DE102010044585A1

DE102010044585A1 - Elektrolytkondensatorbaugruppe und Verfahren mit vertieftem Leiterrahmenkanal

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Publication number: DE102010044585A1
Application number: DE102010044585A
Authority: DE
Inventors: Jiri Navratil; Jaroslav Tomasko; Stanislav Zednicek
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2011-03-17
Also published as: CN102024576B; JP5767455B2; US20110058310A1; GB201013520D0; CN102024576A; KR20110027631A; JP2011061213A; GB2473532A; US8139344B2

Abstract

Ein Festelektrolytkondensator weist einen Kondensatorkörper auf, der aus einer gepressten Anode, einer dielektrischen Schicht und einer festen Elektrolytschicht gebildet ist. Ein Anodenanschluss erstreckt sich von dem Anodenpressling weg und ist elektrisch mit einem Anodenende verbunden. Die Außenfläche des Kondensatorkörpers bildet eine Kathode, die elektrisch mit einem Kathodenende verbunden ist. Das Basisanoden- und -kathodenteil sind koplanar und mit einem vertieften Leiterrahmenkanal verbunden. Ein Kondensatorelement wird an dem Anoden- und Kathoden-Endteil befestigt und eingebettet. Der vertiefte Leiterrahmenkanal wird entfernt, um das Anoden- und das Kathodenende auf einer einzigen Montagefläche voneinander zu isolieren, wobei eine zwischen dem Anoden- und dem Kathodenende gebildete Oberflächennut zurückbleibt.

Description

Elektrolytkondensatoren sind herkömmlicherweise für ihre hohe Kapazität und Kompaktheit bekannt. Trotz der bestehenden Kompaktheit bekannter Elektrolytkondensatoren und Elektrolytkondensatorfelder gibt es andauernde Bemühungen, das Volumen solcher elektronischer Komponenten zu reduzieren und so die entsprechende volumetrische Effizienz zu erhöhen.
Beispielhafte Komponenten eines herkömmlichen Elektrolytkondensators sind ein Hauptkondensatorkörper einschließlich eines jeweiligen Anoden- und Kathodenteils, ein Anodenanschluss (z. B. ein in den Kondensatorkörper eingebetteter Anodendraht) und ein Kathodenanschluss (z. B. ein mit dem Kathodenteil verbundener Leiterrahmen), die alle zusammen in einer einbettenden Harzpackung gegossen sind. Die volumetrische Effizienz eines Elektrolytkondensators ist typischerweise als Verhältnis des Volumens des Hauptkondensatorkörpers zum Volumen der gesamten gegossenen Kondensatorpackung definiert. Die Anoden- und Kathodenanschlüsse solcher Kondensatoren bilden die jeweiligen positiven und negativen elektrischen Verbindungen zur Kondensatorstruktur. Diese elektrischen Verbindungen erstrecken sich zuweilen axial von der Kondensatorstruktur weg und können in solchen Fällen einen erheblichen Rauminhalt innerhalb der Kondensatorpackung einnehmen.
In anderen Elektrolytkondensatorkonfigurationen sind der Anoden- und der Kathodenanschluss so angeordnet, dass sie eine Oberflächenmontage des Elektrolytkondensators ermöglichen, was besonders nützlich sein kann, wenn Elektrolytkondensatoren in irgendeiner Art von Umgebung integrierter Schaltungen eingesetzt werden. Somit wurden Elektrolytkondensatoren des Chiptyps entworfen, nicht nur im Hinblick auf die volumetrischen Leistungskenndaten, sondern auch in einer solchen Weise, dass die Montage des Bauelements auf einem Substrat erleichtert wird. Eine solche erleichterte Bauelementmontage wird häufig dadurch erreicht, dass beide elektrischen Enden so konfiguriert sind, dass sie sich von einer ausgewählten Fläche des Kondensators weg erstrecken. Bei mehreren bekannten Beispielen werden im Wesentlichen koplanare Anordnungen der Enden eingesetzt, die die Oberflächenmontage eines Elektrolytkondensators auf einem Substrat erleichtern.
Es gibt zwar verschiedene Konfigurationen von Elektrolytkondensatoren zur Oberflächenmontage, doch besteht weiterhin ein Bedürfnis nach einem Kondensatorsystem und entsprechenden Herstellungsverfahren, das für weitere Verbesserungen der volumetrischen Effizienz, des Bauelementprofils und der elektrischen Leistungskenndaten sorgt.
Kurzbeschreibung der Erfindung
In einer beispleihaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bildung eines Festelektrolytkondensators das Befestigen eines Kondensatorelements, das einen Kondensatorkörper und einen Anodenanschluss aufweist, an einem Leiterrahmen. Der Leiterrahmen umfasst ein Anodenende, das wenigstens einen Basisanoden-Endteil zum Tragen eines Teils des Kondensatorkörpers und einen hochstehenden Anoden-Endteil zum Anschließen an den Anodenanschluss aufweist, ein Kathodenende, das wenigstens einen Basiskathoden-Endteil zum Tragen eines Teils des Kondensatorkörpers aufweist, und einen vertieften Leiterrahmenkanal, der zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil ausgebildet ist und diese miteinander verbindet. Das beispielhafte Verfahren umfasst weiterhin das Einbetten des Kondensatorelements in einem Gehäuse in einer solchen Weise, dass wenigstens ein Teil des Basisanoden-Endteils, des Basiskathoden-Endteils und des vertieften Leiterrahmenkanals exponiert bleiben. Weiterhin wird der vertiefte Leiterrahmenkanal entfernt, so dass das Anoden- und das Kathodenende voneinander isoliert sind.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Festelektrolytkondensator ein Festelektrolytkondensatorelement, einen Leiterrahmen, ein Einbettungsmaterial und eine Oberflächennut. Das Festelektrolytkondensatorelement umfasst einen Kondensatorkörper, der durch eine erste und eine zweite Endfläche, die einander gegenüberliegen, und einen Anodenanschluss, der sich von der ersten Endfläche des Kondensatorkörpers weg erstreckt, gekennzeichnet ist. Der Leiterrahmen umfasst ein Anodenende und ein Kathodenende. Das Anodenende umfasst einen hochstehenden Anoden-Endteil und einen Basisanoden-Endteil, der im Wesentlichen senkrecht zum hochstehenden Anoden-Endteil steht, wobei der hochstehende Anoden-Endteil elektrisch mit dem Anodenanschluss verbunden ist, so dass der hochstehende Anoden-Endteil im Wesentlichen parallel zur ersten Endfläche des Festelektrolytkondensatorelements liegt. Das Kathodenende ist elektrisch mit dem Kondensatorkörper verbunden, wobei das Kathodenende wenigstens einen Basiskathoden-Endteil umfasst, der im Wesentlichen in derselben Ebene ausgebildet ist wie der Basisanoden-Endteil. Das Einbettungsmaterial umgibt im Wesentlichen das Festelektrolytkondensatorelement unter Bildung einer Bauelementpackung, wobei ein Teil des Basisanoden-Endteils und des Basiskathoden-Endteils auf einer gegebenen Montagefläche von dem Einbettungsmaterial unbedeckt sind. Die Oberflächennut ist zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil ausgebildet.
Weitere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden ausführlicher dargelegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Rest der Beschreibung ist eine vollständige und nacharbeitbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Realisierung für den Fachmann insbesondere dargelegt; dabei wird Bezug auf die beigefügten Figuren genommen, wobei:
1 ein Flussdiagramm von beispielhaften Schritten ist, das bei einem Verfahren zur Bildung von Elektrolytkondensatoren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
2 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Elektrolytkondensatorelements mit einem Anoden- und einem Kathodenteil ist, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
3 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Leiterrahmens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, an dem Kondensatorelemente befestigt und anschließend eingebettet werden können;
4 eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Kondensatorelements bietet, das an einem Anoden- und einem Kathodenende montiert ist, die durch einen Isolationskanal voneinander getrennt sind;
5 eine perspektivische Ansicht, im Wesentlichen Draufsicht, eines einzelnen Kondensatorelements, das an einem Anoden- und einem Kathodenende montiert ist, die durch einen Isolationskanal voneinander getrennt sind, nach der Einbettung bietet;
6 eine perspektivische Ansicht, im Wesentlichen Unteransicht, eines einzelnen Kondensatorelements, das an einem Anoden- und einem Kathodenende montiert ist, die durch einen Isolationskanal voneinander getrennt sind, nach der Einbettung bietet, mit angesetzter Schleifscheibe zur Entfernung des Kanals und zum Isolieren des Anoden- und des Kathodenendes; und;
7 eine perspektivische Ansicht, im Wesentlichen Unteransicht, eines einzelnen Kondensatorelements mit einer Nut, die zum Isolieren des Anoden- und des Kathodenendes ausgebildet ist, bietet.
Bei mehrfacher Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen sollen diese dieselben oder analoge Merkmale oder Elemente der vorliegenden Erfindung repräsentieren.
Ausführliche Beschreibung von repräsentativen Ausführungsformen
Der Fachmann sollte sich darüber im Klaren sein, dass die vorliegende Diskussion nur eine Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen ist und die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht einschränken soll, wobei die breiteren Aspekte in der beispielhaften Konstruktion verkörpert sind.
Allgemein gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Festelektrolytkondensator mit einer oberflächenmontierbaren Konfiguration und verbesserter volumetrischer Effizienz. Der Kondensator umfasst ein Kondensatorelement, das eine aus einer Ventilmetallzusammensetzung gebildete Anode, eine über der Anode liegende dielektrische Schicht und einen über der dielektrischen Schicht liegenden festen Elektrolyten enthält. Der feste Elektrolyt oder die andere Außenfläche bildet eine Kathode für das Kondensatorelement. Das Kondensatorelement ist durch eine erste und eine zweite Endfläche, die einander gegenüberliegen, gekennzeichnet. Ein Anodenanschluss (z. B. ein Anodendraht) ist in der Anode eingebettet und erstreckt sich von der ersten Endfläche des Kondensatorelements weg.
Ein Leiterrahmen wird bereitgestellt, um jeweilige Anoden- und Kathodenenden für den Kondensator zu bilden. Ein Anodenende wird elektrisch mit dem Anodenanschluss verbunden und mit einem Basisanoden-Endteil und einem hochstehenden Anoden-Endteil konfiguriert. Der hochstehende Anoden-Endteil ist elektrisch mit dem Anodenanschluss verbunden und liegt im Wesentlichen parallel zur ersten Endfläche des Kondensatorkörpers. Der Basisanoden-Endteil kann an einer zur Oberflächenmontage geeigneten Stelle und in im Wesentlichen senkrechter Beziehung zum hochstehenden Anoden-Endteil bereitgestellt werden. Der Basisanoden-Endteil wird auch so bereitgestellt, dass er einen Teil des Kondensatorkörpers trägt, wobei sich isolierendes Material zwischen dem Kondensatorkörper und dem Anodenende befindet, um den Kondensator nicht kurzzuschließen. Das Kathodenende umfasst einen Basiskathoden-Endteil zum Tragen eines Teils des Kondensatorkörpers und zur Verbindung mit der Kathode (Außenfläche) des Kondensatorkörpers. Ein fakultativer hochstehender Kathoden-Endteil kann bereitgestellt werden, der im Wesentlichen senkrecht zum Basiskathoden-Endteil steht und an die zweite Endfläche des Kondensatorkörpers grenzt. Der Basiskathoden-Endteil und der Basisanoden-Endteil können im Wesentlichen koplanar sein.
Der Leiterrahmen umfasst auch einen vertieften Kanal, der zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil ausgebildet ist und diese miteinander verbindet. Zum Beispiel kann der vertiefte Kanal wenigstens einen Teil umfassen, der sich über eine bestimmte Breite hinweg vom Kondensatorkörper und der Ebene, in der der Basisanoden-Endteil und der Basiskathoden-Endteil ausgebildet sind, weg erstreckt. Der vertiefte Kanal kann einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, einen U-förmigen Querschnitt, einen V-förmigen Querschnitt oder eine andere Konfiguration aufweisen.
Einbettungsmaterial (wie eine Gießharzpackung) wird gebildet, um eine Bauelementpackung zu schaffen. Die Einbettung wird so gebildet, dass sie den Kondensatorkörper im Wesentlichen umgibt, wobei nur der Basisanoden-Endteil, der Basiskathoden-Endteil und der vertiefte Leiterrahmenkanal auf einer einzigen Fläche der Bauelementpackung exponiert bleiben. Wenigstens ein Teil des vertieften Leiterrahmenkanals kann dann entfernt werden, um das Anoden- und das Kathodenende voneinander zu isolieren. In einem Beispiel wird der vertiefte Leiterrahmenkanal abgeschnitten, und/oder eine Oberflächennut wird entlang der Bauelementpackung zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil gebildet. Externe Enden können gegebenenfalls über dem exponierten Basisanoden- und Basiskathoden-Endteil angebracht werden. Eine solche beispielhafte Konfiguration sorgt für Terminationsmerkmale, die eine Oberflächenmontage und Schaltungsanschluss an einer einzigen Bauelementfläche ermöglichen, wobei alle Seiten frei von Metallteilen gehalten werden, um die Gefahr eines Kurzschlusses mit anderen Teilen in einer Montageumgebung zu reduzieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verfahren zur Bildung von Festelektrolytkondensatoren, die mit Hilfe einer Vielzahl von Techniken gebildet werden können. Beispielhafte Schritte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in dem Flussdiagramm von 1 veranschaulicht. Diese Schritte werden jetzt nacheinander diskutiert, zunächst ein erster Schritt 100 zur Bildung eines Kondensatorelements. Wie im Folgenden noch ausführlicher diskutiert wird, kann ein solches Kondensatorelement einem Festelektrolytkondensatorkörper entsprechen, der durch eine erste und eine zweite Endfläche, die einander gegenüberliegen, und einen Anodendraht, der sich von der ersten Endfläche weg erstreckt, gekennzeichnet ist. Beispielhafte Schritte zur Bildung eines Kondensatorelements umfassen im Allgemeinen etwa das Pressen eines Anodenkörpers, das anodische Oxidieren wenigstens eines Teils des Anodenkörpers unter Bildung einer dielektrischen Schicht und das Bilden eines festen Elektrolyten über wenigstens einem Teil der dielektrischen Schicht. Weitere Einzelheiten zu diesen und anderen Schritten im Verfahren zur Bildung des Kondensatorelements werden jetzt vorgestellt.
Eine Vielzahl von besonderen Techniken kann eingesetzt werden, um einen Festelektrolytkondensator zu bilden und somit bereitzustellen. Zum Beispiel enthalten solche Kondensatoren typischerweise eine aus einer Ventilmetallzusammensetzung gebildete Anode. Die Ventilmetallzusammensetzung kann eine hohe spezifische Ladung haben. In einigen Ausführungsformen kann eine spezifische Ladung aus einem Bereich von etwa 10 000 Mikrofarad-Volt pro Gramm (”μF·V/g”) bis etwa 500 000 μF·V/g in einigen Ausführungsformen, aus einem Bereich von etwa 20 000 μF·V/g bis etwa 400 000 μF·V/g in anderen Ausführungsformen und aus einem Bereich von etwa 35 000 μF·V/g bis etwa 250 000 μF·V/g in anderen Ausführungsformen bereitgestellt werden. Die Ventilmetallzusammensetzung enthält ein Ventilmetall (d. h. ein Metall, das zur Oxidation befähigt ist) oder eine Verbindung, die auf einem Ventilmetall beruht, wie Tantal, Niob, Aluminium, Hafnium, Titan, Legierungen davon, Oxide davon, Nitride davon usw. Zum Beispiel kann die Ventilmetallzusammensetzung ein elektrisch leitfähiges Oxid von Niob enthalten, wie ein Nioboxid mit einem Atomverhältnis von Niob zu Sauerstoff von 1:1,0 ± 1,0, in einigen Ausführungsformen 1:1,0 ± 0,3, in einigen Ausführungsformen 1:1,0 ± 0,1 und in einigen Ausführungsformen 1:1,0 ± 0,05. Bei dem Nioboxid kann es sich zum Beispiel um NbO_0,7, NbO_1,0, NbO_1,1 und NbO₂ handeln. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung NbO_1,0, ein leitfähiges Nioboxid, das auch nach dem Sintern bei hohen Temperaturen chemisch stabil bleiben kann. Beispiele für solche Ventilmetalloxide sind in den US-Patenten Nr. 6,322,912 (Fife), 6,391,275 (Fife et al.), 6,416,730 (Fife et al.), 6,527,937 (Fife), 6,576,099 (Kimmel et al.), 6,592,740 (Fife et al.) und 6,639,787 (Kimmel et al.) und 7,220,397 (Kimmel et al.) sowie in den US-Patentanmeldungen Veröffentlichungsnummer 2005/0019581 (Schnitter), 2005/0103638 (Schnitter et al.) und 2005/0013765 (Thomas et al.) beschrieben, auf die alle hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird.
Zur Bildung des Anodenkörpers können im Allgemeinen herkömmliche Herstellungsverfahren verwendet werden. In einer Ausführungsform wird zuerst ein Tantal- oder Nioboxidpulver mit einer bestimmten Teilchengröße ausgewählt. Zum Beispiel können die Teilchen flockenartig, eckig, knotenförmig sowie Gemische und Variationen davon sein. Die Teilchen haben auch typischerweise eine Siebgrößenverteilung von wenigstens etwa 60 mesh, in einigen Ausführungsformen etwa 60 bis etwa 325 mesh und in einigen Ausführungsformen etwa 100 bis etwa 200 mesh. Ferner beträgt die spezifische Oberfläche etwa 0,1 bis etwa 10,0 m²/g, in einigen Ausführungsformen etwa 0,5 bis etwa 5,0 m²/g und in einigen Ausführungsformen etwa 1,0 bis etwa 2,0 m²/g. Der Ausdruck ”spezifische Oberfläche” bezieht sich auf die Oberfläche, die durch das Verfahren der physikalischen Gasadsorption (B. E. T.) von Brunauer, Emmet und Teller, Journal of American Chemical Society, Band 60, 1938, S. 309, mit Stickstoff als Adsorptionsgas bestimmt wurde. Ebenso beträgt die Schüttdichte (oder Scott-Dichte) typischerweise etwa 0,1 bis etwa 5,0 g/cm³, in einigen Ausführungsformen etwa 0,2 bis etwa 4,0 g/cm³ und in einigen Ausführungsformen etwa 0,5 bis etwa 3,0 g/cm³.
Um den Bau des Anodenkörpers zu erleichtern, können noch weitere Komponenten zu den elektrisch leitfähigen Teilchen gegeben werden. Zum Beispiel können die elektrisch leitfähigen Teilchen gegebenenfalls mit einem Bindemittel und/oder Gleitmittel gemischt werden, um zu gewährleisten, dass die Teilchen ausreichend aneinander haften, wenn sie zum Anodenkörper gepresst werden. Zu den geeigneten Bindemitteln gehören etwa Campher, Stearin- und andere Seifenfettsäuren, Carbowax (Union Carbide), Glyptal (General Electric), Naphthalin, Pflanzenwachs, Mikrowachse (gereinigte Paraffine), polymere Bindemittel (z. B. Polyvinylalkohol, Polyethyl-2-oxazolin) usw.) usw. Das Bindemittel kann in einem Lösungsmittel gelöst und dispergiert werden. Beispielhafte Lösungsmittel sind Wasser, Alkohole usw. Wenn Bindemittel und/oder Gleitmittel verwendet werden, kann ihr Prozentanteil von etwa 0,1 bis etwa 8 Gew.-% der Gesamtmasse variieren. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass Bindemittel und Gleitmittel in der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind.
Das resultierende Pulver kann kompaktiert werden, wobei man irgendeine herkömmliche Pulverpressvorrichtung verwendet. Die Pressform kann zum Beispiel eine Einplatz-Kompaktierpresse sein, bei der eine Matrize und ein oder mehrere Stempel verwendet werden. Alternativ dazu können auch Kompaktierpressformen des Ambosstyps verwendet werden, bei denen nur eine Matrize und ein einziger Unterstempel verwendet werden. Einplatz-Kompaktierpressformen sind in mehreren Grundtypen erhältlich, wie Nocken-, Kniehebel- und Exzenter-/Kurbelpressen mit unterschiedlichen Fähigkeiten, wie einfach wirkend, doppelt wirkend, Schwebemantelmatrize, bewegliche Werkzeugaufspannplatte, Gegenstempel, Schnecke, Schlag, Heißpressen, Prägen oder Kalibrieren. Falls gewünscht, kann gegebenenfalls vorhandenes Bindemittel/Gleitmittel nach dem Pressen entfernt werden, indem man den Pressling mehrere Minuten lang im Vakuum auf eine bestimmte Temperatur (z. B. etwa 150°C bis etwa 500°C) erhitzt. Alternativ dazu kann das Bindemittel/Gleitmittel auch entfernt werden, indem man den Pressling mit einer wässrigen Lösung in Kontakt bringt, wie es im US-Patent Nr. 6,197,252 (Eishop et al.) beschrieben ist, auf das hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird.
Die Dicke des gepressten Anodenkörpers kann relativ gering sein, wie etwa 4 Millimeter oder weniger, in einigen Ausführungsformen etwa 0,05 bis etwa 2 Millimeter und in einigen Ausführungsformen etwa 0,1 bis etwa 1 Millimeter. Die Form der Anode kann ebenfalls so gewählt werden, dass die elektrischen Eigenschaften des resultierenden Kondensators verbessert werden. Zum Beispiel kann die Anode eine Form haben, die gekrümmt, wellenförmig, rechteckig, U-förmig, V-förmig usw. ist. Die Anode kann auch eine ”geriffelte” Form haben, indem sie eine oder mehrere Furchen, Rillen, Vertiefungen oder Einkerbungen enthält, um das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen zu erhöhen und dadurch den äquivalenten Serienwiderstand (ESR) zu minimieren und den Frequenzgang der Kapazität auszudehnen. Solche ”geriffelten” Anoden sind zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 6,191,936 (Webber et al.), 5,949,639 (Maeda et al.) und 3,345,545 (Bourgault et al.) sowie in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2005/0270725 (Hahn et al.) beschrieben, auf die hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird.
Nachdem er an dem Anschluss befestigt wurde, kann der Anodenkörper anodisiert werden, so dass eine dielektrische Schicht auf und/oder innerhalb der Anode entsteht. Anodisierung ist ein elektrochemisches Verfahren, bei dem die Anode oxidiert wird, so dass ein Material mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante entsteht. Zum Beispiel kann eine Tantalanode zu Tantalpentoxid (Ta₂O₅) anodisiert werden. Typischerweise wird die Anodisierung durchgeführt, indem man zunächst einen Elektrolyten auf die Anode aufträgt, etwa durch Eintauchen der Anode in den Elektrolyten. Der Elektrolyt liegt im Allgemeinen in Form einer Flüssigkeit vor, etwa als Lösung (z. B. wässrig oder nichtwässrig), Dispersion, Schmelze usw. In dem Elektrolyten wird im Allgemeinen ein Lösungsmittel eingesetzt, wie Wasser (z. B. deionisiertes Wasser), Ether (z. B. Diethylether und Tetrahydrofuran), Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol und Butanol), Triglyceride, Ketone, (z. B. Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon); Ester (z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Diethylenglycoletheracetat und Methoxypropylacetat); Amide (z. B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylcapryl-/caprinfettsäureamid und N-Alkylpyrrolidone), Nitrile (z. B. Acetonitril, Propionitril, Butyronitril und Benzonitril), Sulfoxide oder Sulfone (z. B. Dimethylsulfoxid (DMSO) und Sulfolan) usw. Das Lösungsmittel kann etwa 50 Gew.-% bis etwa 99,9 Gew.-%, in einigen Ausführungsformen etwa 75 Gew.-% bis etwa 99 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen etwa 80 Gew.-% bis etwa 95 Gew.-% des Elektrolyten ausmachen. Obwohl es nicht unbedingt erforderlich ist, ist die Verwendung eines wässrigen Lösungsmittels (z. B. Wasser) häufig wünschenswert, um dabei zu helfen, das gewünschte Oxid zu erreichen. Tatsächlich kann Wasser etwa 50 Gew.-% oder mehr, in einigen Ausführungsformen etwa 70 Gew.-% oder mehr und in einigen Ausführungsformen etwa 90 Gew.-% bis 100 Gew.-% der in dem Elektrolyten verwendeten Lösungsmittel ausmachen. Weitere beispielhafte Elektrolyte sind Metallsalze, Alkalisalze, mit Glycol gemischte Alkalisalze, eine mit organischem Lösungsmittel gemischte Säure oder mit Glycol gemischte Phosphorsäure.
Der Elektrolyt ist ionenleitend und kann eine Ionenleitfähigkeit von etwa 1 Millisiemens pro Zentimeter (”mS/cm”) oder mehr aufweisen, in einigen Ausführungsformen etwa 30 mS/cm oder mehr und in einigen Ausführungsformen etwa 40 mS/cm bis etwa 100 mS/cm, bestimmt bei einer Temperatur von 25°C. Um die Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten zu verstärken, kann eine Verbindung eingesetzt werden, die in dem Lösungsmittel unter Bildung von Ionen dissoziieren kann. Geeignete ionische Verbindungen für diesen Zweck sind zum Beispiel Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Polyphosphorsäure, Borsäure, Boronsäure usw., organische Säuren einschließlich Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Salicylsäure, Sulfosalicylsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Apfelsäure, Ölsäure, Gallsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Ameisensäure, Essigsäure, Glycolsäure, Oxalsäure, Propionsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Glutarsäure, Gluconsäure, Milchsäure, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Itaconsäure, Trifluoressigsäure, Barbitursäure, Zimtsäure, Benzoesäure, 4-Hydroxybenzoesäure, Aminobenzoesäure usw., Sulfonsäuren, wie Methansulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Naphthalindisulfonsäure, Hydroxybenzolsulfonsäure, Dodecylsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure usw., polymere Säuren, wie Polyacryl- oder Polymethacrylsäure und Copolymere davon (z. B. Maleinsäure-Acrylsäure-, Sulfonsäure-Acrylsäure- und Styrol-Acrylsäure-Copolymere), Carrageensäure, Carboxymethylcellulose, Alginsäure usw., usw. Die Konzentration der ionischen Verbindungen wird so gewählt, dass die gewünschte Ionenleitfähigkeit erreicht wird. Zum Beispiel kann eine Säure (z. B. Phosphorsäure) etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, in einigen Ausführungsformen etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 0,8 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% des Elektrolyten ausmachen. Falls gewünscht, können in dem Elektrolyten auch Gemische von ionischen Verbindungen eingesetzt werden.
Ein Strom wird durch den Elektrolyten geleitet, um die dielektrische Schicht zu bilden. Der Wert der Spannung entspricht der Dicke der dielektrischen Schicht. Zum Beispiel kann die Stromquelle zunächst im galvanostatischen Modus betrieben werden, bis die erforderliche Spannung erreicht ist. Danach kann die Stromquelle auf einen potentiostatischen Modus umgeschaltet werden, um zu gewährleisten, dass die gewünschte Dicke des Dielektrikums über der Oberfläche der Anode gebildet wird. Selbstverständlich können auch andere bekannte Verfahren eingesetzt werden, wie potentiostatische Impuls- oder Schrittverfahren. Die Spannung liegt typischerweise im Bereich von etwa 4 bis etwa 200 V und in einigen Ausführungsformen etwa 9 bis etwa 100 V. Während der anodischen Oxidation kann der Elektrolyt auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden, wie etwa 30°C oder mehr, in einigen Ausführungsformen etwa 40°C bis etwa 200°C und in einigen Ausführungsformen etwa 50°C bis etwa 100°C. Die anodische Oxidation kann auch bei Umgebungstemperatur oder darunter durchgeführt werden. Die resultierende dielektrische Schicht kann auf einer Oberfläche der Anode oder innerhalb ihrer Poren gebildet werden.
Sobald die dielektrische Schicht gebildet ist, kann gegebenenfalls eine Schutzbeschichtung aufgetragen werden, zum Beispiel eine, die aus einem relativ isolierenden harzartigen Material (natürlich oder synthetisch) besteht. Solche Materialien können einen spezifischen Widerstand von mehr als etwa 10 Ohm·cm haben, in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 100, in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 1000 Ohm·cm, in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 1 × 10⁵ Ohm·cm und in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 1 × 10¹⁰ Ohm·cm. Einige harzartige Materialien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind unter anderem Polyurethan, Polystyrol, Ester von ungesättigten oder gesättigten Fettsäuren (z. B. Glyceride) usw. Zu den geeigneten Estern von Fettsäuren gehören zum Beispiel unter anderem Ester von Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Eleostearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Aleuritinsäure, Schellolsäure usw. Diese Ester von Fettsäuren haben sich als besonders nützlich erwiesen, wenn sie in relativ komplexen Kombinationen unter Bildung eines ”trocknenden Öls” verwendet werden, das es dem resultierenden Film ermöglicht, schnell zu einer stabilen Schicht zu polymerisieren. Zu diesen trocknenden ölen gehören etwa Mono-, Di- und/oder Triglyceride, die ein Glyceringerüst mit einem, zwei bzw. drei Fettacylresten, die verestert sind, aufweisen. Einige geeignete trocknende Öle, die verwendet werden können, sind zum Beispiel unter anderem Olivenöl, Leinöl, Ricinusöl, Tungöl, Sojaöl und Schellack. Diese und andere Schutzbeschichtungsmaterialien sind ausführlicher im US-Patent Nr. 6,674,635 (Fife et al.) beschrieben, auf das hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird.
Der anodisierte Teil kann danach einem Schritt zur Bildung einer Kathode unterzogen werden, die einen festen Elektrolyten beinhaltet, wie Mangandioxid, ein leitfähiges Polymer usw. Ein fester Elektrolyt aus Mangandioxid kann zum Beispiel durch pyrolytische Zersetzung von Mangan(II)nitrat (Mn(NO₃)₂) gebildet werden. Solche Techniken sind zum Beispiel im US-Patent Nr. 4,945,452 (Sturmer et al.) beschrieben, auf das hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird. Alternativ dazu kann auch eine leitfähige Polymerbeschichtung eingesetzt werden, die einen oder mehrere Polyheterocyclen (z. B. Polypyrrole, Polythiophene, Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDT), Polyaniline), Polyacetylene, Poly-p-phenylene, Polyphenolate und Derivate davon enthält. Falls gewünscht, kann die leitfähige Polymerbeschichtung überdies auch aus mehreren leitfähigen Polymerschichten gebildet werden. Zum Beispiel kann die Kathode aus dem leitfähigen Polymer in einer Ausführungsform eine aus PEDT gebildete Schicht und eine andere, aus einem Polypyrrol gebildete Schicht enthalten. Verschiedene Verfahren können verwendet werden, um die leitfähige Polymerbeschichtung auf den Anodenteil aufzutragen. Zum Beispiel können herkömmliche Techniken, wie Elektropolymerisation, Siebdruck, Tauchbeschichtung, elektrophoretische Beschichtung und Sprühbeschichtung, verwendet werden, um eine leitfähige Polymerbeschichtung zu bilden. In einer Ausführungsform können zum Beispiel die zur Bildung des leitfähigen Polymers verwendeten Monomere (z. B. 3,4-Ethylendioxythiophen) zunächst unter Bildung einer Lösung mit einem Polymerisationskatalysator gemischt werden. Ein geeigneter Polymerisationskatalysator ist zum Beispiel CLEVIOS C, bei dem es sich um Eisen(III)toluolsulfonat handelt und das von H. C. Starck vertrieben wird. CLEVIOS C ist ein kommerziell erhältlicher Katalysator für CLEVIOS M, bei dem es sich um 3,4-Ethylendioxythiophen handelt, ein PEDT-Monomer, das ebenfalls von H. C. Starck vertrieben wird. Sobald eine Katalysatordispersion gebildet ist, kann der Anodenteil dann in die Dispersion eingetaucht werden, so dass das Polymer auf der Oberfläche des Anodenteils entsteht. Alternativ dazu können der Katalysator und das oder die Monomere auch getrennt auf den Anodenteil aufgetragen werden. In einer Ausführungsform kann der Katalysator zum Beispiel in einem Lösungsmittel (z. B. Butanol) gelöst und dann als Tauchlösung auf den Anodenteil aufgetragen werden. Der Anodenteil kann dann getrocknet werden, um das Lösungsmittel davon zu entfernen. Danach kann der Anodenteil in eine Lösung, die das geeignete Monomer enthält, eingetaucht werden. Sobald das Monomer mit der Oberfläche des Anodenteils, der den Katalysator enthält, in Kontakt tritt, polymerisiert es chemisch darauf. Techniken, wie sie oben beschrieben sind, sind ausführlicher in der US-Veröffentlichung Nr. 2008/232037 (Biler) beschrieben.
Außerdem kann der Katalysator (z. B. CLEVIOS C) auch mit dem oder den Materialien, die zur Bildung der fakultativen Schutzbeschichtung verwendet werden (z. B. harzartige Materialien), gemischt werden. In solchen Fällen kann der Anodenteil dann in eine Lösung eingetaucht werden, die das Monomer (CLEVIOS M) enthält. Infolgedessen kann das Monomer innerhalb und/oder auf der Oberfläche der Schutzbeschichtung mit dem Katalysator in Kontakt treten und damit unter Bildung der leitfähigen Polymerbeschichtung reagieren. Obwohl oben verschiedene Verfahren beschrieben wurden, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass in der vorliegenden Erfindung auch jedes andere Verfahren zum Auftragen der leitfähigen Beschichtung oder Beschichtungen auf den Anodenteil verwendet werden kann. Andere Verfahren zum Auftragen solcher leitfähigen Polymerbeschichtungen sind zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 5,457,862 (Sakata et al.), 5,473,503 (Sakata et al.), 5,729,428 (Sakata et al.) und 5,812,367 (Kudoh et al.) beschrieben, auf die hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird.
Sobald er aufgetragen ist, kann der feste Elektrolyt geflickt werden. Das Flicken kann nach jeder Auftragung einer festen Elektrolytschicht erfolgen, oder es kann nach der Auftragung der gesamten Beschichtung erfolgen. In einigen Ausführungsformen kann der feste Elektrolyt zum Beispiel geflickt werden, indem man den Pressling in eine Elektrolytlösung, wie eine Lösung von Säure, eintaucht und danach eine konstante Spannung an die Lösung anlegt, bis die Stromstärke auf ein vorgewähltes Niveau reduziert ist. Falls gewünscht, kann dieses Flicken in mehreren Schritten erfolgen. Nach der Auftragung eines Teils oder der gesamten oben beschriebenen Schichten kann der Pressling dann gegebenenfalls gewaschen werden, um verschiedene Nebenprodukte, überschüssige Katalysatoren usw., zu entfernen. Weiterhin kann in manchen Fällen nach einem Teil oder den gesamten oben beschriebenen Tauchvorgängen getrocknet werden. Ein Trocknen kann zum Beispiel wünschenswert sein, nachdem der Katalysator aufgetragen und/oder nachdem der Pressling gewaschen wurde, um die Poren des Presslings zu öffnen, so dass er bei anschließenden Tauchschritten eine Flüssigkeit aufnehmen kann.
Falls gewünscht, kann gegebenenfalls eine Kohlenstoffschicht (z. B. Graphit) bzw. eine Silberschicht auf das Teil aufgetragen werden. Die Silberbeschichtung kann zum Beispiel als lötbarer Leiter, Kontaktschicht und/oder Ladungskollektor für den Kondensator wirken, und die Kohlenstoffbeschichtung kann den Kontakt der Silberbeschichtung mit dem festen Elektrolyten einschränken. Solche Beschichtungen können einen Teil oder den gesamten festen Elektrolyten bedecken.
Allgemein kann es wünschenswert sein, das Anodenende elektrisch gegenüber dem Kathodenende zu isolieren, so dass der Kondensator in der gewünschten Weise funktioniert. Um eine solche Isolierung zu erreichen, kann eine Vielzahl von Techniken eingesetzt werden. In einer Ausführungsform kann zum Beispiel jede auf dem Anschluss gebildete Oxid- und/oder Kathodenschicht einfach durch einen Ätzvorgang (z. B. chemisch, Laser usw.) entfernt werden. Ähnlich kann auch vor oder nach der Anodisierung eine Schutzbeschichtung auf dem anodisierten porösen Körper und/oder dem Anodenanschluss gebildet werden, um ihn vor Kontakt mit dem festen Elektrolyten zu schützen. Wenn eine Beschichtung eingesetzt wird, kann sie isolierend sein und einen spezifischen Widerstand von mehr als etwa 10 Ω/cm, in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 100 Ω/cm, in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 1000 Ω/cm, in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 1 × 10⁵ Ω/cm und in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 1 × 10¹⁰ Ω/cm aufweisen. Beispiele für solche isolierenden Materialien sind Polymere, wie Polyurethan, Polystyrol, Ester von ungesättigten oder gesättigten Fettsäuren (z. B. Glyceride), Polytetrafluorethylen (z. B. Teflon^®) usw.
Wie oben erwähnt, enthält der Elektrolytkondensator der vorliegenden Erfindung auch ein Anodenende, mit dem der Anodenanschluss des Kondensatorelements elektrisch verbunden ist, und ein Kathodenende, mit dem die Kathode des Kondensatorelements elektrisch verbunden ist. Das Anoden- und das Kathodenende und andere Teile können zunächst durch einen Leiterrahmen bereitgestellt werden. Jedes beliebige leitfähige Material kann eingesetzt werden, um die Enden zu bilden, wie ein leitfähiges Metall (z. B. Kupfer, Nickel, Silber, Zink, Zinn, Palladium, Blei, Kupfer, Aluminium, Molybdän, Titan, Eisen, Zirconium, Magnesium und Legierungen davon). Zu den besonders gut geeigneten leitfähigen Metallen gehören zum Beispiel Kupfer, Kupferlegierungen (z. B. Kupfer-Zirconium, Kupfer-Magnesium, Kupfer-Zink oder Kupfer-Eisen), Nickel und Nickellegierungen (z. B. Nickel-Eisen). Die Basismetalle der Enden können auch mit zusätzlichen Metallabdeckschichten, zum Beispiel plattiertem Nickel, Silber oder dergleichen, beschichtet sein. Die Dicke der Enden ist im Allgemeinen so gewählt, dass die Dicke des Kondensators minimiert wird. Zum Beispiel kann die Dicke der Enden im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1 Millimeter liegen, in einigen Ausführungsformen etwa 0,05 bis etwa 0,5 Millimeter oder etwa 0,07 bis etwa 0,2 Millimeter.
Die Enden können mit Hilfe einer beliebigen, in der Technik bekannten Methode, wie Schweißen, Kleben usw., verbunden werden. In einer Ausführungsform kann der Anodenanschluss/-draht zum Beispiel durch Laserschweißen elektrisch mit dem Anodenende verbunden werden, und die Außenfläche des Kondensatorkörpers (d. h. die Kathode) wird elektrisch mit dem Kathodenende verbunden, indem man einen leitfähigen Kleber zwischen das Kathodenende und den Kondensatorkörper aufträgt. Der leitfähige Kleber kann danach gehärtet werden. Der leitfähige Kleber kann zum Beispiel leitfähige Metallteilchen umfassen, die in einer Harzzusammensetzung enthalten sind. Bei den Metallteilchen kann es sich um Silber, Kupfer, Gold, Platin, Nickel, Zink, Bismut usw. handeln. Die Harzzusammensetzung kann ein duroplastisches Harz (z. B. Epoxidharz), Härtungsmittel (z. B. Säureanhydrid) und Kopplungsmittel (z. B. Silan-Kopplungsmittel) umfassen. Geeignete leitfähige Kleber sind in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2006/0038304 (Osako et al.) beschrieben, auf die hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird.
Sobald das Kondensatorelement befestigt ist, wird der Leiterrahmen in einem Gehäuse eingeschlossen, das dann mit Siliciumoxid oder irgendeinem anderen bekannten Einbettungsmaterial gefüllt werden kann. Die Breite und Länge des Gehäuses kann je nach Verwendungszweck variieren. Zu den geeigneten. Gehäusen gehören zum Beispiel etwa die Gehäuse ”A”, ”B”, ”F”, ”G”, ”H”, ”J”, ”K”, ”L”, ”M”, ”N”, ”P”, ”R”, ”S”, ”T”, ”W”, ”Y^” oder ”X” (AVX Corporation), wobei sich der Fachmann darüber im Klaren sein sollte, dass diese verschiedenen Komponentengrößen ”XXYY” entsprechen, die einem Gehäuse mit einer Breite von 0,XX Zoll und einer Länge von 0,YY Zoll entsprechen. Unabhängig von der eingesetzten Gehäusegröße wird das Kondensatorelement so eingebettet, dass wenigstens ein Teil des Anoden- und des Kathodenendes sowie der vertiefte Leiterrahmenkanal exponiert bleiben. Wenigstens ein Teil des vertieften Leiterrahmenkanals wird entfernt, um das Anoden- und das Kathodenende elektrisch voneinander zu isolieren, und eine Oberflächennut kann gegebenenfalls auf der Montagefläche des Bauelements zwischen dem Anoden- und dem Kathodenende gebildet werden. Die exponierten Teile des Anoden- und des Kathodenendes befinden sich zur Montage auf einer Leiterplatte im Allgemeinen in einer ”Facedown”-Konfiguration auf der unteren Fläche des Kondensators. Dies erhöht die volumetrische Effizienz des Kondensators und reduziert ebenso dessen Platzbedarf auf der Leiterplatte. Nach der Einbettung können exponierte Teile des Anoden- und des Kathodenendes altern gelassen, überprüft und auf die gewünschte Größe zurechtgeschnitten werden.
In einigen Ausführungsformen können externe Enden über dem exponierten Anoden- und Kathodenende gebildet werden. In einem Beispiel werden solche externen Enden nur auf der einzelnen Montageoberfläche des Bauelements gebildet, um alle Seiten des Bauelements frei von Metallteilen zu halten und dadurch die Gefahr eines Kurzschlusses in der Montageumgebung zu reduzieren. In einem anderen Beispiel können wickelbare Enden die exponierten Basisanoden- und -kathoden-Endteile bedecken und um eine oder mehrere benachbarte Seitenflächen geschlagen werden.
Externe Enden können eine oder mehrere Schichten umfassen, die aus einem beliebigen leitfähigen Material bestehen, wie unter anderem ein leitfähiges Metall (z. B. Kupfer, Nickel, Silber, Zink, Zinn, Palladium, Blei, Aluminium, Molybdän, Titan, Eisen, Zirconium, Magnesium und Legierungen davon). Zu den besonders gut geeigneten leitfähigen Metallen gehören zum Beispiel Kupfer, Kupferlegierungen (z. B. Kupfer-Zirconium, Kupfer-Magnesium, Kupfer-Zink oder Kupfer-Eisen), Nickel und Nickellegierungen (z. B. Nickel-Eisen). In einem Beispiel umfassen die externen Enden jeweils eine erste Schicht aus Nickel, um die Austrittsbeständigkeit zu fördern, eine zweite Schicht aus Silber und eine dritte Schicht aus Zinn oder einer anderen Lötlegierung, um die unteren Schichten vor Oxidation zu schützen und in einer IC-Umgebung (IC = integrierter Schaltkreis) leicht zu lötende Enden zu fördern.
Externe Enden können auf vielerlei Weise gebildet werden, wie durch Drucken, Aufdampfen, Siebdruck, Kathodenzerstäubung, Galvanisieren, stromlose Metallabscheidung und dergleichen. Ein Verfahren entspricht dem Galvanisieren oder der elektrochemischen Abscheidung, wobei eine elektronische Komponente mit exponierten leitfähigen Teilen einer Beschichtungslösung, wie elektrolytischem Nickel oder elektrolytischem Zinn, die durch eine elektrische Vorspannung gekennzeichnet ist, ausgesetzt wird. Dann wird die Komponente selbst auf eine Polarität, die derjenigen der Beschichtungslösung entgegengesetzt ist, vorgespannt, und Ladungsträger in der Beschichtungslösung werden zur exponierten Metallisierung der Komponente gezogen. Die stromlose Metallabscheidung beinhaltet das volle Eintauchen von elektronischen Komponenten in eine Beschichtungslösung ohne polare Vorspannung. Noch weitere Techniken, die zur Bildung von externen Enden verwendet werden können, beinhalten die magnetische Anziehung des Beschichtungsmaterials, Elektrophorese oder Elektrostatik.
Wieder bezogen auf die Figuren, ergibt die Bildung und/oder Bereitstellung eines Kondensatorelements wie es in Schritt 100 von 1 verlangt wird, eine Struktur, wie sie in 2 gezeigt ist. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Kondensatorelement 30 eine Kathode 32 und einen Anodendraht 34. Das Kondensatorelement 30 ist durch eine erste und eine zweite Endfläche 36 und 38, die einander gegenüberliegen, gekennzeichnet. Der Anodendraht 34 erstreckt sich von der ersten Fläche 36 des Kondensatorelements 30 weg. Wie oben beschrieben, dient eine äußere Beschichtung des Kondensatorelements 30 als Kathode 32 des Kondensators und bildet eine erste elektrische Verbindung zum Kondensatorelement, und der Anodendraht 34 sorgt für eine zweite elektrische Verbindung zum Kondensatorelement 30. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass das Kondensatorelement 30 so gebildet wird, dass die Kathode und der Anodendraht nicht in direktem elektrischen Kontakt miteinander stehen. Dies kann dadurch erleichtert werden, dass die dielektrische Beschichtung unter Bildung des Kondensatorkörpers aufgetragen wird, oder durch eine isolierende Kappe oder ein anderes Teil, das um die Basis des Anodendrahtes 34 gelegt wird, wie die in 4 gezeigte isolierende Scheibe 40.
Wir beziehen uns wieder auf 1. Ein zweiter beispielhafter Schritt 102 beinhaltet das Befestigen eines Kondensatorelements an einem Leiterrahmen. Wie in der Technik bekannt ist, kann ein Leiterrahmen eine Vielzahl von Reihen und Spalten enthalten, die jeweils einen Empfangsort für ein jeweiliges Kondensatorelement definieren. Eine solche Leiterrahmenkonfiguration erleichtert die Massenproduktion von Kondensatoren, doch sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Leiterrahmen, die nur einen einzigen Empfangsort für ein einzelnes Kondensatorelement enthalten, ebenfalls verwendet werden können. Obwohl einige der Merkmale und Schritte hier Leiterrahmen zur Bildung einer Vielzahl von resultierenden Kondensatorbauelementen diskutieren, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die vorliegende Erfindung nicht unnötig auf Massenproduktionsschritte und -verfahren eingeschränkt werden sollte.
3 zeigt einen Teil eines beispielhaften Leiterrahmens 50, der zur Befestigung von mehreren Kondensatorelementen 30 an mehreren entsprechenden Empfangsorten konfiguriert ist. Jeder Empfangsort des Leiterrahmens 50 kann ein Anodenende 52, ein Kathodenende 54 und einen vertieften Leiterrahmenkanal 56, der zwischen dem Anodenende 52 und dem Kathodenende 54 gebildet ist und sich erstreckt, umfassen.
Das Anodenende 52 kann einen Basisteil 58 und einen hochstehenden Teil 60 umfassen, die im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgebildet sind. Der hochstehende Anoden-Endteil 60 ist mit dem Anodenanschluss/-draht 34 verbunden. In einem Beispiel ist der hochstehende Anoden-Endteil 60 mit einer gekerbten Nut 62 ausgebildet, um einen Anodenanschluss/-draht 34 eines Kondensatorelements 30 aufzunehmen. Der Anodendraht 34 kann dann (z. B. durch Laserschweißen) an den hochstehenden Anoden-Endteil 60 geschweißt werden. Wenn es montiert ist, liegt eine Endfläche (z. B. die Fläche 36) des Kondensatorelements 30 im Wesentlichen parallel zum hochstehenden Anoden-Endteil 60. Der Basisanoden-Endteil 58 ist so angeordnet, dass er einen Teil eines Kondensatorkörpers aufnehmen und strukturell tragen kann, ist aber elektrisch gegenüber dem Körper isoliert, indem ein Isolationsmaterial 64 zwischen dem Kondensatorkörper und dem Basisanoden-Endteil bereitgestellt wird. In einem Beispiel wird ein Teil des Isolationsmaterials 64 auf den Basisanoden-Endteil 58 aufgetragen, während er noch an dem Leiterrahmen 50 befestigt ist. Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass das Isolationsmaterial 64 alternativ auch zuerst auf das Kondensatorelement aufgetragen werden kann. Das Isolationsmaterial 64 kann aus Isolationsband oder aus einem isolierenden oder nichtleitenden Material bestehen, das mit einer in der Technik bekannten Methode, wie Aufdampfen, Dispensing oder Siebdruck, auf die gewünschten Stellen des Leiterrahmens aufgetragen wird.
Das Kathodenende 54 kann einen Basisteil 66 und einen hochstehenden Teil 68, die im Wesentlichen senkrecht zueinander stehen, umfassen. Der Basiskathoden-Endteil 66 und der Basisanoden-Endteil 58 können in einer im Wesentlichen koplanaren Beziehung bereitgestellt werden. Der Basiskathoden-Endteil 66 wird so bereitgestellt, dass er einen Teil eines Kondensatorkörpers aufnimmt und strukturell trägt, und ist elektrisch mit dem Kondensatorkörper verbunden, zum Beispiel durch einen leitfähigen Kleber, wie unter anderem ein silberbeladenes Epoxidharz. Der hochstehende Kathoden-Endteil 68 ist fakultativ, liefert aber ein vorteilhaftes Ausrichtungsmerkmal für ein Kondensatorelement, wenn er so bereitgestellt wird, dass eine Endfläche (z. B. die Fläche 38) des Kondensatorelements angrenzend an den hochstehenden Kathoden-Endteil 68 bereitgestellt wird. Dann kann ein leitfähiger Kleber verwendet werden, um ein Kondensatorelement, das sich auf einem Leiterrahmen 50 befindet, zu befestigen, so dass der Kleber eine untere Fläche des Kondensatorelements 30 an den Basiskathoden-Endteil 66 klebt. Gegebenenfalls kann ein zusätzlicher Kleber die Endfläche 38 des Kondensatorelements 30 an den hochstehenden Kathoden-Endteil 68 kleben.
Wie man besser anhand von 4 ersieht, kann der vertiefte Leiterrahmenkanal 56, der zwischen dem Basisanoden-Endteil 58 und dem Basiskathoden-Endteil 66 ausgebildet ist und diese miteinander verbindet, wenigstens einen Teil umfassen, der sich über eine bestimmte Breite 70 hinweg vom Kondensatorkörper und der Ebene, in der der Basisanoden-Endteil 58 und der Basiskathoden-Endteil 66 ausgebildet sind, weg erstreckt. Wie in den Figuren gezeigt ist, hat der vertiefte Kanal 56 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, aber andere Querschnitte, wie ein U-förmiger Querschnitt, ein V-förmiger Querschnitt oder eine andere Konfiguration, können ebenfalls verwendet werden. Mit dem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt umfasst der vertiefte Leiterrahmenkanal eine erste und eine zweite Verlängerung 72 und 74 und eine vertiefte Fläche 76, die in einer anderen Ebene als der Basisanoden-Endteil 58 und der Basiskathoden-Endteil 66 ausgebildet ist.
Wir beziehen uns immer noch auf Schritt 102. Das Befestigen des Kondensatorelements an dem Leiterrahmen kann das elektrische Verbinden des Anodendrahtes 34 mit dem Anodenende, nämlich mit dem hochstehenden Anoden-Endteil 60, beinhalten. Dies kann mit Hilfe jeder in der Technik bekannten Methode bewerkstelligt werden, wie durch mechanisches Schweißen, Laserschweißen, leitfähige Kleber usw. Zum Beispiel kann der Anodendraht 34 mit Hilfe eines Lasers in die Nut 62 geschweißt werden, die innerhalb des hochstehenden Anoden-Endteils 60 ausgebildet ist. Laser enthalten im Allgemeinen Resonatoren, die ein Lasermedium enthalten, das Photonen durch stimulierte Emission freisetzen kann, und eine Energiequelle, die die Elemente des Lasermediums anregt. Ein Typ von geeignetem Laser ist einer, bei dem das Lasermedium aus einem Aluminium-Yttrium-Granat (YAG) besteht, der mit Neodym (Nd) dotiert ist. Die angeregten Teilchen sind Neodymionen Nd³⁺. Die Energiequelle kann kontinuierliche Energie zu dem Lasermedium liefern, um einen kontinuierlichen Laserstrahl zu emittieren, oder Energieentladungen, um einen gepulsten Laserstrahl zu emittieren. Nach dem elektrischen Verbinden des Anodendrahts 34 mit dem hochstehenden Anoden-Endteil 60 kann der leitfähige Kleber, der verwendet wird, um die Kathode elektrisch mit dem Kathodenende zu verbinden, gehärtet werden. Zum Beispiel kann eine Heizpresse verwendet werden, um Wärme und Druck anzuwenden und so zu gewährleisten, dass das Kondensatorelement 30 durch den Kleber ausreichend stark an das Kathodenende geklebt wird.
Wir beziehen uns immer noch auf 1. Ein weiterer Schritt 104 beinhaltet das Einbetten jedes Kondensatorelements, zum Beispiel in einem Harzgehäuse 78, wie es in den 3 und 5 gezeigt ist. In einem Beispiel ist jedes Kondensatorelement 30 und die jeweiligen Teile des Leiterrahmens 50 in einem Harzgehäuse eingeschlossen, das dann mit Siliciumoxid oder irgendeinem anderen bekannten Einbettungsmaterial gefüllt werden kann. Zu den geeigneten Gehäusen gehören zum Beispiel etwa die Gehäuse ”F”, ”G”, ”H”, ”J”, ”K”, ”L”, ”N”, ”P”, ”R”, ”S”, ”T”, ”W”, ”Y” oder ”X” (AVX Corporation). Das Einbettungsgehäuse 78 sorgt für zusätzlichen strukturellen und thermischen Schutz für den resultierenden Kondensator. In einem Beispiel bedeckt jedes Einbettungsgehäuse 78 im Wesentlichen ein gesamtes Kondensatorelement 30 sowie wenigstens einen Teil des Leiterrahmens 50. In einigen Ausführungsformen, wie sie in den 5–6 gezeigt sind, lässt das Einbettungsgehäuse wenigstens ein Teil des Basisanoden-Endteils 58 und des Basiskathoden-Endteils 66 sowie des vertieften Leiterrahmenkanal 56 exponiert.
Schritt 106 beinhaltet dann das Entfernen wenigstens eines Teils des Leiterrahmenkanals 56, um das Anoden- und das Kathodenende für jeden Kondensator zu isolieren. In einem Beispiel, wie es in 6 gezeigt ist, wird der gesamte vertiefte Leiterrahmenkanal bis hinunter zur ebenen Fläche 80 entfernt, wobei nur der Basisanoden-Endteil 58 und der Basiskathoden-Endteil 66 zur Montage exponiert bleiben. In einem Beispiel wird eine Schleifscheibe 82 verwendet, um den vertieften Leiterrahmenkanal 56 zu entfernen. Zusätzliche Entfernungstechniken, wie Sägen, Schneiden mit dem Laser, Schneiden mit Wasser, Ätzen, Schleifen oder andere bekannte Verfahren, können ebenfalls in Schritt 106 verwendet werden.
Die verbleibenden exponierten Flächen des Basisanoden-Endteils 58 und des Basiskathoden-Endteils 66 können verwendet werden, um direkt für eine erste und eine zweite elektrische Verbindung, die entgegengesetzte Polarität haben, für den resultierenden Kondensator zu sorgen. In einigen Ausführungsformen werden ein getrenntes erstes bzw. zweites externes Ende über den Basisanoden- und -kathoden-Endteil angebracht, wie es im fakultativen Schritt 108 angegeben ist.
Zusätzliche Schritte (die nicht in 1 gezeigt sind) können einen Schritt des Zurechtschneidens oder Schneidens beinhalten, bei dem der Leiterrahmen in eine Vielzahl von einzelnen Kondensatoren zerteilt wird. Exponierte Endteile können altern gelassen, überprüft und zur Entfernung überschüssiger Teile zurechtgeschnitten werden.
Als Ergebnis der vorliegenden Erfindung kann eine Kondensatorbaugruppe mit guter volumetrischer Effizienz gebildet werden. Außerdem kann ein Bauelement bereitgestellt werden, das exponierte Enden nur auf einer einzigen Montagefläche aufweist, wobei alle anderen Flächen frei von metallischen Komponenten bleiben. Nachdem ein solches Bauelement montiert ist, ist die Gefahr eines Kurzschlusses durch Kontakt zwischen Komponenten auf einer Leiterplatte erheblich reduziert oder beseitigt. Weiterhin wird eine Kondensatorbaugruppe gebildet, die ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweist. Zum Beispiel kann der Kondensator eine hohe Kapazität und einen niedrigen äquivalenten Serienwiderstand (ESR) aufweisen, was sich darauf bezieht, in welchem Ausmaß der Kondensator einen in Reihe mit der Kapazität geschalteten Widerstand hat, was das Laden und Entladen verzögert und Verluste in der elektronischen Schaltung verursacht. Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele besser verständlich.
Testverfahren
Äquivalenter Serienwiderstand (ESR), Kapazität und Verlustfaktor:
Der äquivalente Serienwiderstand wurde mit einem Hewlett Packard 4192A LCZ-Messgerät bei 0 Volt Vorspannung und 1 Volt Signal gemessen. Die Betriebsfrequenz betrug 100 kHz. Die Kapazität und der Verlustfaktor wurden mit einem Hewlett Packard 4192A LCZ-Messgerät bei 2 Volt Vorspannung und 1 Volt Signal gemessen. Die Betriebsfrequenz betrug 120 Hz, und die Temperatur betrug 23°C ± 2°C.
Leckstrom:
Der Leckstrom (”DCL”) wurde mit einem Keithley-2400-SourceMeter gemessen. Der Keithley 2400 misst den Leckstrom bei einer Temperatur von 23°C ± 2°C und einer 1,1-fachen Nennspannung nach 30 Sekunden Einweichzeit.
Beispiel 1
Ein Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er oben beschrieben ist, wurde aufgebaut. Insbesondere wurde ein Kondensator aufgebaut, der eine 1210-”T”-Gehäusegröße und Leistungsparameter von etwa 150 μF und 6,3 Volt aufweist. Anoden wurden auf einer Doppelständerpresse aus STA150KA-Tantalpulver gepresst, das von H. C. Starck hergestellt wurde (bewertet mit einer spezifischen Ladung von etwa 150 000 μF·V/g). Die Abmessungen der Anode entsprechen einer Länge von etwa 2,3 mm, einer Breite von etwa 2,3 mm und einer Dicke von etwa 0,85 mm mit einem 0,17 mm dicken Draht in der Mitte der Anode. Durch ein herkömmliches anodisches Oxidationsverfahren wurde über der Anode eine dielektrische Schicht gebildet, über der eine Beschichtung aus einem leitfähigen Polymer PEDT aufgetragen wurde, um die Kathodenschicht zu bilden. Anoden wurden auf Leiterrahmen geschweißt, wie es in 3 gezeigt ist; sie bestanden aus dem Grundmaterial Hitachi Alloy 42 NILO, das mit Nickel- und Silber-Abdeckschichten plattiert war. Vor dem Schweißen wurde eine Isolierung zwischen dem Basisteil des Anodenendes und der äußeren Kathodenschicht des Kondensatorelements durch eine Beschichtung mit nichtleitender Paste (z. B. Henkel/Loctite QMI534) hergestellt und 15 Minuten lang bei 150°C gehärtet. Silberbeladenes Epoxidharz (Protavic ACE10131) wurde auf den Basisteil des Kathodenendes aufgetragen, um einen guten Kontakt zwischen dem versilberten Kondensatorteil und dem Leiterrahmen zu gewährleisten. Die Befestigung des Kondensatorelements an dem Leiterrahmen wurde durch Laserschweißen des Anodendrahtes an das Anodenende und Verwendung von leitfähigem Kleber zur Befestigung der Kathodenschicht des Kondensatorelements an dem Kathodenende erreicht. Der leitfähige Kleber war ein silberbeladenes Epoxidharz, das etwa 40 Sekunden lang bei einer Temperatur von 195⁺¹⁰/_–5°C gehärtet wurde. Der Leiterrahmen und das Kondensatorelement wurden mit einem gelben Gießharz Henkel/Loctite GR2710 mit einer 1210-”T”-Gehäusegröße eingebettet (Platzbedarf eines EIA-”B”-Gehäuses mit einer maximalen Höhe von 1,2 mm). Der Nutkanal zwischen dem Anoden- und dem Kathodenende wurde in der Mitte ausgehend vom unteren Teil der Breite von 0,5 mm und der Tiefe von 0,3 mm geschnitten, um die Möglichkeit von elektrischen Tests zu gewährleisten und zwei Enden mit getrennter Polarität zu schaffen. Danach wurden herkömmliche Schritte des Reflow-Lötens, der Entfernung der Abdeckungsschichten und der Codierung durchgeführt. Die fertigen Komponenten wurden etwa zwei (2) Stunden lang bei 125°C bei dem 1,0-fachen der bewerteten Spannung altern gelassen, und danach wurden verschiedene elektrische Eigenschaften getestet. Die Ergebnisse sind unten in Tabelle 1 dargelegt. Schließlich wurde der Nutteil weggeschliffen, und die Stücke wurden zu Streifen gelegt. Dann wurden die Streifen unter Verwendung von Standard-Spulen-Band-Technik gepackt. Tabelle 1: Elektrische Eigenschaften (Median der gemessenen Werte)

Parameter Wert

Kapazität (μF) 137,2

Verlustfaktor (%) 0,042

ESR (Ω) 0,127

Leckstrom – DCL (μA) 9,6
Diese und andere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung können vom Fachmann praktisch umgesetzt werden, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen ganz oder teilweise gegeneinander ausgetauscht werden können. Weiterhin wird der Fachmann anerkennen, dass die obige Beschreibung nur beispielhaften Charakter hat und die Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen näher beschrieben ist, nicht einschränken soll.

1. Verfahren zur Bildung eines Festelektrolytkondensators, umfassend: das Befestigen eines Kondensatorelements, das einen Kondensatorkörper und einen Anodenanschluss aufweist, an einem Leiterrahmen, wobei der Leiterrahmen ein Anodenende, das wenigstens einen Basisanoden-Endteil zum Tragen eines Teils des Kondensatorkörpers und einen hochstehenden Anoden-Endteil zum Anschließen an den Anodenanschluss aufweist, ein Kathodenende, das wenigstens einen Basiskathoden-Endteil zum Tragen eines Teils des Kondensatorkörpers aufweist, und einen vertieften Leiterrahmenkanal, der zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil ausgebildet ist und diese miteinander verbindet, umfasst; das Einbetten des Kondensatorelements in einem Gehäuse in einer solchen Weise, dass wenigstens ein Teil des Basisanoden-Endteils, des Basiskathoden-Endteils und des vertieften Leiterrahmenkanals exponiert bleiben; und das Entfernen des vertieften Leiterrahmenkanals, so dass das Anoden- und das Kathodenende voneinander isoliert sind.
2. Verfahren gemäß Punkt 1, das weiterhin das Auftragen eines Isolationsmaterials zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Kondensatorkörper umfasst.
3. Verfahren gemäß Punkt 1, wobei das Befestigen des Kondensatorelements an einem Leiterrahmen Folgendes umfasst: das Auftragen eines Isolationsmaterials zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Kondensatorkörper; das Auftragen eines leitfähigen Materials zwischen dem Basiskathoden-Endteil und dem Kondensatorkörper; das Schweißen des Anodenanschlusses an den hochstehenden Anoden-Endteil.
4. Verfahren gemäß Punkt 1, das weiterhin das Bilden eines Kondensatorelements umfasst.
5. Verfahren gemäß Punkt 4, wobei das Bilden eines Kondensatorelements Folgendes umfasst: das Pressen eines Anodenkörpers; das anodische Oxidieren wenigstens eines Teils des Anodenkörpers unter Bildung einer dielektrischen Schicht; und das Bilden eines festen Elektrolyten über wenigstens einem Teil der dielektrischen Schicht.
6. Verfahren gemäß Punkt 5, wobei der Anodenkörper Tantal, Niob oder ein elektrisch leitfähiges Oxid davon umfasst.
7. Verfahren gemäß Punkt 5, wobei der feste Elektrolyt Mangandioxid oder ein leitfähiges Polymer umfasst.
8. Verfahren gemäß Punkt 1, wobei das Entfernen des vertieften Leiterrahmenkanals das Abschneiden, Abschleifen oder Absägen des vertieften Leiterrahmenkanals umfasst.
9. Verfahren gemäß Punkt 1, wobei der Basisanoden-Endteil und der Basiskathoden-Endteil im Wesentlichen koplanar sind.
10. Verfahren gemäß Punkt 1, das weiterhin das Bilden einer Nut auf der Oberfläche des Kondensators zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil umfasst.
11. Verfahren gemäß Punkt 1, das weiterhin das Bilden eines ersten externen Endes über dem Basisanoden-Endteil und das Bilden eines zweiten externen Endes über dem Basiskathoden-Endteil umfasst.
12. Kondensator, gebildet nach einem der Verfahren gemäß den Punkten 1 bis 11.
13. Festelektrolytkondensator, umfassend: ein Festelektrolytkondensatorelement, das einen Kondensatorkörper umfasst, der durch eine erste und eine zweite Endfläche, die einander gegenüberliegen, und einen Anodenanschluss, der sich von der ersten Endfläche des Kondensatorkörpers weg erstreckt, gekennzeichnet ist; einen Leiterrahmen, der ein Anodenende und ein Kathodenende umfasst; wobei das Anodenende einen hochstehenden Anoden-Endteil und einen Basisanoden-Endteil, der im Wesentlichen senkrecht zum hochstehenden Anoden-Endteil steht, umfasst, wobei der hochstehende Anoden-Endteil elektrisch mit dem Anodenanschluss verbunden ist, so dass der hochstehende Anoden-Endteil im Wesentlichen parallel zur ersten Endfläche des Festelektrolytkondensatorelements liegt; wobei das Kathodenende elektrisch mit dem Kondensatorkörper verbunden ist, wobei das Kathodenende wenigstens einen Basiskathoden-Endteil umfasst, der im Wesentlichen in derselben Ebene ausgebildet ist wie der Basisanoden-Endteil; Einbettungsmaterial, das das Festelektrolytkondensatorelement unter Bildung einer Bauelementpackung im Wesentlichen umgibt, wobei ein Teil des Basisanoden-Endteils und des Basiskathoden-Endteils auf einer gegebenen Montagefläche von dem Einbettungsmaterial unbedeckt sind; und eine Oberflächennut, die zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil ausgebildet ist.
14. Kondensator gemäß Punkt 13, wobei das Festelektrolytkondensatorelement eine aus einer Ventilmetallzusammensetzung gebildete gepresste Anode, eine über der Anode liegende dielektrische Schicht und einen über der dielektrischen Schicht liegenden festen Elektrolyten umfasst.
15. Kondensator gemäß Punkt 14, wobei die Ventilmetallzusammensetzung Tantal, Niob oder ein elektrisch leitfähiges Oxid davon umfasst.
16. Kondensator gemäß Punkt 14, wobei der feste Elektrolyt Mangandioxid oder ein leitfähiges Polymer umfasst.
17. Kondensator gemäß Punkt 14, wobei die gepresste Anode ein Tantalpulver mit einer spezifischen Ladung in einem Bereich von etwa 10 000 μF·V/g bis etwa 500 000 μF·V/g umfasst.
18. Kondensator gemäß Punkt 13, der weiterhin einen Teil aus Isolationsmaterial zwischen einem Teil des Kondensatorkörpers und dem Basisanoden-Endteil umfasst.
19. Kondensator gemäß Punkt 13, der weiterhin Folgendes umfasst: ein erstes externes Ende, das über dem Basisanoden-Endteil aufgetragen ist; und ein zweites externes Ende, das über dem Basiskathoden-Endteil aufgetragen ist.
20. Kondensator gemäß Punkt 13, der weiterhin einen Teil aus Isolationsmaterial zwischen einem Teil des Kondensatorkörpers und dem Basisanoden-Endteil umfasst.
21. Kondensator gemäß Punkt 13, der weiterhin einen Teil aus leitfähigem Kleber zwischen dem Basiskathoden-Endteil und einem Teil des Kondensatorkörpers umfasst.
22. Kondensator gemäß Punkt 13, wobei das Kathodenende weiterhin einen hochstehenden Kathoden-Endteil umfasst, der im Wesentlichen senkrecht zum Basiskathoden-Endteil steht, wobei der hochstehende Kathoden-Endteil angrenzend an die zweite Endfläche des Kondensatorkörpers bereitgestellt wird.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6322912 [0023]
US 6391275 [0023]
US 6416730 [0023]
US 6527937 [0023]
US 6576099 [0023]
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US 6639787 [0023]
US 7220397 [0023]
US 6197252 [0026]
US 6191936 [0027]
US 5949639 [0027]
US 3345545 [0027]
US 6674635 [0031]
US 4945452 [0032]
US 2008/232037 [0032]
US 5457862 [0033]
US 5473503 [0033]
US 5729428 [0033]
US 5812367 [0033]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Brunauer, Emmet und Teller, Journal of American Chemical Society, Band 60, 1938, S. 309 [0024]

Claims

Verfahren zur Bildung eines Festelektrolytkondensators, umfassend: das Befestigen eines Kondensatorelements, das einen Kondensatorkörper und einen Anodenanschluss aufweist, an einem Leiterrahmen, wobei der Leiterrahmen ein Anodenende, das wenigstens einen Basisanoden-Endteil zum Tragen eines Teils des Kondensatorkörpers und einen hochstehenden Anoden-Endteil zum Anschließen an den Anodenanschluss aufweist, ein Kathodenende, das wenigstens einen Basiskathoden-Endteil zum Tragen eines Teils des Kondensatorkörpers aufweist, und einen vertieften Leiterrahmenkanal, der zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil ausgebildet ist und diese miteinander verbindet, umfasst; das Einbetten des Kondensatorelements in einem Gehäuse in einer solchen Weise, dass wenigstens ein Teil des Basisanoden-Endteils, des Basiskathoden-Endteils und des vertieften Leiterrahmenkanals exponiert bleiben; und das Entfernen des vertieften Leiterrahmenkanals, so dass das Anoden- und das Kathodenende voneinander isoliert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin das Auftragen eines Isolationsmaterials zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Kondensatorkörper umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Befestigen des Kondensatorelements an einem Leiterrahmen Folgendes umfasst: das Auftragen eines Isolationsmaterials zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Kondensatorkörper; das Auftragen eines leitfähigen Materials zwischen dem Basiskathoden-Endteil und dem Kondensatorkörper; das Schweißen des Anodenanschlusses an den hochstehenden Anoden-Endteil.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, das weiterhin das Bilden eines Kondensatorelements umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Bilden eines Kondensatorelements Folgendes umfasst: das Pressen eines Anodenkörpers; das anodische Oxidieren wenigstens eines Teils des Anodenkörpers unter Bildung einer dielektrischen Schicht; und das Bilden eines festen Elektrolyten über wenigstens einem Teil der dielektrischen Schicht.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Entfernen des vertieften Leiterrahmenkanals das Abschneiden, Abschleifen oder Absägen des vertieften Leiterrahmenkanals umfasst.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Basisanoden-Endteil und der Basiskathoden-Endteil im Wesentlichen koplanar sind.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, das weiterhin das Bilden einer Nut auf der Oberfläche des Kondensators zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil umfasst.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, das weiterhin das Bilden eines ersten externen Endes über dem Basisanoden-Endteil und das Bilden eines zweiten externen Endes über dem Basiskathoden-Endteil umfasst.
Kondensator, gebildet nach einem der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9.
Festelektrolytkondensator, umfassend: ein Festelektrolytkondensatorelement, das einen Kondensatorkörper umfasst, der durch eine erste und eine zweite Endfläche, die einander gegenüberliegen, und einen Anodenanschluss, der sich von der ersten Endfläche des Kondensatorkörpers weg erstreckt, gekennzeichnet ist; einen Leiterrahmen, der ein Anodenende und ein Kathodenende umfasst; wobei das Anodenende einen hochstehenden Anoden-Endteil und einen Basisanoden-Endteil, der im Wesentlichen senkrecht zum hochstehenden Anoden-Endteil steht, umfasst, wobei der hochstehende Anoden-Endteil elektrisch mit dem Anodenanschluss verbunden ist, so dass der hochstehende Anoden-Endteil im Wesentlichen parallel zur ersten Endfläche des Festelektrolytkondensatorelements liegt; wobei das Kathodenende elektrisch mit dem Kondensatorkörper verbunden ist, wobei das Kathodenende wenigstens einen Basiskathoden-Endteil umfasst, der im Wesentlichen in derselben Ebene ausgebildet ist wie der Basisanoden-Endteil; Einbettungsmaterial, das das Festelektrolytkondensatorelement unter Bildung einer Bauelementpackung im Wesentlichen umgibt, wobei ein Teil des Basisanoden-Endteils und des Basiskathoden-Endteils auf einer gegebenen Montagefläche von dem Einbettungsmaterial unbedeckt sind; und eine Oberflächennut, die zwischen dem Basisanoden-Endteil und dem Basiskathoden-Endteil ausgebildet ist.
Kondensator gemäß Anspruch 11, wobei das Festelektrolytkondensatorelement eine aus einer Ventilmetallzusammensetzung gebildete gepresste Anode, eine über der Anode liegende dielektrische Schicht und einen über der dielektrischen Schicht liegenden festen Elektrolyten umfasst.
Kondensator gemäß Anspruch 11 oder 12, der weiterhin einen Teil aus Isolationsmaterial zwischen einem Teil des Kondensatorkörpers und dem Basisanoden-Endteil umfasst.
Kondensator gemäß mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, der weiterhin Folgendes umfasst: ein erstes externes Ende, das über dem Basisanoden-Endteil aufgetragen ist; und ein zweites externes Ende, das über dem Basiskathoden-Endteil aufgetragen ist.
Kondensator gemäß mindestens einem der Ansprüche 11 bis 14, der weiterhin einen Teil aus Isolationsmaterial zwischen einem Teil des Kondensatorkörpers und dem Basisanoden-Endteil umfasst.
Kondensator gemäß mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Kathodenende weiterhin einen hochstehenden Kathoden-Endteil umfasst, der im Wesentlichen senkrecht zum Basiskathoden-Endteil steht, wobei der hochstehende Kathoden-Endteil angrenzend an die zweite Endfläche des Kondensatorkörpers bereitgestellt wird.