DE4421772C2 - Festelektrolytkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festelektrolytkondensator und ein Verfah­ ren zur Herstellung solcher Festelektrolytkondensatoren.

Im folgenden wird zunächst ein herkömmlicher Kondensator und sein Herstellungsverfahren gezeigt.

Metallteilchen mit Gleichrichterwirkung, wie zum Beispiel Tantal oder Niob, werden zu porösen Plättchen 21 geformt und gesintert, wobei jedes Plättchen einen herausstehenden Anodenstab 22 aus einem Metall, wie zum Beispiel Tan­ tal oder Niob besitzt, wie in Fig. 14 gezeigt. Die Anodenstäbe 22 einer Vielzahl von so hergestellten Plättchen 21 sind auf einer horizontalen Platte 23 derart befestigt, daß diese Plättchen 21 zeilenweise mit festgelegter Abstandsteilung entlang der horizontalen Platte 23 und die oberen Seiten 21a der Plättchen 21 in gerader Linie und auf gleicher Höhe angeordnet sind.

Die so auf der horizontalen Platte 23 befestigten Plättchen 21 werden in eine Bildungsflüssigkeit 24 eingetaucht, wie zum Beispiel eine wäßrige Phosphatlö­ sung, wie in Fig. 15 dargestellt. In diesem Zustand wird eine anodische Behand­ lung ausgeführt unter Durchleiten eines Gleichstroms, so daß sich eine dielektri­ sche Schicht 25, die aus Tantalpentoxid besteht, auf den Oberflächen der Metall­ teilchen mit Gleichrichterwirkung eines jeden Plättchens 21 bildet. In diesem Fall wird die dielektrische Schicht 25 auch auf der äußeren Oberfläche des Fu­ ßes jedes Anodenstabes 22 über eine geeignete Länge oder Höhe hinweg gebildet, indem die oberen Flächen 21a der Plättchen 21 auf eine geeignete Tiefe unter­ halb der Flüssigkeitsoberfläche der Bildungsflüssigkeit 24 eingestellt werden.

Dann werden, wie in Fig. 16 dargestellt, die von der horizontalen Platte 23 her­ abhängenden Plättchen 21 mit den so hergestellten, dielektrischen Schichten 25 so tief in eine wäßrige Lösung 26 aus Mangannitrat eingetaucht, daß die oberen Flächen 21 der Plättchen 21 nicht unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche der wäß­ rigen Mangannitratlösung 26 liegen. Nachdem das Innere der Plättchen 21 mit der wäßrigen Mangannitratlösung 26 getränkt ist, werden die Plättchen 21 aus der wäßrigen Mangannitratlösung 26 herausgezogen und erhitzt, um die Feuch­ tigkeit von ihnen durch Verdampfen zu entfernen. Der Tränkungs- und Ver­ dampfungsvorgang wird mehrere Male wiederholt. Als Ergebnis wird eine Fest­ elektrolytschicht 27 aus Mangandioxid auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht 25 eines jeden Plättchens 21 gebildet. Alternativ kann eine Festelektro­ lytschicht als eine organische Halbleiterschicht auf der Oberfläche der dielektri­ schen Schicht 25 gebildet werden. Zur Bildung der Festelektrolytschicht kann ein elektrolytisches Polymerisationsverfahren oder ein Dampfphasenpolymerisa­ tionsverfahren eingesetzt werden. Auf diese Weise werden Kondensatorelemente hergestellt.

Wenn bei dem Verfahren zur Bildung der Festelektrolytschicht 27 durch Eintau­ chen der Plättchen 21 in die wäßrige Mangannitratlösung 26 die oberen Oberflä­ chen 21a der Plättchen unter der Flüssigkeitsoberfläche der wäßrigen Lösung liegen, wird eine Festelektrolytschicht 27 gebildet, die die dielektrische Schicht 25 am Fuß des Anodenstabes 22 überdeckt. Der als Anode dienende Anodenstab 22 wird dadurch elektrisch mit der als Kathode dienenden Festelektrolytschicht 27 verbunden. Das sich ergebende Kondensatorelement verliert seine Wirkung als Kondensator.

Wenn andererseits bei dem Verfahren der Bildung der Festelektrolytschicht die Flüssigkeits­ oberfläche der wäßrigen Mangannitratlösung 26 viel niedriger liegt als die obere Fläche 21a der Plättchen 21, wird eine ungenügende Kapazität im Verhältnis zum Volumen des Plättchens 21 erhalten.

In diesem Zusammenhang muß die Höhenlage des Plättchens 21 in der wäßrigen Lösung ganz genau eingestellt werden.

Deshalb müssen bei der Herstellung von Festelektrolytkondensatoren mit Hilfe des konventionellen Verfahrens die Anodenstäbe 22 aus den Plättchen 21 her­ ausstehen, um die Anode von der Kathode zu isolieren. Eine Graphitschicht wird auf der Festelektrolytschicht 27 eines jeden so hergestellten Kondensatorelemen­ tes gebildet, und eine leitenden Schicht aus Metall, wie zum Beispiel Silber oder Gold, wird weiter auf der Graphitschicht des Kondensatorelementes gebildet. Wie in Fig. 17 dargestellt, wird ein Anschlußstück 29 an die leitende Schicht des Plättchens 21 und ein weiteres Anschlußstück 30 an den aus dem Plättchen 21 herausstehenden Anodenstab 22 angeschlossen. Schließlich wird die Struktur des Kondensatorelementes 28 mit den Anschlußstücken 29 und 39 mit Hilfe des Harzes 31 zu einem Kondensator mit Anoden- und Kathodenan­ schlussstücken vergossen, von denen der wesentliche Teil, wie abgebildet, nach außen freigelegt ist.

Wie bereits beschrieben, müssen beim konventionellen Ver­ fahren zur Herstellung der Festelektrolytkondensatoren die dielektrische Schicht und die Festelektrolytschicht auf den Plättchen gebildet werden, die so gestaltet sind, dass die Anodenstäbe von den oberen Flächen der Plättchen aus nach oben verlängert sind, um den Zugriff auf die Anode von au­ ßen sicherzustellen. Weiter müssen die Plättchen bearbeitet werden, während sie von der horizontalen Platte herabhän­ gen. Entsprechend ist die Anzahl der Plättchen, die gleich­ zeitig bearbeitet werden können, begrenzt durch die Länge der horizontalen Platte. Das führt zur Verringerung der Produktionseffizienz.

Zusätzlich werden beim Verfahren zur Bildung der dielektri­ schen Schichten und der Festelektrolytschichten auf den Plättchen die Plättchen auf eine exakte Tiefe in die Bil­ dungsflüssigkeit und die wässrige Mangannitratlösung einge­ taucht, wobei sie so angeordnet sind, dass die oberen Flä­ chen der Plättchen auf gleiche Höhe ausgerichtet sind. Das verlangt eine komplizierte Durchführung der Herstellungsar­ beit und Genauigkeit der Verfahrenssteuerung.

Der gemäß Fig. 17 hergestellte Kondensator wird mit Harz vergossen. Deshalb ist das Volumen des gesamten Kondensa­ tors relativ groß im Vergleich zum Volumen des Kondensator­ elementes. Die Volumeneffizienz ist niedrig und das Volumen des Kondensators groß relativ zur erreichten elektrischen Kapazität.

In der DE-OS 27 03 846 wird ein Festelektrolytkondensator vorgeschlagen, mit einem Anodenkörper aus porösem Ventilme­ tall, einer auf der Oberfläche des Anodenkörpers ausgebil­ deten dielektrischen Schicht aus einem Oxyd des Ventilmate­ rials, einer auf der dielektrischen Schicht ausgebildeten Festelektrolytschicht, einer auf der Festelektrolytschicht ausgebildeten leitenden Kathodenschicht, einer auf der O­ berfläche des porösen Ventilmetalls in dem Anodenkörper an­ gebrachten Anodenanschlussklemme, wobei die Festelektrolyt­ schicht und die leitende Kathodenschicht teilweise zur Freilegung der Oberfläche entfernt wurden, und wobei ein zwischen der Oberfläche und der Anodenanschlussklemme aus­ gebildetes leitendes Verbindungsmittel vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Festelektrolytkondensator bereitzustellen, der eine verbesserte Volumeneffizienz besitzt und geeignet ist für Massenproduktionssysteme, bzw. das entsprechende Ver­ fahren zur Herstellung von Festelektrolytkondensatoren mit hoher Volumeneffizienz in einfacher und wirkungsvoller Wei­ se bereitzustellen.

Diese Aufgaben werden hinsichtlich des Kondensators durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsicht­ lich des Verfahrens durch die im Patentanspruch 7 angegebe­ nen Verfahrensschritte gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei diesem Herstellungsverfahren können Rillen auf der äußeren Oberfläche des porösen, stabähnlichen Elementes gebildet werden, die geeignete räumliche Ab­ stände von einander einhalten.

Deshalb ist es gemäß der Erfindung nicht erforderlich, den Anodenstab aus dem Kondensatorelement herausstehen zu lassen. Entsprechend werden bei diesem Verfahren zur Herstellung der Kondensatorelemente eine Vielzahl poröser, stab­ ähnlicher Elemente bearbeitet, wenn darauf die dielektrischen Schichten und die Festelektrolytschichten gebildet werden. Eine Vielzahl von Kondensatorelemen­ ten kann in einem einzigen Schritt gebildet werden, nämlich durch schlichtes Zerteilen jedes porösen, stabähnlichen Elementes, das so beschichtet wurde, in geeignete Segmente. Auf diese Weise können eine Menge Kondensatorelemente mit einer Serie von Herstellungsschritten hergestellt werden.

Da die Kondensatorelemente gebildet werden, indem jedes poröse, stabähnliche Element in geeignete Segmente zerteilt wird, kann die Festelektrolytschicht so gebildet werden, daß sie die dielektrische Schicht überdeckt, die auf dem Fuß des Anodenstabes gebildet wurde, der aus dem porösen, stabähnlichen Element her­ aussteht. Hohe Genauigkeit bei der Positionierung der porösen, stabähnlichen Elemente auf der horizontalen Platte, wenn diese Elemente auf der horizontalen Platte befestigt werden, und beim Festlegen der Eintauchtiefe der porösen, stab­ ähnlichen Elemente, wenn sie in die Bildungsflüssigkeit und die wäßrige Man­ gannitratlösung eingetaucht werden, ist nicht erforderlich.

Ein Kondensator kann durch Zusammenkoppeln des Kondensatorelementes, der Isolationsschicht und des Anodenelementes gebildet werden, so daß die Isolati­ onsschicht zwischen dem Kondensatorelement und dem Anodenelement angeord­ net ist, und das Anodenelement in Kontakt mit dem Anodenstab kommt, der im Kondensatorelement enthalten ist. Deshalb wird die Volumeneffizienz des sich ergebenden Kondensators verbessert.

Die beigefügten Zeichnungen, die einen Bestandteil dieser Beschreibung ausma­ chen, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusam­ men mit der Beschreibung dazu, die Aufgaben, Vorteile und Prinzipien der Er­ findung zu erklären. In den Zeichnungen

stellt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht dar, die einen erfindungsgemäßen Tan­ talfestelektrolytkondensator zeigt,

stellt Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I in Fig. 1 dar,

stellt Fig. 3 eine perspektivische Ansicht dar, die eine Serie von porösen, stab­ ähnlichen Elementen zeigt, die auf einer horizontalen Platte befestigt sind,

stellt Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in Fig. 3 dar,

stellt Fig. 5 eine Querschnittsansicht dar, die einen Zustand zeigt, in dem die dielektrischen Schichten auf den Plättchen gebildet sind,

stellt Fig. 6 eine Querschnittsansicht dar, die den Zustand zeigt, in dem die Fest­ elektrolytschichten auf den dielektrischen Schichten gebildet sind, die bereits auf den Plättchen gebildet wurden,

stellt Fig. 7 eine perspektivische Ansicht dar, die einen Zustand zeigt, in dem das poröse, stabähnliche Element mit der darauf gebildeten dielektrischen Schicht und der darauf gebildeten Festelektrolytschicht in plättchenähnliche Kondensa­ torelemente zerteilt ist,

stellen Fig. 8A, 8B und 8C Querschnittsansichten dar, die das Kondensatorele­ ment zeigen, das im Schritt in Fig. 7 gebildet wurde,

stellt Fig. 9 eine perspektivische Ansicht dar, die eine Serie von porösen, stab­ ähnlichen Elementen mit darauf gebildeten Rillen zeigt, die auf einer horizonta­ len Platte befestigt sind,

stellt Fig. 10 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in Fig. 9 dar,

stellt Fig. 11 eine perspektivische Ansicht dar, die ein poröses, stabähnliches Element mit entlang seinen Teilungsstellen gebildeten Harzschichten zeigt,

stellt Fig. 12 eine perspektivische Darstellung dar, die zeigt, wie ein Kondensa­ tor zusammengebaut wird,

stellt Fig. 13 eine Querschnittsansicht dar, die eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt,

stellt Fig. 14 eine perspektivische Ansicht dar, die das eingangs beschriebene konventionelle Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators zeigt, wobei die Darstellung eine Serie von Plättchen zeigt, die auf einer horizontalen Platte befestigt sind,

stellt Fig. 15 eine andere Querschnittsansicht dar, die das konventionelle Her­ stellungsverfahren zeigt, wobei die Darstellung einen Zustand zeigt, in dem dielektrische Schichten auf den Plättchen nach dem konventionellen Herstel­ lungsverfahren gebildet sind,

stellt Fig. 16 eine Querschnittsansicht dar, die einen Zustand zeigt, in dem Fest­ elektrolytschichten auf den bereits auf den Plättchen gebildeten, dielektrischen Schichten nach dem konventionellen Herstellungsverfahren gebildet sind,

stellt Fig. 17 eine Querschnittsansicht dar, die einen allgemeinen Elektrolytkon­ densator zeigt, der nach dem konventionellen Herstellungsverfahren hergestellt wurde,

stellt Fig. 18 eine Draufsicht dar, die einen Teil eines Verdrahtungsrahmens zeigt, an den das Kondensatorelement angeschlossen ist, und

stellt Fig. 19 eine Querschnittsansicht dar, die einen Kondensator zeigt, der un­ ter Verwendung des Verdrahtungsrahmens aus Fig. 18 hergestellt wurde.

Es wurde angenommen, daß, wenn der aus dem Kondensatorelement herausste­ henden Anodenstab bei der Herstellung und Konstruktion von Festelektrolyt­ kondensatoren beseitigt werden könnte, eine Vielzahl von Kondensatorelemen­ ten gebildet werden könnten, indem Metallteilchen mit Gleichrichterwirkung zu porösen, stabähnlichen Elementen geformt werden und die porösen, stabähnli­ chen Elemente gesintert werden, dielektrische Schichten und Festelektrolyt­ schichten darauf gebildet werden und jedes poröse, stabähnliche Element in Kondensatorelemente zerteilt wird. Im Rahmen der Erfindung wurden Untersu­ chungen durchgeführt, um eine technische Lehre zu entwickeln, die darin be­ steht, daß ein Anodenelement, das an die Endfläche eines Metallstabes ange­ schlossen ist, der in einem Kondensatorelement enthalten ist und sich durch das Element hindurch erstreckt, auf wenigstens einer der Endflächen des Kondensa­ torelementes bereitgestellt wird, während es durch eine Isolationsschicht von der Festelektrolytschicht isoliert ist, die die Kathode darstellt.

Die technische Lehre der Erfindung wird im Detail beschrieben unter Verwen­ dung einiger bestimmter Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung in Form eines Verfahrens zur Herstellung von Tantalfestelektrolytkondensatoren und der sich ergebenden Tantalfestelektrolytkondensatoren ausgeführt.

Im folgenden wird sich auf Figg. 1 und 2 bezogen, die perspektivische und Quer­ schnittsansichten eines Kondensators darstellen, der nach dem erfindungsgemä­ ßen Herstellungsverfahren hergestellt wurde.

In diesen Zeichnungen bezeichnet die Bezeichnungsnummer A ein Kondensator­ element, die Bezeichnungsnummer 2 einen Metallstab, die Bezeichnungsnum­ mer 3 ein Anodenelement und die Bezeichnungsnummern 4 und 13 Isolations­ schichten.

Wie dargestellt, erstreckt sich der Metallstab 2, der als Anode dient, durch den Mittelteil eines Elementkörpers 1 des Kondensatorelementes A. Das Anodenele­ ment 3 besteht aus einem herausstehenden Teil 3a und einem Flanschteil 3b, aus dem der herausstehende Teil 3a heraussteht. Das Anodenelement 3 ist mit dem Metallstab 2 derart verbunden, daß die Endfläche des herausstehenden Teils 3a des Anodenelementes 3 in Kontakt mit der ersten Endfläche 2a des Me­ tallstabes 2 gebracht ist. Die Isolationsschicht 4 ist zwischen dem Flanschteil 3b des Anodenelementes 3 und der ersten Endfläche des Elementkörpers 1 einge­ bracht. Die zweite Endfläche des Elementkörpers 1, die der ersten Endfläche ge­ genüber liegt und weiter weg vom Anodenelement 3 angeordnet ist, wird durch die Isolationsschicht 13 geschützt.

Ein Verfahren zur Herstellung des Kondensators aus Figg. 1 und 2 wird im fol­ genden beschrieben.

Dabei wird sich auf Fig. 3 und 4 bezogen. Tantalteilchen werden zu einem porö­ sen, stabähnlichen Element 5 geformt, das wie ein Stab mit quadratischem Querschnitt mit einem Metallstab darin 2 gestaltet ist. Der Metallstab 2 ist in das poröse, stabähnliche Element eingebracht, wobei ein Teil des Metallstabes von der oberen Fläche 5a des porösen, stabähnlichen Elementes 5 nach außen ragt. Das untere Ende des Metallstabes 2 erstreckt sich bis zur unteren Fläche 5b des porösen, stabähnlichen Elementes 5 oder bis zu einen Ort in der Nähe der unteren Fläche 5b. Das poröse, stabähnliche Element 5 wird gesintert. Eine Viel­ zahl von porösen, stabähnlichen, so strukturierten Elementen 5 wird hergestellt. Der Teil des Metallstabes 2, der aus der oberen Fläche 5a eines jeden stabähnli­ chen Elementes 5 herausragt, wird an der horizontalen Platte 6 zum Beispiel durch Löten befestigt. In diesem Fall werden die porösen, stabähnlichen Elemen­ te 5 in äquidistanten räumlichen Abständen oder einer äquidistanten räumli­ chen Teilung auf der horizontalen Platte 6 angeordnet.

Die porösen stabähnlichen Elemente 5, die auf diese Weise auf der horizontalen Platte 6 befestigt sind, werden in eine wäßrige Phosphatlösung 7 eingetaucht (Bildungsflüssigkeit). Zur anodischen Behandlung wird, wie abgebildet, ein Gleichstrom durch die Anordnung geschickt. Als Ergebnis der anodischen Be­ handlung wird eine Tantalpentoxidschicht 8 (dielektrische Schicht) auf der Oberfläche der Tantalteilchen des porösen, stabähnlichen Elementes 5 gebildet. In diesem Fall wird das Tantalpentoxid 8 bevorzugt auf der äußeren Oberfläche des Fußes eines jeden Metallstabes 2 über eine geeignete Länge oder Höhe des Stabes hinweg gebildet durch Einstellen der oberen Flächen 5a der porösen, stabähnlichen Elemente 5 auf eine geeignete Tiefe unter der Flüssigkeitsoberflä­ che der Bildungsflüssigkeit 24.

Dann werden die mit dem Tantalpentoxid 8 beschichteten, porösen, stabähnli­ chen Elemente 5, in eine wäßrige Mangannitratlösung 9 eingetaucht, wie in Fig. 6 dargestellt. Nachdem das Innere der porösen, stabähnlichen Elemente 5 mit der wäßrigen Mangannitratlösung 9 imprägniert wurde, werden die porösen, stabähnlichen Elemente 5 aus der wäßrigen Mangannitratlösung 9 herausgezo­ gen und erwärmt, um die Feuchtigkeit daraus durch Verdampfen zu entfernen. Der Imprägniervorgang mit der wäßrigen Mangannitratlösung und der nachfol­ gende Verdampfungsvorgang werden mehrere Male wiederholt. Als Ergebnis wird eine Mangandioxidschicht 10 (Festelektrolytschicht) auf der Oberfläche der Tantalpentoxidschicht 8 gebildet.

Wie in Fig. 7 dargestellt, wird jedes der so hergestellten, porösen, stabähnlichen Elemente 5 in mehrere plättchenähnliche Kondensatorelemente A (A1 bis A4) geeigneter Größe zum Beispiel mit Hilfe eines Diamantschneiders zerteilt. Die Kondensatorelemente A2 und A3 dieser Gruppe von Kondensatorelementen A, die aus dem mittleren Teil der porösen, stabähnlichen Elemente 5 herausge­ schnitten wurden, sind in Fig. 8A dargestellt. Wie gezeigt, sind die Endflächen 2a des Metallstabes 2 an beiden Endflächen (Schnittflächen) der Kondensator­ elemente A2 oder A3 nach außen freigelegt. Die Tantalpentoxidschicht 8 und die Mangandioxidschicht 10 sind auf der äußeren Oberfläche der Kondensatorele­ mente A2 oder A3 mit Ausnahme ihrer Endflächen gebildet. Das Kondensator­ element A4, das aus dem unteren Teil des porösen, stabähnlichen Elementes 5 herausgeschnitten wurde, ist so geformt, wie in Fig. 8B dargestellt. Wie gezeigt, ist die erste Endfläche 2a des Metallstabes 2 an einer Endfläche des Kondensa­ torelementes A4 nach außen freigelegt. Die verbleibenden äußeren Flächen des Kondensatorelementes A4 sind mit der Tantalpentoxidschicht 8 und der Man­ gandioxidschicht 10 bedeckt. Das Kondensatorelement A1 ist aus dem oberen Teil des porösen, stabähnlichen Elementes herausgeschnitten. Der Metallstab 2, der aus der oberen Fläche 5a des porösen, stabähnlichen Elementes 5 heraus­ ragt, wird abgeschnitten. Weiter ergibt sich, wenn die Tantalpentoxidschicht 8 und/oder die Mangandioxidschicht 10 von der oberen Fläche 5a des porösen, stabähnlichen Elementes 5 entfernt wird, eine Struktur, die der der Kondensa­ torelemente A2 oder A3 nach Fig. 8A gleicht. Wenn nur der Metallstab 2, der aus der oberen Fläche 5a des porösen, stabähnlichen Elementes 5 herausragt, abge­ schnitten wird, ergibt sich eine Struktur, wie sie in Fig. 8C dargestellt ist. Das hängt von der Fläche der Tantalpentoxidschicht 8 ab, über die sich die Mangan­ dioxidschicht 10 ausbreitet. Diese Schichten können an einer geeigneten Position abgeschnitten werden. Selbstverständlich können zur Herstellung der Konden­ satorelemente A die porösen, stabähnlichen Elemente 5 während der Verfahrens­ schritte zur Bildung der Tantalpentoxidschicht 8 und der Mangandioxidschicht 10 bis hinauf zu ihren oberen Flächen 5a vollständig in die wäßrige Lösung ein­ getaucht werden. Das poröse, stabähnliche Element 5 kann tiefer in die wäßrige Mangannitratlösung 9 eingetaucht werden als in die wäßrige Phosphatlösung 7. In diesem Fall wird eine Mangandioxidschicht 10 gebildet, die die Fläche der Tantalpentoxidschicht 8 überdeckt. Entsprechend ist die Arbeit der Kondensa­ torherstellung und die Verfahrenssteuerung einfach und leicht.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung der Kondensatorelemente wird im folgen­ den beschrieben. Bei diesem Verfahren werden, wie in Fig. 9 und 10 dargestellt, auf der äußeren Oberfläche eines porösen, stabähnlichen Elementes 11, das wie ein Stab mit quadratischem Querschnitt gestaltet ist, ununterbrochene Vertie­ fungen bzw. Rillen 11a gebildet, die in Längsrichtung des stabähnlichen Elementes mit äquidistantem Abstand voneinander angeordnet sind. Ein Metallstab 2 ist so in das poröse, stabähnliche Element 11 eingebracht, daß der obere Teil des Metall­ stabes 2 aus dem Kopfende des stabähnlichen Elementes herausragt und sein unteres Ende den Boden des stabähnlichen Elementes erreicht. Das poröse, stab­ ähnliche Element 11 wird gesintert. Eine Vielzahl der gesinterten, porösen, stab­ ähnlichen Elemente 11 werden wie in dem Herstellungsverfahren, das bereits beschrieben wurde, an einer horizontalen Platte 6 befestigt. Dann werden die dielektrischen Schichten und die Festelektrolytschichten auf der äußeren Ober­ fläche des porösen, stabähnlichen Elementes 11 gebildet. Das poröse, stabähnli­ che Element 11 mit der darauf gebildeten, dielektrischen Schicht und der darauf gebildeten Festelektrolytschicht kann leicht in Kondensatorelemente zerteilt werden, indem es an den eingeschnittenen Teilen oder den Vertiefungen 11a ge­ bogen wird ohne Verwendung irgendeiner Schneideeinrichtung, wie zum Bei­ spiel eines Diamantschneiders. Natürlich können die Vertiefungen 11a auch un­ terbrochen sein.

Beim Herstellen der Kondensatorelemente nach einem der beiden Herstellungs­ verfahren gemäß vorstehender Beschreibung können Harzschichten 12 auf der äußeren Oberfläche des porösen, stabähnlichen Elementes 5 oder 11 zum Bei­ spiel entlang oder unter Überdecken der Teilungslinien durch die Beschichtung gebildet werden, wie in Fig. 11 dargestellt. Die Bildung der Harzschichten kann vor oder nach der Bildung der Tantalpentoxidschicht 8 stattfinden. Wenn das poröse, stabähnliche Element in Kondensatorelemente zerteilt wird und diese Kondensatorelemente zu Kondensatoren zusammengesetzt werden, isolieren die Harzschichten die Anode zuverlässig von der Kathode. Die Harzschichten besit­ zen eine nützliche Wirkung für den zusammengebauten Kondensator, der im folgenden beschrieben wird.

Um einen Kondensator, wie in Fig. 12 dargestellt, zusammenzuhauen, wird der herausstehende Teil 3a des Anodenelementes 3 durch ein durchgehendes Loch 4a in der Isolationsschicht 4 eingeführt und die Endfläche des herausstehenden Teils 3a in Kontakt gebracht und verbunden mit der ersten Endfläche 2a des Me­ tallstabes 2 des Kondensatorelementes A, und zwar in der Art, daß die Isolati­ onsschicht 4 zwischen dem Kondensatorelement A und dem Anodenelement 3 eingebracht ist. Das Anodenelement 3 wird aus einem Metall hergestellt, wie zum Beispiel Kupfer, Eisen, Aluminium oder Tantal.

Alternativ kann ein Kondensator in der Art zusammengebaut werden, daß die Endfläche des herausstehenden Teils 3a in Kontakt gebracht oder verbunden wird mit der ersten Endfläche 2a des Metallstabes 2 des Kondensatorelementes A und in diesem Zustand geschmolzenes Harz in den Raum zwischen der Endfläche des Elementkörpers 1 und dem Flanschteil 3b des Anodenelementes 3 einge­ spritzt wird. Die auf diese Weise aus Harz gebildete Isolationsschicht 4 über­ deckt die äußere Oberfläche des herausstehenden Teils 3a des Anodenelementes 3.

Der äußere Durchmesser der Isolationsschicht 4 stellt, wenn er so ausgewählt ist, daß er leicht größer oder kleiner als der äußere Durchmesser des Kondensa­ torelementes A oder des Anodenelementes 3 ist, eine zuverlässige Isolation der Anode von der Kathode des sich ergebenden Kondensators dar, der auf eine Lei­ terplatte einer gedruckten Schaltung durch Löten montiert wird.

Um eine zuverlässige Verbindung der Endfläche des herausstehenden Teils 3a des Anodenelementes 3 mit der ersten Endfläche 2a des Metallstabes 2 sicherzu­ stellen, ist es bevorzugt, Metallschichten aus zum Beispiel Lötzinn oder Nickel auf den entsprechenden Endflächen durch Plattieren zu bilden, bevor der Kon­ densator zusammengesetzt wird.

Wie in Fig. 13 dargestellt, kann ein Teil oder die gesamte Oberfläche 3b' des Anodenelementes 3, die in Richtung der Isolationsschicht 4 weist, im Bereich vom Fuß des herausstehenden Teils 3a des Anodenelementes 3 bis zur äußeren Kante des Flanschteils 3b verjüngt sein. Ein Teil oder die gesamte äußere Kante der Oberfläche 3b" des Anodenelementes 3, die der Oberfläche 3b' gegenüber liegt, kann abgeschrägt sein.

In der Struktur des in Fig. 13 dargestellten Kondensators wird die Endfläche 2b des Metallstabes 2 auf der Endfläche des Kondensatorelementes A nach außen freigelegt, die der Endfläche gegenüber liegt, die die Isolationsschicht 4 trägt. Wenn erforderlich, kann diese Endfläche des Kondensatorelementes A zu Schutzzwecken mit einer Isolationsschicht abgedeckt werden, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. In diesen Zeichnungen wird die Isolationsschicht mit der Bezeich­ nungsnummer 13 bezeichnet.

Das Kondensatorelement A mit der Harzschicht 12, die entlang und unter Ab­ deckung der Teilungslinien gebildet wurde, wie in Fig. 11 dargestellt, kann mit einem Leitungsrahmen B mit inneren Leitungen B' und B" eingesetzt werden, wie in Fig. 18 dargestellt. In diesem Fall ist die Spitze der inneren Leitung B' durch eine leitfähige Einrichtung, zum Beispiel ein Metallzwischenstück 13', an die erste Endfläche 2a des Metallstabes 2 des Kondensatorelementes A angeschlossen, während die innere Leitung B" an die Kathode des Kondensatorele­ mentes A angeschlossen ist, zum Beispiel die leitfähige Schicht 14, wie zum Bei­ spiel eine Graphitschicht oder eine Silberschicht. Das Kondensatorelement A, das auf diese Weise mit den inneren Leitungen B' und B" verbunden wurde, wird mit einem Harz 15 vergossen, wie abgebildet. Als Ergebnis wird ein mit Harz dicht vergossener Kondensator hergestellt.

Das poröse, stabähnliche Element 5 beziehungsweise 11, das einen quadrati­ schen Querschnitt in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen besitzt, kann auch kreisförmig oder polygonal sein. Wenn das poröse, stabähnliche Ele­ ment mit kreisförmigem Querschnitt verwendet wird, ist der Flanschteil 3b des Anodenelementes 3 polygonal geformt, zum Beispiel mit quadratischem Quer­ schnitt. Wenn erforderlich, kann die Isolationsschicht 13 im Querschnitt wie der Flanschteil 3b des Anodenelementes 3 geformt sein. In diesem Fall kann der sich ergebende Kondensator als Ganzes als auf der Oberfläche aufgebrachtes Ele­ ment. verwendet werden

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersehen werden kann, besteht bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Kondensators kein Erfordernis, die Konden­ satorelemente mit Harz zu vergießen. Deshalb ist die Volumeneffizienz des er­ findungsgemäßen Kondensators bemerkenswert verbessert im Vergleich zu der eines konventionellen Kondensators. Das bringt die Reduktion von Größe und Gewicht der Produkte mit sich.

Eine zusätzliche vorteilhafte Wirkung der Erfindung besteht darin, daß die Her­ stellungsarbeit und die Verfahrenssteuerung einfach und leicht sind.

Eine weitere vorteilhafte Wirkung besteht darin, daß Kondensatoren mit ver­ schiedenen Kapazitätswerten hergestellt werden können, indem schlicht die Teilungsgröße geändert wird, wenn das poröse, stabähnliche Element zerteilt wird.

Infolgedessen ist das erfindungsgemäße Kondensatorherstellungsverfahren und der durch dieses Herstellungsverfahren hergestellte Kondensator geeignet für Massenproduktionssysteme.

Claims (11)

1. Festelektrolytkondensator, mit

• a) einem Kondensatorelementkörper (1), der aus einem plättchenähnlichen, porösen, festen Material besteht, das durch Formen und Sintern von Metallteilchen mit Gleichrich­ terwirkung gebildet wurde, wobei das poröse, feste Material eine auf seiner Oberfläche gebildete, dielektrische Schicht und eine auf der dielektrischen Schicht gebildete Festelek­ trolytschicht besitzt,
• b) einem Metallstab (2), der durch den mittleren Teil des Kondensatorelementkörpers hindurchreicht, wobei die erste Endfläche des Metallstabes an einer ersten Endfläche des Kon­ densatorelementkörpers und eine zweite Endfläche des Metall­ stabes an einer zweiten Endfläche des Kondensatorelementkör­ pers angeordnet ist,
• c) einem einstückig ausgebildeten Anodenelement (3), das ein herausstehendes Teil (3d) und ein Flanschteil (3b) um­ faßt, wobei eine Endfläche des herausstehenden Teils in Kon­ takt gebracht und verbunden wird mit einer Endfläche des Me­ tallstabes und
• d) einer Isolationsschicht (4), die zwischen dem Flanschteil des Anodenelementes und der zweiten Endfläche des Kondensatorelementkörpers eingebracht ist.

2. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, bei dem die Metallteilchen mit Gleichrichterwirkung solche aus Tantal und/oder Niob sind.

3. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche des Anoden­ elementes, die in Richtung der Isolationsschicht weist, verjüngt ist.

4. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, der weiter eine zweite Isolations­ schicht umfaßt, die so gebildet wird, daß sie die andere Endfläche des Kondensa­ torelementkörpers überdeckt.

5. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, bei dem die äußere Größe der Iso­ lationsschicht verschieden von der äußeren Größe des Kondensatorelementkör­ pers ist.

6. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, bei dem die Endflächen des aus dem Anodenelement herausstehenden Teils und des Metallstabes mit einer Me­ tallschicht überzogen sind, um eine zuverlässige Verbindung zwischen den bei­ den sicherzustellen.

7. Verfahren zur Herstellung von Festelektrolytkondensatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die folgenden Schritte:

• - Formen von Metallteilchen mit Gleichrichterwirkung zu einem porösen, stabähnlichen Element, in das ein Metallstab eingebracht ist, und Sintern des porösen, stabähnlichen Elementes,
• - Bilden einer dielektrischen Schicht auf der Oberfläche des porösen, stabähn­ lichen Elementes,
• - Bilden einer Festelektrolytschicht auf der bereits gebildeten dielektrischen Schicht und
• - Zerteilen des porösen, stabähnlichen Elementes, das die dielektrische Schicht und die Festelektrolytschicht besitzt, in eine Vielzahl von plättchen­ ähnlichen Kondensatorelementen geeigneter Größe.

8. Verfahren zur Herstellung von Festelektrolytkondensatoren nach Anspruch 7, bei dem Vertiefungen auf der äußeren Oberfläche der porösen, stabähnlichen Ele­ mente gebildet werden, die in geeigneten räumlichen Abständen angeordnet sind.

9. Verfahren zur Herstellung von Festelektrolytkondensatoren nach Anspruch 7, bei dem vor oder nach dem Schritt der Bildung der dielektrischen Schicht eine Isolationsschicht auf der äußeren Oberfläche der porösen, stabähnlichen Ele­ mente gebildet wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators nach Anspruch 7, das weiter den Schritt umfaßt, daß der Kondensator zusammengesetzt wird, wobei der herausstehende Teil eines Anodenelementes durch ein durchgehendes Loch in der Isolationsschicht eingeführt wird, und die Endfläche des herausste­ henden Teils in Kontakt gebracht und verbunden wird mit der ersten Endfläche des Metallstabes, und zwar derart, daß die Isolationsschicht zwischen dem Kon­ densatorelementkörper und dem Anodenelement angeordnet ist.

11. Verfahren zur Herstellung von Festelektrolytkondensatoren nach Anspruch 7, das weiter den Schritt umfaßt, daß der Kondensator zusammengesetzt wird, wobei die Endfläche eines herausstehenden Teils eines Anodenelementes in Kon­ takt gebracht und verbunden wird mit der ersten Endfläche des Metallstabes, und in diesem Zustand geschmolzener Harz in den Raum zwischen die Endfläche des Kondensatorelementkörpers und eines Flanschteils des Anodenelementes eingespritzt wird.