DE2757015A1

DE2757015A1 - Aufbau einer anoden- und kathodenzufuehrungsleitung fuer kondensatoren mit festem elektrolyten

Info

Publication number: DE2757015A1
Application number: DE19772757015
Authority: DE
Inventors: Richard Arthur Lambrecht
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-21
Publication date: 1978-06-29
Also published as: JPS5380558A; DE2757015C2; FR2375704A1; US4070747A; GB1592470A; NL7714191A; FR2375704B1; CA1098598A; JPS59126B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau einer Zuführungsleitung (lead wire) für Kondensatoren mit festem Elektrolyten. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Befestigung von Kathoden- und Anodenzuführungsdrähten (lead wires) für einen Kondensatorkörper mit festem Elektrolyten.

Kondensatoren mit festen Elektrolyten bestehen aus einem, wie gut bekannt ist, im allgemeinen zylinderförmigen Kondensatorkörper mit einer äußeren Kathodenschicht, welche eine Anode aus einem filmbildenden Metall umgibt, ζ. Β. aus Tantal.

Die Anode wird mit einem sich axial erstreckenden Abführungsstab (lead out rod) oder Draht geformt, an den anschließend ein Anodenzuführungsdraht ζ. Β. durch Schweißen befestigt wird, während ein Kathodenzuführungsdraht anschließend an die Kathodenschicht z. B. durch Schweißen befestigt wird.

Üblicherweise wurden Kathoden- und Anodenzuführungsdrähte mit Kondensatorenkörpern dadurch verbunden, daß Aufbauten von Zuführungsdrahten verwendet wurden, die eine vorgeformte Drahtgestalt aufwiesen, wobei eine solche Gestalt ein Paar von parallelen Drahtteilen hat, von denen ein Teil transversal gebogen ist, um an den Anodenabführungsstab des Kondensators zu stoßen, während der andere Teil so geformt ist, um longitudinal an die Kathodenschicht des Kondensatorkörpers zu stoßen. Während der Anodenabführungsstab (lead out rod) mit dem oben erwähnten transversalen Teil verschweißt wird, luuß Kraft in einer entsprechenden Richtung ausgeübt werden, um den Kontakt während des Schweißens aufrechtzuerhalten; während des Verschweißens des longitudinalen Teiles mit der Kathodenschicht, ist eine Haltekraft erforderlich, und zwar in einer Richtung 9o° von der Kraft, die erforderlich ist zum Halten während des Schweißens. Dies erfordert eine komplexe und koststpielige Ausrüstung und macht es schwierig,

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die Verbindung mit der Kathodenschicht des Kondensatorkörpers herzustellen, insbesondere, wenn die Durchmesser der Kondensatorkörper variieren, wie es bei der kommerziellen Herstellung der Fall ist.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und wenig kostspieliges Montageverfahren für Zuführungsdrahte zu entwickeln und eine Vorrichtung für Kondensatoren mit festen Elektrolyten.

Andere Ziele ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus den Ansprüchen im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt eines konventionellen Kondensatorkörpers mit festem Elektrolyten,

Fig. 2 ein Aufbau des Zuführungsdrahtes entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2a den Querschnitt der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 2b

bis 2d Querschnitte einer Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung, wobei die Kondensator-· körper verschiedene Durchmesser aufweisen,

Fig. 3 eine weitere isometrische Darstellung der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung und

Fig. 4 und Fig. 4a zeigen eine besondere Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.

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Fig. 1 zeigt einen zylinderförmigen Kondensatorkörper 1 mit einer im allgemeinen zylinderförmigen, gesinterten Tantalanode 3o mit einem Anodenabführungsstab 3» der elektrisch damit verbunden ist und sich in longitudinaler, axialer Ausrichtung erstreckt. Der Anodenkörper 3o ist wie üblich mit einer dielektrischen Schicht aus Tantalpentoxid 32 beschichtet, Eine feste Schicht von Mangandioxid als Elektrolyt 34 ist über der dielektrischen Schicht 32 und der Kathodenschicht 36 vorgesehen, z. B. ein verschweißbarer Film, beispielsweise Silber ist oberhalb der Elektrolytschicht 34 angebracht.

In Fig. 2 wird bei 1oo ein erfindungsgemäßer Aufbau eines Zuführungsdrahtes gezeigt, der aus einem integralen, elastischen Draht geformt ist, z. B. aus einem mit Lötmittel bedeckten Nickel-Kupfer-Sohweißdraht oder dergleichen; dieser hat ein Paar Drähte 11 ο und 12o, die sich im wesentlichen in dieselbe Richtung erstrecken und im wesentlichen in einer Ebene lisgon, gemeinsam mit dem Anodenabführungsstab 3 des Kondensatorkörpers 1. Die Drähte 11 ο und 12o werden gezeigt, wie sie im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen mit dem Anodenabführungsstab 3 des Kondensatorkörpers 1. Die Drähte 11o und 12o werden im wesentlichen parallel gezeigt, und der Draht 11o hat einen lateralen Teil 13o, der sich transversal zum Anodenabführungsstab 3 des Kondensatorkörpers 1 erstreckt, wie er in Fig. 1 gezeigt wird. Der Draht 12o hat einen gewölbten Teil 125, der von dem lateralen Teil 13o beabstandet ist und transversal in einer Ebene liegt, d. h. unter einem Winkel von 9o°, bezogen auf die longitudinale Achse des Kondensatorkörpers 3o und die gemeinsame Ebene der Drähte 11o, 12o und des AbführungsStabes 3.

Der Kondensatorkörper 3o ist zentral eingebettet in denlm allgemeinen entsprechenden gewölbten Teil 125, wie in den Fig. 2b bis 2e gezeigt wird; die Fig. 2d zeigt eine Ausführung

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des gewölbten Teils 125, welche nicht eine wirkliche Kurvengestalt aufweist; vielmehr entspricht das Teil der Gestalt des Kondensatorkörpers und umgibt teilweise den Kondensatorkörper, z. B. von einem Achtel bis zur Hälfte des Umfanges, wie in den Fig. 2b, 2c und 2e gezeigt wird und im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt. Fig. 2c zeigt einen Kondensatorkörper 1', der kleiner ist als der in Fig. 2b gezeigte; in Fig. 2e wird der Kondensatorkörper 1^lf gezeigt, der größer ist als der in Fig. 2b. Nach Fig. 2b entspricht er der Gestalt des gewölbten Gliedes 125; es handelt sich um eine bevorzugte Ausführungsform, und zwar wegen des maximalen Kontaktes; alle anderen Ausführungsformen, wie sie in den Fig. 2b bis 2e gezeigt werden, bieten die Gewähr für einen guten Kontakt für das anschließende Verschweißen. In der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung ist, wie in den Fig. 2a und 3 gezeigt, der Kondensatorkörper 1 fest gelagert, ebenso wie die Komponenten des Aufbaues 1oo des Zuführungsdrahtes, wie im folgenden beschrieben wird. Wie in den Fig. 2a und 3 gezeigt wird, wird eine Kraft F auf den Draht 11o ausgeübt. Diese Kraft ist transversal, d.h. senkrecht zur gemeinsamen Ebene 1o1 der Drähte 11o, 12o,13o und des Abführungsstabes 3; diese Kraft reicht aus, um einen Kontakt zwischen dem lateralen Teil 13o und dem Anodenabführungsstab 3 zu bewirken. Während des Kontaktes wird der Anodenabführungsstab 3 mit dem lateralen Teil 13o auf konventionelle Art verschweißt, wobei die Kraft F ausreicht, um eine gute Schweißung zu gewährleisten. Wie in den Fig. 2a und 3 gezeigt wird, wird auch eine Kraft F^f auf den Draht 12o ausgeübt; diese Kraft ist ebenfalls transversal, d.h. unter einem Winkel von 9o° bezüglich der gemeinsamen Ebene 1o1 der Drähte 11o, 12o und des AbführungsStabes 3 gerichtet; diese Kraft reicht aus, um einen innigen (nesting) Kontakt zwischen dem gewölbten Teil 125 und dem Kondensatorkörper 3oherzustellen, wie in den Fig. 2b bis 2e gezeigt wird.

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Infolge der Elastizität des Drahtes 12o und aufgrund seiner auskragenden Befestigung bei 137» ist er, wie bei 135 angedeutet, lateral bewegbar, wodurch eine Ausrichtung des gewölbten Teils 125 unter Ausbildung eines innigen (nesting) Kontaktes mit dem Kondensatorkörper 3o ermöglicht wird, selbst wenn der Kondensatorkörper 3o eine etwas irreguläre Gestalt aufweist oder "außer der Reihe ist". Auch der Draht 11 ο ist auskragend montiert wie bei 139 gezeigt wird und ist in Richtung der Kraft F bewegbar, um einen engen Kontakt mit dem Anodenableitungsstab 3 zu ermöglichen. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, enthält die gemeinsame Ebene 1o1 der Drähte 11o, 12o, 13o und des Abführungsstabes 3 im wesentlichen die longitudinale Achse 1o2 des Kondensatorkörpers 1,und die Ebene 1o7 enthält im wesentlichen den Kondensatorkörper, welcher in Kontakt steht mit dem gewölbten Teil 125,und die Ebene 1o7 ist senkrecht zur Ebene 1o1.

Fig. 4 zeigt eine automatisierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 zeigt eine Vielzahl von Aufbauten 1oo von Zuführungsdrahten gemäß der vorliegenden Erfindung auf einem Stützteil 2oo, z. B. aus Kai/ton und daran befestigt durch das Band 21 ο. Das Stützteil 2oo ist auf ein "Assemblierungsboot" 22o montiert, das beispielsweise aus einem Metall wie Aluminium hergestellt ist, und zwar mit Hilfe der Stifte und der Klammern 24o. Ein mit Schlitzen versehenes Kammteil 25o ist an ein bootsförmiges Teil 22o befestigt, ζ. Β. durch Verschweißen, um die Ausrichtung der Zuführungsdrahtaufbauten 1oo auf die Kondensatorkörper 1 zu unterstützen, welche bei 26o an eine Metallbearbeitungsstange 263 geschweißt sind (metal prcoess.bar),,die bei 27o an das Boot 22o festgeheftet ist. Der Schlitz 252 des Kammes 25o ist genügend weit, um eine laterale Verrückung der Drähte 12o zu erlauben, wie bei 135 angedeutet ist. Infolge der auskragenden Ausdehnung des Teils

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122 des Drahtes 12o von seiner fixierten Lage auf dem Teil 2oo, kann der Teil 122 elastisch deformiert werden, wie bei 135 gezeigt wird, um Kondensatorkörper mit variierenden Durchmessern aufzunehmen und einen engen Kontakt mit dem gewölbten Teil 125 zu ermöglichen. Das Boot 22o ist beweglich gelagert auf dem Gleis 35o und wird in die Richtung bewegt, welche durch die Klinke (pawl) 282 des Schweißkopfes 28o gezeigt wird, der eine leitende Platte 29o aufweist, die sich, wie bei 3oo gezeigt, bei einem negativen Potential befindet und die negative Schweißelektrode bildet. Die runde Metallplatte 31ο ist die positive Schweißelektrode ,und die Platte 31 ο ist an das rotierbare, mit Zähnen versehene Getriebe 32o befestigt, das in Eingriff steht mit dem Batteriegestell (rack) 33o auf dem Schweißkopf 28o. Der Schweißkopf 28o wird durch den Stab 34o bewegt und das Boot 22o bewegt sich entlang des Gleises 35o, um nacheinander jeden Anodenabführungsstab 3 eines Kondensatorkörpers 1 am Platz 36o unterzubringen, wo die runde Platte 31 ο derart in Beziehung zu den Aufbauten gelagert ist, daß eine Kraft F auf den lateralen Teil 13o ausgeübt wird und einen Kontakt zwischen dem lateralen Teil 13o und dem Anodenabführungsstab 3 herstellt. Die Richtung dieser Schweißkraft F ist transversal, d. h. unter einem Winkel von 9o° zu der im wesentlichen gemeinsamen Ebene der Drähte 11 o, 12o,13o und des.Abführungsstabes 3 gerichtet wie bei 364 angedeutet wird. Während dieses Kontaktes gestattet der Zeitschalter 37o den Fluß des Schweißstromes von 3oo,und der Anodenabführungsstab und der laterale Teil 13o werden geschweißt.Dieses Schweißen und die Anwendung der Schweißkraft wird jedesmal wiederholt, wenn ein Kondensator den Ort 36o erreicht. Wenn alle Kondensatorkörper auf dem Boot 22o geschweißt worden sind, wird das Boot 22o in eine Position vorwärts bewegt, die sich oberhalb des Schweißtopfes 37o befindet, der empor bewegt wird, um die Kondensatorkörper 1 in das geschmolzene Lötmittel 4oo

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einzutauchen. Ein Führungsrahmenhalter 38o (lead frame clamp) übt gleichzeitig eine Schweißkraft F¹ auf alle Drähte 12o aus, wie in Fig. A gezeigt wird; diese Kraft bringt die gewölbten Teile 125 in engen Kontakt mit den Kondensatorkörpern,wie oben beschrieben wurde. Die Richtung der Schweißkraft F¹ ist transversal zur gemeinsamen Ebene der Drähte 11o, 12o, 13o und des Abführungsstabes 3. Irgendeine Feblausrichtung oder Unregelmäßigkeit bezüglich des Durchmessers der Kondensatorkörper 3o wird ausgeglichen durch die Elastizität des auskragenden Drahtes 12o, wie oben beschrieben wurde. Nach dem Schweißen der lateralen Teile 13o und der gewölbten Teile 125 wird das Boot 22o in eine Position vorwärtsbewegt, wo die Schneidevorrichtung (cutter) 4oo den Anodenabführungsstab von der Bearbeitungsstange 263 trennt (process bar) und die Drähte 11o und 12o werden durch die Schneidevorrichtung 41 ο durchschnitten. Die zusammengebauten Kondensatorkörper werden dann nach bekannten Verfahren mit einer Hülle umgeben, geprüft,und sie eignen sich dann für den Einbau in Schaltbretter und dergleichen. Umgekehrt können die Drähte 11o und 12o durchtrennt werden, bevor das Stutzteil 2oo auf das Boot 22o montiert wird. Die Drähte 11 ο und 12o können auch separat geformt v/erden und separat montiert werden, anstatt anfangs als eine integrale Drahtform^gebildet zu werden.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Drahtzuführungsanordnung besteht darin, daß der Abstand zwischen den daraus resultierenden Anoden- und Kathodenzuführungen nicht zu sehr variiert, wenn der Durchmesser der Kondensatorkörper wesentlich- variiert, was oft vorkommt, und zwar aufgrund der vielfachen, durch Tauchen hergestellten Beschichtungen im Laufe der Herstellung der Kondensatorkörper. Dieser Vorteil ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß das gewölbte Teil des Anodenzuführungsdrahtes einen zufriedenstellenden Kontakt mit dem

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Kondensatorkörper herstellen kann, und zwar mit einer relativ kleinen Verschiebung des geraden Teils des. Anodenzuführungsdrahtes .

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Leerseite

Claims

«.'<c:.:i.-J^:r. J/ · Tel. ÖP079

20. Dezember 1977 Gzm/Hi

Union Carbide Corporation, 27o Park Avenue, New York, N.Y. 1oo17 U.S.A.

Aufbau einer Anoden- und Kathodenzuführungsleitung für Kondensatoren mit festem Elektrolyten

Patentansprüche

,·' 1 .^ Verfahren zum Anbringen (providing) eines Anodenzuführungsdrahtes (anode lead wire) und eines Kathodenzuführungsdrahtes auf einem Kondensator mit festem Elektrolyten und einem im wesentlichen zylinderförmigen Körper mit einer Anode, einer Anodenzuführung (anode lead) in Kontakt mit und verbunden mit der Anode und mit einer Ausdehnung entlang der longitudinalen Achse des zylinderförmigen Körpers, einer dielektrischen Schicht auf der Anode, einer Kathodenschicht mit festem Elektrolyten auf der dielektrischen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von auskragend montierten vorgeformten, elastischen Drähten bereitgestellt wird, wobei jeder Draht des Paares von Drähten elastisch deformierbare ausgedehnte Teile aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander liegen und im wesentlichen in einer ausgewählten Ebene liegen, welche die longitudinale Achse des zylinderförmigen Kondensatorkörpers enthält, eine?von dem Paar der Drähte ist ein Anodenzuführungsdraht und dessen elastisch deformierbarer ausgedehnter Teil hat einen Endteil,der im wesentlichen in der ausgewählten

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Ebene liegt, der andere Draht des Paares von Drähten ist der Kathodenzuführungsdraht,und dessen elastisch deformierbar ausgedehnter Teil hat einen gewölbten Teil, der zu dem Endteil des Anodenzuführungsdrahtes beabstandet ist, der in einer Ebene senkrecht zu der ausgewählten Ebene liegt, der gewölbte Teil hat eine Gestalt, die im allgemeinen dem im wesentlichen zylinderförmigen Kondensatorkörper entspricht; der zylinderförmige Kondensatorkörper wird bezüglich des Anodenzuführungsdrahtes so gelagert, daß die Anodenzuführung des zylinderförmigen Kondensatorkörpers nahe dem Endteil des Anodenzuführungsdrahtes liegt; der zylinderförmige Kondensatorkörper bezüglich des Kathodenzuführungsdrahtes so gelagert wird, daß der zylinderförmige Kondensatorkörper naho dem im allgemeinen entsprechenden gewölbten Teil des Kathodenzuführungsdrahtes liegt; auf das elastisch deformierbare, ausgedehnte Teil des Kathodenzuführungsdrahtes eine Kraft ausgeübt wird, die in einer Richtung senkrecht zu der ausgewählten Ebene weist_f die Kraft reicht aus, um einen engen Kontakt zwischen dem gewölbten Teil des Kathodenzuführungsdrahtes und dem zylinderförnigen Kondensatorkörper herzustellen; das gewölbte Teil mit dem Kondensatorkörper verschweißt v/ird, während die Kraft ausgeübt wird; auf den Ancdenzuführungsdraht eine Kraft ausgeübt wird, die in Richtung senkrecht zu der ausgev/ählten Ebene weist, wobei die Kraft ausreicht, um einen Kontakt zwischen dem Endteil des Anodenzuführungsdrahtes und dem Anodonzuführungsdraht des Kondensatorkörpers herzustellen und der Endteil mit der Anodenzuführung verschweißt wird, während die Kraft ausgeübt wird.

Ein Kondensator mit festem Elektrolyten und einem im wesentlichen zylinderförmigen Körper mit einer Anode, gekennzeichnet durch eine Anodenzuführung in Kontakt mit und verbunden mit der Anode und in Ausdehnung entlang der longitudinalen

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Achse des zylinderförmigen Körpers, eine dielektrische Schicht auf der Anode, eine Kathodenschicht mit festem Elektrolyten auf der dielektrischen Schicht; ein Paar von lateral beabstandeten elastischen Drähten, wobei jeder Draht des Paares von Drähten elastisch deformierbare, ausgedehnte Teile aufv/eist, die im wesentlichen parallel zueinander liegen und im \7esentlichen in einer ausgewählten Ebene liegen, welche die longitudinale Achse des Kondensatorkörpers enthält, einer der Drähte des Paares von Drähten ist ein Anodenzuführungsdraht mit einem Endteil, der im wesentlichen in der ausgewählten Ebene liegt und mit dem Anodenzuführungsdraht des Kondensatorkörpers verschweißt wird, der andere Draht des Paares von Drähten ist der Kathodenzuführungsdraht mit einem gewölbten Teil, das von dem Endteil des Anodenzuführungsdrahtes beabstandet ist und in einer Ebene liegt,die senkrecht zu der ausgev/ählten Ebene liegt, das gewölbte Teil hat eine Gestalt, die im wesentlichen dem zylinderförmigen Kondensatorkörper entspricht und ungefähr ein Achtel bis zur Hälfte des Umfanges des zylinderförmigen Kondensatorkörpers umgibt und damit verschweißt wird.

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