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,PERFECTIONNEMENTS, APPORTES A LA FABRICATION IDES @CONDENSATEURS.
Cette invention, est relative à la fabrication de condensateurs fixes. La fabrication de ces condensateurs à diélectrique en feuille impli- que la préparation d'une structure feuilletée dans laquelle le diélectrique et les électrodes alternent. Les deux procédés les plus communément utilisés à cet effet sont l'empilage, pour lequel on utilise habituellement des dié- lectriques rigides comme le mica et le verre et l'enroulage qui consiste à enrouler ensemble des diélectriques et des électrodes flexibles pour former un rouleau. Quel que soit le'procédé utilisé, les condensateurs sont habituel- lement soumis à des opérations subséquentes telle que la métallisation de leurs extrémités par pistolage, la fixation des fils de bornes, l'imprégna- tion, la pose des enveloppes extérieures, etc..
Ces opérations impliquent des manipulations considérables et difficiles, les difficultés étant d'au- tant plus grandes que les condensateurs ont des dimensions plus réduites.
Les très petits condensateurs à empilage sont très difficiles à fabriquer.
Un but de la présente invention est de faciliter la fabrication des condensateurs à empilage.
Suivant une caractéristique de cette invention, un procédé de fabrication de condensateurs à empilage consiste à prendre une bande de dié- lectrique métallisée de manière continue sur une face de manière que la mé- tallisation s'étende jusqu'à un bord, la métallisation étant suffisamment mince pour être auto-scellante, à disposer la bande de matière métallisée en un ensemble à couches multiples dans lequel, dans les couches-successi- ves, la métallisation s'étend alternativement jusqu'à un bord et jusqu'à l'autre dans la.couche suivante et à former des condensateurs séparés en dé- coupant l'ensemble en sections.
Par l'expression "suffisamment mince pour être auto-scellante" on.veut dire que la métallisation sur le diélectrique est suffisamment mince (ordinairement de l'ordre de 0,000002 pouce ou 0,05 micron) pour être volatilisée en cas de court-circuit entre pôles opposés
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des condensateurs sans endommager le diélectrique.
Suivant une autre caractéristique de cette invention, l'ensem- ble à couches multiple's est formé en enroulant une bu des'.bandes de diélec- trique sur une forme de manière à produire un anneau qui est ensuite coupé en segments pour former les condensateurs séparés.
On peut placer entre les couches de diélectrique métallisé une.ou¯plusieurs bandes de diélectrique non métallisé.'
L'anneau peut être formé par deux bandes de diélectrique de ma- nière à superposer l'une à l'autre, chaque bande étant métallisée sur une face de manière telle que la métallisation d'une bande s'étende continuelle- ment sur cette face sauf sur une partie marginale le long d'un bord de la bande, et que la métallisation de l'autre bande.s'étende de la même façon sur la face sauf une partie marginale'non métallisée le long du bord oppo- sés de la bande.
On métallise de préférence par pistolage les bords de l'en- semble, on y soude les fils des'bornes, on sèche sous vide et on imprègne l'ensemble en bloc avant de le diviser en condensateurs séparés.
Suivant. encore une autre caractéristique de cette invention, l'ensemble est divisé en condensateurs séparés par un couteau ou une scie qui est porté à un potentiel assez différent de celui de chaque surface métallisée pour que la métallisation soit brûlée sur une petite distance à partir des bords coupés du diélectrique. En variante, on peut diviser l'ensemble en condensateurs séparés par un couteau ou une scie sans charge électrique et placer ultérieurement les bords coupés des condensateurs en contact avec une électrode portée à.un potentiel suffisamment différent de celui des surfaces métallisées pour brûler la métallisation jusqu'à une petite distance des bords du diélectrique.
Un procédé suivant cette invention sera maintenant décrit à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un appareil pour la mise à exécution du procédé; la figure 2 est une vue schématiqùe d'une partie d'un anneau qui à été enroulé sur l'appareil représenté sur la figure 1,-une scie de découpage pour diviser l'anneau étant aussi représentée; la figure 3 est une vue en plan d'un condensateur qui a été découpé de l'anneau représenté sur la figure 2 et la figure 4 est une coupe le long de la ligne 4-4'de la figu-' re 3.
Sùr la figure 1, la référence 10 désigne une bobine de bande simple 11 de papier diélectrique qui a été métallisée sur une face par un procédé connu de dépôt de vapeur d'aluminium sous vide. La métallisation s'étend d'une manière continue sur la surface de la bande de papier,à l'ex- ception d'une partie marginale 12 non métallisée. Un dispositif tendeur, indiqué d'une manière générale en 13, est d'un type bien connu et permet de freiner convenablement la bobine 10 pour l'empêcher de se dérouler trop librement. La bande 11 est conduite au moyen d'un galet guide 14 de la bo- bine 10 à une forme ronde 17 qui est placée sur une roue enrouleuse 18 en- traînée mécaniquement.
Une bobine semblable à celle décrite ci-dessus est représentée en 20 et est constituée par une bande simple 19 de.papier métallisé, la dif- férence essentielle étant que la partie marginale 21 non métallisée de la bande 19.se trouve sur le bord opposé à celui de la bande 11. La bobine 20 est aussi munie.d'un dispositif de tension 13 et de'la même manière que cel- le décrite ci-dessus, la bande 19 est conduite grâce au galet guide 24 de la bobine 20 à la forme ronde 17. ' '
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Les bandes''11 et 19 sont disposées de manière que lorsqu'elles sont enroulées sur la forme ronde, 'la face métallisée d'une bande porte .con- tre la face non métallisée de l'autre.
On comprendra que, comme il est indi- .que en 25, on peut enrouler un anneau sur la forme et qu'il comportera des couches alternantes de diélectrique et de métallisation, ces dernières par- tant alternativement d'une face d'extrémité et de l'autre de l'anneau.' '
Après-avoir accumulé un nombre prédéterminé de tours sur l'an- neau, on coupe les bandes de papier 11 et 19 et on fixe les extrémités, li- bres sur l'anneau au moyen d'un adhésif approprié. L'anneau et la forme. sont enlevés ensemble d'un bloc de la roue enrouleuse et les opérations sub- séquentes sont effectuées sur l'anneau pendant qu'il se trouve encore sur .la forme.
La première opération consiste à cuivrer les faces d'extrémité de l'anneau par pistolage, mais avant de le faire,on place des caches sur les faces d'extrémité de manière à ne métalliser par pistolage que des par- ties de l'ànneau qui deviendront plus tard les parties d'extrémité des con- densateurs. Après cette opération, on place l'anneau et la forme dans une machine et on soude les fils des bornes sur les zones qui ont été recouver- tes de-cuivre. Sur la figure 2, qui montre une partie de l'anneau à un sta- de ultérieur, les zones recouvertes de cuivre sont indiquées en 26 et les fils de bornes en 27 et 28.
Suivant la pratique normale, l'opération suivante est le sécha- ge sous vide et l'imprégnation. Il est particulièrement avantageux d'utili- ser pour l'imprégnation une matière appropriée qui peut être rendu solide de manière permanente par la chaleur ou une action chimique après imprégna- tion. En général, on préfère les matières pouvant se polymériser et possé- dant de bonnes qualités d'imprégnation et de diélectrique, deux exemples étant les matières vendues sous les marques déposées "Maroo" (SB-28C) et "Araldite" (Résine B). Par l'usage de ces matières, l'anneau dans son en- semble devient effectivement solide. L'avantage que ceci procure sera com- pris plus tard.
Après les opérations de séchage et d'imprégnation, l'anneau et la forme sont placés sur une autre machine qui fait tourner l'anneau cran par cran devant une scie circulaire chargée électriquement qui divise l'an- neau, par des coupures axiales, en sections de condensateurs appropriées.
La figure 2 montre une partie de l'anneau pendant cette opération avec les traits de scie indiqués en 29. La scie qui est représentée en 32 est portée à un potentiel suffisamment positif par rapport aux couches métallisées de diélectrique pour que la métallisation soit brûlée jusqu'à une certaine dis- tance des bords coupés du diélectrique. On élimine ainsi tout danger de con- tournement qui pourrait se produire autrement si la métallisation subsistait jusqu'aux bords du condensateur à empilage.
Un.condensateur qui a été découpé de l'anneau est représenté sur les figures 3 et 4. On remarquera que les armatures 33 et 34 sont alter- nées et sont séparées par des couches de diélectrique. Les armatures 33 s'é- tendent jusqu'à une face d'extrémité du condensateur d'où part une connexion de borne, tandis que les armatures 34 s'étendent jusqu'à la face d'extrémité opposée d'où part une connexion similaire. En fait, le condensateur est en tous points semblable à la forme normale d'un condensateur à empilage.
Après division de l'anneau, les sections de condensateurs res- teront collées sur la forme grâce aux propriétés adhésives de la matière d'imprégnation solidifiée. Si on le désire, on peut effectuer sur la machi- ne les opérations subséquentes comme, par exemple, l'essai, le marquage et l'éjection des condensateurs de la forme. Cette dernière opération peut ê- tre faite conjointement avec 1'essai électrique de manière à diriger les bons condensateurs et les défectueux dans des bacs séparés.
Si le plan de fabrication l'exige, on peut essayer les conden- sateurs ensemble sur la forme au lieu de le-faire individuellement. On peut y arriver en'connectant de façon appropriée leurs fils de bornes de manière
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à mettre les condensateurs en parallèle. S'ils résistent en bloc à un essai de décharge et atteignent un certain pourcentage de la capacité totale dési- rée, on peut les considérer comme satisfaisants. S'il n'en est pas ainsi et qu'un ou les deux essais prouvent que les condensateurs n'ont pas les quali- tés voulues, on peut alors les essayer individuellement pour déceler ceux qui sont défectueux.
Les sections de condensateurs seront évidemment légèrement in- curvées, mais comme le rayon de courbure est grand par rapport aux dimen- sions des sections., cela n'offre pas d'inconvénient, ni du point de vue tech- nique ni du point de vue cômmercial. Cependant, si on le désire, on peut aplatir les condensateurs au moyen de n'importe quel dispositif mécanique.
L'opération finale à exécuter est l'application d'une envelop- pe de protection sur le condensateur. Ceci constitue une opération séparée qui peut être faite par un des procédés connus.
Bien entendu, on peut former l'anneau en enroulant plus d'une paire de bandes de diélectrique métallisé, chaque paire étant disposée com- me il a été décrit dans l'exemple précédent. La structure de l'anneau résul- tant sera équivalente à celle décrite. En outre, il peut être désirable dans certains cas où il est nécessaire de séparer les 'électrodes du 'condensateur par une épaisseur relativement forte de diélectrique, d'enrouler une ou plu- sieurs bandes de diélectrique non métallisé entre les bandes métallisées.
REVENDICATIONS.' -
1. Procédé de fabrication de condensateurs à empilage consis- tant à prendre une bande de diélectrique métallisée de façon continue sur une face de manière que -la métallisation s'étende jusqu'à un bord, la mé- tallisation étant suffisamment mince pour être auto-scellante, à assembler la bande métallisée en-un ensemble à couches multiples dans lequel les cou- ches métallisées alternent de manière que la métallisation s'étende alter- nativement jusqu'à un bord et puis jusqu'à l'autre bord dans la couche 'sui- vante et à former ensuite des condensateurs séparés en découpant l'ensemble en sections.
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, IMPROVEMENTS, PROVIDED TO THE MANUFACTURING IDES @CAPACITORS.
This invention relates to the manufacture of fixed capacitors. The manufacture of these foil dielectric capacitors involves the preparation of a laminated structure in which the dielectric and the electrodes alternate. The two most commonly used methods for this purpose are stacking, for which rigid dielectrics such as mica and glass are usually used, and winding, which consists of winding dielectrics and flexible electrodes together to form a roll. . Whatever the process used, the capacitors are usually subjected to subsequent operations such as the metallization of their ends by spraying, the fixing of the terminal wires, the impregnation, the laying of the outer casings, etc. .
These operations involve considerable and difficult handling, the difficulties being all the greater as the capacitors have smaller dimensions.
Very small stacked capacitors are very difficult to manufacture.
An object of the present invention is to facilitate the manufacture of stacked capacitors.
According to a feature of this invention, a method of manufacturing stacked capacitors comprises taking a strip of dielectric metallized continuously on one face so that the metallization extends to an edge, the metallization being. thin enough to be self-sealing, in arranging the strip of metallized material in a multilayer assembly in which, in successive layers, the metallization extends alternately to one edge and to the other in the next layer and to form separate capacitors by cutting the assembly into sections.
By the expression "sufficiently thin to be self-sealing" it is meant that the metallization on the dielectric is sufficiently thin (usually of the order of 0.000002 inch or 0.05 micron) to be volatilized in the event of a short -circuit between opposite poles
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capacitors without damaging the dielectric.
In accordance with another feature of this invention, the multilayer assembly is formed by winding a strip of dielectric strips onto a form so as to produce a ring which is then cut into segments to form the separate capacitors. .
One or more strips of non-metallized dielectric can be placed between the layers of metallized dielectric.
The ring may be formed by two bands of dielectric so as to be superimposed on one another, each band being metallized on one face in such a way that the metallization of a strip extends continuously over this. face except on a marginal part along one edge of the strip, and that the metallization of the other strip extends in the same way on the face except a marginal part 'unmetallized along the opposite edge Of the band.
The edges of the assembly are preferably spray metallized, the terminal wires are welded thereto, vacuum dried and the assembly is impregnated as a block before dividing it into separate capacitors.
Next. Yet another feature of this invention, the assembly is divided into capacitors separated by a knife or saw which is brought to a potential different enough from that of each metallized surface that the metallization is burnt a small distance from the edges cut from the dielectric. Alternatively, the assembly can be divided into capacitors separated by a knife or a saw without electric charge and subsequently place the cut edges of the capacitors in contact with an electrode brought to a potential sufficiently different from that of the metallized surfaces to burn the metallization. up to a small distance from the edges of the dielectric.
A method according to this invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a schematic view of an apparatus for carrying out the method; Figure 2 is a schematic view of part of a ring which has been wound on the apparatus shown in Figure 1, a cutting saw for dividing the ring also being shown; Figure 3 is a plan view of a capacitor which has been cut away from the ring shown in Figure 2 and Figure 4 is a section taken along line 4-4 'of Figure 3.
In Fig. 1, numeral 10 denotes a single strip reel 11 of dielectric paper which has been metallized on one side by a known method of vacuum aluminum vapor deposition. The metallization extends continuously over the surface of the paper web, except for an unmetallized marginal portion 12. A tensioning device, generally indicated at 13, is of a well known type and allows the reel 10 to be adequately braked to prevent it from unwinding too freely. The strip 11 is driven by means of a guide roller 14 of the coil 10 to a round shape 17 which is placed on a winding wheel 18 driven mechanically.
A spool similar to that described above is shown at 20 and consists of a single strip 19 of metallized paper, the essential difference being that the non-metallized marginal portion 21 of the strip 19 is on the opposite edge. to that of the strip 11. The reel 20 is also provided with a tension device 13 and in the same manner as that described above, the strip 19 is driven by the guide roller 24 of the reel 20 round shape 17. ''
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The strips 11 and 19 are so arranged that when wound on the round form the metallized side of one strip bears against the non-metallized side of the other.
It will be understood that, as indicated at 25, a ring may be wound on the form and that it will have alternating layers of dielectric and metallization, the latter starting alternately from one end face and on the other of the ring. ' '
After having accumulated a predetermined number of turns on the ring, the paper strips 11 and 19 are cut and the loose ends fixed to the ring by means of a suitable adhesive. The ring and the shape. are removed as a unit from the winding wheel and the subsequent operations are performed on the ring while it is still on the form.
The first operation is to copper the end faces of the ring by spraying, but before doing so, we place covers on the end faces so as to spray metallize only parts of the ring. which will later become the end parts of the capacitors. After this operation, the ring and the form are placed in a machine and the terminal wires are soldered on the areas which have been covered with copper. In Figure 2, which shows part of the ring at a later stage, the copper clad areas are indicated at 26 and the terminal wires at 27 and 28.
In normal practice, the next step is vacuum drying and impregnation. It is particularly advantageous to use for the impregnation a suitable material which can be made permanently solid by heat or chemical action after impregnation. In general, preferred are materials which can polymerize and have good impregnation and dielectric qualities, two examples being the materials sold under the trademarks "Maroo" (SB-28C) and "Araldite" (Resin B). . By using these materials, the ring as a whole effectively becomes solid. The advantage this provides will be understood later.
After the drying and impregnation operations, the ring and the form are placed on another machine which rotates the ring step by step in front of an electrically charged circular saw which divides the ring, by axial cuts, into appropriate capacitor sections.
Figure 2 shows part of the ring during this operation with the saw cuts indicated at 29. The saw which is shown at 32 is brought to a sufficiently positive potential with respect to the metallized layers of dielectric so that the metallization is burnt to the point of 'at a distance from the cut edges of the dielectric. This eliminates any danger of flashover which might otherwise occur if the metallization remained up to the edges of the stack capacitor.
A capacitor which has been cut from the ring is shown in Figures 3 and 4. It will be noted that the armatures 33 and 34 are alternated and are separated by layers of dielectric. The armatures 33 extend to an end face of the capacitor from which a terminal connection starts, while the armatures 34 extend to the opposite end face from which a connection starts. similar. In fact, the capacitor is in all respects similar to the normal shape of a stacked capacitor.
After splitting the ring, the capacitor sections will remain stuck to the form due to the adhesive properties of the solidified impregnation material. If desired, subsequent operations can be performed on the machine such as, for example, testing, marking and ejecting form capacitors. This latter operation can be done in conjunction with the electrical test so as to direct the good and bad capacitors into separate bins.
If the production plan requires it, the capacitors can be tested together on the form instead of doing it individually. This can be achieved by properly connecting their terminal wires in a
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to put the capacitors in parallel. If they withstand a discharge test as a whole and reach a certain percentage of the desired total capacity, they may be considered satisfactory. If this is not the case and one or both of the tests prove that the capacitors are not of the desired quality, then they can be tested individually for those that are defective.
The capacitor sections will obviously be slightly curved, but since the radius of curvature is large compared to the dimensions of the sections, this does not offer a disadvantage, neither from a technical point of view nor from the point of view of commercial view. However, if desired, the capacitors can be flattened by any mechanical device.
The final operation to be performed is the application of a protective envelope to the capacitor. This constitutes a separate operation which can be done by one of the known methods.
Of course, the ring can be formed by winding more than one pair of strips of metallized dielectric, each pair being arranged as described in the previous example. The structure of the resulting ring will be equivalent to that described. In addition, it may be desirable in certain cases where it is necessary to separate the 'electrodes from the capacitor by a relatively thick thickness of dielectric, to wind one or more strips of non-metallized dielectric between the metallized strips.
CLAIMS. ' -
1. A method of manufacturing stacked capacitors comprising taking a strip of dielectric continuously metallized on one side so that the metallization extends to an edge, the metallization being thin enough to be self-contained. -sealing, to assemble the metallized strip into a multi-layered assembly in which the metallized layers alternate so that the metallization extends alternately to one edge and then to the other edge in the layer and then forming separate capacitors by cutting the whole into sections.