DE1665131C3

DE1665131C3 - Keramikkondensator

Info

Publication number: DE1665131C3
Application number: DE19671665131
Authority: DE
Inventors: Richard Anthony Des Piaines; Baraket Daher Chicago; 111. Stark (V.StA.)
Original assignee: P.R. Mallory & Co. Inc., Indianapolis, Ind. (V-StA.)
Priority date: 1966-04-22
Filing date: 1967-04-21
Publication date: 1976-11-11

Description

Die Erfindung betrifft einen Keramikkondensator, der aus einem als Dielektrikum d'enenden Keramikkörper mit zwei gegenüberliegenden, zueinander parallel verlaufenden Oberflächen, aus zwei auf diese Oberflächen aufgebrachten elektrisch leitenden Schichten der beiden Beläge, aus mit den elektrisch leitenden Schichten verbundenen Anschlüssen und aus einem den Kondensatorkörper und Teile der Anschlüsse bedekkenden Überzug, der zu einem wesentlichen Anteil Epoxydharz enthält, besteht.

Keramikkondensatoren, in denen der Keramikkörper als Dielektrikum dient, sind in elektrischen und elektronischen Systemen weit verbreitet. Sie sind besonders vorteilhaft, weil sie eine hohe Kapazität und so eine hohe Durchschlagsspannung bei verhältnismäßig geringen Abmessungen aufweisen. Wenn jedoch derartige Keramikkondensatoren bei Spannungen über 500 Volt betrieben werden, kann an den Stellen, an denen ein hoher Spannungsgradient vorliegt, ein unerwünschtes elektrisches Rauschen und/oder eine Koronaentladung auftreten. So treten beispielsweise bei einem Keramikkondensator, der aus einem als Dielektrikum dienenden Keramikkörper besteht, der auf den zwei gegenüberliegenden Seiten mit Metallschichten als Beläge und Leitungsanschlüssen versehen ist, zwischen den Leitungsdrähten und dem Keramikkörper und den Kanten der Beläge und dem Keramikkörper Koronaentladungen auf. Diese Koronaentladungen können /war durch Aufbringen geeigneter fts Überzüge weitgehend verhindert werden, die dafür bisher verwendeten Überzugsmittel weisen jedoch nur niedrige Gütefaktoren auf. Der niedrige Gütefaktor des Überzugs setzt aber auch den Gütefaktor des fertigen Keramikkondensators herab.

Das gilt auch für die in der USA.-Patentsehrift 28 36 777 und in der französischen Patentschrift 13 93124 beschriebenen Keramikkondensatoren, bei denen der Keramikkörper, der auf zwei gegenüberliegenden zueinander parallel verlaufenden Oberflächen zwei elektrisch leitende Schichten mit damit verbundenen Anschlüssen aufweist, ebenso wie Teile der Anschlüsse mit einem Überzug bedeckt sind, der zu einem wesentlichen Anteil aus einem Epoxydharz besteht

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen neuen Keramikkondensator anzugeben, bei dem die unerwünschten Koronaentladungen nicht auftreten und der gleichzeitig einen hohen Gütefaktor aufweist

Es wurde nun gefunden, daß die Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man zu diesem Zwecke einen Epoxydharzüberzug mit einer ganz bestimmten Zusammensetzung verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Keramikkondensator, der aus einem als Dielektrikum dienenden Keramikkörper mit zwei gegenüberliegenden, zueinander parallel verlaufenden Oberflächen, aus zwei auf diese Oberflächen aufgebrachten elektrisch leitenden Schichten der beiden Beläge, aus mit den elektrisch leitenden Schichten verbundenen Anschlüssen und aus einem den Kondensatorkörper und Teile der Anschlüsse bedeckenden Überzug, der zu einem wesentlichen Anteil Epoxydharz enthält, besteht und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Überzug besteht aus

1 bis 15 Gewichtsprozent Butylglycidoläther,

5 bis 20 Gewichtsprozent eines Epoxydharzes mit

einem Epoxydäquivalentgewicht von 170 bis

180,
15 bis 30 Gewichtsprozent eines Epoxydharzes mit

einem Epoxydäquivalentgewicht von 400 bis

450,

1 bis 5 Gewichtsprozent Dicyandiamid,
0,1 bis 5 Gewichtsprozent Bentonit,
0,2 bis 2 Gewichtsprozent Benzidingelb,
30 bis 60 Gewichtsprozent Calciumcarbonat und
3 bis 10 Gewichtsprozent Xylol.

Der erfindungsgemäße Keramikkondensator zeichnet sich gegenüber den bisher bekannten Keramikkondensatoren nicht nur dadurch aus, daß er gegen das Auftreten von unerwünschten Koronaentladungen weitgehend geschützt ist bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung seines hohen Gütefaktors, sondern auch dadurch, daß er einen erweiterten Betriebsspannungsbereich aufweist. Außerdem kann der aufgebrachte Harzüberzug dazu dienen, dem Keramikkondensator eine verbesserte Festigkeit zu verleihen und sein Aussehen zu verbessern.

Der Harzüberzug kann auf den Keramikkondensator nach irgendeinem der üblicherweise zum Aufbringen von Überzügen angewendeten Verfahren, beispielsweise durch Eintauchen, Aufsprühen oder Aufbrüsten, aufgebracht werden. Damit ist es möglich, Keramikkondensatoren herzustellen, die bei Spannungen von mehr als 500 Volt zufriedenstellend arbeiten.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Keramikkondensator noch einen zweiten, auf den ersten Überzug aufgebrachten isolierenden Schutzüberzug aufweisen, wodurch seine .Strukturfestigkeit und sein Aussehen weiter verbessert werden können.

Der den Gegenstand der Erfindung bildende Keramikkondensator kann auf technisch einfache Weise wirtschaftlich hergestellt werden und weist hervorragende Eigenschaften in bezug auf die Verringerung des unerwünschten elektrischen Rauschens s und/oder des Auftretens von unerwünschten Korouaentladungen sowie in bezug auf eine erweiterte Betriebsspannung bei gleichzeitiger Aufrcchterhaltung eines hohen Gütefaktors auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird riachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Keramikkondensator ohne Überzug,

F i g. 2 eine Seitenansicht des in F i g. 1 dargestellten Kondensators, diesmal jedoch mit dem aufgebrachten ;s Überzug,

F i g. 3 eine Ansicht des in F i g. t gezeigten Kondensators mit dem aufgebrachten Überzug und einem zweiten Schutzüberzug und

F i g. 4 eine Seitenansicht gemäß F i g. 3, teilweise im Schnitt.

Ein Keramikkondensator 10, bestehend aus einem Keramikkörper 11, elektrisch leitenden Schichten 12 und 13 der Beläge und Anschlüsse oder Leitungsdrähte 14 und 15 ist in Fig. 1 gezeigt. Der Keramikkörper Il .··, besteht aus einem geeigneten dielektrischen Material, wie Bariumtitanat, und die elektrisch leitenden Schichten 12 und 13 werden durch Aufbringen oder Abscheiden eines Überzugs aus einem elektrisch leitenden Material auf die gegenüberliegenden paralle- ^o len Oberflächen des Keramikkörpers aufgebracht. Die Schicht 13 ist in Fig. 1 nicht gezeigt. Die Kapazität des Kondensators 10 wird durch die den Schichten 12 und 13 gemeinsame Fläche, die dielektrische Konstante und die Dicke des Keramikkörpers 11 bestimmt. ^

Die Anschlüsse 14 und 15 sind an den elektrisch leitenden Schichten 12 bzw. 13 angelötet oder auf andere Weise befestigt

F i g. 2 zeigt den Kondensator 10 mit dem Überzug 16 von der Seite. Die beiden Flächen 11a und 11 i> des Keramikkörpers 11 sind im wesentl.chen parallel zueinander und die elektrisch leitenden Schichten 12 und 13 sind einander gegenüberliegend gezeigt, so daß sie eine Kapa/.itätsfläche bilden, die gleich der Fläche der Beläge ist. Man erkennt, daß die Belagflächen etwas kleiner sind als die Fläche des Körpers.

Eine Schicht 16. die den Überzug darstellt, befindet sich auf allen Oberflächen des Kondensators 10 einschließlich Teilen der Anschlüsse 14 und 15. Wenn der Überzug als Zw isehenschichi verwendet w nd. kann seine Dicke sehr gering sein. Beispielsweise wurde gefunden, daß eine Dicke von 0,127 mm fur viele Kondensatoren ausreicht

In Fig. 3 ist der Kondensator 10 mn einem zweiten isolierenden Schutzüberzug 17 dargestellt. Der zweite Schutzüberzug 17 wird gewöhnlich angebracht, um die Festigkeit zu erhöhe and oder im. das Aussehen v.i verbessern, und er kai:., aus einem Phenolharz, einem Epox\dharz oder einem anderen geeigneten Isolations- und Schutzmaterial bestehen

F 1 g. 4 zeigt einen Schiv't durch d
mit der Zwischenschicht 16 ur.J de:
17. Ks ist ersichtlich, daß der
Zwischenschicht 16 vollständig bedeckt. Der Überzug 17 verbindet sich mit der Zwischenschicht 16 und ist. wie Fig. 4 zeigt, gewohnlich etwas dicker als die Zwischenschicht. Die Dicke des zweiten Überzugs v, ird durch die Strukturerfordernisse des Kondensators 10 bestimmt.

Die chemischen Bestandteile und die prozentuale Zusammensetzung des vorgesehenen Überzugs sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben:

en Kondensator 10 i zw eiten Überzug Überzug 17 die

Tabelle 1
Verbindung

Ciewiehtspro/ein

1 bis 15

Butylglycidoläther CH₂CH CH₂ O (CH₂I₃ (Hj

Epoxydharz mit EÄG*) von 170 bis 180
Epoxydharz mit EÄG*) \on 400 bis 450
Dicyandiamid
Bentonit
Benzidingelb
Calciumcarbonat
Xylol

*) EÄG = Epoxydäquivalentgewicht (vgl. «Handbook of Kpoxy Resins«. Lee and Neville McGraw Hill. S. 4 bis 14).

5 bis 20
15 bis 30
1 bis 5
0.1 bis 5
0,2 bis 2
30 bis 60
3 bis 10

Die obigen Bestandteile werden zusammengegeben und vermählen. Zu diesem Zweck kann entweder eine Kugelmühle, eine Rohrmühle mit Kieselsteinfüllung oder ein Walzwerk verwendet werden. Fine bevorzugte Zusammensetzung ist in der folgenden Tabelle Il angegeben.

Benzidingelb gehört zu den organischen Azopigmenten und wird durch Kupplung des Tetiazoniumsalz.es von 3,3'-Dichlorbenzidin mit Acetoacetaryliden hergestellt und besitzt eine guie Helligkeit, Lichtechtheit und Alkalibeständigkeit.

Tabelle 11

60 Verbindung

Butylglycidoläther
Epoxydharz mit einem EÄG
von 170 bis 180
Epoxydharz mit einem LÄCi
von 400 bis 450

(iew 1	eins
pro/t	.'IH
8.(1
120

20,0

FoilselAing

Verbindung

Dicyandiamid Bentonit Benzidingelb Calciumcarbonat XvIoI

Gewichts Prozent

2,5 2,0 0,5 50,0 5,0

Damit die durch Spannungsgradienlen erzeugte Koronaentladung unterdrückt wird, muß der Überzug frei fließfähig sein, damit er in winzige Risse und Spalten im Körper eindringen kann. Der vorgesehene Überzug erfüllt diese Forderung.

Der vorgesehene Überzug ist den bisher bekannten Überzügen sowohl hinsichtlich der Unterdrückung des elektrischen Rauschens als auch der Unterdrückung von Koronaentladungen weit überlegen und verbessert die Gehäuse-Durchschlagfestigkeil keramischer Kondensatoren, ohne den elektrischen Verlustfaktor merklich zu erhöhen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Keramikkondensator, bestehend aus einem als Dielektrikum dienenden Keramikkörper mit zwei 5 gegenüberliegenden, zueinander parallel verlaufenden Oberflächen, aus zwei auf diese Oberflächen aufgebrachten elektrisch leitenden Schichten der beiden Beläge, aus mit den elektrisch leitenden Schichten verbundenen Anschlüssen und aus einem den Kondensatorkörper und Teile der Anschlüsse bedeckenden Überzug, der zu einem wesentlichen Anteil Epoxydharz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberzug besteht aus

15

1 bis 15 Gewichtspro7ent Butylglycidoläther,
5 bis 20 Gewichtsprozent eines Epoxydharzes mit einem Epoxydäquivalentgewicht von 170 bis 180,

15 bis 30 Gewichtsprozent eines Epoxydharzes mit einem Epoxydäquivalentgewicht von 400 bis 450,

1 bis 5 Gewichtsprozent Dicyandiamid,
0.1 bis 5 Gewichtsprozent Bentonit,
0,2 bis 2 Gewichtsprozent Benzidingelb,

30 bis 60 Gewichtsprozent Calciumcarbonat und 3 bis 10 Gewichtsprozent Xylol.

2. Keramikkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zweiten, auf den ersten \o Überzug aufgebrachten isolierenden Schutzüberzug aufweist.