DE1589728C3 - Verfahren zum Herstellen von Elektrolytkondensatoren mit einem gesinterten Anodenkörper - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Elektrolytkondensatoren mit einem gesinterten AnodenkörperInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Elektrolytkondensatoren mit einem
gesinterten Anodenkörper, der mit einer dielektrischen und einer halbleitenden festen Elektrolytschicht überzogen
wird und bei dem der Anodenkörper auf einer Ventilmetallschicht aufgesintert wird.
Aus der CH-PS 1 83 310 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Elektrolytkondensatoren
bekanntgeworden, bei dem zur Herbeiführung einer weitgehenden Oberflächenvergrößerung eine metallische
Schicht mit mikroskopisch feinen Erhebungen auf der Elektrodenoberfläche dadurch gebildet wird, daß
von außen eine dünne Metallschicht aufgebracht wird. Die feinen Erhebungen können dabei dadurch gebildet
werden, daß die Metallschicht aufgespritzt, elektrolytisch abgeschieden oder aus einer Suspension aufgebracht
wird.
Sollen die Elektroden insbesondere für kleine Elektrolytkondensatoren in einem rationellen Massenfertigungsverfahren
hergestellt werden, so gestaltet sich das vorstehend erläuterte bekannte Verfahren insofern
schwierig und aufwendig, als die Elektroden zunächst in einem ersten Verfahrensabschnitt hergestellt und
sodann in einem weiterenVerfahrensabschnitt mit der die Oberflächenvergrößerung herbeiführenden metallischen
Schicht versehen werden müssen. Insbesondere gibt die CH-PS 1 83 310 dabei keine konkrete
Ausführungsform für den Verfahrensabschnitt zur Herstellung der Elektroden vor der Aufbringung der die
Oberflächenvergrößerung herbeiführenden metallischen Schicht an.
Weiterhin ist aus der DT-AS 11 25 549 ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für elektrische Kondensatoren
aus Tantal- und/oder Niobpulver bekanntgeworden, bei dem eine abgemessene Menge des
Metallpulvers locker in eine Form eingebracht wird, so daß sich eine lockere, nicht zusammenhängende
Pulvermasse ergibt, und bei dem das lockere Pulver vor der Bildung einer Isolierschicht zu einem zusammenhängenden
Körper gesintert wird.
Bei diesem bekannten Verfahren werden zur Herstellung der Elektroden Einzelformen benutzt, so
daß sich auch dieses Verfahren insbesondere für die Herstellung von kleinen Elektrolytkondensatoren im
Hinblick auf eine Massenfertigung relativ unrationell gestaltet Ein solches Verfahren gestaltet sich auch
deshalb nachteilig, weil die fertigen Elektroden bei der Weiterverarbeitung zu Elektrolytkondensatoren einzeln
gehandhabt werden müssen, wobei es zu Verunreinigungen oder Beschädigungen der Elektroden kommen
kann.
Gesinterte Anodenkörper für Elektrolytkondensatoren sind auch bereits so hergestellt worden, daß eine
Ventilmetallschicht durch Eindrücken mit Vertiefungen versehen wird, daß in die Vertiefungen feuchtes
Metallpulver eingefüllt und danach die Ventilmetallschicht zusammen mit dem in die Vertiefungen
eingebrachten Metallpulver gesintert wird.
Ein derartiges Verfahren ist zwar für eine Massenherstellung von Anodenkörpern zweckmäßiger, da auf
einer einzigen Ventilmetallschicht eine Vielzahl von Anodenkörpern gleichzeitig herstellbar ist.
Das Verfahren ist aber andererseits deshalb nachteilig, weil sich die Einbringung von genau bemessenen
Metallpulvermengen in die Vertiefungen schwierig gestaltet. Darüber hinaus ergibt sich bei diesem
Verfahren der weitere Nachteil, daß zur Herstellung der Vertiefungen ein gesonderter Verfahrensschritt erforderlich
ist und daß beim Eindrücken der Vertiefungen unerwünschte Spannungen in der Ventilmetallschicht
entstehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art
anzugeben, das für eine Massenherstellung von Anodenkörpern für Elektrolytkondensatoren besonders
rationell gestaltet ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß auf die Ventilmetallschicht eine Lochplatte aufgelegt wird, die Löcher dieser Lochplatte mit dem zu
sinternden feuchten Metallpulver gefüllt werden, überschüssiges Metallpulver von der Lochplatte abgestrichen
wird, das Metallpulver in der Form getrocknet wird und dann die Lochplatte von den getrockneten
Pulverkörpern entfernt wird.
Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine beim erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Lochplatte in Aufsicht,
F i g. 2 eine Haltung für eine Ventilmetallschicht und eine auf diese aufgelegte Lochplatte, in deren Löcher zu
sinterndes feuchtes Metallpulver gefüllt wird,
Fig.3 eine Seitenansicht einer Ventilmetallschicht
mit auf ihr befindlichen Pulverkörpern nach Entfernung der Lochplatte,
Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines fertigen
Elektrolytkondensators mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltem Anodenkörper und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines mit Kunststoff vergossenen Elektrolytkondensators.
Gemäß der Ausführungsform nach F i g. 1 kann eine beim erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende
Lochplatte 10 in Form einer Metallfolie mit einer Vielzahl von regelmäßig angeordneten kreisförmigen
Löchern 11 ausgebildet sein. Die Löcher 11 müssen dabei jedoch nicht kreisförmig sein; sie können vielmehr
beispielsweise auch rechteckförmig, sechseckförmig oder sternförmig ausgebildet sein.
Wird die Lochplatte 10 von einer Ventilmetallschicht entfernt, bevor das in die Löcher 11 eingebrachte
Metallpulver getrocknet und gesintert wird, so wird für die Lochplatte 10 zweckmäßigerweise ein feuchtigkeitsabweisendes
Material, wie beispielsweise Polytetraf verwendet. Dadurch wird das Entfernen der Lochplatte
10 erleichtert, ohne daß eine Beschädigung des Metallpulvers zu befürchten ist. Wird andererseits die
Lochplatte 10 auch während des Sintervorganges auf der Ventilmetallschicht belassen, so ist für die
Lochplatte ein Material mit hohem Schmelzpunkt, wie beispielsweise Bornitrid oder Molybdän zu verwenden.
Fig.2 zeigt eine Halterung für eine Ventilmetallschicht
12 und eine auf diese aufgelegte Lochplatte 10, in deren Löcher 11 feuchtes Metallpulver 15 eingefüllt
wird. Die Halterung umfaßt eine Trägerplatte 13 sowie eine Klemmeinrichtung 14, welche die Ventilmetallschicht
12 und die Lochplatte 10 auf einer ebenen Oberfläche 13' der Trägerplatte 13 festklemmt.
Das feuchte Metallpulver 15 wird in Form eines Breis in die Löcher 11 der Lochplatte 10 eingefüllt und
bedeckt dabei die von der Lochplatte 10 freien Oberflächenbereiche der Ventilmetallschicht 12. Überschüssiges
feuchtes Metallpulver 15 wird von der von der Ventilmetallschicht 12 abgewandten Oberfläche der
Lochplatte 10 abgestrichen. Die Größe und die Tiefe der Löcher 11 in der Lochplatte 10 bestimmen dabei die
verbleibende Menge des feuchten Metallpulvers 15.
Fig.3 zeigt eine Ausführungsform einer Ventilmetallschicht
17 mit darauf befindlichen Pulverkörpern 18 nach Entfernen der Lochplatte 10.
Eine Sinterung kann entweder vor oder nach Entfernen der Lochplatte 10 erfolgen. Ob vor oder nach
Entfernen der Lochplatte gesintert wird, hängt von der Dicke der Pulverkörper 18 ab. Bei geringer Dicke der
Pulverkörper 18 im Bereich von etwa 0,75 bis etwa 3,2 mm kann die Lochplatte 10 entfernt werden, ohne
daß dabei die Pulverkörper 18 zerstört werden, wenn das Material der Lochplatte feuchtigkeitsabweisend ist
und die Pulverkörper 18 an ihm nicht haften. Bei erheblich größeren Dicken der Pulverkörper 18 kann es
erforderlich sein, vor der Entfernung der Lochplatte 10 wenigstens teilweise vorzusintern. Bei der in F i g. 2
dargestellten Konfiguration ergibt sich eine zufriedenstellende Sinterung bei noch vorhandener Lochplatte
10.
F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Elektrolytkondensators mit einem nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten gesinterten Anodenkörper. Nach der Sinterung der Ventilmetallschicht mit den auf
ihr befindlichen Pulverkörpern erfolgt eine übliche anodische Oxidation zur Herstellung einer dielektrischen
festen Oxidschicht. Diese wird sodann in üblicher Weise mit einer halbleitenden festen Elektrolytschicht
22 überzogen. Auf die halbleitende feste Elektrolytschicht 22 wird eine Anschlußkappe 21 aufgebracht, an
der ein Anschlußdraht 23 beispielsweise durch Löten angebracht wird. Die Ventilmetallschicht besitzt einen
Ansatz 25, an der ein Anschlußdraht 24 beispielsweise angeschweißt ist. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses
zwischen den Anschlußdrähten 23 und 24 ist der Anschlußdraht 24 im Abstand von der Anschlußkappe
21 und der halbleitenden festen Elektrolytschicht 22 am Ansatz 25 der Ventilmetallschicht angebracht Die
Anschlußkappe 21 sowie die unter ihr liegende halbleitende feste Elektrolytschicht 22 können mit einer
Deckschicht, beispielsweise aus Epoxidharz oder wärmefestem Lack überzogen werden.
Fig.5 zeigt einen beispielsweise mit Epoxidharz
vollständig ummantelten Elektrolytkondensator der in Fig.4 dargestellten Art, wobei lediglich noch die
Anschlußdrähte 23 und 24 aus. einem Ummantelungskörper 26 herausragen. An Stelle einer derartigen
Ummantelung kann der Kondensator auch in einen hermetisch dichten Becher eingebracht werden.
Im folgenden werden Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
Eine geglühte hochreine und für die Weiterverarbeitung in eine geeignete Form geschnittene Tantal-Ventilmetallschicht
wird auf die ebene Oberfläche einer Trägerplatte aufgebracht. Sodann wird auf diese
Ventilmetallschicht eine Lochplatte mit einer Vielzahl von Löchern aufgebracht, wobei die Ventilmetallschicht
und die Lochplatte in einer Halterung beispielsweise gemäß F i g. 2 gehaltert werden.
Sodann wird auf die Lochplatte eine Tantalpulver enthaltende breiige feuchte Masse aufgebracht. In
dieser feuchten Masse ist Tantalpulver mit einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, Alkohol oder
einer anderen organischen oder anorganischen Flüssigkeit versetzt, die leicht abtrocknet und das Tantal weder
verschmutzt noch mit dem Tantal reagiert. Für die Wahl der zu verwendenden Flüssigkeit sind die Parameter
Viskosität, Oberflächenspannung und leichte Entfernbarkeit aus dem Pulver maßgebend. Durch Mischen von
Tantalpulver mit Flüssigkeit, wie destilliertem Wasser, Isopropylalkohol, Benzol, Toluol oder destilliertem
Wasser mit Glykol sind breiige feuchte Massen praktisch zweckmäßig herstellbar. Bei Verwendung
einer das Metallpulver enthaltenden breiigen feuchten Masse lassen sich Pulverkörper mit glatter Oberfläche
und gewünschter Dichte herstellen. Es ist andererseits auch möglich, daß Metallpulver nach dem Einfüllen in
die Löcher der Lochplatte zwecks Verdichtung anzufeuchten.
Die breiige feuchte Masse wird so auf die Lochplatte aufgesprüht, daß die Löcher vollständig ausgefüllt sind
und eine Verbindung mit der Ventilmetallschicht entsteht. Überschüssiges feuchtes Metallpulver wird
von der Oberfläche der Lochplatte abgestrichen.
Die Lochplatte kann ohne Zerstörung der in ihren Löchern befindlichen Pulverkörpern entfernt werden,
wonach eine Sinterung der Pulverkörper auf der Folie erfolgt. Wie oben bereits ausgeführt, kann es in
bestimmten Fällen notwendig sein, das Pulver bei noch auf der Ventilmetallschicht befindlicher Lochplatte
wenigstens teilweise zu sintern. Vor der Sinterung ist jedoch eine Trocknung erforderlich, um ein Reißen der
Pulverkörper durch in der Sinteratmosphäre noch vorhandene Feuchtigkeit zu vermeiden.
Nach der Sinterung werden die Tantal-Ventilmetallschicht
und die auf ihr befindlichen gesinterten Pulverkörper zur Bildung einer dielektrischen Oxidschicht
in üblicher Weise oxidiert. Danach wird eine
halbleitende Elektrolytschicht beispielsweise aus Mangandioxid aufgebracht. Auf diese halbleitende feste
Elektrolytschicht wird ein leitender Überzug, beispielsweise aus Graphit oder Silber aufgebracht.
Sodann wird zur Herstellung eines Kathodenanschlusses und eines Anodenanschlusses jeweils ein
Anschlußdraht am leitenden Überzug bzw. an der Tantal-Ventilmetallschicht angebracht.
Die Ventilmetallschicht wird sodann zur Herstellung von mit Anoden- und Kathodenanschluß versehenen
Einzel-Elektrolytkondensatoren zertrennt. Bei dicken Ventilmetallschichten kann die Auftrennung in Einzel-Elektrolytkondensatoren
durch Einschnitte erleichtert werden, welche vor der Weiterverarbeitung beispielsweise
durch Ausstanzen hergestellt werden.
In einem letzten Verfahrensschritt werden die Einzel-Elektrolytkondensatoren gemäß F i g. 5 ummantelt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
- Patentansprüche:t.Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren mit einem gesinterten Anodenkörper, der mit einer dielektrischen und einer halbleitenden festen Elektrolytschicht überzogen wird und bei dem der Anodenkörper auf einer Ventilmetallschicht aufgesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Ventilmetallschicht (12,17,25) eine Lochplatte (19) aufgelegt wird, die Löcher (11) dieser Lochplatte mit dem zu sinternden feuchten Metallpulver (15) gefüllt werden, überschüssiges Metallpulver von der Lochplatte abgestrichen wird, das Metallpulver in der Form getrocknet wird und dann die Lochplatte von den getrockneten Pulverkörpern (18) entfernt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver (15) vor dem Einfüllen in die Löcher (11) der Lochplatte (10) befeuchtet und in Form eines Breis in die Löcher (11) gefüllt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver (15) nach dem Einfüllen in die Löcher (11) der Lochplatte (10) befeuchtet wird.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver (15) vor dem Entfernen der Lochplatte (10) getrocknet und gesintert wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Ventilmetallschicht (12,17,25) und das Metallpulver (15) Tantal verwendet wird.35
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