DD215420A1

DD215420A1 - Verfahren zur herstellung eines tantal-chip-kondensators

Info

Publication number: DD215420A1
Application number: DD25082283A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Kasper; Kersten Uhlig
Original assignee: Teltow Elektronik Forschzent
Priority date: 1983-05-11
Filing date: 1983-05-11
Publication date: 1984-11-07

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tantal-Chip-Kondensators beschrieben, welches das Ziel verfolgt, die anodenseitige Kontaktierung zwecks Verbesserung allgemeiner Qualitaetsparameter so zu veraendern, dass anstelle eines Anodendrahtes ein Anodenstreifen benutzt wird, welcher zu einem im wesentlichen U-foermigen Element verformt werden kann und den Anodenkoerper an zwei aneinandergrenzenden Flaechen teilweise bedeckt und mit diesem isolierend verklebt ist. Gleichzeitig werden technologische Ausfuehrungsformen gemaess dieses allgemeinen Konzeptes dargestellt.

Description

Titel der Erfindung .

Verfahren zur Herstellung eines Tantal-Chtp-Kondensators

Anwendungsgebiet der Erfindung . ^!

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Täntal-Chip-Kondensators* Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf einen umhüllten Tantal-Chip-Kondensators mit einem festen Elektrolyten und die Gestaltung: seiner elektrischen Anschlüsse» Das Anwendungsgebiet umfaßt den Bereich der Elektrotechnik-Elektronik in der. Produktion passiver Bauelementes, .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Umhüllte Tantal-Chip-Kondensätoren mit externen, flächenhaften Anschlüssen sind bekannte Im allgemeinen haben" diese Anschlüsse die Form von Endkappen, die auf das Bauelement aufgeschoben sind., oder die IOm von Streifen oder winkelförmigen Elementen«

Tantal-Chip-Kondensatoren bestehen generell aus einem gesinterten Anodenkörper mit einer Vielzahl untereinander verbundener Hohlraumbereiche, deren Oberfläche mit einem dielektrischen Oxidfilm bedeckt ist, auf dem wiederum ein Festelektrolyt_s z®B_e MnA₅ als Katodenbelag aufgebracht wird« Auf der äußeren halbleitenden Katoden-

Schicht befinden sich weitere elektrisch leitende Schichten, beispielsweise aus Graphit, Silber oder Kupfer, die elektrisch leitend mit einer metallischen Katodenkappe verbunden werden. Diese Verbindung erfolgt beispielsweise durch Löten oder durch Kleben unter Verwendung eines metallpulvergefüllten Harzes.

Der anodenseitige Anschluß wird durch einen Draht hergestellt, der einseitig in den Anodenkörper eingebettet ist und aus dem gleichen Metall wie der Anodenkörper besteht, indem dieser.mit einer äußeren Elektrodenkappe verschweißt (DE-OS 2927011, DE-OS 3013610, US 4085435, WO 82/02 978)oder verklebt (DE-OS 2655659) wird. Ein Nachteil beim Verschweißen des Tautal-Drahtes mit der äußeren Elektrode besteht in der hohen Temperaturbelastung der Umgebung der Schweißstelle«. Die den Schweißvorgang charakterisierenden Parameter bestimmen den minimalen Abstand zwischen der Schweißverbindung und dem Tantal·-» Anodenkörper und beeinflussen damit die Abmessungen des Chip-rKondensators. Die kurzzeitig notwendigen hohen Schmelztemperaturen der zu verbindenden Metalle bewirken gegebenenfalls eine Versprödung des Materials und dadurch eine begrenzte mechanische Belastbarkeit des gesamten Bauelements» Beim Verkleben beider Kontaktelemente ist als Nachteil der notwendige Edelmetallgehalt des leitfähigen Klebers in Verbindung mit einer geforderten Langzeitkonstanz seines ohmschen Widerstandes anzusehen sowie die Tatsache, daß unter Umständen stabile ohmsche Kontakte nur dann entstehen, wenn die Oberfläche der zu -kontaktierenden Elemente eine Goldplattierung erhalten (R.P.S. David, Solid State Technology 18 (1975) 9, 40 - 44). Andere Möglichkeiten der anodenseitigen Kontaktierung (US 3588627, US 4097985) erfordern einen erhöhten technologischen Aufwand»

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Ziel der Erfindung ^!

Der beschriebene Stand der Technik zeigt Probleme bei der anodenseitigen Kontaktierung von Tant al-Chip--Kondensatoren auf» Es ist das Ziel der Erfindung₉ die Herstellung eines Chip-Kondensators zu ermöglichen, dessen anodenseitige Kontaktierung stabile elektrische Parameter und eine hohe Zuverlässigkeit des Bauelementes ermöglicht sowie zu einer allgemeinen Qualitätsverbesserung bei minimalem technischen und ökonomischen Aufwand zur Herstellung desselben führt»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es besteht die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Tantal-Chip-Kondensators zu entwickeln, bei dem durch die Einbettung des Anodenkontaktes und der damit verbundenen thermischen Behandlung eine Versprödung des Anodenkörpers ausgeschlossen wird und .der ökonomisch günstig produziert werden.kann. ' ,

Erfindungsgemäß wird der äußere Anodenkontakt durch einen metallischen Anodenstreifen gebildet, der aus dem gleichen Metall wie der Anodenkörper, vorzugsweise Tantal, -besteht und daß dieser Anodenstreifen vor dem Sintern so in den porösen Körper eingebettet wird, daß er senkrecht aus der kleinsten Seitenfläche des prismatischen Körpers herausragt und im Anschluß an die Ausbildung des Dielektrikums und der Kontakt- und Umhüllungsschichten zu einem im wesentlichen u~förmigen Element verformt wird, das die Oberflächen des Kondensatorkörpers an zwei aneinandergrengenden Flächen teilweise bedeckt und in diesem Bereich mit dem Kondensatorkörper isolierend verbunden ist« Der in den porösen Anodenkörper eingebettete Teil des Streifens kann zur sicheren Arretierung Öffnungen und/oder Vertiefungen einer beliebigen Form enthalten«, , ' ,

-Ein mit einem erfindungsgemäßen Anodenstreifen vorbereiteter Anodenkörper aus einem Ta-Pulver mit spezifischer

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Kapazität von 8000/uC wird beispielsweise verpreßt und gesintert. Anschließend erfolgt eine Formierung in einer 0₉1 %igen KH PO,»Lösung bis 100 Volt und anschließender konstantgehaltener Spannung bis zu einem Reststrom von 0»03yUA, wobei sich eine durchschnittliche Kapazität von 4»7 /uF ergibt. Hiernach wird ein Katodenbelag in einer Schichtfolge Mangandioxid-Graphit-Leitsilber unter Ausschluß der Ariodenausgangsseite und nachfolgend ein wärmebeständiger Isolierlack unter Ausschluß der Katodenstirnseite aufgebracht. Katodenseitig wird daraufhin durch Löten oder unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebers o,ä. eine.Kappe aufgezogen»

Der Isolierlack muß den Bedingungen der Temperaturbelastungen durch Schwallöten oder Bondieren einerseits standhalten und andererseits einen Isolationswiderstand

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von mindestens 10 0hm < cm aufweisen» Anstelle eines Isolierlackes kann auch ein entsprechendes Isoliermittel in Form.von Folien o.ä· verwendet werden» Durch ein geeignetes Verfahren wird die äußere Fläche des Anodenstreifens so mit einem entsprechenden Metall beschichtet, daß eine elektrische Verbindung durch beispielsweise Löten oder Kleben mit einem Hybridschaltkreis oder einer Leiterplatte ermöglicht werden kann* Dabei wird zweckmäßig so verfahren, daß der Anodenstreifen mit dem gleichen Kone^ktschichtsystem wie die Katode₉ die z.B. aus Mangandioxid besteht, beschichtet wird. Die Beschichtung kann entweder selektiv erfolgen oder es wird durch Ätzen eine Trennung von Anode und Katode des Kondensators erreicht» Zur Beschichtung mit einem entsprechenden Metall findet vorzugsweise die Katodenzerstäubung Anwendung»

In weiterer Ausbildung des Verfahrens ist es möglich, den Körper vor dem Sinterprozeß aus zwei Teilhälften, welche Einbettungsvertiefungen für den Anodenstreifen aufweisen und welche ζ_βΒ_β durch Strangpressen des Ventilmetallpulvers zugängig sind, zusammenzusetzen und im anschließenden Sinterprozeß miteinander zu verbinden, oder die Teilhälften an einem endlosen Anodenband so zu befestigen, daß sich die Teilhälften gegenüberliegend auf beiden Seiten des endlosen Streifens und in gleichmäßigen Abständen voneinander befinden. Solche, Anordnungen können sämtliche Fertigungsschritte kollektiv durchlaufen. Erst nach Vorliegen des Kondensators in seiner bauelementespezifischen Ausbildung erfolgt eine Vereinzelung durch Trennen des Streifens an geeigneten Stellen»

Eine Variante dieser Ausgestaltung kann auch darin bestehen, einen Anodenstreifen kammförmig an Halteschienen auszubilden und an jedem Kämmabschnitt die Anoden_rkörper oder die Teilhälften vorzusehen« Die Halteschiene ist mindestens zweimal rechtwinklig abgekantet. Dadurch wird einerseits eine mechanische Stabilisierung des Gesamtverbandes ermöglicht, andererseits kann dieser Verband ebenfalls sämtliche nachfolgenden Fertigungsschritte kollektiv durchlaufen,, Eine Vereinzelung erfolgt so, daß ein Teil des Anodenstreifens zur Ausbildung als u-f'Örmiger Anodenkontakt Verwendung findet. Weitere Vorteile der konstruktiven Gestaltung sind Verbesserungen der Hochfrequenzeigenschaften des Bauelementes sowie eine auf Grund der unsymmetrischen 'Masseverteilung mögliche polaritätsrichtige Ausrichtung der erhaltenen Kondensatoren bei der Schwingförderung» Gleiche polaritätsrichtige Ausrichtungen sind bei Anwendung magnetischer Felder dann gegeben, wenn, die Katodenkappe aus einem ferromagnetischen Material besteht.

Ausführungsbeispiel ' '

Die Erfindung soütfanhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Bs zeigen: . ' , Pig«, 1 eine Schnitt darstellung eines Kondensators Pig« 2 einen Anodenstreifen Pig« 3 einen geteilten Anodenkörper Pig» 4 einen kammförmig ausgebildeten Anodenstreifen mit

angesinterten Ventilmetallkörpern Pig. 5 Kompaktdarstellung eines Kondensators

Der in Pig. 1 im Schnitt dargestellt Kondensator besteht aus einem porösen Anodenkörper 1 aus Ventimetall oder einer Ventilmetallegierung,, der außer an der Anodenstirnseite nach der Formierung mit einem Katodenbelag 2 bspw«, aus-Mangandioxid versehen wird. An der Katodenkontakt seite. wirde eine Leitschicht3 bspw,, aus Graphit-Leitsilber aufgebracht, so daß mit Hilfe eines Lotes 4 eine Kappe 5 befestigt werden kann„ Ein Anodenstreifen 6 ist so in den Anodenkörper 1 eingebettet., daß er durch entsprechende Abwinkelung und Befestigung am Anodenkörper 1 als Anodenkontakt ausgebildet wirde Sfach entsprechender Isolierung des Katodenbelags 2 mit einem Isolierlack 7s bspw» Silikonlack» wird der Anodenstreifen 6 u-förmig abgewinkelt und mit Hilfe eines Gießharzes 8 stoffschlüssig mit dem isolierten Anodenkörper verbunden. Zur Verbesserung der Lot- bzw» Bondbarkeit kann der Anodenstreifen 6 mit einer zusätzlichen Metallschicht 9 versehen werden,, An der Kappe 5 und am Anodenstreifen 6 können nun je nach Erfordernis die unmittelbaren Kontaktelemente wie Drähte, Streifen o»ä» durch Löten, Bonden usw_e angebracht werden bzw«, können sie unmittelbar mit weiteren Bauelementen wie Leiterplatte^ Schaltkreisen o<>ä» verbunden werden»

sie in Fig. 2 dargestellt, enthält der Anodensitreifen 6 an seinfen Teilabschnitten 6a und 6b in beliebiger Form '.',. ausgebildete Durchbrüche oder Vertiefungen, um einerseits im Anodenkörper 1 und andererseits im Bereich des Gießharzes 8 eine feste Verbindung zu sichern.

Wie in 'Fig„ 3^] dargestellt _s kann es vorteilhaft sein, einen Anodenkörper 1 aus zwei Teilen 11a und 11b herzustellen und den Anodenstreifen 6 in die eingearbeiteten Vertiefungen 12 der Teile 11a und 11b einzulegen» Die schlüssige Verbindung des Anodenstreifens 6 mit dem Anodenkörper 1 erfolgt während des Sinterprozesses. Das ist in dem Fall vorteilhaft, wenn die Teile 11a und 11b bspw. durch Strangpressen hergestellt werden. Die weitere Verarbeitung erfolgt analog den Darlegungen der Pig» 1. Hierbei liegt ein wesentlicher Vorteil darin, daß die Anodenstreifen 6 in einer Haltevorrichtung arretiert werden können und daß die geteilten Anodenkörper

1 mechanisiert oder automatisiert den weiteren Arbeitsschritten zugeführt werden können«

In Fig» 4 sind die Anodenstreifen 6 als Kamm einstückig mit einer als Halteschiene 6a zu bezeichnenden Versteifung hergestellt* Die Halteschiene 6a wird vorzugsweise

2 oder 3 mal abgewinkelt., um die Stabilität zu erhöhen« Die Anodenkörper 1 werden auf die kammartig angebrachten Anodenstreifen 6 angebracht und anschließend im Verband der weiteren Bearbeitung, wie sie gemäß Fig. 1 beschrieben ist $ zugeführt, . < Nach der erfolgten Formierung werden die Anodenstreifen 6 von der Halteschiene 6a abgetrennt und entsprechend der vorher beschriebenen Verfahrensweise abgewinkelt und ^befestigt. . .

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Anodenstreifen 6 als endloses Band in den Bearbeitungsprozeß zu steuern und nach dem Sintern und Formieren der Anodenkörper 1 zu vereinzeln^

Pig. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Kondensator ill Kompaktdarstellungo An dem Anodenkörper 1 befehdet sich katodenseitig die Kappe 5» während der Anodenstreifen 6 im beidseitig eingebetteten Zustand entsprechend der Darstellung gemäß Fig«. 1 zu erkennen ist.

Claims

Erfindungsanspruch ' . -

1. Verfahren zur Herstellung eines, Tantal-Chip-Kondensators wobei der Kondensator aus einem porösen Anodenkörper aus Ventilmetall oder einer Ventilmetallegierung, einem darauf befindlichen dielektrischen Oxidfilm, einem Pestelektrolyt als Katodenbelag und ei-, .ner darauf aufgebrachten Schicht_s Schichtenfolge oder Kappe als Katodenelektrode besteht,. dadurch gekenn- ; zeichnet, daß der äußere Anodenkontakt durch einen metallischen Anodenstreifen gebildet wird,, der vor-' zugsweise¹ aus dem gleichen Metall wie der Sinterkörper besteht und vor dem Sintern so in den porösen Körper eingebettet wird, daß er senkrecht aus der kleinsten Seitenfläche des Sinterkörpers herausragt₉ im Anschluß an die Ausbildung des Dielektrikums derart verformt wird₉ daß- er u-förmig einen Teil der kleinsten und einen Teil der größten Seitenfläche des Kondensatorkörpers bedeckt und seine der längsten Seite des Kondensatorkörpers zugewandten Fläche mit diesem isolierend verklebt wird»
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet,' daß der in den porösen.Körper eingebettete' Teil des Ano-' denstreifens Öffnungen und/oder Vertiefungen beliebiger Form aufweist«,' .
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenstreifen in einer Vorrichtung arretiert in bestimmten Abständen ober- und unterseitig mit Halbschalen des Anodenkörpers bestückt und anschließend einer gemeinsamen Sinterung zugeführt werden.

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4. Verfahren nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenkörper auf einem endlosen Band oder auf Anodehstreifen aufweisende Halteschienen arretiert der Formierung unterzogen und anschließend vereinzelt werden«
5. Verfahren nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstreifen mindestens auf einer Seite des aus dem Sinterkörper herausragenden Teiles eine oder mehrere Schichten eines anderen Metalles oder einer Metallegierung aufweist» , · .