DE2347410A1

DE2347410A1 - Elektrolytkondensator mit glashuelle

Info

Publication number: DE2347410A1
Application number: DE19732347410
Authority: DE
Inventors: Peter Michael Dr Rer Nat Hille; Klaus Ruediger Dr Petrikat
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1973-09-20
Filing date: 1973-09-20
Publication date: 1975-04-10
Also published as: FR2245068B1; CH576184A5; BE820124A; DE2347410B2; FR2245068A1; ES430217A1; NL7411993A; AU7355674A; JPS5076556A; US3947735A; JPS5323499B2; GB1478388A

Description

Standard Elektrik Lorenz, AG ^ ^ , _ , _

P.M.Hille-K.R.Petrikat 2-2

Elektrolytkondensator mit Glashülle

Die Erfindung bezieht sich auf einen in einem Glasgehäuse dicht eingebauten Elektrolytkondensator aus einem Sinterkörper aus Ventilmetall mit einer dielektrischen Oxidschicht, einer darauf angeordneten Halbleiterschicht und einer leitenden Schicht auf der Halbleiterschicht.

Es ist bereits bekannt, elektrische Kondensatoren dicht in ein Glasgehäuse einzubauen. So ist es aus der DT-PS 3 50 504 bekannt, einen elektrischen Wickelkondensator in eine Glashülle einzubauen und die Anschlüsse durch die Glashülle nach außen zu führen.

Aus der DT-PS 87 8 532 ist es weiter bekannt, einen elektrischen Kondensator im Vakuum in einer Glashülle unterzubringen.

Einen Elektrolytkondensator mit einer Anode aus Ventilmetall in eine Glashülle einzubauen ist aus der US-PS 2 28 3 7 23 bekannt.

Schließlich ist es. aus der DT-OS 1 909 282 bekannt, einen Elektrolytkondensator aus einem Sinterkörper aus Ventilmetall mit einer dielektrischen Oxidschicht, einer d,^arau;f angeordneten Halbleiterschicht und einer leitenden Schicht auf der Halbleiterschicht in ein Glasgehäuse dicht einzubauer.

Fr/b - 10.9.1973 · ' ^/ '

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Beim Einbau von elektrostatischen Kondensatoren in ein Glasgehäuse treten keine besonderen Probleme auf. Es ist bekannt, welche elektrische Zuleitungen sich gut in Glashüllen einschmelzen lassen.

Bei Elektrolytkondensatoren mit flüssigen Elektrolyten tritt das Problem auf, das Glasgehäuse dicht zu verschmelzen, ohne daß der flüssige Elektrolyt ein Zuschmelzen verhindert. Dieses Problem ist jedoch auch gelöst. Es ist seit langem bekannt, Flüssigkeiten in Glasampullen einzuschmelzen.

Bei Elektrolytkondensatoren mit einer Halbleiterschicht treten jedoch besondere Probleme beim Einschmelzen in ein Glasgehäuse auf. Bekanntlich besteht die Halbleiterschicht in vielen Fällen aus einer Oxidschicht, insbesondere aus Mangandioxid, welche mechanisch sehr empfindlich ist und die sich nicht leicht kontaktieren Läßt. Die Kontaktierung dieser Halbleiterschicht, besonders der Mangandioxidschicht, wird bekanntlich so vorgenommen, daß auf die Mangandioxidschicht eine Kohleschicht oder eine Graphitschicht aufgebracht wird und daß auf diese Graphitschicht dann eine weitere leitende Schicht in Form einer Metallschicht oder in Form von Leitsilber aufgebracht wird. Naturgemäß haftet die Metallschicht bzw. die Leitsilberschicht nicht sehr gut auf der Kohle- oder Graphitschicht und diese wiederum haftet nicht sehr gut auf der darunterliegenden Mangandioxidschicht. Infolge dieser verhältnismäßig schlechten mechanischen Verbindung treten leicht Widerstandsänderungen in diesen Schichten bzw. an den

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Grenzflächen auf, die zu einer wesentlichen Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Kondensators führen können.

Beim dichten Einschließen "eines Elektrolytkondensators der eingangs genannten Art in ein Glasgehäuse treten daher Schwierigkeiten auf, den elektrischen Anschluß mit der Halbleiterschicht bzw. der darauf angeordneten leitenden Schicht oder den leitenden Schichten mit einem in das Glasgehäuse bereits eingeschmolzenen Zuleitungsdraht herzustellen.. Man könnte zwar daran denken, die leitende Schicht an die angeschmolzene Kathodenzuleitung anzulöten, indem man in das einseitig geschlossene und mit der eingeschmolzenen Kathodenzuleitung versehene Glasgehäuse ein Stückchen Lotmetall einlegt und dann den Kondensatorkörper einbringt, worauf durch Erhitzen auf eine solche Temperatur, daß das Lotmetall schmilzt, eine Verlötung zwischen dem Kondensatorkörper und der Kathodenzuleitung stattfindet. Es hat sich bei entsprechenden Versuchen jedoch gezeigt, daß es sehr schwierig ist, eine Lötverbindung in dem engen Glasgehäuse herzustellen. Für eine gute Lötverbindung ist es erforderlich ein geeignetes Flußmittel zuzusetzen. Dies führt aber zu Schwierigkeiten beim endgültigen Verschließen des Glasgehäuses infolge der Entwicklung von Gasen durch Reste des Flußmittels. Außerdem wird der Scheinwiderstand des Kondensators durch das Flußmittel in ungünstigem Sinne beeinflußt. Es treten auch bei Lötkontakten zwischen dem Kondensatorkörper und der Kathodenzuleitung ungünstige Veränderungen des Scheinwiderstandes und der Resonanzfrequenz auf, wenn der Kondensator nach dem Verschließen

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des Glasgehäuses einer Temperung bei höherer Temperatur zur Stabilisierung seiner elektrischen Eigenschaften unterworfen wird. Es hat sich somit herausgestellt, daß Lötverbindungen in diesem Falle nicht geeignet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen in ein Glasgehäuse dicht eingebauten Elektrolytkondensator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein guter elektrischer Kontakt zwischen der leitenden Schicht und der in das Glasgehäuse eingeschmolzenen Kathodenzuleitung vorhanden ist, dufch die sich keine nachteiligen Einwirkungen während des Verschließens und bei der anschließenden Wärmebehandlung ergeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Kondensator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der elektrische Kontakt zwischen der leitenden Schicht und der in das Glasgehäuse eingeschmolzenen Kathodenzuleitung aus einem Druckkontakt mit einem verformbaren leitenden Körper besteht.

Überraschender Weise hat sich herausgestellt, daß ein Druckkontakt allen während der Herstellung und des Betriebes des Kondensators auftretenden Forderungen genügt und daß durch diesen Druckkontakt eine Veränderung des Scheinwiderstandes und der Resonanzfrequenz während des Einbaues in das Glasgehäuse vermieden wird. Gemäß der Erfindung wird für den Druckkontakt ein verformbarer leitender Körper verwendet. Dieser verformbare leitende Körper vermittelt den elektrischen Kontakt zwischen

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der leitenden Schicht auf der Außenseite des Kondensatorkörpers und dem in das Glasgehäuse eingeschmolzenen Kathodenzuleitungsdraht.

Vorzugsweise besteht der verformbare leitende Körper aus einem porösen Metallkörper. Solche poröse Metallkörper haben die Eigenschaft, daß sie bei einem bestimmten Druck nachgeben, ab^er den Druck vollständig aufnehmen und"nicht an die angrenzenden Schichten weiterleiten. Dadurch wird vermieden, daß der erforderliche Kontaktdruck eine nachteilige Einwirkung auf die leitende Schicht des Kondensators und die darunter liegende Halbleiterschicht, z.B. Mangandioxidschicht, ausübt.

Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung besteht der leitende Körper aus einer Zinnlegierung. Es haben sich besonders Legierungen aus Zinn, Cadmium und Blei bewährt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zusammensetzung der Legierung so gewählt wird, daß der Schmelzpunkt der Legierung dicht über der höchsten im Gehäuse beim Verschließen auftretenden Temperatur liegt. Dann ist nämlich der Metallkörper besonders leicht verformbar, aber er wird noch nicht flüssig, denn ein Verlöten soll ja vermieden werden. Außerdem würde eine solche ganze oder teilweise Verflüssigung die poröse Struktur des Metallkörpers zerstören und damit die Fähigkeit, einen Druck aufzunehmen.

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Es hat sich herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Legierung, die für den porösen Metallkörper verwendet wird, einen Schmelzpunkt von etwa 2 20° C hat.

Der poröse Metallkörper kann als solcher zwischen dem Kondensatorkörper und der eingeschmolzenen Kathodenzuleitung angeordnet sein. Zur Vereinfachung des Zusammenbaues und zur Verbesserung des Kontaktes zwischen dem porösen Metallkörper und der obersten leitenden Schicht des Kondensators ist es besonders vorteilhaft, wenn der poröse Metallkörper direkt auf der obersten leitenden Schicht des Kondensatorskörpers durch Aufspritzen der Legierung gebildet.ist.

Es ist zwar bereits bekannt, als äußerste leitende Schicht bei Kondensatoren mit einer Halbleiterschicht eine aufgespritzte Metallschicht zu verwenden. Diese Schichten wurden jedoch meist durch Löten mit einer Kathodenzuleitung verbunden oder bestanden aus einem Metall oder einer Legierung, welche einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt hat und keine poröse Struktur aufweist. So ist es aus der DT-OS 2 056 57 3 bekannt, eine Schicht durch Aufspritzen in Form von plättchenförmigen Teilchen aus Kupfer aufzubringen. Infolge der plättchenförmigen Struktur entsteht kein poröser Metallkörper, sondern die Plättchen legen sich dicht aufeinander. Infolge des hohen Schmelzpunktes und der verhältnismäßig großen Härte von Kupfer ist eine solche Schicht nicht geeignet, einen elektrischen Kontaktdruck aufzunehmen.

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Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Ende der Kathodenzuleitung mindestens -teilweise in den leitenden Körper eingedrückt. Dies stellt einmal sicher, daß ein genügender Kontaktdruck zur Herstellung des Kontaktes zwischen dem leitenden Körper und der Kathodenzuleitung aufgewendet wurde und daß auch eine genügende Kontaktfläche zwischen den beiden vorhanden ist. Außerdem werden durch das Eindrücken dünne Oxidschichten an den Grenzflächen zerstört.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Ende der Kathodenzuleitung, das in den leitenden Körper eingedrückt ist, verbreitert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt.

Diese zeigt einen Schnitt durch einen in ein Glasgehäuse eingebauten Elektrolytkondensator mit Halbleiterschicht.

Der Elektrolytkondensator, der im Schnitt in der Figur dargestellt ist, besteht aus einem porösen Körper 1 aus Ventilmetall, insbesondere einem Sinterkörper aus Tantal-, Niob, Aluminium oder einem anderen geeigneten Ventilmetall. Durch eine geeignete Formierungsbehandlung ist auf der ganzen Oberfläche des Tantalsinterkörpers 1 eine dielektrische Oxidschicht erzeugt worden. Diese dielektrische Oxidschicht ist mit einer Halbleiterschicht bedeckt, welche beispielsweise durch thermische Zersetzung einer entsprechenden Manganverbindung in Form von Mangandioxid erzeugt wird. Zur Kontaktierung dieser Halbleiterschicht ist

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auf der Halbleiterschicht eine leitende Schicht angeordnet, welche z.B. aus Graphit oder Kohle besteht. Auf dieser Graphit- oder Kohleschicht können noch weitere leitende Schichten angeordnet sein, die in der Figur insgesamt mit 2 bezeichnet sind. Der Kondensator ist dicht in die Glashülle U eingebaut, durch welche die beiden Zuleitungen, nämlich die Kathodenzaleitung 5 und die Anodenzuleitung dicht durchgeführt sind. Der Anodenanschluß 8 des Kondensators, der in der Regel aus einem Draht aus Ventilmetall, wie z.B. Tantal, besteht, ist innerhalb der Glashülle 4 mit der Anodenzuleitung 9 verbunden.

Der elektrische Kontakt zwischen der obersten leitenden Schicht 2 und der Kathodenzuleitung 5 wird gemäß der Erfindung hergestellt durch einen porösen leitenden Körper 3, der vorzugsweise aus einer aufgespritzten Metalllegierung von Zinn, Cadmium und Blei mit einem Schmelzpunkt von etwa 220 C besteht. Beim Zusammenbau des Kondensators wird über den Anodenanschluß 8 ein bestimmter Druck ausgeübt, so daß sich das Ende der Anodenzuleitung 5 teilweise in den porösen Metallkörper 3 eindrückt, wie dies bei 7 gezeigt ist. Vorteilhaft ist es, wenn, wie dargestellt, das Ende der Kathodenzuleitung 7 im Inneren des Glasgehäuses U verbreitert ist.

Es wird auf diese Weise ein Druckkontakt zwischen dem Ende der Kathodenzuleitung 5 und dem porösen Metallkörper 3 hergestellt, der keine Erhöhung des Scheinwiderstandes während der Herstellung und des Betriebes und auch keine Erhöhung

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der Resonanzfrequenz ergibt. Infolge der Druckaufnahmefähigkeit des porösen Metallkörpers 3 wird kein Druck auf die leitenden Schichten 2 und damit auf die Halbleiterschicht oder die dielektrische Oxidschicht übertragen.

Verzeichnis der Bezugszeichen

1 Sinterkörper

2 leitende Schicht(en)

3 leitender Körper

4 Glashülle

5 Kathodenzuleitung

6 verbreitertes Ende de,r Kathodenzuleitung

7 Eindrückung

8 Anodenanschluß

9 Anodenzuleitung

9 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnung

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Claims

P.M.Hille-K.R.Peti-ika·; 2-2 £o4 /4 I U Patentans prüche

1. )J In ein Glasgehäuse dicht eingebauter Elektrolytkondensator aus einem Sinterkörper aus Ventilmetall mit einer dielektrischen Oxidschicht, einer darauf angeordneten Halbleiterschicht und einer leitenden Schicht auf der Halbleiterschicht, dadurch ge kennzeich net, daß der elektrische Kontakt zwischen der leitenden Schicht (2) und der in das Glasgehäuse (4) eingeschmolzenen Kathodenzuleitung (5) aus einem Druckkontakt mit einem verformbaren leitenden Körper (3) besteht.

2.) Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende körper (3) ein poröser Metallkörper ist.

3.) Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende. Körper (3) aus einer Zinnlegierung besteht.

4.) Elektrolytkondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Körper (3) aus einer Legierung von Zinn, Cadmium und Blei besteht.

5.) Elektrolytkondensator nach Anspruch 3 und H, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt der Legierung dicht über der höchsten im Gehäuse (4) beim Verschließen auftretenden Temperatur liegt.

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6.) Elektrolytkondensator nach Anspruch 5» daduieh gekennzeichnet, daß die Legierung einen Schmelzpunkt von etwa

220° C hat.

7.) Elektrolytkondensator naph Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Metallkörper durch Aufspritzen des Metalls auf die oberste leitende Schicht (2) des Kondensators gebildet ist.

8.) Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Kathodenzuleitung (5) mindestens teilweise in den leitenden Körper (3) eingedrückt ist.

9.) Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Kathodenzuleitung (5) verbreitert ist.

Fr/b - 10.9.1973

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