JP2011086734A - 電解コンデンサ及びその製造方法 - 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、ウィスカの発生を防ぐことができ、かつ金属線の変色等が防止できる電解コンデンサを提供すること。
【解決手段】金属線１とアルミニウム線５とを当接させ、金属線１とアルミニウム線５とを溶接することにより製造されたコンデンサ用リード端子Ｔを用いた電解コンデンサにおいて、金属線１の一端とアルミニウム線５の一端とが互いに当接されて溶接され、溶接された状態で、金属線１の少なくとも一部に金属めっき層２が形成され、金属めっき層の無い部分９が被覆部１２’により覆われたコンデンサ用リード端子Ｔを用いる。
【選択図】図３

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、金属線を溶接して構成されるコンデンサ用リード端子を用いた電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

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線として、例えば、特許文献２に示すように、錫めっきが無く、かつ銅めっきが施された鉄線（金属線）とアルミニウム線とを溶接し、溶接後に、電気めっき法を用いて鉄線に錫めっきを施すことで、溶接部に錫が混合されることを防止したものがある。

特開２０００−１２４０７３号公報（第３頁、第１図） 特開２００８−３１１４０５号公報（第４頁、第２図）

しかしながら、アルミニウム線や溶接部に錫めっき層が形成された場合に、その錫めっき層は剥がれやすくなる性質があり、電解コンデンサの製造工程において、剥がれた錫めっき層が他の電解コンデンサに付着する虞がある。特許文献２に記載のコンデンサ用リード線にあっては、アルミニウム線及び溶接部に錫めっき層が形成されることを防止するために、アルミニウム線及び溶接部にめっき液が付着しないように、めっき液の液面からアルミニウム線及び溶接部を離してめっきを施す必要があり、鉄線（金属線）における溶接部近傍には、錫めっき層が施されない所定領域が形成されてしまう。この所定領域に、銅めっき層が露出されることになり、製品使用環境に応じて露出された銅めっき層に変色等の不具合が生じる虞がある。

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、ウィスカの発生を防ぐことができ、かつ金属線の変色等が防止できる電解コンデンサ及びそ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、本発明の電解コンデンサは、
金属線とアルミニウム線とを当接させ、前記金属線とアルミニウム線とを溶接することにより製造されたコンデンサ用リード端子を用いた電解コンデンサにおいて、
前記金属線の一端と前記アルミニウム線の一端とが互いに当接されて溶接され、該溶接された状態で、前記金属線の少なくとも一部に金属めっき層が形成され、該金属めっき層の無い部分が被覆部により覆われた前記コンデンサ用リード端子を用いたことを特徴としている。
この特徴によれば、溶接により形成される金属線とアルミニウム線との溶接部には、めっき用金属が全く混合されずに済むようになり、溶接部のウィスカの発生が抑制され、かつ金属線の金属めっき層の無い部分は、被覆部により覆われるため、金属線の酸化や変色や腐食が防止できる。

本発明の電解コンデンサは、
前記被覆部は、絶縁樹脂またはセラミックで構成されることを特徴としている。
この特徴によれば、絶縁樹脂またはセラミックで形成された被覆部は酸化や変色や腐食の虞がなく、かつ被覆部は絶縁性を有するため、被覆部がリード端子の電気特性に影響を与えずに済むようになる。

本発明の電解コンデンサは、
前記被覆部は、前記金属めっき層が前記金属めっき層の無い部分に向かって圧延されることで形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、金属線やアルミニウム線以外のその他の部材を用いることなく、金属めっき層を利用して被覆部を形成することができる。

本発明の電解コンデンサの製造方法は、
金属線とアルミニウム線とを当接させ、前記金属線とアルミニウム線とを溶接することにより製造されたコンデンサ用リード端子を用いた電解コンデンサの製造方法において、
前記金属線の一端と前記アルミニウム線の一端とを互いに当接させて溶接を行い、該溶接を行った後に、前記金属線の少なくとも一部に金属めっき層を形成し、該金属めっき層の無い部分を被覆部により覆うことにより前記コンデンサ用リード端子を製造することを特徴としている。
この特徴によれば、溶接により形成される金属線とアルミニウム線との溶接部には、めっき用金属が全く混合されずに済むようになり、溶接部のウィスカの発生が抑制され、かつ金属線の金属めっき層の無い部分は、被覆部により覆われるため、金属線の酸化や変色や腐食が防止できる。

（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。 （ａ）は、電気めっき時のリード端子を示す概略断面図であり、電気めっき層が形成されたリード端子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後の状態を示す概略断面図であり、（ｂ）は、錫めっき層の無い部分にクリーム半田が塗布される状態を示す概略断面図であり、（ｃ）は、溶接後の金属線とアルミニウム線に被覆部が形成された状態を示す概略断面図である。 （ａ）は、変形例における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り、（ｂ）は、錫めっき層が錫めっき層の無い部分に向かって圧延される状態を示す概略断面図であり、（ｃ）は、溶接後の金属線とアルミニウム線に被覆部が形成された状態を示す概略断面図である。

本発明に係る電解コンデンサ及びそ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４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Ｔ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１（ａ）参照）。図１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。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。

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１（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の端部近傍を可動チャック１４により保持して、その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１（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の先端部を挟み込むように保持するようになっており、成型部１４ａが先端部の周囲を覆うように配置される。

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１（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Ｔ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。

次に、リード端子Ｔに対して電気めっき法を用いて本実施例における電気めっき層としての錫めっき層２を形成する（図２（ｂ）参照）。図２（ａ）に示すように、本実施例においてリード端子Ｔに錫めっき層２を形成する際には、まずリード端子Ｔを陰極に接続するとともに、めっき用の金属材料である錫のプレート２０を陽極に接続する。この状態でリード端子Ｔの金属線１を電気めっき槽２１内の電気めっき液２２に浸す。

尚、金属線１を電気めっき液２２に浸す際には、溶接部１０が電気めっき液２２に浸からないように、且つ電気めっき液２２の這い上がりも考慮して、溶接部１０を０．３ｍｍ以上電気めっき液２２の液面から離した状態でリード端子Ｔを浸すようにするとよい。これによると電気めっき時に電気めっき液２２の液面が多少変動されても、溶接部１０には、電気めっき液２２が着かないようになっている。

図２（ｂ）に示すように、リード端子Ｔの金属線１には、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が形成される。尚、錫めっき層２の厚みは２μｍ以上となっており、この錫めっき層２が施された部位は、はんだ付けを行うために充分な厚みを有している。更に尚、この錫めっき層２の厚みは、２〜１５μｍの範囲で任意の厚さとなっている。

次に、溶接後において露出した錫めっき層の無い部分９を被覆する際の被覆方法について説明する。先ず、図３（ａ）に示すように、金属線1とアルミニウム線５との溶接後には、溶接部１０と錫めっき層２とが錫めっき層の無い部分９を介して離間されており、この錫めっき層の無い部分９が露出されている。

図３（ｂ）に示すように、本実施例における塗布部材としてのクリーム半田１２を錫めっき層の無い部分９に塗布する。このクリーム半田１２は、金属線１の錫めっき層の無い部分９の外面全周に渡って塗布される。

そして、図３（ｃ）に示すように、金属線１の錫めっき層の無い部分９は、クリーム半田１２によって覆われて被覆部１２’が形成される。このようにすれば、クリーム半田１２の塗布により被覆部１２’を錫めっき層の無い部分９に容易に形成することができる。

尚、本実施例では、露出した錫めっき層の無い部分９に塗布する塗布部材として、クリーム半田１２を用いたが、クリーム半田１２以外にも、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＰＳ、フッ素樹脂等の絶縁樹脂層によって被覆部１２’を形成してもよい。

更に尚、クリーム状のセラミック材料を露出した錫めっき層の無い部分９に塗布し、その後、このセラミック材料を焼き固めることで、被覆部１２’をセラミックで構成するようにしてもよい。

次に、錫めっき層の無い部分９を被覆する際の被覆方法の変形例について説明する。先ず、図４（ａ）に示すように、金属線1とアルミニウム線５との溶接後には、溶接部１０と錫めっき層２とが錫めっき層の無い部分９を介して離間されており、この錫めっき層の無い部分９が露出されている。

図４（ｂ）に示すように、圧延金型１１を金属線1の錫めっき層２に押し付けながら、錫めっき層の無い部分９まで移動させる。すると、圧延金型１１によって錫めっき層２が錫めっき層の無い部分９に向かって圧延される。尚、錫めっき層２が圧延される際には、錫めっき層２に熱が加えられ、錫めっき層２を軟化させた状態で圧延金型１１により圧延される。

更に尚、圧延金型１１による圧延によって、金属線１の錫めっき層の無い部分９の外面全周に渡って錫めっき層２が圧延される。そして、図４（ｃ）に示すように、金属線１の錫めっき層の無い部分９は、圧延された錫めっき層２によって覆われて被覆部２’が形成される。なお、さらに熱を加えることで、この圧延された錫めっき層２の錫めっき層の無い部分９への被覆安定性を高めることもできる。

尚、アルミニウム線５や溶接部１０に錫めっき層２が形成されてしまうと、錫めっき層２が剥がれやすくなってしまい、電解コンデンサの製造工程において、剥がれた錫めっき層２が他の電解コンデンサに付着する虞があるが、本実施例では、金属線１のみに錫めっき層２が形成されるため、錫めっき層２が剥がれてしまうことを防止できる。

以上、本実施例における電解コンデンサでは、金属線１とアルミニウム線５とを当接させ、金属線１とアルミニウム線５とを溶接することにより製造されたコンデンサ用リード端子Ｔを用いた電解コンデンサにおいて、金属線１の一端とアルミニウム線５の一端とが互いに当接されて溶接され、溶接された状態で、金属線１の少なくとも一部に錫めっき層２が形成され、錫めっき層の無い部分９が被覆部２’，１２’により覆われたコンデンサ用リード端子Ｔを用いたことで、溶接により形成される金属線１とアルミニウム線５との溶接部１０には、めっき用金属が全く混合されずに済むようになり、溶接部１０のウィスカの発生が抑制され、かつ金属線の錫めっき層の無い部分９は、被覆部２’，１２’により覆われるため、金属線１の酸化や変色や腐食が防止できる。

また、被覆部１２’は、錫めっき層の無い部分９にクリーム半田１２（塗布部材）が塗布されることで形成されることで、被覆部１２’をクリーム半田１２の塗布により容易に形成することができる。

また、被覆部１２’は、絶縁樹脂またはセラミックで構成されることで、絶縁樹脂またはセラミックで形成された被覆部１２’は酸化や変色や腐食の虞がなく、かつ被覆部１２’は絶縁性を有するため、被覆部１２’がリード端子Ｔの電気特性に影響を与えずに済むようになる。

また、被覆部２’は、錫めっき層２が錫めっき層の無い部分９に向かって圧延されることで形成されることで、金属線１やアルミニウム線５以外のその他の部材を用いることなく、錫めっき層２を利用して被覆部２’を形成することができる。

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、各実施例では、金属線１の外周に錫１００％からなる錫めっき層２が形成されているが、必ずしも１００％の金属材料でめっき層を形成する必要はなく、例えば、錫にビスマス等の金属を添加した合金でめっき層を形成してもよい。

また、各実施例では、固定チャックにてアルミニウム線５を保持し、可動チャックにて金属線１を保持しているが、これに限らず、固定チャックにて金属線１を保持し、可動チャックにてアルミニウム線５を保持し、金属線１に可動チャックにて保持されたアルミニウム線５を移動させて溶接することもできる。

また、各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、各実施例では、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。

また、各実施例では、被覆部１２’は、錫めっき層の無い部分９に形成されているが、これに限らず、金属線１とアルミニウム線５との溶接部１０を含めて形成することもできる。

１ 金属線
２ 錫めっき層（金属めっき層）
２’ 被覆部
３ 銅被覆層
４ 鋼線
５ アルミニウム線
６ 丸棒部
７ 扁平部
９ 錫めっき層の無い部分（金属めっき層の無い部分）
１０ 溶接部
１１ 圧延金型
１２ クリーム半田（塗布部材）
１２’ 被覆部
１３ 固定チャック
１４ 可動チャック
１４ａ 成型部
２０ 錫のプレート
２１ 電気めっき槽
２２ 電気めっき液
Ｔ リード端子

Claims (4)

1. 金属線とアルミニウム線とを当接させ、前記金属線とアルミニウム線とを溶接することにより製造されたコンデンサ用リード端子を用いた電解コンデンサにおいて、
   前記金属線の一端と前記アルミニウム線の一端とが互いに当接されて溶接され、該溶接された状態で、前記金属線の少なくとも一部に金属めっき層が形成され、該金属めっき層の無い部分が被覆部により覆われた前記コンデンサ用リード端子を用いたことを特徴とする電解コンデンサ。
2. 前記被覆部は、絶縁樹脂またはセラミックで構成されることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
3. 前記被覆部は、前記金属めっき層が前記金属めっき層の無い部分に向かって圧延されることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
4. 金属線とアルミニウム線とを当接させ、前記金属線とアルミニウム線とを溶接することにより製造されたコンデンサ用リード端子を用いた電解コンデンサの製造方法において、
   前記金属線の一端と前記アルミニウム線の一端とを互いに当接させて溶接を行い、該溶接を行った後に、前記金属線の少なくとも一部に金属めっき層を形成し、該金属めっき層の無い部分を被覆部により覆うことにより前記コンデンサ用リード端子を製造することを特徴とする電解コンデンサの製造方法。

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