DE1188206B

DE1188206B - Verfahren zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators mit festem Elektrolyten

Info

Publication number: DE1188206B
Application number: DEJ21999A
Authority: DE
Inventors: Douglas Stacey Girling; Ernest Edwin Smith
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1961-07-06
Filing date: 1962-06-28
Publication date: 1965-03-04

Description

Verfahren zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators mit festem Elektrolyten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren mit festem Elektrolyten.
Solche Kondensatoren haben eine Schicht aus dielektrischem Material auf einer Elektrode und eine Schicht von halbleitendem Material, wie z. B. Mangandioxyd, zwischen der Schicht aus dielektrischem Material und der zweiten Elektrode.
Die Elektrode, auf der das dielektrische Material angeordnet ist, bildet die Anode, und diese Elektrode hat oft die Form eines porösen Sinterkörpers, obwohl sie auch aus einem Draht oder einer Folie bestehen kann.
Bei solchen Kondensatoren steigt der Reststrom während des Betriebes an, auch wenn die angelegte Spannung auf einen Wert beschränkt wird, der etwa 30 % oder weniger der ursprünglichen Formierspannung beträgt. Außerdem wurde festgestellt, daß der Reststrom bei Temperaturen über 65° C stärker ansteigt.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von elektrolytischen Kondensatoren mit Halbleiterschicht vorgeschlagen worden, bei dem das fertige Kondensatorelement in ein gasdichtes Gehäuse eingebaut und in dem Gehäuse ein bestimmter Sauerstoffpartialdruck erzeugt wird. Hierbei ist ein Gehäuse, das einem bestimmten Gasdruck standhalten kann, erforderlich.
Weiter wurde ein Verfahren zur Herstellung von elektrolytischen Kondensatoren mit Halbleiterschicht vorgeschlagen, bei dem als kathodischer Anschluß ein Draht verwendet wird, der mindestens teilweise in die Halbleiterschicht eingebettet wird.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators mit festem Elektrolyten, der in einen Behälter dicht eingebaut wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator vor dem Einbau in das Gehäuse im Vakuum mindestens 4 Stunden lang bei einer Temperatur bis zu 150°C getrocknet und mit einer Isolierflüssigkeit getränkt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators mit festem Elektrolyten gemäß der Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden, in der teilweise im Schnitt ein Vakuumgefäß dargestellt ist.
In der Zeichnung ist dargestellt, daß sich eine Anzahl von elektrolytischen Kondensatoren 1 mit festem Elektrolyten in einem geheizten Vakuumgefäß 2 befinden. Das Gefäß ist mit dem Deckel 3 dicht verschlossen, und der Druck innerhalb des Gefäßes kann mittels einer über einen Hahn 4 angeschlossenen Vakuumpumpe vermindert werden. Eine elektrisch isolierende Imprägnierflüssigkeit kann in das Gefäß über den Hahn 5 eingeleitet werden.
Die Kondensatoren 1 bestehen aus porösen Elektrodenkörpern mit einer anodischen Oxydschicht, einer Halbleiteroxydschicht, einer metallischen Elektrode und Anschlüssen für die Elektroden.
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Kondensatoren können auch in einem Gehäuse, das nicht verschlossen wird, in das Vakuumgefäß 2 eingebracht werden.
Die Kondensatoren werden zuerst einer Vakuumtrocknung unterworfen, indem die Temperatur in dem Gefäß auf 85 bis 150° C gesteigert und die Luft über den Hahn 4 bis zu einem Druck von weniger als 0,1 mm Hg ausgepumpt wird. In diesem Zustand verbleibt das Gefäß mindestens 4 Stunden lang, wobei Druck, Temperatur und Trocknungszeit in hohem Maße von der Ausbildung des Kondensators und des zugehörigen Gehäuses abhängen. In einem speziellen Falle war es nötig, die Vakuumtrocknung der Kondensatoren 16 Stunden lang bei einem Druck von 0,05 mm Hg durchzuführen.
Danach wird die Imprägnierflüssigkeit über den Hahn 5 in das Gefäß 2 eingeleitet, so daß sich die Kondensatoren infolge des Vakuums mit der Imprägnierflüssigkeit bei einer Temperatur zwischen 85 und 150° C vollsaugen, und zwar bei einem Druck von weniger als 0,1 mm Hg und in einer Zeit zwischen einer Viertelstunde und drei Stunden. In dem obengenannten speziellen Fall wurden die Kondensatoren im Vakuum mit Dimethylsiloxan mit einer Viskosität von 100 Centistokes während 2 Stunden bei 150° C bei einem Druck von 0,05 mm Hg getränkt.
Nach diesem Verfahrensschritt wird in dem Gefäß wieder Atmosphärendruck hergestellt, indem trockene Luft eingelassen wird, und die Kondensatoren werden noch eine Viertelstunde bis vier Stunden lang bei Temperaturen zwischen 85 und 150° C weitergetränkt. In dem genannten speziellen Fall verblieben die Kondensatoren zwei Stunden lang in Dimethylsiloxan bei 150° C unter Atmosphärendruck.
Schließlich werden die Kondensatoren aus der .Imprägnierflüssigkeit herausgenommen und in trokkener Luft auf eine Temperatur erhitzt. die 10° C über der maximalen Arbeitstemperatur liegt. Dann werden sie in trockener Luft abgekühlt und in ein Gehäuse bei einer Temperatur zwischen 20 und 50° C dicht eingebaut, bzw. das Gehäuse wird verschlossen. In dem genannten speziellen Fall wurden die Kondensatoren aus der Imprägnierflüssigkeit herausgenommen, in trockener Luft auf 135' C erhitzt und anschließend in trockener Luft auf 25° C abgekühlt und dicht verschlossen.
Es wird eine isolierende Flüssigkeit verwendet, welche bei den erforderlichen Arbeitstemperaturen stabil ist und nicht reduzierend auf das halbleitende Oxyd wirkt.
Das maximale Molekulargewicht der Flüssigkeit ist bestimmt durch den Dampfdruck bei der maximalen Betriebstemperatur des Kondensators. Dieser Druck sollte nicht 0,1 Atmosphären übersteigen. Das maximale Molekulargewicht wird durch die Viskosität bestimmt und sollte so gewählt werden, daß alle Hohlräume im Sinterkörper getränkt werden. Zu den geeigneten Isolierflüssigkeiten gehören eine ganze Anzahl von flüssigen Silikonen und die meisten isolierenden Öle, die in der Kondensatortechnik verwendet werden. Eine weitere Gruppe von Stoffen, die zur Imprägnierung geeignet sind, sind solche, die bei der maximalen Imprägniertemperatur dünnflüssig sind, die aber im Bereich der Betriebstemperatur des Kondensators fest sind. Hierzu gehören sowohl natürliche als auch synthetische Wachse.
Eine weitere Gruppe von Stoffen, die in der flüssigen Phase zum Imprägnieren verwendet werden können, anschließend fest werden und über den ganzen Bereich der Betriebstemperatur fest bleiben, sind die wärmehärtenden Kunstharze, insbesondere Epoxydharze und Stoffe, die nach dem Imprägniervorgang auspolymerisiert werden können.
Es kann auch ein noch nicht eingebauter Kondensator imprägniert werden, beispielsweise mit einem Epoxydharz, welches nach der Imprägnierung gehärtet wird. Der Kondensator kann dann mit einem geeigneten Kunststoff umhüllt werden, um ihn vor dem Einfluß der Feuchtigkeit zu schützen. Wenn der Kondensatorkörper mit Epoxydharz imprägniert wurde, wird er im allgemeinen auch mit einer Umhüllung versehen. die ebenfalls aus Epoxydharz besteht. Es können jedoch auch die beiden Verfahrensstufen der Imprägnierung und des Einbaues zu einer einzigen Verfahrensstufe kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators mit festem Elektrolyten, der in einen Behälter dicht eingebaut wird, d a -durch gekennzeichnet, daß der Kondensator vor dem Einbau in das Gehäuse im Vakuum mindestens 4 Stunden lang bei einer Temperatur bis zu 150° C getrocknet und mit einer isolierenden Flüssigkeit getränkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränken bei einer Temperatur bis zu 150° C unter vermindertem Druck durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Tränkmittel Dimethylsiloxan verwendet wird. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1114 590.