DE10057488A1

DE10057488A1 - Kondensator

Info

Publication number: DE10057488A1
Application number: DE10057488A
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Keck; Joerg Maier
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: Kemet Electronics Corp
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: TW541550B; US20040075969A1; EP1336183A1; WO2002041344A1; US6891716B2; IL155946A0; JP2004523102A; CZ20031704A3; KR20030084899A; CN1507642A; DE10057488B4; AU2002215863A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einer Kapazität (1), die einen Anodenkörper (2) mit einer Dielektrikumschicht (3) und einer Kathodenschicht (4) umfaßt und die von einem Gehäuse (5) mit einer Oberseite (6) und einer Unterseite (7) umhüllt ist. Ferner umfaßt der Kondensator einen Anodenableiter (8), der den Anodenkörper (2) kontaktiert und der mit einem Anodenkontakt (9) verbunden ist, welcher einen auf der Unterseite (7) des Gehäuses (5) angeordneten Kontaktabschnitt (10) aufweist. Ferner umfaßt der Kondensator einen Kathodenableiter (11), der die Kathodenschicht (4) kontaktiert, der auf der Oberseite der Kapazität (1) befestigt ist, der geradlinig aus dem Gehäuse (5) herausgeführt ist, und der mit einem auf der Unterseite des Gehäuses (5) angeordneten Kathodenkontakt (12) leitend verbunden ist. Durch den Verzicht auf die Kathodenlaschenbiegung kann die Volumenausnutzung des Kondansators verbessert werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einer Kapazität, die einen Anodenkörper mit einer Dielektrikumschicht und ei ner Kathodenschicht umfaßt. Die Kapazität ist von einem Ge häuse umhüllt, welches eine Oberseite und eine Unterseite aufweist. Ferner weist der Kondensator einen Anodenableiter auf, der den Anodenkörper kontaktiert und der mit einem An odenkontakt verbunden ist, welcher einen auf der Unterseite des Gehäuses angeordneten Kontaktabschnitt aufweist. Ferner weist der Kondensator einen Kathodenableiter auf, der die Ka thodenschicht kontaktiert und der auf der Oberseite der Kapa zität befestigt ist.

Aus der Druckschrift DE 198 46 639 C1 sind Kondensatoren der eingangs genannten Art bekannt, die Tantal-Elektrolytkonden satoren in Chip-Bauweise sind. Die bekannten Kondensatoren weisen einen Kathodenableiter auf, der innerhalb des Gehäuses des Kondensators mehrfach gebogen ist.

Für viele Anwendungen im Automobilbereich und im Mobilfunk werden Kondensatoren gewünscht, die bei einer sehr hohen spe zifischen Ladung (CV-Produkt) gleichzeitig sehr kleine äußere Abmessungen aufweisen. Zur Realisierung immer höherer CxV- Werte bei einer gegebenen Gehäusegröße gibt es die Möglich keit, für den Anödenkörper Kondensatorpulver einer höheren Kapazität zu verwenden, oder das effektive Nutzungsvolumen der Kapazität zu erhöhen.

Hinsichtlich des Nutzungsvolumens weist der bekannte Konden sator den Nachteil auf, daß aufgrund der mehrfachen Biegung des Kathodenableiters innerhalb des Gehäuses ein beträchtli ches Volumen des Gehäuses für den Kathodenableiter verbraucht wird. Es kann damit bezogen auf die äußeren Abmessungen des Gehäuses nur ein relativ kleiner Anodenkörper in das Gehäuse eingebaut werden, der dementsprechend auch eine geringe Kapa zität beziehungsweise ein kleines CV-Produkt aufweist.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kondensa tor mit erhöhtem Nutzvolumen anzugeben.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch einen Kondensator nach Patentanspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung gibt einen Kondensator an mit einer Kapazität, die einen Anodenkörper mit einer Dielektrikumschicht und ei ner Kathodenschicht umfaßt und die von einem Gehäuse mit ei ner Oberseite und einer Unterseite umhüllt ist. Zudem umfaßt der Kondensator einen Anodenableiter, der den Anodenkörper kontaktiert und der mit einem Anodenkontakt verbunden ist, welcher einen auf der Unterseite des Gehäuses angeordneten Kontaktabschnitt aufweist, und ferner einen Kathodenableiter, der die Kathodenschicht kontaktiert und der auf der Oberseite der Kapazität befestigt ist. Der Kathodenableiter verläuft innerhalb des Gehäuses geradlinig und ist dementsprechend ge radlinig aus dem Gehäuse herausgeführt. Außerhalb des Gehäu ses ist der Kathodenableiter mit einem auf der Unterseite des Gehäuses angeordneten Kathodenkontakt elektrisch leitend ver bunden.

Der erfindungsgemäße Kondensator hat den Vorteil, daß auf grund des Verzichts auf Biegungen des Kathodenableiters in nerhalb des Gehäuses ein sehr großes Nutzvolumen innerhalb des Gehäuses aufweist. Dadurch kann bei gegebener Gehäuseab messung ein Anodenkörper mit einer großen Kapazität bezie hungsweise mit einem entsprechend großen CxV-Wert eingebaut werden. Umgekehrt kann bei gegebenem CxV-Wert der Kondensator verkleinert werden. Somit weist der erfindungsgemäße Konden sator bei gleichbleibendem CV-Produkt einen verringerten Platzbedarf auf. Die Verringerung des Platzbedarfes betrifft insbesondere die laterale Ausdehnung, also die Ausdehnung des Kondensators parallel zur Ober- beziehungsweise Unterseite des Gehäuses.

Die mechanische Anbindung des Kathodenableiters an das Gehäu se kann verbessert werden, indem erfindungsgemäß der Katho denableiter ein Blech ist, das innerhalb des Gehäuses Löcher aufweist. Das Gehäuse kann in der vorteilhaften Ausführungs form aus einem gießfähigen Material hergestellt sein, welches die Löcher des Blechs füllt. Dadurch entsteht eine innigere Verbindung zwischen dem Kathodenableiter und dem Gehäuse als mit einem Kathodenableiter ohne Löcher.

Diese Ausführungsform des Kondensators hat den Vorteil, daß bei einem nachträglichen Biegevorgang des Kathodenableiters nach Fertigstellung des Gehäuses die Gefahr der Zerstörung der Oberseite des Gehäuses durch die auftretenden Biegekräfte verringert ist.

Einen besonders kompakten Aufbau erreicht man bei dem erfin dungsgemäßen Kondensator, indem in einer vorteilhaften Aus führungsform der Kathodenableiter ein Blech ist, das an der Außenseite des Gehäuses entlang um das Gehäuse herumgebogen ist und bei dem der Endabschnitt des Kathodenableiters ent lang der Gehäuseunterseite verläuft und den Kathodenkontakt bildet.

Ein derartiger Aufbau des erfindungsgemäßen Kondensators hat den Vorteil, daß mit einem Kathodenkontakt auf der Unterseite des Gehäuses die Bereitstellung eines SMD-fähigen Kondensa tors möglich ist.

Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn der Anodenableiter ein Draht ist, welcher aus dem Inneren des Anodenkörpers seitlich herausgeführt ist. Ein solcher Draht kann zum Bei spiel ein Tantaldraht sein, der mit Tantalpulver, welches um den Draht herumgepreßt und anschließend gesintert wird, ver bunden ist. Dadurch entsteht ein poröser Sinterkörper als Anodenkörper, welcher die Herstellung eines Kondensators mit sehr großer Kapazität ermöglicht. Ferner wird der Anodenkon takt innerhalb des Gehäuses mit einem Anodenableiter kontak tiert, der auf der dem Kathodenableiter gegenüberliegenden Seite des Gehäuses und in einer Höhe aus dem Gehäuse heraus geführt ist, die im wesentlichen derjenigen Höhe entspricht, in der der Kathodenableiter aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Die Verbindung zwischen dem Anodenableiter und dem An odenkontakt kann vorzugsweise durch Verschweißen hergestellt sein.

Das Herausführen des Kathodenableiters und des Anodenablei ters in im wesentlichen derselben Höhe des Gehäuses hat den Vorteil, daß sich die Herstellung des Gehäuses einfach ge stalten läßt. Beispielsweise kann das Gehäuse durch Umsprit zen der Kapazität mit einem Epoxidharz hergestellt werden. Dazu werden üblicherweise zwei Spritzgußformen mit jeweils einer Ausnehmung so übereinander gelegt, daß ein Hohlraum entsteht, der die Form des herzustellenden Gehäuses vorgibt. An der Kontaktstelle der beiden Spritzgußformen können der Kathodenableiter beziehungsweise der Anodenableiter aus dem herzustellenden Gehäuse zwischen den Spritzgußformen heraus geführt werden. Falls nun der Kathodenableiter und der An odenableiter in derselben Höhe aus dem herzustellenden Gehäu se herausgeführt werden, können Spritzgußformen mit einer sehr einfachen Geometrie, im besonderen mit einer jeweils ebenen Oberfläche verwendet werden.

Es ist ferner ein Kondensator besonders vorteilhaft, der durch Umspritzen einer mit Anodenableiter und Kathodenablei ter versehenen Kapazität mit einem das Gehäuse bildenden, gießfähigen Material und anschließendes Biegen des aus dem Gehäuse herausgeführten Kathodenableiters und des aus dem Ge häuse herausgeführten Anodenkontakts hergestellt ist. Ein solcher Kondensator hat den Vorteil, daß er in einfacher Wei se gemäß einem Standardprozeß hergestellt werden kann. Desweiteren hat ein solcher Kondensator den Vorteil, daß selbst bei nachträglichem Biegen das Gehäuse nicht zerstört wird.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des Kondensators sind der Anodenableiter und der Anodenkontakt integrale Bestandteile eines Anodenblechs, das aus dem Inne ren des Anodenkörpers seitlich herausgeführt ist. Ein solcher Kondensator hat den Vorteil, daß er relativ einfach durch Auftragen einer Tantalpaste auf ein Tantalblech und anschlie ßendes Sintern hergestellt werden kann. Insbesondere ist das Pressen eines Pulvers um einen Draht herum nicht mehr notwen dig. Ein Anodenableiter in Form eines Blechs hat ferner den Vorteil, daß eine große Kontaktfläche zwischen dem Anodenab leiter und dem Anodenkörper besteht, wodurch der Innenwider stand des Kondensators wirksam reduziert werden kann. Das An odenblech verläuft innerhalb des Gehäuses geradlinig und wird an der Außenseite des Gehäuses um das Gehäuse herum gebogen. Der Endabschnitt des Anodenblechs verläuft entlang der Gehäu seunterseite und bildet dort den Kontaktabschnitt.

Ein solcher Kondensator hat den Vorteil, daß weniger Einzel bestandteile verwendet werden, wodurch die Materialvielfalt und der dafür zu betreibende Aufwand, beispielsweise für das Verlöten von Anodenableiter und Anodenkontakt, entfällt.

Ferner hat ein solcher Kondensator den Vorteil, daß ebenso wie auf der Kathodenseite auch auf der Anodenseite auf das Biegen des Anodenblechs innerhalb des Kondensators verzichtet wird, wodurch die Volumenausnutzung des Kondensators noch weiter verbessert werden kann. Falls das Anodenblech seitlich auf der dem Kathodenableiter gegenüberliegenden Seite aus dem Anodenkörper bzw. aus dem Gehäuse herausgeführt ist, kann insbesondere die Volumenausnutzung in lateraler Richtung ver besserte werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Kondensator auf der Unterseite des Gehäuses eine Montagefläche aufweist, deren Höhe in Bezug auf den Anodenkontakt beziehungsweise in Bezug auf den Kathodenkontakt so gewählt ist, daß sie zum Aufkleben des Gehäuses auf eine Leiterplatte im Rahmen einer Oberflä chenmontagetechnik geeignet ist. Ein solcher Kondensator hat den Vorteil, daß er als SMD (Surface Mounted Device) verwen det werden kann.

Eine geeignete Anordnung der Montagefläche auf der Unterseite des Gehäuses in Bezug auf Anodenkontakt beziehungsweise Ka thodenkontakt könnte beispielsweise darin bestehen, daß die Montagefläche mit der Unterseite des Kathodenkontakts und der Unterseite des Anodenkontakts in einer Ebene liegt. Vorteil hafterweise kann dies erreicht werden durch die Gestaltung der Unterseite des Gehäuses in Form einer Stufe, wobei in den gegenüber einer Leiterplatte erhöhten Abschnitten der Gehäu seunterseite die Kontakte (Anodenkontakt beziehungsweise Ka thodenkontakt) angeordnet sind.

Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn der Kondensator in sei nen äußeren Abmessungen die Maße Länge = (6,0 ± 0,3) mm, Breite = (3,2 ± 0,3) mm und Höhe = 1,5 mm nicht überschrei tet. Um insbesondere die Höhe nicht zu überschreiten, ist es besonders vorteilhaft, das Gehäuse über dem Kathodenableiter mit einer Dicke < 0,2 mm auszuführen.

Insbesondere durch das Unterschreiten der maximalen Höhe hat ein solcher Kondensator den Vorteil, daß er der genormten Bauform mit dem Namen "Low Profile C" entspricht. Insbesonde re wird aufgrund des Verzichts auf eine Biegung des Kathoden ableiters ein großer Anteil der Länge des Kondensators für die Kapazität nutzbar gemacht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt beispielhaft einen erfindungsgemäßen Konden sator im schematischen Querschnitt.

Fig. 2 zeigt beispielhaft einen weiteren erfindungsgemäßen Kondensator im schematischen Querschnitt.

Fig. 3 zeigt beispielhaft einen Kathodenableiter zur Ver wendung in einem erfindungsgemäßen Kondensator.

Fig. 1 zeigt einen Kondensator mit einer Kapazität 1, die gebildet ist durch einen Anödenkörper 2, eine Dielektrikum schicht 3 und eine Kathodenschicht 4. Der Anodenkörper 2 ist ein poröser Sinterkörper, der Tantal enthält. Der Sinterkör per ist umgeben von einer Dielektrikumschicht 3, welche Tan talpentoxid enthält. Die Dielektrikumschicht 3 ihrerseits ist wiederum umgeben von einer Kathodenschicht 4, welche aus Gra phit besteht. Die Kapazität 1 ist umhüllt von einem Gehäuse 5, welches eine Oberseite 6 und eine Unterseite 7 aufweist. Das Gehäuse 5 besteht aus Epoxidharz und ist durch Spritzgie ßen hergestellt.

Ferner weist der in Fig. 1 dargestellte Kondensator einen Anodenableiter 8 auf, der den Anodenkörper 2 kontaktiert. Der Anodenableiter 8 ist ein Tantaldraht, der von dem Tantalpul ver des Anodenkörpers 2 teilweise umpreßt ist. Der Anodenab leiter 8 ist ferner seitlich aus dem Anodenkörper 2 herausge führt mit einem Anodenkontakt 9 verbunden, der ein Blech aus einer Nickel/Eisen-Legierung ist. Dieses Blech ist durch eine Kupfer- beziehungsweise eine Zinn/Blei-Beschichtung lötbar gemacht.

Die Erfindung ist mit jedem einen geeigneten porösen Sinter körper bildenden Material realisierbar und ist nicht auf Tan tal beschränkt.

Der Anodenkontakt 9 weist einen Kontaktabschnitt 10 auf, der an der Unterseite 7 des Gehäuses 5 angeordnet ist. Desweite ren ist auf der Kathodenschicht 4 mittels eines Leitklebers 16 ein Kathodenableiter 11 elektrisch leitend befestigt. Der Kathodenableiter 11 ist ein Blech aus einer Eisen/Nickel- Legierung, die durch eine entsprechende Beschichtung lötbar gemacht worden ist. Es kommt jedoch auch jedes andere geeig nete Material in Betracht, welches elektrisch leitfähig und lötbar ist.

Der Kathodenableiter 11 kontaktiert die Kathodenschicht 4 und ist zugleich auf ihr befestigt. Der Kathodenableiter 11 ist geradlinig und seitlich aus dem Gehäuse 5 herausgeführt, das heißt, daß der Kathodenableiter 11 innerhalb des Gehäuses 5 geradlinig verläuft und keine Krümmungen oder Kurven auf weist. Außerhalb des Gehäuses 5 ist der Kathodenableiter 11 entlang des Gehäuses 5 nach unten um das Gehäuse 5 herum ge bogen und bildet auf der Unterseite des Gehäuses 5 einen Ka thodenkontakt 12, der sich zum Auflöten des Kondensators auf einer Leiterplatte eignet.

Die Erfindung ist nicht auf Tantalsysteme beschränkt, sondern kann mit allen anderen Ventilmetallen realisiert werden.

Die Befestigung des Anodenkontakts 9 am Anodenableiter 8 er folgt durch Schweißen, wobei eine Schweißperle 17 entsteht. Die Unterseite 7 des Gehäuses 5 ist nach innen hinein noch mal gestuft, so daß eine Klebefläche 15 entsteht, mit deren Hilfe der Kondensator im Rahmen einer Oberflächenmontagetech nik auf eine Leiterplatte geklebt werden kann, wonach dann der Lötvorgang, beispielsweise mittels Schwallöten erfolgt.

Der in Fig. 2 dargestellte Gegenstand entspricht weitgehend dem in Fig. 1 dargestellten Gegenstand. Er unterscheidet sich jedoch in der Ausführung des Anodenableiters. Der An odenableiter gemäß Fig. 2 ist mit dem Anodenkontakt einstüc kig zusammengefaßt zu einem Anodenblech 14, das den Anoden körper 2 kontaktiert. Dieses Anodenblech 14 kann beispiels weise bei Verwendung eines Anodenkörpers aus Tantal ein Tan talblech sein. Das Tantalblech kann mit einer Tantalpaste bestrichen werden und anschließend gesintert werden, wodurch der Anodenkörper 2 entsteht.

Das Anodenblech 14 ist aus dem Inneren des Anodenkörpers 2 seitlich herausgeführt und verläuft innerhalb des Gehäuses 5 geradlinig. Dadurch kann im Vergleich mit dem in Fig. 1 dar gestellten Gegenstand noch weiter Platz in lateraler Richtung eingespart werden, da auf weitere Biegungen innerhalb des Ge häuses 5 verzichtet werden kann. Der Endabschnitt des Anoden blechs 14 bildet auf der Unterseite 7 des Gehäuses 5 den Kon taktabschnitt 10, der sich zum Auflöten des Kondensators auf eine Leiterplatte eignet.

Fig. 3 zeigt die Ausführung eines Kathodenableiters 11 in Form eines Blechs, das Löcher 13 aufweist. Diese Löcher 13 können beim Umspritzen der Kapazität mit Epoxidharz oder ei nem anderen gießfähigen Material gefüllt werden, wodurch sich die mechanische Stabilität des Kathodenableiters 11 innerhalb des Gehäuses verbessert.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern wird in ihrer allgemeinsten Form durch Patentanspruch 1 definiert.

Claims

1. Kondensator
mit einer Kapazität (1), die einen Anodenkörper (2) mit einer Dielektrikumschicht (3) und einer Kathodenschicht (4) umfaßt und die von einem Gehäuse (5) mit einer Ober seite (6) und einer Unterseite (7) umhüllt ist,
mit einem Anodenableiter (8), der den Anodenkörper (2) kontaktiert und der mit einem Anodenkontakt (9) verbunden ist, welcher einen auf der Unterseite (7) des Gehäuses (5) angeordneten Kontaktabschnitt (10) aufweist,
und mit einem Kathodenableiter (11),
der die Kathodenschicht (4) kontaktiert,
der auf der Oberseite der Kapazität (1) befestigt ist,
der geradlinig aus dem Gehäuse (5) herausgeführt ist,
und der mit einem auf der Unterseite des Gehäuses (5) angeordneten Kathodenkontakt (12) leitend verbunden ist.

2. Kondensator nach Anspruch 1,
bei dem das Gehäuse (5) ein gießfähiges Material um faßt,
und bei dem der Kathodenableiter (11) ein Blech ist, das innerhalb des Gehäuses (5) Löcher (13) aufweist, die mit dem gießfähigen Material gefüllt sind.

3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kathodenableiter (11) ein Blech ist, das an der Außenseite des Gehäuses (5) um das Gehäuse (5) herum gebogen ist, und dessen. Endabschnitt entlang der Gehäu seunterseite verläuft und den Kathodenkontakt (12) bil det.

4. Kondensator nach Anspruch 1 bis 3,

- bei dem der Anodenableiter (8) ein aus dem Inneren des Anodenkörpers (2) seitlich herausgeführter Draht ist,
- und bei dem der Anodenkontakt (9) innerhalb des Gehäu ses (5) mit dem Anodenableiter (8) kontaktiert und im Wesentlichen in derselben Höhe wie der Kathodenkontakt (12) aus dem Gehäuse (5) herausgeführt ist.

5. Kondenstor nach Anspruch 1 bis 3,
bei dem der Anodenableiter (8) und der Anodenkontakt (9) integrale Bestandteile eines Anodenblechs (14) sind, das aus dem Inneren des Anodenkörpers (2) seitlich her ausgeführt ist,
das innerhalb des Gehäuses (5) geradlinig verläuft
und das an der Außenseite des Gehäuses (5) um das Ge häuse (5) herum gebogen ist
und dessen Endabschnitt entlang der Gehäuseunterseite verläuft und den Kontaktabschnitt (10) bildet.

6. Kondensator nach Anspruch 1 bis 5, bei dem die Unterseite (7) des Gehäuses (5) eine Montage fläche (15) aufweist, deren Höhe gegenüber dem Anodenkon takt (9) bzw. dem Kathodenkontakt (12) so gewählt ist, daß sie zum Aufkleben des Gehäuses (5) auf eine Leiter platte im Rahmen einer Oberflächenmontagetechnik geeignet ist.

7. Kondensator nach Anspruch 1 bis 6, dessen äußeren Abmessungen die Maße Länge = (6,0 ± 0,3) mm, Breite = (3, 2 ± 0,3) mm und Höhe = 1,5 mm nicht über schreiten.

8. Kondensator nach Anspruch 1 bis 7, der durch Umspritzen einer mit Anodenableiter (8) und Ka thodenableiter (11) versehenen Kapazität (1) mit einem das Gehäuse (5) bildenden, gießfähigen Material und an schließendes Biegen des aus dem Gehäuse herausgeführten Kathodenableiters (11) und des herausgeführten Anodenkon takts (9) bzw. Anodenblechs (14) hergestellt ist.