DE102005016055A1 - Anode für einen Festelektrolytkondensator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anode für einen Festelektrolytkondensator, aufweisend einen Anodenableiter (1), der durch mechanisches Bearbeiten wenigstens in einem Abschnitt (2) strukturiert ist, bei dem der strukturierte Abschnitt (2) von einem Metallpulver umpresst ist. Durch die Strukturierung des Anodenableiters (1) kann eine verbesserte Drahtabzugskraft erzielt werden.
Description
- Es wird angegeben eine Anode für einen Festelektrolytkondensator, wobei ein Anodenableiter zur äußeren Kontaktierung der Anode vorgesehen ist.
- Aus der Druckschrift
DE 36 34 103 A1 ist ein Tantalkondensator bekannt, bei dem ein drahtförmiger Anodenableiter von einem Tantalpulver umpresst ist. - Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Anode anzugeben, die eine gute Drahtabzugskraft aufweist.
- Gemäß wenigstens einem Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Anode ist ein Anodenableiter vorgesehen. Wenigstens ein Abschnitt des Anodenableiters ist durch mechanisches Bearbeiten strukturiert. Der Anodenableiter dient dabei zur äußeren anodenseitigen Kontaktierung der Anode. Darüber hinaus kann vorteilhafterweise noch ein Kathodenkontakt vorgesehen sein, mit dessen Hilfe aus der Anode ein fertiger Kondensator mit zwei Anschlüssen gefertigt werden kann.
- Ferner kann es vorgesehen sein, dass der strukturierte Abschnitt des Anodenableiters von einem Metallpulver umpresst ist. Das Metallpulver stellt den Anodenkörper dar und bildet aufgrund der Ausbildung einer Vielzahl von Poren eine große Oberfläche zur Realisierung einer hohen Kapazität des Kondensators. Das Metallpulver kann auch auf den Anodenableiter aufgesintert sein.
- Die hier angegebene Anode nutzt dabei die Grundidee, wonach durch einen strukturierten Anodenableiter die Haftung zwischen Anodenableiter und Metallpulver verbessert werden kann. Dadurch wird die Anode und mithin der daraus hergestellte Kondensator unempfindlicher gegenüber mechanischen Belastungen.
- Insbesondere kann die hier beschriebene Anode vorteilhaft eingesetzt werden in Fällen, wo aus bestimmten Gründen ein niedriger Anpressdruck beim Umpressen des Anodenableiters verwendet werden soll. Darüber hinaus kann die beschriebene Anode auch verwendet werden in Fällen, wo aufgrund der gewählten Materialien oder auch aus anderen Gründen ein ausreichender Sinterschrumpf zum festen Verbinden von Anode und Metallpulver nicht gegeben ist.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anode ist es vorgesehen, dass der Anodenableiter die Form eines Runddrahtes aufweist. Demnach ist es vorteilhaft, wenn der Anodenableiter die Form eines Drahtes aufweist, welcher einen runden Querschnitt besitzt. Solche runden Drähte haben in den Vorteil, dass sie von allen Seiten im wesentlichen gleich stark belastbar sind und sich daher beim Aufpressen des Metallpulvers nur sehr wenig verziehen, was vorteilhaft ist.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anode ist es vorteilhaft, wenn der Draht durch Biegen strukturiert ist. Beispielsweise kann der Draht L-förmig gebogen sein.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anode ist es vorgesehen, dass der Draht mehrere Biegungen aufweist.
- Durch Biegen des Drahtes kann eine verbesserte Haftung des Metallpulvers auf dem Anodenableiter erzielt werden, da jede Biegung eine Art Wiederhaken gegen Herausziehen des Drahtes aus dem Metallpulver bildet.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anode ist es vorgesehen, dass der strukturierte Abschnitt des Anodenableiters plattgepresst ist. Ein solches Plattpressen kann entweder durch Pressen oder auch durch Hämmern erfolgen.
- Durch das Plattpressen wird auf jeden Fall die wirksame Oberfläche zum Anpressen und gegebenenfalls Ansintern des Metallpulvers vergrößert, wodurch sich entsprechend auch die Haftung verbessert.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anode ist der Draht, vorzugsweise im plattgepressten Bereich, mit einem Loch versehen: Der Draht kann aber auch unabhängig davon, ob er plattgepresst ist oder nicht, mit einem Loch versehen sein. Auch ein Loch bewirkt eine verbesserte mechanische Anbindung von Metallpulver und Anodenableiter, da das Metallpulver in das Loch eindringen kann und so zu einer innigen Durchdringung von Anodenableiter und Metallpulver führt.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anode ist die Oberfläche des Anodenableiters aufgerauht. Das Aufrauhen der Oberfläche kann beispielsweise durch Schmirgelpapier oder auch durch eine Feile geschehen.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anode ist das Metallpulver auf den Anodenableiter aufgesintert. Erst durch das Sintern entsteht ein poröser Körper, der vorteilhaft zu einer Anode mit einer hohen Kapazität weiterverarbeitet werden kann.
- Die hier beschriebene Anode kann insbesondere vorteilhaft eingesetzt werden bei Metallpulvern, bei denen ein hoher Anpressdruck beim Umpressen des Anodenableiters nicht gewünscht ist. Ein niedriger Anpressdruck ist beispielsweise gewünscht bei Pulvern, die für die Herstellung sehr hochkapazitiver Anoden verwendet werden. Ein hoher Anpressdruck beim Umpressen des Anodenableiters mit Metallpulver bedeutet tendenziell eine geringere Porosität, da die einzelnen Metallpartikel stärker zusammengedrückt werden. Daher ist es in vielen Fällen unerwünscht, mit einem hohen Anpressdruck beim Umpressen des Anodenableiters zu arbeiten.
- Darüber hinaus kann die hier beschriebene Anode auch verwendet werden für Metallpulver, die beim Sintern nur einen sehr geringen Schrumpf oder auch gar keinen Schrumpf aufweisen. Beispielsweise kommt es in Betracht, das sogenannte S406 Tantalpulver zu verwenden.
- Darüber hinaus bietet die hier beschriebene Anode noch den Vorteil, dass durch die verbesserte Anbindung zwischen Metallpulver und Anodenableiter auch ein verbessertes Reststromverhalten resultiert. Darüber hinaus kommen aber auch Pulver in Betracht, die bei einer Dicke von 3 bis 4 mm des Anodenkörpers, der durch das aufgepresste Metallpulver und den Anodenableiter gebildet wird, einen Schrumpf beim Sintern von bis zu 0,1 mm aufweisen.
- Im übrigen kann die hier angegebene Anode mit allen geeigneten Metallpulvern hergestellt werden. Insbesondere sind Me tallpulver geeignet, die zur Ausbildung eines Dielektrikums mittels nachfolgender nasschemischer Prozesse fähig sind.
- Darüber hinaus ist es möglich, Metallpulver zu verwenden, deren Partikel Außenkonturen in Form von Zacken oder deren Partikel glatte Außenkonturen, beispielsweise in Form von Kugeln aufweisen.
- Darüber hinaus ist die hier beschriebene Anode insbesondere vorteilhaft bei Anodenkörpern, deren Dicke zwischen 1 und 4 mm liegt. Gerade bei dicken Anodenkörpern resultiert das Problem, durch Aufpressen einer relativ dicken Pulverschicht eine ausreichend gute Anbindung zwischen dem Anodenableiter und dem Metallpulver in der Nähe des Anodenableiters zu erhalten. Es geht nämlich ein nicht unbeträchtlicher Teil der Pressenergie durch innere Reibung verloren. Diese inneren Reibungsprozesse sind umso effektiver, je dicker die gepresste Pulverschicht ist.
- Die Dicke der gepressten Pulverschicht beträgt in diesem Fall zwischen 0,5 und 2 mm.
- Mithilfe der hier angegebenen Anode kann die mechanische Anbindung des Anodenableiters, also des Drahtes an den Anodenkörper verbessert werden. Daraus resultiert eine verbesserte Drahtabzugskraft, d.h., die Kraft, die aufgewendet werden muss, um den Draht aus dem Anodenkörper heraus zu ziehen, ist vergrößert.
- Die Anbindung des Drahtes an den Anodenkörper ist von entscheidender Bedeutung für die Stabilität des fertigen Kondensators, sowie auch für andere Eigenschaften, beispielsweise die Stabilität bei Stoßstrombelastung.
- Vorzugsweise wird als Metallpulver Tantal oder Niob verwendet. Die Anode ist jedoch nicht auf eines dieser Metalle beschränkt.
- Im Folgenden wird die Anode anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert:
- Die
1 bis4 zeigen beispielhaft verschiedene Ausführungsformen einer Anode in jeweils schematischen Querschnitten. - Dabei bedeuten gleiche Bezugszeichen entweder gleiche Elemente oder Elemente mit gleicher oder ähnlicher Funktion. Es wird darauf hingewiesen, dass die Darstellungen nicht maßstabsgetreu sind.
-
1 zeigt eine Anode mit einem Anodenableiter1 , der in einem Abschnitt2 strukturiert ist. Die Strukturierung ist insbesondere erfolgt durch das Herstellen von zwei Biegungen41 ,42 . Die erste Biegung41 ist eine relativ leichte Biegung, wo der Draht des Anodenableiters nur sehr wenig nach links gebogen ist. Die zweite Biegung42 stellt sich als scharfer Knick dar, der etwa 90° beträgt. Ferner ist ein Anodenkörper3 vorgesehen, der durch Umpressen des Abschnitts2 des Anodenableiters hergestellt wird. - Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Anode an, wobei ein flächiger Anodenableiter mit einem Pulver umpresst wird, aus dem der Anodenableiter an einer Seite herausragt. Anschließend wird der Pressling gesintert. Das Verfahren kann vorteilhaft so durchgeführt werden, dass ein Anodenableiter in eine in einer Pressmatrize befindliche Schüttung aus dem Pulver eingeschoben wird und danach der Pressvorgang erfolgt.
- Aus einer Anode, wie sie in
1 gezeigt ist, kann durch weitere Herstellungsschritte ein fertiger Festelektrolytkondensator hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Tantal-Chipkondensator hergestellt werden. - Die weiteren Fertigungsschritte entsprechen der konventionellen Tantal-Chipkondensatorfertigung. So wird in der Formierung genannten Prozedur auf der inneren und äußeren Oberfläche des gesinterten Anodenkörpers das Dielektrikum aus z.B. Tantalpentoxid gebildet. Nach dem Aufbringen der Kathodenschichten folgt die Herstellung von Kathodenanschluss und Gehäuse. Die dem plusseitigen elektrischen Anschluss dienende Anodenlasche aus Tantal kann zum Zwecke der Löt- oder Verklebbarkeit nachbehandelt werden.
- In Abwandlung der obigen Ausführung des Tantal-Chipkondensators wird das Tantalpulver noch mit einem Additiv versetzt, das aufgrund seiner Schmierwirkung den Pressvorgang leichter gestaltet und das Presswerkzeug schont. Auch werden die Rieselfähigkeit des Pulvers und die mechanische Stabilität des Presslings durch die Bindewirkung des Additivs verbessert. Ein übliches Additiv ist Campher. Es sollte vor dem Sintern des Presslings nach Möglichkeit rückstandsfrei entfernt werden.
- Anstelle von Tantal können auch andere geeignete Metalle, wie beispielsweise Niob, oder auch Legierungen von geeigneten Metallen oder auch andere Materialien, die die Fähigkeit zur Ausbildung eines Dielektrikums besitzen, verwendet werden.
-
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Anode, bei der der Anodenableiter mit nur einer einzigen Biegung41 versehen ist. Gemäß2 ist der Anodenableiter L-förmig ausgebildet. -
3 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Abschnitt2 des Anodenableiters1 durch entsprechendes mechanisches Bearbeiten plattgepresst bzw. gehämmert ist. Auch dadurch lässt sich eine wirksame vergrößerte Oberfläche des Anodenableiters und dadurch eine verbesserte Anbindung an das Metallpulver erreichen. - Gemäß
4 ist in dem durch Hämmern verbreiterten unteren Teil nach3 noch zusätzlich ein Loch5 vorgesehen. - Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der durch das Metallpulver gebildete Anodenkörper einen Endabschnitt des Anodenableiters vollständig umschließt. Dadurch kann eine maximale Kontaktfläche zwischen dem Metallpulver und dem Anodenableiter erreicht werden. Ein vollständiges Umschließen des Endabschnitts kann durch allseitiges Umpressen des Endabschnitts des Anodenableiters erzielt werden.
-
- 1
- Anodenableiter
- 2
- Abschnitt
- 3
- Anodenkörper
- 41, 42
- Biegung
- 5
- Loch
Claims (10)
- Anode für einen Festelektrolytkondensator, – aufweisend einen Anodenableiter (
1 ), der durch mechanisches Bearbeiten wenigstens in einem Abschnitt (2 ) strukturiert ist, – bei dem der strukturierte Abschnitt (2 ) von einem Metallpulver umpresst ist. - Anode nach Anspruch 1, bei der der Anodenableiter (
1 ) in unbearbeiteter Form ein Draht mit rundem Querschnitt ist. - Anode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der der Anodenableiter (
1 ) durch Biegen (41 ,42 ) strukturiert ist. - Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Anodenableiter (
1 ) L-förmig gebogen ist. - Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Anodenableiter (
1 ) mehrere Biegungen (41 ,42 ) aufweist. - Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der strukturierte Abschnitt (
2 ) des Anodenableiters (1 ) plattgepresst ist. - Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der strukturierte Abschnitt (
2 ) des Anodenableiters (1 ) mit einem Loch (5 ) versehen ist. - Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Oberfläche des Anodenableiters (
1 ) aufgerauht ist. - Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Metallpulver auf den Anodenableiter (
1 ) aufgesintert ist. - Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Metallpulver einen nur sehr geringen Sinterschrumpf aufweist.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal |