DE1110762B

DE1110762B - Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbindungsgliedes fuer Elektrolytkondensatoren

Info

Publication number: DE1110762B
Application number: DES53491A
Authority: DE
Inventors: Norbert Ludl
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1957-05-15
Filing date: 1957-05-15
Publication date: 1961-07-13

Description

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbindungsgliedes für Elektrolytkondensatoren Um die innerhalb des Gehäuses geschalteten Bauteile eines Elektrolytkondensators, die mit einem Elektrolyten in Berührung kommen können, mit den elektrischen Leitungen außerhalb des Gehäuses zu verbinden, benötigt man einVerbindungsglied. Dieses muß nach der Innenseite des Gehäuses zu so beschaffen sein, daß zwischen ihm und dem Elektrolyten kein Kurzschluß entstehen kann und daß es vom Elektrolyten nicht korrodiert wird. Die Gefahr des Kurzschlusses und der. Korrosion wird ausgeschlossen, wenn das Verbindungsglied nach der Innenseite zu aus Ventilmetall, beispielsweise Aluminium oder Tantal, besteht. Außerhalb des Gehäuses muß das Verbindungsglied an elektrische Leitungen angeschlossen werden. Besteht das Verbindungsglied ganz aus Ventilmetall, erreicht man zwar eine konstruktiv einfache Anordnung, muß aber in Kauf nehmen, daß wegen der Nichtlötbarkeit bzw. wegen der schlechten Schweißbarkeit des Ventilmetalls erhebliche Schwierigkeiten bei der Herstellung einer elektrischen Verbindung mit den äußeren Leitungen auftreten.
In diesem Fall behilft man sich damit, daß die elektrische Verbindung zwischen dem Ventilmetall und den äußeren Anschlußteilen durch Pressen, Quetschen, Verschrauben, Einklemmen oder andere mit Druckaufwand verbundene Methoden hergestellt wird. Eine solche Verbindung ergibt durch mechanische Beanspruchung eine Lockerung und führt damit zu untragbaren und undefinierten Übergangswiderständen.
Die Gefahr der Lockerung kann man umgehen, wenn man den außerhalb des Gehäuses liegenden Teil des Verbindungsgliedes aus einem Material herstellt, das gut lötfähig oder leicht schweißbar ist. Da der im Gehäuseinnern befindliche Teil des Verbindungsgliedes aus Ventilmetall bestehen -muß, tritt die Forderung nach einem Verbindungsglied auf, das aus zwei verschiedenen Materialien, nämlich nach innen zu aus einem formierbaren Metall, nach außen hin aus einem gut lötbaren bzw. leicht schweißbaren Metall besteht.
Solche Verbindungsglieder sind bekannt. Im Prinzip bauen sie sich aus zwei Einzelteilen, nämlich einem aus Formiermetall bestehenden Teil und einem lötfähigen Teil auf, wobei die Einzelteile verschraubt oder sonstwie mechanisch verbunden sind. Die Verbindungsstellen der Einzelteile werden zu ihrem Schutz meist in einen das Gehäuse abschließenden Deckel elektrisch isoliert eingebettet. Ein Verbindungsglied dieser Art erfordert aber gegenüber einem nur aus Ventilmetall bestehenden Verbindungsglied erhöhten konstruktiven Aufwand. Statt zwei Einzelteile, von denen das eine aus einem Formiermetall und das andere aus einem gut lötfähigen Metall besteht, miteinander zu verbinden, hat man auch schon Verbindungsglieder aus Formiermetall verwendet und deren äußeren Teile, zumindest soweit sie zum Anlöten der Anschlußdrähte dienen, mit einem Überzug aus lötbarem Metall versehen, z. B. galvanisch, durch Aufdampfen, Aufspritzen, Plattieren oder Eintauchen in eine Metallschmelze. Ähnlich wurde von einem Nichtformiermetallträger ausgegangen und dieser mit einer Formiermetallschichtauflage versehen. Dieses Verfahren ist jedoch ebenfalls sehr aufwendig, da jedes Verbindungsglied nach seiner mechanischen Fertigstellung mit einem Überzug versehen werden muß.
Nach den obigen Ausführungen wäre ein Verbindungsglied vorteilhaft, das sich einerseits aus Ventilmetall und gut lötfähigem bzw. leicht schweißbarem Metall zusammensetzt und das andererseits einfach konstruiert ist und wenig Aufwand zu seiner Herstellung erfordert. Ein solches Verbindungsglied läßt sich erfindungsgemäß nach einem Verfahren herstellen, bei dem aus einer Ventihnetallplatte, die einseitig in bekannter Weise mit einem lötfähigen Überzug versehen, beispielsweise plattiert, ist, zunächst Teile ausgestanzt werden und daß diese ausgestanzten Teile hinsichtlich der Materialmenge mit der verschiedene Metalle und ihrer Abmessung derart bemessen sind, daß sich aus ihnen durch Kaltverformung das gewünschte Verbindungsglied so herstellen läßt, daß der Nichtventilmetallüberzug lediglich an den erwünschten äußeren Teilen vorhanden ist. Sofern derElektrolytkondensator, bei dem das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbindungsglied verwendet werden soll, Belegungen aus Aluminium hat, kann man zum Ausstanzen der Körper eine Aluminiumplatte verwenden, die nach bekanntem Verfahren mit einer Schicht aus Kupfer kaschiert ist. Die Verformung eines ausgestanzten Körpers muß so eingerichtet werden, daß die Kupferschicht des Körpers nach dem Verformungsprozeß einen gewünschten Teil des durch die Verformung entstandenen Verbindungsgliedes bedeckt. Man wird also von Fall zu Fall entscheiden müssen, von welcher Dicke die Schicht auf dem Ventilmetall der auszustanzenden Platte zu sein hat und wie man das Verformungswerkzeug gestaltet.
Die Verformung des ausgestanzten Körpers kann zweckmäßigerweise durch Schießen vorgenommen werden, wobei das Material des Körpers zum axialen Fließen gebracht wird.
An Hand der Fig. 1 und 2 ist das Herstellungsverfahren erläutert. Die Fig. 3 bis 8 zeigen Beispiele der nach diesem Herstellungsverfahren gewonnenen Verbindungsglieder.
In Fig. 1 ist eine Ventilmetallplatte 1 dargestellt, welche mit einer Schicht 2 aus gut lötbarem oder leicht schweißbarem Metall versehen ist. Die Schicht 2 muß so aufgebracht sein, daß sie durch eine spätere kalte Verformung nicht von der Unterlage 1 getrennt wird.
Fig. 2 zeigt einen aus der in Fig. 1 dargestellten Platte gestanzten kreiszylindrischen Körper, der durch Schießen zu einem Verbindungsglied geformt werden soll. Um einerseits genügend Ventilmetall für die Verformung zur Verfügung zu haben und andererseits keine zu große, mit lötfähigem bzw. schweißbarem Metall bedeckte Oberfläche nach der Verformung zu erhalten, wählt man die Dimensionierung des auszustanzenden zylindrischen Körpers am besten so, daß seine Grundfläche einen Kreis darstellt, dessen Durchmesser etwa ebenso groß ist wie die Höhe des Zylinders. Dem Verbindungsglied gibt man vorzugsweise die Form eines Nietes oder eines mit einem Bund versehenen Stiftes. Der Bund soll dem Stift beim Einbau einen festen Halt geben und außerdem verhindern, daß Elektrolyt vom Gehäuseinnern her nach außen dringen kann.
Ausführungsformen eines Niets zeigen die Fig. 3 und 4. In beiden Figuren ist der aus Ventilmetall bestehende Teil des Verbindungsgliedes mit 1, der aus dem löt- oder schweißfähigen Metall bestehende Teil mit 2 bezeichnet. Der Niet in Fig. 4 ist mit einer Bohrung 3 versehen, innerhalb der sich das lötfähige bzw. schweißbare Metall befindet. Fig. 5 zeigt einen Stift, der einen Bund a trägt. Unterhalb des Bundes liegt der Stiftteil b, der beim Einbau des Verbindungsgliedes in das Gehäuseinnere des Elektrolytkondensators zu liegen kommt. Oberhalb des Bundes liegt der Stiftteil c, der eine Bohrung 3 besitzt. Die aus lötfähigem oder schweißbarem Metall bestehende Schicht 2 geht etwas über den Rand des Bundes a. Man kann die Verformung natürlich auch so bewerkstelligen, daß die Schicht 2 beispielsweise nur innerhalb der Bohrung 3 das Ventilmetall 1 bedeckt.
Stift und Niet werden als elektrisches Verbindungsglied in den Gehäusedeckel öder gegebenenfalls die Gehäusewand eines Elektrolytkondensators eingebaut, wobei man den Stromanschluß im Gehäuseinnern zwischen Stift bzw. Niet und Elektrode auf mechanische Weise oder durch Anschweißen herstellt, während man außen die elektrischen Leitungen an der Überzugsschicht des Stiftes bzw. Nietes anlötet oder anschweißt.
Verformt man- einen ausgestanzten Körper zu einem Gehäusebeher 1 (s. Fig. 6), der den Elektrolyten 4 aufnimmt, so kann das Gehäuse selbst als Elektrode wirksam sein und, obwohl es aus Ventilmetall besteht, an vorgesehener Stelle mit einer äußeren Leitung metallisch verbunden werden. Außen trägt der Gehäusebecher einen Ansatz d mit der Bohrung 3. Die Bohrung 3 enthält die aus lötfähigem oder schweißbarem Metall bestehende Schicht 2.
Ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung des Verbindungsgliedes vermittelt Fig.7. Das Verbindungsglied, welches aus dem Ventilmetall l und der Auflageschicht 2 besteht, ist mit seinem Bund a in einen isolierenden Kondensatorgehäuseabschluß 5 gebettet und mit der Stromzuführung 6 elektrisch und mechanisch fest verbunden. 7 bedeutet eine Elektrode des Kondensators.
In Fig. 8 besitzt das aus dem Ventilmetall l und der Auflageschicht 2 gebildete Verbindungsglied die Form eines Nietes mit dem flachen Teil a und dem Nietkopf b. Der Durchmesser des flachen Teiles a ist größer als der des Nietschaftes, so daß der Niet durch die Oberfläche des Gehäuseabschlusses 5 gehalten wird. Der flache Teil wird vorzugsweise so gebildet, daß der obere Teil eines Nietschaftes breitgequetscht oder breitgeschlagen wird, nachdem der Nietschaft in die vorgesehene Bohrung eines Gehäuseabschlusses 5 gesteckt wurde. Der Abschuß darf dann natürlich noch nicht in das Gehäuse eingebaut sein, da beim Quetschen oder Breitschlagen der Nietkopf für eine Gegenstütze zugänglich bleiben muß. Zwischen Nietkopf b und dem Gehäuseabschluß 5 befindet sich das Ende der Stromzuführung 6. Gegebenenfalls lassen sich noch eine oder mehrere Auflagescheiben zwischen Nietkopf b und Gehäuseabschluß 5 einfügen, damit der beim Nieten entstehende Druck auf eine breitere Fläche der unteren Gehäuseabschlußseite 5 verteilt wird. Auch gestatten die Auflagescheiben eine bessere Halterung der Stromzuführung. 7 bedeutet wieder eine Elektrode des Kondensators.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines in eine Gehäusewand, beispielsweise in einen Isolierdeckel, eines elektrolytischen Kondensators dicht eingesetzten Verbindungsgliedes in Form eines Stiftes, Nietes od. dgl.; an welchem im Innern des Kondensatorgehäuses die Stromzuleitung zum Kondensatorkörper angebracht ist und an welchem außen äußere Stromzuleitungen anlötbar-sind und wobei dieses Verbindungsglied an allen nach innen gerichteten und mit dem Elektrolyten in Berührung kommenden Flächen lediglich aus Ventilmetall und außen, mindestens an den der Verlötung dienenden Teilen, mit einer lötfähigen Schicht bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Ventihnetallplatte (1), die einseitig in bekannter Weise mit einem lötfähigen Überzug (2) versehen, beispielsweise plattiert, ist, zunächst Teile ausgestanzt werden und daß diese ausgestanzten Teile hinsichtlich der Materialmenge der verschiedenen Metalle und ihrer Abmessung derart bemessen sind, daß sich aus ihnen durch Kaltverformung das gewünschte Verbindungsglied so herstellen läßt, daß der Nichtventilmetallüberzug lediglich an den erwünschten äußeren Teilen vorhanden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Ventilmetall bestehende Verbindungsglied die Form eines Stiftes hat, welcher einen Bund (a) trägt, wobei die Oberfläche des auf der einen Seite des Bundes liegenden, zweckmäßig mit einer Bohrung (3) versehenen Stiftteils ganz oder teilweise mit einer mechanisch festhaftenden Schicht (2) aus gut lötfähigem oder leicht schweißbarem Metall, z. B. Kupfer, versehen ist, während der Bund (a) und der auf der anderen Seite liegende Stiftteil (b) keine Auflage besitzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Ventilmetall bestehende Verbindungsglied (1) die Form eines Nietes hat, der an der Stirnfläche, die dem Nietkopf gegenüberliegt, eine Bohrung (3) aufweist, welche ganz oder teilweise mit einer mechanisch festhaftenden Schicht (2) aus gut lötfähigem oder leicht schweißbarem Metall bedeckt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusebecher (1) an der zur Kontaktierung vorgesehenen Stelle seiner Außenseite mit einer mechanisch festhaftenden Schicht (2) aus gut lötfähigem oder leicht schweißbarem Metall versehen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmetall aus Aluminium und die auf das Aluminium aufgebrachte Schicht (2) aus Kupfer besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1677 546; deutsche Patentschrift Nr. 631001; schweizerische Patentschriften Nr. 231348, 234 873, 243 214; französische Patentschriften Nr. 842 859, 10125J9, 1071264, 1081023; britische Patentschriften Nr. 416 049, 540144; USA.-Patentschriften Nr. 2 018 486, 2 061981, 2 309 563,_ 2 776 467.