WO2006086973A1 - Verfahren zur herstellung eines anodenkörpers und anodenkörper - Google Patents
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Classifications
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- H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
- H01G9/052—Sintered electrodes
Definitions
- the capacitor element has an anode body with an anode conductor projecting therefrom, a dielectric layer and a cathode layer.
- An object to be solved is to provide a method for producing an anode body for a capacitor, which is designed to be particularly compact.
- the invention relates to a method for producing a rod-shaped anode body, in which first an anode conductor and a molding compound suitable for forming an anode body are provided.
- the molding composition preferably contains a metal-containing powder and a binder, wherein the binder content is preferably at least 1 percent by weight, in one variant at least 30 percent by weight.
- the molding composition may, for. B. contain tantalum particles.
- the anode conductor is immersed in the molding compound (if necessary several times), and the molding compound adhering to the anode conductor after removal is sintered.
- the adhering to the Anodenableiter molding compound may preferably before sintering -.
- the adhering to the Anodenableiter molding compound can in a variant before sintering -.
- a rod is to be understood as meaning a body in which the ratio of its length to its cross-sectional size is at least a factor of 2.
- the use of a plurality of rod-shaped anode body instead of only one anode body in a capacitor housing has the advantage that thereby externally contactable surface of the anode body and the corresponding capacitance element is increased.
- a molding composition with a low binder content, z. B. less than 10% used.
- the molding composition is even in the form of a loose or dry - d. H. no binder-containing metal powder provided.
- the anode conductor is first moistened by immersion in a binder and then immersed in the metal powder, the metal particles sticking to all sides of the moistened rod.
- the metal particles are moistened by the binder or mix with the binder, thereby forming a layer of the molding compound adhering to the anode conductor. It is advantageous to immerse the anode conductor with the metal particles adhering thereto again in the binder and then in the metal powder or in the molding compound with the low binder content (if necessary several times alternately). In this case, further layers of the molding compound are formed one above the other at the anode conductor, which together form the later anode. form the body. After molding the molding compound, the anode body is sintered.
- wet-chemical deposition of metal particles on the anode conductor from an emulsion is possible.
- the emulsion contains a suitable liquid solvent in which the metal particles float. Subsequent shaping of the anode body is not necessarily required in this case.
- the inner and outer surfaces of the sintered porous anode body e.g., in a wet-chemical method, a dielectric layer (preferably an oxide layer) and thereupon a metal layer forming the counterelectrode or the cathode layer are applied.
- a dielectric layer preferably an oxide layer
- a metal layer forming the counterelectrode or the cathode layer are applied.
- the anode body, the anode conductor and the cathode layer together form a rod-shaped capacitance which can be used in a capacitor.
- a plurality of capacitor elements are arranged side by side in a housing.
- the capacitor elements are connected to the anode and the cathode side and enclosed by a housing.
- the protruding from the housing connections are shaped so that an electrical contact is made possible.
- Various capacitor elements arranged in the common housing are preferably electrically connected to one another in the interior of the housing, for example, in a preferred variant, connected in parallel with one another. This makes it possible to provide a particularly flat capacitor with a large CV value and at the same time a low ESR value.
- the arranged at the same height Anodenableiter associated with the various, arranged in a row capacitor elements can each z. B. be connected by soldering firmly to a common anode terminal.
- the outer cathode layers of different, arranged in a row capacitor elements can each be firmly connected to a common cathode terminal.
- FIG. 1 shows a perspective front view of a capacitor with a plurality of rod-shaped anode bodies whose anode conductors represent wires;
- Figure 2 is a front perspective view or the structure of the capacitor whose anode body strip-shaped Anodenableiter, from below.
- FIGS. 3A, 3B process steps in the production of a rod-shaped anode body.
- FIG. 1 shows a capacitor produced in the method described above.
- the capacitor has a housing 10 and a plurality of capacitor elements arranged side by side in this housing.
- the housing 10 is preferably made of an injection-moldable plastic in an injection molding process.
- Each capacitor element corresponds to a separate anode body 201, 202 and 203.
- the anode body 201, 202, 203 is, for example, a porous sintered body of tantalum powder. From the interior of the anode body an anode conductor 21 is led out.
- the anode conductor 21 is fixedly connected to an anode terminal 11 of the capacitor.
- the ratio of the length of the anode body to its cross-sectional size is preferably at least a factor of 2.
- the capacitor elements are arranged in a row, a node-side electrically connected to a common anode terminal 11 and the cathode side with a common cathode terminal 12 of the capacitor electrically or mechanically.
- a dielectric layer is formed, on which an electrically conductive cathode layer 22 is applied, which is firmly connected to a cathode terminal 12 of the capacitor.
- the anode bodies 201, 202 and 203 associated with the various capacitor elements are arranged in a row so that the anode conductors 21 of the capacitor elements arranged in a row are brought to a plane. All Anodenableiter are firmly connected to a single anode contact 11, see Figure 2. Also, all the cathode layers 22 of different capacitor elements are firmly connected to a single cathode contact 12.
- the anode conductors shown in FIG. 1 represent wires or rods projecting from the anode body.
- the anode conductors may be formed in a band-shaped manner in another variant presented in FIG.
- the rod-shaped anode bodies 201 to 203 have a right in FIGS. 1 and 2. angular, square, circular or other cross-section. It is also possible to form the rod-shaped anode body in a cylindrical shape.
- Figure 3A shows a molding compound 3 containing a metal-containing powder mixed with a binder (eg camphor).
- the powder may in particular contain tantalum particles.
- the rod-shaped or band-shaped anode conductor 21 is immersed at least once, but preferably several times in the molding compound, which is indicated in the figure by the arrows.
- Figure 3B shows the Anodenableiter 21 with the adhering thereto molding compound 31, which now z. B. is to be formed by a tool, not shown in this figure to a preferably symmetrical anode body.
- a dielectric layer is applied after sintering.
- an electrically conductive or semiconductive layer is applied, which forms a cathode layer.
- condenser and method have been illustrated by only a few embodiments. However, they are not limited to these or certain applications.
- any suitable alloys or valve metals can be used.
- Capacitors can in particular chip capacitors, z. B. tantalum or Ni ob capacitors. The method can also be used for any other electrical components. LIST OF REFERENCE NUMBERS
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenkörpers (201, 202, 203), bei dem ein Anodenableiter (21) in eine metallhaltige Formmasse eingetaucht wird und anschließend die am Anodenableiter nach dem Eintauchen haftende Formmasse gesintert wird. Mit der Erfindung gelingt es, einen besonders flachen Kondensator mit einem großen CV-Wert und gleichzeitig einem niedrigen ESR-Wert bereitzustellen.
Description
Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Anodenkörpers und Anodenkörper
Es wird beschrieben ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenkörpers bzw. eines Kondensatorelements für einen elektrischen Kondensator.
Aus den Druckschriften DE 10057488 Al und DE 20203300 Al sind z. B. Tantal- oder Niob-Kondensatoren bekannt. Das Kondensatorelement weist einen Anodenkörper mit einem daraus heraus- ragenden Anodenableiter, eine dielektrische Schicht und eine Kathodenschicht auf.
Eine zu lösende Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Anodenkörpers für einen Kondensator anzugeben, der besonders kompakt ausgeführt ist.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von einem stabförmigen Anodenkörper angegeben, bei dem zunächst ein Anodenableiter sowie eine zur Ausbildung eines Anodenkörpers geeignete Formmasse bereitgestellt wird. Die Formmasse enthält vorzugsweise ein metallhaltiges Pulver und einen Binder, wobei der Binderanteil vorzugsweise mindestens 1 Gewichtsprozent, in einer Variante mindestens 30 Gewichtsprozent beträgt. Die Formmasse kann z. B. Tantalpartikel enthalten. Der Anodenableiter wird in die Formmasse (ggf. mehrfach) eingetaucht, und die am Anodenableiter nach dem Herausnehmen haftende Formmasse gesintert.
Die am Anodenableiter haftende Formmasse kann vor dem Sintern vorzugsweise - z. B. durch Pressen - zu einem in einer vor-
teilhaften Variante quaderförmigen Stab geformt werden. Die am Anodenableiter haftende Formmasse kann in einer Variante vor dem Sintern - z. B. durch Wälzen des Anodenableiters mit der an ihm haftenden Formmasse gegen eine harte Unterlage - zu einem zylinderförmigen Stab geformt werden.
Unter einem Stab ist ein Körper zu verstehen, bei dem das Verhältnis seiner Länge zu seiner Querschnittsgröße mindestens den Faktor 2 beträgt. Die Verwendung mehrerer stabförmiger Anodenkörper anstelle nur eines Anodenkörpers in einem Kondensatorgehäuse hat den Vorteil, dass dadurch die von außen kontaktierbare Oberfläche des Anodenkörpers bzw. des entsprechenden Kapazitätselements vergrößert wird.
In einer vorteilhaften Variante wird eine Formmasse mit einem geringen Binderanteil, z. B. kleiner als 10% verwendet. In einer Variante wird die Formmasse sogar in Form eines losen bzw. trockenen - d. h. keinen Binder enthaltenden - Metall- pulvers bereitgestellt.
Der Anodenableiter wird zunächst durch das Eintauchen in einen Binder angefeuchtet und danach in das Metallpulver eingetaucht, wobei die Metallpartikel an allen Seiten des angefeuchteten Stabs kleben bleiben. Die Metallpartikel werden durch den Binder angefeuchtet bzw. vermischen sich mit dem Binder und bilden dabei eine Lage der am Anodenableiter haftenden Formmasse. Es ist vorteilhaft, den Anodenableiter mit den daran klebenden Metallpartikeln nochmals in den Binder und danach in das Metallpulver bzw. in die Formmasse mit dem geringen Binderanteil (ggf . mehrfach abwechselnd) einzutauchen. Dabei werden am Anodenableiter weitere Lagen der Formmasse übereinander gebildet, die zusammen den späteren Ano-
denkörper bilden. Nach dem Formen der Formmasse wird der Anodenkörper gesintert .
In einer Variante ist eine nasschemische Abscheidung von Metallpartikeln am Anodenableiter aus einer Emulsion möglich. Die Emulsion enthält ein geeignetes flüssiges Lösungsmittel, in dem die Metallpartikel schweben. Ein anschließendes Formen des Anodenkörpers ist in diesem Fall nicht zwangsläufig erforderlich.
Vorzugsweise wird auf die innere und äußere Oberfläche des gesinterten porösen Anodenkörpers, z. B. in einem nasschemi- schen Verfahren, eine dielektrische Schicht (vorzugsweise eine Oxidschicht) und darauf eine - die Gegenelektrode bzw. die Kathodenschicht bildende - Metallschicht aufgetragen. Der A- nodenkörper, der Anodenableiter und die Kathodenschicht bilden zusammen eine stabförmige Kapazität, die in einem Kondensator eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise werden in einem Gehäuse mehrere Kondensatorelemente (Kapazitäten) nebeneinander angeordnet. Die Kondensatorelemente werden dabei anöden- und kathodenseitig verbunden und durch ein Gehäuse umschlossen. Die aus dem Gehäuse herausragenden Anschlüsse werden so geformt, dass eine elektrische Kontaktierung ermöglicht ist.
Verschiedene im gemeinsamen Gehäuse angeordneten Kondensatorelemente sind vorzugsweise im Gehäuseinneren elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise in einer bevorzugten Variante parallel miteinander verschaltet. Damit gelingt es, einen besonders flachen Kondensator mit einem großen CV-Wert und gleichzeitig einem niedrigen ESR-Wert bereitzustellen.
Die in derselben Höhe angeordneten Anodenableiter, die den verschiedenen, in einer Reihe angeordneten Kondensatorelementen zugeordnet sind, können jeweils z. B. durch Löten fest mit einem gemeinsamen Anodenanschluss verbunden werden. Auch die außen liegenden Kathodenschichten verschiedener, in einer Reihe angeordneter Kondensatorelementen können jeweils fest mit einem gemeinsamen Kathodenanschluss verbunden werden.
Im folgenden wird ein Kondensator und ein Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert . Die Figuren .zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele. Gleiche oder gleich wirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen schematisch
Figur 1 eine perspektivische Vorderansicht eines Kondensators mit mehreren stabförmigen Anodenkörpern, deren Ano- denableiter Drähte darstellen;
Figur 2 eine perspektivische Vorderansicht bzw. den Aufbau des Kondensators, dessen Anodenkörper streifenförmige Anodenableiter aufweisen, von unten.
Figuren 3A, 3B Verfahrensschritte bei der Herstellung eines stabförmigen Anodenkörpers.
In Figur 1 ist ein im oben beschriebenen Verfahren hergestellter Kondensator gezeigt. Der Kondensator weist ein Gehäuse 10 und mehrere in diesem Gehäuse nebeneinander angeordnete Kondensatorelemente auf. Das Gehäuse 10 ist vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren aus einem spritzgussfähigen Kunststoff hergestellt . Jedem Kondensatorelement entspricht ein eigener Anodenkörper 201, 202 und 203. Der Anodenkörper
201, 202, 203 ist beispielsweise ein poröser Sinterkörper aus Tantalpulver. Aus dem Inneren des Anodenkörpers ist ein Anodenableiter 21 herausgeführt. Der Anodenableiter 21 ist fest mit einem Anodenanschluss 11 des Kondensators verbunden.
Das Verhältnis der Länge des Anodenkörpers zu seiner Querschnittsgröße beträgt vorzugsweise mindestens Faktor 2.
Die Kondensatorelemente werden in einer Reihe angeordnet, a- nodenseitig mit einem gemeinsamen Anodenanschluss 11 und ka- thodenseitig mit einem gemeinsamen Kathodenanschluss 12 des Kondensators elektrisch bzw. mechanisch fest verbunden.
Vorzugsweise auf der gesamten Oberfläche des Anodenkörpers wird eine hier nicht gezeigte dielektrische Schicht erzeugt, auf der eine elektrisch leitende Kathodenschicht 22 aufgebracht wird, die mit einem Kathodenanschluss 12 des Kondensators fest verbunden wird.
Die den verschiedenen Kondensatorelementen zugeordneten Anodenkörper 201, 202 und 203 werden in einer Reihe angeordnet, so dass die Anodenableiter 21 der in einer Reihe angeordneten Kondensatorelemente auf eine Ebene gebracht werden. Alle Anodenableiter werden mit einem einzigen Anodenkontakt 11 fest verbunden, siehe Figur 2. Auch alle Kathodenschichten 22 verschiedener Kondensatorelemente werden fest mit einem einzigen Kathodenkontakt 12 verbunden.
Die in Figur 1 gezeigten Anodenableiter stellen aus dem Anodenkörper herausragenden Drähte bzw. Stäbe dar. Die Anodenableiter können in einer anderen, in Figur 2 vorgestellten Variante bandförmig ausgebildet sein. Die stabförmigen Anodenkörper 201 bis 203 haben in den Figuren 1 und 2 einen recht-
eckigen, quadratischen, kreisförmigen oder andersartigen Querschnitt. Möglich ist es auch, die stabförmigen Anodenkörper zylinderförmig auszubilden.
Figur 3A zeigt eine Formmasse 3, die ein mit einem Binder (z. B. Kampfer) vermischtes metallhaltiges Pulver enthält. Das Pulver kann insbesondere Tantalpartikel enthalten. Der stab- oder bandförmige Anodenableiter 21 wird mindestens einmal, vorzugsweise aber mehrmals in die Formmasse eingetaucht, was in der Figur mit den Pfeilen angedeutet ist.
Figur 3B zeigt den Anodenableiter 21 mit der daran haftenden Formmasse 31, die nun z. B. durch ein in dieser Figur nicht gezeigtes Werkzeug zu einem vorzugsweise symmetrischen Anodenkörper geformt werden soll . Auf den Anodenkörper wird nach dem Sintern eine dielektrische Schicht aufgebracht. Auf die dielektrische Schicht wird eine elektrisch leitende oder halbleitende Schicht aufgetragen, die eine Kathodenschicht bildet.
Kondensator und Verfahren wurden zwar anhand nur weniger Ausführungsbeispiele dargestellt. Sie sind allerdings auf diese oder bestimmte Anwendungsbereiche nicht beschränkt. Als Material für den Anodenkörper können beliebige geeignete Legierungen oder Ventilmetalle eingesetzt werden. Kondensatoren können insbesondere Chipkondensatoren, z. B. Tantal- oder Ni- ob-Kondensatoren sein. Das Verfahren kann aber auch für beliebige weitere elektrische Bauelemente eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
10 Gehäuse
11 Anodenanschluss des Kondensators
12 Kathodenanschluss des Kondensators 201, 202, 203 Anodenkörper
21 Anodenableiter
22 Kathodenschicht 3 Formmasse
31 am Anodenableiter haftende Formmasse
Claims
1. Verfahren zur Herstellung von einem stabfόrmigen Anodenkörper (201, 202, 203), bei dem ein Anodenableiter (21) bereitgestellt wird, bei dem eine zur Ausbildung eines Anodenkörpers (201, 202, 203) geeignete Formmasse bereitgestellt wird, bei dem der Anodenableiter (21) in die Formmasse eingetaucht wird, bei dem die am Anodenableiter (21) nach dem Eintauchen haftende Pormmasse gesintert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die am Anodenableiter (21) haftende Formmasse vor dem Sintern zu einem Stab geformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , bei dem die Formmasse durch Pressen zum Stab geformt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die am Anodenableiter (21) haftende Formmasse vor dem Sintern zu einem zylinderförmigen Stab geformt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , bei dem die Formmasse durch Wälzen des Anodenableiters (21) mit der an ihm haftenden Formmasse gegen eine harte Unterlage zum zylinderförmigen Stab geformt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Formmasse verwendet wird, die ein metallhaltiges Pulver und einen Binder enthält, wobei der Binderanteil mindestens 1% beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem als Anodenableiter (21) ein Draht verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Formmasse bereitgestellt wird, die ein Metallpulver und einen geringen Binderanteil zwischen 0 und 10% enthält .
9. Verfahren nach Anspruch 8 , wobei der Anodenableiter (21) mehrfach abwechselnd in den Binder und in die Formmasse eingetaucht wird.
10. Verfahren zur Herstellung von einem stabförmigen Anodenkörper, bei dem ein Anodenableiter (21) bereitgestellt wird, bei dem eine Emulsion mit in einem flüssigen Lösungsmittel schwebenden Metallpartikeln bereitgestellt wird, bei dem der Anodenableiter (21) in die Emulsion eingetaucht wird, wobei die Metallpartikel am Anodenableiter nasschemisch abgeschiedenen werden, wobei ein Anodenkörper gebildet wird, der danach gesintert wird.
11. Anodenkörper für einen Festelektrolytkondensator, wobei der Anodenkörper (201, 202, 203) stabförmig ausgebildet ist.
12. Anodenkörper nach Anspruch 11, wobei das Verhältnis seiner Länge zu seiner Querschnitts- große mindestens Faktor 2 beträgt .
13. Anodenkörper nach Anspruch 11 oder 12, wobei aus seinem Inneren ein Anodendraht herausragt .
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