DE1202904B

DE1202904B - Process for the production of electrolytic capacitors

Info

Publication number: DE1202904B
Application number: DEF37991A
Authority: DE
Inventors: Claus Bachmann; Dr-Ing Heinz Thiel
Original assignee: Kondensatoren und Appbau G M B; Frako Kondensatoren und Apparatebau GmbH
Current assignee: Kondensatoren und Appbau G M B; Technologiepark Teningen GmbH
Priority date: 1962-10-06
Filing date: 1962-10-06
Publication date: 1965-10-14

Description

Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Elektrolytkondensatoren, insbesondere von Aluminium-Halbleiter-Kondensatoren mit anodisch oxidierter Aluminiumelektrode und darauf aufgebrachtem Halbleiterelektrolyten, vorzugsweise Mangandioxid.Method of Making Electrolytic Capacitors The Invention relates to a method for producing electrolytic capacitors, in particular of aluminum semiconductor capacitors with anodically oxidized aluminum electrode and semiconductor electrolyte, preferably manganese dioxide, applied thereon.

Es sind Elektrolytkondensatoren bekannt, bei denen der übliche flüssige Elektrolyt durch eine feste Halbleiterschicht, vorzugsweise Mangandioxid, ersetzt ist. Als Material für die anodisch oxidierten Elektrodenfolien wird vornehmlich Tautal verwendet, da Tantaloxid eine hohe mechanische und thermische Widerstandsfähigkeit aufweist. Der Nachteil dieser Kondensatoren, die grundsätzlich ausgezeichnete elektrische und mechanische Eigenschaften aufweisen, ist jedoch, daß Tantalelektroden sehr kostspielig sind und eine Aufrauhung der Oberfläche von Tantalelektroden zum Zweck einer Oberflächenvergrößerung äußerst schwierig durchzuführen ist. Es wurden deshalb bereits von mehreren Seiten Versuche unternommen, die Tantalelektroden durch wesentlich billigere und leichter zu bearbeitende Aluminiumelektroden zu ersetzen.There are known electrolytic capacitors in which the usual liquid Electrolyte replaced by a solid semiconductor layer, preferably manganese dioxide is. The material used for the anodically oxidized electrode foils is primarily Tautal used because tantalum oxide has a high mechanical and thermal resistance having. The disadvantage of these capacitors, which are basically excellent electrical and mechanical properties, however, that tantalum electrodes are very expensive and a roughening of the surface of tantalum electrodes for the purpose of increasing the surface area extremely difficult to perform. There have therefore already been several sides Attempts have been made to make the tantalum electrodes much cheaper and lighter to replace aluminum electrodes to be machined.

Aluminium-Halbleiter-Kondensatoren konnten sich jedoch bisher in größerem Umfang nicht durchsetzen. Der Grund hierfür ist, daß die dielektrische Aluminiumoxidschicht wenig widerstandsfähig gegenüber den bei der Weiterverarbeitung, insbesondere beim Aufbringen der Halbleiterschicht, zwangläufig auftretenden, chemischen, mechanischen und thermischen Belastungen ist. Während es bereits gelungen ist, die Schwierigkeiten bezüglich der chemischen und thermischen Belastungen zumindest weitgehend zu überwinden, konnte bisher noch kein Verfahren angegeben werden, mit dessen Hilfe es möglich ist, Aluminium-Halbleiter-Kondensatoren bei geringstmöglicher mechanischer Belastung der Folie rationell und in Massenproduktion herzustellen. Vielmehr erfolgt bisher die Herstellung meist aus vorgeschnittenen Folienstücken, die als Einzelstücke vorformiert und weiterbehandelt werden. Dieser Fertigungsablauf ist ungünstig, weil die empfindlichen Einzelstücke zur Durchführung der Teilarbeitsgänge an eine Vielzahl von Bearbeitungsstellen gebracht werden müssen, wobei sie durch häufige Berührung und Verformung beschädigt werden können.However, aluminum semiconductor capacitors have so far been able to turn out to be larger Do not enforce scope. This is because the alumina dielectric layer not very resistant to those in further processing, especially in Application of the semiconductor layer, inevitably occurring, chemical, mechanical and thermal loads. While it has already succeeded, the difficulties to overcome the chemical and thermal loads at least to a large extent, So far, no method could be specified with the help of which it would be possible is, aluminum semiconductor capacitors with the lowest possible mechanical load the film efficiently and in mass production. Rather, it has been done so far the production mostly from pre-cut pieces of film, which are preformed as individual pieces and be treated further. This production process is unfavorable because the sensitive Individual pieces for carrying out the partial work steps at a large number of processing points must be brought, being damaged by frequent contact and deformation can be.

Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, zunächst ein Elektrodenband mittels eines kontinuierlich arbeitenden Verfahrens herzustellen und anschließend das Band in einzelne Elektrodenstücke zu zerschneiden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß in einem besonderen Verfahrensgang die Anschlußfahnen für die herausgeschnittenen Stücke angebracht werden müssen und außerdem der Schneidvorgang die Elektrodenfolie und das aufgebrachte Halbleitermaterial mechanisch sehr stark belastet.Another known method is to first apply an electrode tape by means of a continuously operating process and then cut the tape into individual pieces of electrode. However, this procedure has the disadvantage that the connecting lugs for the cut out pieces must be attached and also the cutting process the electrode foil and the applied semiconductor material are mechanically very strong burdened.

Schließlich ist ein Verfahren zur Herstellung von einzelnen Sinterelektroden, insbesondere Tantalelektroden, bekannt, bei dem die einzelnen Elektrodenkörper mit Abstand auf einen fortlaufend längsbewegten und elektrisch leitenden Träger in Form eines biegsamen metallischen Drahtes oder Bandes aufgepreßt, dann den weiteren an sich bekannten Verfahrensschritten, wie z. B. einer Wärmebehandlung, Formierung usw., unterworfen werden und danach der Träger zwischen den Elektrodenkörpern so zerteilt wird, daß die auf einem oder beiden Enden des Elektrodenkörpers befindlichen unbedeckten Teile des Trägers zur Halterung und/oder Stromzuführung dienen. Dieses Verfahren ist zwar zur relativ rationellen Herstellung von Sinterelektroden aus hartem Elektrodenmaterial (Tautal) geeignet, wobei sich ein nachträgliches Anbringen von Anschlußfahnen erübrigt, für die mechanisch empfindlichen Aluminiumelektroden, die mit Halbleitermaterial beschichtet werden sollen, kann dieses Verfahren dagegen nicht angewendet werden, da durch das Aufpressen auf Drähte oder schmale Bänder die Aluminiumelektroden starke mechanische Verformungen erleiden würden. Außerdem sind bei diesem Verfahren zum Führen des Elektrodenbandes besondere Antriebsglieder, etwa Kreuzzahnräder, erforderlich, durch welche das Band jeweils nur in der Mitte zwischen zwei Sinterkörpern erfaßt wird. Ferner besteht die Gefahr, daß die durch bloßes Aufpressen auf die Elektroden kontaktierten Anschlußfahnendrähte sich bei langem Betrieb im Kondensator von den Elektroden lösen. Schließlich hat dieses Verfahren den wesentlichen Nachteil, daß die Elektroden nur einseitig mit aktivem Material beschichtet werden können.Finally, a method for the production of individual sintered electrodes, in particular tantalum electrodes, known in which the individual electrode bodies with Distance to a continuously longitudinally moving and electrically conductive carrier in the form a flexible metallic wire or tape pressed on, then the other known process steps, such as. B. a heat treatment, formation etc., and then the carrier between the electrode bodies so is divided that located on one or both ends of the electrode body Uncovered parts of the carrier are used for holding and / or power supply. This The process is aimed at the relatively efficient production of sintered electrodes hard electrode material (Tautal), with subsequent attachment there is no need for connecting lugs for the mechanically sensitive aluminum electrodes, that are to be coated with semiconductor material can use this method cannot be used because it is pressed onto wires or narrow bands the aluminum electrodes would suffer severe mechanical deformation. aside from that are special drive elements in this process for guiding the electrode tape, such as cross gears, required, through which the belt is only in the middle is detected between two sintered bodies. There is also the risk that the merely pressing them onto the electrodes made contact with terminal lug wires remove them from the electrodes in the capacitor for a long period of time. In the end this method has the major disadvantage that the electrodes are only one-sided can be coated with active material.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein Verfahren, mit dem es möglich ist, Aluminium-Halbleiter-Kondensatoren bei geringster mechanischer Belastung rationell am Fließband herzustellen.The object of the invention is therefore a method with which it is possible is, aluminum semiconductor capacitors with minimal mechanical load manufacture on the assembly line.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß aus einem vorformierten Aluminiumband fortlaufend Elektroden bis auf stehenbleibende Haltestege ausgestanzt und im Band verbleibend nachformiert sowie durch Pyrolyse mit Halbleitermaterial beschichtet werden.According to the invention, this object is achieved in that from one preformed aluminum strip continuously electrodes except for permanent holding bars punched out and reformed remaining in the strip as well as by pyrolysis with semiconductor material be coated.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die einzelnen Elektrodenelemente vom Anfang bis zum Ende des Bearbeitungsvorganges in einem Band zusammenhängend die einzelnen Bearbeitungsstellen durchlaufen, ohne daß die Elektroden zu diesem Zweck berührt werden müssen. Ihre empfindliche Oxidschicht ist dadurch gegen mechanische Beanspruchung und Verletzung zuverlässig geschützt. Gegenüber dem bei Sinterelektroden bekannten Verfahren, bei dem die Elektroden auf einen Träger aufgepreßt werden, hat das Verfahren nach der Erfindung vor allem den Vorteil, daß kein die Elektroden verformender Aufpreßvorgang erforderlich ist und daß die Elektroden beidseitig mit Halbleitermaterial beschichtet werden können. Außerdem können beim Verfahren nach der Erfindung die üblichen Antriebs-und Förderelemente verwendet werden.This method has the advantage that the individual electrode elements from the beginning to the end of the machining process in one band go through the individual processing points without the electrodes to this Purpose must be touched. Your sensitive oxide layer is therefore against mechanical Stress and injury reliably protected. Compared to that with sintered electrodes known method in which the electrodes are pressed onto a carrier, the method according to the invention has the main advantage that none of the electrodes deforming pressing process is required and that the electrodes on both sides with Semiconductor material can be coated. In addition, the procedure according to According to the invention, the usual drive and conveying elements can be used.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die Verbindungsstege der Elektroden mit dem Folienband als Anschlußfahnen ausgebildet werden. Sie kommen dadurch außerhalb des mit Halbleitermaterial zu beschichtenden Bereiches der Elektrode zu liegen, und es wird dadurch sichergestellt, daß im Bereich der Anschlüsse keine Benetzung mit der Halbleiterschicht auftritt, was bei den bekannten Halbleiterkondensatoren zu Kurzschlüssen führt.According to a further embodiment of the invention, the connecting webs of the electrodes with the foil strip are designed as connecting lugs. they are coming thus outside the area of the electrode to be coated with semiconductor material to lie, and it is ensured that in the area of the connections no Wetting with the semiconductor layer occurs, which occurs with the known semiconductor capacitors leads to short circuits.

Zur weiteren Steigerung der Kontaktsicherheit und zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit kann die aktive Elektrode vor dem Nachformieren im Abstand von ihrer Randkante durch Prägen mit einer umlaufenden Rippe bzw. einem Wulst versehen werden, wobei dann die Beschichtung der Elektrode mit Halbleitermaterial nur in dem von dieser Rippe umgebenen, wannenartigen Bereich erfolgt. Vorzugsweise werden vor dem Beschichten zusätzliche Verstärkungsrippen beispielsweise in Kreuzform in die Elektrode eingeprägt.To further increase the contact security and to increase the mechanical strength can be achieved by the active electrode in the distance before reforming embossed with a circumferential rib or bead from its edge be, then the coating of the electrode with semiconductor material only in the tub-like area surrounded by this rib takes place. Preferably be before coating additional reinforcement ribs, for example in a cross shape in embossed the electrode.

Zweckmäßigerweise werden die verschiedenen Bearbeitungsschritte auf beiden Seiten der Elektrode gleichzeitig durchgeführt.Appropriately, the various processing steps are on performed on both sides of the electrode at the same time.

Vorzugsweise werden aus einem beispielsweise aus verzinntem Kupfer bestehenden Folienband Stromzuführungselektroden ausgestanzt, die zur aktiven Elektrode im wesentlichen deckungsgleich sind. Damit ist es offensichtlich auf einfache Weise möglich, aus den erfindungsgemäß hergestellten Elektroden Aluminium-Halbleiter-Kondensatoren aufzubauen.Preferably, one is made of, for example, tinned copper existing foil tape power supply electrodes punched out, leading to the active electrode are essentially congruent. With that, it's obviously the simple way possible, from the electrodes produced according to the invention, aluminum semiconductor capacitors build up.

Vorteile und Einzelheiten einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 in Draufsicht ein Aluminiumband mit ausgestanzten Elektroden und F i g. 2 eine Ansicht gemäß F i g. 1, bei der eine in die Elektroden eingeformte Verstärkungs- und Begrenzungsrippe dargestellt ist. = Bei dem--Verfahren nach der Eifindung wird ausgegangen von einem Aluminiumfolienband, das glatt oder geätzt sein kann. Das Band wird zuerst in einem Formierbad anodisch oxydiert. Die Formierung erfolgt im Durchlauf, wie es beispielsweise bei normalen Elektrolytkondensatoren mit flüssigen Elektrolyten üblich ist. Aus dem vorformierten Band werden dann die aktiven Elektrodenfolien, bei gepolten Kondensatoren Anodenfolien, ausgestanzt, und zwar derart, daß Verbindungsstege mit dem Band erhaltenbleiben. Diese Herstellungsstufe ist in F i g. 1 dargestellt, bei der das vorformierte Aluminiumband mit 10, die in diesem Fall runden Anodenfolien mit 11 und die wie später beschrieben als Anschlußfahnen dienenden Verbindungsstege mit 12 bezeichnet sind. Die bei dem gezeichneten Beispiel einander gegenüberliegenden Verbindungsstege 12 sichern den weiteren Zusammenhalt des Bandes 10 nach dem Ausstanzen der Elektrodenfolien. In die Elektrodenfolien werden nunmehr an der nächsten Arbeitsstelle Ringwulste oder Rippen 13 (F i g. 2) beiderseits vorstehend eingeprägt. Im Band 10 zusammenhängend wird dann im Durchlauf eine Nachformierung der Elektroden vorgenommen, um die Oxidschicht an den Schnittkanten und an Verformungsstellen zu regenerieren. Daran schließen sich fortlaufend die bekannten Arbeitsgänge an, wie Beschichten mit Mangandioxid mittels Pyrolyse, Nachformieren, Kontaktieren und schließlich Aufbringen von Kontaktmaterial, etwa Leitsilber und/oder Zink, Zinn, Kupfer oder andere Metalle, auf die Halbleiterschicht.Advantages and details of a further embodiment of the invention emerge from the description and the drawing. In the drawing, F i g. 1, in a plan view, an aluminum strip with punched-out electrodes, and FIG. 2 shows a view according to FIG. 1, in which a reinforcing and delimiting rib molded into the electrodes is shown. = The - method according to the invention is based on an aluminum foil strip, which can be smooth or etched. The strip is first anodized in a forming bath. The formation takes place in a continuous flow, as is customary, for example, with normal electrolytic capacitors with liquid electrolytes. The active electrode foils, or anode foils in the case of polarized capacitors, are then punched out of the preformed band in such a way that connecting webs with the band are retained. This production stage is shown in FIG. 1, in which the preformed aluminum strip is denoted by 10, the anode foils, which are round in this case, are denoted by 11, and the connecting webs serving as connecting lugs are denoted by 12, as will be described later. The connecting webs 12 lying opposite one another in the example shown ensure the continued cohesion of the strip 10 after the electrode foils have been punched out. Annular beads or ribs 13 (FIG. 2) are now stamped protruding on both sides of the electrode foils at the next working point. Continuously in the strip 10, the electrodes are then reformed as they pass through, in order to regenerate the oxide layer at the cut edges and at deformation points. This is continuously followed by the known operations, such as coating with manganese dioxide by means of pyrolysis, reforming, contacting and finally application of contact material, such as conductive silver and / or zinc, tin, copper or other metals, to the semiconductor layer.

Wesentlich dabei ist, daß die Halbleiterschicht nur auf den von der Rippe 13 umschlossenen, wannenförmigen Bereich 14 aufgebracht wird, während der Randstreifen 15 frei bleibt. Damit ist sichergestellt, daß die sonst Anlaß zu Störungen gebenden Schnittkanten außerhalb des aktiven Kondensatorteils liegen. Die fertiggestellten Elektroden können nunmehr aus dem Band 10 gelöst werden.It is essential that the semiconductor layer is only applied to the trough-shaped area 14 enclosed by the rib 13, while the edge strip 15 remains free. This ensures that the cut edges which otherwise give rise to disturbances lie outside the active capacitor part. The finished electrodes can now be detached from the strip 10.

Das Verfahren nach der Erfindung hat gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen vorgeschnittene Folienstücke einzeln durch die verschiedenen Bearbeitungsstellen geführt werden müssen, den Vorteil einer fließbandmäßigen Herstellung. Das Stanzband 10 dient dabei als Förderband, so daß im wesentlichen alle Verfahrensschritte, beispielsweise das Formieren, die Pyrolyse usw. im Durchlauf erfolgen können, was rationeller und in qualitativer Hinsicht besser ist als beispielsweise Standformierungen. Wesentlich ist ferner, daß es bei diesem Fließarbeitsverfahren unnötig ist, die Elektroden manuell oder mit Hilfe von Greifwerkzeugen zu berühren und von einer zur anderen Bearbeitungsstelle zu bringen, was bei den bekannten Verfahren leicht zu einer Beschädigung der Oxidschicht führt. Durch die eingeformten Rippen 13 wird außerdem die mechanische Stabilität der Elektroden 11 beträchtlich erhöht. Zur weiteren Steigerung der mechanischen Widerstandsfähigkeit können außerdem weitere Rippen (nicht gezeichnet) angebracht werden, beispielsweise in Kreuzform.The method according to the invention has, compared to the known methods, where pre-cut pieces of film individually through the various processing points must be performed, the advantage of assembly line production. The punched tape 10 serves as a conveyor belt, so that essentially all process steps, for example Forming, pyrolysis, etc. can be carried out in a flow, which is more rational and is qualitatively better than, for example, stand formations. Essential is also that it is unnecessary in this flow process, the electrodes manually or with the help of gripping tools and from one to the other To bring processing point, which easily leads to damage in the known method the oxide layer leads. By the molded-in ribs 13 is also the mechanical The stability of the electrodes 11 is increased considerably. To further increase the mechanical Resistance can also have additional ribs (not shown) attached be, for example in a cross shape.

Claims

Claims: 1. Process for the production of electrolytic capacitors, in which the individual electrode bodies on the continuous, longitudinally moving carrier tape formed and subjected to other known procedural steps, after which only the finished electrode body from the Tape to be loosened, as a result, it is made from a pre-formed aluminum strip Continuous electrodes punched out except for retaining webs and in the band remaining reformed and coated with semiconductor material by pyrolysis will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the connecting webs (12) are designed as connecting lugs.

3. The method of claim 1 or 2, characterized in that in the electrode (11) before reforming at a distance from its edge a circumferential rib (13) is embossed and that the coating with semiconductor material only in the trough-like area surrounded by this rib Area (14) takes place.

4. The method according to claim 3, characterized in that additional reinforcement ribs, preferably in a cross shape, in the electrode (11) to be imprinted.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the process steps following the punching are carried out simultaneously on both sides of the electrode (11).

6. The method according to any one of the claims 1 to 5, characterized in that made of a preferably tinned copper foil strip power supply electrodes that are essentially congruent with the active electrode (11) be punched out. Publications considered: German patent specification No. 1038193.