DE2728057A1

DE2728057A1 - Konfiguration des endanschlusses eines elektrolytkondensators

Info

Publication number: DE2728057A1
Application number: DE19772728057
Authority: DE
Inventors: John Piper
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-06-28
Filing date: 1977-06-22
Publication date: 1977-12-29
Also published as: NL7707105A; NL177055C; FR2357047A1; US4097916A; JPS5325860A; DE2728057C2; GB1555584A; NL177055B; FR2357047B1; JPS5857898B2; CA1088163A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kapazitätsvorrichtung und insbesondere eine polare Kondensatoreinrichtung mit einem festen Elektrolyten, die aus einer porösen Ventilmetall - Anode konstruiert \mrde. Der Ausdruck "Ventilmetall" (valve-metal) bezeichnet ein Metall, das eine isolierende Oxidbeschichtung auf seiner Oberfläche bildet, z.B. Tantal, Aluminium, Niob und Titan. Nur der Klarheit v.-egen und nicht ?um Zwecke dor Begrenzung werden die Konzeptionen dor vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf einen festen Tantalkondensator diskutiert.

Tantalkondensatoren mit einem festen Elektrolyten, wie sie in dem US-Patent 3 166 693 offenbart werden, v/erden in der Elektronikindustrie häufig verwendet, und zwar wegen ihrer hohen volumenmäßigen Wirksamkeit, wegen ihrer Festkörperkonstruktion und wegen ihrer allgemeinen Stabilität. Derartige Kondensatoren sind besonders nützlich in der Computerindustrie,und zwar wegen der oben erwähnten Vorteile und anderer Vorteile.

Tantalkondensatoren mit einem festen Elektrolyten sind jedoch polare -Vorrichtungen, d.h. sie haben unterschiedliche positive xind negative Anschlüsse; wenn sie an einen Stromkreis mit falscher Polarität angeschlossen werden, versagen gewöhnlich die Kondensatoren, wobei die Möglichkeit besteht, daß angeschlossene Komponenten Wärmeschäden erleiden.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kapazitätsvorrichtung mit einem festen Elektrolyten zu entwickeln, welche durch eine umgekehrte Stirnverbindung nicht zerstörbar ist und die nndorc Vorteile aufweist, die später beschrieben v/erden.

709852/1150

Y/eitere Ziele ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen im Zusammenhang mit der Zeichnung, welche die
Figuren 1A bis 8 umfaßt.

Es zeigen:

Fig. 1A eine Teilansicht eines konventionellen Tantalkondensators mit festem Elektrolyten,

Fig. 1B die Seitenansicht eines festen Tantalkondensators
gemäß der Erfindung,

Fig. 1C eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1B dargestellten Kondensators und einen Teil des Schaltbrettes, das den Kondensator aufnimmt,

Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsformen von Kapazitätsvorrichtungen gemäß der Erfindung,

Fig. 4, 5 und 6 eingehüllte Kapazitätsvorrichtungen gemäß der Erfindung,

Fig. 7A, 7B und 7C ein Verfahren des Zusammenbaus einer Kapazitätsvorrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 8 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Anordnung der Endanschlüsse eine Polarität ergibt, die verschieden ist von der der Vorrichtung in Fig. 1.

709852/1150

Eine KapazitätsA'-orrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einem Ventilmetall - Anodenkörper (valve metal anode) mit wenigstens einem aufsteigenden Draht (riser wire), der sich davon erstreckt oder einer anderen Vorrichtung zur Herstellung des elektrischen Kontaktes mit dem Körper und einen dielektrischen Oxidfilm aufweist, eincrElektrolytschicht aus Mangandioxid oder einem anderen halbleitenden Material,ninorleitcndcnOegenel^ktrodenbeschichtung, die einen Hsuptteil der Elcktrolytschieht bedeckt, einem ersten Paar von relativ eng beabstandeten und benachbarten Endanschlüssen und einem zweiten Paar von Endan-schlüssen, die weiter voneinander bsabstandet sind als das erste Paar von Endanschlüssen, wobei alle Endonschlüsse Endteile aufweisen, die von dem Anodenkörper entfernt sind und die Endteile jedes Paares im wesentlichen symmetrisch um eii:e Achse zwischen dem ersten Paar von Endanschlüssen angeordnet sind; die Achse und die Endteile beider Paare von Endanschlüssen sind parallel und liegen in derselben Ebene, wobei ein Paar der Endanschlüsse mit der Gegenelektrodenbeschichtung des Anodenkörpers verbunden ist und das andere Paar der Endanschluss nit den aufsteigenden Drähten oder mit anderen Kontaktvorrichtungen für den Ventilmetall - Körper verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung wird deutlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnung; Figur 1A zeigt eine Teilansicht einer konventionellen festen porösen Tantalanode 10, die aus Tantal oder einem anderen bekannten Ventilmetall gebildet ist, wobei der gesinterte Tantalkörper bei 12 angedeutet ist, aas dielektrische Oxid, z.B. Tantaloxid bei 14 und ein aufsteigender Draht, z.B. Tantal bei 16, um den elektrischen Kontakt, mit den Anodenkörper herzustellen. Eine Mangandioxid-Iflektrolytschirht wird

709852/1150

bei 18 gezeigt. Feste Ventilmetall - Anoden des in Fig. 1A gezeigten Typs sind mit konventionellen,elektrisch leitenden Gegenelektrodenkathodenbeschichtungen versehen, z.B. Kohlenstoff, Kupfer oder Silber und Lötractall, die bei 21 in den Fig. 1B und IC angedeutet sind.

Mach den Fig. 1B und 1C ist ein Paar von End.-ncc/nlüs.sen 24 mit dem aufntrigenden Droht pus T-'mtol 16 verbunden, z.B. durch Schv/eißung, die boi 31 angedeutet v;.ird; dar; Paar von Endanschlüssen 2h besteht aus relativ eng beabstsndeten benachbarten Leitern 25, 26 und hat die End teile 20, 29. Die Endteile 28, 29 des Leitungspaares 2h bilden die positiven oder Anod.enanpchlüsse der Kapazitätsvorrichtung und im Betrieb v/erden sie in ein Schaltbrett 35 eingeführt, wie in Fig. 1C schematisch gezeigt int; die endgültige Verbindung in einem elektrischen Kreis hat die in Fig. 1C angedeuteten Polaritäten.

Ein zusätzliches Paar von Endanschlüssen 40, das aus den Leitern ^Ll2, 43 gebildet wird und die Endteile 45, hl aufweist, wird mit der Gegenelektrodenbeschichtung 21 verbunden, z.B. durch Löten. Die Endteile 45, hl des EndanschluBpaares 40 bilden die negativen oder Kathodenanschlüsse der Kapazitätsvorrichtung und werden bei Verwendung in das Schaltbrett 35 eingefügt, wie in Fig. 1C gezeigt wird; für die endgültige Verbindung in ein?!m elektrischen Kreis bestehen die in Fig. 1C angedeuteter. Polaritäten. Mach den Fig. 1B und 1C sind die EndanrchluPteile 45, 47, 20, 29 im wesentlichen zueinander parallel und zur Achse 50. Die Endanschlußteile 45, 47, 28, liegen im v·' :■;■'nil j chen in dorselben Ebcno und sind im wesentlichen syi.iniotr-.i roh zur Achse ^f)0. In einer bevorzugten Ausfüh-

709852/1150

ORIGINAL INSPECTED

rungsform ist der Kondensator mit einem isolierenden Material 55 umhüllt (siehe Fig. 1B und 1C), z.B. durch ein Epoxidharz, das in konventioneller Weise aufgetragen wird, um den Kondensatorkörper zu verschließen. Die oben erwähnte Kapazitcltsvorrichtung ist gegen eine umgekehrte Einführung in die Schaltbretter nicht verwundbar und erlaubt die boquons Verv.'ürrJum;; von einer großen Oberfläche, von mit flachen Ceit.en vov.johenon, plattenförmigen Anoden des in den Fig. 1.B und 1 C gczo;i; ;\:va Typs» ^v°n denen bekannt ist, daß sie die effektiven Serionwiderstandseigenschaften eines Kondensators verbessern, wie er; z.B. beschrieben wird in den US-Patentschriften 3 345 545 und 3 686 535. Auch die Verwendung von Mehrfnchcndanschlüssen 2S, 26, 45, 47 reduziert die Seri «^induktivität, (series inductance) der Kapazitätsvorrichtung, wie es in den US-Patentschriften 3 806 770 und 3 686 535 beschrieben wird. Die Kapazitätsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung können leicht eingehüllt werden, und zwar unter Verwendung von einfachen zweiteiligen Gießformen (molds); unter Verwendung der später beschriebenen "Zuführungsrahmen"-Konstruktion (lead frame construction) können sie zusammengebaut werden.

Selbstverständlich kann jedes Zuführungspaar 45, 47, und 28, 29 aus einem einzigen Metallstück hergestellt werden, z.B. aus einem Draht, der U-förmig gebogen wurde oder aus zwei Metallstücken, von denen jedes für sich mit dem Kondensatoren per verbunden worden ist. Es ist jedoch notwendig, daß es eine elektrische Kontinuität bezüglich jedes Zuführungspaares in dem fertiggestellten Gerrit gibt.

709852/1150

ORIGINAL INSPECTED

Aus der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die dargestellte Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten ähnlich ist, mit der Ausnahme allerdings, daß der Tantalanodenkörper 10 mit einer Vielzahl von aufsteigenden Drähten versehen ist, 16^! oder 16", die bequem an das Endzuführungspaar 24 befestigt werden können und welche die Serieninduktivitat der Kapazitätseinrichtung verringern.

In der Fig. 3 enthält der Anodenkörper 10' eine Vielzahl von einzelnen Anodenkörpern 10, die beabstandet voneinander angeordnet sind und verbunden sind, z.B. durch Lötmetall, wie bei 42 angedeutet ist.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eingehüllte Vorrichtungen mit verschieden geformten Endzuführungsteilen; in der Fig. 4 v/erden Drahtgestalten gezeigt, während in den Fig. 5 und 6 die flachen Endanschlußteile beschrieben sind, die ein Resultat der "Zuführungsrahmen"-Konstruktion sind (lead frame construction). Die auf gleicher Höhe angebrachten (equi-level) transversalen Teile 90 des in Fig. 6 gezeigten Endteils stellen einen "Standplatz" (standoff) für die Kapazitätsvorrichtung dar.

Die Fig. 7Λ und 7B erläutern die Verwendung der Zuführungsrahmentechniken (lead frame techniques) in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung. Fig. 7A zeigt bei 60 einen Teil des Metallstreifens, der durchbohrt worden ist, um die gezeigte Konfiguration bereitzustellen, die mit dem plattenförmigen Kondensatorkörper 10 verbunden ist, wie in Fig. 7B und 7C gezeigt wird, z.B. durch Verlöten wie bei 31 und 32 gezeigt v/ird. Nachdem entlang der Linie 80,wie in Fig. 7B angedeutet, geschnitten worden ist, kann der sich daraus ergebende Kondensator eingehüllt werden, um eine Vorrichtung zu erhalten, v/ie sie in Fig. 5 gezeigt wird.

709852/1150

272805?

Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Anodenendzuführungsteile 25' und 26' weiter voneinander entfernt.sind als die Kathodenendzuführungsleitungen 45' und 47'. Die spezifische Polarität an den Endzuführungsleitungsteilen unterscheidet sich von der in Fig. 1B, aber es liegt dieselbe Symmetrie bezüglich einer Achse 50 vor, d.h. erste Polarität, zweite Polarität, zweite Polarität, orst-e Polarität. Verletzung durch eine "umgekehrte" Stromkreiseinführung ist ebenfalls nicht möglich.

709852/1150

Leerseite

Claims

WfL-ING.

HELMUT GORT2

*· tr - τ·ι. «ι

21. Juni 1977 Gzm/Ra.

Union Carbide Corporation, _#New York, N.Y. 10017 / USA

Konficuration dec Endanschlusses eines Elektrolytkondensators

Patentanspruch

Polare Kopazitätsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen porösen Ventilmetall - Anodenkörper mit einem darauf gebildeten dielektrischen Oxidfilm, einer festen Elektrolytschicht über dem dielektrischen Oxidfilm, einer leitenden Gegenelektrode, die einen Hauptteil der äußeren Oberfläche des Anodenkörpers bedeckt, einem ersten Paar von relativ eng beabstandeten und benachbarten Endanschlüssen und einem zweiten Paar von Endanschlüssen, die weiter voneinander entfernt sind als das erste Paar von Endanschlüssen, alle Endanschlüsse weisen Endtoile auf, die von dem Anodenkörper entfernt sind, wobei die Endteile jedes ^aares symmetrisch um eine Achse liegen, und zwar zwischen dem ersten Paar von Anschlüssen, die Achse und die Endteile beider Paare von Endanschlüssen sind parallel und liegen in derselben Ebene, wobei ein Paar von Endanschlüssen mit der Gegenelektrode elektrisch verbunden ist, die den Anodenkörpor beleckt und das andere Paar von Endonschliissen ist elektrisch rn t dorn Ventil metall - Anodenkörper verbunden (valve-metal anode body).

709852/1150

ORIGINAL INSPECTED