DE2246573B2

DE2246573B2 - Abgleichbarer Schichtkondensator

Info

Publication number: DE2246573B2
Application number: DE19722246573
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8671 Schoenwald Fink
Original assignee: Crl Electronic Bauelemente 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1972-09-22
Filing date: 1972-09-22
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2246573C3; DE2246573A1

Description

Die Erfindung betrifft einen abgleichbaren Schichikondensaior, bestehend aus aufeinandergestapelten Keramikschichten, die jeweils einseitig mit mit Ausnahme einer zur Kontaktierung dienenden Anschlußfläche vom Rand beabstandeten Metallschiehten der beiden Beläge versehen sind, und einer auf die freiliegende Metallschicht des Stapels aufgebrachten, den Stapel abschließenden metallfreien Keramikschicht, bei dem die Anschlußflächen der Belagschichten innerhalb zweier, jeweils einem Belag zugeordneter verschiedener Bereiche der Stirnseiten des Kondensators freiliegend herausgeführt sind, wobei die Anschlußflächen aufeinanderfolgender Schichten abwechselnd in einem der beiden gegenüberliegenden Btreicht herausgeführt sind, bei dem jeweils mittels einer auf einem dieser Bereiche der Stirnseite des Kondensatorblockes aufgebrachten Metallschicht die in diesem Bereich liegenden Anschlußflächen der zu einem der beiden Beläge des Kondensators gehörenden Metallschiehten elektrisch leitend verbunden sind und bei dem außerdem vom Rand beabstandete zum Abgleich des Kondensators dienende Metaiischichten vorgesehen sind, deren Anschlußflächen an den Seitenflächen des Kondensators innerhalb von an die Stirnseiten angrenzenden Abschnitten freiliegen, wubei jeweils die stirnseitige zur Kontaktierung dienende Metallschicht eines Belages auch den Abschnitt einer Seitenfläche mitbedeckt, an dem Anschlußflächen der diesen Belag zugeordneten Abgleichflächen freiliegen.

Bei derartigen Stapelkondensatoren ist der Kapazitätswert von der Dicke der Keramikschicht, von der Größe der auf die Keramikschicht aufgebrachten Metallschiehten der Beläge und von der Anzahl der keramischen Schichten abhängig.

Bei der Herstellung: solcher Stapelkondensatoren ergeben sich durch die Toleranzen der Flächen der aufgebrachten Metallschiehten und insbesondere durch Dikkentoleranzen der Keramikschichten weite Toleranzen des gewünschten Kapazitätswertes.

Es ist bekannt, diese weiten, herstellungsbedingten Kapazitätstoleranzen dadurch zu verringern, daß bei zu großen Kapazitätswerten mittels z.B. Sandstrahlverfahren durch die Grundfläche hindurch einiee Kera-

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scnichten kegelförmig ausgeschliffen werden, woich die Flachen der auf sie aufgebrachten Metallic,«, der Belüge entsprechend verkleinert werden Her KapazitÜtswert abnimmt, siehe z. B, die deut-Offenlegungsschrift 2 119 040. F i g. 6. Bei zu klei-■ KsPRzUä" «werten gibt es die Möglichkeit, durch ■Chrinien von an Luftatmosphäre schnell trocknen- und dabei leitend werdenden Metallpräparaten auf Grundflächen die Anzahl der zum Kapazitätswert Wenden Keramikschichten und damit den Kapazi-

r/cLert zu erhöhen.

Me bekannten Abgleichverfahren haben den Nachdaß Stapelkondensatoren nach dem kegeligen Aus- ^en witteis ζ. B. Sandstrahlverfahren nicht mehr ^m uchtesiciier sind, da die Metallschichten der Beläge IÜfMM/m so daß der kegelige Anschliff in einem weite-ÜÜLii Arbeitsgang mit einem glasigen Material ausgegos-IllP werden muß bzw. bei der zusätzlichen Metallisie-ΙΙΙΙΙΡ¹ j_er Grundflächen die Kriechstrecken zwischen ^Wn beiden Außenmetallisierungen verkleinert werden oder von vorneherein klein sind und damit die Span-„nnessichcrheit minimal ist.

tof der deutschen Auslegeschrift 1 614 429 wird ein beziehbarer Schichtkondensator beschrieben, bei dem auf den normalerweise von Metallschichten freibleibenden Grundflächen gitterartige Leiterbahnen aufgebracht _sinci. Durch metallische Verbindung von Gitterfeldern mit den Belägen kann der Kapazitätswert in Grenzen stufenweise erhöht werden.

Beim Gegenstand der deutschen Auslegeschrift M 614 591 handelt es sich darum, daß dem Abgleich dienende Teilflächen seitlich herausgeführt werden, wobei iedoch wenigstens eine zusätzliche Metallschicht (9,15, 16) notwendig ist, die auf einer Mantelfläche des Keramikliörpers angeordnet ist und infolge der Herausführung der Teilfläehen in ihrer gesamten Breite sehr breit sein muß, so daß die Kriechstrecken an der Oberfläche des Stapelkondensator - wie auch dort aus den F i e. 1 bis 4 'u entnehmen ist - sehr stark reduziert

^S"aus der schon genannten deutschen Offenlegungsschrift 2 119 040 ist auch ein mehrschichtiger Kondensator mit einem ersten und einem zweiten Satz von die beiden Beläge bildenden Metallschichten bekannt, siehe z. B die F i g. 1 und 2, bei dem die Metallschichten des ersten Satzes und die des zweiten Satzes, die aufeinandergerchichtet sind, sich abwechselnd überlappen und durch zwischenliegende Schichten aus dieiektnschem Material voneinander getrennt sind, bei dem mindestens der Rand einer Metallschicht eines der beiden Beläge -licht wie die Ränder der anderen Metallschichten sich ganz bis zur Stirnseite des Kondensators erstreckt umi dort freiliegt, sondern von der Stirnseite beabstandet ist, und bei dem auf jede Stirnseite eine die dort herausgeführten Ränder der Metallschichten eines Belages kontaktierende und somit die Metallschichten des Belages parallel schaltende Metallschicht aufgetragen ist Zürn Anschließen von Metallschichten, deren indir Stirnseite des Kondensators beabstandet jitlann beim Abgleich die mit einer kontaktiersnucii Schicht versehene Seite des Kondensators mit "'liner bis zu den Rändern der zurückliegenden Metallsehiöhteft t«ichendeft Nut versehen und anschließend in «Kese Nut <iine mit der stirnseitigen Metallschicht ver btindene Metallschicht eingebracht, so daß auch die VOffl Rand beabstandeten Metallschichten mit den anderen Schichten des Belsges elektrisch parallel geschal-

Ferner ist dort eine weitere Ausführungsform eines Kondensators, siehe z. B. die F i g. 15A bis ISE. mit zum Abgleich dienenden Metallschichten aufgezeigt, die von der kontaktierten Stirnfläche des Kondensators beabstandet sind und die an an diese Stirnflächen angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen des Kondensators herausgeführte elektrische Anschlüsse besitzt, wobei diese Abschnitte der Seitenflächen von der zur Kontaktierung dienenden stirnseitigen Metallschicht mit überdeckt sind und so die elektrisch hier herausgeführten Schichten mit den anderen Schichten eines Belages parallel geschaltet sind. Zum Abschalten von zum Abgleich dienenden Metallschichten wird jeweils ein auf einen Abschnitt einer Seitenfläche aufgebrachtes Teil der stirnseiligen Metallschicht entfernt

Diese beiden zuletztgenannten bekannten Ausführungen eines abgleichbaren Stapelkondensators haben jedoch den Nachteil, daß nicht mit einem Belag verbundene Abgleichschichten über die gesamte wirksame Kondensatorfläche sich erstreckende Blindbeläge bilden, deren elektrisches Potential nkht festgelegt ist.

Ein weiterer Nachteil dieser bel.nnten Kondensatorbauformen besteht in der dabei ->.ur in großen Schritten veränderbaren Kapazität des Kondensators, da bei elektrischer Abtrennung einer Metallschicht zwei ai-.tive Dielektrikumschichten für den Kapazitätswert nicht mehr wirksam sind. Daraus folgt auch, daß diese beiden bekannten Kondensaiorbauformen in nachteiliger Weise bei niedrigen Kapazitätswerten mit weniger als vier Dielektrikumschichten nicht angewandt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen abgleichbaren Mehrschichtkondensator zur Verfügung zu stellen, bei dem im abgeglichenen Zustand die ursprüngliche Spannungsfestigkeit und Feuchtesicherheit gewährleistet bleibt, bei dem der Abgleich außer einem Schleifvorgang keine weiteren Arbeitsgänge erfordert und bei dem die Möglichkeit zum Abgleich von der Anzahl der Dielektrikumschichten unabhängig, also auch bei niedrigen Kapazitätswerten mit geringer Anzaiil von keramischen Schichten in engen Bereichen schrittweise möglich ist, wobei der Keramikkörper nicht verändert wird und die äußeren kontaktierenden Metallschichten als bekannte Überrandmetalhsierung ausgeführt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede auf einer der beiden Oberflächen einer Keramikschicht aufgetragene Metallschicht in eine Hauptfläche, die eine Metallschicht eines Belages darstellt und in eine oder mehrere von der Hauptflache und untereinander elektrisch isolierte Teilflächcn, die zur" Abgleich des Kondensators dienen, untertei.t ist, daß Ji.> Teilflächen zwischen der Hauptfläche und der den diese kontierenden Abschnitt der stirnsettigen Metallschicht tragenden Stirnfläche des Kondensators angeordnet sind und daß die Anschlußflächen der Teilflächen innerhalb von an diese Stirnfläche angrenzende Abschnitte der Seitenflächen des Kondensators, die von Abschnitten der stirnseitigen Metallschicht bedeckt sind, herausgeführt sind.

Vorteilhafterweise ist auf jeder Keramikschicht eine gerade Anzahl von Teilflächen, die zum Abgleich dienen, vorhanden, Jie symmetrisch auf beiden Seiten der zwischen ihnen durchfahrenden AnschlüBfiächc der Hauptfläche angeordnet und die Anschlußflächen der Teilfläehen jeweils an gegenüberliegenden Seitenflächen des Kondensators herausgeführt sind, wobei die zum Abgleich dienenden Teilfläehen gleich groß oder

ungleich groß sein können.

Werden die Teilflachen, die zum Abgleich dienen, ungleich groß ausgebildet, so kann der Kondensatoi körper vorteilhafterweise eine trapezförmige Grundfläche besitzen, um die Lage der ungleich großen Teilflächen nach außen hin ersichtlich zu machen.

Der Kondensator gemäß der Erfindung wird dadurch abgeglichen, daß der Kapazitätswert durch elektrische Unterbrechung zwischen Anschlußflächen von Teilflächen und der stirnseitigen zur Kontaktierung dienenden Metallschicht verringert wird, wobei die elektrische Unterbrechung durch Abschleifen von Bereichen der auf an die Stirnseiten des Kondensators angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen aufgebrachten Metallschichten erhalten wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, durch Unterteilung der Metallfläche einer Schichtebene in Haupt- und Teilflächen — die mit aus dem Material der anderen Flächen bestehenden Anschlußflächen innerhalb von an die Stirnflächen angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen herausgeführt sind (Oberrandmetallisierung) — eine Abgleichmöglichkeit zu schaffen, indem die herausgeführten Enden der Anschlußflächen von der stirnseitigen kontaktierenden Metallschicht 7. B. mittels Schleifscheibe getrennt werden, wodurch der Kapazitätswert in gezielten Stufen reduziert werden kann.

Da sich die im Bereich einer stirnseitigen kontaktierenden Metallschicht herausgeführten Anschlußflächen und ihre Teilflächen auf dem gleichen elektrischen Potential befinden wie die stirnseitige Metallschicht, ist der Abgleich problemlos.

Dabei ist es unabhängig von der Anzahl der übereinander angeordneten Keramikschichten mit Metallschichten möglich, einen Abgleich auch in engsten Kapazitätsbereichen durchzuführen und mit der normalen Oberrandmetallisierung, wie sie bei keramischen Mehrschichtkondensatoren üblich und zum Einbau in elektronische Schaltungen notwendig ist. einen abgleichbaren Schichtkondensator zu schaffen, bei dem sich auch nach dem Abgleich keine Blindbeläge Undefinierten Potentials ausbilden.

Em schematisches Ausführungsbeispiel eines Kondensators nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Schichtkondensators nach der Erfindung, bei dem die kontaktierende Schicht an den Stirnseiten nur angedeutet ist,

F i g. 2 eine Draufsicht des in F i g. 1 dargestellten Schichtkondensators,

F i g. 3 einen Schnitt durch den in F i g. 2 dargestellten Schichtkondensator entlang der Schnittlinie A-B und

F i g. 4 einen Schnitt durch den in F i g. 2 dargestellten Schichtkondensator entlang der Schnittlinie C-D.

In F i g. 1 ist ein Schichtkondensator dargestellt der aus mindestens einer keramischen Schicht ohne aufgebrachte Metallschichten und daran anschließenden keramischen Schichten mit aufgebrachten Metaflschkhten aufgebaut ist, bei dem die beiden zur Kontaktierung der Schienten dienenden Metafischichten 9, 10 jeweils aus einem auf die Stirnfläche des Kondensators aufgebrachten Abschnitt 10 und aus auf angrenzende Abschnitte der Seitenflächen 7 aufgebrachten Abschnitten 11 bestehen, welche die freiliegenden Enden Sa der Anschlußflächen 4a an der Stirnseite 6 und die Enden 56 der Ansclilußflächen Ab an den Seitenflächen 7 elektrisch miteinander verbinden.

In F i g. 2 sind die freiliegenden Enden 5b der Anschlußflächen 4b an einer Seitenfläche 7, die parallel zu den Grundflächen 8 des Schichtkondensators verlaufen und die sie kontaktierende Metallschicht 9 dargestellt.

F i g. 3 zeigt eine Keramikschicht 1 mit der Hauptfläche 2 ihrer Metallschicht, die mit der Anschlußfläche 4a an die Stirnseite ft herausgeführt ist und den Teilflächen

ίο 3, die mit den Anschlußflächen 4b seitlich der Stirnseite 6 an die Seilenfläche 7 im Bereich des Abschnittes 9 der kontaktirrenden Metallschicht 9.10 herausgeführt sind. In Fig.4 ist eine deir Fig.3 entsprechende Keramikschicht mit einer in Haupt- und Teilflächen unter-

is teilten Metallschicht dargestellt. Im Schichtkondensator folge η Schichten naich F i g. 3 und F i g. 4 aufeinander.

Bei desen Schichtkondensatoren kann es sich um solche mit oder ohne Drahtanschlüsse handeln, wobei

ίο die Schi;htkondensatoren ohne Drahtanschlüsse direkv nach bekannten Verfahren in z. B. gedruckte Schaltun gen eingelötet werden, während Schichtkondensatoren mit Drahtanschlüssen, welche an den Außenkontaktierwgen elektrisch leitend befestigt sind, im Normalfall feuchtesicher umkleidet werden.

Ergibt sich durch die Herstellungsmethode der Schicht kondensatoren beispielsweise eine Fertigung?- streuung nach einer Glockenkurve von ± 20% um den gewünschten Kapazitätsnennwert und soll das FeU 1- gungslos auf ±10% Kapazitätstoleranz abgeglichen werden, so legt man das Streumaximum des Fertigungsloses vorteilhafterweise 10% über den gewünschten Kapazitätsnennwert. Durch Wahl zweier 10%ig«:r Teilflächen 3 und einer 80%igen Hauptfläche 2 je Ke ramikschicht wird es möglich, auf einer Seitenfläche 7 des Kondensators in zwei Schritten zu je 10% den Kapazitätswert auf di<: gewünschten ±10% um den Nennwert abzugleichen. Liegt die Fertigungsstreuung in Form einer Glocken kurve bei z. B. ± 10% um ein Streumaximum, so ist es sinnvoll, das Streumaximum etwa 5% über dem Kapazitätsnennwert zu wählen, um mit 5%igen Teilflächen in jedem Fall das gesamte Fertigungslos auf 10%ige Kondensatoren abgleichen zu können, wobei der grfß te Tei' des Fertigungsloses ebensogut auf 5% abgleich bar isi. Kondensatoren mit einer 5%iger« und noch engeren KapazUätstoleranz um den Nennwert sind jedoch nor bei Typ t — Kondensatoren (lEC-PublikatJon 108) interessant

Bei einer glockenhaften Fertigungsstreuung *on ± 10% um ein Verteihingsmaxinram legt man zur Erzielupg 2%iger Schichtkondensatoren das Verteilung» maximum vorteilhafterweise 5% ober den Kapazitiits nennwert und hat die Möglichkeit mit 4%igen Teilte-

dien durch Abgleich auf einer Seitenfläche 7 den Kapa zitätsnennwert auf ± 2% genau anzustellen, wobei dei

Fertijsungs-Kapazitütsbereich von - 7% bis + 5% bzw

+10·* (13%) um das Streumaximum ausgenutzt wird.

Düse Ausführungsbeispiele sind so gewählt, daß di<

So Teilflächen gleich groß sind und der gewünschte Kapa zitätswert mit der gewünschten Kapazrtätstoleran durch Abgleich auf nur einer Seitenfläche erreicht vei den kann. Durch Abgleich auf beiden Seitenflächen κ der doppelte Hisrstelhmgs-Kapazitätswert-Streiibe

reich ausnutzbar.

Sind die Teilflächen, die an den gegenüberliegende Außenkontaktierurigen hu Bereich der kontaktierei den Metallschicht herausgeführt sind, nicht gleich gro

so daß der Abgleich in größeren und feineren Stufen möglich ist, können die Grundflächen vorteilhafterweise konisch ausgebildet sein, um die Bereiche größerer bzw. feinerer Abgleichstufen optisch einfach sichtbar zu machen,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Abgleichbarer Schichtkondensator, bestehend aus aufeSnandergestapelten Keramikschichten, die jeweils einseitig mit mit Ausnahme einer zur Kontaktierung dienenden Anschlußfläche vom Rand beabstandeten Metallschiehten der beiden Beläge versehen sind, und einer auf die freiliegende Metallschicht des Stapels aufgebrachten, den Stapel abschließenden metallfreien Keramikschicht, bei dem die Anschlußflächen der Belagschichten innerhalb zweier jeweils einem Belag zugeordneter verschiedener Bereiche der Stirnseiten des Kondensators freiliegend herausgeführt sind, wobei die Anschlußflächen aufeinanderfolgender Schichten abwechselnd in einem der beiden gegenüberliegenden Bereiche herausgeführt sind, bei dem jeweils mittels einer auf einem dieser Bereiche der Stirnseite des Kondensatorblockes aufgebrachten Metallschicht die in diesen? Bereich liegenden Anschlußflächen der zu einem der beiden Beläge des Kondensators gehörenden Metallschiehten elektrisch leitend verbunden sind und bei dem außerdem vom Rand beabstandete zum Abgleich des Kondensators dienende Metallschiehten vorgesehen sind, deren Anschlußflächen an den Seitenfläcnen des Kondensators innerhalb von an die Stirnseiten angrenzenden Abschnitten freiliegen, wobei jeweils die stirnseitige zur Kontaktierung dienende Metallschicht eines Belages auch den Abschnitt einer Seitenfläche mitbedeckt, an dem die Anschlußflärben der diesem Belag zugeordneten Abgleichflächen freiliegen, d a durch gekennzeichnet, laß jede auf eine der beiden Oberflächen einer Keramikschicht (1) aufgetragene Metallschicht in eine Hauptfläche (2), die eine Metallschicht eines Belages darstellt und in eine oder mehrere von der Hauptfläche (2) und untereinander elektrisch isolierte Teilflächen (3), die zum Abgleich des Kondensators dienen, unterteilt ist, daß die Teilflächen (3) zwischen der Hauptfläche (2) und der den diese kontaktierenden Abschnitt (10) der stirnseitigen Metallschicht (9,10) tragenden Stirnfläche (6) des Kondensators angeordnet sind und daß die Anschlußflächen (46) der Teilfläche (3) innerhalb von an diese Stirnfläche (6) angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen {7) des Kondensators. «lie von Abschnitten (9) der stirnseitigen Metall tchicht (9,10) bedeckt sind, herausgeführt sind.
2. Abgleichbarer Schichtkondensator nach An tpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Keramikschicht (1) eine gerade Anzahl von Teilfiä-Chen (3), die zum Abgleich dienen, vorhanden ist, die tymmeirisch auf beiden Seiten der zwischen ihnen durchführenden Anschlußflächen (4a) der Hauptflä-Che (2) angeordnet sind und daß die Anschlußflä Chen (4b) der Teilflächen (3) jeweils an gegenüberlegenden Seitenflächen (7) des Kondensators her- «usgeführt sind.
3. Abgleichbarer Schichtkondensator nach Antpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abgleich dienenden Teilflächen (3) gleich groß sind.
4. Abgleichbarer Schichtkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abgleich dienenden Teilflächen (3) ungleich groß sind.
5. Abgleichbarer Schichtkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der ungleich großen Teilflächen (3), die zum Abgleich des Kondensators dienen, durch trapezförmige Ausbildung der Grundfläche (8) des Kondensators von außen zu ersehen ist.
ο. Verfahren zum Abgleich eines Schichtkondensators nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätswert durch elektrische Unterbrechung zwischen Anschlußflächen (46) von Teilflächen (3) und der s'irnseitigen zur Kontaktierung dienenden Metallschicht (9. 10) verringert wird.
7. Verfahren zum Abgleich eines Schichtkondensators nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Unterbrechung durch Abschleifen von Bereichen der auf an die Stirnseiten (6) des Kondensators angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen (7) aufgebrachten Metallschiehten (9) erhalten wird.