JP2007273606A - ラミネートフィルム外装電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】金属箔同士を接合する際に絶縁樹脂層を排除する工程を行うことなく、金属箔同士の接合強度を高め、外部からの水分等の浸入を確実に防止できるラミネートフィルム外装電子部品を提供すること。
【解決手段】電子部品素子２を少なくとも、金属箔１１，１１の内面に絶縁樹脂層１２，１２を設けたラミネートフィルム１０で覆い、該ラミネートフィルム１０の外周端部１０ａ，１０ｂを重ね合わせて封止したラミネートフィルム外装電子部品１において、前記外周端部１０ａ，１０ｂを折り返して前記金属箔１１，１１同士を重ねて接合した。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子部品素子を金属箔の内面に絶縁樹脂層を設けたラミネートフィルムで覆い、該ラミネートフィルムの外周部を重ね合わせて封止したラミネートフィルム外装電子部品に関する。

従来、蓄電性を有する電池等の電子部品素子を覆う電子部品の外装として、低融点材料（ポリプロピレン）の絶縁樹脂層と高融点材料（アルミニウム箔）の金属箔からなる積層複合材である一方のラミネートフィルムと、同じラミネートフィルムからなる他方の蓋材とが用いられており、両ラミネートの金属箔同士の接合により電子部品の封止が行われている。この金属箔同士の接合としては、先ず一方のラミネートのフランジ部に他方の蓋材を（互いの絶縁樹脂層を内側にして）重ね合わせたのち、高融点材料で構成した絶縁樹脂層を軟化または溶融処理した状態で上下の金型により加圧圧縮することで絶縁樹脂層を排除し、次いで超音波接合機で絶縁樹脂層の排除領域に超音波振動が与えられることにより、互いの金属箔同士の接合が行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２９１０８１号公報（段落００１３，００１４、図１，２）

しかしながら特許文献１においては、金属箔同士の接合面を確保するために、加圧圧縮によって絶縁樹脂層が排除されているが、種々のラミネートフィルム内に形状の異なる多様な電子部品を封止する際には、加圧圧縮の温度や加圧力等の条件や、加圧圧縮の範囲、また絶縁樹脂層の物性等により、絶縁樹脂層の排除領域にバラツキが多く、個々の状況に応じて排除領域を正確に設定することが困難であり、ラミネートフィルム封止による電子部品の量産には不向きであった。また、充分な排除領域を確保できない場合には、金属箔同士の接合強度の低下を招き、この接合部から水分等の浸入が生ずる虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、金属箔同士を接合する際に絶縁樹脂層を排除する工程を行うことなく、金属箔同士の接合強度を高め、外部からの水分等の浸入を確実に防止できるラミネートフィルム外装電子部品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のラミネートフィルム外装電子部品は、電子部品素子を金属箔の内面に絶縁樹脂層を設けたラミネートフィルムで覆い、該ラミネートフィルムの外周端部を重ね合わせて封止したラミネートフィルム外装電子部品において、前記外周端部を折り返して前記金属箔同士を重ねて接合したことを特徴としている。
この特徴によれば、外周端部を折り返して直に金属箔同士を重ねて接合しているので、確実に電子部品素子の封止を行え、外部からの水分等の浸入を防止できる。しかも、従来のように金属箔から絶縁樹脂層を排除する工程を省けることから、金属箔同士の接合強度にバラツキが生じることなく品質の安定を図れ、ラミネートフィルム封止による電子部品の量産を行える。

本発明の請求項２に記載のラミネートフィルム外装電子部品は、請求項１に記載のラミネートフィルム外装電子部品であって、前記重ね合わせたラミネートフィルムの両外周端部をそれぞれ内側に折り返すことで互いの金属箔同士を重ねて接合したことを特徴としている。
この特徴によれば、一定の幅を有するラミネートフィルムの両外周端部を内側に折り返すだけで接合できるので、両外周端部の端部処理を施すことなくラミネートフィルムを有効に使用できる。

本発明の請求項３に記載のラミネートフィルム外装電子部品は、請求項１に記載のラミネートフィルム外装電子部品であって、前記重ね合わせたラミネートフィルムの両外周端部のいずれか一方側のみを折り返すことで、その金属箔側を他方の外周端部の金属箔に接合したことを特徴としている。
この特徴によれば、折り返される一方側の外周端部の長さを規定することにより、金属箔同士の接合領域を調整できる。

本発明の請求項４に記載のラミネートフィルム外装電子部品は、請求項１乃至３のいずれかに記載のラミネートフィルム外装電子部品であって、前記折り返して接合された金属箔同士の内側近傍の絶縁樹脂層同士を圧着したことを特徴としている。
この特徴によれば、絶縁樹脂層同士が圧着されたことで電子部品素子が外側の金属箔と内側の絶縁樹脂層の２層で密封されるので、電子部品素子の密封強度をさらに高めることができる。

本発明の実施例を以下に説明する。

図１は、本発明の実施例１における電解コンデンサの全体像を示す分解組立斜視図であり、図２は、ラミネートフィルムの上下の外周端部同士を互いに内側に折り返した状態を示す断面図であり、図３は、折り返された両外周端部の金属箔同士を上部および下部加圧機で接合した状態を示す断面図であり、図４は、折り返された両端部の絶縁樹脂層同士を上部および下部圧着機で圧着した状態を示す断面図であり、図５は、電解コンデンサの組立完成図を示す平面視概略図であり、図６は、電解コンデンサの変形例を示す平面視概略図である。

本発明のラミネートフィルム１０に覆われる電子部品素子としては、蓄電性を有する電池素子やリチウム二次電池素子およびコンデンサ素子や電気二重層コンデンサ素子等の蓄電素子が含まれるが、本実施例においては、電子部品素子として電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子を用いた例で以下に説明する。

図１および図２に示されるように、電解コンデンサ１はコンデンサ素子２と端子部材７とラミネートフィルム１０から主に構成されている。コンデンサ素子２は、複数枚の陽極箔５ａおよび陰極箔５ｂがセパレータ５ｃを挟んで交互に積層された電極部５と、これら陽極箔５ａおよび陰極箔５ｂの各々に接続され、各陽極箔５ａおよび陰極箔毎に纏められ外方に突出した一対の接続端子６，６を備えている。

端子部材７は、一対の内部端子８，８と、この一対の内部端子８，８と一体形成の外部端子９，９と、これら両端子８，９を外方から覆った封口体４から成り、この封口体４は、ポリプロピレン、ポリイミド、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、液晶ポリマー、結晶性エンジニアリングプラスチック、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリアミドなどの絶縁樹脂材から選択して使用され、略コンデンサ素子２と略同幅の矩形シート片として成形されている。また、一対の内部端子８，８は、これと対応する一対の接続端子６，６にそれぞれ重ね合わせたのち、これら重合部を冷間圧接等で互いが電気的に接続される。

ラミネートフィルム１０には、電極部５の接続端子６，６側とは反対側の位置から上下２枚に折り畳み可能な可撓性を有するシート状の片側（上側）にコンデンサ素子２を収納可能な箱状の収納部１０ｃが形成され、収納部１０ｃ周りから一定の幅を有する外周端部１０ａと、その対面側（下側）の外周端部１０ｂとを重ね合わせることで、収納部１０ｃの内部にコンデンサ素子２および内部端子８，８の一部が収納される。さらに、重ね合わせた両外周端部１０ａ，１０ｂを接合することで、コンデンサ素子２がラミネートフィルム１０の内部に密封され、電解コンデンサ１が成形される。尚、両外周端部１０ａ，１０ｂの接合については、後述において詳しく説明する。

図２に示されるように、ラミネートフィルム１０には、内側の層に絶縁樹脂層１２が配置され、外側の層に金属箔１１が設けられている。絶縁樹脂層１２としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド等の絶縁性を有する樹脂材料を用いることができ、本実施例ではポリプロピレンが用いられている。金属箔１１としては、アルミニウム、アルミニウム系合金、銅、銅合金、マグネシウム、マグネシウム合金、錫、錫合金、亜鉛、亜鉛合金、鋼、ステンレススチール等の前述した絶縁樹脂層１２に比較して高い融点を有する金属材料を用いることができるが、本実施例では軽量で加工し易く適度な強度を有し、外部の水分からの耐食性も高いアルミニウムまたはアルミニウム系合金のアルミニウム材を圧延したアルミニウム箔が用いられている。

次いで、ラミネートフィルム１０の外周端部１０ａと外周端部１０ｂの接合について具体的に説明する。先ず、両外周端部１０ａ，１０ｂのそれぞれを内側に折り返すことで、金属箔１１，１１同士を当接可能に向かい合わせたのち、この折り返し部を上部および下部加圧機１５、１６で上下から挟み込んでいく。

そして、図３に示されるように、上部および下部加圧機１５、１６の加圧によって、折り返された両金属箔１１，１１が密接に重ね合わされた接合領域１３を保持した状態で金属箔１１，１１同士を冷間圧接（コールドウエルド）で接合可能となっている。接合手段としてはこれ以外に、従来公知の超音波接合やレーザ溶接などのいずれか又はこれらを組み合わせた方法を用いることもできる。

そして、超音波接合を用いた場合は、両金属箔１１，１１の当接位置に向けて、超音波接合機から超音波振動を与えることにより、比較的低温で接合領域１３の金属箔１１，１１同士を強固に接合できるので、絶縁樹脂層１２，１２に与える影響（軟化および溶融）も軽微となって好ましい。一方、レーザ溶接を用いた場合は、前記冷間圧接での接合のように両金属箔１１，１１の上下方向からレーザ溶接しても良いが、重ね合わされた両金属箔１１，１１の側面方向からレーザ照射をすることで接合することもできる。尚、接合領域１３の金属箔１１，１１同士を溶着した際に発生する熱で、絶縁樹脂層１２，１２が溶融される虞があるが、金属箔１１，１１同士の接合によって外部に漏れ出すことはない。

以上の説明から、ラミネートフィルム１０の一定の幅を有する両外周端部１０ａ，１０ｂをそれぞれ内側に折り返すだけで、互いの金属箔１１，１１同士を直に重ねて接合することができるので、両外周端部１０ａ，１０ｂの端部処理を施すことなく、ラミネートフィルム１０を矩形形状のまま有効に使用でき、確実にコンデンサ素子２の封止を行うことができる。しかも、従来のように、金属箔１１，１１から絶縁樹脂層１２，１２を排除する工程を省けることから、金属箔１１，１１同士の接合強度にバラツキが生じることなく品質の安定が確保され、ラミネートフィルム１０の封止による電解コンデンサ１の量産も可能となる。

さらに本実施例の電解コンデンサ１においては、図４に示されるように、接合された金属箔１１，１１同士の内側近傍を上部および下部圧着機１７、１８によって上下方向から押圧し、この押圧位置に対応する上下の絶縁樹脂層１２，１２を当接して重ね合わせて、圧縮していくことで圧着領域１４が確保され、この圧着領域１４を保持した状態で絶縁樹脂層１２，１２同士を、冷間圧接、高周波誘導加熱、電気ヒーターあるいはヒートロールなどのいずれか又はこれらを組み合わせた従来公知の圧着手段で接合可能となっている。

尚、絶縁樹脂層１２，１２を金属箔１１，１１に比して低いい融点を有する材料として、絶縁樹脂層１２の圧着時は、絶縁樹脂層を軟化させる程度の温度設定にするのが好ましい。これにより、圧接時の熱の影響を金属箔１１，１１が受けることなく、低融点材料である絶縁樹脂層１２，１２のみを確実に軟化して熱圧着できる。

このように、コンデンサ素子２が外側の金属箔１１，１１と内側の絶縁樹脂層１２，１２の２層で密封されているので、金属箔１１，１１の接合領域にて、電解コンデンサ内部への水分の侵入が防止でき、また絶縁樹脂層１２，１２の圧着領域で接合部全体の接続強度を高められ、密封性が極めて高いラミネートフィルム外装が可能となる。

そして、図４および図５に示されるように、接合領域１３の内側近傍の圧着領域１４で絶縁樹脂層１２，１２同士が圧着されたことで、コンデンサ素子２の電極部５とラミネートフィルム１０との余分な空間が塞がれ、ラミネートフィルム１０内に電極部５が安定して保持される。尚、端子部材７の封口体４を覆うラミネートフィルム１０の当接面は、前述した内側の絶縁樹脂層１２となっていることから、両者４，１２が略同質の絶縁樹脂材（本実施例ではポリプロピレン）で構成されているので、特に図示しないが従来公知の高周波誘導加熱、電気ヒーターあるいはヒートロールなどのいずれか又はこれらを組み合わせた加熱装置を利用し、さらに前述した上部および下部圧着機１７，１８などを用いて封口体４にラミネートフィルム１０が強固に熱圧着され、外部からの水分等の浸入や電極部５の電解液やその気化成分の漏れが確実に防止される。

図６に示されるように、コンデンサ素子２の他の封止形態として、ラミネートフィルム１０を接続端子６，６側に隣接したのいずれか一方側の側面位置から上下２枚に折り畳むことで電極部５を覆い、外周端部１０ａ，１０ｂを内側に折り返して、金属箔１１，１１同士を接合領域１３’で接合することで、実施例１の電解コンデンサ１と同様に金属箔１１，１１同士の接合強度にバラツキを生じさせることなく品質の安定を確保し、接合領域１３’の内側近傍の圧着領域１４’で絶縁樹脂層１２，１２同士を圧着し、かつ封口体４と絶縁樹脂層１２，１２を圧着することで、コンデンサ素子２をラミネートフィルム１０で封止して電解コンデンサ１’を成形するようにしている。

次に、本発明の実施例２を図７に基づいて説明する。図７（ａ）は、本発明の実施例２における電解コンデンサを示し、ラミネートフィルム上側の外周端部の上方に向けて下側の外周端部のみを折り返した状態を示す断面図であり、図７（ｂ）は、両外周端部の金属箔同士を上部および下部加圧機で接合するとともに、両外周端部の絶縁樹脂層同士を上部および下部圧着機で圧着した状態を示す断面図である。尚、以下の実施例２において前述の実施例１と同様の構造部分に関しては、同一の符号を付すことにより詳細な説明は省略することにする。

図７（ａ）に示されるように、電解コンデンサ１９に用いられる上下に折り畳まれたラミネートフィルム２０には、下側の外周端部２０ｂの幅が上側の外周端部２０ａよりも外方に向けて幅広に形成されている。両外周端部２０ａ，２０ｂの接合を行う際には、先ず一方側の外周端部２０ｂのみを他方の外周端部２０ａの上方を覆うように折り返し、さらに外周端部２０ｂの端部側を内側に巻き込むように折り返すことで、互いの金属箔１１，１１同士を当接可能に向かい合わせる。

次いで、図７（ｂ）に示されるように、上部および下部加圧機１５、１６の加圧によって両外周端部２０ａ，２０ｂが圧縮され、両金属箔１１，１１同士が直に当接して密接に重なり合い接合領域２３が確保される。この接合領域２３には、超音波接合機（図示省略）からの超音波振動が与えられ、金属箔１１，１１同士が接合される。接合領域２３の内側近傍位置では、上部および下部圧着機１７，１８によって、圧縮された絶縁樹脂層１２，１２の圧着領域２４が加熱装置（図示省略）で圧着されることで、コンデンサ素子２がラミネートフィルム２０で封止され電解コンデンサ１９が構成される。

このようにして、ラミネートフィルム２０の一方側の外周端部２０ｂのみを折り返すことでも、その金属箔１１を他方の外周端部２０ａの金属箔１１に当接させて接合することができ、外周端部２０ａ，２０ｂの金属箔１１，１１同士を接合する接合領域２３の範囲（幅）は、折り返される外周端部２０ｂの長さによって規定されている。つまり、外周端部２０ｂの長さを適宜設定することによって、容易に接合領域２３の範囲を調整することができ、この接合領域２３の設定範囲によって絶縁樹脂層１２，１２同士を圧着する圧着領域２４の範囲（幅）も調整される。

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、例えば上記実施例では、一枚のラミネートフィルム１０でコンデンサ素子２を覆うことで、電解コンデンサ１の部品数を抑え製造コストの低減を図れることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、ラミネートフィルムを２枚用いてコンデンサ素子２を挟み込むことで覆い、これらラミネートフィルムの外周端部の金属箔同士を前述した実施例と同様に端部処理して接合してもよい。

また、上記実施例では、接合領域１３の接合後に圧着領域１４を圧着しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧着領域１４の圧着後に接合領域１３を接合してもよく、また同時に並行して行うようにしてもよい。

本発明の実施例１における電解コンデンサの全体像を示す分解組立斜視図である。 ラミネートフィルムの上下の外周端部同士を互いに内側に折り返した状態を示す断面図である。 折り返された両外周端部の金属箔同士を上部および下部加圧機で接合した状態を示す断面図である。 折り返された両端部の絶縁樹脂層同士を上部および下部圧着機で圧着した状態を示す断面図である。 電解コンデンサの組立完成図を示す平面視概略図である。 電解コンデンサの変形例を示す平面視概略図である。 （ａ）は、本発明の実施例２における電解コンデンサを示し、ラミネートフィルム上側の外周端部の上方に向けて下側の外周端部のみを折り返した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、両外周端部の金属箔同士を上部および下部加圧機で接合するとともに、両外周端部の絶縁樹脂層同士を上部および下部圧着機で圧着した状態を示す断面図である。

符号の説明

１、１’ 電解コンデンサ（電子部品）
２ コンデンサ素子（電子部品素子）
４ 封口体
５ 電極部
５ａ 陽極箔
５ｂ 陰極箔
５ｃ セパレータ
６ 接続端子
７ 端子部材
８ 内部端子
９ 外部端子
１０ ラミネートフィルム
１０ａ 上側の外周端部
１０ｂ 下側の外周端部
１０ｃ コンデンサ素子の収納部
１１ 金属箔
１２ 絶縁樹脂層
１３，１３’ 接合領域
１４，１４’ 圧着領域
１５ 上部加圧機
１６ 下部加圧機
１７ 上部圧着機
１８ 下部圧着機
１９ 電解コンデンサ（実施例２）
２０ ラミネートフィルム
２０ａ 上側の外周端部
２０ｂ 下側の外周端部
２３ 接合領域
２４ 圧着領域

Claims (4)

1. 電子部品素子を金属箔の内面に絶縁樹脂層を設けたラミネートフィルムで覆い、該ラミネートフィルムの外周端部を重ね合わせて封止したラミネートフィルム外装電子部品において、
   前記外周端部を折り返して前記金属箔同士を重ねて接合したことを特徴とするラミネートフィルム外装電子部品。
2. 前記重ね合わせたラミネートフィルムの両外周端部をそれぞれ内側に折り返すことで互いの金属箔同士を重ねて接合した請求項１に記載のラミネートフィルム外装電子部品。
3. 前記重ね合わせたラミネートフィルムの両外周端部のいずれか一方側のみを折り返すことで、その金属箔側を他方の外周端部の金属箔に接合した請求項１に記載のラミネートフィルム外装電子部品。
4. 前記折り返して接合された金属箔同士の内側近傍の絶縁樹脂層同士を圧着した請求項１乃至３のいずれかに記載のラミネートフィルム外装電子部品。

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