DD244926B1

DD244926B1 - Zweiseitiges pressverfahren zur herstellung von sinteranoden fuer festelektrolytkondensatoren

Info

Publication number: DD244926B1
Application number: DD28144785A
Authority: DD
Inventors: Otto Bittner; Volker Guenther; Elke Hofmann; Erhard Remme; Wilhelm Schaffer; Gunter Woetzel
Original assignee: Hermsdorf Keramik Veb
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1988-11-23
Also published as: DE3634103C2; DD244926A1; DE3634103A1

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Folgende Technologie wurde bisher in diesem speziellen Anwendungsfali benutzt:

Der Anodendraht wird mittig in die Stirnfläche des quaderförmigen Anodenkörpers eingepreßt (DE 2361197) und liegt damit in der Achse des kleinsten Körperträgheitsmomentes. Nach dem Füllen der Preßform setzt der Oberstempel auf die Matrize auf, wobei gleichzeitig der Anodendraht durch ein Loch im Oberstempel in das geschüttete Pulver eintaucht. Es folgt ein Verdichten des Pulvers von unten, indem die Matrize mitsamt dem Oberstempel gegen den Unterstem pel fährt. Anschließend wird mit dem Oberstempel nachverdichtet, der Draht über dem Oberstempel abgeschnitten und der Preßling durch den Unterstempel ausgestoßen.

Der Preßvorgang vollzieht sich in Richtung der größten Körperausdehnung. Entsprechend dem gewählten Preßprinzip beträgt die notwendige Füllhöhe ein Vielfaches der Körperlänge (nämlich: Körperlänge x Verdichtungsfaktor). Der Querschnitt der Matrize entspricht dem kleinsten Anodenquerschnitt (Stirnfläche). 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 Pulverreibung sowie der Wandreibung auf die Preßlingsstruktur (Ortsabhängigkeit der Preßdichte)

— unterschiedliche Sinteraktivitäten auf Grund der o.e. unterschiedlichen Preßdichten, was im Extremfall zu Verformungen während des Sinterns führt.

Diese technologischen Mängel haben funktioneile Mängel bei den fertigen Festelektrolytkondensatoren zur Folge, wie:

— hohe Kapazitätstoleranz muß vorgegeben werden

— geringe Volumeneffektivität der Nennladung

— hoher Verlustfaktor

— Ausschuß auf Grund Nichteinhaltung der Abmessungstoleranzen nach dem Sintern.

Theoretische Betrachtungen zur Druck- und damit zur Dichteverteilung von Metallpulverpreßlingen ergaben, daß diese um so gleichmäßiger sind, je näher das Verhältnis von Höhe zum Durchmesser des Preßlings bei senkrechter Füll- und Preßrichtung an Null kommt (Eisenkolb, Fortschritte der Pulvermetallurgie, Band I, Berlin 1963, S.297...308).

Der Anschlußdraht müßte bei dieser Technologie in waagerechter, seitlicher Lage mit eingepreßt werden, was infolge der Preßverdichtung eine ungenaue Lage desselben zur Symmetrieachse zur Folge hätte, ganz abgesehen von der in den einschlägigen 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.

Bekannt ist weiterhin, eine gleichmäßigere Preßdichte durch zweiseitiges Pressen, wenn auch in unvorteilhafter Weise senkrecht in Richtung der größten Preßlingsabmessungen, zu erzielen (Schatt, Pulvermetallurgie Sinter- und Verbundwerkstoffe, Berlin 1979, S. 116).

Dem Fachmann ist schließlich bekannt, die elektrischen Eigenschaften von Festelektrolytkondensatoren außer über die Korngröße auch über die Kornform des zu pressenden und zu sinternden Ventilmetallpulvers zu beeinflussen (DE 3227077).

Ziel der Erfindung

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

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim zweiseitigen Pressen länglicher prismatischer Preßlinge für Sinteranoden von Festelektrolytkondensatoren Preß- und Füllrichtung so zu variieren, daß ohne Verzicht auf die langgestreckte prismatische Form eine gleichmäßige Porosität erhalten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe beim zweiseitigen Fressen de/ Sinteranoden aus einem Ventilmetallpulver mit blättchenförmiger Kornform durch senkrechtes Füllen der Preßform ·η Längsrichtung und waagerechtes Pressen in Querrichtung des prismatischen Körpers gelöst.

Die Füllung mit blättchenförmigem Pulver ergibt zunächst in Querrichtung langgestreckte Poreii. Beim Fressen in dieser Querrichtung werden die Poren in Quer- und Längsrichtung etwa gleich groß, wobei eine Überkompensation im Sinne in Längsrichtung !anggestreckter Poren nicht unbedingt schadet. Deren Vorspannung löst sich beim Sintern partiell und ergibt gleichmäßig 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 mechanisch nicht bewegt wird.

Als weitere Vorteile sind zu nennen:

1. Erzielung eines optimalen Formfüllverhaltens, bezogen auf die Geometrie des Preßlings unter Realisierung eines kleinstmögüchen Verdichtungsweges (Verbesserung der Kapazitätstoleranz, Verbesserung der Volumeneffektivität der Nennladung, Verbesserung der Abmessungstoleranzen).

2. Erhöhung der Festigkeit zwischen Anodendraht und Pulverpreßling durch senkrechtes Aufpressen des Pulvers auf die DrahtoberfJäche, wodurch dieser wesentlich besser mit dem Anodenkörper versintert (geringere notwendige Eintauchtiefe des Drahtes und somit Materialeinsparung 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).

Ausführungsbeispiel

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 χ 3,7 mm² und eine Füllhöhe von 4,1 mm. Gefüllt wird mit einem Tantalpulver mit den ungefähren Teilchenabmessungen Зцт Dicke und 40 цт laterale Ausdehnung. Die Volumenkapazität der in bekannter Weise fertiggesinterten Anoden erreicht gleichmäßig hohe Werte, die im Mittel 5% über denjenigen liegen, die nach dem Stand der Technik gefertigt wurden.

Claims

Zweiseitiges Preßverfahren zur Herstellung von Sinteranoden für Festelektrolytkondensatoren in Gestalt eines langgestreckten prismatischen Körpers aus einem Ventilmetallpulver mit blättchenförmiger Kornform und mit eingebettetem Anschlußdraht, gekennzeichnet durch senkrechtes Füllen in Längsrichtung und waagerechtes Pressen in Querrichtung des prismatischen Körpers.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein zweiseitiges Preßverfahren zur Herstellung von Sinteranoden für Festelektrolytkondensatoren in Gestalt eines langgestreckten prismatischen Körpers. Als Anschlußelement ist ein mittig eingepreßter Ventilmetalldraht erforderlich.