特許 5928134 コンデンサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5928134

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月1日

(54)【発明の名称】コンデンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/008 20060101AFI20160519BHJP

   H01G 11/74 20130101ALI20160519BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20160519BHJP

【ＦＩ】

   H01G9/04 355

   H01G11/74

   H01G13/00 307Z

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-102468(P2012-102468)

(22)【出願日】2012年4月27日

(65)【公開番号】特開2013-232456(P2013-232456A)

(43)【公開日】2013年11月14日

【審査請求日】2015年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000228578

【氏名又は名称】日本ケミコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083725

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100140349

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 継立

(74)【代理人】

【識別番号】100153305

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 卓弥

(72)【発明者】

【氏名】福島 航太

【審査官】 柴垣 俊男

(56)【参考文献】

【文献】 実公昭３４−１４４５７（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 登録実用新案第３１３６６２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平８−１５３６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６０４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｇ ９／００８

Ｈ０１Ｇ １１／７４

Ｈ０１Ｇ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷間圧接法により電極箔と引出し端子を接続したコンデンサの製造方法であって、
圧接金型の押圧部の押圧面角度と同等の角度または前記押圧面角度より大きい角度で拡開した傾斜面部を持つ凹部を引出し端子に形成する工程と、
前記引出し端子の前記凹部を覆って前記引出し端子に電極箔を重ねる工程と、
前記電極箔の上から前記圧接金型を押し付けて前記引出し端子と前記電極箔とを前記凹部で接続する工程と、
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。

【請求項2】

前記凹部は、前記圧接金型の先端部面積より大きい平坦面または湾曲面を備えていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサの製造方法。

【請求項3】

前記引出し端子の少なくとも側面に拘束治具を配置することを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなどのコンデンサに関し、たとえば、コンデンサ素子の電極箔と引出し端子の接続に冷間圧接（コールドウエルド）法を用いるコンデンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなどのコンデンサのコンデンサ素子では、陽極側および陰極側の電極箔の間にセパレータを重ねて巻回した後、電解液を含浸させ、または、電極箔とセパレータを交互に積層した後、電解液を含浸させている。陽極側の電極箔にはエッチング処理を経た箔に化成処理を施し、誘電体皮膜が形成されている。陰極側の電極箔にはたとえば、エッチング処理を施し、必要に応じて化成処理を施して誘電体皮膜を形成している。いずれの電極箔にも引出し端子が接続され、この引出し端子と電極箔との接続にはたとえば、冷間圧接が用いられる。冷間圧接は、重ね合わせた部材間を非加熱状態で圧接する方法である。

【0003】

冷間圧接法による接続では電極箔と引出し端子の接続部に押圧する金型に台形状の押圧面を持つ金型を使用することが知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−２３５４５３号公報

【特許文献2】特開２００７−２７３６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、コンデンサの製造において、冷間圧接による引出し端子と電極箔の接続では、平金型上に設置された引出し端子の上に電極箔を載せ、この電極箔の上から圧接金型を押圧する。電極箔は圧接金型と引出し端子との間に挟まれた状態となる。圧接金型の押圧により、圧接金型の先端部により電極箔および引出し端子の接合部が生成される。

【0006】

圧接金型の押圧により、電極箔および引出し端子には圧接金型の先端形状に応じた変形を生じる。既述の接合部を中心に引出し端子には幅方向に金属流動を呈し、伸びを生じる。この伸びに追従し、電極箔には放射状方向の伸びを生じる。このように伸びが生じた部分では、電極箔と引出し端子の接続が不完全となるという課題がある。

【0007】

一方接合部では電極箔と引出し端子とが固定される。接合部を中心として伸びた電極箔には局所的な薄化を生じる。電極箔は引出し端子に比較して薄く、伸びによる局所的な薄化は電極箔を脆弱化し、引出し端子と電極箔との接続強度を低下させるという課題がある。つまり、接合部では固定されているため、電極箔が伸びる際、接続部周辺の電極箔全体が均一に伸ばされ、徐々に薄くなるのではなく、接続部周辺の電極箔が急激に薄くなるため、接続部に応力が加わった場合、その応力が急激に薄くなった部分に集中する。そのため、接続強度が低下する。

【0008】

引出し端子に形成された凹部を傾斜角度の異なる二面上に形成され、この凹部内に電極箔を圧接して接続する方法では、凹部の入口側の傾斜面に電極箔が圧接金型によって押し付けられる。この状態から更に圧接金型を押し付けると、最初に接触した部分で電極箔の移動が停止し、その後は電極箔が伸びに転じる。これにより、電極箔の伸びによる局所的な薄化が進み、脆弱化した部分で接続部が形成されてしまい、電極箔と引出し端子との接続強度が低下してしまうという課題がある。つまり、電極箔の移動が停止した部分の電極箔の厚さと、その後、伸ばされた部分の電極箔の厚さは、電極箔が伸びる際、接続部周辺の電極箔全体が均一に伸ばされ、徐々に薄くなるのではなく、接続部周辺の電極箔が急激に薄くなる。接続部に応力が加わった場合、その応力が急激に薄くなった部分に集中するため、接続強度が低下する。

【0009】

そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、加圧による引出し端子の伸びを抑制し、電極箔の伸びおよび脆弱化を防止することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、圧接金型の押圧部の押圧面角度と同等の角度または前記押圧面角度より大きい角度で拡開した傾斜面部を持つ凹部を引出し端子に形成する工程と、前記引出し端子の前記凹部を覆って前記引出し端子に電極箔を重ねる工程と、前記電極箔の上から前記圧接金型を押し付けて前記引出し端子と前記電極箔とを接続する工程とを含んでいる。

【0011】

上記コンデンサの製造方法において、前記凹部は、前記圧接金型の先端部面積より大きい平坦面または湾曲面を備えてもよい。

【0012】

上記コンデンサの製造方法において、前記引出し端子の少なくとも側面に拘束治具を配置してもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、次のような効果が得られる。

【0014】

(1) 引出し端子の伸びが抑制され、引出し端子に追従する電極箔の伸びを防止できる。

【0015】

(2) 伸びによる電極箔の脆弱化を防止でき、引出し端子との接続強度を高めることができる。

【0016】

(3) 電極箔の局所的な伸び、脆弱化を防止でき、引出し端子との接続強度が高められることにより、信頼性の高いコンデンサを製造することができる。

【0017】

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の実施の形態に係る圧接金型および引出し端子の一例を示す断面図である。

【図2】電極箔と引出し端子との圧接工程の一例を示す断面図である。

【図3】第２の実施の形態に係る圧接金型および引出し端子の一例を示す断面図である。

【図4】引出し端子と電極箔との接続に関する比較例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

〔第１の実施の形態〕

【0020】

図１は、第１の実施の形態に係る圧接金型および引出し端子を示している。この圧接金型および引出し端子は冷間圧接法による電極箔と引出し端子との接続に用いられる。

【0021】

＜圧接金型および引出し端子＞

【0022】

圧接金型２は成形型の一例である。この圧接金型２は、先端部に球面部２−１を備え、この球面部２−１を最小直径として円錐状の押圧面部２−２を備えている。この押圧面部２−２の拡開角度θ₁ は一例として９０度以下に設定されている。

【0023】

電極箔４に接続される引出し端子６には凹部８が形成されている。この凹部８は最深部に平坦部８−１を備え、この平坦部８−１から傾斜して拡開する傾斜面部８−２が形成されている。圧接金型２の球面部２−１の直径Ｒに対し、平坦部８−１の幅Ｗ₁は、Ｒ≦Ｗ₁に設定されている。つまり、平坦部８−１の面積は球面部２−１の垂直投影面積より大きく設定されている。また、傾斜面部８−２の拡開角度θ₂ は既述の押圧面部２−２の拡開角度θ₁ よりも大きく設定されている。つまり、θ₂ ≧θ₁ である。

【0024】

電極箔４は陽極側の電極箔でもよいし、陰極側の電極箔でもよい。陽極側の電極箔４ではエッチング処理の後、基材部１０の表面に化成処理によって誘電体皮膜１２が形成されている。また、陰極側の電極箔４では、基材部１０の表面層にエッチング層が形成されており、必要に応じて化成処理によって誘電体皮膜が形成されている。引出し端子６は、電極箔４と同等の金属で形成されている。図中の引出し端子６はたとえば、端子リードの平坦部で構成される。

【0025】

電極箔４との接続の際、引出し端子６の凹部８側の面部には凹部８を塞いで電極箔４が設置される。

【0026】

＜拘束治具＞

【0027】

拘束治具１３は、引出し端子６を拘束し、引出し端子６の金属流動を阻止する治具であり、底面部１３−１と側壁部１３−２とを備えている。底面部１３−１は平坦面を成し、この底面部１３−１の両側に底面部１３−１と直交方向に側壁部１３−２が立設されている。底面部１３−１と側壁部１３−２とで形成されたキャビティ１５には引出し端子６が設置されている。引出し端子６の幅Ｗ₂に対して引出し端子６が挿入可能な幅に設定されている。なお、図示しないが、側壁部１３−２は引出し端子６の端面側に設置してもよい。

【0028】

＜圧接工程＞

【0029】

図２は、コンデンサの製造方法における引出し端子６と電極箔４との圧接工程を示している。この圧接工程では、図２のＡに示すように、拘束治具１３のキャビティ１５に設置された引出し端子６の凹部８の中心に圧接金型２の中心を合せ、圧接金型２を電極箔４の上から凹部８に向かって下降し、押圧する。電極箔４は圧接金型２の先端によって湾曲状態となる。圧接金型２と引出し端子６の凹部８との間に挟まれた電極箔４は、圧接金型２と引出し端子６の凹部８の傾斜面部８−２との間の間隔部１４から圧接金型２の矢印ａ方向の移動に伴って凹部８内にガイドされる。凹部８の傾斜面部８−２の拡開角度θ₂ が圧接金型２の拡開角度θ₁ より大きいので、角度差θ₂ −θ₁ が電極箔４を移動させる十分な空間を形成する。

【0030】

このような間隔部１４による電極箔４の移動では、引出し端子６の凹部８の傾斜面部８−２と圧接金型２の押圧面部２−２との間で固定される部分がなく、電極箔４を局所的に引き伸ばす契機や起点が生じない。凹部８の平坦部８−１に電極箔４が到達するまで圧接金型２の球面部２−１で移動する。つまり、電極箔４は局所的に引き伸ばされることなく、均等に引き伸ばされながら凹部８の内形状に成形される。

【0031】

凹部８の平坦部８−１に到達した電極箔４は、図２のＢに示すように、圧接金型２によって引出し端子６に圧接され、偏平状態となる。これにより、電極箔４は引出し端子６に接続される。

【0032】

このように圧接金型２の移動に対し、成形途上の電極箔４が固定状態にならないので、電極箔４の局所的な伸びを生じることがない。このため、伸びを伴うことなく、電極箔４と引出し端子６の凹部８が接続される。図２のＢにおいて、矢印ｂは凹部８の平坦部８−１および傾斜面部８−２に電極箔４が一様に圧接される応力分散を示している。このような均等圧接により、電極箔４の伸びを均一に伸ばせ、電極箔４を徐々に薄くでき、局所的に伸ばされることを防止し、伸びによる局所的な薄化や脆弱化を防止でき、応力集中を防ぎ、電極箔４と引出し端子６との接続強度を高めることができる。

【0033】

また、このような拡開角度θ₁ 、θ₂ の角度設定（θ₁ ≦θ₂ ）では、引出し端子６の凹部８に無用な成形応力が働かないので、引出し端子６の伸びや変形を防止できる。

【0034】

〔第２の実施の形態〕

【0035】

図３は、第２の実施の形態に係るコンデンサの製造工程を示している。図３において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

【0036】

この実施の形態では、図３のＡに示すように、引出し端子６の凹部８の拡開角度θ₂ を圧接金型２の拡開角度θ₁ と同一（θ₁ ＝θ₂ ）に設定している。引出し端子６側の凹部８の開口幅Ｗ₃ が圧接金型２の最大直径Ｐより大きく設定されている。

【0037】

この圧接工程では、図３のＢに示すように、引出し端子６の凹部８を覆って電極箔４が設置され、この電極箔４の上から凹部８の中心に向かって圧接金型２を下降させる。

【0038】

圧接金型２と引出し端子６の凹部８の傾斜面部８−２との間には、既述した間隔部１４が形成される。この間隔部１４は、引出し端子６側の凹部８の開口幅Ｗ₃ が圧接金型２の最大直径Ｐより大きく設定されていることにより、電極箔４を移動させる空間部を構成する。

【0039】

斯かる構成では、第１の実施の形態と同様に、電極箔４が引出し端子６の傾斜面部８−２に固定されることがなく、凹部８の平坦部８−１まで滑らかに移動する。このため、電極箔４は圧接成形による局所的な伸びを抑制でき、徐々に薄くすることが可能となり、伸びによる局所的な薄化や脆弱化を防止できる。これにより、電極箔４と引出し端子６との接続強度を高めることができる。

【0040】

また、引出し端子６は拘束治具１３のキャビティ１５内に設置され、金属流動による引出し端子６の変形を防止することができる。

【0041】

＜比較例＞

【0042】

図４は、引出し端子６の凹部８の開口幅Ｗ₃ より大なる幅Ｗ₄ を持つ圧接金型１６を用いた比較例を示している。このように、圧接金型１６が凹部８の開口幅Ｗ₃ より大きいと、圧接金型１６の拡開角度θ₁ が凹部８の拡開角度θ₂ と同一であっても、平坦部１８が小さい場合には、圧接金型１６が引出し端子６の開口縁部に電極箔４を挟んで止まることになる。つまり、電極箔４が成形途上で固定され、この固定時点から圧接金型１６の移動によって電極箔４に伸びを生じることになる。図４において、Ａは電極箔４が圧接金型１６と引出し端子６とで把持されて固定される部分を示し、Ｂは電極箔４が平坦部１８に到達していない状態を示している。電極箔４を平坦部１８に到達させるには、その分だけ電極箔４の伸びを伴うことになる。

【0043】

平坦部１８を大きくすれば、凹部８の傾斜面部２０を圧接金型１６から遠避けることができるが、その分だけ引出し端子６の幅を大きく設定しなければならない。容量形成に寄与しない引出し端子６の幅の拡大化は好ましくない。したがって、上記実施の形態では、平坦部８−１を小さくでき、引出し端子６の幅を狭くでき、その軽量化にも寄与している。

【0044】

第１の実施の形態や第２の実施の形態では、引出し端子６の伸びや変形を防止できるため、引出し端子６の接続部の周辺には、金属流動がなく、その痕跡は生じない。つまり、引出し端子６の接続部の周辺には、金属流動による伸びを表す所謂スジの発生はない。これに対し、比較例では、圧接金型１６が引出し端子６の開口縁部を、電極箔４を介して押圧している。そのため、電極箔４を平坦部１８に到達させるまで、引出し端子６を押圧し、引出し端子６に成形応力が働き、金属流動を抑制することができないので、引出し端子６の伸びが少なからず生じる。このため、接続部周辺の表面には金属流動の痕跡を表すスジが生じる。換言すれば、スジの生成が金属流動の有無を表している。

【0045】

〔他の実施の形態〕

【0046】

(1) 上記実施の形態では、コンデンサの製造工程のうち、電極箔と引出し端子との接続を示している。コンデンサの製造にあっては、引出し端子を接続した電極箔を用いたコンデンサ素子の形成や、電解液の含浸工程、外装ケースへの封入工程、外装ケースの封口工程が含まれることは言うまでもない。

【0047】

(2) 上記実施の形態では、凹部８に平坦部８−１を形成しているが、この平坦部８−１を圧接金型２の球面部２−１より大きい曲率半径を持つ湾曲面に形成してもよい。

【0048】

(3) 上記実施の形態では、拘束治具１３を用いて引出し端子６の側面方向への金属流動を防止する構成を説明した。本発明は、このような拘束治具１３を用いない場合にも適用でき、拘束治具１３の設置に限定されるものではない。

【0049】

(4) 上記実施の形態では、先端部を球形面とした圧接金型２を用いたが、先端部を矩形端面とした断面台形の押圧面を備える圧接金型を用いてもよい。

【0050】

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明は引出し端子と電極箔との接続に冷間圧接を行う際の引出し端子の伸びなどの変形を防止できる。この伸びに追従する電極箔の伸びや薄化を防止し、電極箔の脆弱化を回避することができる。電極箔と引出し端子との接続強度を高めることができる。これにより、コンデンサの信頼性の向上などに寄与し、極めて有益である。

【符号の説明】

【0052】

２ 圧接金型
２−１ 球面部
２−２ 押圧面部
４ 電極箔
６ 引出し端子
８ 凹部
８−１ 平坦部
８−２ 傾斜面部
１０ 基材部
１２ 誘電体皮膜
１３ 拘束治具
１３−１ 底面部
１３−２ 側壁部
１４ 間隔部
１５ キャビティ
１６ 圧接金型
１８ 平坦部
２０ 傾斜面部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】