(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このように、引出し端子と電極箔の接続には、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冷間圧接法などが用いられてきた。電解コンデンサの小型化の要請により、電極箔や引出し端子が狭小化している。また、高容量化の要請から、高度な拡面化処理が施されて電極箔の機械的強度が低下している。このような電極箔では引出し端子との接続のための応力が加わると、亀裂などを生じるという課題がある。
【0007】
冷間圧接法は優れた接続方法であるが、加圧の際に電極箔に伸びによる脆弱化や損傷が生じるという課題がある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、冷間圧接法による接続に関し、引出し端子と電極箔との接続による電極箔の脆弱化を抑制し、接続の信頼性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明のコンデンサの製造方法は、湾曲凹部を持つ拘束治具の前記湾曲凹部に引出し端子を配置する工程と、前記引出し端子に第1の成形型を押し付け、該第1の成形型により凹部を成形するとともに、前記拘束治具の前記湾曲凹部により前記引出し端子の背面側に突出した曲面部を成形する工程と、前記凹部を覆って前記引出し端子に電極箔を重ね、該電極箔の上から第2の成形型を押し付け、前記電極箔を前記引出し端子に冷間圧接により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、前記第1の成形型により前記引出し端子に形成された前記凹部の拡開角度に対し、前記第2の成形型の成形面角度が小さく設定してもよい。
【0012】
上記コンデンサの製造方法において、さらに、前記拘束治具が、前記引出し端子の軸方向に区画壁によって区画された複数の湾曲凹部を備え、各湾曲凹部で前記引出し端子を成形してもよい。
【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) 電極箔の圧接接続部が引出し端子の湾曲部内に包摂されているので、電極箔の圧接接続部を防護でき、電極箔と引出し端子との接続性が高められ、接続の信頼性を維持できる。
【0015】
(2) 引出し端子の背面側が湾曲成形されているので、たとえば、コンデンサ素子の巻回の際、電極箔を傷つけることがない。
【0016】
(3) 狭小化された電極箔にあっても、引出し端子との接続強度が強化され、接続の信頼性が高められる。
【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。
【発明を実施するための形態】
【0020】
図1は、第1の実施の形態に係る電極箔および引出し端子の圧接接続部を示している。この電極箔および引出し端子の圧接接続部は、本発明のコンデン
サの製造方法の一例である。
【0021】
引出し端子2には電極箔4が冷間圧接法により圧接接続されている。この引出し端子2は、コンデンサ素子の素子端面から引き出される端子リードの一例である。
【0022】
この引出し端子2には柱状の支持部6が設けられ、この支持部6の前端側に内部リードとして箔接続部8が設けられている。支持部6の後端側には外部リード10が形成されている。箔接続部8は、電極箔4との接続のために形成されており、支持部6をたとえば、加圧成形して形成される。通常、内部リード側の支持部6および箔接続部8は電極箔4と同様の電極金属たとえば、アルミニウムで形成される。外部リード10は支持部6に溶接などにより接続され、たとえば、半田付け可能な金属ワイヤで構成される。
【0023】
電極箔4は、アルミニウムなどの電極金属で形成されるが、陽極側または陰極側で処理に相違がある。陽極側ではアルミニウム箔にエッチングによる拡面化処理を経て化成処理を施し、表面に誘電体酸化皮膜が形成されている。陰極側ではアルミニウムのプレーン箔、エッチングによる拡面化処理が施されたもの、場合によっては化成処理を施し、表面に誘電体酸化皮膜が形成されたものが使用される。
【0024】
引出し端子2の箔接続部8には凹部14(
図2)が設けられ、この凹部14には電極箔4が重ねられて冷間圧接法により圧接接続された複数(この実施の形態では2つ)の圧接接続部12が形成されている。
【0025】
図2のAは
図1のIIA −IIA 線断面を示している。
図2のBは
図1のIIB −IIB 線断面を示している。
図2のAには、
図2のBに示す断面の対応箇所をIIB −IIB で示してある。
【0026】
引出し端子2の箔接続部8には、圧接接続部12の上面側に予備成形により既述の凹部14が形成され、この凹部14の背面側には湾曲突部16が形成されている。湾曲突部16は引出し端子2に形成された曲面部の一例である。凹部14の内壁側には電極箔4が圧接接続されている。各圧接接続部12では、凹部14の中心方向に向かって電極箔4の地金部18および表裏面のエッチングのみまたはエッチングおよび化成のエッチング層20が圧接されている。これにより、電極箔4と接続された引出し端子2が電極箔4の縁部から引き出されている。
【0027】
このように、電極箔4の圧接接続部12が引出し端子2の凹部14の内側に形成されている。つまり、圧接接続部12は引出し端子2の湾曲突部16内に包摂され、接続による電極箔4の脆弱化が防止されている。
【0028】
電極箔4との圧接接続部12は湾曲成形された引出し端子2の凹部14の内側に形成されている。この圧接接続部12は引出し端子2の湾曲突部16に包摂されて補強されている。
【0029】
狭小化されているたとえば、電極箔4にあっても、引出し端子2との接続強度が強化され、接続の信頼性が高められる。また、引出し端子2の背面側が湾曲成形されているので、たとえば、コンデンサ素子の巻回の際、電極箔4と接触しても、電極箔4を傷つけることがない。
【0031】
コンデンサの製造方法では、電極箔4に引出し端子2を圧接接続した後、この引出し端子2を備える電極箔4を用いてコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子を外装ケースに封入し、コンデンサを形成する。このコンデンサの製造方法には、電極箔4の形成工程、引出し端子2の成形工程、引出し端子2と電極箔4との配置工程および圧接接続工程などが含まれる。
【0033】
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の表面部にエッチング層20が形成されている。エッチング層20は、電極箔4の地金部18に対してエッチング処理を施して形成された拡面化層であり、このエッチング層20には化成処理によって誘電体皮膜が形成されている。拡面化層は静電容量の拡大を図るため、電極箔4の表面積を拡大する表面層である。陰極側の電極箔4には、図示しないが、地金部18の表面層にエッチング層20が形成されている。
【0034】
(2) 引出し端子2の凹部14の成形(予備成形)工程
【0035】
図3は、引出し端子2の予備成形に用いられる引出し端子2および拘束治具22を示している。
【0036】
引出し端子2は、柱状の支持部6に偏平な箔接続部8が形成されている。予備成形前の箔接続部8は、表裏面とも平坦に形成されている。
【0037】
拘束治具22は引出し端子2の箔接続部8を成形する第1の拘束治具である。この拘束治具22は、底面部24と拘束壁部26とを備え、引出し端子2を着脱するための開口部28を備えている。つまり、拘束壁部26は、引出し端子2の箔接続部8の側縁および先端縁を周回し、支持部6側を開放している。
【0038】
この拘束治具22には、箔接続部8が着脱可能なキャビティとしての拘束凹部30が形成され、この拘束凹部30は、平行壁面部30−1、底面側に湾曲凹部30−2および直交壁面部30−3から構成されている。この拘束凹部30の容積は、引出し端子2の箔接続部8の体積と同一に設定されている。平行壁面部30−1は、引出し端子2の箔接続部8の周壁面に平行である。これに対し、湾曲凹部30−2は、拘束凹部30の対向壁面から断面円周面に形成されている。直交壁面部30−3は、箔接続部8の終端縁と平行である。
【0039】
湾曲凹部30−2には、箔接続部8の長さ方向(つまり、引出し端子2の軸方向)を二分する区画壁34が形成されている。この区画壁34の頂部36は、湾曲凹部30−2の始点に合致している。引出し端子2の箔接続部8の厚さをd1、平行壁面部30−1の深さをd2とすると、これらはd1≧d2に設定すればよい。なお、前述したとおり、拘束凹部30の容積は、引出し端子2の箔接続部8の体積と同一に設定されているので、拘束凹部30の容量によりd1>d2としてもよい。頂部36は平坦面であり、予備成形される引出し端子2の箔接続部8の上下方向の位置決め面および載置面である。
【0040】
拘束治具22には、
図4のAに示すように、引出し端子2の箔接続部8が設置される。既述の通り、拘束治具22の拘束凹部30の容積が引出し端子2の箔接続部8の体積と同一であるので、拘束治具22の拘束凹部30に設置された箔接続部8は、成形前、拘束凹部30より上方に突出した状態で維持される。箔接続部8に対する凹部14の成形には第1の押圧金型38が用いられる。この押圧金型38は第1の成形型の一例である。この押圧金型38には先端部に押圧成形面として球形部38−1が形成され、この球形部38−1から円錐状の傾斜面部38−2が基部38−3に向かって形成されている。基部38−3は、同径の柱状部である。
【0041】
この押圧金型38を
図4のBに示すように、拘束治具22上の引出し端子2の箔接続部8に押し当てる。これにより、箔接続部8には、球形部38−1および傾斜面部38−2に応じた凹部14が形成される。この凹部14の成形に伴い、箔接続部8の背面側には拘束治具22の拘束凹部30が持つドーム形状に対応し、アーチ状の湾曲突部16が形成される。
【0042】
(3) 引出し端子2と電極箔4の接続工程
【0043】
凹部14が成形された引出し端子2の上面に電極箔4を重ね、配置する。この配置および電極箔4の接続は、拘束治具22に拘束された引出し端子2に対して行う。この接続には、第2の押圧金型40が用いられる。この押圧金型40は第2の成形型の一例である。この押圧金型40は、既述の押圧金型38に対して球形部40−1の直径が小さく、基部40−3の直径が基部38−3より細く設定されている。したがって、傾斜面部40−2も傾斜面部38−2より小径である。
【0044】
既述の押圧金型38の球形部38−1に対し、押圧金型40の球形部40−1の直径を小さく、基部38−3に対し、基部40−3の直径を細く設定すれば、押圧金型40と引出し端子2の凹部14の傾斜面部との間に間隔部(空間部)が形成される。この間隔部は、引出し端子2側の凹部14の直径(開口幅)
が押圧金型40の最大直径より大きく設定されることにより、電極箔4の移動空間部を構成する。
【0045】
斯かる構成では、電極箔の圧接工程中に、電極箔4が引出し端子2の傾斜面部と押圧金型40に挟まれて固定されることがなく、凹部14の底面まで滑らかに移動する。このため、電極箔4は押圧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2との接続強度を高めることができる。つまり、電極箔4の成形途上で電極箔4が押圧金型40と凹部14とに挟まれて固定される部分は、電極箔4を局所的に引き伸ばす契機や起点となる。このため、電極箔4が固定された部分を起点に引き伸ばされて接続されると、電極箔4に局所的に薄い部位が生じ、圧接接続部12に応力が加わった場合に、該応力が集中的に薄い部位に加わり、接続性に問題が生じる。
【0046】
また、このように押圧金型40の移動に対し、成形途上で電極箔4が固定状態にはならないので、局所的に電極箔4が伸びることがない。つまり、電極箔4と引出し端子2の凹部14の傾斜面部と電極箔4の伸びを伴うことなく、凹部14の底面部および傾斜面部に電極箔4が一様に圧接され、応力が分散される。この結果、均等な圧接状態が得られ、電極箔4が均一に伸びることにより、電極箔4を徐々に薄くでき、局所的な伸びによる薄化や脆弱化を防止できる。応力集中の防止とともに、電極箔4と引出し端子2との接続強度が高められる。
【0047】
このような押圧金型40の小径化に対し、押圧金型38、40の基部38−3、40−3を同径とし、傾斜面部38−2の傾斜角度θ1に対し、傾斜面部40−2の傾斜角度θ2を小さく、θ1>θ2に設定してもよい。また、球形部38−1、40−1を同径としてもよい。この場合、傾斜角度θ1、θ2はθ1≧θ2である。これにより、押圧金型38により凹部14には傾斜(拡開)角度θ1が形成され、押圧金型40により拡開角度θ2が形成される。
【0048】
θ1>θ2に設定することによって、押圧金型40と引出し端子2の凹部14との間に挟まれた電極箔4は、押圧金型40と引出し端子2の凹部14の傾斜面部との間の間隔部から押圧金型40の凹部14の底面側の移動に伴って凹部14内にガイドされる。凹部14の傾斜面部の拡開角度θ1
が押圧金型40の拡開角度θ2
より大きいので、角度差θ1
−θ2
が空間を生じさせ、この空間内で電極箔4を移動させることができる。
【0049】
このような凹部14と押圧金型40で押圧した電極箔4との間隔部による電極箔4の移動では、引出し端子2の凹部14の傾斜面部と押圧金型40の傾斜面部40−2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14の底面部に電極箔4が到達するまで押圧金型40の球形部40−1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14の内形状に成形される。
【0050】
凹部14の底面側に到達した電極箔4は、
図5のCに示すように、押圧金型40によって引出し端子2に圧接され、アーチ状の湾曲状態となる。これにより、電極箔4は引出し端子2に接続される。
【0051】
このように押圧金型40の移動に対し、成形途上で電極箔4が固定状態にならないので、電極箔4の局所的な伸びがなく、電極箔4の伸びを伴うことなく、凹部14の底面部および傾斜面部に電極箔4が一様に圧接され、圧接応力が分散される。この分散により均等な圧接が行われ、電極箔4が均一に伸び、電極箔4を徐々に薄くでき、局所的な伸びによる局所的な薄化や脆弱化を防止できる。また、応力の集中を防止できる。この結果、電極箔4と引出し端子2との接続強度を高めることができる。
【0052】
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2の凹部14に無用な成形応力が働かないので、引出し端子2の伸びや変形を防止できる。
【0053】
凹部14に重ねられた電極箔4に対し、
図5のAおよびBに示すように、凹部14の中心Oに各押圧金型40の中心を合せ、各押圧金型40を位置決めする。
図5のBは、
図5のAのVB−VB線断面である。箔接続部8は凹部14の予備成形により、その下面部は拘束治具22の拘束凹部30の内面形状に密着状態になるように成形される。
【0054】
押圧金型40を電極箔4に押し付けることにより、電極箔4が引出し端子2の箔接続部8の凹部14の内面に圧接される。この圧接により、電極箔4と箔接続部8の凹部14の内面とが接続される。つまり、凹部14で圧接接続部12が形成され、この圧接接続部12により電極箔4と引出し端子2とが接続される。
【0055】
この圧接接続部12では、
図5のCに示すように、箔接続部8の凹部14の底面およびその周面部に電極箔4が圧接により押し潰されて箔接続部8に接続される。
【0057】
引出し端子2が接続された電極箔4は巻回などによりコンデンサ素子に形成される。このコンデンサ素子には、既述の引出し端子2の外部リード10を貫通させた封口部材が合体される。コンデンサ素子は外装ケースに収納され、外装ケースは封口部材で封止される。
【0058】
<第1の実施の形態の特徴事項および効果>
【0059】
(a) 凹部14を予備成形した引出し端子2の箔接続部8を圧接接続時、拘束治具22により引出し端子2の側面を拘束するので、引出し端子2の圧接接続時の側面方向への金属流動を抑制でき、引出し端子2の金属流動による電極箔4の追従変形による伸びを防止できる。
【0060】
(b) 引出し端子2の箔接続部8に凹部14を形成し、その背面側に湾曲突部16を形成しているので、圧接接続される電極箔4は箔接続部8に包摂される形態で圧接接続部12が形成される。このため、接続面積が増加する結果、引出し端子2と電極箔4との接続強度を高めることができる。つまり、凹部14の開口部が押圧金型40と対向する角度であるため、電極箔4が押圧金型40に挟まれた状態となり、凹部14の開口部まで接続されることで、接続面積が増加し、引出し端子2と電極箔4との接続強度が向上する。
【0061】
(c) 引出し端子2の箔接続部8に凹部14が形成されると、箔接続部8が変形する。つまり、拘束治具22の湾曲凹部30が持つドーム形状に対応して引出し端子2の背面側に箔接続部8が突出し変形する。この変形は、箔接続部8の凹部14の底面側および側面側の一部が引出し端子2の背面から突出した状態になる。この変形と肉厚の関係をみると、引出し端子2の凹部14の側面側と拘束治具22との間の肉厚が凹部14の底面側と同程度の厚さに形成される。つまり、押圧金型38により押圧されることで、拘束凹部30の底面側の湾曲凹部30−2に向かって引出し端子2が変形するためである。そして、電極箔4と引出し端子2を重ね合わせた部位の厚さが薄いほど、引出し端子2と電極箔4の接続強度は向上する。つまり、押圧金型40と拘束治具22の間に存在する箔接続部8の肉厚が薄いほど、押圧金型40で押圧した際の押圧力の影響を高めることができる。電極箔4の表面部に形成されるエッチング層20が破壊され地金部18が表出し、地金部18と引出し端子2が押圧され、金属結合し、接続される。
【0062】
(d) このような予備成形を行った引出し端子2を用いれば、電極箔4の幅が狭い場合にも、また引出し端子2の箔接続部8が短い場合にも、電極箔4と引出し端子2との冷間圧接接続が行える。
【0063】
(e) 電極箔4の狭小化は、電極箔4と引出し端子2との接続面積を狭くするが、上記実施の形態によれば、電極箔4が狭小化しても引出し端子2との接続強度が高められる。
【0064】
(f) 引出し端子2が狭小化し、引出し端子2の幅が狭いと、幅方向の材料が少なく、その分だけ引出し端子2の構成金属の抵抗が小さくなる。このため、圧接する際の押圧力に対し、引出し端子2から電極箔4に対する反発力が低下する。このため、圧接時の押圧力は幅方向に拡散し、引出し端子2を幅方向への広がりを生じさせる。この引出し端子2の伸びに追従して、引出し端子2の電極箔4との接触部に冷間押圧金型の押圧方向に変形する伸びが生じる。電極箔4が伸ばされる結果、箔厚が局所的に薄くなり、箔割れの原因となることがある。このような不都合を上記実施の形態では補うことができ、信頼性のある接続状態を得ることができる。
【0065】
(g) 拘束治具22の拘束凹部30の容積が引出し端子2の箔接続部8の体積と同一であるため、予備成形によって凹部14が形成された箔接続部8は拘束治具22の上面に一致した状態となる。そして、箔接続部8に電極箔4を冷間圧接により接続する際、箔接続部8の金属流動が抑えられ、箔接続部8と電極箔4との接続強度が高く、安定した接続状態が得られる。
【0067】
図6は、第2の実施の形態に係る電極箔および引出し端子の圧接を示している。
【0068】
この実施の形態では、
図6のAおよびBに示すように、拘束治具22に引出し端子2、引出し端子2の箔接続部8の上に配置された電極箔4の上に第2の拘束治具42を配置し、圧接接続を行ってもよい。拘束治具42には、押圧金型40を通過可能な貫通孔44が形成されている。これにより、拘束治具22で位置決めされた箔接続部8と、拘束治具42との間に電極箔4が拘束されて押圧金型40により圧接接続が行われる。
【0069】
斯かる構成によれば、
図6のCに示すように、圧接接続される電極箔4を拘束治具42により電極箔4の上面部で拘束でき、上面方向への電極箔4の跳ね上がりを阻止することができる。この跳ね上がり阻止により、電極箔4の伸びや脆弱化を防止できる。
【0070】
<第2の実施の形態の特徴事項および効果>
【0071】
(a) 電極箔4の圧接接続による変形や伸びを防止でき、圧接接続部12の接続強度を高めることができる。
【0072】
(b) 電極箔4の変形を防止でき、圧接接続部12を安定化し、接続の信頼性が高められる。
【0074】
(1) 上記実施の形態では、区画壁34を備えた拘束治具22を用いているが、
図7に示すように、区画壁34のない拘束凹部30を備えた拘束治具23を用いてもよい。区画壁34のない拘束凹部30を備えた拘束治具を用いた場合、2つの押圧金型40に挟まれた部位にそれぞれの押圧金型40から加えられた押圧力を中心部方向に向わせることができ、これにより、電極箔4側への反発力が生じ、押圧力と反発力で挟まれ、電極箔4と引出し端子2はより強固に接続される。
【0075】
(2) 上記実施の形態では、平行壁面部30−1に連続して湾曲凹部30−2を形成しているが、これらを全体として湾曲面状に形成してもよい。このようにすれば、平行壁面部30−1と湾曲凹部30−2との境がない曲面形状となる。平行壁面部30−1と湾曲凹部30−2との境があれば、その境が平坦面から湾曲面への変化点となりうる。この変化点に電極箔4が押圧されると、その変化点から応力集中を受けることになる。つまり、その変化点から電極箔4に対し負荷が集中し、電極箔4にひび割れや箔割れを生じさせる原因になる。これに対し、平行壁面部30−1と湾曲凹部30−2を変化点の無い湾曲状とすれば、変化点から受ける応力が無く、電極箔4のひび割れや箔割れを防止できる。
【0076】
(3) 上記実施の形態では、拘束治具22に直交壁面部30−3を構成しているが、なくてもよい。
【0077】
(4) 上記実施の形態では、拘束治具42と押圧金型40とを別体で構成しているが、これらを一体化した押圧治具としてもよい。
【0078】
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。