DE3135390A1 - Elektrisches bauelement, insbesondere elektrischer kondensator sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Elektrisches bauelement, insbesondere elektrischer kondensator sowie verfahren zu seiner herstellungInfo
- Publication number
- DE3135390A1 DE3135390A1 DE19813135390 DE3135390A DE3135390A1 DE 3135390 A1 DE3135390 A1 DE 3135390A1 DE 19813135390 DE19813135390 DE 19813135390 DE 3135390 A DE3135390 A DE 3135390A DE 3135390 A1 DE3135390 A1 DE 3135390A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cathode electrode
- cathode
- anode
- electrode
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 19
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 13
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- LUZZASVJWGRCFO-UHFFFAOYSA-N [Na].[Ag]C#N Chemical compound [Na].[Ag]C#N LUZZASVJWGRCFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 5
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 platinum metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- 244000157031 Diospyros malabarica Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000158147 Sator Species 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ag] Chemical compound [Cu].[Ag] NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical group 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/145—Liquid electrolytic capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/08—Housing; Encapsulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement, insbesondere einen elektrischen Kondensator
mit einer Anodenelektrode, einer Kathodenelektrode und einem Dielektrikum zwischen der Anodenelektrode und der.
Kathodenelektrode sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen elektrischen Bauelements. .
Die Erfindung wird zwar im folgenden anhand von Elektrolytkondensatoren beschrieben. Es ist jedoch darauf hinzuweisen,
daß sie auch in einer Vielzahl anderer elektrischer Bauelemente anwendbar ist, in der eine Kathodenelektrode
erforderlich ist.
Elektrolytkondensatoren mit einer gesinterten Anode aus einem ein dielektrisches Oxid bildenden Ventilmetall umfassen
generell eine Kathodenelektrode, einen elektrisch leitenden Elektrolyten und eine poröse Anode mit einem
auf dieser ausgebildeten dielektrischen Oxidfilm.Typischerweise
wird die Kathodenelektrode aus Silber, einer Silberlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet,
um eine hohe elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit
zu gewährleisten. Der Elektrolyt ist eine wässrige Lösung einer anorganischen Säure, während die
Anode durch ein Ventilmetall, wie beispielsweise Tantal, Aluminium oder Niob, vorzugsweise Tantal gebildet wird.
In den meisten Fällen dient die Kathodenelektrode auch
ου als Einkapselung oder Gehäuse für den Elektrolytkondensator,
wobei sie sowohl die Anode als auch den Elektrolyten "umgibt und hält. In der gegenwärtigen Praxis wird Silber
als Hauptkomponente der Kathodenelektrode wegen seiner günstigen elektrischen und chemischen Eigenschaften-verwendet.
Da Silber jedoch relativ teuer ist, wäre es vorteilhaft, Kupfer oder Kupferverbindungen für die Kathodenelektrode
zu verwenden, wobei jedoch gleichzeitig die Betriebseigenschaften von Kathodenelektroden auf der Basis von
-5-Silber erhalten bleiben sollen.
Die Anode bei diesem Typ von Elektrolytkondensator wird generell durch Pressen von Pulver des speziellen Ventilmetalls
in die gewünschte Gestalt und nachfolgendes Sintern des gepreßten Pulvers hergestellt. Die resultierende
gesinterte Anode besitzt eine riesige Anzahl von verbindenden Bläschenbereichen, so daß sich eine sehr große
Oberfläche pro Volumeneinheit ergibt, welche wesentlich TO zur Kapazität des Bauelementes beiträgt, in der sie verwendet
wird. Sodann wird typischerweise durch einen elektrolytischen Eloxierprozeß ein dielektrischer Oxidfilm des
Metalls auf der Anode hergestellt.
Während die Anode eine relativ große Kapazität besitzt, ist der Zwischenfläche zwischen der Kathodenelektrode und
dem Elektrolyten aufgrund von Polarisationseffekten eine Ladungstrennung eigen, wodurch sich eine kathodische Kapazität
ergibt. Diese durch Polarisation bedingte kathodisehe Kapazität kann durch Bildung eines asymmetrischen
leitenden Films auf der Oberfläche der Kathodenelektrode, durch elektrochemisch gebildete unlösliche Isolationsfilme oder durch Gaspolarisationsfilme auf der Oberfläche
der Kathodenelektröde bedingt sein. Da sowohl die Anodenals auch die Kathodenelektrode von Haus aus asymmetrische
leitende Eigenschaften besitzen, sind diese beiden Elektroden
·in bezug auf ihre Anordnung in der Kondensatorstruktur
gegensinnig in Serie geschaltet. Unter dem Einfluß einer einwirkenden pulsierenden Spannung laden und entladen sich
■30 die Elektroden abwechselnd, d.h., eine Elektrode entlädt sich, während die andere sich auflädt. Aufgrund dessen
bleibt der Elektrolyt zwischen den Elektroden während einer Wechselperiode in bezug auf die äußeren Elektroden
auf einem negativen Potential. Dies unterscheidet sich allerdings von der Lade-Entladefunktion zweier gewöhnlir
eher in Serie geschalteter elektrostatischer'Kondensatoren,
wobei die den Scheinleitwert des Kreises bestimmende Beziehung dieselbe bleibt:
3Ί35390
1/C (Bauelement) = 1/C (Anode) + 1/C (Kathode), worin
C die Kapazität bedeutet. Dieser Zusammenhang führt zu dem Zustand, daß die Ladungsübertragung in beiden Anordnungen
durch die kleinere der beiden Kapazitäten begrenzt ist.
Die Auslegung von Elektrolytkondensatoren, speziell hinsichtlich der Nennkapazität wird unveränderbar von den
Auslegungsparametern der Anode festgelegt. Daher sollte
"IO die Kathoden-Kapazität durch eine geeignete Ausgestaltung
oder Behandlung kompatibel mit der Anoden-Auslegung
um mehrere Größenordnungen größer als die Anoden-Kapazität sein. Damit wird der Ausdruck 1/C (Kathode) in der
oben angegebenen Beziehung klein in bezug auf die anderen Ausdrücke, wodurch die Kapazität des Bauelementes
im wesentlichen gleich der Anoden-Kapazität wird. Im Idealfall erreichen die Betriebseigenschaften des Konden-'
sators optimale Stabilität, wenn die Kathoden-Kapazität sich einem unendlich großen Wert annähert. Dieser Zustand
kann natürlich bei der praktischen Auslegung von Kondensatoren nur näherungsweise erreicht werden.
Es sind verschiedene Verfahren zur Erhöhung der Kapazität der Kathodenelektrode in Ventilmetall-Elektrolytkondensatoren
bekannt geworden. Dabei handelt es sich u.a. um folgende Verfahren:
(1) Auf die Oberfläche der Kathodenelektrode wird eine Schicht aus fein geteiltem, im wesentlichen inertem
leitendem Material, wie beispielsweise Kohlenstoff oder bestimmten Platinmetallen oder Gold aufgebracht. Bei
richtiger Aufbringung bilden diese Materialien eine für die Kathoden-Kapazität notwendige sehr große
Kathodenoberflache.
(2) Es werden bestimmte Metallionen im Elektrolyten vorgesehen, welche auf einer Kathodenelektrode aus einem
geeigneten Metall elektrisch abgeschieden und exakt proportional mit dem über die Kathoden-Elektrolyt-
Zwischenfläche hin und her fließenden Strom von der
Kathodenelektrode gelöst werden.
Im Zusammenhang mit dem erstgenannten Verfahren wird angenommen, daß der über die Verbindung Elektrolyt Kathode
fließende Strom Wasserstoff- oder Hydroxylionen freisetzt, welche auf der Oberfläche des Metalls
zur Erzielung eines dielektrischen Films absorbiert werden. In Verbindung mit dem zweiten Verfahren ist anzunehmen,
daß die elektrochemische Entladung und Lösung von Metallionen zu einer Ionendoppelschicht im Elektrolyten
an der Oberfläche der Kathodenelektrode führt und daß die Raumladung in dieser Schicht eine große Kapazität
ergibt.
Da Kondensatoren mit einer Anode aus Ventilmetall gewöhnlich so klein als möglich gemacht werden und die Anodenkapazität
daher pro Bauelement-Volumen sehr groß ist, werden gewöhnlich beide Verfahren zur Erhöhung der Kapazitat
der Kathodenelektrode ausgenutzt. Das Aufbringen der Schicht aus fein geteiltem leitendem Material auf die
Oberfläche der Kathodenelektrode ist insbesondere bei Verwendung von Gold oder Platin zeitraubend und aufwendig.
Das Verfahren umfaßt generell die Schritte einer Reinigung der Kathodenelektrode, das Aufbringen einer Beschichtung
aus Maskierungsmaterial auf einem Teil der Oberfläche der Kathodenelektrode, das Ätzen der Oberfläche
mit einer Säure, ein Spülen, ein Füllen mit einer Beschichtungslösung, ein galvanisches Beschichten mit
einer Platinanode, das Entfernen der Anode und der Beschichtungslösung, ein Spülen, sowie ein Trocknen und
ein Entfernen des Maskierungsmaterials.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenelektrode auf Kupferbasis für ein elektrisches
Bauelement mit einer auf dieser Kathode befindli-. chen Schicht oder Beschichtung für die Erhöhung der
Kapazität der Kathode durch Erhöhung des effektiven
-8-Τ Flächenbereiches der Kathodenelektrode anzugeben.
Eine derartige Kathodenelektrode soll dabei eine größere Betriebsdauer bei Strom hoher Welligkeit und großen
Auflade-Entladeperioden besitzen.
■5 .
Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Bauelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Kathodenelektrode eine durch' einen wenigstens
halb-flüssigen Elektrolyten kontaktierte Kupfer
enthaltende Oberfläche aufweist und daß die Kathoden-Oberfläche eine Beschichtung aus Silber mit .fein geteiltem
elektrisch leitendem Material aufweist.
In Weiterbildung der Erfindung ist das fein geteilte ' elektrisch leitende Material Graphit, Platin oder Palladium.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist bei einem Verfahren mit wenigen Verfahrensschritten zur
Herstellung einer Kathodenelektrode für einen Elektrolytkondensator vorgesehen, daß eine Kathodenelektrode auf
Kupfer-Basis chemisch gereinigt wird,, daß eine verdünnte Lösung von Natrium-Silbercyanid mit der Kathodenelektrode
zur Reaktion gebracht wird und daß die Kathodenelektrode sodann mit fein geteiltem elektrisch leitendem Material
beschichtet wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert, bei dem es sich um einen typischen Elektrolytkondensator mit einer Anode aus
Ventilmetall handelt.
Ein spezieller erfindungsgemäßer Elektrolytkondensator
mit einer Anode aus Ventilmetall, welcher eine große
Kathodenkapazität und stabile elektrische Eigenschaften aufweist, ist in der Figur der Zeichnung im Querschnitt
dargestellt. Ein derartiger Elektrolytkondensator 10
3135330
besitzt eine dielektrische Oxid-Anode 11 aus Ventilmetall mit einem Anodenanschlußleiter 19. Die Anode
11 besitzt auf ihrer Oberfläche einen nicht dargestellten
dielektrischen Oxidfilm bzw. eine dielektrische Schicht. In Verbindung mit einer derartigen Anode 11
ist eine Kathodenelektrode 12 vorgesehen, welche auch als Gehäuse bzw. als Becher 22 für den Kondensator
dient. Die Anode 11 wird im Kathodengehäuse 12 mittels eines isolierenden Boden-Abstandsstückes 13 und einer
Dichtungsanordnung 14 gehalten. Die Dichtungsanordnung
wird durch eine Glas-Metall-Dichtung 15 in Verbindung mit einem federnden Abstandsring 16 gebildet. Eine
derartige Dichtungsanordnung, welche an sich bekannt ist, bildet kein erfindungswesentliches Merkmal. Es ist
eine große Anzahl unterschiedlicher Typen derartiger Anordnungen zur Verschließung des offenen Endes des
Gehäuses 12 verwendbar. Ein Elektrolyt .17 kontaktiert
die Anode 11 sowie eine innere Oberflächenbeschichtung der Kathodenelektrode 12. Ein äußerer elektrischer An-Schluß
für die Kathodenelektrode wird durch einen Kathodenleiter 20 gebildet.
Der Betriebselektrolyt 17 für den Kondensator ist typischerweise eine verdünnte, nicht oxidierende wässrige
Lösung einer anorganischen Säure, wie beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salzsäure. Ein bevorzugter
Elektrolyt ist eine Lösung mit 39 Gew.-% von Schwefelsäure. Um eine Korrosion der.Innenflächen der
Kathodenelektrode 12 durch den Elektrolyten 17 zu ver-
OK> meiden, wird dieser vorzugsweise mittels eines Rückflußprozesses
in einem geschlossenen System vor seiner Einbringung in den Kondensator 10 entlüftet.
Die Anode 11 wird durch ein ein dielektrisches Oxid qc
bildendes Ventilmetall, wie beispielsweise Tantal, Aluminium, Titan, Zirkon oder Niob, vorzugsweise Tantal,
gebildet.
' Erfindungsgemäß wird die Kathodenelektrode 12 durch
ein Material auf Kupferbasis, d.h., durch ein wenigstens 50 Gew.-% Kupfer enthaltendes Material gebildet. Vorzugsweise
enthält das Material auf Kupferbasis wenigstens 90 % Kupfer. Ein speziell bevorzugtes Material ist
silberhaltiges Kupfer mit der Bezeichnung CDA #116, ·
bei dem es sich um eine Legierung auf Kupferbasis handelt, welche etwa 777,5 g Silber pro 907,2. kg Kupfer
oder etwa 0,1 Gew.-% Silber enthält. Diese Kupferlegierung besitzt günstige mechanische Eigenschaften, wie
beispielsweise Ducktilität, Beibehaltung einer· härtenden
Temperung im Betriebstemperaturbereich eines typischen Kondensators sowie gute Korrosionsbeständigkeit.
'5 Wie oben ausgeführt, sollte der Oberflächenbereich
der als Becher bzw. Gehäuse im Kondensator 10 wirkenden Kathodenelektrode 12 wesentlich erhöht werden,
um den vollen Vorteil der Kapazität der Anode 11 ausnützen zu können. Konventionelle Verfahren zur Erzie-
XN/ lung dieses Zwecks sind unter anderem eine Platin-
beschichtung durch elektrochemische Mittel und die Aufbringung einer künstlichen Graphitbeschichtung mittels
■ einer flüssigen Dispersion oder eines Lackes.
Zwar sind konventionelle Verfahren für bestimmte Zwecke
geeignet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Behandlung
·. des Inneren der Kathodenelektrode 12 in weniger Schritten und damit generell weniger aufwendig bzw. teuer
durchgeführt werden kann, wenn eine Schicht 18 aus
Silber aufgebracht wird, die ihrerseits mit fein geteiltem elektrischem leitendem Material entweder in
Form von Platin oder Palladium beschichtet ist. Zur Bildung der Silberbeschichtung auf der Kathodenelektrode
auf Kupferbasis wird die- Innenfläche der als Gehäuse
22 dienenden Kathodenelektrode 12 durch Mittel wie beispielsweise Ammoniumpersulfat, Salpetersäure oder
3135330
einen an sieh bekannten anderen Stoff chemisch gereinigt.
Das gaub©r@ Gehäuse wird sodann mit einer verdünnten
Lösung von Natrium-Siibereyanid gefüllt, welche mit
der Kath©d©n©lektrode für etwa 1 bis 2 min reagieren
S . kann, Sin® bevorzugte Lösung wird durch 31,1 g Silber
und 62,4 g Natrium pro 3,785 1 Cyanid gebildet. Auf der Innenfläche bildet sieh eine helle haftende Silber-
-4 -5
abscheidung von etwa 2,54 χ 10 bis 2,54 χ 10 cm.
Di© Innenfläche wird sodann mit einem fein geteilten TO elektrisch leitendem Material, wie beispielsweise
Graphit, Platin oder Palladium beschichtet. Eine derartige Beschichtung kann in an sieh bekannter Weise durch
galvanisch© Abscheidung der Metalle Platin oder Palladium aus einer Lösung des entsprechenden Metallchlorids
IS oder durch Aufbringen einer Suspension von deren Graphitgranulaten
auf die Innenfliehe aufgebracht werden, line Schichtdicke von etwa 2,54 χ 10'
cm hat sieh als zweckmäßig erwiesen.
-4 -5
line Schichtdicke von etwa 2,54 χ 10 bis 2,54 χ 10
Eine durch dieses Verfahren hergestellte Kondensatorkathode zeichnet durch eine extrem große Serienkapazität
aus. Weiterhin ist der Kontakt des Materials auf Kupferbasis zum Säureelektrolyten über einen großen
Bereich gleichförmig verteilt. Die Anforderung an eine
2§ größere Betriebsdauer bei Strom mit hoher Welligkeit
und großen Auflade-Entladungsperioden werden dabei.erfüllt.
Es ergibt sich ein Minimum an Abtragung der Kathode durch elektrochemische Zersetzung, was unter
weniger günstigen Bedingungen zu einer frühen Erosion
™ des Gehäuses oder zu einem Kurzschluß der Kondensatorelektroden
führen kann. Das Verfahren ist im Vergleich zu konventionellen Verfahren, beispielsweise einer
Platinierung der Oberfläche der Kathodenelektrode
wesentlich vereinfacht.
35
35
"135330
-12-Beispiel
Es wurde eine Gruppe von Kondensatoren mit 450 iiF und
einer Nennspannung von 6 und 25 V erfindungsgemäß hergestellt.
Ein Kathodengehäuse auf Kupferbasis aus CDA #116 Silber-Kupfer
mit Zähkupfer wird mit einer Länge von etwa 1,72 cm und einem Durchmesser von etwa 0,47 cm hergestellt.
Das Innere des Gehäuses wird chemisch mit einer Lösung aus Ammoniumpersulfat gereinigt und mit entionisiertem
Wasser gespült, wonach das überschüssige Wasser entfernt wird. Das Gehäuse wird sodann mit einer
Lösung aus 1 % Silber und 2 % Sodium in 3,785 1 Cyanid gefüllt und eine Reaktion für 1 bis 2 min ermöglicht.
Auf dem Inneren des Gehäuses bildet sich eine helle
-4 haftende Silberschicht von etwa 2,54 χ 10 bis 2,54 χ
10 cm. Auf der Innenfläche wird sodann durch galvanische
Abscheidung aus einem Metallchlorid eine Beschichtung mit einer Dicke von 2,54 χ 10 bis 2,54x10 cm
aus Platin hergestellt. In das Gehäuse wird sodann ein Elektrolyt aus entlüfteter H2SO. mit 39 Gew.-% eingefüllt,
In den"Elektrolyten wird eine gesinterte .Tantalanode
mit einer dielektrischen Oxidbeschichtung und einer
Länge von etwa 1,28 cm eingesetzt und das offene Ende
des Gehäuses mit einer geeigneten Dichtungsanordnung abgedichtet, um den in der Figur dargestellten Kondensator zu realisieren.
on ·
ou Der Kapazitätsverlust dieser Kondensatoren wurde mit
Kondensatoren des gleichen Typs, jedoch mit einer Kathodenelektrode
auf Kupferbasis mit einer Graphitbeschichtung ohne die Süberabscheidung verglichen. Beide Sätze
von Kondensatoren wurden nach Lebensdauertests bei OJ 1250C verglichen, wobei die Vergleiche nach 250,
500, 1500 und 2000-h durchgeführt wurden. Es hat sich
gezeigt, daß der Kapazitätsverlust bei Kondensatoren gemäß der Erfindung um 12 % kleiner war, wobei der
Kapazitätsverlust im Vergleich zu 14 % oder mehr
bei mit Graphit beschichteten Kathoden bei 2 % in 2000 h lag.
AH.
Leerseite
Claims (9)
- PatentansprücheElektrisches Bauelement, insbesondere elektrischer Kondensator mit einer Anodenelektrode, einer Kathodenelektrode und einem Dielektrikum zwischen der Anodenelektrode und der Kathodenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenelektrode (12) eine durch einen wenigstens halbflüssigen Elektrolyten (17) kontaktierte Kupfer enthaltende Oberfläche aufweist und daß die Kathoden-Oberfläche eine Beschichtung (18) aus Silber mit fein geteiltem elektrisch leitendem Material aufweist.
- 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Material aus der im wesentlichen durch Graphit, Platin und Palladium gebildeten Gruppe gewählt ist.3135330
- 3. Bauelement nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenelektrode (12) als Hauptkomponente Kupfer enthält.
- 4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen die Anodenelektrode (11) und die Oberfläche der Kathodenelektrode (12) kontaktierenden Elektrolyten (17) .
- 5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenelektrode (11) durch Ventilmetall gebildet ist und einen sie kontaktierenden dielektrischen Oxidfilm aus dem Ventilmetall aufweist und daß ein den dielektrischen Oxidfilm der Anodenelektrode (11) und die Beschichtung (18) auf der Oberfläche der Kathodenelektrode (12) kontaktierender Elektrolyt (17) vorgesehen ist.
- 6. Verfahren zur Herstellung einer Kathodenelektrodefür einen Elektrolytkondensator, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kathodenelektrode (12) auf Kupfer-Basis chemisch gereinigt wird, daß eine verdünnte Lösung von Natrium-Silbercyanid mit der Kathodenelektrode (12) zur Reaktion gebracht wird und daß die Kathodenelektrpde (12) sodann mit fein geteiltem elektrisch leitendem Material beschichtet wird,
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daßdas leitende Material aus der im wesentlichen aus on
ου Graphit, Platin oder Palladium bestehenden Gruppe gewählt wird. - 8. Verfahren nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Lösung aus etwa 31,2 g (1 ounce) Silber und 62,4 g (2 ounces) Natrium auf 3,785 1 (1 gallon) Cyanid besteht.-3-
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in einer Zeit von 2 bis 5 min durchgeführt wird.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/214,014 US4408257A (en) | 1980-12-08 | 1980-12-08 | Cathode electrode for an electrical device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3135390A1 true DE3135390A1 (de) | 1982-09-09 |
Family
ID=22797445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19813135390 Withdrawn DE3135390A1 (de) | 1980-12-08 | 1981-09-07 | Elektrisches bauelement, insbesondere elektrischer kondensator sowie verfahren zu seiner herstellung |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4408257A (de) |
| DE (1) | DE3135390A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0455353A2 (de) * | 1990-04-17 | 1991-11-06 | Tansitor Electronics, Inc. | Kathodenelement mit simultan aufgetragenem Edelmetall/Basismetall und Herstellungsverfahren |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4780797A (en) * | 1987-12-16 | 1988-10-25 | Tansitor Electronic, Inc. | Capacitor tantalum surface for use as a counterelectrode device and method |
| DE68914955T2 (de) * | 1988-12-07 | 1994-12-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Festelektrolytkondensator. |
| US7715174B1 (en) | 2004-05-17 | 2010-05-11 | Pacesetter, Inc. | Electrolytic capacitors with alternate cathode materials for use in pulse discharge applications |
| US7480130B2 (en) | 2006-03-09 | 2009-01-20 | Avx Corporation | Wet electrolytic capacitor |
| US7511943B2 (en) | 2006-03-09 | 2009-03-31 | Avx Corporation | Wet electrolytic capacitor containing a cathode coating |
| US7649730B2 (en) | 2007-03-20 | 2010-01-19 | Avx Corporation | Wet electrolytic capacitor containing a plurality of thin powder-formed anodes |
| US7460356B2 (en) | 2007-03-20 | 2008-12-02 | Avx Corporation | Neutral electrolyte for a wet electrolytic capacitor |
| US7554792B2 (en) | 2007-03-20 | 2009-06-30 | Avx Corporation | Cathode coating for a wet electrolytic capacitor |
| US8223473B2 (en) | 2009-03-23 | 2012-07-17 | Avx Corporation | Electrolytic capacitor containing a liquid electrolyte |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1136018B (de) * | 1960-11-09 | 1962-09-06 | Philips Nv | Verfahren zur Herstellung eines Elektrolytkondensators |
| DE1190105B (de) * | 1956-10-13 | 1965-04-01 | Siemens Ag | Elektrolytkondensator |
| DE1138479B (de) * | 1962-03-20 | 1965-06-16 | NV Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande) | Verfahren zur Herstellung einer Kathode fur einen Elektrolytkondensator |
| DE1200950B (de) * | 1955-02-18 | 1965-09-16 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Elektrolytkondensator |
| DE2020778A1 (de) * | 1969-04-28 | 1970-11-12 | Ero Tantal Kondensatoren Gmbh | Kondensatorkathode |
| DE2161844A1 (de) * | 1970-12-31 | 1972-07-20 | Plessey Handel Investment Ag | Elektrolytischer Kondensator |
| US3845364A (en) * | 1973-10-15 | 1974-10-29 | Mallory & Co Inc P R | Cathode electrode for operation under conditions of reverse polarity voltage |
| US4121949A (en) * | 1976-04-30 | 1978-10-24 | P. R. Mallory & Co. Inc. | Method of making a cathode electrode for an electrolytic capacitor |
| US4128671A (en) * | 1973-03-14 | 1978-12-05 | Reliance Electric Company | Instant silvering solution |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3523220A (en) * | 1968-03-08 | 1970-08-04 | Sprague Electric Co | Electrolytic capacitor and process for preparing the container |
| US3531693A (en) * | 1968-06-11 | 1970-09-29 | Gen Electric | Electrolytic capacitor with ruthenium metal cathode surface |
| US3548265A (en) * | 1968-06-11 | 1970-12-15 | Gen Electric | Porous anode capacitor |
| US4016465A (en) * | 1974-08-08 | 1977-04-05 | P. R. Mallory & Co., Inc. | Cathode electrode for an electrolytic capacitor and method of making same |
| US4020401A (en) * | 1975-12-19 | 1977-04-26 | General Electric Company | Electrolytic capacitor having a silver plated nickel case |
| US4159509A (en) * | 1977-06-06 | 1979-06-26 | P. R. Mallory & Co. Inc. | Cathode depolarizer |
-
1980
- 1980-12-08 US US06/214,014 patent/US4408257A/en not_active Expired - Lifetime
-
1981
- 1981-09-07 DE DE19813135390 patent/DE3135390A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1200950B (de) * | 1955-02-18 | 1965-09-16 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Elektrolytkondensator |
| DE1190105B (de) * | 1956-10-13 | 1965-04-01 | Siemens Ag | Elektrolytkondensator |
| DE1136018B (de) * | 1960-11-09 | 1962-09-06 | Philips Nv | Verfahren zur Herstellung eines Elektrolytkondensators |
| DE1138479B (de) * | 1962-03-20 | 1965-06-16 | NV Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande) | Verfahren zur Herstellung einer Kathode fur einen Elektrolytkondensator |
| DE2020778A1 (de) * | 1969-04-28 | 1970-11-12 | Ero Tantal Kondensatoren Gmbh | Kondensatorkathode |
| US3628103A (en) * | 1969-04-28 | 1971-12-14 | Mallory & Co Inc P R | Cathode for wet electrolyte capacitors |
| DE2161844A1 (de) * | 1970-12-31 | 1972-07-20 | Plessey Handel Investment Ag | Elektrolytischer Kondensator |
| US4128671A (en) * | 1973-03-14 | 1978-12-05 | Reliance Electric Company | Instant silvering solution |
| US3845364A (en) * | 1973-10-15 | 1974-10-29 | Mallory & Co Inc P R | Cathode electrode for operation under conditions of reverse polarity voltage |
| DE2438870A1 (de) * | 1973-10-15 | 1975-04-17 | Ero Tantal Kondensatoren Gmbh | Kathodenelektrode fuer den einsatz in einem elektrolyten |
| US4121949A (en) * | 1976-04-30 | 1978-10-24 | P. R. Mallory & Co. Inc. | Method of making a cathode electrode for an electrolytic capacitor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0455353A2 (de) * | 1990-04-17 | 1991-11-06 | Tansitor Electronics, Inc. | Kathodenelement mit simultan aufgetragenem Edelmetall/Basismetall und Herstellungsverfahren |
| EP0455353A3 (en) * | 1990-04-17 | 1992-04-01 | Tansitor Electronics, Inc. | Electrolytic capacitor with codeposited noble metal/base metal cathode element and method for making |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4408257A (en) | 1983-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69128805T2 (de) | Elektrolytischer Doppelschichtkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE69114901T2 (de) | Kathodenelement mit simultan aufgetragenem Edelmetall/Basismetall und Herstellungsverfahren. | |
| DE69430842T2 (de) | Kondensator | |
| DE3787119T2 (de) | Elektrolytischer Kondensator des Wickeltyps. | |
| DE2558240A1 (de) | Elektrolytkondensator und verfahren zu seiner herstellung | |
| DE4229461C2 (de) | Festkörperelektrolytkondensator und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE3530564A1 (de) | Verfahren zur elektrochemischen bildung eines dielektrischen oxidfilms auf einem ventilmetall, nach dem verfahren formierte ventilmetall-elektrode fuer einen kondensator sowie verwendung einer derartigen ventilmetall-elektrode in einem elektrolytkondensator | |
| DE112011102601T5 (de) | Poröser Metallkörper, Verfahren zum Herstellen desselben und Batterie, die denselben verwendet | |
| DE60119220T2 (de) | Aluminium-Elektrolyt-Kondensator und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE2132270B2 (de) | Bleiakkumulatorzelle mit Masseträger aus Legierungen auf Titanbasis | |
| DE69106467T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators. | |
| DE3135390A1 (de) | Elektrisches bauelement, insbesondere elektrischer kondensator sowie verfahren zu seiner herstellung | |
| DE3686461T2 (de) | Fest-elektrolytkondensator und verfahren zu seiner herstellung. | |
| DE2438870C3 (de) | Elektolytkondensator | |
| EP0471242A2 (de) | Festelektrolytkondensator | |
| DE2044025A1 (de) | Selbstdepolansierender Kondensator elektrolyt Kondensator mit einem derartigen Elektrolyt sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung derartiger Kondensatoren | |
| DE2824801A1 (de) | Elektrisches bauteil, insbesondere elektrolytkondensator | |
| DE2534997C3 (de) | Tantal-Elektrolytkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE69317618T2 (de) | Herstellungsverfahren von Elektrolytkondensatoren mit einer leitfähigen Polymer-Kathodenschicht und niedrigem Leckstrom | |
| DE3783652T2 (de) | Festelektrolytkondensator. | |
| DE4232636C2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Elektrodenfolien für, insbesondere Hochvolt-, Elektrolytkondensatoren | |
| DE3618929A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines festkoerper-elektrolytkondensators | |
| DE3418086A1 (de) | Anodische oxidation von tantal | |
| DD160749A3 (de) | Verfahren zur anodischen oxidation von tantal und -legierungen | |
| DE2126409B2 (de) | Verfahren zum herstellen eines elektrolytkondensators mit festem halbleiter-elektrolyten |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8101 | Request for examination as to novelty | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: H01G 9/04 |
|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: U.S. CAPACITORS INC., WILMINGTON, DEL., US |
|
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: PAGENBERG, J., DR.JUR. FROHWITTER, B., DIPL.-ING., |
|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |