JP2010239059A - 電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極箔とリード端子とのステッチ接続における、電気的及び機械的接続が向上し、高エッチング倍率の電極箔であっても箔割れ等が無く安定してステッチ接続することを目的としている。
【解決手段】 貫通孔を形成した電極箔にリード端子を重ね、リード端子側よりステッチ針を貫通して前記電極箔の裏側にリード端子のバリ及び電極箔のバリを形成し、該バリをプレス加工して前記電極箔とリード端子とが接続された電解コンデンサにおいて、
前記電極箔の貫通孔の少なくとも一辺においては、電極箔のバリとリード端子のバリが電極箔の裏側に形成され、該バリがプレス加工されて電極箔とリード端子とが接続される。
【選択図】図４

Description

この発明は電解コンデンサおよびその製造方法に関し、特に電解コンデンサの電極箔とリード端子の接続構造及び接続方法に関する。

従来、電解コンデンサの電極箔とリード端子の接続方法としては、電極箔とリード端子を重ね合わせ、ステッチ針をリード端子側より貫通させ、電極箔及びリード端子のバリを電極箔の裏側に形成し、更に該バリをプレス加工して電極箔とリード端子とを接続していた。

このステッチ針を電極箔及びリード端子に貫通させる際に、この電極箔の表面に化成皮膜が形成されているため、リード端子との接触は電極箔の化成皮膜が多く、従って接続抵抗が高い状態となっている。

そこで、予め穴を設けた電極箔にリード端子を重ね合わせ、リード端子側よりステッチ針を貫通させて、リード端子のバリを電極箔の裏側に形成し、更に該バリをプレス加工して電極箔とリード端子とを接続する方法（特許文献１）、また電極箔に、４つの済み部が夫々電極箔の長手方向及び幅方向に向けられた貫通孔を設け、該各穴上にリード端子を重ね合わせ、リード端子側から断面角状に形成されたステッチ針の４つの角部を前記貫通孔の4つの隅部に一致させて貫通孔内に貫通させ、リード端子のバリを電極箔の裏側に形成し、更に該バリをプレス加工にして電極箔とリード端子とを接続する方法（特許文献２）が知られている。

実開昭５４−１５２９５３号 特開２００３−２８２３６４号

しかしながら、予め穴を電極箔に設けた場合、リード端子と電極箔との固定は、ステッチ針を貫通した際に生じるリード端子のバリのみであるため、固定強度が減少する傾向にある。また、近年電解コンデンサの小型化、高容量化が求められており、これにともない、電極箔の表面積を拡大させるため、高倍率でのエッチング処理が形成される傾向にある。この高エッチング箔を用いて上記のステッチ針による加締め接続を行なった場合、電極箔が脆弱化しているため、電極箔の一部に亀裂が生じる等の接続の信頼性に問題があった。特に特許文献2に記載のように、電極箔に設けた貫通孔と断面角状のステッチ針を４つの隅部を一致させて貫通孔内に貫通させると、電極箔の貫通孔の４つ辺全体がステッチ針を貫通する際に押圧され、これにより電極箔へのストレスが過度になり、電極箔の一部に亀裂等が生じる場合がある。

上記の課題を解決するために、本発明の電解コンデンサは、貫通孔を形成した電極箔にリード端子を重ね、リード端子側よりステッチ針を貫通して前記電極箔の裏側にリード端子のバリ及び電極箔のバリを形成し、該バリをプレス加工して前記電極箔とリード端子とを接続した電解コンデンサにおいて、前記電極箔のバリとリード端子のバリが電極箔の裏側に形成されてプレス加工された接続部と、リード端子のバリが電極箔の裏側に形成されてプレス加工された接続部位とを備えたことを特徴としている。
これによると、電極箔の裏側に形成されたリード端子のバリがプレス加工によって電極箔に食い込む接続部により電極箔とリード端子が接続されるが、更に電極箔の貫通孔の一部がステッチ針によってリード端子とともにバリを形成し、該電極箔のバリとリード端子のバリがプレス加工によって一体となって接続部を形成するため、電極箔とリード端子との接続強度を更に高めることができる。またステッチ針による電極箔へのストレスが、電極箔の貫通孔の一部のみであり、電極箔への亀裂等の発生を抑制できる。

また、本発明の電解コンデンサの製造方法は、貫通孔を形成した電極箔にリード端子を重ね、リード端子側よりステッチ針を貫通して前記電極箔の裏側にリード端子のバリ及び電極箔のバリを形成し、該バリをプレス加工して前記電極箔とリード端子とを接続する電解コンデンサの製造方法において、断面角状のステッチ針をリード端子側より貫通させて、電極箔の貫通孔の一部が前記ステッチ針の角部によってリード端子とともに電極箔の裏側にバリとなって形成させるとともに、ステッチ針の辺部によってリード端子が電極箔の裏側にバリとなって形成させ、該電極箔の裏側に形成されたバリをプレス加工して電極箔とリード端子とを接続することを特徴としている。
これによると、ステッチ針の辺部によって電極箔の裏側に形成されたリード端子のバリがプレス加工によって電極箔に食い込むことで電極箔とリード端子が接続されるが、更に電極箔の貫通孔の一部がステッチ針の角部によってリード端子とともにバリを形成し、該電極箔のバリとリード端子のバリがプレス加工によって一体となって接続されるため、電極箔とリード端子との接続強度を更に高めることができる。またステッチ針による電極箔へのストレスが、電極箔の貫通孔の一部のみであり、電極箔への亀裂等の発生を抑制できる。

また、前記電極箔のバリが電極箔の貫通孔の複数個所に形成されることを特徴としている。これによると、電極箔のバリとリード端子のバリとが押圧されて一体となる部分が増え電極箔とリード端子との機械的強度が高まる。

また、前記電極箔の貫通孔が角孔であり、断面角状のステッチ針の角部と電極箔の貫通孔の角部に対して３０〜６０度回転させた位置にて、ステッチ針をリード端子に貫通させることを特徴としている。これによると、電極箔の貫通孔の各辺の中央付近に精度よくステッチ針の角部を食い込ませることができる。

また、前記電極箔の角孔に形成された電極箔のバリは、角孔の全ての辺に形成されることを特徴としている。これによると、電極箔のバリとリード端子のバリとが押圧されて一体となる部分が増え電極箔とリード端子との機械的強度が高まる。

また、前記電極箔の貫通孔へのステッチ針の貫通状態における断面角状のステッチ針の角部が電極箔の貫通孔の内周の一部と圧接状態であることを特徴としている。
これによると、ステッチ針の角部が電極箔の貫通孔の内周の一部と圧接状態となり、電極箔に食い込むことで電極箔のバリとリード端子のバリとを容易に形成できる。

以上、本発明の電解コンデンサ及びその製造方法は、電極箔とリード端子とのステッチ接続における、電気的及び機械的接続が向上し、高エッチング倍率の電極箔であってもステッチ接続が可能となる。

本発明の実施例に係る電極箔への貫通孔の形成工程を示す図である。 本発明の実施例に係る電極箔に形成された貫通孔を示す図である。 本発明の実施例に係る電極箔とリード端子とのステッチ工程を示す図である。 本発明の実施例に係る電極箔の貫通孔と該貫通孔を貫通したステッチ針の位置関係を示す図である。 本発明の実施例に係るプレス加工による電極箔とリード端子の接続工程を示す図である。 本発明の実施例に係る電極箔とリード端子とのステッチ接続された状態を示す図である。 本発明の他の実施例に係る電極箔の貫通孔と該貫通孔を貫通したステッチ針の位置関係を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について実施例を参照して説明する。
本発明に係る電解コンデンサは、表面がエッチング処理及び化成処理を施したアルミニウムからなる陽極箔と、表面にエッチング処理、必要に応じて化成処理を施したアルミニウムからなる陰極箔とに、それぞれＣＰ線とアルミニウム線を接続したリード端子２をステッチによって接続し、この陽極箔と陰極箔とを間にセパレータを介在させて巻回又は積層してコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子を有底筒状のアルミニウムからなる外装ケースに駆動用電解液とともに収納し、外装ケースの開口部を封口ゴムにて封止する構造となっている。

ここで、電極箔１（陰極箔および陽極箔）へのリード端子２のステッチ接続について詳述する。まず電極箔１におけるリード端子２とのステッチ予定部位に予め貫通孔として角孔３を形成する。図１（ａ）に示すように、穴あけ手段６の挿通部となる抜き穴５を備えたダイス４上に載置し、上方より穴あけ手段６を電極箔１に貫通させることによって、電極箔１に図２に示すような角孔３が形成される。図１（ｂ）に示すように、前記穴あけ手段６は電極箔１を貫通した後、ダイス４の抜き穴５を挿通するとともに、電極箔１の除去片７は、抜き穴５を通じて排出される。その後、図１（ｃ）に示すように穴あけ手段６は、上方に引き上げられてもとの位置に移動し、次の電極箔１のステッチ予定部位が到達するまで待機する。この穴あけ手段６は、断面角状となっており、実施例では、略正方形の断面形状を有しており、これにより、電極箔１には、略正方形の角孔３が形成される。なお、穴あけ手段６を２つ設置し、電極箔１の幅方向に同時に角孔３を２つ形成しているが、これに限らず、任意に設けた電極箔１とリード端子２とのステッチ予定部位の数に応じて適宜穴あけ手段６の数を設定できる。

次に、電極箔１に所定の角孔３が形成されると、必要に応じて、角孔３の周辺を研磨等にて表面処理を行い、図３（ａ）に示すように、電極箔１を別のダイス４’上に載置する。この電極箔１の角孔３の上にはリード端子２が載置され、さらにステッチ予定部位の周囲を固定手段８にて押さえる。この固定手段８にはステッチ針９を上下動可能で角孔３上に精度よく案内する案内孔１４が形成されている。ステッチ針９は、略正方形の断面角状となっており先端に向かって角錐形状を形成している。図３（ｂ）に示すように、このステッチ針９を固定手段８の案内孔１４を通してリード端子２側より貫通させ、電極箔１の裏側にリード端子２のバリ１０及び電極箔１のバリ１０’を突出させる。ダイス４’は、電極箔１を載置して固定するだけではなく、ステッチ針９を挿通する抜き穴５’が形成されており、この抜き穴５’は、リード端子２のバリ１０及び電極箔１のバリ１０’を電極箔１の下方に所定形状に安定して形成するための寸法を備えている。なお、ステッチ針９は、角孔３の数と同様に２本あり、同時にリード端子２を貫通させている。

ここで、ステッチ針９の断面形状と電極箔１に形成した角孔３の位置関係について説明する。まず、図２に示すように、角孔３はその一辺が電極箔１の長手方向と幅方向に一致するように電極箔１に幅方向に２つ形成されている。角孔３の一辺は実施例では０．４ｍｍで形成しているが０．３〜１．５ｍｍが好ましい。ステッチ針９は、断面角状で先端に向かって角錐形状を構成しているが、その対角線は電極箔１の角孔３に貫通した状態において、電極箔１の角孔３の一辺の寸法より大きいことが好ましい。これにより、電極箔１の角孔３の各辺に夫々リード端子２とともにステッチ針９を食い込ませることができる。ステッチ針９は、電極箔１の角孔３上に載置されたリード端子２を突き刺し、角孔３を貫通して電極箔１の裏側へ突出するが、図４に示すように、このステッチ針９は、角孔３に対して、前記断面角状のステッチ針９の角部と電極箔１の角孔３の角部に対して実施例では４５度、好ましい範囲としては３０〜６０度回転させた位置にて角孔３に貫通させている。従って、電極箔１の角孔３の各辺の中心付近においては、ステッチ針９の角部がリード端子２とともに部分的に食い込むようになっている。これにより、電極箔１の裏側には、ステッチ針９の角部によって形成されるリード端子２のバリ１０及び電極箔１のバリ１０’と、ステッチ針９の各辺にて形成されるリード端子２のバリ１０とが突出する。なお、図３（ｂ）は、図４のＡ−Ａ線の断面図であり、電極箔１の角孔３の一辺の中央付近において、電極箔１のバリ１０’とリード端子２のバリ１０とが同時に形成されている部分を示しており、断面角状のステッチ針９の一辺に相当する部分については、リード端子２のバリ１０のみが形成されることになる。その後、電極箔１を貫通したステッチ針９は、上方に引き上げられてもとの位置に移動し、次の電極箔１が到達するまで待機する。

次に電極箔１は、その裏側にリード端子２のバリ１０及び電極箔１のバリ１０’が形成された状態にて、プレス加工される。図５に示すように、プレス加工では、まず平板状のプレス上型１１が電極箔１のリード端子側に下降し電極箔１を押さえこむ。その後電極箔１の裏側に設置されている平板状のプレス下型１２が電極箔１に向かって移動し、電極箔１の裏側に突出したリード端子２のバリ１０及び電極箔１のバリ１０’を押しつぶし、図６に示すように、ステッチ針９の断面角状の各辺を基点に四方に向かってリード端子２のバリ１０が折り返されてリーフ部１３が形成される。このようにステッチ針９の各辺を基点として折り返されたリーフ部１３においては、電極箔１はリード端子２とそのリーフ部１３に挟み込まれて押圧されることで電気的な接続が得られるとともに、電極箔１の角孔３の各辺の中央付近に形成された電極箔１のバリ１０’とリード端子２のバリ１０についても、押圧されて一体となり機械的強度が得られる。このリード端子２のバリ１０のみを電極箔１の裏側に突出させた部分（リーフ部１３）については、このリード端子２のバリ１０と電極箔１の角孔３との間に隙間が生じているため、プレス加工の際に、リード端子２のバリ１０が受ける押圧ストレスは電極箔１に向かわず、電極箔１の箔割れ等が抑制されることになる。

なお、前記プレス下型１２によるリード端子２のバリ１０等のプレス厚みは、電極箔１及びリード端子２のプレス前の厚み寸法に対して、０．９〜１．２倍の範囲が良好である。潰す前の電極箔１及びリード端子２の厚み寸法に対して０．９倍を超えて潰すと、電極箔１に亀裂等が生じやすくなり、また潰す前の電極箔１及びリード端子２の厚みの１．２倍までに到達しないプレス厚みであると、電極箔１とリード端子２の電気的及び機械的な接続性が得られにくい。

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、実施例では、電極箔１の角孔３の全ての辺において、ステッチ針９により電極箔１のバリ１０’を形成していたが、これにかぎらず、電極箔１の角孔３の少なくとも一辺にのみ形成することもできる。また、実施例では、電極箔１に設けた貫通孔３’は正方形の角孔を例示したが、他の多角形でもよく、また図７に示すように円形の貫通孔３’としても良い。ステッチ針９も同様に、断面正方形を用いたが、他の多角形でもよい。

１ 電極箔
２ リード端子
３ 角孔
３’ 貫通孔
４ ダイス
４’ ダイス
５ 抜き穴
５’ 抜き穴
６ 穴あけ手段
７ 除去片
８ 固定手段
９ ステッチ針
１０ バリ
１０’バリ
１１ プレス上型
１２ プレス下型
１３ リーフ部
１４ 案内孔

Claims (6)

1. 貫通孔を形成した電極箔にリード端子を重ね、リード端子側よりステッチ針を貫通して前記電極箔の裏側にリード端子のバリ及び電極箔のバリを形成し、該バリをプレス加工して前記電極箔とリード端子とを接続した電解コンデンサにおいて、
   前記電極箔のバリとリード端子のバリが電極箔の裏側に形成されてプレス加工された接続部位と、リード端子のバリのみが電極箔の裏側に形成されてプレス加工された接続部位とを備えた電解コンデンサ。
2. 貫通孔を形成した電極箔にリード端子を重ね、リード端子側よりステッチ針を貫通して前記電極箔の裏側にリード端子のバリ及び電極箔のバリを形成し、該バリをプレス加工して前記電極箔とリード端子とを接続する電解コンデンサの製造方法において、
   断面角状のステッチ針をリード端子側より貫通させて、電極箔の貫通孔の一部が前記ステッチ針の角部によってリード端子とともに電極箔の裏側にバリとなって形成させるとともに、ステッチ針の辺部によってリード端子が電極箔の裏側にバリとなって形成させ、該電極箔の裏側に形成されたバリをプレス加工して電極箔とリード端子とを接続する電解コンデンサの製造方法。
3. 前記電極箔のバリが電極箔の貫通孔の複数個所に形成される請求項２に記載の電解コンデンサの製造方法。
4. 前記電極箔の貫通孔が角孔であり、断面角状のステッチ針の角部と電極箔の貫通孔の角部に対して３０〜６０度回転させた位置にて、ステッチ針をリード端子に貫通させる請求項２又は３に記載の電解コンデンサの製造方法。
5. 前記電極箔の角孔に形成された電極箔のバリは、角孔の全ての辺に形成される請求項４に記載の電解コンデンサの製造方法。
6. 前記電極箔の貫通孔へのステッチ針の貫通状態における断面角状のステッチ針の角部が電極箔の貫通孔の内周の一部と圧接状態である請求項２乃至５いずれかに記載の電解コンデンサの製造方法。