DE2531438C3 - - Google Patents

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DE2531438C3
DE2531438C3 DE2531438A DE2531438A DE2531438C3 DE 2531438 C3 DE2531438 C3 DE 2531438C3 DE 2531438 A DE2531438 A DE 2531438A DE 2531438 A DE2531438 A DE 2531438A DE 2531438 C3 DE2531438 C3 DE 2531438C3
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electrolytic capacitor
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dry electrolytic
anode
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Ferdinand Dipl.-Ing. 7920 Heidenheim Hilbert
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/14Protection against electric or thermal overload
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0003Protection against electric or thermal overload; cooling arrangements; means for avoiding the formation of cathode films

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

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-
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)

Patentansprüche:
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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