JP2006286975A - コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期に渡り密封性能の高い、かつ接合強度が大きいコンデンサを提供すること。
【解決手段】 コンデンサ素子５と、該コンデンサ素子５を収納する開口部を有する外装ケース２と、前記開口部を密着封止する封口体３と、前記コンデンサ素子５に接続されているとともに、前記封口体３より外部に導出された引出端子４とを備え、前記引出端子４を前記封口体３と密封状態で接合したコンデンサ１であって、前記引出端子４をアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理が施された金属材料で構成し、前記封口体３をレーザ光２０の透過性材料で構成し、前記引出端子４と封口体３との当接部がレーザ光２０の照射により密着封止されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記開口部を密着封止する封口体と、前記コンデンサ素子に接続されているとともに、前記封口体より外部に導出された引出端子とを備え、前記引出端子を前記封口体と密封状態で接合したコンデンサ及びその製造方法に関する。

従来のコンデンサにおける引出端子と封口体の接合手段として、例えばゴム等の電気絶縁材で構成した封口体に引出端子の端子挿通孔を形成し、この端子挿通孔の孔径より少し大きめの丸棒状の引出端子を端子挿通孔に挿通して密封性を確保していた。そして、その密封性と、引き抜き強度を高めるためにカップリング剤を接合面に塗布したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしこの種の接合手段は、カップリング剤を塗布したとしても端子を孔に挿入しているだけなので引き抜き強度に限界があり、かつ封口体の劣化により密封性能を長期に渡り維持できない恐れがあった。

前記した事情の基に、封口体を熱可塑性樹脂で構成して金属製の引き出し端子に圧接あるいは熱融着して密封性と接合強度の向上を図ったものも公知である。（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−１８１１４９号公報（段落０００５、００２９、図１） 特開平５−２５９００８号公報（段落００１２）

前記特許文献２に記載された接合手段は、圧接や熱融着よる接合であるので、引出端子と封口体の密封性及び接合強度は向上は見られるものの、ヒートサイクルや長期使用による封口体の劣化に基づく密封性及び接合強度の低下は避けることはできず、更に改良の余地があった。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、長期に渡り密封性能の高い、かつ接合強度が大きいコンデンサ及びその製造方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のコンデンサは、
コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記開口部を密着封止する封口体と、前記コンデンサ素子に接続されているとともに、前記封口体より外部に導出された引出端子とを備え、前記引出端子を前記封口体と接合したコンデンサであって、前記引出端子をアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理が施された金属材料で構成し、前記封口体をレーザ光の透過性材料で構成し、前記引出端子と封口体との当接部がレーザ光の照射により密着封止されていることを特徴としている。
この特徴によれば、透過性材料を介してレーザ光を当接部の任意の位置、及び全体に照射可能であるので、外力に対しても接合力が低下することがない。また金属材料から成る引出端子の表面にナノレベルの超微細凹部が形成されているので、レーザ光の照射により、引出端子と封口体が直接的に結合されて接合の密着度を高めることができ、長期に渡り接合強度が大きく、密封性能の高い引出端子と封口体の接合構造を有するコンデンサを提供できる。

本発明の請求項２に記載のコンデンサは、請求項１に記載のコンデンサであって、
前記レーザ光の透過性材料は、そのレーザ光の透過率が１５％以上であることを特徴としている。
この特徴によれば、透過性材料のレーザ光透過率が１５％以上であれば、レーザ光を有効に当接部に照射することができるので、コンデンサの生産性の向上と省エネ化が図れる。

本発明の請求項３に記載のコンデンサは、請求項１または２に記載のコンデンサであって、
前記透過性材料は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーであることを特徴としている。
この特徴によれば、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーは種類が豊富であり、引出端子の材料に応じて、透過性又は軟化性に好適なものを選択できる。特に熱可塑性エラストマーはその弾性力により、レーザ光の照射時における引出端子との密着度をより高めることができる。

本発明の請求項４に記載のコンデンサは、請求項３に記載のコンデンサであって、
前記熱可塑性樹脂はポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマーから選ばれたいずれか一つであることを特徴としている。
この特徴によれば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマーはいずれも、引出端子に対して密着性に優れ、接合力も大きい。

本発明の請求項５に記載のコンデンサの製造方法は、
コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記開口部を密着封止する封口体と、前記コンデンサ素子に接続されているとともに、前記封口体より外部に導出された引出端子とを備え、前記引出端子を前記封口体と接合するコンデンサの製造方法であって、前記引出端子をアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理が施された金属材料で、前記封口体をレーザ光の透過性材料で構成するとともに、前記引出端子が封口体により包囲されて封口体より導出するように封口体と引出端子を当接し、次いでレーザ光を封口体側より該当接部に照射し、前記封口体の引出端子との当接部を溶融又は軟化させて引出端子と封口体とを接合することを特徴としている。
この特徴によれば、表面がアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物と接触させた引出端子の金属材料が、レーザ光の透過性材料から成る封口体により密着包囲されて封口体より導出するように封口体と引出端子を当接した上でレーザ光を照射し、封口体の引出端子との当接部を溶融又は軟化させて接合する際に、引出端子と封口体が直接的に結合されるので、レーザ光照射時の当接部の密着度を高くすることができ、また透過性材料を介して当接部のどの様な箇所にもレーザ光を照射できるので、密封性が高く接合強度の大きい接合が得られる。

本発明の請求項６に記載のコンデンサの製造方法は、請求項５に記載のコンデンサの製造方法であって、
前記レーザ光を照射する前に、前記金属材料を加熱しておくことを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光照射時に金属材料の昇温状態への移行を早めることができるとともに、溶融又は軟化した透過性材料との密着性が高められる。

本発明の請求項７に記載のコンデンサの製造方法は、請求項５または６に記載のコンデンサの製造方法であって、
前記金属材料に表面処理を施す前に、当接部に相当する箇所に微細な凹部を形成することを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光照射時に、溶融又は軟化した透過性材料が金属材料の微細な凹部に入り込みアンカー効果で接合強度の強化が図れる。

本発明の請求項８に記載のコンデンサの製造方法は、請求項５ないし７のいずれかに記載のコンデンサの製造方法であって、
前記レーザ光を照射している間は前記当接部が押圧状態にあることを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光を照射している間、当接部を押圧することにより、密着度が高められ、効率的に接合強度の大きい接合が可能となる。

本発明の請求項９に記載のコンデンサの製造方法は、請求項５ないし８のいずれかに記載のコンデンサの製造方法であって、
前記当接部は、レーザ光の照射前に熱溶着又は超音波溶接により予め仮接合されていることを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光照射時に引出端子と封口体の位置合わせが省略でき連続生産に好適であり、かつ熱溶着部又は超音波溶接部の再溶融化により両者の密封部の均質化が図れる。

本発明の実施例を以下に説明する。

本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図１は、実施例１におけるコンデンサを示す一部破断斜視図であり、図２は、レーザ光を用いた引出端子と封口体の接合を示す断面図である。

図１の符号１１は、本発明の適用された角状コンデンサ１１であり、このコンデンサ１１は、有底角筒状の外装ケース１２と、外装ケース１２内部に収納される２本の引出端子１４が接続されたコンデンサ素子１５と、外装ケース１２の開口を封口して引出端子１４を密封状態で外部に導出する略矩形状の封口体１３とで構成されている。

この外装ケース１２の内部には電解液が充填されており、外装ケース１２内部に収納されたコンデンサ素子１５は、陽極箔ならび陰極箔の間に電解液を保持するセパレータを介して前後に複数積層させた積層式タイプの電解コンデンサ素子１５が用いられている。尚、本実施例で用いられるコンデンサ素子１５には、陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して巻回させた円筒タイプの電解コンデンサ素子を用いてもよいし、電気二重層コンデンサ、フィルムコンデンサ等の各種コンデンサを用いるようにしてもよい。

また、この引出端子１４は電極箔に引出端子１４の一方が接続され、他方が封口体１３を貫通して封口体１３に装着される。尚、本実施例で用いる引出端子１４は、封口体１３に予め外部引き出し用となる外部端子をインサート形成し、別途電極箔に接続した内部端子を前記外部端子と接続したものを用いても良い。

引出端子１４のコンデンサ素子１５との内部の接続部分は、特に図示しないが電極箔（陽極箔ならび陰極箔）と接続し易いように平板状に形成されている。また、コンデンサ素子１５にはアルミニウムが使用されている。尚、本実施例では、使用するコンデンサ素子１５を平面視で四角形の角状としていることから外装ケース１２も角状としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら使用するコンデンサ素子１５が平面視で長円形のものであれば、外装ケースも長円筒状のものとすれば良いし、これら使用するコンデンサ素子１５が円形の円筒状のものであれば、外装ケースも円筒状のものとすれば良く、コンデンサ素子の形状に合わせて外装ケース１２の形状を適宜選択するとよい。

また、本実施例では外装ケース１２はレーザ光２０の吸収性を有する吸収性樹脂で形成されている。この吸収性樹脂には、後述する封口板１２の透過性材料としての熱可塑性樹脂と同様の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー等を用いることができるが、コンデンサの通常使用時における耐熱性、耐薬品性に優れたポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドが好適である。尚、外装ケース１２の開口上端には、外装ケース１２の厚みとほぼ同じ所定幅を有する当接面１２ａが形成されている。この当接面１２ａが封口体１３の下面１３ａに当接されるようになっている。

更に、図１に示される引出端子１４は、アルミニウム等の金属材料を用いて形成されている。引出端子１４に用いる金属材料には、その他にもアルミニウム合金や、鉄、銅、スズなどを用いることもできる。この引出端子の封口体より外部に引き出された部分の表面には、はんだ付け用の金属メッキが施されていても良い。尚、この引出端子１４の表面全体には以下に述べる表面処理が予め施されている。

次に引出端子１４に施される表面処理について具体的に説明すると、引出端子１４であるアルミニウム（ＡＩ）形状物の表面処理法としては、次記する化合物の水溶液に浸漬する「水溶液浸漬法」があり、アルミニウム形状物をアンモニア（ＮＨ_３）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる。アンモニアの水溶液は、市販のアンモニア水をそのまま、又は希釈して使用できる。ヒドラジンを使用するときは、原料としてヒドラジン水和物やヒドラジン６０％水溶液が市販されておりこれを希釈しても使用できる。

水溶性アミン系化合物としては低級アミン類が使え、特にメチルアミン（ＣＨ_３ＮＨ_２）、ジメチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＮＨ）、トリメチルアミン（（ＣＨ_３）_３Ｎ）、エチルアミン（Ｃ_２Ｈ_５ＮＨ_２）、ジエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_２ＮＨ）、トリエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_３Ｎ）、エチレンジアミン（Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ_２）、エタノールアミン（モノエタノールアミン（ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ_２）、アリルアミン（ＣＨ_２ＣＨＣＨ_２ＮＨ_２）、ジエタノールアミン（（ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２）_２ＮＨ）、等が好ましく、これらを水に溶解して使用する。

使用する水溶液での前記化合物濃度は、２〜３０％程度が使用でき、浸漬時間は常温〜６０℃で数分〜３０分である。例えば、アンモニアであれば、濃度１０〜３０％、常温下で１５〜１２０分の浸漬が好ましい。これらの水溶液で浸漬処理したのち、水洗をして乾燥させる。アンモニア水溶液にアルミニウムを浸漬することで、その中のアルミニウムは水素を発泡しつつアルミン酸イオンとなって溶解され、引出端子１４の表面にはナノレベルの超微細凹部で覆れることで、エッチング面となる。

尚、このアンモニア水溶液に浸漬後に水洗乾燥したアルミニウムの表面のＸ線電子分光法（ＸＰＳ）による分析では、アルミニウムの表面に窒素が残存しており、これが後述する引出端子１４と封口体１３との密着性に有効なものとなる。

また、本実施例における引出端子１４の表面処理においては、引出端子１４の表面全体に表面処理が施されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば後述する封口体１３と接触する引出端子１４の当接面１４ａに範囲を限定して表面処理を施すようにしてもよい。

尚、「水溶液浸漬法」により表面処理される引出端子１４には、後述する封口体３との接合強度を、より高めるために前述した表面処理よりも先に前工程として化学エッチング工程を施すようにしても良く、この化学エッチング工程は、金属形状物の表面に化学的な腐食処理を施すことにより、その表面を粗くして凹凸形状を形成する工程である。

場合によっては、原材料である金属合金材料に対して化学エッチングを行うケースもあるが、好ましくは引出端子１４の形状に加工後の金属形状物に対して行なう方がよい。また、結果として金属形状物の表面に微細な凹部が出来ていればよいため、化学エッチングに限らず、エアーブラスト処理による研磨であっても良いし、サンドブラスト処理による研磨であっても良い。

次に本実施例において封口体１３と引出端子１４の接合に用いられるレーザ光２０について具体的に説明すると、本実施例に用いられるレーザは、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ_２レーザを用いる事が好ましい。また、引出端子４の金属材料等により種々のレーザ照射条件を変更して最適なレーザ光２０を構成してもよい。

次に、封口体１３について詳述すると、図２に示される封口体１３は、レーザ光２０の透過性を有する本実施例における透過性材料としての熱可塑性樹脂で形成されている。尚、熱可塑性樹脂以外に、透過性材料として熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などを用いてもよく、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーは種類が豊富であり、引出端子１４を構成する金属材料（本実施例ではアルミニウム）に応じて、透過性と又は軟化性に好適なものを選択することができる。特に熱可塑性エラストマーはその弾性力により、レーザ光の照射時における引出端子１４との密着度をより高めることができる。この熱可塑性エラストマーは、常温ではゴム弾性を有し、高温では可塑化されて溶融成形可能となる材料であり、スチレン系、オレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系、塩素化ポリエチレン系、ニトリル系、シリコーン系、１，２ポリブタジエン、トランス−１，４ポリイソプレン、塩素化エチレンコポリマー架橋体アロイなどを用いることができ、特にポリエステル系エラストマーやポリオレフィン系エラストマーが好適に用いられる。

尚、熱可塑性樹脂を使用する際には、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、アクリル等が用いられる。特に、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＬＣＰは、いずれも金属材料に対して密封性に優れ接合強度も大きく、通常使用時における耐熱性、耐薬品性に優れコンデンサへの使用に適している。液晶ポリマー（ＬＣＰ）としては、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリアミドイミド、ポリエステルカーボネート、ポリアゾメチンが好適に用いられる。

尚、前述したこれら透過性材料には、ガラス繊維、カーボン繊維などの強化繊維や、無機物パウダー等の充填材や、着色材などの添加剤を添加してもよい。ただし、後述するレーザ照射時において、封口体１３の少なくともレーザが照射される領域ではレーザ光２０の透過率が１５％以上に保たれるように、透過性材料内の添加剤の含有量が調整される。

図２に示すように、封口体１３の中央部には２つの貫通孔１３ｂ（当接部）が形成されており、コンデンサ素子１５に接続された２本の引出端子１４を貫通孔１３ｂに貫通させることで、コンデンサ素子１５が封口体１３に取り付けられる。引出端子１４の外周面（外径）は貫通孔１３ｂの内周面（内径）よりも若干大きくなるように形成されており、引出端子１４は貫通孔１３ｂにきつめに嵌入される。そのため引出端子１４が封口体１３の貫通孔１３ｂに取り付けられると、引出端子１４の封口体１３との当接部１４ａは押圧状態になる。

尚、本実施例においては封口体１３の全てを透過性材料で形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、透過性材料で形成される封口体１３の透過性領域は、少なくともレーザが照射される領域、いわゆる引出端子１４の当接部１４ａに接触される封口体１３の貫通孔１３ｂの近傍に形成されていれば良い。

次いでレーザ光２０を用いた封口体１３と引出端子１４の接合作業について説明すると、図２に示すように、引出端子１４における当接部１４ａの接合予定部を含む近傍をヒータ等の加熱手段によって加熱することで、引出端子１４の当接部１４ａと封口体１３の貫通孔１３ｂとを熱溶着により予め仮接合させておく。

そして、図２に示すように、レーザ光２０を封口体１３の上方より、斜め方向から引出端子１４の当接部１４ａに向けて照射する。レーザ光２０は透過性材料で形成された封口体１３を透過して、引出端子１４の当接部１４ａに照射される。するとレーザ光２０の有するエネルギーによって当接部１４ａの温度が上昇し、この当接部１４ａの熱が当接部１４ａに当接されている封口体１３の貫通孔１３ｂの内周面に伝導される。そして封口体１３の貫通孔１３ｂの内周面の温度が上昇し、封口体１３の貫通孔１３ｂの内周面を軟化または溶融させることができる。尚、このレーザ照射中も継続して当接部１４ａの近傍の加熱を継続することで、接合予定部の昇温を早められる。尚、アルミニウムで構成されている引出端子１４の当接部１４ａの表面はレーザ光２０が照射されても軟化または溶融されないようになっている。

レーザ光２０の照射域を引出端子１４の当接部１４ａの外周面に沿って徐々に移動させて行くと、既にレーザ光２０が照射された引出端子１４の当接部１４ａに対応する部位の封口体１３の貫通孔１３ｂの内周面が固化されはじめ、封口体１３の貫通孔１３ｂが引出端子１４の当接部１４ａに強固に接合されるようになる。このとき引出端子１４に表面処理がなされてナノレベルの超微細凹部を形成されていることで、レーザ照射時において、熱可塑性樹脂と引出端子１４との当接部１４ａの密着度を上げ強固な接合が実現される。

このように、引出端子１４の当接面１４ａには、あらかじめ前述のアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物と接触させた「水溶液浸漬法」により、ナノレベルの超微細な凹凸が表面処理されているため、この表面処理された当接面１４ａに射出成形によって熱溶融された熱可塑性樹脂が金型に流れ込み、さらに、熱可塑性樹脂に射出加圧が加えられるため当接面１４ａに樹脂が均質的に密接される状態となる。そして、当接面１４ａと熱可塑性樹脂との密着度が高く、封口体１３と引出端子１４の強固な接合が可能となり、コンデンサ１１として密封性能が高い一体化接合構造が得られる。

このようなレーザ照射を引出端子１４の当接部１４ａの外周面全体に渡って行い、当接部１４ａを封口体１３の貫通孔１３ｂに面接合させる。尚、前述した透過性材料のレーザ光透過率が１５％以上であれば、レーザ光２０を有効に当接部１４ａに照射することができるので、コンデンサ１１の生産性の向上と省エネ化が図れる。

また、引出端子１４は貫通孔１３ｂにきつめに嵌入され、引出端子１４の封口体１３との当接部１４ａが押圧状態となっていることで、レーザ光２０を照射している間、引出端子１４の当接部１４ａと封口体１３の貫通孔１３ｂとの密接度が高められ、効率的に接合強度の大きい接合が可能となる。

尚、引出端子１４の封口体１３との当接部１４ａを押圧状態とするためには、封口体１３の貫通孔１３ｂの内周面に突起を設け、かつこの突起を引出端子１４の外周面（外径）全体を囲うように設けることで、貫通孔１３ｂの内周面（内径）を小さく形成してもよい。また、引出端子１４の外周面全体に突起を形成して引出端子１４の外周面（外径）が大きくなるようにしてもよい。更に、封口体１３の貫通孔１３ｂのコンデンサ素子１５側の貫通孔１３ｂ端部に引出端子１４を案内するテーパ面を形成することで、引出端子１４を貫通孔１３ｂに貫通させ易くするとともに、貫通後に引出端子１４の当接部１４ａと封口体１３の貫通孔１３ｂとを押圧状態とするものであってもよい。

尚、本実施例ではレーザ光２０を照射する前に、引出端子１４の当接部１４ａの接合予定部を含む近傍にヒータ等で熱を加えて、封口体１３の貫通孔１３ｂと熱溶着による仮接合をさせており、そのためレーザ光２０の照射時に引出端子１４と封口体１３の位置合わせが省略できるとともに当接面１４ａの昇温を早められ、連続生産に好適であり、かつ熱溶着部の再溶融化により両者の密封部の均質化が図れるようになっている。尚、本実施例では熱溶着を用いることで、封口体１３の貫通孔１３ｂと引出端子１４の当接部１４ａとを仮接合していたが、熱溶着以外にも超音波溶接等を用いることで、封口体１３の貫通孔１３ｂと引出端子１４の当接部１４ａとを仮接合させてもよい。

そして、引出端子１４と封口体１３の接合と同様な方法で、外装ケース１２と封口体１３が接合されるようになっている。つまり図２に示すように、レーザ光２０’を封口体１３の縁部に照射することにより、封口体１３を通過したレーザ光２０’が、吸収性材料として熱可塑性樹脂からなる外装ケース１２の当接面１２ａに照射され当接面１２ａの温度が上昇する。

この当接面１２ａは軟化または溶融されるとともに熱が当接面１２ａに当接されている封口体１３の下面１３ａの縁部に伝導され、封口体１３の下面１３ａの縁部の温度が上昇し、封口体１３の下面１３ａの縁部も軟化または溶融される。

外装ケース１２の当接面１２ａと封口体１３の下面１３ａの両方が軟化または溶融されるため、外装ケース１２の当接面１２ａと封口体１３の下面１３ａが固化する際に、外装ケース１２と封口体１３が強固に面接合され、外装ケース１２の当接面１２ａと封口体１３の下面１３ａの溶融と相俟ってより密封度が高り、外装ケース１２と封口体１３の接続強度及び密着性が良好となる。

尚、封口体１３を構成する吸収性材料としてポリフェニレンサルファイドを用い、外装ケース１２を構成する透過性材料としてポリフェニレンサルファイドを用いるなど、吸収性材料と透過性材料に同種系の材料を用いることで強固な接合が得られる。

本発明のコンデンサ１１における引出端子１４と封口体１３の接合構造によれば、透過性材料である封口体１３を介してレーザ光２０を引出端子１４の当接部１４ａの全体に照射可能であるので、外力に対しても接合力が低下することがない。また、引出端子１４の当接部１４ａには、あらかじめ前述したアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物と接触させた「水溶液浸漬法」により、ナノレベルの超微細凹部が形成されるため、レーザ光２０の照射時に接合の密着度を高めることができ、かつ長期に渡り接合力が大きい密封性に優れた引出端子１４と封口体１３の接合構造を有するコンデンサ１１を提供できるようになる。

また、引出端子１４と封口体１３が強固に接合されるとともに、外装ケース１２と封口体１３も強固に接合されるので、コンデンサ１１内部の密封性が向上される。つまり外部からのコンデンサ素子１５への影響がより強固に保護され、コンデンサ１１の内部に外部から水分や異物等が入りこまないようになっているとともに、コンデンサ１１内部の電解液やその気化成分の漏れも確実に防止される。更に、透過性材料で構成される封口体１３を介して引出端子１４の当接部１４ａのどの様な箇所にもレーザ光２０を照射できるので、充分な接合力が得られる。

尚、実施例１では外装ケース１２をレーザ光の吸収性材料として熱可塑性樹脂を用いたが、これに限らず、レーザ光の吸収性材料としてはアルミニウム、アルミニウム合金などの金属材料を用いることができる。この外装ケース１２に収納されるコンデンサ素子１５が主としてアルミニウムで形成されていることから、外装ケース１２をアルミニウムで形成することにより、電池形成作用による腐食を防げ、かつコンデンサの電気特性に悪影響を与えることがない。

次に、本発明の実施例２を図３から図４に基づいて説明する。図３は実施例１におけるコンデンサを示す一部破断斜視図であり、図４（ａ）は、コンデンサ素子と外装ケースと封口体の分解組立断面図であり、図４（ｂ）は、レーザ光を用いた引出端子と封口体の接合を示す断面図である。

図３に示すように、実施例２における円筒状コンデンサ１は、有底円筒状の外装ケース２と、外装ケース２内部に収納される２本の引出端子４が接続されたコンデンサ素子５と、外装ケース２の開口を封口して引出端子４を密封状態で外部に導出する貫通孔３ｂ（当接部）が形成された略円盤状状の封口体３とで構成されている。尚、本実施例では、コンデンサ素子５を陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して巻回した巻回積層式タイプの電解コンデンサが用いられている。

図４（ａ）に示すように、引出端子４はアルミニウムで形成されており、この引出端子４における封口体３の貫通孔３ｂと当接される当接部４ａには、前工程として化学エッチング工程が施されている。この化学エッチング工程は、金属形状物の引出端子４の当接部４ａの表面に化学的な腐食処理を施すことにより、その表面を粗くして数ミクロンレベルの凹凸形状を形成する工程である。この前工程では、結果として引出端子４の当接部４ａの表面に数ミクロンレベルの凹凸形状ができればよいので、化学エッチングに限らず、エアーブラスト処理による研磨であっても良いし、サンドブラスト処理による研磨であっても良い。そして、この引出端子４の表面全体には、前記実施例１と同様に、「水溶液浸漬法」によって表面処理が施され、引出端子４の表面全体にナノレベルの超微細凹部が形成されている。

更に、実施例２における封口体３は実施例１で述べた透過性材料で形成されており、外装ケース２はレーザ光２０の吸収性を有する吸収性材料としてアルミニウムなどの金属材料で形成されている。この吸収性材料には、実施例１で述べた透過性材料としての熱可塑性樹脂と同様の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー等を用いることができるが、熱可塑性樹脂としてはポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドが好適である。また、この吸収性樹脂には、レーザ光２０を吸収し易くするために、カーボンブラックなどの黒色系の着色材などが添加されている。

図４（ｂ）に示すように、引出端子４と封口体３を接合させる際には、先ず、押圧手段（図示略）によって封口体３の左右側面から封口体３の中心方向に向く圧力を加える。すると引出端子４の当接部４ａと封口体３の貫通孔３ｂとが押圧状態になる。そして、レーザ光２０を封口体３の上方より、斜め方向から引出端子４における封口体３の貫通孔３ｂに当接される当接部４ａに向けて照射する。

レーザ光２０は透過性材料で形成された封口体３を透過して、引出端子４の当接部４ａに照射される。そして当接部４ａの温度が上昇し、その熱が封口体３の貫通孔３ｂの内周面に伝導され、封口体３の貫通孔３ｂの内周面の温度が上昇することで、封口体３の貫通孔３ｂの内周面が軟化または溶融され、引出端子４の当接部４ａと封口体３の貫通孔３ｂの内周面が接合される。このとき引出端子１４に表面処理がなされてナノレベルの超微細凹部を形成されていることで、レーザ照射時において、熱可塑性樹脂と引出端子４との当接部４ａの密着度を上げることができる。

更に、引出端子４の表面処理よりも先に、前工程として化学エッチング工程が引出端子４の当接部４ａに施されており、引出端子４の当接部４ａの表面に数ミクロンレベルの凹凸形状が形成されているため、熱可塑性樹脂で構成された封口体３の貫通孔３ｂの軟化または溶融された部分が、引出端子４の当接部４ａの凹部内に食い込むアンカー効果が生じ、このアンカー効果により封口体３と引出端子４との密着度が高められ、かつ接合強度の強化が図られるようになっている。

すなわち、この当接部４ａの凹凸形状の表面に、前述した表面処理が施されていることで、ミクロンレベルの凹凸形状とナノレベルの超微細凹部の相乗効果により、引出端子４と封口体３との接合強度が高められる。したがって、前述したように化学エッチング工程による凹凸形状の形成は、表面処理の工程よりも先に行うことが好ましい。

そして、引出端子４と封口体３の接合と同様な方法で、外装ケース２と封口体３が接合されるようになっている。つまり図４（ｂ）に示すように、封口体３の上方からレーザ光２０’を照射すると、封口体３を通過したレーザ光２０’が、封口体３の下面３ａと当接する外装ケース２の当接面２ｄに照射され、当接面２ｄの温度が上昇される。この当接面２ｄの熱が当接面２ｄと当接されている封口体３の下面３ａに伝達され、封口体３の縁部の温度が上昇し、封口体の下面３ａが軟化又は溶融させることで、封口体３の下面３ａと外装ケース２の当接面２ｄとを強固に接合させることができる。

次に、本発明の実施例３を図５から図６に基づいて説明する。図５は、実施例３におけるコンデンサを示す一部破断斜視図であり、図６（ａ）は、レーザ光を用いた引出端子と透過性フィルムの接合を示す断面図であり、図６（ｂ）は、ラミネートフィルムを用いたコンデンサを示す断面図である。

図５に示すように、実施例３におけるラミネート状コンデンサ２１は、２本の引出端子２４が接続されたコンデンサ素子２５がラミネートフィルム２２で包まれている。尚、本実施例では、コンデンサ素子２５を陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して複数積層させた積層式タイプの電解コンデンサが用いられているが、陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して巻回した円筒状のコンデンサ素子を用いた円筒状の電解コンデンサでも良い。

更に、このラミネートフィルム２２が本発明の外装ケースを構成しており、そのためコンデンサ２１の薄型化が可能であるとともにコンデンサ素子２５のいかなる形状に対しても対応できる。このラミネートフィルム２２は、アルミニウムなどの金属材料の両面に、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド又はポリイミドからなる絶縁樹脂層が形成された複合フィルム材である。

図５に示すように、引出端子２４はアルミニウムで形成されており、この引出端子２４の一部を包囲するように、本実施例における封口体としての透過性フィルムが巻き付けられている。この引出端子２４の表面全体には、前記実施例１と同様に、「水溶液浸漬法」によって表面処理が施され、引出端子２４の表面全体にナノレベルの超微細凹部が形成されている。更に、透過性フィルムは、実施例１で述べた透過性材料で形成されている。また、ラミネートフィルム２２は上端と下端が開口された円筒形状を成しており、コンデンサ素子２５を包囲した後、ラミネートフィルム２２の上端と下端を封止することで内部が密封状態にされている。

図６（ａ）を参照して引出端子２４と透過性フィルム２３の接合について説明すると、先ず透過性フィルム２３を押圧手段（図示略）により両側方から挟み込み、更に加熱手段（図示略）によって、透過性フィルム２３に熱を加える。すると透過性フィルム２３の同士が熱溶着される。更に、透過性フィルム２３が熱溶着されると、透過性フィルム２３には、引出端子２４を外部に導出する貫通孔２３ａ（当接部）が形成される。

図６（ａ）に示す透過性フィルム２３が熱溶着により密封されると、透過性フィルム２３同士は互いに熱可塑性樹脂で形成されているため強固に接合される。また、透過性フィルム２３の貫通孔２３ａと、この貫通孔２３ａに当接される引出端子２４の当接部２４ａも熱溶着によって接合されるが、透過性フィルム２３と引出端子２４は互いに異なる材料で形成されており、それら材質（樹脂とアルミニウム）の熱膨張率などが異なっているので、ラミネート状コンデンサ２１を長年使用することにより、透過性フィルム２３の貫通孔２３ａと引出端子２４の当接部２４ａとの接合が剥がれてしまう場合がある。そこで透過性フィルム２３の貫通孔２３ａと引出端子２４の当接部２４ａとの接合を保証するために、レーザ光２０を用いた透過性フィルム２３と引出端子４の接合作業を行う。

次いでレーザ光２０を用いた透過性フィルム２３と引出端子２４の接合作業について説明すると、図６（ａ）に示すように、レーザ光２０を透過性フィルム２３の側方より、引出端子２４の当接部２４ａに向けて照射する。レーザ光２０は透過性材料で形成された透過性フィルム２３を透過して、引出端子２４の当接部２４ａに照射される。そして当接部２４ａの温度が上昇し、その熱が透過性フィルム２３の貫通孔２２ａの内周面に伝導され、透過性フィルム２３の貫通孔２２ａの内周面の温度が上昇することで、透過性フィルム２３の貫通孔２２ａの内周面が溶融され、引出端子２４の当接部２４ａとラミネートフィルム２３の貫通孔２２ａの内周面が接合される。このとき引出端子２４に表面処理がなされてナノレベルの超微細凹部を形成されていることで、レーザ照射時において、透過性フィルム２３と引出端子２４との当接部２４ａの密着度を上げ、強固な接合が得られる。

尚、前述した「水溶液浸漬法」による引出端子２４の表面処理の前工程として実施例１及び２で述べた化学エッチング工程を施してもよい。この化学エッチング工程は、金属形状物の引出端子２４の当接部２４ａの表面に化学的な腐食処理を施すことにより、その表面を粗くして数ミクロンレベルの凹凸形状を形成する工程であり、レーザ照射時に溶融または軟化した封口体の当接部２４ａが前記凹凸内に食い込むアンカー効果が得られる。

そして、図６（ｂ）に示すラミネートフィルム２２の上端と下端を押圧手段（図示略）により両側方から挟み込み、更に加熱手段（図示略）によって、ラミネートフィルム２２の上端と下端に熱を加える。するとラミネートフィルム２２の上端は、引出端子２４に巻き付けられた透過性フィルム２３を挟み込むように接合され、ラミネートフィルム２２と透過性フィルム２３が熱溶着されるとともに、ラミネートフィルム２２の下端同士も熱溶着され、ラミネートフィルム２２の内部が密封状態にされる。尚、本実施例では熱溶着を用いることで、ラミネートフィルム２２の上端と透過性フィルム２３を接合するとともに、ラミネートフィルム２２の下端同士を接合していたが、接着剤等を用いてラミネートフィルム２２の上下端の接合を実施してもよい。

本発明のコンデンサ２１における引出端子２４と透過性フィルム２３の接合構造によれば、レーザ光２０を用いて局所的に透過性フィルム２３を加熱するので、樹脂で構成された透過性フィルム２３が完全に溶融する温度まで加熱することが可能になっている。そして、レーザ光２０によって溶融された透過性フィルム２３が固化する際には、強固にアルミニウムで構成された引出端子２４の表面に接合されることとなる。尚、透過性フィルム２３を介してレーザ光２０を引出端子２４の当接部２４ａの全体に照射可能であるので、透過性フィルム２３と引出端子２４の接合領域全体を強固に接合でき、外力に対しても接合力が低下しないコンデンサ２１を提供できる。

以上の各実施例の説明から、本発明におけるコンデンサにおける引出端子４、１４、２４と封口体３、１３（透過性フィルム２３）の接合構造及びその接合方法は、コンデンサ１、１１、２１に複雑な構成を付加または煩雑な機器類を用いることなく、コンデンサ１、１１、２１の小型化が図れ、かつ外力に対してもより安定して引出端子４、１４、２４と封口体３、１３（透過性フィルム２３）の接合力を保持でき、しかも長期に渡り接合強度が大きく、密封性能の高いコンデンサ１、１１、２１の製造方法となる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例３において、ラミネートフィルムを上端と下端が開口した円筒形状のものを使用したが、これに限らず２枚のラミネートフィルムを用いて外周部を接合し、引出端子のところに配置された透過性フィルムをレーザ光で接合するようにしても良く、ラミネートフィルムの形状はコンデンサの外形に応じて最適なものを使用する。

また、実施例１、実施例２では、レーザ光の透過性材料からなる封口体と外装ケースとの封止をレーザによる方法を用いたが、これに限らず前記封口体と外装ケースとの封止を熱溶着（ホットプレス）、接着剤あるいは超音波接合などを用いることもできる。

また、前記実施例１、２では、封口体より外部に引き出された引出端子は直線状をなしているが、これに限らず、陰極側、陽極側の引出端子を離間する方向に封口体の面に沿って折り曲げ、チップ品として用い、表面実装に対応させることもできる。

実施例１におけるコンデンサを示す一部破断斜視図である。 レーザ光を用いた引出端子と封口体の接合を示す断面図である。 実施例２におけるコンデンサを示す一部破断斜視図である。 （ａ）は、コンデンサ素子と外装ケースと封口体の分解組立断面図であり、（ｂ）は、レーザ光を用いた引出端子と封口体の接合を示す断面図である。 実施例３におけるコンデンサを示す一部破断斜視図である。 （ａ）は、レーザ光を用いた引出端子と透過性フィルムの接合を示す断面図であり、（ｂ）は、ラミネートフィルムを用いたコンデンサを示す断面図である。

符号の説明

１ 円筒状コンデンサ
２ 外装ケース
２ａ 当接面
３ 封口体
３ａ 下面
３ｂ 貫通孔
４ 引出端子
４ａ 当接部
５ コンデンサ素子
１１ 角状コンデンサ
１２ 外装ケース
１２ａ 当接面
１３ 封口体
１３ａ 下面
１３ｂ 貫通孔
１４ 引出端子
１４ａ 当接部
１５ コンデンサ素子
２０ レーザ光
２１ ラミネート状コンデンサ
２２ ラミネートフィルム
２３ 透過性フィルム
２３ａ 貫通孔
２４ 引出端子
２４ａ 当接部
２５ コンデンサ素子

Claims (9)

1. コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記開口部を密着封止する封口体と、前記コンデンサ素子に接続されているとともに、前記封口体より外部に導出された引出端子とを備え、前記引出端子を前記封口体と接合したコンデンサであって、前記引出端子をアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理が施された金属材料で構成し、前記封口体をレーザ光の透過性材料で構成し、前記引出端子と封口体との当接部がレーザ光の照射により密着封止されていることを特徴とするコンデンサ。
2. 前記レーザ光の透過性材料は、そのレーザ光の透過率が１５％以上である請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記透過性材料は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーである請求項１または２に記載のコンデンサ。
4. 前記熱可塑性樹脂はポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマーから選ばれたいずれか一つである請求項３に記載のコンデンサ。
5. コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記開口部を密着封止する封口体と、前記コンデンサ素子に接続されているとともに、前記封口体より外部に導出された引出端子とを備え、前記引出端子を前記封口体と接合するコンデンサの製造方法であって、前記引出端子をアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理が施された金属材料で、前記封口体をレーザ光の透過性材料で構成するとともに、前記引出端子が封口体により包囲されて封口体より導出するように封口体と引出端子を当接し、次いでレーザ光を封口体側より該当接部に照射し、前記封口体の引出端子との当接部を溶融又は軟化させて引出端子と封口体とを接合することを特徴とするコンデンサの製造方法。
6. 前記レーザ光を照射する前に、前記金属材料を加熱しておく請求項５に記載のコンデンサの製造方法。
7. 前記金属材料に表面処理を施す前に、当接部に相当する箇所に微細な凹凸を形成する請求項５または６に記載のコンデンサの製造方法。
8. 前記レーザ光を照射している間は前記当接部が押圧状態にある請求項５ないし７のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
9. 前記当接部は、レーザ光の照射前に熱溶着又は超音波溶接により予め仮接合されている請求項５ないし８のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。

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