DE2531438B2 - Trocken-elektrolytkondensator - Google Patents
Trocken-elektrolytkondensatorInfo
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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 r>o
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. v>
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 wi
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 br> 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 jiiederohmigen Spannungsquellen im Falle tines Spanniingsdurchschlags,
ι. B. bei Falschpolung, über keine Strombegrenzung. Der unter Umstanden sehr hohe
Ktirzschlußstrom kann den Kondensatorkörper so hoch erhitzen, daß der als Anode benützte Sinterkörper zu
glühen beginnt. Bei Kondensatoren, welche 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, 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 DT-OS 23 47 410 ist ein Trocken-Elektrolytkondensator 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
leitenden Körper hergestellt ist. Es ist zwar nicht auszuschließen, daß beim bekannten Kondensator der
verformbare leitende Körper bei einer Falschpolung ebenfalls schmelzen kann, jedoch wird dann die
Kathodenkontaktierung direkt gegen den Kathodenanschluß gedrückt, 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-Elektrolytkondensator 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.
Vorzugsweise wird als Schmelzsicherung ein Lotmetall mit einem Schmelzpunkt kleiner 2000C gewählt,
wobei der Durchmesser der Schmelzsicherung ungefähr dem Abstand des Kathodenanschlusses von der
Kathodenkontaktierung entspricht.
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 durch den Abstand zwischen den Kontaktflächen, eine
Unterbrechung zwischen Kathodenanschluß und Kathodenkontaktierung ein. Der Kondensator kann im
Schadensfall also durch den Kurzüchlußstrom nicht so weit erhitzt werden, daß er in Elrand gerät und die
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
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 halbleitende Elektrolyt, der z. B. aus Mangandioxid
besteht.
Auf diesem Elektrolyt befindet sich die in der Figur ebenfalls nicht dargestellte Kathodenkontaktierung, die
aus einer Graphitschicht und einer darauf befindlichen Metallschicht besteht. Diese Metallschicht kann z. B.
eine Kupferschicht oder eine Silberleitlackschicht sein. Als Kathodenanschluß 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. SnboPbAg, das einen Schmelzpunkt im Temperaturbereich zwischen 180 und 190° C besitzt.
Wenn der Kondensator keine Umhüllung aufweist, muß der Schmelzpunkt der metallischen Schmelzsicherung
6 so gewählt werden, daß der Xondensatorkörper 1 nicht zu glühen beginnen kann.
Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel oefinden 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 selbst bei
Falschpolung oder zu hohen Stroinbelastungen 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-Elektrolytkundensator, bestehend aus
einer Anode aus Ventilmetall, einer darauf befindlichen, als Dielektrikum dienenden Oxidschicht, einem
halbleitenden Elektrolyten als K'hode, einer
Kathodenkontaktierung sowie einen öden- und Kathodenanschluß, bei dem zwischen Jem 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
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmetall Tantal ist.
4. Trocken-Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 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 200°C
besteht.
7. Trocken-Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Durchmesser der metallischen Schmelzsicherung (6) ungefähr dem Abstand χ des Kathodenanschlusses
(5) von der Kathodenkoniaktierung 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.
II)
Priority Applications (5)
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