DE3931251A1 - Festelektrolytkondensator in chipbauweise und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Festelektrolytkondensator in chipbauweise und verfahren zu seiner herstellung

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DE3931251A1
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DE19893931251
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Ferdinand Utner
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/008Terminals
    • H01G9/012Terminals specially adapted for solid capacitors

Description

Die Erfindung betrifft einen Festelektrolytkondensator in Chip- Bauweise mit einem gesinterten Anodenkörper aus einem Ventil­ metall, einer auf das Ventilmetall aufgebrachten als Dielektri­ kum dienenden Oxidschicht, einem in den Anodenkörper eingesin­ terten Anodendraht, einem als Kathode dienenden Festelektrolyt, einer Kathodenkontaktierung, einer Kunststoffumhüllung und äußeren Elektrodenzuleitungen, die an der Umhüllung anliegen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Ein derartiger Kondensator ist aus der US 44 83 062 bekannt. Dort werden die äußeren Elektrodenzuleitungen mit dem Anoden­ draht bzw. der Kathodenkontaktierung verbunden, bevor der Kon­ densator mit einer Kunststoffumhüllung versehen wird.

Bei Bauelementen zur Oberflächenmonatge (SMD) wird in zunehmen­ den Maß eine Miniaturisierung gefordert. Verkleinerte Abmessun­ gen haben z.B. bei Kondensatoren verringerte Kapazitätswerte zur Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Festelektrolytkonden­ sator anzugeben, der bei Verkleinerung der für Kontaktierung und Einbau benötigten Volumina keine geringeren Kapazitätswer­ te aufweist.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Festelektrolytkon­ densator erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Umhüllung Vertiefungen für den Anodendraht angeordnet sind und daß sich die Verbindungsstelle zwischen Anodendraht und äußerer Anoden­ kontaktierung außerhalb der Umhüllung befindet.

Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß der Chip bei ver­ kleinerten Abmessungen die gleichen Kapazitätswerte wie ein Kondensator nach dem Stand der Technik aufweist, bzw. daß bei unveränderten Abmessungen eine Vergrößerung des Sinterkörpervo­ lumens (mit vergrößerten Kapazitäts-/Spannungswerten) und der Fertigungstoleranzen möglich ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in der äußeren Anodenzuleitung Schlitze, Rippen oder Ausformungen zur Führung des Anodendrahtes angeordnet.

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkonden­ sators wird zunächst die äußere Elektrodenzuleitung für die Ka­ thode mit der Kathodenkontaktierung verbunden und dann der Sinterkörper derart umhüllt, daß der Anodendraht teilweise aus der Umhüllung herausgeführt ist und anschließend der herausge­ führte Anodendraht mit der äußeren Anodenzuleitung verbunden wird.

Die Verbindung zwischen Anodendraht und Anodenzuleitung erfolgt vorzugsweise durch Widerstands-, Laser- oder Ultraschall­ schweißung, wobei der Anodendraht vor dem Verschweißen oder nach dem Verschweißen abgebogen wird.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der folgenden Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert.

In der dazugehörenden Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Kondensator vor der Umhüllung, Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 einen umhüllten Kondensator,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3,

Fig. 5 einen Kondensator mit angeschweißter Anodenzuleitung und Fig. 6 einen fertigen Kondensatorchip.

In der Fig. 1 ist ein beschichteter Anodenkörper 1 mit der äuße­ ren Kathodenzuleitung 2 an der Stelle 3 mit der Kathodenkontak­ tierung verlötet. Der Anodendraht 4 ist in der Umgebung der Austrittsstelle aus dem Sinterköper 1 mit einer Abdeckung 5, beispielsweise aus Polytetraflurethylen geschützt, da die Aus­ trittsstelle gegen mechanische Beanspruchungen besonders emp­ findlich ist. Der Anodendraht 4 liegt auf einer äußeren Ano­ denzuleitung 6, deren eines Ende 7 zur Verankerung in der Um­ hüllung umgebogen ist.

Der Sinterkörper 1 besteht aus einem Ventilmetall, beispiels­ weise Tantal, das mit einer als Dielektrikum dienenden Oxid­ schicht versehen ist. Als Kathode dient ein Festelektrolyt, bei­ spielsweise Mangandioxid, der mit einer Kathodenkontaktierung, beispielsweise einer Silberleitlackschicht versehen ist, an die die Kathodenzuleitung 3 angelötet wird. Der Anodendraht 6 be­ steht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Sinterkör­ per 1, d.h. ebenfalls aus Tantal, wenn der Sinterkörper 1 aus Tantal gebildet ist.

Die äußeren Elektrodenzuleitungen 2 und 6 sind vorteilhafter­ weise Teil eines Systemträgers, so daß mehrere Sinterkörper gleichzeitig behandelt werden können.

In der Fig. 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 1 darge­ stellt, bei dem zu erkenn ist, daß die Anodenzuleitung 6 einen Schlitz 8 zur besseren Führung des Anodendrahtes 4 besitzt.

In der Fig. 3 ist der Kondensator gemäß Fig. 1 mit einer Umhüllung 9 versehen, die beispielsweise aus einem Thermo- oder Duroplast besteht und mittels Umspritzung hergestellt sein kann. Parallel zur Kathodenzuleitung 2 ist der Anodendraht 4 aus der Umhüllung 9 herausgeführt. An den Außenflächen der Umhüllung, an die später der Anodendraht 4 mit der Anodenzuleitung 6 angebogen wird, sind dem Anodendraht 3 angepaßte Vertiefungen 10 (z.B. 0,3 mm tief und breit) vorgesehen. Die Anodenzuleitung 6 ist mit einem Schlitz 8 bzw. Fenster versehen, das für die Poler­ kennung am fertigen Chip herangezogen werden kann. Ferner ist in der Fig. 3 zu erkennen, daß das abgebogene Ende 7 der Anoden­ zuleitung 6 in der Umhüllung 9 verankert ist.

In der Fig. 4 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Anodenseite nach Fig. 3 dargestellt, aus der die Lage der Vertiefungen 10 für den Anodendraht 4 in der Umhüllung 9 gut ersichtlich ist.

In Fig. 5 ist der Bereich X angegeben, in dem eine Schweißver­ bindung mittels Widerstands-, Ultraschall- oder Laser-Schweißung vorgenommen werden kann. Eine Laser-Schweißung ist auch im Be­ reich Y möglich.

In der Fig. 6 ist der fertige Chip dargestellt, der nach erfolg­ ter Verschweißung zwischen Anodendraht 4 und Anodenzuleitung 6 durch Abtrennen der Elektrodenzuleitungen 2 und 6 von den Systemträgern 11 und 12 sowie nach Umbiegen der Elektrodenzu­ leitungen 2 und 6 erhalten wird.

Gegenüber dem Stand der Technik, bei dem die Schweißstelle des Anodendrahtes mit der Anodenzuleitung in Verlängerung des Sin­ terkörpers im Inneren der Umhüllung angeordnet ist, befindet sich diese Schweißstelle beim Gegenstand der Erfindung außer­ halb der Umhüllung. Somit kann die für die Schweißstelle benötigte Länge, die bei kleinen Chipgrößen ca. 0,7 bis 0,9 mm und damit etwa 50 bis 70% der Sinterkörperlänge entspricht, entweder zur Verkleinerung der Chipabmessungen bzw. zur Ver­ größerung des Sinterkörpervolumens benutzt werden.

Die Widerstandsschweißung kann beispielsweise als Rollnaht­ schweißung ausgeführt werden, wobei es vorteilhaft ist, daß beim Rollnahtschweißen keine zu Löt- und Umspritzausschuß füh­ rende Verdrehung der Sinterkörper mehr auftreten kann, da der Sinterkörper bereits im Kunststoff fixiert ist. Bei einem even­ tuellen Einsatz der Laser-Schweißung wiederum ist keine zusätz­ liche genaue Positionierung des Drahtes - der Laserstrahl muß lediglich auf den Anodendraht treffen - mehr notwendig. Beide vorgenannten Funktionen werden von der Umhüllung übernommen.

Geschweißt werden kann entweder vor dem Biegen per Widerstands-, Laser-, Ultraschall-Schweißung und ähnlichen Schweißverfahren oder nach dem Biegen z.B. mittels Laser-Schweißung direkt am Spritzling.

Die Schweißung liegt nach dem Biegen der Elektrodenzuleitungen senkrecht zur Sinterkörperachse, so daß die Länge der Schweißung nicht mehr bei der Einbaulänge des Sinterkörpers berücksichtigt werden muß. Lediglich die Dicke des Anodendrahtes ist noch zu berücksichtigen, was bedeutet, daß die Kunststoffumhüllung des Anodendrahtes in der Austrittsstelle aus dem Sinterkörper nun bis an die Außenfläche des Chips herangeführt werden kann.

Günstig für die mechanische und thermische Festigkeit der Ano­ denzuleitung ist es, wenn die Zuleitung im Kunststoff mechanisch verankert wird. Dies kann im freien Raum über dem Kunststoff­ kegel z.B. durch Abbiegen der Zuleitung erfolgen, so daß dafür keine zusätzliche Einbaulänge benötigt wird. Das gleiche gilt auch für die für den Anodendraht an den Außenflächen vorgesehe­ nen Vertiefungen.

Um den Anodendraht in der Spritzform sicher positionieren zu können, ist es günstig, den Draht durch Führungsschlitze, Rip­ pen oder ähnliche Ausformungen der Anodenzuleitung zu führen. Die dabei entstehenden zwei Lappen können durch Hochbiegen zur Verankerung der Anodenzuleitung im Kunststoff benutzt werden. Der Schlitz kann dabei soweit verlängert werden, daß er außer­ halb der Umspritzung gleich als Polerkennung (Anodendraht) dienen kann.

Claims (6)

1. Festelektrolytkondensator in Chip-Bauweise mit einem gesin­ terten Anodenkörper aus einem Ventilmetall, einer auf dem Ven­ tilmetall aufgebrachten als Dielektrikum dienenden Oxidschicht, einem in den Anodenkörper eingesinterten Anodendraht, einem als Kathode dienenden Festelektrolyt, einer Kathodenkontaktierung, einer Kunststoffumhüllung und äußeren Elektrodenzuleitungen, die an der Umhüllung anliegen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Umhüllung (9) Vertiefungen (10) für den Anodendraht (4) angeordnet sind und daß sich die Ver­ bindungsstelle zwischen Anodendraht (4) und äußerer Anodenzu­ leitung (6) außerhalb der Umhüllung (9) befindet.
2. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Anodenzuleitung (6) Schlitze (10), Rippen oder Ausformungen zur Führung des Anodendrahtes (4) besitzt.
3. Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zunächst die äußere Kathodenzuleitung (2) mit der Kathodenkontaktierung verbunden wird und der Sinterkörper (1) derart umhüllt wird, daß der Anodendraht (4) teilweise aus der Umhüllung (9) herausgeführt ist und daß anschließend der her­ ausgeführte Anodendraht (4) mit der äußeren Anodenzuleitung (6) verbunden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindung zwischen Anodendraht (4) und Anodenzuleitung (6) durch Widerstands-(Rollnaht-), Laser­ oder Ultraschall-Schweißung erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anodendraht (4) vor dem Verschweißen abgebogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 dadurch ge­ kennzeichnet daß der Anodendraht (4) nach dem Verschweißen abgebogen wird.
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