DE1189652B

DE1189652B - Method of manufacturing an electrolytic capacitor with solid electrolyte

Info

Publication number: DE1189652B
Application number: DEA44720A
Authority: DE
Inventors: Peter Louis Hawkes
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1963-01-29
Filing date: 1963-12-06
Publication date: 1965-03-25

Description

Verfahren zur Herstellung eines Elektrolytkondensators mit festem Elektrolyten Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren mit festem Elektrolyt, d. h. Elektrolytkondensatoren, in welchen die Metallelektroden durch eine feste Halbleiterschicht voneinander getrennt sind und eine der Kondensatorelektroden eine durch anodische Oxydation (Formierung) gebildete dielektrische Schicht besitzt.Method of manufacturing an electrolytic capacitor with solid Electrolytes The present invention relates to a method of manufacture of electrolytic capacitors with solid electrolyte, d. H. Electrolytic capacitors, in which the metal electrodes are separated from one another by a solid semiconductor layer and one of the capacitor electrodes is anodic oxidation (formation) has formed dielectric layer.

Solche Elektrolytkondensatoren sind an sich bekannt. Danach bestehen sie aus einer Elektrode in Form eines porösen Körpers (Trägerelektrode) aus zusammengepreßten Teilchen eines formierbaren Metalls, wie z. B. Tantal, auf deren Oberflächen sich eine durch anodische Oxydation gebildete dielekrische Schicht und zwischen dieser dielektrischen Schicht und einem elektrisch gut leitenden Überzug, der die gegenpolige Elektrode des Kondensators darstellt, eine Schicht aus halbleitendem Oxyd befinden. Das halbleitende Oxyd liefert bekanntlich unter anderem den Sauerstoff zur Nachbildung (Nachformierung) der durch anodische Oxydation des Tantals gebildeten (vorformierten) dielektrischen Schicht, wenn diese während der Fertigung oder im Betrieb des Kondensators unterbrochen (geschwächt) werden sollte. Ein solches Oxyd entspricht dem flüssigen Elektrolyt der allgemein verwendeten Art von Elektrolytkondensatoren; daher die Verwendung des Begriffes »Fest-Elektrolytkondensator« für den hier zu betrachtenden Kondensator.Such electrolytic capacitors are known per se. After that, insist they consist of an electrode in the form of a porous body (carrier electrode) pressed together Particles of a malleable metal, such as. B. tantalum, on the surfaces of which a dielectric layer formed by anodic oxidation and between them dielectric layer and an electrically conductive coating, which has the opposite polarity The electrode of the capacitor represents a layer of semiconducting oxide. As is well known, the semiconducting oxide provides, among other things, the oxygen for replication (Reforming) of the (preformed) formed by anodic oxidation of the tantalum dielectric layer if this occurs during manufacture or operation of the capacitor should be interrupted (weakened). Such an oxide corresponds to the liquid Electrolyte of the commonly used type of electrolytic capacitors; hence the Use of the term "solid electrolytic capacitor" for the one to be considered here Capacitor.

In einem Tantal als Hauptbestandteil der porösen Trägerelektrode enthaltenden Kondensator wurde bisher die halbleitende Oxydschicht aus Mangandioxyd aufgebaut. Eine Schwierigkeit bei der Verwendung von Mangandioxyd als Halbleiteroxyd in einem Fest-Elektrolytkondensator besteht darin, daß das Mangandioxyd an sich nicht unmittelbar auf die auf der Oberfläche der Tantalteilchen befindliche dielektrische Schicht aufgebracht werden kann. Das Mangandioxyd kann nur mittelbar durch Tränken des porösen Körpers mit Mangannitrat und Abspaltung des Stickstoffoxyds durch Erhitzung erzeugt werden, wodurch Mangandioxyd auf der dielektrischen Schicht zurückbleibt. Der mit der Erhitzung verbundene Nachteil besteht darin, daß die dünne dielektrische Schicht leicht beschädigt werden kann. Außerdem wird die Bildung der Mangandioxydschicht mit der geforderten hohen Haftfestigkeit und Hohlraumfreiheit durch die Gasentwicklung bei der Erhitzung des Mangannitrats oft gefährdet. Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß die mit der dielektrisch zu beanspruchenden Metalloxydschicht überzogene, mindestens an der Oberfläche aus Ventilmetall bestehende Elektrode in oder durch eine von Vanadiumpentoxyddampf durchströmte Reaktionskammer geführt und dabei mit einer Vanadiumpentoxydschicht überzogen wird. Die Vanadiumpentoxydschicht liefert nicht nur den Sauerstoff zur Wiederherstellung der dielektrischen Schicht auf dem formierbaren (filmbildenden) Metall, sondern besitzt auch nur geringe Leitfähigkeit und einen gewissen Widerstand gegen Verschleiß (Abnutzung), so daß sie einen zusätzlichen Schutz für die dielektrische Schicht darstellt.In a tantalum containing as the main component of the porous support electrode Condenser, the semiconducting oxide layer was made up of manganese dioxide. A difficulty in using manganese dioxide as a semiconductor oxide in one Solid electrolytic capacitor consists in the fact that the manganese dioxide itself is not immediate on the dielectric layer on the surface of the tantalum particles can be applied. The manganese dioxide can only indirectly by soaking the porous Body with manganese nitrate and elimination of nitrogen oxide produced by heating leaving manganese dioxide on the dielectric layer. The one with The disadvantage associated with the heating is that the thin dielectric layer can be easily damaged. In addition, the formation of the manganese dioxide layer with the required high adhesive strength and freedom from cavities due to the development of gas often endangered when the manganese nitrate is heated. The invention aims at this To avoid the disadvantage that with the dielectrically stressed metal oxide layer coated electrode consisting at least on the surface of valve metal in or passed through a reaction chamber through which vanadium pentoxide vapor flows and is covered with a layer of vanadium pentoxide. The vanadium pentoxide layer not only provides the oxygen to restore the dielectric layer on the formable (film-forming) metal, but also has only low conductivity and some resistance to wear and tear (wear and tear), making them an additional Represents protection for the dielectric layer.

Das als Halbleiteroxyd verwendete Vanadiumpentoxyd kann unmittelbar auf den aus oberflächlich formiertem Metall bestehenden Körper (Träger) aufgedampft werden, weil der Träger dabei eine Temperatur annimmt, die erheblich niedriger als diejenige ist, die bei der Zersetzung von Mangannitrat anzuwenden ist. Außerdem ist mit der Aufdampfung von Vanadiumpentoxyd auf den Träger aus oberflächlich formiertem Metall gewährleistet, daß die gesamte von außen erreichbare Oberfläche des Trägers gleichmäßig und dicht mit einer Vanadiumpentoxydschicht überzogen ist. Das gilt nicht nur für einen aus zusammengepreßten und formierten Metallteilchen bestehenden Körper, sondern auch insbesondere für einen Träger in Form einer Folie oder eines Drahtes. Als Trägermetall ist vorteilhaft Tantal zu verwenden. Zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators unter Verwendung einer Tantalelektrode gewünschter Form wird die Trägerelektrode z. B. in Form eines Tantalstreifens in gewünschter Dicke, geeignet als Kondensatorelektrode, in einem entsprechenden Elektrolyt formiert, um auf der gesamten zugänglichen Oberfläche die dielektrische Schicht zu erhalten. Nach dem Trocknen wird dieser Tantalstreifen in bzw. durch eine Reaktionskammer geführt, die von dem Dampf aus Vanadiumpentoxyd durchströmt ist, so daß sich dieser auf der mit der dielektrischen Schicht überzogenen Oberfläche des Tantalstreifens (Bandes) niederschlägt. Anschließend wird der Streifen herausgeführt und mit einer elektrisch leitenden Schicht, die aus Graphit bestehen mag, überzogen, um den anderen Anschluß des Kondensators zu bilden, und im Bedarfsfalle schließlich in eine Schutzumhüllung (Gehäuse) eingebaut.Vanadium pentoxide used as semiconductor oxide can be used directly vapor-deposited onto the body (carrier) consisting of metal formed on the surface because the wearer assumes a temperature that is considerably lower than is the one to be applied in the decomposition of manganese nitrate. aside from that is formed with the evaporation of vanadium pentoxide on the support from superficially formed Metal ensures that the entire externally accessible surface of the carrier is evenly and densely coated with a layer of vanadium pentoxide. That is true not just for one made of compressed and formed metal particles Body, but also in particular for a carrier in the form of a film or a Wire. It is advantageous to use tantalum as the carrier metal. To the Manufacture of a solid electrolytic capacitor using a tantalum electrode desired shape, the carrier electrode z. B. in the form of a tantalum strip in desired thickness, suitable as a capacitor electrode, in an appropriate electrolyte formed around the dielectric layer on the entire accessible surface to obtain. After drying, this tantalum strip is placed in or through a reaction chamber out, which is traversed by the vapor of vanadium pentoxide, so that this on the surface of the tantalum strip coated with the dielectric layer (Band) is reflected. Then the strip is led out and with a electrically conductive layer, which may consist of graphite, coated around the other To form connection of the capacitor, and if necessary, finally in a protective cover (Housing) built-in.

Claims

Claims: 1. A method for producing an electrolytic capacitor with a dielectric consisting of valve metal oxide and one of this dielectric covering oxygen-releasing semiconductor layer, characterized in that those coated with the dielectrically stressed metal oxide layer, at least on the surface of valve metal electrode in or through one of vanadium pentoxide vapor flowed through reaction chamber and thereby with a vanadium pentoxide layer is covered.

2. Electrolytic capacitor produced by the method according to claim 1, characterized in that with the dielectric and semiconductor layers coated electrode made entirely of valve metal, e.g. B. tantalum.