DE2835022A1

DE2835022A1 - Anodenkoerper fuer einen festkoerperelektrolytkondensator

Info

Publication number: DE2835022A1
Application number: DE19782835022
Authority: DE
Inventors: Jun Horace Eldridge Curlis
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1977-08-15
Filing date: 1978-08-10
Publication date: 1979-02-22
Also published as: FR2400760B1; GB2002586A; FR2400760A1; DE2835022C2; JPS54105762A; GB2002586B; CA1110335A; JPS5821815B2; US4162518A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Festkörperelektrolytkondensatoren. Die Erfindung betrifft insbesondere gepreßte Anodenkörper für Festkörperelektrolytkondensatoren.

Festkörperelektrolytkondensatoren sind gut bekannt und werden in den US-Patentschriften 3 166 693 und 2 936 514 beschrieben.

Die Anodenelemente, die in derartigen Vorrichtungen verwendet werden, werden dadurch hergestellt, daß Körper aus gepreßtem Pulver eines anodisierbaren Metalls, z.B. Tantal, hergestellt werden. Die gepreßten Körper werden nachher erhitzt, um poröse, gesinterte Körper des anodi si erbaren j^letalls bereitzustellen; diese Körper werden als Anoden für Elektrolykondensatoren verwendet, und zwar mit Hilfe bekannter Verfahren. Es ist häufig erwünscht, derartige Anoden in einer plattenförmigen Gestalt bereitzustellen, z.B. von dem im US-Patent 3 686 535 gezeigten Typ; derartige Anoden werden auch für andere Zwecke verwendet als in dem vorhin erwähnten US-Patent genannt werden, z.B. für Kondensatoren, die sich in einem Gehäuse aus gegossenem Epoxydharz befinden. Im Verlaufe der Herstellung von derartigen plattenförmigen Anodenkörpern wird eine gepresste, plattenförmige Gestalt aus gepresstem, anodisierbarem Metallpulver hergestellt und anschließend erhitzt, um einen gesinterten Körper bereitzustellen, wie oben erwähnt wurde. Im Verlaufe des Sinterungsvorganges werden die plattenförmigen, gepressten Metallkörper häufig deformiert, sie verziehen sich zum Beispiel. Das Verziehen wird im allgemeinen auf eine ungleich förmige Dichte des gepressten Metalls in verschiedenen Teilen des Körpers zurückgeführt. Das Verwerfen beeinflußt die elektrischen Eigenschaften der endgültigen Kondensatorkörper nicht schädlich, aber es bestehen ernsthafte Nachteile, z.B.

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Fehlausrichtungen der Zuführungsdrähte, unvollständige Epoxydumhüllung, und die Unmöglichkeit, die Anode den vorausbestimmten Kondensatorverpackungsdimensionen anzupassen.

Es ist daher ein Ziel·, der vorliegenden Erfindung, einen gepreßten Anodenkörper aus einem anodisierbren Metall bereitzustellen, bei dem die schädlichen Effekte des Verwerfens, die von einer Deformation beim Sintern herrühren, möglichst gering gehalten werden.

Weitere Ziele ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Ansprüchen und den Zeichnungen„ Es zeigen :

Fig» 1 und 1a einen konventionellen, dem Stande der Technik

entsprechenden plattenförmigen, gepreßten Anodenkörperj

Fig. 2 bis 2c einen konventionellen, dem Stande der Technik

entsprechenden Festkörperelektrolytkondensator mit einer plattenförmigen Anode und einem Epoxydgehäuse, und

Fig. 3 bis 3b,
Figo 4, 4a und

Figo 5j 5'a Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung ο

Ein Anodenkörper gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem plattenförigen Anodenkörper aus einem anodisierbaren Metall mit relativ engen Seitenoberflächen und einem im wesentlichen symmetrischen, länglichen Querschnitt senkrecht zur kürzeren Zentralachse, wobei die Länge des Querschnitts im wesentlichen größer ist als die Breite des Querschnittes; die Breite variiert von einem Maximum am Zentrum zu einem

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Minimum an den relativ engen Seiten des Anodenkörpers.

Die Figuren 1 und 1a zeigen einen konventionellen, dem Stande der Technik entsprechenden gepreßten Anodenkörper 10, der z.B₀ aus gepreßtem Tantalpiilver gebildet ist; er hat einen Anodensteigdraht 12 (anode riser wire), der im Verlaufe der konventionellen Verarbeitung in seine kürzere , zentrale. Längsachse 13 hineingepreßt ist oder daran angeschweißt ist. Der Anodenkörper 10 hat einen rechteckigen Querschnitt, wie der Figur 1a zu entnehmen ist, wobei die Länge 14 wesentlich größer, z.B. 2- bis 10-mal größer ist als die Breite 16. Die Höhe 18 des gepreßten Anodenkörpers 10 ist normalerweise 1-Ms 8-mal größer als die Breite 16. Die relativ engen, entgegegengesetzten Seitenoberflächen des gepreßten Anodenkörpers 10 sind im wesentlichen parallel, wie den Abbildungen zu entnehmen ist.

Entsprechend Figur 2 und in Übereinstimmung mit bekannten Verfahren, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 3 093 883 be schrieben werden, wird der gepreßte Anodenkörper 10 gesintert, um einen gesinterten, porösen Körper 10* bereitzustellen, der anodisiert ist und mit einer Elektrolytschicht versehen ist, die mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet 1st , z.B. einem Silber- oder Kupfer-Lötstützpunkt 20 (solder termination). Die Anodenzuführungen 22 werden bei 24 an einen anderen Steigdraht 12 angeschweißt (riser) und die negativen Zuleitungen 26 werden an den Lötstützpunkt 20 angeschweißt (termination 20), um einen elektrischen Kodensator bereitzustellen, der im allgemeinen mit einem Epoxydgehäuse 28 ver sehen ist. Das Epoxydgehäuse kann auf konventionelle Art und Weise nach bekannten Verfahren hergestellt werden, z.B. unter Verwendung einer Gießform 30 (mold), wie sie in Figur 2a gezeigt ist; in ihr ist der elektrische Kondensator zentral angeordnet, z.B. durch eine starre Anordnung von vorher befestigten Zuführungsdrähten 22 und 26 und in einigen Fällen

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durch zusätzliche Verwendung von konventionellen, zurückziehbaren Stiftanordnungen , die in die Gießform selbst eingebaut sind. Die Gießform 30 (mold) ist auf konventionelle Art mit einem Epoxydharz gefüllt, das in situ erstarrt und das Epoxydgehäuse 28 bildet* Die Figuren 2 und 2a stellen eine ideale Situation dar, da der gesinterte, plattenförmige Anodenkörper 10" während des Sintervorganges nicht verzerrt worden ist,, Recht oft jedoch ist der gepreßte Anodenkörper verzerrt₉ d_oli„ er hat sich verzogen, und zwar während der konventionellen Sinterung, um eine Form bereitzustellen, wie sie bei 10^{f f} in Figur 2b dargestellt ist* Wo eine verzerrte Form wie 10'' in einer Gießform 30 untergebracht wird, wie beispielsweise in Figur 2c gezeigt, nähern sich die relativ scharfen Ecken 32 und schauen möglicherweise durch das Epoxydgehäuse 30, was höchst unerwünscht ist₀ Weiterhin kann der Anodenkörper 10'' beschädigt werden, und zwar durch Spannungen, die auf ihn übertragen werden,, wenn er direkt in Kontakt kommt mit den starren Abteilungen der Gießform 30.

Diese unerwünschte Situation wird in der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung eines plattenförmigen, gepreßten Anodenkörpers vermieden, wie er bei 40 in Figur 3a und 3b gezeigt wird ι der längliche Querschnitt 42_P senkrecht zur kürzeren zentralen Längsachse 44 liegt symmetrisch um die Achse und hat eine Breite 58_P die wesentlich kürzer ist als die Länge 48, z.B. um die Hälfte bis ein Zehntel und variiert von einem Maximum an der zentralen Achse 44 bis zu einem Minimum an den Seitenoberflächen 50, und zwar in größter Entfernung von der zentralen Achse 44_o Eine derartige plattenförmige Gestalt widersteht dem Verziehen während des Sinterungsvorganges. Die minimale Breite 46 sollte ungefähr 2/10 bis 9/10 der maximalen Breite 58 an der Zentralachse betragen, vorzugsweise 4/10 bis 7/10 der maximalen Breite. Unter derartigen Bedingungen kann das Sichverziehen des Anodenkörpers, das im Verlaufe der Sinterung bei den üblichen Temperaturen von 1600⁰C bis 220O⁰C eintreten kann, leicht , wie bei 60 in

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Figur 3b gezeigt wird, in einer in einem Epoxydgehäuse untergebrachten Kondensatoranordnung ähnlich der in Figur 2c aufgenommen werden. In der in einem Epoxydgehäuse untergebrachten Kondensatorvorrichtung der Figur 3b, die in den Figuren 4 und 4a weiter erläutert ist, können keine Ecken des Anodenkörpers 10 sich der Oberfläche des Epoxydgehäuses auf eine schädliche Art nähern und eine beträchtliche Ausrichtung der Kondensatorzuführungen wird aufrechterhalten. Figur 3a stellt ein Verfahren dar·, um einen gepreßten Anodenkörper 40 gemäß der vorliegenden Erfindung bereitzustellen, der dieselben endgültigen elektrischen Eigenschaften des konventionellen, plattenförmigen Anodenkörpers 10 aufweist. Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, wird dasselbe Gewicht von anodisierbarem Metallpulver^Dei der Herstellung des Anodenkörpers 40 verwendet wie bei der Herstellung des Anodenkörpers 10, und die beiden Körper 40 und 10 weisen dieselbe Höhe auf. Der Querschnitt des Körpers 40 wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu einer hexagonalen Gestalt, \ile in Figur 3a gezeigt, geformt, und zwar unter Verwendung einer geeigneten Preßform und konventioneller Preßverfahren. Alle Verarbeitungsbedingungen, die bei der Herstellung des Körpers 40 gelten, sind dieselben wie im Falle des Anodenkörpers 10, dasselbe gilt auch für die nachfolgenden Verfahrensschritte bei der Herstellung des endgültigen Kondensators, wie er in den Figuren 4 und 4a gezeigt wird.

Ein hexagonaler Querschnitt, wie er oben beschrieben wurde, ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar wegen der Leichtigkeit der Konstruktion; befriedigend ist jedoch auch ein im wesentlichen elliptisch geformter Querschnitt, wie er bei 70 in Figur 5a gezeigt wird; es eignen sich auch andere Querschnitte, die einen hexagonalen Querschnitt umschreiben. In dem Bereich der vorliegenden Erfindung können auch Anodenkörper, die obere und untere Oberflächen aufweisen, die etwas schräg verlaufen, wie in Figur 5b

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gezeigt ist, verwendet werden.

Ein weiterer Vorteil des gepreßten Anodenkörpers gemäß der Erfindung ist die vergrößerte Breite _s die an der zentralen Achse besteht und die erwünschte Ausrichtung des Anoden steigdrahtes während der Bildung des gepreßten Anodenkörpers erleichtert und die Rauhigkeit (ruggedness) des Anodenkörpers an der Verbindungsstelle mit dem Steigdraht (riser wire) verstärkt. Dies ist bedeutsam in Hinsicht auf die kleinen Größen der meisten Kondensatoranoden. Ein typischer gepreßter Anodenkörper gemäß der Erfindung hat beispielsweise die folgenden Dimensionen %

Höhe ι 5(6 mm

Querschnittslänge ϊ 7_S7 mm maximale Querschnittsbreite s 1,25 mm geringste Querschnittsbreite ι O₉75 mm_o

Ein plattenförmiger Anodenkörper für Elektrolytkondensatoren mit einer geometrischen Konfiguration, welche die Wirkung des Verziehens durch Sinterung bei den nachfolgenden Verfahrensschritten verringert.

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Claims

PATENTANWALT

HELMUT GÖRTZ

Frankfurt am Mein 70 Schnecltenhofstr. 27 - Tel. 4170 Tf

9. August 1978 Gzm/g

UNION CARBIDE CORPORATION, New York, N.Y. 10017, USA

Anodenkörper für einen Festkörperelektrolytkondensator

Patentansprüche

1. Ein plattenförmiger Anodenkörper aus einem anodisierbaren Metall, gekennzeichnet durch relativ enge Seitenoberflächen und einen im wesentlichen symmetrischen, länglichen Querschnitt senkrecht zur kürzeren Zentralachse, wobei die Länge des Querschnitts wesentlich größer ist als die Breite des Querschnitts, die Breite variiert von einem Maximum vom Zentrum zu einem Minimum an den relativ engen Seiten des Anodenkörpers.

2. Der plattenförmige, gepreßte Anodenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt eine hexagonale Gestalt aufweist.

3. Der plattenförmige, gepreßte Anodenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anodisierbare Metall aus Tantal besteht.

h] Ein Festkörperelektrolytkondensator, gekennzeichnet durch einen plattenförmigen Anodenkörper aus oxidierbarem Metall mit relativ engen Seitenoberflächen tind einem im wesentli-

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ORIGINAL INSPECTEI

chen symmetrischen, länglichen Querschnitt senkrecht
zur kürzeren Zentralachse, wobei die Länge des Querschnitts wesentlich größer ist als die Breite des Querschnitts, die Breite variiert von einem Maximum am Zentrum zu einem Minimum an den relativ engen Seiten des Anodenkörpers, einen Anodensteigdraht (anode riser wire), der mit dem plattenförmigen Körper verbunden ist und sich in Ausrichtung mit der kürzeren Zentralachse befindet, einen Anodenanschlußdraht (anode terminal wire), der mit dem Steigdraht
(riser wire) verbunden ist, eine Elektrolytschicht, die
auf dem plattenförmigen Anodenkörper gebildet ist, eine
leitende Metallbeschichtung auf der Elektrolytschicht,
und ein negativer Anschlußdraht (negative terminal lead), der mit der Metallschicht verbunden ist, und ein Spoxydgehäuse , das um den Kondensatorkürper gegossen ist.

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