DE60128095T2

DE60128095T2 - Implantierbare medische vorrichtung mit flachem elektrolytkondensator mit kathode/becher elektrische verbindungen

Info

Publication number: DE60128095T2
Application number: DE60128095T
Authority: DE
Inventors: Thomas P. Maple Grove MILTICH; Paul A. Stacy PIGNATO; Mark D. Plymouth BREYEN; Kurt J. Grant Township CASBY; William L. Vadnais Heights JOHNSON
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: WO2002003408A2; CA2413068A1; EP1299890B1; ATE360876T1; EP1299890A2; DE60128095D1; US6402793B1; WO2002003408A3; US20020108221A1; US6560089B2; JP2004502317A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf implantierbare medizinische Vorrichtungen (IMDs) und deren verschiedene Komponenten, einschließlich Flach-Elektrolytkondensatoren dafür, welche durch Leitungsdrähte mit einer Schaltung verbunden sind, wobei die Kondensatoren gestapelte Kathoden- und Anodenschichten aufweisen, und insbesondere elektrische Verbindungen der Kondensatoranoden- und Kathodenschichten mit den Leitungsdrähten einer kapazitiven Verbindungsbaugruppe.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Viele verschiedene IMDs sind im Stand der Technik bekannt. Von besonderem Interesse sind implantierbare Kardioverter-Defibrillatoren (ICDs), die eine Kardioversion und/oder Defibrillationsschocks mit relativ hoher Energie an das Herz eines Patienten abgeben, wenn eine schwere Tachyarrhythmie, z.B. Vorhof- oder Herzkammerflimmern detektiert wird. Derzeitige ICDs sind üblicherweise ein- oder doppelkammerschrittmacherfähig zur Behandlung spezifischer chronischer oder vorübergehender Bradykardie und Tachykardie in Vorhof und/oder Herzkammer, welche früher als Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillatoren (PCDs) bezeichnet wurden. Früher entwickelte automatische implantierbare Defibrillatoren (AIDs) waren nicht kardioversions- oder schrittmacherfähig. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden die ICDs so verstanden, dass sie alle IMDs umfassen, die wenigstens hochspannungskardioversions- und/oder -defibrillationsfähig sind.
Allgemein ist es erforderlich, einen DC-DC Konverter bzw. Umwandler in einem implantierbaren ICD Impulsgenerator (IPG) zu verwenden, um elektrische Energie von einer elektrochemischen Niederspannungs-, Niederstrom-Zelle bzw. Batterie, die in dem IPG Gehäuse angeordnet ist, in einen Hochspannungsenergiepegel umzuwandeln, welcher in einem oder mehreren Hochenergiespeicherkondensatoren gespeichert ist, wie beispielsweise im gemeinschaftlich übertragenen US-Patent Nr. 4,548,209 gezeigt. Die Umwandlung wird auf die Bestätigung einer Tachyarrhythmie hin durch einen DC-DC Rücklaufumwandler ausgeführt, welcher einen Transformator aufweist, der eine primäre Reihenwicklung mit der Batterie und eine sekundäre Reihenwicklung mit dem (den) Hochenergiekondensator(en) und eine Unterbrechungsschaltung oder einen Reihenschalter mit der Primärspule und der Batterie aufweist, welche(r) während eines Ladezyklus periodisch geöffnet und geschlossen wird. Das Aufladen des Hochenergiekondensators erfolgt durch Einspeisen einer Spannung in die Primärwicklung des Transformators, wobei ein Magnetfeld in der Sekundärwicklung erzeugt wird, wenn der Schalter geschlossen ist. Das Feld bricht zusammen, wenn der Strom in der Primärwicklung durch Öffnen des Schalters unterbrochen wird, und das zusammenbrechende Feld erzeugt in der Sekundärwicklung einen Strom, welcher an den Hochenergiekondensator abgegeben wird, um diesen aufzuladen. Die wiederholte Unterbrechung des Versorgungsstroms lädt den Hochenergiekondensator über eine Ladezeit des Ladezyklus auf einen erwünschten Pegel von einigen hundert Volt. Dann wird Energie rasch aus dem (den) Hochspannungskondensator(en) durch Kardioversions-/Defibrillationselektroden entladen, welche durch die ICD Leitungen bzw. Zuleitungen mit dem IPG verbunden sind und auf oder in einer Herzkammer oder einem Gefäß angeordnet sind, wenn bestätigt wird, dass die Tachyarrhythmie am Ende der Aufladezeit noch besteht. Die Kardioversions-/Defibrillationsschocks, die durch die Entladung solcher Kondensatoren ausgeführt werden, liegen üblicherweise im Bereich von etwa 25 bis 40 Joule. Der Prozess der Abgabe von Kardioversions-/Defibrillationsschocks auf diese Weise kann wiederholt werden, wenn ein vorher abgegebener Kardioversions-/Defibrillationsschock die Tachyarrhythmie nicht in einen normalen Herzrhythmus umwandelt.
Energie, Volumen, Dicke und Masse sind kritische Eigenschaften bei der Ausgestaltung von ICD-Impulsgeneratoren, die mit den ICD-Leitungen verbunden sind. Die Batterie(n) und Hochspannungskondensator(en), die zur Bereitstellung und Speicherung der Energie benutzt werden, die für die Kardioversions-/Defibrillationsschocks erforderlich ist, sind früher relativ unhandlich und teuer gewesen. Derzeit weisen ICD-IPGs üblicherweise ein Volumen von ca. 40 bis ca. 60 cm³, eine Dicke von ca. 13 mm bis ca. 16 mm und eine Masse von etwa 100 g auf.
Es ist wünschenswert, das Volumen, die Dicke und Masse solcher Kondensatoren und ICD-IPGs ohne Verringerung der lieferbaren Energie zu reduzieren. Dies ist für den Patienten komfortabler und verringert Komplikationen aufgrund von Gewebeabschürfung um den ICD-IPG herum. Eine reduzierte Größe der Kondensatoren ermöglicht auch eine gleichmäßige Erhöhung des Batterievolumens und dadurch eine verlängerte Lebensdauer des ICD-IPG, oder das gleichmäßige Hinzufügen neuer Komponenten und dadurch eine erweiterte Funktionsfähigkeit des ICD-IPG. Es ist auch wünschenswert, solche ICD-IPGs zu niedrigen Kosten bei höchstmöglicher Leistung bereitzustellen. Gleichzeitig darf die Zuverlässigkeit der Kondensatoren nicht beeinträchtigt werden.
Verschiedene Arten von Flach- und Drahtspiral-Kondensatoren sind im Stand der Technik bekannt.
Hochspannungs-Elektrolytkondensatoren des Standes der Technik, die in ICDs verwendet werden, weisen zwei oder mehrere Anoden- und Kathodenschichten (oder "Elektroden") auf und arbeiten bei Raum- oder Körpertemperatur. Üblicherweise wird der Kondensator mit einem Kondensatorgehäuse gestaltet, welches eine geätzte Aluminiumfolienanode, eine Aluminiumfolien- oder Filmkathode und einen Kraftpapier- oder Drahtgewebe-Abstandshalter oder ein Trennelement aufweist, welches (welcher) mit einem dazwischen angeordneten lösungsmittelhaltigen flüssigen Elektrolyt imprägniert ist. Eine Aluminiumoxidschicht, die als dielektrische Schicht dient, wird vorzugsweise während des Durchgangs von elektrischem Strom durch die Anode an der geätzten Aluminiumanode gebildet. Das Elektrolyt weist ein ionenerzeugendes Salz auf, das in einem Lösungsmittel gelöst ist und elektrische Ionenleitfähigkeit zwischen der Kathode und dem Aluminiumoxid-Dielektrikum bereitstellt. Die Energie des Kondensators wird in dem elektrostatischen Feld gespeichert, welches durch entgegengesetzte elektrische Ladungen erzeugt wird, welche von der Aluminiumoxidschicht getrennt werden, welche auf der Anodenoberfläche aufgebracht ist, und sie ist proportional zur Oberfläche der Aluminiumanode. Um das Gesamtvolumen des Kondensators zu minimieren, muss die Anodenoberfläche pro Volumeneinheit somit maximiert werden, ohne die Gesamt-(d. h. Außen-)Abmessungen des Kondensators zu vergrößern. Das Trennmaterial, die Anoden- und Kathodenschichtanschlüsse, die Innenkapselung, die elektrischen Zwischenverbindungen und die Ausrichtungsmerkmale und das Kathodenmaterial erhöhen ferner die Dicke und das Volumen eines Kondensators. Folglich begrenzen diese und weitere Komponenten in einem Kondensator und die erwünschte Kapazität das Ausmaß, in welchem seine physischen Abmessungen reduziert werden können.
Einige ICD-IPGs verwenden handelsübliche Lichtblitzkondensatoren ähnlich denen, die von Troup in "Implantable Cardioverters and Defibrillators", Current Problems in Cardiology, Band XIV, Nummer 12, Dezember 1989, Year Book Medical Publishers, Chicago und im US Patent Nr. 4,254,775 beschrieben sind. Die Elektroden oder die Anode und die Kathoden sind in Anoden- und Kathodenschichten gewickelt, die durch Trennschichten der Spirale getrennt sind. Anodenschichten, die in solchen Lichtblitzkondensatoren verwendet werden, weisen üblicherweise ein oder zwei Bögen hochreine (99,99 %), porige, stark geätzte, eloxierte Aluminiumfolie auf. Kathodenschichten in solchen Kondensatoren sind aus einer nicht porigen, stark geätzten Aluminiumfolie gebildet, die etwas weniger rein (99,7 %) bezüglich des Aluminiumgehalts sein kann als die Anodenschichten. Das Trennelement, welche aus einem oder mehreren Bögen oder Schichten Kraftpapier besteht, das mit einem lösungsmittelhaltigen flüssigen Elektrolyt getränkt und imprägniert ist, ist zwischen den benachbarten Anoden- und Kathodenschichten angeordnet. Die Dicke der Anodenfolie und die Dicke der Kathodenfolie liegt jeweils in der Größenordnung von 100 μm bzw. 20 μm. Handelsübliche Lichtblitzkondensatoren enthalten meistens einen Kern aus Trennpapier, um zu verhindern, dass spröde, stark geätzte Aluminiumanodenfolien brechen, während die Anoden-, Kathoden- und Trennungsschichten zu einer Spirale gewickelt werden. Die Stabform und der Papierkern handelsüblicher Lichtblitzkondensatoren begrenzen den Platzbedarf der Kapselung und die Dicke von ICD-IPG Gehäusen, die auf diese Weise hergestellt werden.
Die Aluminiumanoden und -kathoden von Aluminiumelektrolytkondensatoren weisen im Allgemeinen jeweils wenigstens einen Index auf, der sich über den Rand hinaus erstreckt, um eine elektrisch parallele elektrische Verbindung aller (oder einiger Sätze der) Anoden- und Kathodenschichten zu vereinfachen, um einen oder mehrere Kondensatoren zu bilden und elektrische Verbindungen zur Außenseite des Kondensatorgehäuses herzustellen. Im US-Patent Nr. 4,663,824 sind Indexanschlussverbindungen für einen gewickelten Elektrolytkondensator beschrieben, die an Durchführungsstiftanschlüsse von Durchführungen, die sich durch das Gehäuse erstrecken, lasergeschweißt sind. Wickelkondensatoren weisen üblicherweise zwei oder mehrere Indizes auf, die zusammengequetscht oder -genietet sind.
Flach-Elektrolytkondensatoren wurden auch im Stand der Technik für allgemeine Anwendungen sowie für die Verwendung in ICDs offenbart. In jüngerer Zeit entwickelte ICD-IPGs verwenden einen oder mehrere Flach-Hochspannungskondensatoren, um einige der Nachteile der Kapselung und des Volumens bezüglich stabförmiger Lichtblitzkondensatoren zu beseitigen. Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 5,131,388 einen Flachkondensator, der eine Vielzahl gestapelter Kondensatorschichten aufweist. Jede Kondensatorschicht weist einen oder mehrere Anodenfolienbögen auf, welche eine Anodenschicht mit einem Anodenindex bilden, einen Kathodenbogen bzw. -schicht mit einem Kathodenindex, und ein Trennelement zum Abtrennen der Anodenschicht von der Kathodenschicht. In dem Patent '388 ist die Elektrodenstapelanordnung der gestapelten Kondensatorschichten in einer nichtleitenden Polymerummantelung eingekapselt, die an den Rändern abgedichtet und in eine Kammer aus leitfähigem Metall, ein Kondensatorgehäuse oder eine Kammer des ICD-IPG Gehäuses eingepasst ist, und elektrische Verbindungen mit der (den) Kondensatoranode(n) und -kathode(n) werden durch Durchführungen hergestellt, welche sich durch die Gehäuse- bzw. Kammerwandung erstrecken. Die Indizes der Anodenschichten und der Kathodenschichten aller Kondensatorschichten des Stapels sind elektrisch parallel geschaltet, um einen einzelnen oder Gruppenkondensator zu bilden, um eine Vielzahl von Kondensatoren zu bilden. Die Indizes der Aluminiumanodenschicht werden zusammengefasst und mit einem Durchführungsstift einer Anodendurchführung, die sich durch die Gehäuse- bzw. Kammerwandung erstreckt, elektrisch verbunden. Die Indizes der Aluminiumkathodenschicht werden zusammengefasst und mit einem Durchführungsstift einer Kathodendurchführung, die sich durch die Gehäuse- bzw. Kammerwandung erstreckt, oder mit der elektrisch leitfähigen Kondensatorgehäusewandung elektrisch verbunden.
Viele Verbesserungen bei der Konstruktion von Flach-Aluminiumelektrolytkondensatoren zur Verwendung in ICD-IPGs sind offenbart worden, z. B. die Verbesserungen, welche in "High Energy Density Capacitors for Implantable Defibrillators" beschrieben sind, präsentiert von P. Lunsmann und D. MacFarlane bei CARTS 96: 16th Capacitor and Resistor Technology Symposium, 11.–15. März 1996, und bei CARTS-EUROPE 96: 10th European Passive Components Symposium, 7.–11. Oktober 1996, Seite 35–39. Weitere Eigenschaften von Flach-Elektrolytkondensatoren zur Verwendung in ICD-IPGs sind in den US-Patenten Nr. 4,942,501; 5,086,374; 5,146,391; 5,153,820; 5,562,801; 5,584,890; 5,628,801 und 5,748,439, alle von MacFarlane et al., offenbart.
Eine Reihe jüngerer Patente einschließlich des US-Patents Nr. 5,660,737 und der US-Patente Nr. 5,522,851; 5,801,917; 5,808,857; 5,814,082; 5,908,151; 5,922,215; 5,926,357; 5,930,109; 5,968,210 und 5,983,472, alle vom selben Anmelder, offenbaren gleichartige Konstruktionen von Flach-Elektrolytkondensatoren zur Verwendung in ICDs. Bei einigen dieser Patente werden Innen-Abgleichelemente als Mittel zur Einstellung des relativen Kantenabstands der Anoden- und Kathodenschichten vom leitfähigen Kondensatorgehäuse eingesetzt. Bei vielen dieser Patente ist jede Anodenschicht und Kathodenschicht mit einem sich nach außen erstreckenden Index versehen und die Anoden- und Kathodenindizes sind gemeinsam mit einem Durchführungsstift bzw. mit einem Stufenmerkmal des leitfähigen Kondensatorgehäuses elektrisch geschaltet. Die Kathodenindizes sind an der Stufe zusammengefasst und zusammen sowie an die Stufe ultraschallgeschweißt. In dem Patent '357 sind die Anodenindizes mit einem Ende eines Aluminiumbandes laserverschweißt, welches am anderen Ende mit einer Aluminiumschicht ultraschallverschweißt ist, die mit dem Anschlussstift ultraschallverschweißt ist. Der Durchführungsanschlussstift ist elektrisch von dem Gehäuse isoliert und erstreckt sich nach außen und weg von dem Gehäuse, um einen Anodenanschlussstift bereitzustellen. Ein Kathodenanschlussstift ist an dem Gehäuse befestigt und erstreckt sich von dort nach außen. Die Anoden- und Kathodenanschlussstifte sind elektrisch in die DC-DC Umwandlerschaltung geschaltet, jedoch wird der Befestigungsmechanismus nicht im einzelnen beschrieben.
Die WO 9551302 offenbart einen z.B. gehäusenegativ ausgestalteten Flachelektrolytkondensator, wobei die Kathodenanschlusskonstruktionen Kathodenöffnungen in dem Kondensatorgehäuse aufweisen sowie einen Durchführungsstift, welcher mit Kathodenindizes und einem äußeren Stift verbunden ist, welcher sich von dem Gehäuse weg erstreckt und somit einen Kathodenverbindungsanschluss bereitstellt.
Es ist sehr wünschenswert, die Anzahl der Herstellungsschritte und die Anzahl der benötigten Teile zu reduzieren, die für zuverlässige elektrische Verbindungen zwischen den Anodenindizes und dem Anschlussstift der Anodendurchführung sowie zwischen den Kathodenindizes und dem Kondensatorgehäuse oder dem Kathodendurchführungsstift erforderlich sind, um die Kosten zu senken. Es ist auch wünschenswert, den Platzbedarf in der Kondensatorkammer für diese Teile und für die elektrischen Verbindungen zu minimieren, um die Kapazität zu maximieren.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Kondensator gemäß der Definition in Anspruch 1 bereit und stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators gemäß der Definition in Anspruch 8 bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt verschiedene Kathodenverbindungen mit einem Gehäuse eines gehäusenegativen Elektrolytkondensators bereit, welcher Kathodenverbindungsanschlüsse zur Befestigung an einer Verbindungsbaugruppe bereitstellt, insbesondere um die Verbindung des Elektrolytkondensators mit der Schaltung einer IMD zu vereinfachen.
Nachfolgend wird, zusammen mit der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen gemäß Definition in den anhängenden Ansprüchen, auf Beispiele anderer Elektrolytkondensatoren Bezug genommen, nämlich auf Ausgestaltungen der Kathodenanschlüsse, welche zum Verständnis der Erfindung nützlich sind.
Kondensatoren weisen eine Elektrodenstapelanordnung und einen in der Innenkammer eines hermetisch abgedichteten Kondensatorgehäuses angeordneten Elektrolyt auf. Die Elektrodenstapelanordnung weist eine Vielzahl von Kondensatorschichten auf, welche passgenau aufeinander gestapelt sind, wobei jede Kondensatorschicht eine Kathodenschicht mit einem Kathodenindex aufweist, eine Anodeneinheit, welche wenigstens eine Anodenschicht mit einem Anodenindex aufweist, und eine Trennschicht zwischen benachbarten Anoden- und Kathodenschichten, wodurch alle benachbarten Kathodenschichten und Anodenschichten des Stapels durch eine Trennschicht voneinander elektrisch isoliert sind. Anodenanschlüsse erstrecken sich durch die Seitenwandung des Kondensatorgehäuses, um eine Vielzahl der Anodenindizes elektrisch miteinander zu verbinden und um an der Außenseite des Gehäuses einen Anodenverbindungsanschluss bereitzustellen, welcher elektrisch von dem Gehäuse isoliert ist. Ein Kathodenanschluss erstreckt sich mittels eines Kathodenanschlussdurchgangs durch oder bis zu einem Einkapselungsbereich der Seitenwandung des Kondensatorgehäuses und verbindet somit eine Vielzahl der Kathodenindizes elektrisch miteinander und stellt einen Kathodenverbindungsanschluss an der Außenseite des Gehäuses bereit. Eine Verbindungsbaugruppe ist elektrisch mit dem Anodenverbindungsanschluss verbunden und stellt somit eine elektrische Verbindung mit den Anodenindizes bereit, sowie mit dem Kathodenverbindungsanschluss und stellt somit eine elektrische Verbindung mit den Kathodenindizes bereit.
Der Kathodenanschlussdurchgang weist eine Kathodenöffnung auf, welche sich durch die Gehäusewandung erstreckt, und der Kathodenanschluss weist einen Kathodendurchführungsstift auf, welcher sich durch die Kathodenöffnung erstreckt. Ein inneres Ende des Kathodendurchführungsstiftes ist mit der Vielzahl der Kathodenindizes verbunden, und ein äußeres Ende des Kathodendurchführungsstiftes erstreckt sich weg von dem Gehäuse und stellt somit den Kathodenverbindungsanschluss bereit.
Bei einer Variante ist die Kathodenöffnung hermetisch mit dem Kathodendurchführungsstift verschweißt, welcher sich hindurch erstreckt und stellt somit den Kathodenverbindungsanschluss bereit, welcher sich von dem Gehäuse erstreckt. Das frei liegende Ende eines Kathodendrahtes der Verbindungsbaugruppe ist an dem Kathodenverbindungsanschluss seitlich mit dem Kathodendurchführungsdraht kreuzdrahtverschweißt.
Bei einer weiteren Variante wird die Kathodenöffnung mit dem Kathodendurchführungsstift, welcher sich hindurch erstreckt, hermetisch verschweißt, entweder vor oder nach dem Beschneiden oder Abschleifen des Endes des äußeren Kathodendurchführungsstiftes, damit diese mit der Gehäuseaußenwandung relativ bündig abschließen. Bei dieser Ausführungsform liegt der Kathodenverbindungsanschluss über dem Schweißbereich an der Außenseite der Gehäusewandung. Das frei liegende Ende des Kathodendrahtes der Verbindungsbaugruppe ist an dem Kathodenverbindungsanschluss bündig mit der Außenseite der Gehäusewandung verschweißt.
Gemäß erfindungsgemäßen Ausführungsformen weist der Kathodenanschlussdurchgang eine Stelle oder einen Abschnitt in der Oberkante der Seitenwandungsöffnung auf mit einer Breite und Tiefe, die unter der oberen Öffnungskante und einem Kantenbereich der Abdeckung eine Vertiefung bilden. Das zweite Kathodenanschlussende wird zwischen der oberen Öffnungskante und der Abdeckung festgehalten. Das frei liegende Ende des Kathodendrahtes der Verbindungsbaugruppe ist an einem bestimmten Kathodenverbindungsanschluss bündig mit der Außenseite der Gehäusewandung verschweißt.
Bei einer ersten Variante weist der Kathodenanschluss eine Verlängerungsfolie des Kathodenindex aus leitendem Werkstoff auf, wobei sich die Länge der Folie zwischen einem ersten Kathodenanschlussende, welches mit der Vielzahl der Kathodenindizes verbunden ist, und einem zweiten Kathodenanschlussende erstreckt, welches sich über die obere Öffnungskante der Seitenwandung erstreckt. Das zweite Ende des Kathodenanschlusses der Verlängerungsfolie des Kathodenindex weist ein Folienende auf, dessen Breite gleich der oder weniger als die Stufenbreite ist, und eine Dicke am Folienende etwa gleich der Stufentiefe. Das zweite Ende des Kathodenanschlusses erstreckt sich über die Oberkante der Seitenwandungsöffnung und wird in dieser durch die Abdeckung festgehalten, welche zu der Oberkante der Seitenwandungsöffnung und der Folienfläche am zweiten Kathodenanschlussende hermetisch abgedichtet ist. Die Verlängerungsfolie des Kathodenindex kann als Verlängerung eines Kathodenindex der Elektrodenstapelanordnung einstückig ausgebildet sein.
Bei einer weiteren Variante weist der Kathodenanschluss eine Verlängerung einer Vielzahl oder aller zusammengefassten Kathodenindizes auf, welche sich zu einem zweiten Kathodenanschlussende erstrecken. Die Indexverlängerungen erstrecken sich von den Kathodenschichten über die Oberkante der Seitenwandungsöffnung, wo die zweiten Kathodenanschlussenden der verlängerten Kathodenindizes aufgestapelt sind. Der Kathodenindexstapel wird mittels der Abdeckung, welche gegenüber der Oberkante der Seitenwandungsöffnung hermetisch abgedichtet ist, zwischen einem Abschnitt der oberen Öffnungskante der Seitenwandung und dem Kathodenindexstapel festgehalten. Ein angepasster Abschnitt der Abdeckungskante kann ausgespart sein, um die Dicke gestapelter verlängerter Kathodenindizes aufzunehmen.
Der Anschlussblock ist vorzugsweise auf einem Einkapselungsbereich der Gehäuseseitenwandung aus Epoxid ausgebildet, welches während eines Zeitraums bei erhöhter Temperatur aushärtet, während die Kondensatorbaugruppe rotiert. Das Epoxid wird flüssig aufgetragen, und die Rotation und die Temperatur schleudern das Epoxid in Zwischenräume der Anoden- und Kathodenanschlüsse und bedecken diese sowie die elektrischen Verbindungen mit der Verbindungsbaugruppe vollständig, wobei Luftblasen an die frei liegende Oberfläche gelangen und die Außenfläche eine einheitliche, reproduzierbare Ausgestaltung erhält.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden klar und besser verständlich mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen nur beispielhaft angegeben ist, wo gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in allen Figuren bezeichnen, und wobei:
1 die physischen bzw. physikalischen Komponenten einer beispielhaften Ausführungsform eines ICD-IPG und Leitungssystems zeigt, in dem die vorliegende Erfindung vorteilhaft integriert werden kann;
2 ein vereinfachtes Funktionsblockschaltbild ist, welches die Verbindung der Spannungsumwandlungsschaltung mit den erfindungsgemäßen Hochspannungskondensatoren mit den Hauptfunktionskomponenten einer Art eines ICD zeigt;
3(a) bis 3(g) perspektivische Explosionsansichten der Anordnung der verschiedenen Komponenten des beispielhaften ICD-IPG der 1 und 2 einschließlich der erfindungsgemäßen Elektrolytkondensatoren in dem Gehäuse des ICD IPG sind;
4 eine Explosionsansicht einer Ausführungsform einer Einzelanoden-/Kathodenschicht bzw. Elektrodenstapeleinheit eines Elektrolytkondensators ist, der die vorliegende Erfindung enthält;
5(a) eine perspektivische Explosionsansicht einer Ausführungsform eines Kaltschweißgeräts ist, in welchem die Anodenschichten der Elektrodenstapeleinheit von 4 kaltverschweißt werden;
5(b) eine zusammengezogene Darstellung des Kaltschweißgeräts aus 5(a) ist;
5(c) eine Querschnittsansicht des Kaltschweißgeräts aus den 5(a) und 5(b) ist, in welchem die Anodenschichten der Elektrodeneinheit aus 4 kaltverschweißt werden;
6(a) eine Explosionsdraufsicht einer Ausführungsform eines Stapels Anoden-/Kathodenschicht-Einheiten in eine gestapelte Elektrodenstapelanordnung eines Elektrolytkondensators ist, der die vorliegende Erfindung enthält;
6(b) eine Querschnittsansicht eines Bereichs einer Ausführungsform einer kaltverschweißten Anodenanordnung ist, die in dem Elektrolytkondensator verwendet wird;
6(c) eine Querschnittsansicht eines weiteren Bereichs einer Ausführungsform einer kaltverschweißten Anodeneinheit ist, die in dem Elektrolytkondensator verwendet wird;
7 eine perspektivische Draufsicht einer Ausführungsform einer Elektrodenstapelanordnung eines Elektrolytkondensators ist, der die vorliegende Erfindung enthält;
8 eine Vergrößerung eines Bereichs der in 7 gezeigten Elektrodenstapelanordnung ist;
9 eine perspektivische Explosionsdraufsicht eines Beispiels eines gehäusenegativen Kondensators ist, der die Elektrodenstapelanordnung aus den 6, 7 und 8 verwendet;
10 eine perspektivische Explosionsdraufsicht des teilweise montierten Kondensators aus 9 ist;
11(a) eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Beispiels eines teilweise zusammengebauten Kondensators ist, auf dem keine Abdeckung angeordnet ist;
11(b) eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Beispiels eines teilweise zusammengebauten Kondensators ist, auf dem keine Abdeckung angeordnet ist;
12 eine perspektivische Draufsicht des Kondensators aus 11 ist, auf dem eine Abdeckung angeordnet ist.
13 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines gehäusenegativen Kondensators unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist;
14 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Anodenschicht eines Kondensators unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist;
15 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Elektrodenstapel-Anordnung eines Kondensators unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist;
16 ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zur Herstellung von Indexverbindungen und Durchführungs-Anschlussverbindungen eines Kondensators ist;
17 ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zur Herstellung von Indexverbindungen und Durchführungs-Anschlussverbindungen eines Kondensators ist;
18 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Gehäuseeinheit eines Kondensators ist;
19 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Abdichtung eines Gehäuses und einer Abdeckung eines Kondensators unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist;
20 ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zur Abdichtung einer Durchführung eines Kondensators ist;
21(a)–21(c) Draufsichten eines Beispiels einer gehäusenegativen Kondensator-Baugruppe während der Herstellung des Epoxidtropfen-Anschlussblocks um die Verbindung der Drahtstütze und der Anoden- und Kathodendurchführungsstifte sind;
22(a) und 22(b) Seitenansichten zweier Beispiele miniaturisierter gehäusenegativer Kondensatoren sind, welche mittels Epoxidtropfen-Anschlussblocks gebildet werden;
23(a) eine teilweise freigelegte Seitenansicht auf ein Beispiel der elektrischen Verbindungen der zusammengefassten Anoden- und Kathodenindizes mit der Drahtstütze im Inneren des Epoxidtropfen-Anschlussblocks ist;
23(b) eine perspektivische Endansicht auf die elektrischen Verbindungen der Durchführungs-Anschlussstifte aus 23(a) mit der Drahtstütze im Inneren des Epoxidtropfen-Anschlussblocks ist;
24(a) eine teilweise freigelegte Seitenansicht auf ein weiteres Beispiel der elektrischen Verbindungen der zusammengefassten Anoden- und Kathodenindizes mit der Drahtstütze im Inneren des Epoxidtropfen-Anschlussblocks ist;
24(b) eine perspektivische Endansicht auf die elektrischen Verbindungen der Drahtstütze mit dem Anodendurchführungs-Anschlussstift und dem Gehäuse aus 24(a) mit dem Epoxidtropfen-Anschlussblock ist;
25 eine Detailansicht eines Kathodenanschlussdurchgangs mit einem Abschnitt der Oberkante der Seitenwandungsöffnung und einem ausgesparten Abschnitt der Abdeckungskante ist;
26 eine Seitenansicht im Querschnitt ist und eine weitere Form von Anoden- und Kathodenanschlüssen zeigt, welche eine Kathodenfolie verwenden, die zwischen der Abdeckungskante und der Oberkante der Seitenwandungsöffnung festgehalten wird;
27 eine Seitenansicht im Querschnitt ist und eine weitere Form von Anoden- und Kathodenanschlüssen zeigt, welche einen Stapel von Kathodenindizes zeigen, die zwischen der Abdeckungskante und der Oberkante der Seitenwandungsöffnung festgehalten werden;
28 eine perspektivische Explosionsansicht ist, welche die Baueinheit der in 26 und 27 gezeigten Kathodenanschlüsse zeigt;
29 ein Flussdiagramm ist und das Herstellungsverfahren der elektrischen Verbindungen des in 26 gezeigten Kathodenanschlusses zeigt; und
30 ein Flussdiagramm ist und das Herstellungsverfahren der elektrischen Verbindungen des in 26 gezeigten Kathodenanschlusses zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Ausführungsform des ICD-IPG 10, in welchen der erfindungsgemäße Kondensator vorteilhafterweise integriert ist, die zugehörigen ICD Elektroleitungen 14, 16 und 18, und deren Beziehung zu einem menschlichen Herzen 12. Die Leitungen sind mit dem ICD-IPG 10 mittels eines Multiport-Verbindungsblocks 20 verbunden, der getrennte Anschlussstutzen für jede der drei gezeigten Leitungen aufweist. Die Leitung 14 ist mit der subkutanen Elektrode 30 verbunden, die zur subkutanen Installation im Bereich des linken Thorax vorgesehen ist. Die Leitung 16 ist eine Koronarsinusleitung, die eine langgestreckte Spulenelektrode aufweist, welche im Bereich des Koronarsinus und der großen Herzvene angeordnet ist. Die Position der Elektrode 32 ist als Strichlinie dargestellt, und sie erstreckt sich um das Herz herum von einem Punkt in der Öffnung des Koronarsinus bis zu einem Punkt in der Nähe des linken Herzohrs (Auricula cordis).
Die Leitung 18 ist mit einer langgestreckten Elektrodenspule 28 versehen, die in der rechten Herzkammer angeordnet ist. Die Leitung 18 weist auch eine Stimulationselektrode 34 auf, welche als Spiralspule ausgebildet und in das Myokardgewebe der rechten Herzkammer eingeschraubt ist. Die Leitung 18 kann auch eine oder mehrere zusätzliche Elektroden zur Erfassung eines Nah- oder Fernfeldelektrogramms aufweisen.
In dem dargestellten System werden zwischen der Spiralelektrode 34 und der langgestreckten Elektrode 28 Herzschrittmacherimpulse abgegeben. Die Elektroden 28 und 34 werden auch verwendet, um elektrische Signale zu erfassen, die ventrikuläre Kontraktionen anzeigen. Wie gezeigt, wird davon ausgegangen, dass bei Defibrillationsbehandlungen mit aufeinanderfolgenden und gleichzeitigen Impulsen von mehreren Elektroden die rechte ventrikuläre Elektrode 28 als gemeinsame Elektrode dient. Zum Beispiel würden während einer simultanen Impulsdefibrillationsbehandlung Impulse zwischen der Elektrode 28 und der Elektrode 30 bzw. zwischen der Elektrode 28 und der Elektrode 32 simultan abgegeben. Während einer sequentiellen Impulsdefibrillation ist vorgesehen, dass Impulse aufeinanderfolgend zwischen der subkutanen Elektrode 30 und der Elektrode 28 sowie zwischen der Koronarsinuselektrode 32 und der rechten Herzkammerelektrode 28 abgegeben werden. Schockbehandlungen mit Einfachimpuls und Defibrillation mit zwei Elektroden können üblicherweise auch zwischen der Elektrode 28 und der Koronarsinuselektrode 32 erfolgen. Alternativ können Einfachimpulse zwischen den Elektroden 28 und 30 abgegeben werden. Die spezifische Verbindung der Elektroden mit einem ICD wird etwas davon abhängen, welche spezifischen Schockbehandlungen mit Einfachimpuls und Defibrillation mit zwei Elektroden vermutlich anzuwenden sind.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Verbindung der Hochspannungsausgangsschaltung 40, der Hochspannungs-Ladeschaltung 64 und der Kondensatoren 265 gemäß einem Beispiel des Mikrocomputer-gestützten Betriebssystems des ICD-IPG aus 1 zeigt. Wie dargestellt, werden die Arbeitsgänge des ICD mittels eines in dem Mikroprozessor 42 gespeicherten Programms gesteuert, der alle notwendigen Berechnungsfunktionen in dem ICD durchführt. Der Mikroprozessor 42 ist mittels eines bidirektionalen Daten-/Steuerbus 46 mit der Steuerschaltung 44 verbunden und steuert dadurch den Betrieb der Ausgangsschaltung 40 und der Hochspannungs-Ladeschaltung 64. Die Stimulations-/Messschaltung 78 weckt den Mikroprozessor 42 auf, um die erforderlichen mathematischen Berechnungen durchzuführen, um Maßnahmen zur Tachykardie- und Fibrillationserkennung durchzuführen, und um das Zeitintervall zu aktualisieren, das von den Zeitgebern in der Stimulations-/Messschaltung 78 gesteuert wird, im Hinblick auf eine Reprogrammierung der ICD Betriebsmodi oder der Parameterwerte oder auf das Auftreten von Signalen, welche die Abgabe von Herzschrittmacherimpulsen oder das Auftreten von Herzkontraktionen anzeigen.
Der Grundbetrieb und die spezifische Konstruktion oder Komponenten des beispielhaften ICD aus 1 und 2 kann einem aus dem Stand der Technik bekannten System entsprechen, und die vorliegende Erfindung ist nicht von einer speziellen Ausgestaltung abhängig. Der erfindungsgemäße Flach-Aluminiumelektrolytkondensator kann allgemein in Verbindung mit verschiedenen bekannten Systemen eingesetzt werden.
Die Steuerschaltung 44 liefert drei besonders wichtige Signale an die Ausgangsschaltung 40. Diese Signale sind das erste und das zweite Steuersignal wie oben erörtert, die hier als ENAB, Leitung 48, und ENBA, Leitung 50, bezeichnet werden. Ebenso wichtig ist die DUMP-Leitung 52, welche die Entladung der Ausgangskondensatoren einleitet, und die VCAP-Leitung 54, welche ein Signal bereitstellt, das die Spannung anzeigt, die auf den Ausgangskondensatoren C1, C2 zur Steuerung der Schaltung 44 gespeichert ist. Die Darstellung der Defibrillationselektroden 28, 30 und 32 in 1 oben zeigt diese in Verbindung mit der Ausgangsschaltung 40 mittels der Kondensatoren 22, 24 und 26. Zum besseren Verständnis sind diese Kondensatoren auch mit "COMMON", "HVA" und "HVB" bezeichnet. Andere Ausgestaltungen sind jedoch ebenso möglich. Beispielsweise kann die subkutane Elektrode 30 mit dem HVB-Leiter 26 verbunden sein, um die Abgabe einer Einfachimpulsbehandlung zwischen den Elektroden 28 und 30 zu ermöglichen. Während eines logischen Signals auf ENAB, Leitung 48, wird ein Kardioversions-/Defibrillationsschock zwischen der Elektrode 30 und der Elektrode 28 abgegeben. Während eines logischen Signals auf ENBA, Leitung 50, wird ein Kardioversions-/Defibrillationsschock zwischen der Elektrode 32 und der Elektrode 28 abgegeben.
Die Ausgangsschaltung weist eine Kondensatorbatterie bzw. – bank mit Kondensatoren C1 und C2 und Dioden 121 und 123 auf, welche zur Abgabe der Defibrillationsschocks an die Elektroden verwendet werden. Alternativ kann die Kondensatorbatterie einen weiteren Satz Kondensatoren aufweisen, wie in der oben genannten Anmeldung '758 gezeigt. In 2 werden die Kondensatoren 265 in Verbindung mit der Hochspannungs-Ladeschaltung 64 gezeigt, die durch die Steuerungs-/Zeitschaltung 44 mittels der CHDR Leitung 66 gesteuert werden. Wie gezeigt, werden die Kondensatoren 265 mittels eines Hochfrequenz-Hochspannungstransformators 65 geladen. Die korrekten Ladepolaritäten werden mittels der Dioden 121 und 123 gehalten. Die VCAP-Leitung 54 stellt ein Signal bereit, das die Spannung in der Kondensatorbatterie anzeigt und die Steuerung der Hochspannungs-Ladeschaltung sowie die Beendigung der Ladefunktion ermöglicht, wenn die gemessene Spannung gleich der programmierten Ladehöhe ist.
Die Stimulations-/Messschaltung 78 weist einen R-Wellen-Abtastverstärker und einen Impulsgenerator zur Erzeugung von Herzschrittmacherimpulsen auf, der auch einer sonstigen bekannten Herzschrittmacher-Ausgangsschaltung entsprechen kann und eine Zeitschaltung zur Bestimmung der ventrikulären Schrittmacherintervalle, refraktären Intervalle und Austastlücken unter der Steuerung des Mikroprozessors 42 über den Steuer-/Datenbus 80 aufweist.
Steuersignale, welche die Erzeugung von Herzschrittmacherimpulsen durch die Stimulations-/Messschaltung 78 auslösen, und Signale, die das Auftreten von R-Wellen von der Stimulations-/Messschaltung 78 anzeigen, werden mittels eines bidirektionalen Datenbusses 81 an die Steuerschaltung 44 übertragen. Die Stimulations-/Messschaltung 78 ist mit der in 1 gezeigten Spiralelektrode 34 mittels eines Leiters 36 verbunden. Die Stimulations-/Messschaltung 78 ist mittels eines Leiters 82 ebenfalls mit der in 1 gezeigten ventrikulären Elektrode 28 verbunden, was die zweipolige Erfassung von R-Wellen zwischen den Elektroden 34 und 28 sowie die Abgabe zweipoliger Schrittmacherimpulse zwischen den Elektroden 34 und 28 ermöglicht, wie oben erörtert.
Die 3(a) bis 3(g) zeigen perspektivische Ansichten verschiedener Komponenten des ICD-IPG 10 mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kondensators, während diese Komponenten nacheinander in das Gehäuse des ICD IPG 10 eingesetzt werden, welches durch die rechte und die linke Abschirmung 240 bzw. 350 gebildet wird.
In 3(a) wird das Elektronikmodul 360 in die rechte Abschirmung 340 des ICD-IPG 10 eingesetzt. 3(b) zeigt den ICD-IPG 10 nach Einsetzen des Elektronikmoduls 360 in die rechte Abschirmung 340.
3(c) zeigt ein Kondensatorenpaar 265, die wie vorliegend beschrieben vor dem Einsetzen in die rechte Abschirmung 340 vorgeformt werden, wobei die Kondensatoren 265 durch Zwischenverbindungen im Elektronikmodul 340 elektrisch in Reihe geschaltet werden. 3(d) zeigt den ICD-IPG 10 nach Einsetzen des Kondensatorenpaars 265 in die rechte Abschirmung 340. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Platz, den der Epoxidtropfen-Anschlussblock 145 und die Drahtstützen 155 jedes gestapelten Kondensators 265 in der rechten Abschirmung 340 einnehmen, vorteilhafterweise minimiert. Es versteht sich, dass auch andere Kondensatorformen 265, welche den erfindungsgemäßen, verbesserten Anschlussblock 145 und die Drahtstütze 155 einsetzen, auf die gleiche oder eine ähnliche Weise wie hier beschrieben in das Gehäuse des ICD-IPG 10 eingesetzt werden können.
3(e) zeigt den Isolieraußenring bzw. -becher 370 vor dem Einsetzen über die Kondensatoren 265 in der rechten Abschirmung 340. 3(f) zeigt eine elektrochemische Zelle oder Batterie 380 mit einem Isolator 382, der vor Einsetzen in die Abschirmung 340 um die Batterie 380 herum angeordnet wird. Die Batterie 380 stellt die elektrische Energie bereit, die zum Laden und Aufladen der Kondensatoren 265 erforderlich ist, und speist auch das Elektronikmodul 360. Die Batterie 380 kann zum Bereitstellen von Kardioversions-/Defibrillationsenergie jede im Stand der Technik verwendete Form einnehmen, wovon einige in der Stammpatentanmeldung Nr. 09/103,876 angegeben sind.
3(g) zeigt den ICD-IPG 10, mit einer linken Abschirmung 350, die mit der rechten Abschirmung 340 verbunden ist sowie mit der Durchführung 390, die sich von beiden Abschirmungshälften nach oben erstreckt. Der Aktivitätssensor 400 und die Patientenalarmvorrichtung 410 werden gezeigt, wie sie an dem unteren Seitenbereich der linken Abschirmung 350 angeordnet sind. Die linke Abschirmung 350 und die rechte Abschirmung 340 werden anschließend verschlossen und hermetisch abgedichtet (in den Figuren nicht gezeigt).
4 zeigt eine Explosionsansicht einer Ausführungsform einer Kondensatorschicht bzw. einer Einzelanoden-/Kathoden-Einheit 227 des Kondensators 265. Die vorliegend beschriebene Kondensatorkonstruktion verwendet eine gestapelte Ausgestaltung einer Vielzahl von Kondensatorschichten bzw. Einzelanoden-/Kathoden-Einheiten 227, wie weiter unten mit Bezug auf 6 beschrieben. Jede Anoden-/Kathoden-Einheit 227 weist abwechselnd im wesentlichen rechteckige Anodenschichten 185 und Kathodenschichten 175 auf, wobei eine im wesentlichen rechteckige Trennschicht 180 jeweils dazwischen angeordnet ist. Die Form der Anodenschichten 185, Kathodenschichten 175 und Trennschichten 180 ist in erster Linie eine Frage der Konstruktion und wird weitgehend durch die Form bzw. Ausgestaltung des Gehäuses 90 vorgegeben, in welchem diese Schichten letztlich angeordnet werden. Die Anodenschichten 185, Kathodenschichten 175 und Trennschichten 180 können eine beliebige Form aufweisen, um den Platzbedarf zu optimieren.
Am bevorzugtesten weist die Anodeneinheit 170d eine Vielzahl ungekerbter Anodenschichten 185a, 185b, 185c auf, eine gekerbte Anodenschicht 190 mit einer Anodenindexkerbe 200 und einen Anodenindex 195, der mit der Anodenschicht 185a verbunden ist. Es versteht sich, dass die in 4 gezeigte Anodeneinheit 170d nur eine mögliche Ausführungsform einer Anodeneinheit 170 ist. Die Kathodenschicht 175d besteht am bevorzugtesten aus einem einzigen Bogen und weist einen Kathodenindex 176 auf, der einstückig an diesem ausgebildet ist und von dessen Umfang wegsteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der in den Figuren abgebildeten Einheit 227 bilden zwei einzelne Trennschichten 180a und 180b die Trennschicht 180, die jeweils zwischen einer Anodeneinheit 170 und einer Kathodenschicht 175 angeordnet ist. Ferner sind einzelne Trennschichten 180a und 180b an den Außenflächen der Anodenschicht 185c und der Kathodenschicht 175d angeordnet. Wenn die Unteranordnungen gestapelt sind, drücken die äußersten einzelnen Trennschichten 180a und 180b jeweils gegen die anliegenden äußersten einzelnen Trennschichten 180b bzw. 180a der benachbarten Kondensatorschichten, so dass zwei Trennschichten 180 alle benachbarten Kathoden- und Anodenschichten einer Elektrodenstapelanordnung 225 voneinander trennen.
Es versteht sich für den Fachmann auf dem Gebiet, dass die genaue Anzahl von Einheiten 227, die zur Verwendung in einer Elektrodenstapelanordnung 225 ausgewählt sind, von der Energiedichte, dem Volumen, der Spannung, dem Strom, der Energieabgabe und anderen Anforderungen abhängt, die an den Kondensator 265 gestellt werden. Ähnlich versteht es sich für den Fachmann auf dem Gebiet, dass die genaue Anzahl gekerbter und ungekerbter Anodenschichten 185, Anodenindizes 195, Anodeneinheiten 170, Kathodenschichten 175 und Trennschichten 180, die zur Verwendung in einer vorgegebenen Ausführungsform einer Anoden-/Kathodeneinheit 227 ausgewählt sind, von der Energiedichte, dem Volumen, der Spannung, dem Strom, der Energieabgabe und anderen Anforderungen abhängt, die an den Kondensator 265 gestellt werden. Es ist nun offensichtlich, dass eine praktisch unbegrenzte Anzahl von Kombinationen und Variationen im Schichtaufbau ausgewählt werden kann, und zwar bezüglich der Anzahl der Anoden-/Kathoden-Einheiten 227 und der Anzahl der ungekerbten und der gekerbten Anodenschichten 185, die eine Anodeneinheit 170 bilden, der Anodeneinheiten 170, der Anodenindizes 195, der Kathodenschichten 175 und der Trennschichten 180, die jeweils in einer Anoden-/Kathoden- Einheit 227 angeordnet sind, gemäß den speziellen Anforderungen des Kondensators 265. Die Anodenschichten 185, Kathodenschichten 175 und Trennschichten 180 werden am bevorzugtesten aus Materialien gebildet, die üblicherweise in qualitativ hochwertigen Aluminiumelektrolyt-Kondensatoren eingesetzt werden.
Die Anodenschichten 185 und 190 werden aus Anodenfolie gebildet, die am bevorzugtesten durchgeätzt ist, eine hohe spezifische Kapazität aufweist (wenigstens etwa 0,3, wenigstens etwa 0,5 oder am bevorzugtesten wenigstens etwa 0,8 μF/cm²), einen dielektrischen Widerstandsparameter von wenigstens 425 Volt DC, eine Dicke im Bereich zwischen etwa 50 und etwa 200 μm, bevorzugter zwischen etwa 75 und 150 μm, noch bevorzugter zwischen etwa 90 und etwa 125 μm und am bevorzugtesten etwa 100 μm dick und eine Reinheit von etwa 1,0 mg/m² in bezug auf maximale Chloridverunreinigung pro projizierter Fläche aufweist. Die Anodenfolie weist vorzugsweise eine Nennstoßspannung von 390 Volt, eine Anfangsreinheit von ca. 99,99 % Aluminium, eine Enddicke von etwa 104 μm ± etwa 5 μm und eine spezifische Kapazität von etwa 0,8 μF/cm² auf. Geeignete Anodenfolien sind überall im Handel erhältlich.
Die einzelnen Anodenschichten 185 sind üblicherweise etwas steif und werden aus hochreinem Aluminium gebildet, das durch Ätzen bearbeitet wird, um eine hohe Kapazität pro Flächeneinheit zu erreichen. Dünne Anodenfolien werden bevorzugt, insbesondere wenn sie im wesentlichen die spezifische Kapazität erhalten oder steigern bei gleichzeitiger Verringerung der Dicke der Elektrodenstapelanordnung 225, oder die Dicke der Elektrodenstapelanordnung 225 bei Steigerung der Gesamtkapazität beibehalten. Beispielsweise kommen einzelne Anodenschichten 185 in Betracht, deren Dicke etwa 10 μm, etwa 20 μm, etwa 30 μm, etwa 40 μm, etwa 50 μm, etwa 60 μm, etwa 70 μm, etwa 80 μm, etwa 90 μm, etwa 100 μm, etwa 110 μm, etwa 120 μm, etwa 130 μm, etwa 140 μm und etwa 150 μm beträgt.
Die Kathodenschichten 175 sind vorzugsweise hochrein und vergleichsweise biegsam. Die Kathodenschichten 175 werden am bevorzugtesten aus einer Kathodenfolie mit einer großen Oberfläche (d.h. eine stark geätzte Kathodenfolie) gebildet, mit hoher spezifischer Kapazität (vorzugsweise wenigstens 200 μF/cm², und wenigstens 250 μF/cm² im Neuzustand), einer Dicke von etwa 30 μm, einer Reinheit von etwa 1.0 mg/m² in bezug auf maximale Chloridverunreinigung pro projizierter Fläche und einer Reinheit, die etwas geringer sein kann als dem ursprünglichen Material entspricht, aus dem die Anodenfolie hergestellt ist. Die Kathodenfolie weist vorzugsweise eine Anfangsreinheit von wenigstens 99 % Aluminium und bevorzugter von etwa 99,4 % Aluminium auf, eine Enddicke von etwa 30 μm und eine spezifische Anfangskapazität von etwa 250 μF/cm². Bei anderen Ausführungsformen weist die Kathodenfolie eine spezifische Kapazität im Bereich von etwa 100 bis etwa 500 μF/cm², etwa 200 und etwa 400 μF/cm² oder etwa 250 bis etwa 350 μF/cm², eine Dicke im Bereich von etwa 10 bis etwa 150 μm, etwa 15 bis etwa 100 μm, etwa 20 bis etwa 50 μm oder etwa 25 bis etwa 40 μm auf.
Allgemein bevorzugt wird eine möglichst hohe spezifische Kapazität der Kathodenfolie und eine möglichst dünne Kathodenschicht 175. Beispielsweise kommt in Betracht, dass einzelne Kathodenschichten 175 spezifische Kapazitäten von etwa 100 μF/cm², etwa 200 μF/cm², etwa 300 μF/cm², etwa 400 μF/cm², etwa 500 μF/cm², etwa 600 μF/cm², etwa 700 μF/cm², etwa 800 μF/cm², etwa 900 μF/cm² oder etwa 1.000 μF/cm² aufweisen. Geeignete Kathodenfolien sind überall im Handel erhältlich.
Bei weiteren Ausführungsformen besteht die Kathodenfolie aus weiteren Materialien bzw. Metallen zusätzlich zu Aluminium, Aluminiumlegierungen und "reinem" Aluminium.
Die Separator- bzw. Trennschichten 180a und 180b sowie die äußeren Trennschichten 165a und 165b werden am bevorzugtesten aus einer Rolle oder einem Bogen Trennmaterial hergestellt. Die Trennschichten 180 werden vorzugsweise etwas größer zugeschnitten als die Anodeneinheiten 170 und Kathodenschichten 175, um ein Verschieben während des Aufschichtens auszugleichen, um späteren Kurzschlüssen zwischen den Anoden- und Kathodenschichten vorzubeugen und ansonsten um sicherzustellen, dass eine physische Sperre zwischen den Anoden und den Kathoden des fertigen Kondensators angeordnet ist.
Vorzugsweise werden die Trennschichten 180a und 180b und die äußeren Trennschichten 165a und 165b (in 9 gezeigt) aus einem Material gebildet, das: (a) chemisch inert ist; (b) chemisch kompatibel mit dem ausgewählten Elektrolyt ist; (c) mit dem Elektrolyt imprägniert sein kann, um einen Pfad in Flussrichtung zwischen benachbarten Anoden- und Kathodenschichten herzustellen, und (d) benachbarte Anoden- und Kathodenschichten physisch voneinander trennt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Trennmaterial ein Kraftpapier aus reiner Zellulose mit einem sehr geringen Halogenid- oder Chloridanteil, das eine Dicke von etwa 0,0005 Zoll (0,0013 mm), eine Dichte von etwa 1,06 g/cm³, eine dielektrische Festigkeit von 1.400 V AC pro 0,001 Zoll (0,025 mm) Dicke und eine geringe Anzahl leitfähiger Pfade (etwa 0,4/ft² oder weniger) aufweist. Die Trennschichtbögen 180a und 180b und die äußeren Trennschichten 165a und 165b können auch aus einem anderen Material als Kraftpapier gebildet sein, wie z. B. Manila-Papier, porigem Polymer oder Drahtgeweben.
Beispielsweise können porige Polymere zwischen den Anoden- und Kathodenschichten angeordnet sein, wie diejenigen, die in den US-Patenten Nr. 3,555,369 und 3,883,784 in einigen Ausführungsformen von Kondensatorschichten offenbart sind.
In solchen Kondensatorstapeln, die aus einer Vielzahl von Kondensatorschichten gebildet sind, werden die Trennschichten 180 von einem flüssigen Elektrolyt, welches in dem Gehäuse 90 angeordnet ist, getränkt bzw. benetzt. Es versteht sich jedoch, dass verschiedene Ausführungsformen auch ein festes oder haftendes Elektrolyt umfassen, wie diejenigen, die in den US-Patenten Nr. 5,628,801; 5,584,890; 4,942,501; 5,146,391 und 5,153,820 offenbart sind. Es ist anzumerken, dass zwischen den Elektroden eine geeignete haftende/Elektrolytschicht anstelle von Papier, Gitter oder porigen Polymeren verwendet werden kann, um die Trennschicht 180 zu bilden.
Nun wird weiterhin auf 4 Bezug genommen; hier besteht ein erster bevorzugter Schritt bei der Montage eines Flach-Aluminiumelektrolytkondensators daraus, die Anodenschichten 185 und 190, die Anodenindizes 195, die Kathodenschichten 175 und die Trennschichten 180 zuzuschneiden.
Diese Elemente werden am bevorzugtesten unter Verwendung von Stanzwerkzeug mit einem geringen Wandungsabstand zugeschnitten, wobei der Wandungsabstand zwischen den im wesentlichen vertikal ausgerichteten, korrespondierenden wänden des Stanzwerkzeugs am bevorzugtesten im Bereich von ca. 6 Millionstel Zoll (0,0001524 mm) je Seite liegt. Größere oder kleinere Wandungsabstände zwischen den im wesentlichen vertikalen korrespondierenden Wänden des Stanzwerkzeugs und des Zwischenraums, wie z. B. etwa 2, etwa 4, etwa 5, etwa 7, etwa 8, etwa 10 und etwa 12 Millionstel Zoll (0,0000508, 0,0001016, 0,000127, 0,0001778, 0,0002032, 0,000254, 0,0003048 mm) können ebenso eingesetzt werden, sind aber weniger bevorzugt.
Ein so geringer Zwischenraum führt zur Bildung von glatten, gratfreien Kanten entlang des Umfangs der Anodenschichten 185 und 190, der Anodenindizes 195, der Kathodenschichten 175 und der Trennschichten 180. Es wurde herausgefunden, dass glatte, gratfreie Kanten an den Wänden des Stanzwerkzeugs ein zuverlässiges Funktionieren eines Kondensators entscheidend beeinflussen. Das Vorhandensein von Graten entlang des Umfangs der Anodenschichten 185 und 190, Anodenindizes 195, Kathodenschichten 175 und Trennschichten 180 kann zu Kurzschluss und Versagen des Kondensators führen. Die Mittel, durch welche das Material der Anodenfolien, Kathodenfolien und Trennschichten zugeschnitten oder geformt werden, können das Fehlen oder Vorhandensein von Graten und anderen Schnittpartikeln am Umfang der gebildeten oder zugeschnittenen Elemente wesentlich beeinflussen. Bei Verwendung von Stanzwerkzeug mit geringen Zwischenräumen werden bessere Kanten erhalten als bei Verwendung anderer Schneidverfahren, wie z. B. Stahlbandstanzen. Es wurde herausgefunden, dass die Form, Flexibilität und Geschwindigkeit von Schneidwerkzeug mit geringen Zwischenräumen besser ist als die von Laser- oder Messerschneidwerkzeug. Weitere Verfahren zum Schneiden oder Bilden von Anodenschichten 185 und 190, Anodenindizes 195, Kathodenschichten 175 und Trennschichten 180 umfassen, ohne Beschränkung darauf, Stahlbandschneiden, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden und Messerschneiden.
Der bevorzugte geringe Abstand der Stanzvorrichtung ist insbesondere beim Schneiden dünner, geschmeidiger Materialien, wie z.B. der Kathodenfolie, wichtig. Zusätzlich zur Erhöhung der Zuverlässigkeit ermöglicht eine Reduzierung von Graten und Partikeln eine Verringerung der Dicke der Trennschicht 180, wodurch die Energiedichte des Kondensators gesteigert wird. Winkelschnitte, wobei die Stirnfläche des Schnittwerkzeugs während des Schneidens nicht parallel zum gegenüberliegenden Boden des Schnittwerkzeugs gehalten wird, ist ein weiteres weniger bevorzugtes Schnitt- bzw. Formungsverfahren für die Anodenschichten 185 und 190, Anodenindizes 195, Kathodenschichten 175 und Trennschichten 180.
Vorzugsweise wird die Trennschicht 180 so zugeschnitten oder anderweitig geformt, dass der Außenumfang wesentlich dem der entsprechenden Seitenwände des Gehäuseinneren 90 entspricht. Bei bevorzugten Ausführungsformen wird der Umfang der Trennschicht in weniger als ± 0,009 Zoll (0,2286 mm) Abstand zur entsprechenden Seitenwandung des Gehäuses 90 angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass eine solche genaue Entsprechung des Umfangs der Trennschicht 180 zu der korrespondierenden inneren Seitenwandung des Gehäuses 90 den Vorteil bietet, dass die Trennschichten 180 die Elektrodenstapelanordnung 225 immobilisieren bzw. sicher im Gehäuse 90 fixieren. Diese Immobilisierung bzw. Fixierung geschieht, weil das Trennpapier, das Trennschichten 180 bildet, nach Hinzufügen des Elektrolyts durch das Lumen des Füllstutzens 107 in den ansonsten montierten und abgedichteten Kondensator 265 anschwillt.
In einem bevorzugten Verfahren werden die Folie oder die Trennschichten zwischen den positiven und den negativen Abschnitt eines Stanzwerkzeugs gezogen, der auf einer Rolle geeignete Abstände aufweist. Eine pneumatisch oder hydraulisch betätigte Presse wird dann am bevorzugtesten verwendet, um den positiven oder den negativen Abschnitt des Stanzwerkzeugs zu betätigen. Der positive Bereich des Stanzwerkzeugs besteht am bevorzugtesten aus gehärtetem Werkzeugstahl oder weist auf den Schnittflächen andere geeignete verschleißfeste Materialien oder Beschichtungen auf. Wenn der Hohlraum des Stanzwerkzeugs vertikal ausgerichtet ist, kann sich der positive Abschnitt des Stanzwerkzeugs während eines Schneidzyklus entweder nach oben oder nach unten auf den negativen Abschnitt zu bewegen. Im ersteren Fall werden die Elemente zugeschnitten und fallen in einen Behälter zur Verwendung bei der anschließenden Montage. Im letzteren Fall werden die Elemente zugeschnitten und können direkt an automatische Montageanlagen, wie z.B. Roboter, die mit Vakuum- oder anderen Aufnahmewerkzeugen ausgestattet sind, zur anschließenden Verarbeitung zugeführt werden. Stanzwerkzeug mit geringem Abstand wie vorliegend beschrieben sind von Top Tool, Inc. aus Minneapolis, Minnesota erhältlich.
Die Anodeneinheit 170 weist am bevorzugtesten eine gekerbte Anodenschicht 190 auf, welche eine geeignete Anordnung und Positionieren des Anodenindex 195 in der Anodeneinheit 170 erleichtert. Es kann auch mehr als eine gekerbte Anodenschicht 190 in der Anodeneinheit 170 vorhanden sein. Bevorzugt sind die übrigen Anodenschichten der Anodeneinheit 170 nicht-gekerbte Anodenschichten 185. Der Anodenindex 195 besteht am bevorzugtesten aus Aluminiumstreifen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Aluminiumstreifen eine Reinheit von etwa 99,99 % Aluminium auf und ist weniger eloxiert als die Anodenfolie oder der -bogen. Wenn der Anodenindex 195 aus einem nicht-eloxierten Material besteht, erfordert eine Kaltverschweißung des Anodenindex 195 mit den nicht-gekerbten Anodenschichten 185 weniger Kraft und ergibt eine geringere Abweichung, wie unten näher erläutert wird. Vorzugsweise weist der Anodenindex 195 ungefähr die gleiche Dicke wie die gekerbte Anodenschicht 190 auf. Bei Verwendung von mehr als einer gekerbten Anodenschicht 190 in der Anodeneinheit 170 kann ein dickerer Anodenindex 195 verwendet werden.
13 zeigt ein Flussdiagramm, welches allgemein ein Verfahren zur Herstellung des Flach-Aluminiumelektrolytkondensators 265 von Anfang bis Ende beschreibt. Die 14 bis 20 zeigen spezifische Abschnitte des in 13 allgemein beschriebenen Verfahrens bzw. Prozesses. 18 betrifft speziell Beispiele, worin der Kathodenanschlussdurchgang die Kathodenöffnung 143 der 9, 10, 11(a) bis 11(b) und 21(a) bis 21(b) ist, in bzw. durch welche sich der Kathodendurchführungsstift 135 erstreckt, oder die Kathodenöffnung 143' der 23(a) bis 23(b) und 24(a) bis 24(b), in bzw. durch welche sich der Kathodendurchführungsstift 125' erstreckt. Diese Beispiele werden zuerst beschrieben, und die spezifische Herstellung der Ausführungsformen, wobei der Kathodenanschlussdurchgang einen Abschnitt oder Bereich der Oberkante der Gehäuseseitenwandung bildet, werden weiter unten beschrieben.
Zunächst wird die Fertigung der Anodenschichten beschrieben, welche beim Fertigen einer beispielhaften Elektrodenstapelanordnung in allen Ausführungsformen eingesetzt werden kann. 14 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahren zur Herstellung der Anodenschicht 170, wobei nicht-gekerbte Anodenschichten 185, gekerbte Anodenschichten 190 und Anodenindex 195 bereitgestellt sowie in der Kaltschweißvorrichtung 202 montiert werden und somit die Anodeneinheit 170 bilden. Nun wird auf die 5(a) bis 5(c) Bezug genommen; hier werden zwei nicht-gekerbte Anodenschichten 185a und 185b auf der Grundschicht der Kaltschweißhalterung 207 der Kaltschweißvorrichtung 202 angeordnet. Die verschiedenen Strukturelemente der Kaltschweißvorrichtung 202 sind am bevorzugtesten aus präzisions-bearbeitetem Edelstahl oder einer hochfesten Aluminiumlegierung gebildet. Als nächstes werden die Schichten 185a und 185b ausgerichtet und entsprechend auf der Grundschicht 207 der Kaltschweißhalterung unter Verwendung der gefederten Passstifte 209a bis 209e angeordnet. Die Stifte 209a bis 209e ziehen sich zurück, wenn die Deckschicht 208 auf die Schichten 185a und 185b, die in dem Kaltschweißhohlraum 220 angeordnet sind, nach unten gedrückt wird. Siehe auch 5(c), welche eine Querschnittsansicht der Kaltschweißvorrichtung 202 zeigt.
Die Anodenschicht 190 wird auf ähnliche Weise in dem Hohlraum 220 angeordnet, gefolgt von der Platzierung des Anodenindex 195 in der Anodenindexkerbe 200 in der gekerbten Anodenschicht 190. Der Anodenindex 195 wird am bevorzugtesten entlang des Umfangs der gekerbten Anodenschicht 190 angeordnet, und zwar mit Hilfe der zusätzlichen gefederten Passstifte 209f und 209g, die am Umfang des Anodenindex 195 angeordnet sind. Die nicht-gekerbte Anodenschicht 185c wird dann auf die Anodenschicht 190 gelegt. Die gestapelte Anodeneinheit 170 wird dann zwischen der Deckplatte 208 und der Grundplatte 207 eingespannt. In der Grundplatte 207 sind Kaltschweißstifte 206a für die Anodenschichten und ein Kaltschweißstift 211a für die Anodenindizes angeordnet. In der Deckplatte 208 sind ein Kaltschweißstift 206b für die Anodenschichten und ein Kaltschweißstift 211b für die Anodenindizes angeordnet. Die Grundplatte 207 und die Deckplatte 208 werden so ausgerichtet, dass die Achsen der Kaltschweißstifte 206a und 206b mit entsprechend korrespondierenden Kaltschweißstiften 211a und 211b übereinstimmen bzw. an diesen ausgerichtet sind.
Die obere Betätigungseinrichtung 214 der Kaltschweißvorrichtung 202 schiebt die Kaltschweißstifte 206b und 211b nach unten. Die untere Betätigungseinrichtung 215 schiebt die Kaltschweißstifte 206a und 211a nach oben. In einer Ausführungsform der oberen Betätigungseinrichtung 214 und der unteren Betätigungseinrichtung 215 werden Pneumatikzylinder verwendet, um die Stifte 206a, 206b, 211a und 211b zu bewegen. Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung 214 und der Vorrichtung 215 wird ein Paar Drehwalzen bereitgestellt, welche sich gleichzeitig und senkrecht zu den Achsen der Stifte 206a, 206b, 211a und 211b bewegen. Wieder weitere Ausführungsformen der Vorrichtung 214 und der Vorrichtung 215 können hydraulische Antriebselemente, Kragarme, Gewichte, Federn, Servomotoren, elektromechanische Magnete und dergleichen zum Bewegen der Stifte 206a, 206b, 211a und 211b einsetzen. Die Steuerung der Betätigungsvorrichtung 214 und Vorrichtung 215 bezüglich der Größe und zeitlichen Steuerung der Stiftverschiebungskräfte kann durch Verwendung eines oder einer Kombination der Größen Dauerlast, nicht verstellbare Verschiebung, Solenoidsteuerung, mit direkten oder indirekten Mitteln erfolgen.
Nach dem Einspannen mittels der Deckplatte 208 werden die Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b betätigt. Die Kaltschweißstellen 205 und 210 in der Anodeneinheit 170 werden durch Kompressionskräfte gebildet, die erzeugt werden, wenn die Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b an die Anodeneinheit 170 gedrückt werden. Siehe 6(a), welche die bevorzugten Bereiche zeigt, in denen Kaltschweißstellen 205 und 210 gebildet werden. Die Kaltschweißstellen 205 und 210 können nicht nur als Kaltschweißstellen, sondern auch als Schmiedeschweißstellen beschrieben werden. Dies liegt daran, dass die Grenzflächen zwischen den Anodenschichten 185 im Bereich der Schweißstellen 205 und 210 verformt werden, wodurch die Oxidschichten unterbrochen und die Grundmetalle direkt miteinander in Kontakt gebracht werden, wodurch eine metallische Verbindung entsteht. Metallische Verbindungen erhöhen die Festigkeit der Schweißstellen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens arbeitet eine Vielzahl pneumatischer Zylinder gleichzeitig in der oberen Betätigungsvorrichtung 214 und der unteren Betätigungsvorrichtung 215, um die Stifte 206a, 206b, 211a und 211b an die Anodeneinheit 170 zu drücken. Die Kaltschweißstelle 205 der Anodenschicht und Kaltschweißstelle 210 des Anodenindex werden am bevorzugtesten unter direkter Dauerbelastung gebildet, wobei die Pneumatikzylinder bis zu einem vorbestimmten Konstantdruck mit Druck beaufschlagt werden. Die Kaltschweißstelle 205 der Anodenschicht und die Kaltschweißstelle 210 des Anodenindex können auch unter indirekten konstanten Verschiebungsbedingungen gebildet werden, wobei die Pneumatikzylinder mit Druck beaufschlagt werden, bis ein Verschiebungssensor, der über die Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a oder 211b angeordnet ist, ein Signal mit einem vorbestimmten Wert erzeugt, woraufhin diese Stifte von der Anoden-/Kathodeneinheit 227 gelöst werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Kragarmmechanismus in die obere Betätigungsvorrichtung 214 und die untere Betätigungsvorrichtung 215 integriert. Die Kaltschweißstelle 205 der Anodenschicht und die Kaltschweißstelle 210 des Anodenindex werden unter direkten konstanten Verschiebungsbedingungen gebildet, wobei die Kragarme betätigt werden, wodurch die oberen und die unteren Elemente 208 und 207 in die Anoden-/Kathodeneinheit 227 eingreifen, bis ein fester Haltepunkt erreicht wird. Ein indirekt lastabhängiges System kann auch in der Vorrichtung 214 und der Vorrichtung 215 eingesetzt werden, wobei ein Kragarm oder andere Mittel einen Lastmesssensor zur Steuerung des Haltepunktes des Kragarms aufweisen, wenn z. B. eine vorbestimmte Last durch den Sensor gemessen wird.
Die Querschnittsform der Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b kann viereckig, rund, oval oder von anderer geeigneter Form sein. Die Form der Enden der Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b kann flach, abgerundet, gewölbt oder von anderer geeigneter Form sein, die zur selektiven Steuerung der Eigenschaften der dadurch erzeugten Kaltschweißstellen zweckmäßig ist. Ebenso können mehr oder weniger als vier Kaltschweißstifte eingesetzt werden. Die Enden der Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b weisen am bevorzugtesten einen abgerundeten oder gewölbten und runden Querschnitt auf. Die Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b weisen vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 0,060 Zoll (0,174 mm) und ferner ein abgeschrägtes oder abgerundetes Ende auf. Die Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b sind vorzugsweise aus einem hochfesten Material hergestellt, das sich nicht ohne weiteres unter den beim Schweißen auftretenden Drücken verformt, wie z. B. nichtrostender Stahl, Titan, Werkzeugstahl oder HSLA-Stahl. Die Enden oder Seitenwände der Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b können beschichtet, verkleidet oder auf andere Art abgewandelt sein, um den Abriebwiderstand, den Verformungswiderstand oder andere erwünschte tribologische Merkmale der Stifte zu erhöhen.
Die Hauptfunktion der Kaltschweißstellen 205 und 210 ist das Bereitstellen elektrischer Verbindungen zwischen den Schichten 185a, 185b, 185c und 190 und dem Anodenindex 1 bzw. -tab 95, während die Gesamtdicke der Anodeneinheit 170 in den Bereichen der Schweißstellen 205 und 210 minimiert wird. Typische handelsübliche Stabkondensatoren des Standes der Technik weisen in den Bereichen der Kaltschweißstellen erheblich dickere Anodenschichten auf. Diese erhöhte Dicke liegt üblicherweise in der Größenordnung von etwa zweimal der Dicke des Index oder etwa 0,008 Zoll (0,020 mm). Im Fall von Stabkondensatoren mit nur einer oder zwei sich nicht deckender Indexverbindungen wirkt sich dies auf die Dicke der Anodenschicht insgesamt nur minimal aus. Bei einem gestapelten Schichtaufbau mit sehr viel mehr Verbindungen und Schweißstellen hat sich jedoch gezeigt, dass eine größere Dicke der Schweißbereiche die Gesamtdicke der Anodenschicht und der Elektrodenstapelanordnung insgesamt beträchtlich erhöht.
Bei einem Kaltschweißverfahren und einer entsprechenden Vorrichtung ergibt sich keine oder keine merkliche Nettoerhöhung in der Dicke der Anodeneinheit 170, wenn die Kaltschweißgeometrien und -bildungsprozesse zweckmäßig optimiert werden. Bei einigen Ausführungsformen der Anodenanordnung 170 hat sich gezeigt, dass bei Vorhandensein von Kaltschweißstellen die Schichtdicke lediglich um etwa 20 ansteigt gegenüber etwa 200 % Anstieg der Dicke aufgrund von Kaltschweißstellen, wie sie teilweise in handelsüblichen Stabkondensatoren zu finden sind. Zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Anodenschichten 185 und 190 können kaltgeschweißt werden und somit wie vorliegend beschrieben eine Anodeneinheit 170 bilden.
6(b) zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs einer Ausführungsform einer kaltgeschweißten Anodenanordnung, die gemäß dem bevorzugten Kaltschweißverfahren gebildet ist. Die Anodenschichten 185a, 190, 185b und 185c, die jeweils eine Anodenschichtdicke t_a, t_N, t_b und t_c aufweisen, sind durch die Druckwirkung der Stifte 206a und 206b, die in der Grundplatte 207 bzw. der Deckplatte 208 montiert sind, an der Schweißstelle 205 miteinander kaltverschweißt. Die Stifte 206a und 206b bilden jeweils eine zentrale Vertiefung 293, 294 in der Anodeneinheit 170d und führen ferner zur Bildung der Kanten 295 bzw. 296. Die Kanten 295 und 296 erstrecken sich jeweils von den umgebenden Oberflächen der Anodeneinheit 170d nach unten und nach oben, wodurch die Gesamtdicke T der Anodeneinheit 170d um ΔT steigt (T wird bezüglich der nicht-kaltverschweißten Umgebungsbereiche oder Abschnitte der Anodeneinheit 170d gemessen).
6(c) zeigt eine Querschnittsansicht eines anderen Abschnitts einer Ausführungsform einer kaltgeschweißten Anodenanordnung, wobei die Anodenschichten 185a, 185b und 185c und der Anodenindex 195, die eine Anodenschicht-/-Indexdicke von jeweils t_a, t_b, t_c bzw. t_tab aufweisen, an der Schweißstelle 210 durch die Druckwirkung der Stifte 211a und 211b, die jeweils in der Bodenplatte 207 und der Deckplatte 208 montiert sind, miteinander kaltverschweißt werden. Die Stifte 211a und 211b bilden zentrale Vertiefungen 297 bzw. 298 in der Anodeneinheit 170d und führen ferner zur Bildung der Kanten 299 bzw. 301. Die Kanten 299 und 301 erstrecken sich von der Oberfläche der Anodeneinheit 170d nach unten bzw. nach oben, wodurch die Gesamtdicke T der Anodeneinheit 170d um ΔT steigt (T wird bezüglich der nicht-kaltverschweißten Umgebungsbereiche bzw. Abschnitte der Anodeneinheit 170d gemessen). Die Gesamtdicke T der Anodeneinheit 170d wird daher definiert durch die Gleichung: T = n t
Die maximale Gesamtdicke T + ΔT der Anodeneinheit 170d im Bereich der Kaltschweißstellen 205 bzw. 210 wird dann definiert durch die Gleichung: T + ΔT = n t + ΔTwobei T_as die Gesamtdicke der Anodeneinheit 170d in nicht-kaltgeschweißten Bereichen, n die Anzahl der Anodenschichten 185 und/oder 190 in der Anodeneinheit 170d und t die Dicke der einzelnen Anodenschichten 185 und/oder 190 oder des Anodenindex 195 ist, wobei die Dicken t_n, t_a, t_b, t_c und t_t _ab als gleich angenommen werden.
Es ist höchst erwünscht, die Anodeneinheit derart zu bilden, dass das Verhältnis ΔT/T kleiner oder gleich 0,05, 0,1, 0,15, 0,20, 0,25, 0,30, 0,35, 0,40, 0,45 oder 0,50 ist. Je kleiner der Wert des Verhältnisses ΔT/T ist, desto größer ist der volumetrische Wirkungsgrad des Kondensators 265. Zusätzlich kann die Gesamtdicke des Kondensators 265 reduziert werden, wenn der Wert des Verhältnisses ΔT/T verkleinert wird.
Nun wird auf 6(a) Bezug genommen; hier kann die Gesamtdicke der Elektrodenstapelanordnung 225 außerdem durch Staffeln bzw. horizontales Versetzen der entsprechenden vertikalen Positionen der Indizes 195a bis 195h (und der entsprechenden Kaltschweißstellen 210) reduziert werden. Bei dieser Ausführungsform werden die Indizes 195a und 195b beispielsweise vertikal nicht zueinander ausgerichtet. Eine solche Staffelung bzw. Versetzung der Indizes 195 ermöglicht eine Steigerung der Dicke ΔT entsprechend jeder Anodeneinheit 170a bis 170h, durch horizontales Ausbreiten über den Umfang oder einen anderen Abschnitt der Elektrodenstapelanordnung 225, so dass die Steigerung der Dicke ΔT nicht akkumuliert bzw. aufaddiert wird, wodurch die Gesamtdicke der Elektrodenstapelanordnung 225 verringert wird. Die Kaltschweißstellen 205 können auf ähnliche Weise zueinander und zur Kaltschweißstelle 210 gestaffelt bzw. horizontal versetzt werden, um eine reduzierte Gesamtdicke der Elektrodenstapelanordnung 225 zu erreichen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Anodeneinheit 170 jeder Kondensatorschicht bzw. Elektrodeneinheit eine Vielzahl von drei, vier, fünf oder mehr Anodenbögen bzw. -schichten 185 und 190 auf, wobei jede Einheit am bevorzugtesten wenigstens eine Anodenschicht aufweist, die einen darauf angebrachten korrespondierenden Anodenindex 195 aufweist bzw. einen Abschnitt davon bildet, wobei die Schichten miteinander kaltverschweißt sind und somit die Anodeneinheit 170 bilden. Zum Beispiel kann eine Anodeneinheit 170 sechs Anodenschichten 185 aufweisen, welche durch Kaltverschweißen zweier separater Dreifach-Anodenschichten 185 gestaltet werden, die im voraus und getrennt kaltverschweißt oder auf andere Weise miteinander verbunden wurden. Alternativ kann die Schicht der Anodeneinheit 170 sieben Anodenschichten aufweisen, die durch Kaltverschweißen einer dreifachen Anodenschicht 185 mit einer vierfachen Anodenschicht 185 gestaltet werden, welche im voraus und separat kaltverschweißt oder auf andere Weise miteinander verbunden wurden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können gekerbte Mehrfach-Anodenschichten 190 in der Anodeneinheit 170 eingesetzt werden, was die Verwendung von dickerem Anodenindexmaterial ermöglicht.
Es hat sich gezeigt, dass die Geometrie der Grundplatte 207 und der Deckplatte 208 in den die Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b umgebenden Bereichen, die Eigenschaften der Kaltschweißstellen 205 und 210 beeinflusst. Bei einem bevorzugten Verfahren weisen die Passflächen der Platten 207 und 208 im Umfang der Stiftlöcher keine abgerundete Unterbrechung auf. Ein Vorhandensein abgerundeter Unterbrechungen oder Fasen in diesen Bereichen kann zu einer unerwünschten Verformung der Kaltschweißstellen 205 und 210 führen. Eine solche Verformung kann zu einem Ansteigen der Dicke der Anodeneinheit 170 führen, was eine direkte Steigerung der Dicke des Kondensators 265 ergeben kann. Es ist ferner anzumerken, dass die auf diese Weise erreichte erhöhte Dicke ein Mehrfaches der Anzahl der in der Elektronenstapelanordnung 225 vorhandenen Anodeneinheiten 170 ist. Alternativ können abgerundete Knicke oder Abschrägungen im Bereich der Stiftlöcher in der Grundplatte 207 und der Deckplatte 208 eingesetzt werden, jedoch werden am bevorzugtesten geeignete Anpassungen der Kondensatorform hergestellt, wie z. B. gestaffelte Positionen benachbarter gestapelter Kaltschweißstellen.
Wie in 14 gezeigt, wird nach Betätigung der Kaltschweißstifte 206a, 206b, 211a und 211b gegen die Anodeneinheit 170 die Deckplatte 208 entfernt und die kaltgeschweißte Anodeneinheit 170 ist zum weiteren Stapeln von Anoden-/Kathoden-Einheiten 227 bereit. 15 zeigt ein Flussdiagramm entsprechend einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung der Elektrodenstapelanordnung 225. Siehe auch 6(a), worin eine perspektivische Explosionsdraufsicht einer Ausführungsform einer Elektrodenstapelanordnung 225 des Kondensators 265 gezeigt ist. Wie in den 4, 6(a) und 15 gezeigt, weist die Elektrodenstapelanordnung 225 am bevorzugtesten eine Vielzahl kaltverschweißter Anodeneinheiten 175a bis 175h, eine Vielzahl von Kathodenschichten 175a bis 1751, eine Vielzahl von Trennschichten 180, äußere Trennschichten 165a und 165b, Außenhülle 115 und Einwickelband 245 auf.
Die Außenhülle 115 ist am bevorzugtesten aus dem oben beschriebenen Trennmaterial ausgestanzt, kann aber aus einer großen Reihe anderer geeigneter Materialien, wie z. B. Polymeren, Aluminium, geeignetem Schrumpfmaterial, geeignetem Kautschukmaterial und gleichwertigen Synthetikmaterialien oder Derivaten daraus und dergleichen gebildet sein.
Das Einwickelband 245 wird am bevorzugtesten aus einem polypropylen-kaschierten Acryl-Klebeband zugeschnitten, kann aber auch durch eine Klammer, Ultraschallverbinden oder -Schweißen von Papier, andere geeignete Klebemittel als Acrylkleber, anderes geeignetes Band als polypropylen-kaschiertes Band, Haken und Klammer usw. ersetzt werden.
Die Außenhülle 115 und das Einwickelband 245 zusammen enthalten eine Hülle für die Elektrodenstapelanordnung, wobei herausgefunden wurde, dass diese eine unerwünschte Bewegung bzw. Verschiebung der Elektrodenstapelanordnung 225 während der nachfolgenden Verarbeitung vermeiden hilft. Es ist für einen Fachmann auf dem Gebiet jetzt offensichtlich, dass es viele andere Mittel als die explizit hierin offenbarten zur Immobilisierung und Befestigung der Elektrodenstapelanordnung 225 während der nachfolgenden Verarbeitung gibt, welche im wesentlichen die gleiche Funktion wie die Hülle der Elektrodenstapelanordnung mit der Außenhülle 115 und dem Einwickelband 245 ausüben. Es gibt auch andere alternative Mittel zur Immobilisierung und Befestigung der Elektrodenstapelanordnung 225 als die weiter oben beschriebenen. Solche alternativen Mittel umfassen Roboter oder andere mechanische Klemm- und Sicherungsmittel, die nicht unbedingt einen Abschnitt der Elektrodenstapelanordnung 225 bilden, haftende Elektrolyte zur Bildung der Trennschichten 180 usw., sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Das Stapelverfahren, mit welchem die Elektrodenstapelanordnung 225 am bevorzugtesten hergestellt wird, beginnt mit dem Platzieren der Außenhülle 115 in einer Stapelhalterung, gefolgt vom Platzieren der äußeren Papier- bzw. Trennschicht 165a darauf. Als nächstes wird die Kathodenschicht 175a auf die Trennschicht 165a gelegt, gefolgt vom Anordnen der Trennschichten 180a und 180b darauf. Dann wird die kaltgeschweißte Anodeneinheit 170a auf die Trennschicht 180b gelegt, gefolgt vom Platzieren der Trennschicht 180a und 180b darauf, usw. Das abwechselnde Platzieren der Kathodenschichten 175 und Anodeneinheiten 170 mit den dazwischen angeordneten Trennschichten 180a und 180b wird in der Stapelhalterung fortgesetzt, bis die letzte Kathodenschicht 175h aufgelegt ist.
In der Ausführungsform der in 6(a) gezeigten Elektrodenstapelanordnung 225 sind acht Anodeneinheiten (Anodeneinheiten 170a bis 170h) und neun Kathodenschichten (Kathodenschichten 175a bis 175i) gezeigt. Die Spannung, die sich über jede kombinierte, in der Elektrodenstapelanordnung 225 angeordnete Anodeneinheit/Trennschicht/Kathodenschichtanordnung aufbaut, liegt am bevorzugtesten im Bereich zwischen etwa 360 und etwa 390 V Dc. Wie unten beschrieben, sind die verschiedenen Anodeneinheiten der Elektrodenstapelanordnung 225 üblicherweise elektrisch parallel geschaltet, genauso wie die verschiedenen Kathodenschichten der Elektrodenstapelanordnung 225.
Entsprechend der vorstehenden Erörterung der 4 versteht es sich für einen Fachmann auf dem Gebiet, dass die in 6(a) gezeigte Elektrodenstapelanordnung 225 lediglich beispielhaft ist und den Umfang der vorliegenden Erfindung bezüglich der Anzahl oder der Kombinationen der Anodeneinheiten 170, Kathodenschichten 175, Trennschichten 180, Anodenindizes 195, Kathodenindizes 176 usw. keineswegs einschränkt. Die Anzahl der Elektrodenkomponenten wird stattdessen durch die erforderliche Gesamtkapazität, die Gesamtfläche jeder Schicht, die spezifische Kapazität der eingesetzten Folie und weitere Faktoren bestimmt.
Bei einer anderen Ausführungsform der Elektrodenstapelanordnung 225 ist die Anzahl der in jeder Anodeneinheit 170 eingesetzten Anodenschichten 185 im Stapel unterschiedlich. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht die Herstellung von Kondensatoren mit derselben Schichtfläche, jedoch einer nahezu stufenlos veränderlichen unterschiedlichen, wählbaren Gesamtkapazität, die ein Anwender durch Erhöhen oder Verringern der Anzahl der Anodenschichten 185/190 bestimmt, die in ausgewählten Anodeneinheiten 170 enthalten sind (im Gegensatz zum Hinzufügen oder Wegnehmen vollständiger Anoden-/Kathoden-Einheiten 227 zu/von der Elektrodenstapelanordnung 225, um dadurch die Gesamtkapazität zu verändern). Nach dem Platzieren der Kathodenschicht 175i im Stapel wird die äußere Papierlage 165b daraufgelegt und die Außenhülle 115 über die Oberseite der Elektrodenstapelanordnung 225 umgelegt. Das Einwickelband 245 hält dann die Außenhülle 115 fest und hält die verschiedenen Elemente der Elektrodenstapelanordnung 225 zusammen.
Die physischen Abmessungen der Trennschichten 165 und 180 sind am bevorzugtesten etwas größer als die der Anodeneinheiten 170 und Kathodenschichten 175, um einen Kontakt der Elektroden mit der Gehäusewandung oder elektrische Kurzschlüsse zwischen Elektrodenschichten unterschiedlicher Polarität aufgrund vorhandener Grate, Fremdpartikel, Trümmer oder Fehler zu verhindern. Die Zuverlässigkeit und das Funktionieren des Kondensators 265 kann beeinträchtigt werden, wenn ein Abschnitt der Anodeneinheit 170 in Kontakt mit einer leitenden Gehäusewandung kommt, wenn ein Grat am Umfang der Anodeneinheit 170 oder der Kathodenschicht 175 in Kontakt mit einer benachbarten Schicht entgegengesetzter Polarität kommt, oder wenn eine Trennschicht 180a oder 180b benachbarte Elektrodenlagen entgegengesetzter Polarität elektrisch nicht ausreichend voneinander isoliert und leitende Partikel die Zwischenräume überbrücken.
Das zusätzliche Trennmaterial, das am bevorzugtesten um den Umfang der Elektrodenstapelanordnung 225 angeordnet ist, wird vorliegend als Trennmittelüberstand bezeichnet. Eine Verringerung des Betrags an Trennmittelüberstand erhöht die Energiedichte des Kondensators 265. Deshalb ist es im Hinblick auf eine Optimierung der Energiedichte vorteilhaft, den Betrag bzw. den Grad an Trennmittelüberstand zu verringern. Es wurde herausgefunden, dass der erforderliche Betrag an Trennmittelüberstand hauptsächlich eine Funktion der Stapeltoleranz-Kennwerte des eingesetzten Stapelungsverfahrens ist.
Bei handelsüblichen zylindrischen bzw. Stabkondensatoren liegt der Betrag des Trennmittelüberstands üblicherweise in der Größenordnung von 0,050 bis 0,100 Zoll (0,127 bis 0,254 mm). Das oben angegebene Patent '851 beschreibt einen Flach-Aluminiumelektrolytkondensator, wobei das Kondensatorgehäuse wenigstens zwei innere Ausrichtelemente aufweist. Diese Ausrichtelemente erhöhen in jedem Fall das Kondensatorvolumen und gleichzeitig verringern sie die Gesamtmenge des verfügbaren "aktiven" Elektrodenmaterials, wodurch sie auch die Energiedichte des Kondensators senken.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Gewährleistung einer einheitlichen Indexierung der Trennschichten 165 und 180, der Anodeneinheiten 170 und der Kathodenschichten 175 in der Elektrodenstapelanordnung 225 ist das Stapeln der verschiedenen Elemente der Elektrodenstapelanordnung 225 mittels Montageroboter. Insbesondere erfolgt das Stapeln und Ausrichten der verschiedenen Elektroden- und Trennschichten der Elektrodenstapelanordnung 225 mittels einer Montagezelle mit vier Seiko 4-achsigen SCARA Modell Nr. TT8800 und TT8500 oder gleichartig, welche die verschiedenen Elektroden und Trennelemente in einer entsprechenden Stapelhalterung aufnehmen und platzieren. Andere geeignete Verfahren zum Stapeln und Indexieren der Elektroden- und Trennschichten umfassen maschinelle Bearbeitung mit nockengesteuerten Schubstangen-Montagevorrichtungen, maschinelle Bearbeitung mit Rundtisch, Bearbeitung mit mehreren Stationen und einer einzigen Stapelmaschine und dergleichen.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird ein vorgeformtes oder zugeschnittenes Trennelement, Elektrodenschicht oder Einheit einem Roboterarm zugeführt, welcher das Teil dann mit einem Werkzeug am Ende des Arms aufnimmt. Ein Venturi-System erzeugt ein Vakuum im Werkzeug am Ende des Arms. Das System erzeugt ein zeitlich abgestimmtes Vakuum, so dass das Teil auf das Werkzeug am Ende des Arms aufgesaugt wird. Danach wird das Vakuum abgelassen, wenn das Teil in der Stapelhalterung angeordnet ist. Ein direktes Vakuum-System, wie z. B. Gummisaugteller oder andere kontaktierende oder kontaktlose robotergestützte oder manuelle Montageverfahren können auch eingesetzt werden. Die Position des Teils wird mittels des Roboters durch den Roboterarm mit einer Genauigkeit von 0,005 Zoll (0,013 mm) oder weniger vom Aufnahmepunkt in die Stapelhalterung bewegt. Nach Platzieren des Teils in der Stapelhalterung wird die Teileausrichtung am bevorzugtesten elektronisch mit einem SEIKO COGNEX 5400 VISION oder gleichartigen System in Kombination mit einer SONY XC-75 oder gleichartigen Kamera überprüft. Die Kamera ist auf dem Roboterarm montiert, um ein überprüfen der Präzision der Teilanordnung zu ermöglichen. Dieses System kann die Position jedes Teils oder Elements in der Elektrodenstapelanordnung 225 auf 0,01 mm genau bestimmen. Sobald alle Schichten durch den Roboterarm in der Stapelhalterung angeordnet sind, wird der Stapel zum Einwickeln zugeführt.
Die vorgenannten Verfahren ermöglichen ein präzises Ausrichten und Stapeln der Trennschichten 165 und 180, Anodeneinheiten 170 und Kathodenschichten 175 in der Elektrodenstapelanordnung 225, während das Hinzufügen unerwünschten, unnötigen Volumens zum Kondensator 265 minimiert wird.
Ein weiteres Verfahren zur Gewährleistung der Indexierung der Trennschichten 165 und 180, der Anodeneinheit 170 und der Kathodenschicht 175 in der Elektrodenstapelanordnung 225 umfasst in der Stapelhalterung angeordnete Ausrichtungselemente, welche unter Nutzung von Indexierungspunkten in der Halterung in einem manuellen Verfahren eingesetzt werden. Bei einem solchen Verfahren weist die Stapelhalterung mehrere Ausrichtungselemente wie z. B. Stangen oder Seitenwände auf, die zur Positionierung der Trennschichten 165 und 180 am Umfang angeordnet sind. Weil sich die Kathodenschichten 175 und Anodeneinheiten 170 nicht bis zum Umfang des Trennelements erstrecken, sind alternative Mittel zur präzisen Anordnung dieser Elektroden erforderlich.
Die Anordnung der alternierenden Kathodenschichten 175 und Anodeneinheiten 170 erfolgt am bevorzugtesten durch Verwendung von Ausrichtungselementen wie z. B. Stangen oder Seitenwänden, die am Umfang des Kathodenindex 176 und Anodenindex 195 angeordnet sind. Es hat sich herausgestellt, dass die Präzision der Anordnung und Positionierung der Schichten eine Hauptfunktion der Länge der Elektrodenindizes ist. Je länger der Index, desto geringer wirkt sich der Ausrichtungsfehler aus. Die Länge des Elektrodenindex muss üblicherweise gegen den Verlust von Elektrodenmaterial während des Stanzens abgewogen werden, welcher wiederum primär auf der größeren Länge des Kathodenindex 176 bezüglich der Länge des Anodenindex 195 beruht. Die Indizes 176 und 195 können Ausrichtungsmerkmale aufweisen oder enthalten, wobei sie jede geeignete Geometrie zur Vereinfachung der Indexierung und Positionierung bezüglich der Ausrichtungselemente haben. Eine zusätzliche Indexlänge, die zur Indexierung der Elektrodenschichten verwendet wird, wird am bevorzugtesten von der Elektrodenstapelanordnung 225 während des Verbindens der Elektrodenindizes beschnitten (wozu wir weiter unten mehr sagen).
Ein weiteres Verfahren zur Gewährleistung der Indexierung der Trennschichten 165 und 180, der Anodeneinheit 170 und der Kathodenschicht 175 in der Elektrodenstapelanordnung 225, welches keine Verwendung innerer Ausrichtungselemente im Kondensator 265 erfordert, ist das Umwickeln oder Bedecken der Anodeneinheit 170 und der Kathodenschicht 175 mit Trennmaterial. Bei diesem Verfahren werden die Trennschichten 180a und 180b zu einem einzigen Stanzteil zusammengefasst, welches entweder um die Anodeneinheit 170 oder um die Kathodenschicht 175 gelegt wird. Die freien Ränder des Trennelements werden dann durch doppelseitiges Transferband, andere Haftmittel, Nähen oder Ultraschallpapierschweißen befestigt. Die Konstruktion einer Elektrodeneinheit auf diese Weise befestigt und indexiert die Anodeneinheit 170 und die Kathodenschicht 175 bezüglich des Umfangs der auf diese Weise gebildeten Trennmittel-Umwicklung. Die sich ergebende Anoden-/Kathodeneinheit bzw. Kondensatorschicht 227 wird dann zur Stapelung der Elektrodenstapelanordnung 225 zugeführt.
Noch ein weiteres Verfahren zur Befestigung des Trennelements an der Anodeneinheit 170 umfasst Pressverbindung bzw. Pressverbidnungstechniken. Bei diesem Verfahren wird die Trennschicht 165 oder 180 über einen begrenzten Bereich mit genügend Kraft in eine Oberfläche der Anodeneinheit 170 oder Anodenschicht 185 verpresst, so dass das Trennpapier fest an der Anodeneinheit 170 befestigt ist, jedoch nicht mit so viel Kraft, dass ein Bereich der darunter liegenden Anodeneinheit 170 zerbricht. Andere Verfahren zur Befestigung der Trennschicht 165 oder 180 ganz oder teilweise an der Anodeneinheit 170 oder Anodenschicht 185 umfassen Nähen, Verkleben und Ultraschallpapierschweißen, ohne Beschränkung darauf.
7 zeigt eine perspektivische Draufsicht einer Ausführungsform einer Elektrodenstapelanordnung 225 des Elektrolytkondensators 265. 8 zeigt eine Vergrößerung eines Abschnitts der Elektrodenstapelanordnung 225 aus 7. Nach Umwickeln der Elektrodenstapelanordnung 225 mit der Außenhülle 115 und dem Einwickelband 245 wird am bevorzugtesten die Verbindung der zusammengefassten Anodenindizes 232 und der zusammengefassten Kathodenindizes 233 bezüglich der externen Anschlüsse hergestellt.
9 und 10 zeigen perspektivische Explosionsdraufsichten eines Beispiels eines gehäusenegativen Kondensators 265 unter Einsatz der Elektrodenstapelanordnung aus den vorliegenden 6, 7 und 8 und den über den Anoden- und Kathodendurchführungen 120 und 125 aus Epoxidtropfen geformten Anschlussblock 145. Weitere gehäusenegative Beispiele werden weiter unten mit Bezug auf die 22 bis 24 beschrieben. Der Anschlussblock 145 ist als diskretes Teil gezeigt, jedoch versteht sich, dass es in situ nach der Montage des Kondensators 265 aus gehärteten Epoxidtropfen gebildet wird, wie in 11 und 12 gezeigt und weiter unten mit Bezug auf das Flussdiagramm von 20 näher beschrieben.
16 zeigt ein Flussdiagramm entsprechend eines Verfahrens zur Herstellung von Anodenanschlussmitteln und eines Kathodenanschlusses, welcher sich durch die Anoden- und Kathodenanschlussdurchgänge in der Gehäusewandung, insbesondere der Gehäuseseitenwandung 92 erstreckt. Die Indexverbindungen und Durchgangs-Anschlussverbindungen bestimmter Schritte in 13 (ebenfalls in 11(a) und 11(b) gezeigt) stellen Anoden- und Kathodenverbindungsanschlüsse dar. Dieses gehäusenegative Beispiel verwendet Anodendurchgang 120 und Kathodendurchgang 125 am bevorzugtesten mit gewendelten Grundabschnitten 121 bzw. 126, welche die zusammengefassten Anodenindizes 232 bzw. die zusammengefassten Kathodenindizes 233 umgeben und mit ihnen verschweißt sind. Die Durchführungsstifte 130 und 135 stellen externe Verbindungsklemmen für den Kondensator 265 dar.
Bei diesem Verfahren wird zunächst der Durchführungsdraht für den Aufbau der Durchführungen 120 und 125 bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform besteht ein bevorzugter Durchführungsdraht aus Aluminium mit einer Reinheit größer oder gleich 99,99 % und einem Durchmesser von 0,020 Zoll (0,510 mm). Der Draht wird zur Verwendung in der Anodendurchführung 120 oder Kathodendurchführung 125 auf einen vorgegebenen Wert abgelängt. Ein Ende des beschnittenen Drahts wird gewendelt, so dass der Innendurchmesser oder die Innenabmessung etwas größer ist als der Durchmesser oder die Abmessung, die erforderlich ist, um die zusammengefassten Anodenindizes 232 oder zusammengefassten Kathodenindizes 233 zu umschließen.
Anschließend werden die Anodenindizes zu einem Bündel zusammengefasster Anodenindizes 232 zusammengequetscht oder zusammengebracht, und der Innendurchmesser 131 der Anodendurchführungs-Spulenanordnung 120 wird auf die zusammengefassten Anodenindizes 232 gelegt, so dass sich der Anodendurchführungsstift 130 nach außen weg vom Boden der zusammengefassten Anodenindizes 232 erstreckt. Auf ähnliche Weise werden die zusammengefassten Kathodenindizes 233 zusammengefasst, und der Innendurchmesser 136 der Kathodendurchführungs-Spulenanordnung 125 wird über den zusammengefassten Kathodenindizes 233 angeordnet, so dass sich der Kathodendurchführungsstift 135 nach außen weg vom Boden der Kathodenindizes 233 erstreckt. Die gewendelten Grundabschnitte 121 und 126 der Anoden- und Kathodendurchführungen 120 und 125 werden dann am bevorzugtesten auf die Anoden- und Kathodenindizes 232 und 233 gequetscht, woraufhin die distalen Enden beschnitten werden. Vorzugsweise sind die so gebildeten Quetschungen im wesentlichen senkrecht zu gedachten Achsen 234 und 235 der Indizes 232 und 233 ausgerichtet. Das Beschneiden der distalen Indexenden kann, allerdings weniger bevorzugt, mit anderen als einem senkrechten Winkel bezüglich der gedachten Achsen 234 und 235 erfolgen.
Eine Quetschkraft wird durch einen nachfolgend ausgeführten Schweißschritt auf die Durchführungsspulen 121 bzw. 126 und die zusammengefassten Indizes 232 und 233 aufgebracht. Bei einem Verfahren ist es bevorzugt, die gequetschten Anoden- und Kathodendurchführungen entlang des oberen Bereichs der beschnittenen Kante der distalen Enden mit Laser oder Ultraschall an die Anoden- und Kathodenindizes 232 und 233 zu schweißen. Die Stifte 130 und 135 werden zum Einführen durch die Anoden- und Kathodenlöcher 142 und 143 des Gehäuses 90 nach dem Verschweißen der Durchführungen 120 und 125 zu zusammengefassten Anodenindizes 232 und zusammengefassten Kathodenindizes 233 gebogen.
Es gibt viele andere Beispiele der Durchführungen 120 und 125 und Mittel zum Verbinden der Durchführungen mit den Anoden- und Kathodenindizes 232 und 233 als die explizit in den Figuren gezeigten. Zum Beispiel schließen die Durchführungen Beispiele ein, welche Grundabschnitte mit offener Seite aufweisen, die "U"- oder "T"-Querschnitte ausbilden, eine Spule mit einer einzigen Drahtwindung bilden, eine Spule mit drei oder mehr Drahtwindungen bilden, aus Flachdraht gebildet sind, oder Grundabschnitte, die aus Quetschhülsen oder Metallschichten zum Verbinden der Durchführungsstifte 130 und 135 mit den zusammengefassten Anoden- und Kathodenindizes 232 und 233 gebildet sind.
17 zeigt ein Flussdiagramm entsprechend einem weiteren Verfahren zur Herstellung von Indexverbindungen und Durchführungsverbindungen. Bei diesem Verfahren weisen die Anodendurchführung 120 und die Kathodendurchführung 125 keine Wendelabschnitte auf. Zusammengefasste Anodenindizes 232 und zusammengefasste Kathodenindizes 233 werden zusammengefasst und beschnitten, danach werden die Grundabschnitte der Anoden- und Kathodendurchführungen 120 bzw. 125 nahe den zusammengefassten Anodenindizes 232 bzw. den zusammengefassten Kathodenindizes 233 platziert. Die Grundabschnitte der Durchführungen 120 bzw. 125 werden dann zu zusammengefassten Anodenindizes 232 bzw. zusammengefassten Kathodenindizes 233 verbunden, am bevorzugtesten mittels Ultraschallschweißen.
Bei wieder einem anderen Verfahren werden die Grundabschnitte der Durchführungen 120 und 125 flachgedrückt, um das Anschweißen an die zusammengefassten Anoden- und Kathodenindizes 232 und 233 zu vereinfachen (wie beispielsweise auch in 23(a) und 24(a) gezeigt. Bei wiederum einem weiteren Verfahren werden die Grundabschnitte der Durchführungsstifte 130 und 135 so gebildet, dass sie auf andere Weise als durch Wendeln in die zusammengefassten Anodenindizes 232 oder die zusammengefassten Kathodenindizes 233 um den Umfang der Indizes eingreifen. Beispielsweise können die Grundabschnitte 121 und 126 der Durchführungen 120 und 125 "fahnenförmig" sein, und die Fahnenabschnitte können um die Indizes 232 und 233 gewickelt werden. Bei wieder anderen Befestigungsverfahren können die Durchführungsstifte 130 und 135 mittels Widerstandsschweißen, Kaltschweißen, Löten, Reibschweißen an den Anoden- und Kathodenindizes 232 und 233 befestigt werden, oder ein zusätzliches Durchführungselement wie eine Quetschhülse kann die Indizes 232 und 233 aufnehmen und zusammenfügen, um elektrische und mechanische Verbindungen bereitzustellen.
Es hat sich herausgestellt, dass die Vorgänge bei der Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen zusammengefassten Indizes 232 und 233 und den Durchführungsspulen-Anordnungen 120 und 125 zu unerwünschten Spannungen auf den einzelnen Indizes 176 und 195 führen können. Ferner hat sich herausgestellt, dass sich die demzufolge auf diese Indizes ausgeübte Spannung als Risse in der Kathodenschicht 175 am Grund des Kathodenindex 176, oder als Brüche bei relativ niederfesten Kaltschweißstellen 205 oder 210 in der Anodeneinheit 170 manifestieren. Ein Vorteil der Wendelabschnitte der Durchführungen 120 und 125 ist, dass sie den Zug zwischen den Durchführungsstiften 130 und 135 und den zusammengefassten Indizes 232 und 233 entlasten können. Somit unterstützen die Eigenschaften der Zugentlastung der Durchführungen 120 und 125 das Minimieren oder Beseitigen unerwünschter Spannung in Durchführungsverbindungen.
Tabelle 2 stellt optimierte, bevorzugte Verarbeitungsparameter dar, mit welchen verschiedene Elemente des Kondensators 265 miteinander laserverschweißt werden. Die in Tabelle 2 angegebenen Parameter entsprechen einem Modell Nr. JK702H gepulstes Nd: YAG Laserschweißsystem mit Abgabe eines harten Lichtbündels, hergestellt durch Lumonics Laserdyne aus Eden Prairie, Minnesota. Tabelle 3 zeigt einen Bereich von Parametern, mit welchen die gleiche Art Laserschweißsystem akzeptable Schweißkennwerte liefert. Tabelle 2: Optimierte Nd:YAG Laserschweißparameter

^*Lumonics JK702H Nd: YAG Laser mit einem Anfangsstrahldurchmesser von annähernd 1,0 Zoll (2,54 cm) passiert durch eine Endfokussierlinse mit 146 mm Brennweite (gekauft mit "160 mm Linse", tatsächlich gemessener Feinbrennpunkt war 146 mm) und einer Lichtpunktgröße an der Fugenfläche von 0,022 Zoll (0,560 mm) Durchmesser. Das Schutzgas war koaxial. Es versteht sich, dass Abweichungen bezüglich des Herstellers für Laser, Strahlabgabeoptik, Anfangsstrahlgröße, Endfokussierlinse, Lichtpunktgröße des Strahls und dergleichen möglich sind.

Tabelle 3: Allgemeine Nd:YAG Laserschweißparameter

^*Lumonics JK702H Nd:YAG Laser mit einem Anfangsstrahldurchmesser von annähernd 1,0 Zoll (2,54 cm) passiert durch eine Endfokussierlinse mit 146 mm Brennweite (gekauft mit "160 mm Linse", tatsächlich gemessener Feinbrennpunkt war 146 mm) und einer Lichtpunktgröße an der Fugenfläche von 0,022 Zoll (0,560 mm) Durchmesser. Das Schutzgas war koaxial. Es versteht sich, dass Abweichungen bezüglich des Herstellers für Laser, Strahlabgabeoptik, Anfangsstrahlgröße, Endfokussierlinse, Lichtpunktgröße des Strahls und dergleichen möglich sind.

Entsprechend der vorliegenden Beschreibung und Ansprüche bedeutet der Ausdruck "Laserschweißen", ohne Beschränkung darauf, ein Schweißverfahren, bei welchem ein kohärentes Lichtstrahlverfahren eingesetzt wird. Bearbeitung mit kohärenten Lichtstrahlen umfasst Elektronenstrahl- oder Laserschweißverfahren (z.B. Neodym:YAG-Laser, CO₂-Verfahren) mit Abgabe von harten bzw. faseroptischen Bündeln im gepulsten, kontinuierlichen oder gütegeschalteten Modus.
Andere Schweißverfahren, beispielsweise Mikrometall-Inertgasschweißen und Mikroplasma-Schweißverfahren, können anstelle von Kohärentlichtstrahlschweißen verwendet werden.
10 zeigt eine perspektivische Explosions-Draufsicht des Kondensators 265 aus 9 in teilweise montiertem Zustand, wobei der Anschlussblock 145 zur besseren Veranschaulichung wiederum als diskretes Teil gezeigt ist. 18 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Gehäuseeinheit 108, an welcher gemäß den in 19 gezeigten Schritten die Abdeckung 110 befestigt wird. Bei den bevorzugten Ausführungsformen werden das Gehäuse 90 und die Abdeckung 110 aus Aluminium gebildet und elektrisch mit den Kathodenschichten verbunden, wobei an das Gehäuse 90 und die Abdeckung 110 dasselbe elektrische Potential angelegt wird wie an die Kathodenschichten, d. h. ein negatives Potential.
Zunächst werden die Elektrodenstapelanordnung 225, der Füllstutzen 107 und das Gehäuse 90 mit den Anoden- und Kathodenöffnungen 142 und 143 und die Füllstutzenöffnung 139 durch die Seitenwandung 92 bereitgestellt. In den nächsten beiden Schritten der 19 wird dann die Füllstutzendichtung 105 um die Füllstutzenöffnung 139 lasergeschweißt. Die Elektrodenstapelanordnung 225 wird in die Gehäuseinnenkammer eingeführt, wobei sich die Anodendurchführung oder der Anschlussstift 130 durch die Anodenöffnung 142 sowie die Kathodendurchführung oder der Anschlussstift 135 durch die Kathodenöffnung 143 erstrecken. Wahlweise wird der Spalt zwischen dem Kathodenanschlussstift 135 und der Kante der Kathodenöffnung 143 laserverschweißt, um zu gewährleisten, dass das Gehäuse 90 am Kathodenpotential anliegt. Dieser Schritt kann jedoch entfallen, wenn es keine Rolle spielt, an welchem Potential das Gehäuse 90 anliegt, und Epoxid wird zur Versiegelung des Spalts gegen Austritt des Elektrolyts eingesetzt.
Das äußere Ende des Anodenanschlussstifts 130 wird durch das Lumen der Anodendrahtführung 95 gesteckt, welches dann in die Anodenöffnung 142 gedrückt wird. Die Drahtführung 95 ist elektrisch isolierend ausgeführt und zentriert den Anodendurchführungsstift 130 in der Innendurchmesseröffnung der Anodenöffnung 142, so dass der Anodenstift 130 von der Innenfläche des Gehäuses 90 beabstandet und elektrisch isoliert ist. Die Größentoleranzen der Drahtführung 95, des Durchführungsstiftes 130 und des Anodenlochs 142 sind derart, dass die Drahtführung 95 in das Loch 142 eingepasst und die Durchführungsstifte 130 durch ein zentriert angeordnetes Loch in der Drahtführung 95 eingepasst werden können. Die Baugruppen sind gegenüber der Gehäuseseitenwandung 92 nicht hermetisch abgedichtet, und es ist erforderlich, eine hermetische Abdichtung durchzuführen, um Elektrolytverlust zu vermeiden. Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung erfolgt die Abdichtung durch Ausbildung des Epoxidtropfen-Anschlussblocks 145 gemäß dem Verfahren von 20. Das Epoxid sickert in die Spalten zwischen der Drahtführung 95, dem Durchführungsstift 130 und dem Anodenloch 142 hinein.
Die Drahtführung 95 enthält am bevorzugtesten ringförmige, geneigte oder "eingerastete", einstückig ausgebildete Merkmale. Dieses Merkmal verhindert, dass die Drahtführung 95 während des Gebrauchs aus der Anodenöffnung 142 herausgedrückt wird, am bevorzugtesten ist sie jedoch so ausgebildet, dass das Einführen der Drahtführung 95 in die Anodenöffnung 142 unter Einsatz so geringer Kräfte erfolgt, dass das Gehäuse 90 während des Einführens nicht beschädigt wird. Die Drahtführung 95 kann aus vielen verschiedenen Elektroisoliermaterialien hergestellt werden, die in der Umgebung eines Elektrolytkondensators beständig sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Material, aus dem die Drahtführung 95 hergestellt ist, ein Spritzguss-Polysulfon, als AMOCO UDEL bekannt, geliefert von der Amoco Performance Products aus Atlanta, Georgia. Bei anderen Ausführungsformen kann die Drahtführung 95 aus anderen chemisch beständigen Polymeren wie z. B. Fluorkarbonkunststoffen (z. B. ETFE, PTFE, ECTFE, PCTFE, FEP, PFA oder PVDF), Fluorelastomeren, Polyestern, Polyamiden, Polyethylenen, Polypropylenen, Polyacetalen, Polyetherketonen, Polyarylketonen, Polyethersulfonen, Polyphenylsulfonen, Polysulfonen, Polyarylsulfonen, Polyetherimiden, Polyimiden, Poly (amiden-imiden), PVC, PVDC-PVC Copolymeren, CPVC, Polyfuranen, Poly(phenylensulfiden), Epoxidharzen, Silikonelastomeren, Nitrilkautschuk, Chloroprenpolymeren, Chlorosulfonatkautschuk, Polysulfidkautschuk, Ethylen-Polypropylen-Elastomeren, Butylkautschuk, Polyacrylkautschuk, faserverstärkten Kunststoffen, Glas, Keramik und anderen geeigneten chemisch verträglichen Elektroisolier-Materialien ausgebildet sein.
In der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen haben die vorstehenden Akronyme die folgenden Bedeutungen: das Akronym "ETFE" bedeutet Poly(ethylen-co-tetrafluorethylen); das Akronym "PTFE" bedeutet Polytetrafluorethylen; das Akronym "CTFE" bedeutet Poly(ethylen-co-chlorotrifluorethylen); das Akronym "PCTFE" bedeutet Polychlorotrifluorethylen; das Akronym "FEP" bedeutet fluoriertes Ethylen-Propylencopolymer; das Akronym "PFA" bedeutet Perfluoralcoxyfluorpolymer; das Akronym "PVDF" bedeutet Polyvinylidenfluorid; das Akronym "PVC" bedeutet Polyvinylchlorid; das Akronym "PVDC-PVC" bedeutet Polyvinylidenchlorid-Polivinylchlorid-Copolymer; und das Akronym "CPVC" bedeutet chloriertes Polyvinylchlorid.
Die Gehäusebaugruppe und die Abdeckung 110 werden sodann zur Befestigung der Abdeckung 110 an der Oberkante der Seitenwandungsöffnung gemäß den nachfolgend beschriebenen Schritten von 19 bereitgestellt. Schließlich werden gemäß 18 die Enden der Kathoden und Anodenanschlussstifte 130 und 135 falls erforderlich beschnitten.
Hierdurch wird die Elektrodenstapelanordnung 225 in die Gehäuseinnenkammer 100 des Gehäuses 90 eingepasst, wie in 11(a) und 11(b) gezeigt. 11(a) und 11(b) zeigen auch, dass der Kopfraumbereich der Elektrodenstapelanordnung 225 (vorliegend als Kopfraum 230 bezeichnet) vom Gehäuse 90 und der Abdeckung 110 isoliert ist. Die Mittel, durch welche die Kopfraumisolierung bereitgestellt werden kann, umfassen gegossene, thermogeformte, gestanzte oder mechanisch geformte Isoliermaterialien und Mittel, wobei die Materialien und Mittel in der Umgebung eines Elektrolytkondensators beständig sind. Geeignete Materialien zur Ausbildung von Kopfraumisolatoren schließen alle ein, welche oben bezüglich der Materialien zur Bildung der Drahtführung 95 angegeben sind. Eine andere Art der Bereitstellung von Kopfraumisolation besteht darin, ein Isolierband ähnlich dem Einwickelband 245 um den Kopfraum 230 zu wickeln, um einen Kontakt der Anoden- oder Kathodenanschlüsse mit dem Gehäuse 90 oder der Abdeckung 110 oder miteinander zu verhindern.
19 zeigt ein erweitertes Flussdiagramm des Schritts in 13, Anschweißen der Abdeckung 110 an das Gehäuse 90 und hermetisches Abdichten dazwischen, wie in der oben angegebenen Stammanmeldung Nr. 09/103,876 im einzelnen beschrieben. Die Gehäuseeinheit 108 wird mit der Elektrodenstapelanordnung 225 versehen, welche in die Gehäuseinnenkammer 100 des Gehäuses 90 eingeführt wird, und die Anoden- und Kathodenindex-/Durchführungsverbindungen werden wie oben beschrieben fertiggestellt. Die Abdeckung 110 wird oberhalb einer Oberkante 94 angeordnet, welche in der Seitenwandung 92 des Gehäuses 90 ausgebildet ist. Bei einer Ausgestaltung der Oberkante der Gehäuseseitenwandungsöffnung erstreckt sich ein erhöhter Bereich der Oberkante etwa 0,014 Zoll (0,35 mm) oberhalb einer oberen Fläche 112 der Abdeckung 110, wenn die Abdeckung 110 auf die Oberkante 94 gelegt wird. Die Baugruppe wird in eine Quetschvorrichtung oder -satz gelegt, und eine Klemme wird betätigt, um die Abdeckung 110 an der Oberkante 94 zu halten. Die Quetschvorrichtung wird betätigt, um den erhöhten Bereich auf oder über die bzw. entlang der oberen Fläche 112 der Abdeckung 110 zu quetschen bzw. zu legen.
Bei einem anderen bevorzugten Verfahren erfolgt das Quetschen des erhöhten Bereichs der Oberkante 94 mittels Stanzen in die Form des Gehäuses 90 und außerdem mit abgewinkelten oder angeschrägten Seitenwänden, um in den erhöhten Bereich einzugreifen und diesen über die obere Fläche 112 der Abdeckung 110 nach innen zu drücken. Quetschen kann auch mittels einer beweglichen Quetschvorrichtung erfolgen, welche den Umfang des Gehäuses 90 umfährt und dabei den erhöhten Bereich kontinuierlich auf die obere Fläche 112 der Abdeckung 110 umdruckt. Die vorstehenden Verfahren können ohne weiteres abgewandelt werden, um die Kante der Abdeckung 110 über die äußere Seitenwandung 92 nach unten quetschen oder legen zu können.
Ein Quetschen des erhöhten Bereichs auf die Abdeckung 110 oder der Abdeckungskante auf die obere Öffnungskante 94 der Seitenwandung bietet mehrere Vorteile. Zunächst kann das Laserschweißen der Abdeckung 110 auf das Gehäuse 90 mit relativ einfachem Werkzeug erfolgen, was zu kurzen Verarbeitungszeiten führt. Laserschweißen führt häufig zu Engpässen im Produktionsfluss, wenn Elemente wie das Gehäuse 90 und die Abdeckung 110 üblicherweise präzise zueinander ausgerichtet werden müssen. Es hat sich herausgestellt, dass das Entfallen solcher Ausrichtschritte während des Laserschweißens Engpässe im Produktionsfluss vermeiden hilft. Wird ein erhöhter Kantenbereich oder eine Außenkante der Abdeckung umgelegt oder gequetscht, hindert dies einen Laserstrahl am Eindringen in das Innere des Kondensators 265. Stattdessen wird ein Laserstrahl gezwungen, sich mit dem Material des Gehäuses 90 und der Abdeckung 110 zu verbinden, um somit ein Schmelzen auszulösen. Es wurde herausgefunden, dass ein Laserstrahl durch Fugen hindurch, ohne Quetschung zumindest über einen Teilabschnitt, Elemente in dem Kondensator 265 beschädigen kann.
Eine Quetschfuge bietet den weiteren Vorteil, dass das Quetschen zusätzliches Metall in den Schweißbereich einbringt bzw. bereitstellt. Aluminium, welches einen hohen Wärmedehnungskoeffizienten aufweist, neigt zu Rissbildung bei schnellem Abkühlen von den hohen Temperaturen, wie sie beim Schweißen typisch sind. Das durch die Quetschung zusätzlich bereitgestellte Metall senkt die Empfindlichkeit für Rissbildung in der Fuge zwischen der Abdeckung und der Gehäuseoberkante.
Das gequetschte Gehäuse 90 und die Abdeckung 110 werden als nächstes aus der Quetschhalterung entnommen und in einer Schweißhalterung angeordnet. Eine Laserschweißnaht wird in der Fuge zwischen der Abdeckungskante und der Gehäuseoberkante 94 hergestellt und dichtet so das Gehäuse 90 hermetisch an die Abdeckung 110. Tabelle 2 stellt einen optimierten Satz Parameter dar, gemäß welchen die gequetschte Gehäuse-/Deckelfuge mittels einer gepulsten Nd:YAG Laserschweißeinrichtung abgedichtet werden kann. Tabelle 3 zeigt einen allgemeinen Bereich von Bedingungen, unter welchen die gleiche Art Laserschweißeinrichtung akzeptable Ergebnisse liefert.
Nun wird wieder auf den letzten Schritt in 18 Bezug genommen, wo sodann die Anoden- und Kathodenanschlussstifte passend abgelängt werden, so dass wenigstens zwei Arten von Anoden- und Kathodenanschlüssen erhalten werden. 11(a) und 11(b) zeigen bevorzugte Befestigungsverfahren zum Anbringen des frei liegenden Anodendrahtendes 150a an dem Anodenverbindungsanschluss entlang der Seite des Anodendurchführungsstiftes 130 und des frei liegenden Kathodendrahtendes 150b an dem Kathodenverbindungsanschluss entlang der Seite des Kathodendurchführungsstiftes 135 oder an der Außenfläche der Gehäuseseitenwandung 92 benachbart zum beschnittenen oder abgeschliffenen Ende des Kathodenanschlussstiftes 135. 11(a) und 11(b) zeigen auch den Epoxidtropfen-Anschlussblock 145 (in gestrichelter Linie gezeigt), welcher vor Ort an der Gehäusewandung 92 gebildet wird und diese Verbindungen einkapselt. Die Schritte des Befestigens der frei liegenden Drahtenden 150a und 150b an den Durchführungsstiften 130 bzw. 135, sowie des Formens des Epoxidtropfen-Anschlussblocks 145 sind ebenfalls in dem Flussdiagramm in 20 gezeigt.
Bei einigen Beispielen werden die elektrischen Verbindungen der frei liegenden Drahtenden 150a und 150b mit den Durchführungsstiften 130 bzw. 135 mittels Verfahren wie Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen und Laserschweißen hergestellt. Bei solchen Fügemethoden ist die Fugengeometrie vorzugsweise eine Kreuzdraht-Schweißnaht, d.h. im rechten Winkel, zwischen dem Durchführungsdraht 130 und 135 sowie den frei liegenden Enden 150a und 150b der Führungsdrahtstützen 151 bzw. 152. Das Verbinden kann jedoch mittels der Quetschrohre und der Verfahren erfolgen, welche im US-Patent Nr. 6,141,205 detailliert beschrieben sind, insbesondere mit dem dort offenbarten Anschlussblock und den Befestigungsverfahren. Tabelle 4 stellt einen optimierten Satz Parameter dar für Kreuzdraht- und alternative Auftragschweißnähte zum Widerstandsschweißen der frei liegenden Enden 150a und 150b der Drahtlitze an die Anoden- und Kathodenverbindungsanschlüsse: Tabelle 4: Allgemeine Widerstandsschweiß-Parameter (Einfach- oder Zweifachimpuls)

a. 1. Impulsdauer in Millisekunden
b. 1. Stromstoß in KA
c. Abkühlzyklus in Millisekunden
d. 2. Impulsdauer in Millisekunden
e. 2. Stromstoß in KA
f. Schweißkopfkraft in Pfund (lbs)
g. Folge-Schweißkopfkraft in Pfund (lbs)
h. Argon-Schutzgas in SCFH
* Unitek Miyachi HF 25 Hochfrequenzinverter mit Unitek Miyachi 302H linear betätigtem elektromagnetischen Schweißkopf mit Unitek Miyach C350 Schweißkopfregler.

Elektroden: Untere Übermaß-Kupferelektrode Klasse 2, Molybdän, Kupfer/Wolfram oder HD-17-Legierung obere Elektrode 0,030''–0,060'' Durchmesser.
In 20 wird der Epoxidtropfen-Anschlussblock 145 nach Fertigstellung der elektrischen Verbindungen auf die auch in 21(a) bis 21(c) beschriebene Weise ausgebildet. Allgemein wird nach Herstellung der elektrischen Verbindungen mit der Drahtstütze der Einkapselungsbereich vorbereitet, eine dosierte Menge relativ viskoses Flüssigepoxid wird auf die elektrischen Verbindungen im Einkapselungsbereich getropft, und das Epoxid wird unter langsamem Drehen der Kondensatorbaugruppe in einem Ofen ausgehärtet. Aufgrund der Temperatursteuerung und der langsamen Drehung kann das Epoxid in sämtliche Hohlräume um die Durchführungselemente und elektrischen Verbindungen fließen und dort eindringen, wodurch sämtliche Gase, welche Blasen bilden könnten, entweichen, so dass eine bauchige, glatte, glänzende Außenfläche in etwa halbkugeliger Form entsteht, welche bei jedem einzelnen Kondensator konsistent ist.
In 21(a) werden die elektrischen Verbindungen fertiggestellt, indem wie oben beschrieben die Drahtenden 150a und 150b der Drahtstütze an die Anoden- und Kathodenanschlussstifte 130 und 135 kreuzdrahtverschweißt werden. In 21(b) werden der Einkapselungsbereich 98 und die elektrischen Verbindungen durch Reinigen vorbereitet, und das Abklebeband 99 wird wahlweise auf die Seitenwandung 92 aufgebracht, um Epoxidfluss entlang der flachen Seitenwandungsfläche zu begrenzen und eine saubere und gleichmäßige Kante der Epoxidtropfen zu gewährleisten, welche sich über dem Einkapselungsbereich 98 bilden.
Es ist nicht nötig, alle vier Kanten des Einkapselungsbereichs 98 abzudecken, weil die anderen Kanten von den gebogenen Gehäusekanten begrenzt werden, und ein Epoxifluss über diese Gehäusekanten wird durch die Oberflächenspannung des flüssigen Epoxids erschwert, welches aushärtet, wenn die Kondensatorbaugruppe rotiert.
Die dosierte Menge Epoxid, welches den Anschlussblock 145 bildet, wird auf den Einkapselungsbereich 98 wie in 21(c) gezeigt aufgebracht, während die Oberfläche des Einkapselungsbereichs horizontal in einem Behältnis einer Halterung angeordnet wird, welche eine Vielzahl solcher Behältnisse zum Halten einer Vielzahl von Kondensatorbaugruppen aufweisen kann. Danach wird die Halterung, welche den oder die Kondensatorbaugruppe(n) hält, in einem Schlitten platziert, welcher mit einem Motorantrieb verbunden ist, welcher den Schlitten mit vorgegebener Geschwindigkeit rotiert. Die Drehung des Schlittens und der Halterung dreht jede Kondensatorbaugruppe um die Achse A-A in 21(c) (oder jede andere bevorzugte Achse) während der Verweilzeit in dem temperaturgeregelten Ofen. Die erhöhte Temperatur senkt die Viskosität des Epoxids, wodurch das Epoxid ein schwerkraftabhängiges Minimalvolumen (und Oberfläche), Epoxid-Aluminium-Oberflächenenergie (Benetzen) und Epoxid-Oberflächenspannung annehmen kann. Der so gebildete Epoxidtropfen-Anschlussblock 145 liefert Zugentlastung für die Durchführungsstifte 130 und 135 sowie zu den elektrischen Verbindungen des Stützdrahtes. Das Epoxid liefert eine Epoxiddichtung zwischen den Drahtführungen 140 und 141, dem Gehäuse 90 und den Dichtscheiben 95 und 100.
Das Epoxid härtet innerhalb von 30 Minuten in einem Ofen bei einer Betriebstemperatur zwischen 85 °C und 105 °C aus (z.B. 90 °C), wobei der Schlitten etwa zwei Umdrehungen pro Minute ausführt. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass das Abklebeband 99 zur Begrenzung des Epoxidflusses nicht erforderlich ist, so lange beim Drehen des Schlittens kein Versagen in einer Position auftritt, in welcher Epoxid aus dem Bereich herausfließen könnte.
Nach Beendigung des Aushärtens wird die so ausgebildete Kondensatoranordnung aus dem Behältnis des Schlittens entfernt, das Abklebeband 99 (falls angebracht) wird entnommen, und der Epoxidtropfen-Anschlussblock 145 wird inspiziert. Die Gesamtform, die Tropfenkante und der Deckungsgrad der eingekapselten Innenelemente muss vorgegebenen Normen entsprechen.
Das Herstellungsverfahren für den Epoxidtropfen-Anschlussblock 145 liefert eine hervorragende Elektroisolierung der Durchführungsstifte 130, 135 und der Drahtenden 150a, 150b. Das Verfahren stellt einen berechenbaren, gleichförmigen, zuverlässigen und attraktiven Anschlussblock 145 mit einer qualitativ hochwertigen hermetischen Abdichtung bereit.
Das zur Bildung des Epoxidtropfen-Anschlussblocks eingesetzte Epoxid 145 ist am bevorzugtesten gegenüber dem im Kondensator 265 eingesetzten Elektrolyt chemisch beständig und haftet gut an umgebenden Oberflächen an. Haftfestigkeitsverbesserung (z.B. durch chemische Ablagerungen, Ätzen, Korona, Ionenstrahler, oder Plasmatechnik) kann für jede Polymerdrahtführung (oder eine polymere Gehäuseseitenwandung, falls diese anstelle des oben beschriebenen Aluminiumgehäuses verwendet wird) durchgeführt werden, um die Zuverlässigkeit des Kondensators 265 zu maximieren. Bei einem bevorzugten Verfahren wird ein Epoxid mit wenigen oder ohne Poren und Rissen eingesetzt, welches außerdem vollständig oder im wesentlichen vollständig an den umgebenden Elementen Stift, Dichtungswandung und Drahtführung anhaftet. Ein Füllen des Dichtungslochs mit abdichtendem Epoxid kann auf verschiedene Arten erfolgen und hängt größtenteils von der Viskosität und dem Benetzungswinkel (Oberflächenenergie) des gewählten Epoxids ab. Ein Ausgleich des Benetzungswinkels mit den Viskositätskennwerten des Epoxids wurde als wünschenswert festgestellt. Insbesondere ist es erwünscht, dass das Epoxid dünn genug für ein Füllen ohne Bläschen und eine Benetzung der Oberfläche ist, jedoch dick bzw. viskos genug, damit es nicht um oder durch die Drahtführungen oder um die Kanten des Kondensatorgehäuses und des Abdeckbands austritt, welches um den Einkapselungsbereich 98 herumgewickelt ist.
Ein geeignetes Epoxid umfasst ein aliphatisches Epoxid wie beispielsweise CIBA-Geigy Araldite 2014. Weitere geeignete Einbettungshaftmittel umfassen chemisch beständige Thermoplastbeschichtungs-Werkstoffe wie z.B. Polyamide, Polyester, Polyurethane, Epoxide und Polyethylen-Vinylacetate, UV-härtende Harze wie z. B. Acrylate und Methacrylate, und weitere hitzehärtbare Kunststoffe wie aliphatische und aromatische Epoxide, Silikone, Polyamide, Polyester und Polyurethane. Viele geeignete Einbettungshaftmittel sind wärmehärtend oder UV-härtend. In einigen Fällen kann ein gebündeltes IR-Verfahren eingesetzt werden, um die Aushärtungszeit zu minimieren und die Wärme zu begrenzen. In 21(c) ist zwar ein transparenter Epoxidtropfen-Anschlussblock 145 gezeigt, jedoch kann das Epoxid auch undurchsichtig sein.
Weitere Beispiele eines gehäusenegativen oder gehäuseneutralen Kondensators, welcher aus Epoxidtropfen-Anschlussblöcken 145' gebildet ist, sind in 22(a)–22(b) bis 24(a)–24(b) dargestellt. Das Herstellungsverfahren für die elektrischen Verbindungen und das Ausbilden des Epoxidtropfen-Anschlussblocks 145' erfolgt nach den Schritten von 20 wie oben beschrieben. Die Kondensatorgehäuse 90' und 90'' und die angepassten Abdeckungen sowie die im Innenraum angeordnete Elektrodenstapelanordnung dieser gehäusenegativen Ausführungsformen sind etwas kleiner und mehr halbkugelförmig als die oben beschriebenen gehäuseneutralen Beispiele. Der Einkapselungsbereich 98' der in 22(a) dargestellten Ausführungsform folgt den Rundungen der Seitenwandung 92', während der Einkapselungsbereich 98'' der in 22(b) dargestellten Ausführungsform ein abgeflachter Abschnitt der Seitenwandung 92'' ist. 23(a)–23(b) und 24(a)–24(b) zeigen alternative Herstellungsverfahren für gehäuseneutrale oder gehäusenegative elektrische Verbindungen in den Beispielen von 22(a), es versteht sich jedoch, dass diese und gleichwertige Herstellungsverfahren für gehäusenegative Verbindungen bei dem Beispiel in 22(b) anwendbar sind. Darüber hinaus sind diese und gleichwertige Herstellungsverfahren für gehäusenegative Verbindungen anwendbar, um die oben beschriebenen gehäuseneutralen Kondensatoren in gehäusenegative Kondensatoren abzuändern.
23(a) und 24(a) zeigen ein Beispiel der elektrischen Verbindungen der zusammengefassten Anodenindizes 232 mit der Drahtstütze 1 55 im Inneren des Epoxidtropfen-Anschlussblocks 145'. Ein Anoden-Durchführungsstift 120' wird in dem Anodenloch bzw. der -öffnung 142' gehalten und mittels einer elektroisolierenden, ringförmigen Führung 95' gegen die Gehäuseseitenwandung 92' elektrisch isoliert. Diese Anodendurchführungselemente können auf die oben beschriebene Weise gebildet und an die Gehäuseseitenwandung 92' montiert werden oder sie können als diskrete Durchführung ausgebildet werden, wobei die Dichtungsscheibe als Einheit an die Gehäuseseitenwandung 92' geschweißt und sodann mit den zusammengefassten Anodenindizes 232 und dem frei liegenden Drahtende 150a verbunden wird. Der Anoden-Durchführungsstift 120' wird an einem inneren Ende mit den zusamnengefassten Anodenindizes 232 verbunden. Das außen angeordnete Ende des Anoden-Durchführungsstifts 120' stellt einen Anodenverbindungsanschluss zur Verbindung mit dem frei liegenden Drahtende 150a des Drahtes 152 der Drahtstütze 155 dar, und zwar auf jede geeignete Weise einschließlich der oben beschriebenen. Die bevorzugte Kreuzdraht-Schweißstelle ist dargestellt.
23(a) und 23(b) zeigen eine Art der Herstellung der Verbindung der zusammengefassten Kathodenindizes 233 mit der Drahtstütze 155 im Inneren des Epoxidtropfen-Anschlussblocks 145' und zur Bereitstellung eines Kathodenverbindungsanschlusses. Ein Kathodenstift 125' wird an einem inneren Ende mit den zusammengefassten Kathodenindizes 233 und an einem äußeren Ende mit dem frei liegenden Drahtende 150b des Drahtes 151 der Drahtstütze 155 verbunden, und zwar auf jede geeignete Weise einschließlich der oben beschriebenen. Die bevorzugte Kreuzdraht-Schweißstelle ist dargestellt. Bei dieser in 23(a) und 23(b) dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der Kathodenstift 125' einfach durch die Kathodenöffnung 143', und ein eventuell verbleibender Spalt zwischen dem Kathodenstift 125' und der Kante der Kathodenöffnung 143' braucht nicht verschlossen zu werden, da dieser Spalt durch das fließende Epoxid aufgefüllt wird. Somit können die zusammengefassten Kathodenindizes 233 elektrisch mit dem Gehäuse 90' verbunden sein oder nicht, je nachdem, ob der Kathodenstift 125' zufällig eine Kante der Kathodenöffnung 143' berührt.
24(a) und 24(b) zeigen eine weitere Art der Herstellung der gehäusenegativen Verbindung der zusammengefassten Kathodenindizes 233 mit der Drahtstütze 155 im Inneren des Epoxidtropfen-Anschlussblocks 145' und zur Bereitstellung eines Kathodenverbindungsanschlusses. Ein Kathodenstift 125' ist an einem inneren Ende mit den zusammengefassten Kathodenindizes 233 und an einem äußeren Ende mit dem frei liegenden Drahtende 150b des Drahtes 151 der Drahtstütze 155 verbunden, und zwar auf jede geeignete Weise einschließlich der oben beschriebenen. Der Kathodenstift 125' wird durch das Kathodenloch 143' mit kleinem Durchmesser gesteckt und mit der Gehäuseseitenwandung 92' elektrisch verbunden, durch Aufbringen von Schweißenergie, welche auch das Kathodenloch 143' abdichtet. Bei dieser Ausführungsform wird der Kathodenstift 125' sodann bis zur Oberfläche der Gehäuseseitenwandung 92' abgeschliffen, und das frei liegende Drahtende 150b wird mit dieser Oberfläche auf den Kathodenverbindungsanschluss innerhalb des Einkapselungsbereichs 98' geschweißt. Das Schweißen kann den Spalt zwischen dem Kathodenstift 125' und der Kante der Kathodenöffnung 143' verschließen. Die Schweißparameter für solche Oberflächen- oder Draht-an-Gehäuse-Widerstandsschweißungen sind oben in Tabelle 4 angegeben.
Bei den in 25 bis 30 dargestellten Ausführungsformen und Abwandlungen weist der Kathodenanschlussdurchgang einen Abschnitt eines Innenvorsprungs 141 der Oberkante der Seitenwandungsöffnung 94 auf, der in einer Breite und Tiefe unter die obere Öffnungskante 94 hinuntergedrückt ist, sowie einen Kantenabschnitt 111 der Abdeckung 110, welcher über dem Abschnitt des Innenvorsprungs 141 liegt. Die Anodenanschlusseinrichtung kann wie oben beschrieben ausgebildet sein oder einfach einen Anodendraht oder Durchführungsstift 130' aufweisen mit einem ersten Anodenanschlussende 130a', welches elektrisch und mechanisch mit den zusammengefassten Anodenindizes 232 verbunden ist, und einem zweiten Anodenanschlussende 130b' und einem Isolier-Distanzstück 95' in dem Anodenanschlussdurchgang oder Anodenöffnung 142 zum Halten des Anodendrahtes oder des Durchführungsstifts 130'. Das Distanzstück 95' kann als diskretes, ringförmiges Isolierteil ausgeführt sein, welches in die Anodenöffnung 142 eingesteckt oder vor Ort ausgebildet wird und den Anodendraht oder Durchführungsstift 130' umgibt und diesen von der Gehäuseseitenwandung 92 elektrisch isoliert, wodurch ein Anodenverbindungsanschluss am zweiten Anodenanschlussende 130b' an der Außenseite der Gehäuseseitenwandung 90 angeordnet wird. Die Herstellungsschritte dieser Ausführungsformen erfolgen allgemein in der Reihenfolge der Schritte gemäß Darstellung in den 13 bis 15, 17, 19 und 20 sowie gemäß 29 oder 30 anstelle von 18.
Bei diesen Ausführungsformen wird ein erstes Kathodenanschlussende an den zusammengefassten Anodenindizes 233 angebracht, und das zweite Kathodenanschlussende wird an dem Vorsprung 141 durch die Abdeckung 110 festgehalten, wenn diese gegen die Oberkante der Seitenwandungsöffnung 94 und das festgehaltene zweite Kathodenanschlussende abgedichtet wird. Das frei liegende Ende 150 des Kathodendrahtes der Verbindungsbaugruppe ist, wie in 28 gezeigt, an einem bestimmten Kathodenverbindungsanschluss 113 in dem Einkapselungsbereich 98 bündig mit der Außenseite der Gehäusewandung 92 verschweißt.
In der ersten Variante dieser in den 26 und 29 gezeigten Ausführungsform weist der Kathodenanschluss am Kathodenindex eine Verlängerungsfolie 231 aus leitendem Werkstoff auf, z.B. eine Aluminiumanodenfolie mit einer Folienlänge, welche sich zwischen einem ersten, mit den zusammengefassten Kathodenindizes 233 verbundenen Kathodenanschlussende 231a und einem zweiten, sich entlang des Vorsprungs 141 erstreckenden zweiten Kathodenanschlussende 231b erstreckt. Das zweite Kathodenanschlussende 231b erstreckt sich entlang des Vorsprungs 141 und der Oberkante 94 und wird durch die Abdeckung 110 festgehalten, wie in 28 gezeigt, wenn die Fuge zwischen der Abdeckungskante und der Oberkante der Seitenwandungsöffnung 94 gebildet und verschweißt wird, wie unten näher beschrieben. Das zweite Anschlussende 231b wird beim Ausbilden in der Fuge abgedichtet, und etwaige nach außen ragende Überstände werden entweder vor oder nach dem Verschweißen der Fuge beschnitten.
Bei einer weiteren Variante dieser in den 27 und 30 dargestellten Ausführungsform weist der Kathodenanschluss bei einer Vielzahl oder allen Kathodenindizes 233 eine größere Länge 233' auf, welche sich von den Kathodenschichten der Elektrodenstapelanordnung 225 über den Vorsprung 141 hinweg erstreckt. Die zweiten Kathodenanschlussenden der verlängerten Kathodenindizes 233 haben eine Stapeldicke der Kathodenindizes etwa gleich der Tiefe des Reliefs 111 aus 25 und eine Indexendbreite gleich der oder weniger als die Breite des Reliefs 111. Der Kathodenindexstapel erstreckt sich entlang des Vorsprungs 141 und der Oberkante 94 und wird durch die Abdeckung 110, welche gegen die obere Öffnungskante 94 der Seitenwandung abgedichtet ist, und dem Kathodenindexstapel festgehalten.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung mit der dargestellten Drahtstütze 155 oder mit gleichwertigen Stützen oder Anschlusseinheiten verwendet werden kann. Die Drahtstütze 155 kann dann als Mittel zum Führen elektrischer Kondensatorverbindungen dienen, wie sie z. B. bei den Montageschritten auf Vorrichtungsebene erwünscht sind, wie beispielsweise in 3(a)–3(g) gezeigt. Bei den in 9 bis 12, 23(b) und 24(b) gezeigten Beispielen bildet der Klemmverbinder 153 das negative Ende eines Gleitkontakts, welcher zum Anschluss mit einem Gegen-Verbindungselement einer Schaltung oder eines Moduls ausgeführt ist. Bei einem weiteren Beispiel kann der Klemmverbinder 153 ein positives Ende eines Gleitkontakts sein. Darüber hinaus können die Drähte 151 und 152 so gekürzt werden, dass der Klemmverbinder 153 mechanisch mit dem Epoxidtropfen-Anschlussblock 145, 145' verbunden ist. Oder der Klemmverbinder 153 kann entfallen, so dass die Enden der Drähte 151 und 152 mittels Punktschweißen, Ultraschalldrahtbonden, Löten, Quetschen oder anderen Befestigungsverfahren mit anderen Schaltungen oder Modulen verbunden werden können.
Die verbleibenden Schritte für die Herstellung des Kondensators nach Ausbildung des Epoxidtropfen-Anschlussblocks 145, 145' sind in 13 dargestellt. Nach Beendigung der Schritte des Schweißens und der Ausbildung des Anschlussblocks 145, 145' wird der Kondensator 265 mit Elektrolyt gefüllt, und zwar durch einen Füllstutzen 107, welcher in ein Loch in der Seitenwandung 92 des Kondensatorgehäuses geschweißt wurde, und das Lumen des Füllstutzens wird dann geschlossen. Das Füllen erfolgt in einer Vielzahl von Vakuumimprägnierungszyklen, welche in dem oben angegebenen US-Patent Nr. 6,141,205 im einzelnen beschrieben sind. Der Elektrolyt kann jeder für Hochspannungs-Elektrolyt-Kondensatoren geeignete flüssige Elektrolyt sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektrolyt ein Ethylenglykolelektrolyt mit einem Adipinsäuresolut. Auch andere für Hochspannungs-Elektrolyt-Kondensatoren geeignete Elektrolyte kommen in Betracht.
Der Füllstutzen 107 kann zur Füllung mit Elektrolyt und zur Prüfung auf Entweichen von Helium vorgesehen sein und ist einfach hermetisch abzudichten, wenn diese Aufgaben ausgeführt sind. Die hermetische Abdichtung des Kondensators 265 wird vorzugsweise mittels einer Dichtheitsprüfung gemessen. Bei einer Art einer Dichtheitsprüfung bildet eine Dichtheitsprüfvorrichtung eine Dichtung um den Füllstutzen 107. Vorzugsweise wird ein O-Ring zwischen der Armatur und dem Füllstutzen 107 angeordnet, während ein Vakuum von etwa 50 Tor aus dem Innenraum des Kondensators 265 durch das Lumen des Füllstutzens gezogen und das aus dem Innenraum des Kondensators 265 herausgezogene Gas an einem abgestimmten Massenspektrometer vorbei geleitet wird. Sodann wird Heliumgas um den Kondensator 265, die Abdeckung 110, das Gehäuse 90, die Fuge zwischen der Abdeckung 110 und dem Gehäuse 90, den Anschlussblock 145, den Dichtring 105, den Füllstutzen 107 und den Dichtring 105 und weitere Elemente herum ausgestoßen, während die Helium-Dichtheitsprüfvorrichtung das Gas und die Moleküle, welche aus dem Inneren des Kondensators 265 austreten, auf die Anwesenheit von Heliumgas prüft, welches von außerhalb des Kondensators 265 in dessen Innenraum eingetreten ist. Die Ausströmrate für Helium durch die Werkstoffe und Fugen in dem Kondensator 265 wird durch das Massenspektrometer bestimmt. Dieses Maß für Dichtheit oder hermetische Abdichtung liefert ein Mittel zur Qualitätssicherung der Schweißfugen der Abdeckung zur Gehäuseöffnung, der Durchführungsdichtungen zur Gehäuseseitenwandung und der Füllrohrdichtung zur Gehäuseseitenwandung.
Bei einer anderen Art Helium-Dichtheitsprüfung erfolgt ein "Bombardieren" oder Füllen der Innenkammer des Kondensators 265 mit Heliumgas unmittelbar vor dem Abdichten des Füllstutzens 107. Dann wird die Außenseite des abgedichteten Kondensators 265 unter Vakuum mit einem abgestimmten Massenspektrometer beobachtet, um die Geschwindigkeit des Austritts von Helium an den Werkstoffen und Fugen des Kondensators 265 vorbei zu bestimmen.
Ein abgestimmtes Massenspektrometer ist am bevorzugtesten in der Dichtheitsprüfvorrichtung enthalten. Das Spektrometer reagiert auf die Anwesenheit von Heliumatomen oder -Molekülen. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist ein LEYBOLD INFICON Modell Nr. UL-200 Helium Leaktester, hergestellt in East Syracuse, New York. Ein O-Ring mit einer Dichtheitsleistung von etwa 1 × 10^–9 cm³/sec wird in Verbindung mit dem Füllrohr und der Armatur der Dichtheitsprüfvorrichtung am bevorzugtesten eingesetzt. Eine typische Angabe eines Fehlerpunktes für die Dichtheitsprüfvorrichtung bei Einsatz mit dem Kondensator 265 liegt bei etwa 1 × 10^–9 cm³/sec.
Nach Beenden der hermetischen Dichtheitsprüfung wird das Füllrohr 107 verwendet, um das Kondensatorgehäuse mit Elektrolyt zu füllen. Der Kondensator 265 und die Elektrolytquelle werden dann in einer Vakuumkammer angeordnet, wobei das äußere Rohrende 106 des Füllstutzens 107 mit einer Quelle des Elektrolyts verbunden ist, wobei wahlweise ein daran angebrachtes temporäres Füllrohr verwendet wird.
Vorzugsweise werden dann mehrere Vakuumimprägnierungszyklen bei Drücken oberhalb des Dampfdrucks des weiter unten beschriebenen Elektrolyts durchlaufen gelassen. Bei einem weniger bevorzugten Verfahren wird der Kondensator 265 mit Elektrolyt gefüllt, indem der Kondensator 265 in das Elektrolyt eingetaucht wird oder mittels Vakuum-Befüllen des Kondensators 265 mit einer kalibrierten Füllvorrichtung.
Sobald der Kondensator 265 mit Elektrolyt befüllt ist, wird vorzugsweise ein Alterungsprozess durchgeführt, um die dielektrische Aluminiumoxidschicht zu bilden. Alterung erfolgt im allgemeinen durch Anlegen eines Stroms durch die Kondensatoranschlüsse und allmähliches Steigern der Spannung über diese Anschlüsse von null bis zur Spitzenalterungsspannung des Kondensators (üblicherweise zwischen etwa 360 und etwa 390 V DC). Sobald die Alterungsspannung erreicht ist, wird der Kondensator 265 auf dieser Spannung gehalten, bis der Leckagestrom sich auf einem akzeptabel niedrigen Wert stabilisiert. Vorzugsweise wird der Kondensator 265 gealtert, bis eine Spannung von etwa 370 V unter Strombegrenzung erreicht wird.
Die Alterung wird vorzugsweise bei einer auf 370 V eingestellten Spannung und einem auf etwa 1,5 mA (für den Kondensator 265 mit einer Kapazität von 214 Mikrofarad) begrenzten Strom durchgeführt, solange Leckstrom beobachtet wird. Es ist vorteilhaft, die Temperatur der Alterungsvorrichtung bei höheren Spannungen zu steigern. Bei einem bevorzugten Verfahren wird die Temperatur auf etwa 70 °C angehoben, wenn die Spannung 230 V erreicht. Nach Aufladen auf 370 V lässt man die Kondensatoren am bevorzugtesten weiter altern, wobei die Spannung auf 370 V gehalten wird, bis der Leckstrom auf einen vorgegebenen Wert sinkt, bis eine vorgegebene Zeit bei 370 V vergangen ist, oder bis der Leckstrom auf einen vorgegebenen Wert gesunken ist.
Nach der Alterung führt eine Vakuum-Alterungsnachbehandlung oder Befüllen des Kondensators 265 mit zu beträchtlichen Verbesserungen der Kapazität und des gleichwertigen Reihenwiderstands (ESR), wie im einzelnen im oben angegebenen US-Stammpatent Nr. 6,141,205 beschrieben.
Nach Beendigung der Alterungs- und Vakuumwiederbefüllungszyklen wird das distale Ende 106 des Füllstutzenrohrs 107 hermetisch abgedichtet, um Elektrolytverlust auch dann zu verhindern, wenn sich im Kondensator Gasdrücke aufbauen. Vorzugsweise wird das Lumen des Füllstutzens am Ende des Füllstutzenrohrs 107 zunächst mittels Zangen oder anderer geeigneter Mittel wie Quetschwalzen oder durch Schweißen mechanisch zugequetscht. Die so gebildete zugequetschte oder verschlossene Verbindung wird als nächstes am bevorzugtesten mittels Seitenschneider-Blechschere oder in einer Blechstanze beschnitten und abgedichtet. Der zugehörige Füllstutzen kann schnell und äußerst preisgünstig verschlossen und abgedichtet werden, ohne zusätzlich teure Einzelteile oder Elemente hoher Toleranz zum Abdichten des Füllrohrs 197 zu erfordern. Die Spalte im gequetschten Ende des Füllstutzens 107 werden dann abgedichtet, am bevorzugtesten mittels Verbindungsverfahren wie beispielsweise Ultraschallschweißen, Kaltschweißen oder Laserschweißen. Siehe beispielsweise Tabellen 2 und 3.
Jedoch können auch andere Schritte durchgeführt werden, um das Füllstutzenrohr 107 abzudichten, einschließlich Kleben, Epoxidverkleben, oder auf jede andere geeignete Weise. Beispielsweise kann das Lumen des Füllstutzenrohrs 107 abgedichtet werden, indem eine runde Kugel in eine entsprechende runde Ausnehmung in dem Lumen des Füllstutzenrohrs 107 oder der Dichtung 105 eingeklemmt wird. Die Kugel wird am bevorzugtesten aus Metall, Kunststoff oder keramischem Werkstoff hergestellt, welcher in dem Kondensator-Elektrolyt beständig ist. Das Beachten der Abmessungen des Füllstutzenrohrs oder des Innendurchmessers des Dichtscheibenlumens ist äußerst wichtig im Hinblick auf den Kugeldurchmesser, um die Qualität der hergestellten Abdichtung einstellen zu können. Idealerweise ist die Kugel so eng wie möglich in den Innendurchmesser eingepasst, ohne die Schweißstelle der Füllstutzendichtung zu beschädigen oder das Gehäuse 90 nennenswert zu verformen. Die "Kugel" muss keine sphärische Geometrie aufweisen und kann eine zylindrische, konische oder anders geformte Armatur sein.
Wiederum ein weiteres Verfahren zum Abdichten der Füllstutzendichtung 105 ist es, in oder nahe der Füllstutzendichtung 105 eine Wasserstoff-durchlässige Membrandichtung einzubauen, welche ein Entweichen von Elektrolytelementen durch das Füllstutzenrohr 107 verhindert, aber ein Entweichen von Wasserstoffgas aus dem Innenraum erlaubt, welches sich beim Aufladen und Entladen des Kondensators 265 bildet. Durch Abdichten des Füllstutzenrohrs 107 mit einer Sperre, die genügend chemischen Widerstand aufweist, aber gezielt auf Wasserstoffgas reagiert (wie manche Silikone, Polyphenylenoxide, Zelluloseazetate und -triazetate und Polysulfone), tritt kein Elektrolytverlust auf. Mehrere Einbettungshaftmittel (wie Epoxid oder Silikon) weisen die vorgenannten Eigenschaften der chemischen Beständigkeit und Durchlässigkeit für Wasserstoff auf und sind somit für diese Anwendung geeignet. Diese Haftmittel dichten am bevorzugtesten Durchführungen ab, wobei sie ein Entweichen von Wasserstoffgas aus dem ansonsten hermetisch abgedichteten Kondensator 265 zulassen. Alternativ kann die Abdichtung des Füllstutzenrohrs 107 durch einen Klebstreifen erfolgen, welcher über dem distalen Ende 106 des Füllstutzenrohrs 107 angeordnet ist, ähnlich den Dichtungen, wie sie in handelsüblichen Ethylenglykol-Kühlmittelkanistern verwendet werden.
Sobald das Lumen des Füllstutzenrohrs mittels eines der oben beschriebenen Mittel und Verfahren abgedichtet ist, wird der Kondensator 265, 265', 265'' elektrisch geprüft. Anwendungen in implantierbaren Defibrillatoren erfordern eventuell zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren 265, 265', 265''. Bei dieser Ausführungsform wird ein Isolator durch zweiseitige Klebmittel bereitgestellt, die zwischen den Kondensatoren 265, 265', 265'' angeordnet sind, so dass sie entlang gegenüberliegender Flächen mit dem dazwischen angeordneten Isolator/Klebstreifen verbunden werden. Das Kondensatorpaar 265, 265', 265'' wird dann zur Montage im ICD IPG 10 bereitgestellt, wie oben mit Bezug auf die 3(a) bis 3(g) gezeigt und beschrieben.
In den vorliegend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen des gehäusenegativen Elektrolyt-Kondensators weisen die Kathodenschichten Kathodenschichtenränder auf, welche in elektrischer Verbindung mit der inneren Gehäuseseitenwandung sein können.
Es wurden vorstehend zwar nur einige beispielhafte Ausführungsformen eines Kondensators detailliert beschrieben, in welchem die vorliegende Erfindung vorteilhaft umgesetzt ist, jedoch wird dem Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres klar sein, dass viele Abänderungen der beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen der Erfindung abzuweichen.
Dementsprechend sollen alle solche Abänderungen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Elektrolytkondensator (265) mit: einem hermetisch abgedichteten Kondensatorgehäuse (90), welches eine Gehäuseinnenkammer definiert, die durch eine Gehäusewandung begrenzt wird, wobei das Gehäuse weiterhin eine Gehäusebasis (100) mit einer Gehäuseseitenwand (92) aufweist, die sich von der Gehäusebasis (100) bis zu einer oberen Öffnungskante (94) der Seitenwand erstreckt, und einer Abdeckung (110), die an einer Abdeckungskante gegenüber der oberen Öffnungskante (94) der Seitenwand hermetisch abgedichtet ist und die Gehäuseinnenkammer umschließt; einer Elektrodenstapelanordnung (225) und einem in der Gehäuseinnenkammer befindlichen Elektrolyt, wobei die Elektrodenstapelanordnung (225) ferner eine Vielzahl von Kondensatorschichten (227) aufweist, die passgenau aufeinander gestapelt sind, wobei jede Kondensatorschicht eine Kathodenschicht mit einem Kathodenindex bzw. -tab aufweist sowie eine Anoden-Unterbaueinheit mit wenigstens einer Anodenschicht mit einem Anodenindex bzw. -tab, und eine zwischen benachbarten Anoden- und Kathodenschichten angeordnete Trennschicht, wodurch alle benachbarten Kathodenschichten und Anodenschichten des Stapels durch eine Trennschicht elektrisch voneinander isoliert sind; einem Anodenanschlussdurchgang (142) durch die Gehäusewandung (92); und einem Kathodenanschlussdurchgang (143) durch die Gehäusewandung (92), gekennzeichnet durch Anodenanschlussmittel mit einem Anodenanschluss (130) mit einem ersten Anodenanschlussende, welches mit einer Anzahl bzw. Vielzahl der Anodenindizes (195) elektrisch und mechanisch verbunden ist, und einem zweiten Anodenanschlussende und Mitteln zum Halten des Anodenanschlusses (95), welcher sich durch den Anodenanschlussdurchgang (142) erstreckt, wobei der Anodenanschluss von der Gehäusewandung (92) elektrisch isoliert wird, wodurch ein Anodenverbindungsanschluss an dem zweiten Anodenanschlussende an der Außenseite bzw. außerhalb der Gehäusewandung (92) angeordnet wird; einen Kathodenanschluss (135) mit einem ersten Kathodenanschlussende, welches mit einer Vielzahl der Kathodenindizes elektrisch und mechanisch verbunden ist, und mit einem zweiten Kathodenanschlussende; Mittel zur elektrischen und mechanischen Abdichtung des Kathodenanschlusses in den Kathodenanschlussdurchgang (145) hinein zur Abdichtung des Kathodenanschlussdurchgangs, wodurch eine elektrische Verbindung der Kathodenindizes mit der Gehäusewandung hergestellt wird und ein Kathodenverbindungsanschluss an oder in Verbindung mit der Außenfläche der Gehäusewandung bereitgestellt wird; und eine mit dem Anodenverbindungsanschluss (142) elektrisch verbundene Verbindungsbaugruppe zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit den Anodenindizes und mit dem Kathodenverbindungsanschluss elektrisch verbunden, um eine elektrische Verbindung mit den Kathodenindizes herzustellen; und wobei (a) der Kathodendurchgang durch die Gehäusewandung sich über die Verbindungsstelle zwischen dem oberen Öffnungsrand der Seitenwand und einem Kantenabschnitt der Abdeckung, die über dem oberen Öffnungsrand liegt, erstreckt; (b) der Kathodenanschluss eine Kathodenindex-Dehnungsfolie aus leitendem Material aufweist, mit einer Folienlänge, die sich zwischen deren erstem Kathodenanschlussende in Verbindung mit der Vielzahl von Kathodenindizes und deren zweitem Kathodenanschlussende erstreckt, wobei das zweite Anschlussende der Kathodenindex-Dehnungsfolie am Folienende eine Breite aufweist, die eine Durchgangsbreite definiert; (c) der Kathodenanschluss ferner eine der folgenden Anordnungen aufweist: – die Kathoden-Dehnungsfolie, die sich in die obere Öffnungskante der Seitenwand hinein erstreckt und zwischen der oberen Öffnungskante der Seitenwand und der Abdeckungskante festgehalten und hermetisch dagegen abgedichtet wird; – die Vielzahl der Kathodenindizes, die aneinander gestapelt sind und sich von den Kathodenschichten und in die obere Öffnungskante der Seitenwand hinein erstrecken, wobei die gestapelten Kathodenindizes zwischen der oberen Öffnungskante der Seitenwand und der Abdeckungskante festgehalten und hermetisch dagegen abgedichtet werden.
Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei: der Anodenanschlussdurchgang (142) eine Anodenöffnung aufweist, die sich durch die Gehäusewandung erstreckt; und das Anodenanschlussmittel eine Durchführungsbaugruppe aufweist, welche in die Anodenöffnung eingepasst ist und ferner einen Durchführungsstift (130) aufweist, der an einem inneren Stiftende mit der Vielzahl der Anodenindizes verbunden ist, und eine elektrische Isolierungsführung, um den Durchführungsstift zu halten und von dem Kondensatorgehäuse elektrisch zu isolieren und um ein äußeres Stiftende von dem Gehäuse entfernt anzuordnen, um den Anodenverbindungsanschluss herzustellen.
Kondensator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Kathodenanschlussdurchgang eine Kathodenöffnung (143) aufweist, die sich durch die Gehäusewandung erstreckt; und der Kathodenanschluss einen Kathoden-Durchführungsstift (135) aufweist, der sich durch die Kathodenöffnung erstreckt, wobei ein inneres Stiftende mit der Vielzahl von Kathodenindizes verbunden ist, sowie ein äußeres Stiftende, das sich von dem Gehäuse weg erstreckt, um den Kathodenverbindungsanschluss herzustellen, wobei der Kathoden-Durchführungsstift mit dem Gehäuse elektrisch verbunden ist.
Kondensator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Kathodenanschlussdurchgang eine Kathodenöffnung aufweist, die sich durch die Gehäusewandung erstreckt; und der Kathodenanschluss einen Kathoden-Durchführungsstift aufweist, der sich durch die Kathodenöffnung erstreckt, wobei ein inneres Stiftende mit der Vielzahl von Kathodenin dizes verbunden ist, sowie ein äußeres Stiftende, das sich bündig zu dem Gehäuse erstreckt und an diesem angeschweißt ist, um den Kathodenverbindungsanschluss an einer Außenfläche der Gehäusewandung herzustellen, wobei der Kathoden-Durchführungsstift mit dem Gehäuse elektrisch verbunden ist.
Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei ein Abschnitt der Abdeckungskante entsprechend der Durchgangsbreite ausgespart ist, um das zweite Kathodenanschlussende aufzunehmen, das sich über die obere Öffnungskante der Seitenwand erstreckt und durch den ausgesparten Abschnitt der Abdeckungskante festgehalten wird.
Kondensator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsbaugruppe ferner aufweist: einen Kabelbaum (155) mit einer Anodenzuführungsleitung, wobei ein Anodenleitungsende mit einem Verbindungsstück verbunden ist und wobei ein freiliegendes Anodenleitungsende mit dem Anodenverbindungsanschluss verbunden ist, und wobei eine Kathodenzuführungsleitung mit einem Kathodenleitungsende mit dem Verbindungsstück verbunden ist und wobei ein freiliegendes Kathodenleitungsende mit dem Kathodenverbindungsanschluss verbunden ist; und einen Verbindungsblock (145), der die freiliegenden Enden der Anoden- bzw. Kathodenleitung, die mit dem Anoden- bzw. Kathodenanschlussende verbunden sind, abdeckt und elektrisch isoliert.
Kondensator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verbindungsbaugruppe aufweist: einen Kabelbaum (155) mit einer Anodenzuführungsleitung; wobei ein Anodenleitungsende mit einem Verbindungsstück verbunden ist und wobei ein freiliegendes Anodenleitungsende mittels Kreuzdrahtschweißung mit dem Anodenverbindungsanschluss verbunden ist, und wobei eine Kathodenzuführungsleitung mit einem Kathodenleitungsende mit dem Verbindungsstück verbunden ist und wobei ein freiliegendes Kathodenleitungsende mittels Kreuzdrahtschweißung mit dem Kathodenverbindungsanschluss verbunden ist; und einen Verbindungsblock, der die freiliegenden Enden der Anoden- bzw. Kathodenleitung, die mit dem Anoden- bzw. Kathodenanschlussende verbunden sind, abdeckt und elektrisch isoliert.
Verfahren zur Herstellung eines Elektrolytkondensators, gekennzeichnet durch: Bereitstellung eines Kondensatorgehäuses (90), das eine Gehäuseinnenkammer definiert, die begrenzt wird durch eine Gehäusewandung, wobei das Gehäuse (90) weiterhin eine Gehäusebasis mit einer Gehäuseseitenwand (92) aufweist, die sich von der Gehäusebasis bis zu einer oberen Öffnungskante (94) der Seitenwand erstreckt, und einer Abdeckung (100), die an einer Abdeckungskante gegenüber der oberen Öffnungskante (94) der Seitenwand hermetisch abgedichtet ist und die Gehäuseinnenkammer umschließt; Ausbildung eines Anodenanschlussdurchgangs (142) durch die Gehäusewandung (92); Ausbildung eines Kathodenanschlussdurchgangs (143) durch die Gehäusewandung (92); Ausbildung einer Elektrodenstapelanordnung (225), die zur Anordnung in der Gehäuseinnenkammer ausgebildet ist, ferner mit einer Vielzahl von Kondensatorschichten, die passgenau aufeinander gestapelt sind, wobei jede Kondensatorschicht eine Kathodenschicht mit einem Kathodenindex bzw. -tab aufweist sowie eine Anoden-Unterbaueinheit mit wenigstens einer Anodenschicht mit einem Anodenindex bzw. -tab, und eine zwischen benachbarten Anoden- und Kathodenschichten angeordnete Trennschicht, wodurch alle benachbarten Kathodenschichten und Anodenschichten des Stapels durch eine Trennschicht elektrisch voneinander isoliert werden; Bereitstellung eines Anodenanschlusses (130); elektrische und mechanische Verbindung eines ersten Anodenanschlussendes eines Anodenanschlusses mit einer Anzahl bzw. Vielzahl der Anodenindizes; Erstreckung eines zweiten Anodenanschlussendes des Anodenanschlusses durch den Anodenanschlussdurchgang (142); Halten (95) des Anodenanschlusses (130) welcher sich durch den Anodenanschlussdurchgang (142) erstreckt, unter elektrischer Isolierung des Anodenanschlusses (130) von der Gehäusewandung (92), wodurch ein Anodenverbindungsanschluss an dem zweiten Anodenanschlussende an der Außenseite der Gehäusewandung (92) angeordnet wird; Bereitstellung eines Kathodenanschlusses (135); elektrische und mechanische Verbindung eines ersten Kathodenanschlussendes eines Kathodenanschlusses (135) mit einer Vielzahl der Kathodenindizes, Erstreckung eines zweiten Kathodenanschlussendes des Kathodenanschlusses (135) durch den Kathodenanschlussdurchgang (143); elektrische und mechanische Abdichtung des Kathodenanschlusses (130) in den Kathodenanschlussdurchgang (143) hinein zur Abdichtung des Kathodenanschlussdurchgangs (143), wodurch eine elektrische Verbindung der Kathodenindizes mit der Gehäusewandung (92) hergestellt wird und ein Kathodenverbindungsanschluss an oder in Verbindung mit der Außenfläche der Gehäusewandung (92) bereitgestellt wird; und Verbinden einer Verbindungsbaugruppe mit dem Anodenverbindungsanschluss zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit den Anodenindizes und mit dem Kathodenverbindungsanschluss, um eine elektrische Verbindung mit den Kathodenindizes herzustellen, wobei das Verfahren ferner umfasst (a) den Schritt des Ausbildens eines Kathodendurchgangs zwischen einem Abschnitt der Abdeckungskante und dem oberen Öffnungsrand der Seitenwand; (b) den Schritt des Bereitstellens eines Kathodenanschlusses umfassend das Bereitstellen von Kathodenindexerweiterungen der Kathodenindizes mit einer Indexlänge und -breite, einem ersten Kathodenanschlussende und einem zweiten Kathodenanschlussende; (c) den Schritt des elektrischen und mechanischen Abdichtens des Kathodenanschlusses in den Kathodenanschlussdurchgang hinein zur Abdichtung des Kathodenanschlussdurchgangs, wodurch eine elektrische Verbindung der Ka thodenindizes mit der Gehäusewandung hergestellt wird und eine Kathodenverbindung des Kathodenverbindungsanschlusses an oder in Verbindung mit der Außenfläche der Gehäusewandung bereitgestellt wird; umfassend einen der folgenden Schritte: – Abdichten des zweiten Kathodenanschlussendes der Kathodenindex-Dehnungsfolie zwischen einem Abschnitt der Abdeckungskante und der oberen Öffnungskante der Seitenwandung; oder – Abdichten wenigstens eines der zweiten Kathodenanschlussenden der Kathodenindizes zwischen einem Abschnitt der Abdeckungskante oder der Öffnungskante der Seitenwandung.
Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner den Schritt einschließt: Bilden eines Verbindungsblocks gegen das Kondensatorgehäuse, um die freiliegenden Anoden- und Kathodenverbindungsanschlüsse und deren angeschlossene Verbindungsbaugruppe abzudecken und elektrisch zu isolieren
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Schritt des elektrischen Verbindens einer Verbindungsbaugruppe mit den Anoden- und Kathodenverbindungsanschlüssen ferner umfasst: Kreuzdrahtschweißen eines freiliegenden Anodenleitungsendes einer Anodenzuführungsleitung des Kabelbaums an den Anodenverbindungsanschluss am zweiten Anodenanschlussende; und Kreuzdrahtschweißen eines freiliegenden Kathodenleitungsendes einer Kathodenzuführungsleitung des Kabelbaums an den Kathodenverbindungsanschluss am zweiten Kathodenanschlussende.
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Schritt des elektrischen Verbindens einer Verbindungsbaugruppe mit den Anoden- und Kathodenverbindungsanschlüssen ferner umfasst: Kreuzdrahtschweißen eines freiliegenden Anodenleitungsendes einer Anodenzuführungsleitung des Kabelbaums an den Anodenverbindungsanschluss am zweiten Anodenanschlussende; bündig Schleifen des zweiten Kathodenanschlussendes mit der Gehäusewandung an dem Kathodenverbindungsanschluss; und Auftragsschweißen eines freiliegenden Kathodenleitungsendes einer Kathodenzuführungsleitung des Kabelbaums an den Kathodenverbindungsanschluss auf der Gehäuseaußenwand.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Schritt des Bereitstellens eines Kondensatorgehäuses ferner umfasst, Ausbilden einer Aussparung in der Gehäuseabdeckungskante zur Aufnahme des zweiten Kathodenanschlussendes, das sich über die obere Öffnungskante der Seitenwandung erstreckt und dort durch den Aussparungsabschnitt der Abdeckungskante festgehalten wird.