DE102007020290B4 - A method for producing a cup-shaped housing for an electrical component and thus manufactured housing and electrical component with this housing - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Gehäuses für ein elektrisches Bauelement mittels eines Fließpressverfahrens,
bei dem ein Butzen (14) aus kupferhaltigem Material, ein Ring (15) aus kupferhaltigem Material oder eine Scheibe aus kupferhaltigem Material in eine Pressform (13) platziert wird,
bei dem dann auf den Butzen (14), den Ring (15) oder die Scheibe ein Butzen (17) aus Aluminium platziert wird, und bei dem anschließend mittels eines Stempels (20) auf das in der Pressform (13) platzierte Aluminium und kupferhaltige Material Druck ausgeübt wird,
so dass das hergestellte becherförmige Gehäuse auf der Innenseite Aluminium aufweist und auf der Außenseite zumindest teilweise mit einer kupferhaltigen Schicht (5) versehen ist.Method for producing a cup-shaped housing for an electrical component by means of an extrusion molding method,
in which a slug (14) of copper-containing material, a ring (15) of copper-containing material or a disk of copper-containing material is placed in a mold (13),
in which then a slug (17) made of aluminum is placed on the slug (14), the ring (15) or the disc, and then by means of a punch (20) on the in the die (13) placed aluminum and copper-containing Material pressure is exerted
so that the cup-shaped housing produced on the inside has aluminum and is provided on the outside at least partially with a copper-containing layer (5).
Description
Aus
der Druckschrift
Aus
der
Aus
der
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Gehäuses, ein mit diesem Verfahren hergestelltes Gehäuse sowie ein elektrisches Bauelement mit diesem Gehäuse anzugeben.A to be solved Task is to provide another method for producing a cup shaped housing, a case made by this method and an electric one Component with this housing specify.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensatorgehäuses mittels eines Fließpressverfahrens angegeben, bei dem bei dem Fließpressen auf der Außenseite des becherförmigen Gehäuses eine Schicht aus kupferhaltigem Material aufgebracht wird. Weiterhin werden ein nach dem Verfahren hergestelltes Gehäuse sowie ein elektrisches Bauelement mit diesem Gehäuse erläutert.in the The following is a method for producing a capacitor case by means an extrusion molding process specified, in which in the extrusion on the outside the cup-shaped housing a layer of copper-containing material is applied. Farther become a manufactured by the process housing and an electrical component with this case explained.
Bei dem Verfahren wird das Gehäuse mittels eines Fließpressverfahrens hergestellt. Bei dem Fließpressverfahren werden in eine Pressform, die im Innenprofil der gewünschten äußeren Form des zu erzeugenden Gehäuses entspricht, mehrere Metallteile aufeinander platziert. Mit einem Stempel, der im Querschnitt etwas kleiner ist als die Aussparung in der Pressform, wird auf die in der Aussparung der Pressform platzierten Metallteile Druck ausgeübt. Durch den Druck fließt überschüssiges Material an den Seiten des Stempels vorbei. Dieses überschüssige Material bildet die Seitenwände des Gehäuses. Durch die gleichzeitige Verwendung von zwei unterschiedlichen Materialien in der Pressform kann ein Gehäuse erzeugt werden, bei dem das zuerst eingelegte Material eine Schicht in Bereichen der Außenwand des Gehäuses bildet. Durch die Wahl der Form, sowohl des zuerst platzierten Materials, als auch des weiteren Materials, kann die Bildung der Schicht in unterschiedlichen Bereiche erzielt werden.at the process becomes the housing by means of an extrusion process produced. In the extrusion molding process be in a mold, in the inner profile of the desired outer shape of the housing to be generated corresponds, several metal parts placed on each other. With a Stamp, which is slightly smaller in cross section than the recess in the mold, is placed on the in the recess of the mold Metal parts exerted pressure. By the pressure flows excess material past the sides of the stamp. This excess material forms the sidewalls of the Housing. By the simultaneous use of two different materials in the mold can be a housing be produced, in which the first inserted material a layer in areas of the outer wall of the housing forms. By choosing the shape, both of the first placed material, As well as the other material, the formation of the layer in different Areas are achieved.
Bei dem Verfahren wird zuerst ein Butzen, ein Ring oder eine Scheibe aus kupferhaltigem Material in der Aussparung der Pressform platziert. Auf dieses kupferhaltige Material wird anschließend ein Butzen aus Aluminium platziert.at The method is first a slug, a ring or a disc made of copper-containing material placed in the recess of the mold. On this copper-containing material is then a slug of aluminum placed.
In einer Ausführungsform weist der verwendete Aluminiumbutzen auf der Unterseite eine oder mehrere Aussparungen auf, so dass ein zuvor in der Pressform platzierter Ring aus kupferhaltigem Material hinsichtlich seiner Abmessungen in etwa dem Bereich der Aussparungen entspricht. Der Aluminiumbutzen wird dann in die Öffnung des Rings gelegt.In an embodiment the aluminum slug used has one or more on the underside Cutouts on, allowing a previously placed in the mold Ring made of copper-containing material in terms of its dimensions corresponds approximately to the area of the recesses. The aluminum trimmings will then be in the opening of the ring.
Ein nach dem Verfahren hergestelltes Gehäuse für ein elektrisches Bauelement besteht aus leitfähigem Material und ist becherförmig. Die Innenseite des Bechers weist bevorzugt eine Oberfläche aus Aluminium auf. Auf die Außenseite des Bechers ist in wenigstens einem Bereich eine kupferhaltige Schicht aufgebracht.One produced by the process housing for an electrical component consists of conductive Material and is cup-shaped. The inside of the cup preferably has a surface Aluminum on. On the outside of the cup is a copper-containing layer in at least one area applied.
Das Gehäuse dient bevorzugt zur Aufnahme von Kondensatorwickeln. Die kupferhaltige Schicht, die in einem Bereich angeordnet sein kann, in dem der Becher kontaktiert wird, schränkt das Wachstum von Zinn-Whiskern beim Anbringen von Anschlussdrähten oder Befestigungsplatten über einen Schweißvorgang ein.The casing is preferably used to accommodate capacitor windings. The copper-containing Layer that can be arranged in an area in which the cup is contacted, restricts the growth of tin whiskers when attaching leads or Mounting plates over a welding process one.
In einer Ausführungsform kann die Außenwand des Bechers im Bereich des oberen Endes mit einer kupferhaltigen Schicht versehen sein. Bevorzugt ist das obere Drittel mit einer kupferhaltigen Schicht versehen.In an embodiment can the outer wall of the cup in the area of the upper end with a copper-containing Be provided layer. Preferably, the upper third is with a provided copper-containing layer.
In einer weiteren Ausführungsform ist die ganze Außenwand mit einer kupferhaltigen Schicht versehen.In a further embodiment is the whole outer wall provided with a copper-containing layer.
Der Boden des Bechers kann auf der Außenseite ganz oder nur teilweise mit einer kupferhaltigen Schicht versehen sein.Of the Bottom of the mug may be on the outside completely or partially be provided with a copper-containing layer.
Der Boden des Bechers kann mittig einen Bereich aufweisen, der hinsichtlich der durchschnittlichen Wandstärke verdickt ist. Bei der Verdickung kann es sich in einer bevorzugten Ausführungsform um einen Zapfen handeln.Of the Bottom of the cup may have a central area in terms of the average wall thickness thickened. In the thickening, it may be in a preferred Embodiment to act a pin.
Dieser verdickte Bereich kann nach außen hin ganz oder teilweise mit kupferhaltigem Material bedeckt sein.This thickened area can be outward be completely or partially covered with copper-containing material.
Zu Kontaktierung des elektrischen Bauelements nach außen kann bevorzugt im Bereich der Verdickung des Bodens ein Draht mechanisch befestigt sein. Bei diesem Draht kann es sich um einen verzinnten Kupferdraht handeln, der in einer bevorzugten Variante einen Stahlkern enthalten kann.To Contacting the electrical component to the outside can preferably in the field of thickening of the soil a wire mechanically be attached. This wire can be tinned Copper wire act, in a preferred variant, a steel core may contain.
Zur Kontaktierung des elektrischen Bauelements nach außen kann das oberen Ende des Bechers mit einer Bördelung versehen sein. Die Außenseite der Bördelung kann eine kupferhaltige Schicht aufweisen.For contacting the electrical component to the outside, the upper end of the cup may be provided with a flange. The outside side of the crimp can have a copper-containing layer.
Der Becher kann im Bereich der Bördelung mit einer Scheibe, beispielsweise einer gummierten Hartkartonscheibe, verschlossen sein. In einer Ausführungsform kann eine erste Platte außen an dem kupferbeschichteten Becherboden befestigt sein. Eine weitere Platte kann außen an der Bördelung befestigt sein. Diese Platten können aus verkupfertem Stahl bestehen und eine verzinnte Oberfläche aufweisen.Of the Mug may be in the area of flanging a disc, for example a rubberized hard cardboard disc, to be introverted. In one embodiment can be a first plate outside be attached to the copper-coated cup bottom. Another Plate can be outside at the crimp be attached. These plates can Made of copper-plated steel and have a tinned surface.
In einer weiteren Ausführungsform kann der kupferbeschichtete Boden oder ein Bereich der Bördelung des Aluminiumbechers mit einem Lötstern verbunden sein. Dieser Lötstern kann aus verkupfertem Stahl mit verzinnter Oberfläche bestehen.In a further embodiment may be the copper-clad floor or a portion of the crimp of the aluminum cup connected to a soldering star be. This solder star can be made of copper-plated steel with tinned surface.
Zur Befestigung des Drahtes oder der Platte oder auch des Lötsterns an dem Becher wird in einer bevorzugten Ausführungsform eine mechanische Verbindung durch ein Lichtbogenschweißverfahren hergestellt. In einer weiteren Ausführungsform wird die mechanische Verbindung mit einem Widerstandsschweißverfahren hergestellt. Die mechanische Verbindung dient zur Kontaktierung des Kondensators nach außen.to Fixing the wire or the plate or the soldering rod on the cup, in a preferred embodiment, a mechanical connection produced by an arc welding process. In a further embodiment becomes the mechanical connection with a resistance welding process produced. The mechanical connection is used for contacting of the capacitor to the outside.
Beim Schweißen von Drähten aus verzinntem Kupfermanteldraht mit Stahlkern auf Aluminium-Oberflächen können undefinierte Vermischungen von Kupfer, Aluminium, Zinn und Eisen entstehen. Solche Whisker entstehen besonders leicht bei Baugruppen, die mit bleifreien Zinn-Loten verarbeitet wurden, und können Kurzschlüsse zwischen den elektrischen Anschlüssen von Bauelementen verursachen. Des weiteren können abgebrochene Teile von Whiskern auch andernorts auf einer Platine Kurzschlüsse verursachen.At the welding of wires tinned copper wire with a steel core on aluminum surfaces can be undefined mixtures of Copper, aluminum, tin and iron are produced. Such whiskers arise particularly easy for assemblies that have been processed with lead-free tin solders, and can shorts between the electrical connections of components. Furthermore, broken parts of Whiskers also cause shorts elsewhere on a circuit board.
Durch die Kombination einer kupferhaltigen Schicht auf einem Aluminiumbecher und einer Schweißverbindung mit verzinnten Oberflächen von kupferbeschichtetem Draht, Stahlplatten oder Lötsternen, ist es möglich, das Wachstum von Zinn-Whiskern auf eine maximale Größe von 30 μm zu begrenzen, oder sogar komplett einzudämmen.By the combination of a copper-containing layer on an aluminum cup and a welded joint with tinned surfaces copper-coated wire, steel plates or soldering stars, Is it possible, to limit the growth of tin whiskers to a maximum size of 30 μm, or even completely curb it.
Bevorzugt eignet sich das Gehäuse für Kondensatoren, hier besonders für Al-Elektrolytkondensatoren. Es ist jedoch auch als Gehäuse für galvanische Elemente zu verwenden. Das Gehäuse kann auch für weitere elektrische oder elektrochemische Bauelemente verwendet werden.Prefers the housing is suitable for capacitors, here especially for Al electrolytic capacitors. However, it is also used as a housing for galvanic To use elements. The housing can also for used further electrical or electrochemical components become.
Das Verfahren zur Herstellung des becherförmigen Gehäuses und das mit diesem Verfahren hergestellte Gehäuse sowie ein elektrisches Bauelement mit diesem Gehäuse werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.The Method for producing the cup-shaped housing and the method produced by this method casing and an electrical component with this housing will be described below of exemplary embodiments and its associated Figures closer explained.
Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen der Figuren sind dabei als rein schematisch aufzufassen. Zur besseren Darstellung können einzelne Dimensionen vergrößert, verkleinert oder auch verzerrt dargestellt sein.The hereinafter described drawings of the figures are as purely schematically. For better representation, individual dimensions enlarged, reduced or distorted.
Elemente, die einander gleichen oder die die gleiche Funktion übernehmen, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Elements, the same or the same function, are designated by the same reference numerals.
In
In
In
An
der offenen Seite
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
ist in
Zur
Herstellung einer ersten Ausführungsform
eines Bechers
In
In
In
Zur
Herstellung einer zweiten Ausführungsform
eines Bechers
In
In
In
Zur
Herstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform
eines Bechers
In
In
In
Zur
Herstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform
eines Bechers
In
In
In
Es
ist prinzipiell möglich,
die kupferhaltige Außenschicht
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: TDK ELECTRONICS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: EPCOS AG, 81669 MUENCHEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |