DE2425338B2 - Kondensator - Google Patents

Kondensator

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DE2425338B2
DE2425338B2 DE19742425338 DE2425338A DE2425338B2 DE 2425338 B2 DE2425338 B2 DE 2425338B2 DE 19742425338 DE19742425338 DE 19742425338 DE 2425338 A DE2425338 A DE 2425338A DE 2425338 B2 DE2425338 B2 DE 2425338B2
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James John; Wiley Robert Emerson; Port Huron Mich. Coniglio (V.StA.)
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Acheson Industries, Inc., Port Huron, Mich. (V.StA.)
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/15Solid electrolytic capacitors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

40
Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einem der Kontaktierung dienenden, aus Kunststoffbinder und leitfähigem Pigment bestehenden Überzug.
Derartige Kondensatoren sind bekannt. Der Stand der Technik ergibt sich aus den US-PS 29 83 624, 25 185, 29 68 649, 31 32 124 und 30 51 677. Beispielsweise sind Tantalkondensatoren hergestellt worden, in denen eine mil Kunstharz gebundene Silberüberzugsmasse verwendet wurde, die einen Acrylharzbinder enthielt. Solche bekannten Kondensatoren besitzen so aufgrund der verwendeten Überzugsmasse eine maximale (iren/e der Betriebstemperatur für Langzeitbetrieb von etwa 85 ( . Oberhalb dieser Temperatur arbeiten derartige Kondensatoren nicht in zuverlässiger Weise. 5s
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator mit einem aus Kunststoffbinder und leitlahigem Pigment bestehenden hochtemperaturbestäniligen Überzug zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen eingangs genannten f>ü Kondensator gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Überzug aus 5 bis 20 Gewichtsprozent eines U)Ii 2(K) bis 370 < thermisch stabilen Fluorelastomeren KO bis 95 Gewichtsprozent eines leitfähigen Pigments und 0 bis 10 Gewichtsprozent Füllmittel besteht.
Der erfindungsgemäße Kondensator besitzt den Vorteil, daß er bei hohen Temperaturen betrieben werden kiinn. beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich
und führt ζ
auszeichnet vom Lot _
tieung des Leiters des Kondensators erforderlich ist Darüber hinaus besitzt der Überzug einen
5^ vfSS2S ^^iÄ
chaften" von eieSrisch le.tenden Schichten befaßt. Uni erne derartige Verbesserung der Gle.te.genschaften zu erzielen, wird nach der Lehre dieser Verofient-Hchung einem üblichen aus Binder und leitfeh.gen Partikeln bestehenden Uberzugsmatenal ein in lerne Sehen zerteiltes Fluorkohlenstoffpolymer zugeseizt Dieses Fluorkohlenstoffpolymer, be.sp.elswe.se ist Polvtetrafluoräthylen genannt wird somit nicht als Bi ider' zugesetzt, der die Temperatureigenschaften der Zusammensetzung im wesentlichen bestimmt, sondern al feinkörn.ger Zusatz zur Verbesserung der Gleiteigenschaften. Demgegenüber wird bei dem erfind ngsgemäßen Kondensator das Fluorelastomere .n dem Überzug gerade als Binder eingesetzt, der ,n entsprechender Weise die Temperalure.genschatten des Materials beeinflußt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Anode aus Tantal. Vorzugsweise findet eine gesinterte Tantalpulveranode Verwendung, die mit einem leitfähigen Überzug, aus kolloidalem G-aphit versehen ist auf dem der Überzug aus dem thermisch stabilen Fluorelastomercn, dem leufanigen Pigment und dem Füllmittel angeordnet ist.
Vorzugsweise besteht das leitfähige Pigment aus wenigstens einem feinverleilten Edelmetall oder einer Edelmetallegierung oder aus Silber- und Kupferteilcr en Es können auch mit Edelmetall überzogene Teilchen Verwendung finden. Bevorzugte Anwendung finden Silberteilchen. Mengenmäßig sollte das verwendete Pigment in einem Bereich zwischen etwa 80 und etwa 97 Gew -% des Gesamtfeststoffes des Überzuges vorliegen, vorzugsweise in einem Bereich zwischen etwa 90 und 95 Gew.-%. Dieser untere Grenzwert wird gefordert um Überzüge zu erhalten, an denen Lot leicht haftet. Dies hängt in einem gewissen Maß von d'-r Größe und Form der Pigmentteilchen und von dem ν,-rwendeten Fluorelastomermaterial ab. Wenn der Anteil leitfähiger Teilchen, beispielsweise Silberteilclien, 97 % übersteigt, verliert der Überzug Zusammenhalt und Haftvermögen.
90% des vorzugsweise verwendeten Silberpigmentcs blitzt eine Teilchengröße, die einer Siebgröße von 140 Maschen je Zentimeter entspricht; die Fülldichte liegt bei etwa 1 bis 2 Gramm pro cm' (Scott-Volumenmeßgcrät).
Das FluorelastomermaMial dient speziell dazu, dem Überzug die große thermische Stabilität zu verleihen, d h eine Temperaturbeständigkeit bis etwa 200 bis 370 C Das verwendete Material sollte diese Ilochtemperaturbeständigkeit aufweisen und gleichzeitig die ligcnschaft besitzen, als wirkungsvolles Bindermate-
rial fur den Überzug dienen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung finden wenigstens zum Teil aus fluorieuen oder fluorierten und chlorierten ülefinpolymeren bestehende Fluorelastomere Verwendung. Besonders geeignete Materialien sind Vinyl/Olefin-Fluorelastomerpolymere. Vinyl-Fluorcarbonelastomercopolymere. Vinyliden/Fluor-Olefinelastomerpolymere und Ci-Ci-Olefin/Fluorcarbonelastomerpolymere und tlüorierte Acrylpolymere. Ein bevorzugtes Material ist VinylidenfluorinVHexafluorpropylen-Copolymerfluorelastomer. Derartige Fluorelastomere sind im Handel erhältlich. Weitere verwendbare Fluorelastomere sind in den US-PS 29 68 649, 30 51677 und 31 72 124 beschrieben.
Das in dem Überzug verwendete Fluorelastomermaierial sollte vorzugsweise in einer Meng., zwischen etwa 5 und etwa 10 Gew.-% vorliegen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält der Überzua daher 5 "bis 10 Gew.-·1/,, Fluorelastomeres, 90 bis 95 Gew-% leiträhiges Pigment und 0,05 bis 2 Gew-% Füllmittel.
Das in dem Überzug verwendete Füllmittel liegt in einem Bereich von 0 bis 10 Gew.-% des Überzuges vor. Vorzugsweise kommen 0,05 bis lOGew.A, Füllmittel zur Anwendung. Besonders als Füllmittel geeignete Materialien sind feinverteilt Materialien aus der Gruppe der Kieselerden und Silikate. Vorzugsweise finden im Handel erhältliches feines weißes SiO:-Pulver (Teilchengröße 0,015-0.020 μ) und Bentonite Anwendung.
Zur Bildung von Lösungen oder Dispersionen des Überzuges können beispielsweise die nachfolgenden Lösungsmittel bzw. deren Mischungen Anwendung finden: Methyläthylketon, Aceton, andere Lösungsmittel vom Ketontyp, Ester, Dimethylformamid sowie verschiedene andere organische Lösungsmittel. Em Rest des Lösungsmittels verbleibt im Überzug, der aus einer Lösung von 1 bis 80 Gew.-"v, Feststoff hergestellt wird. Das Lösungsmittel wird anschließend ausgetrieben oder verdampft und dei aufgetragene Überzug bleibt zurück.
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindur gsgemäßen Kondensators dargestellt. Der Kondensator 200 besitzt eine Anodenzuleitung 202, die elektrisch isoliert durch einen Deckel 204 gefiihri ist. so daß sie mit dem Inneren des Kondensators 200 in Verbindung steht. Die Anodenzuleitung 202 befindet sich in elektrischem Kontakt mit ein?- gesinterten Tantalpulveranode 206, die mit einem lcitfanigen Übemig 208, beispielsweise einem Überzug aus kolloidalem Graphit, versehen ist. Der Überzug 208 wird \o η einer thermisch beständigen Dispcrsonsüberzugsmasse 216 überdeckt. Das Äußere des Kondensators 200 ist durch das die Kathodenverbindung 218 darstellende Lm mit dem Überzug 216 verbunden. Die Kathodenverbindung 218 endet durch den becherarligen unterteil 219 in der Kathoden/uleitung 220. Der thermisch stabile Dispersionsüberzug 216 verleiht dem Kondensator die vorstehend erwähnten vorteilhaften Eigenschaften.
Die zur Bildung des Überzuges 216 verwendete Lösung enthalt /wischen etwa 5 und etwa 80 dew - des den i her/ug bildenden festen Stoffes. Vorzugsweise wird der FestsiolVanieil in einem Bereich /wixjien etwa 45 und 70 Gew.-".· gehalten.
Die beschriebene I berzugs/usammenset/ung wird während der Herstellung des Kondensators aufge-Kr,,hi und liefert eine Oberfläche, an der eine el·,·'..
trische Leitung leicht verlötet werden kann.
Das Widerstandsverhalten der Überzugszusammensetzungen, beispielsweise des Überzuges 216, wurde dadurch ermittelt, daß getrocknete oder ausgehärtete
Überzüge unter gleichmäßigen Bedingungen hergestellt werden, wonach Messungen dts elektrischen Widerstandes durchgeführt werden konnten. Vorteilhafterweise wurden die Überzüge mit einer Messerauftragvorrichtung aufgebracht, die auf einer Glasplatte
ίο Schichten vorbestimmler Dicke bildete. Die folgenden Messungen wurden an einem trockenen Überzug vorgenommen, der 10Minuten bei etwa 150 C aushärttte.
Es wurde gefunden, daß die elektrischen Eigenschaf-
ten der beschriebenen Überzugszusammensetzungen diese für den Gebrauch in Kondensatoren hochgeeignet machen.
Der elektrische Widerstand der folgenden Beispiele wurv "- mittels einer speziellen Vorrichtung in Ohm gemessen. Die Widerstandsmessung wurde mit einem geeigneten Präzisionsmilliohmmeierdurchgetühn Dv:-j Wene geber, die relativen elektrischen Leitfähigkeiten dieser Materialien wieder.
Beispiel 1
B e ι s ρ ι e B e i s ρ i e B e ι s ρ ι L Cicw.-l eile
Silberpigmem
Fluorelastomer
Methylethylketon
90.91
9.09
62.33
Silberpigment
Fluorelasiomer
Methylethylketon
Silberpulver
Fluorelastomer
Methyläthylketon
SdberpuK er
I hiorelastomer
Methylethylketon
162,33
Widerstand 0.19 Ohm bei
0.0254 mm Dicke
Lötbarkeit Widersland Widerstand Widerstand gut
Lötbarkeit Lötbarkeit 1 Otb.ti 'kl'lt I 2
(iew -Teile
93,35
6,65
66,68
166.68
0,15 0hm bei
0.0254 mm Dicke
hervorragend
I 3
Ciew.-l eile
93.35
6.65
66,68
166.68
0.3 Ohm bei
0,0254 mm Dicke
gut
Ί 4
(ieu.-l eile
')s.ll
5.(1
35.7
135.7
0.12 Ohm bei
0.0254 mm Dickt
sehr gut
B Beispiel 5
Gew. -Teile
Silborpulver
Huorelaslomer
Methyläthyl keton
Silberpulver
Iluorelastonier
M cthyläthyl keton
93,35
6,65
23,34
123,34
Widerstand Widerstand 0,152 Ohm bei
0,0254 mm Dicke
Lötbarkeil L.ötbarkeit gut
e i s ρ i e I 6
(ic».-Teile
90.32
9,68
77,42
177,42
0,23 Ohm bü
0.0254 mm Dicke
hervorragend
Alle obigen Überzugsbeispiele wurden auf eine Glasplatte mit einem 0.075-mm-Messerblatt aufgebracht und 15 Minuten bei 150 ( ausgehärtet. Alle Ansätze wurden in geeigneten Kugel- oder Flintsteinmühlen hergestellt. Diese Überzugsmassen wurden in üblicher W eise an Tantal körpern angebracht und dann auf den Verlustfaktor untersucht. Der Impedanzweri des Materials aus Beispiel 6. angebracht am Tantalkörper. Ix trug 0.485 (bei Resonanzfrequenz des Tantalkonder stitors und Raumtemperatur).
15 e i s ρ i c I 7
Hin Tanialkondensator wurde hergestellt, indem zu nächst auf einen Tantaldraht ein gesinterter Tantal körper aufgebracht wurde, der ein Hndc des Tantal drahtes umgibt. Der Tantalanschlußdraht wurde dam /ur Weiterverarbeitung mit einer Zuleitung ver schweißt. Während des Sintervorganges unter oxidic renden Bedingungen bildete sich eine Tantaloxid schicht, die die Tantaloberflüche des Körpers überzog Nachfolgend wurde eine Mangandioxidschicht au dem Körper ausgebildet, indem dieser mehrmals ii eine Mangannitratlosung getaucht und zur Ausbilduni einer Oxidschicht pyrolysiert wurde. Sodann wurde eit (jraphitüberzug durch Eintauchen in eine ze'hnpro zcntige wäßrige Lösung von kolloidalem Graphit auf gebracht und danach luftgetrocknet. Die spezielle:, ther misch stabile Überzugsmasse gemäß Beispiel 1 wurdi als nächste Schicht durch ein- oder zweifaches Hin tauchen in eine gemäß dem obigen Beispiel zusammen gesetzte Überzugsdispersion aufgebracht und sodanr lultgetrocknet. Darauf wurde durch Hintauchen in eil geschmolzenes Lotbad ein Lotüberzug aufgebracht Zum Schluß wurde der Kondensator in ein Gehüusi eingebaut, wie aus der Figur ersichtlich, oder der Kon densator wurde in eine EpoxydverguBmasse einge taucht, nachdem ein Zul'ührungsdraht mit dem Lo verbunden worden war.
Blatt Zeichnuncen

Claims (7)

Patentansprüche: η im-370 C Die bei den bekannten Kondensatoi r überzüge machten einen Betrieb des
1. Kondensator mit einem der Kontaktierung dienenden, aus Kunststoffbinder und leitfähigem Pigment bestehenden Überzug, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus 5 bis 20 Gewichtsprozent eines von 200 bis 370 C thermisch stabilen Fluorelastomeren, 80 bis 95 Gewichtsprozent eines leitfähigen Pigments und 0 bis 10 Prozent Füllmittel besteht
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Anode aus Tantal besteht
3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Pigment aus wenigstens einem fein verteilten Edelmetall oder einer Edelmetallegierung oder aus Silber- und Kupferteilchen besteht
4. Kondensator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorelastomere wenigstens zum Teil aus fluorierten oder fluorierten und chlorierten Olefinpolymeren besteht.
5. Kondensator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmittel wenigstens zum Teil aus fein verteilten Kieselerden oder Silikaten besteht.
6. Kondensator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmittel in einem Anteil von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent vorliegt.
7. Kondensator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Überzug 5 bis 10 Gewichtsprozent Fluorelastomeres, 90 bis 95 Gewichtsprozent leitfähiges Pigment und 0,05 bis 2 Gewichtsprozent Füllmittel enthält.
Herstellung des Kondensators aufgebracht
DE19742425338 1973-05-29 1974-05-25 Kondensator Expired DE2425338C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US36475073 1973-05-29
US364750A US3863116A (en) 1973-05-29 1973-05-29 New capacitor construction

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2425338A1 DE2425338A1 (de) 1974-12-19
DE2425338B2 true DE2425338B2 (de) 1977-06-02
DE2425338C3 DE2425338C3 (de) 1978-01-19

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5423425B2 (de) 1979-08-14
GB1469311A (en) 1977-04-06
US3863116A (en) 1975-01-28
JPS5021255A (de) 1975-03-06
FR2232057B1 (de) 1978-12-01
FR2232057A1 (de) 1974-12-27
DE2425338A1 (de) 1974-12-19

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