JP2013182968A

JP2013182968A - リード線の接続方法

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Publication number: JP2013182968A
Application number: JP2012044965A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Hatake; 稔行畠; Ritsuo Masaoka; 律夫正岡
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-09-12

Abstract

【課題】本発明は、リード線の偏平部の偏倚位置を容易に認識し、間違えることなく正確に電極箔と接続し、設備の簡素化と生産性の向上を実現させた接続方法である。
【解決手段】ＣＰ線１５ｂが溶接されたアルミニウムからなる丸棒部１５ａと、丸棒部１５ａの一部に傾斜部を設けて偏平部１５ｃを偏倚させたリード線１５をリード線検査台に配置する手段と、前記リード線検査台２１に配設した光電センサ２３で、前記リード線１５の偏平部１５ｃの偏倚位置を検査する手段と、前記偏倚位置が検査されたリード線１５を制御部が備えられた回転チャック２４で保持するとともに、前記光電センサ２３の検査結果を制御部が受信し、その検査結果によって回転チャック２４を回転させて前記リード線１５の偏平部１５ｃの偏倚位置が所定方向になるようにする手段と、前記リード線１５の偏平部１５ｃを電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）に接続する手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器等に使用される電解コンデンサのリード線の接続方法に関するものである。

一般的な電解コンデンサは、図６に示すように、帯状の高純度のアルミニウム箔に、化学的あるいは電気化学的にエッチング処理を施して、アルミニウム箔表面積を拡大させる（拡面処理）とともに、このアルミニウム箔をホウ酸アンモニウム水溶液等の化成液中にて化成処理して表面に酸化皮膜層を形成させた陽極箔３１と、エッチング処理のみを施した高純度のアルミニウム箔からなる陰極箔３２とを、マニラ紙等からなるセパレータ３３を介して巻回して、図７に示すコンデンサ素子４０を形成する。前記陽極箔３１及び陰極箔３２にはそれぞれリード線３４、３５が接続されている。

このコンデンサ素子４０に、駆動用電解液（図示せず）を含浸した後、アルミニウム等からなる有底筒状の外装ケースに収納する。外装ケースの開口部には弾性ゴムからなる封口体を装着し、絞り加工により外装ケースを密封して電解コンデンサが構成されている。

前記リード線３４の形成（リード線３５も同じであるので省略する）は、図８（ａ）に示すように銅下地錫引鉄線（以下、ＣＰ線と称す）３４ｂを溶接したアルミニウムからなる丸棒部３４ａの一端を金型５１ａ、５１ｂを用いてプレス加工することによって偏平部３４ｃを形成する。続いて、図８（ｂ）に示すように前記偏平部３４ｃの幅方向を金型５２ａ、５２ｂを用いて所定の寸法に打ち抜き加工し、リード線３４を作製するようにしている。作製されたリード線３４は、図８（ｃ）に示すようにリード線３４の偏平部３４ｃが丸棒部３４ａの長手方向に対して中央部に位置して形成されている。

前記リード線３４と陽極箔３１との接続方法（リード線３５と陰極箔３２も同じ）は、例えば、特許文献１では、丸棒部の一端にＣＰ線が接合された半製品の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、アルミ丸棒部の一端に偏平部を形成し、これを所定の幅に打ち抜くリード線加工部と、リード線の偏平部を電極箔の上面に配置して貫通孔を開け、リード線と電極箔をカシメ結合するリード線接合部からなる接続装置とすることにより、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て電極箔上に配置できるため、抜きバリを電極箔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の接続状態を良化し、しかも接続抵抗を低減できるとされている。

一方、電解コンデンサのＥＳＬを低減させる目的で、例えば、特許文献２では、図９に示すようにＣＰ線６０ｂを溶接した丸棒部６０ａの径の中心線ｃ１と、偏平部６０ｃの厚さ方向（肉薄側から見た場合）の中心線ｃ２が異なる位置となるように設けたリード線６０を用い、巻回されたコンデンサ素子において、前記偏平部６０ｃを肉薄側から見た場合における軸線方向に沿った中心線ｃ２が、前記丸棒部６０ａの径の中心を通る軸線方向に沿った中心線ｃ１よりも内周側に位置するように配置したことが開示されている。

前記リード線６０に電極箔を接続し、巻回して電解コンデンサを作製する際、リード線６０をテープに整列させて接着しこれをロール状に巻き取ったテープロールを、自動挿入機や自動製造機に装着し、このテープロールをほどきながらリード線を自動挿入機や自動製造機に供給する方法が採られる。

このリード線のテープロール方法は、例えば、特許文献３では、リード線を、磁気パーツフィーダーに供給して、所定間隔に配列させて１本ずつ搬送する工程と、搬送された前記リード線を、ドラムの外周に保持溝が等間隔に設けられてなり、その保持溝底に小磁石を埋設したピックアップドラムに、１本ずつ供給し、その保持溝に前記リード線を保持する工程と、前記ピックアップドラムに保持されたリード線を、そのリード線の圧延部の方向が、前記ピックアップドラム外周接線と平行になるように位置修正する工程と、前記ピックアップドラムに保持されたリード線を、ドラム外周に保持溝が等間隔に設けられてなるテーピングドラムの該保持溝に、一本ずつ移載する工程と、前記テーピングドラムと摺接して設けられたテープ押圧ロールと、該テーピングドラムとの間に粘着テープを供給して、前記テーピングドラムに把持されたタブ端子を、前記押圧ロールで押圧しながら該粘着テープ上に接着固定する工程と、リード線が固定されてなる粘着テープの接着面側に、透明テープを供給して、粘着テープを被覆する工程と、被覆された前記粘着テープを巻き取る工程を含んでなるリード線のテーピング方法が開示されている。

特開２００９−１００６９号公報特開２０１０−３９８９号公報国際公開第２００５／０２４８６７号

しかしながら、前記特許文献１のリード線と電極箔の接続方法では、間欠回転テーブルを用いて、半製品のリード線の保持、そのリード線の偏平部の形成、リード線と電極箔との接続を一連で行うことから、半製品のリード線の供給装置や偏平部の形成装置、リード線と電極箔との接続装置と回転テーブルとのタイミングのトラブルが頻繁に起き、回復するのに時間を要し、生産性が悪い。また、その装置の設備投資が高くなるという課題を有している。

また、特許文献３のリード線のテープロールを用いたものは、リード線を接着剤で固定しているため、リード線がテープに固定した部分をカットするか、洗浄するといった余分の工程が必要になり、リード線接続のコストアップになる課題を有していた。

さらに、図９に示したリード線を用いる場合は、テープロールを使用し、電極箔に接続するときは、リード線がテープに固定した部分をカットしており、リード線のコストアップになるという課題を有していた。

本発明は、前記課題を解決するものであり、リード線の偏平部の偏倚位置を容易に認識し、間違えることなく正確に電極箔と接続し、しかも設備の簡素化及び生産性の向上を実現させた接続方法を提供するものである。

前記課題を解決するために本発明は、ＣＰ線が溶接されたアルミニウムからなる丸棒部と、丸棒部の一部に傾斜部を設けて偏平部を偏倚させたリード線をリード線検査台に配置する手段と、前記リード線の偏平部の偏倚位置を偏倚位置検査機で検査する手段と、前記偏倚位置検査機の検出回路が接続された制御部を備える回転チャックで前記リード線を保持するとともに、その検査結果によって回転チャックを回転させて前記リード線の偏平部の偏倚位置が所定方向になるようにする手段と、前記回転チャックで保持されたリード線を電極箔接続機に移動させ、前記リード線の偏平部を電極箔に接続する手段を備えたリード線の接続方法とするものである。

また、前記偏倚位置検査機は、前記リード線検査台に配設するようにし、偏倚位置検査機は、光電センサを用い、その光をリード線の傾斜部に当てることにより偏平部の偏倚位置を検査するようにした接続方法とする。

本発明は、ＣＰ線が溶接されたアルミニウムからなる丸棒部と、丸棒部の一部に傾斜部を設けて偏平部を偏倚させたリード線をリード線検査台に配置することにより、リード線の偏平部が水平に保たれるとともに、偏平部の偏倚位置が丸棒部に対して上下位置の２パターンになる。これは、後工程の電極箔との接続において、リード線と電極箔との水平を調製する必要が無く、接続を容易に行うことができる。

そして、リード線の偏平部の偏倚位置を偏倚位置検査機で検査し、このリード線を制御部が備えた回転チャックで保持して、前記検査機の結果を制御部で回転チャックを回転するようにしたことにより、リード線の偏平部の偏倚位置を１パターンにすることができる。これにより、リード線の偏平部の偏倚位置をいつも同じ位置方向で電極箔上に配設して接続させることができる。

また、前記偏倚位置検査機をリード線検査台に配設し、偏倚位置検査機に光電センサを用い、その光をリード線の傾斜部に当てて偏平部の偏倚位置を検査することにより、リード線と偏倚位置検査機との位置を絶えず一定に保つことができ、リード線の偏平部の偏倚位置を容易に検査することができる。

また、リード線を回転チャックで保持して電極箔との接続を行うので、偏倚位置を間違えることなく接続ができる。

その結果、リード線と電極箔との接続の品質の安定と設備の簡素化を図り、接続の生産性の向上及び低コスト化を図ることができる。

また、本発明のリード線の接続方法により形成されたコンデンサ素子は、陽極箔及び陰極箔のリード線のＣＰ線部間の距離を変えずに、偏平部間の距離を長くすることができ、巻回したときの電極箔にかかる応力が緩和され、コンデンサ素子の内部抵抗を低減することができ、容易にコンデンサ素子を生産することができる。

さらに、偏平部を中央に形成した一般のリード線の接続設備を共用することができ、生産の合理化を図ることができる。

本発明の実施の形態における電解コンデンサの一部切り欠き斜視図同実施の形態のリード線の断面図同実施の形態におけるリード線をリード線検査台に配設した平面図同実施の形態における偏倚位置検査及び電極箔接続を示す模式図同実施の形態におけるリード線の回転を表す断面図従来のコンデンサ素子を構成する電極箔の展開図従来のコンデンサ素子の斜視図（ａ）〜（ｃ）同リード線の加工工程を示す製造工程図同他の例のリード線の断面図

図１は本実施の形態のリード線を用いた電解コンデンサの一部切り欠き斜視図である。コンデンサ素子１１は、アルミニウム箔よりなる電極箔（陽極箔１２と陰極箔１３）の間にセパレータ１４を介在させて巻回して構成されており、各電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）には偏平状の接合部と半田付け可能な外部引出部とからなるリード線１５が接合されている。コンデンサ素子１１は、駆動用電解液が含浸され、このコンデンサ素子１１を有底筒状のアルミニウムケース１７に収納し、アルミニウムケース１７の開口部は封口体１６で封止されている。アルミニウムケース１７の外周は外装部材１８で被覆されている。

〈リード線の接続方法〉
本実施の形態のリード線１５と各電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）の接続方法について図面を用いて具体的に説明する。

本実施の形態に用いるリード線１５は、図２に示すようにＣＰ線１５ｂが溶接されたアルミニウムからなる丸棒部１５ａと、丸棒部１５ａの一部に傾斜部を設けて偏平部１５ｃを偏倚させたものからなる。前記傾斜部は、角度が一定で直線になるように丸棒部１５ａの一部をプレス加工したものである。

まず、図３に示すように、前記リード線１５をパーツフィーダーに挿入し、そのパーツフィーダーから１本ずつリード線検査台２１に配置する。リード線１５の配置は、リード線１５の偏平部１５ｃの面がリード線検査台２１に接し、リード線１５の偏平部１５ｃは、リード線１５の偏平部１５ｃが水平に保たれるとともに、丸棒部１５ａに対して上部または下部の２パターンに分かれる。

これは、後工程の電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）との接続において、リード線１５と電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）との水平を調製する必要が無く、接続を容易に行うことができる。

また、リード線検査台２１の端には、リード線１５の位置固定するストッパー２２と光電センサ（図示せず）が配設されている。

次に、リード線検査台２１に配置したリード線１５をストッパー２２まで移動させて当接させ、図４に示すようにリード線１５の偏平部１５ｃの偏倚位置を検査する。

リード線１５の偏平部１５ｃの偏倚位置の検査は、リード線検査台２１に配設された光電センサ２３の発光部からの光をリード線１５の傾斜部に当て、その光を光電センサ２３の受光部が検知するか否かの検査を行う。

図４では、リード線１５の偏平部１５ｃが丸棒部１５ａに対して下部に位置した状態のものは、光電センサ２３の光が受光部で検知され、リード線１５偏平部１５ｃが丸棒部１５ａに対して上部に位置した状態のものは光電センサ２３の光は受光部で検知されない。

光電センサ２３の受光部における光の検知は、光量を規制するものではなく、受光部が光を検知したと認識すれば良い。

次に、光電センサ２３の検出回路（図示せず）が接続された制御部（図示せず）を備える回転チャック２４で前記リード線１５の偏平部１５ｃの水平方向を保ってリード線１５を保持するとともに、光電センサ２３で検査した結果を制御部が受信して、回転チャック２４で保持したリード線１５の偏平部１５ｃの偏倚位置を所定方向になるように回転チャック２４を回転させる。これにより、リード線１５の偏平部１５ｃの偏倚位置を丸棒部１５ａに対して上部の１パターンにすることができる。

この回転チャック２４で保持したリード線１５の偏平部１５ｃの偏倚位置は、次工程の電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）との接続方法によって決定される。

ここでは、リード線１５の偏平部１５ｃが丸棒部１５ａに対して下部に位置したものを回転させ、リード線１５の偏平部１５ｃが丸棒部１５ａに対して上部に位置したものは回転チャック２４を回転させていない。

リード線１５を回転させる場合、図５に示すように、リード線検査台２１のリード線１５を回転チャック（図示せず）で保持し、その後、回転チャックをリード線１５の偏平部１５ｃを基準に回転させる。これは、前記リード線検査台のリード線配置の表面と、電極箔接続機の電極箔表面とが同一高さにすることで、回転したリード線１５の高さ調節をすることなく、移動して電極箔と接続ができ、接続の生産性を高めることができる。

なお、前記光電センサ２３は一般に市販されているアンプ内蔵の反射型のものを用いるのが好ましい。また、光電センサ２３とリード線１５の距離並びに角度等は、光電センサ２３の仕様により決定される。また、光電センサ２３による検査は、数ｍｓのオーダーで検査することができるので、検査時間の効率化を図ることができる。

次に、回転チャック２４で保持したリード線１５を電極箔接続機２５に移動させ、連続して供給される電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）の表面に前記リード線１５を回転チャック２４で保持した状態で配設し、電極箔接続機２５により電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）とリード線１５を接続する。

これにより、リード線１５の偏平部１５ｃの内側に電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）が接続されることになる。

電極箔接続機２５は、針カシメ、超音波溶接、冷間圧接等の方法があるが、ここでは針カシメを行った。

リード線１５が接続された電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）は、図示しない巻き取り機により巻き取られ、その後のコンデンサ素子の形成に用いられる。

このように、ＣＰ線１５ｂが溶接されたアルミニウムからなる丸棒部１５ａと、丸棒部１５ａの一部に傾斜部を設けて偏平部１５ｃを偏倚させたリード線１５を用いて、本実施の形態のリード線１５の接続方法とすることにより、リード線１５の偏平部１５ｃの偏倚位置を間違えることなく、容易に電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）上に配設して接続させることができる。

その結果、リード線１５と電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）との接続の品質の安定と、設備の簡素化及び接続の生産性の向上と低コスト化を図ることができる。

また、前記リード線１５の接続方法により形成されたコンデンサ素子１１は、陽極箔１２及び陰極箔１３のリード線１５のＣＰ線部間の距離を変えずに、偏平部間の距離を長くすることができ、巻回したときの電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）にかかる応力が緩和され、コンデンサ素子１１の内部抵抗を低減することができ、容易にコンデンサ素子１１を生産することができる。

次に、前記リード線を接続した電極箔を用いて電解コンデンサを作製し、その特性評価を行った。

（実施例１）
前記リード線１５を接続した電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）を用い、コンデンサ素子１１を形成した。具体的には、リード線１５を接続した陽極箔１２及びリード線１５を接続した陰極箔１３のそれぞれを所定の寸法に裁断し、陽極箔１２と陰極箔１３をセパレータ１４を介して巻回することによりコンデンサ素子１１が形成される。

このとき、リード線１５の偏平部１５ｃは、ＣＰ線１５ｂの中心線より外側に位置するようにする。これにより、リード線１５近傍の電極箔（陽極箔１２、陰極箔１３）にかかる応力を緩和させることができる。

次に、このコンデンサ素子１１に駆動用電解液を含浸し、有底筒状のアルミニウムケース１７に収納する。アルミニウムケース１７の開口部に弾性ゴムからなる封口体１６を装着し、絞り加工してアルミニウムケース１７を密封することにより電解コンデンサを作製した（大きさφ１８ｍｍ×４０ｍｍ：定格電圧２５０Ｖ定格容量２２０μＦ）。

（比較例１）
リード線として、図６に示したリード線３４を用い、前記実施例１と同様にして電解コンデンサを作製した。

この実施例１及び比較例１の電解コンデンサのサンプルを各３０個ずつ作製し、その初期特性と、高温負荷試験後の特性を測定した。その結果を（表１）に示す。

なお、電気特性として、静電容量、ｔａｎδ（測定条件：１２０Ｈｚ、２０℃）、等価直列抵抗（ＥＳＲ）（測定条件：１００ｋＨｚ、２０℃）を測定し、その平均値を算出した。また、高温負荷試験条件は、電解コンデンサのサンプルに定格電圧を印加しながら１０５℃環境下で１０００時間放置した。

（表１）から明らかなように、実施例１の電解コンデンサは、比較例１の電解コンデンサに比べて、ＥＳＲを低減でき、高温負荷試験後の特性が大幅に改善されている。

このように、本発明のリード線の接続方法により接続された電極箔を用いることにより、陽極箔及び陰極箔のリード線のＣＰ線部間の距離を変えずに、偏平部間の距離を長くすることができ、巻回したときの電極箔にかかる応力が緩和され、コンデンサ素子の内部抵抗を低減することができ、電解コンデンサの特性を向上させることができる。

本発明によるリード線の接続方法は、リード線の偏平部の偏倚位置を容易に認識し、間違えることなく正確に電極箔と接続し、しかも設備の簡素化及び生産性の向上を実現させることができるもので、電子機器用に使用される電解コンデンサに有用である。

１１コンデンサ素子
１２陽極箔
１３陰極箔
１４セパレータ
１５リード線
１６封口体
１７アルミニウムケース
１８外装部材

Claims

ＣＰ線が溶接されたアルミニウムからなる丸棒部と、丸棒部の一部に傾斜部を設けて偏平部を偏倚させたリード線をリード線検査台に配置する手段と、前記リード線の偏平部の偏倚位置を偏倚位置検査機で検査する手段と、前記偏倚位置検査機の検出回路が接続された制御部を備える回転チャックで前記リード線を保持するとともに、その検査結果によって回転チャックを回転させて前記リード線の偏平部の偏倚位置が所定方向になるようにする手段と、前記回転チャックで保持されたリード線を電極箔接続機に移動させ、前記リード線の偏平部を電極箔に接続する手段を備えたリード線の接続方法。
前記偏倚位置検査機は、前記リード線検査台に配設するようにした請求項１に記載のリード線の接続方法。
前記偏倚位置検査機は、光電センサを用い、その光をリード線の傾斜部に当てることにより偏平部の偏倚位置を検査するようにした請求項１または２に記載のリード線の接続方法。
前記リード線検査台のリード線配置の表面と、前記電極箔接続機の電極箔表面とが同一高さで、かつ、回転チャックを回転させるときに、前記リード線の偏平部を基準にして回転するようにした請求項１に記載のリード線の接続方法。