DE3634103A1 - Pressverfahren zur herstellung von sinteranoden fuer festelektrolytkondensatoren - Google Patents
Pressverfahren zur herstellung von sinteranoden fuer festelektrolytkondensatorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Preßverfahren zur Herstellung
von Sinteranoden für Festelektrolytkondensatoren in Gestalt
eines langgestreckten prismatischen Körpers. Als Anschluß
element ist ein mittig eingepreßter Ventilmetalldraht er
forderlich.
Folgende Technologie wurde bisher in diesem speziellen An
wendungsfall benutzt:
Der Anodendraht wird mittig in die Stirnfläche des quader
förmigen Anodenkörpers eingepreßt und liegt damit in der
Achse des kleinsten Körperträgheitsmomentes. Nach dem Füllen
der Preßform setzt der Oberstempel auf die Matrize auf, wo
bei gleichzeitig der Anodendraht durch ein Loch im Ober
stempel in das geschüttete Pulver eintaucht. Es folgt ein
Verdichten des Pulvers von unten, indem die Matrize mitsamt
dem Oberstempel gegen den Unterstempel fährt. Anschließend
wird mit dem Oberstempel nachverdichtet, der Draht über dem
Oberstempel abgeschnitten und der Preßling durch den Unter
stempel ausgestoßen.
Der Preßvorgang vollzieht sich in Richtung der größten Kör
perausdehnung. Entsprechend dem gewählten Preßprinzip be
trägt die notwendige Füllhöhe ein Vielfaches der Körperlänge
(nämlich: Körperlänge × Verdichtungsfaktor). Der Querschnitt
der Matrize entspricht dem kleinsten Anodenquerschnitt (Stirn
fläche). Daraus erwachsen folgende Mängel:
- - ungünstiges Formfüllverhalten des Pulvers verbunden mit starker Streuung der Einwaage bei bestimmten Anodenformen,
- - völlige Unmöglichkeit der Matrizenfüllung bei sehr kleinen Körperquerschnitten und großen Körperlängen,
- - große Preßwege und damit großer Einfluß der inneren Pul verreibung sowie der Wandreibung auf die Preßlingsstruktur (Ortsabhängigkeit der Preßdichte),
- - unterschiedliche Sinteraktivitäten auf Grund der o. e. un terschiedlichen Preßdichten, was im Extremfall zu Verfor mungen während des Sinterns führt.
Diese technologischen Mängel haben funktionelle Mängel bei
den fertigen Festelektrolythkondensatoren zur Folge, wie:
- - hohe Kapazitätstoleranz
- - geringe Volumeneffektivität der Nennladung
- - hoher Verlustfaktor
- - Ausschuß auf Grund Nichteinhaltung der Abmessungs toleranzen nach dem Sintern.
Theoretische Betrachtungen zur Druck- und damit zur Dichte
verteilung von Metallpulverpreßlingen ergaben, daß diese umso
gleichmäßiger sind, je näher das Verhältnis von Höhe zum
Durchmesser des Preßlings bei senkrechter Füll- und Preß
richtung an Null kommt (Eisenkolb, Fortschritte der Pul
vermetallurgie, Band I, Berlin 1963, S. 297 . . . 308).
Der Anschlußdraht müßte bei dieser Technologie in waagerech
ter, seitlicher Lage mit eingepreßt werden, was infolge der
Preßverdichtung eine ungenaue Lage desselben zur Symmetrie
achse zur Folge hätte, ganz abgesehen von der in den ein
schlägigen Standards nicht vorgesehenen "Tablettenform".
Als Kompromiß, aber zugleich in Gestalt eines Vorurteils,
daß gleichmäßige Dichteverteilung anders nicht erreichbar sei,
ist die Forderung bekannt, bei Metallpulverpreßlingen Höhe
und Durchmesser konstruktiv etwa gleich zu machen (Goetzel,
Treatise on powder Metallurgy, vol. 1, New York 1949, S. 334).
Dadurch käme man zwar näher an die Außenabmessungen nach
den o. e. Standards heran, erreicht sie aber nicht.
Ziel der Erfindung ist ein ökonomisch günstiges, techno
logisch leicht beherrschbares Preßverfahren zur Herstellung
von Sinteranoden für Festelektrolytkondensatoren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei länglichen
prismatischen Preßlinien für Sinteranoden von Festelektro
lytkondensatoren Preß- und Füllrichtung so zu variieren,
daß ohne Verzicht auf die langgestreckte prismatische Form
eine gleichmäßige Porosität erhalten wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch senkrechtes Füllen
der Preßform in der Längsrichtung des prismatischen Körpers
mit einem Ventilmetallpulver, das eine blättchenförmige
Kornform aufweist, Verschließen der Füllöffnung, Einfahren
des Anschlußdrahtes durch eine Bohrung des Verschlußdeckels
in der Längssymmetrieachse des prismatischen Körpers und
Pressen des Ventilmetallpulvers durch zwei waagerecht in
einer Querrichtung des prismatischen Körpers symmetrisch
gegeneinander bewegte Stempel gelöst. Die Füllung mit
blättchenförmigem Pulver ergibt zunächst in Querrichtung
langgestreckte Poren. Beim Pressen in dieser Querrichtung
werden die Poren in Quer- und Längsrichtung etwa gleich
groß, wobei eine Überkompensation im Sinne in Längsrichtung
langgestreckter Poren nicht unbedingt schadet. Deren Vor
spannung löst sich beim Sintern partiell und ergibt gleich
mäßig runde Poren. Die weiteren Betrachtungen zeigen Vorteile
der erfindungsgemäßen Lösung:
Die Körper werden senkrecht zum Anodendraht so gepreßt,
daß dieser in der Ebene der Preßneutralen liegt und me
chanisch nicht bewegt wird.
Als weitere Vorteile sind zu nennen:
- 1. Erzielung eines optimalen Formfüllverhaltens bezogen auf die Geometrie des Preßlings unter Realisierung eines kleinstmöglichen Verdichtungsweges (Verbesserung der Kapazitätstoleranz, Verbesserung der Volumeneffektivität der Nennladung, Verbesserung der Abmessungstoleranzen).
- 2. Erhöhung der Festigkeit zwischen Anodendraht und Pul verpreßling durch senkrechtes Aufpressen des Pulvers auf die Drahtoberfläche, wodurch dieser wesentlich besser mit dem Anodenkörper versintert (geringere not wendige Eintauchtiefe des Drahtes und somit Material einsparung dieses wertvollen Halbzeuges, Verbesserung des Verlustfaktors des fertigen Kondensators).
- 3. Preßbarkeit von Körpern mit extrem kleinen Breiten- und Dickenabmessungen (Optimierung der Volumina bezogen auf die notwendige Nennladung, weitere Miniaturisierung von Festelektrolytkondensatoren in Chip-Ausführung für die Hybridmikroelektronik).
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert:
Gepreßt wird in Richtung der Dickenabmessungen der Anode.
Folgende Arbeitsgänge werden nacheinander ausgeführt:
- 1. Füllen bei geöffneten Seitenstempeln
- 2. Abdecken der Füllform und Einbringen des Anodendrahtes durch eine axiale Bohrung
- 3. Symmetrisches Verdichten des Pulvers durch horizontale Bewegung der Seitenstempel gegeneinander
- 4. Abschneiden des Drahtes über dem Oberstempel
- 5. Ausstoßen der Anode durch Unterstempel.
Die Preßform hat dabei einen Querschnitt von 0,75 × 3,7 mm2
und eine Füllhöhe von 4,1 mm. Gefüllt wird mit einem Tantal
pulver mit den ungefähren Teilchenabmessungen 3 µm Dicke
und 40 µm laterale Ausdehnung. Die Volumenkapazität der
in bekannter Weise fertiggesinterten Anoden erreicht gleich
mäßig hohe Werte, die im Mittel 5% über denjenigen liegen,
die nach dem Stand der Technik gefertigt wurden.
Claims (1)
- Preßverfahren zur Herstellung von Sinteranoden für Fest elektrolytkondensatoren in Gestalt eines langgestreckten prismatischen Körpers, gekennzeichnet durch senkrechtes Füllen der Preßform in Längsrichtung des prismatischen Kör pers mit einem Ventilmetallpulver, das eine blättchen förmige Kornform aufweist, Verschließen der Füllöffnung, Einfahren des Anschlußdrahtes durch eine Bohrung des Ver schlußdeckels in der Längssymmetrieachse des prismatischen Körpers und Pressen des Ventilmetallpulvers durch zwei waage recht in einer Querrichtung des prismatischen Körpers sym metrisch gegeneinander bewegte Stempel.
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