DE4020556A1 - Verbesserter tantalkondensator und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Tantalkondensatoren und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Tantalkondensatoren, um eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten, und auf ein vorgefertigtes Tantalpellet sowie einen sich daraus ergebenden Kondensator.

Tantalkondensatoren werden wegen ihrer Fähigkeit geschätzt, eine hohe Kapazität in einem kleinvolumigen Raum zu liefern. Es ist z. B. möglich, einen Tantalkondensator mit einem Kondensatorkörper von 0,027 cm³ zu schaffen, der 50 bis 100 µF Kapazität bei einer Arbeitsspannung von 10 V hat.

Die meisten bekannten Verfahren zur Herstellung von Festkörpertantalkondensatoren haben die folgenden Schritte gemeinsam: das Komprimieren des Tantalpulvers zu einem Pellet gewünschter Dichte, das Sintern des Pellets, die Bildung eines dielektrischen Films aus Tantalpentoxid durch Eloxierung über die ganze sich aus dem Sintervorgang ergebende schwammähnliche Masse, das Bilden einer Kathode durch das Imprägnieren der Masse mit einer Lösung aus Mangannitrat und die anschließende pyrolytische Dekomposition, gefolgt von aufeinanderfolgenden Aufträgen von Graphit und Silberbeschichtung, um auf der Kathode des Kondensators einen Abschluß zu bilden.

Das Tantalpellet wird konventionellerweise nach einem von mehreren Verfahren gebildet. Bei einem bekannten Verfahren wird ein Tantalstab an ein gesintertes Pellet angeschweißt. Der Bereich, an den der Stab angeschweißt wird, kann ein hochkomprimiertes Inkrement des Pellets sein. Der Stab schafft sowohl eine elektrische Verbindung mit der Anode des Kondensators als auch ein Mittel zur Handhabung des Pellets während der nachfolgenden Anodisierungs- und Kathodenbildungsschritte. Das beschriebene Schweißverfahren ist nachteilig, weil die Bildung der Schweißnaht ein kostspieliges Verfahren darstellt (einschließlich der Erfordernis von zwei separaten Sintervorgängen vor und nach dem Schweißvorgang), und wenn es nicht sachgemäß durchgeführt wird, zu vielen Mängeln an der Schweißnahtgrenzfläche sowohl während der nachfolgenden Bearbeitungsschritte als auch im Gebrauch nach der Herstellung des Kondensators führt.

Bei einem anderen konventionellen Verfahren zur Bildung eines Pellets für einen Tantalkondensator wird ein Tantalstab in das Pelletformwerkzeug eingeführt, und ein Teil des Stabs mit dem Tantalpulver umgeben. Das Tantalpulver wird Druckkräften unterworfen, die entweder in einer Richtung parallel zur Achse der Stange oder senkrecht dazu aufgebracht werden, was zur Bildung eines im allgemeinen homogen komprimierten, einen Teil des Stabs umgebenden Pellets fuhrt. Das Pellet und der Stab werden danach einem Sinterschritt unterworfen, anodisiert, eine Kathodenschicht wird gebildet und wie oben beschrieben abgeschlossen.

Während das letztere Verfahren den Schweißschritt mit seinen Begleitnachteilen ausschaltet, entstehen gelegentliche Schädigungen sowohl mechanischer als auch elektrischer Natur zwischen dem Tantalanodenstab und dem Rest des Kondensators. Durch destruktive Prüfung von fehlerhaften Tantalkondensatoren des nichtgeschweißten Typs wurde herausgefunden, daß solche Schädigungen in vielen Fallen auf die schwache Verbindung zwischen dem Tantalstab und der umgebenden Masse Tantalpulver zurückzuführen sind. Insbesondere scheinen solche schwachen Verbindungen sich dann zu ergeben, wenn die umgebende Masse Tantalpulver zu einer relativ niedrigen Dichte gepreßt und/oder das Sintern bei einer relativ niedrigen Kombination von Zeit und Temperatur durchgeführt worden ist, und sie werden durch die Neigung des Tantalpulvers, während des Sintervorgangs vom Stab wegzuschrumpfen, weiter verschlimmert, wodurch sich ein Verlust in der mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen dem Stab und der gesinterten Tantalmasse ergibt. Während das Potential für Schädigungen solcher Art immer gegenwärtig gewesen ist, ist es mit dem Aufkommen von Tantalpulvern von 10 000 CV/GM oder hoher, die wegen ihrer Natur bei Bedingungen bearbeitet werden müssen, die in Richtung der vorerwähnten niedrigen Dichte und/oder niedrigen Temperatur gehen, besonders vorherrschend geworden.

Aus den US-PS 45 20 430 und 47 91 532 sind Kondensatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt, die primär den geschweißten Tantalkondensatorentyp betreffen. Insbesondere zeigt die US-PS 45 20 430 nur Schweißtypenvorrichtungen und die US-PS 47 91 532 nur ein einziges Beispiel eines eingebetteten Stabtyps. Bei beiden Entgegenhaltungen ist es das Ziel, einen Teil der pulverigen Tantalmasse mit einer Basis, Plattform oder einem Bett zu bilden, woran eine Schweißung einfach bewerkstelligt werden kann. Nach der US-PS 45 20 430 wird die Schweißverbindung durch Einführung eines hochverdichteten Tantalpellets in die Masse Tantalpulver, Schweißung einer Tantalplatte auf die Oberfläche der Tantalmasse, Verdichtung der Oberfläche der Masse z. B. durch einen Laser, Bindung einer hochverdichteten Tantalmasse an die Oberfläche der restlichen Masse oder Bildung eines hochverdichteten Oberflächenbereichs durch Kompression erleichtert. In jedem Fall ist es das Ziel, einen hochverdichteten Oberflächenbereich des Tantalpellets, an dem ein Anodenstab durch Schweißen befestigt werden kann, zu bilden.

Die US-PS 47 91 532 ist, ähnlich wie die US-PS 45 20 430, auf einen geschweißten Tantalkondensatortyp gerichtet. Wie bei der US-PS 45 20 430 ist Ziel der US-PS 47 91 532 die Bildung eines Oberflächenbereichs an der Verbindungsstelle des Pelletrandes und des Tantalstabs, wo eine Schweißnaht wirksam gebildet werden kann. Bei der US-PS 47 91 532 wird ein den Tantalstab umgebendes Bett gebildet, wobei die Basis des Bettes einen hochverdichteten Bereich schafft, an dem eine Schweißnaht gebildet werden kann, und wobei das Bett zusätzlich das Schweißmaterial enthält, so daß keine scharfen Kanten der Schweißnaht über die Oberfläche des Kondensators vorstehen. Bei bevorzugten Ausführungsformen erstrecken sich Teile des Tantalstabs nach unten über die Basis des Bettes.

Es ist von Bedeutung, daß in jedem Fall, wo Druckkräfte auf das Pellet ausgeübt werden, solche Kräfte in einer Richtung parallel zur Achse des Tantalstabes ausgeübt werden. Folglich bestehen also die höchstverdichteten, durch die Verdichtungskräfte geschaffenen Bereiche nur an der den Boden des Bettes definierenden Oberfläche oder Begrenzung. Es ist aber von Wichtigkeit, daß durch Aufbringung von Kräften parallel zum Stab der ganze Körper aus Tantalpulver mit dem sich ergebenden Kapazitätsverlust etwas verdichtet wird. Während die US-PS 47 91 532 die Herstellung eines Tantalkondensators durch das Einbettverfahren in Betracht zieht, ist die einzige Offenbarung einer Verdichtung ein Ergebnis der parallel zum Stab aufgebrachten Kräfte.

Die vorliegende Erfindung kann als auf ein verbessertes Nichtschweißverfahren zur Herstellung von Tantalkondensatoren zusammengefaßt werden, das zur Herstellung einer hochzuverlässigen mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen der Tantalstabanode und dem Kondensatorkörper führt. Erfindungsgemäß wird eine Vorform geschaffen, die durch Anodisation und Kathodenbildung etc. einfach, mit geringerer Gefahr mechanischer oder elektrischer Trennung des Tantalstabs und der umgebenden Pulvermasse behandelt werden kann. Der sich ergebende Kondensator zeigt ein hohes Maß an Zuverlässigkeit beim Gebrauch, d. h. verringerte Neigung der Anode, die mechanische und elektrische Verbindung zum Rest des Kondensators zu verlieren oder den assoziierten dielektrischen Film zu beschädigen.

Erfindungsgemäß wird der Schritt zur Bildung des Tantalpellets vor dem Sintern in einem Formwerkzeug durchgeführt, in dem der Körper aus Tantalpulver verschiedenen Drücken unterworfen wird, wobei die bei der Bildung des Hauptkörpers aus Tantalpulver ausgeübten Drücke fur die Schaffung eines Hochleistungs- Kondensators optimal und die Drücke auf jene Bereiche des Pulvers, mit dem Tantalstab übereinstimmen, wesentlich größer sind als die auf den Hauptkörper aus Tantalpulver ausgeübten Drücke. Insbesondere hat festes Tantalmetall eine Dichte von ca. 16,6 g/cm³. Es ist allgemein anerkannt, daß zur Bildung eines existenzfähigen Tantalkondensators Tantalpulver des vorerwähnten Typs von 10 000 CV/GM oder höher auf eine Dichte von ca. 4 bis 7 g/cm³ komprimiert werden sollte. Erfindungsgemäß wird der Hauptkörper des Tantalpulvers durch die Konstruktion des Formwerkzeugs auf die gewünschte Dichte von ca. 4 bis 7 g/cm³ komprimiert, wohingegen der Bereich des Pulvers, der mit dem eingebetteten Teil des Tantalanodenstabs übereinstimmt, wesentlich höheren Drücken unterworfen wird, was ihn auf eine Dichte von ca. 8 bis 10 g/cm³ verdichtet. Der hochkomprimierte Bereich sollte im Hinblick auf die Arbeitsleistung des Kondensators zweckmäßigerweise auf nicht mehr als ca. 10% und vorzugsweise ca. 6% der Gesamtmasse des Pulvers begrenzt werden.

Das Ergebnis der Umsetzung der Erfindung in die Praxis ist die Schaffung einer Tantalvorform, worin die Hauptmasse des Pulvers auf die bevorzugte Dichte von ca. 4 bis 7 g/cm³ für Tantalpulver von 10 000 CV/GM oder größer komprimiert wird und der Teil des Pulvers, der mit den eingebetteten Teilen des Stabes übereinstimmt und zum Austrittspunkt des Stabs vom Rand des Pellets führt, größeren Druckkräften unterworfen wird, die ihn auf ca. 9 g/cm³ verdichten. Es sollte angemerkt werden, daß, wenn die Gesamtmasse eines Tantalpulvers von 10 000 CV/GM oder größer auf den 9 g/cm³-Bereich verdichtet würde, die sich ergebende Masse, wenn sie überhaupt durch die Anodisations- und die folgenden Arbeitsgänge behandelt werden könnte, eine unannehmbar geringe Kapazität aufweisen wurde, was sie wirtschaftlich unbrauchbar machen würde. Durch die vorbeschriebene Bildung der Tantalpelletvorform mit unterschiedlicher Kompression ergibt sich nach dem Sintern ein Zwischenprodukt, das zuverlässig, mit geringerer Gefahr der Trennung des Anodenstabes vom Rest oder Beschädigung des dielektrischen Films zur Anodisation und Kathodenbildung behandelt werden kann, wenn es den Bearbeitungsbeanspruchungen, einschließlich Handhabung und Temperaturspannung, unterworfen wird. In diesem Zusammenhang wird die Neigung des Tantalmaterials, während des Sinterns von der Anode wegzuschrumpfen, durch die beschriebene unterschiedliche Verdichtung wesentlich verringert, wenn nicht ganz beseitigt.

Gemäß dem Vorstehenden ist es ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Tantalkondensatorvorform und eines Tantalkondensators sowie einen gegen physikalische und Temperaturspannungen widerstandsfähigeren fertigen Tantalkondensator zu schaffen.

Nach der vorliegenden Erfindung werden also Verdichtungskräfte senkrecht zur Achse des eingelegten Tantalstabs aufgebracht, mit dem Ergebnis, daß ein hochverdichteter Bereich über die Länge des Tantalstabs gebildet und das verdichtete Material in engen Kontakt mit dem Stab gedrückt wird, wodurch ein hoher Grad an Stabilität des Stabs geschaffen wird, um sowohl eine ausgezeichnete mechanische als auch elektrische Verbindung des Stabs mit dem Pellet zu gewährleisten. Die auf die restlichen, weniger dichten Bereiche aufgewandten Druckkräfte sind getrennt von den die verdichteten Bereiche bildenden Kräften und können daher optimiert werden, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu schaffen. Eine Schweißverbindung ist nicht erforderlich, wodurch sich entsprechende Einsparungen ergeben. Aufgrund der Stabilität der Verbindung zwischen Pellet und Stab können weitere Bearbeitungsschritte des Pellets durch Handhabung der Vorform unter Verwendung von Automaten, die den Stab ergreifen, durchgeführt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und den erfindungsgemäßen Artikel wird ohne Schweißen eine Vorform gebildet, die das nachfolgende Bearbeiten erleichtert und zur Herstellung eines Kondensators führt, der konventionellen eingebetteten Tantalkondensatoren überlegen ist.

Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer nach bekannten Verfahren gebildeten Tantalpelletvorform;

Fig. 2 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 und stellt eine erfindungsgemäße Tantalpelletvorform dar;

Fig. 3a und 3b sind schematische Darstellungen eines Formwerkzeugs zum Herstellen der grünen Vorform im beladenen bzw. verdichteteten Zustand.

In Fig. 1 ist schematisch ein aus verdichtetem Tantalpulver hergestelltes konventionelles Tantalpellet 10 dargestellt, das einen darin eingebetteten und daraus vorstehenden Tantalanodenstab 11 aufweist. Das Pellet wird gebildet, indem das Formwerkzeug vorbestimmten Volumens einfach mit Tantalpulver gefüllt wird, das mit bekannten Bindemitteln und Schmiermitteln, wie Stearinsäure, Glyptal, Ölsäure, Tantalsulfid, Carbowax, Accrowax etc., gemischt wird. Der Prozentsatz Bindemittel und Schmiermittel kann zwischen 0 und mehr als 4 Gew.-% variieren und beträgt typischerweise 0,25 Gew.-% der Gesamtmasse und erleichtert die Verdichtung des Tantalpellets, verbessert seine Grunstandfestigkeit und verringert auch die Werkzeugabnutzung. Bei der Bildung des bekannten Pellets nach Fig. 1 werden die das Pellet bildenden Verdichtungskräfte entweder in einer Richtung parallel zur Achse des Tantalstabs oder senkrecht dazu ausgeübt. Im letzteren Fall variiert die Dichte des Pulvers der Vorform etwas über die Dicke des Pellets, wobei sie in der Nähe der Randzonen des Pellets größer ist, von denen aus die Verdichtungskräfte ausgeübt werden (normalerweise die langen Seiten des Pellets), und am geringsten in einer Ebene mittig des Pellets und senkrecht zur Richtung der Verdichtungskräfte.

Das in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Pellet umfaßt einen Körper 12 und einen vorstehenden Anodenstab 13. Ein kennzeichnendes Merkmal des Pellets, das eine Funktion der Formwerkzeugkonfiguration ist, rührt von der Ausbildung der Stempel her, die zusätzlich zu ihren körperbildenden Komponenten ein gegenüberliegendes Paar von Hohlprägungskomponenten haben, die weiter gegen den Stab 13 in Richtung der Druckkräfte (siehe Pfeile 14, 15) vorstehen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Formwerkzeug zur Bildung des Pellets 12 im wesentlichen mit dem bei der Herstellung des Pellets 10 verwendeten identisch, mit der Ausnahme, daß jeder Stempel eine nach oben bzw. unten vorstehende Fläche einschließt, die über den Teil des Stempels vorsteht, der die obere bzw. untere Fläche des Pellets bildet, um eine obere und eine untere Vertiefung 16, 17 in den Bereichen in Übereinstimmung mit der Teillänge des Stabs 13 zu bilden, der sich in den Körper des Pellets erstreckt. Wie vorerwähnt und im Zusammenhang mit einer Beschreibung des eigentlichen Pelletbildungsverfahrens detaillierter ausgeführt, wird der Hauptkörperteil des Pellets 12 mit dem Volumen des Tantalpulvers koordiniert, so daß der Hauptbereich des Pulvers auf die gewünschte Dichte von ca. 4 bis 7 g/cm³ (optimal 4,5 bis 6 g/cm³) komprimiert wird, während die Teile des Pelletkörpers zwischen den Einprägungen 16, 17 auf die höhere Dichte von ca. 9 g/cm³ komprimiert werden. Es wurde herausgefunden, daß ein Pellet, wie dargestellt und in bezug auf Fig. 2 beschrieben, ohne wesentliche Schrumpfung der das eingebettete Inkrement des Tantalstabes umgebenden Teile des Pulvers gesintert werden kann, wodurch der mechanische Kontakt zwischen diesen Teilen und dem Stab während der nachfolgenden Bearbeitung und der gute elektrische und mechanische Kontakt und die Stabilität zwischen dem Tantalstab und dem bearbeiteten Kondensator gewährleistet werden. Zusätzlich zu der Bedeutung eines guten elektrischen Kontaktes zwischen dem Stab und der Tantalkomponente eines fertiggestellten Kondensators ist das das Vorliegen solcher Merkmale auch während der anschließenden Bearbeitung höchst wichtig, da die verschiedenen Bearbeitungsschritte eine Handhabung und elektrische Bearbeitung der gesinterten Vorform unter Benutzung des Tantalstabes mit sich bringen. Wenn daher ein guter elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen dem Stab und der Tantalmasse während der Anodisations- und nachfolgenden Schritte nicht gegeben ist, werden diese Schritte nicht ordnungsgemäß durchgeführt werden, was zu variablen Auswirkungen auf die Eigenschaften des fertiggestellten Kondensators führt.

Nachstehend folgt eine detaillierte Beschreibung der Herstellung eines repräsentativen Tantalkondensators unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das beschriebene Verfahren sollte in einem nichteinschränkenden Sinne aufgefaßt werden, wobei zahlreiche Änderungen bei Rezeptur, Zeiten, Temperaturen etc. für einen Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Tantalkondensatoren naheliegen.

Ein Tantalkondensator mit einer Kapazität von 47 µF bei einer Arbeitsspannung von 10 V wird wie folgt hergestellt: Als Ausgangsmaterial dient eine Charge von gründlich mit einem Bindemittel und einem Schmiermittel, z: B. Stearinsäure, 0,25 Gew.-%, gemischtem Tantalpulver von 15 000 CV/GM. Eine Menge dieses Ausgangsmaterials wird, wie schematisch in den Fig. 3a und 3b im Querschnitt dargestellt, in ein Formwerkzeug eingebracht. Das Werkzeug 20 weist obere und untere Stempel 21 bzw. 22 auf, deren einander zugewandte Oberflächen so ausgestaltet sind, daß sie eine obere und eine untere Oberfläche des Pellets 12 bilden. Während in den Fig. 3a und 3b ein einziger Formhohlraum schematisch dargestellt ist, kann in der Praxis eine Reihe von Formwerkzeugen mit einer Vielzahl von Formhohlräumen vorgesehen werden.

Die Stempel 21, 22 schließen gegenüberliegende Oberflächen 23, 24, um die oberen und unteren Oberflächen des Pellet zu bilden, und nach innen vorstehende Flächen 25, 26 ein, die die gegenüberliegenden Hochdruckbereiche 16, 17 des Pellets bilden werden. Ein abgemessene Menge der Tantalpulverzusammensetzung wird in das Formwerkzeug eingebracht und der Tantalstab 13 in das Werkzeug in Übereinstimmung mit dem Feldern 25 und 26 eingeführt. Die Menge des eingebrachten Materials wird den Enddruck, dem das Material unterworfen wird, bestimmen, wobei die Menge in Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Abstand der Stempel 21, 22 veränderlich ist. In der normalen Praxis wird die Menge Tantalpulver so berechnet, daß nach dem Schließen der Stempel eine Dichte optimalerweise von ca. 4,5 bis 6 g/cm³ im Hauptbereich der Form erzeugt wird. Nach dem Füllen werden die Stempel aus der in Fig. 3a dargestellten Position in die in Fig. 3b dargestellte Position überführt, wodurch das Pulver im Hauptvolumenbereich 26′ der Form auf den gewünschten Grad (ca. 4 bis 7 g/cm³) und das Pulver im Bereich 27 in Übereinstimmung mit dem Tantalstab 13 auf eine Dichte eines bevorzugten Bereiches von 8 bis 10 g/cm³ komprimiert wird. Während ein 3-Elemente-Formhohlraum dargestellt ist, ist es einleuchtend, daß die gewünschten Effekte auch durch Verwendung von separaten beweglichen Teilen zum Bilden des Körpers und der Bereiche hoher Dichte erreicht werden können.

Gemäß dem speziellen Beispiel wird das Pellet mit den folgenden Endabmessungen gebildet: 0,48 cm in Längsrichtung (Richtung der Stabeinführung); 0,29 cm breit, 0,17 cm dick. Die eingeprägten Bereiche 16, 17 sind 0,12 cm lang und breit und haben eine Tiefe von 0,04 cm. Der Tantalstab 13 hat einen Durchmesser von 0,03 cm.

Unter Verwendung der vorgenannten Abmessungsmerkmale beträgt das Volumen des Bereiches hoher Dichte um den Tantalstab nur ca. 5,9% des Gesamtvolumens des Pellets.

Das sich ergebende grüne Pellet zeigt eine kohärente Masse, die mif Hilfe des Tantalstabes leicht zu handhaben ist.

Die Pellets werden in einer Vakuumumgebung (ca. 133,3 × 10^-5 Pa) bei einer Temperatur von 1600°C während ca. 20 min gesintert. Das Sintern entfernt die additiven Materialien und führt zur Umwandlung des Tantalpulvers in eine schwammähnliche kohärente Masse, die mechanisch und elektrisch fest mit dem Tantalstab verbunden ist. Eine Prüfung der sich ergebenden Kondensatorvorform zeigt, daß es praktisch keine Schrumpfung des den Stab umgebenden Materials weg vom Stab gibt.

Die Kondensator-Vorformen werden danach in einer in der Tantalkondensator-Industrie üblichen und nachstehend kurz beschriebenen Art bearbeitet. Die Pellets werden über ihre Stäbe auf Metallstreifen befestigt, und ein dielektrischer Tantalpentoxid-Film wird über die ganze schwammähnliche Masse gebildet, indem die Vorformen bei 25°C in eine Salpetersäurelösung eingetaucht werden, wobei die Lösung z. B. einen Eigenwiderstand von 145 Ohm-cm hat. Die Stäbe werden mit der positiven Klemme einer elektrischen Stromzuführung verbunden und die Spannung fortschreitend auf 60 V erhöht. Die Spannung kann z. B. fortschreitend während einer halben Stunde auf den erwähnten 60 V-Wert erhöht und ca. eine Stunde auf dieser Spannung gehalten werden. Wie in der Industrie wohlbekannt, beeinflußt die angelegte Spannung die Arbeitsspannung des fertiggestellten Kondensators: Je höher die angelegte Spannung, desto höher ist die Arbeitsspannung des Kondensators. Bei einer niedrigeren angelegten Spannung gebildete Kondensatoren werden eine niedrigere Arbeitsspannung, aber eine höhere Kazapität aufweisen.

Die anodisierten Kondensatoren werden danach durch die Imprägnierung mit und die nachfolgende pyrolytische Dekomposition von Mangannitrat, Mn(NO₃)₂, einem Kathodenbildungsschritt unterworfen, wobei dieser Schritt aus dem Eintauchen der Kondensatoren in eine Lösung des Reagens für eine Dauer von 5 sec bis 3 min besteht und die Lösung bei einer Temperatur von im wesentlichen 25 bis 65°C gehalten wird. Die pyrolytische Dekomposition wird dadurch bewirkt, daß die Anoden bei 200 bis 400°C (vorzugsweise 300°C) in einen Ofen mit einer trockenen oder Dampfatmosphäre eingebracht werden. Die so gebildeten Kondensatoren werden abgeschlossen, indem sie in eine kolloidale Graphit-Suspension, beispielsweise eine 2prozentige Graphitsuspension, (wie sie unter der Handelsbezeichnung AQUADAG-E von Acheson Colloids Corporation, Port Huron, Michigan, verkauft wird), eingetaucht wird. Die Kondensatoren werden bei 150°C während einer halben Stunde getrocknet und in silbergefüllte Farbe getaucht, (wofür ein Beispiel das von Emerson & Cuming Inc., Canton, MA, verkaufte Amicon-C-110 ist). Die Farbe enthält im wesentlichen in Expoxidharz und Lösungsmittel aufgeschlämmte Silberflocken.

Der sich ergebende Kondensator kann einen durch Löten daran angebrachten Kathodenleiter besitzen, oder alternativ kann ein Leiter gegen die Silberoberfläche in Eingriff kommen und durch Aufschrumpfen einer isolierenden Kunststoffhülse über den Kondensatorkörper in Stellung gehalten werden. Zahlreiche alternative Mittel zur Anbringung von Kathodenleitern sind in der Industrie wohlbekannt.

Ein Anodenleiter aus passendem leitendem Material kann angebracht werden, indem der Tantalstab zuerst auf einen kurzen Abstand vom Kondensatorkörper (z. B. 0,13 cm) abgeschnitten und der Anodenleiter dann an den restlichen Tantalstab durch kapazitive Entladung oder andere ähnliche Mittel angeschweißt wird. Während dieser Schneid- und Schweißschritte wird die Verbindungsstelle zwischen dem Tantalstab und dem Kondensatorkörper oft der größten mechanischen und/oder thermischen Spannung ausgesetzt.

Der fertiggestellte Kondensator kann durch Eintauchen oder andere in der Industrie bekannte Maßnahmen eingekapselt werden. Der nach dem oben beschriebenen Verfahren gebildete Kondensator weist eine Kapazität von ca. 47 µF bei 10 Volt Arbeitsspannung auf.

Zahlreiche Faktoren beeinflussen die Leistungsmerkmale von Tantalkondensatoren, einschließlich insbesondere die Art des Ausgangstantalpulvermaterials sowie die verschiedenen Bearbeitungsparameter. Da das Pellet der vorliegenden Erfindung konventionellen Bearbeitungsschritten unterworfen werden kann und auf diese Schritte in derselben Art und Weise reagieren wird wie das in Fig. 1 dargestellte bekannte Pellet, ist eine weitere Beschreibung von Bearbeitungseinzelheiten nicht erforderlich, da sie in der Sachkunde des Fachmanns auf dem Gebiet der Tantalkondensatorenherstellung liegen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird durch die Kompression der Tantalpelletvorform in einem ersten Ausmaß im Hauptkörper des Pellets und in einem zweiten und höheren Ausmaß in den Pulverbereichen in Übereineinstimmung mit dem Tantalanodenstab eine Kondensatorvorform geschaffen, die während der Bearbeitung, Fertigstellung oder der nachfolgenden Benutzung weniger schadensanfällig ist.

Zahlreiche Variationen in Einzelheiten der Verfahrensschritte und Konstruktion werden dem mit der vorliegenden Offenbarung vertrautgemachten Fachmann einfallen. Folglich sollte diese im Umfang der beigefügten Ansprüche weit ausgelegt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Tantalkondensators des nichtgeschweißten Typs, wobei eine pulverige Masse aus Tantalpulver vorgesehen wird, um darin einen Tantalstab teilweise einzubringen und eine Kondensatorvorform herzustellen, indem die Masse unterschiedlichen Druckkräften unterworfen wird, wobei die Bereiche der Masse in Übereinstimmung mit Teilen des Stabes Kräften unterworfen werden, die senkrecht zur Längsachse des Stabes aufgebracht werden, und dadurch auf eine hohe Dichte von ca. 8 bis 10 g/cm³ oder mehr verdichtet werden, und wobei die die übereinstimmenden Bereiche umgebenden Bereiche der Masse Druckkräften ausgesetzt werden, um diese auf eine niedrigere Dichte von ca. 4 bis 7 g/cm³ zu verdichten, worauf die Vorform in einer inerten Umgebung gesintert, die gesinterte Masse anodisiert und durch Imprägnieren in der anodisierten Masse eine Kathode gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Volumen der hochverdichteten Teile der Masse weniger als ca. 10% der Gesamtmasse gewählt wird.

3. Tantalkondensator, umfassend einen Tantalanodenstab, eine den Anodenstab umgebende gesinterte poröse Masse aus Tantalpartikeln, wobei den Stab in Eingriff haltende Teile der Masse mechanisch und elektrisch schweißfrei mit dem Stab gekuppelt sind, einen den Oberflächenbereich von Teilen der Masse umgebendenden dielektrischen Film und ein den dielektrischen Beschichtungsfilm umgebendes leitendes Kathodenimprägniermittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Masse in einem im wesentlichen mit dem Anodenstab übereinstimmenden Bereich ca. 8 bis 10 oder mehr g/cm³ und die Dichte der Masse in restlichen Bereichen ca. 4 bis 7 g/cm³ beträgt.

4. Vorform zur Herstellung eines verbesserten Tantalkondensators des nichtgeschweißten Typs, umfassend eine kohärente pulverige Masse aus Tantalpartikeln, einen Tantalstab, der ein in der Masse eingebettetes Ende und ein vorstehendes Ende hat, dadurch gekennzeichnet, daß die einen langgestreckten Längsteil des Stabs unmittelbar umgebenden Bereiche der Masse auf eine Dichte von ca. 8 bis 10 g/cm³ oder mehr und die von den umgebenden Bereichen entfernt liegenden Bereiche der Masse auf eine Dichte von ca. 4 bis 7 g/cm³ verdichtet sind.

5. Vorform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stab umgebenden Bereiche sich bis mindestens an einen Rand der Masse erstrecken.