DE2845090A1

DE2845090A1 - Tantalelektrolytkondensator

Info

Publication number: DE2845090A1
Application number: DE19782845090
Authority: DE
Inventors: Alfred August Dipl I Stegmeyer
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1978-10-17
Publication date: 1980-04-24

Description

Tantalelektrolytkondensator
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs sowie einen nach einem solchen Verfahren hergestellten Tantalelektrolytkondensator.
Bei der Herstellung von Tantalelektrolytkondensatoren mit einem Halbleiter als festen Elektrolyten müssen die Sinteranodenkörper formiert, mit Mangannitrat getränkt, zwecks Umwandlung des Mangannitrats in auf den Tantalsinterkörper abgeschiedenes Mangandioxid und nitrose Gase erhitzt, in eine Graphitlösung getaucht und anschließend mit einem gut leitenden Material überzogen werden. Da es sich bei Tantaldraht um ein recht teueres Material handelt, ist man bestrebt, die in die Tantalsinteranode eingebettete Anodenzuleitung möglichst kurz zu halten. Die Tantalsinterkörper werden daher in gemeinsamen, stab- oder rahmenförmigen Trägern befestigt.
Die Träger dienen zur Zuführung von Strom bei der Formierung der Sinterkörper; sie müssen deshalb aus säurebeständigem Material wie Tantal, Gold oder Platin bestehen. Das Einsetzen der Zuleitungen in die Träger erfolgt in einer besonderen Vorrichtung, durch die jeder Tantalslnterkbrper den gleichen Abstand zum Träger erhält. In dieser. Vorrichtung werden die Zuleitungen jeweils einzeln an den Träger angeschweißt, um einen guten elektrischen Kontakt zu erzielen. Nachdem die Tantalsinterkörper die erforderlichen Arbeitsprozesse durchlaufen haben, werden die Zuleitungsdrähte vom Träger abgeschnitten. Der Träger wird gereinigt und erneut verwendet. Dann wird an die Anodenzuleitung ein Anschlußdraht geschweißt, und die elektrisch gut leitende Schicht mit einem elektrischen Anschluß versehen. Anschließend werden die Kondensatorkörper mit einer Isolierstoffumhüllung versehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Herstellungsprozess zu rationalisieren. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß der aus der Sinteranode ragende Zuleitungsdraht aus Tantal vor der Formierung des Kondensators mit einem Anschlußdraht verschweißt wird, und daß wenigstens die Schweißstelle mit einer Umhüllung aus einem säurebeständigen Material versehen wird.
Wenn die Anodenzuleitung vor dem chemischen Prozessteil des Herstellungsverfahrens mit dem Anschlußdraht verschweißt wird, so entfällt das umständliche und zeitraubende Anschweißen der einzelnen, kurzgehaltenen Anodenzuleitungen an den Träger. Die Anschlußdrähte können aus preiswertem Material bestehen und daher auch in beliebiger Länge gehalten sein und schnell und in einfacher Weise am Träger elektrisch leitend befestigt werden. Damit die Schweißstelle insbesondere beim Auftreten der aggressiven Säure dämpfe während der Formierung nicht oxidieren kann, wird sie durch eine Umhüllung aus einem säurebeständigem Material bruchsicher geschützt und haltbar gemacht.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen nach einem solchen Verfahren hergestellten, gegenüber bekannten Tantalelektrolytkondensatoren preisgünstigeren Tantalelektrolytkondensator, der eine Tantalsinteranode mit einer eingebetteten, gleichfalls aus Tantal gebildeten Anodenzuleitung aufweist, zu schaffen.
Dies wird bei einem Tantalelektrolytkondensator, bei welchem an die Anodenzuleitung ein Anschlußdraht geschweißt ist, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß wenigstens die Schweißstelle mit einem säurebeständigen Material umhüllt ist.
Der Tantalelektrolytkondensator gemäß der Erfindung wird wie folgt hergestellt: Ventilmetallpulver aus Tantal wird zu einem dichten, aber porösen Körper verpreßt, in den als Anodenzuleitung ein Tantaldraht eingebettet ist. Der Preßling wird sodann gesintert; der Sinterkörper stellt die Anode dar. Die wirksame Oberflächengröße der Anode setzt sich im wesentlichen aus den offenliegenden Oberflächenteilen der gesinterten Tantalpulverteilchen zusammen, zwischen denen sich die Poren des Sinterkörpers befinden.
Der aus dem Sinterkörper ragende Zuleitungsdraht aus Tantal wird mit einem Anschlußdraht verschweißt. Der Anschlußdraht wird aus einem elektrisch leitfähigen, preisgünstigen Material gebildet, beispielsweise aus Aluminium, Nickel oder vernickeltem Eisen. Die Verschweißung kann in Form einer Widerstandsschweißung, einer Lichtbogenschweißung oder einer Laserschweißung vorgenommen werden. Dann wird die Schweißstelle mit einer Umhüllung aus einem säurebeständigen Material versehen. Als säurebeständiges Material wird ein Edelmetall, vorzugsweise Gold, verwendet, das galvanisch aufgebracht wird. Als säurebeständiges Material kann auch Kunststoff, beispielsweise Gießharz oder Silikonkautschuk, verwendet werden. Es ist vorgesehen, daß -auch der Anschlußdraht mit einem Überzug aus einem säurebeständigen Material versehen wird, um eine Oxidation zu verhindern: Dazu wird der Anschlußdraht mit einem Oberzug aus Gold versehen, welches auch gut lötfähig ist. Das Gold wird galvanisch aufgebracht.
Dann werden die Anschlußdrähte einer Vielzahl von Sinterkörpern mit einem gemeinsamen Träger elektrisch leitend verbunden. Der Träger dient zur Stromzuführung bei der Formierung; die zu fertigenden Kondensatoren lassen sich damit während des Herstellungsprozesses leichter transportieren und handhaben.
Sodann wird die Anode anodisch oxidiert, um auf ihrer Oberfläche einen' isolierenden dielektrischen Oxidfilm auszubilden. Für die anodische Oxidation kann man den dichten Preßkörper in ein Bad aus einer wässerigen Lösung von H3P04 mit einer der Lösung gegenüber trägen Katode eintauchen und zwischen den leitenden Draht und die Katode eine Formierungsgleichspannung legen.
Anschließend werden die Poren im Preßkörper mit einem leitenden Material gefüllt, das als fester Elektrolyt dient. Dazu kann man den Preßkörper in eine Mangannitratlösung tauchen und dann durch Pyrolyse eine Umwandlung von Mangannitrat in Mangandioxid erzeugen.
Der Preßkörper kann nachformiert werden, indem man ihm nach der Pyrolyse in einer Essigsäurelösung eine Gleichspannung anlegt und die Schritte des Füllens wie Eintauchen und Pyrolyse und des Nachformierens mehrere Male wiederholt.
Der so behandelte Körper wird dann mit einem weiteren leitenden Material wie Kolloidkohlenstoffarbe oder Silberfarbe überzogen. Die beiden leitenden Substanzen, also das Mangandioxid und die Kohle/ Silberfarbe werden leitend miteinander verbunden; sie dienen als Gegenelektrode, in der die Kohle mit dem Manganoxid in elektrisch leitender Verbindung steht. Diese leitende Schicht wird mit einem Anschlußdraht als Katodenzuleitung versehen.
Die solcherart hergestellten Kondensatoren können anschließend gemeinsam durch Spritzen oder insbesondere Eintauchen in Isolierstoff mit einem Isolierstoffüberzug versehen werden.
Es ist nunmehr nur noch erforderlich, die einzelnen Anschlußdrähte der Kondensatoren vom Träger abzuschneiden. Der Träger kann dann gereinigt und wiederverwendet werden.
Der Tantalelektrolytkondensator gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt: In den Figuren ist mit 1 der Anodenkörper bezeichnet, in welchem die Anodenzuleitung 2 eingebettet ist. Die Anodenzuleitung 2 ist aus Tantaldraht ausgebildet und möglichst kurz gehalten. An die Anodenzuleitung 2 ist ein Anschlußdraht 3 angeschweißt. Der Anschlußdraht 3 besteht aus elektrisch leitfähigem, preisgünstigem Material wie Nickel, vernickeltem Eisen, Aluminium und dergleichen. In der Figur 1 ist der Anschlußdraht 3 stumpf an die Anodenzuleitung 2 geschweißt. In der Figur 2 ist der Anschlußdraht 3 überlappt an die Anodenzuleitung 2 geschweißt. Die Schweißstelle ist mit einer Umhüllung 4 aus säurebeständigem Material geschützt. Sie ist vorzugsweise mit Gold überzogen. Die Schweißstelle kann aber auch mit einer säure- und temperaturbeständigen Umhüllung aus Kunststoff, wie Gießharz, Silikonkautschuk und dergleichen, versehen sein.
Der Anschlußdraht 3 ist mit einem säurebeständigen, gut lötfähigen Material überzogen; er ist beispielsweise vergoldet.
Der Anodenkörper 1 ist mit einer Katodenzuleitung 5 versehen, die aus dem gleichen Material wie der An schlußdraht 3 bestehen kann. Es ist auch vorgesehen, den Anschlußdraht 3 und die Katodenzuleitung 5 aus einer haarnadelförmig gebogenen Drahtschlaufe auszubilden, und die Drahtschlaufe durchzuschneiden, wie dies in der Figur 2 durch die Bruchstelle 6 symbolisiert ist. In diesem Falle sind Anschlußdraht 3 und Katodenzuleitung 5 mit einem säurebeständigen, gut lötfähigen Material überzogen. Der Kondensator kann mit Isoliermasse 7 umhüllt sein, wie dies in der Figur 2 dargestellt ist. Die mit der Umhüllung 4 versehene Schweißstelle ist mit in die Isoliermasse 7 eingebettet.

Claims

Ansprüche Verfahren zur Herstellung eines Tantalelektrolytkondensators, bei welchem eine mit einer eingebetteten Zuleitung versehene Tantalsinteranode mit einem durch Formierung gebildeten Dielektrikum und einer durch Pyrolyse erzeugten Gegenelektrode versehen wird und auf die Gegenelektrode eine elektrisch gut leitende Schicht aufgebracht wird, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der aus der Sinteranode ragende Zuleitungsdraht aus Tantal vor der Formierung des Kondensators mit einem Anschlußdraht verschweißt wird, und daß wenigstens die Schweißstelle mit einer Umhüllung aus einem säurebeständigen Material versehen wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle mit einem Oberzug aus einem Edelmetall versehen wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle mit einem Oberzug aus Gold versehen wird.
4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle mit einer Umhüllung aus Kunststoff versehen wird.
5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle mit einer Umhüllung aus Gießharz versehen wird.
6.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle mit einer Umhüllung aus Silikonkautschuk versehen wird.
7.) Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht mit einem Oberzug aus einem säurebeständigen, gut lötfähigen Material versehen wird.
8.) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht mit einem Oberzug aus Gold versehen wird.
9.) Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug galvanisch aufgebracht wird.
10.) Nach dem Verfahren gemäß den vorhergehenden Ansprüchen hergestellter Tantalelektrolytkondensator, der eine Tantalsinteranode mit einer eingebetteten, aus Tantal gebildeten Anodenzuleitung aufweist, an welche ein Anschlußdraht geschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Schweißstelle mit einem säurebeständigen Material umhüllt ist.
11.) Tantalelektrolytkondensator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle mit Edelmetall überzogen ist.
12.) Tantalelektrolytkondensator nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle mit Gold überzogen ist.
13.) Tantalelektrolytkondensator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle mit Kunststoff umhüllt ist.
14.) Tantalelektrolytkondensator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißstelle mit Silikonkautschuk umhüllt ist.
15.) Tantalelektrolytkondensator nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht mit einem säurebeständigen, gut lötfähigen Material überzogen ist.
16.) Tantalelektrolytkondensator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht vergoldet ist.