DE2531438C3 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Trocken-Elektrolytkondensator, bestehend aus einer Anode aus Ventilmetall,
einer darauf befindlichen, als Dielektrikum dienenden Oxidschicht, einem halbleitenden Elektrolyten als
Kathode, einer Kathodenkontaktierung sowie einem Anoden- und Kathodenanschluß, bei dem zwischen dem
Kathodenanschluß und der Kathodenkontaktierung ein Zwischenraum χ vorhanden ist, der durch eine
Metallegierung überbrückt ist.
Derartige Kondensatoren sind bekannt. Als Ventilmetall wird hauptsächlich Tantal verwendet, aus dem
eine Sinteranode gefertigt wird. Auf dieser Anode wird durch einen Formierprozeß eine als Dielektrikum
dienende Oxidschicht erzeugt. Als Kathode verwendet man hauptsächlich halbleitendes Mangandioxid. Auf der
Mangandioxidschicht wird eine Kontaktierung angebracht, die im allgemeinen aus einer Graphitschicht und
einer darauf befindlichen Silberschicht besteht. Die Silberschicht wird mittels eines Lotes mit dem
Kathodenanschluß kontaktiert. Um eine möglichst intensive Lötung zwischen dem Anschlußelement und
der Silberschicht zu erhalten, wird sorgfältig darauf geachtet, daß schon vor der Lötung eine Berührung
zwischen den beiden zu verlötenden Teilen vorhanden ist
Diese Kondensatoren verfügen bei Betrieb an >
niederohmigen Spannungsquellen im Falle eines Spannungsdurchschlags,
z. B. bei Falschpolung, über keine Strombegrenzung. Der unter Umständen sehr hohe
Kurzschlußstrom kann den Kondensatorkörper so hoch erhitzen, daß der als Anode benützte Sinterkörper zu
in glühen beginnt Bei Kondensatoren, weiche eine
Kunststoffumhüllung besitzen, kann diese Umhüllung in Brand geraten. Wenn derartige Kondensatoren auf
Leiterplatten angeordnet sind, kann dies für die benachbarten Bauelemente nachteilige Folgen haben,
r> da sie durch die starke Erhitzung ebenfalls zerstört
werden können. Weiterhin besteht die Gefahr, daß die ganze Leiterplatte in Brand gerät und damit das Gerät
zerstört wird.
Aus der DE-OS 23 47 410 ist ein Trocken-Elektrolyt-
_><i kondensator bekannt, welcher in ein Glasgehäuse
eingebaut ist und bei welchem, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen Kathodenanschluß und
Kathodenkontaktierung zu erhalten, dieser Kontakt durch einen Druckkontakt mit einem verformbaren
>Ί leitenden Körper hergestellt ist Es ist zwar nicht
auszuschließen, daß beim bekannten Kondensator der verformbare leitende Körper bei einer Falschpolung
ebenfalls schmelzen kunn, jedoch wird dann die Kathodenkontaktierung direkt gegen den Kathodenan-
Ki Schluß gedruckt, so daß weiterhin ein elektrischer
Kontakt zwischen Kathodenkontaktierung und Kathodenzuleitung besteht und der Kondensator auch bei
Falschpolung nicht abgeschaltet ist
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Trocken-EIektro-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Trocken-EIektro-
r> lytkondensator anzugeben, welcher auch bei einer
Falschpolung sicher abgeschaltet wird.
Diese Aufgabe wird beim eingangs angegebenen Kondensator erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Metallegierung eine Schmelzsicherung ist.
in Vorzugsweise wird als Schmelzsicherrng ein Lotmetall
mit einem Schmelzpunkt kleiner 2000C gewählt, wobei der Durchmesser der Schmelzsicherung ungefähr
dem Abstand des Kathodenanschlusses von der Kathodenkontaktierung entspricht
•t> Der Vorteil des erfindungsgemäßen Kondensators
besteht darin, daß im Kurzschlußfall und bei einer hohen Strombelastung zunächst der Sinterkörper erwärmt
wird, wodurch die Schmelzsicherung sich ebenfalls erwärmt Das Metall wird flüssig und es tritt, bedingt
w durch den Abstand zwischen den Kontaktflächen, eine
Unterbrechung zwischen Kathodenanschluß und Kathodenkontaktierung ein. Der Kondensator kann im
Schadensfall also durch den Kurzschlußstrom nicht so weit erhitzt werden, daß er in Brand gerät und die
>j übrigen Bauteile bzw. das Gerät beschädigt.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kondensators dargestellt.
Die Sinteranode 1 aus einem Ventilmetall, z. B. Tantal, ist mit einem Anodenanschluß 2, der ebenfalls aus Tantal
mi besteht, kontaktiert An dem Anodenanschluß 2 ist das äußere Anodenanschlußelement 3, das aus einem
verzinnten Nickeldraht besteht, an der Stelle 4 angeschweißt. Auf der Sinteranode 1 befindet sich der in
der Figur nicht sichtbare und als Kathode dienende
hi halbleitende Elektrolyt, der /.B. aus Mangandioxid
besteht
Auf diesem Elektro.yt befindet sich die in der Figur ebenfalls nicht dargeslellte Kathodenkontakticrung, die
aus einer Graphitschicht und einer darauf befindlichen Metallschicht besteht Diese Metallschicht kann z. B.
eine Kupferschicht oder eine Silberleitlackschicht sein. Als Kalliodenanschluß 5 dient ein verzinnter Nickeldraht
Zwischen dem Kathodenanschluß 5 und dem Kondensatorkörper 1 ist ein Abstand χ vorhanden, der
mit der Schmelzsicherung 6 überbrückt wird. Der Abstand χ hängt vom Durchmesser des verwendeten
Sinterkörpers 1 ab und beträgt z. B. bei einer Sinteranode 1 mit einem Durchmesser von 4,5 mm
vorzugsweise 0,5 mm. Das Material, aus dem die metallische Schmelzsicherung 6 besteht, muß so gewählt
werden, daß die Umhüllung 7, die aus einem duroplastischen Kunststoff besteht, nicht in Brand
geraten kann. Vorzugsweise wird ein Lotmetall mit einem Schmelzpunkt niedriger als 2000C verwendet,
z. B. SneaPbAg, das einen Schmelzpunkt im Temperaturbereich
zwischen 180 und 190° C besitzt.
Wenn der Kondensator keine Umhüllung aufweist, muß der Schmelzpunkt der metallischen Schmelzsicherung
6 i;o gewählt werden, daß der Kondensatorkörper 1 nicht zu glühen beginnen kann.
Bei dem in der Figur dargestellten Ausführuncsbeispiel
befinden sich an der unteren Seite der Umhüllung Abstandsfüße 8.
Um die Vorteile der erfindungsgemäßen Kondensatoren aufzuzeigen, wurden Tantal-Trocken-Elektrolytkondensatoren
mit einer Schmelzsicherung und einer duroplastischen Kunststoffumhüllung einem Selbstzerstörungstest
unterzogen. Dazu wurden die Kondensatoren falsch gepolt an die Spannung gelegt und mit einem
Kurzschlußstrom von etwa 1OA belastet Bei allen erfindungsgemäßen Kondensatoren trat innerhalb von
zwei Minuten eine Unterbrechung des Stromes ein. Zum Vergleich wurden herkömmlich kontaktierte Kondensatoren,
also ohne die Schmelzsicherung, dem gleichen Test unterzogen. Bei 80% dieser Kondensatoren
brannte entweder die Kunststoffumhüllung oder es glühte der Sinterkörper. Bei 20% trat entweder eine
Unterbrechung des Stromes innerhalb von zwei Minuten ein oder der Kurzschluß blieb bestehen.
Aus diesem Versuch geht hervor, daß beim Einsatz der erfindungsgemäßen Kondensatoren se'bst bei
Falschpolung oder zu hohen Strombelastungen keine nachteiligen Folgen zu verzeichnen sind, wogegen bei
80% der herkömmlichen Kondensatoren mit schweren Beschädigungen gerechnet werden muß.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Trocken-Elektrolytkondensator, bestehend aus
einer Anode aus Ventilmetall, einer darauf befindlichen, als Dielektrikum dienenden Oxidschicht, einem
halbleitenden Elektrolyten als Kathode, einer Kathodenkontaktierung sowie einem Anoden- und
Kathodenanschluß, bei dem zwischen dem Kathodenanschluß und der Kathodenkontaktierung ein
Zwischenraum χ vorhanden ist, der durch eine Metallegierung überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallegierung eine Schmelzsicherung (6) ist
2. Trocken-Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (1)
aus einem Sinterkörper besteht
3. Trocken-Elektrolytkondensator nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventilmetall Tantal ist
4. Trocken-Eiektrolytkondensator nach Anspruch
! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende Elektrolyt Mangandioxid ist
5. Trocken- Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kathodenkontaktierung aus einer Graphitschicht und einer darauf befindlichen Silberleitlackschicht
besteht.
6. Trocken-Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die
metallische Schmelzsicherung (6) aus einem Lotmetall mit einem Schmelzpunkt kleiner als 2000C
besteht
7. Trocken-Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der
Durchmesser der metallischen Schmuzsicherung (6) ungefähr dem Abstand χ des Kathodenanschlusses
(5) von der Kathodenkontaktierung entspricht.
8. Trocken-Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kondensatorkörper (1) einen Durchmesser von 4,5 mm aufweist und daß der Abstand χ 0,5 mm
beträgt.
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