DE3634103A1

DE3634103A1 - Pressverfahren zur herstellung von sinteranoden fuer festelektrolytkondensatoren

Info

Publication number: DE3634103A1
Application number: DE19863634103
Authority: DE
Inventors: Otto Bittner; Volker Dr Guether; Elke Dipl Ing Hofmann; Erhard Remme; Wilhelm Dipl Ing Schaffer; Gunter Woetzel
Original assignee: HERMSDORF KERAMIK VEB; Keramische Werke Hermsdorf VEB
Current assignee: Tridelta GmbH
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1986-10-07
Publication date: 1988-04-21
Also published as: DE3634103C2; DD244926B1; DD244926A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Preßverfahren zur Herstellung von Sinteranoden für Festelektrolytkondensatoren in Gestalt eines langgestreckten prismatischen Körpers. Als Anschluß element ist ein mittig eingepreßter Ventilmetalldraht er forderlich.

Folgende Technologie wurde bisher in diesem speziellen An wendungsfall benutzt:

Der Anodendraht wird mittig in die Stirnfläche des quader förmigen Anodenkörpers eingepreßt und liegt damit in der Achse des kleinsten Körperträgheitsmomentes. Nach dem Füllen der Preßform setzt der Oberstempel auf die Matrize auf, wo bei gleichzeitig der Anodendraht durch ein Loch im Ober stempel in das geschüttete Pulver eintaucht. Es folgt ein Verdichten des Pulvers von unten, indem die Matrize mitsamt dem Oberstempel gegen den Unterstempel fährt. Anschließend wird mit dem Oberstempel nachverdichtet, der Draht über dem Oberstempel abgeschnitten und der Preßling durch den Unter stempel ausgestoßen.

Der Preßvorgang vollzieht sich in Richtung der größten Kör perausdehnung. Entsprechend dem gewählten Preßprinzip be trägt die notwendige Füllhöhe ein Vielfaches der Körperlänge (nämlich: Körperlänge × Verdichtungsfaktor). Der Querschnitt der Matrize entspricht dem kleinsten Anodenquerschnitt (Stirn fläche). Daraus erwachsen folgende Mängel:

- ungünstiges Formfüllverhalten des Pulvers verbunden mit starker Streuung der Einwaage bei bestimmten Anodenformen,
- völlige Unmöglichkeit der Matrizenfüllung bei sehr kleinen Körperquerschnitten und großen Körperlängen,
- große Preßwege und damit großer Einfluß der inneren Pul verreibung sowie der Wandreibung auf die Preßlingsstruktur (Ortsabhängigkeit der Preßdichte),
- unterschiedliche Sinteraktivitäten auf Grund der o. e. un terschiedlichen Preßdichten, was im Extremfall zu Verfor mungen während des Sinterns führt.

Diese technologischen Mängel haben funktionelle Mängel bei den fertigen Festelektrolythkondensatoren zur Folge, wie:

- hohe Kapazitätstoleranz
- geringe Volumeneffektivität der Nennladung
- hoher Verlustfaktor
- Ausschuß auf Grund Nichteinhaltung der Abmessungs toleranzen nach dem Sintern.

Theoretische Betrachtungen zur Druck- und damit zur Dichte verteilung von Metallpulverpreßlingen ergaben, daß diese umso gleichmäßiger sind, je näher das Verhältnis von Höhe zum Durchmesser des Preßlings bei senkrechter Füll- und Preß richtung an Null kommt (Eisenkolb, Fortschritte der Pul vermetallurgie, Band I, Berlin 1963, S. 297 . . . 308). Der Anschlußdraht müßte bei dieser Technologie in waagerech ter, seitlicher Lage mit eingepreßt werden, was infolge der Preßverdichtung eine ungenaue Lage desselben zur Symmetrie achse zur Folge hätte, ganz abgesehen von der in den ein schlägigen Standards nicht vorgesehenen "Tablettenform".

Als Kompromiß, aber zugleich in Gestalt eines Vorurteils, daß gleichmäßige Dichteverteilung anders nicht erreichbar sei, ist die Forderung bekannt, bei Metallpulverpreßlingen Höhe und Durchmesser konstruktiv etwa gleich zu machen (Goetzel, Treatise on powder Metallurgy, vol. 1, New York 1949, S. 334). Dadurch käme man zwar näher an die Außenabmessungen nach den o. e. Standards heran, erreicht sie aber nicht.

Ziel der Erfindung ist ein ökonomisch günstiges, techno logisch leicht beherrschbares Preßverfahren zur Herstellung von Sinteranoden für Festelektrolytkondensatoren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei länglichen prismatischen Preßlinien für Sinteranoden von Festelektro lytkondensatoren Preß- und Füllrichtung so zu variieren, daß ohne Verzicht auf die langgestreckte prismatische Form eine gleichmäßige Porosität erhalten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch senkrechtes Füllen der Preßform in der Längsrichtung des prismatischen Körpers mit einem Ventilmetallpulver, das eine blättchenförmige Kornform aufweist, Verschließen der Füllöffnung, Einfahren des Anschlußdrahtes durch eine Bohrung des Verschlußdeckels in der Längssymmetrieachse des prismatischen Körpers und Pressen des Ventilmetallpulvers durch zwei waagerecht in einer Querrichtung des prismatischen Körpers symmetrisch gegeneinander bewegte Stempel gelöst. Die Füllung mit blättchenförmigem Pulver ergibt zunächst in Querrichtung langgestreckte Poren. Beim Pressen in dieser Querrichtung werden die Poren in Quer- und Längsrichtung etwa gleich groß, wobei eine Überkompensation im Sinne in Längsrichtung langgestreckter Poren nicht unbedingt schadet. Deren Vor spannung löst sich beim Sintern partiell und ergibt gleich mäßig runde Poren. Die weiteren Betrachtungen zeigen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung:

Die Körper werden senkrecht zum Anodendraht so gepreßt, daß dieser in der Ebene der Preßneutralen liegt und me chanisch nicht bewegt wird.

Als weitere Vorteile sind zu nennen:

1. Erzielung eines optimalen Formfüllverhaltens bezogen auf die Geometrie des Preßlings unter Realisierung eines kleinstmöglichen Verdichtungsweges (Verbesserung der Kapazitätstoleranz, Verbesserung der Volumeneffektivität der Nennladung, Verbesserung der Abmessungstoleranzen).
2. Erhöhung der Festigkeit zwischen Anodendraht und Pul verpreßling durch senkrechtes Aufpressen des Pulvers auf die Drahtoberfläche, wodurch dieser wesentlich besser mit dem Anodenkörper versintert (geringere not wendige Eintauchtiefe des Drahtes und somit Material einsparung dieses wertvollen Halbzeuges, Verbesserung des Verlustfaktors des fertigen Kondensators).
3. Preßbarkeit von Körpern mit extrem kleinen Breiten- und Dickenabmessungen (Optimierung der Volumina bezogen auf die notwendige Nennladung, weitere Miniaturisierung von Festelektrolytkondensatoren in Chip-Ausführung für die Hybridmikroelektronik).

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Gepreßt wird in Richtung der Dickenabmessungen der Anode. Folgende Arbeitsgänge werden nacheinander ausgeführt:

1. Füllen bei geöffneten Seitenstempeln
2. Abdecken der Füllform und Einbringen des Anodendrahtes durch eine axiale Bohrung
3. Symmetrisches Verdichten des Pulvers durch horizontale Bewegung der Seitenstempel gegeneinander
4. Abschneiden des Drahtes über dem Oberstempel
5. Ausstoßen der Anode durch Unterstempel.

Die Preßform hat dabei einen Querschnitt von 0,75 × 3,7 mm² und eine Füllhöhe von 4,1 mm. Gefüllt wird mit einem Tantal pulver mit den ungefähren Teilchenabmessungen 3 µm Dicke und 40 µm laterale Ausdehnung. Die Volumenkapazität der in bekannter Weise fertiggesinterten Anoden erreicht gleich mäßig hohe Werte, die im Mittel 5% über denjenigen liegen, die nach dem Stand der Technik gefertigt wurden.

Claims

Preßverfahren zur Herstellung von Sinteranoden für Fest elektrolytkondensatoren in Gestalt eines langgestreckten prismatischen Körpers, gekennzeichnet durch senkrechtes Füllen der Preßform in Längsrichtung des prismatischen Kör pers mit einem Ventilmetallpulver, das eine blättchen förmige Kornform aufweist, Verschließen der Füllöffnung, Einfahren des Anschlußdrahtes durch eine Bohrung des Ver schlußdeckels in der Längssymmetrieachse des prismatischen Körpers und Pressen des Ventilmetallpulvers durch zwei waage recht in einer Querrichtung des prismatischen Körpers sym metrisch gegeneinander bewegte Stempel.