DE60303594T2 - Verfahren zum Herstellen von Anodenschichten flacher Elektrolytkondensatoren für implantierbare medizinische Vorrichtungen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Anodenschichten flacher Elektrolytkondensatoren für implantierbare medizinische Vorrichtungen Download PDF

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    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/38—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for producing shock effects
    • A61N1/39—Heart defibrillators
    • A61N1/3956—Implantable devices for applying electric shocks to the heart, e.g. for cardioversion

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Description

  • Diese Erfindung betrifft implantierbare medizinische Vorrichtungen (IMD) und ihre verschiedenen Bestandteile, einschließlich flacher Elektrolytkondensatoren für diese, und Verfahren zu ihrer Herstellung, insbesondere solche Kondensatoren, die aus einer Mehrzahl gestapelter Kondensatorschichten hergestellt sind, die jeweils aus einer Mehrzahl eloxierter Ventilmetall-Anodenlagen Anodenschichten aufweisen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Auf dem Fachgebiet ist eine große Vielzahl von IMD bekannt. Von besonderem Interesse sind implantierbare Kardioverter-Defibrillatoren (ICD), die verhältnismäßig hochenergetische Kardioversions- und/oder Defibrillationsschocks an das Herz eines Patienten abgeben, wenn eine maligne Tachyarrhythmie, beispielsweise eine atriale oder ventrikuläre Fibrillation, erkannt wurde. Die Schocks werden durch eine Entladung von einem oder mehreren Hochspannungs-Elektrolytkondensatoren, die von einer ICD-Batterie aufgeladen werden, erzeugt. Gegenwärtige ICD besitzen typischerweise Einzel- oder Doppelkammer-Stimulationsfähigkeiten zur Behandlung einer spezifizierten chronischen oder episodischen atrialen und/oder ventrikulären Bradykardie und Tachykardie, und sie wurden bisher als Schrittmacher/Kardioverter/Defibrilla toren (PCD) bezeichnet. Früher entwickelte automatische implantierbare Defibrillatoren (AID) wiesen keine Kardioversions- oder Stimulationsfähigkeiten auf. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sollen ICD alle IMD einschließen, die zumindest Hochspannungs-Kardioversions- und/oder Defibrillationsfähigkeiten aufweisen.
  • Energie, Volumen, Dicke und Masse sind kritische Merkmale beim Entwurf von implantierbaren ICD-Impulsgeneratoren (IPG), die mit den ICD-Leitungen gekoppelt sind. Die Batterie bzw. die Batterien und der Hochspannungskondensator bzw. die Hochspannungskondensatoren, die zum Bereitstellen und Ansammeln der für die Kardioversions-/Defibrillationsschocks erforderlichen Energie verwendet werden, waren bisher verhältnismäßig sperrig und kostspielig. Gegenwärtig haben ICD-IPG typischerweise ein Volumen von etwa 40 bis etwa 60 cm3, eine Dicke von etwa 13 mm bis etwa 16 mm und eine Masse von etwa 100 Gramm.
  • Es ist wünschenswert, das Volumen, die Dicke und die Masse dieser Kondensatoren und ICD-IPG zu verringern, ohne die abgebbare Energie zu verringern. Dies ist vorteilhaft für den Komfort des Patienten und minimiert Komplikationen infolge einer Gewebeerosion um den ICD-IPG. Der Hochspannungskondensator bzw. die Hochspannungskondensatoren gehören zu den größten Bauteilen, die in das ICD-IPG-Gehäuse eingeschlossen werden müssen. Größenverringerungen der Kondensatoren können auch das ausgeglichene Hinzufügen von Volumen zu der Batterie ermöglichen, wodurch die Lebensdauer des ICD-IPGs erhöht wird, oder ein ausgeglichenes Hinzufügen neuer Bauteile, wodurch die Funktionalität des ICD-IPGs erhöht wird, ermöglichen. Es ist auch wünschenswert, solche ICD-IPG zu niedrigen Kosten bereitzustellen, während das höchste Niveau an Funktionsfähigkeit aufrechterhalten wird. Gleichzeitig kann die Zuverlässigkeit der Kondensatoren nicht beeinträchtigt werden.
  • Verschiedene Typen flacher und spiralförmig gewickelter Kondensatoren sind auf dem Fachgebiet bekannt, wobei einige Beispiele von diesen nachstehend beschrieben werden und/oder in WO 02/02184A und in den Patenten, die in Tabelle 1 des auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragenen US-Patents US-A-6 006 133 angeführt sind, aufgelistet sind. Typischerweise wird ein Elektrolytkondensator mit einem Kondensatorgehäuse hergestellt, das eine "Ventilmetall"-(beispielsweise Aluminium)-Anodenschicht (oder "Elektrode"), eine "Ventilmetall"-(beispielsweise Aluminium)-Kathodenschicht (oder "Elektrode") und ein Abstandselement oder einen Trenner aus Kraftpapier oder Stoffgaze, das oder der mit einem lösungsmittelbasierten flüssigen Elektrolyten imprägniert ist, zwischenstehend einschließt. Die Aluminiumanodenschicht wird typischerweise aus einer Aluminiumfolie hergestellt, die zuerst geätzt und dann durch Hindurchführen von elektrischem Strom durch die Anodenschicht, um die geätzten Oberflächen zu oxidieren, so dass das Aluminiumoxid als eine dielektrische Schicht wirkt, "geformt" wird. Der Elektrolyt weist ein Ionen erzeugendes Salz auf, das in einem Lösungsmittel gelöst ist und eine elektrische Ionenleitfähigkeit zwischen der Kathodenschicht und der dielektrischen Aluminiumoxidschicht bereitstellt. Die Energie des Kondensators wird in dem durch entgegengesetzte elektrische Ladungen, die durch die an der Oberfläche der Anodenschicht angeordnete Aluminium- Oxidschicht getrennt werden, erzeugten elektromagnetischen Feld gespeichert und ist proportional zur Oberfläche der geätzten Aluminiumanodenschicht. Zum Minimieren des Gesamtvolumens des Kondensators muss demgemäß die Anodenoberfläche je Volumeneinheit minimiert werden, ohne die Gesamtabmessungen (d.h. die äußeren Abmessungen) des Kondensators zu erhöhen. Das Trennmaterial, die Anoden- und Kathodenschichtanschlüsse, die innere Verpackung, die elektrischen Verbindungen und Ausrichtungsmerkmale und das Kathodenmaterial erhöhen weiter die Dicke und das Volumen eines Kondensators. Folglich begrenzen diese und andere Bauteile in einem Kondensator und die gewünschte Kapazitätsgrenze das Ausmaß, bis zu dem seine physikalischen Abmessungen verringert werden können.
  • Einige ICD-IPG verwenden im Handel erhältliche Photoblitzkondensatoren ähnlich jenen, die von Troup in "Implantable Cardioverters and Defibrillators", Current Problems in Cardiology, Band XIV, Nummer 12, Dezember 1989, Year Book Medical Publishers, Chicago beschrieben sind, und wie in US-A-4 254 775 beschrieben ist. Die Elektroden oder die Anode und die Kathoden werden zu Anoden- und Kathodenschichten gewickelt, die durch Trennschichten der Spirale getrennt sind. Die meisten im Handel erhältlichen Photoblitzkondensatoren enthalten einen Kern aus Trennpapier, der dafür vorgesehen ist, das Brechen spröder, stark geätzter Aluminiumanodenfolien während des Wickelns der Anoden-, der Kathoden- und der Trennschichten zu einer spulenförmigen Konfiguration zu verhindern. Die zylindrische Form und der Papierkern im Handel erhältlicher Photoblitzkondensatoren begrenzen die volumetrische Packungswirksamkeit und die Dicke eines unter ihrer Verwendung hergestellten ICD-IPG-Gehäuses.
  • In letzter Zeit entwickelte ICD-IPG verwenden einen oder mehrere flache oder "prismatische" Hochspannungs-Elektrolytkondensatoren zum Überwinden einiger der Packungsnachteile und Volumennachteile, die mit zylindrischen Photoblitzkondensatoren verbunden sind. Flache Aluminium-Elektrolytkondensatoren zur Verwendung in ICD-IPG wurden offenbart, wobei diese Verbesserungen beispielsweise in "High Energy Density Capacitors for Implantable Defibrillators", vorgestellt von P. Lunsmann und D. MacFarlane in CARTS 96: 16th Capacitor and Resistor Technology Symposium, 11.–15. März 1996 und CARTS-EUROPE 96: 10th European Passive Components Symposium, 7.–11. Oktober 1996, S. 35–39, beschrieben wurden. Weitere Merkmale flacher Elektrolytkondensatoren zur Verwendung in ICD-IPG sind in den US-Patenten 4 942 501, 5 086 374, 5 131 388, 5 146 391, 5 153 820, 5 522 851, 5 562 801, 5 628 801 und 5 748 439 offenbart, die alle MacFarlane u.a. erteilt sind.
  • Beispielsweise ist in dem US-Patent 5 131 388 und 5 522 851 ein flacher Kondensator offenbart, der eine Mehrzahl gestapelter Kondensatorschichten aufweist, die jeweils eine "Elektrodenstapel-Teilanordnung" aufweisen. Jede Kondensatorschicht enthält eine oder mehrere Anodenlagen, welche eine Anodenschicht mit einem Anodenansatz, eine Kathodenlage oder -schicht mit einem Kathodenansatz und einen Trenner zum Trennen der Anodenschicht von der Kathodenschicht aufweisen.
  • Die elektrische Funktionsweise solcher Elektrolyt kondensatoren wird durch die Oberfläche der Anoden- und Kathodenschichten und auch durch den Widerstand, der dem Elektrolytkondensator selbst zugeordnet ist, welcher als äquivalenter Reihenwiderstand (ESR) bezeichnet wird, beeinflusst. Der ESR ist ein "hypothetischer" Reihenwiderstand, der alle Energieverluste eines Elektrolytkondensators, unabhängig von der Quelle, darstellt. Der ESR führt zu einer längeren Ladezeit (oder zu einem größeren Aufbaufaktor) und einer geringeren Entladewirksamkeit. Es ist daher wünschenswert, den ESR auf ein Minimum zu verringern.
  • Typischerweise wird der ESR durch Herstellen der Anodenschicht jeder Kondensatorschicht aus einer stark geätzten Ventilmetallfolie, beispielsweise einer Aluminiumfolie, minimiert, die eine mikroskopisch konturierte, geätzte Oberfläche mit einer hohen Konzentration von Poren, die sich teilweise durch die Anodenfolie erstrecken, zusammen mit Tunneln, die sich vollständig durch die Anodenfolie erstrecken (durchgeätzt oder tunnelgeätzt) oder nur mit einer hohen Konzentration von Poren, die sich teilweise durch die Anodenfolie erstrecken (nicht durchgeätzt), aufweist. In jedem Fall weist eine solche durchgeätzte oder nicht durchgeätzte Anodenlage, die aus einer solchen stark geätzten Folie ausgeschnitten ist, eine Gesamtoberfläche auf, die viel größer ist als ihre Nennoberfläche (Länge mal Breite). Ein Oberflächenkoeffizient, das Verhältnis zwischen der wahren mikroskopischen Oberfläche und der makroskopischen Nennfläche, kann einen hohen Wert von 100 : 1 annehmen, wodurch die Kapazität vorteilhaft erhöht wird. Durchgeätzte oder tunnelgeätzte Anodenlagen weisen infolge des Nichtvorhandenseins einer Gewebe- oder Begrenzungsfläche, die den Tunnel schließt, wie es bei nicht durchgeätzten Anodenlagen der Fall ist, ein etwas niedrigeres Verhältnis auf.
  • Nachdem die Aluminiumfolie geätzt wurde, wird die Aluminiumoxidschicht auf der geätzten Oberfläche durch Anlegen von Spannung an die Folie durch einen Elektrolyten, wie Borsäure oder Zitronensäure und Wasser oder andere Lösungen, die Fachleuten bekannt sind, "geformt". Typischerweise werden einzelne Anodenlagen gestanzt, gestempelt oder auf andere Weise in einer Form aus der Folie geschnitten, bei der eine Übereinstimmung mit dem Kondensatorgehäuse nach der Bildung des Aluminiumoxids auf der Folie erzielt wird. Die Schneidkanten um die Peripherie der Anodenlagen werden sorgfältig gereinigt, um Teilchen des Anodenmaterials zu entfernen, die zwischen den Kondensatorschichten in der Elektrodenstapelanordnung eingefangen werden können, was zu einem hohen Leckstrom oder einem Ausfall des Kondensators führen kann. Die Anodenschichten weisen entweder eine einzige Anodenlage oder mehrere Anodenlagen auf. Die Kondensatorschichten werden durch Stapeln der Anodenschicht, der Trennschichten und der Kathodenschicht zusammengesetzt, und Elektrodenstapelanordnungen werden durch Stapeln einer Mehrzahl von Kondensatorschichten, die durch Trennschichten getrennt sind, zusammengesetzt. Die Schneidkanten der Anoden- und Kathodenschichten und alles andere freiliegende Aluminium werden dann während des Alterungsprozesses in dem Kondensator umgeformt, um den Leckstrom zu verringern.
  • Zum Erhöhen der Kapazität (und der Energiedichte) werden mehrere Anodenlagen gestapelt, um die mehrlagige Anodenschicht zu bilden, wie vorstehend beschrieben wurde. Durch geätzte oder tunnelgeätzte Anodenlagen müssen bei solchen mehrlagigen Anodenschichten verwendet werden, um zu gewährleisten, dass der Elektrolyt über alle Aluminiumoxidschichten der sandwichförmig angeordneten inneren Anodenlagen verteilt wird und um einen Weg zur ionischen Kommunikation bereitzustellen. Der Gewinn an Oberfläche ist dann jedoch nicht so hoch wie derjenige, der mit einer gleichen Anzahl gestapelter nicht durchgeätzter Anodenlagen erreicht werden kann, die in ihrer Mitte einen restlichen festen Abschnitt aufweisen.
  • Beispielsweise ist in dem Patent mit der Endnummer 890 die Verwendung einer Anodenschicht offenbart, die aus einer stark geätzten mittleren Lage mit einem festen Kern und zwei tunnelgeätzten Anodenlagen, die die mittlere Lage sandwichförmig einschließen, hergestellt ist. Diese Anordnung soll es dem Elektrolyten und damit den leitenden Ionen ermöglichen, alle Oberflächenbereiche der dreilagigen Anodenschicht zu erreichen, während verhindert wird, dass die Ionen die ganze Anodenschicht durchdringen. In der Anodenschicht können, abhängig von der gewünschten elektrischen Funktionsweise, mehr als drei tunnelgeätzte Anodenlagen verwendet werden.
  • Die Aluminiumoxidschichten isolieren die Aluminiumlagen der Aluminiumschicht elektrisch voneinander, und eine elektrische Verbindung muss zwischen dem darunterliegenden Aluminiumventilmetall jeder Anodenlage der Anodenschicht hergestellt werden. Bei einem Ansatz wird jede Anodenlage jeder Anodenschicht mit einem nach außen vorstehenden Anodenansatz hergestellt. Die Ansätze der Anodenschichten und der Kathodenschichten aller Kondensatorschichten des Stapels werden elektrisch parallel geschaltet, um einen einzigen Kondensator zu bilden, oder zur Bildung einer Mehrzahl von Kondensatoren gruppiert. Die angebrachten Aluminium-Anodenlagenansätze werden elektrisch mit einem Durchführungsstift einer Anodendurchführung verbunden, die sich durch das Gehäuse oder die Kammerwand erstreckt. Bei dem vorstehend erwähnten Patent mit der Endnummer 851 werden alle Anodenlagenansätze miteinander und dann mit einem Vorsprung eines Durchführungsstifts verschweißt. Die Einzellagen-Kathodenschichten werden auch mit Kathodenansätzen hergestellt, die auch zusammengeführt und elektrisch mit einem Durchführungsstift einer Kathodendurchführung verbunden werden, die sich durch das Gehäuse oder die Kammerwand erstreckt oder mit der elektrisch leitenden Kondensatorgehäusewand verbunden.
  • Das Kondensatorvolumen kann etwas verringert werden, indem ein gemeinsamer Anodenansatz zwischen zwei benachbarten Anodenlagen in dem Anodenstapel eingefügt und eingeschweißt wird, wie beispielsweise in dem vorstehend erwähnten Patent mit der Endnummer 388 beschrieben ist. Es ist kein bestimmtes Verfahren zum Schweißen offenbart, und der eingefügte Stapel von Anodenansätzen würde den Anodenlagenstapel verdicken und verzerren, wodurch es schwierig werden würde, ihn in ein flachseitiges Kondensatorgehäuse einzupassen.
  • Bei einem anderen in dem US-Patent 584 890 beschriebenen Ansatz wird die mittlere Anodenlage einer dreilagigen Anodenschicht mit einer nach innen gerichteten Vertiefung hergestellt, in die ein Anodenansatz eingefügt wird. Die drei Anodenlagen werden in einer Entfernung von dem Anoden ansatz unter Verwendung von Kaltschweißen zusammengefügt, wenngleich auch Laserschweißen und Lichtbogenschweißen ohne Einzelheiten als Alternativen erwähnt sind.
  • In dem vorstehend erwähnten Patent mit der Endnummer 133 wird ein einzelner Anodenansatz in einen Schlitz einer der gestapelten Anodenlagen eingepasst und durch Kaltschweißen an einer oder mehreren der angrenzenden Anodenlagen angebracht. Die Anodenlagen werden unter Verwendung einer Presse und einer Press-Spannvorrichtung mit federbelasteten oder pneumatisch angetriebenen Kaltschweißstiften, die sich durch Stiftbohrungen einer oberen Platte erstrecken, und eine Basisplatte, die gegen die oberste und unterste freiliegende Fläche des Stapels der miteinander kaltzuverschweißenden Anodenlagen drücken, an mehr als einer Stelle kaltverschweißt.
  • Notwendigerweise muss beim Verbinden der Anodenlagen miteinander zur Bildung mehrlagiger Anodenschichten und zum Trennen von Anodenansätzen durch solche Techniken die Oxidschicht über den freiliegenden geätzten Flächen der Anodenlagen durchbrochen werden und die darunterliegende geätzte Fläche gefüllt oder zusammengedrückt werden, bis sich die Ventilmetalle der Lagenkerne in engem Kontakt befinden, so dass eine elektrische Verbindung mit einem geringen Widerstand erreicht wird. Typischerweise ist es erforderlich, mehrere Anbringungsstellen bereitzustellen, um Redundanz zu erzielen, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht wird. Durch das Durchbrechen der geätzten Oxidschichten der mehreren Lagen an mehreren Stellen wird die Gesamtkapazität jedoch verringert. Weiterhin können die Anbringungstechniken die geätzten Anodenschichten neben den Anbringungspunkten oder über die freiliegenden äußersten eloxierten Flächen der äußersten Lagen der Anodenschicht beschädigen.
  • In dem Patent mit der Endnummer 133 werden die federbelasteten oder pneumatisch angetriebenen axial ausgerichteten Kaltschweißstifte wie Kolben aus Stiftzylindern in oberen und unteren Platten in die jeweiligen oberen und unteren Stapelseiten des dazwischen angeordneten Anodenlagenstapels vorbewegt. Die entgegengesetzten Kaltschweißstifte sollen axial ausgerichtet sein und daher in Lageübereinstimmung sein, um Vertiefungen sowohl in die obere als auch in die untere Stapelseite zu pressen, welche die Anodenlagen durch mechanische Kompression der Anodenlagenschichten kaltverschweißen. Die entgegengesetzten Kaltschweißstifte können bis auf ungleiche Tiefen in die entgegengesetzten Stapelseiten getrieben werden. Die Kaltschweißstifte können fehlausgerichtet werden oder aus der Lageübereinstimmung gebracht werden, wenn sich die Kaltschweißstifte der Stiftzylinder abnutzen, was zu fehlausgerichteten Kaltschweißvertiefungen in den entgegengesetzten Stapelseiten führt. Die Qualität der Kaltschweißungen kann daher leiden, es sei denn, dass strenge Inspektionsprozeduren an den Kaltschweißstiften und den sich ergebenden zusammengesetzten Anodenschichten ausgeführt werden.
  • Demgemäß besteht ein Bedarf an einem weiter verringerten Kondensatorvolumen, an einer erhöhten Kondensatorzuverlässigkeit und an verringerten Kosten und einer verringerten Komplexität des Kondensatorherstellungsprozesses für mehrlagige Anodenschichten in Kondensatoren, die in ICD und anderen IMD und anderen elektrischen Schaltungsanwendungen eingesetzt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein wie in Anspruch 1 definiertes Verfahren zum sicheren und einfachen mechanischen und elektrischen Befestigen von Anodenlagen von mehrlagigen Anodenschichten von Elektrolytkondensatoren aneinander vor, wobei benachbarte oder freiliegende Oxidschichten nicht übermäßig beschädigt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Seite an Seite gestapelten mehreren Anodenlagen einer mehrlagigen Anodenschicht durch Präzisionskaltschweißen der Anodenlagen zusammengefügt, wobei eine Verformung der Anodenlagen durch gleichzeitiges Treiben von einem oder mehreren Sätzen erster und zweiter axial ausgerichteter Kaltschweißstifte bis zu im wesentlichen gleichen Kaltschweißtiefen in jeweilige erste und zweite Stapelseiten der gestapelten Anodenlagen bewirkt wird. Die eingefügten Anodenlagen werden erheblich zusammengedrückt, so dass die über jeder Kernschicht liegenden geätzten oder oxidierten Schichten zerdrückt und mit dem Kernschicht-Ventilmetall vermischt werden, so dass eine elektrische Verbindung zwischen den Anodenlagen hergestellt wird. Auf diese Weise werden Kaltschweißungen mit einheitlicher Größe und Stärke aller Anodenlagen erreicht, während die Beschädigung angrenzender Oxidschichten der Anodenlagen minimiert wird, so dass die Kapazität je Flächeneinheit maximiert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise auch verwendet, um einen Anodenansatz an den Anodenlagen der Anodenschicht zu befestigen. Zumindest eine Anodenlage wird zu einer Form mit einem Schlitz oder einer Kerbe geschnitten, worin ein Abschnitt des Anodenansatzes eingepasst wird. Die restlichen Anodenlagen werden so geformt, dass sie über dem Abschnitt des Anodenansatzes liegen. Erste und zweite axial ausgerichtete Kaltschweißstifte werden in die erste und zweite Stapelseite der gestapelten Anodenlagen eingetrieben, um die von der Anodenlage mit der den Anodenansatzabschnitt aufnehmenden Kerbe verschiedenen Anodenlagen mit dem Anodenansatz zu verschweißen.
  • Das Kaltschweißen wird durch die Verwendung einer horizontalen oder vertikalen Presse und einer Spannvorrichtung bewirkt, wodurch minimale Kräfte auf die erste und die zweite Stapelseite eines Anodenlagenstapels ausgeübt werden, während die axial ausgerichteten und entgegengesetzten Kaltschweißstifte mit im wesentlichen gleichen entgegengesetzten Kräften und bis zu im wesentlichen gleichen Kaltschweißtiefen aufeinander zu getrieben werden. Die Press-Spannvorrichtung weist eine erste Plattenanordnung und eine zweite Plattenanordnung auf, die eingerichtet sind, um den zwischen der ersten und der zweiten Plattenanordnung gehaltenen Anodenlagenstapel aufzunehmen. Die erste und die zweite Plattenanordnung halten jeweils einen oder vorzugsweise mehrere Kaltschweißstempel, die jeweils einen Kaltschweißstift aufweisen, so dass sich die Kaltschweißstifte nach außen und zur ersten und zweiten Stapelseite des Anodenlagenstapels im wesentlichen miteinander axial ausgerichtet erstrecken. Die erste und die zweite Plattenanordnung werden zur ersten und zur zweiten Stapelseite hin zusammengebracht, und jeder Kaltschweißstift presst bis zu einer Kaltschweißtiefe (CWD) in den zwischenstehend angeordneten Anodenlagenstapel. Die Press-Spannvorrichtung oder die erste und die zweite Plattenanordnung weisen vorzugsweise Lagegenauigkeitsstifte oder einen Lagegenauigkeitsrahmen auf, um die Anodenlagen sowie den Anodenansatz in dem Anodenlagenstapel ausgerichtet zu halten.
  • Die erste Plattenanordnung umfasst einen oder vorzugsweise eine Mehrzahl erster Kaltschweißstempel, die jeweils einen Kaltschweißstift aufweisen, welcher sich von einem Kaltschweiß-Stempelkörper erstreckt, so dass sich die Kaltschweißstifte zur ersten Stapelseite des Anodenlagenstapels und einer ersten Kraftausübungsplatte, die gegen alle ersten Kaltschweiß-Stempelkörper drückt, erstrecken. In ähnlicher Weise umfasst die zweite Plattenanordnung einen oder vorzugsweise eine gleiche Mehrzahl zweiter Kaltschweißstempel, die jeweils einen Kaltschweißstift aufweisen, der sich von einem Kaltschweiß-Stempelkörper erstreckt, so dass sich die Kaltschweißstifte zu der zweiten Stapelseite des Anodenlagenstapels und einer zweiten Kraftausübungsplatte, die gegen alle zweiten Kaltschweiß-Stempelkörper drückt, erstrecken. Die Presskraft wird durch die erste bzw. die zweite Kraftausübungsplatte gleichmäßig auf alle ersten und zweiten Kaltschweißstempel verteilt.
  • Die ersten und die zweiten Kaltschweißstempel können integral mit der ersten bzw. der zweiten Kraftausübungsplatte hergestellt werden, so dass die Kaltschweiß-Stempelkörper in die Kaltschweißplatten integral aufgenommen werden und sich die Kaltschweißstifte über eine Kaltschweiß-Stiftlänge, die mit der CWD korreliert ist, von den Kraftausübungsplatten erstrecken. Vorzugsweise sind die einzelnen oder die mehreren ersten und zweiten Kaltschweißstempel von der ersten und der zweiten Kraftausübungsplatte getrennt, so dass die einzelnen oder mehreren ersten und zweiten Kaltschweißstempel ersetzt werden können, wenn sich die Kaltschweißstifte bei der Verwendung abnutzen.
  • Bei einem Ansatz können die Kaltschweiß-Stempelkörper einer Mehrzahl erster und zweiter Kaltschweißstempel als erste und zweite einheitliche Kaltschweißstempel miteinander verbunden werden, die dadurch jeweils einen einheitlichen Kaltschweißkörper aufweisen, der im wesentlichen planar ist und die Kaltschweißstifte integral hält, die sich um eine Kaltschweiß-Stiftlänge, die mit der CWD korreliert ist, von der im wesentlichen planaren Körperoberfläche erstrecken.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden erste und zweite gleiche Mehrzahlen von Kaltschweißstempeln mit den Stempelkörpern hergestellt, die in die Körperaufnahmen jeweiliger erster und zweiter im wesentlichen planarer Stempelhalter passen oder eingesteckt werden. Die Kaltschweißstifte erstrecken sich von dem ersten und dem zweiten Stempelhalter nach außen zu der ersten bzw. zu der zweiten Stapelseite des Anodenlagenstapels, während die Stempelkörper in den Stempelkörperaufnahmen des Stempelhalters gehalten werden.
  • Die Kaltschweißstifte, die sich von den Kaltschweiß-Stempelkörpern erstrecken, bleiben in axialer Ausrichtung, weil sich die Kaltschweiß-Stempelkörper nicht in Bezug auf die Stempelkörperaufnahmen bewegen, wodurch eine Abnutzung der Stempelkörperaufnahmen und der Stempelkörper beseitigt wird.
  • Eine oder beide von der ersten und der zweiten Plattenanordnung weisen optional CWD-Anschlagselemente auf, die die von jedem Kaltschweißstift erreichte CWD begrenzen. Im Effekt wird das Vorbewegen der Kaltschweißstifte unterbrochen, wenn die erste und die zweite Plattenanordnung in Kontakt miteinander kommen. Andernfalls wird die CWD durch Rückkopplung der gemessenen ausgeübten Kraft geregelt, so dass das Vorbewegen der ersten und der zweiten Plattenanordnung unterbrochen wird, wenn eine vorgegebene ausgeübte Kraft gemessen wird. Andernfalls wird die CWD durch Vorgeben der Pressgrenzenvorbewegung der ersten und der zweiten Plattenanordnung bis zu einem festen Abstand geregelt.
  • Die Kaltschweißstifte haben in Bezug auf die Fläche der ersten und der zweiten Stapelseite des Anodenlagenstapels eine verhältnismäßig kleine Querschnittsfläche. Daher ist die Kraft, die erforderlich ist, um die Kaltschweißstifte von der ersten und der zweiten Stapelseite im wesentlichen in axialer Ausrichtung in den Anodenlagenstapel zu pressen, erheblich kleiner als die zum Komprimieren des Anodenlagenstapels insgesamt erforderliche Kraft. Falls daher die ausgeübte Kraft begrenzt wird, kann der Anodenlagenstapel selbst einen CWD-Anschlag bilden, der wirksam ist, wenn die im wesentlichen planaren Oberflächen der im wesentlichen planaren Stempelhalter oder integral ausgebildeten Stempelkörper oder Kraftausübungsplatten die erste und die zweite äußerste Fläche berühren. Auf diese Weise gleicht die endgültige Trennung der ersten und der zweiten Plattenanordnung im wesentlichen der Lagenstapelhöhe (SSH). Darüber hinaus gleicht die CWD in jedem Fall im wesentlichen der Erstreckungslänge der Kaltschweißstifte von der im wesentlichen planaren Fläche der Stempelhalter oder integral ausgebildeten Stempelkörper oder Kraftausübungsplatten.
  • Bei einer vertikalen Presse werden die erste und die zweite Plattenanordnung als obere bzw. untere Plattenanordnung bezeichnet, welche sich oberhalb der ersten oder oberen Stapelseite bzw. der zweiten oder unteren Stapelseite der horizontal gestapelten Anodenlagen der herzustellenden Anodenschicht befinden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die obere Plattenanordnung in diesem Zusammenhang einen oberen Stempelhalter auf, der vorzugsweise eine Mehrzahl oberer Kaltschweißstempel hält, die jeweils einen oberen Kaltschweißstift aufweisen, der sich von einem oberen Stempelkörper nach unten erstreckt, so dass sich die Kaltschweißstifte vom oberen Stempelhalter zur oberen Stapelseite des Anodenlagenstapels nach außen und nach unten erstrecken. Eine obere Kraftausübungsplatte wird über dem oberen Stempelhalter positioniert, um eine gleiche Kraft und Verschiebung auf den oberen Stempelhalter und die vom oberen Stempelhalter gehaltenen oberen Stempelkörper auszuüben. In ähnlicher Weise weist die untere Plattenanordnung einen unteren Stempelhalter auf, der eine Mehrzahl unterer Kaltschweißstempel hält, die jeweils einen unteren Kaltschweißstift aufweisen, der sich von einem unteren Stempelkörper nach oben erstreckt, so dass sich die Kaltschweißstifte von dem unteren Stempelhalter zur unteren Stapelseite des Anodenlagenstapels nach außen und nach oben erstrecken. Eine untere Kraftausübungsplatte wird unter dem unteren Stempelhalter positioniert, um eine gleiche Kraft und Verschiebung auf den unteren Stempelhalter und die vom unteren Stempelhalter gehaltenen unteren Stempelkörper auszuüben. Die untere Plattenanordnung wird vorzugsweise in einem Pressbett gehalten, wobei die untere Stapelseite des Anodenlagenstapels auf den unteren Kaltschweißstiften ruht und in Lageübereinstimmung gehalten wird. Die obere Plattenanordnung wird vorzugsweise an einem beweglichen Pressarm, der gegen die obere Stapelseite des Anodenlagenstapels nach unten befördert wird, bis die vorgeschriebene CWD von jedem Kaltschweißstift erreicht wurde, schwebend angeordnet.
  • Ein Kondensator wird aus der Anodenschicht, einer Kathodenschicht und einem Trenner zwischen der Anodenschicht und der Kathode zusammengesetzt und mit geeigneten elektrischen Verbindern zur Anoden- und Kathodenschicht in ein Kondensatorgehäuse eingepasst. Andernfalls wird eine Kondensatorschicht aus der Anodenschicht, einer Kathodenschicht und einem Trenner zwischen der Anodenschicht und der Kathode zusammengesetzt, und mehrere Kathodenschichten werden zu einer Kondensatorunteranordnung gestapelt, elektrisch miteinander verbunden und mit geeigneten elektrischen Verbindern zu den Anoden- und Kathodenschichten in ein Kondensatorgehäuse eingepasst.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellter als Beispiel dienender Elektrolytkondensator eine Elektrodenstapelanordnung und einen Elektrolyten innerhalb der inneren Gehäusekammer eines hermetisch gedichteten Kondensatorgehäuses. Die Elektrodenstapelanordnung beinhaltet eine Mehrzahl von Kathodenschichten, die in Lageübereinstimmung aufeinander gestapelt sind, wobei jede Kondensatorschicht eine Kathodenschicht mit einem Kathodenansatz, eine Anodenschicht mit mindestens einer Anodenlage mit einem Anodenansatz und eine sich zwischen benachbarten Anoden- und Kathodenschichten befindende Trennschicht aufweist, wobei alle benachbarten Kathoden- und Anodenschichten des Stapels durch eine Trennschicht elektrisch voneinander isoliert sind. Anodenanschlussmittel erstrecken sich zur elektrischen Verbindung einer Mehrzahl der Anodenansätze miteinander und zum Bereitstellen eines Anodenverbindungsanschlusses am Äußeren des Gehäuses durch die Seitenwand des Kondensatorgehäuses. Kathodenanschlussmittel erstrecken sich durch einen Verkapselungsbereich der Seitenwand des Kondensatorgehäuses oder zu diesem, um eine Mehrzahl von Kathodenansätzen miteinander zu verbinden und einen Kathodenverbindungsanschluss am Äußeren des Gehäuses bereitzustellen. Eine Verbinderanordnung ist elektrisch mit dem Anodenverbindungsanschluss verbunden, um eine elektrische Verbindung mit den Anodenansätzen herzustellen, und mit dem Kathodenverbindungsanschluss verbunden, um eine elektrische Verbindung mit den Kathodenansätzen herzustellen.
  • Diese Zusammenfassung der Erfindung und ihre Vorteile und Merkmale wurden hier einfach vorgestellt, um einige der Arten aufzuzeigen, auf die die Erfindung im Stand der Technik auftretende Schwierigkeiten überwindet, und um die Erfindung vom Stand der Technik abzusetzen, und sie soll in keiner Weise die Interpretation der Ansprüche einschränken, die in der Patentanmeldung anfänglich präsentiert werden und schließlich genehmigt werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Diese und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden verständlich werden, wenn diese anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung, in der gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen Figuren gleiche Teile bezeichnen, besser verstanden wird.
  • Es zeigen:
  • 1 die physikalischen Bestandteile einer als Beispiel dienenden Ausführungsform eines ICD-IPGs- und Leitungssystems, worin die vorliegende Erfindung vorteilhaft aufgenommen werden kann,
  • 2 ein vereinfachtes Funktionsblockdiagramm, in dem die Verbindung der Spannungswandel-Schaltungsanordnung mit den Hochspannungskondensatoren gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit den primären Funktionsbestandteilen eines ICD-Typs dargestellt ist,
  • die 3(a)–3(g) perspektivische Einzelteilansichten der Art, in der die verschiedenen Bestandteile des als Beispiel dienenden ICD-IPGs aus den 1 und 2, einschließlich der Elektrolytkondensatoren gemäß der vorliegenden Erfindung, innerhalb des Gehäuses des ICD-IPGs angeordnet sind,
  • 4 eine Einzelteilansicht einer Ausführungsform einer einzelnen Kondensatorschicht eines Elektrolytkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 5 ein Flussdiagramm, in dem die Schritte zur Herstellung eines Elektrolytkondensators gemäß der Erfindung dargestellt sind,
  • 6 eine perspektivische Ansicht der aus Anodenlagen unter Verwendung eines Präzisionskaltschweißens gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zusammengesetzten Anodenschicht,
  • 7 eine seitliche Schnittansicht entlang einer Linie 7-7 aus 6, worin die gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kaltverschweißten Anodenlagen dargestellt sind,
  • 8 eine seitliche Schnittansicht des in Bezug auf eine Ausführungsform einer Kaltschweiß-Press-Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bildung der Kaltschweißungen der in den 6 und 7 dargestellten Anodenlagen positionierten Stapels von Anodenlagen,
  • die 9(a) und 9(b) seitliche Schnittansichten, in denen die Schritte des Kaltverschweißens der Anodenlagen unter Verwendung der Kaltschweiß-Press-Spannvorrichtung aus 8 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zum elektrischen und mechanischen Zusammenfügen der Ventilmetalle der Anodenschichten dargestellt sind,
  • die 10(a) und 10(b) seitliche Schnittansichten, in denen die Schritte zum Kaltverschweißen der Anodenlagen unter Verwendung der Kaltschweiß-Press-Spannvorrichtung aus 8, die so modifiziert ist, dass sie eingebaute Anschlagselemente, die die Kaltschweißtiefen in den Anodenschichten begrenzen und angleichen, und/oder Lagegenauigkeitselemente, die die Anodenlagen des Anodenlagenstapels während des Kaltschweißens in Lageübereinstimmung bringen, aufweist, dargestellt sind,
  • 11 eine perspektivische Einzelteil-Draufsicht einer Ausführungsform einer Reihe von Kondensatorschichten, die jeweils die Anodenschichten gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, die zur Zusammensetzung zu einer Elektrodenstapelanordnung fertig sind und mit den restlichen Bestandteilen einer Ausführungsform eines Elektrolytkondensators zusammengepasst werden,
  • 12 eine perspektivische Einzelteil-Draufsicht der Elektrodenstapelanordnung, die vorbereitet ist, um mit den restlichen Bestandteilen der Ausführungsform eines Elektrolytkondensators zusammengepasst zu werden,
  • 13 eine Draufsicht der in das Kondensatorgehäuse eingepassten Elektrodenstapelanordnung, die an den restlichen Bestandteilen der Ausführungsform eines Elektrolytkondensators befestigt wird, bevor die Abdeckung an dem Gehäuse angebracht wird und der Kondensator mit Elektrolyt gefüllt wird, und
  • 14 eine Draufsicht der fertigen Ausführungsform eines Elektrolytkondensators gemäß der Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier in Zusammenhang mit einem ICD-IPG beschrieben, ohne andere Anwendungen gemäß den allgemeinen Prinzipien der Erfindung hergestellter Elektrolytkondensatoren einzuschränken. Der nachstehend beschriebene Kondensator und der nachstehend beschriebene ICD nehmen die allgemeine Form von jenen an, die in dem vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 und verwandten Patenten offenbart sind, die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei der Herstellung von Elektrolytkondensatoren einer beliebigen Konfiguration, die in ICD, anderen IMD und in anderen Anwendungen verwendet werden, eingesetzt werden. Wenngleich die vorliegende Erfindung unter Verwendung von Ventilmetallen eines beliebigen Typs verwirklicht werden kann, wird Aluminium gemäß den bevorzugten hier beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines ICD-IPGs 10, in den der Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft aufgenommen ist, der zugeordneten elektrischen ICD-Leitungen 14, 16 und 18 und ihrer Beziehung zu einem menschlichen Herzen 12. Die Leitungen sind durch einen Verbinderblock 20 mit mehreren Anschlüssen, der getrennte Anschlüsse für jede der drei dargestellten Leitungen aufweist, mit dem ICD-IPG 10 verbunden. Die Leitung 14 ist mit einer subkutanen Elektrode 30 verbunden, die dafür vorgesehen ist, im Bereich des linken Brustkorbs subkutan angebracht zu werden. Die Leitung 16 ist eine Koronarsinusleitung, bei der eine lang gestreckte Spulenelektrode verwendet wird, die sich im Koronarsinus und im Bereich der großen Vene des Herzens befindet. Der Ort der Elektrode ist in unterbrochenen Linien bei 32 dargestellt und verläuft von einem Punkt innerhalb der Öffnung des Koronarsinus bis zu einem Punkt in der Nähe des linken Herzohrs um das Herz.
  • Die Leitung 18 ist mit einer lang gestreckten Elektrodenspule 28 versehen, die sich im rechten Ventrikel des Herzens befindet. Die Leitung 18 weist auch eine Stimulationselektrode 34 auf, die die Form einer spiralförmigen Spule annimmt, die in das Myokardgewebe des rechten Ventrikels geschraubt ist. Die Leitung 18 kann auch eine oder mehrere zusätzliche Elektroden zur Nah- und Fernfeld-Elektrogrammmessung aufweisen.
  • Bei dem dargestellten System werden Herzstimulationsimpulse zwischen der spiralförmigen Elektrode 34 und der lang gestreckten Elektrode 28 abgegeben. Die Elektroden 28 und 34 werden auch verwendet, um ventrikuläre Kontraktionen angebende elektrische Signale zu erfassen. Wie dargestellt ist, wird davon ausgegangen, dass die Elektrode 28 im rechten Ventrikel während sequenzieller und gleichzeitiger Defibrillationsimpulsbehandlungen mit mehreren Elektroden als die gemeinsame Elektrode dient. Beispielsweise werden während einer gleichzeitigen Defibrillationsimpulsbehandlung Impulse gleichzeitig zwischen der Elektrode 28 und der Elektrode 30 und zwischen der Elektrode 28 und der Elektrode 32 abgegeben. Während einer sequenziellen Impulsdefibrillation ist vorgesehen, dass Impulse sequenziell zwischen der subkutanen Elektrode 30 und der Elektrode 28 und zwischen der Koronarsinuselektrode 32 und der Elektrode 28 im rechten Ventrikel abgegeben werden. Einzelimpuls-Zweielektroden-Defibrillationsschockbehandlungen können auch bereitgestellt werden, typischerweise zwischen der Elektrode 28 und der Koronarsinuselektrode 32. Alternativ können einzelne Impulse zwischen den Elektroden 28 und 30 abgegeben werden. Die bestimmte Verbindung der Elektroden mit einem ICD hängt in gewissem Maße davon ab, welche spezifische Einzelelektrodenpaar-Defibrillationsschockbehandlung als am wahrscheinlichsten eingesetzt angesehen wird.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, in dem die Verbindung einer Hochspannungs-Ausgabeschaltung 40, einer Hochspannungs-Ladeschaltung 64 und von Kondensatoren 265 gemäß einem Beispiel des mikrocomputerbasierten Betriebssystems des ICD-IPGs aus 1 dargestellt ist. Wie dargestellt ist, werden die ICD-Operationen durch ein im Mikroprozessor 42 gespeichertes Programm gesteuert, wobei der Mikroprozessor 42 alle erforderlichen Rechenfunktionen innerhalb des ICDs ausführt. Der Mikroprozessor 42 ist durch einen bidirektionalen Daten-/Steuerbus 46 mit einer Steuerschaltungsanordnung 44 verbunden und steuert dabei den Betrieb der Ausgabeschaltungsanordnung 40 und der Hochspannungs-Ladeschaltungsanordnung 64. Eine Stimulations-/Erfassungsschaltungsanordnung 78 weckt den Mikroprozessor 42, um alle erforderlichen mathematischen Berechnungen auszuführen, Tachykardie- und Fibrillationserfassungsprozeduren auszuführen und die von den Zeitgebern in der Stimulations-/Erfassungsschaltungsanordnung 78 gesteuerten Zeitintervalle beim Reprogrammieren der ICD-Betriebsmodi oder -Parameterwerte oder beim Auftreten von -Signalen, welche die Abgabe von Herzstimulationsimpulsen oder das Auftreten von Herzkontraktionen angeben, zu aktualisieren.
  • Der Grundbetrieb und der bestimmte Aufbau oder die Bestandteile des als Beispiel dienenden ICDs aus den 1 und 2 können beliebigen der auf dem Fachgebiet bekannten Systeme entsprechen, und die vorliegende Erfindung hängt nicht von einer bestimmten Konfiguration davon ab. Der flache Aluminium-Elektrolytkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung kann allgemein in Zusammenhang mit den verschiedenen im vorstehend erwähnten Patent mit der Endnummer 209 erläuterten Systemen oder in Zusammenhang mit den verschiedenen Systemen oder Bestandteilen, die in den verschiedenen Patenten offenbart sind, die im vorstehend erwähnten Patent mit der Endnummer 133 aufgelistet sind, verwendet werden.
  • Die Steuerschaltungsanordnung 44 stellt der Ausgabeschaltungsanordnung 40 drei Signale von großer Wichtigkeit bereit. Diese Signale umfassen das erste und das zweite Steuersignal, die vorstehend erörtert wurden, welche als ENAB auf einer Leitung 48 und ENBA auf einer Leitung 50 bezeichnet sind. Weiterhin wichtig ist die DUMP-Leitung 52, die das Entladen der Ausgangskondensatoren einleitet, und die VCAP-Leitung 54, die der Steuerschaltungsanordnung 44 ein Signal zuführt, welches die auf den Ausgangskondensatoren C1, C2 gespeicherte Spannung angibt. Vorstehend in 1 dargestellte Defibrillationselektroden 28, 30 und 32 sind als durch die Leiter 22, 24 und 26 mit der Ausgabeschaltungsanordnung 40 gekoppelt dargestellt. Zum Erleichtern des Verständnisses sind diese Leiter auch mit "COMMON", "HVA" und "HVB" bezeichnet. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich. Beispielsweise kann die subkutane Elektrode 30 mit dem HVB-Leiter 26 gekoppelt sein, um das Abgeben einer Einzelimpulsbehandlung zwischen den Elektroden 28 und 30 zu ermöglichen. Während eines Logiksignals bei ENAB auf der Leitung 48 wird ein Kardioversions-/Defibrillationsschock zwischen der Elektrode 30 und der Elektrode 28 abgegeben. Während eines Logiksignals bei ENBA auf der Leitung 50 wird ein Kardioversions-/Defibrillationsschock zwischen der Elektrode 32 und der Elektrode 28 abgegeben.
  • Die Ausgabeschaltungsanordnung beinhaltet eine Kondensatorbank mit Kondensatoren C1 und C2 und Dioden 121 und 123, die zum Abgeben von Defibrillationsschocks an die Elektroden verwendet werden. Alternativ kann die Kondensatorbank einen weiteren Satz von Kondensatoren aufweisen, wie in der vorstehend erwähnten Anmeldung mit der Endnummer 758 dargestellt ist. In 2 sind die Kondensatoren 265 in Zusammenhang mit der Hochspannungs-Ladeschaltungsanordnung 64 dargestellt, welche durch die Steuer-/Zeitgeberschaltungsanordnung 44 über eine CHDR-Leitung 66 gesteuert wird. Wie dargestellt ist, werden die Kondensatoren 265 durch einen Hochspannungstransformator 65 mit hoher Frequenz geladen. Geeignete Ladepolaritäten werden durch die Dioden 121 und 123 aufrechterhalten. Die VCAP-Leitung 54 liefert ein Signal, das die Spannung an der Kondensatorbank angibt, und ermöglicht das Steuern der Hochspannungs-Ladeschaltungsanordnung und das Beendigen der Ladefunktion, wenn die gemessene Spannung dem programmierten Ladepegel gleicht.
  • Die Stimulations-/Erfassungsschaltungsanordnung 78 bein haltet einen R-Zacken-Messverstärker und einen Impulsgenerator für das Erzeugen von Herzstimulationsimpulsen, welche auch jeder beliebigen bekannten Herzschrittmacher-Ausgabeschaltungsanordnung entsprechen können, und beinhaltet eine Zeitgeber-Schaltungsanordnung zum Definieren ventrikulärer Stimulationsintervalle, Refraktärintervalle und Austastintervalle über einen Steuer-/Datenbus 80, wobei dies durch den Mikroprozessor 42 gesteuert geschieht.
  • Steuersignale, welche die Erzeugung von Herzstimulationsimpulsen durch die Stimulations-/Erfassungsschaltungsanordnung 78 auslösen, und Signale von der Stimulations-/Erfassungsschaltungsanordnung 78, welche das Auftreten von R-Zacken angeben, werden durch einen bidirektionalen Datenbus 81 zur Steuerschaltungsanordnung 44 übermittelt. Die Stimulations-/Erfassungsschaltungsanordnung 78 ist mit der in 1 dargestellten spiralförmigen Elektrode 34 durch einen Leiter 36 gekoppelt. Die Stimulations-/Erfassungsschaltungsanordnung 78 ist auch mit der in 1 dargestellten ventrikulären Elektrode 28 durch einen Leiter 82 gekoppelt, wodurch das bipolare Erfassen von R-Zacken zwischen den Elektroden 34 und 28 und die Abgabe bipolarer Stimulationsimpulse zwischen den Elektroden 34 und 28 möglich ist, wie vorstehend erörtert wurde.
  • Die 3(a) bis 3(g) zeigen perspektivische Ansichten von verschiedenen Bestandteilen des ICD-IPGs 10, einschließlich einer Ausführungsform des Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei diese Bestandteile nacheinander in das Gehäuse des ICD-IPGs 10 eingebracht werden, welches durch rechte und linke Abschirmungen 340 und 350 hergestellt ist.
  • In 3(a) wird das Elektronikmodul 360 in die rechte Abschirmung 340 des ICD-IPGs 10 eingesetzt. 3(b) zeigt den ICD-IPG 10, sobald das Elektronikmodul 360 in die rechte Abschirmung 340 eingesetzt worden ist.
  • 3(c) zeigt ein Paar von Kondensatoren 265, die, wie hier beschrieben, vor dem Einsetzen in die rechte Abschirmung 340 hergestellt worden sind, wobei die Kondensatoren 265 durch Zwischenverbindungen im Elektronikmodul 340 elektrisch in Reihe geschaltet sind. 3(d) zeigt den ICD-IPG 10, sobald das Paar der Kondensatoren 265 in die rechte Abschirmung 340 eingesetzt worden ist. Es ist zu verstehen, dass auch andere Formen der Kondensatoren 265 in der gleichen oder einer ähnlichen Weise wie hier beschrieben wurde, in das Gehäuse des ICD-IPGs 10 eingesetzt werden können.
  • 3(e) zeigt eine Isolatorabdeckung 370 vor ihrer Anordnung über Kondensatoren 265 in der rechten Abschirmung 340. 3(f) zeigt eine elektrochemische Zelle oder Batterie 380 mit einem Isolator 382, der vor dem Einsetzen in die Abschirmung 340 um die Batterie 380 herum angeordnet wird. Die Batterie 380 liefert die zum Laden und Entladen der Kondensatoren 265 erforderliche elektrische Energie und versorgt auch das Elektronikmodul 360 mit Leistung. Die Batterie 380 kann beliebige der im Stand der Technik verwendeten Formen zum Bereitstellen von Kardioversions-/Defibrillationsenergie annehmen, von denen einige in dem vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Erfindung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 angegeben sind.
  • 3(g) zeigt den ICD-IPG 10, bei dem die linke Abschirmung 350 mit der rechten Abschirmung 340 verbunden ist, wobei die Durchführung 390 von beiden Abschirmungshälften nach oben vorsteht. Ein Aktivitätssensor 400 und eine Patientenwarnvorrichtung 410 sind wie dargestellt am unteren Seitenabschnitt der linken Abschirmung 350 angeordnet. Die linke Abschirmung 350 und die rechte Abschirmung 340 werden anschließend geschlossen und hermetisch gedichtet (in den Figuren nicht dargestellt).
  • 4 zeigt eine Einzelteilansicht einer Ausführungsform einer Anoden-Kathoden-Teilanordnung oder Kondensatorschicht 227 des Kondensators 265, worin die vorliegende Erfindung implementiert werden kann. Es sei bemerkt, dass die Lehren der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung der resultierenden Kondensatoren und in diesen verwendet werden können, bei denen eine einzige Kathodenschicht, eine einzige Anodenschicht, die aus mehreren miteinander und mit einem Anodenansatz verbundenen Anodenlagen besteht, wie hier beschrieben wird, und ein Trenner, der die Anodenschicht und die Kathodenschicht trennt, eingesetzt werden.
  • Bei dem hier beschriebenen als Beispiel dienenden Kondensatorentwurf wird eine gestapelte Konfiguration mehrerer Kondensatorschichten 227 verwendet, wie nachstehend weiter mit Bezug auf 4 beschrieben wird. Jede Kondensatorschicht 227 weist alternierende im wesentlichen rechteckige Anodenschichten 170 und Kathodenschichten 175 auf, wobei eine im wesentlichen rechteckige Trennschicht 180 dazwischen angeordnet ist. Die Formen der Anodenschichten 170, der Kathodenschichten 175 und der Trenn schichten 180 sind in erster Linie eine Frage der Entwurfsauswahl, und sie werden in hohem Maße durch die Form oder Konfiguration eines Gehäuses 90 vorgeschrieben, innerhalb dessen diese Schichten schließlich angeordnet werden. Die Anodenschichten 170, die Kathodenschichten 175 und die Trennschichten 180 können jede beliebige Form annehmen, um die Packungswirksamkeit zu optimieren.
  • Die in 4 dargestellte als Beispiel dienende Anodenschicht 170d beinhaltet am bevorzugtesten eine Anzahl mit 185a, 185b, 185c bezeichneter nicht gekerbter Anodenlagen 185 und eine gekerbte Anodenlage 190 mit einer Anoden-Ansatzkerbe 200, die gemäß der vorliegenden Erfindung kalt zu verschweißen sind, und den Anodenansatz 195, der mit den Anodenlagen 185a, 185b und 185c gemäß der vorliegenden Erfindung kalt zu verschweißen ist. Es sei bemerkt, dass die in 4 dargestellte Anodenschicht 170d nur eine mögliche Ausführungsform einer Anodenschicht 170 ist. Die als Beispiel dienende Kathodenschicht 175d ist am bevorzugtesten aus einer Einzellage einer Aluminiumfolie hergestellt und weist einen Kathodenansatz 176 auf, der integral damit hergestellt ist und von seinem Umfangsbereich vorsteht.
  • Individuelle Anodenlagen 185a, 185b, 190 und 185c (hier alternativ als Anodenlagen 185/190 bezeichnet) werden aus einer hochreinen Aluminiumfolie ausgeschnitten, die wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, um eine hohe Kapazität je Flächeneinheit zu erreichen. Dünne Anodenlagen 185/190 sind bevorzugt, insbesondere wenn sie die spezifische Kapazität im wesentlichen beibehalten oder erhöhen, während sie die Dicke der Elektrodenstapel anordnung 225 verringern oder diese Dicke beibehalten, während die Gesamtkapazität erhöht wird. Beispielsweise wird erwogen, dass einzelne Anodenlagen 185/190 eine Dicke zwischen etwa 10 Mikrometern und etwa 500 Mikrometern aufweisen.
  • Die Kathodenschicht 175 ist vorzugsweise eine einzelne Kathodenlage, die aus einer hochreinen, flexiblen Aluminiumfolie ausgeschnitten ist. Die Kathodenschicht 175 wird am bevorzugtesten aus einer Aluminiumfolie mit einer hohen Oberfläche (d.h. einer stark geätzten Kathodenfolie) einer hohen spezifischen Kapazität (vorzugsweise mindestens 200 Mikrofarad/cm2 und mindestens 250 Mikrofarad/cm2, wenn frisch), einer Dicke von etwa 30 Mikrometern, einer Sauberkeit von etwa 1,0 mg/m2, wobei die maximale Chloridkontamination der projizierten Fläche berücksichtigt wird, und einer Reinheit, die kleiner sein kann als diejenige, die dem Ausgangsfolienmaterial entspricht, aus dem die Anodenfolie hergestellt ist, ausgeschnitten. Die Kathodenfolie hat vorzugsweise eine anfängliche Reinheit von mindestens 99 % Aluminium und bevorzugter von etwa 99,4 % Aluminium, eine endgültige Dicke von etwa 30 Mikrometern und eine anfängliche spezifische Kapazität von etwa 250 Mikrofarad je Quadratzentimeter. Gemäß anderen Ausführungsformen hat die Kathodenfolie eine spezifische Kapazität, die zwischen etwa 100 und etwa 500 Mikrofarad/cm2 liegt, und eine Dicke, die zwischen etwa 10 und etwa 150 Mikrometern liegt.
  • Es ist im Allgemeinen bevorzugt, dass die spezifische Kapazität der Kathodenfolie so hoch wie möglich ist und dass die Kathodenschicht 175 so dünn wie möglich ist.
  • Beispielsweise wird erwogen, dass die einzelnen Kathodenschichten 175 eine spezifische Kapazität von etwa 100–1000 Mikrofarad/cm2 aufweisen. Geeignete Kathodenfolien sind im Handel weit verbreitet erhältlich. Bei weiteren Ausführungsformen beinhaltet die Kathodenfolie Materialien oder Metalle zusätzlich zu Aluminium, Aluminiumlegierungen und "reinem" Aluminium.
  • Trennschichtlagen 180a und 180b und äußere Trennschichten der Elektrodenstapelanordnung 225 (8), die aus mehreren gestapelten Kondensatorschichten 227 zusammengesetzt sind, werden am bevorzugtesten aus einer Rolle oder Lage des Trennmaterials hergestellt. Die Trennschichten 180 werden vorzugsweise etwas größer ausgeschnitten als die Anodenschichten 170 und die Kathodenschichten 175, um einer Fehlausrichtung während des Stapelns der Schichten Rechnung zu tragen und dadurch nachfolgende Kurzschlüsse zwischen den Anoden- und Kathodenschichten zu verhindern und andererseits zu gewährleisten, dass sich eine physikalische Barriere zwischen den Anoden und den Kathoden des fertigen Kondensators befindet.
  • Gemäß einer in 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Kondensatorschicht 227 bilden zwei einzelne Trennschichtlagen 180a und 180b die Trennschicht 180, die zwischen allen Anodenschichten 170 und Kathodenschichten 175 angeordnet ist. Weitere einzelne Trennschichtlagen 180a und 180b sind an die Außenflächen der Anodenlage 185c und der Kathodenschicht 175d angrenzend angeordnet. Wenn die Teilanordnungen gestapelt sind, liegen die äußersten einzelnen Trennschichtlagen 180a und 180b an jeweilige benachbarte einzelne Trennschichtlagen 180b und 180a benachbarter Kondensatorschichten an, so dass zweilagige Trennschichten 180 alle benachbarten Kathoden- und Anodenschichten einer Elektrodenstapelanordnung 225 trennen.
  • Es ist bevorzugt, dass die Trennschichtlagen 180a und 180b und die äußeren Trennschichten zwischen der Elektrodenstapelanordnung und dem Gehäuse und der Abdeckung aus einem Material bestehen, das (a) chemisch reaktionsträge ist, (b) chemisch mit dem ausgewählten Elektrolyten verträglich ist, (c) mit dem Elektrolyten imprägniert werden kann, um einen Weg geringen Widerstands zwischen benachbarten Anoden- und Kathodenschichten zu erzeugen, und (d) benachbarte Anoden- und Kathodenschichten physikalisch trennt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Trennmaterial reine Cellulose, Kraftpapier mit einem sehr geringen Halogenid- oder Chloridgehalt mit einer Dicke von etwa 0,0005 Zoll, einer Dichte von etwa 1,06 Gramm/cm3, einer dielektrischen Stärke von 1400 Volt Wechselspannung je 0,001 Zoll Dicke und einer geringen Anzahl von Leitungswegen (etwa 0,4/ft2 oder weniger). Die Trennschichtlagen 180a und 180b und die äußeren Trennschichten 165a und 165b können auch aus anderen Materialien als Kraftpapier, wie Manila-Papier, porösen Polymermaterialien oder Fasergazematerialien, hergestellt werden. Bei solchen aus mehreren Kondensatorschichten zusammengesetzten Kondensatorstapeln sättigt oder befeuchtet ein flüssiges Elektrolyt die Trennschichten 180 und ist innerhalb der inneren Gehäusekammer des Kondensators angeordnet.
  • Fachleute werden verstehen, dass die genaue Anzahl der für die Verwendung in einer Elektrodenstapelanordnung 225 ausgewählten Kondensatorschichten 227 von der Energiedichte, vom Volumen, von der Spannung, vom Strom, von der Energieausgabe und anderen Anforderungen, die dem Kondensator 265 auferlegt wurden, abhängt. Ähnlich werden Fachleute verstehen, dass die genaue Anzahl der gekerbten Anodenlagen 190 und der nicht gekerbten Anodenlagen 185, der Anodenansatz 195, der Anodenschichten 170, der Kathodenschichten 175 und der Trennschichten 180, die zur Verwendung bei einer gegebenen Ausführungsform der Kondensatorschicht 227 ausgewählt wurden, von der Energiedichte, vom Volumen, von der Spannung, vom Strom, von der Energieausgabe und von anderen Anforderungen, die dem Kondensator 265 auferlegt wurden, abhängt. Es wird nun verständlich werden, dass eine praktisch unbegrenzte Anzahl von Kombinationen und Permutationen in Bezug auf die Anzahl der Kondensatorschichten 227 und die Anzahl der gekerbten Anodenlagen 190 und nicht gekerbten Anodenlagen 185, welche die Anodenschicht 170 bilden, der Anodenschichten 170, der Anoden-Ansätze 195, der Kathodenschichten 175 und der innerhalb jeder Kondensatorschicht 227 angeordneten Trennschichten 180 entsprechend der bestimmten Anforderung an den Kondensator 265 ausgewählt werden kann.
  • 5 zeigt das Verfahren zur Bildung von Anodenlagen, zum Anbringen der Anodenlagen aneinander zur Bildung einer Anodenschicht und zum anschließenden Herstellen eines Elektrolytkondensators unter Verwendung der Anodenschichten. Zuerst wird eine dünne Aluminiumfolie des vorstehend beschriebenen Typs in Schritt S100 bereitgestellt, in Schritt S102 geätzt, in Schritt S104"geformt" und in Schritt S106 in Anodenlagen 185/190 zerlegt, wie in 4 dargestellt ist. Die dielektrischen Schichten aus eloxiertem Aluminiumoxid werden in Schritt S104 in einer auf dem Fachgebiet bekannten Weise über den Poren und Tunneln aufwachsen gelassen, die im Ätzschritt S102 erzeugt wurden.
  • Die Anodenlagen 185/190 haben entgegengesetzte größere Anodenlagenflächen, die in Schritt S102 stark geätzt werden können, um bestimmte Poren zu bilden, die sich teilweise durch die Dicke der Anodenlage zu einer Lagenkernschicht erstrecken, und bestimmte durchgeätzte Tunnel, die sich durch die ganze Lagenkernschicht erstrecken, um eine Elektrolytbefeuchtung durch die äußeren Anodenlagen bis zu den inneren Anodenlagen einer Anodenschicht bereitzustellen. Die großen Poren, kleinen Poren, Tunnel mit großen Querschnitten und Tunnel mit kleinen Querschnitten stellen, verglichen mit den planaren Lagenflächen vor dem Ätzen, eine vergrößerte Oberfläche bereit. Einiges Oberflächenpotential geht jedoch infolge zu großer Poren und Tunnel verloren. Umgekehrt wird der ESR durch kleine Tunnel erhöht, die das Hindurchtreten von Elektrolyten und Ionen behindern. Vorzugsweise hat die geätzte Anodenfolie eine hohe spezifische Kapazität (mindestens etwa 0,3, mindestens etwa 0,5 oder am bevorzugtesten mindestens etwa 0,8 Mikrofarad/cm2), einen dielektrischen Spannungsfestigkeitsparameter von mindestens 425 Volt Gleichspannung, eine Dicke zwischen etwa 50 und etwa 200 Mikrometern und eine Sauberkeit von etwa 1,0 mg/m2, wobei die maximale Chloridkontamination der projizierten Fläche berücksichtigt wird. Die Anodenfolie hat vorzugsweise eine Nenn-Stoßspannung von 390 Volt, eine anfängliche Reinheit von etwa 99,99 Aluminium, eine endgültige Dicke von etwa 104 Mikrometern plus minus etwa 5 Mikrometern und eine spezifische Kapazität von etwa 0,8 Mikrofarad je Quadratzentimeter. Auf Spezifikation geätzte geeignete Aluminiumfolien sind im Handel weit verbreitet erhältlich.
  • Die Anoden- und Kathodenlagen werden am bevorzugtesten in Schritt S106 unter Verwendung von Unterstempeln mit einem geringen Zwischenraum von Wand zu Wand auf Form geschnitten, wobei der Zwischenwandabstand zwischen den im wesentlichen vertikal orientierten entsprechenden Wänden des Oberstempels und des Unterstempels am bevorzugtesten in der Größenordnung von etwa 6 Millionstel Zoll je Seite beträgt. Größere und kleinere Zwischenwandabstände zwischen den im wesentlichen vertikal orientierten entsprechenden Wänden des Oberstempels und des Hohlraums, wie etwa 2–12 Millionstel Zoll, können auch verwendet werden, sind jedoch weniger bevorzugt. Der Anodenansatz 195d ist vorzugsweise aus Aluminiumfolie geschnitten, und die Trennschichten 180a, 180b sind vorzugsweise in der gleichen Weise jeweils aus Kraftpapier geschnitten.
  • Ein so kleiner Zwischenraum führt zu glatten, gratfreien Kanten entlang den Umfängen der Anodenlagen 185 und 190 und der Anodenansatz 195 sowie der Kathodenschichten 175, der Kathodenansatz 176 und der Trennschichten 180a, 180b jeder Kondensatorschicht 170. Glatte, gratfreie Kanten an den Wänden der Stempel wurden als entscheidend für eine zuverlässige Funktionsweise eines Kondensators entdeckt. Das Vorhandensein von Graten entlang den Umfängen der Anodenlagen 185 und 190, der Anoden- und Kathoden-Ansätze 195, 176, der Kathodenschichten 175 und der Trennschichten 180 kann zu Kurzschlüssen und einem Ausfall des Kondensators führen. Das Mittel, mit dem die Anodenfolie, die Kathodenfolie und die Trennmaterialien geschnitten werden, kann einen erheblichen Einfluss auf das Fehlen oder Vorhandensein von Graten und anderen Schneidrückständen, die um den Umfang der geschnittenen Elemente abgelagert werden, haben. Die Verwendung von Stempeln mit einem kleinen Zwischenraum erzeugt eine Kante, die der durch andere Schneidverfahren, wie Stahllinealstempel, erzeugten Kante überlegen ist. Es wurde entdeckt, dass die Form, die Flexibilität und die Geschwindigkeit eines Stempels mit einem geringen Zwischenraum jenen überlegen Sind, die durch Laser- oder Messerschneiden erreicht werden. Andere Verfahren zum Schneiden oder Formen von Anodenlagen 185 und 190, Anoden-Ansätzen 195, Kathodenschichten 175 und Trennschichten 180 umfassen Stahllinealstempel-Schneiden, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden und Messerschneiden, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Weitere Einzelheiten in Bezug auf bevorzugte Verfahren zum Schneiden der Anodenfolie zum Formen von Anodenlagen und zum sandwichförmigen Aneinanderlegen von Anodenlagen zur Bildung einer Anodenschicht 170 sind im auf den Erwerber der vorliegenden Erfindung übertragenen vorstehend erwähnten Patent mit der Endnummer 133 dargelegt.
  • Die Anodenlagen 185/190 und der Anodenansatz 195d werden in Schritt S110 entsprechend der folgenden Beschreibung des Kaltschweißprozesses mit Bezug auf die 7–10 zusammengesetzt, um Anodenschichten 170, beispielsweise die Anodenschicht 170d aus 4, zu bilden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Seite an Seite gestapelten mehreren Anodenlagen 185/190 und der Anodenansatz 195d in der in 6 dargestellten Ausrichtung in Schritt S110 in einem Pressbett zu einem Anodenlagenstapel 170d' zusammengesetzt und in Schritt S112 zur Bildung der Anodenschicht 170d miteinander präzisionskaltverschweißt. Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, werden in Schritt S112 mehrere Kaltschweißungen 205a–205d vorgenommen, welche sich von den Stapelseiten 171d und 173d des Stapels von Anodenlagen, welche die Anodenschicht 170d bilden, bis zu einer CWD nach innen erstrecken. Die Kaltschweißungen 205a, 205b und 205d verbinden das Aluminiumventilmetall der Kernschicht jeder Lage 185/190 mechanisch und elektrisch miteinander. Der Anodenansatz der Anodenlage 190 wird dadurch elektrisch durch eine Kaltschweißung 205c mit den Kernschichten der Anodenlagen 185a–185c gekoppelt. Die Kaltschweißungen 205a–205d können einen kreisförmigen Querschnitt mit jeder beliebigen zweckmäßigen Form, welche von der Form des später beschriebenen Schweißstifts abhängt, aufweisen, wie in den 6 und 7 dargestellt ist.
  • Die Kaltschweißverformung der Anodenlagen 185/190 wird durch gleichzeitiges Eintreiben von vier Sätzen erster und zweiter axial ausgerichteter Kaltschweißstifte in jeweilige erste und zweite Stapelseiten der gestapelten Anodenlagen 185/190 bis zu im wesentlichen gleichen Kaltschweißtiefen CWD ausgeführt, wie in 7 dargestellt ist. Auf diese Weise werden Kaltschweißungen 205a–205d aller Anodenlagen mit vereinheitlichter Größe und Stärke erreicht, während die Beschädigung angrenzender Oxidschichten der Anodenlagen 185/190 minimiert wird, so dass die Kapazität je Flächeneinheit maximiert wird. Insbesondere wird die in 7 dargestellte Lagenstapelhöhe SSH außer in den Bereichen der Kaltschweißungen 205a–205d bei dem Kaltschweißprozess nicht erheblich verringert. Es ist zu verstehen, dass mehr oder weniger als vier Kaltschweißungen 205 gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden könne.
  • Das Kaltschweißen wird durch die Verwendung einer vertikalen Presse des in 5(b) dargestellten Typs aus dem vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 oder einer anderen geeigneten horizontalen oder vertikalen Presse, bei der die Press-Spannvorrichtung 300 aus 8 verwendet wird, ausgeführt. Die Press-Spannvorrichtung 300 beinhaltet eine erste oder obere Plattenanordnung 310 und eine zweite oder untere Plattenanordnung 320, die eingerichtet sind, um den zwischen der ersten und der zweiten Plattenanordnung 310 und 320 getragenen Anodenlagenstapel 170d' aufzunehmen. Die Press-Spannvorrichtung 300 oder die erste und die zweite Plattenanordnung 310 und 320 weisen vorzugsweise Lagefestlegungsstifte oder einen Lagefestlegungsrahmen (nicht dargestellt), um die Anodenlagen 185/190 in dem Anodenlagenstapel 170d' ausgerichtet zu halten, auf. Die erste und die zweite Plattenanordnung 310 und 320 tragen einen oder vorzugsweise mehrere Kaltschweißstempel, wobei die erste und die zweite Plattenanordnung 310 und 320 beispielsweise jeweils vier in einer planaren Matrix angeordnete Kaltschweißstempel, so dass die vier Kaltschweißungen 205a, 205b, 205c, 205d aus 6 gebildet werden, tragen. Die Press-Spannvorrichtung 300 beinhaltet vorzugsweise weiter einen Ausrichtungs- und Führungsmechanismus, der sich zwischen der ersten und der zweiten Plattenanordnung 310 und 320 erstreckt, um die erste und die zweite Plattenanordnung 310 und 320 im wesentlichen parallel und in Lageübereinstimmung miteinander zu halten, wenn sie in beliebigen der auf dem Fachgebiet wohlbekannten Arten aufeinander zu und voneinander fort bewegt werden.
  • Die erste und die zweite Plattenanordnung 310 und 320 der in 8 dargestellten Press-Spannvorrichtung 300 weisen jeweils jeweilige erste und zweite im wesentlichen planare Kraftausübungsplatten 312 und 322 und jeweilige erste und zweite im wesentlichen planare Stempelhalter 314 und 324 auf. Der erste und der zweite Stempelhalter 314 und 324 haben jeweils vier Stempelaufnahmen und vier innerhalb von vier Aufnahmen gehaltene Kaltschweißstempel. Die erste Plattenanordnung 310, die zweite Plattenanordnung 320 und der dazwischen angeordnete Anodenlagenstapel 170d' sind in 8 im Querschnitt dargestellt, wobei die Stempelaufnahmen 316a und 316b des Stempelhalters 314 Stempel 315a bzw. 315b halten und die Stempelaufnahmen 32ba und 326b des Stempelhalters 324 Stempel 325a bzw. 325b zur Bildung der in den 6 und 7 dargestellten Kaltschweißungen 205a und 205b halten.
  • Gemäß der in 8 dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden die Kaltschweißstempel 315a und 315b mit Kaltschweißstiften 317a und 317b hergestellt, die von den Stempelkörpern 319a bzw. 319b ausgehen. Ähnlich werden die Kaltschweißstempel 325a und 325b mit Kaltschweißstiften 327a und 327b hergestellt, die von den Stempelkörpern 329a bzw. 329b ausgehen. Die Stempelkörper 319a und 319b passen in Stempelkörperaufnahmen 316a und 316b des ersten im wesentlichen planaren Stempelhalters 314 oder werden in diese eingesteckt, und die Stempelkörper 329a bzw. 329b passen in Stempelkörperaufnahmen 326a und 326b des zweiten im wesentlichen planaren Stempelhalters 324 oder werden in diese eingesteckt.
  • Die Kaltschweißstifte 317a und 317b erstrecken sich vom ersten Stempelhalter 314 nach außen zur ersten Stapelseite 171d des Anodenlagenstapels 170d', und die Kaltschweißstifte 327a und 327b erstrecken sich vom zweiten Stempelhalter 324 zur ersten Stapelseite 173d des Anodenlagenstapels 170d' nach außen. Auf diese Weise werden die Kaltschweißstifte 317a und 327a durch den Anodenlagenstapel 170d' in dem Bereich, in dem die Kaltschweißung 205a vorzunehmen ist, im wesentlichen axial ausgerichtet gehalten und die Kaltschweißstifte 317b und 327b durch den Anodenlagenstapel 170d' in dem Bereich, in dem die Kaltschweißung 205b vorzunehmen ist, im wesentlichen axial ausgerichtet gehalten. Es sei bemerkt, dass der erste und der zweite Stempelhalter 314 und 324 zwei weitere Aufnahmen aufweisen, die zwei weitere Kaltschweißstempel halten, um die Kaltschweißungen 205c und 205d aus 6 zu bilden.
  • Alle Kaltschweißstifte 317a, 317b und 327a, 327b haben im wesentlichen gleiche Stiftlängen, die sich von ihren jeweiligen Stempelkörpern 319a, 319b und 329a, 329b und den im wesentlichen planaren einwärts gerichteten Flächen der jeweiligen Stempelhalter 314 und 324 fort erstrecken. Die erste Kraftausübungsplatte 312 drückt gegen alle von den ersten Kaltschweiß-Stempelkörpern 319a, 319b und dem ersten Stempelhalter 314, und die zweite Kraftausübungsplatte 322 drückt gegen alle von den zweiten Kaltschweiß-Stempelkörpern 329a, 329b und dem ersten Stempelhalter 324. Die Presskraft wird durch die jeweiligen ersten und zweiten Kraftausübungsplatten 312 und 322 gleichmäßig auf alle ersten und zweiten Kaltschweißstempel ausgeübt.
  • Bei dieser als Beispiel dienenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Press-Spannvorrichtung 300 in einer vertikalen Presse zu montieren ist. Bei einer vertikalen Presse werden die erste und die zweite Plattenanordnung 310 und 320 als obere bzw. untere Plattenanordnung bezeichnet, welche sich oberhalb der ersten oder oberen Stapelseite 171d bzw. der zweiten oder unteren Stapelseite 173d des horizontal gestapelten Anodenlagenstapels 170d befinden. Die untere Plattenanordnung 320 ist vorzugsweise in einem Pressbett gelagert, wobei die untere Stapelseite 173d des Anodenlagenstapels auf den unteren Kaltschweißstiften 325a, 325b usw. lagert, und sie werden in Lageübereinstimmung gehalten. Die obere Plattenanordnung 310 kann an einem beweglichen Pressarm, der gegen die obere Stapelseite 171d des Anodenlagenstapels 170d nach unten geführt wird, bis die vorgeschriebene CWD von jedem der Kaltschweißstifte 317a, 317b, 327a, 327b usw. erreicht wurde, schwebend angeordnet werden. Daher sind die Stempelkörper 319a und 319b der oberen Kaltschweißstempel 315a und 315b und die oberen Stempelaufnahmen 316a und 316b geformt oder gekeilt, um die oberen Kaltschweißstempel 315a und 315b an ihrem Ort zu halten, wenn die obere Plattenanordnung 310 über der Oberseite 171d schwebend angeordnet ist. Die oberen Stempel könnten durch andere bekannte Verriegelungs- oder Reibungsmechanismen, beispielsweise Federn, Rohrgewinde, Keile oder dergleichen, in den oberen Stempelaufnahmen gehalten werden.
  • Der Kaltschweißprozess ist weiter in den 9(a) und 9(b) dargestellt. In 9(a) wird die Presskraft auf die erste oder obere Kraftausübungsplatte 312 und die zweite oder untere Kraftausübungsplatte 314 ausgeübt. Die Kraftausübungsplatten 312 und 314 verteilen die Presskraft über die äußersten Flächen des ersten oder oberen Stempelhalters 314 und des zweiten oder unteren Stempelhalters 324 und auf die dadurch gelagerten Kaltschweißstifte 317a, 317b, 327a, 327b. In 9(a) ist dargestellt, dass die Kaltschweißstifte 317a, 317b, 327a, 327b die Anodenlagen 185/190 in den Bereichen der Kaltschweißungen 205a und 205b teilweise zusammendrücken. In 9(b) ist dargestellt, dass die Kaltschweißstifte 317a, 317b, 327a, 327b in den Bereichen der Kaltschweißungen 205a und 205b vollständig in die Anodenlagen 185/190 vorgeschoben sind. Die Kaltschweißungen 205a und 205b haben eine CWD, die den Längen der Stempelstifte im wesentlichen gleicht, wenn die Stapelseiten 171d und 173d durch die im wesentlichen planaren ersten oder oberen und zweiten oder unteren Stempelhalter 314 und 324 berührt werden. Dadurch wird bewirkt, dass die Kaltschweißungen 205a, 205b, 205c, 205d aus 6 die CWD in Bezug auf die in 8 dargestellte SSH aufweisen.
  • Die CWD kann auch durch Rückkopplung der gemessenen ausgeübten Kraft geregelt werden, so dass das Vorbewegen der ersten und der zweiten Plattenanordnung unterbrochen wird, wenn eine vorgegebene ausgeübte Kraft gemessen wird. Andernfalls kann die CWD durch vorheriges Festlegen der Pressgrenzenvorschiebung der ersten und der zweiten Plattenanordnung auf einen festen Abstand geregelt werden.
  • Die Kaltschweißstifte 317a, 317b, 327a, 327b usw, haben eine verhältnismäßig kleine Querschnittsfläche in Bezug auf die Fläche der ersten und der zweiten Stapelseite 171d und 173d des Anodenlagenstapels 170d. Daher ist die zum Pressen der Kaltschweißstifte 317a, 317b, 327a, 327b usw. in den Anodenlagenstapel 170d von der ersten und der zweiten Stapelseite 171d und 173d in im wesentlichen axialer Ausrichtung erforderliche Kraft erheblich kleiner als die zum Zusammendrücken des Anodenlagenstapels 170d' insgesamt erforderliche Kraft. Falls daher die ausgeübte Kraft begrenzt ist, kann der Anodenlagenstapel 170d' selbst einen CWD-Anschlag bilden, der wirksam ist, wenn die im wesentlichen planaren Flächen der im wesentlichen planaren Stempelhalter 312, 314 die erste und die zweite Außenfläche 171d und 173d berühren. Auf diese Weise gleicht der endgültige Abstand zwischen der ersten und der zweiten Plattenanordnung im wesentlichen der SSH.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der endgültige Abstand zwischen der ersten und der zweiten Plattenanordnung im wesentlichen gleich der SSH gemacht werden, wenn die erste und die zweite Plattenanordnung 310 und 320 einander berühren. Bei einem Weg, um dies zu erreichen, weist die Press-Spannvorrichtung der ersten und der zweiten Plattenanordnung 310 und 320 wahlweise CWD-Anschlagselemente auf, die die von jedem Kaltschweißstift 317a, 317b, 327a, 327b erreichte CWD begrenzen. Bei den in den 9(a) und 9(b) dargestellten Ausführungsformen ist der Stempelhalter 314 so modifiziert, dass er peripher angeordnete Anschlagselemente 318a und 318b aufweist, und der Stempelhalter 324 so modifiziert, dass er peripher angeordnete Anschlagselemente 328a und 328b aufweist. Die Anschlagselemente 318a, 318b, 328a, 328b können Stifte oder eine kontinuierliche Kante sein. Die Anschlagslängen sind mit der SSH und der gewünschten CWD, die in 10(b) erreicht wird, wenn die ersten oder oberen Anschlagselemente 318a und 318b die zweiten oder unteren Anschlagselemente 328a, 328b berühren, korreliert. Generell würden die Anschlagslängen gewährleisten, dass der Abstand zwischen den gegenüberstehenden Flächen des ersten oder oberen Stempelhalters 314 und des zweiten oder unteren Stempelhalters 324 im wesentlichen gleich der SSH oder größer als diese wären, wenn die ersten oder oberen Anschlagselemente 318a und 318b die zweiten oder unteren Anschlagselemente 328a, 328b berühren. Wenngleich in den 10(a) und 10(b) gleiche Anschlagslängen dargestellt sind, wird verstanden werden, dass die ersten oder oberen Anschlagselemente 318a und 318b länger oder kürzer sein können als die zweiten oder unteren Anschlagselemente 328a, 328b, solange sie einander berühren, bevor die gegenüberstehenden Flächen des ersten oder oberen Stempelhalters 314 und des zweiten oder unteren Stempelhalters 324 die erste Stapelseite 171d bzw. die zweite Stapelseite 173d berühren, oder während dies geschieht. Auf diese Weise wird verständlich sein, dass die zweiten oder unteren Anschlagselemente 328a, 328b in der Höhe und im Abstand so angeordnet werden können, dass die Anodenlagen des Anodenlagenstapels 170d' in Lageübereinstimmung gebracht werden.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise auch in der gleichen Weise zum Kaltschweißen des Anodenansatzes 195d an die Anodenlagen 185a, 185b, 185c durch die in 6 dargestellte Kaltschweißung 205c verwendet.
  • Andere Variationen der bevorzugten Ausführungsformen können auch implementiert werden. Die mehreren ersten und zweiten Kaltschweißstempel können integral mit der jeweiligen ersten und zweiten Kraftausübungsplatte hergestellt werden, so dass die Kaltschweiß-Stempelkörper integral in die Kaltschweißplatten aufgenommen werden und sich die Kaltschweißstifte von den Kraftausübungsplatten um eine Kaltschweißstift-Länge, die mit der CWD korreliert ist, erstrecken. Vorzugsweise sind die einzelnen oder mehreren ersten und zweiten Kaltschweißstempel jedoch von den ersten und zweiten Kraftausübungsplatten getrennt, so dass die einzelnen oder mehreren ersten und zweiten Kaltschweißstempel ersetzt werden können, wenn sich die Kaltschweißstifte bei der Verwendung abnutzen.
  • Alternativ können die ersten und zweiten im wesentlichen planaren Kraftausübungsplatten 312 und 322 und die jeweiligen ersten und zweiten im wesentlichen planaren Stempelhalter 314 und 324 zu einer einheitlichen Lagerung und einheitlichen Kraftverteilungsplatten kombiniert werden, die mit den Aufnahmen für die Kaltschweiß-Stempelkörper versehen sind. Die kombinierten Kraftausübungsplatten 312 und 322 und die jeweiligen ersten und zweiten im wesentlichen planaren Stempelhalter 314 und 324 halten die Kaltschweißstifte, die sich um eine Kaltschweißstift-Länge, welche mit der CWD korreliert ist, von der im wesentlichen planaren Körperfläche erstrecken.
  • Bei einer weiteren Variation beliebiger der vorstehend erwähnten Ausführungsformen können die Kaltschweiß-Stempelkörper mehrerer erster und zweiter Kaltschweißstempel miteinander als erste und zweite einheitliche Kaltschweiß stempel verbunden werden, welche einheitliche Kaltschweiß-Stempelkörper aufweisen, die zur Aufnahme in einer anpassbaren Aufnahme geformt sind. Die einheitlichen Kaltschweiß-Stempelkörper sind im wesentlichen planar und lagern integral die Kaltschweißstifte, die sich um eine Kaltschweißstift-Länge, welche mit der CWD korreliert ist, von der im wesentlichen planaren Körperfläche erstrecken.
  • Die bestimmte Form, Anzahl und Herstellungsart und Bildung der Anodenlagen der Anodenschicht 170d, die hier beschrieben sind, dienen nur der Erläuterung und schränken den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise ein. Unter anderem kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um die Ventilmetallkerne einer beliebigen Anzahl gestapelter, geätzter und eloxierter Anodenlagen und beliebige Konfigurationen der Anodenlagen elektrisch und mechanisch zu verbinden.
  • Die 11 und 12 zeigen die Bildung der Elektrodenstapelanordnung 225 nach Schritt S114 aus 5 in Bezug zur Kondensatorgehäuseabdeckung 110, zum Gehäuse 90 und zu anderen Bestandteilen des in 8 dargestellten Kondensators 265. Die Elektrodenstapelanordnung 225 beinhaltet mehrere Kondensatorschichten 227a–227h, die wie vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben zusammengesetzt sind und Anodenansätze 195a–195h und Kathodenansätze 176a–176h aufweisen. Die an jeder Kondensatorschicht innerhalb der Elektrodenstapelanordnung 225 entwickelte Spannung reicht am bevorzugtesten von etwa 360 bis etwa 390 Volt Gleichspannung. Wie nachstehend beschrieben wird, sind die verschiedenen Anodenteilanordnungen der Elektrodenstapelanordnung 225 typischerweise elektrisch parallel geschaltet, und sie sind die verschiedenen Kathodenschichten der Elektrodenstapelanordnung 225. Die Elektrodenstapelanordnung 225 dient lediglich der Erläuterung und schränkt den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Anzahl oder Kombination der Anodenschichten 170, der Kathodenschichten 175, der Trennschichten 180, der Anodenansätze 195, der Kathodenansätze 176 usw. in keiner Weise ein. Die Anzahl der Elektrodenbestandteile wird stattdessen entsprechend der erforderlichen Gesamtkapazität, der Gesamtfläche jeder Schicht, der spezifischen Kapazität der verwendeten Folie und anderen Faktoren bestimmt.
  • Die Kondensatorschichten 227a–227h werden zwischen äußeren Papierschichten 165a und 165b aufeinander gestapelt, und eine äußere Umhüllung 115 wird in Schritt S112 über den oberen Teil der Elektrodenstapelanordnung 225 gefaltet. Ein Umhüllungsband 245 hält dann die äußere Umhüllung 115 an ihrem Ort und hält die verschiedenen Bestandteile der Elektrodenstapelanordnung 225 zusammen. Die äußere Umhüllung 115 wird am bevorzugtesten aus dem vorstehend beschriebenen Trennmaterial oder anderen geeigneten Materialien, wie Polymermaterialien, geeigneten Wärmeschrumpfungsmaterialien, geeigneten gummierten Materialien und künstlichen Entsprechungen oder Derivaten davon und dergleichen, gestanzt. Das Umhüllungsband 245 wird am bevorzugtesten aus einem mit Polypropylen hinterlegten Acrylklebeband ausgeschnitten, es kann jedoch auch durch eine Heftklammer, eine Ultraschall-Papierverbindung oder -schweißung, andere geeignete Klebstoffe als Acrylklebstoff, ein anderes geeignetes Band als mit Polypropylen hinterlegtes Band, einen Haken und eine entsprechende Klemme usw. ersetzt werden. Verwendbare Alternativen zur äußeren Umhüllung 115 und zum Umhüllungsband 245 und verschiedene Stapelungs- und Lagegenauigkeitsprozesse, aus denen die Elektrodenstapelanordnung 225 am bevorzugtesten hergestellt wird, sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und sind in dem vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Erfindung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 offenbart.
  • 12 zeigt eine perspektivische Einzelteil-Draufsicht einer Ausführungsform eines als Beispiel dienenden gehäuseneutralen Elektrolytkondensators 265, worin die Elektrodenstapelanordnung 225 und die elektrischen Verbindungen, die zu den zusammengeführten Anoden- und Kathodenansätzen 232 und 233 gebildet sind, eingesetzt werden. Diese Ausführungsform beinhaltet eine Anodendurchführung 120 und eine Kathodendurchführung 125, die am bevorzugtesten spulenförmige Basisabschnitte 121 bzw. 126 aufweisen. Die Durchführungen 120 und 125 stellen elektrische Durchführungsanschlüsse für den Kondensator 265 bereit und führen die zusammengeführten Anodenansätze 232 und die zusammengeführten Kathodenansätze 233 innerhalb der Basisabschnitte 121 und 126 für elektrische und mechanische Verbindungen zusammen.
  • Der Durchführungsdraht wird zur Herstellung der Durchführungen 120 und 125 zuerst bereitgestellt und auf Länge geschnitten. Ein Ende des auf Länge geschnittenen Drahts wird so gewickelt, dass sein Innendurchmesser oder seine innere Abmessung etwas größer ist als der Durchmesser oder die Abmessung, die für das Einkreisen der zusammengeführten Anodenansätze 232 oder der zusammengeführten Kathoden ansätze 233 erforderlich ist. Die zusammengeführten Anodenansätze 232 werden als nächstes durch Falzen zu einem Bündel zusammengeführt, und der Innendurchmesser 131 der Anodendurchführungs-Spulenanordnung 120 wird über den zusammengeführten Anodenansätzen 232 angeordnet, so dass sich der Anoden-Durchführungsstift 130 von der Basis der zusammengeführten Anodenansätze 232 nach außen erstreckt. Ähnlich werden die zusammengeführten Kathodenansätze 233 zusammengeführt, und der Innendurchmesser 136 der Kathodendurchführungs-Spulenanordnung 125 über den zusammengeführten Kathodenansätzen 233 angeordnet, so dass sich der Kathodendurchführungsstift 135 von der Basis des Kathodenansatzes 233 nach außen erstreckt. Die spulenförmigen Basisabschnitte 121 und 126 der Anodendurchführung 120 und der Kathodendurchführung 125 werden dann am bevorzugtesten auf die Anoden- und Kathodenansätze 232 und 233 gefalzt, woraufhin ihre distalen Enden auf Länge geschnitten werden, wobei dies am bevorzugtesten so geschieht, dass die Falze im wesentlichen senkrecht zu gedachten Achsen 234 und 235 der zusammengeführten Anoden- und Kathodenänsätze 232 und 233 orientiert werden. Das Schneiden der distalen Enden auf Länge kann weniger bevorzugt auch bei anderen nicht senkrechten Winkeln zu den gedachten Achsen 234 und 235 geschehen.
  • Bei manchen bevorzugten Verfahren wird eine Falzkraft auf die Durchführungsspulen 121 und 126 und die Ansätze 232 und 233 während eines nachfolgenden bevorzugten Schweißschritts ausgeübt. Bei einem Verfahren ist es bevorzugt, dass die gefalzten Anoden- und Kathodendurchführungen durch Laser oder Ultraschalleinwirkung entlang dem oberen Abschnitt der auf Länge geschnittenen Kante der distalen Enden an die Anoden- und Kathodenansätze 232 und 233 geschweißt werden. Nach dem Schweißen der Durchführungen 120 und 125 an die zusammengeführten Anodenansätze 232 bzw. die zusammengeführten Kathodenansätze 233 werden die Stifte 130 und 135 zur Einführung durch Durchführungslöcher 142 und 143 des Gehäuses 90 gebogen.
  • Es existieren viele andere Ausführungsformen der Durchführungen und Mittel zu Verbinden der Durchführungsstifte mit Anoden- und Kathodenansätzen als jene, die in den Figuren explizit dargestellt sind und in dem vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 beschrieben sind.
  • Eine Gehäuseunteranordnung wird auch aus dem Gehäuse 90, einer Anoden-Quetschhülse 95, einer Kathoden-Quetschhülse 100 und einer Füllanschluss-Quetschhülse 105 erzeugt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der Kondensator 265, das Gehäuse 90 und die Abdeckung 110 aus Aluminium hergestellt. Bei anderen Ausführungsformen können das Gehäuse 90 oder die Abdeckung 110 aus einem anderen geeigneten korrosionsbeständigen Metall, wie Titan oder Edelstahl oder alternativ einem geeigneten Kunststoff, Polymermaterial oder einer geeigneten Keramik hergestellt werden. Die Anoden-Quetschhülse 95 und die Kathoden-Quetschhülse 100 werden an die Seitenwand des Aluminiumgehäuses angeschweißt, so dass sie um die Anoden- und Kathoden-Durchführungs-Quetschhülsenlöcher 142 und 143 passen, und eine Füllanschluss-Quetschhülse wird um ein Füllanschlussloch 106 herum an die Gehäuseseitenwand geschweißt. Die Schweißschritte sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung, und verschiedene Arten zu ihrer Ausführung sind detailliert im vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 offenbart.
  • Drahtführungen 140 und 141 passen in mittlere Löcher der Quetschhülsen 95 bzw. 100 und nehmen Anoden- und Kathodenanschlussstifte 130 und 135 auf, zentrieren sie und isolieren sie elektrisch gegen das Gehäuse 90, die Anoden-Quetschhülse 95 und die Kathoden-Quetschhülse 100. Die Bildung und das Zusammensetzen der Führungsdrähte 140, 141 mit den Quetschhülsen 95, 100 und den Kathodenstiften 130, 135 sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung, und Beispiele davon sind detailliert im vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 offenbart. Ähnlich sind das Einführen der Kathodenstifte 130, 135 durch die Drahtführungen 140, 141 und das Einsetzen der damit gekoppelten Elektrodenstapelanordnung 225 in die innere Kammer des Gehäuses 90 nicht Teil der vorliegenden Erfindung, und Beispiele davon sind detailliert im vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 offenbart.
  • Eine Verbinderanordnung ist auch mit den freiliegenden, nach außen vorstehenden Stiften 130 und 135 gekoppelt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Verbinderblock 145 oberhalb des Gehäuses 90 und/oder der Abdeckung 110 angeordnet oder auf andere Weise damit verbunden, und es ist eine Stammverdrahtung 155 daran und Wergussklebstoff darin angeordnet. Die spezielle Konfiguration des Verbinderblocks 145 und das Verfahren zu seiner Herstellung spielen jedoch keine Rolle bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung. Beispiele davon sind detailliert im vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 offenbart.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein vorgeformter Kunststoffverbinderblock 145 durch Führen des Anodendurchführungsstifts 130 durch das Verbinderblock-Anodendurchführungsloch 300 und anschließendes Führen des Kathodendurchführungsstifts 135 durch das Verbinderblock-Kathodendurchführungsloch 305 an der Anoden-Quetschhülse 95 und der Kathoden-Quetschhülse 100 angeordnet. Der Verbinderblock 145 wird als nächstes abschließend an die Außenfläche des Gehäuses 90 angelegt. Der Anodendurchführungsstift 130 wird dann in eine Anodenfalzhülse 150b der Stammverdrahtung 155 eingeführt. Der Kathodendurchführungsstift 135 wird dann in eine Kathodenfalzhülse 150a der Stammverdrahtung 155 eingeführt. Die Falzhülsen 150a und 150b werden dann an Durchführungsstifte 130 und 135 gefalzt. Die distalen oder Basisabschnitte der Falzhülsen 150a und 150b werden auf eine isolierte Anodenleitung 151 bzw. eine isolierte Kathodenleitung 152 gefalzt. Ein Epoxidklebstoff wird dann in Zwischenräume im Verbinderblock 145 eingebracht, um die gefalzten Verbindungen zu isolieren, die Drahtführungen 140 und 141, das Gehäuse 90 und die Quetschhülsen 95 und 100 zu dichten und eine Spannungsentlastung für die Durchführungsstifte 130 und 135 und die Durchführungs-Drahtfalzverbindungen bereitzustellen. Die isolierten Leitungen 151 und 152 werden ebenso mit dem Anschlussverbinder 153 verbunden, der das weibliche Ende eines Gleitkontakts bildet und dafür ausgelegt ist, mit dem Elektronikmodul 360 in 3(d) verbunden zu werden. Die fertige Anordnung ist in 13 dargestellt.
  • Die Lebensdauer des Kondensators 265 kann erheblich verkürzt werden, falls Lösungsmitteldampf oder Elektrolytfluid aus dem Inneren des Kondensators 265 entweicht. Weiterhin kann, falls Elektrolyt aus dem Kondensator 265 leckt, der Elektrolyt die Schaltungen angreifen, mit denen der Kondensator 265 verbunden ist, oder er kann sogar einen Leitungsweg zwischen Abschnitten dieser Schaltung bereitstellen. Die Abdeckung 110 wird auf der Oberkante 92 der Gehäuseseitenwand angeordnet, die Oberkante 92 wird über die Abdeckungskante gefalzt, und die Verbindungsstelle zwischen ihnen wird lasergeschweißt, wobei all dies beispielsweise in einer im vorstehend erwähnten Patent mit der Endnummer 133 offenbarten Weise geschieht, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Der in 14 dargestellte sich ergebende Kondensator 265 weist demgemäß am bevorzugtesten hermetische Laserschweißnähte zwischen dem verbundenen Gehäuse 90 und der Abdeckung 110 und zwischen den Quetschhülsen 95, 100 und 105 und dem Gehäuse 90 auf. Zusätzlich ist im Anodendurchführungsabschnitt 236 und im Kathodendurchführungsabschnitt 240 am bevorzugtesten eine Klebedichtung angeordnet, um die Quetschhülsenwände und die Durchführungsdrähte zu dichten.
  • Das Innere des Kondensators 265, das nicht von der Elektrodenstapelanordnung 225 belegt ist, wird durch den an die Füllanschluss-Quetschhülse 105 angeschweißten Füllanschluss 107 über das Loch 106 mit Elektrolyt gefüllt, es werden Alterungszyklen ausgeführt, und der Füllanschluss wird dann geschlossen. Das Füllen und Altern werden in mehreren Vakuumimprägnierzyklen und Alterungszyklen aus geführt, welche nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind, und Beispiele davon sind detailliert im vorstehend erwähnten, auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragenen Patent mit der Endnummer 133 offenbart. Der Elektrolyt kann ein beliebiger geeigneter flüssiger Elektrolyt für Hochspannungs-Elektrolytkondensatoren sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Elektrolyt ein Elektrolyt auf Ethylenglykolbasis mit einer Adipinsäurelösung. Es wird erwogen, dass auch andere flüssige Elektrolyte, die zur Verwendung in Hochspannungskondensatoren geeignet sind, verwendet werden können.
  • Während des Ladens des Kondensators gibt der Elektrolyt auf Ethylenglykolbasis Wasserstoffgas ab, das sich innerhalb der inneren Kondensatorkammer ansammelt und schließlich bewirken kann, dass sich die Basis und die Abdeckung nach außen vorwölben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Wasserstoffgas durch das Lumen des Füllanschlusses 107 abgegeben, während ein Verlust an Flüssigkeit oder verdampftem Elektrolyt verhindert wird.
  • Es sei bemerkt, dass der Kondensator 265 alternativ als ein gehäusenegativer Kondensator hergestellt werden kann, wobei das Gehäuse 90 und die Abdeckung 110 elektrisch mit den Kathodenschichten verbunden sind und daher auf dem gleichen elektrischen Potential wie die Kathodenschichten, d.h. auf einem negativen Potential, liegen.
  • Die vorhergehenden spezifischen Ausführungsformen veranschaulichen eine Kondensatorstruktur und ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Aufnahme in eine IMD gemäß der vorliegenden Erfindung. Es ist daher zu verstehen, dass andere Mittel, die Fachleuten bekannt sind oder hier offenbart sind und die vor dem Einreichungsdatum dieser Anmeldung existierten oder zu einer späteren Zeit verwirklicht werden, eingesetzt werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen, deren Schutzumfang durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Anodenschicht eines Elektrolytkondensators aus einer Mehrzahl von Anodenlagen mit den folgenden Schritten: Bereitstellen der Mehrzahl von Anodenlagen (185a, 185b, 185c, 190), die aus einem geformten Ventilmetall hergestellt sind und jeweils erste und zweite Lagenseiten aufweisen, die durch eine Anodenlagenkante begrenzt sind, Stapeln der Mehrzahl von Anodenlagen Seite an Seite in einem Anodenlagenstapel (180d') mit einer ersten und einer zweiten Stapelseite und einer Stapelhöhe zwischen der ersten und der zweiten Stapelseite, Positionieren des Anodenstapels in einer Press-Spannvorrichtung (300), die eine erste Plattenanordnung (340), die der ersten Stapelseite zugewandt ist, und eine zweite Plattenanordnung (320), die der zweiten Stapelseite zugewandt ist, aufweist, wobei die erste Plattenanordnung des weiteren eine Mehrzahl erster Kaltschweißstempel (315a, 315b) aufweist, die jeweils einen ersten Kaltschweißstift (317a, 317b) aufweisen, der sich von einem ersten Kaltschweiß-Stempelkörper erstreckt, wobei die ersten Schweißstempel in einer ersten planaren Anordnung in Bezug auf eine erste Kraftausübungsplatte (312) zum Verteilen einer Kraft auf die Mehrzahl erster Kaltschweiß-Stempelkörper angebracht sind, so dass sich die ersten Kaltschweißstifte zur ersten Stapelseite erstrecken, und die zweite Plattenanordnung des weiteren eine Mehrzahl zweiter Kaltschweißstempel (325a, 325b) aufweist, die jeweils einen Kaltschweißstift (327a, 327b) aufweisen, der sich von einem Kaltschweiß-Stempelkörper erstreckt, die zweiten Kaltschweißstempel in einer zweiten planaren Anordnung in Bezug auf eine zweite Kraftausübungsplatte (322) zum Verteilen einer Kraft auf die Mehrzahl zweiter Kaltschweiß-Stempelkörper angebracht sind, so dass sich die zweiten Kaltschweißstifte zu der zweiten Stapelseite erstrecken, wobei die erste und die zweite planare Anordnung dimensionsmäßig ausgerichtet werden, um jeden ersten Kaltschweißstift der ersten planaren Anordnung mit einem jeweiligen zweiten Kaltschweißstift der zweiten planaren Anordnung axial auszurichten, Vorbewegen von einer von der ersten und der zweiten Plattenanordnung oder beider zur ersten bzw. zur zweiten Stapelseite, um die ersten Kaltschweißstifte in die erste Stapelseite und die zweiten Kaltschweißstifte in die zweite Stapelseite vorzubewegen, und Unterbrechen des Vorbewegens der ersten und der zweiten Kaltschweißstifte in die erste bzw. die zweite Stapelseite, wenn die erste und die zweite Kaltschweißung bis zu im wesentlichen gleichen ersten und zweiten Kaltschweißtiefen in die erste bzw. die zweite Stapelseite vorbewegt worden sind, wodurch die Ventilmetalle der Anodenlagen kaltverschweißt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die erste Plattenanordnung eine erste planare Kraftausübungsplatte (312) und einen im wesentlichen planaren ersten Stempelhalter (314) mit einer Mehrzahl darin ausgebildeter Stempelkörperaufnahmen (316a, 316b) zum entfernbaren Aufnehmen der Mehrzahl erster Kaltschweiß-Stempelkörper und zum Befestigen der ersten Kaltschweißstifte in der ersten planaren Anordnung aufweist, wobei sich die ersten Kaltschweißstifte über im wesentlichen gleiche erste Stiftlängen von dem ersten Stempelhalter erstrecken, und die zweite Plattenanordnung eine zweite planare Kraftausübungsplatte (322) und einen im wesentlichen planaren zweiten Stempelhalter (324) mit einer Mehrzahl darin ausgebildeter Stempelkörperaufnahmen (326a, 326b) zum entfernbaren Aufnehmen der Mehrzahl zweiter Kaltschweiß-Stempelkörper und zum Befestigen der zweiten Kaltschweißstifte in der zweiten planaren Anordnung aufweist, wobei sich die zweiten Kaltschweißstifte über im wesentlichen gleiche zweite Stiftlängen vom zweiten Stempelhalter erstrecken.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei: sich die Stempelkörperaufnahmen des ersten Stempelhalters durch den ersten Stempelhalter erstrecken und die erste Kraftausübungsplatte gegen die ersten Stempelkörper, die sich in den ersten Stempelkörperaufnahmen befinden, drückt und eine Kraft auf diese ausübt, und sich die Stempelkörperaufnahmen des zweiten Stempelhalters durch den zweiten Stempelhalter erstrecken und die erste Kraftausübungsplatte gegen die zweiten Stempelkörper, die sich in den zweiten Stempelkörperaufnahmen befinden, drückt und eine Kraft auf diese ausübt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der erste Stempelhalter und die erste Kraftausübungsplatte voneinander trennbar sind und der zweite Stempelhalter und die zweite Kraftausübungsplatte voneinander trennbar sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der erste Stempelhalter und die erste Kraftausübungsplatte einheitlich ausgebildet sind und der zweite Stempelhalter und die zweite Kraftausübungsplatte einheitlich ausgebildet sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Schritt des Unterbrechens des Vorbewegens das Unterbrechen des Vorbewegens einschließt, wenn der erste Stempelhalter die erste Stapelseite berührt und der zweite Stempelhalter die zweite Stapelseite berührt.
  7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Schritt des Unterbrechens des Vorbewegens das Unterbrechen des Vorbewegens einschließt, wenn die erste und die zweite Plattenanordnung in Kontakt miteinander gelangen.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das des weiteren den Schritt des Bereitstellens eines Anodenansatzes (195) mit einem ersten Ansatzabschnitt, der geformt ist, um in eine Kerbe (200) zu passen, und einem zweiten Ansatzabschnitt umfasst, wobei bei dem Schritt des Bereitstellens einer Mehrzahl von Anodenlagen mindestens eine Anodenlage mit einer Kerbe bereitgestellt wird, die sich in Ausrichtung mit einem der ersten Kaltschweißstifte der ersten planaren Anordnung und einem entsprechenden axial ausgerichteten der zweiten Kaltschweißstifte der zweiten planaren Anordnung in die Anodenlagenkante erstreckt, und bei dem Positionierungsschritt der erste Ansatzabschnitt in die Kerbe eingepasst wird, wobei sich der zweite Ansatzabschnitt von der Anodenlagenkante fort erstreckt, wodurch der Anodenansatz während des Vorbewegungsschritts mit der anderen der Anodenlagen kaltverschweißt wird.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenstapelanordnung eines Elektrolytkondensators mit den folgenden Schritten: Herstellen einer Anodenschicht nach dem Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, Bereitstellen einer Kathodenschicht (175) und Anordnen eines Trenners (180) zwischen der Anodenschicht und der Kathodenschicht, wobei der Trenner einen Elektrolyt aufweist.
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