DE2312337A1

DE2312337A1 - Verfahren zur herstellung trockener aluminiumkondensatoren, sowie gemaess diesem verfahren hergestellte kondensatoren

Info

Publication number: DE2312337A1
Application number: DE2312337A
Authority: DE
Inventors: Jan Heier; Waltherus Andreas Corn Mikkers; Robert Anton Zoethout
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1973-03-13
Publication date: 1973-10-04
Also published as: DE2312337C2; CA970072A; JPS5710564B2; JPS4912357A; SE387001B; US3819340A; IT982553B; FR2176813B1; GB1351924A; NL7203719A; FR2176813A1

Description

PHN. 6191. Kts/HV.

/-.«ie: PHN- 6191
von» 12. März 1973

Verfahren zur Herstellung trockener Aluminiumkondensatoren, sowie gemäss diesem Verfahren hergestellte Kondensatoren.

Die Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren zur Herstellung trockener Aluminiumkondensatoren« bei dem aus einer Alurainiumplatte Anodenelemente gestanzt werden, die sämtlich mit einem durchgehenden Trägerband verbunden sind und nacheinander geätzt, formiert und mit einer Halbleiterschicht versehen und, nachdem sie mit einer Graphitschicht und einer Silberschicht überzogen worden sind, von Trägerband getrennt werden, wonach ein Anodendraht am Anodenelement und ein Kathodendraht an der Silberschicht befestigt und die so erhaltenen Kondensatoren mit einer Hülle versehen werden.

Bei einem derartigen bekannten Verfahren weisen die Anodenelemente nur eine einzige Aluminiumplatte auf, so dass mit zunehmender Kapazität die relativen Abmessungen ungünstiger werden,

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wodurch die Verwendungsmöglichkeiten und die Brauchbarkeit dieser Kondensatoren beschränkt werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mit dem Kondensatoren verschiedenartiger Kapazitäten mit kompakten Abmessungen auf einfache und kostensparende Weise hergestellt werden können.

Dieser Zweck wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Anodenelemente dadurch erhalten werden, dass aus der Aluminiumplatte sich senkrecht zur Längsrichtung des Trägerbandes erstreckende Streifen zusammenhängender Platten gestanzt werden, welche Streifen über eine Anschlusszunge mit dem Trägerband verbunden sind, und dass die Platten jedes Streifens nach dem

Atzvorgang und vor der Formierung zu einem Paket zusammengefaltet und die Elemente schliesslich durch Durchschneiden der Anschlusszungen vom Trägerbandgetrennt werden.

Indem mehrere Platten zu einem das Anodeneleaent bildenden Paket susamaengefaltet werden, ergeben sich Kondensatoren mit sehr kompakten Abmessungen und mit einem für die praktische Brauchbarkeit vorteilhaften Verhältnis zwischen Länget Breite und Dicke, insbesondere bei höheren Kapazitäten. Durch Aenderung der Zahl der zusammengefalteten Platten lassen sich auf einfache Weise Kondensatoren unterschiedlicher Kapazitäten herstellen.

Es sei bemerkt, dass es an sich bekannt ist, Kondensatoren unterschiedlicher Kapazitäten dadurch zusammenzusetzen, dass ein Trägerband mit auf -ihm gebildeten Elementarkondensatoren zusammengefaltet wird; dabei erfolgt das Falten jedoch erst nach

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der vollständigen Bearbeitung der Elementarkondensatoren, wobei die Kathoden der Elementarkondensatoren miteinander verbunden werden müssen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsforin des Verfahrens gemäs8 der Erfindung wird vor der Formierung auf den Anschlusszungen ein aus der Ebene des Trägerbandes herausragender Damm gebildet. Der Teil der Anschlusszunge, der spater zum Anschluss des Anodendrahtes dient, muss blank bleiben. Der Damm verhindert, dass beim Eintauchen des Anodenelementes in das flüssige Kathodenmaterial zur Bildung der Halbleiterschicht das Kathodenmaterial zu hoch ansteigt, wodurch ein etwaiger elektrischer Kurzschluss verhindert wird. Infolge des Vorhandenseins des Damms auf den Anschlusszungen erübrigt sich eine zeitweilige Verkleidung des Anschlussteiles, ±m Gegensatz zum vorstehend erwähnten bekannten Verfahren, bei dem die Anodenelemente vor der Formierung auf einem Teil ihrer Oberfläche mit einer isolierenden Verkleidung überzogen werden, um diesen Teil, der für den späteren Anschluss des Anodendrahtes bestimmt ist, gegen die Halbleiterschicht zu schützen; diese Verkleidung muss nach der Aufbringung getrocknet und nach der Bearbeitung des Anodenelementes wieder teilweise entfernt werden.

Es sei bemerkt, dass es an sich bekannt ist, die Anschlussdrähte elektrischer Teile mit einer Schulter oder einem Bügel zu versehen; diese Schulter dient jedoch als Anschlag bei der Hontage des Teiles in einer Leiterplatte. Dagegen stützt sich der Kondensator gemäss der Erfindung im montierten Zustand mit dem Ende der Anschlusszunge auf der Leiterplatte ab.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Ver-

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fahrens gemasβ der Erfindung werden die Anschlusszungen auf eine derartige Länge durchgeschnitten, dass nach der Befestigung des Anodendrahtes an der Anschlusszunge der aus der Anschlusszunge herausragende Teil des Anodendrahtes heim Aufbringen der Hülle durch Tauchlackieren nicht mit dem Lack überzogen wird. Infolge des Vorhandenseins der Anschlusszunge kann die Höhe der Lackschicht sowohl auf dem Anodendraht als auf dem Kathodendraht genau definiert werden. Bei der Montage des Kondensators in einer Leiterplatte ergeben sich beim Löten der Anschlussdrähte keine Schwierigkeiten infolge des Vorhandenseins von Lack auf diesen Drähten. Die Anschlusszunge muss eine Länge haben, die ausreicht, um durch Aufbringung einer Lackschicht auf der Anschlusszunge bis zu ihrem freien Ende eine ausreichende mechanische Festigkeit der Verbindung des Anodendrahtes mit der Anschlusszunge zu erhalten.

Die gemäss dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Kondensatoren sind kompakt und durch die zu einem Paket zusammengefalteten Platten, durch den Damm auf der Anschlusszunge und durch das Fehlen von Lack auf dem herausragenden Teil des Anodendrahtes gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 bis 14 schematisch verschiedene Stufen des Verfahrens gemäss der Erfindung,

Fig. 15 im Schnitt und in vergrössertem Masstab einen Teil des gemäss dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Kondensators»

Fig. 16, 17 und 18 den fertigen Kondensator in Vorder-,

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Seiten- und Unteransicht.

Der Einfachheit halber sind in einigen Figuren mehrere Bearbeitungsstufen dargestellt. Aus einer Platte 1'aus sehr reinem Aluminium wird durch Stanzen ein Band 3 hergestellt, das aus einem durchgehenden Trägerband 5 und Anodenelementen 7 besteht, wobei jedes Anodenelement über eine Anschlusszunge 9 mit dem Trägerband 5 verbunden ist. Infolge des definierten Abstandee und des Zusammenhangs der Anodenelemente miteinander eignet sich ein solches Band sowohl für einen kontinuierlichen Bearbeitungsprozess als auch für eine diskontinuierlichen Prozess, bei dem das Band in Streifen zerschnitten wird.

Gemäße der Erfindung besteht jedes Anodenelement aus einem Streifen 11 ausgestanzter Platten 13« die über schmale, durch Kerben 15 erhaltene Verbindungsstege 17 miteinander verbunden sind (Fig. 1). Auf den Anschlusszungen 9 wird, vorzugsweise während des Stanzvorganges oder im Anschluss daran, jedenfalls vor der Formierung, ein U-förmiger Damm 19 gebildet, der mit einem scharfen Knick aus der Ebene des Trägerbandes 5 herausragt (Fig. 2). Die den Platten 13 zugekehrte Fläche 21 steht senkrecht auf den Platten. Der Teil 23 der Anschlusszungen 9 zwischen dem Damm 19 und dem Trägerband 5 dient später zum Anschluss eines Anodendrahtes und zur Bestimmung der Höhe der durch Tauchlackierung aufzubringenden Lackschicht.

Um die Oberfläche der Platte 13 *u VergrBssern, werden die Anodenelemente 7 dann elektrochemisch geätzt, indem si· in ein Beizbad 25 mit einer an sich bekannten Zusammensetzung gehängt werden (Fig. 3).

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Gemass der Erfindung werden die Platten 13 je eines

Streifens 11 anschlieasend zu einem Paket 27 zusammengefaltet. Diese Stufe der Bearbeitung ist in Fig. 4, 5 und 6 dargestellt. Die gefalteten Platten kommen unter der Fläche 21 des Damms 19 zu liegen. Die Länge des Damms 19 in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Platten 13 hängt von der Zahl der zusammenzufaltenden Platten ab und ist nahezu gleich der Breite des Pakets 27.

Fig. 6 zeigt, dass zwischen den Platten 13 nach dem Falten genügend Raum für die weitere Bearbeitung der nunmehr paketförmigen Anodenelemente 7 vorhanden ist. Beim dargestellten Ausfuh*- ungsbeispiel enthält jedes Anodenelement 7 fünf Platten 13. Die Zahl der auszustanzenden und zusammenzufaltenden Platten lässt sich variieren und ist von der gewünschten Kapazität des herzustellenden Kondensators abhängig« Durch die beschriebene Zusammensetzung der Anodenelemente ergeben sich Kondensatoren mit insbesondere bei höheren Kapazitätawerten kompakten, für die Praxis annehmbaren und brauchbaren Abmessungen.

Der erwähnte Damm 19 könnte auch während des Faltvorganges gebildet werden; er muss auf jeden Fall angebracht sein, bevor die folgende Bearbeitung, die in Fig. 7 dargestellte Formierung, stattfindet. In dieser Bearbeitungsstufe wird auf den Platten 13 durch anodische Oxydation eine im fertigen Kondensator als Dielektrikum wirksame Aluminiumoxidschicht 31 dadurch gebildet, dass die Anodeneleaent· 7 bis zum Damn 19 in ein Bad 33 eines bekannten Formierungeelektrolyten eingetaucht werden.

In der nachfolgenden, in Fig. 8 dargestellten Bearbeitung« stuf· wird auf da· Dielektrikum 31 eine als Kathode wirksame

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Schicht 55 aus Halbleitermaterial, im vorliegenden Fall aus Mangandioxid, aufgebracht. Fm dieses Halbleitermaterial in den Poren des geätzten Aluminiums bzw. Aluminiumoxides niederzuschlagen, werden die Anodenelemente 7 durch Eintauchen in ein Bad 37 einer Mangannitratlösung mit Mangannitrat imprägniert. Dieser Stoff wird anschliessend bei einer Temperatur zwischen 200^eC und 400⁰C pyrolysiert, wobei das Mangannitrat in Mangandioxid umgewandelt wird, das in inniger Berührung mit dem Dielektrikum steht. Bei dieser Bearbeitung muss vermieden werden, dass der für den Anschluss dienende Teil 23 der Anschlusszunge 9 mit Mangandioxid überzogen wird. Dies wird beim erfindungsgemässen Verfahren auf einfache Weise durch den Damm 19 erreicht, der verhindert, dass während der Pyrolyse das dabei gebildete Mangandioxid auf den Anschlussteil der Anschlusszungen 9 gelangt. Dieser Prozess . wird zur Erhaltung einer guten Füllung mehrmals wiederholt. Nach jeder Pyrolyse wird das Dielektrikum 31» das durch die Pyrolyse etwas angegriffen wurde, dadurch wiederhergestellt, dass es in einem Bad 39 nachformiert wird (Fig. 9)· Die Nachformierung beschränkt sich auf diejenigen Teile der Aluminiumoxidschicht, in denen durch Rissbildung nichtoxydiertes Aluminium entblösst würde. Die Nachformierung ist möglich infolge der Porosität des Mangandioxydes.

Um an die Kathodenschicht 35 einen Anschlussdraht anlöten zu können und die Uebergangswiderstände möglichst niedrig zu halten, wird das Mangandioxid dadurch mit einer Graphitschicht 4I und einer Silberschicht 43 überzogen, dass die Anodenelemente 7 nacheinander in eine Graphitsuspension 45 und eine Silbersuspension eingetaucht werden, wie dies in Fig. 10 schematisch dargestellt ist.

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Nach all diesen Bearbeitungen ist der Anschlussteil 23 der Anschlusszungen 9 noch immer blank.

Dann verden die versilberten Elemente J mit den vorstehenden blanken Anschlussteilen 23 vom Trägerband 5 getrennt (Fig. 11). Jedes Element wird mit einem Anodendraht 51» der auf den vorstehenden Anschlussteil 23 der Anschlusszunge geschweisst wird, und mit einem Kathodendraht 53 versehen, der auf die Silberschicht 43 gelotet wird (Fig. 12). Schliesslich werden die Elemente durch Eintauchen in ein Lackbad 57 mit einer Lackschicht 55 versehen (Fig. 13)· Indem die Elemente genau bis zum Ende 58 der Anschlusszunge 9 in das Bad 57 eingetaucht werden, wird verhindert, dass Lack auf den freien, herausragenden Teil des Anodendrahtes 51 gelangt. Im auf einer Leiterplatte montierten Zustand stützt sich der Kondensator auf dem Ende 58 der Anschlusszunge 9 ab. Anschliessend werden die Elemente 7 kodiert und der Anodendraht 51 und der Kathodendräht 53 zugeschnitten, wonach der fertige Kondensator 59 durchgemessen werden kann (Fig. I4)·

Fig. 15 zeigt im Schnitt einen Teil des Kondensators 59 gemäss der Erfindung, der auf beiden Seiten jeder Platte 13 das Dielektrikum 31» clie halbleitende Kathodenschicht 35» die Graphit- .. schicht 41» die Silberschicht 43 und die Lackschicht 55 aufweist.

Fig. 16, 17 und 18 zeigen in verschiedensii Ansichten den fertigen Kondensator 59 mit dem Anodendraht 51 und dem Kathodendraht 53. Die Lackschicht 55 reicht bis an das freie Ende der Anschlusszunge 9. Das gerade Ende 58 der Anschlusszunge 9, auf dem sich der Kondensator im auf einer Leiterplatte montierten Zustand abstützt, ist deutlich ersichtlich.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE :

/ 1.} Verfahren zur Herstellung trockener Aluminiumkondensatoren, bei dem aus einer Aluminiumplatte Anodenelemente gestanzt werden, die sämtlich mit einem durchgehenden Trägerband verbunden sind und nacheinander geätzt, formiert und mit einer Halbleiterschicht versehen und, nachdem sie mit einer Graphitschicht und einer Silberschicht überzogen worden sind, vom Trägerband getrennt werden, wonach ein Anodendraht am Anodenelement und ein Kathodendraht an der Silberschicht befestigt und die so erhaltenen Kondensatoren schliesslich mit einer Hülle versehen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenelemente dadurch erhalten werden, dass aus der Aluminiumplatte sich senkrecht zur Längsrichtung des Trägerbandes erstreckende Streifen zusammenhängender Platten gestanzt werden, welche Streifen über eine Anschlusszunge mit dem Trägerband verbunden sind, und dass die Platten jedes Streifens nach dea Aetzvorgang und vor der Formierung zu einem Paket zusammengefaltet und die Elemente schliesslich durch Durchschneiden der Anschlusszungen vom Trägerband getrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Formierung auf den Anschlusszungen ein aus der Ebene des Trägerbandes herausragender Damm gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusszungen auf eine derartige Länge durchgeschnitten werden, dass nach der Befestigung des Anodendrahtes an der Anschlusszunge der aus der Anschlusszunge herausragende Teil des Anodendrahtes beim Aufbringen der Hülle durch Tauchlackierung nicht mit dem Lack überzogen wird.

4· Gemäss dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellter trockener Aluminiumkondensator.

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