DE2947359A1 - Anode fuer einen trockenelektrolytkondensator und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Anode fuer einen trockenelektrolytkondensator und verfahren zu dessen herstellung

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Hyogo Hirohata
Koreaki Nakata
Masahiro Oita
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01G9/004Details
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    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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Description

Anode für einen Trockene IeUtrο 1 ytknndensator und Verfahren
zu dessen Herstellung
Es wird eine Anode aus einem porösen Sinterkörper geschaffen, der aus Tantal pulver hergestellt ist, wobei jedes Teil eine Schicht wenigstens eines der Elemente Vanadium, Molybdän und Palladium enthält.Diese Anode verursacht bei einem Trockenelektrolytkondensator einen geringen Rückstrom und einen gerin gen Kriech- bzw. Reststrom.Die Erfindung schafft ebenfalls ein wirksames Verfahren zum Herstellen einer solchen Anode.
Die Erfindung betrifft eine Anode für einen Elektrolytkondensator und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Ein Tantalkondensator mit trockenem Elektrolyten besteht, wie dies bekannt ist, im wesentlichen aus einer Tantalanode, einem darauf durch anodische Oxidation ausgebildeten dielektrischen Oxidfilm, einer halbleitenden Oxidschicht wie beispielsweise Manganoxyd als eine Gegenelektrode, beschichtet auf dem Oxidfilm, einer Graphitschicht auf der halbleitenden Oxidschicht
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und einer metallischen leitenden Schicht auf der Graphitschicht .
Elektrolytkondensetoren unterscheiden sich von anderen Arten Kondensatoren wie beispielsweise einem keramischen Kondensator und einem Filmkondensator beispielsweise im Hinblick auf die Polarität der Elektrodenklemme. Wenn eine positive Spannung an die Anode eines Elektrolytkondensators angelegt wird, wird ein Rest- bzw. Kriechstrom (Vorwürts-Reststrom) gemessen, der sehr viel geringer als bei umgekehrter Anlegung ist. Der sehr große Rückstrom muß zu einem Durchbruch bzw. Versagen eines dielektrischen Filmes des Kondensators führen. Die Verwendung eines Elektrolytkondensators ist demzufolge auf elektronische Schaltkreise begrenzt, in welchen eine Gegen- bzw. Rückspannung auftritt oder eintreten kann.
Um die Eigenschaften von Kondensatoren mit einer Tantelanode zu verbessern, bestimmt durch den anodischen Oxidfilm an der Kathode, wurde das Zugeben zweckmässiger zusätzlicher Metalle zu der Tantalanode untersucht und ausgeführt. In der US-PS 3 32o 5oo ist ein dünner Filmkondensator erläutert, der in seiner Rückepannungs-Durchschlagskraft verbessert ist und aus einem legierten Tantalfilm hergestellt ist, welcher durch Zerstäuben ausgebildet ist, wobei ein Zerstäubungaziel die Kombination von Tantal und einem anderen Metall ist.
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In der US-PS 3 984 2oB ist ein Trockenelektrolytkondensator erläutert, der hinsichtlich seiner Kapazität-Temperatureigenschaften verbessert ist und im wesentlichen aus einer Anode besteht, die aus einem Gemisch von Tantal und einem anderen Metall hergestellt ist.
Ein Zerstäuben kann eine homogene Tanta 1leqierung mit mehreren Metallen schaffen, ist jedoch kein zweckmässiges Verfahren zum Herstellen eines Pulvers für eine gesinterte Kondensatoranode zu geringen Kosten. Das l/erfahren zum Herstellen eines porösen Sinterkörpers durch Sintern eines Gemisches von Tantal und einem anderen Metall kann keine homogene Legierung bilden.
Ein Gegenstand der Erfindung ist eine Sinteranode für einen Trockenelektrolytkondensator, die sich durch einen niedrigeren Rückstrom und einen niedrigeren oder wenigstens nicht höheren Worwärts-Reststrom als der nines reinen Tantalkondensators auszeichnet .
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Anode für einen Trockenelektrolytkondensator, der sich durch einen niedrigeren Gegen- bzw. Rückstrom und einen niedrigeren oder wenigstens nirht höheren Vorwärts- bzw. Durchlaßreststrom als der eines reinen Tantalkondensators auszeichnet.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 den umgekehrten bzw. Rückwärts-Reststrom eines Trockenelektrolytkondensators, hergestellt aus einer Anode gemäO Erfindung als Funktion der zusätzlichen Vanadiummenge,
Fig. 2 einen Vorwäpts-Reststrom eines Trockenelektrolytkondensators mit einer erfindungsgemässen Anode im Verhältnis zur Vanadiummenge.
GemäO der Erfindung ist eine Anode für einen Elektrolytkondensator vorgesehen, die sich durch einen niedrigeren rückwärtigen Reststrom und einen niedrigeren oder wenigstens nicht höheren Vorwärts-Reststrom als die entsprechenden eines reinen Tantalkondensators auszeichnet und mit einer Schicht einer Tantalanode mit wenigstens einem Metall versehen ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Vanadium, Molybdän und Palladium umfaßt.
GemäO der Erfindung umfaßt ein bevorzugter Mengenbereich des zusätzlichen aus der Gruppe V1 Mo und Pd ausgewählten Metalles
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o,oo3 bis 3 Atomprozent der Anode. Eine zu geringe Menge der Zusätze verursacht keine besseren Eigenschaften in Bezug auf den Rückwärts-Restst rom. Eine zu große Menge verursacht ein Herabsetzen des l/orwär t s-Restst romes . Eine bevorzugte Größe des Tantalpulvers ist geringer als o,149 mm (loo Mesh).
Zum Beschichten eines Tantalpulvers mit einer zusätzlichen Metallschicht wird ein Zerstäubunqsverfahren bevorzugt. Um eine homogene zusatzliche Metallschicht zu erhalten, ist ein Rühren oder Behandeln des Tantalpulvers zwecks Zerstäubens erwünscht. Ein Tantaldraht, ein Tantaldraht, der mit der zusätzlichen Metallschicht beschichtet ist oder ein Draht einer Legierung aus Tantal-Zusatzme tall kann als Anodendraht verwendet werden, der in einen Preßkörper einzubetten ist. Ein poröser Sinterkörper wird durch Sintern eines Preßkörpers aus mit Additiv beschichtetem Tantalpulver einer zweckmässigen Form in einem Vakuum oder einer inerten Atmosphäre bei einer erhöhten Temperatur ausgebildet.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
3o Gramm eines Tantalpulvers wurde in einen Behälter ähnlich einer flachen Scheibe gesprüht, die unterhalb eines V/anadium-Zerstäubunqszieles angeordnet war mit einem Durchmesser von Io cm,
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Ein Zerstäuben wurde bei einer HF-Eingangsleistung von 15oW in o,o5 mmHg Argon durchgeführt. Das Tantalpulver wurde mit einem rotierenden Rührer ähnlich einem Rechen oder einer Heugabel umgerührt. Die auf das Tantalpulver geschichtete Vanadiummenge ist proportional der Zerstäubungszeit.
Durch Variieren der Zerstäubungszeit wurden verschiedene mit Vanadium beschichtete Tantalpulver, je 16o mg erhalten. Jedes Pulver wurde zu einem zylindrischen Preßkörper mit -einem darin eingebetteten Tantaldraht gepreßt. Jeder gepreßte Körper wurde in einem Vakuum geringer als 2 χ 10" mmHg bei einer erhöhten Temperatur von 18oo°C während 2o Minuten gesintert. (Die Sinteretmosp+iäre kenn eine inerte sein). Der erhaltene poröse gesinterte Körper wurde in einen Trockene 1ektrolytkondeneator in einer bekannten Weise mittels eines Trockenelektrolytzubereitungsverfahrens bekannter Art geformt, wie dies nachfolgend erläutert wird.
Ein gesinterter Körper wurde anodisch in einer l%igen Phosphorsäurelösung von 85 C bei 50 Volt einer Formationsspannung während 2 Stunden oxidiert. Eine Mangandioxidschicht wurde auf der anodiechen Oxidschicht durch Abscheiden einer Mangannitratlösung ausgebildet. Die Mangandioxidschicht wurde mit einer kolloiden Graphitschicht beschichtet und dann eine Silberfarbenechicht auf der Graphitschicht ausgebildet.
In Fig. 1 und 2 ist ein rückwärtiger Reststrom bei einer
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Rückspannung von 4 Volt (welche einer Vorwärtsspannung von -4 Volt entspricht) nach o,5 Minuten nach Spannungsanlegung und ein Vorwärtsspannung von Io Volt nach 3 Minuten nach Spannungaanlegung als eine Funktion der zusätzlichen V a η a - diummenge gezeigt. Der rückwärtige oder Vorwärts-Reststrom in den Figuren ist durch einen Wert (uA/juF oder nA/juF) ausgedrückt, definiert durch Restspannung pro Kapazität des Kondensators.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Verbesserung in Bezug auf den Rückwärt s-Rest st rom im Vanadiumzusatzbereich von o,oo3 bis 3 Atomprozent ohne Verschlechterung des Vorwärts-Reststromes in dem Bereich im Vergleich mit dem Vorwärtsstrom eines reinen Tantal kondensat ors.
Zwecks Vergleiches wurde ein Trockenelektrolytkondensator, der im wesentlichen aus einer Vanadiumadditiv-Sinteranode bestand, hergestellt durch ein Gemisch aus Tantalpulver und einem Vanadiumpulver, ebenfalls hergestellt und wie nachfolgend beschrieben gemessen. Fs wurde ein Gemisch aus Tantalpulver mit einer Größe geringer als o,149 mm (loo Mesh) und o,3 Atomprozent Vanadiumpulver mit einer Größe geringer als o,o4 4 mm (325 Mesh) verwendet, um eine Sinteranode unter den gleichen Preß- und Sinterbedingungen herzustellen, wie sie in dem obigen Ausführungsbeispiel verwendet wurde. Sie wurde abschließend in einen Trockenelektrolytkondensator geformt,
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-lo-
und zwar unter den gleichen Bedingungen wie die oben verwendeten.
Der Rückwärts-Reatetrom des so hergestellten Kondensators betrug bei einer Rückwärtsspannung von 4 WoIt ungefähr das 7-fache wie der des Kondensators, welcher einen Vanadiumgehalt von o,3 Atomprozent gemäss dem obigen Ausführungsbeispiel aufweist. Weiterhin war der Vorwärts-Reststrom des Kondensators, der aus dem Gemisch von Tantal und Vanadiumpulver hergestellt war, bei einer Vorwärtsspannung von Io Volt ungefähr 3 Mal so hoch wie der des Kondensators, welcher einen Vanadiumgehalt von o,3 Atomprozent gemäss dem obigen Ausführungsbeispiel enthielt. Demzufolge tritt ein Erhöhen des Vorwärts-Reststromes beträchtlich durch Zusetzen von Vanadium in dem Fall des Pulvermischverfahrens ein.
Anstelle der Verwendung von Vanadium in dem obigen Ausführungsbeispiel wurde Molybdän und Palladium je verwendet und in der gleichen Weise gemessen,wie dies oben bei dem Ausführungsbeispiel erläutert ist. Weiterhin wurden verschiedene Gemische von Vanadiummolybdän und Palladium anstatt der einzigen Zugabe von Vanadium in dem obigen Ausführungsbeispiel verwendet. Sie wurden den gleichen Messungen wie die oben durchgeführten unterworfen. Dabei wurde festgestellt, daß auf der Basis der Anode o,oo3 bis 3 Atomprozent insgesamt wenigstens eines Elementes Vanadium,Molybdän und Palladium die
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gewünschten Ergebnisse verursacht, wenn sie auf ein Tantalpulver beschichtet waren. >
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Claims (7)

1 BERLIN 33 8MUNCHEN80 p,t.-A,.w. Dr. ma. Ruichk. Ur. KUbUHKb &. HAK I NbKPll .»„, Dl,,i .,„, o"i,iÜf "Γηβ· PATENTANWÄLTE Hl"lsE RusJ'k°0m34 r...,»,,:«,·*»* BERLIN - MÜNCHEN """"""ESS Telegiemm- Adresse: Quadratur Berlin «'"TT* «"",ι. TELEX: 183786 München, den 23. NOV. 1979 Quadratur München TELEX: 5 22 767 unsere Akte: M 4173/Rn/He MATSUSHITA FLFCTIUC INDUSTRIAL Cd., LTD., Kadoma, O;;;ikn, b 11 J η ρ a n Pat ent a ns ρ r Γι ehe
1. Anode für einen 1 rockene 1 ok t ro 1 y t k ontlrriüa I ο r , dii
(je kenn ζ e i chne t , daß er im wesentlichen auf; einem porösen Sinterkörper besteht, der aus Tantal pulver hergestellt ist, welches eine Schicht wenigstens eines Metalle:; aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Vanadium, Molybdän und Palladium u m f a Q t .
2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Schicht o,oo3 bis i Atomprozent, auf der Grundlage der Anode betragt.
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3. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daO das Metall Vanadium ist.
4. Verfahren zum Herstellen einer Anode für einen Trockenelektrolytkondensator, dadurch gekennzeichnet, daO die Oberfläche eines Tantalpulvers mit wenigstens einem Metall beschichtet wird, das aus derGruppe ausgewählt wird, die aus Vanadium, Molybdän und Palladium besteht, daG das so beschichtete Tantalpulver in einen PreOkörper mit darin eingebettetem Leitungsdraht gepreßt wird und daO dieser PreOkürper in einem Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre gesintert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichten mittels eines Zerstäubungsverfahrens ausgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Metallschicht o,oo3 bis 3 Atomprozent auf der Grundlage der Anode beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Vanadium ist.
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DE19792947359 1978-11-25 1979-11-23 Anode fuer einen trockenelektrolytkondensator und verfahren zu dessen herstellung Withdrawn DE2947359A1 (de)

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