Elektrischer Kondensator mit nichtleitenden, auf dem Belegungsmetall aufgewachsenen Umsetzungsprodukten als Dielektrikum. Man hat als Dielektrikum schon nicht- leitenda Umsetzungsprodukte von Belegungs metallen vorgeschlagen, insbesondere Metall oxyde, die teilweise über sehr gute dielek trische Eigenschaften verfügen. Die bekann ten Vorschlälge liessen jedoch die serienmässige Herstellung von derartigen Kondensatoren nicht zu Vor allem zeigte sich, dass beim Zusammenbau der mit den nichtleitenden Schichten bedeckten Elemente unerklärliche Kurzschlüsse zwischen den Belegungen ein traten, so dass es nur dem Zufall überlassen blieb, ob ein derartiger Kondensator brauch bar war oder nicht.
Wie die neueren Untersuchungen ergeben haben, liegt der Hauptgrund der beobachte- fen Ausfälle darin, dass die Umsetzungs produkte von Natur aus über sehr viele lei tende und halbleitende Stellen verfügen, die nun vom Grundmetall ausgehend eine leitende Brücke zum bilden.
Zur Ausschaltung dieser Fehlerstellen ist bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden, den Gegenbelag einer, beispielsweise mit Oxyd bedeckten Metallplatte nicht in Form einer selbsltändigen Metallfolie oder dergleichen zu wählen, sondern den Gegen belag in feiner Verteilung als Schicht auszu bilden und von derart geringer Stärke zu wählen, dass durch eine kurze Strombelastung der dünne an all den leitenden und halbleitenden Stellen zersbört bezw. nichtleitend gestaltet wird, wodurch diese leitenden Stellen isoliert sind und die Kon densatorwirkung nicht mehr beeinträchtigen können.
Bei. der Herstellung solcher Kondensato ren nun ergab sich eine weitere Schwierig- heit bezüglich der Stromzuführung zu dem dünnen -Gegenbekg. Abgesehen von der Schwierigkeilt, an so sehr dünnen Schichten Überhaupt eine Stramzuführungleinwandfrei anzubringen, zeigte sich, dass Durchschläge, die bei Überlastungen auch bei solchen Kon- densatoren auftreten können, im wesentlichen an den Stellen auftraten, an denen die Strom zuführung an der dünnen Schicht angebracht war. Dies hatte den weiteren Nachteil, dass bei einem.
Durchschlag meist ein völliger Kurzschluss bestehen blieb, da die massive Stromzuführungselektrode von dem Durch schlagsstrom nicht weggebrannt werden konnte.
Es ergab sich somit die Forderung, die Stromzuführung ausserhalb des Kondensa torfeldes anzubringen. Dies ist aber bei dem skizzierten Aufbau des Kondensators nicht möglich, da die dünne Metallschicht höch stens im Bereiche der nichtleitenden U m- setzungssehicht vorhanden ist, während diese ihrerseits wieder nur höchstens im Bereich de massiven Muttermetalles möglich ist, so dass also in allen Fällen jedes Flächenteil des dün nen Gegenbelages gegenüber dem massiven Muttermetall angeordnet ist.
Um nun die bestehenden Schwierigkeiten für die Stromzuführung zu umgehen, wird mit der Erfindung eine völlig anders gear tete Lösung angegeben, und zwar zeichnet sich der erfindungsgemässe Kondensator da durch aus, dass auf die dielektrische Schicht einer massiven Metallbelegung eine leitende Schicht einseclussfrei festhaftend aufgebracht ist, die so dünn ist, wie es zum Zerstören dieser Schicht an Fehlerstellen des Dielek trikums erforderlich ist, und dass mindestens zwei derart aufgebaute Kondensatorelemente zusammengefügt sind, wobei die mit den Um setzungsprodukten bedeckten massiven Me tallbelegungen. die mit den äussern Strom zuführungen in Verbindung stehenden Bele gungen des Kondensators sind. während die dünnen leitenden Schichten Blindbelegungen sind.
Zwei Kondensatorelemente sind also in Serde geschaltet. wobei man selbstverständ- lieb die Umsetzungsschichten in einer solchen Stärke herstellt, dass die Durehschlagsspan- nung beider Kondensatorelemente zusammen die gewünschte Grösse besitzt. Obwohl bei der beschriebenen Anordnung die dünnen Belegungsschichten keinen An schluss mehr besitzen, sind sie doch nicht überflüssig und können auch nicht entbehrt werden, weil durch deren Zerstörung an Fehlerstellen des Dielektrikums die eingangs erwähnten Kurzschlüsse vermieden werden.
Ausserdem wären bei der Aufeinanderschich tung nur mit Umsetzungsprodukten bedeck ter Belegungen die dielektrischen Werte des so gefertigten Kondensators wesentlich schlechter, weil zwischen den dielektrischen Sehiehten erhebliche Lufträume bleiben würden.
In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Kondensators, und zwar ein Stapelkondensa tor dargestellt, obwohl in gleicher Weise auch Wickel- und Faltkondensatoren und dergleichen gefertigt werden können.
In der Fig. 1 ist ein Kondensa-torelement i n der Seitenansicht und in der Fig. 2 im Schnitt dargestellt. a ist eine Metallplatte, beispielsweise aus Aluminium, die auf ihrer Oberfläche mit einer nichtleitenden Um- setzungsechikcht, beispielsweise einer Oxyd- schieht b bedeckt ist. Auf dieser Oxydschicht b ist eine dünne Metallschicht c niedergeshla: gen.
Derartige Kondensatorelemente werden dann. wie es die Fig. 3 zeigt, aufeinander ge schichtet. und zwar derart, dass. wie in Fig. 4 erkennbar ist, die Stromzuführungsteile der einzelnen Elemente abwechselnd an verschie denen Stellen aus dem Stapel heraustreten, so dass sie in einfacher Weise untereinander und mit dem äussern Stromzufüihrungsleitungen verbunden werden können. Wie die Seiten ansieht. Fig. 3. erkennen lässt, liegen die dünnen Metallbelegungen c jeweils aufeinan der und bilden einen Blindbelag, der so dünn ist. dass er an Fehlerstellen des Dielektrikums bei Entstehung eines Kurzschlusses zerstört wird.
Die Stromzuführung zu dem Konden- sator erfol,nt an -den massiven Meta,llbele:;nn- gen. dis> in der Fig. 3 mit d und e bezeichnet "ind, auf nelehen die Umsetzungsprodukte aufgewaehCen sind, vorzugsweise, wie dar- .
gestellt an aus dem Stapel heraustretendlem, nicht mit Umsetzungsprodukten bedeckten Belegungsfortsätzen.
Durch die beschriebene Anordnung wer den alle Schwierigkeiten der Stromzuführung zu den dünnen Gregenbelegungen vermieden, da der Strom nur an robusten und aus dem Kondensatorfeld herausgeführten Metall elektroden erfolgt. Eine Raumvergrösserung tritt durch die Hintereinanderschaltung zweier dielektriseher Schichten nicht ein, da man es in der Hand hat, die Umsetzungs schichten in beliebiger Stärke zu erzeugen und daher entsprechend der gewünschten Durchschlagsspannung die Schicht jedes ein zelnen Elementen mit geringerer Stärke her stellen kann.
In der gleichen Weise können auch Wickelkondensatoren gefertigt werden, bei welchen beidseitig mit Umsetzungsschichten bedeckte Metallbänder, auf deren Flachseiten auf den nichtleitenden Schichten festhaftend aufliegende dünne leitende Schichten ange bracht sind, dürch Zusammenwickeln zu einem Kondensatorelement vereinigt werden. Hierbei kann man, wie es bei Papier- konden8atoren bekannt ist, die eine Metall belegung aus der einen Stirnseite und die andere Metallbelegung aus der andern Stirn seite mit ihrem Rand hervorstehen lassen und diesen Rand dann zur Stromzuführung zum Kondensator verwenden.
Es sei noch erwähnt, dass die dünnen leitenden Blindbelegungen mit besonderem Erfolg durch Aufdampfen hergestellt wer den können, weil dieses Herstellungsverfah ren eine genaue Einhaltung bestimmter Be lagstärken gestattet und ausserdem für eine einschlussfreie und festhaftende Unterhage bürgt.
Unter Umständen kann es zweckmässig sein, die Ausschaltung der leitenden Stellen in der Umsetzungsschicht vorzunehmen, be vor die einzelnen Kondensatorelemente zu sammengefügt werden, indem man sie einzeln nach ihrer Fertigstellung einer Strom vorbelastung unterzieht, wobei an den leiten den Stellen des Dielektrikums der dünne Ge- genbelag zerstört, das heisst nichtleitend ge staltet wird.
Electrical capacitor with non-conductive conversion products grown on the covering metal as a dielectric. Non-conductive conversion products of covering metals have already been proposed as dielectric, in particular metal oxides, some of which have very good dielectric properties. The known proposals, however, did not allow the series production of such capacitors.First and foremost, it became apparent that inexplicable short circuits occurred between the layers when the elements covered with the non-conductive layers were assembled, so that it was only left to chance whether such a capacitor was used was useful or not.
As the more recent investigations have shown, the main reason for the failures observed is that the conversion products naturally have a large number of conductive and semiconducting points that now form a conductive bridge starting from the base metal.
To eliminate these flaws, it has already been proposed elsewhere not to choose the counter-coating of a metal plate covered with oxide, for example, in the form of a self-contained metal foil or the like, but rather to form the counter-coating in a fine distribution as a layer and to choose such a small thickness that a short current load breaks the thin one at all the conductive and semiconducting points or Is designed non-conductive, whereby these conductive points are isolated and the Kon capacitor effect can no longer affect.
At. The manufacture of such capacitors resulted in a further difficulty with regard to the power supply to the thin counterpart. Apart from the difficulty of attaching a power supply screen to such very thin layers without a wall, it was found that breakdowns, which can occur with overloads even with such capacitors, mainly occurred at the points where the power supply is attached to the thin layer was. This had the further disadvantage that with one.
Breakdown usually a complete short circuit remained, since the massive power supply electrode could not be burned away by the breakdown current.
There was thus the requirement to attach the power supply outside the capacitor field. However, this is not possible with the outlined structure of the capacitor, since the thin metal layer is present at most in the area of the non-conductive implementation layer, while this in turn is only possible at most in the area of the solid mother metal, so that in all cases each Part of the surface of the thin counter-facing is arranged opposite the solid mother metal.
In order to circumvent the existing difficulties for the power supply, the invention provides a completely different kind of solution, namely the capacitor according to the invention is characterized by the fact that a conductive layer is firmly adhered to the dielectric layer of a solid metal coating, which is as thin as it is necessary to destroy this layer at faults in the dielectric, and that at least two capacitor elements constructed in this way are joined together, the massive metal layers covered with the conversion products. the assignments of the capacitor associated with the external power supply. while the thin conductive layers are dummy assignments.
Two capacitor elements are therefore connected in series. It goes without saying that the conversion layers are produced in such a thickness that the breakdown voltage of both capacitor elements together is of the desired size. Although the thin covering layers no longer have a connection in the arrangement described, they are not superfluous and cannot be dispensed with because the short circuits mentioned at the beginning are avoided by destroying them at faults in the dielectric.
In addition, in the case of layers on top of one another, the dielectric values of the capacitor manufactured in this way would be considerably poorer, because considerable air spaces would remain between the dielectric layers.
In the drawing, for example, an embodiment of the capacitor according to the invention, namely a stacked capacitor is shown, although wound and folded capacitors and the like can also be manufactured in the same way.
In FIG. 1, a capacitor element is shown in side view and in FIG. 2 in section. a is a metal plate, for example made of aluminum, the surface of which is covered with a non-conductive conversion coating, for example an oxide layer b. A thin metal layer c is deposited on this oxide layer b.
Such capacitor elements are then. As shown in FIG. 3, ge layered on top of one another. in such a way that. As can be seen in FIG. 4, the power supply parts of the individual elements alternately emerge from the stack at different points so that they can be easily connected to one another and to the external power supply lines. As the pages look at. Fig. 3 shows that the thin metal coatings c each lie on top of one another and form a blind coating that is so thin. that it is destroyed at faults in the dielectric if a short circuit occurs.
The power supply to the capacitor takes place at the solid metal elements:; nn- gen. This is denoted in FIG. 3 with d and e "and on which the reaction products are wrought, preferably as shown. .
placed on protruding from the stack, not covered with conversion products.
The arrangement described who avoids all the difficulties of supplying power to the thin Gregen occupancy, since the current only occurs on robust metal electrodes led out of the capacitor field. An increase in space does not occur due to the series connection of two dielectric layers, since it is in the hand to produce the implementation layers of any thickness and therefore the layer of each individual element with a lower thickness can be produced according to the desired breakdown voltage.
In the same way, wound capacitors can also be manufactured, in which metal strips covered on both sides with conversion layers, on the flat sides of which thin conductive layers are attached to the non-conductive layers, are combined by winding them together to form a capacitor element. As is known with paper capacitors, one can have the edge of one metal covering protrude from one end face and the other metal covering from the other end and then use this edge to supply power to the capacitor.
It should also be mentioned that the thin conductive blind assignments can be produced with particular success by vapor deposition, because this manufacturing method allows precise adherence to certain Be lay strengths and also guarantees an inclusion-free and firmly adhering substrate.
Under certain circumstances, it can be useful to eliminate the conductive points in the conversion layer before the individual capacitor elements are put together by subjecting them to a current preload after they have been completed, with the thin layer at the conductive points of the dielectric The gene coating is destroyed, i.e. it is made non-conductive.