DE4426066A1

DE4426066A1 - Verfahren zum Bestimmen des Reststromverhaltens von Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren

Info

Publication number: DE4426066A1
Application number: DE4426066A
Authority: DE
Inventors: Norbert Will
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1996-01-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmten des Reststromverhaltens von Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren bei spannungsloser Lagerung.

Bei spannungsloser Lagerung von Aluminium-Elektrolyt- Kondensatoren (besonders bei hoher Lagertemperatur) kann die Oxidschicht, die sich als Dielektrikum auf der Anodenfolie befindet, angegriffen werden. Da kein Reststrom fließt, der Sauerstoffionen an die Anode bringt, ist eine Regenerierung der Schicht nicht möglich. Dies hat zur Folge, daß nach Wiederanlegen einer Spannung nach einer Lagerzeit der Reststrom zunächst erhöht ist, dann jedoch mit fortschreitender Ausheilung der Oxidschicht auf seinen normalen Betrag zurückgeht.

Da der Hersteller von Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren garantiert, daß diese Bauelemente zum Beispiel mindestens zwei Jahre ohne Minderung der Zuverlässigkeit spannungslos gelagert werden können und innerhalb dieser Zeitspanne mit Netzspannung beansprucht werden dürfen, ist man daran interessiert, eine möglichst frühzeitige Aussage darüber zu erhalten, wie sich der fertige Aluminium-Elektrolyt- Kondensator bei spannungsloser Lagerung verhält. Zu hohe Restströme nach spannungsloser Lagerung werden aus den genannten Gründen nicht akzeptiert, da sie zu zu großen Einschaltströmen Lagerung führen würden.

Die Aluminium-Anodenfolien, die in Aluminium-Elektrolyt- Kondensatoren verwendet werden, weisen nun fertigungsbedingt eine hohe Streuung des Reststromverhaltens bei spannungsloser Lagerung auf. Das bedeutet, daß bei längerer spannungsloser Lagerung der Elektrolyt-Kondensator bei erneutem Anlegen von Spannung einen niedrigen oder auch höheren Reststrom besitzen kann.

Trotz der vorhandenen Tests für Anodenfolien (Formiertest, Heißlagertest) ist eine umfassende Erkennung von nicht lagerstabilen Anodenfolien bisher nicht möglich. Zwar besteht die Möglichkeit, Test-Elektrolyt-Kondensatoren herzustellen, die mehrere tausend Stunden bei höheren Temperaturen gelagert werden, jedoch ist ein Versuchsergebnis hierbei erst nach einigen Monaten vorhanden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfaches Testverfahren anzugeben, daß es nach relativ kurzer Zeit gestattet, das Reststromverhalten von Aluminium-Elektrolyt- Kondensatoren bei spannungsloser Lagerung zu bestimmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von einer formierten Aluminiumfolie, die als Anodenfolie im Elektrolyt-Kondensator eingesetzt werden soll, zwei Prüflinge entnommen werden, daß diese Prüflinge in einem "Sandwich- Aufbau" beidseitig mit einem elektrolyt-getränkten Papier und darüber einer gemeinsamen Katodenfolie versehen werden, daß an die Prüflinge eine Wechselspannung angelegt wird, und daß anschließend der Ladungsbedarf bei einer Nachformierung bestimmt und daraus das Reststromverhalten bei spannungsloser Lagerung des herzustellenden Aluminium-Elektrolyt- Kondensators berechnet wird.

Vorteilhafterweise beträgt bei einer Wechselstromfrequenz von 50 Hz die Effektivspannung 20 bis 45% der Formierspannung, während die Nachformierung bei einer Gleichspannung durchgeführt wird, die 80% der Formiertestspannung beträgt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der dazugehörenden Zeichnung zeigen

Fig. 1 den Testaufbau und

Fig. 2 den Ladungsbedarf zur Regenerierung nach der Wechselspannungsbelastung im Vergleich zum Reststrom nach spannungsloser Lagerung im fertigen Elektrolyt- Kondensator.

In der Fig. 1 sind schematisch zwei Prüflinge 1 dargestellt, die einer formierten Aluminiumfolie entnommen wurden, die später zur Herstellung von Vergleichs-Elektrolyt- Kondensatoren dient. Über Kontaktierungen 2 werden die Prüflinge 1 mit einer Wechselspannung U∼ beaufschlagt. Beidseitig von den Prüflingen 1 sind Papierlagen 3 angeordnet, die mit einem Betriebselektrolyt getränkt sind. Ferner weist der "Sandwich-Aufbau" eine gemeinsame Katode 4 auf. Die Effektivspannung U∼ beträgt bei 50 Hz etwa 20 bis 45% der Formierspannung (bei höheren Frequenzen etwas weniger). Die Belastungszeit beträgt je nach Prüfschärfe und Spannung 10 Minuten bis 10 Stunden. Um eine Überhitzung zu vermeiden, wird der Sandwich-Aufbau von außen gekühlt.

Nach Beendigung der Wechselspannungsbelastung wird die Degeneration durch einer Regeneration gemessen. Dies kann durch Anlegen einer Gleichspannung (bis 80% der Formiertestspannung) im Sandwich-Aufbau oder nach einer speziellen Vorbehandlung im Becherglas durchgeführt werden. Der hierbei benötigte Ladungsbedarf (normiert auf die Kapazität) ist ein Maß für das Reststromverhalten bei spannungsloser Lagerung des Aluminium-Elektrolyt- Kondensators.

In der Fig. 2 ist für verschiedene Anodenfolien der benötigte Ladungsbedarf (normiert auf die Kapazität) Q/C gegenüber dem Reststrom I_R des aus den entsprechenden Folien hergestellten Elektrolyt-Kondensators nach spannungsloser Lagerung (1000 h, 105°C) dargestellt. Aus der Fig. 2 läßt sich eindeutig erkennen, daß ein Zusammenhang zwischen dem Ladungsbedarf bei der Nachformierung und dem Reststromverhalten des Elektrolyt-Kondensators nach spannungsloser Lagerung besteht. Insbesondere ist daraus herzuleiten, daß die Güte der fertigen Elektrolyt- Kondensatoren, d. h. die Höhe des Reststroms, umso besser, d. h. niedriger, ausfällt, je niedriger der Ladungsbedarf bei der Nachformierung bei der Wechselstrombeaufschlagung ist.

Durch das Verfahren nach der Erfindung ergibt sich somit in einfacher Weise eine Vorhersage, wie die Restströme im ferti gen Elektrolyt-Kondensator ausfallen, ohne daß dies erst am fertigen Kondensator wie bisher festgestellt werden kann, was zur Folge hatte, daß unter Umständen ganze Chargen wegen der geringen Qualität der Anodenfolien verworfen werden mußten.

Dieses Testprinzip mit einer hohen Wechselspannungsbelastung eignet sich auch zum Messen der Lagerstabilität von Elek trolyten. Wird statt eines Sandwich-Aufbaus ein fertiger Elektrolyt-Kondensator dem Verfahren nach der Erfindung un terzogen, so muß, um eine Überhitzung des Elektrolyt-Konden sators zu vermeiden, die Wechselspannung in getakteter Form angelegt werden (zum Beispiel 3 Sekunden Belastung, 27 Sekun den Pause). Beim Test am fertigen Elektrolyt-Kondensator wird dabei neben der Anode und dem Elektrolyten auch noch die Qua lität der Imprägnierung bezüglich Lagerstabilität getestet.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen des Reststromverhaltens von Alu minium-Elektrolyt-Kondensatoren bei spannungsloser Lagerung, dadurch gekennzeichnet, daß von einer formierten Aluminiumfolie, die als Anodenfolie im Elektrolyt-Kondensator eingesetzt werden soll, zwei Prüf linge (1) entnommen werden, daß die Prüflinge in einem "Sandwich-Aufbau" beidseitig mit einem elektrolyt-getränktem Papier (3) und darüber einer gemeinsamen Katodenfolie (4) versehen werden, daß an die Prüflinge (1) eine Wechselspan nung (U∼) angelegt wird, und daß anschließend der Ladungsbe darf bei einer Nachformierung bestimmt und daraus das Rest stromverhalten bei spannungsloser Lagerung des herzustellen den Aluminium-Elektrolyt-Kondensators berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wechselstromfrequenz von 50 Hz die Effektivspan nung 20 bis 45% der Formierspannung beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachformierung bei einer Gleichspannung durchgeführt wird, die 80% der Formiertestspannung beträgt.