JP2004303814A - 電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型のアルミ電解コンデンサにおける電極箔と引き出し端子との接続を容易とする。
【解決手段】電極箔と引き出し端子を重ね合わせ、ステッチによる接続と、該ステッチによる接続部の近傍に成された超音波溶接又はコールドウェルドによる接続と、により前記電極箔と引き出し端子を接続することで、限られた接続範囲の中で、接続が容易となり、かつ十分な機械的強度と、電気的信頼性を備えた接続構造を有する電解コンデンサを提供できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型のアルミ電解コンデンサ等のコンデンサにおける電極箔と引き出し端子との接続構造、およびその接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミ電解コンデンサでは、電極箔２として、表面にエッチング処理および酸化皮膜を形成した陽極箔と、表面にエッチング処理を施した陰極箔があり、引き出し端子１として、所定長さの平坦部を備えたアルミニウム線にＣＰ線を溶接したものや、薄平状のタブ端子などがあり、これらの引き出し端子１を前記陽極箔、陰極箔に接続し、この陽極箔及び陰極箔の間に絶縁紙などからなるセパレータを介在して巻回してコンデンサ素子が形成される。このコンデンサ素子は外装ケースに収納され開口部を封口部材により封止されアルミ電解コンデンサが完成する。
【０００３】
従来より、前記電極箔２と引き出し端子１との接続方法としては、電極箔２に引き出し端子１を重ね合わせ、ステッチ、コールドウェルド、超音波溶接等により接続が行われている。そして、電極箔２と引き出し端子１との接続における機械的強度及び電気的信頼性を高める方法として、引き出し端子１の長さ方向に、ステッチによる接続３、及びコールドウェルドによる接続７を連設したり（例えば、特許文献１）、同じく引き出し端子１の一部に薄板部を設け、ステッチによる接続３、及び該薄板部にコールドウェルドによる接続７を連設したものや（例えば、特許文献２）、ステッチによる返り部８を超音波溶接又はコールドウェルドにて再度接続したもの（例えば、特許文献３）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０７−２３５４５３号公報
【特許文献２】
特開平０６−８４７１１号公報
【特許文献３】
実開昭５４−１６４８６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、電子機器の小型化に伴って、コンデンサにおいても小型化、低背化の要請が高まってきている。小型化、低背化に関しては、電極箔２の幅を小さくすることで対応可能であるものの、電極箔２の幅が小さくなるにつれ、引き出し端子１も同じく小さくしなければならず、例えば、電極箔２の寸法は、小さいものでは幅が１．５ｍｍ程度、長さが１０ｍｍ程度、引き出し端子１の寸法も幅は１．０ｍｍ程度、長さも１．５ｍｍ程度であり、接続範囲としては電極箔２と引き出し端子１が重ね合う部分として、幅１．０ｍｍ、長さ１．５ｍｍ程度となり、この限られた接続範囲での接続にて、電極箔２と引き出し端子１との接続の機械的強度および電気的信頼性を確保することは困難である。
【０００６】
そして、このような小型の電解コンデンサにおいては、従来の接続方法のように（特許文献１及び特許文献２）、引き出し端子１の長さ方向に、ステッチによる接続３、及びコールドウェルドによる接続７を連設するには、所定の接続範囲を確保しなければならず、これにはステッチ針の寸法を小さくして連設することは考えられるものの、小さくした分ステッチによる返り部８も小さくなるため、電極箔２と引き出し端子１との接続の機械的強度及び電気的接続性が不安定になるため、ステッチ箇所の小型化には限界がある。加えて、各ステッチによる接続箇所間での距離ｔ１、及びステッチによる接続箇所と重ねあわせ部分の端部との距離ｔ２を所定寸法取らないと薄い電極箔２に亀裂が生じる不具合などがあり、従ってステッチによる接続３とコールドウェルドによる接続７を長さ方向に連接することはできない。
【０００７】
また、ステッチによる返り部８を超音波溶接又はコールドウェルドにて再度接続した場合では（特許文献３）、ステッチ針により形成された返り部８は強度が低く超音波溶接又はコールドウェルドにて振動や加圧を行うと、返り部８が根本付近から剥離してしまい接続の信頼性が低いものとなっている。
【０００８】
そこで、本発明は、小型のアルミ電解コンデンサのように電極箔と引き出し端子との接続範囲が限られている場合であっても、容易に接続が可能であり、接続の機械的強度及び電気的信頼性を兼ね備えた引き出し端子と電極箔との接続を有する電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
小型の電解コンデンサのように電極箔と引き出し端子との接続範囲が限られている中でも、ステッチでは接続強度を維持できるものの、複数箇所に連接できず、従って一箇所のみの接続になり、この状態では接続後に該ステッチの接続部を軸として回転してしまうなどの不具合が生じてしまう。そこで、本発明の電解コンデンサは、電極箔と引き出し端子を重ね合わせ、ステッチによる接続と、該ステッチによる接続部の近傍に成された超音波溶接又はコールドウェルドによる接続と、により前記電極箔と引き出し端子が接続されていることを特徴とする。
【００１０】
即ち、電極箔と引き出し端子を重ね合わせ、この重ね合わせた部分にステッチによる接続で、接続強度を維持し、更に超音波溶接又はコールドウェルドによる接続を該ステッチによる接続部の近傍に形成することで、電極タブと引き出し端子との前記ステッチ接続部を軸として回転することを確実に防止できるとともに、電極箔と引き出し端子との電気的接続性を高められ、電解コンデンサにおいて、限られた接続範囲の中で、十分な機械的強度と、電気的信頼性を備えた接続構造を実現できる。
【００１１】
本発明の電解コンデンサにおいて、請求項２に係る電解コンデンサは、前記超音波溶接又はコールドウェルドにより、前記ステッチによる接続部を囲うように接続されてなることを特徴とする。これにより、ステッチによる接続部を囲うように超音波溶接又はコールドウェルドにより接続されているため、ステッチの接続部を軸とする回転やずれが確実に防止できる。また、ステッチによる接続部を囲うように成されているため、この接続構造は、縦、横、斜め方向などあらゆる方向からの機械的ストレスに対しても接続部の剥離などが防止されて、信頼性の高い接続構造を有する電解コンデンサとなる。
【００１２】
本発明の電解コンデンサにおいて、請求項３に係る電解コンデンサは、前記超音波溶接又はコールドウェルドにより、前記引き出し端子の側面部が電極箔と接続されていることを特徴とする。引き出し端子の厚みは薄く、従って鋭角となっている側面部は超音波溶接又はコールドウェルドにより容易に電極箔と接続でき、接続範囲が限られた小型の電解コンデンサの引き出し端子においては、その作業性が大幅に向上する。
【００１３】
本発明の電解コンデンサにおいて、請求項４に係る電解コンデンサは、前記超音波溶接又はコールドウェルドは、前記引き出し端子の側面部のうち少なくとも角部が電極箔と接続されていることを特徴とする。即ち、前記引き出し端子の側面部のうち角部は更に鋭角であるため、超音波溶接又はコールドウェルドによりさらに容易に電極箔と接続でき、接続範囲が限られた小型の電解コンデンサの引き出し端子においては、その作業性が大幅に向上する。
【００１４】
本発明の電解コンデンサにおいて、請求項５に係る電解コンデンサは、前記ステッチによる接続箇所が単一であることを特徴とする。限られた接続範囲である小型の電解コンデンサにおける引き出し端子と電極箔を接続するには、ステッチの接続箇所を単一とすることで、接続範囲内にて効率的に接続できるとともに、接続強度も十分に維持可能となる。
【００１５】
また、本発明の電解コンデンサの製造方法においては、請求項６に係る電解コンデンサの製造方法は、電極箔と引き出し端子を重ね合わせ、この重ね合わせた部分の略中央に成されるステッチによる接続処理と、該ステッチによる接続処理により成される接続部の近傍に成される超音波溶接又はコールドウェルドによる接続処理と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
即ち、この電解コンデンサの製造方法は、電極箔と引き出し端子との重ね合わせた部分の略中央付近にステッチによる接続処理により、電極箔と引き出し端子との機械的接続を行い、またステッチによる接続部分の近傍に成される超音波溶接又はコールドウェルドによる接続処理により、電気的接続を確実にならしめるとともに、回転やずれを防止し、機械的強度を更に高めることができ、電解コンデンサにおいて、限られた接続範囲の中で十分な接続強度と、電気的信頼性を備えた接続構造を実現できる。
【００１７】
また、本発明の電解コンデンサの製造方法において、請求項７に係る電解コンデンサの製造方法は、前記超音波溶接又はコールドウェルドによる接続処理を行った後、前記ステッチによる接続処理を行うことを特徴とする。これによると、電極タブと引き出し端子の接触面での機械的ストレスが大きい超音波溶接又はコールドウェルドを先に行うことで、接続作業が容易となり、また接続の機械的強度も向上するため好ましい。
【００１８】
また、本発明の電解コンデンサの製造方法において、請求項８に係る電解コンデンサの製造方法は、前記超音波溶接又はコールドウェルドによる接続処理が、前記ステッチによる接続部を囲うように成されることを特徴とする。これによると、前記超音波溶接又はコールドウェルドによる接続処理をステッチによる接続部を囲うように行うことで、この接続構造は、縦、横、斜め方向などあらゆる方向からの機械的ストレスに対しても接続部の剥離などが防止されて、信頼性の高い接続構造を有する電解コンデンサとなる。
【００１９】
【実施例】
以下に図面に基づき本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係る電解コンデンサにおける電極箔２と引き出し端子との接続工程を示している。
【００２０】
電解コンデンサは、コンデンサ素子が封入される外装ケースを備えており、この外装ケースの開口部は引き出し端子１を挿通する貫通孔を有する弾性ゴムからなる封口部材によって封止される。
【００２１】
引き出し端子１はアルミニウムからなる棒状部材の一部をプレス加工し、平坦部と丸棒部を形成し、該丸棒部に線材からなるＣＰ線を溶接して形成される。この引き出し端子１は、アルミニウムなどの主に電極箔２と同一の素材から構成され、表面にエッチング層及びその上に酸化皮膜層が形成された陽極箔と、表面にエッチング層が形成された陰極箔の各々に接続される。なお、ＣＰ線は鋼線材に銅メッキを施し、さらに必要に応じて錫メッキやハンダメッキが施されている。
【００２２】
この引き出し端子１と各電極箔２との接続方法について、以下に述べる。まず、接続を行う陽極箔又は陰極箔に引き出し端子１を重ね合わせ、図示しない超音波溶接装置に配置する。この超音波溶接装置は、超音波溶接ホーンと、前記電極箔２と引き出し端子１を載置するアンビルからなる。まず、電極箔２と引き出し端子をアンビル上に載置し、図示しない固定手段により把持する。なお、電極箔２と引き出し端子の重ね合わせ部は、アンビル上に、後述する次工程のステッチによる接続予定部３を囲うように、なおかつ前記超音波溶接ホーンが引き出し端子１の側面部５に対応するような位置に配置される。超音波溶接ホーンの形状は、先端部がステッチによる接続予定部３を除いて、周囲を囲うように溶接用の突起が形成されている。そして、前記超音波溶接ホーンにより、電極箔２と引き出し端子との重ね合わせ部を加圧するとともに、図示しない超音波振動源から超音波エネルギが付与されて、電極箔２と引き出し端子１との超音波溶接接続が行われる。
【００２３】
次に、超音波溶接により接続された電極箔２と引き出し端子１を図示しないステッチ装置に移送する。ステッチ装置は、上方にステッチ針、下方に該ステッチ針を挿通する孔を有する載置台を備え、該載置台に前記超音波溶接により接続された電極箔２と引き出し端子１を配置し、図示しない固定手段により把持する。なお、電極箔２と引き出し端子１の重ね合わせ部の略中央付近にステッチ針が位置するように、そして前記超音波溶接による接続部に重ならないように、載置台に配置される。ステッチ針は安定的な接続が可能な最小のものとして先端部の断面形状が一辺が０．３ｍｍ程度の正四角形で、先端が鋭利のものを用いている。そして、前記ステッチ針を引き出し端子側から重ね合わせ部に突き刺し、電極箔側に形成された電極箔２及び引き出し端子１の返り部８をプレス等により押し潰して、電極箔２に食い込ませることで、電極箔２と引き出し端子１との接続を行う。
【００２４】
前述のように接続された電極箔２と引き出し端子１の重ね合わせ部は、図１の（ｂ）に示すように、該重ね合わせ部の中央付近にステッチによる接続がなされ、超音波溶接により、このステッチによる接続部３の周囲を囲い、なおかつ引き出し端子１の側面部５での接続が成されている。そしてこの接続により、ステッチ針の突き刺しによる貫通孔の端部から電極箔２の端部までの距離ｔを十分に確保でき、実施例では、少なくともひび割れが生じない距離として０．３ｍｍほど確保でき、電極箔２のひび割れなどの不具合が生じにくく、また、超音波溶接による接続部４により、電気的接続をさらに確実にならしめるとともに、回転やずれを防止し、機械的強度を更に高めることができ、限られた接続範囲の中で、十分な機械的強度及び電気的信頼性を備えた接続構造を容易に形成できる。
【００２５】
なお、この実施例における引き出し端子の寸法は、幅が０．８〜１．５ｍｍ程度、長さが１０〜１００ｍｍ程度、引き出し端子の寸法も幅は１．０ｍｍ程度、長さも０．８〜１．５ｍｍ程度であり、接続範囲としては電極箔２と引き出し端子が重ね合う部分として、幅１．０ｍｍ、長さ０．８〜１．５ｍｍ程度であり、このように電極箔２と引き出し端子１との接続範囲が限られた場合において極めて有効な手法となる。
【００２６】
なお、本実施例では、電極箔と引き出し端子を重ね合わせ、この重ね合わせ部の略中央付近にまず第一の処理として超音波溶接による接続を行い、その後、第二の処理としてステッチによる接続を行っているが、先にステッチによる接続処理を行い、その後超音波溶接を行うことができる。
【００２７】
そして、上述のように、引き出し端子１と各電極箔２がそれぞれ接続されると、各電極箔２、つまり陽極箔と陰極箔の間に電解紙などからなるセパレータが介在されて巻回され、コンデンサ素子が形成される。このコンデンサ素子は外装ケースに収納され、開口部を封口部材にて封止されて電解コンデンサが完成する。
【００２８】
次に本発明の他の実施例における電極箔２と引き出し端子１との接続状態について説明する。
【００２９】
図２の（ａ）に示すように、電極箔２と引き出し端子１との重ね合わせ部には、中央付近にステッチによる接続部３と、引き出し端子１の側面部５に超音波溶接による接続部４が形成されている。この引き出し端子１は、厚みは薄く、従って鋭角となっている側面部５は超音波溶接により容易に電極箔２と接続でき、限られた接続面積であっても、容易に接続可能となる。図２の（ａ）のように、引き出し端子１の幅方向における側面部５を超音波溶接により接続したり、ＣＰ線と反対側の長さ方向における側面部５を接続することもできる。なお、上述のように、重ね合わせ部の側面部５の一辺を接続するなど、側面部５の接続範囲が広いほど、接続後の機械的強度、電気的信頼性が向上するため好ましいが、側面部５の一部分を接続してもよい。超音波溶接用ホーン形状は上記電極箔２と引き出し端子１の重ね合わせ部における接続位置に応じて、適宜変更されている。
【００３０】
また、図２の（ｂ）に示すように、電極箔２と引き出し端子１との重ね合わせ部には、中央付近にステッチによる接続部３と、引き出し端子１の側面部５のうち、角部６に超音波溶接による接続部４が形成されている。前記引き出し端子１の側面部５のうち角部６は更に鋭角であるため、超音波溶接によりさらに容易に電極箔２と接続でき、接続範囲が限られた小型の電解コンデンサの引き出し端子１においては、その作業性が大幅に向上する。なお、前記電極箔２と引き出し端子１の重ね合わせ部の角部６の接続は単数、複数でも良いが、数が多いほど、接続後の機械的強度、電気的信頼性が向上するため好ましい。
【００３１】
本実施例では、ステッチによる接続部３の近傍に形成される接続方法として超音波溶接を用いて説明したが、コールドウェルドにより電極箔２と引き出し端子１を接続することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、小型のアルミ電解コンデンサのように電極箔と引き出し端子との接続範囲が限られている場合であっても、容易に接続が可能であり、接続の機械的強度及び電気的信頼性を兼ね備えた引き出し端子と電極箔との接続構造を提供できる。
【００３３】
また、本発明の電解コンデンサの製造方法によれば、接続作業を容易とし、電気的接続を確実にならしめるとともに、回転やずれを防止し、機械的強度を更に高めることができ、電解コンデンサにおいて、小型品などの接続範囲が限られた場合であっても、十分な接続強度と、電気的信頼性を備えた接続構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電極箔と引き出し端子との接続工程を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る電極箔と引き出し端子との接続状態を示す上面図である。
【図３】従来の電極箔と引き出し端子との接続状態を示す上面図である。
【符号の説明】
１．引き出し端子
２．電極箔
３．ステッチによる接続部
４．超音波溶接による接続部
５．側面部
６．角部
７．コールドウェルドによる接続部
８．返り部

Claims (8)

1. 電極箔と引き出し端子を重ね合わせ、ステッチによる接続と、該ステッチによる接続部の近傍に成された超音波溶接又はコールドウェルドによる接続と、により前記電極箔と引き出し端子が接続されてなる電解コンデンサ。
2. 前記超音波溶接又はコールドウェルドにより、前記ステッチによる接続部を囲うように接続されてなる請求項１に記載の電解コンデンサ。
3. 前記超音波溶接又はコールドウェルドにより、前記引き出し端子の側面部が電極箔と接続されてなる請求項１または２に記載の電解コンデンサ。
4. 前記超音波溶接又はコールドウェルドは、前記引き出し端子の側面部のうち少なくとも角部が電極箔と接続されてなる請求項３記載の電解コンデンサ。
5. 前記ステッチによる接続箇所が単一である請求項１乃至４いずれかに記載の電解コンデンサ。
6. 電極箔と引き出し端子を重ね合わせ、この重ね合わせた部分の略中央に成されるステッチによる接続処理と、該ステッチによる接続処理により成される接続部の近傍に成される超音波溶接又はコールドウェルドによる接続処理と、を含む前記電極箔と引き出し端子を接続する電解コンデンサの製造方法。
7. 前記超音波溶接又はコールドウェルドによる接続処理を行った後、前記ステッチによる接続処理を行う請求項６に記載の電解コンデンサ。
8. 前記超音波溶接又はコールドウェルドによる接続処理が、前記ステッチによる接続部を囲うように成される請求項６又は７に記載の電解コンデンサの製造方法。

Images