CN101652823A - 电容器 - Google Patents

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Abstract

电容器包括：在两端上设置了电极的元件(1)、将元件(1)的阴极电极部(1c)与内底面接合部接合并收容的金属壳体(2)、将元件(1)的阳极电极部(1b)与内表面的接合部接合并密封金属壳体(2)的开口部的端子板，金属壳体(2)的接合部(2a)的面积S1、端子板的接合部(3a)的面积S2、除了金属壳体(2)的接合部(2a)的内底面与元件(1)的抵接面积S3的关系为S1＜S2＜S3。在金属壳体(2)内的元件(1)上配置端子板进行加压时，利用金属壳体(2)的接合部(2a)压溃元件(1)的阴极电极部(1c)后，利用端子板的接合部(3a)压溃元件(1)的阳极电极部(1b)，从而能够在元件(1)的各电极部(1b、1c)均在所需的压溃量下进行稳定的激光焊接，提高接合可靠性。

Description

电容器
技术领域
本发明涉及各种电子设备和混合式汽车的再生用、或者蓄电用等中使用的电容器。
背景技术
图2是用于表示这种现有的电容器的元件11(未图示)的内部构造的展开图。元件11的构造为：在由铝箔构成的集电体27上将形成了分极性电极层25的正负一对电极向相互相反的方向上错开位置，在其间夹设隔离物26而卷绕。在集电体27中，没有形成分极性电极层25的部分是分极性电极层的未形成部，其一部分成为阳极21b和阴极21c。图3是示出了现有的电容器的结构的剖视图。在图3中，在元件11中具有中空部11a。从元件11的两端面分别取出阳极和阴极。元件11与驱动用电解液(未图示)一起收纳于收容了他们的铝制的有底筒状的金属壳体12内。在金属壳体12中具有以嵌入元件11的中空部11a内的方式与内底面一体设置的突起12a。将该突起12a嵌入元件11的中空部11a内并插入金属壳体12内，通过激光焊接元件11的阴极侧端面和金属壳体12的内底面进行机械且电接合。铝制的端子板13与元件11的阳极侧端面接合，并且配设在金属壳体12的开口部并进行密封。
图4A、图4B、图4C、图4D分别是表示现有的电容器中使用的端子板13的结构的外表面侧的立体图、内表面侧的立体图、图4B中的4C-4C剖面图、图4B中的4D-4D剖面图。该端子板13以接合元件11的阳极侧端面的内表面作为基准面D(参照图4D)，使该基准面具有除了外周部13a和从该外周部13a朝向中心的多个带状的接合部13b之外的其他部分向外侧隆起的结构。在电容器的组装中，通过激光焊接对接合部13b和元件11的阳极侧端面进行机械且电接合。
此外，在该端子板13的内表面中央设置嵌入元件11的中空部11a内的突起13c。而且在该端子板13的外表面侧设置外部连接用的阳极端子13d，并且在外表面侧的外周上分别成圆环状地设置用来嵌入后述的密封用橡胶15的台阶部13e和该台阶部13e的大致中央的突起13f。此外，在外面侧设置的止转部13g和具有兼作电解液注入部的安全阀安装孔13h(安全阀未图示)。
在图3中，将在端子板13的内表面设置的突起13c嵌入到元件11的中空部11a内，通过激光焊接将元件11的阳极侧端面接合到接合部13b上。将该端子板13隔着绝缘部件14配置在金属壳体12的开口部，在端子板13的外面周缘上配置了密封用橡胶15的状态下，通过对金属壳体12的开口端进行卷边加工以压接密封用橡胶15，进行密封，构成电容器。
如此构成的现有的电容器由于端子板13的基准面成为与元件11的阳极侧端面的接合部，所以从元件11的阳极侧端面到加工后的金属壳体12上端的尺寸极小，结果是由于能够提高相同高度的电容器中元件11的高度，所以在实现电容提高的同时还能够实现低电阻化。
再有，作为与该申请的发明相关的现有技术文献信息，例如已知专利文献1。
在现有的电容器中，通过激光焊接将元件11的阳极侧端面以及阴极侧端面分别与端子板13的内表面以及金属壳体12的内底面接合。通过该激光焊接进行接合的部分是在通过将端子板13的内表面上设置的多个带状的接合部13b(虽未图示，但与金属壳体12的内底面结构相同)按压到元件11的阳极侧端面上，从而将阳极侧端面以局部压溃的状态进行激光焊接。
作为具体的制造方法，是将元件11插入金属壳体12内，接着在金属壳体12的开口部配置端子板13，通过向该端子板13加压，在设置于金属壳体12的内底面上的接合部处将元件11的阴极侧端面局部地压溃，同时在设置于端子板13的内表面上的接合部13b处将元件11的阳极侧端面局部地压溃，然后进行激光焊接的方法。
因此，是否能够将元件11的阳极侧端面以及阴极侧端面压溃成所希望的形状/尺寸决定了激光焊接的质量。但是，由于元件11的阳极侧端面以及阴极侧端面的压溃状态不能从外观上确认，所以只能对激光焊接后的接合状态及其强度进行管理。结果是由于元件11的阳极侧端面或阴极侧端面的压溃状态不好，在通过激光焊接所形成的接合中产生偏差，由此使焊接部位不够从而产生电极引出电阻的增加和连接电阻的增加。因此，存在着在对电容器施加充放电负载时产品发热变大，产品寿命变短的问题。
专利文献1：日本特开2006-173440号公报。
发明内容
本发明解决了现有的问题，提供了一种可以高精度地进行元件、端子板以及金属壳体的接合，发挥优异的接合可靠性的电容器。本发明包括：在两端形成了一对电极部的元件；收容该元件以及驱动用电解液，并且使元件一侧的电极与在内底面上成凸状设置的接合部接合的金属壳体；使元件的另一侧的电极与在内表面上成凸状设置的接合部接合并密封金属壳体的开口部的端子板，在金属壳体的内底面上设置的与元件的接合部的面积S1、在端子板的内表面上设置的与元件的接合部的面积S2、除去在金属壳体的内底面上设置的与元件的接合部的金属壳体内底面与元件的抵接面积S3的关系为S1＜S2＜S3。
通过如上的结构，在插入金属壳体内的元件上设置端子板，通过向该端子板加压而压缩元件时，该压缩的力从面积最小的部分依次向面积大的部分施加。因此，首先，在金属壳体的内底面上成凸状设置的接合部使元件的阴极侧端面的一部分仅压溃凸状的接合部的突出高度部分，接着该阴极侧端面的没有被压溃的剩余部分与金属壳体的内底面抵接，然后在端子板的内表面上成凸状设置的接合部使元件的阳极侧端面的一部分仅压溃规定的尺寸量。从而，由于容易同时获得元件的阳极侧端面以及阴极侧端面的规定的压溃量，所以能够通过激光焊接形成稳定的接合部。因此，即使进行大电流的充放电也能够抑制产品发热，能够得到抑制寿命变差以及特性变差，实现可靠性优异的电容器的效果。
附图说明
图1A是表示本发明一实施方式的电容器的结构的俯视图。
图1B是表示本发明一实施方式的电容器的结构的主视剖面图。
图1C是表示本发明一实施方式的电容器的结构的仰视图。
图2是表示现有的电容器的结构的展开图。
图3是表示现有的电容器的结构的剖面图。
图4A是表示现有的电容器中使用的端子板的结构的外表面侧立体图。
图4B是表示现有的电容器中使用的端子板的结构的内表面侧立体图。
图4C是表示现有的电容器中使用的端子板的4C-4C剖面图。
图4D是现有的电容器中使用的端子板的4D-4D剖面图。
符号说明
1  元件
1a  中空部
1b  阳极电极部
1c  阴极电极部
2  金属壳体
2a、3a  接合部
2b  挤压加工部
3  端子板
3b  端子部
4  绝缘部件
5  密封橡胶
6  压力调整阀
具体实施方式
图1A、图1B、图1C分别是表示本发明一实施方式的电容器的结构的俯视图、主视剖面图、仰视图。元件1与现有的构造相同。即，元件1的构成为：通过使含有铝箔的集电体上除一端以外，将形成了分极性电极层的正负一对电极在彼此相反的方向上重叠，在其间夹设隔离物并进行卷绕，由此使正负电极的各分极性电极层未形成部在彼此对置的端面上露出，将阳极电极部1b和阴极电极部1c分别从该元件1的两端面取出。在中心具有中空部1a。
金属壳体2是收容了元件1和驱动用电解液(未图示)的铝制的有底圆筒状壳体。利用在该金属壳体2的内底面上设置为带状呈凸型突出的接合部2a，将插入金属壳体2内的元件1的一侧的端面上设置的阴极电极部1c压溃，通过从外部向该接合部2a照射激光进行激光焊接，机械且电接合金属壳体2与元件1的阴极电极部1c。
铝制的端子板3具有在其内表面的大致中央处成带状突出设置的接合部3a、外部连接用的端子部3b。由接合部3a将在元件1的另一侧的端面上设置的阳极电极部1b压溃，通过从外部向该接合部3a照射激光进行激光焊接，进行机械且电接合，将元件1的阳极从端子板3中取出。
设置在端子板3的外周面与金属壳体2的内周面之间使二者绝缘的截面为L形的圆环状的绝缘部件4通过由挤压加工部2b对金属壳体2的外周面进行横向挤压加工来定位。密封橡胶5配置在上述端子板3的上表面周缘，通过对金属壳体2的开口端进行卷边加工而压缩进行密封。压力调整阀6被设置为堵塞设置在上述端子板3的电解液注入用的连通孔。
更具体地说明根据如此构成的本实施方式的电容器。首先，将元件1制作成Ф25×130L(mm)的尺寸，阳极电极部1b和阴极电极部1c分别高4mm。在金属壳体2的内底面中央处以带状突出设置的接合部2a宽3mm、长22mm、突出高度0.2～0.8mm。由此，接合部2a的面积S1为66mm2。
突出高度0.2～0.8mm与元件1的阴极电极部1c组装时与底面抵接而被压接并变形的高度相同。其高度为该值以下时，可能仅通过不够的高度进行激光焊接时的接合力变弱。此外，其高度为该值以上时，可能焊接部进入元件1中，成为电容降低等特性变差的原因。
在端子板3的内表面大致中央处以带状突出设置的接合部3a宽4mm、长22mm，由于与成为端子板3的基准面的外周部在同一个面上，所以其突出高度的表观值为零，但是由于该接合部3a以外向外表面侧鼓起，所以实际上仅接合部3a突出，由此，接合部3a的面积S2为88mm2。
除去在金属壳体2内底面上设置的与元件1接合的接合部2a之外，金属壳体2的内底面与元件1的抵接面积S3为元件1的面积(图1C的虚线内的491mm2)-接合部2a的面积S1(66mm2)＝425mm2，这些各面积的关系为S1＜S2＜S3。
因此，在制造本实施方式的电容器时，将元件1插入金属壳体2内，在该元件1上配置端子板3，通过将该端子板3向金属壳体2的内底面侧加压，将元件1的阳极电极部1b以及阴极电极部1c的一部分压溃时，由于从每单位面积施加了最大负荷的部分开始被压溃，所以根据上述各面积的关系，能够控制S1和S2的压溃量。
即，由在金属壳体2内底面上设置的接合部2a压溃元件1的阴极电极部1c的一部分，接着，元件1的阴极电极部1c的没有被压溃的剩下的部分与金属壳体2内底面抵接，然后由在端子板3内表面上设置的接合部3a压溃元件1的阳极电极部1b的一部分，加工结束，所以可以通过在金属壳体2内底面上设置的接合部2a以及在端子板3内表面上设置的接合部3a的面积和高度的设定、以及金属壳体2的外底面和端子板3的外表面在压缩前后的距离，将阴极电极部1c以及阳极电极部1b的压溃量控制为任意量，能够确保为防止集电体的熔断所必须的集电体重叠厚度。
由此，可以在将元件1的阳极电极部1b以及阴极电极部1c的一部分压溃规定的形状/尺寸后进行激光焊接，确保为防止集电体的熔断所必须的集电体重叠厚度(在端子板以及壳由铝构成，并且集电体由铝构成箔的情况下，集电体的重叠厚度大概是直接进行激光照射的外装部件的厚度的10％以上)，能够稳定地进行激光焊接接操作。因此，接合的质量稳定，即使进行大电流的充放电，也能够抑制产品发热，能够抑制寿命变差和特性变差，获得可靠性优异的电容器。
再有，底面的接合部2a宽3mm、长22mm、突出高度0.2～0.8mm，但是该长度22mm与元件1的端面的直径部分大致相等地相接。在组装元件1时，阴极电极部1c的一部分被压溃，但是在将加工为使在元件的两端面上突出的集电体突出部分向内周方向倾斜，从而使元件端面的直径变小的元件插入到壳体中后，压溃为预先向直径变小的方向变形。利用这种结构形成的接合部的长度方向与元件1的直径部分的几乎整个区域的阴极电极部焊接。虽然阴极电极部1c卷绕，但是在底面的接合部被焊接到其几乎全部外周的阴极电极部上时，电容器的特性优良。这是由于在充放电时迂回的路径的电流的流量变少，电感成分和电阻成分减少。
设置为在端子板3的内表面的大致中央处以带状突出的接合部3a宽4mm、长22mm。该长度22mm还与上述底面的长度相同，与元件1的直径部分大致相等地相接，具有与上述相同的效果。
此外，仅使各个面积的关系为S1＜S2＜S3，通过适当地限制激光焊接的激光照射范围，从而即使对于平面状的底面和平面状的端子面也能够实现。但是，不采取如本发明的突出形状，使平面形状的元件端面与焊接部抵接的情况下，难以抑制从元件的端面突出的集电体的重叠状态，不能以高的尺寸精度进行焊接。通过形成如本发明的突出部，实现稳定的激光加工。
在本实施例中，底面的突出的接合部分2a与端子板的突出部分3a分别具有文字一的直线状的形状。通过使他们具有简单的形状，即使进行短时间的激光焊接加工，也能够取得可靠性好的效果。
产业上的可利用性
本发明的电容器具有能够高精度地进行元件和端子板以及金属壳体的接合，发挥优异的可靠性的效果，可以用作要求特别严格的使用环境的汽车用的领域等。

Claims (5)

1.一种电容器，具有：
如下构成的元件，在由金属箔构成的集电体上除一端之外，将形成了分极性电极层的正负一对电极以彼此相反方向重叠，在所述电极之间夹设隔离物并进行卷绕，由此使正负电极的各个前期分极性电极层的未形成部在对置的端面露出，形成一对电极取出部；
有底筒状的金属壳体，其收容所述元件与驱动用电解液，并且使所述元件的一侧的电极与在内底面上突出设置的接合部接合；
端子板，将所述元件的另一侧的电极与在内表面上突出设置的接合部接合，密封所述金属壳体的开口部，
其中，在所述金属壳体的内底面上设置的与所述元件接合的接合部的接合面积S1、在所述端子板的内表面上设置的与所述元件接合的接合部的接合面积S2、除去在所述金属壳体的内底面上设置的与所述元件接合的前期接合部之外的所述金属壳体内底面与所述元件的抵接面积S3的关系为S1＜S2＜S3。
2.根据权利要求1所述的电容器，其中，
在所述金属壳体的内底面上设置的与所述元件接合的接合部的长度方向和在所述端子板的内表面上设置的与所述元件接合的接合部的长度方向中的至少任一方与所述元件的直径部分相接。
3.根据权利要求1所述的电容器，其中，
将在所述金属壳体的内底面上突出设置的与所述元件接合的接合部的突出高度和与前期接合部抵接而被压接的所述元件的变形高度设为相同尺寸。
4.根据权利要求1所述的电容器，其中，
在所述金属壳体的内底面上设置的与所述元件接合的接合部以及在所述端子板的内表面上设置的与元件接合的接合部分别通过激光焊接进行与所述元件的接合。
5.根据权利要求1所述的电容器，其中，
在所述内底面上突出设置的接合部和在所述端子板的内表面上突出设置的接合部中的至少一个具有直线状的形状。
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