JP2009010070A - コンデンサ用電極箔のリード線接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リード線に発生した抜きバリにより短絡するという課題を解決し、高信頼性の電極箔を安定して製造できるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置を提供することを目的とする。
【解決手段】リード線をチャック６ａで保持して間欠回転するテーブル部６と、リード線の一端に偏平部と凸部を形成し、これを所定の幅に打ち抜くリード線加工部７と、電極箔２に上記凸部が嵌まり込む孔を開ける孔開け部８と、この孔に上記凸部を嵌め込んでリード線と電極箔２をカシメ結合するリード線接合部９からなる構成により、リード線に発生した抜きバリを同一方向にして電極箔２上に配置し、抜きバリを電極箔２に接触させた状態でカシメ結合が可能になり、リード線の抜きバリがセパレータを突き破って短絡することを皆無にしてリード線と電極箔２の接続状態を良化し、しかも接続抵抗を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサの電極箔を製造する際に用いる、コンデンサ用電極箔のリード線接続装置に関するものである。

図１１はこの種のコンデンサの一例としてのアルミ電解コンデンサの構成を示した断面図、図１２は同アルミ電解コンデンサを構成するコンデンサ素子の展開斜視図、図１３は同外部引き出し用のリード線が接続された陽／陰極箔の要部平面図である。

図１１〜図１３において、２０はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子２０は陽極箔２１と陰極箔２２とをその間にセパレータ２３を介在させた状態で巻回することにより構成されており、更に、上記陽極箔２１と陰極箔２２には夫々外部引き出し用のリード線２４、２５が接合され、この一対のリード線２４、２５の外部接続線（銅下地錫引鉄線）２４ｃ、２５ｃがコンデンサ素子２０から引き出された構成になっているものである。

２６は上記コンデンサ素子２０が図示しない駆動用電解液と共に収容された有底円筒状のアルミニウム製の金属ケース、２７は上記コンデンサ素子２０から引き出された一対のリード線２４、２５の外部接続線（銅下地錫引鉄線）２４ｃ、２５ｃが挿通する貫通孔を備えて上記金属ケース２６の開口部を封止した封口部材である。

また、上記リード線２４、２５は、図１２にその詳細を示すように、アルミ線丸棒部２４ａ、２５ａの一端に図示しない穴開け加工をし、この穴内に外部接続線（銅下地錫引鉄線）２４ｃ、２５ｃを挿入して溶接等により接合した後、上記アルミ線丸棒部２４ａ、２５ａの他端側を偏平に加工して平面部２４ｂ、２５ｂを設けると共に、この平面部２４ｂ、２５ｂの幅方向を所定の寸法に打ち抜き加工して作製するものであり、このように作製されたリード線２４、２５の平面部２４ｂ、２５ｂを図示しないリード線接続装置を用いてカシメ等の手段によって陽極箔２１、陰極箔２２に接合部２４ｄ、２５ｄを介して夫々接合するようにしたものであった。

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が知られている。
特開２００４−２２１１７９号公報

しかしながら上記従来のコンデンサ用電極箔のリード線接続装置では、別工程で別途作製したリード線２４、２５をリード線接続装置に投入し、パーツフィーダを用いて陽極箔２１、陰極箔２２上に夫々１個ずつ供給する構成であるため、リード線２４、２５の一端を偏平に加工した平面部２４ｂ、２５ｂの表裏を同一方向に揃えて供給することは不可能であった。

このために、リード線２４、２５の平面部２４ｂ、２５ｂに発生した打ち抜き加工時の抜きバリ２４ｅ、２５ｅ（打ち抜き方向に発生）が陽極箔２１、陰極箔２２と接触するもの（図１４（ａ））と、接触しないもの（図１４（ｂ））との両方が存在することになり、このうち、抜きバリ２４ｅ、２５ｅが陽極箔２１、陰極箔２２と接触するものについては電気的な接続状態が良化する方向であるために問題はないが、抜きバリ２４ｅ、２５ｅが陽極箔２１、陰極箔２２と接触しないものについては、このリード線２４、２５を接続した陽極箔２１、陰極箔２２と重なり合うセパレータ２３と抜きバリ２４ｅ、２５ｅが接触することになり、このように抜きバリ２４ｅ、２５ｅがセパレータ２３と接触した場合には抜きバリ２４ｅ、２５ｅがセパレータ２３を突き破り、このセパレータ２３と更に重なり合う陰極箔２２、陽極箔２１に抜きバリ２４ｅ、２５ｅが接触して短絡する恐れがあるという課題があった。

このような問題の発生率は１００万個に１個程度有るか無いかの割合であるが、数万個単位を１ロットとして生産し、このロットの中で１個でも不良品が発生した場合には当該ロットを全て廃棄処分にしてしまうために時間とコスト面から大きなロスが発生することになるという課題を有したものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、リード線に発生した抜きバリがセパレータを突き破って短絡することがない、信頼性に優れたコンデンサ用電極箔を安定して製造することができるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、リード線供給部と、このリード線供給部から供給されるリード線をチャックで保持して間欠回転するテーブル部と、上記チャックに保持されたリード線の一端をプレス加工して偏平部を形成すると共に、この偏平部に絞り加工により凸部を設け、かつ、偏平部の幅方向を所定の寸法に打ち抜き加工するリード線加工部と、巻き出し部から供給される電極箔の所定の位置に上記リード線の偏平部に設けた凸部が嵌まり込む孔を開ける孔開け部と、この孔開け部で開けた電極箔の孔に上記リード線の偏平部に設けた凸部を嵌め込み、この凸部を押し潰してリード線の偏平部と電極箔をカシメ結合するリード線接合部からなる構成にしたものである。

以上のように本発明によるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置は、リード線の一端をプレス加工して偏平部を形成し、この偏平部の幅方向を所定の寸法に打ち抜き加工するリード線加工部を設けた構成により、このリード線加工部で発生する抜きバリを同一方向に維持したままでリード線を電極箔上に配置することができるため、上記抜きバリを電極箔に接触させた状態でカシメ結合することができるようになり、これにより、リード線の抜きバリがセパレータを突き破って短絡することを皆無にすることができるばかりでなく、リード線と電極箔の接続状態を良化し、しかも接続抵抗を低減することが可能になるという効果が得られるものである。

さらに、リード線の偏平部に凸部を設けると共に、この凸部が嵌まり込む孔を電極箔に開ける孔開け部を設けた構成により、電極箔に対するリード線の接続位置精度を向上させることができるという効果も得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、３に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１によるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置の概念を示した平面図、図２は同コンデンサ用電極箔に用いられるリード線を示した正面図であり、このリード線は、図２に示すように、アルミ丸棒線１ａの一端に外部接続線１ｂが溶接等の手段によって接合されることにより、リード線１が構成されているものである。

上記外部接続線１ｂ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である。また、外部接続線１ｂは、めっき層が形成されてもよく、めっき層として、錫単体、あるいは錫に銀、ビスマス、インジウム、鉛などが添加された錫合金からなる錫系めっき、またはニッケル、銅を下地めっき層として錫系めっきを形成したものを用いることができる。

図１において、３はリールに巻回された状態のコンデンサ用電極箔（以下、電極箔と呼ぶ）２を供給する巻き出し部、４は後述する加工を終えた電極箔２をリールに巻回する巻き取り部である。

５はパーツフィーダにより構成されて上記リード線１を供給するリード線供給部、６はこのリード線供給部５から供給されるリード線１を保持するチャック６ａを複数個備えて間欠回転するテーブル部、７は上記チャック６ａに保持されたリード線１のアルミ丸棒線１ａの一端をプレス加工して偏平部１ｃ（後述する図３に示す）を形成すると共に、この偏平部１ｃに絞り加工により凸部１ｄを設け、かつ、偏平部１ｃの幅方向を所定の寸法に打ち抜き加工するリード線加工部である。

８は上記巻き出し部３から供給される電極箔２の所定の位置に上記リード線加工部７でリード線１の偏平部１ｃに設けた凸部１ｄが嵌まり込む孔２ａを開ける孔開け部、９はこの孔開け部８で開けた電極箔２の孔２ａに上記リード線加工部７でリード線１の偏平部１ｃに設けた凸部１ｄを嵌め込み、この凸部１ｄを押し潰してリード線１の偏平部１ｃと電極箔２をカシメ結合するリード線接合部である。

図３（ａ）〜（ｃ）は上記リード線加工部７で加工されるリード線１の加工工程を示した製造工程図であり、まず、図３（ａ）に示すように、リード線１のアルミ丸棒線１ａの一端を金型１０ａ、１０ｂを用いてプレス加工することによって偏平部１ｃを形成する。続いて、図３（ｂ）に示すように、金型１１ａ、１１ｂを用いて上記偏平部１ｃに凸部１ｄを絞り加工によって形成する。続いて、図３（ｃ）に示すように、金型１２ａ、１２ｂを用いて偏平部１ｃの幅方向を所定の寸法に打ち抜き加工し、これにより、リード線１を作製するようにしたものである。

図４（ａ）〜（ｃ）は上記リード線接合部９でリード線１を接続する加工工程を示した製造工程図であり、まず、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、電極箔２に設けられた孔２ａ内にリード線１の偏平部１ｃに設けられた凸部１ｄを嵌め込む。続いて、図４（ｃ）に示すように、電極箔２の裏面側に突出した凸部１ｄの先端部分を押し潰すことにより、偏平部１ｃと電極箔２をカシメ結合（カシメ結合部１ｅ）してリード線１を電極箔２に接続するようにしたものである。

なお、上記カシメ結合部１ｅは少なくとも２箇所以上に設けることが必要であり、これはカシメ結合部１ｅが１箇所のみの場合には、電極箔２に対してリード線１がカシメ結合部１ｅを支点として回転してしまうためである。また、このようにカシメ結合部１ｅを２箇所以上に設ける代わりに、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、凸部１ｆを矩形状にすると共に、この凸部１ｆが嵌まり込む電極箔２の孔２ａも矩形状にする（図示せず）ことにより、同様の効果が得られるものである。

このように構成された本実施の形態によるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置は、リード線１の一端をプレス加工して偏平部１ｃを形成すると共に、この偏平部１ｃに絞り加工により凸部１ｄを設け、かつ、偏平部１ｃの幅方向を所定の寸法に打ち抜き加工するリード線加工部７を設けた構成により、リード線加工部７で発生する抜きバリを同一方向に維持したままで電極箔２上に配置することができるため、上記抜きバリを電極箔２に接触させた状態でカシメ結合することができるようになり、これにより、リード線１の抜きバリがセパレータを突き破って短絡することを皆無にすることができるばかりでなく、リード線１と電極箔２の接続状態を良化し、しかも接続抵抗を低減することが可能になるという格別の効果を奏するものである。

さらに、リード線１の偏平部１ｃに凸部１ｄを設けると共に、この凸部１ｄが嵌まり込む孔２ａを電極箔２に開ける孔開け部８を設けた構成により、電極箔２に対するリード線１の接続位置精度を向上させることができるという格別の効果も奏するものである。

また、図６（ａ）、（ｂ）は上記リード線１の偏平部１ｃに設けた凸部１ｄの先端に溝加工を施す溝加工部（図示せず）を設けた例を示したものであり、図６（ａ）は鉈目溝の例を、図６（ｂ）は十字溝の例を示す。このように凸部１ｄの先端に溝加工を施す溝加工部を設けることにより、この凸部１ｄを押し潰してカシメ結合する際に潰し易くなり、カシメ結合の作業性と結合強度を向上させることができるようになるものである。なお、溝形状はこれらに限定されるものではない。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で図１を用いて説明したコンデンサ用電極箔のリード線接続装置に、リード線の偏平部と電極箔を接続したカシメ接合部を絶縁テープで被覆するテープ貼り付け部を設けた点が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために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２によるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置の概念を示した平面図、図８（ａ）〜（ｃ）は同装置のテープ貼り付け部でテープを貼り付ける加工工程を示した製造工程図、図９（ａ）、（ｂ）は同テープ貼り付けを終えた電極箔を示した平面図と正面図であり、図７において、１３はリード線１の偏平部１ｃと電極箔２を接続したカシメ結合部１ｅを絶縁テープ１４で被覆するテープ貼り付け部であり、このテープ貼り付け部１３はリード線接合部９と巻き取り部４の間に設けられたものである。

上記テープ貼り付け部１３におけるテープ貼り付けの加工工程について説明すると、まず、図８（ａ）に示すように、電極箔２上に配置されてカシメ結合されたリード線１の偏平部１ｃ上に絶縁テープ１４を貼り付ける（なお、この絶縁テープ１４の長さは、電極箔２の幅の２倍以上の長さに、また幅は、偏平部１ｃの幅の約２倍程度の幅に設定するのが好ましい）。そして、この絶縁テープ１４を押さえピン１３ａで押さえつける。

続いて、図８（ｂ）に示すように、カシメ結合部１ｅから突出した絶縁テープ１４をローラ１３ｂで下方へ押し付け、続いて図８（ｃ）に示すように、ローラ１３ｂをカシメ結合部１ｅの下方へ回り込ませるようにすることにより、絶縁テープ１４をカシメ結合部１ｅの表面から裏面へと貼り付けるようにしたものであり、これにより、図９（ａ）、（ｂ）に示すような電極箔２が得られるものである。

このように構成された本実施の形態によるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置は、カシメ結合されたリード線１の偏平部１ｃと電極箔２のカシメ結合部１ｅを絶縁テープ１４で被覆するテープ貼り付け部１３を設けた構成により、この電極箔２と重なり合うセパレータを介して対向する電極箔との絶縁の信頼性を大きく向上させることができるようになるという格別の効果を奏するものである。

さらにまた、絶縁テープ１４を電極箔２の表面から裏面へと折り曲げながら貼り付けた構成により、この電極箔２を用いて巻回型のコンデンサ素子を構成して金属ケース内に収容した際に、絶縁テープ１４の折り曲げ部分が金属ケースの内底面と当接するようになるために電極箔２の端部は金属ケースの内底面と当接しなくなり、これにより、従来、コンデンサ素子の電極箔が金属ケースの内底面に当接して短絡するのを防止する目的で、金属ケースの内底面に配設していた絶縁紙が不要になるという新たな効果も奏するものである。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で説明したコンデンサ用電極箔に接続するリード線に代えて、アルミ丸棒線の一端に外部接続線を断面凹形の金属キャップを用いて接続したリード線を用いるようにしたものであり、このリード線の形成方法を図１０（ａ）〜（ｄ）に示す。

図１０（ａ）はアルミ丸棒線１６と外部接続線１７を接続する前の初期状態を示し、金属キャップ１８は、金属板をプレス加工することによって、開口部１８ｂと、開口部１８ｂに対向するドーム状の端部１８ａとを備え、開口部１８ｂと端部１８ａとを結ぶ軸方向に沿った断面が凹形としたものである。

次に、図１０（ｂ）に示すように、アルミ丸棒線１６の端部は、金属キャップ１８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１０（ｃ）に示すように、金属キャップ１８をアルミ丸棒線１６の端部に嵌め込む。

図１０（ｄ）において、接続するときの溶接用の電極を外部接続線１７とアルミ丸棒線１６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、外部接続線１７と金属キャップ１８との接合を行い、アルミ丸棒線１６は金属キャップ１８の内面と接合され、外部接続線１７は金属キャップ１８の外面の端部１８ａと接合され、リード線１５とした。

なお、金属キャップ１８は、金属キャップ１８と外部接続線１７とを抵抗溶接によって接合する場合、金属キャップ１８と外部接続線１７との電気抵抗の相違が小さいことが好ましく、例えば外部接続線１７が鉄系基材の場合は、金属キャップ１８は鉄、ニッケル、鉄ニッケル合金系基材を選択し、外部接続線１７が銅系基材の場合は、金属キャップ１８は銅、銅合金基材を選択することが望ましく、これによって外部接続線１７と金属キャップ１８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１８と外部接続線１７とを抵抗溶接等により接合する際に、金属キャップ１８とアルミ丸棒線１６の端部との接合部に溶融が生じても、金属キャップ１８に被覆されるため、金属キャップ１８と外部接続線１７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１８の端部１８ａの外面は、平坦状であってもよく、これによって外部接続線１７との接合状態を安定にすることができる。

なお、図１０では、金属キャップ１８の外径は、アルミ丸棒線１６の直径より大きいものであるが、アルミ丸棒線１６の直径と同一あるいは小さくてもよい。例えば、アルミ丸棒線１６の先端をトリミングして細くし、アルミ丸棒線１６の外径より小さい外径の金属キャップ１８を嵌合してもよいし、また、アルミ丸棒線１６の金属キャップ１８との接合部のみ径を細くしてもよい。

このような形成方法により、リード線１５は、アルミ丸棒線１６と外部接続線１７を金属キャップ１８により接続するので、外部接続線１７の表面に形成した錫めっき層とアルミニウムの溶融金属が存在しなくなるので、錫とアルミニウムとが溶融して発生するいわゆるウィスカーの発生がなくなり、信頼性の高いアルミ電解コンデンサを提供することができるという格別の効果を奏するものである。

本発明によるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置は、絶縁性の向上と接続抵抗の低減を図ることができるという効果を有し、あらゆる分野のコンデンサ用として有用である。

本発明の実施の形態１によるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置の概念を示した平面図 同コンデンサ用電極箔に用いられるリード線を示した正面図 （ａ）〜（ｃ）同リード線加工部で加工されるリード線の加工工程を示した製造工程図 （ａ）〜（ｃ）同リード線接合部でリード線を接続する加工工程を示した製造工程図 （ａ）同カシメ結合部の他の例を示した平面図、（ｂ）同側面図 （ａ）同リード線の偏平部の凸部の先端に設けた鉈目溝を示した平面図、（ｂ）同十字溝を示した平面図 本発明の実施の形態２によるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置の概念を示した平面図 （ａ）〜（ｃ）同テープ貼り付け部でテープを貼り付ける加工工程を示した製造工程図 （ａ）同テープを貼り付けた電極箔の平面図、（ｂ）同正面図 （ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態３によるコンデンサ用電極箔に用いられるリード線の形成方法を示した製造工程図 アルミ電解コンデンサの構成を示した断面図 同アルミ電解コンデンサのコンデンサ素子の展開斜視図 同外部引き出し用のリード線が接続された陽／陰極箔の要部平面図 （ａ）、（ｂ）同リード線の抜きバリによる課題を示した正面図

符号の説明

１、１５ リード線
１ａ、１６ アルミ丸棒線
１ｂ、１７ 外部接続線
１ｃ 偏平部
１ｄ 凸部
１ｅ カシメ結合部
２ 電極箔
２ａ 孔
３ 巻き出し部
４ 巻き取り部
５ リード線供給部
６ テーブル部
６ａ チャック
７ リード線加工部
８ 孔開け部
９ リード線接合部
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 金型
１３ テープ貼り付け部
１３ａ 押さえピン
１３ｂ ローラ
１４ 絶縁テープ
１８ 金属キャップ
１８ａ 端部
１８ｂ 開口部

Claims (4)

1. 電極箔を供給する巻き出し部と、アルミ丸棒線の一端に外部接続線が接合されたリード線を供給するリード線供給部と、このリード線供給部から供給されるリード線を保持するチャックを複数個備えて間欠回転するテーブル部と、このテーブル部の外周近傍に配設されて上記チャックに保持されたリード線のアルミ丸棒線の一端を偏平にプレス加工して偏平部を形成し、この偏平部に絞り加工により凸部を設け、かつ、偏平部の幅方向を所定の寸法に打ち抜き加工するリード線加工部と、上記巻き出し部から供給される電極箔の所定の位置に上記リード線の偏平部に設けた凸部が嵌まり込む孔を開ける孔開け部と、この孔開け部で開けた電極箔の孔に上記リード線の偏平部に設けた凸部を嵌め込み、この凸部を押し潰してリード線の偏平部と電極箔をカシメ結合するリード線接合部からなるコンデンサ用電極箔のリード線接続装置。
2. リード線接合部の下流側に、１枚の絶縁テープを電極箔の表面から裏面へと折り曲げながら貼り付けることにより、カシメ結合されたリード線の偏平部と電極箔とのカシメ部分を絶縁テープで被覆するテープ貼り付け部を設けた請求項１に記載のコンデンサ用電極箔のリード線接続装置。
3. リード線の偏平部に設けた凸部の先端に鉈目溝または十字溝を形成する溝加工部を設けた請求項１に記載のコンデンサ用電極箔のリード線接続装置。
4. リード線のアルミ線丸棒部と外部接続線との接合が、断面凹形の金属キャップを用いて行われたものである請求項１に記載のコンデンサ用電極箔のリード線接続装置。

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