JP2008091846A - コンデンサ用リード線及びその製造方法、並びにこのリード線を用いたコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサに用いるリード線におけるアルミ線丸棒と外部端子との接合部のバリや突起の発生を抑制してコンデンサとしての信頼性を向上させることを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために、本発明は、アルミ線丸棒２の端部に、アルミニウムより高融点の金属キャップ３を嵌め込み、金属キャップ３を加熱することによりアルミ線丸棒２と金属キャップ３とを接合した後、外部端子４と金属キャップ３とを溶接する。また金属キャップ３は、外周が開口部３ｂから端部３ａに向かって小さくなる曲面を有し、開口部３ｂに貫通孔１２に係合させる段差部１３を設けて、リード線１を封口体１１に挿通し段差部１３を貫通孔１２に係合させる構成としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサに用いるリード線及びその製造方法、並びにこのリード線を用いたコンデンサに関するもので、特にリード線を挿通する貫通孔を備えた封口体を有するコンデンサに関する。

図１１は、従来の電解コンデンサの断面図である。

従来の電解コンデンサのリード線１５１は、図１１に示すように、アルミ線丸棒１５２と、銅下地錫めっき鉄線（ＣＰ線）からなる外部端子１５４とを接合したものである。コンデンサ素子１５６は、リード線１５１をアルミニウム等の弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔に夫々接合し、この陽極箔と陰極箔にセパレータを介在させて巻回したものである。

外装ケース１６０は、有底円筒状のアルミニウムからなり、この外装ケース１６０に、コンデンサ素子１５６、駆動用電解液や導電性高分子からなる固体電解質等の電解質（図示せず）が収納される。

外装ケース１６０の開放端は、一対のリード線１５１が挿通する貫通孔１６２を備えたゴム弾性封口体１６１を用いて封止され、電解コンデンサとしたものである。

このような電解コンデンサに用いる従来のリード線の製造方法としては、アルミ線丸棒１５２と外部端子１５４の端部をアーク溶接により接合したものがある。またアルミ線丸棒１５２の端面に穴加工し、この穴内に外部端子１５４を挿入後、ガスバーナで加熱しアルミ線丸棒１５２と外部端子１５４を接合したものもある。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３が知られている。
特開平６−３１０３８５号公報 特開平６−３４９６８７号公報 特開２００２−１９８２５９号公報

このような従来のアルミ線丸棒１５２と外部端子１５４のＣＰ線をアーク溶接により直接接合する方法は、アルミ線丸棒１５２の径が小さくなり外部端子１５４との線径の相違が小さくなると、溶接条件の制御が難しく、アルミ線丸棒１５２、外部端子１５４が過剰に溶融し易くなり、接合部にバリや突起が生じる。

このようなリード線のバリや突起により、リード線を封口体の貫通孔に挿入する時に貫通孔に擦り傷が生じ、これがリード線と封口体の隙間となって駆動用電解液が漏れやすくなり電解コンデンサの信頼性が低下するという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決し、接合部のバリや突起の発生を抑制することによりコンデンサの信頼性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、アルミ線丸棒の端部に断面凹形の金属キャップが嵌合された構成としたものである。

また、本発明のリード線の製造方法は、断面凹形の金属キャップをアルミ線丸棒の端部に嵌め込む嵌込み工程と、前記金属キャップの開口部に対向する端部の外面と外部端子とを溶接する溶接工程と、を含む構成としたものである。

以上のように本発明のリード線、及びリード線の製造方法よれば、外部端子は、直接金属キャップと溶接することによって、外部端子と接合する金属の選択が容易にできるため、金属キャップと外部端子を接合する溶接条件が制御しやすい金属にすることができ、外部端子と金属キャップとの接合強度を保ちながら金属キャップの表面にバリ等の不良形状の発生を抑制することができる。

さらに、アルミ線丸棒は、金属キャップに嵌め込まれることによって、金属キャップとアルミ線丸棒の端部との接合面は金属キャップに被覆されるため、この接合面の接合状態による、アルミ線丸棒と外部端子との接合部の外観形状への悪影響を低減でき、バリ等の不良形状の発生を抑制することができる。

（実施の形態１）
まず、本発明のリード線の製造方法について説明する。

図３は、本発明のリード線の接合方法を示す工程斜視図であり、断面凹形の金属キャップを用いて、金属キャップをアルミ線丸棒の端部に嵌め込む嵌込み工程、金属キャップの開口部に対向する端部の外面と外部端子とを溶接する溶接工程を順次行うものである。

図３（ａ）は初期状態を示し、金属キャップ３は、金属板をプレス加工することによって、開口部３ｂと、開口部３ｂに対向するドーム状の端部３ａとを備え、開口部３ｂと端部３ａとを結ぶ軸方向に沿った断面が凹形としたものである。

外部端子４は、鉄、ニッケル、銅の単体、鉄合金、ニッケル合金、銅合金などからなる金属基材の線または板である。また、外部端子４は、めっき層が形成されてもよく、めっき層として、例えば回路基板との接続のためにＳｎ単体、あるいはＳｎにＡｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｐｂなどが添加された錫合金からなる錫系めっきを用いることができる。

次に図３（ｂ）に示すように、アルミ線丸棒２の端部は、金属キャップ３の内周に係合するようにプレス加工、またはガラ掛け研磨等によりトリミングした後、図３（ｃ）に示すように、金属キャップ３をアルミ線丸棒２の端部に嵌め込む。

図３（ｄ）において、溶接用の電極を外部端子４とアルミ線丸棒２に夫々接続し、アーク溶接、抵抗溶接等の電気溶接を用いて、外部端子４と金属キャップ３との接合を行い、アルミ線丸棒２は金属キャップ３内面と接合され、外部端子４は外面端部３ａと接合され、リード線１とした。

また、金属キャップ３は、金属キャップ３と外部端子４とを抵抗溶接によって接合する場合、金属キャップ３と外部端子４との電気抵抗の相違が小さいことが好ましく、例えば外部端子４が鉄系基材の場合は、金属キャップ３は鉄、ニッケル、鉄ニッケル合金系基材を選択し、外部端子４が銅系基材の場合は、金属キャップ３は銅、銅合金基材を選択することが望ましく、これによって外部端子４と金属キャップ３との接合強度を保ちながら、
バリ等の形状不良発生を抑制する効果を高めることができる。

また、金属キャップ３と外部端子４とが抵抗溶接等により接合する際に、金属キャップ３とアルミ線丸棒２の端部との接合部に溶融が生じても、金属キャップ３に被覆されるため、金属キャップ３と外部端子４との接合部において溶融のバリ等の不良形状の発生がないものとすることができる。

また、金属キャップ３の端部３ａの外面は、平坦状であってもよく、これによって外部端子４との接合状態を安定にすることができる。

なお、図３では、金属キャップ３の外形径は、アルミ線丸棒２の直径より大きいものであるが、アルミ線丸棒２の直径と同一あるいは小さくてもよい。例えば、アルミ線丸棒の先端をトリミングして細くし、アルミ線丸棒２の径より小さい外径の金属キャップを嵌合してもよいし、また、アルミ線丸棒の、金属キャップとの接合部のみ径を細くしてもよい。

リード線１の製造方法は、溶接工程は、嵌込み工程より前に行われてもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、実施の形態１におけるリード線の製造工程に新たな工程を追加した以外は、実施の形態１と同様であるため、同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

実施の形態２におけるリード線の製造方法は、金属キャップ３をアルミ線丸棒２の端部に嵌め込む嵌込み工程の後、金属キャップ３とアルミ線丸棒２とを加熱処理により接合する接合工程を含む製造方法である。

金属キャップ３の端部３ａと外部端子４とを溶接する溶接工程は、接合工程の前または後で行うことができる。

接合工程は、金属キャップ３を、ガスバーナにより金属キャップ３の外面から加熱処理する。加熱処理は、抵抗加熱、レーザ、電磁誘導による方法を用いてもよい。

この加熱処理により、アルミ線丸棒２と金属キャップ３間に合金拡散層が形成され、接合強度が向上する。加熱処理によって接合するため、金属キャップ３の厚みを調整することによって、金属キャップ３が過剰に溶融することで発生する形状不良を防止しながら接合強度を向上することができる。

また、金属キャップ３が、アルミ線丸棒２の端部を被覆する範囲を調整することによって、アルミ線丸棒２と金属キャップ３との接合部で溶融した金属を金属キャップ３に収納することが容易にでき、金属キャップ３と外部端子４との接合部においてバリ等の突起状の形状不良の発生を防止できる。

また、金属キャップ３は、アルミニウムより融点の高い金属の基材から構成されることが好ましく、この金属キャップ３は、合金拡散層が加熱処理によってアルミ線丸棒２に比較し過剰に溶融されて形状不良となることを防ぐ効果を奏するものである。

また、アルミニウムより融点の高い金属としては、銅、ニッケル、鉄の金属単体、銅、ニッケル、鉄を含有する合金等から構成されることが好ましく、これらの金属はアルミニウムの融点以下で液相状態の合金を生成することができるため、加熱処理によってアルミ線丸棒２と金属キャップ３間に合金拡散層が形成され易く、更に接合強度を向上する効果を奏するものである。またこれらの金属は、合金拡散層を形成され易くするために、金属キャップ３の内側に設けられることが好ましく、金属キャップ３の基材、またはめっき層を設けたものとしてもよい。

以上のリード線の製造方法によって、アルミ線丸棒２と外部端子４との接合強度を確保しながら、アルミ線丸棒２と外部端子４との接合部の形状不良の発生を抑制でき、接合状態を安定にすることができるという効果を奏するものである。

（実施の形態３）
次に、本発明のリード線を用いた電解コンデンサの構成について説明する。

図１は、本発明のリード線を用いた電解コンデンサの構成を示した断面図、図２は、同リード線が接合されたコンデンサ素子の展開斜視図である。

本発明の電解コンデンサは、一対のリード線１を陽極箔、陰極箔にそれぞれ接続したコンデンサ素子６と、コンデンサ素子６を収納した有底筒状の外装ケース１０と、リード線１を挿通する貫通孔１２を備えるとともに前記外装ケース１０の開放端を封止する封口体１１とからなるものである。

図２において、リード線１は、実施の形態１または実施の形態２の製造方法により、形成されたもので、アルミ線丸棒２が金属キャップ３に嵌め込まれ、外部端子４が金属キャップ３の端部の外面と接合されている。さらにアルミ線丸棒２の他方の端側には扁平に加工された平面部５を設けている。

リード線１の平面部５は、アルミニウム等の弁作用金属からなる陽極箔７、陰極箔８と超音波溶接あるいは圧接によって夫々接合される。さらに陽極箔７と陰極箔８とを、セパレータ９を介在させて巻回し、一対のリード線１が導出したコンデンサ素子６としたものである。

外装ケース１０は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属から構成され、外装ケース１０には、コンデンサ素子６と、駆動用電解液、導電性高分子からなる固体電解質等の電解質（図示せず）とが収納されている。

外装ケース１０の開放端は、弾性体からなる封口体１１により封止され、封口体１１の貫通孔１２には、リード線１が挿通され、金属キャップ３は貫通孔１２内面に当接し、外部端子４は、貫通孔１２より突出し封口体１１より露呈している。

なお、貫通孔１２は、貫通孔１２の径をアルミ線丸棒２の径と同じ、又は少し小さくすることによって、密閉されている。

本発明のリード線１は、外部端子４からアルミ線丸棒２の順に、封口体１１の貫通孔１２に挿入する。この挿入の際に、アルミ線丸棒２と外部端子４との接合部に形状不良がないために、貫通孔１２に擦り傷を生じにくくなり、リード線１と貫通孔１２の隙間の発生を抑制することができる。これによって、駆動用電解液の漏れ等が発生しにくくなり、電解コンデンサの信頼性を向上することができる。

また金属キャップ３の形状は、図１、図３に示すように、金属キャップ３の端部３ａ側から開口部３ｂ側へ向かう方向に沿って、外径が拡大する曲面を金属キャップの外周全体または一部に有することが好ましく、例えばドーム状、円錐状、円錐台形状等であって、金属キャップ３は、リード線１が貫通孔１２に挿入される際に、少なくとも貫通孔１２内面と接触する部分が前記曲面を有するものであればよく、端部３ａの外面の先端は、平坦状であってもよい。

このような曲面を有することによって、リード線１を封口体１１の貫通孔１２に挿入する際にリード線１に作用する負荷を低減することができる。これによって、リード線１が変形し、または一対のリード線１の挿入が相互にずれて、コンデンサ素子６の陽極箔７、陰極箔８が変形することを防止でき、電解コンデンサの漏れ電流特性が向上するという効果を奏するものである。

また、リード線１は、図１に示すように、金属キャップ３の開口部３ｂが、封口体１１の貫通孔１２に挿入される部分のアルミ線丸棒２の線径より大きくなるように段差部１３を設けたものでもよく、図１に示すように、段差部１３は、金属キャップの材料厚みによって構成されている。また、この段差部１３は、金属キャップ３の開口部３ｂ側の外径をアルミ線丸棒２の径より大きくして前記開口部３ｂ側の金属キャップ３端面に設けることもでき、その段差部は、例えば、階段状に複数の段差を有する段差部（図示せず）にしてもよい。

段差部１３を設けることによって、金属キャップ３とアルミ線丸棒２との段差部１３が貫通孔１２に強固に係合することができ、リード線１が外装ケース１０内方向にずれてコンデンサ素子６の陽極箔７、陰極箔８が変形することを防止でき、電解コンデンサの漏れ電流特性が向上するという効果を奏するものである。

（実施の形態４）
次に、本発明の他のリード線を用いた電解コンデンサについて説明する。

図４は、本発明の実施の形態４の電解コンデンサの構成を示した断面図、図５は、同下面斜視図、図６は、同コンデンサ素子の展開斜視図、図８は、本発明の他のリード線の接合方法を示す工程斜視図である。

本発明のリード線は、アルミ線丸棒の端部に断面凹形の金属キャップが嵌合されたものである。

まず、本発明のリード線２１の製造方法について、図８を用いて説明する。

図８（ａ）において、金属キャップ２３は、金属板をプレス加工することによって、一方の端部に開口部２３ｂと、他方の端部に平坦状に閉じた端部２３ａとを備えた円柱空洞の筒形状とし、開口部２３ｂと端部２３ａとを結ぶ軸方向に沿った断面を凹形としたものである。

次に、図８（ｂ）に示すように、金属キャップ２３をアルミ線丸棒２２の端部に嵌め込んで、リード線２１とした。

また、アルミ線丸棒２２の端部は、金属キャップ２３の内周に係合するようにプレス加工、またはガラ掛け研磨等によりトリミングした後、金属キャップ２３を嵌合させてもよい。

さらに、アルミ線丸棒２２と金属キャップ２３との嵌合部を加熱処理することにより、アルミ線丸棒２２と金属キャップ２３とを接合してもよい。

この加熱処理は、金属キャップ２３を、ガスバーナにより金属キャップ２３の外面から加熱することにより行うことができ、加熱処理により、アルミ線丸棒２２と金属キャップ２３間に合金拡散層が形成され、接合強度が向上するという効果を奏するものである。また加熱処理は、抵抗加熱、レーザ、電磁誘導による方法を用いてもよい。

また、金属キャップ２３は、アルミ線丸棒２２の端部を被覆する範囲を調整することによって、アルミ線丸棒２２と金属キャップ２３との接合部で溶融した金属を金属キャップ２３に収納することが容易にでき、バリ等の突起状の形状不良の発生を抑制できる。

また、金属キャップ２３は、金属キャップ２３の厚みを調整することで、金属キャップ２３の外面を過剰に溶融することなく接合部を溶融することができ、バリ等の突起状の形状不良の発生を防止できる。

また、金属キャップ２３の加熱処理される円柱側面、または端部２３ａの厚みは、接合部を均一に溶融させるために、均一であることが好ましい。

また、金属キャップ２３は、アルミニウムより融点の高い金属の基材から構成されることが好ましく、この金属キャップ２３は、合金拡散層が前記加熱処理によってアルミ線丸棒２２の端部に比較し過剰に溶融されて形状不良となることを防ぐ効果を奏するものである。

アルミニウムより融点の高い金属としては、銅、ニッケル、鉄の金属単体、銅、ニッケル、鉄を含有する合金等から構成されることが好ましく、これらの金属はアルミニウムの融点以下で液相状態の合金を生成することができるため、加熱処理によってアルミ線丸棒２２と金属キャップ２３間に合金拡散層が形成され易く、更に接合強度を向上させる効果を奏するものである。またこれらの金属は、合金拡散層を形成され易くするために、金属キャップ２３の内側に設けられることが好ましく、金属キャップ２３の基材、またはめっき層として設けたものとしてもよい。

次に、本発明のリード線を用いた実施の形態４の電解コンデンサについて説明する。

図６において、リード線２１には、金属キャップ２３を嵌め込んだアルミ線丸棒２２の端部に対し他方の端側には扁平に加工された平面部２５を設けている。

リード線２１の平面部２５は、アルミニウム等の弁作用金属からなる陽極箔２７、陰極箔２８と超音波溶接あるいは圧接によって夫々接合される。さらに陽極箔２７と陰極箔２８とを、セパレータ２９を介在させて巻回し、一対のリード線２１が導出したコンデンサ素子３６としたものである。

図４に示すように、外装ケース３０は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属から構成され、外装ケース３０には、コンデンサ素子３６と、駆動用電解液、または導電性高分子からなる固体電解質等の電解質（図示せず）とが収納されている。

外装ケース３０の開放端は、封口体３１により封止され、封口体３１の貫通孔３２には、リード線２１が挿通され、金属キャップ２３は、外装ケース３０の開放端側の貫通孔３２内面に当接しかつ貫通孔３２より突出して封口体３１より露呈している。

なお、貫通孔３２は、貫通孔３２の径をアルミ線丸棒２２の径と同じ、又は少し小さくすることによって、密閉されている。

さらに、外装ケース３０の開放端には、当接した絶縁体３４を備え、この絶縁体３４の平坦状の底面３７に沿って配置された一対の平板状の外部端子２４が、絶縁体３４に備えた貫通孔２６を挿通して、露呈した金属キャップ２３の端部の外面に接合されている。

図５に示すように、絶縁体３４の底面３７に設けた溝３７ａに沿って収納された外部端子２４は、絶縁体３４の貫通孔２６に挿通する方向に屈曲し、さらに絶縁体３４の底面３７と平行に屈曲して、金属キャップ２３の端部２３ａに接合されたものである。

また、外部端子２４は、鉄、ニッケル、銅の単体、鉄合金、ニッケル合金、銅合金などからなるアルミニウムとは異なる金属基材からなる板または線である。また、外部端子２４は、めっき層が形成されてもよく、めっき層として、例えば回路基板との接続のためにＳｎ単体、あるいはＳｎにＡｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｐｂなどが添加された錫合金からなる錫系めっきを用いることができる。

また、絶縁体３４は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂、またはフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性からなるものである。

絶縁体３４の貫通孔２６は、図５に示すように、一対の外部端子２４を一つの貫通孔２６に挿通したものであるが、夫々の外部端子２４を挿通する複数の貫通孔を設けてもよい。

次に、実施の形態４の電解コンデンサの製造方法について説明する。

まず、コンデンサ素子３６に接続したリード線２１を、金属キャップ２３からアルミ線丸棒２２の順に封口体３１の貫通孔３２に挿入し、金属キャップ２３を封口体３１から露呈させた後、外装ケース３０にコンデンサ素子３６と駆動用電解液を収納させ、外装ケース３０と封口体３１をカシメ加工することにより外装ケース３０の開放端を密閉する。

次に、外装ケース３０の開放端に絶縁体３４を当接し、外部端子２４を金属キャップ２３の露呈部の頂部に接続させながら絶縁体３４の底面３７に配置する。

さらに、絶縁体３４の底面３７に対し垂直方向又は斜め方向からレーザ光を、貫通孔２６を通じて外部端子２４の接合部３８に照射し、外部端子２４と金属キャップ２３をレーザ溶接により接合する。

以上のように、外部端子２４が金属キャップ２３を介してアルミ線丸棒２２と接続することにより、金属キャップ２３と外部端子２４との溶接が容易な金属材料とすることができる。例えば、レーザ溶接により、外部端子２４と金属キャップ２３とを接合する場合、金属キャップ２３を構成する材料の融点、または熱伝導率等の点を考慮して選択することにより、接合部３８が過剰に溶融して接合面積が小さくなる等の形状不良の発生を防止し、リード線２１との接合強度を安定にすることができ、耐振動性に優れた電解コンデンサとすることができる。

また、金属キャップ２３がアルミ線丸棒２２の端部を被覆する範囲を調整することや、金属キャップ２３の融点等の材料物性を考慮して選択することによって、外部端子２４をリード線２１に溶接する際に、アルミ線丸棒２２と金属キャップ２３との接合部で溶融した金属を金属キャップ２３に収納することが容易にでき、バリ等の突起状の形状不良の発生を防止できる。これによって、溶接時にリード線２１がずれることを防止し、絶縁体３４の底面３７に沿う一対の外部端子２４を同一面に配置することができ、実装性に優れた電解コンデンサとすることができる。

また金属キャップ２３の形状は、金属キャップ２３の端部２３ａ側から開口部２３ｂ側へ向かう方向に沿って、外径が拡大する曲面を金属キャップ２３の外周全体または一部に有することが好ましく、金属キャップ２３は、リード線２１が貫通孔３２に挿入される際に、少なくとも貫通孔３２内面と接触する部分が前記曲面を有するものであればよい。

前記曲面は、図８に示すように、金属キャップ２３の円柱側面から端部２３ａに連結する角部をＲ加工等により曲面を設けたものでもよく、または、金属キャップ２３を、例えばドーム状、円錐状、円錐台形状とすることによって設けられたものでもよい。

このような曲面を有することによって、リード線２１を封口体３１の貫通孔３２に挿入する際にリード線２１に作用する負荷を低減することができる。これによって、リード線２１が変形し、または一対のリード線２１の挿入が相互にずれて、コンデンサ素子３６の陽極箔２７、陰極箔２８が変形することを防止でき、電解コンデンサの漏れ電流特性が向上するという効果を奏するものである。

また、リード線２１は、図４に示すように、金属キャップ２３の開口部２３ｂが、封口体３１の貫通孔３２に挿入される部分のアルミ線丸棒２２の線径より大きくなるように段差部３３を設けたものでもよく、段差部３３は、金属キャップ２３の材料厚みによって構成するこができる。また、この段差部３３は、金属キャップ２３の開口部２３ｂ側の外径をアルミ線丸棒２２の径より大きくして前記開口部２３ｂ側の金属キャップ２３端面に設けることもでき、その段差部は、例えば、階段状に複数の段差を有する段差部（図示せず）にしてもよい。

段差部３３を設けることによって、金属キャップ２３が貫通孔３２に強固に係合でき、リード線２１と外部端子２４との接合部３８が封口体３１により強く連結される。これによって、この接合部３８の変形が低減され、更に耐振動性に優れた電解コンデンサとすることができる。

（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態４における外部端子と金属キャップとの接合が異なるものであり、これ以外は、実施の形態４と同様であるため、同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図７は、本発明の実施の形態５の電解コンデンサの構成を示す断面図である。

図７に示すように、リード線２１に接合する外部端子２４ａの端部は、絶縁体３４の底面３７に対し斜め又は垂直に屈曲したもので、露呈した金属キャップ２３の側面又は曲面の接合部３８ａで接合されたものである。

これによって、金属キャップ２３の封口体３１からの突出高さにばらつきが生じても、外部端子２４ａと金属キャップ２３との接合を確実に行いながら、絶縁体３４の底面３７に沿う一対の外部端子２４ａを同一面に配置することができ、耐振動性及び実装性に優れた電解コンデンサとすることができる。

（実施の形態６）
実施の形態６は、本発明のリード線を用いたフィルムコンデンサである。

図９は、本発明のリード線を用いたフィルムコンデンサの構成を示した断面図、図１０は、同コンデンサ素子の展開斜視図である。

図９に示すように、リード線６１は、断面凹形の金属キャップを介して外部端子６４とアルミ線丸棒６２を接続したものである。

リード線６１の構成、すなわち、アルミ線丸棒６２、金属キャップ６３、外部端子６４と、それらの製造方法は、図３に示す実施の形態１のリード線１の構成、すなわち、アルミ線丸棒２、金属キャップ３、外部端子４と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

さらに、実施の形態２と同様に、金属キャップ６３を、ガスバーナ、抵抗加熱、レーザ、電磁誘導により加熱処理することにより、アルミ線丸棒６２と金属キャップ６３との嵌合部を接合してもよく、この加熱処理により、アルミ線丸棒６２と金属キャップ６３間に合金拡散層が形成され、接合強度が向上するという効果を奏するものである。

また、金属キャップ６３は、実施の形態２と同様に、アルミニウムより融点の高い金属の基材から構成されることが好ましく、この金属キャップ２３は、合金拡散層が前記加熱処理によってアルミ線丸棒２２の端部に比較し過剰に溶融されて形状不良となることを防ぐ効果を奏するものである。

次に、実施の形態６のフィルムコンデンサについて説明する。

図１０に示すように、コンデンサ素子６６は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、またはポリフェニレンサルファイド等のいずれかからなる誘電体フィルムの表面に、非蒸着部分であるマージン部分６６ａ、６６ｂと、アルミニウムなどの金属を蒸着した蒸着電極６６ｃ、６６ｄと、を形成した一対の金属化フィルムからなるものである。

一方の金属化フィルムの蒸着電極６６ｃ、６６ｄには、異常電流が流れた際には蒸着した部分が飛散することによって電気的に切断されるという自己保安機能を有したヒューズ６６ｅ、６６ｆを備えている。

さらに、蒸着電極６６ｃ、６６ｄが誘電体フィルムを介し、かつ一方の金属化フィルムのマージン部分６６ａは、他方の金属化フィルムのマージン部分６６ｂと対向配置されて、一対の金属化フィルムを柱状形状に巻回し、コンデンサ素子６６としたものである。

また、一対の金属化フィルムを積層し、積層体のコンデンサ素子としてもよい。

図９に示すように、コンデンサ素子６６の巻回体の両端面には、アルミニウム、錫、銅などの金属を溶融して吹き付ける溶射によって形成した一対の集電極６８を設けている。

リード線６１は、アルミ線丸棒６２側は屈曲して、コンデンサ素子６６の両端面の集電極６８にスポット溶接により接合し、金属キャップ２３側は、コンデンサ素子６６の一方の端面側に対に導出されたものである。

外装ケース７０は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属から構成され、外装ケース７０には、コンデンサ素子６６の外表面と外装ケースの内表面との間に隙間を設けて、コンデンサ素子６６の両端面を外装ケース７０の開放端と底端に配置して収納されている。

外装ケース７０の開放端は、弾性体からなる封口体７１により封止され、封口体７１の貫通孔７２には、リード線６１が挿通され、金属キャップ６３は、開放端側の貫通孔７２内面に当接し、封口体７１より露呈している。

外装ケース７０の貫通孔７２の内面には、金属キャップ６３の材料厚みを用いて、アルミ線丸棒６２の線径より大きくなるように金属キャップ６３の開口部３ｂに設けた段差部７３が係合している。

なお、貫通孔７２は、貫通孔７２の径をアルミ線丸棒６２の径と同じ、又は少し小さくすることによって、密閉されたものある。

さらに、外装ケース７０の開放端には、開放端に当接した絶縁体６５を備え、この絶縁体６５の平坦状の底面７７に沿って配置された一対の外部端子６４が、絶縁体６５に備えた貫通孔７６を挿通するように屈曲させ、露呈した金属キャップ６３の端部３ａの外面に接合されている。

また、外部端子６４は、鉄、ニッケル、銅の単体、鉄合金、ニッケル合金、銅合金などからなる金属基材の線または板であり、回路基板との接続するためのめっき層が形成されてもよい。

また、絶縁体６５は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂、またはフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性からなるものである。

実施の形態６のフィルムコンデンサの製造方法は、コンデンサ素子６６に形成した集電極６８にリード線６１を、外部端子６４からアルミ線丸棒６２の順に封口体７１の貫通孔７２に挿入して、金属キャップ６３を封口体７１から露呈させた後、外装ケース７０にコンデンサ素子６６を収納させ、外装ケース７０と封口体７１をカシメ加工することにより外装ケース７０の開放端を密閉する。

次に、封口体７１より突出した外部端子６４の先端を平坦状に加工した後、外部端子６４の先端を絶縁体６５の貫通孔７６に挿通させながら、外装ケース７０の開放端に絶縁体６５を当接する。さらに外部端子６４の先端を折り曲げて、絶縁体６５の底面７７に沿って配置した。

以上のように、金属キャップ６３を介して、アルミ線丸棒６２と外部端子６４が接合したリード線６１を用いることにより、アルミ線丸棒６２と外部端子６４との接合強度を安定にすることができ、耐振動性に優れたフィルムコンデンサとすることができる。

また、外装ケース７０の開放端の密閉時に、外装ケース７０内を常圧より低い圧力にしてもよく、これによってコンデンサの実装時のリフローなどの高温の熱が伝わり難くなりコンデンサ素子６６が過剰に加熱され静電容量が減少することを防止でき、信頼性に優れたフィルムコンデンサとすることができる。

また、リード線６１を封口体７１に挿入の際に、アルミ線丸棒６２と外部端子６４との接合部に形状不良がないために、貫通孔７２に擦り傷を生じることがなく、リード線６１と貫通孔７２の隙間の発生を防止することができるため、低圧にした外装ケース７０内の圧力の変化を低減でき、信頼性に優れたフィルムコンデンサとする効果を奏するものである。

以下、具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
図１を用いて説明すると、アルミ線丸棒２は、直径φ１．３ｍｍ、純度９９．９９％のアルミニウム線を用いた。

金属キャップ３は、鉄の板状基材をプレス加工することにより、最大外径φ１．６ｍｍ、内径φ１．３０ｍｍ、長さ０．８〜１．０ｍｍの寸法で、開口部３ｂ側は、円柱形状とし、金属キャップ３の端部３ａ側は、外周が半径０．４〜１．０ｍｍ程度の曲面を有したドーム形状の頂点に直径φ０．３〜１．０ｍｍ程度の円形平坦部を設けたものである。また金属キャップ３の表面には、厚み２〜１０μｍのニッケルめっき層が形成されている。

まずアルミ線丸棒２の端部をトリミングし、金属キャップ３を嵌め込んだ後、ガスバーナを用いて、金属キャップ３の外周全体を加熱し、金属キャップ３をアルミニウムの融点付近まで昇温させ、アルミ線丸棒２に金属キャップ３を接合させた。

次に冷却させた後、直径φ０．６ｍｍの銅下地錫めっき鉄線の外部端子４を金属キャップ３の端部３ａに押し当て、抵抗溶接を用いて接合し、金属キャップ３の厚みを用い、アルミ線丸棒２の外周の外方に立ち上がる高さ約０．１５ｍｍの段差部１３を設けたリード線１を作製した。

（比較例１）
比較例１は、アルミ線丸棒と外部端子は、実施例１と同じものを用いて、アルミ線丸棒と外部端子とをアーク溶接を用いて直接接合し、リード線を作製したものである。

実施例１と比較例１のリード線について、夫々１０００本の試料を抜き取り、アルミ線丸棒と外部端子との接合部の外観不良と、リード線の引張り強度不良を調査した比較データを（表１）に示す。

この（表１）から明らかなように、実施例１は、比較例１と比較すると、リード線のアルミ線丸棒と外部端子との接合強度を確保しながら接合部に形状不良の発生を防止できる。

（実施例２）
実施例１のリード線１を用いて、電解コンデンサを作製した。

図１、図２を用いて説明すると、まず、アルミニウム箔にエッチング処理を施し、ホウ酸アンモニウム水溶液中で化成処理をして酸化皮膜を形成して陽極箔７とし、一方、アルミニウム箔にエッチング処理をして陰極箔８とした。

次に実施例１のリード線１のアルミ線丸棒２の端部を扁平に加工して設けた平面部５を、陽極箔７、陰極箔８に圧接して接合し、さらにマニラ紙からなるセパレータ９を介在させて陽極箔７と陰極箔８を巻回して、コンデンサ素子６を形成した。

次に、ブチルゴムを主成分とした封口体１１に設けた貫通孔１２に、コンデンサ素子６から対になって導出したリード線１を挿通して、金属キャップ３の端部３ａを貫通孔１２より突出させないように金属キャップ３の開口部３ｂを貫通孔１２に納めた。

コンデンサ素子６に駆動用電解液を含浸した後、アルミニウムからなる有底筒状の外装ケース１０に収納し、外装ケース１０の開放部に封口体１１を装着し、金属ケース１０と封口体１１を一体に絞り加工することによって、外装ケース１０の開放部を密閉し、一対の外部端子４が突出した６．３Ｖ１５００μＦの電解コンデンサを作製した。

（比較例２）
比較例２は、実施例２に用いた実施例１のリード線の代わりに比較例１のリード線を用い、これ以外は、実施例２と同様に６．３Ｖ１５００μＦの電解コンデンサを作製した。

実施例２と比較例２の電解コンデンサについて、夫々１００個の試料を用いピーク温度２４０℃以上、１０秒間のリフロー試験、及び１２５℃の高温無負荷試験を３０００時間行った試験結果を夫々（表２）、（表３）に示す。（表２）、（表３）の測定特性は、初期を基準とした周波数１２０Ｈｚでの静電容量変化率、及び定格電圧６．３Ｖを１分間印加での漏れ電流値の平均値、最大値、最小値を示している。

実施例２は、比較例２と比較すると、（表２）に示すように、リフロー後の漏れ電流の変化が極めて小さく、また（表３）に示すように、高温無負荷試験後の静電容量の変化率を小さくすることができ、電解コンデンサの信頼性を向上させることができる。

本発明によるコンデンサ用リード線及びその製造方法、並びにこのリード線を用いたコンデンサは、アルミ線丸棒の端部に嵌合させた金属キャップを設けたという特徴を有し、特に、信頼性の要求されるコンデンサに適用することができる。

本発明の一実施形態のリード線を用いた電解コンデンサの構成を示す断面図 本発明の一実施形態のリード線が接合されたコンデンサ素子の展開斜視図 本発明の一実施形態のリード線の接合方法を示す工程斜視図 本発明の一実施形態の電解コンデンサの構成を示す断面図 本発明の一実施形態の電解コンデンサの下面斜視図 本発明の一実施形態のコンデンサ素子の展開斜視図 本発明の一実施形態の電解コンデンサの構成を示す断面図 本発明の他の一実施形態のリード線の接合方法を示す工程斜視図 本発明の一実施形態のフィルムコンデンサの構成を示す断面図 本発明の一実施形態のフィルムコンデンサのコンデンサ素子の展開斜視図 従来の電解コンデンサの構成を示す断面図

符号の説明

１、２１、６１ リード線
２、２２、６２ アルミ線丸棒
３、２３、６３ 金属キャップ
３ａ、２３ａ 端部
３ｂ、２３ｂ 開口部
４、２４、２４ａ、６４ 外部端子
５、２５ 平面部
６、３６、６６ コンデンサ素子
７、２７ 陽極箔
８、２８ 陰極箔
９、２９ セパレータ
１０、３０、７０ 外装ケース
１１、３１、７１ 封口体
１２、２６、３２、７２、７６ 貫通孔
１３、３３、７３ 段差部
３４、６５ 絶縁体
３７、７７ 底面
３７ａ 溝
３８、３８ａ 接合部
６６ａ、６６ｂ マージン部分
６６ｃ、６６ｄ 蒸着電極
６６ｅ、６６ｆ ヒューズ
６８ 集電極

Claims (10)

1. アルミ線丸棒の端部に、外部端子と接合するための断面凹形の金属キャップが嵌合されたコンデンサ用リード線。
2. 前記金属キャップが、この金属キャップの開口部と対向する端部側から前記開口部側へ向かう方向に沿って外径が拡大する曲面を有する請求項１に記載のコンデンサ用リード線。
3. 前記金属キャップの開口部側の外径をアルミ線丸棒の径より大きくして前記開口部側の金属キャップ端面に段差部を設けた請求項１に記載のコンデンサ用リード線。
4. 前記アルミ線丸棒と前記金属キャップとを加熱処理により接合してなる請求項１に記載のコンデンサ用リード線。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のコンデンサ用リード線のアルミ線丸棒部と接続されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収納した有底筒状の外装ケースと、前記コンデンサ用リード線を挿通する貫通孔を備えて前記外装ケースの開放端を封止する封口体と、この封口体の前記貫通孔から露呈した前記コンデンサ用リード線の金属キャップと接合した外部端子と、を備えたコンデンサ。
6. 断面凹形の金属キャップをアルミ線丸棒の端部に嵌め込む嵌込み工程と、
   前記金属キャップの開口部に対向する端部の外面と外部端子とを溶接する溶接工程と、からなるコンデンサ用リード線の製造方法。
7. 前記金属キャップとアルミ線丸棒とを加熱処理により接合する接合工程を含む請求項６に記載のコンデンサ用リード線の製造方法。
8. 前記金属キャップが、アルミニウムより高融点である金属からなる請求項６又は請求項７に記載のコンデンサ用リード線の製造方法。
9. 前記金属キャップとして端部側から開口部側へ向かう方向に沿って外径が拡大する曲面を有する金属キャップを用いる請求項６又は請求項７に記載のコンデンサ用リード線の製造方法。
10. 前記金属キャップとして開口部側の外径をアルミ線丸棒の径より大きくして前記開口部側の金属キャップ端面に段差部を設けた金属キャップを用いる請求項６又は請求項７に記載のコンデンサ用リード線の製造方法。

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