FR2474233A1 - Joining capacitor elements - for dry electrolytic capacitors together by trapping a wire between adjacent capacitor elements and spot welding - Google Patents
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- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
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Abstract
Description
L'invention concerne la fabrication de condensateurs électrolytiques secs à anode d'aluminium. The invention relates to the manufacture of dry electrolytic capacitors with aluminum anode.
Classiquement, on élabore un condensateur élémentaire de la manière suivante :
une lamelle d'aluminium, munie d'une tige, est recouverte dioxyde d'aluminium, puis d'un oxyde semiconducteur tel que du bioxyde de manganèse ; ensuite on dépose sur le bioxyde de manganèse une ou plusieurs couches conductrices de cathode (la plupart du temps une première couche de graphite, partiellement recouverte dlune métallisation par exemple à liardent). Conventionally, an elementary capacitor is developed in the following manner:
an aluminum strip, provided with a rod, is covered with aluminum dioxide, then with a semiconductor oxide such as manganese dioxide; then one or more conductive cathode layers are deposited on the manganese dioxide (most of the time a first layer of graphite, partially covered with metallization, for example bonded).
Industriellement, ces opérations se font en même temps sur une série de condensateurs élémentaires solidaires d'une même barrette-support.Industrially, these operations are carried out simultaneously on a series of elementary capacitors integral with the same support strip.
Pour réaliser des capacités importantes, on peut empiler une pluralité de condensateurs élémentaires obtenus par le procédé ci-dessus. Mais il faut alors les relier entre eux en parallèle, ce qui fait apparattre une difficulté pour établir une connexion anodique commune, car il est délicat de réaliser des soudures électriques aluminium pur sur aluminium pur. Cette difficulté prend d'autant plus d'importance que l'on souhaite réaliser une fabrication très automatisée, en grande série. To achieve large capacitances, a plurality of elementary capacitors obtained by the above method can be stacked. But it is then necessary to connect them together in parallel, which makes it appear a difficulty to establish a common anodic connection, because it is delicate to carry out electric welds of pure aluminum on pure aluminum. This difficulty becomes all the more important when one wishes to carry out a highly automated production, in large series.
La présente invention vise essentiellement à améliorer cette situation. The present invention essentially aims to improve this situation.
D'une manière générale, il est proposé de souder entre elles, avec interposition d'un conducteur de cuivre étamé, au moins deux tiges appartenant à deux éléments-condensateurs différents, ce soudage se faisant par voie électrique avec compression. Il est apparu que. sous l'action d'une compression modérée, les couches d'oxyde d'aluminium superficielles sont fragilisées par le fil de cuivre étamé ce qui favorise le soudage électrique. In general, it is proposed to weld together, with the interposition of a tinned copper conductor, at least two rods belonging to two different capacitor elements, this welding being carried out electrically with compression. It turned out that. under the action of moderate compression, the superficial aluminum oxide layers are weakened by the tinned copper wire which favors electric welding.
Selon le mode de mise en oeuvre préférentiel de l'invention, on amène en superposition au niveau d'un poste de soudage deux condensateurs élémentaires on amène transversalement à ces condensateurs élémentaires une bande porte-connexions munie de paires de -fils de connexions, ronds de préférence, espacés dans chaque pairé d'une distance légèrement supérieure à la dimension des condensateurs-élémentaires, dans la direction de leur tige ; on referme les deux condensateurs-élémentaires l'un sur l'autre de façon à prendre entre leurs tiges l'un des fils de connexion, alors que l'autre affleure sur leur couche conductrice de cathode du c8té opposé à leur tige; on soude électriquement sous compression les deux tiges avec le premier fil conducteur qu'elles enserrent ; on emmène les condensateurs élémentaires ainsi soudés, tenus par la bande porte-connexions ; enfin on répète les opérations ci-dessus après avoir amené de nouveaux condensateurs élémentaires et fait avancer d'un pas la bande porte-connexions, qui emporte les condensateurs en vue du soudage de l'autre fil de connexion. According to the preferred embodiment of the invention, two elementary capacitors are brought into superposition at a welding station, a connection-carrying strip provided with pairs of round connection wires is brought transversely to these elementary capacitors. preferably, spaced in each paired by a distance slightly greater than the dimension of the elementary capacitors, in the direction of their rod; the two elementary capacitors are closed one on the other so as to take between their rods one of the connection wires, while the other is flush with their conductive cathode layer on the side opposite their rod; the two rods are electrically welded under compression with the first conductive wire which they enclose; the elementary capacitors thus welded are taken, held by the connection-carrying strip; finally, the above operations are repeated after having brought in new elementary capacitors and advancing by one step the connection-carrying strip, which carries the capacitors for welding the other connection wire.
Stil y a lieu de souder ensemble plus de deux condensateurs élémentaires, on utilise, d'un c8té au moins du fil de cuivre étamé, un empilement de plusieurs condensateurs élémentaires,suMsàl'a m ce par leurs anodes, tige sur tige. Stil there is place to weld together more than two elementary capacitors, using, at least one side of tinned copper wire, a stack of several elementary capacitors, suMsàl'a m ce by their anodes, rod on rod.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés pour illustrer à titre non limitatif un mode de mise en oeuvre préférentiel de l'invention, et sur lesquels ::
- la figure 1 illustre une barrette portant plusieurs motifs d'anode destinés à former des condensateurs élémentaires
- la figure 2 illustre la même barrette qu'à la figure 1, mais après que les condensateurs élémentaires ont été formés ;
- la figure 3 est une vue en perspective illustrant d'une manière schématique la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue en perspective illustrant la mise en oeuvre automatique préférentielle du procédé selon l'invention ;
- la figure 5 est une vue en perspective illustrant comment on peut empiler plusieurs barrettes ensemble pour la réalisation de condensateurs par empilement de plus de deux barrettes ; et
- la figure 6 illustre comment la bande porteconnexions peut ensuite transporter les condensateurs pour l'achèvement de leur fabrication.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, given with reference to the appended drawings, given to illustrate, without limitation, a preferred embodiment of the invention, and on which ::
- Figure 1 illustrates a strip carrying several anode patterns intended to form elementary capacitors
- Figure 2 illustrates the same bar as in Figure 1, but after the elementary capacitors have been formed;
- Figure 3 is a perspective view schematically illustrating the implementation of the method according to the invention;
- Figure 4 is a perspective view illustrating the preferred automatic implementation of the method according to the invention;
- Figure 5 is a perspective view illustrating how one can stack several bars together for the production of capacitors by stacking more than two bars; and
- Figure 6 illustrates how the strip porteconnections can then transport the capacitors for the completion of their manufacture.
Sur la figure 1, la barrette 14 comporte plusieurs condensateurs élémentaires, tels que 10, constitués chacun d'une lamelle 16 reliée par une tige 12 à la barrette 14. In FIG. 1, the strip 14 comprises several elementary capacitors, such as 10, each consisting of a strip 16 connected by a rod 12 to the strip 14.
Après nettoyage et attaque chimique, formation d'au moins une couche d'oxyde d'aluminium, dépôt sur celle-ci de bioxyde de manganèse, puis dépôt de graphite sur l'ensemble et enfin réalisation d'une argenture partielle sur cette couche de graphite, on obtient la structure illustrée sur la figure 2, où l'on distingue en 17 la couche de graphite, et en 18 l'argenture partielle de celle-ci. After cleaning and chemical attack, formation of at least one layer of aluminum oxide, deposition thereon of manganese dioxide, then deposition of graphite on the whole and finally realization of a partial silvering on this layer of graphite, the structure illustrated in FIG. 2 is obtained, where the graphite layer is distinguished at 17, and at 18 the partial silvering thereof.
La figure 3 illustre très schématiquement la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour la fixation dé la connexion anodique commune à deux condensateurs élémentaires. FIG. 3 very schematically illustrates the implementation of the method according to the invention for fixing the anode connection common to two elementary capacitors.
On distingue en 141 et en 142 deux portions de barrettes superposées, respectivement solidaires de deux tiges 121 et 122, qui aboutissent à des condensateurs élémentaires dont on aperçoit les couches de graphite en 171 et 172 ainsi que les argentures 181 et 182 (figure 3). In 141 and 142, there are two portions of superimposed bars, respectively integral with two rods 121 and 122, which lead to elementary capacitors of which the graphite layers are seen in 171 and 172 as well as the silver plating 181 and 182 (FIG. 3) .
Parallèlement aux tiges 121 et 122, se trouve placée une bande porte-connexions 20, constituée par exemple d'un support en carton 201, sur lequel un ruban adhésif convenable 202 maintient des fils de connexion transversaux tels que 211 et 212. L'intervalle entre les fils de connexion 211 et 212 est choisi légèrement plus grand que la dimension des lamelles des condensateurs élémentaires (ensemble 171 et 181), dans la direction de la tige telle que 121. La bande 20 est positionnée de telle sorte que l'un des fils 211 vienne s'insérer entre les tiges 121 et 122, tandis que l'autre vient Juste se poser sur le bord extérieur commun des argentures de cathode 181 et 182. Les traits d'axe 301 et 302 définissent un plan vertical passant par le fil 211. La figure 3 comporte enfin deux électrodes de soudage électrique 311 et 312.Ces électrodes 311 et 312 se placent sensiblement à la verticale définie par l'axe 301, et viennent enserrer les tiges 121 et 122 de part et d'autre fil 211 après quoi le courant de soudage leur est appliqué, ainsi qu'au fil conducteur en cuivre étamé. Parallel to the rods 121 and 122, there is placed a connection-carrying strip 20, consisting for example of a cardboard support 201, on which a suitable adhesive tape 202 maintains transverse connection wires such as 211 and 212. The interval between the connection wires 211 and 212 is chosen slightly larger than the dimension of the lamellae of the elementary capacitors (assembly 171 and 181), in the direction of the rod such as 121. The strip 20 is positioned so that one wires 211 comes to be inserted between rods 121 and 122, while the other just comes to rest on the common outer edge of cathode silvering 181 and 182. The axis lines 301 and 302 define a vertical plane passing through the wire 211. FIG. 3 finally comprises two electric welding electrodes 311 and 312. These electrodes 311 and 312 are placed substantially vertically defined by the axis 301, and come to grip the rods 121 and 122 on either side wire 211 after which the welding current is applied to them, as well as to the tinned copper conductor wire.
Après ou mieux avant cette soudure, on coupe les tiges 121 et 122 de manière à séparer les deux la- melles soudées de leurs barrettes 141 et 142. L'ensemble ainsi soudé va alors subir le reste des opérations de fabrication en suivant la bande porte-connexions 20. After or better before this welding, the rods 121 and 122 are cut so as to separate the two welded strips from their bars 141 and 142. The assembly thus welded will then undergo the rest of the manufacturing operations by following the door strip. - connections 20.
La fixation de la seconde électrode 212 peut s'effectuer par exemple par soudage au fer ou collage conducteur. On termine la fabrication par les opérations citas* siques d'enrobage, de contrôle et de conditionnement des condensateurs.The fixing of the second electrode 212 can be carried out for example by iron welding or conductive bonding. The manufacturing ends with the standard coating, control and conditioning operations of the capacitors.
La figure 4 illustre la mise en oeuvre du procédé selon l'invention de manière entièrement automatique. On y retrouve les éléments de la figure 3, à savoir les deux condensateurs élémentaires avec leurs tiges 121 et 122, qui sont ici séparés à l'avance de leurs barrettes et amenés de toute manière adéquate,par exemple par bol et/ou couloir vibrant suivi d'une mise en place à préhension pneumatique. De son côté la bande porte-connexions 20 supporte une première paire de connexions 211 et 212, et à une certaine distance une seconde paire de connexions 221 et 222 respectant le même intervalle que les premières, et ainsi de suite. FIG. 4 illustrates the implementation of the method according to the invention in a fully automatic manner. The elements of FIG. 3 are found there, namely the two elementary capacitors with their rods 121 and 122, which are here separated in advance from their bars and brought in any suitable manner, for example by bowl and / or vibrating passage followed by pneumatic gripping. For its part, the connection-carrying strip 20 supports a first pair of connections 211 and 212, and at a certain distance a second pair of connections 221 and 222 respecting the same interval as the first, and so on.
Enfin, on voit les électrodes de soudage en 311 et 312, sensiblement à la verticale du fil 211.Finally, we see the welding electrodes at 311 and 312, substantially vertical to the wire 211.
La fabrication automatisée peut se dérouler commue suit : on amène les condensateurs élémentaires en superposition au niveau du poste de soudage, mais à une certaine distance l'un de l'autre. On amène la bande porte-connexions 20 de manière que la première électrode 211 vienne se placer franchement sur la tige 122, alors que la seconde 212 touche seulement le bord extrême de la lamelle associée à cette tige. Ensuite, on enserre le fil de connexion 211 entre les deux tiges 121 et 122, l'autre fil affleurant le bord commun aux deux éléments-condensateurs. On amène alors les deux électrodes 311 et 312 suivant les flèches 310 en relation de serrage sur les tiges 121 et 122 de manière à comprimer celles-ci sur le fil 211, tout en faisant passer le courant de soudage. Automated manufacturing can take place as follows: the elementary capacitors are brought into superposition at the welding station, but at a certain distance from each other. The connection-carrying strip 20 is brought so that the first electrode 211 comes to be placed frankly on the rod 122, while the second 212 only touches the extreme edge of the strip associated with this rod. Then, the connection wire 211 is clamped between the two rods 121 and 122, the other wire flush with the edge common to the two capacitor elements. The two electrodes 311 and 312 are then brought along the arrows 310 in clamping relation on the rods 121 and 122 so as to compress them on the wire 211, while passing the welding current.
Après avoir amené de nouveaux condensateurs élémentaires, et fait avancer la bande porteconnexions 20, suivant la flèche 230, on peut répéter les opérations ci-dessus. Il est clair que le processus qui vient d'être décrit peut très facilement être rendu automatique. After bringing in new elementary capacitors, and advancing the connection-carrying strip 20, according to arrow 230, the above operations can be repeated. It is clear that the process which has just been described can very easily be made automatic.
Un avantage important est que les condensateurs ainsi soudés vont ensuite suivre la bande porteconnexions 20, ce qui permet de continuer à les mani puler automatiquement pour le soudage de la seconde connexion, ainsi que le reste-de la fabrication. An important advantage is that the capacitors thus welded will then follow the connection port strip 20, which makes it possible to continue to handle them automatically for the welding of the second connection, as well as the rest of the manufacturing.
La figure 6 illustre la bande 20 supportant plusieurs condensateurs qui viennent d'être soudés à leurs fils de connexion d'anode 211 et 221. FIG. 6 illustrates the strip 20 supporting several capacitors which have just been soldered to their anode connection wires 211 and 221.
Du fait de la compression appliquée entre les électrodes 311 et 312, il se produit une sorte d'écrasement des tiges 121 et 122 sur le fil 211, ce qui se traduit par le fait.qu'il n'y a pratiquement pas de surépaisseur malgré l'introduction du fil 211. De son côté, le second fil 212 vient se loger juste en bout des condensateurs, lui aussi dans leur épaisseur.Due to the compression applied between the electrodes 311 and 312, there is a sort of crushing of the rods 121 and 122 on the wire 211, which results in the fact that there is practically no allowance despite the introduction of wire 211. For its part, the second wire 212 is housed just at the end of the capacitors, also in their thickness.
Le procédé de soudage selon l'invention permet donc d'obtenir un produit extrêmement plat, et solide, ce qui présente de nombreux avantages en utilisation.The welding process according to the invention therefore makes it possible to obtain an extremely flat and solid product, which has many advantages in use.
Lorsqutil est souhaitable d'empiler plus de deux condensateurs élémentaires, on utilise, d'un côté au moins du fil de cuivre étamé, un empilement de plusieurs condensateurs élémentaires tel que montré sur la figure 5. L'empilement intéresse ici trois barrettes 141 à 143, qui sont superposées de façon que leurs condensateurs élémentaires soient en regard. Les tiges 121, 122 et 123 sont soudées ensemble, dans le plan défini par les axes 304 et 305, par exemple par ultrasons. Après cela les tiges sont séparées des barrettes par découpe, et un tel empilement est utilisé d'un seul côté ou bien des deux côtés du fil de cuivre étamé. When it is desirable to stack more than two elementary capacitors, a stack of several elementary capacitors is used, at least on one side of the tinned copper wire, as shown in FIG. 5. Here the stack concerns three bars 141 to 143, which are superimposed so that their elementary capacitors are opposite. The rods 121, 122 and 123 are welded together, in the plane defined by the axes 304 and 305, for example by ultrasound. After that the rods are separated from the bars by cutting, and such a stack is used on one side or on both sides of the tinned copper wire.
De préférence, on dispose un nombre à peu près égal d'éléments-condensateurs de part et d'autre du fil de cuivre.Preferably, there is an approximately equal number of capacitor elements on either side of the copper wire.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée par le mode de réalisation décrit, et s'étend à toute variante conforme à son esprit. Of course the present invention is not limited by the embodiment described, and extends to any variant in accordance with its spirit.
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