DE1101621B

DE1101621B - Multiple electrolytic capacitor

Info

Publication number: DE1101621B
Application number: DEST8780A
Authority: DE
Inventors: Manfred Wagner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1954-09-24
Filing date: 1954-09-24
Publication date: 1961-03-09

Description

Elektrolytischer Mehrfachkondensator Die Erfindung bezieht sich auf elektrolytische Kondensatoren mit einer aus mehreren selbständigen Sinterkörpern bestehenden Elektrode aus Ventilmetall, in welche Stromzuleitungen aus Ventilmetall eingesintert sind.Multiple Electrolytic Capacitor The invention relates to electrolytic capacitors with one of several independent sintered bodies existing electrode made of valve metal, into which power supply lines made of valve metal are sintered in.

Elektrolytische Kondensatoren enthalten bekanntlich Elektroden aus einem Ventilmetall, das sind Metalle, die sich leicht mit einer das Dielektrikum bildenden Schicht aus einem Umsetzungsprodukt des Metalls, meistens einer Oxydschicht, überziehen. lassen. Die Ausbildung der Elektroden, insbesondere der Anoden,, hat einen erheblidhen Einfluß auf die Kapazität des Kondensators. Um eine große Kapazität zu erzielen, muß die mit der Oxydschicht überzogene Elektrode eine möglichst große Oberfläche aufweisen. Man hat daher als Elektroden für elektrolytische Kondensatoren schon Sinterkörper aus Ventilmetallen, wie z. B. Alumi.num oder Tontal, verwendet. Durch die Verwendung von Sinterkörpern können besonders kleine Kondensatoren verhältnismäßig großer Kapazität hergestellt werden. Bisher hat man Sinterkörper nur für verhältnismäßig kleine Kondensatoren verwendet und bei etwaigem Bedarf an höherer Kapazität mehrere derartige Kondensatoren parallel geschaltet. Wenn man zur Herstellung einzelner Kondensatoren noch größerer Kapazität größere Sinterkörper als Elektroden verwendet, so muß man dabei den Nachteil höherer Verluste in Kauf nehmen, da mit der Größe der Sinterkörper die Verluste des. Kondensators beträchtlich ansteigen. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß die von der Elektrodenzuleitung sehr weit entfernten Teile des Sinterkörpers keine gute elektrische Verbindung mit der Zuleitung mehr haben.It is known that electrolytic capacitors contain electrodes a valve metal, these are metals that easily interfere with the dielectric forming layer from a reaction product of the metal, usually an oxide layer, overlay. permit. The formation of the electrodes, especially the anodes, has has a significant influence on the capacitance of the capacitor. To a large capacity To achieve this, the electrode coated with the oxide layer must be as large as possible Have surface. It is therefore used as electrodes for electrolytic capacitors already sintered bodies made of valve metals, such as B. Alumi.num or Tontal used. By using sintered bodies, particularly small capacitors can be relatively small large capacity. So far, sintered bodies have only been used for proportionate purposes small capacitors are used and several capacitors if higher capacitance is required such capacitors connected in parallel. If you go to manufacture individual Capacitors of even greater capacity use larger sintered bodies as electrodes, so you have to accept the disadvantage of higher losses because of the size the sintered body, the losses of the. Capacitor increase considerably. This is likely be due to the fact that they are very far away from the electrode lead Parts of the sintered body no longer have a good electrical connection with the supply line to have.

Man hat auch die Elektroden schon aus mehreren scheibenförmigen Sinterkörpern zusammengesetzt, die auf einem zentralen Stab angeordnet sind. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch kein ausreichend guter Kontakt zwischen den Sinterkörpern und der Zuleitung vorhanden, so daß der durch die Unterteilung der Sinterkörper erzielte Vorteil wieder zunichte gemacht wird. Es wurde dabei nicht erkannt, daß die Art der Stromzuleitung und der Anordnung der Zuleitung im Sinterkärper für die Verminderung der Verluste wesentlich ist.The electrodes are also made up of several disk-shaped sintered bodies composed, which are arranged on a central rod. With this well-known However, the arrangement is not a sufficiently good contact between the sintered bodies and the supply line present, so that the achieved by the subdivision of the sintered body Advantage is nullified again. It was not recognized that the species the power supply line and the arrangement of the supply line in the sintered body for the reduction the loss is substantial.

Schließlich sind auch Elektrolytkondensatoren mit biegsamen bandförmigen Elektroden aus abriebfestem Ventilmetall bekannt, in welche Stromzuleitungen aus Ventilmetall eingesintert sind, welche das Elektrodenband in Richtung seiner größten Ausdehnung durchsetzen.Finally, electrolytic capacitors are also made with flexible ribbon-shaped Electrodes made of abrasion-resistant valve metal are known in which power leads from Valve metal are sintered, which the electrode tape in the direction of its largest Enforce expansion.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Verminderung der Verluste bei elektrolytischen Kondensatoren, deren Elektroden aus Sinterkörpern bestehen, nicht nur die Unterteilung des Sinterkörpers in einzelne Teile wichtig ist, sondern daß auch die Anordnung der Elektrodenzuleitungen im Sinterkörper und die Art, wie die einzelnen Zuleitungen miteinander und mit dem Kondensatoranschluß verbunden sind, ausschlaggebend ist.The present invention is based on the knowledge that for Reduction of losses in electrolytic capacitors whose electrodes are made of Sintered bodies exist, not just the subdivision of the sintered body into individual ones Parts is important, but also the arrangement of the electrode leads in the sintered body and the way in which the individual leads are connected to each other and to the capacitor connection connected is decisive.

Bei einem elektrolytischen Kondensator mit einer aus mehreren selbständigen Sinterkörpern bestehenden Elektrode aus Ventilmetall, in welche Stromzuleitungen aus Ventilmetall eingesintert sind, durchsetzen gemäß der Erfindung die Zuleitungen die einzelnen Sinterkörper in Richtung ihrer größten Ausdehnung, und es sind die Zuleitungsenden untereinander und/ oder mit einer Platte aus Ventilmetall verschweißt.In the case of an electrolytic capacitor with one of several independent Sintered bodies consisting electrode made of valve metal, in which power supply lines are sintered in valve metal, enforce the supply lines according to the invention the individual sintered bodies in the direction of their greatest extent, and it is the Lead ends welded to one another and / or to a plate made of valve metal.

An Hand der Figuren sollen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert werden.Exemplary embodiments of the concept of the invention should be based on the figures are explained in more detail.

In Fig. 1 bis 3 sind mehrere Abwandlungen der erfindungsgemäßen Elektroden dargestellt, und in Fig. 4 ist ein elektrolytischer Kondensator mit einer erfindungsgemäßen Elektrode gezeigt.In Figs. 1 to 3 are several modifications of the electrodes according to the invention and in Fig. 4 there is shown an electrolytic capacitor having one according to the present invention Electrode shown.

Die Elektrode eines elektrolytischen Kondensators besteht nach Fig. 1 aus zwei Sinterkörpern 1 a und 1 b, die mit Zuleitungselektroden 2 versehen sind. Diese Zuleitungen bestehen aus Drähten, Stiften oder Bändern aus Ventilmetall und sind in bekannter Weise in die Sinterkörper eingepreßt. Mittels der Zuleitungen 2 sind die beiden Sinterkörper an einer gemeinsamen Platte aus Ventilmetall 3 befestigt, beispielsweise durch Anschweißen, was durch die Schweißpunkte 4 angedeutet ist. Da die in Fig.-1 gezeigte Elektrodenanordnung vollkommen aus Ventilmetall besteht, können keinerlei Korrosionen durch Einwirkung des Elektrolyten auftreten.The electrode of an electrolytic capacitor consists of Fig. 1 from two sintered bodies 1 a and 1 b, which are provided with lead electrodes 2. These leads consist of wires, pins or ribbons made of valve metal and are pressed into the sintered body in a known manner. By means of the supply lines 2 the two sintered bodies are attached to a common plate made of valve metal 3, for example by welding, which is indicated by the welding points 4. Since the electrode arrangement shown in Fig. 1 consists entirely of valve metal, no corrosion whatsoever can occur due to the action of the electrolyte.

Im allgemeinen wird mindestens die Anode eines elektrolytischen Kondensators in der beschriebenen Weise ausgeführt. Bei nichtpolarisierten Elektrolytkondensatoren kann, die Kathode des Kondensators ebenso aufgebaut sein.In general, at least the anode becomes an electrolytic capacitor carried out in the manner described. With non-polarized electrolytic capacitors can, the cathode of the capacitor can be constructed in the same way.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die einzelnen Sinterkörper, aus denen sich die Elektrode zusammensetzt, auf einem gemeinsamen Träger aufgebracht sind. So können beispielsweise Sinterkörper, wie dies bereits vorgeschlagen wurde, in einem. fortlaufenden. Verfahren auf einen langen. Stab, einen Draht oder ein Band aus Ventilmetall aufgepreßt werden. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung bei der Herstellung der Elektroden nach. der Erfindung. In Fig. 2a und 2b sind Beispiele für derartige Elektron den dargestellt. In Fig. 1 a besteht die Elektrode aus zwei Sinterkörpern 1 a und 1 b, die auf einen, gemeinsamen Träger 2 aus Ventilmetall aufgebracht sind. Dieser ist mittels der Schweißpunkte 4 an der Platte 3 aus Ventilmetall befestigt.It is particularly useful if the individual sintered bodies are made from which the electrode is composed, applied to a common carrier are. For example, sintered bodies, as has already been proposed, in one. ongoing. Procedure for a long time. Rod, wire or a Tape made of valve metal are pressed on. This results in a significant simplification in the manufacture of the electrodes. the invention. In Figs. 2a and 2b are examples for such electron the shown. In Fig. 1 a, the electrode consists of two Sintered bodies 1 a and 1 b, which are on a common carrier 2 made of valve metal are upset. This is made of valve metal by means of the weld points 4 on the plate 3 attached.

Es können auch mehrere derartige Sinterkörper zu einer Elektrode zusammengefaßt werden. Ein Beispiel ist in Fig.2b dargestellt. Die vier Sinterkörper 1a bis 1 d befinden sich auf dem gemeinsamen. Träger 2, der mittels der Schweißpunkte 4 an der Ventilmetallplatte 3 befestigt ist. Der mittlere Schweißpunkt 4 ist zwar nicht unbedingt erforderlich:, jedoch aus Gründen der mechanischen Stabilität zweckmäßig. Alle Teile der Elektrode können aus Tontal bestehen.Several such sintered bodies can also be combined to form one electrode will. An example is shown in Figure 2b. The four sintered bodies 1a to 1 d are on the common. Carrier 2, which by means of the weld points 4 at the valve metal plate 3 is attached. The middle spot weld 4 is not absolutely necessary: but appropriate for reasons of mechanical stability. All parts of the electrode can be made of Tontal.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des. Erfindungsgedankens dargestellt. In die Sinterkörper 1 a bis 1 c sind Ventilmetallstäbe 2 eingepreßt und: mittels dieser Stäbe an zwei senkrecht dazu angeordneten Stäbe 2a aus Ventilmetall angeschweißt. Diese können, wie in Fig. 3 dargestellt ist, wieder mit einer Ventilmetallplatte 3 verbunden sein, oder einer dieser Stäbe 2 a wird dicht und isoliert aus dem Kondensator herausgeführt und dient als Elektrodenzuleitung.In Fig. 3 is a further embodiment of the. Inventive concept shown. Valve metal rods 2 are pressed into the sintered bodies 1 a to 1 c and: by means of these rods on two rods 2a made of valve metal arranged perpendicular thereto welded on. These can, as shown in Fig. 3, again with a valve metal plate 3 be connected, or one of these rods 2 a is sealed and isolated from the capacitor out and serves as an electrode lead.

Bei den bisher besprochenen. Anordnungen sind die Sinterkörper mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet. Um den. Raumbedarf noch weiter einzuschränken, können die einzelnen Sinterkörper auch dicht gepackt werden.. Zur Vermeidung von, mechanischen Beschädigungen ist es jedoch vorteilhaft, poröse Zwischenlagen als Abstandshalter zwischen den einzelnen Sinterkörpern anzubringen.With the ones discussed so far. Arrangements are made with the sintered bodies arranged a certain distance from each other. To the. To further restrict space requirements, the individual sintered bodies can also be packed tightly. mechanical damage, however, it is advantageous to use porous intermediate layers as To attach spacers between the individual sintered bodies.

In Fig.4 ist ein elektrolytischer Kondensator der zuletzt beschriebenen Art dargestellt. Die SinterkÖrper 1, die auf einen gemeinsamen Trägerkörper 2 aufgepreßt sind, sind derart dicht übereinandergepackt, daß der Trägerkörper schleifenförmig durch das Paket verläuft.In Figure 4, an electrolytic capacitor is the one last described Art shown. The sintered bodies 1, which are pressed onto a common carrier body 2 are so tightly packed that the carrier body is loop-shaped runs through the package.

Zur Vermeidung von mechanischen, Beschädigungen der Sinterkörper sind in bekannter Weise zwischen, diese poröse Zwischenlagen 5 eingelegt. Diese müssen aus einem Material bestehen, das vom Elektrolyten nicht angegriffen wird. Das Ende des gemeinsamen Trägerkörpers 2 ist an der Innenseite des Kondensatordeckels bei 4 festgeschweißt. Dieser Deckel besteht aus zwei miteinander mechanisch und elektrisch gut verbundenen Metallschichten, und zwar vorzugsweise aus einer inneren Ventilmetallschicht 3 und einer äußeren Schicht 3a aus gut lötfähigem Metall. Die Berührung der Sinterkörper 1 oder des Trägerkörpers 2 mit dem Kondensatorbecher wird in bekannter Weise durch poröse Einlagen aus Isolierstoff verhindert, wie sie in Fig. 4 bei 6 angedeutet sind. Der Kondensatorbecher 7 ist gegen den Deckel mittels der isolierenden Dichtung 8 abgedichtet. Der Becher 7 dient in diesem Falle als zweite Elektrode. Die Poren des Sinterkörpers sowie der Raum zwischen Sinterkörper und Gehäuse sind mit dem Elektrolyten. 9 ausgefüllt.To avoid mechanical damage to the sintered body inserted in a known manner between this porous intermediate layers 5. These must consist of a material that is not attacked by the electrolyte. The end of the common support body 2 is on the inside of the condenser cover 4 welded in place. This cover consists of two interconnected mechanical and electrical well bonded metal layers, preferably from an inner valve metal layer 3 and an outer layer 3a made of easily solderable metal. The touch of the sintered body 1 or of the carrier body 2 with the capacitor can is carried out in a known manner Prevents porous inserts made of insulating material, as indicated in FIG. 4 at 6 are. The capacitor can 7 is against the cover by means of the insulating seal 8 sealed. The cup 7 serves as a second electrode in this case. The pores of the sintered body and the space between the sintered body and housing are with the Electrolytes. 9 completed.

Bei bestimmten. Ventilmetallen kann die Größe des Sinterkörpers, bei dem noch tragbare Verluste auftreten, durch das Gewicht des verwendeten Metalls angegeben werden. Bei Verwendung von Tontal wird zweckmäßig weniger als 5 g Tontal für einen einzelnen. Sinterkörper verwendet. Bei besonders hohen Anforderungen. an die Verlustwerte wird man nur Tantalsinterkörper verwenden, die weniger als 2 g Tautal enthalten. Bei Verwendung von Tantalsinterkörpern mit 2 g Tontal liegen die elektrischen Verluste unter 0,02 bei 50 Hz, während die Verluste bei Sinterkörpern über 5 g rasch über 0,1 ansteigen können. Die Größe der .einzelnen Sinterkörper richtet sich also nach .den gewünschten Verlustwerten, während sich ihre Anzahl nach der Kapazität richtet.With certain. Valve metals can reduce the size of the sintered body, too which can still be tolerated by the weight of the metal used can be specified. When using Tontal, it is advisable to use less than 5 g of Tontal for a single. Sintered body used. With particularly high requirements. Only tantalum sintered bodies that are less than 2 g Tautal included. When using tantalum sintered bodies with 2 g Tontal lie the electrical losses below 0.02 at 50 Hz, while the losses in sintered bodies over 5 g can quickly rise above 0.1. The size of the individual sintered bodies thus depends on the desired loss values, while their number depends on the capacity.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrolytic capacitor with an electrode made of valve metal, consisting of several independent sintered bodies, into which power supply lines. are sintered in from valve metal, characterized in that the feed lines (2) penetrate the individual sintered bodies ( la, 1 b, 1 c) in the direction of their greatest extent and the supply lines (2). Line ends (4) are welded to one another and / or to a plate (2a) made of valve metal.

2. Capacitor according to claim 1, characterized in that a common power supply line for all sintered bodies in wire or tape form is provided (Fig. 2a and 2b).

3. Capacitor after Claims 1 and 2 using Tanta, l as valve metal, characterized in that that the individual. Sintered body does not contain more than 5 g of Tontal.

4. Capacitor according to claim 3, - characterized in that the individual sintered bodies contain no more than 2 g of Tontal. References considered: U.S. Patents Nos. 2,280,789, 2,299,228, 2,359,970, 2,368,688, 2,406,345, 2,551,869, 2,558,172, 2,566,908, 2,578,667, 2,604,517 .