ceramic molding with a KunstStoffbeschichtung by applying a coating preparation, wherein at least portions of the glass ceramic molding form a full-surface composite with the KunstStoffbeschichtung.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei in Schritt b) die Metallbeschichtung in Form einer Paste umfassend 15. The method according to claim 14, wherein in step b) the metal coating in the form of a paste comprising
Metallpartikel, Glaspulver und ein Anpastmedium aufgebracht wird. Metal particles, glass powder and a Anpastmedium is applied.
16. Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die 16. The method according to claim 14 or 15, wherein the
Oberfläche der in Schritt a) bereitgestellten Glaskeramik zumindest in Teilbereichen gereinigt und/oder geätzt wird. Surface of the provided in step a) glass ceramic is at least partially cleaned and / or etched.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei zumindest auf Teilbereichen der Oberfläche der in Schritt a) bereitgestellten Glaskeramik eine Si02~haltige Schicht abgeschieden wird. 17. The method according to any one of claims 14 to 16, wherein at least on subregions of the surface of the glass ceramic provided in step a) a Si0 2 ~ containing layer is deposited.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei in Schritt c) eine Beschichtungszubereitung umfassend ein Epoxyharz und/oder eine Epoxydharzvorstufe als Präpolymer und einen Vernetzer, bevorzugt ein Anhydrid bereitgestellt wird . 18. The method according to any one of claims 14 to 17, wherein in step c) a coating composition comprising an epoxy resin and / or a Epoxydharzvorstufe is provided as a prepolymer and a crosslinking agent, preferably an anhydride.
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei in einem dem Schritt c) vorgelagerten Verfahrensschritt auf zumindest Teilbereichen der Glaskeramikoberfläche eine Haftvermittlerschicht, bevorzugt durch Aufbringen eines Silans mit hydrophoben und/oder funktionellen Gruppen, abgeschieden wird. 19. The method according to any one of claims 14 to 18, wherein in a step c) upstream process step on at least partial areas of the glass ceramic surface, a bonding agent layer, preferably by applying a silane with hydrophobic and / or functional groups, is deposited.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei in Schritt c) an der Grenzfläche zwischen 20. The method according to any one of claims 14 to 19, wherein in step c) at the interface between
Haftvermittlerschicht und KunstStoffbeschichtung eine kovalente Anbindung von Haftvermittlerschicht und Adhesive layer and KunstStoffbeschichtung a covalent attachment of adhesion promoter layer and
KunstStoffSchicht , insbesondere durch Reaktion der KunstStoffSchicht, in particular by reaction of
organofunktioneilen Gruppen des Silans mit funktionellen Gruppen der KunstStoffSchicht erfolgt. organofunctional groups of silane with functional groups of the synthetic material layer takes place.
21. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche 14 bis 20, wobei die in Schritt c) bereitgestellte Beschichtungs Zubereitung Vernetzter, bevorzugt 21. The method according to any one of the preceding claims 14 to 20, wherein the provided in step c) Coating Preparation Crosslinked, preferred
organofunktionalisierte Silane enthält. contains organofunctionalized silanes.
22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei die in Schritt c) bereit gestellte anorganische Füllstoffe enthält . 22. The method according to any one of claims 14 to 21, wherein the provided in step c) provided inorganic fillers.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1293898B (en) * 1963-05-13 1969-04-30 Sprague Electric Co Electric capacitor made from a burnt barium titanate disc
US20100035748A1 (en) * 2008-02-05 2010-02-11 Tdk Corporation Dielectric ceramic composition and an electronic component

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3946290A (en) * 1973-10-09 1976-03-23 Tdk Electronics Co. Ltd. High tension ceramic condenser
DE19505081C2 (en) * 1994-02-17 1999-11-25 Murata Manufacturing Co High voltage capacitor and process for its manufacture
JPH08138972A (en) * 1994-11-11 1996-05-31 Murata Mfg Co Ltd Ceramic capacitor
JPH1036510A (en) * 1996-07-26 1998-02-10 Toray Dow Corning Silicone Co Ltd Electric part and its production
JP2002083737A (en) * 2000-09-07 2002-03-22 Murata Mfg Co Ltd Nonlinear dielectric element
TW556237B (en) * 2001-09-14 2003-10-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ceramic capacitor
JP4856362B2 (en) * 2004-05-20 2012-01-18 Tdk株式会社 High voltage ceramic capacitor
DE102009024645B4 (en) * 2009-06-04 2011-06-01 Schott Ag Glass-ceramic with nanoscale barium titanate, process for its preparation and use

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1293898B (en) * 1963-05-13 1969-04-30 Sprague Electric Co Electric capacitor made from a burnt barium titanate disc
US20100035748A1 (en) * 2008-02-05 2010-02-11 Tdk Corporation Dielectric ceramic composition and an electronic component

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANONYMOUS: "Araldite Casting Resin System - Araldite CW1446 BDF/ Hardener HY2919", BROCHURE, 30 June 1998 (1998-06-30), pages 1 - 6, XP055210142, Retrieved from the Internet <URL:http://www.lindberg-lund.com/files/Tekniske%20datablad/VAN-CW1446-TD.pdf> [retrieved on 20150828] *

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