DE102015221047A1

DE102015221047A1 - Kondensator mit geprägtem Leiterrahmen

Info

Publication number: DE102015221047A1
Application number: DE102015221047.2A
Authority: DE
Inventors: Ales Vyroubal
Original assignee: AVX Corp
Current assignee: Kyocera Avx Components Corp N D Ges Us
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-05-25
Also published as: CN105632765B; CN105632765A; US20160148755A1; HK1219560A1; US9892860B2

Abstract

Beschrieben wird ein Festelektrolytkondensator, der ein Kondensatorelement, das eine vordere Fläche, eine hintere Fläche, eine obere Fläche, eine untere Fläche, einen gesinterten Anodenkörper, einen Anodenanschlussdraht, einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss aufweist. Der Anodenanschluss weist einen planaren Teil und einen hochragenden Teil auf, wobei der planare Teil des Anodenanschlusses einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt eine erste Dicke aufweist und der zweite Abschnitt eine zweite Dicke aufweist. Weiterhin ist die zweite Dicke geringer als die erste Dicke und der erste Abschnitt befindet sich zwischen dem hochragenden Teil und dem zweiten Abschnitt. Außerdem befindet sich der zweite Abschnitt unter der unteren Fläche des Kondensatorelements. Außerdem verlaufen der Anodenanschlussdraht und das Kondensatorelement im Wesentlichen parallel zum planaren Teil. Eine solche Anordnung kann zu einem Kondensator führen, der eine verbesserte mechanische und elektrische Stabilität aufweist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Festelektrolytkondensatoren (z. B. Tantalkondensatoren) haben hauptsächlich zur Miniaturisierung von elektronischen Schaltungen beigetragen und ermöglichten die Anwendung solcher Schaltungen in extremen Umgebungen. Herkömmliche Festelektrolytkondensatoren werden häufig dadurch gebildet, dass man ein Metallpulver (z. B. Tantal) um einen Anodenanschlussdraht herum presst, das gepresste Teil sintert, die gesinterte Anode anodisiert und danach einen festen Elektrolyten aufträgt, woraufhin das resultierende Kondensatorelement an einem Anodenanschluss und einem Kathodenanschluss elektrisch mit einem Leiterrahmen verbunden wird. In einigen Ausführungsformen enthält der Anodenanschluss einen planaren Teil und einen hochragenden Teil, der nach oben zum Kondensatorelement hin gebogen ist und an den Anodenanschlussdraht, der sich von der Anode weg erstreckt, geschweißt ist. Indessen kann der Kathodenanschluss einen planaren Teil und einen hochragenden Teil enthalten, wobei der planare Teil über einen leitfähigen Kleber oder durch Schweißen mit dem Kondensatorelement verbunden ist. Da die elektrische Verbindung am Anodenanschluss zwischen dem Anodenanschlussdraht und dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses gebildet wird, muss der planare Teil des Anodenanschlusses auf jeden Fall allgemein gegenüber dem Kondensatorelement isoliert sein, wie über ein Einbettungsmaterial, um einen Kurzschluss zu verhindern, wie im Folgenden noch ausführlicher diskutiert wird. Ein solcher Kondensator kann ein Kondensatorelement mit einer unteren Fläche, einer oberen Fläche, einer vorderen Fläche, einer hinteren Fläche und einander gegenüberliegenden Seitenflächen umfassen. Ein Anodenanschlussdraht erstreckt sich typischerweise in Längsrichtung ausgehend von der vorderen Fläche des Kondensatorelements. Der Kondensator umfasst auch einen Anodenanschluss, der einen planaren Teil und einen hochragenden Teil aufweisen kann, sowie einen Kathodenanschluss, der einen planaren Teil und einen hochragenden Teil aufweisen kann. Bei einem solchen Kondensator ist das Kondensatorelement typischerweise über einen leitfähigen Kleber elektrisch mit dem planaren Teil des Kathodenanschlusses verbunden. Indessen ist der Anodenanschlussdraht am Anodenanschlussdrahtschlitz an den hochragenden Teil des Anodenanschlusses geschweißt, um das Kondensatorelement elektrisch mit dem Anodenanschluss zu verbinden.
Da das Kondensatorelement über die Schweißverbindung oder eine andere geeignete Verbindung zwischen dem Anodenanschlussdraht und dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses am Anodenanschlussdrahtschlitz elektrisch mit dem Anodenanschluss verbunden ist und da der planare Teil des Anodenanschlusses und der planare Teil des Kathodenanschlusses typischerweise in derselben Ebene gebildet sind und dieselbe Dicke aufweisen, muss sich das Kondensatorelement im Allgemeinen in einer geneigten Position befinden, um zu gewährleisten, dass das Kondensatorelement gegenüber dem planaren Teil des Anodenanschlusses zum Beispiel durch Einbettungsmaterial ausreichend elektrisch isoliert sein kann. Die geneigte Position wird dadurch aufrechterhalten, dass man den Anodenanschlussdrahtschlitz an einer genügend hohen Stelle entlang des hochragenden Teils des Anodenanschlusses ausbildet, um die vordere Fläche des Kondensatorelements ausreichend über den planaren Teil des Anodenanschlusses zu erheben. Auf diese Weise kann das Einbettungsmaterial die Lücke zwischen dem Kondensatorelement und dem planaren Teil des Anodenanschlusses füllen, um das Kondensatorelement elektrisch zu isolieren. Leider ist diese Technik insofern problematisch, als sie eine erhebliche Menge an Spannung auf die Anodenanschlussdraht-Schweißverbindung oder die andere geeignete Verbindung ausübt, da die einzige Schweißverbindung im Wesentlichen das gesamte Kondensatorelement in einer geneigten Position hält, um eine ausreichende Isolierung zwischen dem Kondensatorelement und dem planaren Teil des Anodenanschlusses zu schaffen. Eine solche Anordnung kann die Verbindung zwischen dem Anodenanschlussdraht und dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses schwächen und kann eine erhebliche Kraft auf den Anodenanschlussdraht ausüben, was wiederum zu einer Erhöhung des äquivalenten Serienwiderstands (ESR) und des Leckstroms (DCL) des Kondensators führt, was die elektrischen Eigenschaften des Kondensators beeinträchtigt.
Daher besteht immer noch ein Bedürfnis nach einem mechanisch und elektrisch stabilen Festelektrolytkondensator, bei dem die auf den Anodenanschlussdraht und die Schweißverbindung ausgeübten Kräfte minimiert sind.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Festelektrolytkondensator offenbart, der ein Kondensatorelement, einen Anodenanschluss mit einem planaren Teil und einem hochragenden Teil und einen Kathodenanschluss mit einem planaren Teil und einem hochragenden Teil umfasst. Das Kondensatorelement weist eine vordere Fläche, eine hintere Fläche, eine obere Fläche und eine untere Fläche auf und umfasst einen gesinterten porösen Anodenkörper, ein Dielektrikum, das den Anodenkörper bedeckt, und eine Kathode mit einem festen Elektrolyten, die das Dielektrikum bedeckt; wobei sich ein Anodenanschlussdraht ausgehend von der vorderen Fläche des Kondensatorelements in Längsrichtung erstreckt. Indessen weist der Anodenanschluss einen planaren Teil und einen hochragenden Teil auf, wobei der planare Teil des Anodenanschlusses einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt eine erste Dicke aufweist und der zweite Abschnitt eine zweite Dicke aufweist. Weiterhin ist die zweite Dicke geringer als die erste Dicke, der erste Abschnitt befindet sich zwischen dem hochragenden Teil und dem zweiten Abschnitt, und der zweite Abschnitt befindet sich unter der unteren Fläche des Kondensatorelements. Außerdem verlaufen der Anodenanschlussdraht und das Kondensatorelement im Wesentlichen parallel zum planaren Teil des Anodenanschlusses.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Bildung eines Kondensators aus einem Kondensatorelement und einem Leiterrahmen offenbart. Der Leiterrahmen umfasst einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss. Der Anodenanschluss weist einen planaren Teil und einen hochragenden Teil auf, und der Kathodenanschluss weist ebenfalls einen planaren Teil und einen hochragenden Teil auf. Weiterhin umfasst das Kondensatorelement eine Anode, eine dielektrische Schicht, die die Anode bedeckt, und eine Kathode mit einem festen Elektrolyten, die die dielektrische Schicht bedeckt, wobei sich ein Anodenanschlussdraht ausgehend von einer Fläche des Kondensatorelements erstreckt. Das Verfahren umfasst das Prägen eines Teils des planaren Teils des Anodenanschlusses, wobei ein planares Teil entsteht, das einen ersten Abschnitt mit einer ersten Dicke und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke; das Bereitstellen eines leitfähigen Klebers auf dem planaren Teil des Kathodenanschlusses; das Positionieren des Kondensatorelements über dem zweiten Abschnitt des planaren Teils des Anodenanschlusses und dem planaren Teil des Kathodenanschlusses des Leiterrahmens, so dass ein Kondensatorelement der unteren Fläche den leitfähigen Kleber berührt, wobei das Kondensatorelement im Wesentlichen parallel zum planaren Teil des Anodenanschlusses und zum planaren Teil des Kathodenanschlusses verläuft; und das elektrische Verbinden des Anodenanschlussdrahts mit dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses, wobei der Anodenanschlussdraht im Wesentlichen parallel zum planaren Teil des Anodenanschlusses verläuft.
Weitere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden ausführlicher dargelegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Rest der Beschreibung, wo auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird, ist eine an den Fachmann gerichtete vollständige und nacharbeitbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Realisierung gezeigt; dabei sind:
1 eine Querschnittsansicht einer Seitenfläche eines Festelektrolytkondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht des Festelektrolytkondensators von 1;
3 eine perspektivische Ansicht eines Anodenanschlusses und eines Kathodenanschlusses eines Leiterrahmens, der in einem Festelektrolytkondensator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
4 eine perspektivische Ansicht der unteren Fläche des Anodenanschlusses und des Kathodenanschlusses des Leiterrahmens von 3;
5 eine perspektivische Ansicht des Kathodenanschlusses von 3;
6 eine Ansicht der hinteren Fläche eines Festelektrolytkondensatorelements, das in Verbindung mit dem Leiterrahmen von 3 positioniert ist;
7 eine perspektivische Ansicht eines Kondensatorelements und Leiterrahmens eines Festelektrolytkondensators gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 eine Ansicht der unteren Fläche des Kondensatorelements und Leiterrahmens von 7.
Bei mehrfacher Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und der Zeichnung 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.
Allgemein gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Festelektrolytkondensator, der ein Kondensatorelement umfasst, das eine untere Fläche, eine obere Fläche, eine vordere Fläche, eine hintere Fläche und einander gegenüberliegende Seitenflächen aufweist, wobei das Kondensatorelement einen Anodenkörper, ein Dielektrikum, das den Anodenkörper bedeckt, einen festen Elektrolyten, der das Dielektrikum bedeckt, einen Anodenanschluss, der sich ausgehend von der vorderen Fläche des Anodenkörpers in x-Richtung erstreckt, und einen Leiterrahmen, der einen Anodenanschluss mit einem planaren Teil und einem hochragenden Teil sowie einen Kathodenanschluss mit einem planaren Teil und einem hochragenden Teil umfasst, umfasst. Der hochragende Teil des Anodenanschlusses kann einen Schlitz aufweisen, in dem der Anodenanschlussdraht positioniert und dann verschweißt oder in anderer Weise verbunden werden kann. Weiterhin weist der planare Teil des Anodenanschlusses einen geprägten Abschnitt auf, und der planare Teil des Kathodenanschlusses kann ebenfalls einen geprägten Abschnitt aufweisen. Mit anderen Worten, die planaren Teile beider Anschlüsse können so gestempelt, gepresst oder in anderer Weise modifiziert werden, dass ein Dickengradient entlang der planaren Teile jedes der Anschlüsse entsteht, so dass die geprägten Abschnitte eine geringere Dicke als die ungeprägten Abschnitte aufweisen.
Insbesondere ermöglicht der Dickengradient entlang des planaren Teils des Anodenanschlusses, wo der Abschnitt des planaren Teils des Anodenanschlusses, der sich unter oder unterhalb der unteren Fläche des Kondensatorelements befindet, eine geringere Dicke aufweist als der planare Teil des Anodenanschlusses, der sich zwischen dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses und der vorderen Fläche des Kondensatorelements befindet, dass sich das Kondensatorelement im Wesentlichen parallel zum planaren Teil des Anoden- und des Kathodenanschlusses befindet, während es dennoch eine ausreichende Isolierung zwischen dem planaren Teil des Anodenanschlusses und der unteren Fläche des Kondensatorelements aufrechterhält. Weiterhin ermöglicht der Dickengradient auch, dass sich der Anodenanschlussdrahtschlitz in dem hochragenden Anschluss in einer Höhe befindet, die näher bei der unteren Fläche des Kondensatorelements liegt, als wenn kein Dickengradient vorhanden wäre, da es aufgrund des Dickengradienten entlang des planaren Teils des Anodenanschlusses nicht notwendig ist, das Kondensatorelement zu neigen, um eine ausreichende Isolierung zwischen der unteren Oberfläche des Kondensatorelements und dem planaren Teil des Anodenanschlusses zu schaffen. Daher kann sich der Anodenanschlussdraht im Wesentlichen parallel statt geneigt zum planaren Teil des Anodenanschlusses befinden, was die Spannung, die auf die Schweißverbindung zwischen dem Anodenanschlussdraht und dem hochragenden Teil des Anodenanschlussdrahts am Anodenanschlussdrahtschlitz ausgeübt wird, reduziert. Auf diese Weise wird die mechanische und elektrische Stabilität des resultierenden Festelektrolytkondensators verbessert.
Indessen kann auch der planare Teil des Kathodenanschlusses geprägt, gepresst, gestempelt oder in anderer Weise modifiziert sein, so dass er auch einen Dickengradienten aufweist, wobei die Abschnitte des planaren Teils des resultierenden Kathodenanschlusses, die sich unter den Rändern der hinteren Fläche des Kondensatorelements befinden und dem Anodenanschluss gegenüberliegen (d. h. die umlaufenden Ränder des planaren Teils des Kathodenanschlusses ohne den Rand, an dem der hochragende Teil des Kathodenanschlusses beginnt), eine geringere Dicke aufweisen als der Rest des planaren Teils des Kathodenanschlusses. Eine solche Konfiguration führt zu einem planaren Teil des Kathodenanschlusses, der eine erhöhte Kontaktfläche zu dem Kondensatorelement aufweisen kann, was die elektrische Stabilität des resultierenden Festelektrolytkondensators verbessern kann.
Weiterhin kann der hochragende Teil des Kathodenanschlusses in einigen Ausführungsformen einen ersten hochragenden Teil und einen zweiten hochragenden Teil aufweisen, wobei sich die Abschnitte auf entgegengesetzten Rändern der hinteren Fläche des Kondensatorelements befinden. Jeder Abschnitt kann einen vertikalen Teil und einen Paddelteil aufweisen. Die Form und der Ort des ersten und des zweiten hochragenden Teils helfen dabei, das Kondensatorelement einrasten zu lassen, und verhindern eine Bewegung am Kathodenende, was zur Verbesserung der mechanischen und elektrischen Stabilität des Festelektrolytkondensators beitragen kann.
Es werden jetzt verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben.
I. Leiterrahmenanoden- und Kathodenanschlüsse
Wie oben erwähnt, umfasst der Festelektrolytkondensator ein Kondensatorelement, das mit einem Leiterrahmen verbunden ist, der einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss aufweist. Jedes beliebige leitfähige Material kann eingesetzt werden, um die Anschlüsse 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 Dicke der Anschlüsse ist im Allgemeinen so gewählt, dass die Dicke des Kondensators minimiert wird. Zum Beispiel kann die Gesamtdicke der Anoden- und Kathodenanschlüsse im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1 Millimeter, in einigen Ausführungsformen etwa 0,05 bis etwa 0,5 Millimeter und etwa 0,1 bis etwa 0,25 Millimeter liegen. Indessen kann die Dicke an den geprägten Abschnitten der planaren Teile des Anoden- und Kathodenanschlusses etwa 10% bis etwa 90%, wie etwa 20% bis etwa 80%, wie etwa 30% bis etwa 70%, der Gesamtdicke des Anoden- und Kathodenanschlusses betragen. Daher kann die Dicke der geprägten Abschnitte der Anschlüsse im Bereich von etwa 0,05 Millimeter bis etwa 0,9 Millimeter, wie etwa 0,01 Millimeter bis etwa 0,4 Millimeter, wie etwa 0,03 Millimeter bis etwa 0,175 Millimeter, liegen. Weiterhin können die geprägte Anoden- und Kathodenanschlüsse dadurch ausgebildet werden, dass man jeden Anschluss in einer Form mit einer hydraulischen Presse oder einer anderen geeigneten Presse presst, um die Oberfläche des Anschlusses einer hohen Spannung auszusetzen, was das plastische Fließen des Materials induziert. Eine solche Erweichung der Oberflächenschicht, die gerade gepresst wird, ermöglicht es dem Material, die Gestalt der Form anzunehmen, wobei ein geprägter Anschluss mit einem Dickengradienten entsteht.
Nachdem sie in ihre gewünschten Formen gebracht wurden, können der Anoden- und der Kathodenanschluss mit dem Kondensatorelement verbunden werden, und zwar unter Verwendung einer beliebigen, in der Technik bekannten Methode, wie Widerstandsschweißen, Laserschweißen, Kleben usw. Zum Beispiel kann der Anodenanschluss dadurch elektrisch mit dem Kondensatorelement verbunden werden, dass man den Anodenanschlussdraht an einem Anodenanschlussdrahtschlitz durch Widerstandsschweißen oder Laserschweißen mit dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses verbindet. Indessen kann der planare Teil des Kathodenanschlusses unter Verwendung eines leitfähigen Klebers elektrisch mit dem Kondensatorelement verbunden 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. Unabhängig von der Art und Weise, wie das Kondensatorelement elektrisch mit dem Anodenanschluss und Kathodenanschluss verbunden wird, tragen verschiedene Merkmale des Anodenanschlusses und des Kathodenanschlusses zu den verbesserten Eigenschaften des resultierenden Festelektrolytkondensators bei. Die besonderen Merkmale des Anodenanschlusses und des Kathodenanschlusses in Bezug auf das Kondensatorelement werden im Folgenden ausführlicher anhand der 1–6 diskutiert.
Zunächst umfasst der Festelektrolytkondensator 100, wie in den 1–6 gezeigt ist, ein Kondensatorelement 126 mit einer unteren Fläche 121, einer oberen Fläche 122, einer vorderen Fläche 123, einer hinteren Fläche 124 und einer Seitenfläche 125, wobei das Kondensatorelement 126 einen Anodenkörper 111, ein Dielektrikum, das den Anodenkörper bedeckt (nicht gezeigt), einen festen Elektrolyten, der das Dielektrikum bedeckt (nicht gezeigt), einen Anodenanschlussdraht 113, der sich ausgehend von der vorderen Fläche 123 des Anodenkörpers 111 in x-Richtung erstreckt, und einen Leiterrahmen 200, der einen Anodenanschluss 114 mit einem planaren Teil 115 und einem hochragenden Teil 116 sowie einen Kathodenanschluss 117 mit einem planaren Teil 118 und einem hochragenden Teil 119 umfasst, umfasst.
Wenn wir uns zuerst dem Anodenanschluss 114 zuwenden, kann insbesondere Bezug auf die 1 bis 4 genommen werden. Wie gezeigt, weist der Anodenanschluss 114 einen planaren Teil 115, der sich in der x-Richtung erstreckt, und einen hochragenden Teil 116, der sich in der y-Richtung erstreckt, auf. Der planare Teil 115 des Anodenanschlusses 114 umfasst einen geprägten Abschnitt 128, der aufgrund eines Dickengradienten, der durch Prägen des Anodenanschlusses 114 geschaffen wird, eine Dicke aufweist, die geringer ist als die Dicke des ungeprägten Abschnitts 130. Der ungeprägte Abschnitt 130 befindet sich zwischen dem hochragenden Teil 116 des Anodenanschlusses 114 und dem ungeprägten Abschnitt 128, der einen Rand 138 aufweist, der in x-Richtung dem Kathodenanschluss 117 gegenüber und am nächsten liegt. Wie oben erwähnt, ermöglicht die Anwesenheit des Dickengradienten aufgrund des geprägten Abschnitts 128, dass das Kondensatorelement 126 im Wesentlichen parallel zum planaren Teil 115 des Anodenanschlusses 114 positioniert ist, während immer noch eine ausreichende Isolierung zwischen der unteren Fläche 121 des Kondensatorelements und dem planaren Teil 115 des Anodenanschlusses 114, die durch das Einbettungsmaterial 112 geschaffen werden kann, erhalten bleibt.
Indessen erstreckt sich, wie in 1 gezeigt ist, der hochragende Teil 116 des Anodenanschlusses 114 in y-Richtung und umfasst einen Schlitz 127 zur Aufnahme eines Anodenanschlussdrahts 113. Der Anodenanschlussdraht 113 kann am Schlitz 127 durch Widerstandsschweißen, Laserschweißen oder irgendein anderes geeignetes Verfahren mit dem hochragenden Teil 116 verbunden werden. Weiterhin kann der Anodenanschlussdraht 113 auch so im Schlitz 127 positioniert sein, dass der Anodenanschlussdraht 113 in x-Richtung im Wesentlichen parallel zum planaren Teil 115 des Anodenanschlusses 114 verläuft. Mit anderen Worten, der Anodenanschlussdraht 113 ist relativ zum planaren Teil 115 des Anodenanschlusses 114 nicht geneigt. Als Ergebnis kann sich der Schlitz 127 entlang des hochragenden Teils 116 in einer Höhe in y-Richtung befinden, die kleiner ist als die Höhe des Schlitzes in einem herkömmlichen Kondensator, wo das Kondensatorelement 26 geneigt sein muss, um eine ausreichende Isolierung zwischen dem Kondensatorelement 26 und dem planaren Teil 15 des Anodenanschlusses zu schaffen. Im Allgemeinen kann sich der Schlitz 127 des hochragenden Teils 116 des Anodenanschlusses 114 in y-Richtung in einer Höhe befinden, die etwa 0,01 Millimeter bis etwa 2,5 Millimeter, wie etwa 0,1 Millimeter bis etwa 1,0 Millimeter, wie etwa 0,3 Millimeter bis etwa 0,9 Millimeter, niedriger ist als der Anodenanschlussdrahtschlitz von herkömmlichen Kondensatoren. Der Ort des Schlitzes 127 in 1 kann im Vergleich zu dem Schlitz in einem herkömmlichen Kondensator gesenkt werden, weil das Kondensatorelement 126 und der Anodenanschlussdraht 113 aufgrund der reduzierten Dicke des planaren Teils 115 des Anodenanschlusses 114 am geprägten Abschnitt 128 im Vergleich zum ungeprägten Abschnitt 130 in x-Richtung im Wesentlichen parallel zum planaren Teil 115 des Anodenanschlusses 114 verlaufen können, was eine ausreichende Isolierung zwischen der unteren Fläche 121 des Kondensatorelements 126 und dem planaren Teil 115 des Anodenanschlusses 114 schafft.
Wenn wir uns nun dem Kathodenanschluss zuwenden, kann Bezug auf die 1 bis 6 genommen werden. Wie in den 1, 4 und 6 gezeigt, weist der Kathodenanschluss 117 einen planaren Teil 118, der sich in x-Richtung erstreckt, und einen hochragenden Teil 119, der sich in y-Richtung erstreckt, auf. Der planare Teil 118 des Kathodenanschlusses 117 kann auch geprägt, gepresst, gestempelt oder in anderer Weise modifiziert sein, so dass er auch einen Dickengradienten aufweist. Der resultierende geprägte Abschnitt 129 des planaren Teils 118 des Kathodenanschlusses 117 erstreckt sich an den Rändern 140 und 141 der hinteren Fläche 124 des Kondensatorelements 126 und am Rand 139 des planaren Teils 118 des Kathodenanschlusses 117, der dem Anodenanschluss 114 gegenüberliegt, um den Umfang des planaren Teils 118 des Kathodenanschlusses 117 herum. Der geprägte Abschnitt 129 hat eine geringere Dicke als der Rest des planaren Teils 118 des Kathodenanschlusses 117, der als ungeprägter Abschnitt 131 des planaren Teils 118 des Kathodenanschlusses 117 bezeichnet werden kann. Eine solche Konfiguration führt zu einem planaren Teil 118 des Kathodenanschlusses 117, der eine erhöhte Kontaktfläche mit der unteren Fläche 121 des Kondensatorelements 126 aufweisen kann, wie über einen leitfähigen Kleber 120, der die elektrische Stabilität des resultierenden Festelektrolytkondensators 100 verbessern kann.
Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, erstreckt sich weiterhin der hochragende Teil 119 des Kathodenanschlusses im Wesentlichen in y-Richtung, und in einigen Ausführungsformen kann er einen ersten hochragenden Abschnitt 119(a) und einen zweiten hochragenden Abschnitt 119(b) aufweisen, wobei sich die Abschnitte in y-Richtung auf entgegengesetzten vertikalen Rändern 140 und 141 der hinteren Fläche des Kondensatorelements 124 befinden. Der erste hochragende Abschnitt 119(a) kann einen Paddelteil 132 und einen vertikalen Teil 133 aufweisen, während der zweite hochragende Abschnitt 119(b) einen Paddelteil 134 und einen vertikalen Teil 135 aufweisen kann. Der Paddelteil 119(a) hat in x-Richtung eine Breite D1, und der Paddelteil 119(b) hat in x-Richtung eine Breite D2, so dass die Breite beider Paddelteile D1 und D2 etwa 25% bis etwa 65%, wie etwa 30% bis etwa 60%, wie etwa 35% bis etwa 55%, der Gesamtbreite D3 in x-Richtung der hinteren Fläche 124 des Kondensatorelements 126 beträgt. Die paddelartige Form und Größe sowie der Ort des ersten und des zweiten hochragenden Abschnitts 119(a) und 119(b) an den vertikalen Rändern 140 und 141 der hinteren Fläche 124 des Kondensatorelements 126 kann dazu beitragen, das Kondensatorelement 126 einrasten zu lassen und eine Bewegung des Kondensatorelements 126 am Kathodenende zu verhindern, was wiederum die mechanische und elektrische Stabilität des Festelektrolytkondensators verbessern kann.
Wie in den 7 und 8 gezeigt ist, kann indessen der hochragende Teil 119 des Kathodenanschlusses eines Kondensators 300 einen ersten hochragenden Abschnitt 119(a), einen zweiten hochragenden Abschnitt 119(b) und einen dritten hochragenden Abschnitt 119(c) aufweisen, wobei sich die Abschnitte 119(a) und 119(b) in y-Richtung hin zu entgegengesetzten vertikalen Rändern 140 und 141 der hinteren Fläche des Kondensatorelements 124 befinden, während sich der dritte hochragende Abschnitt 119(c) zwischen den Abschnitten 119(a) und 119(b) befinden kann. Wie oben in Bezug auf 5 und 6 diskutiert wurde, kann der erste hochragende Abschnitt 119(a) einen Paddelteil 132 und einen vertikalen Teil 133 aufweisen, während der zweite hochragende Abschnitt 119(b) einen Paddelteil 134 und einen vertikalen Teil 135 aufweisen kann. Die paddelartige Form und Größe sowie der Ort des ersten und des zweiten hochragenden Abschnitts 119(a) und 119(b) hin zu den vertikalen Rändern 140 und 141 der hinteren Fläche 124 des Kondensatorelements 126 kann dazu beitragen, das Kondensatorelement 126 einrasten zu lassen und eine Bewegung des Kondensatorelements 126 am Kathodenende zu verhindern, was wiederum die mechanische und elektrische Stabilität des Festelektrolytkondensators verbessern kann. Außerdem kann der Ort des dritten hochragenden Abschnitts 119(c) zwischen dem ersten und dem zweiten hochragenden Abschnitt 119(a) und 119(b) für eine zusätzliche mechanische und elektrische Stabilität des Festelektrolytkondensators sorgen.
II. Anodenkörper
Der Anoden- und Kathodenanschluss, die oben diskutiert wurden, werden in Verbindung mit einem Kondensatorelement verwendet, das einen aus einer Ventilmetallzusammensetzung gebildeten Anodenkörper aufweist. Der poröse Anodenkörper wird typischerweise aus einer Ventilmetallzusammensetzung mit einer hohen spezifischen Ladung, wie etwa 5000 μF·V/g oder mehr, in einigen Ausführungsformen etwa 10000 μF·V/g oder mehr, in einigen Ausführungsformen etwa 20000 μF·V/g oder mehr, gebildet. Solche Pulver haben typischerweise eine spezifische Ladung von etwa 10000 μF·V/g bis etwa 600000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen von etwa 40000 μF·V/g bis etwa 500000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen von etwa 50000 bis etwa 400000 μF·V/g, in einigen Ausführungsformen von etwa 70000 bis etwa 350000 μF·V/g und in einigen Ausführungsformen von etwa 150000 bis etwa 300000 μF·V/g. 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 der Anode wird im Allgemeinen ein Pulver der Ventilmetallzusammensetzung eingesetzt. Das Pulver kann Teilchen mit einer Vielzahl von Formen enthalten, wie sphärolithisch, winklig, flockenförmig usw. sowie Gemische davon. Besonders gut geeignete Pulver sind Tantalpulver, die von der Cabot Corp. (z. B. flockiges Pulver C255, flockiges/sphärolithisches Pulver TU4D usw.) und Heraeus (z. B. sphärolithisches Pulver NH175) erhältlich sind. Obwohl es nicht erforderlich ist, kann das Pulver unter Verwendung einer beliebigen, in der Technik bekannten Methode, wie durch Wärmebehandlung, agglomeriert werden. Bevor das Pulver in die Form einer Anode gebracht wird, kann es auch gegebenenfalls mit einem Bindemittel und/oder Gleitmittel gemischt werden, um zu gewährleisten, dass die Teilchen ausreichend aneinander haften, wenn sie unter Bildung des Anodenkörpers verpresst werden. Dann kann das resultierende Pulver mit Hilfe einer beliebigen herkömmlichen Pulverpressvorrichtung unter Bildung eines Presslings kompaktiert werden. Zum Beispiel kann eine Pressform eingesetzt werden, bei der es sich um eine Einplatz-Kompaktierpresse handelt, die eine Matrize und einen oder mehrere Stempel enthält. Alternativ dazu können auch Kompaktierpressformen des Ambosstyps verwendet werden, die nur eine Matrize und einen einzigen Unterstempel verwenden. Einplatz-Kompaktierpressformen sind in mehreren Grundtypen erhältlich, wie Nocken-, Kniehebel- und Exzenter- oder Kurbelpressen mit unterschiedlichen Fähigkeiten, wie einfach wirkend, doppelt wirkend, Schwebemantelmatrize, bewegliche Werkzeugaufspannplatte, Gegenstempel, Schnecke, Schlag, Heißpressen, Prägen oder Kalibrieren.
Unabhängig von seiner besonderen Zusammensetzung wird das Pulver so um den Anodenanschluss herum kompaktiert, dass sich wenigstens ein Teil der Anodenanschlussbaugruppe von dem kompaktierten porösen Anodenkörper weg erstreckt. In einer besonderen Ausführungsform kann eine Pressform eingesetzt werden, die eine Matrize mit zwei oder mehr Teilen (z. B. Ober- und Unterteil) umfasst. Während der Verwendung können die Teile der Matrize nebeneinander platziert werden, so dass ihre Wände im Wesentlichen unter Bildung einer Hohlform mit der gewünschten Form der Anode ausgerichtet sind. Vor, während und/oder nach der Beladung der Hohlform mit einer bestimmten Pulvermenge kann der Anodenanschluss darin eingebettet werden. Die Matrize kann einen einzigen oder mehrere Schlitze definieren, in die der Anodenanschluss eingesetzt werden kann. Wenn mehr als ein Anodenanschluss eingesetzt wird, können die Anodenanschlüsse in großer Nähe zueinander platziert werden, damit sie sintergebondet sind, obwohl dies nicht erforderlich ist. Nach dem Befüllen der Matrize mit Pulver und Einbetten des ersten Anodenanschlusses in demselben kann die Hohlform dann geschlossen und Druckkräften durch einen Stempel ausgesetzt werden. Typischerweise werden die Druckkräfte in einer Richtung ausgeübt, die entweder im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zur Länge des Anodenanschlusses, der sich entlang einer Längsachse erstreckt, verläuft. Dies zwingt die Teilchen in engen Kontakt mit dem Anodenanschluss und schafft eine starke Bindung zwischen Anschluss und Pulver.
Nach dem Pressen kann gegebenenfalls vorhandenes Bindemittel/Gleitmittel 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 (Bishop et al.) beschrieben ist, auf das hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird. Danach wird der poröse Anodenkörper (33) unter Bildung einer porösen integralen Masse gesintert. Insbesondere wird der Pressling typischerweise bei einer Temperatur von etwa 1200°C bis etwa 2000°C, in einigen Ausführungsformen von etwa 1300°C bis etwa 1900°C und in einigen Ausführungsformen von etwa 1500°C bis etwa 1800°C während einer Zeit von etwa 5 Minuten bis etwa 100 Minuten und in einigen Ausführungsformen etwa 30 Minuten bis etwa 60 Minuten gesintert. Falls gewünscht, kann das Sintern in einer Atmosphäre erfolgen, die die Übertragung von Sauerstoffatomen auf die Anode einschränkt. Zum Beispiel kann das Sintern in einer reduzierenden Atmosphäre, wie in einem Vakuum, Inertgas, Wasserstoff usw., erfolgen. Die reduzierende Atmosphäre kann unter einem Druck von etwa 10 Torr bis etwa 2000 Torr, in einigen Ausführungsformen etwa 100 Torr bis etwa 1000 Torr und in einigen Ausführungsformen etwa 100 Torr bis etwa 930 Torr stehen. Gemische aus Wasserstoff und anderen Gasen (z. B. Argon oder Stickstoff) können ebenfalls eingesetzt werden.
III. Dielektrikum
Sobald er aufgebaut ist, kann eine dielektrische Schicht durch anodisches Oxidieren (”Anodisieren”) des gesinterten Anodenkörpers gebildet werden. Das Dielektrikum kann durch anodisches Oxidieren (”Anodisieren”) der gesinterten Anode gebildet werden, so dass ein Dielektrikum auf und/oder innerhalb des Anodenkörpers entsteht. Zum Beispiel kann eine Anode aus Tantal (Ta) 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.
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, Äpfelsäure, 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.
Obwohl es nicht erforderlich ist, kann die dielektrische Schicht in bestimmten Ausführungsformen über den gesamten Anodenkörper insofern eine differentielle Dicke besitzen, als sie einen ersten Teil, der eine äußere Oberfläche des Anodenkörpers bedeckt, und einen zweiten Teil, der eine innere Oberfläche des Anodenkörpers bedeckt, besitzt. In solchen Ausführungsformen wird der erste Teil selektiv gebildet, so dass seine Dicke größer ist als die des zweiten Teils. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die Dicke der dielektrischen Schicht innerhalb eines bestimmten Bereichs nicht gleichmäßig zu sein braucht. Bestimmte Teile der dielektrischen Schicht, die an die äußere Oberfläche angrenzen, können zum Beispiel tatsächlich dünner sein als bestimmte Teile der Schicht an der inneren Oberfläche und umgekehrt. Dennoch kann die dielektrische Schicht so gebildet werden, dass wenigstens ein Teil der Schicht auf der äußeren Oberfläche eine größere Dicke aufweist als wenigstens ein Teil der inneren Oberfläche. Obwohl der genaue Unterschied zwischen diesen Dicken je nach der besonderen Anwendung variieren kann, beträgt das Verhältnis der Dicke des ersten Teils zur Dicke des zweiten Teils typischerweise etwa 1,2 bis etwa 40, in einigen Ausführungsformen etwa 1,5 bis etwa 25 und in einigen Ausführungsformen etwa 2 bis etwa 20.
Zur Bildung einer dielektrischen Schicht mit einer differentiellen Dicke wird im Allgemeinen ein mehrstufiges Verfahren eingesetzt. In jeder Stufe des Verfahrens wird die gesinterte Anode anodisch oxidiert (”anodisiert”), so dass eine dielektrische Schicht (z. B. Tantalpentoxid) entsteht. Während der ersten Stufe der Anodisierung wird typischerweise eine relativ geringe Formierungsspannung eingesetzt, um zu gewährleisten, dass die gewünschte Dicke des Dielektrikums für die innere Oberfläche erreicht wird, wie Formierungsspannungen im Bereich von etwa 1 bis etwa 90 Volt, in einigen Ausführungsformen etwa 2 bis etwa 50 Volt und in einigen Ausführungsformen etwa 5 bis etwa 20 Volt. Danach kann der gesinterte Körper dann in einer zweiten Stufe des Verfahrens anodisch oxidiert werden, um die Dicke des Dielektrikums auf den gewünschten Wert zu erhöhen. Dies wird im Allgemeinen dadurch erreicht, dass in einem Elektrolyten bei einer höheren Spannung anodisiert wird, als sie während der ersten Stufe eingesetzt wird, wie Formierungsspannungen im Bereich von etwa 50 bis etwa 350 Volt, in einigen Ausführungsformen etwa 60 bis etwa 300 Volt und in einigen Ausführungsformen etwa 70 bis etwa 200 Volt. Während der ersten und/oder zweiten Stufe kann der Elektrolyt auf einer Temperatur im Bereich von etwa 15°C bis etwa 95°C, in einigen Ausführungsformen etwa 20°C bis etwa 90°C und in einigen Ausführungsformen etwa 25°C bis etwa 85°C, gehalten werden.
Die während der ersten und der zweiten Stufe des Anodisierungsverfahrens eingesetzten Elektrolyte können gleich oder verschieden sein. Typischerweise ist es jedoch wünschenswert, verschiedene Lösungen zu verwenden, was besser dazu beiträgt, das Erreichen einer größeren Dicke an den äußeren Teilen der dielektrischen Schicht zu erleichtern. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, dass der in der zweiten Stufe eingesetzte Elektrolyt eine geringere Ionenleitfähigkeit aufweist als der in der ersten Stufe eingesetzte Elektrolyt, um zu verhindern, dass sich an der inneren Oberfläche der Anode eine erhebliche Menge Oxidfilm bildet. In dieser Hinsicht kann der während der ersten Stufe eingesetzte Elektrolyt eine saure Verbindung, wie Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Polyphosphorsäure, Borsäure, Boronsäure usw., enthalten. Ein solcher Elektrolyt kann eine elektrische Leitfähigkeit von etwa 0,1 bis etwa 100 mS/cm, in einigen Ausführungsformen etwa 0,2 bis etwa 20 mS/cm und in einigen Ausführungsformen etwa 1 bis etwa 10 mS/cm aufweisen, bestimmt bei einer Temperatur von 25°C. Der während der zweiten Stufe eingesetzte Elektrolyt enthält typischerweise ein Salz einer schwachen Säure, so dass die Konzentration an Hydroniumionen in den Poren als Ergebnis eines Ladungsdurchgangs durch dieselben zunimmt. Ionentransport oder -diffusion erfolgt so, dass sich das Anion der schwachen Säure gemäß der Notwendigkeit, die elektrischen Ladungen auszugleichen, in die Poren bewegt. Als Ergebnis wird die Konzentration der hauptsächlichen leitfähigen Spezies (Hydronium-Ion) bei der Etablierung eines Gleichgewichts zwischen dem Hydroniumion, dem Säureanion und der undissoziierten Säure reduziert, und dadurch entsteht eine schlechter leitfähige Spezies. Die Reduktion der Konzentration der leitfähigen Spezies führt zu einem relativ hohen Spannungsabfall im Elektrolyten, was die weitere Anodisierung im Innern behindert, während auf der Außenseite eine dickere Oxidschicht bis zu einer höheren Formierungsspannung im Bereich der fortgesetzten hohen Leitfähigkeit aufgebaut wird. Zu den geeigneten Salzen schwacher Säuren gehören etwa zum Beispiel Ammonium- oder Alkalimetallsalze (z. B. Natrium, Kalium usw.) von Borsäure, Boronsäure, Essigsäure, Oxalsäure, Milchsäure, Adipinsäure usw. Besonders gut geeignete Salze sind Natriumtetraborat und Ammoniumpentaborat. Solche Elektrolyten weisen typischerweise eine elektrische Leitfähigkeit von etwa 0,1 bis etwa 20 mS/cm, in einigen Ausführungsformen etwa 0,5 bis etwa 10 mS/cm und in einigen Ausführungsformen etwa 1 bis etwa 5 mS/cm auf, bestimmt bei einer Temperatur von 25°C.
Falls gewünscht, kann jedes Stadium der Anodisierung durch einen oder mehrere Zyklen wiederholt werden, um die gewünschte Dicke des Dielektrikums zu erreichen. Weiterhin kann die Anode nach dem ersten und/oder dem zweiten Stadium auch mit einem anderen Lösungsmittel (z. B. Wasser) gespült oder gewaschen werden, um den Elektrolyten zu entfernen.
IV. Fester Elektrolyt
Ein fester Elektrolyt bedeckt das Dielektrikum, das im Allgemeinen als Kathode für den Kondensator fungiert. In einer Ausführungsform kann die Kathode des Festelektrolytkondensators hauptsächlich aus Mangandioxid bestehen und durch ein Verfahren gebildet werden, das mit dem Oberbegriff Manganisieren bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird über dem durch Anodisieren gebildeten Dielektrikum eine leitfähige Gegenelektrodenbeschichtung gebildet. Der Schritt des Manganisierens wird typischerweise durchgeführt, indem man die anodisierte Vorrichtung in eine Lösung von Mangan(II)nitrat eintaucht und die imprägnierte Vorrichtung in einer feuchten Atmosphäre erhitzt, um das Nitrat in festes leitfähiges Mangandioxid umzuwandeln. Mit anderen Worten, ein fester Elektrolyt in Form von Mangandioxid kann durch pyrolytische Zersetzung von Mangan(II)nitrat (Mn(NO₃)₂) gebildet werden.
In einer anderen Ausführungsform kann der feste Elektrolyt auch aus einem oder mehreren leitfähigen Polymerschichten gebildet sein. Zum Beispiel kann der feste Elektrolyt ein leitfähiges Polymer enthalten, das typischerweise π-konjugiert ist und nach Oxidation oder Reduktion eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, wie eine elektrische Leitfähigkeit von wenigstens etwa 1 μS/cm. Beispiele für solche π-konjugierten leitfähigen Polymere sind zum Beispiel Polyheterocyclen (z. B. Polypyrrole, Polythiophene, Polyaniline usw.), Polyacetylene, Poly-p-phenylene, Polyphenolate usw. Geeignete Polythiophene können beispielsweise Polythiophene und Derivate davon, wie Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (”PEDT”) beinhalten. In einer besonderen Ausführungsform wird ein Polythiophenderivat mit Repetiereinheiten der allgemeinen Formel (I), (II) oder einer Kombination davon eingesetzt:
wobei
A ein gegebenenfalls substituierter C₁- bis C₅-Alkylenrest (z. B. Methylen, Ethylen, n-Propylen, n-Butylen, n-Pentylen usw.) ist;
R ein linearer oder verzweigter, gegebenenfalls substituierter C₁- bis C₁₈-Alkylrest (z. B. Methyl, Ethyl, n- oder iso-Propyl, n-, iso-, sek- oder tert-Butyl, n-Pentyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 1-Ethylpropyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1,2-Dimethylpropyl, 2,2-Dimethylpropyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, n-Nonyl, n-Decyl, n-Undecyl, n-Dodecyl, n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Hexadecyl, n-Octadecyl usw.); gegebenenfalls substituierter C5-bis C₁₂-Cycloalkylrest (z. B. Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, Cyclononyl, Cyclodecyl usw.); gegebenenfalls substituierter C₆- bis C₁₄-Arylrest (z. B. Phenyl, Naphthyl usw.); gegebenenfalls substituierter C₇- bis C₁₈-Aralkylrest (z. B. Benzyl, o-, m-, p-Tolyl, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-, 3,5-Xylyl, Mesityl usw.); gegebenenfalls substituierter C₁- bis C₄-Hydroxyalkylrest oder Hydroxyrest ist; und
x eine ganze Zahl von 0 bis 8, in einigen Ausführungsformen von 0 bis 2, ist und x in einigen Ausführungsformen = 0 ist. Beispiele für Substituenten für die Reste ”A” oder ”R” sind zum Beispiel Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Aralkyl, Alkoxy, Halogen, Ether, Thioether, Disulfid, Sulfoxid, Sulfon, Sulfonat, Amino, Aldehyd, Keto, Carbonsäureester, Carbonsäure, Carbonat, Carboxylat, Cyano, Alkylsilan- und Alkoxysilangruppen, Carboxylamidgruppen usw.
Die Gesamtzahl der Repetiereinheiten der allgemeinen Formel (I) oder Formel (II) oder der allgemeinen Formeln (I) und (II) beträgt typischerweise 2 bis 2000 und in einigen Ausführungsformen 2 bis 100.
Besonders gut geeignete Polythiophenderivate sind solche, bei denen ”A” ein gegebenenfalls substituierter C₂- bis C₃-Alkylenrest ist und x = 0 oder 1 ist. In einer besonderen Ausführungsform handelt es sich bei dem Polythiophenderivat um PEDT, und es weist Repetiereinheiten der Formel (II) auf, wobei ”A” = CH₂-CH₂ ist und ”x” = 0 ist. Verfahren zur Bildung solcher Polythiophenderivate sind in der Technik wohlbekannt und sind zum Beispiel im US-Patent Nr. 6,987,663 (Merker et al.) beschrieben, auf das hier ausdrücklich für alle Zwecke Bezug genommen wird. Zum Beispiel können die Polythiophenderivate aus einem monomeren Vorläufer, wie gegebenenfalls substituierten Thiophenen, gebildet werden. Besonders gut geeignete monomere Vorläufer sind substituierte 3,4-Alkylendioxythiophene mit der allgemeinen Formel (III), (IV) oder einer Kombination davon:
wobei A, R und x wie oben definiert sind.
Beispiele für solche monomeren Vorläufer sind zum Beispiel gegebenenfalls substituierte 3,4-Ethylendioxythiophene. Derivate dieser monomeren Vorläufer, die zum Beispiel Dimere oder Trimere der obigen monomeren Vorläufer sind, können ebenfalls eingesetzt werden. Höhermolekulare Derivate, d. h. Tetramere, Pentamere usw., der monomeren Vorläufer sind zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet. Die Derivate können aus gleichen oder verschiedenen Monomereinheiten bestehen und können in reiner Form oder in einem Gemisch miteinander und/oder mit den monomeren Vorläufern verwendet werden. Oxidierte oder reduzierte Formen dieser Vorläufer können ebenfalls eingesetzt werden.
Zur Herstellung des gewünschten leitfähigen Polymers werden monomere Vorläufer, wie sie oben beschrieben sind, typischerweise einer oxidativen Polymerisation in Gegenwart eines Oxidationsmittels unterzogen. Das Oxidationsmittel kann ein Übergangsmetallsalz sein, wie ein Salz einer anorganischen oder organischen Säure, das Eisen(III)-, Kupfer(II)-, Chrom(VI)-, Cer(IV)-, Mangan(IV)-, Mangan(VII)- oder Ruthenium(III)-Kationen enthält. Besonders gut geeignete Übergangsmetallsalze enthalten Eisen(III)-Kationen, wie Eisen(III)halogenide (z. B. FeCl₃) oder Eisen(III)-Salze anderer anorganischer Säuren, wie Fe(ClO₄)₃ oder Fe₂(SO₄)₃, und die Eisen(III)-Salze von organischen Säuren und anorganischen Säuren, die organische Reste umfassen. Beispiele für Eisen(III)-Salze von anorganischen Säuren mit organischen Resten sind zum Beispiel Eisen(III)-Salze von Schwefelsäuremonoestern von C₁- bis C₂₀-Alkanolen (z. B. das Eisen(III)-Salz von Laurylsulfat). Ebenso sind Beispiele für Eisen(III)-Salze von organischen Säuren zum Beispiel Eisen(III)-Salze von C₁- bis C₂₀-Alkansulfonsäuren (z. B. Methan-, Ethan-, Propan-, Butan- oder Dodecansulfonsäure); Eisen(III)-Salze von aliphatischen Perfluorsulfonsäuren (z. B. Trifluormethansulfonsäure, Perfluorbutansulfonsäure oder Perfluoroctansulfonsäure); Eisen(III)-Salze von aliphatischen C₁- bis C₂₀-Carbonsäuren (z. B. 2-Ethylhexylcarbonsäure); Eisen(III)-Salze von aliphatischen Perfluorcarbonsäuren (z. B. Trifluoressigsäure oder Perfluoroctansäure); Eisen(III)-Salze von aromatischen Sulfonsäuren, die gegebenenfalls mit C₁- bis C₂₀-Alkylgruppen substituiert sind (z. B. Benzolsulfonsäure, o-Toluolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure oder Dodecylbenzolsulfonsäure); Eisen(III)-Salze von Cycloalkansulfonsäuren (z. B. Camphersulfonsäure); usw. Gemische dieser oben genannten Eisen(III)-Salze können ebenfalls verwendet werden. Eisen(III)-p-toluolsulfonat, Eisen(III)-o-toluolsulfonat und Gemische davon sind zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet.
Verschiedene Verfahren können verwendet werden, um den festen Elektrolyten auf den Anodenteil aufzutragen. In einer Ausführungsform werden das Oxidationsmittel und der monomere Vorläufer entweder nacheinander oder zusammen aufgetragen, so dass die Polymerisationsreaktion in situ auf dem Teil stattfindet. Geeignete Auftragstechniken, wie Siebdruck, Tauchbeschichtung, elektrophoretische Beschichtung und Sprühbeschichtung, können verwendet werden, um eine leitfähige Polymerbeschichtung zu bilden. Als Beispiel kann der monomere Vorläufer (z. B. 3,4-Ethylendioxythiophen) zunächst unter Bildung einer Lösung mit dem Oxidationsmittel gemischt werden. Ein geeignetes Oxidationsmittel ist CLEVIOS^TM C, bei dem es sich um Eisen(III)toluolsulfonat handelt und das von Heraeus vertrieben wird. CLEVIOS^TM C ist ein kommerziell erhältlicher Katalysator für CLEVIOS^TM M, bei dem es sich um 3,4-Ethylendioxythiophen handelt, ein PEDT-Monomer, das ebenfalls von Heraeus vertrieben wird. Sobald das Gemisch gebildet ist, kann der Anodenteil dann in die Lösung eingetaucht werden, so dass das Polymer auf der Oberfläche des Anodenteils entsteht. Alternativ dazu können das Oxidationsmittel und der Vorläufer auch getrennt auf den Anodenteil aufgetragen werden. In einer Ausführungsform wird das Oxidationsmittel zum Beispiel in einem organischen Lösungsmittel (z. B. Butanol) gelöst und dann als Tauchlösung auf den Anodenteil aufgetragen. 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.
Wenn das Monomer mit der Oberfläche des Anodenteils, der das Oxidationsmittel enthält, in Kontakt tritt, kann es chemisch darauf polymerisieren. Die Polymerisation kann je nach dem verwendeten Oxidationsmittel und der gewünschten Reaktionszeit bei Temperaturen von etwa –10°C bis etwa 250°C und in einigen Ausführungsformen etwa 0°C bis etwa 200°C durchgeführt werden. Geeignete Polymerisationstechniken, wie sie oben beschrieben sind, sind ausführlicher in der US-Veröffentlichungs-Nr. 2008/232037 (Biler) beschrieben. Noch andere Verfahren zum Auftragen einer oder mehrerer solcher leitfähigen Polymerbeschichtungen sind 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.
Neben der in-situ-Auftragung kann der feste Elektrolyt auch in Form einer Dispersion von festen leitfähigen Polymerteilchen auf den Teil aufgetragen werden. Obwohl ihre Größe variieren kann, ist es typischerweise wünschenswert, dass die Teilchen einen kleinen Durchmesser besitzen, um die zum Befestigen des Anodenteils verfügbare Oberfläche zu vergrößern. Um eine gute Imprägnierung des Anodenkörpers zu ermöglichen, haben die in der Dispersion eingesetzten Teilchen typischerweise eine geringe Größe, wie eine mittlere Größe (z. B. Durchmesser) von etwa 1 bis etwa 150 Nanometer, in einigen Ausführungsformen etwa 2 bis etwa 50 Nanometer und in einigen Ausführungsformen etwa 5 bis etwa 40 Nanometer. Der Durchmesser der Teilchen kann mit Hilfe bekannter Techniken, wie mittels Ultrazentrifuge, Laserbeugung usw., bestimmt werden. Die Form der Teilchen kann ebenfalls variieren. In einer besonderen Ausführungsform haben die Teilchen zum Beispiel eine sphärische Form. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass in der vorliegenden Erfindung auch andere Formen in Betracht gezogen werden, wie Platten, Stäbe, Scheiben, Blöcke, Röhrchen, unregelmäßige Formen usw. Die Konzentration der Teilchen in der Dispersion kann je nach der gewünschten Viskosität der Dispersion und der besonderen Art und Weise, wie die Dispersion auf den Kondensator aufgetragen werden soll, variieren. Typischerweise jedoch machen die Teilchen etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, in einigen Ausführungsformen etwa 0,4 bis etwa 5 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen etwa 0,5 bis etwa 4 Gew.-% der Dispersion aus.
Die Verarbeitung der leitfähigen Polymere in eine Teilchenform kann verstärkt werden, indem man ein getrenntes Gegenion verwendet, das einem geladenen leitfähigen Polymer (z. B. Polythiophen) entgegenwirken soll. Das heißt, das in dem festen Elektrolyten verwendete leitfähige Polymer (z. B. Polythiophen oder ein Derivat davon) trägt typischerweise eine Ladung auf der Hauptpolymerkette, die neutral oder positiv (kationisch) ist. Polythiophen-Derivate tragen zum Beispiel typischerweise eine positive Ladung in der Hauptpolymerkette. In einigen Fällen kann das Polymer positive und negative Ladungen in der Struktureinheit besitzen, wobei sich die positive Ladung auf der Hauptkette und die negative Ladung gegebenenfalls auf den Substituenten des Restes ”R”, wie Sulfonat- oder Carboxylatgruppen, befindet. Die positiven Ladungen der Hauptkette können teilweise oder zur Gänze mit den gegebenenfalls vorhandenen anionischen Gruppen an den Resten ”R” gesättigt sein. Insgesamt gesehen können die Polythiophene in diesen Fällen kationisch, neutral oder sogar anionisch sein. Dennoch werden sie alle als kationische Polythiophene angesehen, da die Polythiophen-Hauptkette eine positive Ladung trägt.
Das Gegenion kann ein monomeres oder polymeres Anion sein. Polymere Anionen können zum Beispiel Anionen von polymeren Carbonsäuren (z. B. Polyacrylsäuren, Polymethacrylsäure, Polymaleinsäuren usw.), polymeren Sulfonsäuren (z. B. Polystyrolsulfonsäuren (”PSS”), Polyvinylsulfqonsäuren usw.) usw. sein. Die Säuren können auch Copolymere, wie Copolymere von Vinylcarbon- und Vinylsulfonsäure mit anderen polymerisierbaren Monomeren, wie Acrylsäureestern und Styrol, sein. Ebenso sind geeignete monomere Anionen zum Beispiel Anionen von C₁- bis C₂₀-Alkansulfonsäuren (z. B. Dodecansulfonsäure); aliphatischen Perfluorsulfonsäuren (z. B. Trifluormethansulfonsäure, Perfluorbutansulfonsäure oder Perfluoroctansulfonsäure); aliphatischen C₁- bis C₂₀-Carbonsäuren (z. B. 2-Ethylhexylcarbonsäure); aliphatischen Perfluorcarbonsäuren (z. B. Trifluoressigsäure oder Perfluoroctansäure); aromatischen Sulfonsäuren, die gegebenenfalls mit C₁- bis C₂₀-Alkylgruppen substituiert sind (z. B. Benzolsulfonsäure, o-Toluolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure oder Dodecylbenzolsulfonsäure); Cycloalkansulfonsäuren (z. B. Kamphersulfonsäure oder Tetrafluoroborate, Hexafluorophosphate, Perchlorate, Hexafluoroantimonate, Hexafluoroarsenate oder Hexachloroantimonate); usw. Besonders gut geeignete Gegenionen sind polymere Anionen, wie eine polymere Carbon- oder Sulfonsäure (z. B. Polystyrolsulfonsäure (”PSS”)). Das Molekulargewicht solcher polymeren Anionen liegt typischerweise im Bereich von etwa 1000 bis etwa 2000000 und in einigen Ausführungsformen etwa 2000 bis etwa 500000.
Wenn sie eingesetzt werden, beträgt das Gewichtsverhältnis solcher Gegenionen zu leitfähigen Polymeren in einer gegebenen Schicht des festen Elektrolyten typischerweise etwa 0,5:1 bis etwa 50:1, in einigen Ausführungsformen etwa 1:1 bis etwa 30:1 und in einigen Ausführungsformen etwa 2:1 bis etwa 20:1. Das Gewicht der elektrisch leitfähigen Polymere, von dem bei den oben genannten Gewichtsverhältnissen die Rede ist, bezieht sich auf den eingewogenen Anteil der verwendeten Monomere, wenn man annimmt, dass während der Polymerisation eine vollständige Umsetzung stattfindet.
Neben leitfähigen Polymeren und wahlfreien Gegenionen kann die Dispersion auch ein oder mehrere Bindemittel enthalten, um die adhäsive Natur der polymeren Schicht weiter zu verstärken und auch die Stabilität der Teilchen innerhalb der Dispersion zu erhöhen. Die Bindemittel können organischer Natur sein, wie Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidone, Polyvinylchloride, Polyvinylacetate, Polyvinylbutyrate, Polyacrylsäureester, Polyacrylsäureamide, Polymethacrylsäureester, Polymethacrylsäureamide, Polyacrylnitrile, Styrol/Acrylsäureester, Vinylacetat/Acrylsäureester und Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, Polybutadiene, Polyisoprene, Polystyrole, Polyether, Polyester, Polycarbonate, Polyurethane, Polyamide, Polyimide, Polysulfone, Melamin-Formaldehyd-Harze, Epoxyharze, Silikonharze oder Cellulosen. Es können auch Vernetzungsmittel eingesetzt werden, um die Adhäsionsfähigkeit der Bindemittel zu erhöhen. Solche Vernetzungsmittel sind zum Beispiel Melaminverbindungen, maskierte Isocyanate oder funktionelle Silane, wie 3-Glycidoxypropyltrialkoxysilan, Tetraethoxysilan und Tetraethoxysilan-Hydrolysat oder vernetzbare Polymere, wie Polyurethane, Polyacrylate oder Polyolefine, und anschließende Vernetzung.
Es können auch Dispersionsmittel eingesetzt werden, um die Bildung des festen Elektrolyten zu erleichtern und seine Auftragbarkeit auf den Anodenteil zu verbessern. Zu den geeigneten Dispersionsmitteln gehören Lösungsmittel, wie aliphatische Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol, Isopropanol und Butanol), aliphatische Ketone (z. B. Aceton und Methylethylketone), aliphatische Carbonsäureester (z. B. Ethylacetat und Butylacetat), aromatische Kohlenwasserstoffe (z. B. Toluol und Xylol), aliphatische Kohlenwasserstoffe (z. B. Hexan, Heptan und Cyclohexan), chlorierte Kohlenwasserstoffe (z. B. Dichlormethan und Dichlorethan), aliphatische Nitrile (z. B. Acetonitril), aliphatische Sulfoxide und Sulfone (z. B. Dimethylsulfoxid und Sulfolan), aliphatische Carbonsäureamide (z. B. Methylacetamid, Dimethylacetamid und Dimethylformamid), aliphatische und araliphatische Ether (z. B. Diethylether und Anisol), Wasser sowie Gemische irgendwelcher der obigen Lösungsmittel. Ein besonders gut geeignetes Dispersionsmittel ist Wasser.
Außer den oben genannten können auch noch andere Bestandteile in der Dispersion verwendet werden. Zum Beispiel können herkömmliche Füllstoffe verwendet werden, die eine Größe von etwa 10 Nanometer bis etwa 100 Mikrometer, in einigen Ausführungsformen etwa 50 Nanometer bis etwa 50 Mikrometer und in einigen Ausführungsformen etwa 100 Nanometer bis etwa 30 Mikrometer aufweisen. Beispiele für solche Füllstoffe sind Calciumcarbonat, Silicate, Siliciumoxid, Calcium- oder Bariumsulfat, Aluminiumhydroxid, Glasfasern oder -kolben, Holzmehl, Cellulosepulver, Ruß, elektrisch leitfähige Polymere usw. Die Füllstoffe können in Pulverform in die Dispersion eingeführt werden, können jedoch auch in einer anderen Form, etwa als Fasern, vorliegen.
Grenzflächenaktive Substanzen, wie ionische oder nichtionische Tenside, können ebenfalls in der Dispersion eingesetzt werden. Weiterhin können Kleber eingesetzt werden, wie organofunktionelle Silane oder ihre Hydrolysate, zum Beispiel 3-Glycidoxypropyltrialkoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan oder Octyltriethoxysilan. Die Dispersion kann auch Additive enthalten, die die Leitfähigkeit erhöhen, wie Ethergruppen enthaltende Verbindungen (z. B. Tetrahydrofuran), Lactongruppen enthaltende Verbindungen (z. B. γ-Butyrolacton oder γ-Valerolacton), Amid- oder Lactamgruppen enthaltende Verbindungen (z. B. Caprolactam, N-Methylcaprolactam, N,N-Dimethylacetamid, N-Methylacetamid, N,N-Dimethylformamid (DMF), N-Methylformamid, N-Methylformanilid, N-Methylpyrrolidon (NMP), N-Octylpyrrolidon oder Pyrrolidon), Sulfone und Sulfoxide (z. B. Sulfolan (Tetramethylensulfon) oder Dimethylsulfoxid (DMSO)), Zucker oder Zuckerderivate (z. B. Saccharose, Glucose, Fructose oder Lactose), Zuckeralkohole (z. B. Sorbit oder Mannit), Furanderivate (z. B. 2-Furancarbonsäure oder 3-Furancarbonsäure) und Alkohole (z. B. Ethylenglycol, Glycerin, Di- oder Triethylenglycol).
Die polymere Dispersion kann mit Hilfe einer Vielzahl von bekannten Techniken auf den Teil aufgetragen werden, wie durch Schleuderbeschichtung, Imprägnierung, Gießen, tropfenweise Auftragung, Spritzen, Sprühen, Rakeln, Bürsten oder Drucken (z. B. Tintenstrahl-, Sieb- oder Blockdruck). Obwohl sie je nach der eingesetzten Auftragungstechnik variieren kann, beträgt die Viskosität der Dispersion typischerweise etwa 0,1 bis etwa 100000 mPa·s (gemessen bei einer Scherrate von 100 s^–1), in einigen Ausführungsformen etwa 1 bis etwa 10000 mPa·s, in einigen Ausführungsformen etwa 10 bis etwa 1500 mPa·s und in einigen Ausführungsformen etwa 100 bis etwa 1000 mPa·s. Einmal aufgetragen, kann die Schicht getrocknet und gewaschen werden. Eine oder mehrere zusätzliche Schichten können ebenfalls in dieser Weise gebildet werden, um die gewünschte Dicke zu erreichen. Typischerweise beträgt die Gesamtdicke der durch die Polymerdispersion gebildeten Schichten etwa 1 bis etwa 50 μm und in einigen Ausführungsformen etwa 5 bis etwa 20 μm. Das Gewichtsverhältnis von Gegenionen zu leitfähigen Polymeren beträgt ebenso etwa 0,5:1 bis etwa 50:1, in einigen Ausführungsformen etwa 1:1 bis etwa 30:1 und in einigen Ausführungsformen etwa 2:1 bis etwa 20:1.
Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass neben der Auftragung des festen Elektrolyten durch in-situ-Polymerisation oder durch die Auftragung einer Dispersion von leitfähigen Polymerteilchen der feste Elektrolyt auch durch ein Hybridverfahren aufgetragen werden kann, das sowohl die in-situ-Polymerisation als auch die Auftragung einer Dispersion von leitfähigen Polymerteilchen miteinander kombiniert. In einer Ausführungsform kann das Kondensatorelement einen aus mehreren Schichten gebildeten festen Elektrolyten enthalten. Insbesondere umfasst der feste Elektrolyt eine erste leitfähige Polymerschicht, die mit einem Dielektrikum in Kontakt steht, das einen Anodenkörper bedeckt. In einer Ausführungsform kann die erste Schicht ein leitfähiges Polymer (z. B. PEDT) enthalten, das durch in-situ-Polymerisation eines Oxidationsmittels und eines monomeren Vorläufers gebildet wird. Der feste Elektrolyt enthält auch eine zweite leitfähige Polymerschicht, die die erste Schicht im Wesentlichen bedeckt. Die zweite Schicht kann aus einer Dispersion von Teilchen gebildet werden, die ein leitfähiges Polymer (z. B. PEDT), ein Bindemittel und ein optionales Gegenion (z. B. PSS) enthält. Ein Vorteil der Verwendung einer solchen Dispersion besteht darin, dass sie vielleicht in den Randbereich des Kondensatorkörpers vordringen kann, um einen guten elektrischen Kontakt mit der inneren Schicht zu erreichen und die Haftung am Kondensatorkörper zu erhöhen. Dies führt zu einem mechanisch robusteren Teil, was den äquivalenten Serienwiderstand und den Leckstrom reduzieren kann. Andererseits kann der feste Elektrolyt in einer anderen Ausführungsform auch eine einzige leitfähige Polymerschicht sein. Unabhängig davon, wie viele Schichten er umfasst, hat der resultierende feste Elektrolyt typischerweise eine Gesamtdicke von etwa 1 Mikrometer (μm) bis etwa 200 um, in einigen Ausführungsformen etwa 2 μm bis etwa 50 μm und in einigen Ausführungsformen etwa 5 μm bis etwa 30 μm. Wenn der feste Elektrolyt weiterhin zwei Schichten, wie eine innere Schicht und eine äußere Schicht, umfasst, kann die innere Schicht eine Gesamtdicke von etwa 0,1 μm bis etwa 100 μm, in einigen Ausführungsformen etwa 0,5 μm bis etwa 20 μm und in einigen Ausführungsformen etwa 1 μm bis etwa 5 μm aufweisen, während die äußere Schicht eine Gesamtdicke von etwa 0,2 μm bis etwa 100 μm, in einigen Ausführungsformen etwa 1 μm bis etwa 40 μm und in einigen Ausführungsformen etwa 3 μm bis etwa 10 μm aufweisen kann.
Unabhängig von der besonderen Methode, mit der er gebildet wurde, kann der feste Elektrolyt nach Auftragung auf den Anodenteil geflickt werden. Das Flicken kann nach jeder Auftragung einer festen Elektrolytschicht erfolgen, oder es kann nach der Auftragung der gesamten Beschichtung erfolgen, wenn mehrere Schichten eingesetzt werden. In einigen Ausführungsformen kann der feste Elektrolyt zum Beispiel geflickt werden, indem man den Pressling in eine Elektrolytlösung, wie eine Säurelösung, eintaucht und danach eine konstante Spannung an die Lösung anlegt, bis die Stromstärke auf ein vorgewähltes Niveau reduziert ist. Falls gewünscht, kann dieses Flicken auch in mehreren Schritten bewerkstelligt werden. Nach dem Auftragen einiger oder aller oben beschriebenen Schichten kann der resultierende Teil dann gegebenenfalls gewaschen werden, um verschiedene Nebenprodukte, überschüssige Oxidationsmittel usw. zu entfernen. Weiterhin kann in einigen Fällen nach einem Teil oder allen oben beschriebenen Eintauchvorgängen getrocknet werden. Ein Trocknen kann zum Beispiel wünschenswert sein, nachdem das Oxidationsmittel aufgetragen und/oder nachdem der Pressling gewaschen wurde, um die Poren des Teils zu öffnen, so dass er bei anschließenden Tauchschritten eine Flüssigkeit aufnehmen kann.
V. Zusätzliche Schichten
Falls gewünscht, kann der Kondensator auch andere Schichten enthalten, wie in der Technik bekannt ist. Zum Beispiel kann zwischen dem Dielektrikum und dem festen Elektrolyten gegebenenfalls eine Schutzbeschichtung gebildet werden, wie etwa aus einem relativ isolierenden harzartigen Material (natürlich oder synthetisch). Solche Materialien können einen spezifischen Widerstand von mehr als etwa 10 Ω·cm haben, in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 100, 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. 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.
Es kann auch eine Kohlenstoffschicht (z. B. Graphit) bzw. eine Silberschicht auf das Anodenteil 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.
VI. Montage
Wie oben ausführlich diskutiert wurde, umfasst der Elektrolytkondensator der vorliegenden Erfindung einen Anodenanschluss, mit dem der Anodenanschlussdraht des Kondensatorelements elektrisch verbunden ist, und einen geprägten Kathodenanschluss, mit dem die Kathode des Kondensatorelements elektrisch verbunden ist. Sobald das Kondensatorelement an dem Anodenanschluss und Kathodenanschluss befestigt ist, wie es oben diskutiert wurde, können das Kondensatorelement und die Anschlüsse in einem Gehäuse eingeschlossen werden, das dann mit Siliciumoxid oder irgendeinem anderen bekannten Einbettungsmaterial 112 gefüllt werden kann, wie in 1 gezeigt ist. 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). Unabhängig von der eingesetzten Gehäusegröße wird das Kondensatorelement so eingebettet, dass wenigstens ein Teil des Anodenanschlusses 114 und Kathodenanschlusses 118 exponiert bleiben. In einigen Fällen kann sich der exponierte Teil des Anoden- und des Kathodenanschlusses zur Montage auf einer Leiterplatte in einer ”Facedown”-Konfiguration auf der unteren Fläche des Kondensators befinden. 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 Kathodenanschlusses altern gelassen, überprüft und auf die gewünschte Größe zurechtgeschnitten werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele besser verständlich.
Testverfahren
Die Kapazität und der Dissipationsfaktor wurden mit einem Präzisions-LCZ-Messgerät Keithley 3330 mit Kelvin-Anschlussleitungen bei 2 Volt Vorspannung und 1 Volt Signal gemessen. Die Betriebsfrequenz betrug 120 Hz, und die Temperatur betrug 23°C ± 2°C. Durch ein solches Messverfahren wurden offene Stromkreise nachgewiesen.
Die Körperrisse wurden optisch durch Mikroskopnachweis unter Verwendung eines Stereomikroskops Carl Zeiss Stemi DV4 nachgewiesen.
Beispiel 1
Eine Tantalanode (5,60 mm × 1,20 mm × 5,00 mm) wurde zunächst aus 70 k-CV-Pulver gepresst, bei 1300°C gesintert und bei 35,8 V in einem flüssigen Elektrolyten auf 330 μF anodisiert. Dann wurde eine leitfähige Polymerbeschichtung gebildet, indem man die Anode 15 Minuten lang in eine Butanollösung von Eisen(III)toluolsulfonat (Clevios^TM C) und anschließend 1 Minute lang in 3,4-Ethylendioxythiophen (Clevios^TM M) eintauchte. Nach 45 Minuten Polymerisation war eine dünne Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) auf der Oberfläche des Dielektrikums entstanden. Die Teile wurden in Methanol gewaschen, um Nebenprodukte der Reaktion zu entfernen, in einem flüssigen Elektrolyten reanodisiert und wiederum in Methanol gewaschen. Der Polymerisationszyklus wurde fünfmal wiederholt. Danach wurden die Teile in eine Dispersion von Poly(3,4-ethylendioxythiophen)poly(styrolsulfonat) mit einem Feststoffgehalt von 1% (Clevios^TM K) eingetaucht. Nach der Beschichtung wurden die Teile 20 Minuten lang bei 125°C getrocknet. Dieser Vorgang wurde 16 Mal wiederholt. Dann wurden die Teile mit Graphit und Silber beschichtet, wie es in der Technik bekannt ist. Dann wurde das resultierende Kondensatorelement in eine Tasche eines Standard-Undertab-Leiterrahmens gesteckt, um einen Anoden- und einen Kathodenanschluss zu bilden. Sobald es in der gewünschten Weise positioniert war, wurde der Anodendraht unter Verwendung eines gepulsten Laserstrahls an den Anodenanschluss geschweißt. Dann wurde das Kondensatorelement innerhalb eines ”4er” Gehäuses mit einer Länge von etwa 7,30 mm, einer Höhe von etwa 2,00 mm und einer Breite von etwa 6,00 mm eingebettet. Das fertige Teil wurde mit bleifreiem Reflow behandelt. Nach dem oben beschriebenen Verfahren wurden 700 Teile hergestellt.
Beispiel 2
Kondensatoren wurden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise gebildet, außer dass ein geprägter Leiterrahmen verwendet wurde. Insbesondere wurde das Kondensatorelement in einer Tasche eines Leiterrahmens platziert, wie in 2 gezeigt ist. Nach dem oben beschriebenen Verfahren wurden 700 Teile hergestellt.
Beispiel 3
Kondensatoren wurden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise gebildet, außer dass ein geprägter Leiterrahmen verwendet wurde. Insbesondere wurde das Kondensatorelement in einer Tasche eines Leiterrahmens platziert, wie in 3–4 gezeigt ist. Nach dem oben beschriebenen Verfahren wurden 700 Teile hergestellt.
Beispiel 4
Kondensatoren wurden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise gebildet, außer dass ein geprägter Leiterrahmen verwendet wurde. Das Kondensatorelement wurde in einer Tasche eines Leiterrahmens platziert, wie in 7–8 gezeigt ist. Nach dem oben beschriebenen Verfahren wurden 700 Teile hergestellt.
Die Ergebnisse sind unten in Tabelle 1 dargelegt und zeigen an, dass die mechanischen Eigenschaften des resultierenden Kondensators durch Verwendung eines geprägten Leiterrahmens verbessert werden. Tabelle 1: Mechanische Eigenschaften

Offener Stromkreis [%] Körperrisse [%]

Beispiel 1 23 96

Beispiel 2 15 21

Beispiel 3 4 18

Beispiel 4 1 0
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6322912 [0031]
US 6391275 [0031]
US 6416730 [0031]
US 6527937 [0031]
US 6576099 [0031]
US 6592740 [0031]
US 6639787 [0031]
US 7220397 [0031]
US 6197252 [0034]
US 6987663 [0045]
US 2008/232037 [0049]
US 5457862 [0049]
US 5473503 [0049]
US 5729428 [0049]
US 5812367 [0049]
US 6674635 [0061]

Claims

Festelektrolytkondensator, wobei der Festelektrolytkondensator umfasst: ein Kondensatorelement, das eine vordere Fläche, eine hintere Fläche, eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist, wobei das Kondensatorelement einen gesinterten porösen Anodenkörper, ein Dielektrikum, das den Anodenkörper bedeckt, und einen festen Elektrolyten, der das Dielektrikum bedeckt, umfasst, wobei sich ein Anodenanschlussdraht in Längsrichtung ausgehend von der vorderen Fläche des Kondensatorelements erstreckt; einen Anodenanschluss, der einen planaren Teil und einen hochragenden Teil aufweist, wobei der planare Teil des Anodenanschlusses einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt eine erste Dicke aufweist und der zweite Abschnitt eine zweite Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke, wobei sich der erste Abschnitt zwischen dem hochragenden Teil und dem zweiten Abschnitt befindet, und sich der zweite Abschnitt unter der unteren Fläche des Kondensatorelements befindet, wobei weiterhin der Anodenanschlussdraht und das Kondensatorelement im Wesentlichen parallel zum planaren Teil des Anodenanschlusses verlaufen; und einen Kathodenanschluss, der einen planaren Teil und einen hochragenden Teil aufweist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Dicke des Anodenanschlusses etwa 10% bis etwa 90% der ersten Dicke des Anodenanschlusses beträgt.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt des planaren Teils des Anodenanschlusses ungeprägt ist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt des planaren Teils des Anodenanschlusses geprägt ist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Anodenanschlussdraht mit dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses elektrisch verbunden ist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 4, wobei der Anodenanschlussdraht an einem Schlitz, der in dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses gebildet ist, mit dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses elektrisch verbunden ist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der planare Teil des Kathodenanschlusses eine erste Dicke und eine zweite Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 7, wobei die zweite Dicke des Kathodenanschlusses etwa 10% bis etwa 90% der ersten Dicke des Kathodenanschlusses beträgt.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt des planaren Teils des Kathodenanschlusses ungeprägt ist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt des planaren Teils des Anodenanschlusses geprägt ist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der hochragende Teil des Kathodenanschlusses einen ersten hochragenden Abschnitt und einen zweiten hochragenden Abschnitt aufweist.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 11, wobei sich der erste hochragende Abschnitt an einem ersten vertikalen Rand der hinteren Fläche des Kondensatorelements befindet und sich der zweite hochragende Abschnitt an einem gegenüberliegenden zweiten vertikalen Rand der hinteren Fläche des Kondensatorelements befindet.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 11, wobei der erste hochragende Abschnitt und der zweite hochragende Abschnitt jeweils einen vertikalen Teil und einen Paddelteil, der sich über dem vertikalen Teil befindet, aufweisen.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 11, wobei die Paddelteile eine Gesamtbreite aufweisen, die etwa 25% bis etwa 65% der Breite der hinteren Fläche des Kondensatorelements beträgt.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 11, wobei der hochragende Teil des Kathodenanschlusses weiterhin einen dritten hochragenden Abschnitt umfasst, wobei sich der dritte hochragende Abschnitt zwischen dem ersten hochragenden Abschnitt und dem zweiten hochragenden Abschnitt befindet.
Festelektrolytkondensator gemäß Anspruch 1, wobei der feste Elektrolyt ein Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin, Polyacetylen, Poly-p-phenylen, Polyphenolat oder eine Kombination davon enthält.
Verfahren zur Bildung eines Kondensators aus einem Kondensatorelement und einem Leiterrahmen, wobei der Leiterrahmen einen Anodenanschluss und einen Kathodenanschluss umfasst, wobei der Anodenanschluss einen planaren Teil und einen hochragenden Teil aufweist und der Kathodenanschluss einen planaren Teil und einen hochragenden Teil aufweist und wobei weiterhin das Kondensatorelement eine Anode, eine dielektrische Schicht, die die Anode bedeckt, und eine Kathode mit einem festen Elektrolyten, die die dielektrische Schicht bedeckt, umfasst, wobei sich ein Anodenanschlussdraht ausgehend von einer Fläche des Kondensatorelements erstreckt, wobei das Verfahren umfasst: Prägen eines Teils des planaren Teils des Anodenanschlusses, wobei ein planares Teil entsteht, das einen ersten Abschnitt mit einer ersten Dicke und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke; Bereitstellen eines leitfähigen Klebers auf dem planaren Teil des Kathodenanschlusses; Positionieren des Kondensatorelements über dem zweiten Abschnitt des planaren Teils des Anodenanschlusses und dem planaren Teil des Kathodenanschlusses des Leiterrahmens, so dass ein Kondensatorelement der unteren Fläche den leitfähigen Kleber berührt, wobei das Kondensatorelement im Wesentlichen parallel zum planaren Teil des Anodenanschlusses und zum planaren Teil des Kathodenanschlusses verläuft; und elektrisches Verbinden des Anodenanschlussdrahts mit dem hochragenden Teil des Anodenanschlusses, wobei der Anodenanschlussdraht im Wesentlichen parallel zum planaren Teil des Anodenanschlusses verläuft.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Anodenanschlussdraht an einem Schlitz, der im hochragenden Teil des Anodenanschlusses gebildet ist, an den hochragenden Teil des Anodenanschlusses geschweißt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Kathodenteil weiterhin eine Lasche umfasst, die sich ausgehend von der Basis erstreckt, wobei das Verfahren weiterhin das Prägen eines Teils des planaren Teils des Kathodenanschlusses umfasst, wobei ein planares Teil entsteht, das einen ersten Abschnitt mit einer ersten Dicke und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke.
Verfahren gemäß Anspruch 17, weiterhin umfassend das Biegen des Anodenteils des Leiterrahmens unter Bildung eines hochragenden Anodenanschlussteils, wobei der Anodenanschlussdraht elektrisch mit dem hochragenden Anodenanschlussteil verbunden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, weiterhin umfassend das Einbetten des Kondensatorelements mit einem Einbettungsmaterial, so dass wenigstens ein Teil des Anodenanschlusses und wenigstens ein Teil des Kathodenanschlusses des Leiterrahmens exponiert bleiben.