DE2347410B2

DE2347410B2 - Elektrolytkondensator mit einer glashuelle

Info

Publication number: DE2347410B2
Application number: DE19732347410
Authority: DE
Inventors: Peter Michael Dr.rer.nat. 8500 Nürnberg; Petrikat Klaus Rüdiger Dr. 8501 Großschwarzenlohe Hille
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1973-09-20
Filing date: 1973-09-20
Publication date: 1976-03-25
Also published as: FR2245068B1; NL7411993A; JPS5323499B2; DE2347410A1; CH576184A5; FR2245068A1; ES430217A1; AU7355674A; BE820124A; GB1478388A; JPS5076556A; US3947735A

Description

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 Glashüllc einzubauen und die Anschlüsse durch die Glashülle nach außen zu führen.

Aus der DT-PS 8 78 532 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 22 S3 723 bekannt.

Schließlich ist es aus der DT-OS 19 09 282 bekannt, einen Elektrolytkondensator aus unem Sinterkörper aus Ventilmetall mit einer dielektrischen Oxidschicht, einer darauf angeordneten Halbleiterschicht und einer leitenden Schicht auf der Halbleiterschicht in ein Glasgehäuse dicht einzubauen.

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 dich; 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 Halblen.erschicht 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 Graphitschichi dann eine weitere leitende Schicht in Form einer Metallschicht oder in Form von Leitsilber aulgebracht wird. Nauirgemäß haftet die Metallschicht bzw. die Lensilbcrschicht nicht sehr gut auf der Kohle- oder Graphitschicht und diese wiederum härtet nicht sehr gut auf der darunterliegenden Mangandioxidschicht. Infolge dieser verhältnismäßig schlechten mechanischen Verbindung treten leicht Widerstandsänderungen in diesen Schichten bzw. an den Grenzflächen auf, die zu einer wesentlichen Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Kondensators führen können.

Beim dichten Einschließen eines Elektrolytkondensator der eingangs genannten Art in ein Glasgehäuse treten daher Schwierigkeiten auf. den elektrischen Anschluß mit der Halbleiterschicht bzw. der daraul angeordneten leitenden Schicht oder den leiu-'iden Schichten mit einem in das Glasgehäuse bereits eingeschmolzenen Zuleitungsdrahl herzustellen. Man könnte zwar daran denken, die leitende Schicht an die angeschmolzene Kathoder.zuleitung anzulöten, indem man in das einseitig geschlossene und mit der eingeschmolzenen Kathodenzuleitung versehene Glasgehäuse ein Stückchen Lotmctall einlegt und datin den Kondensatorkörper einbringt, worauf durch Erhitzen auf eine solche Temperatur, daß das Lotmetall schmilzt. eine Verlötung /wischen dem Kondensatorkörper und der Kathodenzulcitung stattfindet. Es hat sich bei entsprechenden Versuchen jedoch gezeigt, daß es sehr schwielig ist, eine Lötverbindung in dem tilgen Glasgehäuse herzustellen. Für eine gute Lötxerbindung ist es erforderlich, ein geeignetes Flußmittel zuzusetzen. Dies führt aber zu Schwierigkeiten beim endgültigen Verschließen des Glasgehäuscs 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 Lötkonlaktcn zwischen dem Kondensaiorkörper und der Kathodenzulcitung ungünstige Veränderungen des Scheinwiderstandes und der Resonanzfrequenz auf. wenn der Kondensator nach dem Verschließen des Glasgehäuscs 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 isi 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. durch die sich keine nachteiligen Einwirkungen während des Verschließen* 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. '°

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

Vorzugsweise besteht der verformbure leitende Körper aus einem porösen Metallkörper. Solche poröse Metallkörper haben die Figenschaft. daß sie bei einem bestimmten Druck nachgeben, aber den Druck vollständig aufnehmen und nicht an die angrenzenden Schichten weiterleiten. Dadurch wird vermieden, daß der erforderliche Kontaktdruck eine nachteilige Finwirkung auf die leitende Schicht des Kondensators und die darunterliegende Halbleiterschicht, /. B. Mangandioxidschicht, ausübt.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht der leitende Körper aus einer Zinnlegierung. Ks haben sich besonders Legierungen aus /inn. 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 Metallkörper zerstören und damit die Fähigkeit, einen Druck aufzunehmen.

Fs hai sich herausgestellt, daß es vorteilhaft ist. wenn die Legierung, die für den porösen Metallkörper verwendet wird, einen Schmelzpunkt von etwa 220 C ^⁰ hat.

Der poröse Metallkörper kann als solcher zwischen dent Kondensatorkörper und der eingeschmolzenen Kalhoden/.uleilung 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 Kondensalorkörpers durch Aufspritzen der Legierung gebildet ist.

Ks ist /war bereits bekannt, als äußerste leitende Schicht bei Kondensatoren mit einer I lalbleiierschicht eine aufgespritzte Metallschicht zu verwenden. Diese Schichten wurden jedoch meist durch Löten mit einer Kathoden/uleiuing verbunden oder bestanden aus ^f<s einem Metall ι-der einer Legierung, welche einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt hai und keine noröse Struktur aufweist. So ist es aus tier DI -OS 20 56 573 bekannt, eine Schicht durch Aufspritzen in Form von pläitchenförmigen Teilchen aus Kupfer aufzubringen. Infolge der pläitchenförmigen Struktur entsteht kein poröser Metallkörper, sonder;] 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.

Gemäß einer 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 ! 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 Halbleitcrschicht bedeckt, welche beispielsweise durch thermische Zersetzung einer einsprechenden Manganverbindung in Form von Mangandioxid ei zeugt wird. Zur Kontaktierung dieser Haibleilerschicht ist auf der Halbleiterschicht eine leitende Schicht angeordnet, welche z. B. aus Graphit oder Kohle besteht. Aul 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 Glashalle 4 eingebaut, durch welche die beiden Zuleitungen, nämlich die Kathodenzuleitung 5 und die Anodenzuleitung 9 dicht durchgeführt sind. Der Anodenanschluß 8 des Kondensators, der in der Regel aus einem Draht aus Ventilmetall, wie /. B. Tantal, besteht, ist innerhalb der Glashülle 4 mit der Anoden/uleitung 9 verbunden.

Der elektrische Kontakt /wischen der obersten leitenden Schicht 2 und der Kathodenzuleitimg 5 wird gemäß der Erfindung hergestellt durch einen porösen leitenden Körper 3. der vorzugsweise aus einer aufgespritzten Metallegierung von Zinn, Cadmium und Blei mit einem Schmelzpunkt von uiwa 220 C besteht. Beim Zusammenbau des Kondensators wird über den Anodenanschluß 8 ein bestimmter Druck ausgeübt, so daß sieh das linde der Anoden/uleitung 5 teilweise in den porösen Metallkörper 3 eindrückt, wie dies bei 7 gezeigt ist. Vorteilhaft ist es. wenn, wie dargestellt, das l'.ntle der Kaihoden/uleituni· 7 im Inneren des Glasgehäuses 4 verbreiten ist.

Fs wird auf diese Weise ein Druckkontakt /wischen dem Fmte der Kathodcn/uleitiing 5 und dem pt '-ösen Metallkörper 3 hergestellt, der keine Erhöhung des Scheinwiderstandes wahrend der Herstellung und des Betriebes und auch keine lihöhung der Resonan/fre-

qucnz ergibt. Infolge der Druckaiifnahmefähigkeii des porösen Meiallkörpcrs 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 Schichten).

3 leitender Körper.

4 Glashülle.

5 Kathodcn/.uleitung.

6 verbreilertes linde der Kathodenzulcitung.

7 Irlindrückung,

8 Anodenanschluß.

9 Anodcnziilcitung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 gekennzeichnet, 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) ·5 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, duß der leitende Körper (3) aus einer Legierung von Zinn, Cadmium und Blei besteht.

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

6. Elektrolytkondensator nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung einen Schmelzpunkt von etwa 220°C hat.

7. Elektrolytkondensator nach Anspruch 2 bis (\ 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 Kathodenzuleiiung (5) mindestens teilweise in den leitenden Körper (3) eingedrückt ist.

9. Elektrolytkondensator nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Kathoden/uleitung (5) verbreitert ist.