DE3929791A1

DE3929791A1 - End-contacts of metallised film capacitors - use sprayed layer of aluminium alloy with low m.pt. and low heat conductivity

Info

Publication number: DE3929791A1
Application number: DE19893929791
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Petrick
Original assignee: ROEDERSTEIN KONDENSATOREN
Current assignee: ROEDERSTEIN KONDENSATOREN
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1991-03-21
Also published as: DE3929791C2

Abstract

Capacitors made from metallised plastic film are contacted with external contacts of sprayed metals, to which connectors or brackets are conductivity attached. The sprayed layers use alloys of Al with Mg, Zn or Si or combinations of these which have a low m.pt. i.e. lower than pure Al, and a low heat conductivity. Alloy compsns. claimed are Al combined with 5, 9 or 10% Mg, 10% Zn, 12% Si, 9% Si, and 3.5% Cu, 12 % Si, and 3% Cu. Also claimed is the addn. of a further layer with a still lower heat conductivity on the Al-alloy layer. USE/ADVANTAGE - The lower m.pt. reduces the damage done to the plastic film and the contact region during the metal spraying process. This is capable of increasing the capacitor yield. The lower heat conductivity reduces the damage done to the metallised film during the soldering process. The process is used esp. for chip capacitors, but also for capacitors with wire-connections.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit metallisierten Kunststoffolien, insbesondere in Chip-Bauweise, mit die metallisierten Kunststoffolien kontaktierenden Schoopschichten, mit welchen Anschlußdrähte bzw. Anschlußarmaturen des Kondensators leitend verbunden sind.The invention relates to a capacitor with metallized Plastic films, especially in chip design, with the contacting metallized plastic films Schoop layers with which connecting wires or Connection fittings of the capacitor are conductively connected.

Die metallischen Schoopschichten werden üblicherweise nach dem Schoopierverfahren, d.h. durch Metallspritzen wie Lichtbogen-, Flamm-, oder Plasmaspritzen, auf die Stirnflächen des Kondensatorwickels bzw. des Schichtkondensatorpakets aufgebracht. Dabei entsteht ein elektrisch leitender Kontakt zwischen den auf die Kunststoffolien aufgedampften Metallschichten und der Schoopschicht. Die Kunststoffolien bestehen häufig aus Polyester, Polypropylen (PPN) oder Polyphenylensulfid (PPS).The metallic Schoop layers are usually after the Schoopier method, i.e. by metal spraying like Arc, flame, or plasma spraying on the End faces of the capacitor winding or Layer capacitor package applied. This creates a electrically conductive contact between the on the Plastic films vapor-deposited metal layers and the Loop layer. The plastic films are often made of Polyester, polypropylene (PPN) or polyphenylene sulfide (PPS).

An die Schoopschichten können jeweils Anschlußdrähte angelötet sein, welche durch Öffnungen in einer Leiterplatte gesteckt und von der Unterseite der Leiterplatte her mit dieser verlötet werden können.Connection wires can be connected to the Schoop layers be soldered through openings in a circuit board plugged in and from the bottom of the circuit board this can be soldered.

Im Falle der Chip-Bauweise eines Kondensators, die bei rechteckigen Schichtkondensatoren gleichermaßen wie bei runden Wickelkondensatoren Anwendung findet, ist an die Schoopschichten jeweils eine Anschlußarmatur angelötet, die beispielsweise aus einer gebogenen Blechlasche bestehen kann, die in der Regel seitlich aus dem Kondensator austritt und diesen derart umgreift, daß die Lasche sich längs eines Teilbereichs des Kondensatorbodens erstreckt und so Lötflächen für das Anlöten des Kondensators auf eine Leiterplatte ausbildet. Bei einer anderen Ausführungsform des Chip-Kondensators besteht die Armatur aus einer Endkontaktierung in Form einer Metallkappe bzw. eines kappenförmigen metallischen Überzugs, wobei die Endkontaktierung das jeweils kontaktierte Kondensatorende allseitig völlig umschließt. In the case of the chip design of a capacitor, which at rectangular film capacitors in the same way as for round winding capacitors is used is to the Schoop layers soldered a connection fitting each can consist, for example, of a bent sheet metal tab, which usually emerges from the side of the condenser and encompasses this in such a way that the tab extends along one Part of the capacitor base extends and so Soldering areas for soldering the capacitor to one Forms circuit board. In another embodiment of the The armature consists of a chip capacitor End contacting in the form of a metal cap or cap-shaped metallic coating, the End contacting the respectively contacted capacitor end completely encloses on all sides.

Durch Wärmeeinwirkung ergeben sich bei solchen herkömmlichen Kondensatoren zweierlei Nachteile. Zum einen liegt die Temperatur des geschmolzenen Metalls in der Regel deutlich, d.h. mindestens um 150°C, über der Schmelztemperatur der Kunststoffolien, wodurch bei den metallbedampften Kunststoffolien örtlich begrenzte Schrumpfvorgänge auftreten. Dadurch kann es passieren, daß bereits beim Schoopieren nicht alle metallisierten Kunststoffolien kontaktiert werden. Ein solcher Nachteil tritt insbesondere dann auf, wenn die Kunststoffolie aus Polypropylen besteht, da dieses im Vergleich zu Polyester einen deutlich niedrigeren Schmelzpunkt aufweist. Aus diesem Grund wird für metallisierte Polypropylenfilm-Kondensatoren als Schoopmaterial bislang fast ausschließlich Zink verwendet, welches einen relativ niedrigen Schmelzpunkt von 420°C aufweist. Zink erweist sich jedoch in anderer Hinsicht als nachteilig. So ist unter anderem der spezifische elektrische Widerstand von Zink etwa doppelt so hoch wie der von Aluminium. Man ist daher bestrebt Aluminium zu verwenden, dessen Schmelzpunkt mit 660°C für viele Anwendungen, insbesondere für Polypropylenfolien, bei einer zu hohen Temperatur liegt und auch für die Kontaktierung von Polyesterfolien bei einer unerwünscht hohen Temperatur liegt. Der zweite Nachteil durch Wärmeeinwirkung ergibt sich beim Löten des fertigen Kondensators auf eine Leiterplatte. Durch die Anschlußdrähte und ganz besonders durch die Armaturen im Fall der Chip-Bauweise des Kondensators wird dabei viel Wärme in die Schoopschicht eingeleitet, was ebenfalls zur Schädigung des Kondensators durch Schrumpfen bzw. Anschmelzen der Kunststoffolie führen kann. Je nach angewendetem Lötverfahren besteht eine besonders große Gefahr der Wärmeschädigung. So ist beispielsweise beim Reflowlöten, d.h beim erneuten Schmelzen von erstarrtem Lötgut nach Aufsetzen und Ausrichten des Kondensators dieser bis zu mehr als einer Minute einer Temperatur von über 200°C ausgesetzt. Beim Schwall- oder Schleppbadlöten ist die Wärmebelastung zwar zeitlich wesentlich kürzer, jedoch werden die Kondensatoren einer höheren Temperatur von über 250°C ausgesetzt.The effect of heat results in such conventional ones Capacitors have two disadvantages. For one, it lies Temperature of the molten metal usually significantly i.e. at least 150 ° C, above the melting temperature of the Plastic films, which in the case of metal-coated Plastic shrinking processes occur locally. As a result, it can happen that not already when Schoopieren all metallized plastic films are contacted. A such a disadvantage occurs especially when the Plastic film made of polypropylene, as this in Compared to polyester a much lower one Has melting point. For this reason, for metallized polypropylene film capacitors as So far, Schoop material has used zinc almost exclusively, which has a relatively low melting point of 420 ° C having. However, zinc proves to be in other ways disadvantageous. So is, among other things, the specific electrical Zinc resistance is about twice that of Aluminum. It is therefore endeavored to use aluminum its melting point at 660 ° C for many applications, especially for polypropylene films, if the film is too high Temperature lies and also for the contacting of Polyester film is at an undesirably high temperature. The second disadvantage of exposure to heat arises with Solder the finished capacitor to a circuit board. By the connecting wires and especially through the fittings in the In the case of the chip design of the capacitor there is a lot of heat initiated in the Schoopschicht, which also for Damage to the capacitor due to shrinking or melting the plastic film can lead. Depending on the applied Soldering processes are particularly dangerous Heat damage. For example, in reflow soldering, i.e. when the solidified soldering material is melted again after it has been put on and aligning the capacitor up to more than one Exposed to a temperature of over 200 ° C for one minute. At the Wave or drag pool soldering is the heat load much shorter in time, but the capacitors a higher temperature of over 250 ° C exposed.

Die Erfindung löst die Aufgabe einen gattungsgemäßen Kondensator zu entwickeln, bei welchem eine gute Kontaktierung der metallisierten Kunststoffolien gewährleistet ist und darüberhinaus keine Wärmeschädigung des Kondensators beim Löten auf eine Leiterplatte auftritt.The invention solves the problem of a generic To develop a capacitor, which is a good one Contacting the metallized plastic films guaranteed and there is also no thermal damage to the capacitor occurs when soldering to a circuit board.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schoopschichten aus einer Aluminiumlegierung mit niedrigem Schmelzpunkt bestehen, die Mg, Zn, oder Si, oder Kombinationen davon enthält und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.This object is achieved in that the Low aluminum layer alloy layers Melting point exist, the Mg, Zn, or Si, or Combinations of these contain and a minor Has thermal conductivity.

Der niedrige Schmelzpunkt der Schoopschicht und damit die niedrige Temperatur der aufgetragenen Schmelze, aber auch die geringe Wärmeleitfähigkeit, die geringer als diejenige reinen Aluminiums ist, vorzugsweise höchstens 1,5 W/cm K beträgt, gewährleistet, daß die Kunststoffolien beim Schoopieren thermisch geringer belastet werden, was zu einer guten Kontaktierung sämtlicher metallisierter Kunststoffolien führt, wobei die Schoopschicht darüberhinaus aus einem Material mit guten elektrischen Leiteigenschaften besteht.The low melting point of the Schoop layer and thus the low temperature of the applied melt, but also the low thermal conductivity, less than that pure Aluminum, is preferably at most 1.5 W / cm K, ensures that the plastic films when looping be thermally less stressed, resulting in a good Contacting of all metallized plastic films leads, the Schoop layer moreover from a There is material with good electrical conductivity.

Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit der Schoopschicht ist gewährleistet, daß beim Löten nicht so viel Wärme von den Anschlußdrähten bzw. den Anschlußarmaturen zunächst in die Schoopschichten und von der Schoopschicht in die Kunststoffolien eingeleitet wird, daß es zu einer Schädigung der Kunststoffolien kommt. Die Gefahr der Wärmeschädigung beim Löten ist insbesondere bei Chip-Kondensatoren groß, da die dort vorhandenen Armaturen im Verhältnis zu Anschlußdrähten bei anderer Kondensatorbauweise eine große Fläche aufweisen, über die Wärme in den Kondensator eingeleitet wird. Due to the low thermal conductivity of the Schoop layer ensures that not as much heat from the Connection wires or the connection fittings first in the Schoop layers and from the Schoop layer into the Plastic sheeting is injured the plastic film is coming. The risk of heat damage when soldering is large, especially with chip capacitors, because the fittings there in relation to Connection wires with a different capacitor design a large one Have area over the heat in the condenser is initiated.

Vorzugsweise ist die Schmelztemperatur der Aluminiumlegierung geringer als die von reinem Aluminium. Dadurch wird neben einer Schädigung der Kunststoffolien auch eine Schädigung der auf die Kunststoffolien aufgedampften Metallschicht vermieden, die meistens ebenfalls aus Aluminium besteht.The melting temperature of the aluminum alloy is preferably less than that of pure aluminum. This will next to damage to the plastic films also damage the metal layer evaporated onto the plastic films avoided, which usually also consists of aluminum.

Nachfolgende Tabelle gibt einen kleinen Überblick über besonders geeignete Legierungen, deren Schmelzpunkt und deren Wärmeleitfähigkeit, wobei neben den angegebenen Legierungsbestandteilen auch noch andere Legierungsbestandteile in kleineren Mengen vorhanden sein können:The table below gives a brief overview of particularly suitable alloys, their melting point and their Thermal conductivity, in addition to those specified Alloy components also other Alloy components are present in smaller quantities can:

Zum Vergleich: reines Aluminium hat einen Schmelzpunkt von 660°C bei einer Wärmeleitfähigkeit von 2,3 W/cm K.For comparison: pure aluminum has a melting point of 660 ° C with a thermal conductivity of 2.3 W / cm K.

Es haben sich auch noch andere Aluminiumlegierungen als sehr geeignet erwiesen, beispielsweise mit einem Mg-Gehalt von 10%, einem Zn-Gehalt von 10%, einem Si-Gehalt von 9% in Verbindung mit einem Cu-Gehalt von 3,5%, oder einem Si-Gehalt von 12% in Verbindung mit einem Cu-Gehalt von 3%.There have been other aluminum alloys as well proven suitable, for example with a Mg content of 10%, a Zn content of 10%, a Si content of 9% in Compound with a Cu content of 3.5%, or an Si content of 12% in connection with a Cu content of 3%.

Zur vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kondensators kann auf die Schoopschicht noch eine weitere Schicht aus noch niedriger schmelzendem Material aufgetragen werden. So kann sich diese zweite Schicht besonders zum Anlöten der Anschlußdrähte bzw. Anschlußarmaturen eignen und/oder eine weitere Wärmeisolation gewährleisten.For advantageous further development of the invention The capacitor can be placed on top of the Schoop layer Layer of even lower melting material applied will. So this second layer can become especially Suitable soldering of the connection wires or connection fittings and / or ensure further thermal insulation.

Claims

1. capacitor with metallized plastic films, (in particular in chip design) with Schoop layers contacting the metallized plastic films, with which connecting wires or connecting fittings of the capacitor are conductively connected, characterized in that the Schoop layers consist of an aluminum alloy with a low melting point, the Mg , Zn, or Si, or combinations thereof and has a low thermal conductivity.

2. Capacitor according to claim 1, characterized in that the melting temperature of the aluminum alloy is lower than that of pure aluminum.

3. Capacitor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the alloy of Al and 5% Mg consists.

4. A capacitor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the alloy of Al and 9% Mg consists.

5. A capacitor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the alloy of Al and 10% Mg consists.

6. A capacitor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the alloy of Al and 10% Zn consists.

7. A capacitor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the alloy of Al and 12% Si consists.

8. A capacitor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the alloy of Al, 9% Si and 3.5% Cu exists.

9. A capacitor according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the alloy of Al, 12% Si and 3% Cu exists.

10. Capacitor according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that one each on the Schoop layers another metal layer of lower melting point than that Aluminum alloy is applied.