JP2010283064A - コンデンサ用リード端子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛を含まない電解コンデンサの製造方法において、溶接部に付着物が付着することを防止できるコンデンサ用リード端子の製造方法を提供すること。
【解決手段】錫を主体とした金属めっき層２を形成した金属線１の一端に金属めっき層２の無い部分を設け、この金属線１の一端とアルミニウム線５の一端とを互いに当接させ、金属線１とアルミニウム線５とを溶接するとともに、金属線１とアルミニウム線５との溶接部１０を成形型１４にて所望の形状に成形するコンデンサ用リード端子の製造方法において、溶接時に成形型１４の内部で発生するガスを、この成形型１４の外部に排気する排気手段１４ｂを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンデンサ素子に接続されるアルミニウム線に、金属線をアーク溶接して構成されるコンデンサ用リード端子に関する。

従来、電子部品のリード端子においては、鉛めっき層を形成した銅被覆鋼線を、アルミニウム線にアーク溶接にて接合したものを用いている。しかしながら、鉛を含む銅被覆鋼線では、鉛は人体に有害であるばかりか自然環境に悪影響を与える物質であり、近年、環境保護の観点から、鉛を一切使用しない電子部品の開発が進められている。例えば、特許文献１に示すアルミ電解コンデンサのように、錫１００％からなる錫めっきを施した銅被覆鋼線を、アルミニウム線の一端に設けた凹部に挿入してアーク溶接により接合している。このアルミ電解コンデンサでは、銅被覆鋼線とアルミニウム線との接合部に、銅被覆鋼線と錫めっきとアルミニウム線とが加熱されることで生成される銅と錫とアルミニウムの合金層が形成されている。

しかし、鉛を使用しないリード線においては、アルミニウム線と錫めっき銅被覆鋼線との接続部（溶接部）に生成された合金層には、アルミニウムと錫との混合層が含まれ、この混合層の存在によって錫のウィスカが発生してしまう虞がある。このウィスカは直径が１μｍに対して１ｍｍ以上の長さに達することがあり、このウィスカがコンデンサ等電子部品の端子間を短絡させる虞がある。

このウィスカの発生を防ぐことができるコンデンサ用リード端子として、例えば、特許文献２に示すように、金属線の表面に施された錫めっき層を機械的に除去し、この金属線の除去部とアルミニウム線とを当接させて溶接することにより、金属線とアルミニウム線との溶接部に錫が混合されないようにしたものがある。

特開２０００−１２４０７３号公報（第３頁、第１図） 特開２００９−２１３１８号公報（第６頁、第２図）

特許文献２に記載のコンデンサ用リード端子にあっては、金属線の表面は錫めっき層が除去されているためその表面のぬれ性が低い状態となっており、溶接時に溶融したアルミニウム線の一部が金属線の表面に沿って覆えず、溶融したアルミニウムと金属線との間に隙間が生じてしまう場合があり、これを防止するために、金属線とアルミニウム線との溶接部を成形型で成形することで所望の溶接部形状にしている。しかしながら、溶接時には、溶融された金属から揮発した銅や鉄等の金属成分が含まれるガスが発生するようになっており、このガスが成形型で密封された空間内から逃げ出すことができず、溶接後に、揮発した金属成分が溶接部の表面に付着するようになる。この付着物は、溶接部に混合されておらず、溶接部から剥がれやすくなっており、リード端子の製造工程において、剥がれた付着物が他のリード端子に付着する虞がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、鉛を含まない電解コンデンサの製造方法において、溶接部に付着物が付着することを防止できるコンデンサ用リード端子の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のコンデンサ用リード端子の製造方法は、
金属線の一端に金属めっき層の無い部分を設け、該金属線の一端とアルミニウム線の一端とを互いに当接させ、前記金属線と前記アルミニウム線とを溶接するとともに、金属線とアルミニウム線との溶接部を成形型にて所望の形状に成形するコンデンサ用リード端子の製造方法において、
前記溶接時に前記成形型の内部で発生するガスを、該成形型の外部に排気する排気手段を設けることを特徴としている。
この特徴によれば、成形型で密封された空間内で金属成分が含まれるガスが発生しても、排気手段によりガスが成形型の外部に排気され、このガスに含まれる金属成分が溶接部に付着物として付着することを防止できる。

本発明のコンデンサ用リード端子の製造方法は、
前記排気手段は、前記成形型に形成された貫通孔部であることを特徴としている。
この特徴によれば、成形型に形成された貫通孔部により容易に排気手段を構成することができ、かつ成形型におけるガス抜きのための排気手段の位置が分かり易くなる。

（ａ）は、金属線の表面に形成された錫めっき層の除去工程を示す概略断面図であり、（ｂ）は、錫めっき層が除去された金属線を示す概略断面図である。 （ａ）は、金属線とアルミニウム線の溶接前の状態を示す概略断面図であり、（ｂ）は、金属線とアルミニウム線の溶接時の状態を示す概略断面図であり、（ｃ）は、金属線とアルミニウム線の溶接後の状態を示す概略断面図である。

本発明に係るコンデンサ用リード端子の製造方法を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る電解コンデンサの製造方法につき、図１から図２を参照して説明する。本実施例のコンデンサとして、電解コンデンサを例示して説明する。この電解コンデンサは、アルミニウムで形成された複数の電極箔をセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子を、駆動用電解液とともに有底筒状の外装ケースに収納し、この外装ケースに形成された開口を封口体で密封するとともに、コンデンサ素子から導いたリード端子を封口体に貫通させて外部に導出させている。

リード端子は、コンデンサ素子に接続されるアルミニウム線５と、軟鋼線４を心材とする金属線１（ＣＰ線）とにより構成されている（図２（ｃ）参照）。図１（ａ）に示すように、金属線１は、軟鋼線４を心材としてその外周に金属材料としての銅を厚くめっきした銅被覆層３が形成されている。更に、その外周に金属材料としての錫１００％からなる錫めっき層２を形成したものである。この金属線１を構成する材質には、鉛が一切使用されていないとともに、アルミニウム線５やコンデンサ素子などを構成する材質にも、鉛が一切使用されておらず、本実施例におけるアルミ電解コンデンサは、鉛を含まずに自然環境に対する悪影響を与えない鉛フリーの電子部品となっている。

図１（ａ）に示すように、カッター８等の機械的手段によって、金属線１の表面外周の錫めっき層２が除去され、金属線１に複数の錫めっき層の無い部分である凹部９が形成される（図２参照）。本実施例では、カッター８を錫めっき層２から銅被覆層３の一部に達する深さまで押し込み、矢印方向にカッター８を移動させることで、図１（ｂ）に示すように、錫めっき層２及び銅被覆層３の一部を除去し、凹部９を形成している。ここで銅被覆層３も含めて除去し、表面に軟鋼線４を露出させることもできるが、銅被覆層３の一部を残すことで、後述のアルミニウム線５とのアーク溶接を精度良く行うことができる。このほか、研磨や研削等の手段や酸溶液に浸漬して錫めっき層２を除去することもできる。なお、金属線１の一部にマスキング等を施し予め錫めっき層２が形成されないようにして錫めっき層の無い部分としてもよい。

この凹部９の範囲は、後述のアルミニウム線５との溶接部１０に含まれないように、錫めっき層２を除去することが好ましく、１〜３ｍｍほど錫めっき層２を金属線1の先端部より除去するとよい。コンデンサ用リード端子におけるウィスカの発生部位は、金属線１とアルミニウム線５との溶接部１０（図２（ｃ）参照）であり、これは金属めっきとして用いられる錫とアルミニウムとが溶接時に混合し、錫へ加わる応力によってウィスカが発生すると考えられる。このため、金属線１の先端部の錫めっき層２は確実に除去する必要があり、そのため機械的手段を用いているが、さらには、錫めっき層２に加えて銅被覆層３の一部を含めて除去するとより効果的である。そして、金属線１における凹部９の端部で金属線１を切断することで（図１（ｂ）の一点鎖線参照）、先端部（一端）に凹部９を形成した複数本の金属線１が形成される。

次に、金属線１を製造する際のアルミニウム線５と金属線１との接続方法について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、アルミニウム線５は、その一端に略円柱形状をなす丸棒部６が形成されている。この丸棒部６が本発明の製造方法により金属線１に接続される。また、アルミニウム線５の他端には、プレス加工等により略扁平形状をなす扁平部７が形成されている。この扁平部７がコンデンサ素子の電極箔に接続される。このアルミニウム線５の端部近傍を固定チャック１３により固定するとともに、金属線１の端部近傍を本実施例における成形型としての可動チャック１４により保持して、その凹部９が形成された先端部を一定間隔で対向配置する。この場合、金属線１及びアルミニウム線５には、アーク溶接装置が接続されている。尚、固定チャック１３や可動チャック１４をアーク溶接装置の通電具としても利用することができる。

図２（ｂ）に示すように、半割りに構成された固定チャック１３及び可動チャック１４は、それぞれ上下方向からアルミニウム線５及び金属線１を挟み込むように保持するようになっている。尚、可動チャック１４には、略半球形状をなす成型部１４ａが形成されている。この可動チャック１４は金属線１の凹部９を挟み込むように保持するようになっており、成型部１４ａが凹部９の周囲を覆うように配置される。尚、可動チャック１４には、成型部１４ａから外面まで貫通された本実施例における貫通孔部としてのガス抜き部１４ｂが設けられている。

次に、金属線１を可動チャック１４によってアルミニウム線５の方向に移動させ、その先端部をアルミニウム線５の端面の所定位置に衝突させて端面と当接させる。この状態において、溶接装置を動作させると、金属線１とアルミニウム線５との間に溶接電流が流れ、金属線１とアルミニウム線５との接触点、即ち、金属線１の先端部とアルミニウム線５の端面との間にアーク溶接電流が流れ始める。

このような溶接電流の通電開始から、金属線１の先端部をアルミニウム線５の端面から離し、両者間に間隔を設定すると、金属線１の先端部とアルミニウム線５の端面との間にアークが生じ、対向する金属線１及びアルミニウム線５の双方が部分的に溶融する。

この状態で、金属線１をアルミニウム線５の端面側に移動させて当接させ、さらに押し込むと、溶融した金属間の融合が生じ、金属線１とアルミニウム線５の端面とが溶着する。この際に可動チャック１４の成型部１４ａが、アルミニウム線５の端面側に移動するため、この成型部１４ａ内の形状に沿って、前記溶融金属が成型されて半球状の溶接部１０が形成され、図２（ｃ）に示すように、金属線１とアルミニウム線５とが一体化されたリード端子が形成される。この場合、溶接部１０は、金属線１を構成する金属とアルミニウム線５を構成する金属との融合により合金層を形成している。この溶接部１０には、金属線１の表面に形成された錫めっき層２が予め除去されているため、この溶接部１０には、錫めっき層２が全く混在されないことになる。従って錫めっき層２とアルミニウムの混合層によるウィスカの発生は抑制される。

尚、アーク溶接時には、可動チャック１４の内部にて、溶融された金属から揮発した銅や鉄等の金属成分が含まれるガスが発生するようになっているが、この発生したガスは、可動チャック１４の内部からガス抜き部１４ｂを通って可動チャック１４の外部に排気されるようになっている。本実施例では、ガス抜き部１４ｂが排気手段を構成している。

尚、このガス抜き部１４ｂによって、発生したガスは、可動チャック１４の内部から可動チャック１４の外部に排気されるが、溶接温度やガス抜き部１４ｂの大きさ等により、微量に金属成分の付着物が溶接部１０に付着する場合があるが、更にアルカリ溶液や酸溶液等により洗浄することで、該金属成分の付着物の除去が確実となる。

以上、本実施例では、アーク溶接時に可動チャック１４の内部で発生するガスを、可動チャック１４の外部に排気する排気手段としてのガス抜き部１４ｂを設けることで、可動チャック１４で密封された空間内で金属成分が含まれるガスが発生しても、排気手段によりガスが可動チャック１４の外部に排気され、このガスに含まれる金属成分が溶接部１０に付着物として付着することを防止できる。

また、排気手段は、可動チャック１４に設けられたガス抜き部１４ｂであることで、可動チャック１４に形成されたガス抜き部１４ｂにより容易に排気手段を構成することができ、かつ可動チャック１４におけるガス抜きのための排気手段の位置が分かり易くなる。

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、前記実施例では、成形型となる可動チャック１４にガス抜き部１４ｂを形成することで排気手段を構成しているが、可動チャック１４にガス抜き部１４ｂを形成しなくてもよく、金属線１と可動チャック１４との間に所定間隔の隙間を設けて、この隙間からガスが可動チャック１４の外部に排気されるようにしてもよい。例えば、前記実施例では、金属線１の凹部９に可動チャック１４を当接させて保持しているが、この可動チャック１４を金属線１の凹部９に当接させないようにして隙間を設け、排気手段とすることもできる。

また、前記実施例のアーク溶接方法の他の形態として、アルミニウム線５と金属線１とを当接した状態で、溶接電流を流し、この状態でアークを生じさせて金属線１及びアルミニウム線５を部分的に溶融させ、さらに金属線１（又はアルミニウム線５）を押し込むことで、溶融した金属間の融合が生じさせ、金属線１とアルミニウム線５を溶接してもよい。

また、前記実施例では、金属線１として、錫めっき層が予め形成されたものを例示したが、これに限らず、金属線１の全面に錫めっき層２が形成されていない状態でアルミニウム線５と溶接を行い、その後金属線１に錫めっき層２を形成するなど、一端に金属めっき層２が形成されていない状態で溶接を行う形態であればよい。

また、前記実施例では、金属線１とアルミニウム線5との溶接として、アーク溶接を例示したが、これに限らず、金属線１とアルミニウム線５とを当接又は一方を他方の端面に形成した凹部に圧入した状態で、加熱溶接、超音波溶接や抵抗溶接等を行うこともできる。

１ 金属線
２ 錫めっき層
３ 銅被覆層
４ 鋼線
５ アルミニウム線
６ 丸棒部
７ 扁平部
８ カッター
９ 凹部（金属めっき層の無い部分）
１０ 溶接部
１３ 固定チャック
１４ 可動チャック（成形型）
１４ａ 成型部
１４ｂ ガス抜き部（排気手段，貫通孔部）

Claims (2)

1. 金属線の一端に金属めっき層の無い部分を設け、該金属線の一端とアルミニウム線の一端とを互いに当接させ、前記金属線と前記アルミニウム線とを溶接するとともに、金属線とアルミニウム線との溶接部を成形型にて所望の形状に成形するコンデンサ用リード端子の製造方法において、
   前記溶接時に前記成形型の内部で発生するガスを、該成形型の外部に排気する排気手段を設けることを特徴とするコンデンサ用リード端子の製造方法。
2. 前記排気手段は、前記成形型に形成された貫通孔部であることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ用リード端子の製造方法。

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