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DE2923623C2 - Method of manufacturing a solid electrolytic capacitor - Google Patents

Method of manufacturing a solid electrolytic capacitor

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Publication number
DE2923623C2
DE2923623C2 DE19792923623 DE2923623A DE2923623C2 DE 2923623 C2 DE2923623 C2 DE 2923623C2 DE 19792923623 DE19792923623 DE 19792923623 DE 2923623 A DE2923623 A DE 2923623A DE 2923623 C2 DE2923623 C2 DE 2923623C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
anode body
solid electrolytic
insulating particles
electrolytic capacitor
Prior art date
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Expired
Application number
DE19792923623
Other languages
German (de)
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DE2923623A1 (en
Inventor
Werner Dipl.-Phys. Dr. 7921 Nattheim Schnabel
Horst 7920 Heidenheim Steinemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19792923623 priority Critical patent/DE2923623C2/en
Publication of DE2923623A1 publication Critical patent/DE2923623A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2923623C2 publication Critical patent/DE2923623C2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/042Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
    • H01G9/0425Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material specially adapted for cathode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hersteilen eines Fest-Elektrolytkondensators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a method for producing a solid electrolytic capacitor according to the preamble of the claim.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-PS 23 19 052 bekannt. Dort erfolgt eins Erhitzung auf 600 K, so daß eine Sinterung des verwendeten Glaspulvers eintrittA method of this type is from DE-PS 23 19 052 known. There is one heating to 600 K, so that sintering of the glass powder used occurs

Aus der DE-PS 25 31 43S ist · ;n kurzschlußfester Fest-Elektrolytkondensator bekannt, bei welchem zwischen dem Kaihodenanschiuß und der Kathodenkontaktierung ein Zwischenraum vorhanden ist, der durch eine als Schmelzsicherung dienende Metallegierung überbrückt istFrom DE-PS 25 31 43S is ·; n short-circuit-proof solid electrolytic capacitor known, in which between the Kaihodenanschiuß and the cathode contact there is a gap, which is created by a metal alloy serving as a fuse is bridged

Die bekannte Kurzschlußsicherung schaltet den Kondensator bei Falschpolung sicher ab, jedoch ist die Herstellung einer derartigen Sicherung aufwendig, da sowohl der Abstand des Zwischenraumes als auch die Menge der Metallegierung genau aufeinander abgestimmt sein müssen.The well-known short-circuit protection switches off the capacitor safely in the event of incorrect polarity, but the manufacturing process such a backup expensive, since both the distance between the space and the The amount of metal alloy must be precisely matched to one another.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Fest-Elektrolytkondensators der eingangs genannten Art anzugeben, welches erlaubt, in einfacher Weise eine Kurzschluß-Sicherung herzustellen.The object of the invention is to provide a method of production specify a solid electrolytic capacitor of the type mentioned, which allows in a simple Way to make a short circuit fuse.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöstAccording to the invention, this object is given by what is stated in the characterizing part of the patent claim Features solved

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert.Advantages of the method according to the invention are explained using an exemplary embodiment.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

F i g. 1 den Prinzipaufbau eines Kondensators undF i g. 1 the basic structure of a capacitor and

Fig. 2 einen Teilausschnitt 11 der F ig. 1,FIG. 2 shows a partial section 11 of FIG. 1,

F i g. 3 einen in ein Gehäuse eingebauten Kondensator. F i g. 3 a capacitor built into a housing.

In der F i g. 1 ist ein Anodenkörper 1 aus gesintertem Tantalpulver dargestellt, auf welchem die dielektrisch wirksame Oxidschicht 2 angeordnet ist. Als Kathode dient die halbieitende Mangandioxidschicht 3.In FIG. 1 shows an anode body 1 made of sintered tantalum powder, on which the dielectric effective oxide layer 2 is arranged. The semi-conductive manganese dioxide layer 3 serves as the cathode.

Auf der Kathode ist als Stromzuführung eine Graphitschicht 4 angeordnet, welche mit einer Metallschicht bedeckt ist.A graphite layer 4, which is provided with a metal layer, is arranged on the cathode as a power supply is covered.

Am Anodenkörper 1 befindet sich der AnodenzuleiThe anode inlet is located on the anode body 1

tungsdraht 6.line wire 6.

Der fertiggestellte Kondensatorkörper wird dann in bekannter Weise in ein Gehäuse eingebaut oder mit einer Umhüllung versehen.The completed capacitor body is then installed in a housing in a known manner or with it provided with a cover.

F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Graphitschicht 4 und der Metallschicht 5.F i g. 2 shows an enlarged section of the graphite layer 4 and the metal layer 5.

Dabei ist zu erkennen, daß die Metallschicht 5 mit elektrisch isolierenden Teilchen 7 durchsetzt ist zwischen weichen dünne metallische Leiterbahne, * 8 angeordnet sind. Im Kurzschlußfall brennen die metallischen Leiterbahnen 8 durch, so daß eine isolierende Schutzhülle übrig bleibtIt can be seen that the metal layer 5 is interspersed with electrically insulating particles 7 between soft thin metallic conductor tracks, * 8 arranged are. In the event of a short circuit, the metallic conductor tracks 8 burn through, so that an insulating protective sheath remains

Die elektrisch isolierenden Teilchen 7 bestehen vorzugsweise aus Oxiden der Metalle Aluminium, Silicium,The electrically insulating particles 7 preferably consist of oxides of the metals aluminum, silicon,

υ Titan bzw. Zirkon, aus Aluminiumhydroxid, Silikaten, Glimmer oder Asbestυ Titanium or zirconium, from aluminum hydroxide, silicates, Mica or asbestos

Weiterhin können in der Schicht 5 zusätzlich leitfähige Teilchen aus Aluminium oder Graphit enthalten sein. Die metallischen Leiterbahnen bestehen beispielsweise aus Silber-, Kupfer-, versilberten Kupfer-, Silbernickeloder mit dünnen Metallschichten umhüllten Keramik-Teilchen. Diese Teilchen bilden beim Aushärtvorgang die metallischen Leiterbahnen 8.Furthermore, the layer 5 can additionally contain conductive particles made of aluminum or graphite. The metallic conductor tracks consist, for example, of silver, copper, silver-plated copper, or silver-nickel Ceramic particles coated with thin metal layers. These particles form during the curing process the metallic conductor tracks 8.

Es ist vorteilhaft, Pulvermischungen zu verwenden, die aus runden oder vieleckigen und faserigen oder plättchenförmigen Teilchen bestehen.It is advantageous to use mixtures of powders that are round or polygonal and fibrous or platelet-shaped particles exist.

Insbesonders fübsen Mischungen, die faserige Teilchen, wie z. B. fein gemahlener Asbest enthalten, zu Schichten mit besonders guter mechanischer Festigkeit Die Suspension zur Herstellung der Schicht 5 enthält organische Lösungsmittel wie beispielsweise Essigsäure-2-butoxyäthylester. In particular, mixtures containing fibrous particles, such as B. contain finely ground asbestos, to layers with particularly good mechanical strength The suspension for producing layer 5 contains organic solvents such as, for example, 2-butoxyethyl acetate.

Die nötige mechanische Festigkeit der Schicht 5 wird mit Hilfe eines Bindemittels erreicht, welches z. B. aus Polymethacrylsäureester bestehtThe necessary mechanical strength of the layer 5 is achieved with the help of a binder which, for. B. off Polymethacrylic acid ester consists

Um eine einwandfreie Benetzung und Dispergierung der isolierenden bzw. der leitfähigen Teilchen zu beschleunigen, werden Netzmittel, wie beispielsweise Äthylendiamin, verwendet.In order to accelerate perfect wetting and dispersion of the insulating or conductive particles, wetting agents such as ethylenediamine are used.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Suspension zur HerstellungThixotropie-Mittel enthält, weiche ein tropfenfreies Beschichten ermöglichen und außerdem als Sedimentationshemmer wirken.
Ferner ist es vorteilhaft, daß in der Schicht 5 Reaktions-Mittel, wie beispielsweise Borax, Phosphorsalze, schlacke-, glas- oder emailbildende Substanzen, enthalten sind, welche erst bei erhöhter Temperatur mit den metallischen Komponenten reagieren und dann den Sicherungs-Effekt beschleunigen.
It is also advantageous if the suspension for production contains thixotropic agents which enable drip-free coating and also act as sedimentation inhibitors.
It is also advantageous that the layer 5 contains reaction agents, such as borax, phosphorus salts, slag-, glass- or enamel-forming substances, which only react with the metallic components at an elevated temperature and then accelerate the safety effect.

5*> In der F i g. 3 ist dargestellt, wie der Kondensator 9 in ein Metallbecher-Gehäuse 10 mittels des Lotes 11 eingebaut ist. Vor dem Verschließen des Gehäuses 10 mit einem Epoxidharz 12 wurde der Kondensator 9 in AIuminiumhydroxid-PuIver 13 eingebettet. Der Anodendraht 6 des Kondensators 9 ist am Punkt 14 mit dem äußeren Anodenanschlußdraht 15 verbunden, z. B. durch Punktschweißung. Am Boden des Gehäuses 10 ist der Kathodenanschlußdraht 16 befestigt.5 *> In the fig. 3 shows how the capacitor 9 in FIG a metal cup housing 10 is installed by means of the solder 11. Before closing the housing 10 with an epoxy resin 12 was the capacitor 9 in aluminum hydroxide powder 13 embedded. The anode wire 6 of the capacitor 9 is connected at point 14 to the outer anode connection wire 15, e.g. B. by spot welding. The cathode connection wire 16 is attached to the bottom of the housing 10.

AusführungsbeispielEmbodiment

Tantal-Fest-Elektrolytkondensatoren der Nenndaten 10μΡ/25 V wurden mit einer Metallschicht versehen.Tantalum solid electrolytic capacitors of nominal data 10μΡ / 25 V were provided with a metal layer.

Dazu wurden die Kondensatorkörper in eine Suspension folgender Zusammensetzung eingetaucht:For this purpose, the capacitor bodies were immersed in a suspension of the following composition:

55Gew.-%
IOGew.-%
55% by weight
IO weight%

Aluminiumhydroxid,
fein gemahlener Asbest,
Aluminum hydroxide,
finely ground asbestos,

Nr.No. ΟμΡΟμΡ tanJ/%tanJ /% Ζ/ΩΖ / Ω 1/μΑ1 / μΑ VsVs £7Ws£ 7Ws 11 1010 1,61.6 2,02.0 0,110.11 99 4141 22 9.99.9 1313th 1,91.9 0,050.05 2424 8484 33 10,110.1 1,71.7 2,02.0 0,040.04 2424 8989 44th 2,12.1 1,91.9 0,100.10 1818th 8282 55 9,99.9 1.71.7 1,81.8 0,050.05 1717th 7878 66th 10,210.2 2,02.0 1,91.9 0,180.18 - - 77th 10.310.3 1,91.9 1,81.8 0,160.16

10 Gew.-% handelsüblicher Silberleitlack10% by weight of commercially available conductive silver paint

(Du Pont Nr. 4929 mit 70% Ag-Anteil),
25% Essigsäure-2-butoxyäthylester.
(Du Pont No. 4929 with 70% Ag content),
25% acetic acid 2-butoxyethyl ester.

Die getauchten Körper wurden anschließend nach einer einstündigen Lufttrocknung in einem Umluftofen bei 150° C während einer Dauer von 1 hausgehärtet.The immersed bodies were then air-dried for one hour in a convection oven house hardened at 150 ° C for a period of 1.

In der folgenden Tabelle sind die elektrischen Daten Kapazität C (120Hz), Verlustfaktor tanrf (120 Hz), Scheinwiderstand Z(IOkHz), Reststrom /(25V, 30 s) der mit einer Schicht versehenen Kondensatoren (Proben Nr. 1 bis 5) angegeben, die Unterbrechungszeit I5, sowie die zur Unterbrechung benötigte Energie E bei einem Kurzschlußstrom von 2 A. Bei den Kondensatoren wurde zuvor durch Falschpolen mit —25 V ein Kurzschluß erzeugt Zum Vergleich wurden die Proben 6 bis 8 mit einer üblichen Silberleiilackschicht versehen.The following table gives the electrical data capacity C (120Hz), loss factor tanrf (120 Hz), impedance Z (IOkHz), residual current / (25V, 30 s) of the capacitors provided with a layer (samples no. 1 to 5) , the interruption time I 5 , as well as the energy E required for the interruption at a short-circuit current of 2 A. The capacitors were previously short-circuited by incorrect polarity at -25 V. For comparison, samples 6 to 8 were provided with a conventional silver-lead lacquer layer.

TabelleTabel

2020th

2525th

8 9,9 2,1 1,9 0,70 - -8 9.9 2.1 1.9 0.70 - -

Der Tabelle ist zu entnehmen, daß durch die Beschichtung keine Verschlechterung der elektrischen Werte eintritt und daß die mit der Schicht versehenen Kondensatoren innerhalb von 30 Sekunden im Kurzschlußfall unterbrochen waren. Die für den Sicherungsfall benötigte Energie lag dabei knapp unter 100 Ws. Bei den üblich beschichteten Kondensatoren (Proben Nr. 6 bis 8) trat im Kurzschlußfall keine Unterbrechung ein.The table shows that the coating does not deteriorate the electrical properties Values occurs and that the capacitors provided with the layer within 30 seconds in the event of a short circuit were interrupted. The energy required for the backup case was just under 100 Ws In the case of the usual coated capacitors (samples no. 6 to 8) there was no interruption in the event of a short circuit.

4040

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

4545

5050

5555

6060

6565

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zum Herstellen eines Fest-EIektrolytkondensators, der aus einem mit einer dielektrisch wirksamen Oxidschicht versehenen gesinterten Anodenkörper aus einem Ventilmetall besteht, der eine Kathode aus einem halbleitender. Metalloxid besitzt welche mit einer Graphitschicht und einer als Stromzuführung dienenden metallisch leitenden Schicht bedeckt ist, die mit isolierenden Teilchen durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der dielektrischen (2), halbleitenden Metalloxid- (3) und Graphitschicht (4) versehene Anodenkörper (1) zur Erzeugung von bei einem Kurzschluß des Kondensators durchbrennenden dünnen metallischen Leiterbahnen (8) zwischen den isolierenden Teilchen (7) in eine Suspension eingetaucht wird, welche Lösungsmittel, leitfähige Teilchen, Bindemittel, Netzmittel, isolierende Teilchen, Thixotropiemittel und Reaktionsmittel enthält, und daß die auf dem Anodenkörper (1) verbleibende Suspension anschließend durch Lufttrocknung in einem Umluftofen bei 150° C ausgehärtet wird.Method of manufacturing a solid electrolytic capacitor, that of a sintered anode body provided with a dielectrically effective oxide layer consists of a valve metal, the cathode of a semiconducting. Possesses metal oxide which have a graphite layer and a metallically conductive layer serving as a power supply is covered, which is interspersed with insulating particles, characterized in that the with the dielectric (2), semiconducting metal oxide (3) and graphite layer (4) provided anode body (1) for generating thin metallic ones that burn out in the event of a short circuit in the capacitor Conductor tracks (8) between the insulating particles (7) is immersed in a suspension which contains solvents, conductive particles, binders, wetting agents, insulating particles, thixotropic agents and Contains reactant, and that on the anode body (1) remaining suspension then by air drying in a convection oven 150 ° C is cured.
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