DE4114756C2

DE4114756C2 - Verfahren zur Herstellung von Naß-Elektrolytkondensatoren, insb. in Chip-Bauweise

Info

Publication number: DE4114756C2
Application number: DE19914114756
Authority: DE
Inventors: Reiner Hoehne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-06
Filing date: 1991-05-06
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2011-05-07
Also published as: DE4114756A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Naß-Elektrolytkondensatoren, insbesondere in Chip-Bauweise, bei dem die Kondensatorkörper oder Wickel mit einem Elektro lyten imprägniert und mit einer Kunststoffhülle umgeben werden.

Üblicherweise werden Naß-Elektrolytkondensatoren zum Schutz des imprägnierten Wickels vor einem Austrocknen und einer Kontamination eingebechert. Der hierbei verwendete Aluminium- Becher wird z. B. durch einen Gummistopfen verschlos sen. Aufgrund der Permeabilität des Gummistopfens können Verluste auftreten, die die Lebensdauer eines derar tigen Kondensators herabsetzen. Ferner besteht bei derartig eingebecherten Kondensatoren die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen der Anode und dem mit der Kathode verbundenen Gehäuse.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, solche aluminiumgebe cherten Naß-Elektrolytkondensatoren mit einer Kunststoffhül le zu umgeben. Aufgrund der relativ hohen Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumbechers besteht beim Aufbringen der Kunststoff schicht jedoch die Gefahr, daß im Innern des Gehäuses ein solcher Überdruck entsteht, der zu einer bleibenden Ver schlechterung der Kondensatorwerte führen kann.

Glasgehäuse für (trockene) Kondensatorwickel sind an sich aus der DE-PS 7 56 686 bekannt. Das zugehörige Einkapselverfahren eignet sich jedoch nicht für Naß-Elektrolytkondensatoren (Verdampfen des Elektrolyten unter Wärmeeinwirkung). Kunststoffhüllen bei Fest-Elektrolytkondensatoren sind aus der DE-OS 27 25 533 bekannt. Herstellungsverfahren, bei denen eine Vielzal von Kondensatorgehäusen auf einem Trägermaterial (Rahmen) behandelt werden, sind aus der DE-OS 28 26 308 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Her stellung von Naß-Elektrolytkondensatoren bereitzustellen, durch welches eine höhere Lebensdauer und Hitzebeständigkeit der Naß-Elektrolytkondensatoren erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patent anspruches 1 gelöst.

Aufgrund dieser Ausbildung wird unter Aufrechterhaltung der gewünschten elektrischen Kondensatorwerte eine relativ hohe Lebensdauer für den jeweiligen Naß-Elektrolytkondensator erreicht und insbesondere sichergestellt, daß der mit dem Elektrolyten getränkte Kondensatorkörper zuverlässig vor beim Aufbringen der äußeren Schutzhülle auftretenden Tempera tur- und Druckbelastungen geschützt ist. Selbst dann, wenn der Kondensatorwickel zur Bildung der Kunststoffhülle mit heißem Kunststoff umspritzt wird, treten praktisch keine Elektrolytverluste durch Abdampfen auf. Das Glasgehäuse bietet jederzeit einen zuverlässigen Schutz gegen evtl. auftretende Preßdrücke. Aufgrund des isolierenden Glaskör pers ist auch jegliche Kurzschlußgefahr von vornherein ausge schlossen.

Das Glasgehäuse dichtet dabei den mit flüssigem Elektrolyten imprägnierten Wickel gegen den bei spielsweise in eine Spritzform eingepreßten Kunststoff ab und stellt zumindest für die Zeit bis zum Erkalten des um den Wickel gespritzten, heißen Kunststoffes eine Isolations schicht gegen ein zu schnelles Austrocknen infolge einer Erwärmung dar. Die geringe Wärmeleitfähigkeit des Glaskör pers schließt insbesondere auch das Auftreten überhöhter Drücke im den Wickel enthaltenden Gehäuse aus, so daß auch insoweit jede mögliche Beeinträchtigung der gewünschten elektrischen Kondensatorwerte ausgeschlossen ist.

Das an zumindest einem Ende offene Glasgehäuse wird nach dem Einbringen des Kondensatorkörpers vorzugsweise mit einem jeweiligen Glasverschluß dicht verschlossen. Es ist somit auch für den verwendeten Verschluß eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit und geringe Permeabilität sichergestellt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß eine jeweilige Anschlußfahne des Konden satorkörpers mit einem auf der dem Kondensatorkörper zuge wandten Seite liegenden Innenkontakt des betreffenden Glas verschlusses und ein Außenanschluß mit einem mit dem Innen kontakt elektrisch verbundenen Außenkontakt des Glasver schlusses elektrisch verbunden wird. Es ist somit nicht erforderlich, daß die jeweiligen Anschlußfahnen während der Montage durch die Verschlüsse nach außen geführt werden müssen, so daß hierbei evtl. auftretende Dichtungsprobleme von vornherein ausgeschlossen werden.

Die miteinander zu verbindenden Innen- und Außenkontakte eines jeweiligen Glasverschlusses erhält man zweckmäßigerweise dadurch, daß durch eine im jeweiligen Glasverschluß vorge sehene Öffnung ein insbesondere drahtförmiger, z. B. aus Aluminium bestehender elektrischer Leiter hindurchgeführt wird und daß dieser zuvor entsprechend abgelängte Lei ter im Bereich der einander gegenüberliegenden Stirnseiten gestaucht wird.

Zur Abdichtung der im Glasverschluß vorgesehenen Öffnung kann ein mit einer Umhüllung insbesondere aus Silikon versehener elektrischer Leiter verwendet werden. Nach dem Stauchvorgang ist die Öffnung durch die Leiterumhüllung abgedichtet.

Zur Ausbildung der Kunststoffhülle wird vorzugsweise ein hochtemperaturbeständiger Thermoplast und insbesondere ein Kunststoff auf der Basis von PPS (Polyphenylensulffid) oder ein Duroplast verwendet. Vorteilhafterweise kann ein glasfasergefüllter oder keramikartiger Kunststoff Verwendung finden, was die Hitze- und Elektrolytbeständigkeit des gesamten Naß-Elektrolytkon densators weiter erhöht.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung den be reits in ein Glasgehäuse eingesetzten Kondensatorkörper eines Naß-Elektro lytkondensators,

Fig. 2 eine rein schematische Darstellung eines fertiggestellten Naß-Elektro lytkondensators, dessen dicht ver schlossenes Glasgehäuse bereits von einer Kunststoffhülle umgeben ist und

Fig. 3 zwei rahmenartige Außenanschlüsse mit mehreren dazwischen angeordneten, jeweils einen Kondensatorkörper ent haltenden Glasgehäusen.

Gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Naß-Elektrolytkondensator 10 einen Kondensatorkörper oder Wickel 12, der an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine Anschlußfahne 14, 16 auf weist, die jeweils mit einem Innenkontakt 24 eines von zwei Glasverschlüssen 18, 20 verbunden ist, über die ein den Wickel 12 umgebendes Glasgehäuse 22 dicht verschließbar ist.

Zwischen den Glasverschlüssen 18, 20 und dem Glasgehäuse 22 ist jeweils ein Dichtring 26 angeordnet.

Die Glasverschlüsse 18, 20 sind jeweils mit einem Außenkon takt 28 versehen, der mit dem betreffenden Innenkontakt 24 in Verbindung steht und mit einem Außenanschluß 30 bzw. 32 verbunden ist (Fig. 2). Diese beiden Außenanschlüsse sind somit elektrisch mit der Anode bzw. Kathode des Naß-Elektro lytkondensators 10 verbunden.

Jeder der beiden Glasverschlüsse 18, 20 ist mit einer mittle ren, durchgehenden Öffnung 34 versehen, durch die hindurch sich ein abgelängter Aluminiumdraht 36 mit einer Umhüllung aus beispielsweise Silikon erstreckt, der zur Bildung des Innenkontakts 24 und des Außenkontakts 28 an den beiden Stirnseiten im Bereich der angrenzenden Stirnflächen des Glasverschlusses gestaucht ist. Die Öffnung 34 des jeweili gen Glasverschlusses 18 bzw. 20 ist demnach durch die Kunst stoffumhüllung des Aluminiumdrahtes 36 abgedichtet.

Die beiden Glasverschlüsse 18, 20 weisen jeweils einen in das Glasgehäuse 12 eintretenden Ansatz 38 auf, an den sich ein äußerer Flansch 40 anschließt. Der Dichtungsring 26 ist auf den Ansatz 38 aufgesetzt und im montierten Zustand des Naß-Elektrolytkondensators zwischen dem Flansch 40 und der betreffenden Stirnseite des Glasgehäuses 22 eingeklemmt.

Das über die Glasverschlüsse 18, 20 und die Dichtungsringe 26 verschlossene Glasgehäuse 12 ist von einer Kunststoff hülle 42 (vgl. Fig. 2) umgeben. Die mit den Außenkontakten 28 verbundenen Außenanschlüsse 30, 32 treten aus der Kunst stoffhülle 42 heraus. Bei diesen Anschlüssen 30, 32 kann es sich beispielsweise um Anschlußbleche oder Anschlußdrähte handeln. Im vorliegenden Fall sind Anschlußbleche vorgese hen. Die Erfindung ist somit insbesondere sowohl bei SMD- Bauteilen, d. h. bei oberflächenmontierbaren Bauteilen als auch bei bedrahteten Elektrolytkondensatoren anwendbar. Die Anschlußbleche bzw. -drähte können beispielsweise bündig mit der Oberfläche der Kunststoffhülle abgeschnitten sein. Die Kunststoffhülle 42 ist mit einer Sollbruchstelle 44 ver sehen.

Gemäß Fig. 3 ist eine Vielzahl von Glasgehäusen 22 zwischen zwei rahmenartigen Außenanschlüssen 30, 32 angeordnet. Auf jedes dieser leiterartig angeordneten Glasgehäuse 22 ist nachträglich eine strichliniert angedeutete Kunststoffhülle 42 aufgebracht worden.

Zur Montage des in den Fig. 1, 2 gezeigten Naß-Elektrolyt kondensators wird zunächst die eine Anschlußfahne 14 des Wickels 12 mit dem Innenkontakt 24 des betreffenden Glasver schlusses 18 elektrisch verbunden. Anschließend wird der Kondensatorkörper 12 mit dem Elektrolyten imprägniert und in das Glasgehäuse 22 eingesetzt. Danach kann die andere An schlußfahne 16 des Kondensatorkörpers bzw. Wickels 12 mit dem Innenkontakt 24 des anderen Glasverschlusses 20 elek trisch verbunden werden.

Nachdem das Glasgehäuse 12 über die Glasverschlüsse 18, 20 und die Dichtringe 26 dicht verschlossen worden ist, wird auf das Glasgehäuse 22 beispielsweise im Spritzgußverfahren die Kunststoffhülle 42 aufgebracht.

Zur Ausbildung dieser Kunststoffhülle 42 kann beispielsweise ein hochtemperaturbeständiger Thermoplast und insbesondere ein Kunststoff auf der Basis von PPS (Polyphenylensulfid oder ein Duroplast verwendet werden. Zweckmäßigerweise ist ein glasfasergefüllter oder keramikartiger Kunststoff vorgesehen.

Zur Herstellung der Glasverschlüsse 18, 20 wird ein Preßling mit einem Innenloch verwendet, durch welches der umhüllte Aluminiumdraht gesteckt wird. Dieser wird anschließend abge schnitten und an den Stirnseiten gestaucht. Die beispiels weise aus Silikon bestehende Drahtumhüllung stellt nach dem Stauchvorgang die Abdichtung des Innenloches sicher. An die durch die Stauchung erhaltenen Innen- und Außenkontakte 24 bzw. 28 werden die jeweilige Wickel-Anschlußfahne 14, 16 bzw. der Außenanschluß 30, 32 angeschweißt.

Hierbei kann beispielsweise zunächst die Anoden-Anschluß fahne 14 mit dem Innenkontakt 24 des betreffenden Glasver schlusses 18 verschweißt werden. Danach kann der Wickel 12 imprägniert und der imprägnierte Wickel in das Glasgehäuse 22 eingebracht werden. Danach wird die Kathoden-Anschluß fahne 16 mit dem Innenkontakt 24 des anderen Glasverschlus ses 20 verschweißt. Schließlich kann das Glasgehäuse 22 dicht verschlossen und zur Bildung der Kunststoffhülle 42 mit Kunststoff umpreßt werden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist eine Vielzahl von Glasgehäusen 22 zwischen die beiden als Rahmen ausgeführten Außenanschlüsse 30, 32 eingeschweißt. Die dadurch erhaltene leiterartige Anordnung von im übrigen gleich wie beim Aus führungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ausgebildeten Glas gehäusen 22 wird nun in einer Presse mit Kunststoff umhüllt. Die dabei erhaltenen Kunststoffhüllen 42 sind in Fig. 3 strichliniert angedeutet.

Nach der Aushärtung dieser Kunststoffhüllen 42 werden die rahmenartigen Außenanschlüsse 30, 32 zwischen den einzelnen Kondensatoren aufgetrennt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere auch zur Herstellung von chipartigen Naß-Elektrolytkondensatoren geeignet. Die erhaltenen Kondensatoren sind insbesondere für eine Verwendung im Bereich der Kraftfahrzeug-Elektronik geeignet.

Bezugszeichenliste

10 Naß-Elektrolytkondensator
12 Wickel
14 Anschlußfahne
16 Anschlußfahne
18 Glasverschluß
20 Glasverschluß
22 Glasgehäuse
24 Innenkontakt
26 Dichtring
28 Außenkontakt
30 Außenanschluß
32 Außenanschluß
34 Öffnung
36 Aluminiumdraht
38 Ansatz
40 Flansch
42 Kunststoffhülle
44 Sollbruchstelle

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Naß-Elektrolytkondensatoren, insbesondere in Chip-Bauweise, bei dem die Kondensatorkörper oder Wickel mit einem Elektrolyten imprägniert und mit einer Kunststoffhülle umgeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem flüssigen Elektrolyten imprägnierte Kondensatorkörper oder Wickel in ein Glasgehäuse eingebracht wird und daß das an zumindest einem Ende offene Glasgehäuse nach dem Einbringen des Kondensatorkörpers oder Wickels mit einem Verschluß mit Dichtmasse dadurch dicht verschlossen wird, daß die Anordnung aus Glasgehäuse und Verschluß mit Dichtmasse in einer Presse mit Kunststoff umhüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an zumindest einem Ende offene Glasgehäuse nach dem Einbringen des Kondensatorkörpers mit einem jeweili gen Glasverschluß dicht verschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweilige Anschlußfahne des Kondensatorkörpers mit einem auf der dem Kondensatorkörper zugewandten Seite liegenden Innenkontakt des betreffenden Glasver schlusses und ein Außenanschluß mit einem mit dem Innen kontakt elektrisch verbundenen Außenkontakt des Glasver schlusses elektrisch verbunden wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine der beiden Anschlußfahnen des Kondensa torkörpers mit dem Innenkontakt des einen Glasverschlus ses elektrisch verbunden wird, das danach der Kondensa torkörper mit dem Elektrolyten imprägniert und in das Glasgehäuse eingebracht wird und daß anschließend die andere Anschlußfahne des Kondensatorkörpers mit dem Innen kontakt des anderen Glasverschlusses elektrisch verbunden wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine im jeweiligen Glasverschluß vorgesehene Öffnung ein insbesondere drahtförmiger, z. B. aus Alumini um bestehender elektrischer Leiter hindurchgesteckt wird und daß dieser zuvor entsprechend abgelängte Leiter zur Bildung der Innen- und Außenkontakte im Bereich der einander gegenüberliegenden Stirnseiten gestaucht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der im Glasverschluß vorgesehenen Öffnung ein mit einer Umhüllung insbesondere aus Silikon versehener elektrischer Leiter verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Glasverschluß und das zu verschließende Glasgehäuse eine Dichtmasse eingebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhülle im Spritzgußverfahren auf das dicht verschlossene Glasgehäuse aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Kunststoffhülle ein hochtempera turbeständiger Thermoplast und insbesondere ein Kunststoff auf der Basis von PPS (Polyphenylensulfid) oder ein Duroplast verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Glasgehäusen zwischen zwei rahmen artigen Außenanschlüssen angebracht wird, daß danach die die jeweiligen Kondensatorkörper enthaltenden, dicht verschlossenen Glasgehäuse mit der Kunststoffhülle umge ben werden und daß anschließend die Außenanschlüsse zwi schen den bereits umhüllten Glasgehäusen aufgetrennt werden.