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Die Erfindung betrifft ein oberflächenmontierbares
Bauelement mit Einzelbauelementen und einem Außenanschluß. Ferner betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung des oberflächenmontierbaren Bauelements.
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Aus der Druckschrift WO 01/16973
A1 sind oberflächenmontierbare
Bauelemente bekannt, die Tantal-Elektrolytkondensatoren sind. Diese
oberflächenmontierbaren
Bauelemente haben den Nachteil, daß sie einen Ersatzserienwiderstand,
bekannt auch unter dem Namen Electrical Serial Resistence (ESR), aufweisen,
der für
manche Anforderungen zu hoch liegt.
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Ein Versuch dieses Problem zu lösen, besteht
darin, in einem oberflächenmontierbaren
Bauelement mehrere Einzelkondensatoren zueinander parallel zu schalten,
wobei die einzelnen Kondensatoren von einem gemeinsamen Gehäuse umfaßt werden.
Ein solches Bauelement ist bekannt aus der Druckschrift
US 6,686,535 . Die Parallelschaltung
von Einzelkondensatoren in einem einzigen gemeinsamen Gehäuse hat
jedoch den Nachteil, daß die
Herstellungskosten hoch sind, denn das Parallelschalten findet in
etwa zu einem Zeitpunkt statt, zu dem der Fertigungsprozeß zur Hälfte abgeschlossen
ist. Es sind daher nach dem Parallelschalten noch weitere Fertigungsschritte
notwendig. Falls nun in einem dieser nachfolgenden Fertigungsschritte
ein Einzelkondensator ausfällt,
wird das gesamte, mehrere Einzelkondensatoren umfassende Bauelement,
unbrauchbar, was zu einem erhöhten
Ausschuß führt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein oberflächenmontierbares
Bauelement anzugeben, das mit einem niedrigen Ausschuß herstellbar
ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
ein oberflächenmontierbares
Bauelement nach Patentanspruch 1. Weitere Ausgestaltungen des Bauelements
sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung sind den weiteren Patentansprüchen zu
entnehmen.
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Es wird ein oberflächenmontierbares
Bauelement angegeben, das wenigstens einen Außenanschluß aufweist. Ferner weist das
Bauelement miteinander verstapelte Einzelbauelemente auf, die Einzelanschlüsse enthalten.
Der Außenanschluß verbindet
mehrere Einzelanschlüsse
miteinander. Der Außenanschluß bildet
eine Kontaktfläche
auf der Montageseite des Bauelements.
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Das oberflächenmontierbare Bauelement hat
den Vorteil, daß die
Einzelbauelemente mit ihren Einzelanschlüssen unter Zuhilfenahme des
Außenanschlusses
verschaltet werden. Demnach erfolgt also die Verschaltung der Einzelbauelemente
von Außen,
also nach der Herstellung des individuellen Einzelbauelements.
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Mit Einzelanschlüssen sind insbesondere Anschlüsse der
Einzelbauelemente gemeint, die auf der Außenseite der Einzelbauelemente
angeordnet sind. Indem mit Hilfe des Außenanschlusses eine Kontaktfläche auf
der Montageseite des Bauelements gebildet wird, kann auf einfache
Art und Weise ein oberflächenmontierbares
Bauelement realisiert werden.
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Das Verstapeln der Einzelbauelemente
miteinander hat darüber
hinaus den Vorteil, daß ein platzsparender
Aufbau der Einzelbauelemente realisiert werden kann.
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In einer Ausführungsform des Bauelements ist
der Außenanschluß L-förmig ausgebildet.
Ein Schenkel des L bildet die Kontaktfläche. Es ist dabei besonders
vorteilhaft, wenn der die Kontaktfläche bildende Schenkel des L
nach Innen gerichtet ist. Dadurch wird ein besonders platzsparender
Aufbau realisiert.
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In einer Ausführungsform des Bauelements kann
der Außenanschluß aus einem
der Einzelanschlüsse
gebildet sein. Dies hat den Vorteil, daß auf die Verarbeitung zusätzlicher
Elemente verzichtet werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform
des Bauelements liegen nur an der Innenseite des Außenanschlusses
Einzelanschlüsse
an. Diese Ausführungsform
des Bauelements hat den Vorteil, daß von außen her, also auch von der
Montageseite und von den an die Montageseite angrenzenden Seitenflächen des
Bauelements her, ein Überlapp
verschiedener Kontaktelemente beziehungsweise -anschlüsse vermieden
werden kann.
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Das oberflächenmontierbare Bauelement wird
vorzugsweise auf einer Platine in vorbereitete Lotpunkte oder Leitkleber
eingedrückt
und danach mittels Wärme
an seinen Kontaktflächen
mit Lot benetzt werden. Dabei muß die Benetzung des Lotes nicht
nur an der Kontaktfläche
auf der Montageseite des Bauelements stattfinden. Vielmehr muß eine Benetzbarkeit
mit Lot auch noch in einer gewissen Mindesthöhe über der Platine an den Außenkontakten des
Bauelements gegeben sein. Indem der Außenkontakt an seiner Außenseite
keinen Überlapp
mit anderen Kontaktelementen aufweist, ist hier besonders vorteilhaft
eine gute Benetzbarkeit mit Lot gegeben.
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Es ist darüber hinaus besonders vorteilhaft, wenn
jedes Einzelbauelement sein eigenes Gehäuse aufweist.
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In einer anderen Ausführungsform
des Bauelements ist der Außenanschluß ein separates
Teil, das mit Einzelanschlüssen
verbunden ist. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, daß der
Außenanschluß als formgebendes
Element beim Zusammenbau des Bauelements benutzt werden kann.
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Dementsprechend wird ein Verfahren
zur Herstellung des Bauelements angegeben, wobei in einem ersten
Verfahrensschritt Außenanschlüsse bereitgestellt
werden, wobei die Position der Außenanschlüsse die äußeren Abmessungen des herzustellenden
Bauelements begrenzen. In dem darauffolgenden Herstellungsschritt
werden Einzelbauelemente miteinander verstapelt und zwar innerhalb
der positionierten Außenanschlüsse.
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In einer Ausführungsform des Bauelements erstreckt
sich der Außenanschluß entlang
einer Seitenfläche
des Bauelements. Durch diese Anordnung des Außenanschlusses ist gewährleistet,
daß das Bauelement
in lateraler Richtung wenig Platz beansprucht und somit für eine platzsparende
Bauweise auf einer Platine verwendet werden kann.
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In einer Ausführungsform des Bauelements ist
der Außenanschluß durch
Kleben, Löten
oder Schweißen
mit einem oder mehreren Einzelanschlüssen verbunden. Insbesondere
kommt eine Verbindung durch Laserschweißen vorteilhafterweise in Betracht.
Neben dem Laserschweißen
gibt es aber auch noch andere Schweißverfahren, die für das Fügen von
Außenanschluß und Einzelanschluß verwendet
werden können.
Das Verbinden durch Löten, Kleben
oder Schweißen
hat den Vorteil, daß sowohl elektrisch
als auch mechanisch eine zuverlässige und
stabile Verbindung geschaffen werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform
des Bauelements sind Einzelbauelemente übereinandergestapelt. Die Montagefläche des
Bauelements wird dabei durch die Grundfläche des unteren Einzelbauelements
gebildet. Die Einzelanschlüsse
des obersten Einzelbauelements sind vorteilhafterweise nach unten
abgebogen. Die Einzelanschlüsse
der übrigen Einzelbauelemente
können
nach oben oder nach unten abgebogen sein.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil,
daß vorteilhafterweise
das Bauelement in der Höhe,
also in Stapelrichtung, möglichst
wenig Platz beansprucht.
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In dem Fall, wo die Verbindung zwischen dem
Außenanschluß und Einzelanschlüssen durch Schweißen erfolgt,
ist es besonders vorteilhaft, wenn die mit Lot zu benetzende Fläche des
Außenanschlusses
frei von Schweißpunkten
ist. Dies hat den Vorteil, daß die
mit Lot zu benetzende Fläche
gut mit Lot benetzt werden kann. Schweißpunkte haben nämlich im
allgemeinen die Eigenschaft, nicht gut mit Lot benetzbar zu sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
des Bauelements können
die übereinandergestapelten
Einzelbauelemente durch Klebstoff miteinander verklebt sein. Dadurch
wird der Vorteil erreicht, daß die
mechanische Festigkeit des Bauelements verbessert wird.
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In einer speziellen Ausführungsform
des Bauelements sind eines oder mehrere der Einzelbauelemente Kondensatoren,
die ein Gehäuse
aufweisen. Jedes Gehäuse
umfaßt
dabei einen Anodenkörper.
Aus jedem Anodenkörper
ist ein Anodenkontakt herausgeführt,
der mit dem Außenanschluß leitend verbunden
ist. Dabei kann der Anodenkontakt auch mit einem Einzelanschluß identisch
sein oder der Anodenkontakt ist über
einen separaten Einzelanschluß mit
dem Außenanschluß verbunden.
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Ein solches Bauelement hat den Vorteil,
daß es
einen Vielfachkondensator darstellt, wobei auf einfache Art und
Weise eine Parallelschaltung der einzelnen Kondensatoren erreicht
werden kann. Dadurch kann der Ersatzserienwiderstand in vorteilhafter
Art und Weise erniedrigt werden.
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In einer anderen Ausführungsform
des Bauelements sind mehrere Einzelbauelemente vorgesehen, die jeweils
ein Gehäuse
aufweisen. In jedem dieser Gehäuse
ist eine elektrische Funktionseinheit angeordnet. Anschlußelemente
der elektrischen Funktionseinheiten sind als Einzelanschlüsse aus dem
jeweiligen Gehäuse
herausgeführt.
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Diese Ausführungsform des Bauelements zeigt,
daß die
Erfindung nicht beschränkt
ist auf Kondensatoren, sondern auf eine Vielzahl verschiedener Bauelemente
angewendet werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform
des Bauelements ist eine Anzahl von Einzelbauelementen übereinander
gestapelt. Die Montagefläche
wird von einer Seitenfläche
des so gebildeten Stapels gebildet.
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Diese Ausführungsform des Bauelements hat
den Vorteil, daß die
Einzelbauelemente nicht nur übereinander
sondern auch in einer nebeneinander gestapelten Ausführungsform
vorteilhaft verwendet werden können.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, in Fällen, wo die Bauhöhe des Bauelements
kritisch ist und die Einzelbauelemente eine große Höhe aufweisen. Hier ist es besonders
vorteilhaft, die Einzelbauelemente nicht übereinander sondern nebeneinander
zu stapeln.
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In einer anderen Ausführungsform
des Bauelements sind zwei Außenanschlüsse vorgesehen. Die
Außenanschlüsse verbinden
die Einzelanschlüsse
der Einzelbauelemente zu einer Parallelschaltung der Einzelbauelemente.
Durch diese spezielle Ausführungsform
des Bauelements läßt sich
ein Kondensator realisieren, der aus einer Parallelschaltung mehrerer
Einzelkondensatoren besteht und somit einen sehr niedrigen Ersatzserienwiderstand
aufweist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
und den dazugehörigen
Figuren näher
erläutert:
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1 zeigt
beispielhaft ein Bauelement in einem schematischen Längsschnitt.
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2 zeigt
eine andere Ausführungsform
eines Bauelements entsprechend 1,
wobei lediglich die rechte Hälfte
dargestellt ist.
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Dasselbe gilt für die 3, 4, 5 und 6, wobei jeweils nur die rechte Hälfte einer
Ausführungsform entsprechend 1 dargestellt ist.
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7 zeigt
eine Seitenansicht eines Bauelements, wobei Schweißpunkte
in zwei übereinanderliegenden
Reihen angeordnet sind.
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8 zeigt
eine Darstellung entsprechend 7,
wobei jedoch lediglich eine Reihe von Schweißpunkten angeordnet ist.
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9 zeigt
die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Bauelements,
wobei die Einzelbauelemente hochkant liegen und somit nebeneinander
verstapelt sind.
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10 zeigt
beispielhaft einen Kondensator in einem schematischen Querschnitt.
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11 zeigt
beispielhaft einen weiteren Kondensator in einem schematischen Querschnitt.
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12 zeigt
beispielhaft einen Kondensator während
der Fertigung in einer Draufsicht.
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1 zeigt
ein Bauelement, welches aus zwei übereinanderliegenden Einzelbauelementen 21, 22 aufgebaut
ist. Die Erfindung beschränkt
sich jedoch nicht auf zwei Einzelbauelemente 21, 22,
sondern kann auf eine Vielzahl übereinander
oder nebeneinander miteinander verstapelten Einzelbauelementen aufgebaut
sein. Die Einzelbauelemente 21, 22 weisen jeweils
näherungsweise
die Form eines Quaders auf. Sie sind mit ihren Flachseiten übereinander
gestapelt. Die untere Flachseite des unteren Einzelbauelements 21 bildet
die Montageseite 4 des Bauelements. In jedem der Einzelbauelemente 21, 22 ist
eine Funktionseinheit 101, 102 vorgesehen, die sich
im Innern jeweils eines Gehäuses 21, 22 befindet.
Es wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, daß die
Erfindung nicht beschränkt
ist auf Bauelemente, bei denen die Einzelbauelemente von Gehäusen umgebene
Funktionseinheiten aufweisen. Es ist vielmehr auch denkbar, daß gehäuselose
Funktionseinheiten miteinander verstapelt sind.
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Auf der linken Seite jeder Funktionseinheit 101, 102 sind
jeweils Einzelanschlüsse 322, 312 vorgesehen,
die mit der jeweiligen Funktionseinheit 101, 102 verbunden
sind. Der Einzelanschluß 322 des oberen
Einzelbauelements 22 bildet dabei zugleich den Außenanschluß 12,
der auf der Unterseite des Bauelements eine Kontaktfläche 52 bildet.
Der Außenanschluß 12 verbindet
den Einzelanschluß 322 elektrisch
mit dem Einzelanschluß 312.
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In der rechten Hälfte von 1 ist eine Darstellung gewählt, die
sich beispielsweise schematisch auf übereinandergestapelte Kondensatoren
beziehen kann. Hierbei wären
die Funktionseinheiten 101, 102 Anodenkörper von
Tantal-Kondensatoren. Jede
Funktionseinheit 101, 102 weist dann einen Anodenkontakt 91, 92 auf,
der zum Beispiel aus einem Ventilmetall wie Niob oder Tantal bestehen
kann. Noch innerhalb des jeweiligen Gehäuses 21, 22 ist jeder
Anodenkontakt 91, 92 mit einem Einzelanschluß 321, 311 verbunden.
Diese Verbindung kann beispielsweise durch Kleben, Löten oder
Schweißen realisiert
sein.
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Als Einzelanschluß 311, 321 kommt
insbesondere ein lötbares
Material in Betracht. Die Einzelanschlüsse 311, 321 können in
einer vorteilhaften Ausführungsform
des Bauelements flächig
ausgeführt
sein. Sie können
beispielsweise die Form von Blechen oder auch von Bändern haben.
Durch die flächige
Gestaltung der Außenanschlüsse 321, 311 ist
eine besonders hohe und damit vorteilhafte Kontaktfläche zwischen
Einzelanschlüssen 311, 321 und dem
Außenanschluß 11 gewährleistet.
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In dem Beispiel von 1 ist der Außenanschluß 11 auf der rechten
Seite des Bauelements gebildet durch den Einzelanschluß 321 des
oberen Einzelbauelements 22. Der Außenanschluß 11 ist vor seiner
Austrittsstelle aus dem Gehäuse 71 nach
un ten weg gebogen, kontaktiert den Einzelanschluß 311 des unteren
Einzelbauelements 21 und ist schließlich auf der Unterseite des
Stapels nach innen gebogen. Der Außenanschluß 11 bildet dabei
die Form eines L, wobei ein Schenkel 61 des L eine Kontaktfläche 51 auf
der Montageseite 4 des Bauelements bildet. Die Außenanschlüsse 11, 12 können die
Form von Kontaktstreifen aufweisen, die vorzugsweise, jedoch nicht
zwingend, aus demselben Material wie die Einzelanschlüsse 311, 312, 321, 322 gebildet
sind. Insbesondere kommen als Materialien in Betracht Nickel, Stahl
oder auch Kupfer und Legierungen daraus.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
des Bauelements, bei der die Einzelanschlüsse 311, 312 des unteren
Bauelements 21 nach oben gebogen sind.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
des Bauelements entsprechend 1,
jedoch mit dem Unterschied, daß der
Einzelanschluß 311 an
seiner Austrittsstelle aus dem Gehäuse des Einzelbauelements 21 nach
unten gebogen ist. Er verläuft
jedoch ebenso wie in 1 auf
der Innenseite des Außenanschlusses 11,
so daß ein Überlappen
von Anschlüssen
auf der Außenseite
des Außenanschlusses 11 vermieden
werden kann.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
entsprechend 2, jedoch
mit dem Unterschied, daß der Außenanschluß 11 ein
separates Teil ist. Der Außenanschluß 11 kontaktiert
den Einzelanschluß 321,
der seinerseits wiederum den Einzelanschluß 311 des unteren
Einzelbauelements 21 kontaktiert. Der Außenanschluß 11 weist
näherungsweise
die Form eines L auf, wobei ein Schenkel 61 des L auf der
Unterseite des Bauelements eine Kontaktfläche bildet. Der Einzelanschluß 321 des
oberen Einzelbauelements 22 ist nach unten abgebogen. Der
Einzelanschluß 311 des
unteren Einzelbauelements 21 ist nach oben abgebogen. Die
Länge der
Einzelanschlüsse 311, 321 ist
so gewählt,
daß sich
die Einzelanschlüsse 311, 321 überlappen.
Dadurch ist eine gegenseitige Kontaktierung der Einzelanschlüs se 311, 321 problemlos
möglich.
In ihrem Überlappungsbereich
werden die Einzelanschlüsse 311, 321 zusätzlich noch
von dem Außenanschluß 11 überlappt,
so daß alle
drei Kontaktelemente 321, 311, 11 miteinander
in gegenseitigem elektrischen und mechanischen Kontakt stehen.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
entsprechend 3, wobei
jedoch im Unterschied zu 3 der
Einzelanschluß 311 den
Kontakt zwischen dem Einzelanschluß 321 und dem Außenanschluß 11 vermittelt.
Bei dieser Bauweise ergibt sich ein Stoß zwischen dem Außenanschluß 11 und
dem Einzelanschluß 321 etwa
in der Mitte zwischen den beiden Einzelbauelementen 21, 22.
Im Unterschied zu 3 überlappt
der Außenanschluß 11 nicht
den Überlappungsbereich
der Einzelanschlüsse 321, 311.
Der Außenanschluß 11 überlappt
jedoch den Einzelanschluß 311.
Der Einzelanschluß 311 seinerseits überlappt
mit dem Einzelanschluß 321.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
entsprechend 3, jedoch
mit dem Unterschied, daß der Einzelanschluß 311 nicht
nach oben, sondern nach unten abgebogen ist. Dementsprechend ist
der Einzelanschluß 311 in
seiner Länge
etwas kürzer
ausgeführt
als in 3. Die Ausführungsform
gemäß 5 hat gegenüber der
Ausführungsform
gemäß 3 den Vorteil, daß das Bauelement
in seiner Breite etwas reduziert ist, was bei kritischem Platzbedarf
ein großer
Vorteil sein kann.
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6 zeigt
eine Ausführungsform
entsprechend 4, jedoch
mit dem Unterschied, daß der Außenanschluß 321 nicht
nur nach unten sondern an einer weiteren Knickstelle noch nach innen
in den Raum zwischen den Einzelbauelementen 21, 22 abgeknickt
ist. Diese Bauform ergibt sich, wenn als zweites Einzelbauelement 22 ein
Einzelbauelement verwendet wird, das seinerseits schon die Eigenschaft
der Oberflächenmontagefähigkeit
aufweist. In diesem Fall ist es nämlich erforderlich, auf der
Unterseite des Einzelbauelements 22 eine Kontaktfläche vorzusehen,
die in diesem Fall durch den Einzelanschluß
321 gebildet wird.
Der elektrische Kontakt zwischen den Einzelanschlüssen 311 und 321 wird
in 6 durch den Außenanschluß 11 vermittelt,
der beide Einzelanschlüsse 311, 321 überlappt.
Die Einzelanschlüsse 311, 321 überlappen
einander jedoch nicht, was hinsichtlich der Breite des Bauelements vorteilhaft
ist.
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7 zeigt
eine Seitenansicht eines Bauelements, wobei zwei Einzelbauelemente 21, 22 übereinandergestapelt
sind. Die Verbindung des Einzelanschlusses 11 mit den Einzelanschlüssen der
Einzelbauelemente 21, 22 erfolgt durch Schweißpunkte 300.
Die Schweißpunkte 300 sind
in zwei übereinanderliegenden
Reihen angeordnet. Die Anordnung der Einzelanschlüsse im Verhältnis zur
Anordnung der Einzelbauelemente 21, 22 wird so
gewählt,
daß die zu
benetzende Fläche 350 des
Außenanschlusses 11,
welche sich von der Unterseite des Bauelements bis hin zu einer
gewissen Höhe,
beispielsweise zur halben Höhe
des unteren Einzelbauelements 21 erstreckt, frei von Schweißpunkten 300 ist.
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8 zeigt
eine weitere Ausführungsform entsprechend 7, mit dem Unterschied,
daß die Einzelanschlüsse der
Einzelbauelemente 21, 22 so ausgebildet sind,
daß die
Schweißpunkte 300 lediglich
in einer einzigen Reihe vorliegen.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform
in einer Seitenansicht entsprechend 7,
mit dem Unterschied, daß die
Einzelbauelemente 21, 22 nebeneinandergestapelt
sind. Die Einzelanschlüsse 311, 312 sind
seitlich aus den Einzelbauelementen 21, 22 herausgeführt und
mit dem gemeinsamen Außenanschluß 11 verbunden.
Die Verbindung erfolgt durch Schweißpunkte 300. Der durch
die Einzelbauelemente 21, 22 gebildete Stapel 200 erstreckt
sich also in lateraler Richtung. Der Außenanschluß 11 ist ausgehend
etwa von der halben Höhe
der Einzelbauelemente 21, 22 bis zur Unterseite
gezogen, wo er einem L-förmigen,
nach innen ragenden Abschnitt einen Außenkontakt bildet (nicht in 9 dargestellt). In dem Fall
von Figur 9 ist die Montagefläche 41 des Bauelements
nicht durch die Grundfläche
eines der Einzelbauelemente 21, 22 sondern durch
eine Seitenfläche
des Stapels 200 gebildet.
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Es wird darauf hingewiesen, daß das vorliegende
Bauelement besonders vorteilhaft als Stapel von übereinanderliegenden Kondensatoren,
insbesondere Festelektrolyt-Kondensatoren angewendet werden kann.
Dabei kommen Kondensatoren in Betracht, deren Anodenkörper mit
einem flächigen
oder auch mit einem runden, drahtförmigen Kontakt versehen sind.
Beispielsweise kommt es in Betracht, Einzelkondensatoren zu verwenden,
wie sie bekannt sind aus der Druckschrift WO 01/16973 A1, auf deren Offenbarung
hier ausdrücklich
Bezug genommen wird. In dieser Druckschrift sind Festelektrolyt-Kondensatoren
beschrieben, die einen flächigen
Anodenkontakt aufweisen. Desweiteren kommt es jedoch auch in Betracht,
Elektrolyt-Kondensatoren
zu verwenden, deren Anodenkontakt ein drahtförmiger Kontakt ist.
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Im folgenden werden Ausführungsformen von
Festelektrolyt-Kondensatoren
beschrieben, die bei dem vorliegenden Bauelement vorteilhaft zum Einsatz
kommen können:
Es
wird ein Kondensator angegeben, der einen Anodenkörper aufweist,
welcher von einem Gehäuse
mit einer Grundfläche
umgeben ist. Aus dem Inneren des Anodenkörpers ist ein Anodenkontakt
herausgeführt. Der
Anodenkontakt ist mit einem Anodenanschluß verschweißt. Der Anodenanschluß weist
an seiner Oberfläche
ein weichlötbares
Material auf. Ein entlang der Grundfläche des Gehäuses verlaufender Abschnitt
des Anodenanschlusses bildet dort eine Lötfläche.
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Der Kondensator hat den Vorteil,
daß die
Lötfläche auf
der Grundfläche
des Gehäuses
nicht von dem aus den Anodenkörper
herausgeführten
Anodenkontakt, sondern von einem eine lötbare Oberfläche aufweisenden
Anodenanschluß gebildet
wird. Dadurch kann auf das Lötbarmachen
des Anodenkontakts verzichtet werden.
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Als Material für den Anodenkontakt kommen insbesondere
solche in Betracht, die ein Refraktärmetall enthalten. Refraktärmetalle
sind beispielsweise Titan, Zirkonium, Hafnium, Tantal, Niob, Vanadium,
Wolfram und Molybdän.
Diese Refraktärmetalle sind
prinzipiell geeignet zur Herstellung von Festelektrolyt-Kondensatoren, wie
sie beispielsweise als Tantal-Elektrolytkondensatoren oder auch
als Niob-Elektrolytkondensatoren bereits hergestellt worden sind.
Es kommen aber auch Legierungen dieser Refraktärmetalle als Material für den Anodenkontakt in
Betracht.
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Desweiteren kann der Anodenkontakt
ein nicht lötbares
Material, wie beispielsweise Zirkonium, Tantal, Niob, Molybdän oder Wolfram
enthalten. Eine Lötbarkeit
des Anodenkontakts ist dann aufgrund der Schweißverbindung zwischen dem Anodenkontakt und
dem Anodenanschluß nicht
mehr erforderlich.
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In einer Ausführungsform des Kondensators ist
ein innerhalb des Gehäuses
liegender Endabschnitt des Anodenkontaktes mit einem Anodenanschluß verschweißt. Der
Anodenanschluß tritt
auf einer Stirnseite des Gehäuses
aus und ist an der Austrittsstelle aus dem Gehäuse zur Grundfläche des
Gehäuses
hin gebogen. An der Grundfläche selbst
ist der Anodenanschluß noch
mal nach innen gebogen, so daß er
dort eine Lötfläche bildet.
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Diese Ausführungsform des Kondensators hat
den Vorteil, daß der
Anodenkontakt bereits innerhalb des Gehäuses endet und somit nur sehr
wenig Material für
den Anodenkontakt verbraucht wird. Da für den Anodenkontakt in vielen
Fällen
Tantal verwendet wird, ergibt sich daraus ein wirtschaftlicher Vorteil.
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In einer weiteren Ausführungsform
des Kondensators tritt der Anodenkontakt aus einer Stirnfläche des
Gehäuses
aus diesem aus. Ein außerhalb des
Gehäuses
liegender Abschnitt des Anodenkontakts ist mit einem Anodenanschluß verschweißt und zur
Grundfläche
des Gehäuses
hin gebogen. Der Anodenanschluß setzt
den Anodenkontakt in Richtung auf die Grundfläche fort und ist an der Grundfläche nach
innen gebogen, um an der Grundfläche
eine Lötfläche zu bilden.
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Der Anodenkontakt kann in etwa in
halber Höhe
auf der Stirnfläche
des Gehäuses
austreten und zur Grundfläche
des Gehäuses
hin gebogen sein. Ein solcher Anodenkontakt hat den Vorteil, daß der Kondensator
neben der auf der Grundfläche
des Grundkörpers
angeordneten Lötfläche auch
in einem sich von der Grundfläche
weg entlang der Stirnseite des Gehäuses hin zur Austrittsstelle
des Anodenkontakts aus dem Gehäuse
erstreckenden Abschnittes lötbar
ist. Eine solche Lötbarkeit
der Seitenlasche des Anodenkontakts wird von verschiedenen Normen
gefordert. Beispielsweise fordert die Norm IEC 60068-2-58 die Benetzbarkeit
mit Lot über
mindestens 95% der gesamten Anschlußlaschenfläche. Gemäß einer US-Vorschrift IPC/EIA
J-STD-002A ist lediglich eine Benetzbarkeit der auf der Stirnseite
des Gehäuses
liegenden Teils des Anodenkontakts über die Dicke des Anodenkontakts
erforderlich.
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Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn
der Anodenanschluß und
der Anodenkontakt die Form von in einer Längsrichtung verlaufenden Streifen
aufweisen, wobei die Breite des Anodenanschlusses verschieden sein
kann von der Breite des Anodenkontakts. Anodenanschluß und Anodenkontakt
sind in Form von in einer Längsrichtung
verlaufenden Streifen besonders einfach beispielsweise in Form von Blechen
herzustellen.
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Ein streifenförmiger Anodenkontakt hat darüber hinaus
den Vorteil, daß der
Anodenkörper
mittels Siebdruck einer Paste auf den Anodenkontakt aufgebracht
werden kann.
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Die Form eines Streifens für den Anodenanschluß ist vorteilhaft,
da dadurch eine stabile Schweißverbindung
durch flächiges Übereinanderlegen
von Anodenkontakt und Anodenanschluß hergestellt werden kann.
Durch Wählen
verschiedener Breiten für
Anodenanschluß und
Anodenkontakt kann die für
bestimmte vorgegebene elektrische Eigenschaften des Kondensators
passende Breite des Anodenkontakts an Gehäusenormen für die Lötfläche durch Wahl einer geeigneten
Breite für
den Anodenanschluß angepaßt werden.
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Insbesondere ist es von Vorteil,
wenn die Breite des Anodenkontakts kleiner ist als die Breite des
Anodenanschlusses. Dadurch gelingt die Anpassung von schmalen Anodenkontakten,
wie sie für Kondensatoren
mit bestimmten elektrischen Eigenschaften notwendig ist, an die
aus Normungsgründen erforderlichen
Breiten der Lötfläche auf
der Unterseite des Gehäuses.
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Der Anodenanschluß kann weichlötbar gemacht
sein, indem auf seiner Oberfläche
Nickel, Kupfer, Kobalt, Zinn, Blei, ein Edelmetall oder Stahl vorhanden
sind. Es ist auch möglich,
die Lötbarkeit
des Anodenanschlusses durch eine Legierung der genannten Metalle
zu erzielen.
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Die Verschweißung des Anodenkontakts mit dem
Anodenanschluß,
der gleich dem Außenanschluß sein kann,
kann vorteilhafterweise hergestellt sein, indem Anodenkontakt und
Anodenanschluß einander überlappen
und indem auf der Überlappfläche Schweißpunkte
gesetzt sind, die eine Fläche
begrenzen. Dadurch wird eine flächige
und entsprechend stabile Befestigung des Anodenanschlusses am Anodenkontakt
gewährleistet.
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Bei kleineren Kondensatorbauformen
ist es demgegenüber
vorteilhaft, die Verschweißung
des Anodenkontakts mit dem Anodenanschluß aus Platzgründen mit
lediglich einem einzigen Schweißpunkt herzustellen.
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10 zeigt
einen Kondensator mit einem Anodenkörper 81, der von einem
Gehäuse 71 umgeben
ist. Der Anodenkörper 81 kann
beispielsweise ein poröser
Sinterkörper
aus Tantal- oder Niobpulver sein. Das Gehäuse 71 kann beispielsweise
aus einem spritzgußfähigen Kunststoff
gebildet sein. Aus dem Anodenkörper 81 ist
ein Anodenkontakt 91 herausgeführt, der an einer Stirnseite 410 des
Gehäuses 71 aus
diesem austritt. An der Austrittsstelle des Anodenkontakts 91 aus
dem Gehäuse 71 ist
dieser in Richtung der Grundfläche 43 des
Gehäuses 71 umgebogen.
Auf einen Abschnitt 411 des Anodenkontakts 91 ist
ein Anodenanschluß 46 aufgeschweißt. Während der
Anodenkontakt 91 vorzugsweise aus einem dem Anodenkörper 81 entsprechenden
Material, wie beispielsweise Tantal oder Niob, besteht, wird. für den Anodenanschluß 46 ein
durch Weichlöten
fügbares
Material gewählt.
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Der Anodenanschluß 46 entspricht den
Einzelanschlüssen 311, 321 der 1 bis 9.
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Hierfür kommt neben den Materialien
Kupfer, Nickel, Eisen, Edelmetalle, Kobalt oder Stahl oder Legierungen
daraus auch eine Nickel/Eisen-Legierung, speziell eine 42NiFe-Legierung,
die eine partielle Beschichtung mit Nickel, Kupfer, Zinn und Silber aufweist,
in Betracht. Solche Materialien werden üblicherweise für Systemträger verwendet.
Demnach ist der erfindungsgemäße Kondensator
durch Verwendung von Systemträgern
für den
Anodenkontakt 91 sowie für einen Kathodenkontakt 416 in
großer Stückzahl wirtschaftlich
fertigbar.
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Der Anodenanschluß 46 aus weichlötbarem Material
hat den Vorteil, daß durch
Umbiegen des Anodenanschlusses 46 und damit durch Bildung
eines Abschnitts 47 des Anodenanschlusses 46 an
der Grundfläche 43 des
Gehäuses 71 eine
Lötfläche 48 gebildet
werden kann. An der am Anodenkörper 81 aufgebrachten
Kathode ist ein Kathodenkontakt 416 angebracht, der in
einer dem Anodenanschluß 46 entsprechenden
Weise um das Gehäuse 71 herumgebogen
ist, so daß an
der Grundfläche 43 des
Gehäuses 71 ei ne
weitere Lötfläche 417 entsteht,
mit Hilfe derer die Kathode des Kondensators mit einer Leiterplatte
verlötet
werden kann.
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Durch das Vorsehen einer Lötfläche 48 bzw. einer
weiteren Lötfläche 417 auf
der Grundfläche 43 des
Gehäuses 71 entsteht
ein Kondensator in Chipbauform, wie er insbesondere vorteilhaft
zur Anwendung im Rahmen einer Oberflächenmontagetechnik geeignet
ist.
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Bei dem in 10 gezeigten Beispiel beträgt die Dicke
d des Anodenkontakts 91 ca. 0,075 mm. Die Dicke D des Anodenanschlusses 46 beträgt ca. 0,1
mm. Der in 10 gezeigte
Kondensator hat gegenüber
dem Beispiel aus 11 den
Vorteil, daß die
Verschweißung
zwischen dem Anodenkontakt 91 und dem Anodenanschluß 46 in
der Breite des Kondensators lediglich die Summe aus d und D benötigt, wodurch
in lateraler Richtung eine maximale Ausnutzung des Gehäuses 71 und
somit höhere
Kapazitäten
bei gleichbleibender Gehäusegröße realisierbar sind.
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11 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Kondensators, wobei ein innerhalb des Gehäuses 71 liegender
Endabschnitt 49 des Anodenkontakts 91 flächig mit
einem Anodenanschluß 46 verschweißt ist.
Die Verschweißung
kann beispielsweise durch Laserschweißen erfolgen.
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Der Anodenanschluß 46 tritt an einer
Stirnseite 410 des Gehäuses 71 aus
diesem aus und ist dort in Richtung auf die Grundfläche 43 des
Gehäuses 71 gebogen.
An der Kante zwischen der Stirnseite 410 und der Grundfläche 43 des
Gehäuses
ist der Anodenanschluß 46 noch
mal nach innen gebogen, so daß an
der Grundfläche 43 des
Gehäuses 71 eine durch
einen Endabschnitt des Anodenanschlusses 46 gebildete Lötfläche 48 entsteht.
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Die in 11 gezeigte
Ausführungsform
der Erfindung hat zwar eine geringere Gehäuseausnutzung als die in 1 gezeigte Ausführungsform,
sie hat jedoch den Vorteil, daß der
Anodenkontakt 91 kürzer
ausgeführt
sein kann, wodurch das üblicherweise
für den
Anodenkontakt 91 verwendete, relativ teure Tantal- oder
Niobmaterial eingespart werden kann.
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12 zeigt
einen Kondensator gemäß der Ausführung nach 10 während der Fertigung. Der Anodenkörper 81 ist
bereits von dem Gehäuse 71 umspritzt.
An den beiden Stirnseiten des Gehäuses 71 treten auf
der linken Seite der Kathodenkontakt 416 bzw. der Anodenkontakt 91 aus
dem Gehäuse aus.
Der Anodenkontakt 91 und der Anodenanschluß 46 haben
die Form von sich in einer Längsrichtung erstreckenden
Streifen 413. Somit weist der Anodenkontakt 91 eine
Flachseite 45 auf. Der Anodenkontakt 91 und der
Anodenanschluß 46 überlappen
einander in dem gestrichelt gekennzeichneten Gebiet. Die Verschweißung zwischen
Anodenkontakt 91 und Anodenanschluß 46 ist vorgenommen
mittels Schweißpunkten 300,
die eine Fläche 415 begrenzen.
Dadurch kann eine stabile Verbindung zwischen dem Anodenkontakt 91 und
dem Anodenanschluß 46 erzielt
werden. Die Breite b des Anodenkontakts 91 kann an eine
aus Normungsgründen
erforderliche größere Breite
B einer Lötfläche durch
entsprechende Wahl der Breite B des Anodenanschlusses 46 angepaßt werden.
Auch der Anodenanschluß 46 weist eine
Flachseite 412 auf. Die beiden Flachseiten 412, 45 von
Anodenkontakt 91 und Anodenanschluß 46 überlappen
einander.
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Der Anodenanschluß 46 weist an seinem Ende
einen Abschnitt 47 auf, der nach Umbiegen des Anodenanschlusses 46 um
das Gehäuse 71 herum auf
der Unterseite des Gehäuses 71 zu
liegen kommt und dort eine Lötfläche 48 bildet.
Entsprechend wird der Kathodenkontakt 416 um das Gehäuse 71 herum gebogen
und bildet an der Unterseite des Gehäuses 71 eine weitere
Lötfläche 417.
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Der Kondensator ist mit jedem Material,
das einen geeigneten, porösen
Sinterkörper
bildet, realisierbar und ist nicht auf Tantal oder Niob beschränkt.
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Die Herstellung des Kondensators
kann beispielsweise wie folgt erfolgen:
Der Anodenkörper 81 mit
einem herausgeführten
Anodenkontakt 91 wird bereitgestellt. Der Anodenkontakt 91 wird
mit einem Anodenanschluß 46 verschweißt. Zudem
wird der Anodenkörper 81 mit
einem Kathodenkontakt 416 elektrisch leitend verbunden.
Kathodenkontakt 416 und Anodenanschluß 46 werden für eine Vielzahl
von Kondensatoren als Bestandteile eines Systemträgers bereitgestellt.
Der Systemträger
stellt Kathodenkontakt 416 und Anodenanschluß 46 mit
den passenden Abmessungen bereit, so daß der Anodenkörper 81 mit
dem Anodenkontakt 91 nur noch in den Systemträger eingelegt werden
muß. Nach
dem Verschweißen
des Anodenkontakts 91 mit dem Anodenanschluß 46 wird
der Anodenkörper 81 von
einem Kunststoffgehäuse
umspritzt. Anschließend
werden Kathodenkontakt 416 und Anodenanschluß 46 um
das Gehäuse
herum auf die Grundfläche 43 des
Gehäuses 71 gebogen.
Dort bilden sie eine erste und eine weitere Lötfläche 48, 417.
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Es können auch mehrere Anodenkörper 81 in
den Systemträger
eingelegt und nach dem Umspritzen mit dem Gehäuse 71 vereinzelt
werden. Nach dem Vereinzeln erfolgt das Umbiegen von Anodenkontakt 46 bzw.
Kathodenkontakt 416.
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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht
auf eine Parallelschaltung von Kondensatoren, sondern kann mit einer
Vielzahl verschiedener Bauelemente, beispielsweise Widerstände, Spulen
oder allen möglichen
anderen elektrischen Bauelemente, die als oberflächenmontierbares Bauelement
realisiert werden sollen, angewendet werden.
-
Insbesondere ist es auch denkbar,
verschiedene Bauelemente miteinander zu kombinieren, beispielsweise
eine Parallelschaltung eines Kondensators mit einem Widerstand oder
eine Parallelschaltung eines Kondensators mit einer Spule in dem
Bauelement zur Realisierung eines Schwingkreises zu verwenden.
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- 11,12
- Außenanschluß
- 21,22
- Einzelbauelement
- 311,312,
321, 322
- Einzelanschluß
- 4
- Montageseite
- 41
- Montagefläche
- 51,52
- Kontaktfläche
- 61,62
- Schenkel
- 71,72
- Gehäuse
- 81,82
- Anodenkörper
- 91,92
- Anodenkontakt
- 101,102
- Funktionseinheit
- 200
- Stapel
- 300
- Schweißpunkt
- 350
- zu
benetzende Fläche
- 43
- Grundfläche
- 45
- Flachseite
- 46
- Anodenanschluß
- 47
- Abschnitt
des Anodenanschlusses
- 48
- Lötfläche
- 49
- Endabschnitt
- 410
- Stirnseite
- 411
- Abschnitt
des Anodenkontakts
- 412
- Flachseite
- 413
- Streifen
- 300
- Schweißpunkt
- 415
- Fläche
- 416
- Kathodenkontakt
- 417
- weitere
Lötfläche
- b
- Breite
des Anodenkontakts
- B
- Breite
des Anodenanschlusses
- d
- Dicke
des Anodenkontakts
- D
- Dicke
des Anodenanschlusses