JP2012104620A - コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ素子と集電板との接続を安定化させ、コンデンサの低抵抗化を図る。
【解決手段】陽極側及び陰極側の電極体（陽極体６０、陰極体８０）と、これら電極体間に介在されたセパレータ（４８、５０）を備える巻回素子又は非巻回素子であるコンデンサ素子（４）を形成する工程と、前記工程で前記コンデンサ素子の素子端面（５）に前記電極体の何れか一方又は双方から引き出された単一又は複数の電極張出し部（陽極部６、陰極部８）に単一又は複数の集電板を重ね、この集電板に前記コンデンサ素子の電極体と交差方向に溶接ラインを設定し、この溶接ライン（１８）に沿って溶接する工程とを含む構成である。
【選択図】図８

Description

本発明は、コンデンサ素子を封止する外装ケースの封口部材側にある外部端子と、コンデンサ素子との接続構造に関し、例えば、その接続に溶接技術を用いた例えば、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ及びその製造方法に関する。

電気二重層コンデンサ又は電解コンデンサでは、コンデンサ素子と外部端子とを電気的に接続することが必要である。この電気的な接続により、素子側の内部抵抗の低減や、接続部分の接触抵抗を低減させる対策が施されている。

このような電気的接続に関し、素子の端面に集電端子を設けること（例えば、特許文献１）、巻回素子の一方の端面に陽極集電板、他方の端面に陰極集電板を設けること（例えば、特許文献２）、巻回素子の端面に露出した集電箔を覆って集電板を備え、集電板と集電箔とを溶接接続すること（例えば、特許文献３）、また、集電板を外装ケースと素子との接続や外部端子との接続に用いること（例えば、特許文献４）が知られている。

また、積層型のコンデンサ素子では、素子端面側に接続端子を備えるものが知られている（例えば、特許文献５）。

特開平１１−２１９８５７公報 特開２００１−０６８３７９公報 特開２００７−３３５１５６公報 特開２０１０−０９３１７８公報 特開平６−２７５４７６公報

ところで、巻回型素子の各端面に集電板を備える構成では、巻回素子を外装する外装部材に陽極側及び陰極側の外部端子を隣接して設置した場合には、各外部端子と集電板との間に接続距離を確保する必要がある。また、巻回型素子では、内側部分と外側部分との間で内部抵抗の分布が異なるため、その対策が必要となり、素子と集電板との接続に注意を払う必要がある。また、集電板を用いた構造では素子の内部抵抗を低減できるが、外部端子と素子との間に介在する集電板に製造途上で加わる応力によっては接続の信頼性低下や接続抵抗が大きくなる場合がある。

このような接続に関し、コンデンサ素子と封口部材との間には僅かなスペースが存在するが、このスペースを大きくし、接続部材や接続に要する間隔を増加させると、その分だけ抵抗を増加させ、更にはコンデンサの高さ寸法が増大する。この間隔（距離）を短くすれば、小スペース化によりコンデンサの小型化を図ることができるが、コンデンサ素子と封口部材との接続間隔が短くなり、接続に手間取ったり、接続が不完全になるという課題がある。

斯かる要求や課題について、特許文献１〜５にはその開示や示唆はなく、それを解決する構成等についての開示や示唆はない。

そこで、本発明の第１の目的は、上記課題に鑑み、コンデンサ素子を封止する外装ケースの封口側にある外部端子とコンデンサ素子との接続に集電板を用いた接続構造に関し、集電板とコンデンサ素子との接続を安定化させ、コンデンサの低抵抗化を図ることにある。

本発明の第２の目的は、コンデンサ素子と集電板との接続の迅速化とともに、製造工程の簡略化を図ることにある。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、陽極側及び陰極側の電極体と、これら電極体間に介在されたセパレータを備える巻回素子又は非巻回素子であるコンデンサ素子を形成する工程と、前記工程で前記コンデンサ素子の素子端面に前記電極体の何れか一方又は双方から引き出された単一又は複数の電極張出し部に単一又は複数の集電板を重ね、この集電板に前記コンデンサ素子の電極体と交差方向に溶接ラインを設定し、この溶接ラインに沿って溶接する工程とを含む構成である。

上記目的を達成するためには、上記コンデンサの製造方法において、前記溶接ラインが、コンデンサ素子の素子中心部を跨って設定され、集電板とコンデンサ素子の電極張出し部とを連続的に溶接する構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、上記コンデンサの製造方法において、絶縁間隔を以て対向する集電板の複数箇所に前記溶接ラインを設定し、一方の集電板から他方の集電板に前記溶接ラインを辿ることにより、前記コンデンサ素子の素子中心部を跨がって各集電板と前記コンデンサ素子の前記電極張出し部とを連続的に溶接する構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、上記コンデンサの製造方法において、 絶縁間隔を以て対向する前記集電板の複数箇所に２以上の前記溶接ラインを隣接して設定し、コンデンサ素子の素子中心部に跨がる特定箇所で隣接する２以上の前記溶接ラインを連続して溶接した後、前記特定箇所以外の箇所の２以上の前記溶接ラインを連続して溶接し、前記集電板と前記コンデンサ素子の前記電極張出し部とを複数箇所で隣接する２以上の前記溶接ラインにより溶接する構成としてもよい。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、陽極側及び陰極側の電極体と、これら電極体間に介在されたセパレータを備える巻回素子又は非巻回素子であるコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容した外装ケースと、前記外装ケースを封口する封口部材に設置された外部端子部材と、前記コンデンサ素子の素子端面に前記電極体の何れか一方又は双方から引き出された単一又は複数の電極張出し部と、前記電極張出し部と前記外部端子部材との間に設置されて接続されている単一又は複数の集電板とを備え、前記集電板は、前記電極張出し部に前記コンデンサ素子の周縁方向に向かう溶接ラインに沿って溶接されている。

上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記集電板に設定された前記溶接ラインは、その始点又は終点が前記コンデンサ素子の素子中心部側又は外周縁部側に設定されてもよい。

本発明のコンデンサ又はその製造方法によれば、次の何れかの効果が得られる。

(1) コンデンサ素子の素子端面に露出させた電極張出し部と、封口部材側にある外部端子との間に集電板を備え、電極張出し部に集電板が溶接されているので、集電板と電極張出し部との接続が安定化し、コンデンサ素子及びコンデンサの低抵抗化を図ることができる。

(2) 接続のための空間部を狭小化でき、しかも接続の強化、接続の信頼性向上を図ることができる。

(3) コンデンサ素子の電極体から引き出された電極張出し部と、封口部材側の端子部材との間に集電板を介在させた接続構造であるから、接続の簡略化とともに、接続構造の堅牢化を図ることができる。

(4) 上記構造により、集電板を介在させているので、コンデンサ素子側と封口側にある外部端子の接続が容易化でき、接続工程を簡略化とともに、接続処理を短時間で行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。

(5) 電極張出し部に集電板を重ね、この集電板に前記コンデンサ素子の周縁方向に向かう溶接ラインを設定して溶接するので、電極張出し部と集電板との接続のための溶接の時間短縮を図ることができ、製造工程の簡略化を図ることができる。

そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一例を示す平面図である。 電気二重層コンデンサのII−II線断面図である。 電気二重層コンデンサの各部材を示す分解斜視図である。 第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。 コンデンサ素子の一例を示す斜視図である。 コンデンサ素子の陽極部及び陰極部の成形前後の一例を示す図である。 陽極集電板及び陰極集電板の一例を示す図である。 集電板とコンデンサ素子の電極部とのレーザ溶接の一例を示す図である。 コンデンサ素子上の集電板と、封口側の外部端子との接続の一例を示す図である。 第３の実施の形態に係る集電板とコンデンサ素子の電極部とのレーザ溶接の一例を示す図である。

〔第１の実施の形態〕

第１の実施の形態は、コンデンサ素子の素子端面に形成された単一又は複数の電極張出し部に集電板を溶接し、この集電板を介して外部端子をコンデンサ素子に接続した接続構造を備える電気二重層コンデンサを開示している。

この電気二重層コンデンサについて、図１、図２及び図３を参照する。図１は外部端子側から見た電気二重層コンデンサの一例を示し、図２は図１のII−II線断面、図３は電気二重層コンデンサの各部材の一例を示している。

この電気二重層コンデンサ２は本発明に係るコンデンサの一例である。この電気二重層コンデンサ２には、図１及び図２に示すように、コンデンサ素子４の同一の素子端面５に陽極部６と陰極部８が形成されている。陽極部６及び陰極部８は、電極張出し部の一例であって、コンデンサ素子４の素子端面５から引き出された電極体（図５に示す陽極体６０又は陰極体８０の一部）で構成され、素子端面５上に折り曲げられて重ねられている。

陽極部６と陽極端子１０との間には陽極集電板１２が設置され、陰極部８と陰極端子１４との間には陰極集電板１６が設置されている。陽極集電板１２は陽極部６に複数箇所で溶接により接続されているとともに陽極端子１０に溶接により接続されている。また、陰極集電板１６は陰極部８に複数箇所で溶接により接続されているとともに、陰極端子１４に溶接により接続されている。これらの接続には例えば、レーザ溶接や電子ビーム溶接が用いられている。これらの接続は、陽極集電板１２と陽極部６との接続のための溶接ライン１８（溶接部分：図３）、同様に陰極集電板１６と陰極部８との接続のための溶接ライン１８に沿って溶接される。また、１５は陽極集電板１２と陽極端子１０との溶接接続部、同様に陰極集電板１６と陰極端子１４との接続溶接部を示している。また、陽極端子１０及び陰極端子１４は外部接続のための外部端子部材であって、陽極端子１０は陽極端子部材の一例、陰極端子１４は陰極端子部材の一例である。陽極部６と陰極部８との間には絶縁間隔１９が設定され、陽極集電板１２と陰極集電板１６との間にも絶縁間隔２１が設定されている。この実施形態では、陽極集電板１２と接続された陽極部６、及び陰極集電板１６と接続された陰極部８の外周部には絶縁手段１７が設置されている。この絶縁手段１７によってコンデンサ素子２と外装ケース２０との絶縁が図られている。この絶縁手段１７には例えば、絶縁紙や絶縁テープ等の絶縁材料を用いればよい。

この実施の形態のコンデンサ素子４は図２及び図３に示すように、円筒体であって、その周囲には保持テープ２３が巻回され、陽極体６０（図５）や陰極体８０（図５）の巻き戻りが防止されている。このコンデンサ素子４の外装部材として外装ケース２０及び封口板２２が備えられる。外装ケース２０は例えばアルミニウム等の成形性のある金属材料からなる成形体である。封口板２２は外装ケース２０の開口部を閉止し、空間部２４の気密性を保持する封口体の一例であるとともに、陽極端子１０及び陰極端子１４を固定する固定部材であり、コンデンサ素子４の支持部材を構成している。この実施の形態では、封口板２２にベース部２６と、封止部２８とが備えられる。ベース部２６は絶縁材料である例えば、合成樹脂で形成され、陽極端子１０及び陰極端子１４が固定されるとともに、絶縁されている。封止部２８は密閉性の高い材料例えば、ゴム環で構成されている。

この封口板２２は、外装ケース２０の開口部３０に挿入されるとともに、開口部３０側の中途部に形成された加締め段部３２に位置決めされている。外装ケース２０の開口端部３４は、カーリング処理により加締められ、封止部２８に食い込ませられている。これらにより、外装ケース２０が強固に封止されている。そして、封口板２２のベース部２６には、透孔３６が形成されるとともに、薄ゴムからなる圧力開放機構３８が形成されている。

この電気二重層コンデンサ２について、特徴事項や利点を以下に列挙する。

(1) コンデンサ素子４の素子端面５には電極張出し部である陽極部６と陰極部８とが形成され、陽極部６には陽極集電板１２、陰極部８には陰極集電板１６が重ねられて溶接により接続され、コンデンサ素子４及び電気二重層コンデンサ２の低抵抗化が図られている。

(2) コンデンサ素子４の素子端面５に陽極部６及び陰極部８が平坦化され、陽極集電板１２、陰極集電板１６を介して陽極端子１０及び陰極端子１４が接続されているので、これら接続等に用いられる空間部２４を狭小化でき、該空間部が電気二重層コンデンサ２に閉める割合を小さくでき、しかも接続の強化、接続の信頼性向上を図ることができる。

(3) コンデンサ素子４の陽極部６と陽極集電板１２、陰極部８と陰極集電板１６とをコンデンサ素子の直径方向に向かう溶接ラインを設定して溶接されているため、接続の簡略化とともに、接続構造の堅牢化を図ることができる。

(4) 上記構造により、陽極集電板１２、陰極集電板１６を介在させて封口板２２にある陽極端子１０及び陰極端子１４の接続が容易化でき、接続工程を簡略化とともに、接続処理を短時間で行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。

〔第２の実施の形態〕

第２の実施の形態は、コンデンサ素子４の素子端面５に陽極部６と陰極部８を形成し、陽極部６に陽極集電板１２を、陰極部８に陰極集電板１６をそれぞれ溶接接続する工程を含む電気二重層コンデンサ２の製造方法を開示している。

この電気二重層コンデンサ２の製造工程について、図４、図５、図６、図７、図８及び図９を参照する。図４は電気二重層コンデンサの製造工程の一例、図５はコンデンサ素子の一例、図６は電極部の成形前及び成形後の一例、図７は集電板の一例、図８は集電板の溶接の一例、図９は集電板と外部端子の接続処理の一例を示している。

この電気二重層コンデンサ２の製造工程は、本発明のコンデンサの製造方法の一例であって、この製造工程には、図４に示すように、コンデンサ素子４の形成工程（ステップＳ１１）、電極部の形成工程（ステップＳ１２）、第１の溶接工程（電極部と集電板の溶接工程）（ステップＳ１３）、第２の溶接工程（集電板と外部端子の溶接工程）（ステップＳ１４）、電解液含浸及び封入工程（ステップＳ１５）が含まれる。

(1) コンデンサ素子４の形成工程（ステップＳ１１）

このコンデンサ素子４の形成工程には、電極体の形成工程及びコンデンサ素子４の巻回工程が含まれる。電極体の形成工程では、図５に示すように、陽極側又は陰極側の電極体として陽極体６０、陰極体８０が形成される。これら陽極体６０及び陰極体８０には、ベース材４０に例えば、アルミニウム箔が用いられる。ベース材４０は同一幅の帯状体であって、このベース材４０の両面に活性炭等の活物質及び結着剤等を含む分極性電極４２を形成する。この分極性電極４２の形成の際、ベース材４０には、一方の縁部側に一定幅の未塗工部４４が形成され、この未塗工部４４は分極性電極４２の非形成部分である。この未塗工部４４が既述の電極張出し部であり、この未塗工部４４で陽極部６又は陰極部８が形成される。

陽極体６０には幅の異なる複数の陽極部６が形成され、また、陰極体８０には幅の異なる複数の陰極部８が形成される。各陽極部６はコンデンサ素子４の素子端面５に半周毎に引き出されるように異なる間隔で形成する。また、各陰極部８もコンデンサ素子４の素子端面５に半周毎に引き出され、陽極部６と陰極部８との間には既述の絶縁間隔１９が設定される。

コンデンサ素子４の巻回工程では、図示しない巻軸が用いられ、陽極体６０及び陰極体８０が、これらの間にセパレータ４８、５０を介在させて巻回され、巻回素子であるコンデンサ素子４が形成される。このコンデンサ素子４の一方の素子端面５には、既述の通り、半周毎に陽極部６と陰極部８とが形成されている。

陽極部６又は陰極部８の形成部は、絶縁手段であるセパレータ４８、５０の幅Ｗより縁部側に突出させて配置され、各陽極部６又は陰極部８の円弧長に対応する長さＬに形成されている。素子端面５は、コンデンサ素子４の端面に露出するセパレータ４８、５０の縁部によって形成される。

(2) 電極部の成形工程（ステップＳ１２）

この電極部の成形工程では、陽極集電板１２又は陰極集電板１６との接続前に、陽極部６又は陰極部８をコンデンサ素子４の素子端面５上に成形加工する。

既述の工程で巻回されたコンデンサ素子４の素子端面５には図６のＡに示すように、電極張出し部を構成する陽極部６と陰極部８とが立設され、これら陽極部６と陰極部８との間には所定幅の絶縁間隔１９が設定されている。絶縁間隔１９の中心にＹ軸、このＹ軸と直交方向にＸ軸を取り、Ｘ軸を中心に左右に角度θ₁ 、θ₂ （＞θ₁ ）を設定して区画する。角度θ₁ でコンデンサ素子４の素子中心部として例えば、巻回中心部（巻芯部）５２を中心に放射状方向に複数の切込み５４を入れ、各切込み５４により陽極部６及び陰極部８をそれぞれ複数の例えば、３区分に区画された区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃが陽極部６側に形成されている。同様に、複数の陰極部８側にも複数の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃが形成されている。角度θ₁ を例えば、３３〔°〕に設定すれば、区画部６Ａ、８Ａは２θ₁ ＝６６〔°〕となり、区画部６Ａを挟んで形成された区画部６Ｂ、６Ｃ又は区画部８Ａを挟んで形成された区画部８Ｂ、８Ｃの角度θ₂ は、θ₂ ＝５７〔°〕に設定されている。各区画部の区分角度は同一角度でもよいし、異なってもよい。

切込み５４の深さは例えば、張出し長を陽極部６と陰極部８の高さｈ₁ に設定され、陽極部６の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃを中途部で屈曲させ、コンデンサ素子４の素子中心方向に押し倒して圧縮成形することにより、図６のＢに示すように、各区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃに成形される。この実施の形態では、各区画部６Ｂ、６Ｃ及び区画部８Ｂ、８Ｃが溶接部分に設定されている。そこで、区画部６Ａ、８Ａの突出高さｈ₂ が各区画部６Ｂ、６Ｃ、８Ｂ、８Ｃの高さｈ₃ より高く設定され、区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃの高さを陽極集電板１２及び陰極集電板１６の屈曲形状に対応させている。

コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８は、このように巻回中心部５２に向かって陽極部６及び陰極部８全体を圧縮成形することで、高さ寸法を抑制できる。この実施の形態では、陽極部６の区画部６Ｂ、６Ｃを圧縮形成して、安定した平坦状の接続面を形成し、その後、非接続面である区画部６Ａを圧縮成形し、各区画部間６Ａ−６Ｂ、６Ａ−６Ｃの重なりによって生じる境界部の高さ寸法を抑制している。この境界部の高さ寸法の抑制については陰極部８においても同様である。

なお、各陽極部６及び各陰極部８の成形工程において、図５に示すように素子端面５に露出する陽極部６、陰極部８は、一定幅に折り目線８１を形成し、コンデンサ素子４の巻回後、この折り目線を基点に巻回中心部５２を中心にして対向方向に折り曲げられた状態で対向するとよい。折り目線８１は、素子端面から一定の幅（０．５ｍｍ以上）の位置に形成されており、これにより陽極部６又は陰極部８の折り曲げ時に素子端面位置のセパレータ部位に加わる機械的ストレスが減少し、陽極体６０、陰極体８０の接触によるショート等を防止可能となる。なお、この折り目線はキズではなくケガキ線であって、陽極部６及び陰極部８の折り曲げ時の座屈を防止することができる。この折り目線８１は溝であり、断面形状は三角、四角又は湾曲（Ｒ）であってもよい。この折り目線８１の形成には例えば、プレス、レーザ、切削等の方法を用いればよい。折り目線８１は１本であってもよいが、陽極部６又は陰極部８の幅に応じて複数本としてもよい。折り目線８１の形成面部は、陽極部６又は陰極部８の片面でもよいが、両面であってもよい。一例としての折り目線８１は、素子端面の巻回中心部５２に対向する面が谷折りになるように形成されている。

(3) 第１の溶接工程（ステップＳ１３）

この接続工程では、コンデンサ素子４の素子端面５に形成された陽極部６に陽極集電板１２、陰極部８に対して陰極集電板１６の各接続を行う。

陽極部６に接続される陽極集電板１２、陰極部８に接続される陰極集電板１６は、図７に示すように、電極材料と同一の例えば、アルミニウム板で形成され、既述の陽極部６の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ（図６）を覆い、区画部６Ｂ、６Ｃとのレーザ溶接面積を持ち、且つ陽極端子１０とのレーザ溶接面積を持つ形状及び面積を備えている。この実施の形態では、コンデンサ素子４の素子端面の２分の１の大きさであって、既述の絶縁間隔２１が確保される形状として、ほぼ半円形板である。

陽極集電板１２又は陰極集電板１６には、弦側中心部にコンデンサ素子４の巻回中心部５２に対応して円弧状切欠部５８が形成され、その弧側には、Ｘ軸を中心にＸ軸と直交方向に直線状に切り落とされた接続面部６３が形成されている。また、この陽極集電板１２又は陰極集電板１６には、円弧状切欠部５８を中心即ち、Ｘ軸を中心に左右に角度θ₁ を持って直角に屈曲させた段部６２を以て円弧状の端子接続部１２Ａ（１６Ａ）及び素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ（１６Ｂ、１６Ｃ）が形成されている。各端子接続部１２Ａ及び素子接続部１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれ平坦面に形成され、段部６２を挟んで平行面を構成している。端子接続部１２Ａ（１６Ａ）の下面にはコンデンサ素子４の区画部６Ａ（８Ａ）が設置され、素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ（１６Ｂ、１６Ｃ）の下面にはコンデンサ素子４の区画部６Ｂ、６Ｃ（８Ｂ、８Ｃ）が設置される。

この陽極集電板１２において、端子接続部１２Ａの高さをｈ₄ 、陽極集電板１２の厚さをｔ、端子接続部１２Ａの内側の高さをｈ₅ とすると、
ｈ₅ ＝ｈ₄ −ｔ≧ｈ₂ −ｈ₃ ・・・(1)
に設定されている。従って、端子接続部１２Ａの内側の高さをｈ₅ は、区画部６Ａ、８Ａの突出高さｈ₂ と各区画部６Ｂ、６Ｃ、８Ｂ、８Ｃの高さｈ₃ との差分Δｈ（≧ｈ₂ −ｈ₃ ）を吸収し、陽極集電板１２が各区画部６Ｂ、６Ｃに密着し、且つ区画部６Ａを収納して設置される。なお、陽極集電板１２の厚さｔは、端子接続部１２Ｂ、１２Ｃと端子接続部１２Ａの部位で厚さを変更することもできる。例えば、端子接続部１２Ａの厚みを端子接続部１２Ｂ、１２Ｃに比べて厚く設定（１．２倍以上）することができ、これによると陽極部６とのレーザ溶接の際に端子接続部１２Ｂ、１２Ｃに生じる発熱が所定厚みを有する端子接続部１２Ａによって吸収され、レーザ溶接の接続精度が向上する。このような構成及び他の部材との関係については、陰極集電板１６についても同様である。

次に、陽極集電板１２及び陰極集電板１６は図８に示すように、コンデンサ素子４の一端面に巻回中心部５２を中心にし、且つ巻回中心部５２に円弧状切欠部５８を合わせて配置され、陽極部６と陰極部８との間の絶縁間隔１９に対応する絶縁間隔２１が設定されている。陽極集電板１２には、端子接続部１２Ａの下面側にコンデンサ素子４の陽極部６の区画部６Ａ、陽極集電板１２の素子接続部１２Ｂ、１２Ｃの下面側にコンデンサ素子４の陽極部６の区画部６Ｂ、６Ｃが位置決めされて密着させられる。そして、溶接ライン１８に示すように、コンデンサ素子４の周縁方向から巻芯方向に向かうレーザ照射により、区画部６Ｂ、６Ｃ及び素子接続部１２Ｂ、１２Ｃを部分的又は全面的に溶融させ、接続している。このような接続は陰極集電板１６側でも同様である。溶接ライン１８には溶接始点１８Ｓ、溶接終点１８Ｅが設定され、素子接続部１２Ｂ、１２Ｃでは溶接始点１８Ｓが陽極集電板１２の縁部側（コンデンサ素子４の外周側）、溶接終点１８Ｅが陽極集電板１２の円弧状切欠部５８の縁部側（コンデンサ素子４の巻回中心部５２側）に設定され、素子接続部１６Ｂ、１６Ｃでは溶接始点１８Ｓが陰極集電板１６の円弧状切欠部５８の縁部側（コンデンサ素子４の巻回中心部５２側）、溶接終点１８Ｅが陰極集電板１６の縁部（コンデンサ素子４の外周側）に設定されている。即ち、各溶接ライン１８は、陽極体６０又は陰極体８０をコンデンサ素子４の周縁方向（この実施の形態では直径方向）に向かって直線状である。即ち、各溶接ライン１８は陽極部６の各電極体６０又は陰極部８の各電極体８０（又はその縁部）と交差している。

なお、陽極部６と陰極部８との間の絶縁間隔１９の幅をＷａとし、陽極集電板１２と陰極集電板１６との間の絶縁間隔２１の幅をＷｂとし、少なくとも巻回中心部５２付近における大小関係をＷａ＞Ｗｂとしている。このように、陽極集電板１２と陰極集電板１６との間の絶縁間隔２１の幅Ｗｃを小さくすることで、素子端面に圧縮成形された陽極部６及び陰極部８の各区画部（特に各区画部の巻回中心部５２付近）が各集電板によって覆われるため、レーザ照射により陽極部８及び陰極部８が各集電板と確実に溶接される。

レーザ照射の部位は、この実施の形態では、陽極集電板１２及び陰極集電板１６の段部６２で隔てた素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ（素子接続部１６Ｂ、１６Ｃ）の各２箇所即ち、各溶接ライン１８は、レーザ照射接続部である。この場合、レーザ照射部である溶接ライン１８に付した矢印〔Ｉ〕、〔II〕、〔III 〕及び〔IV〕で示すように、レーザ照射を行う。このレーザ照射は、シールドガスにアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを用いてコンデンサ素子４をシールドし、コンデンサ素子４に対するレーザ熱やスパッタの影響を回避する。

〔Ｉ〕このレーザ照射は、コンデンサ素子４の外周側より、溶接ライン１８に沿って素子中心方向に向かって直線状に一方の陽極集電板１２の素子接続部１２Ｂに照射する。

〔II〕次に、巻回中心部５２を隔てて対向する他方の陰極集電板１６の素子接続部１６Ｂに素子中心側より、素子外周方向に向かって直線上にレーザ照射することにより、一連の動作にて溶接される。

〔III 〕また、同じく、レーザ照射は、コンデンサ素子４の外周側より、素子中心方向に向かって直線状に一方の陽極集電板１２の素子接続部１２Ｃに照射する。

〔IV〕巻回中心部５２を隔てて対向する他方の陰極集電板１６の素子接続部１６Ｃにコンデンサ素子４の巻回中心部５２側より素子外周側に向かって直線上にレーザを照射する一連の動作にて溶接される。

このようなレーザ照射において、〔Ｉ〕及び〔II〕の一連の動作を２回繰り返し、又は、レーザ照射の〔Ｉ〕ないし〔IV〕の一連の動作を２回繰り返し、近傍に溶接部を配することで接続抵抗を更に低減することも可能である。レーザ照射の〔Ｉ〕及び〔II〕の一連の動作にて接続することも可能であるが、陽極集電板１２、陰極集電板１６の各素子接続部１２Ｂ、１２Ｃを、それぞれ素子中心側より素子外周側に向かう溶接ライン１８に沿って直線上に照射する等、個別に接続することもできる。

このように、巻回中心部５２を隔ててコンデンサ素子の直径方向に向かう溶接ライン１８に沿って直線状にレーザ照射する一連の動作にて、陽極部６と陽極集電板１２、陰極部８と陰極集電板１６とが接続される。

なお、図８に示すように、陽極部６及び陰極部８は、所定の絶縁間隔１９を設けてコンデンサ素子４の素子端面５から導出している。陽極部６及び陰極部８には、中心方向に向かって圧縮成形した際に、陽極部６及び陰極部８が接触しない絶縁間隔１９を設定しており、このため、コンデンサ素子４の巻回中心部５２近傍では、陽極部６及び陰極部８が形成されていない。また、陽極部６及び陰極部８は、その形成部位が多いほど（又は面積が大きいほど）抵抗の低減につながるため、陽極部６及び陰極部８が接触せず、また、低抵抗化が図れる絶縁間隔１９として、例えば、３〔ｍｍ〕〜１５〔ｍｍ〕を設定している。また、コンデンサ素子４の最外周では、陽極部６及び陰極部８の圧縮成形時にずれ等が生じても陽極部６及び陰極部８が外装ケース２０に接触しないように、陽極集電板１２と接続された陽極部６及び陰極集電板１６と接続された陰極部８の外周面に絶縁紙や絶縁テープ等の絶縁手段１７を設置すればよい。この絶縁手段１７を、該陽極部６及び陰極部８に加え、陽極端子１０、陰極端子１４、陽極集電板１２、陰極集電板１６を覆うように外周に沿って設置すればコンデンサ素子４と外装ケース２０との絶縁が強化される。

(4) 第２の溶接工程（ステップＳ１４）

次に、陽極集電板１２及び陰極集電板１６が接続されたコンデンサ素子４には、図９に示すように、封口板２２にある陽極端子１０、陰極端子１４が位置決めされる。陽極端子１０及び陰極端子１４には端子側接続面７０が形成され、この端子側接続面７０は、陽極集電板１２及び陰極集電板１６にある接続面部６３と同一面を形成する側壁面である。そこで、これら接続面部６３及び端子側接続面７０を合致させ、レーザ照射７８を行えば、既述の溶接接続部１５がレーザ溶着され、接続面部６３及び端子側接続面７０間を溶着させることができる。

従って、コンデンサ素子４の陽極部６には陽極集電板１２を介して外部端子である陽極端子１０がレーザ照射を以て接続され、また、コンデンサ素子４の陰極部８には陰極集電板１６を介して外部端子である陰極端子１４がレーザ照射を以て接続され、コンデンサ素子４に外部端子が形成される。

ここで、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を長く取ると、その分抵抗が増えてしまうとともに、電気二重層コンデンサ２の高さ寸法が大きくなってしまうため、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を極力短くしている。このような小スペースにおいて、陽極端子１０及び陰極端子１４と、陽極集電板１２及び陰極集電板１６とを接続するために、既述の通り、接続面部６３及び端子側接続面７０を一致した共通の面部とし、この部位に局所的に溶接可能なレーザ照射にて溶接することで溶接の簡易化及び強化が図られている。ここで、陽極集電板１２及び陰極集電板１６、陽極端子１０及び陰極端子１４の厚み（接続面部６３及び端子側接続面７０の高さ寸法）は、それぞれ０．５〔ｍｍ〕〜５〔ｍｍ〕の範囲で設定されており、これによると、レーザ溶接が可能な寸法で且つ内部抵抗が増大され難く、また、電気二重層コンデンサ２の高さ寸法を短くすることができる。

また、陽極集電板１２、陰極集電板１６において、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８との接続領域と、陽極端子１０と陰極端子１４との接続領域とが異なる位置に設定されているので、各電極部と集電板、各外部端子と集電板との接続を安定化させることができ、コンデンサ素子の低抵抗化、接続の強化等、電気的特性を高めることができる。

(5) 電解液含浸及び封入工程（ステップＳ１５）

コンデンサ素子４は、電解液を含浸した後、外装ケース２０に収容し、外装ケース２０の開口端部３４のカーリング処理により封止し、製品である電気二重層コンデンサ２（図１）が完成する。

このような製造工程によれば、既述の電気二重層コンデンサ２を容易に製造でき、端子接続工程の簡略化を図ることができ、第１の実施の形態で述べた通りの効果を有するコンデンサを実現できる。

以上説明した第２の実施の形態の電気二重層コンデンサ２の特徴事項や利点を列挙すれば以下の通りである。

(1) コンデンサ素子４の一端面側に陽極体６０の基材で陽極部６、陰極体８０の基材で陰極部８が形成され、陽極部６と陽極端子１０とが陽極集電板１２を介して接続され、陰極部８と陰極端子１４とが陰極集電板１６を介して接続されるので、端子接続のシンプル化が図られている。しかも、接続を容易化することができる。

(2) 外装ケース２０の空間部２４内に接続部の占める空間専有率が極めて低い。

(3) 外装部材である封口板２２には、コンデンサ素子４が強固に支持されている。即ち、陽極端子１０及び陰極端子１４に陽極集電板１２、陰極集電板１６を介してコンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８のレーザ溶接により、強固に固定されるので、コンデンサ素子４の支持強度が高められている。この結果、機械的に堅牢な支持構造が構成され、製品の耐震性を高めることができる。

(4) コンデンサ素子４の陽極部６に陽極集電板１２を、また陰極部８に陰極集電板１６を重ね、陽極部６及び陰極部８と各集電板１２、１６とを巻回中心部５２を隔ててコンデンサ素子４の直径方向に向かう溶接ライン１８を設定して溶接するので、陽極部６及び陰極部８と各集電板１２、１６との接続のための溶接の時間短縮を図ることができ、製造工程の簡略化を図ることができる。

(5) 巻回素子であるコンデンサ素子４に巻回されている陽極体６０から複数の側縁部を集合させて陽極部６が形成され、この陽極部６を陽極集電板１２にレーザ溶接し、同様に、陰極体８０から複数の側縁部を集合させて陰極部８が形成され、この陰極部８を陰極集電板１６にレーザ溶接しているので、コンデンサ素子４及び電気二重層コンデンサ２の低抵抗化を図ることができ、等価直列抵抗の低い製品を提供できる。

(6) 陽極集電板１２及び陰極集電板１６を用いたので、コンデンサ素子４にタブを接続する必要がない。

(7) 陽極集電板１２又は陰極集電板１６と外部端子（陽極端子１０又は陰極端子１４）との側面の同一面化しているので、両者に対するレーザ照射を安定でき、接続の完全化及び信頼性を高めることができる。

(8) レーザ照射時にシールドガスを用いるので、レーザ熱や、飛翔するスパッタからコンデンサ素子４を防護でき、コンデンサ素子４及び製品であるコンデンサ２の特性劣化を防止でき、信頼性を向上させることができる。

(9) 電極箔からの張出し部が多いほど内部抵抗が下がるので、張出し部を多くすると巻回、積層した際に、張出し部が複数重なることになり、精度良く折り曲げるのは困難であるが、また、巻回素子においては、円周上に連続した張出し部を設けた場合は、折り曲げた際にシワが発生しやすく、集電板との接続が困難となるのに対し、既述のように、張り出し部を精度良く折り曲げることで、集電板との接続を安定させ、低抵抗のコンデンサを提供することができる。即ち、電極張出し部に折り目を付けることで、電極張出し部を精度良く折り曲げることが可能となり、集電板との接続時のがたつき等がなく、安定した接続を実現できる。

(10)折り目位置を素子端面から所定寸法離間させることで、集電板とのレーザ溶接の際に、素子側へのレーザ熱やスパッタが飛ぶことがなく、素子への影響が少なくてすむ。

(11) コンデンサ素子を形成する前に予め張り出し部に折り目を形成することで、折り目の形成が容易となる。

(12) 電極箔（未塗工部）に折り目を付け、その後、電極箔の端部を切り出して、張り出し部とすることで、電極張出し部でずれることがないという効果も得られる。

〔第３の実施の形態〕

第３の実施の形態は、陽極部６に対する陽極集電板１２の各溶接箇所、陰極部８に対する陰極集電板１６の各溶接箇所の隣接箇所に複数の溶接ラインを設定し、溶接を多重化した電気二重層コンデンサ２の製造方法を開示している。

この電気二重層コンデンサ２の製造工程について、図１０を参照する。図１０は集電板の溶接の一例を示している。

第２の実施の形態のように、レーザ照射の〔Ｉ〕ないし〔IV〕の連続動作について、同一箇所を連続してレーザ照射するのではなく、レーザ溶接を〔Ｉ〕から〔IV〕で行い、その後、再び〔Ｉ〕 から〔IV〕 にレーザ照射すれば、溶接ライン１８による近傍に溶接部分を複数配することで接続抵抗を更に低減することができるとともに、同一箇所のレーザ照射に時間間隔を設けることができ、この結果、レーザ照射箇所の冷却化を図ることができ、レーザ溶接による接続の安定化が図られる。

また、同一箇所に時間間隔を設けて複数回のレーザ照射を行うことも可能であるが、１回目のレーザ溶接を〔Ｉ〕から〔IV〕で行い、再びレーザ溶接を〔Ｉ’〕から〔IV’〕で行うので、冷却間隔を取りながら、レーザ照射を連続的に行うことができ、レーザ照射による溶接時間の短縮化を図ることができる。

〔他の実施の形態〕

(1) 上記実施の形態では、コンデンサ素子として巻回素子を例示したが、巻回素子に限定されない。積層型素子や固体素子であってもよい。

(2) 上記実施の形態では、コンデンサ素子の素子端面の一方（同一面）に陽極部６及び陰極部８を 備えて外部端子に接続する構成を開示しているが、一方の素子端面に陽極部、他方の素子端面に陰極部を備える構成としてもよい。

(3) 上記実施の形態では、電気二重層コンデンサ２を例示したが、本発明はこれに限定されない。同一の構造及び方法は、電解コンデンサにも同様に適用でき、同様の効果が得られる。

(4) 上記実施の形態では、集電体として陽極集電板１２、陰極集電板１６を例示したが、本発明は上記実施の形態に限定されない。また陽極部６、陰極部８と、陽極集電板１２、陰極集電板１６のレーザ照射７２の箇所（各接続面部６３及び端子側接続面７０と同一面を形成する側壁面）は、フラット面としたが、外部端子の形状に合致する形状として、曲面であってもよい。

(5) 上記実施の形態では、陽極部と陰極部との間に絶縁間隔を設置しているが、この絶縁間隔に絶縁部材を設置してもよい。

(6) 上記実施の形態では、陽極部６及び陰極部８を半円形状に形成したが、本発明はこれに限定されない。実施の形態で示した陽極部６の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃのうち、陽極集電板１２と陰極集電板１６と接続する区画部６Ｂ、６Ｃ及び８Ｂ、８Ｃのみ張り出して形成し、陽極部の６Ａ及び陰極部の８Ａは張り出さなくてもよい。

(7) 上記実施の形態では、集電板の異なる位置として３分割された区分により、陽極部６及び陰極部１０との素子接続領域である区画部１２Ｂ、１２Ｃ又は１６Ｂと、１６Ｃ、端子接続領域である区画部１２Ａ又は１６Ａとが集電板の表裏面に設定され、水平方向に異なる位置に設定しているが、これに限定されない。集電板の一部に素子接続領域（レーザ照射接続部１８）を設定し、その他の部位に端子接続領域（溶接接続部１５）を設定してもよい。即ち、集電板の表裏面で溶接位置が異なれば、素子接続領域と端子接続領域が近接していてもよい。つまり、素子接続領域である区画部１２Ｂにおいてレーザ照射接続部１８と集電板の表裏面で溶接位置が重ならない部位に溶接接続部１５を設定してもよい。

(8) 上記実施の形態では、陽極外部端子部材として陽極端子１０を用い、陰極外部端子部材として陰極端子１４を例示したが、本発明は上記実施の形態に限定されない。外部端子部材としては、別途薄板状のアルミニウム等からなる接続板が接続された外部端子であってもよい。この場合、陽極接続板は陽極端子１０にレーザ溶接により接続された後、コンデンサ素子４側の陽極集電板１２に接続される。同様に、陰極接続板は陰極端子１４にレーザ溶接により接続された後、コンデンサ素子４側の陰極集電板１６に接続される。このような陽極接続板及び陰極接続板を用いた構成では、外部端子である陽極端子１０、陰極端子１４とコンデンサ素子４側に接続された陽極集電板１２、陰極集電板１６との接続が広範囲に行われ、接続抵抗を低減でき、しかも接続強度を高めることができる。

(9) 上記実施の形態では、巻回素子であるコンデンサ素子４の素子中心部として巻回中心部５２を例示したが、これに限定されない。電極体を積層した非巻回素子では、素子端面の中心位置又はその近傍位置を素子中心部とすればよい。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明のコンデンサ及びその製造方法は、端子接続構造や接続工程の簡略化に寄与し、生産性や信頼性を高めることができ、有益である。

２ 電気二重層コンデンサ
４ コンデンサ素子
５ 素子端面
６ 陽極部
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ 区画部
８ 陰極部
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ 区画部
８ 陰極部
１０ 陽極端子
６０ 陽極体
８０ 陰極体
１２ 陽極集電板
１２Ａ 端子接続部
１２Ｂ、１２Ｃ 素子接続部
１４ 陰極端子
１６ 陰極集電板
１６Ａ 端子接続部
１６Ｂ、１６Ｃ 素子接続部
１８ 溶接ライン
１９、２１ 絶縁間隔
２０ 外装ケース
２２ 封口板
２３ 保持テープ
２４ 空間部
２６ ベース部
２８ 封止部
３０ 開口部
３２ 加締め段部
３４ 開口端部
３６ 透孔
３８ 圧力開放機構
４０ ベース材
４２ 分極性電極
４４ 未塗工部
４８、５０ セパレータ
５２ 巻回中心部
５４ 切込み

Claims (6)

1. 陽極側及び陰極側の電極体と、これら電極体間に介在されたセパレータを備える巻回素子又は非巻回素子であるコンデンサ素子を形成する工程と、
   前記工程で前記コンデンサ素子の素子端面に前記電極体の何れか一方又は双方から引き出された単一又は複数の電極張出し部に単一又は複数の集電板を重ね、この集電板に前記コンデンサ素子の電極体と交差方向に溶接ラインを設定し、この溶接ラインに沿って溶接する工程と、
   を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
2. 前記溶接ラインが、コンデンサ素子の素子中心部を跨って設定され、集電板とコンデンサ素子の電極張出し部とを連続的に溶接することを特徴とする、請求項１に記載のコンデンサの製造方法。
3. 絶縁間隔を以て対向する集電板の複数箇所に前記溶接ラインを設定し、一方の集電板から他方の集電板に前記溶接ラインを辿ることにより、前記コンデンサ素子の素子中心部を跨がって各集電板と前記コンデンサ素子の前記電極張出し部とを連続的に溶接することを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンデンサの製造方法。
4. 絶縁間隔を以て対向する前記集電板の複数箇所に２以上の前記溶接ラインを隣接して設定し、コンデンサ素子の素子中心部に跨がる特定箇所で隣接する２以上の前記溶接ラインを連続して溶接した後、前記特定箇所以外の箇所の２以上の前記溶接ラインを連続して溶接し、前記集電板と前記コンデンサ素子の前記電極張出し部とを複数箇所で隣接する２以上の前記溶接ラインにより溶接することを特徴とする、請求項１、２又は３に記載のコンデンサの製造方法。
5. 陽極側及び陰極側の電極体と、これら電極体間に介在されたセパレータを備える巻回素子又は非巻回素子であるコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子を収容した外装ケースと、
   前記外装ケースを封口する封口部材に設置された外部端子部材と、
   前記コンデンサ素子の素子端面に前記電極体の何れか一方又は双方から引き出された単一又は複数の電極張出し部と、
   前記電極張出し部と前記外部端子部材との間に設置されて接続されている単一又は複数の集電板と、
   を備え、前記集電板は、前記電極張出し部に前記コンデンサ素子の周縁方向に向かう溶接ラインに沿って溶接されていることを特徴とするコンデンサ。
6. 前記集電板の設定された前記溶接ラインは、その始点又は終点が前記コンデンサ素子の素子中心部側又は外周縁部側に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のコンデンサ。

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