Brevet FR2659487A1 — publié le 19910913

" Anode frittée pour condensateurs à électrolyte " L'invention concerne une anode frittée formée de poudre métallique anodiquement oxydable et est appliquée de préférence pour la fabrication de condensateurs à électrolyte à tantale, à densité élevée de charge et en même temps à tension nominale élevée. Les condensateurs électrolytiques au tantale existent usuellement pour des plages de tension com- prises entre 4 V et 50 V et dans des cas exception- nels, les tensions vont jusqu'à 70 V Cela provient du fait que le coefficient de formage nécessaire pour arriver à des paramètres électriques avantageux est égal à 4 et le risque correspondant de claquage électrique pendant le procédé de formage des anodes frittées, poreuses aux tensions élevées. L'amplitude de la tension de claquage res- pective dépend de manière décisive des conditions de frittage, de la qualité de la poudre ainsi que des dimensions de l'anode par rapport à sa quantité de charge Les fabricants de poudre ont développé des poudres de tantale très pures, destinées en particu- lier aux tensions nominales élevées et ayant de préférence une structure de particules, compacte. Toutefois, on constate toutefois, indépendamment du degré de pureté de la poudre, qu'en augmentant la sur- face spécifique et ainsi la densité de charge de la poudre, on abaisse considérablement la résistance au claquage En parallèle à cela, la tension de claquage chute de manière exponentielle en fonction de la masse de l'anode De ce fait, on utilise pour des anodes ayant une tension nominale de 50 V, une poudre d'une densité de charge d'au moins 4000 p C/g alors que l'on dispose déjà de poudre de tantale de densité de charge de 22000 p C/g Le tableau ci-après donne quelques poudres typiques de tantale et leur caractéristique d'utilisation. Poudre Densité de charge tension nominale maximale SGQ 10 2000 p C/g 70 V ST 660 2500 p C/g 50 V ST 6630 E 4000 p C/g 50 V DCTH-S 4000 p C/g 50 V DCUH-8 18000 p C/g 25 V PL 18000 18000 p C/g 25 V SGVR-3 12000 p C/g 35 V L'utilisation d'une poudre fortement capaci- tive pour des tensions nominales de 50 à 70 V signi- firait une miniaturisation de l'anode jusqu'à 1/4-1/6 des dimensions actuelles. Il est un fait connu qu'en augmentant la densité de charge de l'anode frittée, le coefficient de perte du condensateur augmente principalement à cause des pertes ohmiques de l'électrolyte dans le systèmes des pores On cherche à s'opposer à cette tendance en choisissant une surface extérieure de l'anode aussi grande que possible par rapport à son volume (DE-OS no 2 835 022) Ainsi, on connaît des anodes à section en forme d'étoile, en section en U ou en W et autres Toutefois la mise en oeuvre pratique échoue soit à cause de la forme complexe, diffici- lement réalisable, soit parce que de telles formes occupent un volume relativement important. La présente invention a pour but de créer une anode frittée, technologiquement avantageuse et simple pour des condensateurs à électrolyte. L'invention se propose notamment de créer une anode frittée qui permette d'augmenter la charge nominale et la densité de charge tout en évitant de réduire la tension nominale possible et d'augmenter le coefficient de perte des condensateurs à électrolyte. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que l'anode se compose de plusieurs zones partiel- les distinctes dont la porosité correspond à celle du type de poudre correspondant, ces zones étant reliées par des ponts de frittage et entre celles-ci il existe un système de pores arrivant jusqu'en surface, les dimensions des pores étant un multiple des dimensions des pores des zones partielles. Une zone partielle distincte présente les caractéristiques d'une anode sans contact et l'anode sans contact ainsi réalisée peut de nouveau fonction- ner sans contact, comme zone partielle de l'anode Les zones partielles sont de préférence anodiquement oxydable en granulés pressés, frittés de poudre métallique. L'existence de chemins de courant "larges" jusqu'à l'intérieur de l'anode découlant de la réali- sation d'une résistance au claquage qui est analogue à celle des anodes distinctes à petite masse par rapport à l'importance des zones partielles utilisées et qui dépend des caractéristiques concrêtes du système de pores dominant En même temps, les chemins de courant, larges font baisser de manière significative les pertes ohmiques dans l'électrolyte, ce qui aboutit à de petits coefficients de perte. Exemple de réalisation: La solution selon l'invention sera explici- tée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation. Avec de la poudre de tantale 18000, on presse des anodes cylindriques sans raccord, comme suit: Diamètre: 0,8 mm Hauteur: 0,8 mm Poids: 2,5 mg Densité de pressage: 4,9 g/cm 3 Puis, on cuit ces corps pendant 10 minutes à 12700 C sous vide poussé pour former un granulat pressé, précuit en PL 18000 A partir de ce granulat pressé, on presse des anodes cylindriques d'un dia- mètre de 3,8 mm et que l'on met en contact avec un fil de tantale, pressé en position axiale Le poids de l'élément est de 250 mg On fritte les anodes pendant minutes à 16000 C sous un vide poussé Les para- mètres de frittage sont choisis pour que la poudre ne soit pas épuisée par frittage, c'est-à-dire qu'elle crée des courants résiduelles défavorables et des tensions de claquage faibles Les paramètres électri- ques suivants ont ainsi été obtenus: Densité de charge 15000 p C/g Courant résiduel spécifique 2,5 x 10-3 p A/p C Tension de claquage 280 V Charge totale 3770 g C Cela correspond à une augmentation considé- sirable de la résistance de claquage ainsi qu'à une réduction du coefficient de perte. REVENDICATIONS 1 ) Anode frittée pour des condensateurs à électrolyte, composés de particules de poudre métal- lique anodiquement oxydable pressées et frittées avec un branchement électrique sous forme d'un squelette fritté, établissant le contact, anode caractérisée en ce qu'elle se compose de plusieurs zones partielles distinctes dont la porosité correspond à celle du type de poudre correspondant, ces zones étant reliées par des ponts de frittage et entre celles-ci il existe un système de pores arrivant jusqu'en surface, les dimen- sions des pores étant un multiple des dimensions des pores des zones partielles. ) Anode frittée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une zone partielle possède les propriétés d'une anode sans contact et celle-ci fonc- tionne de nouveau sans contact comme zone partielle d'une anode. ) Anode frottée selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les zones partielles sont des granulés pressés, frittés de poudre métallique anodiquement oxydable.