DE2243877B2 - Elektrolytkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrolytkondensator, bei dem auf der Oberfläche der Anode eine dielektrische Oxidschicht und ein fester Elektrolyt zwischen der Oxidschicht und der aus einer leitenden Schicht bestehenden Kathode angeordnet ist, die mit einer als Endkappe ausgebildeten, an der Stirnseite des Kondensatorkörpers vorgesehenen Anschlußelektrode in Verbindung steht, während die Anode über ein Anschlußstück mit einer an der anderen Stirnseite vorgesehenen weiteren, als Endkappe ausgebildeten Anschlußelektrode leitend verbunden ist, die über ein Isolierendstück an dem Kondensatorkörper befestigt ist.

Ein solcher Kondensator gemäß US-Patentschrift 41 752 hat an beiden Stirnseiten des Kondensatorkörpers Isolierendstücke, über die eine auch den Kondensatorkörper überziehende Hülle geschoben ist und auf denen metallische Endkappen angeordnet sind Die Endkappen umfassen die Enden und werden durch Tauchen aufgebracht. Sie umfassen die Isolierendstükke tassenförmig. Diese Isolierendstücke sind jeweils von Leitern durchsetzt, die von den Kondensatorkörpern ausgehen und durch verschiedene Schichten mit den die Enden vollständig umgreifenden Endkappen verbunden sind. Diese Ausführung hat ein zu großes spezifisches Volumen für eine gegebene Kapazitäts-Spannungseinheit. Im übrigen ist der Arbeitsaufwand erheblich, weil die Leiter durch Schweißen oder Löten angeschlossen werden müssen. Weil diese Endkappen auf elastischen Isolierendstücken und nicht auf dem eigentlichen Kondensatorkörper sitzen, ergibt sich die Gefahr einer Relativbewegung mit der Folge, daß die leitende Verbindung beeinträchtigt werden kann. Die Gesamtlänge des Kondensators ist groß. Ungekapselte Kondensatoren haben schwache herausragende An schlußelektroden, so daß sie schwierig in eine elektrische Schaltung einzulöten sind.

Ein Kondensator nach der US-Patentschrift 31 24 728 ist ohne Endkappen ausgeführt. Zwar isi er vollständig von einer nahtlosen Metaliumhüllung umgeben, die durch einen Tauchvorgang in einer Form aufgebracht wird, aber auch bei diesem Kondensator sind schwache Anschlußelektroden vorhanden. Eine dieser Anschlußelektroden ist isoliert durch die Umhüllung geführt, und zwar durch einen ringförmigen Spalt, der beim Umgießen freigelassen werden muß. Auch diese Herstellung ist aufwendig. Im übrigen wird die metallische Umhüllung auf eine Graphitschicht aufgebracht, die keine Bindeschicht bildet.

Derartige Kondensatoren werden in integrierte Schaltungen eingebaut, so daß kleine Abmessungen er forderlich sind. Weiterhin soll die Einlötung in eine solche Schaltung möglichst leicht und fehlerfrei durchzuführen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs angegebenen Kondensator dadurch zu verbessern, daß ein kompakter, stabiler und unempfindlicher Aufbau geschaffen wird, der wirtschaftlich herstellbar ist und sich besonders für einen leichten Einbau in gedrängter Anordnung eignet, wobei insbesondere eine minimale Größe für eine gegebene Kapazitäts-Spannungs-Charakteristik erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Endkappen als Stücke U-förmiger Gestalt aufsetzbar ausgeführt sind und die Endkappe negativer Polarität den Kondensatorkörper mit ihren Schenkeln teilweise umfassend über eine leitende Bindeschicht unmittelbar an den Kathodenschichten befestigt ist.

Hierdurch wird außer den gemäß Aufgabenstellung erreichten Vorteilen auch eine herabgesetzte induktive Reaktanz bei hohen Frequenzen erreicht, wobei ferner die Form der Elektroden den erforderlichen Raum vermindert, wenn mehrere Kondensatoren nebeneinander angeordnet werden. Hierdurch wird besonders die Eignung für integrierte Schaltungen verbessert; vor allem wird auch die minimale Abmessung für eine gegebene Kapazitäts-Spannungs-Charakteristik, insbesondere auf Grund der Anordnung der Endkappe negativer Polarität, erreicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Endkappe negativer Polarität aus nichtmagnetischem Material und die Endkappe positiver Polarität aus magnetischem Material hergestellt. Das ist vorteilhaft, um

eine Menge beliebig oder zufällig orientierter Kondensatoren nach der Polarität auszurichten, da nur ein Permanentmagnet über die Kondensatoren geführt zu werden braucht. Alle magnetischen Endk».ppen werden dann durch den Magneten festgehalten. Hierdurch wird der richtige Einbau in elektrische Schaltungen mittels mechanischer Vorrichtungen erleichtert.

Mit besonderem Vorteil ist die Bindeschicht ein leitender Klebstoff. Hierdurch wird eine stabile Anbringung mit geringem Arbeitsaufwand erreicht, und die Verbindung ist gegen Wärmeeinwirkungen unempfindlich.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung erstreckt sich das Anschlußstück durch ein im Boden der Endkappe gebildetes Loch und ist an der Endkappe befestigt, insbesondere angeschweißt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Ansprüchen hervor.

Die Erfindung wird im folgenden an hand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kondensators,

F ι g. 2 einen Schnitt längs der Linie 11-11 durch F i g. 1, in einem gegenüber dieser vergrößerten Maßstab.

Der Kondensatorkörper 10 besitzt metallische U-förmige Endkappen 11, 12 an seinen Endbereichen. Diese Endkappen bilden die Anschlußelektroden. Die Anode 13 hat vorzugsweise rechteckigen Querbchnitt und besteht aus einem Ventilmetall, vorzugsweise aus Tantalteilchen, die durch übliche pulvermetallurgische Verfahren zusammengepreßt und gesintert sind. Einteilig mit der Anode ist durch Pressen oder Schweißen als Anschlußstück 14 ein fester Tantalschaft angeordnet. Um die Anode anodisch zu machen, wird sie in einen flüssigen Elektrolyten gehängt, durch den ein elektrischer Strom geleitet wird. Dadurch bildet sich ein dielektrischer Tantaloxidfilm 15, dessen Stärke der gewünschten Kapazitäts-Spannungs-Charakteristik entspricht. Die Anode wird dann mit einer Mangannitratlösung imprägniert, die durch Pyrolyse in eine feste halbleitende Mangandioxidschicht 16 umgewandelt wird. Um den elektrischen Widerstand der Berührungsfläche zwischen Dioxid und Metall herabzusetzen, werden über der halbleitenden Schicht Kathodenschichten 17, 18 aufgebracht, die beispielsweise auf der Basis von Graphit und einer Lösung aus Silber und einem Bindemittel bestehen.

Danach wird die aus Metall bestehende, U-förmige, aus mit Lötmittel plattiertem Nickel bestehende Endkappe 11 aufgebracht. Zunächst wird eine leitende Bindeschicht 19 aus Silberlot über den Endbereich der Kathodenschicht 18 aufgetragen, worauf die Endkappe in ihre endgültige Stellung gedrückt wird. Zur Verfestigung kann eine Wärmeeinwirkung erfolgen. Um einer Zerstörung der Verbindung durch diese Wärmeeinwirkung vorzubeugen, wird vorteilhaft die Endkappe mittels eines leitenden Klebstoffes festgemacht. Dieser kann aus mit Silber angereichertem Epoxydharz bestehen, das aufgestrichen werden kann oder durch Eintauchen aufgebracht wird und dann die ßindeschicht 19 auf der Kathodenschicht 18 bildet. Noch während sich das Epoxydharz in fließfähigem Zustand befindet, wird die Endkappe in ihre endgültige Stellung gedruckt. Danach wird das Epoxydharz durch Erwärmung in einem Ofen ausgehärtet. Dadurch wird eine starke und feste mechanische Verbindung mit niedrigem elektrischen Widerstand erreicht, die auch nicht durch die Wärmeein wirkung beeinträchtigt wird.

Zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse wird der Kathodenkörper mit der daran festgemachten Endkappe mit einer dünnen Schicht aus einem nichtleitenden Material 20, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, beschich-

■ 5 tet. Andere Schichtmaterialien, wie beispielsweise Polyamide, Silicone oder Polyeseter, sind anwendbar. Das Material 20, das nach der Aufbringung ausgehärtet wird, bedeckt die Kathodenschicht 18 wie auch ausgewählte Außenflächenbereiche der Endkappe 11. Deren nicht beschichtete Bereiche sind zum Einlöten des Kondensators in eine elektrische Schaltung verfügbar.

Die Endkappe 12 wird mittels eines Anschlußstückes aufgebracht. Zu diesem Zweck wird ein nichtleitendes Material 22, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, in fließfähigem Zustand in die Innenseite der auch U-förmigen Endkappe 12 gebracht, worauf sie über das Anschlußstück 14 und das zugekehrte Ende des Kondensatorkörpers 10 aufgesetzt wird. Der das Anschlußstück 14 bildende Schaft erstreckt sich dabei durch ein mittleres Loch im Boden der Endkappe 12. Die Endkappe, die vorteilhaft aus mit Lötmittel plattiertem Nickel besteht, wird mit dem Anschlußstück 14 verschweißt. Das Schweißmaterial ist durch das Bezugszeichen 21 angedeutet. Nach Aushärten des Materials 22 sitzt diese Endkappe 12 fest und ist sicher an die Oberfläche der Anode, wie auch an das nichtleitende Material 20 und das Anschlußstück 14 gebunden.

Die Endkappen 11 und 12 haben vorzugsweise eine Stärke in der Größenordnung von 0,127 mm. Die Seitenwände der Endkappen sind sicher an den Endbereichen des Kondensators festgelegt, wodurch sich ein gedrungener und stabiler Aufbau ergibt. Obgleich die Endkappen relativ große Flächen für elektrische Anschlüsse aufweisen, ist die Gesamtlänge des Kondensators auf ein Minimum beschränkt. Beide Endkappen können farbkodiert oder in anderer Weise zur Anzeige ihrer Polarität markiert sein.

Wenn die negative Endkappe 11 aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise aus mit Lötmittel plattiertem Kupfer, besteht, während die andere Endkappe aus einem magnetischen Material, beispielsweise aus Nickel, hergestellt ist, können die Kondensatoren aus einer ungeordneten Menge mittels eines Permanentmagneten leicht nach ihrer Polarität orientiert werden.

Wenn oben von einer Anode mit rechteckigem Querschnitt und in der Ausführung aus Tantalteilchen die Rede ist, wird darauf hingewiesen, daß auch andere geeignete Metalle, beispielsweise Aluminium, Niob und/oder Zirkon, verwendbar sind und daß auch ein anderer Querschnitt möglich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patenlansprüche:

1. Elektrolytkondensator, bei dem auf der Oberfläche der Anode eine dielektrische Oxidschicht und ein fester Elektrolyt zwischen der Oxidschicht und der aus einer leitenden Schicht bestehenden Kathode angeordnet ist, die mit einer als Endkappe ausgebildeten, an der Stirnseite des Kondensatorkörpers vorgesehenen Anschlußelektrode in Verbindung steht, während die Anode über ein Anschlußstück mit einer an der anderen Stirnseite vorgesehenen weiteren, als Endkappe ausgebildeten Anschlußelektrode leitend verbunden ist, die über ein Isolierendstück an dem Kondensatorkörpei befestigt ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Findkappen (11, 12) als Stücke U-förmiger Gestalt aufsetzbar ausgeführt sind und die Endkappe (11) negativer Polaritäl den Kondensatorkörper mit ihren Schenkeln teilweise umfassend über eine leitende Bindeschicht (19) unmittelbar an den Kathodenschichten (17,18) befestigt ist.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappe (11) negativer Polarität aus nichtmagnetischem Material und die Endkappe (12) positiver Polarität aus magnetischem Material hergestellt ist.

3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindeschicht (19) ein leitender Klebstoff ist.

4. Kondensator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (14) sich durch ein im Boden der Endkappe (12) gebildetes Loch erstreckt und an der Endkappe befestigt, insbesondere angeschweißt, ist.

5. Kondensator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorkörper teilweise mit einem nichtleitenden Material (20) aus Polytetrafluorethylen Beschichtet ist.

6. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (14) aus dem gleichen Material wie die Anode (13) besteht.

7. Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (13) und das Anschlußstück (14) aus Tantal bestehen.

8. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis

6, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (13) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt.