DE3023545A1 - Tantalelektrolytkondensator - Google Patents
TantalelektrolytkondensatorInfo
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Description
R.D.Weeks-D.J.Croney 2-1
Die Erfindung bezieht sich auf Tantalelektrolytkondensatoren mit festem Elektrolyten, der auf der äußeren
Fläche des Kondensatorkörpers mit einem Leitsilberüberzug versehen ist, an den ein Zuleitungsdraht
mit einer zinnhaltigen Lotlegierung angelötet ist.
Bei der Herstellung solcher Tantalelektrolytkondensatoren wurde beobachtet, daß sich der Leistungsfaktor
des Kondensators mit der Zeit verschlechtert, und es wurde weiter gefunden, daß dies auf einer Diffusion
von Silber in die zinnhaltige Lotlegierung beruht, die zum Anlöten der Zuleitung verwendet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Diffundieren des Silbers in das Lot zu verhindern.
Es wurde gefunden, daß es möglich ist, dieses Herauslösen von Silber dadurch zu vermindern, daß der
ersten Lotschicht ein geringer Anteil an Silber zugesetzt wird. Jedoch werden dadurch die Kosten des
Kondensators vergrößert und das Problem wird dadurch nicht vollständig gelöst.
In der älteren Patentanmeldung P 27 45 985 wurde bereits
vorgeschlagen, ein Leitsilber zu verwenden, das mit
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030064/0760
R.D.Weeks-D.J.Croney 2-1
Silber überzogene Kupferteilchen und reine Silberteilchen
enthält. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Begrenzung bei der Verschlechterung des Leistungsfaktors
und es ist außerdem billiger als Leitsilber mit reinem SiIber.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Änderuno der Zusammensetzung des Leitsilbers eine weitere Verbesserung
und Verbilliaung bei Tantal elektrolytkondensatoren
der eingangs genannten Art zu erzielen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Leitsilber neben Silberteilchen ausschließlich aus Kupfer bestehende
Teilchen enthält.
Die Erfindung soll anhand der Figuren näher beschrieben werden.
Figur 1 zeigt schematisch die Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Tantal-Festelektrolyt-Kondensators
gemäß der Erfindung und
Figur 2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Erfindung.
Zunächst soll eine spezielle Leitsilber-Zusammensetzung
gemäß der Erfindung beschrieben werden, welche bei der Herstellung von Kondensatoren gemäß den Figuren 1 und
verwendet wurde. Die Zusammensetzung enthält 25,5 Gewichtsprozent Silberpulver, 25,5 Gewichtsprozent
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Kupferpulver, 6,9 Gewichtsprozent polymeres Bindemittel
und 42,0 Gewichtsprozent eines mit dem Bindemittel verträglichen Lösungsmittels, sowie 0,1 Gewichtsprozent
eines Benetzungsmittels.
Als Silberpulver kann ein handelsübliches Silberpulver
verwendet werden, das eine mittlere Teilchengröße von
etwa 5,um und eine maximale Teilchengröße von etwa 20.um hat. Als Kupferpulver wurde ein handelsübliches
Kupferpulver verwendet mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 38,um und einer maximalen Teilchengröße
von etwa 125,um. Als Bindemittel kann ein Acrylcopolymer
verwendet werden, wie es beispielsweise unter dem Handelsnamen Surcol 530 von der Fa. Allied Colloids Ltd.
verkauft wird. Als Lösungsmittel für dieses Bindemittel kann n-Butylacetat benutzt werden und als Benetzungsmittel
Triäthanolamin.
Die einzelnen Bestandteile werden in einem mit hoher Geschwindigkeit laufenden Mixer gemischt, so daß die
Teilchen gut in der ganzen Flüssigkeit dispergiert werden.
Die Silber- und Kupferteilchen haben im allgemeinen
Lamellenform, d.h. sie sind flockenförmig, jedoch kann
efn Teil der Teilchen auch eine andere Form haben.
Für wirksame Leitsilberzusammensetzungen können auch andere Pulver und Lösungsmittel als die obengenannten
verwendet werden. Als polymeres Bindemittel kann beispielsweise ein Epoxyd, Methylcellulose oder Äthylcellulose,
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Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, fluorierter Kautschuk oder Acrylpolymere einschließlich von Acrylamiden und
carboxylierten Äcrylen verwendet werden. Einige dieser Bindemittel werden von Wasser reduziert und es ist
vorteilhaft vom gesundheitlichen und Sicherheitsstandpunkt,
ein auf Wasserbasis aufgebautes System zu verwenden. Das Lösungsmittel muß mit dem Bindemittel verträglich
sein und eine geeignete Flüchtigkeit haben, so daß das Leitsilber in üblicher Weise getrocknet werden
kann. Bei Verwendung von n-Butylacetat ergeben sich kürzere Trocknungszeiten als bei Verwendung von 2-Kthoxiäthanol,
wie es in der älteren Patentanmeldung beschrieben wurde.
Es können auch die Anteile der verschiedenen Bestandteile variiert werden, ohne die Wirksamkeit des Leitsilbers
aufzuheben. Die Grenzmengen für die einzelnen Bestandteile sind in Gewichtsprozent ausgedrückt folgende:
Silberpulver: 10 - 40 Gewichtsprozent
Kupferpulver: 50 - 10 Gewichtsprozent Polymeres Bindemittel: 2-12 Gewichtsprozent
Lösungsmittel: 30 - 60 Gewichtsprozent Benetzungsmittel: 0,01 - I9O Gewichtsprozent
Das Leitsilber, das in der älteren Patentanmeldung beschrieben ist, enthält stets einen bestimmten Anteil an
mit Silber überzogenen Kupferteilchen, zusammen mit reinen Silberteilchen, ein polymeres Bindemittel und ein
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Lösungsmittel. Das Leitsilber gemäß der vorliegenden Erfindung enthält reine Kupferteilchen anstelle von
mit Silber überzogenen Kupferteilchen, und mindestens ein Teil der reinen Silberteilchen ist ersetzt durch
reine Kupferteilchen. Es wurde gefunden, daß ein solches
Leitsilber den Wirkungsgrad von Tantal-Kondensatoren durch Begrenzung des Verlustfaktors im Vergleich zu einem
Leitsilber mit silberüberzogenen Kupferteilchen verbessert, während es sowohl billiger herzustellen ist
und außerdem das komplizierte Verfahren zum Oberziehen von Kupferteilchen mit Silber vermeidet.
Gemäß den Figuren IA und IB wird ein Anodenkörper 1
für einen Tantal-Kondensator dadurch hergestellt, daß Tantalpulver zusammen mit einem Zuleitungsdraht 2, der
die Anodenzuleitung für den Kondensator darstellt, gepreßt und gesintert wird. Eine dielektrische Schicht
aus Tantalpentoxid wird, beispielsweise durch elektrolytisches Aufwachsen, auf der Oberfläche der Tantal-Teilchen
erzeugt. Die Zwischenräume des Tantalkörpers werden mit Mangandioxid gefüllt, das als fester Elektrolyt
wirkt. Diese Herstellungsstufe wird vorzugsweise mehrmals hintereinander durchgeführt, um sicherzustellen,
daß alle Zwischenräume des Sinterkörpers vollständig imprägniert sind. Der Körper wird dann in einen Behälter
3 eingetaucht, welcher eine halbkoloidale
Suspension 4 von Graphit in Wasser enthält, und danach in einem Ofen bei etwa 100 0C eine halbe Stunde lang
getrocknet. Der Eintauchvorgang ist schematisch in Figur IB dargestellt.
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In Figur IC ist schematisch ein Behälter 5 mit Leitsilber
dargestellt, das die zuvor erläuterte Zusammensetzung hat. Es muß darauf geachtet werden, daß das Leitsilber nur
einen Teil la des Körpers 1 bedeckt und nicht bis zum Anodendraht 2 reicht (siehe auch Figur ID). Das Leitsilber
wird in Luft getrocknet, vorzugsweise in einem Ofen bei etwa mo 0C.
In Figur ID ist ein haarnadelförmig gebogener Zuleitungsdraht 7 dargestellt, der an dem Anodenzuleitungsdraht 2
durch eine Schweißung bei P befestigt wird, während das andere Ende 9 des Haarnadeldrahtes an den überzogenen
Teil la des Körpers 1 anliegt.
Dann wird der Körper 1 in ein Flußmittel getaucht (nicht dargestellt) und dann in ein Bad 10 einer Lotlegierung
eingetaucht, welche Zinn enthält und manchmal auch einen kleinen Anteil an Silber, so daß das Ende 9 des
haarnadelförmigen Drahtes an dem überzogenen Teil la
des Körpers 1 angelötet wird (Figur IE). Zum Aufbringen
des Oberzuges können auch andere Verfahren verwendet werden, wie z.B. Aufspritzen, Aufpinseln oder verschiedene
Druckverfahren.
Schließlich wird der Kondensatorkörper 1 und Teile der Zuleitungsdrähte in ein Kunstharz oder in einen Kunststoffüberzug
11 eingebettet, wie dies in Figur IF dargestellt ist. Das Ende des Haarnadeldrahtes wird abgeschnitten,
so daß zwei radiale Anschlußdrähte 12 und 13
übrigbleiben.
0300S4/Ö760
R.D.Weeks-D.J.Croney 2-1
In Figur 2 ist ein Tantal-Kondensatorkörper 14 dargestellt,
der den gleichen Verfahrensschritten unterworfen wurde, wie sie in Figur 1 bis IC dargestellt sind, und der einen überzogenen
Teil 15 hat. Bei dieser Ausführungsform wird ein Becher 16 mit einem Kathodenzuleitungsdraht 17 mittels
des Lottropfens 18 am Boden des Bechers mit dem überzogenen Teil des Kondensatorkörpers verbunden. An dem Anodenzuleitungsdraht
19 wird ein mit einer isolierenden Durchführung versehener Deckel 20 befestigt, der aus einem
äußeren Metallring 21, einem mittleren isolierenden Glasring
22 und einem Metall röhrchen 23 besteht. Die Innenseite des Röhrchens 23 und die Außenseite des Ringes
sind verzinnt, so daß beim Erhitzen der ganzen Anordnung der Lottropfen 18 schmilzt und den überzogenen Teil 15
des Kondensatorkörpers an die Innenseite des Bechers anlötet. Der Ring 21 wird mit dem Rand des Bechers verlötet und das
Röhrchen wird mit dem Zuleitungsdraht 19 verlötet.
Auf diese Weise ist der Kondensatorkörper dicht in den Becher eingebaut und der Zuleitungsdraht 17 ist elektrisch
mit dem überzogenen Teil 15 des Kondensatorkörpers verbunden. Bei dieser Ausführunosform sind die Zuleitungen
des Kondensators axial angeordnet.
Bei beiden Ausführungsformen diffundiert das Kupfer der Kupferteilchen weniger als das Silber der Silberteilchen.
Während die Silberteilchen vollständig in
das Lot übergehen können, halten die Kupferteilchen eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Lot und dem
Graphitüberzug der Anode aufrecht. Unter normalen Herstellungsbddingungen
tritt nur eine vernachlässigbare Oxidation der Kupferteilchen ein.
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030064/0760
Claims (3)
1.) Tantalelektrolytkondensator mit festem Elektrolyten,
^ der auf der äußeren Fläche des Kondensatorkörpers mit einem Leitsilberüberzug versehen ist, an den
ein Zuleitungsdraht mit einer zinnhaltigen Lotlegierung angelötet ist, dadurch gekennz
e i c h η e t, daß das Leitsilber neben Silberteilchen ausschließlich aus Kupfer bestehende Teilchen
enthält.
2.) Tantalelektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitsilberüberzug reine
Silberteilchen, reine Kupferteilchen sowie ein
polymeres Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält.
3.) Tantalelektrolytkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitsilberüberzug
gleiche Anteile an Silberteilchen und an Kupferteilchen
enthält.
Fr/ki - 23.6.1980 . /
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030064/0760
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