DE1916111A1 - Kapazitives elektrisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

International Standard Electric Corp., New York, U.S.A.

Kapazitives elektrisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf kapazitive elektrische Bau- λ elemente mit einem Paar übereinander liegender, sich über den gleichen Raum erstreckender, durch dielektrisches Material voneinander getrennter und zu einem Wickel aufgewickelter Belegungen. Solche Bauelemente können Kunstleitungen mit über die Leitungen verteilten Leitungskonstanten und gewöhnliche Kapazitäten enthalten.. Diese Kunstleitungen unterscheiden sich von gewöhnlichen Kondensatoren dadurch, daß wenigstens eine ihrer Belegungen einen merklichen Widerstand und/oder eine merkbare Induktivität sowie eine Kapazität pro Längeneinheit der aufeinanderliegenden Belegungen aufweist. Bei einer Kunstleitung wird: gewöhnlich eine Verbindung mit den beiden Enden der Leitung hergestellt, d.h. daß beide Enden des Leiters oder, im Falle einer symmetrischen Kunstle'itung \ alle vier Enden des Leiters zu geeigneten äußeren Anschlüssen herausgeführt werden. ...- ■

Bei der Herstellung von bekannten-Wickelkondensatoren ist es üblich, auf die Belegungsränder der Wickelstirnseiten je eine

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Metallschicht so aufzubringen, daß der betreffende rand über seine gesamte Länge mit der Metallschicht verbunden wird. Auf diese Weise lassen sich Eigeninduktivität und Serien widerstand der Windungen weitgehend ausschalten, da benach*ri' > barte Windungen kurzgeechlossen werden.^ϊ? "- =

Bei der Erfindung wird eine ähnliche HerstVllungstechnik an-. ~ gewendet, um die beiden Leiterenden einer als Wickel ausgestalteten Kunstleitung zu geeigneten äußeren Anschlüssen herausführen zu können. Die Erfindung kann ebenso gut· bei einem Kondensator angewendet werden, der im Gegensatz zu einer ■ , Kunstleitung einen nicht merklichen Widerstand oder eine nicht merkbare Induktivität aufweist und bei dem die beiden Belegungen mit äußeren Anschlüssen verbunden werden sollen. Zur Lösung dieser Aufgaben wird bei einem kapazitiven elektrischen Bauelement der eingangs erwähnten Art gemäß der -Erfindung vorgesehlagen, daß mindestens eine Stirnfläche des Wickels mit einem Paar konzentrisch !zueinander liegender Anschlußschichten aus Metall versehen ist, von denen die eine mit dem einen ISmFe einer Belegung und die zweite mit dem entgegengesetzten Ende einer Belegung verbunden ist. -

Im folgenden sollen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert werden. Ss zeigen: :· Mgur 1 ein Beispiel für die Oberfläehenraetallisierung eines dielektrischen Bandes, die als Leiter einer Kunstleitung wirkti

Figur 2· in schematischer perspektivischer Barstellung das Endstück eines Wickels, wie er durch Aufwickeln eines aus : Figur 1 ersichtlichen Bandes erhalten wird; Figur 3 ein Beispiel für die Anordnung einer aus'Isoliermate—' rial bestehenden Abdeckmaske, mit der eine Isolierung zwischen zwei auf einer Stirnseite des Wickels konzentrisch zueinander liegenden Anschlüssen gemäß der Erfindung erzielt wird;

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Figur 4 ein Beispiel für die gegenseitige Anordnung eines Leiterpaares und einer Abdeckmaske bei einer symmetrischen Kunetleitung gemäß der Erfindung}

Figur 5 ein Beispiel ffir die Anwendung der Erfindung auf einen induktionsarmen Kondensator.

Au· figur 1 ist ein dielektrieoh.ee Band 1 der Länge AD (■» XF) uxid der Breite BF ersichtlich. Dieses Band ist, wie die schraffierte Fläche zeigt, mit Ausnahme des Randes EF, des Streifens BC lind des Bereiches zwischen G und H auf seiner gesamten Oberfläche metallisiert. Der Streifen BC erstreckt sich parallel zum Bandrand AD und reicht τοη einem lacbereloh bis zum anderen Endbereich der Belegung, die durch die Metallisierung 2 gebildet wird. Die Metallisierung ver- ä läuft daher über die Gesamtlänge des Bandes entlang dem Band-

f rand, jedoch alt Ausnahme des kurzen Streifens GH, dessen günstigste Lage sich n4her dem einen Bandende als dem anderen befinden kann. Der freigelassene Randstreifen EF, der nicht metallisierte Streifen BG und der kurze Streifen GH können la bekannter Weise durch entsprechendes Abbrennen der Metallisierung, die anfänglich das gesamte Band bedeckt, erzeugt werden· Die Rückseite des Bandes kann mit Ausnahme eines oberen schmalen Randes vollständig metallisiert werden. Es ist ersichtlich, SaS sich/plfallisierte Randbereich BG und der metallisierte Bereich CIi kontinuierlich bis zum Ende der BeIe^ gung bei A bzw. D fortsetzen. Ist das Band aufgewickelt und die Stirnseite des Randbereiches AD mit einer gespritzten \ Metallschicht versehen, so wird ein Anschlußbereieh geschaffen,, der über die gesamte Länge mit den Randbereichen AG und HD in elektrischem Kontakt steht, so daß Widerstand und Induktivität dieser Randbereiche durch Kurzschlußverbiniäung ixb&v-* brückt werden und ein elektrisch.er Kontakt mit den entsprechen^· den finden der Belegung hergestellt wird« Die Lage des kurzen

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Streifens G-H kann in bezug auf die Bandlänge so gewählt werden, daß die radiale Breite der beiden Kontaktbereiche gleich ist. Es muß dafür gesorgt werden, daß die Metallisierung der Stirnfläche den kurzen Streifen GH, der kürzer als die Länge einer Windung sein kann, oder die benachbarten Windungen zwischen den angrenzenden Randbereichen AG und HD nicht überbrückt. ■ .

Um die erforderliche Isolierung zwischen den beiden konzentrisch zueinander liegenden Anschlüssen zu schaffen, die durch Metallisierung der Stirnfläche gebildet werden, wird über und unter dem kurzen Streifen GH und den angrenzenden metallisierten Randbereichen ein selbstklebendes Abdeckband 5 derart angeordnet, daß sich dieses längs des Bandes wenigstens über eine Windung und noch ein Stück der nächsten Windung erstreckt,· so daß die aus dem Wickel hervorstehenden Ränder der beiden Klebebänder zusammengeklebt werden können. Das Band·1 wird. dann zusammen mit einem Isolierband 4, das sich nicht ganz . bis zu den Kanten des Bandes 1 erstreckt, aufgewickelt, wie es sehematisch in Figur 2 dargestellt ist. In dieser Figur sind die metallisierten Randbereiche von A bis G und H bis D mit 5 bzw. 6, der kurze Streifen zwischen diesen mit 7 und die noch nicht zusammengeklebten beiden Teile des Abdeckbandes mit 3 bezeichnet.

Wie aus dem in Figur 3 gezeigten WiGkel 8 ersichtlich ist, wird aus den beiden Teilen des Abdeckbandes nach dem Zusammenkleben eine den kurzen Streifen 7, der durch die Strecke GH in Figur 1 bestimmt ist, und die beidseitig angrenzenden metallisierten Randbereiche vollständig bedeckende Hülle geschaffen. Hachdem die fertige Abdeckung sich wenigstens über eine Windung und einen Teil der nächsten Windung des Wickels erstreckt, kann nunmehr die Stirnfläche gespritzt werden, um ein Paar von konzentrisch zueinander liegenden Anschlüssen 9 und 9* herzustellen, von denen der eine mit dem Randbereich AG und der

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andere mit dem Randbereich HD (Figur 1) Kontakt macht. Nach Herstellung der Anschlußschichten kann der hervorstehende Teil der Abdeckung 3 abgeschnitten werden. Die andere Stirnfläche des. Wickels kann zur Bildung eines dritten Anschlusses, der als Erdanschluß dient, vollständig metallisiert werden. Dabei verhindert der nicht metallisierte Streifen EF auf der Oberseite des Bandes (Figur 1), daß die metallisierte Stirnseite mit der Belegung 2 kurzgeschlossen wird.

Obgleich im vorstehenden ausgeführt wurde, daß zwei Teile eines Klebebandes zur Herstellung einer den kurzen Streifen überdeckenden Abdeckung verwendet werden, kann anstelle hiervon auch ein einzelnes Stück Abdeckband benutzt werden, wenn dieses über beide Seiten des dielektrischen Bandes gefaltet I wird. Außerdem kann auch ein einzelnes Stück Abdeckband mit einer Länge verwendet werden, die sich wenigstens über zwei Windungen erstreckt. Die sich hierbei überlappenden Windungen dieses Bandes können wiederum zusammengeklebt werden.

Bei der bisherigen Ausführungsform wurde ein Erdanschluß durch Metallisierung der Rückseite des Bandes 1 hergestellt. Natürlich kann auch die Oberfläche des eingeschichteten Bandes 4 metallisiert und falls erforderlich, ein Rand dieses Bandes mit einer Abdeckung versehen werden.

Die oben beschriebene unsymmetrische Kunstleitung kann für | "Kerbfilter" verwendet werden, die als Abschlußkunstschaltungen mit drei Anschlüssen aufzufassen sind und bei denen der Leiter der Kunstleitung, der einen Serienwiderstand und zwischen sich und der "Erde" eine Parallelkapazität aufweist, mit zwei-Anschlüssen des Netzwerkes verbunden ist, während die "Erde" durch einen äußeren Widerstand zum dritten Anschluß gemacht wird. Ein solcher Filter hat bei einer bestimmten Frequenz einen hohen Dämpfungsgrad.

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Mir eine symmetrische Kunstleitung kann die Anordnung nach Figur 4 verwendet werden. Hierzu wird ein metallisiertes .,^. dielektrisches Sand 1, wie es anhand der Figur 1 beschrieben wurde, zusammen mit einem weiteren ähnlichen Band 10 ver- „_ili;0' wendet, das auf der Oberseite des Bandes 1 derart angeordnet wird, daß seine metallfreien Bereiche zu denen des Bandes 1 entgegengesetzt liegen. So ist dem metallfreien Streifen 11 auf Band 10 zwischen den metallisierten Randbereichen 12 und

13 der metallfreie Streifen 7 zwischen den metallisierten Randbereichen 14 und 15 auf Band 1 zugeordnet, während der nicht metallisierte, sich längs des Bandes 10 erstreckende obere Randteil 16 (Figur 4) dem nicht metallisierten Randbereich 17 des Bandes 1 zugehörig ist und über den Äandbereichen

14 und 15 des Bandes 1 zu liegen kommt. Ein Abdeckband 18,

das sich mindestens über eine Windung und einen Teil der nächsten Windung des Wickels erstreckt, wird auf die Front- und Rückseite des Bandes 1, und zwar über benachbarte Teile der Randbereiche 14 und 15, aufgeklebt. Diese Abdeckbänder 18 reichen nicht ganz bis zur Mitte des Bandes 1 und überragen die obere Bandkante, so daß sie zusammengeklebt werden können. Entsprechend werden beim Band TO,Abdeckbänder 19 in ähnlicher Weise angewendet. Anstelle von zwei Stücken, eines Abdeckbandes 18 oder 19 kann jeweils ein einzelnes Stück Band verwendet werden, wobei sich das eine Band über die obere und das andere über die untere Bandkante erstreckt und das eine Abdeckband die Vorderseite des Bandes 10 und das andere die Rückseite des Bandes 1 bedeckt. Die hervorstehenden Ränder dieser Abdeckbänder können miteinander verklebt werden. Wiederum kann auch jeweils ein einzelnes Stück Abdeckband verwendet werden, das sich dann über mehr als zwei Windungen erstreckt und dessen außerhalb des Wickels sich überlappende Windungen zusammengeklebt werden können. Nachdem die beiden Bänder zu einem Wickel aufgewickelt sind, werden die beiden Stirnflächen mit aufgespritztem Metall versehen, um hierdurch auf jeder

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Stirnseite ein Paar von konzentrisch zueinander liegenden Anschlüssen herzustellen. Jeder dieser Anschlüsse kann mit einem entsprechenden Ende der vier Kunstleitungsenden verbunden werden.

Bei der Ausführungsform nach Figur 5 wird ein dielektrisches Band verwendet, das auf einer Seite mit Ausnahme der Randbereiohe 21 und 22 metallisiert ist, die sich jeweils von einem Bandende AE bzw. DF entlang der Kante AD bzw. FE erstrecken, wobei der metallfreie Rand FK etwas länger ist als der metallisierte Band DJ. Ein Abdeckbandstück 23 ist unter dem Band derart angeordnet, daß es über die beiden Bandkanten hervorsteht und sich längs der Strecke YZ erstreckt, die etwas länger ist als eine Windung des Wickels. Die andere Belegung des " Kondensators wird durch die metallisierte Oberfläche eines zweiten dielektrischen Bandes 24 gebildet, das auf dem Band 20 derart aufliegt, daß das Dielektrikum des Bandes 24 zwischen den beiden Belegungen zu liegen kommt. Das Muster der Metallisierung auf Band 24 entspricht grundsätzlich demjenigen des Bandes 20, ist jedoch hierzu spiegelbildlich angeordnet, wie aus Figur 5 ersichtlich ist; denn ein nicht metallisierter Randteil 25 erstreckt sich vom Bandende MQ entlang der oberen Bandkante ML bis S, wobei MR = FK ist, während ein weiterer nicht metallisierter Randteil 26 vom linken Bandende LP entlang der unteren Bandkante PQ nach S läuft, wobei PS = AJ ist. Wenn daher die beiden Bänder übereinanderliegen, ergeben sich μ metallfreie Streifen entlang TJ und US zwischen benachbarten metallisierten Randteilen des Bundes. Ein Abdeckbandstück wird über dem Band 24 so angeordnet, daß es mit dem Abdeckbandstück 23 zur Deckung kommt und die einander benachbarten, hervorstehenden Ränder der^: Abdeckbänder miteinander verklebt werden können. Nach dem Aufwickeln der beiden übereinanderliegenden Bänder entstehen an jeder Stirnseite des Wickels vorstehende Randteile der Belegungen, die somit vier Elektrodenenden bilden.

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Sind die Stirnflächen des Wickels mit einer aufgespritzten Metallschicht versehen, so schließt jede der entstehenden Anschlußschichten die Windungen der entsprechenden Belegung entlang ihrer Kante, wie z.B.. entlang ZD und EX, kurz, so daß der Kondensator praktisch keine Induktivität aufweist. Die elektrische Verbindung mit den.beiden Belegungen wird dabei je nach Bedarf auf einer oder auf beiden Stirnflächen des Kondensatorwickels hergestellt. "

Es soll darauf hingewiesen-werden^ daß bei einer Metallisierung von verhältnismäßig hohem elektrischem Widerstand ein Serienwiderstand entlang jeder Belegung, nämlich entlang der Bandlänge von XY bis WZ, die durch die Abdeckung bedeckt ist, erzeugt wird. Dies ist zwar bei vielen Anwendungen unerheblich., jedoch kann gewünsentenfalls dieser Serienwiderstand durch eine äußere elektrische Verbindung der entlang ZD und EX verlaufenden Anschlußschichten der Belegung 20 und eine entsprechende Verbindung der Anschlußschichten der Belegung 24 kurzgeschlossen werden.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 bestehen die Belegungen, aus Metallisierungen auf gleichen dielektrischen Bändern. Ebenso können als Belegungen auch glatte Metallfolien, die durch glatte dielektrische Bänder voneinander getrennt sind, verwendet werden, wenn die Ränder der Metallfolien zur Herstellung der belegungsfreien Bereiche 21, 22, 25 und 26 abgeschnitten werden. -

Anlagen; .

10 Patentansprüche
2 Bl. Zeichnung

1 Bl. Verzeichnis der verwendeten
Bezeichnungen

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   A .) Kapazitives elektrisches Bauelement mit einem Paar übereinander liegender, sich über den gleichen Raum erstreckender, durch dielektrisches Material voneinander getrennter und zu einem Wickel aufgewickelter Belegungen, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine Stirnfläche des Wickels mit einem Paar konzentrisch zueinander liegender Anschlußschichten (9, 9') aus Metall versehen ist, von denen die eine mit dem einen Ende (AE, LP) einer Belegung (2, 24) und die zweite mit dem entgegengesetzten Ende (Dl, MQ) einer Belegung (2, 20, 24) verbunden ist.
2. 2.) Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Belegungen (2) aus einer auf ein dielektrisches Band (1) aufgebrachten Metallschicht besteht, die durch einen schmalen nicht metallisierten Streifen (BC), der in Längsrichtung des Bandes in der Mhe einer Bandkante (AD) . von einem Endbereich (AE) zum anderen Endbereich' (Di¹) des Bandes verläuft, sowie durch einen von diesem Streifen bis zur'erwähnten Bandkante hin sich erstreckenden kurzen metallfreien Streifen (GH; 7 j 11) unterbrochen ist, so daß das Band in seiner Längsrichtung zwei metallisierte Randbereiehe (AG-, DH; 12j 13; 14, 15) aufweist, die durch den kurzen metallfreien Streifen voneinander getrennt sind und an den Enden des Bandes kontinuierlich in die Belegung übergehen, und daß die Stirnseite des Wickels, die diese metallisierten Randbereiche enthält, zur Bildung der konzentrisch zueinander liegenden und mit diesen Randbereichen verbundenen Anschlußschichten (9> 9¹) mit Ausnahme eines Isolierbereiches zwischen den beidai Anschlußschichten metallisiert ist.

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   BAD ORfGINAL
3. 3·) Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Belegungen (20) in Längsrichtung der übereinanderliegenden Belegungen (20, 24) einen Randbereich (DJ) aufweist, der einen !eil der Stirnfläche des Wickels bildet und über den zugeordneten Rand (MR) der zweiten Belegung (24) übersteht, während längs der übrigen Belegung zunächst ein kurzer metallfreier Streifen (JT) angeordnet ist, an "den sich ein Randbereich (RL) der zweiten Belegung anschließt, der wiederum einen Teil der erwähnten Stirnfläche des Wickels bildet und über den zugehörigen Rand (TA) der anderen Belegung übersteht, und daß die Stirnseite des Wickels, die diese Randbe7 reiche (DJ, RL) enthält, zur Bildung der konzentrisch zueinander liegenden und mit diesen Randbereichen verbundenen Anschlußschichten (9, 9') mit Ausnahme eines Isolierbereiches zwischen den beiden Anschlußschichten metallisiert ist, von denen die eine mit der ersten Belegung und die andere mit der zweiten Belegung verbunden ist.
4. 4.) Bauelement nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß an der entgegengesetzten Stirnseite des Wickels ein Rand-Toereieh (12, 13; QS) der zweiten Belegung (10; 24) über den zugeordneten Rand (17; EK) der ersten Belegung (1; 20) übersteht und mit einer Metallschicht verbunden ist.
5. 5.) Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch an der entgegengesetzten Stirnseite des Wickels konzentrisch zueinander liegende Anschlußschichten von gleicher Beschaffenheit wie die Anschlußschichten (9, 9*) der anderen Stirnseite angeordnet sind und daß jede der vier Anschluß schichten Verbindung mit einem zugehörigen Ende der vier Belegungsenden -^r (AE, Dl, LP, MQ) hat.

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6. 6.) Bauelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierbereich zwischen den beiden Anschlußschichten (9, 9') einer Stirnseite durch eine den kurzen metallfreien Streifen (GH; 7; 11.; JT; SU) und die anschließenden Randbereiche "bedeckende und sich über mehr als eine Windung des Wickels erstreckende Abdeckung (3) aus Isoliermaterial gebildet ist.
7. 7·) Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus einem Klebeband (3) besteht.
8. 8.) Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus einem gefalteten, die Vorder- und Rückseite der Belegung im Bereich des metallfreien kurzen Streifens g (GH; 7; 11; JT; SlT) bedeckenden Klebeband (3) besteht.
9. 9.) Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelementes nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebeband (3) im Bereich des metallfreien kurzen Streifens (GH; 7; 11-;'JT; SU) einer Belegung (1; 10; 20; 24) oder der betreffenden Belegungen derart angeordnet wird, daß es sich nach dem Aufwickeln der Belegungen in axialer Richtung über die Stirnfläche des Wickels erstreckt, und daß nach dem Zusammenkleben seiner über die Stirnfläche hervorstehenden benachbarten Teile die Randteile der an den metallfreien Streifen angrenzenden Bereiche wenigstens längs einer Windung und eines Teils der nächsten Win- ί dung während der Metallisierung der zugehörigen Stirnseite des Wickels abgedeckt werden.
10. 10.) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Metallisieren der Wickelstirnseite die hervorstehenden Teile.des Klebebandes (3) abgeschnitten werden.

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