DE7418148U

DE7418148U - Kondensator

Info

Publication number: DE7418148U
Application number: DE7418148U
Authority: DE
Original assignee: Acheson Industries Inc
Current assignee: Acheson Industries Inc
Priority date: 1973-05-29
Publication date: 1975-03-13

Description

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: aOOO nAMBÜRG 36 · NEUER WALL 41

321 Michigan National Bank Bldg. telefon <oso) a38oase

Port Huron, Michigan 48060/USA telegii. negbdapatent München

Hamburg. 27. November 1974

Kondensator

Die Neuerung betrifft eine verbesserte Kondensatoranordnung.
Insbesondere betrifft die Neuerung einen verbesserten Kondensator, beispielsweise eine Tantalkondensatorkonstruktion, bei
der eine spezielle, thermisch stabile überzugszusammensetzung
bei der Kondensatorherstellung benutzt wird.

Der Stand der Technik ergibt sich aus den folgenden Veröffentlichungen: US-PS 3 573 230, 2 983 624, 3 025 185,
2 968 649, 3 132 124 und 3 051 677 sowie DuPont Viton Bulletin No. 16 "Solution Coatings of Viton" von J. M. Bowman, DuPont¹s "The Engineering Properties of Viton Fluoroelastomer" und
Acheson Industries, Inc. Datenblatt für "Electrodag 405".
Auf das in diesen Veröffentlichungen Offenbarte wird hierdurch Bezug genommen.

Ein Hauptziel der vorliegenden Neuerung ist die Schaffung
einer neuen und verbesserten Kondensatorkonstruktion, welche
als Teil ihrer Konstruktion ein spezielles, thermisch stabiles

überzugsmaterial besitzt.

Ein weiteres Ziel dieser Neuerung ist die Schaffung eines verbesserten Tantalkondensators.

Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines vereinfachten Herstellungsverfahrens für Kondensatoren durch Vermeidung der üblichen Flußmittel während des Lötvorganges.

Andere Ziele, Eigenschaften und Vorzüge der vorliegenden Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit der Zeichnung.

Die Zeichnungsfigur stellt eine bevorzugte Ausführungsform einer neuerungsgemäßen Kondensatorkonstruktion im Querschnitt dar.

In der Vergangenheit sind Tantalkondensatoren hergestellt worden, in denen eine mit Kunstharz gebundene Silberüberzugszusammensetzung verwendet wurde, die einen Acrylharzbinder enthielt. Solche bekannten Kondensatoren besitzen eine maximale Grenze der Betriebstemperatur für Langzeitbetrieb bei etwa 85°C. Oberhalb dieser Temperatur waren solche Kondensatoren nicht zuverlässig. Ein Zweck dieser Neuerung ist die Schaffung einer neuen Kondensatorkonstruktion, die bei hohen Temperaturen betrieben werden kann, d.h. beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich von 200 - 37O°C, wie dies mit

bekannten Kondensatoren ir: allgemeinen nicht möglich war. Die vorliegende Neuerung umfaßt wenigstens teilweise die Verwendung thermisch stabiler, Fluorelastomer enthaltender Überzugs-'usammensetzungen, die die Oberfläche, auf die sie bei der Herstellung der Kondensatoranordnung aufgebracht werden, typischerweise eine Graphitschicht, gut benetzen. Diese spezielle, vorliegend beschriebene Überzugszusammensetzung trocknet schnell, um einen überzug auszubilden, der sich durch seine Fähigkeit auszeichnet, vom Lot benetzt zu werden, das zur Befestigung des Leiters der Kondensatorkonstruktion erforderlich ist. Er zeichnet sich ferner durch einen niedrigen j Verlustfaktor bei Hochfrequenz, beispielsweise bei 1 Megahertz

: und durch seine thermische Stabilität während der Lebensdauer

■; der verbesserten Kondensatorkonstruktion aus.

: Die Zeichnung stellt eine bevorzugte neuerungsgemäße Konden-

j satorkonstruktion dar. Ein Kondensator 200 besitzt eine Anoden-

; zuleitung 202, die elektrisch isoliert durch einen Deckel 204

! geführt ist, so daß sie mit dem Inneren des Kondensators 200

in Verbindung steht. Die Anodenzuleitung 202 befindet sich in elektrischem Kontakt mit einer gesinterten Tantalpulveranode 206, die mit einem leitfähigen Überzug 208, beispielsweise einem überzug aus kolloidalem Graphit versehen ist.

Eine spezielle, stabile Dispersionsüberzugzusammensetzung 21ύ liegt über dem überzug 208. Das Äußere des Kondensators 200 ist durch Lot mit dem überzug 216 verbunden, das die Katnocen-

verbindung 218 darstellt, die durch den Becher 219 in der Kathodenzuleitung 220 endet. Der spezielle, thermisch stabile Dispersionsüberzug 216, der einen Teil der Konstruktion des Kondensators 200 bildet, verleiht dem Kondensator die sehr nützlichen und vorteilhaften elektrischen Eigenschaften.

Die Überzugs zusammensetzung (zur Bildung der Schicht 216) enthält einen Gesamtfeststoffanteil in dem großen Bereich zwischen etwa 5 und etwa 80 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Überzugszusammensetzung. Vorzugsweise wird der Feststoffanteil in dem Bereich zwischen etwa 45 und 70 Gew.-% gehalten.

Das in dem überzug verwendete Fluorelastomerma.terial sollte in dem weiten Bereich von etwa 3 bis etwa 20 Gew.-% des Fest-r Stoffanteils im überzug vorliegen, vorzugsweise zwischen etwa 5 und etwa 10 Gew.-%. Dieses Fluorelastomermaterial dient speziell dazu, dem Überzug die große thermische Stabilität zu verleihen, d.h. Temperaturbeständigkeit bis etwa 200 bis 37O°C. Das erfindungsgemäß verwendete Fluorelastomermaterial sollte ein solches sein, das diese Hochtemperaturbeständigkeit liefert und gleichzeitig die Eigenschaft besitzt, als wirkungsvolles Bindermaterial für den überzug zu dienen. Besonders geeignete Materialien, die hier als Fluorelastomer verwendet werden können, können beschrieben werden als Vinyl-Olefin-Fluorelastomerpclymere, Vinyl-Fluorcarbonelastomercopolymere, Vinyliden/Fluor-Olefinelastomerpolyrnere und C--C. Olefin/Fluorcarbonelastomerpolymere und fluorisierte Acry!polymere. Ein

bevorzugtes Material ist Vinylidenfluorid/Rexafluorpropylen-Copolymerfluorelastomer. Derartige verwendbare Fluorelastomere sind im Handel erhältlich. Weitere verwendbare Fluorelastomere sind in den US-PS 2 968 649, 3 051 677 und 3 172 124 beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird.

Die leitfähigen Teilchen bzw. das Pigment, das in dem überzug 216 verwendet wird, sollte in dem großen Bereich zwischen etwa 80 und etwa 97 Gew.-% des Gesamtfeststoffs des Überzuges vorliegen, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 90 und 95 Gew.-%. Geignete Pigmente zur Verwendung in dem überzug sind verschiedene fein zerteilte Pigmente, wie beispielsweise Silberteilchen, Kupferteilchen, Edelmetallteilchen und Verbindungen von diesen sowie silberüberzogene Teilchen. Bevorzugt werden Silberteilchen.

Das vorzugsweise verwendete Silberpigment hat eine Siebgröße von etwa 90 % durch 140 Maschen je cm (325 mesh); die Fülldichte
gerät).

dichte liegt bei etwa 1 bis 2 g pro cm (Scott Volumenmeß-

Der in dieser Überzugszusammensetzung erforderliche Prozentsatz leitfähiger Pigmentteilchen sollte oberhalb eines Minimalwertes liegen, wie oben allgemein beschrieben, um Überzüge zu erhalten, an denen Lot leicht haftet. Dies hängt in einem gewissen Maße von der Größe und Form der Silberteilchen und von dem besonderen, hier verwendeten Fluorelastomermaterial ab.

Wenn der Anteil leitfähiger Teilchen, beispielsweise Silberteilchen, oberhalb 97 % liegt, verliert der überzug Zusammenhalt und Haftvermögen.

Das in dem überzug verwendete Flußmittel kann in dem Bereich von null bis etwa 10 Gew.-% des Überzugfestkörpers vorliegen. Vorzugsweise wird kein Flußmittel verwendet. Besonders als Flußmittel geeignete Materialien sind fein verteilte Materialien aus der Gruppe der Kisselerden und Silikate. Spezifische Materialien in diesem Falle sind im Handel erhältliches sehr feines weißes SiO₂-PuIver (Teilchengröße 0,015-0,020 ,n) und organische Montmorillonitderivate.

Das zur Bildung von Lösungen oder Dispersionen des Überzuges verwendete Lösungsmittel kann in zufriedenstellender Weise irgendein Lösungsmittel oder eine Mischung aus solchen sein, beispielsweise Methylethylketon, Aceton, verschiedene andere Lösungsmittel vom Ketontyp, Ester, Dimethylformamid und verschiedene andere organische Lösungsmittel. Das Lösungsmittel bildet den Rest der Überzugszusammensetzung, wenn der überzug formuliert ist als Lösung mit einem Gesamtfestkörperanteil zwischen 1 und 80 Gew.-% Festkörper, wobei das Lösungsmittel anschließend ausgetrieben oder verdampft wird und den aufgetragenen Überzug zurückläßt.

Die beschriebene Überzugszusammensetzung wird während der Herstellung des Kondensators aufgebracht und liefert eine Ober-

fläche, an der eine elektrische Leitung leicht verlötet werden kann.

Das Widerstandsverhalten der Uberzugszusammensetzungen, wie beispielsweise des Überzuges 216, wird dadurch ermittelt, daß getrocknete oder ausgehärtete überzüge unter gleichmäßigen Bedingungen gebildet werden, wonach Messungen des elektrischen Widerstandes durchgeführt werden können. Vorteilhaft werden die überzüge mit einer Messerauftragvorrichtung aufgebracht, die auf einer Glasplatte Schichten vorbestimmter Dicke bildet. Die folgenden Messungen wurden an einem trockenen überzug gemacht, der zehn Minuten bei etwa 150C ausgehärtet war.

Es wurde gefunden, daß die elektrischen Eigenschaften der beschriebenen Uberzugszusammensetzungen diese hochgeeignet für den Gebrauch in den Kondensatorkonstruktionen machen.

Der elektrische Widerstand der folgenden Beispiele wurde mit einer speziellen Befestigung gemessen, die Werte in Ohm pro Quadrat ergab. Die Widerstandsmessung wurde mit einem geeigneten Präzisionsmilliohmmeter durchgeführt. Diese Werte zeigen die relativen elektrischen Leitfähigkeiten dieser Materialien.

— P, —	Silberpigment	Beispiel 2	Silberpigment	Beispiel 3	Silberpulver	ι¹ J3
Beispiel 1	Fluorelastomer (1)	Fluorelastomer (2)	Fluorelastomer (3)
	Methylaethylketon	Methylaethylketon	Methylaethylketon	Gew.-%
			90,91
Widerstand	Widerstand	Widerstand	9,09
Lötbarkeit	Lötbarkeit	Lötbarkeit	62,33
162,33
0,19 Ohm pro Quadrat bei 0,0254 mm Dicke
gut

93,35
6,65
66,68
166,68
0,15 0hm pro Quadrat bei 0,0254 mm Dicke
hervorragend

93,35
6,65
66,68
166,68
0,3 Ohm pro Quadrat bei 0,0254 mm Dicke
gut

- 9 -	Silberpulver	Beispiel 5	Silberpulver	Beispiel 6	Silberpulver	741814813.3.	Gew.-%	bei
Beispiel 4	Fluorelastomer (1)	Fluorelastomer (1)	Fluorelastomer (3)		95,0
	Methylaethylketon	Methylethylketon	Methylaethylketon		5,0
			35_f7
Widerstand	Widerstand	Widerstand	135,7
Lötbarkeit	Lötbarkeit	Lötbarkeit	0,12 Ohm pro Quadrat O,o254 mm Dicke
	sehr gut
	: bei
93,35
6,65
23,34
123,34
0,152 Ohm pro Quadrat 0,0254 mm Dicke
gut
	bei
90,32
9,68	-10-
77,42
177,42
0,2 3 Ohm pro Quadrat 0,0254 mm Dicke
hervorragend

75

Alle obigen Überzugsbeispiele wurden auf eine Glasplatte mit einem 0,075 nun "Bird"Blatt aufgebracht und 15 Minuten bei 150 C ausgehärtet. Alle Ansätze wurden in geeigneten Kugel- oder Flintsteinmühlen hergestellt. Alle obigen überzüge wurden in üblicher Weise an Tantalblöcken angebracht und dann auf den Verlustfaktor untersucht. Der Impedanzwert des Materials aus Beispiel 6, angebracht am Tantalblock, betrug 0,485 (bei Resonanzfrequenz des Tantalkondensators und I&umtemperatur).

Beispiel 7

Ein Tantalkondcnsator wird hergestellt, indem zunächst ein Tantaldraht genommen wird und auf diesem ein gesinterter Tantalklotz aufgebracht wird, der ein Ende des Tantaldrahtes einkapselt. Der Tantalsteigdraht wird dann zur Weiterverarbeitung mit einer Befestigungsstange verschweißt. Während des Sintervorganges unter oxidierenden Bedingungen bildet sich eine Tantaloxidschicht, die die Tantaloberfläche des Klotzes überzieht. Nachfolgend wird eine Mangandioxidschicht auf dem Klotz ausgebildet, indem der Klotz mehrmals in eine Mangannitratlösung getaucht wird und zur Ausbildung einer Oxidschicht pyrolysiert wird. Sodann wird ein Graphitüberzug durch Eintauchen in eine zehnprozentige wäßrige Lösung von

kolloidalem Graphit aufgebracht und sodann luftgetrocknet.

\ Die spezielle, thermisch stabile Überzugszusammensetzung

gemäß dem obigen Beispiel 1 wird als nächste Schicht durch f
\ - 11 -

ein- oder zweifaches eintauchen in eine gemäß den obigen Beispiel zusammengesetzte Jberzugsdispersion aufgebracht und -'xlann luftgetrocknet. Darauf wird durch Eintauchen xn ein geschmolzenes Lotbad ein Lotüberzug aufgebracht. Zur, Schluß wird ein "Einbecherungsvorgang" durchgeführt, beispielsweise wie aus der Figur ersichtlich, oder die endgültige Kondensatorkonstruktion kann "vergossen" werden durch Eintauchen des Kondensators in eine Epoxydvergußzusairinensetzung, nachdeir. zunächst ein Zuführungsdraht ir.it der; Lot verbunden wurde.

- 12 -

Claims

- 12 Schutzansprüche ;

1. Kondensator zur Erzeugung einer elektrischen Kapaziiät aufgrund eines dielektrischen Anteils mit einer Anodenzuführung, einer Kathodenzuführung und wenigstens einer in der Konstruktion aufgebrachten Überzugszusammensetzung mit den folgenden Anteilen:

etwa 5 bis 20 Gew.-% Fluorelastomer, um dem überzug eine thermische Stabilität bis zu Temperaturen von 2OQ bis 37O°C zu geben,

etwa 80 bis 95 Gew.-% leitfähigen Pigmentes, um den überzug leitfähig zu machen, und

0 bis etwa 10 Gew.-% Flußmittel zur Erleichterung der Anbringung des Überzuges.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung einen Betrieb bei Temperaturen im Bereich von 200 bis 37O°C ermöglicht.

3. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator ein Tantalkondensator ist.

- 13 -

4. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Pigment ein fein zerteiltes Material ist, das aus wenigstens einem Mitglied der Gruppe ausgewählt ist, die aus Edelmetallen und deren Legierungen, Silber und Kupferteilchen besteht.

5. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall das Fluorelastomer ein elastomeres Material ist, das aus wenigstens einem Bestandteil der Gruppe ausgewählt ist, zu der fluorierte und fluor-chlorierte Olefinpolymere gehören.

6. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel ein fein zerteiltes Material ist, das aus wenigstens einem Bestandteil der Gruppe ausgewählt ist, zu der die Kieselerden un'l Silikate gehören.

7. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel in einem Anteil von etwa 0,05 bis etwa 10 Gew.-% des Gesamtfeststoffanteils vorliegt.

8. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorelastomer in einem Anteil von etwa 5 bis 10 Gew.-% vorliegt,

daß das leitfähige Pigment in einem Anteil von etwa 90 bis l^r:i Gew. -6 vorliegt und

- 14 -

daß das Flußmittel in einem Anteil von etwa 0,05 bis 2 Gew.-% vorliegt.

9. Tantalkondensatorkonstruktion mit einem überzug der folgenden Zusammensetzung:

etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% Fluorelastomer,um den Überzug temperaturbeständig bis etwa 200 bis 370 C zu machen,

etwa 80 bis etwa 95 Gew.-% eines leitfähigen Pigmentes, um den überzug leitfähig zu machen, und

0 bis etwa 10 Gew.-% Flußmittel zur Erleichterung der Anbringung des Überzuges,

wobei dieser Überzug einen Betrieb im Temperaturbereich von 2Oo bis 37O°C ermöglicht.