DE4408579A1 - Festelektrolytkondensator und Verfahren zur Herstellung dieses Kondensators - Google Patents
Festelektrolytkondensator und Verfahren zur Herstellung dieses KondensatorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Festelektrolytkondensator gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur
Herstellung eines derartigen Kondensators gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 11.
Aus dem Stand der Technik sind Festelektrolytkondensatoren wie
Tantalkondensatoren oder Aluminiumkondensatoren bekannt, die
bei einer geringen Größe eine hohe Kapazität aufweisen. Typi
scherweise wird ein derartiger Kondensator in der nachfolgenden
Weise hergestellt.
Wie die Fig. 31 der beiliegenden Zeichnungen zeigt, werden
zunächst Metallteilchen (z. B. Tantalteilchen) verdichtet und zu
einem porösen Chip 2 gesintert, der einen Anodendraht 3 aus
Metall (hergestellt beispielsweise aus Tantal) aufweist, der
teilweise in den Chip 2 eingebettet ist und teilweise aus dem
Chip 2 hervorragt.
Dann wird, wie die Fig. 32 zeigt, der poröse Chip 2 zusammen
mit dem unteren Teil (Fußteil) des Drahtes 3 in eine wäßrige
Lösung A aus Phosphorsäure getaucht und unter Anlegen eines
Gleichstroms einer anodischen Oxidation (elektrolytische Oxida
tion) unterzogen. Hierdurch wird eine dielektrische Beschich
tung (z. B. aus Tantalpentoxid) auf den Oberflächen der Metall
teilchen und auf dem eingetauchten Fuß des Drahtes 3 ausgebil
det. In Fig. 32 wird nur der freiliegende Teil der dielektri
schen Beschichtung schematisch durch das Bezugszeichen 4 zur
Veranschaulichung in übertriebener Weise dargestellt, und ein
auf dem Fuß des Drahtes 3 ausgebildeter überstehender Abschnitt
der freiliegenden dielektrischen Beschichtung 4 mit der Höhe H
wird durch das Bezugszeichen 4a angedeutet.
Anschließend wird, wie die Fig. 33 zeigt, der dielektrisch be
schichtete Chip 2 in eine wäßrige Lösung B aus Mangandinitrat
eingetaucht, um ein Eindringen der Lösung in den porösen Chip
abschnitt zu bewirken; anschließend wird er aus der Lösung zum
Brennen herausgenommen. Dieser Schritt wird mehrfach wieder
holt, um die Innenhohlräume oder Poren des Chips 2 mit einem
Festelektrolyt (z. B. Mangandioxid) zu füllen, während ebenfalls
über der freiliegenden dielektrischen Beschichtung 4 eine frei
liegende Festelektrolytschicht 5 ausgebildet wird. Alternativ
hierzu kann der Festelektrolyt aus einem organischen Halblei
termaterial bestehen, das durch chemische Polymerisation, elek
trolytische oxidative Polymerisation oder Gasphasenpolymerisa
tion erhalten wird.
Anschließend wird eine hier nicht gezeigte Kathodenschicht aus
Metall auf der Festelektrolytschicht 5 (Fig. 33) ausgebildet,
üblicherweise mit einer Zwischenschicht oder mit Zwischen
schichten (z. B. einer Graphitschicht), die zwischen der Katho
denschicht und der Elektrolytschicht angeordnet ist. Auf diese
Weise wird ein Kondensatorelement 1 erhalten.
Gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik ist der überste
hende Abschnitt 4a der dielektrischen Beschichtung 4 auf dem
Fuß des Anodendrahtes 3 zur elektrischen Trennung (Isolierung)
zwischen dem Anodendraht 3 und dem Festelektrolytmaterial (näm
lich der Kathode) notwendig. Falls der Anodendraht 3 an seinem
Fuß abgeschnitten wird, wird es unmöglich sein, die Anode (näm
lich die Metallteilchen) des Kondensators mit einer externen
Schaltung zu verbinden. Demnach darf der Anodendraht 3 dieses
aus dem Stand der Technik bekannten Kondensators an seinem Fuß
nicht abgeschnitten werden.
In einem tatsächlichen Produkt wird deshalb das Kondensatorele
ment 1 (einschließlich des Chips 2 und des Anodendrahtes 3)
vollständig von einer Harzumhüllung 7 umhüllt (dargestellt in
der Fig. 34 und offenbart in der japanischen Patentveröffentli
chung Nr. 3-30977). In diesem Fall wird die nicht dargestell
te, auf dem Chip 2 ausgebildete Kathodenschicht in elektrischem
Kontakt mit einem Kathodenanschlußdraht 6a gehalten, während
der Anodendraht 3 in elektrischem Kontakt mit einem Anoden
anschlußdraht 6b gehalten wird. Die jeweiligen Anschlußdrähte
6a, 6b ragen aus der Umhüllung 7 heraus, und sie sind zur ein
fachen Anbringung an die Oberfläche einer Leiterplatte zur Un
terseite der Umhüllung 7 gebogen.
Offensichtlich führt die Notwendigkeit zur vollständigen Umhül
lung sowohl des Chips 2 als auch des Anodendrahtes 3 in der
Harzumhüllung 7 zu einer Zunahme der Gesamtgröße und des Ge
samtgewichtes des Kondensators. Deshalb kann die Kapazität des
umhüllten Kondensators pro Volumeneinheit nicht in der beab
sichtigten Weise erhöht werden, und zwar auch dann nicht, wenn
die Kapazität des Kondensatorelements 1 selbst pro Volumenein
heit groß ist.
Weiterhin müssen starke Kräfte auf den Chip 2 und die damit
verbundenen Bestandteile 3, 6a, 6b bei der Formung der Harzum
hüllung 7 ausgeübt werden. Deshalb kann der Kondensator uner
warteterweise beschädigt werden (was zu einer Verkürzung oder
einer Zunahme des Kriechstromes führt), wodurch eine verringer
te Produktionsausbeute verursacht wird.
Weiterhin verursacht die Verwendung der Harzumhüllung 7 und der
Anschlußdrähte 6a, 6b relativ hohe Materialkosten, die zu einer
Zunahme der Produktionskosten führt. Das Problem der Kostenzu
nahme wird auch durch die Tatsache bewirkt, daß die Drahtan
schlüsse 6a, 6b als weitere Schritte die Anbringung und die
Biegung erfordern.
In einer anderen, aus dem Stand der Technik bekannten Anord
nung, die in der Fig. 35 gezeigt wird, ist das Kondensatorele
ment 1 teilweise in einer Harzumhüllung 8 umhüllt, wobei ein
Teil des Chips 2 freiliegt und ein Endteil des Anodendrahtes 3
hervorragt. Der freiliegende Teil des Chips 2 ist mit einer
Kathodenanschlußschicht ausgebildet, während an der hervorra
genden Spitze des Anodendrahtes 3 zur Funktion als Anodenan
schluß eine Abscheidung, Beispiel aus Lot, ausgebildet ist.
Während diese andere Ausführungsform einige der mit der Anord
nung der Fig. 34 verbundenen Probleme löst, ist die Größen- und
Gewichtsabnahme, die mit dieser anderen Ausführungsform er
reichbar ist, weiterhin unzureichend, da der Anodendraht 3 ver
bleiben muß.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Festelektrolytkondensator der eingangs genannten Art sowie ein
Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen, der sowohl
eine verringerte Gesamtgröße als auch ein verringertes Gesamt
gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein
Festelektrolytkondensator mit einem Kondensatorelement 11-11e
bereitgestellt wird, das einen porösen gesinterten Chip 12-12e
aus Metallteilchen, eine Festelektrolytsubstanz 16, die von den
Metallteilchen durch eine dielektrische Substanz 15 elektrisch
isoliert ist, eine Anodenanschlußschicht 19-19e, die elektrisch
mit den Metallteilchen verbunden ist, und eine Kathodenan
schlußschicht 18-18e, die mit der Festelektrolytsubstanz 16
elektrisch verbunden ist, aufweist, wobei das Kondensatorele
ment 11-11e einen Anschlußabschnitt (terminal portion) auf
weist, der an die Anodenanschlußschicht 19-19e angrenzt und
mit einer Sperreinrichtung 13-13e ausgestattet ist, durch die
ein Eindringen von Festelektrolytsubstanz 16 zum Anschlußab
schnitt verhinderbar ist.
Mit der oben beschriebenen Anordnung verhindert die Sperrein
richtung, daß die Festelektrolytsubstanz an den Anschlußab
schnitt tritt, wodurch eine elektrische Abtrennung (Isolierung)
zwischen der Anode und der Kathode entsteht. Deshalb kann ein
Anodendraht aus Metall, auch dann, wenn er auf einer bestimmten
Herstellungsstufe des Kondensators verwendet wird, vom An
schlußabschnitt im Endprodukt entfernt wird. Aufgrund dessen
ist es lediglich notwendig, das Kondensatorelement alleine
teilweise zu verpacken, wodurch sowohl die Gesamtgröße als auch
das Gesamtgewicht des Kondensators stark verringert werden
kann.
Da es unnötig ist, die Gesamtheit des Kondensatorelements zu
sammen mit einem Teil der Anschlußdrähte zu umhüllen, werden
diese Bestandteile andererseits bei der Umhüllung geringeren
Spannungen ausgesetzt, wodurch das Risiko einer Beschädigung
des Kondensators verringert wird. Das Fehlen der Anschlußdrähte
vereinfacht weiterhin das Herstellungsverfahren und spart Mate
rialkosten ein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der
Anschlußabschnitt des Kondensatorelements 1 durch ein Ende des
gesinterten Chips bereitgestellt, das nichtporös gemacht wird,
um als Sperreinrichtung zu wirken. Das eine Ende des gesinter
ten Chips kann durch eine isolierende Substanz, die in dieses
Ende des gesinterten Chips imprägniert wurde, nichtporös ge
macht werden. Beispiele für die isolierende Substanz umfassen
ein hitze-resistentes synthetisches Harz oder Glas.
Alternativ hierzu kann das eine Ende des gesinterten Chips
durch Entfernung der Blasen zwischen den Metallteilchen in die
sem Ende nicht porös gemacht werden. Die Entfernung der Blasen
kann dadurch bewerkstelligt werden, daß die Metallteilchen in
dem relevanten Ende des gesinterten Chips thermisch verschmol
zen werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die
Sperreinrichtung eine nicht poröse Metallplatte auf, die an ein
Ende des gesinterten Chips angebracht wurde. Weiterhin kann der
Anschlußabschnitt des Kondensatorelements einen porösen gesin
terten Abschnitt aus Metallteilchen aufweisen, der an die nicht
poröse Metallplatte an ihre vom gesinterten Chip beabstandet
liegende Oberfläche angebracht wurde.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung
eines Festelektrolytkondensators bereitgestellt, das die nach
folgenden Schritte aufweist:
Herstellen eines porösen gesinterten Chips aus Metallteilchen;
Ausbilden einer dielektrischen Substanz über dem gesamten ge sinterten Chip;
Ausbilden einer Festelektrolytsubstanz in und auf dem gesinter ten Chip, wobei die Festelektrolytsubstanz von den Metallteil chen durch die dielektrische Substanz elektrisch isoliert wird;
Ausbilden einer Anodenanschlußschicht, die mit den Metallteil chen elektrisch verbunden ist; und
Ausbilden einer Kathodenanschlußschicht, die an die Festelek trolytsubstanz elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeich net, daß vor dem Ausbilden der dielektrischen Substanz an einem Ende des gesinterten Chips ein Anschlußabschnitt ausgebildet wird, wobei der Anschlußabschnitt an die Anodenanschlußschicht angrenzt und mit einer Sperreinrichtung versehen ist, um die Festelektrolytsubstanz zu hindern, daß sie bei der Ausbildung der Festelektrolytsubstanz zum Anschlußabschnitt dringt.
Herstellen eines porösen gesinterten Chips aus Metallteilchen;
Ausbilden einer dielektrischen Substanz über dem gesamten ge sinterten Chip;
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Die Ausbildung der dielektrischen Substanz und der Festelektro
lytsubstanz kann mit einem an den Anschlußabschnitt angebrach
ten Metalldraht durchgeführt werden, wobei der Metalldraht vor
der Ausbildung der Anodenanschlußschicht entfernt wird. Alter
nativ hierzu kann die Ausbildung der dielektrischen Substanz
und der Festelektrolytsubstanz ohne Anbringung eines Metall
drahtes an den Anschlußabschnitt durchgeführt werden.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegen
den Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand der
Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die einen Tantalchip
zeigt, der zur Herstellung eines Festelektrolytkon
densators gemäß einer ersten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die den gleichen Chip
zeigt, der teilweise mit einer isolierenden Substanz
imprägniert ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, die den gleichen Chip
nach der Anbringung eines Tantaldrahtes zeigt;
Fig. 4 eine Schnittansicht, die den gleichen Chip in einem
Zustand zur dielektrischen Beschichtung zeigt;
Fig. 5 eine Schnittansicht, die den gleichen Chip in einem
Zustand zur Ausbildung des Festelektrolyten zeigt;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die den gleichen Chip
nach der Bildung einer Silberschicht und nach Entfer
nung des Tantaldrahtes zeigt;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, die den gleichen Chip
nach der Ausbildung von Anoden- und Kathodenanschluß
schichten zeigt;
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang den Linien VIII-VIII in
Fig. 7;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht, die den gleichen Chip
nach der Ausbildung einer Schutzschicht zeigt;
Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linien X-X in Fig. 9;
Fig. 11A bis 11D Schnittansichten, die aufeinanderfolgende
Schritte bei der Herstellung eines Festelektrolytkon
densators gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 12A bis 12C Schnittansichten, die aufeinanderfolgende
Schritte bei der Herstellung eines Festelektrolytkon
densators gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht, die ein Kondensatorele
ment in einer auseinandergezogenen Darstellung zeigt,
das zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators
gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung benutzt wird;
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht, die das gleiche Konden
satorelement in einem integrierten Zustand zeigt;
Fig. 15 eine Schnittansicht entlang der Linien XV-XV in
Fig. 14;
Fig. 16 eine perspektivische Ansicht, die das gleiche Konden
satorelement nach Anbringung eines Tantaldrahtes
zeigt;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht, die das gleiche Konden
satorelement nach Ausbildung einer Silberschicht und
nach Entfernung des Tantaldrahtes zeigt;
Fig. 18 eine perspektivische Ansicht, die das gleiche Konden
satorelement nach Ausbildung von Anoden- und Katho
denanschlußschichten zeigt;
Fig. 19 eine Schnittansicht entlang der Linien XIX-XIX in
Fig. 18;
Fig. 20 eine perspektivische Ansicht, die das gleiche Konden
satorelement nach Ausbildung einer Schutzschicht
zeigt;
Fig. 21 eine Schnittansicht entlang der Linien XXI-XXI in
Fig. 20;
Fig. 22 eine perspektivische Ansicht, die ein Kondensatorele
ment in auseinandergezogener Darstellung zeigt, das
zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators ge
mäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
Fig. 23 eine perspektivische Ansicht, die einen Tantalchip
zeigt, der zur Herstellung eines Festelektrolytkon
densators gemäß einer sechsten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Fig. 24 eine Schnittansicht entlang der Linien XXIV-XXIV in
Fig. 23;
Fig. 25 eine perspektivische Ansicht, die den Chip aus
Fig. 23 nach der Anbringung eines Tantaldrahtes zeigt;
Fig. 26 eine perspektivische Ansicht, die den Chip aus
Fig. 25 nach der Ausbildung einer Silberschicht und nach
Entfernung des Tantaldrahtes zeigt;
Fig. 27 eine perspektivische Ansicht, die den Chip aus
Fig. 26 nach Ausbildung der Anoden- und Kathodenanschluß
schichten zeigt;
Fig. 28 eine Schnittansicht, entlang der Linien XXVIII-XXVIII
in Fig. 27;
Fig. 29 eine perspektivische Ansicht, die den Chip aus
Fig. 27 nach Ausbildung einer Schutzschicht zeigt;
Fig. 30 eine Schnittansicht entlang der Linien XXX-XXX in
Fig. 29;
Fig. 31 eine perspektivische Ansicht, die einen Tantalchip
zeigt, der zur Herstellung eines Festelektrolytkon
densators nach dem Stand der Technik verwendet wird;
Fig. 32 eine Schnittansicht, die den aus dem Stand der Tech
nik bekannten Chip in einem Zustand zur Durchführung
der dielektrischen Beschichtung zeigt;
Fig. 33 eine perspektivische Ansicht, die den aus dem Stand
der Technik bekannten Chip in einem Zustand zur
Durchführung der Festelektrolytausbildung zeigt;
Fig. 34 eine Schnittansicht, die ein Beispiel der Harz-Umhül
lung des aus dem Stand der Technik bekannten Chips
zeigt; und
Fig. 35 eine Schnittansicht, die ein anderes Beispiel einer
Harz-Verpackung des aus dem Stand der Technik bekann
ten Chips zeigt.
Die Fig. 1 bis 10 der beiliegenden Zeichnungen zeigen auf
einanderfolgende Schritte zur Herstellung eines Festelektrolyt
kondensators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
In dieser Ausführungsform ist der Elektrolytkondensator ein
Tantalkondensator.
Zunächst werden, wie die Fig. 1 zeigt, Tantalteilchen verdich
tet und zu einem porösen Chip 12 gesintert. Die Verdichtungs- und
Sinterschritte können unter Verwendung an sich bekannter
Vorrichtungen durchgeführt werden.
Anschließend wird, wie die Fig. 2 zeigt, ein Ende 12′ (oberes
Ende in der Fig. 2) des porösen Chips 12 mit einer isolierenden
Substanz wie einem hitzebeständigem synthetischen Harz oder
Glas imprägniert, um einen nicht porösen Endabschnitt 13 zu
bilden, während der verbleibende Abschnitt des Chips 12 mit
einem porösen Ende 12′′ (unteres Ende in der Fig. 2) porös
bleibt. Die Tiefe dieser Imprägnierung, d. h. die Dicke des
nicht porösen Endabschnitts 13, wird durch das Referenzzeichen
L in der Fig. 2 angegeben. Der Imprägnierungsvorgang kann bei
spielsweise durch Eintauchen des relevanten Endes 12′ des porö
sen Chips 12 in ein (hier nicht gezeigtes) Bad mit einer flüs
sigen isolierenden Substanz oder durch Aufbringen einer geeig
neten Menge einer flüssigen isolierenden Substanz durchgeführt
werden.
Anschließend wird, wie die Fig. 3 zeigt, ein Tantaldraht 14 an
die nicht poröse Endfläche 12′ des Chips 12 angebracht. Das
Anbringen des Drahtes kann beispielsweise durch Verschweißen
oder unter Verwendung einer elektrisch leitenden, hitzebestän
digen Paste oder eines elektrisch leitenden, hitzebeständigen
Klebemittels durchgeführt werden.
Anschließend wird, wie dies die Fig. 4 zeigt, die Gesamtheit
des Chips 12 mit einem Fußabschnitt des Drahtes 14 in eine wäß
rige Lösung A aus Phosphorsäure getaucht und durch Anlegen ei
nes Gleichstroms einer anodischen Oxidation (elektrolytischen
Oxidation) unterzogen. Hierdurch wird auf den Oberflächen der
Tantalteilchen und auf dem eingetauchten Fußabschnitt des Tan
taldrahtes 14 eine dielektrische Beschichtung (aus Tantalpent
oxid) ausgebildet. In der Fig. 4 ist nur der freiliegende Ab
schnitt der dielektrischen Beschichtung schematisch durch das
Bezugszeichen 15 in vergrößerter Weise zur Veranschaulichung
angegeben, und ein Abschnitt der freiliegenden dielektrischen
Beschichtung 15, die auf dem Fußabschnitt des Tantaldrahtes 14
ausgebildet ist, wird durch das Bezugszeichen 15′ angegeben. Es
ist anzumerken, daß der Chip 12 einschließlich der freiliegen
den Beschichtung 15 mit Ausnahme des nicht porösen Endabschnit
tes 13 weiterhin porös bleibt, da die anodische Oxidation nur
an den Oberflächen der Tantalteilchen stattfindet.
Anschließend wird, wie die Fig. 5 zeigt, der poröse Abschnitt
des dielektrisch beschichteten Chips 12 in eine wäßrige Lösung
B aus Mangandinitrat eingetaucht, um ein Eindringen der Lösung
in den porösen Chipabschnitt zu bewirken, und anschließend wird
er zum Brennen aus der Lösung genommen. Dieser Schritt wird
mehrere Male wiederholt, um die inneren Blasen oder Poren des
Chips 12 mit einem Festelektrolyten (Mangandioxid) zu füllen,
während über der freiliegenden dielektrischen Beschichtung 15
ebenfalls eine freiliegende Festelektrolytschicht 16 ausgebil
det wird. Es ist anzumerken, daß die freiliegende Festelektro
lytschicht 16 wesentlich dünner ist als in der Fig. 5 gezeigt.
Bei der Ausführung des Schrittes zur Elektrolytausbildung wird
die Mangandinitratlösung gehindert, in den nicht porösen End
abschnitt 13 des Chips 12 einzudringen. Demnach kann die im
nicht porösen Abschnitt 13 enthaltene isolierende Substanz die
Tantalteilchen des nicht porösen Abschnitts 13 vom ausgebilde
ten Elektrolyt mit hoher Zuverlässigkeit elektrisch abtrennen
(isolieren).
Dann wird, wie die Fig. 6 zeigt, nach der (hier nicht gezeig
ten) Graphitisierung auf der Festelektrolytschicht 16 (Fig. 5)
über den Oberflächen des Chips 12, die nicht den nicht porösen
Endabschnitt 13 darstellen, eine Silberschicht 17 ausgebildet.
Weiterhin wird der Tantaldraht 14 vom nicht porösen Endab
schnitt 13 abgelöst oder abgeschnitten.
Dann wird, wie dies die Fig. 7 und 8 zeigen, eine Kathodenan
schlußschicht 18 aus Metall auf der Silberschicht 17 ausgebil
det. Die Kathodenanschlußschicht 18 kann beispielsweise aus Lot
hergestellt worden sein. Natürlich kann eine derartige Katho
denanschlußschicht nur am unteren Teil des Chips 12 ausgebildet
sein. Es wird darauf hingewiesen, daß in der Fig. 8 die Kombi
nation der Silberschicht 17 und der Kathodenanschlußschicht 18
nur zur Veranschaulichung als Einzelschicht dargestellt ist.
Dann wird, wie ebenfalls in den Fig. 7 und 8 dargestellt wird,
nachdem die nicht poröse Endfläche 12′ (Fig. 6) des Chips 12
einer abrasiven Oberflächenbehandlung unterzogen wurde, um die
hieran befindlichen Tantalteilchen freizusetzen, auf der abge
riebenen Endfläche 12′ eine Anodenanschlußschicht 19 aus Me
tall, beispielsweise aus Lot, ausgebildet. Die abrasive Ober
flächenbehandlung kann eine physikalische Behandlung darstel
len, die Plasma verwendet, oder eine chemische Behandlung, die
eine chemische Korrosion anwendet. Bevorzugt kann die abgerie
bene Endfläche 12′ vor der Ausbildung der Anodenanschlußschicht
19 aus Lot einer Vorbehandlung, beispielsweise einer Nickelpla
tierung, unterzogen werden, um die Affinität an das Lot zu ver
bessern. Durch das Bezugszeichen 11 in den Fig. 7 und 8 wird
ein so erhaltenes Kondensatorelement bezeichnet.
Schließlich wird, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, eine
Schutzschicht 20, beispielsweise aus einem hitzebeständigen
synthetischen Harz oder Glas, ausgebildet, um das Kondensator
element 11 mit Ausnahme der Anodenanschlußschicht 19 und des
unteren Teils der Kathodenanschlußschicht 18 zu umhüllen, um
ein Festelektrolytkondensator-Produkt vom Oberflächenbefesti
gungstyp bereitzustellen.
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung verhindert die im nicht porösen Endabschnitt
13 des Chipelements 11 enthaltene isolierende Substanz zuver
lässig, daß die Anodenanschlußschicht 19 mit der Kathodenan
schlußschicht 18 durch den Festelektrolyten elektrisch verbun
den wird. Demnach kann der Tantaldraht 14 vom Kondensatorele
ment 11 zusammen mit dem dielektrischen Beschichtungsabschnitt
15′ (am Fußabschnitt des Drahtes 14) entfernt werden, der her
kömmlicherweise zur elektrischen Abtrennung zwischen der Anode
und der Kathode notwendig war. Demnach ist es möglich, im Ver
gleich zum Stand der Technik, sowohl das Gesamtgewicht als auch
die Gesamtgröße des Kondensators zu verringern.
Aufgrund der vorübergehenden Verwendung des Tantaldrahtes 14
(der später entfernt wird) in der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, kann wenigstens ein Teil einer bereits
bestehenden Fertigungslinie, die zur Herstellung von Festelek
trolytkondensatoren gemäß dem aus dem Stand der Technik bekann
ten Drahttyp (vgl. Fig. 34 oder 35) ausgelegt war, ohne Abände
rungen verwendet werden. Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der
Technik bekannten Kondensator ist der dielektrische Beschich
tungsabschnitt 15′ am Fuß des Drahtes 14 zur elektrischen Ab
trennung der Anode (Tantalteilchen im nicht porösen Endab
schnitt 13) und der Kathode (Festelektrolyt) nicht notwendig.
Die Fig. 11A bis 11D zeigen eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform gleicht der
ersten Ausführungsform, unterscheidet sich aber in einigen we
nigen Merkmalen hiervon.
Speziell werden gemäß dieser zweiten Ausführungsform Tantal
teilchen zunächst verdichtet und zu einem porösen Chip 12a ge
sintert, zusammen mit einem Tantaldraht 14a, der teilweise in
den Chip 12a eingebettet ist und teilweise aus diesem Chip 12a
hervorragt, wie dies in der Fig. 11a gezeigt wird. Derartige
Verdichtungs- und Sinterschritte können genau die gleichen
sein, als diejenigen Schritte, die bei der Herstellung von Kon
densatoren des Drahttyps im Stand der Technik verwendet werden
(vgl. Fig. 31 bis 35).
Anschließend wird, wie dies die Fig. 11B zeigt, ein Ende 12a′
des porösen Chips 12a mit einer isolierenden Substanz, bei
spielsweise einem hitzeresistenten synthetischen Harz oder
Glas, imprägniert, um einen nicht porösen Endabschnitt 13a aus
zubilden, während der verbleibende Abschnitt des Chips 12a mit
einem porösen Ende 12a′′ porös bleibt. Dieser Verfahrensschritt
der zweiten Ausführungsform kann in gleicher Weise wie derjeni
ge der ersten Ausführungsform durchgeführt werden.
Anschließend wird der Chip 12a denjenigen Verfahrensschritten,
die zur Ausbildung einer dielektrischen Substanz (Tantalpent
oxid), eines Festelektrolyten (Mangandioxid) und einer Silber
schicht notwendig sind, in der gleichen Weise unterzogen, wie
dies je in den Fig. 4 bis 6 für die erste Ausführungsform ge
zeigt wird.
Anschließend wird, wie dies in der Fig. 11C gezeigt wird, der
Tantaldraht 14a an seinem Fußabschnitt abgeschnitten. In diesem
Zustand ragt der Draht 14a noch leicht aus der nicht porösen
Endfläche 12a′ des Chips 12a hervor. Es wird darauf hingewie
sen, daß die dielektrische Beschichtung, die Festelektrolyt
schicht und die Silberschicht in der Fig. 11C zur Vereinfachung
der Darstellung weggelassen wurden.
Anschließend wird, wie dies die Fig. 11D zeigt, die nicht porö
se Endfläche 12a′ des Chips 12a zusammen mit dem vorspringenden
Abschnitt des Tantaldrahtes 14a einer abrasiven Oberflächenbe
handlung unterzogen, um die Tantalteilchen an der nicht porösen
Endfläche 12a′ freizusetzen, während der Draht 14a mit dieser
Endfläche bündig gemacht wird. Es wird wiederum darauf hinge
wiesen, daß die dielektrische Beschichtung, die Festelektrolyt
schicht und die Silberschicht zur leichteren Darstellung in der
Fig. 11D weggelassen wurden.
Die anschließenden Verfahrensschritte zur Ausbildung einer me
tallischen Kathodenanschlußschicht (hergestellt z. B. aus Lot),
einer Anodenanschlußschicht (hergestellt beispielsweise aus
Lot) und einer Schutzschicht (hergestellt beispielsweise aus
hitzebeständigem synthetischen Harz oder Glas) werden in der
gleichen Weise durchgeführt, wie dies für die erste Ausfüh
rungsform in den Fig. 7 bis 10 gezeigt wurde. Das entstandene
Produkt gleicht dem in den Fig. 9 und 10 gezeigten, mit der
Ausnahme, daß ein Teil des Tantaldrahtes 14a im Chip 12a einge
bettet bleibt (vgl. Fig. 11D).
Aufgrund der Verwendung des Tantaldrahtes 14a, der teilweise im
Chip 12a eingebettet ist, weist die zweite Ausführungsform den
Vorteil auf, daß eine bestehende Produktionslinie zur Herstel
lung eines Festelektrolytkondensators gemäß dem Stand der Tech
nik (vgl. Fig. 31 bis 35) verwendbar ist, sogar einschließlich
der Verdichtungs- und Sintervorrichtungen.
Die Fig. 12A bis 12C zeigen eine dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird kein
Tantaldraht verwendet.
Speziell werden gemäß dieser dritten Ausführungsform Tantal
teilchen zunächst verdichtet und, wie dies in der Fig. 12A ge
zeigt wird, zu einem porösen Chip 12b gesintert. Diese Verdich
tungs- und Sinterschritte können in genau der gleichen Weise
ausgeführt werden wie diejenigen Schritte, die bei der ersten
Ausführungsform verwendet wurden (vgl. Fig. 1).
Anschließend wird, wie dies in der Fig. 12B gezeigt wird, ein
Ende 12b′ des porösen Chips 12b mit einer isolierenden Sub
stanz, beispielsweise einem hitzebeständigen synthetischen Harz
oder Glas, imprägniert, um einen nicht porösen Endabschnitt 13b
zu bilden, während der verbleibende Abschnitt des Chips 12b mit
einem porösen Ende 12b′′ porös gehalten wird. Dieser Verfahrens
schritt der dritten Ausführungsform kann ebenfalls in gleicher
Weise durchgeführt werden wie der der ersten Ausführungsform.
Anschließend wird der Chip 12b, anstatt daß, wie in der ersten
Ausführungsform (vgl. Fig. 4), die anodische Oxidation (elek
trolytische Oxidation) durchgeführt wird, der Chip 12b einer
Oxidation in einer Sauerstoffgas-Atmosphäre unterzogen, um eine
dielektrische Substanz (Tantalpentoxid) auszubilden. Die Gas
phasenoxidation ist notwendig, da die elektrolytische Oxidation
(Flüssigphasenoxidation) ohne vorherige Anbringung eines Tan
taldrahtes, der als ein elektrolytischer Pol und als Halte
rungs- bzw. Handhabungsstück dient, schwierig durchführbar ist.
Anschließend wird, wie dies in der Fig. 12C gezeigt wird, der
poröse Abschnitt des oxidierten oder dielektrisch beschichteten
Chips 12b in eine wäßrige Lösung B aus Mangandinitrat einge
taucht, um ein Eindringen der Lösung in den porösen Chipab
schnitt zu bewirken, und anschließend wird er zum Brennen aus
der Lösung herausgenommen. Dieser Schritt wird mehrere Male
wiederholt, um im Innern und Äußeren des Chips 12b einen Fest
elektrolyten (Mangandioxid) auszubilden.
Anstatt daß der Chip 12b direkt in ein Bad aus Mangandinitrat
lösung B eingetaucht wird, kann der Schritt zur Elektrolytbil
dung durch Aufbringen einer Mangandinitratlösung auf den Chip
12b durch einen geeigneten Spender durchgeführt werden. Alter
nativ hierzu kann der Chip 12b mit einem Schwamm in Kontakt
gebracht werden, der vorher hergestellt wurde, so daß er eine
geeignete Menge an Mangandinitratlösung enthält.
Weiterhin kann der Festelektrolyt, der gemäß der dritten Aus
führungsform (und auch der ersten und zweiten Ausführungsfor
men) aus Mangandioxid hergestellt wird, aus einer organischen
Halbleitersubstanz hergestellt werden, die durch chemische Po
lymerisation, elektrolytische oxidative Polymerisation oder
Gasphasenpolymerisation erhalten wird.
Die nachfolgenden Verfahrensschritte der dritten Ausführungs
form sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen der er
sten Ausführungsform, einschließlich einer Abrasivbehandlung
und der Ausbildung einer Silberschicht, einer metallischen Ka
thodenanschlußschicht (hergestellt beispielsweise aus Lot),
einer Anodenanschlußschicht (hergestellt beispielsweise aus
Lot) und einer Schutzschicht (hergestellt beispielsweise aus
einem hitzebeständigen synthetischen Harz oder Glas).
Aufgrund des vollständigen Fehlens eines Tantaldrahtes ist die
dritte Ausführungsform offensichtlich dadurch vorteilhaft, daß
die Schritte zum Anbringen und zum Entfernen (Abschneiden) ei
nes Tantaldrahtes vermieden werden. Demnach kann das Herstel
lungsverfahren insgesamt vereinfacht werden, wodurch eine Ver
ringerung der Material- und Herstellungskosten bewirkt wird.
Die Fig. 13 bis 21 zeigen eine vierte Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung.
Gemäß der vierten Ausführungsform werden Tantalteilchen zu
nächst verdichtet und zu einem porösen Chip 12c gesintert, wie
dies in der Fig. 13 gezeigt ist. Andererseits werden, getrennt
vom porösen Chip 12c, wie dies ebenfalls in der Fig. 13 gezeigt
wird, eine nicht poröse dünne Tantalplatte 13c und ein poröses
gesintertes Endteil 13c′ aus Tantalteilchen hergestellt.
Anschließend werden, wie dies in den Fig. 14 und 15 gezeigt
wird, der poröse Chip 12c und das poröse Endteil 13c′, zusammen
mit der dazwischen angeordneten nicht porösen Platte 13c, auf
einander geschichtet und durch Löten oder unter Verwendung ei
ner elektrisch leitenden hitzebeständigen Paste oder eines
elektrisch leitenden, hitzebeständigen Klebemittels miteinander
zu einem Zusammenbau verbunden. Hierdurch wird ein integrierter
Körper oder ein Kondensatorelement 11c erhalten.
Alternativ hierzu können der poröse Chip 12c, die nicht poröse
Platte 13c und das poröse Endteil 13c′ vor dem Sintern der po
rösen Elemente 12c, 13c′ zusammengeschichtet und durch den
nachfolgenden Sinterschritt zum Zusammenbau miteinander verbun
den werden.
Anschließend wird, wie dies die Fig. 16 zeigt, ein Tantaldraht
14c an den porösen Endteil 13c′ des Kondensatorelements 11c
angebracht. Die Drahtanbringung kann beispielsweise durch Löten
oder unter Verwendung eines elektrisch leitenden, hitzebestän
digen Klebemittels oder unter Verwendung einer elektrisch lei
tenden, hitzebeständigen Paste durchgeführt werden.
Anschließend wird das Kondensatorelement 11c vollständig in
eine (hier nicht gezeigte) wäßrige Lösung aus Phosphorsäure
eingetaucht und durch Anlegen eines Gleichstrom in gleicher
Weise wie in der ersten Ausführungsform (vgl. Fig. 4) einer
anodischen Oxidation (elektrolytischen Oxidation) unterzogen.
Hierdurch wird eine dielektrische Beschichtung (aus Tantalpent
oxid) auf den Oberflächen der Tantalteilchen im porösen Chip
12c und dem porösen Endteil 13c′ als auch auf den Oberflächen
der nicht porösen Tantalplatte 13c ausgebildet.
Anschließend wird der dielektrisch beschichtete poröse Chip 12c
des Kondensatorelements 11c durch Eintauchen des Chip 12c in
eine (hier nicht gezeigte) Mangandinitratlösung in gleicher
Weise wie in der ersten Ausführungsform (vgl. Fig. 5) einer
Elektrolytbildung unterzogen. Gleichzeitig verhindert die nicht
poröse Tantalplatte 13c, daß die Mangandinitratlösung in den
porösen Endteil 13c′ des Kondensatorelements 11c eindringt.
Demnach kann die dielektrische Beschichtung (Tantalpentoxid),
die auf den Oberflächen der nicht porösen Tantalplatte 13c und
des porösen Endteils 13c′ ausgebildet wurde, die Tantalteilchen
den porösen Endteils 13c′ vom gebildeten Elektrolyten mit hoher
Zuverlässigkeit abtrennen (isolieren).
Anschließend wird, wie in der Fig. 17 gezeigt, eine Silber
schicht 17c auf der Festelektrolytschicht (die in der Fig. 17
nicht gezeigt ist, jedoch der in der Fig. 5 gezeigten Schicht
16 gleicht) über die Oberflächen des porösen Chips 12c nach der
Graphitisierung (nicht gezeigt) ausgebildet. Weiterhin wird der
Tantaldraht 14c vom porösen Endteil 13c′ abgetrennt oder abge
schnitten.
Dann kann, wie dies in den Fig. 18 und 19 gezeigt wird, eine
beispielsweise aus Lot hergestellte metallische Kathodenan
schlußschicht 18c auf der Silberschicht 17c ausgebildet werden.
Die Kathodenanschlußschicht 18c kann nur auf der unteren Seite
des Chips 12c ausgebildet werden.
Anschließend wird, wie ebenfalls in den Fig. 18 und 19 gezeigt
wird, nach der Abrasivbehandlung der Endfläche des Endteils
13c′ auf der abgeriebenen Endseite eine beispielsweise aus Lot
hergestellte metallische Anodenanschlußschicht 19c ausgebildet.
Bevorzugt kann vor der Ausbildung der Anodenendschicht 19c aus
Lot die abrasivbehandelte Endfläche einer Vorbehandlung, bei
spielsweise einer Nickelplattierung, zur Verbesserung der Affi
nität des Lots unterzogen werden.
Schließlich wird, wie dies in den Fig. 20 und 21 gezeigt wird,
eine Schutzschicht 20c, beispielsweise aus hitzebeständigem
synthetischen Harz oder Glas, ausgebildet, um das Kondensator
element 11c mit Ausnahme der Anodenanschlußschicht 19c und des
unteren Abschnitts der Kathodenanschlußschicht 18c einzuhüllen,
um ein Festelektrolytkondensator-Produkt des Oberflächenbefe
stigungstyps bereitzustellen.
Die Fig. 22 zeigt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die sich von der vierten Ausführungsform nur dadurch
unterscheidet, daß ein gesinterter Chip 12d aus Tantalteilchen
an seinem einen Ende nur mit einer nicht porösen Tantalplatte
13d zusammengebaut ist. Die Verfahrensschritte nach dem Zusam
menbau gleichen denjenigen der vierten Ausführungsform.
Es ist offensichtlich, daß die vierten und fünften Ausfüh
rungsformen ohne Verwendung des Tantaldrahtes 14c (Fig. 16)
ausführbar sind.
Die Fig. 23 bis 30 zeigen eine sechste Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung.
Gemäß dieser sechsten Ausführungsform werden Tantalteilchen
zunächst verdichtet und zu einem porösen Chip 12e gesintert,
und ein Ende 12e′ des Chips 12e wird zu einem nicht porösen
Endabschnitt 13e umgewandelt, wie dies in den Fig. 23 und 24
gezeigt wird. Eine derartige teilweise Umwandlung des porösen
Chips 12e kann durch Einstrahlung eines Laserstrahls auf das
relevante Ende 12e′ durchgeführt werden, um eine Wärmefusion
der Tantalteilchen zu bewirken.
Anschließend wird, wie dies in der Fig. 25 gezeigt ist, ein
Tantaldraht 14c an die nicht poröse Endseite 12e′ des Chips 12e
angebracht.
Anschließend wird der Chip 12e vollständig in eine wäßrige Lö
sung aus Phosphorsäure (nicht gezeigt) eingetaucht und durch
Anlegen eines Gleichstroms in gleicher Weise wie in der ersten
Ausführungsform (vgl. Fig. 4) einer anodischen Oxidation (elek
trolytischen Oxidation) unterzogen. Hierdurch wird auf den
Oberflächen der Tantalteilchen im porösen Abschnitt des Chips
12e und den Oberflächen des nicht porösen Endabschnitts 13e
eine dielektrische Beschichtung (aus Tantalpentoxid) ausgebil
det.
Anschließend wird der poröse Abschnitt des dielektrisch be
schichteten Chips 12e durch Eintauchen des porösen Abschnitts
in eine wäßrige, hier nicht gezeigt Mangandinitratlösung in
gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform (vgl. Fig. 5)
einer Elektrolytbildung unterzogen. Der nicht poröse Endab
schnitt 13e verhindert gleichzeitig, daß die Mangandinitratlö
sung in den porösen Endabschnitt 13c′ des Kondensatorelements
11c eindringt. Demnach kann die auf den Oberflächen des nicht
porösen Endabschnitts 13e ausgebildete dielektrische Beschich
tung (Tantalpentoxid) die Tantalteilchen des porösen Chipab
schnitts von dem ausgebildeten Elektrolyten mit hoher Zuverläs
sigkeit elektrisch abtrennen (isolieren).
Anschließend wird, wie in Fig. 26 gezeigt, eine Silberschicht
17e auf der Festelektrolytschicht (die in der Fig. 26 nicht
gezeigt wird, jedoch der in Fig. 5 gezeigten Schicht 16
gleicht) über den Oberflächen des porösen Chipabschnitts nach
der Graphitisierung (nicht gezeigt) ausgebildet. Weiterhin wird
der Tantaldraht 14e vom porösen Endabschnitt 13e abgetrennt
oder abgeschnitten.
Anschließend wird, wie dies in den Fig. 27 und 28 gezeigt wird,
eine beispielsweise aus Lot hergestellte metallische Kathoden
anschlußschicht 18e auf der Silberschicht 17e ausgebildet. Die
Kathodenanschlußschicht 18e kann nur auf der unteren Seite des
Chips 12e ausgebildet werden.
Anschließend wird, wie ebenfalls in den Fig. 27 und 28 gezeigt
wird, nach der Abrasivbehandlung der Endfläche 12e′ des porösen
Endabschnitts 13e auf der abgeriebenen Endfläche eine bei
spielsweise aus Lot hergestellte metallische Anodenanschluß
schicht 19e ausgebildet. Bevorzugt wird vor der Ausbildung der
Anodenanschlußschicht 19e aus Lot die abrasivbehandelte Endflä
che einer Vorbehandlung, beispielsweise einer Nickelplattie
rung, unterzogen, um die Affinität für das Lot zu verbessern.
Anschließend wird, wie dies in den Fig. 29 und 30 gezeigt wird,
eine Schutzschicht 20e, beispielsweise aus hitzebeständigem
synthetischen Harz oder Glas, ausgebildet, um das Kondensator
element 11c mit Ausnahme der Anodenanschlußschicht 19e und des
unteren Abschnitts der Kathodenanschlußschicht 18e zu umhüllen,
um ein Festelektrolytkondensator-Produkt des Oberflächenbefe
stigungstyps bereitzustellen.
Es ist offensichtlich, daß die sechste Ausführungsform ohne
Verwendung des Tantaldrahtes 14e (Fig. 25) ausgeführt werden
kann.
Es ist offensichtlich, daß die obenbeschriebene Erfindung auf
vielfache Weise abwandelbar ist. Beispielsweise ist die vorlie
gende Erfindung nicht nur auf einen Tantalkondensator be
schränkt, sondern sie ist ebenfalls auf andere Festelektrolyt
kondensatoren, beispielsweise auf einen Aluminiumkondensator,
anwendbar.
Claims (20)
1. Festelektrolytkondensator mit einem Kondensatorelement
(11-11e), zu dem gehören:
ein poröser gesinterter Chip (12-12e) aus Metallteilchen,
eine Festelektrolytsubstanz (16), die von den Metallteil chen durch eine dielektrische Substanz (15) elektrisch isoliert ist, eine Anodenanschlußschicht (19-19e), die elektrisch mit den Metallteilchen verbunden ist, und eine Kathodenanschlußschicht (18-18e), die mit der Fest elektrolytsubstanz (16) elektrisch verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatorelement (11-11e) einen Anschlußab schnitt aufweist, der an die Anodenanschlußschicht (19-19e) angrenzt und mit einer Sperreinrichtung (13-13e) aus gestattet ist, durch die ein Eindringen von Festelektro lytsubstanz (16) in den Anschlußabschnitt verhinderbar ist.
ein poröser gesinterter Chip (12-12e) aus Metallteilchen,
eine Festelektrolytsubstanz (16), die von den Metallteil chen durch eine dielektrische Substanz (15) elektrisch isoliert ist, eine Anodenanschlußschicht (19-19e), die elektrisch mit den Metallteilchen verbunden ist, und eine Kathodenanschlußschicht (18-18e), die mit der Fest elektrolytsubstanz (16) elektrisch verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatorelement (11-11e) einen Anschlußab schnitt aufweist, der an die Anodenanschlußschicht (19-19e) angrenzt und mit einer Sperreinrichtung (13-13e) aus gestattet ist, durch die ein Eindringen von Festelektro lytsubstanz (16) in den Anschlußabschnitt verhinderbar ist.
2. Kondensator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlußabschnitt des Kondensatorelements (11,
11e) durch ein Ende (13, 13a, 13b, 13e) des gesinterten
Chips (12, 12a, 12b, 12e) gebildet ist und dieses eine
Ende des gesinterten Chips zur Funktion als Sperreinrich
tung nicht-porös gemacht ist.
3. Kondensator nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eine Ende (13, 13a, 13b) des gesinterten Chips
(12, 12a, 12b) durch eine in dieses eine Ende des gesin
terten Chips imprägnierte isolierende Substanz nicht-porös
gemacht ist.
4. Kondensator nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die isolierende Substanz (13, 13a, 13b) ein hitzebe
ständiges synthetisches Harz oder ein Glas ist.
5. Kondensator nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eine Ende (13e) des gesinterten Chips (12e) durch
Entfernung der Blasen zwischen den Metallteilchen in die
sem einen Ende nicht-porös gemacht ist.
6. Kondensator nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eine Ende (13e) des gesinterten Chips (12e) durch
Wärmeverschmelzung der Metallteilchen in diesem einen Ende
nicht-porös gemacht ist.
7. Kondensator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperreinrichtung eine nicht poröse Metallplatte
(13c, 13d) aufweist, die an ein Ende des gesinterten Chips
(12c, 12d) angebracht ist.
8. Kondensator nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlußabschnitt des Kondensatorelements (11c)
einen porösen gesinterten Teil (13c′) aus Metallteilchen
aufweist, der auf der vom gesinterten Chip (12c) beabstan
deten Oberfläche auf der nicht porösen Metallplatte (13c)
angebracht ist.
9. Kondensator nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallteilchen Tantalteilchen sind und die dielek
trische Substanz (15) Tantalpentoxid ist.
10. Kondensator nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Festelektrolyt (16) Mangandioxid ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators
nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:
Herstellen eines porösen gesinterten Chips (12-12e) aus Metallteilchen;
Ausbilden einer dielektrischen Substanz (15) über dem ge samten gesinterten Chip (12-12e);
Ausbilden einer Festelektrolytsubstanz (16) in und auf dem gesinterten Chip (12-12e), wobei die Festelektrolytsub stanz (16) von den Metallteilchen durch die dielektrische Substanz (15) elektrisch isoliert wird;
Ausbilden einer Anodenanschlußschicht (19-19e), die mit den Metallteilchen elektrisch verbunden ist; und
Ausbilden einer Kathodenanschlußschicht (18-18e), die mit der Festelektrolytsubstanz (16) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ausbilden der dielektrisches Substanz (15) an einem Ende des gesinterten Chips (12-12e) ein Anschlußab schnitt ausgebildet wird, wobei der Anschlußabschnitt an die Anodenanschlußschicht (19-19e) angrenzt und mit einer Sperreinrichtung (13-13e) versehen ist, um die Festelek trolytsubstanz (16) vom Eindringen zum Anschlußabschnitt bei der Ausbildung der Festelektrolytsubstanz zu hindern.
Herstellen eines porösen gesinterten Chips (12-12e) aus Metallteilchen;
Ausbilden einer dielektrischen Substanz (15) über dem ge samten gesinterten Chip (12-12e);
Ausbilden einer Festelektrolytsubstanz (16) in und auf dem gesinterten Chip (12-12e), wobei die Festelektrolytsub stanz (16) von den Metallteilchen durch die dielektrische Substanz (15) elektrisch isoliert wird;
Ausbilden einer Anodenanschlußschicht (19-19e), die mit den Metallteilchen elektrisch verbunden ist; und
Ausbilden einer Kathodenanschlußschicht (18-18e), die mit der Festelektrolytsubstanz (16) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ausbilden der dielektrisches Substanz (15) an einem Ende des gesinterten Chips (12-12e) ein Anschlußab schnitt ausgebildet wird, wobei der Anschlußabschnitt an die Anodenanschlußschicht (19-19e) angrenzt und mit einer Sperreinrichtung (13-13e) versehen ist, um die Festelek trolytsubstanz (16) vom Eindringen zum Anschlußabschnitt bei der Ausbildung der Festelektrolytsubstanz zu hindern.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlußabschnitt an einem Ende (13, 13a, 13b,
13e) des gesinterten Chips (12, 12a, 12b, 12e) selbst aus
gebildet wird, wobei das eine Ende (13, 13a, 13b, 13e) des
gesinterten Chips (12, 12a, 12b, 12e) nicht-porös gemacht
wird, um als Sperreinrichtung zu wirken.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eine Ende (13, 13a, 13b) des gesinterten Chips
(12, 12a, 12b) durch Imprägnieren einer isolierenden Sub
stanz in dieses eine Ende des gesinterten Chips nicht-po
rös gemacht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die isolierende Substanz (13, 13a, 13b) aus einem hit
zebeständigen synthetischen Harz oder aus Glas ausgewählt
wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eine Ende (13e) des gesinterten Chips (12e) durch
Entfernung der Blasen zwischen den Metallteilchen in die
sem einen Ende nicht porös-gemacht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eine Ende (13e) des gesinterten Chips (12e) durch
Wärmeverschmelzung der Metallteilchen in diesem einen Ende
nicht-porös gemacht wird.
17. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperreinrichtung durch Anbringung einer nicht po
rösen Metallplatte (13c, 13d) an dieses eine Ende des ge
sinterten Chips (12c, 12d) ausgebildet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlußabschnitt einen porösen gesinterten Teil
(13c′) aus Metallteilchen aufweist, der an die nicht porö
se Metallplatte (13d) auf der vom gesinterten Chip beab
standeten Oberfläche angebracht wird.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schritte zur Ausbildung der dielektrischen Sub
stanz (15) und der Festelektrolytsubstanz (16) mit einem
an den Anschlußabschnitt angebrachten Metalldraht (14,
14a) durchgeführt werden, wobei der Metalldraht vor der
Ausbildung der Anodenanschlußschicht (19) entfernt wird.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Vorhergehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schritte zur Ausbildung der dielektrischen Sub
stanz (15) und der Festelektrolytsubstanz (16) ohne An
bringung eines Metalldrahtes an den Anschlußabschnitt
durchgeführt werden.
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE10044451C1 (de) * | 2000-09-08 | 2002-04-04 | Epcos Ag | Elektrode und Kondensator mit der Elektrode |
| US6558737B1 (en) | 2000-09-08 | 2003-05-06 | Epcos Ag | Method for producing an electrode, and for producing a capacitor with the electrode |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4520430A (en) * | 1983-01-28 | 1985-05-28 | Union Carbide Corporation | Lead attachment for tantalum anode bodies |
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1994
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4520430A (en) * | 1983-01-28 | 1985-05-28 | Union Carbide Corporation | Lead attachment for tantalum anode bodies |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP 2-123724 A., In: Patents Abstracts of Japan, E-958, July 31, 1990, Vol. 14, No. 354 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10044451C1 (de) * | 2000-09-08 | 2002-04-04 | Epcos Ag | Elektrode und Kondensator mit der Elektrode |
| US6370017B1 (en) | 2000-09-08 | 2002-04-09 | Epcos Ag | Electrode, and capacitor with the electrode |
| US6558737B1 (en) | 2000-09-08 | 2003-05-06 | Epcos Ag | Method for producing an electrode, and for producing a capacitor with the electrode |
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Also Published As
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