DE1614429C - Stapelkondensator, der auf einen gewünschten Sollwert seiner Kapazität abgleichbar ist - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stapelkondensator, der auf einen gewünschten Wert seiner Kapazität abgleichbar ist. Stapelkondensatoren im Sinne der vorliegenden Erfindung bestehen aus übereinandergestapelten Schichten aus dielektrischem Material und zwischen den Schichten befindlichen, als Kondensatorbeläge dienenden Metallschichten. die abwechselnd von Schicht zu Schicht an verschiedenen Seiten des Stapels aus diesem herausgeführt und dort miteinander elektrisch verschaltet sind. Miteinander elektrisch verschaltete Schichten gen dar. Es ist möglich, an die Verschaltungsfläche dieser Schichten zusätzlich eine äußere Stromzuführung anzubringen, z. B. anzulöten, um die Stapelkondensatoren mit anderen elektrischen Bauelementen zu verbinden. Die Stapelkondensatoren können auch steckbar sein, wobei zusätzliche äußere Stromzuführungen nicht erforderlich sind.

Stapelkondensatoren der geschilderten Art sind z. B. durch die USA.-Patentschrift 3 235 939 bekannt; dort sind auch sogenannte Mehrfachkondensatoren in Stapelbauweise beschrieben, bei denen zwischen mehrere Hauptbeläge, die zu einer Verschaltungsseite geführt sind, jeweils mehrere, z. B. drei, Nebenbeläge als Gegenelektroden eingefügt, zu einer anderen Verschaltungsseite geführt und dort mit der entsprechenden Zahl von Stromzuführungen versehen sind. Bei den bekannten Stapelkondensatoren bereitet die Erzielung einer gewünschten Kapazität insofern Schwierigkeiten, als die Kondensatorbelegungen in ihrer Größe in der Regel vorgegeben sind, so daß die Kapazität, neben anderen Bedingungen, von der Summe der einander gegenüberstehenden Flächenteile der metallischen Schichten abhängig ist. Bei genügend großer Sorgfalt läßt es sich einrichten, daß die gewünschte Größe der die Kapazität mitbestimmenden Fläche der gegenüberliegenden Metallschichtenteile erreicht wird; jedoch ist der gewünschte Kapazitätswert des Stapelkondensator dann immer noch nicht mit genügender Sicherheit zu erreichen, denn, wie allgemein bekannt, beeinflußt auch die Dicke der dielektrisch wirksamen Schichten die Kapazität. Insbesondere bei Stapelkondensatoren mit äußerst dünnen dielektrischen Schichten wirken sich herstellungsbedingte Schwankungcn der Schichtdicke in meist erheblichen und kaum beeinflußbaren Streuungen der Kapazität des fertigen Kondensators bis zu 2O¹Vo aus. Ein Abgleich ist durch Abschleifen möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugründe, Mittel und Wege anzugeben, mit deren Hilfe diese herstellungsbedingten Streuungen der Endkapazität des Kondensators ausgeglichen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs geschilderte Stapelkondensator erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer der beiden außenliegenden dielektrischen Schichten zur Ausfüllung mit leitfähigem Material freie Felder bildende, gitterartig einander zugeordnete Leiterbahneu aufgebracht sind, die miteinander elektrisch leitend verbunden und zu einer Verschaltungsseite des Stapels geführt sind.

Man erhält damit die Möglichkeit, bei einem Stapelkondensator auf wenigstens einer der außenliegenden dielektrisch wirksamen Schicht durch Ausfüllen der zwischen den Leiterbahnen vorhandenen freien Flächen die Kapazität um eine Reihe kleiner Beträge dein gewünschten Sollwert anzunähern. Die Kapazität des noch nicht abgeglichenen Stapelkondensator muß dabei selbstverständlich einen unter dem gewünschten Sollwert liegenden Betrag haben. Es bereitet aber keine Schwierigkeiten, Kondensatorstapel mit einer geringeren als der gewünschten Kapazität herzustellen.

Der Vorteil des Ausgleichens auf diese Weise wirkt sich besonders bei Stapelkondensatoren aus. bei denen die dielektrische Schicht aus Keramik und insbesondere aus sogenannter NDK-Kcramik besieht.

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Unter »NDK-Keramik« in diesem Sinne ist ein Ma- und Kondensatoren, die einen Ausgangswert von
terial zu verstehen, dessen Dielektrizitätskonstante 7300 bis 7840 pF haben, auf einer Außenfläche mit
höchstens einige Hundert beträgt, vorzugsweise unter Rastergittern versehen. Diese werden dann mit der
100 liegt. Diese NDK-Massen zeichnen sich beson- entsprechenden Elektrode verbunden, die Tinktur
ders dadurch aus, daß sie eine geringe Abhängigkeit 5 wird eingebrannt, und die Kapazität wird erneut
der Dielektrizitätskonstante von der Temperatur gemessen. Die durch den Aufdruck eines Rasterhaben und/oder deren Abhängigkeit von der Tem- gitters (Fig. 3) hinzukommende Kapazität beträgt
peratur nahezu linear ist. etwa 350 pF. Nun können die zwölf bzw. sechs un-

Es ist deshalb besonders vorteilhaft, die durch bedruckten Felder in den Rastergittern je nach

die Erfindung vorgeschlagene Ausgleichsmöglichkeit io Differenz zur Nennkapazität mit Silbersuspension

bei Stapelkondensatoren aus NDK-Keramik anzu- ausgefüllt werden. Jedes Feld steigert die Kapazität

wenden. Die als Kondensatorbelegungen dienenden um etwa 50 pF. Damit kann der Sollwert hinreichend

Metallschichten bestehen, wie an sich bekannt, aus genau eingestellt werden.

Palladium und werden vor dem Sintern des kerami- An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung und

sehen Stapelkondensators auf die in Folienform vor- 15 sollen weitere Einzelheiten derselben näher erläutert

liegende keramische Masse aufgetragen. werden.

Das Rastergitter aus den Leiterbahnen besteht vor- Fig. 1 zeigt einen Stapelkondensator im Schnitt

teilhafterweise aus Einbrennsilber. Einbrennsilber ist längs der Linie I-I in Fi g. 2;

eine nach dem Einbrennvorgang verbleibende, über- F i g. 2 zeigt den Stapelkondensator in Draufsicht;

wiegend aus Silber bestehende Schicht, die dadurch 20 * Fig. 3 zeigt einen gitterförmigen Leiterbahn- ||

entsteht, daß auf den keramischen Körper ein Belag auftrag etwa in natürlicher Größe, während in den jf

in Form einer an sich bekannten, Silberteilchen, Fig. 1 und 2 die Größenverhältnisse aus Gründen ||

Haftoxide und Glaspulver enthaltenden Suspension der Erläuterung verzerrt wiedergegeben sind. Der jl;

mit organischen Bestandteilen (Nitrozellulose, gelöst Stapelkondensator ist gegenüber seiner Länge L und |

in Äthylenglykolmonoäthyläther) als Suspensions- 25 seiner Breite B (Fig. 2) nur von geringer Dicke D J];

mittel aufgetragen (Siebdruck, Spritzen usw.) und bei (Fig. 1). Die Abmessungen betragen in der Wirk- jf

Temperaturen zwischen 500 und 850° C eingebrannt lichkeit beispielsweise L = 15 mm, B = 10 mm und |

wird. Meist wird auch die genannte Suspension be- D = I mm. jf

reits als »Einbrennsilber« bezeichnet. Der Stapelkondensator gemäß F i g. 1 besteht aus jj

Zur Herstellung eines Keramik-Stapelkonden- 30 mehreren Schichten 1 aus dielektrisch wirksamem |

sators nach der Erfindung werden noch ungebrannte, Material. Der Körper ist von Metallschichten 2 und 3 [g

mit Palladium bedeckte dünne Schichten aus mit durchsetzt, wobei die Metallschichten 2 an der einen p

keramischer Masse gefüllten, folienbildenden Kunst- schmalen Stirnfläche mit der Silberschicht 4 und die s

Stoffen zur Erzielung der gewünschten Anordnung Metallschichten 3 an der anderen schmalen Stirn- |

der Kondensatorbeläge übereinandergestapelt, und 35 fläche mit der Silberschicht 5 zu den die Konden- p

die Leiterbahnen (das Rastergitter) werden auf die satorbeläge darstellenden Teilen zusammengeschaltet j

äußere Schicht vor dem Sintern des Stapels auf- sind. An den Silberschichten 4 und 5 können Strom- ';

getragen. Zuführungen angelötet sein. Auf den außenliegenden jj

Vorteilhafterweise werden jedoch die Leiterbahnen dielektrischen Schichten (oben und unten) sind |

auf den fertiggesinterten Kondensatorstapel aufge- 40 Rastergitter 6 und 7 aufgebracht. |

tragen. In F i g. 2 zeigt die Draufsicht die obere di- j

elektrische Schicht 1, die mit dem Rastergitter 6 ver- j

Ausführungsbeispiel sehen ist, welches elektrisch an der Silberschicht 5 |

angeschlossen ist. Die freien Felder 8, die vom ρ

Für Kondensatoren aus einer Masse mit einem 45 Rastergitter 6 gebildet werden, dienen zum Er- :

ε-Wert von etwa 50 mit 8000 pF Nennkapazität wer- höhen der Kapazität, bis der Sollwert erreicht ist. Die

den vierzehn Keramikschichten von etwa 70 μΐη Strichelung in den linken beiden Feldern soll an- !

Dicke verwendet. Die daraus gefertigten Stapel haben deuten, daß dort Metall aufgetragen ist, wodurch die j:

die Abmessungen von etwa 15 X 10 X 1 mm³. Die nach der Herstellung des Stapelkondensators vor- j

Kapazitätswerte streuen dann zunächst infolge unter- 50 handene Kapazität auf einen gewünschten Wert ge- |

schiedlicher Dicke der Folien und ungenauer Stape- bracht ist. Die von Leiterbahnen bedeckte Fläche j

lung von 6800 bis 8000 pF. Ist nun eine Kapazitäts- einer äußeren dielektrischen Schicht entspricht etwa

toleranz von ±2% gefordert, so wird den Konden- der Gesamtfläche der von Leiterbahnen freien Ab- I

satoren mit zu niedrigen Kapazitätswerten ein Rast- gleichfläche dieser Schicht. Dadurch ist gewährleistet, j

gitter — wie es die Fig. 3 zeigt — aus Silber- 55 sowohl daß noch genügend offene Abgleichflächen j;

Suspension (Einbrennsilber = in organischen Sus- vorhanden sind als auch daß von der Kontaktseite !

pensionsmitteln verteilte Teilchen aus Silber, Haft- entferntere Leiterbahnteile niederohmig ange- j

oxiden und Blei-Bor-Silikatglas) aufgedruckt. Es schlossen sind, wodurch der Verlustwinkel des Kon- j

werden dabei Kondensatoren, die einen Ausgangs- densators nicht beeinträchtigt wird. ι

wert von 6800 bis 7300 pF haben, auf beiden Seiten 60 Fig. 3 zeigt ein Rastergitter in natürlicher Größe. i

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Stapelkondensator, der auf einen gewünschten Sollwert seiner Kapazität abgleichbar ist, bestehend aus übereinandergestapelten Schichten aus dielektrischem Material und zwischen den Schichten befindlichen, als Kondensatorbeläge dienenden Metallschichten, die abwechselnd von Schicht zu Schicht an verschiedenen Seiten des Stapels aus diesem herausgeführt und dort miteinander elektrisch verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer der beiden außenliegenden dielektrischen Schichten (1) zur Ausfüllung mit leitfähigem Material freie Felder (8) bildende, gitterartig einander zugeordnete Leiterbahnen (Rastergitter 6. 7) aufgebracht sind, die miteinander elektrisch leitend verbunden und zu einer Verschaltungsseite (4, 5) des Stapels geführt sind.

2. Stapelkondensator nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Schichten (1) aus Keramik bestehen.

3. Stapelkondensator nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Schichten (1) aus Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante bestehen, deren Änderung in Abhängigkeit von der Temperatur gering ist und/oder linear verläuft.

4. Stapelkondensator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf wenigstens einer äußerer, dielektrischen Schicht (1) angebrachten Leiterbahnen (6,7) aus Einbrennsilber bestehen.

5. Verfahren zur Herstellung eines Stapelkondensators nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem noch ungebrannte, mit Palladium als Belegungen bedeckte dünne Schichten aus mit keramischer Masse gefüllten, folienbildenden Kunststoffen zur Erzielung der gewünschten Anordnung der Kondensatorbeläge übereinandergestapelt werden und dieser Stapel der Sinterung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (das Rastergitter 6. 7) auf die äußere Schicht (1) vor dem Sintern des Stapels aufgetragen werden.

6. Verfahren zur Herstellung eines Stapelkondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (6,7) auf den fertiggesinterten Kondensatorstapcl aufgetragen werden.