DE2114075A1

DE2114075A1 - Trockenelektrolytkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2114075A1
Application number: DE19712114075
Authority: DE
Inventors: Masao Matsuo; Hiroshi Tomiwa
Original assignee: Matsuo Electric Co Ltd
Current assignee: Matsuo Electric Co Ltd
Priority date: 1970-03-24
Filing date: 1971-03-23
Publication date: 1971-10-14
Also published as: FR2084341A5; DE2114075B2; BE764391A

Description

Japan SHO 45 - 25144 (Pat)
SHO 45 - 28553 (Gbm)

vom 24. März 1970

Matsuo Electric Company, Limited Osaiia-fu, Japan

Trockenelektrolytkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung.

Die Erfindung betrifft einen Trockenelektrolytkondensator, insbesondere einen solchen mit Kunststoffgehäuse und flachen, in gleicher Richtung verlaufenden Zuleitungen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kondensators.

Ein bekannter Trockenelektrolytkondensator mit Kunststoffgehäuse besteht aus dem eigentlichen Kondensator - oder Kapazitätselement, zwei daran befestigten Zuleitungen und einer Kunstharzpackung, die das Kondensatorelement und einen Teil der Zuleitungen umschließt. Das Kondensatorelement wird im allgemeinen gebildet durch elektrolytische Oxydierung der Oberfläche einer Anodenelektrode, die aus einem Draht oder einer Platte eines filmbildenden Metalls wie z.B.Tantal, Niobium oder Aluminium oder aus einem Körper besteht, der aus dem Pulver eines solchen Metalls gesintert ist. Durch die Oxydierung entsteht eine dielektrische Oxydschicht auf der Oberfläche der Anodenelektrode. Anschließend wird ferner eine Halbleiterschicht aus Mangan superoxyd aufgetraten, die ihrerseits mit einer Kathodenschicht aus Kohlenstoff und/oder Silber bedeckt wird. Das Kondensatorelement wird mit einem Anschlußdraht versehen, der aus dem gleichen Metall wie die Anode besteht und an diese angeschweißt oder in sie eingelassen wird, bevor die Anode elektrolytisch · oxydiert wird. Nach allgemeiner Übung wird die Anodenzuleitung an diesen Anschlußdraht angeschweißt und die Kathodenzuleitung

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an die Kathodenschicht des Elements angelötet.

Wenn das Befestigen der Zuleitungen an dem Element im Rahmen einer Massenfertigung geschieht, werden die Zuleitungen im Allgemeinen in einer geeigneten Schweißvorrichtun^ angeordnet. Da jedoch diese Zuleitungen im Allgemeinen aus dünnen Drähten mit beispielsweise einem Durchmesser von 0,3 bis 0,6 m:n bestehen, werden sie oft während der Behandlung zufällig verbogen. Dies ist ein grosses Hindernis -für die Automatisierung jer Vorgänge wie z.B.des Schweissens, Lötens und Verkapseins in Kunststoff sowie für die Einnaltung und Verbesserung der Genauigkeit der Erzeugnisse in geometris.cher und elektrischer Hinsicht.

Es ist daher eine wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bauform und ein Herstellungsverfahren fir Trockenelektrolytkondensatoren mit Kunststoffgehäuse vorzuschlagen, wobei die ooen erwähnten Nachteile völlig ausgeräumt werden und wooei eine Massenfertigung solcher Kondensatoren besonders gut mörlich ist.

Erfindungsgemäss werden die Anoden- und Kathodenzuleitun^en des Kondensatorelements durch Stantzen oder Ätzen eines Bandmaterials aus Metall gebildet, welches zum Schweissen und Löten geeignet ist und bei welchem es sich um Nickel oder um ein unter dem Handelsnamen "Koval" bekanntes Material oder um Kupfer handeln kann. In der ersten Herstellungsstufe wird eine Anzahl von Zuleitungspaaren für Anode und Kathode in einem fortlaufenden Muster hergestellt, worin die jeweiligen Zuleitungen einem gemeinsamen Bandförmigen Streifen angeformt sind und alle in derselben Richtung von dem Streifen fortstehen. Die Anoden- und Kathoaenzuleitungen eines jeden Paars und ebenso die einzelnen Paare untereinander haben genauen gegenseitigen Abstand.

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BAD

Jede der Anoden- und Kathodenzuleitungen hat einen verbreiterten Abschnitt zu ihrer Versteifung und zum besseren Festhalten des Kunststoffs. Der entsprechende Abschnitt der Anodenzuleitun - besitzt einen Fortsatz zum Anschweißen des Anschlußdrahts der. Kondensatorelements. Die verbreiterten Abschnitte der Anoden- und der Kathodenzuleitung sind durch eine angeformte Leiste miteinander verbunden, um die Zuleitungen noch mehr zu versteifen und den zwischen ihnen liegenden Abstand genau einzuhalten. Diese Verbindungsleiste wird nach der Verkapselung for tgeschnitten.

Anschließend worden die Kondensatorelemente mit den jeweiligen Zuleitung paaren verbunden, indem die jeweiligen Anschlußdrähte an die entsprechenden Fortsätze der Anodenzuleitungen angeschweißt werden, worauf die Anordnung in ein Lötbad getaucht wird, um die Kathodenzuleitungen mit den Katho ,enschichten der jeweiligen Kondensatorelemente zu verlöten. Hierauf wird die Anordnung in eine Kunstharzschmelze getaucht, um jedes Element 'uit einem Kunststoffgehäuse zu umgeben.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in welcher Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert werden.

Figur 1 zeigt einen erfindungsgemässen Trockenelektrolytkondensator im Längsschnitt;

Figur 2 zeigt teilweise in Schnittansicht die Befestigung des in Figur 1 dargestellten Kondensators auf einer gedruckten Schal turg splat te;

die Figuren 3-6 zeigen in teilweise aufgeschnittener Darstellung die aufeinander folgenden Schritte bei der Herstellung des in Figur 1 dargestellten Trockenelektrolytkondeusators mit Kunststoffgehäuse;

Figur 7 zei£t in teilweiser Schnittansicht eine andere Ausgestaltung eines erfindungsgemässen Kondensators;

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Figur 8 veranschaulicht schematisch die Herstellungsweise des in Figur 7 dargestellten Kondensators;

Figur 9 zeigt in teilweiser Schnittansicht eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemässen Kondensators;

Figur 10 veranschaulicht schematisch die Herstellungsweise des in Figur 9 gezeigten Kondensators.

In den Zeichnungen sind gleiche Bauteile mit jeweils denselben Bezugszahlen bezeichnet.

Figur 1 zeigt eine typische Ausführungsform des erfindungsgemässen Trockenelektrolytkondensators mit Kunststoffgehäuse in teilweise aufgeschnittener Darstellung, wobei ein zylindrisches Kondensatorelement 1 mit z.B. einem Durchmesser von etwa 3 mm und einer Höhe von etwa 5 mm zu sehen ist. Das Kondensatorelement 1 kann auf eine bekannte Weise aus einem gesinierten Körper hergestellt sein, der aus dem Pulver eines filmbildenden Metalls wie z.B.Tantal, Niobium oder Aluminium besteht und als Anodenelektrode des Kondensators dient. Ein Anschlußstift 2 aus demselben Metall mit beispielsweise einem Durchmesser von o,3 - o,6 mm wurde vorher in den Körper eingelassen oder angeschweißt. Der Körper ist auf elektrolytische Weise oxydiert worden, um auf seiner gesamten Oberfläche eine Oxydschicht zu bilden. Anschließend werden eine Halbleiterschicht aus Mangansuperoxyd und eine Kathodenschicht aus Kohlenstoff und/oder Silber nacheinander auf die Oberfläche der Oxydschicht aufgetragen. Dieses Verfahren zur Herstellung des Kondensatorelements 1 ist bekannt und nicht Teil der Erfindung.

Das Kondensatorelement 1 wird mit den Zuleitungen 3 und 4 verbunden, und dies bildet den Gegenstand der Erfindung.

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Wie es später noch beschrieben werden wird, sind die beiden Zuleitungen 3 und 4 durch gleichzeitiges Stanzen, oder Ätzen eines Streifens aus lötbarem Metall wie z.B.Nickel, Kupfer oder "Koval" hergestellt, und haben eine Dicke von beispielsweise 0,5 mm. Die Breite der Zuleitungen 3 und 4 beträgt beispielsweise etwa 0,5 mm, ihre unteren Abschnitte 5 und 6 sind jedoch auf etwa einen Millimeter verbreitert. Die verbreiterten Abschnitte 5 und 6 der Zuleitungen 3 und 4 dienen zur Versteifung der Zuleitungen und zum Festhalten des geschmolzenen Kunststoffs. Der verbreiterte Abschnitt 5 der Anodenzuleitung 3 hat einen zur Kathodenzuleitung 4 weisenden Portsatz 7, der an den Anschlußstift 2 des Elements 1 geschweißt ist, sowie einen nach unten weisenden Portsatz 8, der ein Einfallen des geschmolzenen Kunststoffs an dieser Stelle verhindern soll. Der verbreiterte Abschnitt 6 der Kathodenzuleitung 4 hat einen nach unten weisenden Portsatz 9, der mit einem geeigneten Lötmittel 10 an die Oberfläche, d.h. die Kathodenschicht, des Elements 1 gelötet ist. Die Anordnung wied von einem Kunststoffüberzug 11, z.B. einem Epoxydharz, eingeschlossen, wobei ein Teil des verbreiterten Abschnitts einer jeden Zuleitung freibleibt.

Wenn auch gemäss den Zeichnungen die Verbreiterung der Abschnitte 5 und 6 jeweils von beiden Seiten der entsprechenden Zuleitung 3 und 4 ausgeht, kann sie jedoch auch nur an einer Seite der entsprechenden Zuleitung verlaufen, je nachdem wie es die Umstände erfordern. Auch können die Schultern der verbreiterten Abschnitte entweder rechtwinkelig oaer gerundet sein. Solche Abwandlungen liegen alle im Bereich der Erfindung.

Die Figur 2 zeigt den oben beschriebenen Kondensator in seiner Befestigung an einer gedruckten Schaltungsplatte 12.

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Die Zuleitungen des Kondensators sind mit einem geeigneten Lötmittel 14 an die aufgedruckten Leiter 13 der Platte 12 gelötet. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, dienen die Schultern der verbreiterten Abschnitte 5 und 6 als Anschlage, um die Höhe des befestigten Kondensators konstant zu halten.

Im folgenden wird anhand der Figuren 3-6 das Verfahren zur Massenfertigung solcher Kondensatoren beschrieben.

Zunächst wird ein dünnes, lötbares Metallband aus beispielsweise Kickel, Kupfer oder "Koval" und einer Dicke von z.B. etwa 0,5 mm zu einem in der Figur 3 gezeigten Muster gestanzt oder geätzt. Das Muster enthält einen langen durchgehenden Hauptstreifen 15, von dessen einer Seite jeweils im gleichen Abstand mehrere Arme ausgehen. Jeder dieser Arme enthält zwei Zuleitungen 3 und 4, die im wesentlichen senkrecht zum Hauptstreifen verlaufen. Die Zuleitungen 3 und 4 entsprechen den in der Figur 1 dargestellten Zuleitungen und haben verbreiterte Abschnitte 5 und 6, die ebenfalls denjenigen in der Figur 1 entsprechen. Die verbreiterten Abschnitte 5 und 6 haben auch verschiedene Fortsätze, die den Fortsätzen 7, 8 und 9 in Figur 1 entsprechen.

An ihren oberen Teilen sind die verbreiterten Abschnitte

5 und 6 beider Zuleitungen 3 und 4 miteinander durch eine tiberbriickungsleiste 17 verbunden, die den Abschnitten 5 und

6 angeformt ist. Die Leiste oder Brücke 17 hat die Aufgabe, die schmalen Zuleitungen 3 und 4 zu versteifen, sodaß sie während der folgenden Herstellungsstufen nicht verbogen oder verformt werden können. In den Hauptstreifen 15 sind jeweils den einzelnen Armen zugeorndete Rastenlöcher 16 gebohrt, um das Material je nach den Erfordernissen in Stellung zu

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bringen oder zu markieren.

Die Zuleitun en 3 und 4 werden anschliessend vorzugsweise rait "old, Silber, Zinn oder Lötmittel plattiert, um das Löten oder einen anderen Verbindungsvorgang zu erleichtern.

v/ie in Figur A gezeigt, wird als nächstes ain mit dem Anschlu3stift 2.versehenes Kondensatorelement 1, welches in der oben beschriebenen Weise hergestellt worden ist, an jeder Anodenzuleitung 3 befestigt, in dem der Anschluß s"t if t 2 an äen Fortsatz 7 geschweißt wird. Um das Element 1 bezüglich der Zuleitungen 3 und 4 in Stellung zu bringen, kann eine geeignete Einspannvorrichtung verwendet werden, sodaß das Elenent 1 in angemessenem Abstand zum Fortsatz 8 und in Berührung mit dem Fortsatz 9 liegt.

Hierauf wird die Kathodenschicht des Elements 1 mit dem Fortsatz 9 der Kathodenzuleitung 4 verlötet, indem etwa die Hälfte des Elements zusammen mit dem Fortsatz 9 in ein Bad aus geschmolzenem Lot getaucht wird. Bei der sich hieraus ergebenden Anordnung ist der grösste Teil der Oberfläche des Elements 1 von dem Lötmittel 10 bedeckt, wie es in Figur 5 gezeigt ist.

Auf ähnliche Weise wie beim Löten wird als nächstes die Anordnung bis zur Kitte der verbreiterten Abschnitte 5 und 6 der Zuleitungen 3 und 4 in ein flüssiges, elektrisch isolierendes Kunstharz wie beispielsweise Epoxydharz getaucht, sodaß der Brückenstreifen 17 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels bleibt. Wenn man die Anordnung aus dem Kunstharzbad herauszieht und das Harz anechliessend nach einem geeigneten bekannten Plan nachbehandelt und härtet, dann erhält man ein ovales Kunststoffgehäuse 11, wie es in Figur 6 gezeigt ist.

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Da die verbreiterten Abschnitte 5 und 6 und die versähie-. denen flachen Fortsätze der Zuleitungen 3 und 4 das flüssige Kunstharz gut an sich ziehen und festhalten, reicht ein einmaliges Eintauchen aus, um ein gut geformtes Kunststoffgehäuse 11 zu erhalten, wenn die Konzentration und die Viskosität des flüssiges Kunstharzes auf geeignete Weise kontrolliert wird. Im Gegensatz hierzu konnten die dünnen, drahtähnlichen Zuleitungen gemäss dem Stand der Technik bei einem einmaligen Eintauchen keine ausreichende Menge von Kunstharz an sich halten·, und "zur Erzielung eines wohlgeformten Kunststoffgehäuses war daher im Allgemeinen ein mehrmaliges Eintauchen notwendig.

Nach dem Anbringen einer Marke oder eines anderen Hinweises werden die Zuleitungen 3 und 4 und die Brückenleiste 17 an den mit Strich-punktierten Linien in der Figur 6 bezeichneten Stellen abgeschnitten, sodftss der fertige in Figur 1 gezeigte Kondensator erhalten wird.

Die oben beschriebenen Verfahrensschritte können sowohl schubweise als auch in einem kontinuierlichen System durchgeführt werden. In einer schubweise arbeitenden Anlage wird eine begrenzte Länge des Hauptstreifens 15 mit einer begrenzten Anzahl von z.B. 10 oder 20 Armen vorgesehen, und jeder der beschriebenen Schritte wird gleichzeitig an allen zu diesem Hauptstreifen 15 gehörenden Armen durchgeführt. In einer kontinuierlich arbeitenden Anlage dagegen ist der Hauptstreifen 15 als Endlosstreifen sehr lang und die Anzahl der Arme ist ebenso unbegrenzt. Die Stationen zur Durchführung der beschriebenen Verfahrensschritte an dem Material sind längs einer Linie angeordnet und die Arme durchlaufen nacheinander kontinuierlich die jeweiligen Stationen und werden nacheinander den entsprechenden Behandlungen unterzogen. Diese Herstellungssysteme können geeigneterweise je nach Bedarf ausgewählt werden und bilden nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung,

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Die Figuren 7 und 9 zeigen einen Kondensator ähnlich der "Figur 1 in zwei Abwandlungen, bei denen für den jeweiligen besonderen Gebrauch zwischen den Zuleitungen 3 und 4 ein schmaler oder breiter Spalt liegen soll. Diese Kondensatoren werden unter Verwendung von Mustern hergestellt, wie sie in den Figuren 8 und 10 gezeigt sind. In der Figur d ist zusätzlich zu der Brücke 17 eine Verbindungsleiste 18 zwischen nebeneinanderliegenden Armen vorgesehen, um die schmalen Zuleitungen weiterhin zu versteifen.

Wie leicht einzusehen ist, wird mit der Erfindung eine höhere geometrische Genauigkeit und somit eine bessere elektrische Qualität bei gleichzeitiger Senkung des Arbeitsaufwandes und der Broduktionskosten erreicht. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, wo eine Anzahl dünner Zuleitungsdrähte hergerichtet wurde, die einer nach dem anderen von Hand verlötet und verschweisst wurden. D_a ausserdem bei der Erfindung die schmalen Zuleitungen durch die verbreiterten Abschnitte und die Brückenleisten versteift sind, wird der durch Verformung der Zuleitungen bewirkte Ausschuss kleingehalten.

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Claims

Patentansprüche.

l.yVerfahren zur Herstellung eines Festeleictrolytkondensators ait Kunststoffgehäuse und einem Konden— satorelement, welches aus einer Anodenelektrode aus einem fumbildenden Metall besteht, die nacheinander mit einer Oxydschicht, einer Halbleiterschicht und einer Kathodenschicht überzogen ist und einen angeschweissten oder eingelassenen Anschlußstift sowie zwei in gleicher Richtung Vorstehende Zuleitungen enthält, wobei nach ihrer Herstellung eine der Zuleitungen an den Anschlußstift geschweißt und die andere Zuleitung mit der Kathodenschicht durch Eintauchen in ein Lötbad verlötet wird, worauf durch Eintauchen des Kondensatorelements in flüssiges Kunstharz ein Kunststoffgehäuse aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Zuleitungen durch Ausstanzen oder Ausätzen eines Musters aus einem Metallband hergestellt werden, in welchem die Zuleitungspaare als Arme an einer Seite eines langgestreckten geraden Hauptstreifens (15) abstehen und nahe dem Hauptstreifen schmale Abschnitte (3»4) und in Entfernung vom Hauptstreifen breitere Abschnitte (5_f6) aufweisen; und daß ihre Verbindung mit dem Kondensatorelement (1) und das anschließende Aufbringen des Kunststoffgehäuses (ll) nacheinander oder gleichzeitig an allen Zuleitungspaaren, durchgeführt wird; und daß die Zuleitungen nach dem Aufbringen des Kunststoffgehäuses (ll) vom Hauptstreifen (15) abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster den Zuleitungen angeformte Leisten (17) enthält, deren jede die beiden Zuleitungen eines Paars miW einander verbindet, und daß die Leisten beim Abtrennen der Zuleitungen ebenfalls entfernt werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am verbreiterten Abschnitt (5) jeweils einer von zwei ein Paar bildenden Zuleitungen ein seitlicher Fortsatz (7) zum Anschweißen des Anschlußstifts (2) des Kondensatorelements (l) vorgesehen ist und daß die zugehörige andere Zuleitung an ihrem verbreiterten Abschnitt (6) einen in Längsrichtung verlaufenden Fortsatz (9) zum Anlöten der Kathodenschicht des Kondensatorelements (1) aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster den Zuleitungen angeformte Verbindungsstege (lö) zwischen benachbarten Zuleitungspaaren aufweist, und daß diese Verbindungsstege gleichzeitig mit den Leisten (17) abgetrennt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem seitlichen Fortsatz (7) versehene Zuleitung an ihrem verbreiterten Abschnitt ausserdem einen in Längsrichtung weisenden Fortsatz (8) trggt, um ein Einfallen des Kunstharzes an dieser Stelle zu verhindern.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstreifen (15) den entsprechenden Zuleitungspaaren zugeordnete Rastenlöcher (16) enthält.
7. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestellter Trockenelektrolytkondensator, gekennzeichnet durch zwei in gleiche Richtung vorstehende Zuleitungen mit schmalen streifenförmigen äusseren Enden (3,4) und breiteren streifenförmigen Abschnitten (5,6) deren grösster Teil innerhalb des Kunststoffgehäuses (11) liegt, wobei der breitere Abschnitt (5) einer Zuleitung einen mit dem Anschlußstift (2) des

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Kondensatorelements (1) verschweissten seitlichen Fortsatz (7) aufweist und der breitere Abschnitt (6) der anderen Zuleitung einen mit der Kathodenschicht des Kondensatorelements verlöteten, in Längsrichtung vorstehenden Fortsatz (9) aufweist.

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