DE4335268B4

DE4335268B4 - Trockenelektrolytkondensator

Info

Publication number: DE4335268B4
Application number: DE4335268A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Kanetake
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2013-10-16
Also published as: JPH06132177A; JP2786978B2; DE4335268A1; US5469326A

Abstract

Trockenelektrolytkondensator, mit:
einem Kondensatorelement (1), das eine Seitenfläche, in deren im wesentlichen mittlerem Bereich eine Anode (2) vorragt, und zu der einen Seitenfläche senkrechte und als Kathodenanschlusswände verwendbare Kathodenflächen (3) hat;
einer mit einer der Kathodenflächen (3) verbundenen Kathodenleitung (5);
einer mit der Anode (2) verbundenen Anodenleitung (4), die mit zumindest zwei Stufen (7a, 7b) ausgebildet ist, wobei die Anode (2) über ein dazwischen liegendes Isoliermaterial (10) an der oberen Stufe (7b) der Anodenleitung (4) befestigt und über eine Sicherung (9) mit der Anodenleitung (4) elektrisch verbunden ist und eine der Kathodenflächen (3) des Kondensatorelements (1) auf der unteren Stufe (7a) mittels eines dazwischen liegenden Isoliermaterials (8) befestigt ist; und
einem Harzguss (6), der das Kondensatorelement (1) sowie seine Anschlussbereiche einkapselt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Trockenelektrolytkondensatoren und bezieht sich insbesondere auf einen Trockenelektrolytkondensator mit Sicherung, bei dem bei der Kapselung mit Harzguss eine relative Verschiebung zwischen einem Kondensatorelement und externen Leitungen (oder Drähten) verhindert wird, und bei welchem eine Verkleinerung des Gehäuses möglich ist.

Ein aus dem Stand der Technik bekannter Trockenelektrolytkondensator ist in 3 dargestellt, bei dem sich eine Anode 22 von einem Mittelteil einer seitlichen Fläche eines Kondensatorelementes 21 ausgehend erstreckt und an ihrem anderen Ende mit einer Leitung 23 elektrisch verbunden ist. Ferner dient eine senkrecht zur vorstehend genannten seitlichen Fläche stehende und elektrisch mit einem Ende einer weiteren Leitung 26 über eine Sicherung 25 verbundene Fläche des Kondensatorelementes 21 als Kathodenanschlusswand 24. Ein Verbindungsdeckharz 27 (nachstehend als "JCR" bezeichnet) umgibt die Sicherung 25, um ein Zerbrechen derselben bei der Fertigung des Trockenelektrolytkondensators zu vermeiden. Ferner ist das Kondensatorelement 21 zusammen mit einem Teil der Leitungen 23 und 26 mit einem Harzguss 28 eingekapselt, und die Leitungen 23 und 26 sind, wie in 3 veranschaulicht, gebogen.

Wird jedoch die Anode 22 mit der externen Leitung 23 verbunden, kann bei dem bekannten Trockenelektrolytkondensator eine Verschiebung des Kondensatorelementes 21 auftreten, da das Kondensatorelement 21 nicht von den Leitungen fixiert wird. Wird eine derartige Verbindung mit bleibender Verschiebung hergestellt, kann das Kondensatorelement ungeschützt außerhalb des Harzgusses zu liegen kommen oder ein Drahtbruch eintreten. Da die ungeschützte Lage des Kondensatorelementes 21 vermieden werden muss, kann die Größe des Harzgusskörpers nicht verringert werden.

Ferner wird das Kondensatorelement 21 nur durch die dünne Anode 22 gehalten, selbst nachdem die Verbindung zwischen der Anode 22 und der Leitung 23 hergestellt ist. Deswegen ist eine Verformung des Kondensatorelementes 21 wahrscheinlich, woraus eine unzureichende Abstützung des Kondensatorelementes 21, eine Überlastung aufgrund übermäßiger mechanischer Beanspruchung und die Wahrscheinlichkeit von Passungenauigkeiten oder Drahtbruch resultiert.

Die US 4,288,842 offenbart einen ähnlichen Aufbau wie in 3, wobei die Kathodenleitung jedoch ohne Zwischenschaltung einer Sicherung direkt am Kondensatorelement befestigt ist.

Die JP 4-299816 A (& US 5,179,507 ) offenbart einen Trockenelektrolytkondensator, bei dem das Kondensatorelement in Sandwich-Bauweise zwischen zwei C-förmigen Anschlussleitungen gehalten wird. Die Anode ist über ein Metallstück und eine Isolierschicht an der Anodenleitung befestigt, wobei die elektrische Verbindung über eine die Isolierschicht überbrückende Sicherung erfolgt.

Die US 4,907,131 offenbart einen Trockenelektrolytkondensator mit einer Sicherung zwischen der Anodenleitung und der Anode, bei dem der als Kathodenanschluss dienende Boden des Kondensatorelements von einer in einer Kathodenleitung ausgebildeten Stufe gehalten wird.

Die US 4,675,790 offenbart einen Trockenelektrolytkondensator, bei dem das Kondensatorelement in einer U-förmigen Vertiefung eines Kondensatorträgers ruht. Der Boden der Vertiefung und die Kathodenfläche des Kondensatorelements sind durch eine dazwischen liegende Isolierschicht getrennt, während die aus dem Kondensatorelement vorragende Anode ohne Zwischenschaltung einer Sicherung auf einer vom Kondensatorträger ausgebildeten Stufe oberhalb des Bodens befestigt ist. Der Kondensatorträger dient daher als Anodenleitung.

Die US 5,007,149 offenbart einen ähnlichen Aufbau wie die US 4,675,790 , wobei der Kondensatorträger jedoch im Bodenbereich geteilt ist, sodass die eine Hälfte des Kondensatorträgers als Anodenleitung und die andere Hälfte als Kathodenleitung genutzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakten Trockenelektrolytkondensator mit Sicherung zur Verfügung zu stellen, bei dem eine während der Harzvergusskapselung leicht mögliche Verschiebung des Kondensatorelementes vermieden werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Trockenelektrolytkondensator gelöst, wie er in Anspruch 1 definiert ist. Die Unteransprüche befassen sich mit vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung.

Bei der vorliegenden Erfindung ist die mit der Anode verbundene Anodenleitung an ihrem dem Anschlussbereich nächstliegenden Ende zumindest zweistufig abgewinkelt, wobei eine untere Stufe das Kondensatorelement mit dem dazwischen liegenden Isoliermaterial trägt. Auf diese Weise kann anodenseitig ein stabiler Verbindungszustand zwischen der Anode und der Anodenleitung hergestellt werden, wodurch eine präzise Herstellung der Leitungsverbindungen und der Harzguss-Kapselung ermöglicht wird und eine relative Verschiebung zwischen dem Kondensatorelement und der Anodenleitung vermieden wird. Ferner kann zur Verkleinerung des Kondensators die Dicke des Gussharzmantels minimiert werden, da keine Verschiebung des Kondensatorelementes auftritt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
1 zeigt eine erläuternde Schnittzeichnung eines Ausführungsbeispiels des Trockenelektrolytkondensators;
2 zeigt eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Kondensatorelements des in 1 gezeigten Trockenelektrolytkondensators; und
3 zeigt eine erläuternde Schnittzeichnung eines aus dem Stand der Technik bekannten Trockenelektrolytkondensators.
Der Trockenelektrolytkondensator gemäß dem Ausführungsbeispiel ist wie in 1 und 2 dargestellt aufgebaut. Ein Kondensatorelement 1 des betreffenden Kondensators wird beispielsweise aus einem gesinterten Metall hergestellt, das eine Sperrfunktion besitzt, wie z. B. Tantal, Aluminium oder Niob. Von einer seitlichen Fläche des Kondensatorelementes ausgehend erstreckt sich eine Anode 2. Die dieser seitlichen Fläche gegenüberliegende Fläche des Kondensatorelementes und deren dazu senkrecht stehende Flächen sind mit einer Ag-Schicht oder einer ähnlichen Schicht bedeckt, um als Kathodenanschlusswände 3 zu dienen. Die Anode und Kathode des Kondensatorelementes 1 sind jeweils elektrisch mit einer Anodenleitung 4 und einer Kathodenleitung 5 verbunden. Das Kondensatorelement 1 ist zusammen mit den Anschlussbereichen der Leitungen 4 und 5 mit einem Harzguss 6 gekapselt.
Die Anodenleitung 4 ist an ihrem Ende stufenförmig zu drei Stufen 7a, 7b, 7c abgewinkelt. Die unterste Stufe 7a am äußersten Teil der Leitung 4 trägt das Kondensatorelement 1. Da die Anodenleitung 4 an der Kathodenanschlusswand des Kondensatorelementes 1 befestigt ist, um das Kondensatorelement 1 zu tragen, ist dazwischen ein Isoliermaterial 8 zur Isolierung angebracht. Das Isoliermaterial besteht beispielsweise aus Polybutadien. Auf diese Weise wird beim Verbinden der Anode 2 mit der Anodenleitung 4 erreicht, dass das Kondensatorelement 1 ortsfest auf der Stufe 7a platziert werden kann, so dass eine Verschiebung nur schwerlich auftreten kann. Somit werden Defekte, wie z.B. Drahtbruch, Exposition des Kondensatorelementes 1 vom Harzguss, die einer derartigen Verschiebung zuzuschreiben sind, minimiert, und eine hochpräzise Montage des Kondensators ermöglicht.
Mit der zweiten Stufe 7b der Leitung 4 ist die Anode 2 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt, im Gegensatz zu dem in 3 gezeigten bekannten Kondensator, eine Sicherung 9 zwischen der Anode 2 und der Anodenleitung 4, und ist die Anode 2 an der zweiten Stufe 7b durch ein Isoliermaterial 10 befestigt. Die Sicherung 9 ist an ihrem einen Ende mit der Anode 2 druckverschweißt und an ihrem anderen Ende elektrisch mit der Stufe 7b verbunden. Auf diese Weise kann im Vergleich zum bekannten, eine Sicherung auf der Kathodenanschlussseite aufweisenden Kondensator die Länge der Sicherung 9 und die Abstände zwischen den Flächen des Kondensator elementes 1 und den äußeren Flächen des Harzgusses 6 reduziert werden. Somit ist eine Verkleinerung des Trockenelektrolytkondensators durchführbar.
Ein JCR 11 ist die Anode 2 umgebend vorgesehen, um ein Zerbrechen der Sicherung 9 zu vermeiden. Das JCR 11 verhindert auch, dass der Harzguss von dem Kondensatorelement 1 aufgrund von durch das Giessen erzeugter Spannung abblättert, da es einen auf der seitlichen Fläche angebrachte Elektrolyten, wie z.B. MnO₂ oder eine Oxidschicht, bedeckt, von dem ausgehend sich die Anode 2 erstreckt. Wenn ferner die Sicherung 9 durchgebrannt ist, kann das JCR 11 die abgetrennten Teile der Sicherung 9 leicht umgeben, wodurch sich ein genügend großer Spalt zwischen den gegenüberliegenden, durchtrennten Teilen bildet.
Die Kathodenleitung 5 ist an ihrem Ende so zu einem L-Stück 12 gebogen, dass das Kondensatorelement 1 zusammen mit der Stufe 7a der Anodenleitung 4 in Sandwichbauart angeordnet und gehalten wird. Ein waagerechtes Teil 12a, das am äußersten Ende der Leitung 5 einen Teil des L-Stückes 12 bildet, erstreckt sich bis oberhalb des Kondensatorelementes 1 und ist durch ein elektrisch leitendes Klebemittel 13 mit der oberen Fläche verbunden bzw. gebondet. So wird das Kondensatorelement 1 in einer Sandwichbauweise sicher mittels dieses L-Stücks 12 und der Stufe 7a der externen Anodenleitung 4 gehalten und befestigt. Das Kondensatorelement 1 ist demgemäss von unten und oben so sicher gelagert, dass dessen Verschiebung, welche bei Harzvergusskapselung auftreten würde, sicher vermieden werden kann. Obwohl das Kondensatorelement 1 vorzugsweise sowohl vom L-Stück 12 als auch der Stufe 7a stabil gelagert wird, kann die Lagerung auf lediglich der Stufe 7a die Verschiebung des Kondensatorelementes 1 verhindern. Das elektrisch leitende Klebemittel 13 besteht beispielsweise aus einem Epoxydharz mit Ag oder Cu als Füllstoff.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel tritt die Anodenleitung 4 auf der Höhe der dritten Stufe 7c aus dem Harzguss 6 aus. Wie in 1 gezeigt, ist die Höhe B vom Boden des Harzgusses 6 bis zur Austrittsstelle der Anodenleitung 4 von der Höhe A vom Boden des Harzgusses 6 zur Austrittsstelle der externen Kathodenleitung 5 verschieden. Diese Höhendifferenz ermöglicht eine leichte gegenseitige Unterscheidbarkeit der Pole des resultierenden Trockenelektrolytkondensators.
Wie ferner in 2 gezeigt, sind Durchgangslöcher 14 in den jeweiligen gebogenen Teilen der externen Leitungen 4 und 5 angebracht. Der Harzguss kann sich beim Giessen durch diese Durchgangslöcher 14 erstrecken und dann das Kondensatorelement 1 etc. kapseln. Dies ergibt eine verbesserte Haftung zwischen den Leitungen 4 und 5 sowie dem Harzguss 6. Demgemäss wird beim resultierenden Trockenelektrolytkondensator verhindert, dass der Harzguss 6 von den Leitungen abblättert und aufgrund von Hitzeschwankungen versprödet, wodurch die Widerstandsfähigkeit des Kondensators gegen Feuchtigkeit verbessert wird.
Zu beachten ist, dass die Anodenleitung im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwar dreistufig ausgeführt ist, die Anzahl der Stufen aber frei wählbar ist, solange sie zumindest zwei beträgt, eine, um das Kondensatorelement zu tragen und die andere zur Herstellung einer Verbindung mit der Anode.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann wie vorstehend beschrieben, das Vorhandensein von Stufen in der Anodenleitung die Störungen durch Exposition und Formgussfehler verhindern, die sich aufgrund der Verschiebung des Kondensatorelementes oder dessen Passungenauigkeit zu den Leitungen einstellen. Darüber hinaus wird ein billiger, kleiner und auf einfache Weise herstellbarer Trockenelektrolytkondensator guter Qualität geschaffen.
Ferner kann das Vorhandensein von JCR um die Anode herum das Brechen der Sicherung verhindern, das beim Giessen auftreten würde, während gleichzeitig die Oberfläche des Kondensatorelementes, auf der der Elektrolyt ungeschützt liegt, geschützt wird. Demgemäss ist der Trockenelektrolytkondensator widerstandsfähiger gegen Hitze beim Löten und gegen Hitzeschwankungen.
Überdies treten die Anodenleitung und die Kathodenleitung vom Boden des Harzgusses in verschiedenen Abständen aus dem Harzguss heraus, wodurch die jeweiligen Polaritäten der Leitungen leicht auf einen Blick voneinander unterschieden werden können, was zu einer verbesserten Handhabbarkeit beim Einbau des Trockenelektrolytkondensators führt.

Claims

Trockenelektrolytkondensator, mit: einem Kondensatorelement (1), das eine Seitenfläche, in deren im wesentlichen mittlerem Bereich eine Anode (2) vorragt, und zu der einen Seitenfläche senkrechte und als Kathodenanschlusswände verwendbare Kathodenflächen (3) hat; einer mit einer der Kathodenflächen (3) verbundenen Kathodenleitung (5); einer mit der Anode (2) verbundenen Anodenleitung (4), die mit zumindest zwei Stufen (7a, 7b) ausgebildet ist, wobei die Anode (2) über ein dazwischen liegendes Isoliermaterial (10) an der oberen Stufe (7b) der Anodenleitung (4) befestigt und über eine Sicherung (9) mit der Anodenleitung (4) elektrisch verbunden ist und eine der Kathodenflächen (3) des Kondensatorelements (1) auf der unteren Stufe (7a) mittels eines dazwischen liegenden Isoliermaterials (8) befestigt ist; und einem Harzguss (6), der das Kondensatorelement (1) sowie seine Anschlussbereiche einkapselt.
Trockenelektrolytkondensator nach Anspruch 1, bei dem am Umfang der Anode (2) ein Verbindungsdeckharz (11) vorgesehen ist, das auch die eine Seitenfläche des Kondensatorelements (1) bedeckt, von der die Anode (2) vorragt.
Trockenelektrolytkondensator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kathodenleitung (5) in den Anschlussbereichen des Kondensatorelements (1) mit zwei Stufen (12a, 12b) L-förmig ausgebildet ist, um das Kondensatorelement (1) zusammen mit der unteren Stufe (7a) der Anodenleitung (4) in Sandwich-Bauweise zu halten.
Trockenelektrolytkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Kathodenleitung (5) und die Anodenleitung (4) von der Unterseite des Harzgusses (6) aus in unterschiedlichen Höhen (A, B) austreten.