FR2625832A1 - Process for manufacture of electrolytic capacitors with aluminium and wire anode capacitor obtained by this process - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE FABRICATION DE CONDENSATEURS
ELECTROLYTIQUES A L'ALUMINIUM
ET CONDENSATEUR A ANODE
FIL OBTENU PAR CE PROCEDE
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de condensateurs électrolytiques à l'aluminium à électrolyte solide ou liquide ainsi que les condensateurs obtenus par ce procédé.PROCESS FOR MANUFACTURING CAPACITORS
ALUMINUM ELECTROLYTICS
AND ANODE CAPACITOR
THREAD OBTAINED BY THIS PROCESS
The present invention relates to a process for manufacturing aluminum electrolytic capacitors with solid or liquid electrolyte as well as the capacitors obtained by this process.
Les condensateurs électrolytiques sont surtout utilisés à cause de leur grande capacité dans un volume réduit. Electrolytic capacitors are mainly used because of their large capacity in a reduced volume.
Actuellement, trois familles de condensateurs électrolytiques à faible produit CXV sont présents sur le marché. On trouve des condensateurs à l'aluminium et à électrolyte liquide : l'anode est en aluminium et la cathode est un liquide électrolytique. On trouve aussi des condensateurs au tantale et à électrolyte solide : l'anode est au tantale et la cathode est un électrolyte semiconducteur solide. On trouve enfin des condensateurs 9 l'aluminlum et à électrolyte solide l'anode est en aluminium et la cathode est un électrolyte semiconducteur solide.Currently, three families of low product CXV electrolytic capacitors are on the market. There are aluminum and liquid electrolyte capacitors: the anode is aluminum and the cathode is an electrolytic liquid. There are also tantalum and solid electrolyte capacitors: the anode is tantalum and the cathode is a solid semiconductor electrolyte. Finally there are capacitors 9 the aluminlum and solid electrolyte the anode is aluminum and the cathode is a solid semiconductor electrolyte.
La dernière famille citée a connu récemment un développement certain. La Société Philips a développé plusieurs gammes de condensateurs électrolytiques à l'aluminium et à électrolyte solide. L'anode est réalisée à partir d'une feuille enroulée ou pliez. Le procédé de fabrication à partir d'une anode en feuflle comprend les étapes suivantes
- découpe de la feuille d'aluminium,
- gravure de la feuiUe,
- pliage de la feuflle d'aluminium gravée dans le cas de condensateurs radiaux ou enroulement dans le cas de condensateurs axiaux,
- anodisatíon de la feuille pour former une mince couche d'alumine,
- formation de l'électrolyte solide (dioxyde de manganèse) par pyrolyse,
- mise en place de la cathode.The last family mentioned recently experienced a certain development. The Philips Company has developed several ranges of aluminum electrolytic capacitors with solid electrolyte. The anode is made from a rolled or folded sheet. The manufacturing process from a sheet anode includes the following steps
- cutting of aluminum foil,
- engraving of the leaf,
- folding of the engraved aluminum foil in the case of radial capacitors or winding in the case of axial capacitors,
- anodizing the sheet to form a thin layer of alumina,
- formation of the solid electrolyte (manganese dioxide) by pyrolysis,
- placement of the cathode.
Le procédé de fabrication de ces condensateurs est assez compliqué. Il comprend une opération de pliage individualisé dans le cas des condensateurs radiaux ou d'enroulement individualisé dans le cas de condensateurs axiaux. The manufacturing process for these capacitors is quite complicated. It includes an individual folding operation in the case of radial capacitors or individual winding in the case of axial capacitors.
L'étape de formation . de l'électrolyte solide est la plus délicate. Plusieurs cycles de pyrolyse sont nécessaires (quatre en principe) et ces cycles doivent se dérouler dans des conditions de température et de durée bien déterminées. Ce sont des opérations tres difficiles à maitriser. En effet, le produitde base utilisé est une solution de nitrate de manganèse très agressive. La conversion en dioxyde de manganèse doit être très rapide. Une opération de post-formation est nécessaire pour réparer la couche endommagée par le nitrate.The training stage. solid electrolyte is the most delicate. Several pyrolysis cycles are necessary (four in principle) and these cycles must take place under well-defined temperature and duration conditions. These are very difficult operations to master. Indeed, the basic product used is a very aggressive manganese nitrate solution. The conversion to manganese dioxide must be very rapid. A post-training operation is necessary to repair the layer damaged by the nitrate.
L'invention propose, afin d'éviter au moins une partie de ces étapes délicates, un procédé de fabrication permettant d'obtenir des condensateurs électrolytiques à l'aluminium et å électrolyte solide ou liquide à partir d'un simple fil d'aluminium. Ce fil d'aluminium permet d'obtenir directement une anode compactée équipée de sa connexion de sortie. L'invention permet également l'emploi d'un électrolyte organique à la place du dioxyde de manganèse. The invention proposes, in order to avoid at least some of these delicate steps, a manufacturing process making it possible to obtain electrolytic capacitors with aluminum and solid or liquid electrolyte from a simple aluminum wire. This aluminum wire makes it possible to directly obtain a compacted anode equipped with its outlet connection. The invention also allows the use of an organic electrolyte in place of manganese dioxide.
L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication de condensateurs électrolytiques à l'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes
- obtention d'une anode par compactage d'un fil d'aluminium oxydé ou non,
- éventuellement anodisation de l'anode ainsi obtenue,
- imprégnation de l'anode par un électrolyte,
- mise en place d'un contact de cathode.The subject of the invention is therefore a method of manufacturing aluminum electrolytic capacitors, characterized in that it comprises the following steps
- obtaining an anode by compacting an aluminum wire, oxidized or not,
- optionally anodizing the anode thus obtained,
- impregnation of the anode with an electrolyte,
- installation of a cathode contact.
L'invention a également pour objet un condensateur électrolytique å l'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend une anode obtenue à partir d'un fil d'aluminium compacté. The invention also relates to an aluminum electrolytic capacitor, characterized in that it comprises an anode obtained from a compacted aluminum wire.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres avantages apparaitront, au moyen de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, et grâce aux figures annexées parmi lesquelles
- les figures 1 et 2 sont illustratives du procédé de fabrication selon l'invention,
- la figure 3 représente une anode de condensateur électrolytique selon l'invention.The invention will be better understood, and other advantages will appear, by means of the description which follows, given without limitation, and thanks to the appended figures among which
- Figures 1 and 2 are illustrative of the manufacturing process according to the invention,
- Figure 3 shows an electrolytic capacitor anode according to the invention.
Selon l'invention, on obtient une anode par compactage d'un fil d'aluminium. On peut partir d'un fil d'aluminium pur à 99, 9 9s qui peut avoir été gravé ou non. According to the invention, an anode is obtained by compacting an aluminum wire. One can start from a pure aluminum wire at 99.9 seconds which may or may not have been engraved.
La figure 1 est illustrative d'un dispositif permettant l'obtention de l'anode selon l'invention. Selon ce dispositif, une longueur définie du fil d'aluminium 1, disponible à partir d'une bobine 2, est introduite par bourrage dans une matrice de forme 3. L'introduction du fil dans la matrice peut être réalisée par un système d'entraînement 4 par exemple à molettes. Une pince de serrage 5, placée à l'entrée de la matrice, est ouverte pendant l'introduction du fil dans la matrice. L'opération de mise en forme mécanique de l'anode est achevée à l'aide d'un piston 6 placé dans la matrice, du côté opposé à l'entrée du fil.Lorsque la longueur voulue de fil a été introduite dans la matrice, la pince de serrage 5 se ferme pour bloquer tout mouvement de translation du fil et le piston 6 est déplacé vers l'entrée de la matrice pour compacter de manière quelconque, mais sous pression constante, le fil 1 dans la matrice 3. Figure 1 is illustrative of a device for obtaining the anode according to the invention. According to this device, a defined length of aluminum wire 1, available from a coil 2, is introduced by stuffing into a form matrix 3. The introduction of the wire into the matrix can be carried out by a system of drive 4, for example with knobs. A collet 5, placed at the entrance of the matrix, is open during the introduction of the wire into the matrix. The operation of mechanical shaping of the anode is completed using a piston 6 placed in the matrix, on the side opposite to the entry of the wire. When the desired length of wire has been introduced into the matrix , the collet 5 closes to block any translational movement of the wire and the piston 6 is moved towards the inlet of the matrix to compact in any manner, but under constant pressure, the wire 1 in the matrix 3.
La figure 2 représente le dispositif de compactage décrit ci-dessus alors que le piston 6 est arrivé en bout de course. La partie du fil d'aluminium qui avait été bourrée dans la matrice est alors, sous la pression du piston, réduite à un volume restreint. FIG. 2 represents the compacting device described above while the piston 6 has reached the end of its travel. The part of the aluminum wire which had been stuffed in the matrix is then, under the pressure of the piston, reduced to a limited volume.
Le fil d'aluminium 1 est coupé à une certaine distance de l'entrée de la matrice et on obtient, après sortie de la matrice, une anode comprenant un bloc 10 et une connexion d'anode 11 obtenus à partir du même fil comme le représente la figure 3. A cause de la pression exercée par le piston sur la masse de fil constituant le bloc 10, celui-ci peut être manipulé et subir les autres étapes du procédé sans subir de déformation. The aluminum wire 1 is cut at a certain distance from the entry of the matrix and there is obtained, after exit from the matrix, an anode comprising a block 10 and an anode connection 11 obtained from the same wire as the represents FIG. 3. Because of the pressure exerted by the piston on the mass of wire constituting the block 10, it can be manipulated and undergo the other stages of the process without undergoing deformation.
L'anode ainsi obtenue peut être dite gravée puisque l'enchevêtrement du fil dans le bloc 10 augmente considérablement sa surface active.The anode thus obtained can be said to be etched since the entanglement of the wire in the block 10 considerably increases its active surface.
L'invention a en outre comme avantage de procurer une anode associée å un fil de connexion sans qu'il y ait eu besoin de rapporter d'autre élément. The invention also has the advantage of providing an anode associated with a connection wire without the need to add any other element.
La matrice de compactage peut avoir une cavité de section circulaire, rectanglllaire, ovale ou d'une forme encore différente. The compacting die may have a cavity of circular, rectangular, oval or of an even different shape.
L'étape suivante du procédé consiste en l'anodisation (oxydation) de l'anode obtenu. Cette étape peut être réalisée de façon classique au moyen d'une solution de formation. La connexion d'anode permet de plonger entièrement le bloc d'anode dans la solution de formation et également la partie de la connexion qui est attenante à ce bloc. L'anode n'étant pas obtenu par découpe, L'étape de reformation de la couche d'oxyde est inutile contrairement aux procédés selon l'art connu. Une variante du procédé consiste à partir d'un fil d'aluminium déjà oxydé. The next step of the process consists of the anodization (oxidation) of the anode obtained. This step can be carried out conventionally using a training solution. The anode connection makes it possible to fully immerse the anode block in the forming solution and also the part of the connection which adjoins this block. Since the anode is not obtained by cutting, the step of reforming the oxide layer is useless, unlike the methods according to known art. A variant of the process consists of starting from an already oxidized aluminum wire.
L'anode oxydée subit ensuite l'opération d'imprégnation qui permet la formation de l'électrolyte. La connexion d'anode peut être utilisée pour mener à blen cette opération en supportant l'anode de façon que la partie non oxydée de la connexion ne soit pas imprégnée. The oxidized anode then undergoes the impregnation operation which allows the formation of the electrolyte. The anode connection can be used to carry out this operation by supporting the anode so that the non-oxidized part of the connection is not impregnated.
Plusieurs électrolytes peuvent être utilisés tout en restant dans le cadre de l'invention. On peut utiliser des sels de tétracyanoquinodiméthane (TCNQ), par exemple le Nn butyl isoquinolinium TCNQ. Ce produit peut être mis en solution dans -un solvant (lactone, acétonitrile, etc...). L'anode est alors tempée dans la solution. Après évaporation du solvant, L'anode oxydée se retrouve enrobée d'électrolyte. On peut également réaliser l'imprégnation à partir de l'électrolyte en phase fondue. Dans le cas du Nn butyl isoquinolinlum TCNQ, la température de cette phase sera choisie de préférence entre 240 et 2900C. Several electrolytes can be used while remaining within the scope of the invention. Tetracyanoquinodimethane salts (TCNQ) can be used, for example Nn butyl isoquinolinium TCNQ. This product can be dissolved in a solvent (lactone, acetonitrile, etc.). The anode is then tempered in the solution. After evaporation of the solvent, the oxidized anode is coated with electrolyte. It is also possible to impregnate from the electrolyte in the molten phase. In the case of Nn butyl isoquinolinlum TCNQ, the temperature of this phase will preferably be chosen between 240 and 2900C.
D'autres électrolytes organiques ou inorganiques peuvent être utilisés, par exemple le dioxyde de manganèse dont l'imprégnaton peut être réalisée de façon connue en soi, par pyrolyse. Other organic or inorganic electrolytes can be used, for example manganese dioxide, the impregnation of which can be carried out in a manner known per se, by pyrolysis.
L'imprégnation de l'anode permet d'obtenir, après solidification de l'électrolyte, un condensateur électrolytique entre la connexion d'anode et un contact de cathode à fixer sur la masse de l'électrolyte. -
Pour réaliser l'opération d'imprégnation, L'anode peut être chauffée à l'aide de différents moyens : par conduction grâce à la connexion d'anode, par rayonnement (infrarouge), par induction (haute fréquence, courants de Foucault).The impregnation of the anode makes it possible to obtain, after solidification of the electrolyte, an electrolytic capacitor between the anode connection and a cathode contact to be fixed on the mass of the electrolyte. -
To carry out the impregnation operation, the anode can be heated using various means: by conduction through the anode connection, by radiation (infrared), by induction (high frequency, eddy currents).
L'invention permet également l'utilisation d'un électrolyte liquide qui peut être mis en place selon les techniques de l'art connu. The invention also allows the use of a liquid electrolyte which can be set up according to the techniques of the known art.
L'étape suivante consiste à mettre en place le contact de cathode. Différentes solutions sont possibles pour cette mise en place. Elles dépendent de la conception finale retenue. The next step is to set up the cathode contact. Different solutions are possible for this implementation. They depend on the final design chosen.
On peut implanter un contact de cathode (en cuivre étamé par exemple) à la fin de l'opération d'imprégnation par un électrolyte organique, l'électrolyte étant encore suffisamment liquide pour adhérer aux contacts. On peut aussi, après l'opération d'imprégnation, déposer aur l'électrolyte une colle ou une résine conductrice, par exemple du type époxyde chargée à l'argent, en même temps que le contact de cathode. On peut encore déposer un métal (l'aluminium par exemple) par schoopage. It is possible to implant a cathode contact (made of tinned copper for example) at the end of the operation of impregnation with an organic electrolyte, the electrolyte still being sufficiently liquid to adhere to the contacts. It is also possible, after the impregnation operation, to deposit on the electrolyte an adhesive or a conductive resin, for example of the epoxy type charged with silver, at the same time as the cathode contact. We can still deposit a metal (aluminum for example) by schooping.
I1 peut être nécessaire, pour ameliorer la conductivité électrique entre la cathode constituée par l'électrolyte et le contact de cathode, de passer l'anode imprégnée dans un bain de graphite et de la recouvrir ensuite d'un métallisation (une argenture par exemple). La connexion d'anode sert alors au transport de l'élément pendant l'exécution de ces opérations. I1 may be necessary, to improve the electrical conductivity between the cathode formed by the electrolyte and the cathode contact, to pass the impregnated anode in a graphite bath and then cover it with a metallization (silvering for example) . The anode connection is then used to transport the element during the execution of these operations.
Le procédé de fabrication selon l'invention a l'avantage d'être très facilement automatisable dans le cadre d'une fabrication en grande série. En effet, l'opération de compactage peut être réalisée pour une pluralité de bobines de fil et pour une matrice comportant autant de cavités de bourrage et de pistons de compactage. Après coupure des fils, les connexions d'anode peuvent servir au transport des anodes pour l'exécution des autres étapes du procédé. The manufacturing method according to the invention has the advantage of being very easily automated in the context of mass production. Indeed, the compacting operation can be carried out for a plurality of spools of wire and for a matrix comprising as many stuffing cavities and compacting pistons. After cutting the wires, the anode connections can be used to transport the anodes for carrying out the other steps of the process.
Suivant l'aspect que doit avoir le condensateur une fois achevé, la connexion d'anode pourra subir différents traitements relevant de l'art connu. Elle pourra subsister sous forme de fil ou être rendue solidaire d'une électrode de forme appropriée au type d'utilisation prévu pour le condensateur. Le condensateur peut être également surmoulé et avoir ses électrodes rabattues à la surface du bloc ainsi obtenu. On obtiendra dans ce cas un composant de type CMS (.composants pour le montage en surface). According to the aspect which the capacitor must have once completed, the anode connection can undergo various treatments relating to the known art. It may remain in the form of a wire or be made integral with an electrode of a shape suitable for the type of use provided for the capacitor. The capacitor can also be overmolded and have its electrodes folded over the surface of the block thus obtained. In this case, we will obtain a CMS type component (components for surface mounting).
L'invention permet de jouer sur plusieurs paramètres. The invention makes it possible to play on several parameters.
En varlant le diamètre du fil d'aluminium utilisé, on peut augmenter la surface apparente de l'anode pour un même volume.By varying the diameter of the aluminum wire used, the apparent surface of the anode can be increased for the same volume.
A partir d'un même élément de base (le fil d'aluminium) on peut obtenir des anodes de tailles différentes donc des condensateurs de capacités différentes. Si on dispose au départ d'un fil d'aluminium gravé, on peut encore augmenter le rapport surface réelle sur surface apparente de l'anode. A titre d'exemple, un fil de 0,6 mm de diamètre, gravé, peut donner une capacité de
3 l'ordre de 150 à 160 ijF/cm pour une tension de service de 63
V. From the same basic element (aluminum wire), anodes of different sizes can be obtained, therefore capacitors of different capacities. If an etched aluminum wire is initially available, the ratio of actual area to apparent area of the anode can be further increased. For example, an engraved wire of 0.6 mm in diameter can give a capacity of
3 the order of 150 to 160 ijF / cm for an operating voltage of 63
V.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8800136A FR2625832A1 (en) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | Process for manufacture of electrolytic capacitors with aluminium and wire anode capacitor obtained by this process |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2625832A1 true FR2625832A1 (en) | 1989-07-13 |
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ID=9362129
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| FR8800136A Pending FR2625832A1 (en) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | Process for manufacture of electrolytic capacitors with aluminium and wire anode capacitor obtained by this process |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2625832A1 (en) |
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