DE2405459B2 - Verfahren zum herstellen eines elektrolytkondensators mit einer tantalanode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Elektrolytkondensatoren mit einer Tantalanode, die Molybdän enthält, insbesondere von Festelektrolytkondensatoren. Bislang glaubte man, daß die Qualität von Festelektrolytkondensatoren mit Tantalanoden, wie sie z. B. in der FR-PS 10 91097 beschrieben sind, die Verwendung eines anodisch oxidierbaren Tantalpulvers mit höchstmöglicher Reinheit erfordern würde, weshalb bezüglich des Tantals zahlreiche Reinigungsverfahren beschrieben wurden. Der wirtschaftliche Erfolg dieser Konden- $atorart ist der beste Beweis für das Interesse der Benutzer. Die Anforderungen der Benutzer wurden mit neigendem technologischem Fortschritt auf dem Kondensatorgebiet ausgeprägter. Die Erfindung betweckt die Verbesserung der sekundären Eigenschaften Von Kondensatoren der vorstehend beschriebenen Art lind insbesondere eine Herabsetzung der Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur, insbesondere bei Temparaturen unter 0°, sowie eine Herabsetzung des Verlustfaktors. Beispielsweise erhielt man für einen Kondensator mit mittlerer Spannung (40 bis 50 V), der gemäß der Erfindung hergestellt wurde, eine relative Änderung des Kapazitätswerts zwischen 25 und — 55°C, die um etwa 30% geringer war, als man sie lypischerweise bei Kondensatoren gleicher Abmessun- _4S gen erzielt, welche nicht gemäß der Erfindung hergestellt worden waren. Ebenso erzielte man bei den erfindungsgemäß erhaltenen Kondensatoren eine Verringerung des Verlustfaktors um bis zu 40% des typischen Werts.

Diese Verbesserungen erzielt man gemäß der Erfindung dadurch, daß man zur Herstellung der Anode reines Tantalpulver mit einem Tantalpulver, das 0,01 bis 2% Molybdän enthält, mischt, verformt und sintert. Vorzugsweise werden Vs bis ά Volumenteile des reinen Tantalpulvers mit einem Volumenteil des molybdänhalligen Tantalpulvers gemischt. Auf die Anode kann dann ein Festelektrolyt (Mangandioxid) aufgebracht werden. Vorzugsweise besitzen die Pulver alle etwa die gleiche Korngröße. ^₀

Aus der US-PS 32 85 716 sind zwar schon Elektrolytkondensatoren mit einer Tantalanode, die Molybdän enthält, bekannt. Dort handelt es sich jedoch um Wickelkondensatoren mit einem flüssigen Elektrolyten und mit chemisch geätzter, nicht gesinterter Tantalfolie ^₅ als Anode. Diese darf nur zwischen 35 und höchstens 300 ppm Molybdän enthalten und wird durch mechanisches Auswalzen eines aus molybdänhaltigem Tantalpulver geschmolzenen Barrens erhalten. Auf Grund dieser Verschiedenheiten erzielt man mit den bekannten molybdänhaltigen Tantalanoden nicht die starke Herabsetzung des Verlustfaktors wie bei erfindungsgemäß hergestellte Anoden enthaltenden Elektrolytkondensa-

Die Erfindung wird an Hand der folgenden, beispielsweise Ausführungsformen betreffenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm der Herstellung einer Tantalanode, und zwar Fig. IA gemäß Stand der Technik und F i g. 1B gemäß der Erfindung,

F i g. 2 und 3 die charakteristischen Verbesserungen von Kondensatoren mit einer erfindungsgemäßen Anode, verglichen mit den gleichen Eigenschaften von Kondensatoren mit Anoden aus reinem Tantal.

Bekanntlich werden die chemischen und physikalischen Eigenschaften von zur Herstellung von Sinteranoden von Festelektrolytkondensatoren verwendeten Pulvern vorn Hersteller im Hinblick auf die gewünschten Eigenschaften des fertigen Kondensators fixiert.

Bei dem bekannten Verfahren werden das aus einem Vorrat stammende Tantalpulver und gegebenenfalls ein Bindemittel mechanisch in der in Fig. IA mit 1 bezeichneten ersten Verfahrensstufe gemischt. Das am häufigsten verwendete Bindemittel ist Stearinsäure in einem relativen Anteil zwischen 4 und 6 Gewichtsprozent des Tantalpulvers. Der Zusatz von Bindemittel erleichtert in bestimmten Fällen die Verformung, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Die zweite Verfahrensstufe besteht in der in der französischen Patentschrift 15 18 691 als Stufe 4, 5 und 6 in Fig. 1 dieser Patentschrift beschriebenen Vorgranulierung. Dann formt man in üblicher Weise Rohlinge (Stufe 3), worauf man diese sintert (Stufe 4). Auf diese Weise erhält man einen zusammenhängenden Schwamm aus metallischem Tantal. Die Herstellung eines Kondensators, ausgehend von dieser Anode, erfolgt insgesamt auf die im einzelnen in der bereits genannten französischen Patentschrift 10 91 097 beschriebene Weise.

Fig. IB zeigt die verschiedenen Herstellungsstufen einer erfindungsgemäßen Anode, wobei die Stufen, welche analog dem Stand der Technik (Fig. IA) verlaufen, die gleichen Bezugszahlen tragen. Wie man sieht, wird die Stufe 1 der Herstellung des Pulvers durch wahlweise Zugabe des Bindemittels durch die Stufe 10 ersetzt, die darin besteht, daß man mindestens zwei Metallpulver mischt, wovon das eine aus reinem Tantal und das andere aus einem Tantalpulver besteht, das den gewählten Anteil Molybdän besitzt. Ein für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignetes Pulver ist in der luxemburgischen Patentschrift 67 009 beschrieben.

Das Mischen erfolgt unter den folgenden Bedingun gen:

Das reine Pulver und das Molybdän enthaltende Tantalpulver kommen in einen Mischer, wo man ihnen gegebenenfalls die erforderliche Bindemittelmenge, gelöst in einem flüchtigen, inerten Lösungsmittel, in begrenzter Menge zugibt, damit die Mischung ohne Gefahr eines Absetzens in dem Mischer entsteht, wobei die Menge jedoch ausreicht, daß die Mischung eine fließfähige Paste bildet. Das Mischen erfolgt so lange, bis durch Verdampfung des Lösungsmittels die erhaltene Paste die zur Vorgranulierung geeignete Viskosität erreicht hat. Die folgenden Herstellungsstufen sind dem Fachmann bekannt.

Die in F i g. 2 und 3 dargestellten Ergebnisse

betreffen Kondensatoren, deren Anode gemäß der Erfindung, ausgehend von einem Gemisch, aus zwei Pulvern erhalten wurde, wovon das eine reines Tantal und das andere Molybdän enthaltendes Tantal war. Dabei erzielte man bei verschiedenen Versuchen besonders interessante Ergebnisse in bezug auf die beiden Eigenschaften von Tantalkondensatoren, die man verbessern wolke, nämlich: die Stabilität des Kapazitätswerts in Abhängigkeit von der Temperatur bei tiefer Temperatur und den Verlustfaktor. Die Kurve ι ο von F i g. 2 (relative Werte) zeigt die Änderung des Verhältnisses

C C

wobei Ci und Ci die jeweiligen Kapazitäten bei 25° C und bei -55° C in Abhängigkeit der Konzentration an Molybdän bedeuten, wobei der Wert 1 für Kondensatoren mit reinen Tantalanoden steht. Die Anoden wurden durch Mischen eines reinen Tantaipulvers und eines molybdänhaltigen Tantalpulvers in gleichen Volumenteilen hergestellt

Die Kurve von F i g. 3 zeigt den relativen Wert des Verlustfaktors tgo der gleichen Kondensatoren. Die Messungen wurden an Kondensatoren durchgeführt, die, ausgehend von zylindrischen Anoden (0 =4,8 mm, Höhe = 8 mm), mit einem Gewicht von 1 g, die 30 Minuten bei 1850^DC gesintert waren, hergestellt wurden, und die Messungen erfolgten in den folgenden Bereichen:

22 μΡ/40 V,
15μΡ/50ν,
33 μΡ/25 V.

Die Eigenschaften wurden entsprechend der Norm CCTU 02-12B gemessen. Die Kurven entsprechen Mittelwerten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Elektrolytkondensators mit einer Tantalanode, die Molybdän enthält, dadurch gekennzeichnet, daß reines Tantalpulver mit einem Tantalpulver, das 0,01 bis 2% Molybdän enthält, gemischt, verformt und gesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vs bis 5 Volumen teile des reinen Tantalpulvers mit einem Volumenteil des molybdänhaltigen Tantalpulvers gemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Festelektrolyt (Mangandioxid) auf ι s die gesinterte Anode aufgebracht wird.