JP2016189384A - Capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなどのコンデンサに関し、たとえば、コンデンサ素子の電極箔と引出し端子の接続に冷間圧接(コールドウエルド)法を用いたコンデンサおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a capacitor such as an electrolytic capacitor and an electric double layer capacitor. For example, the present invention relates to a capacitor using a cold welding method for connecting an electrode foil and a lead terminal of a capacitor element, and a method for manufacturing the same.
コンデンサ素子は、陽極側および陰極側の電極箔の間にセパレータを重ねて巻回した後、電解液を含浸させ、または、電極箔とセパレータを交互に積層した後、電解液を含浸させている。これらの電極箔には引出し端子(タブ)が接続され、この引出し端子と電極箔との接続に冷間圧接が用いられる。冷間圧接は、重ね合わせた部材間を非加熱状態で圧接する方法である。 The capacitor element is impregnated with an electrolytic solution after the separator is overlapped and wound between the electrode foil on the anode side and the cathode side, or is impregnated with the electrolytic solution after alternately laminating the electrode foil and the separator. . These electrode foils are connected to lead terminals (tabs), and cold welding is used to connect the lead terminals to the electrode foil. Cold pressure welding is a method of pressure welding the stacked members in a non-heated state.
このような冷間圧接による電極箔と引出し端子との接続に関し、せん断面を形成した冷間圧接チップを引出し端子と電極箔に押し付けることで、引出し端子と電極部の一部をせん断するものがある(例えば、特許文献1、特許文献2)。
With regard to the connection between the electrode foil and the lead terminal by such cold pressure welding, there is one that shears a part of the lead terminal and the electrode part by pressing the cold pressure welding tip having a sheared surface against the lead terminal and the electrode foil. There are (for example,
ところで、電子機器の小型化、軽量化、電子部品の高集積化などに対応するために、コンデンサは、小型化や低背化させる必要がある。このようなコンデンサでは、電極箔や引出し端子が縮小化され、これらの接続も細密化している。さらにコンデンサには、高容量化が求められており、容量増加の手段として、電極箔の表面積の拡大などを行っている。そのため、高密度な拡面化処理が施されて電極箔の機械的強度が低下するおそれがある。引出し端子と電極箔との接続では、接続強度の向上や加工性などから冷間圧接法が用いられている。 By the way, in order to cope with downsizing, weight reduction, and high integration of electronic components, it is necessary to reduce the size and height of the capacitor. In such a capacitor, the electrode foil and the lead terminal are reduced in size, and these connections are also made finer. Further, the capacitor is required to have a high capacity, and as a means for increasing the capacity, the surface area of the electrode foil is increased. Therefore, a high-density surface enlargement process may be performed and the mechanical strength of electrode foil may fall. In the connection between the lead terminal and the electrode foil, a cold welding method is used from the viewpoint of improving connection strength and workability.
冷間圧接を行う場合、押圧によって引出し端子の一部が延伸して流動すると、その端子部分との接続部分やその近傍の電極箔の一部が引張られ、接続部分やその近傍の電極箔が局所的に薄くなる。電極箔が薄くなった部分には、リード線に振動が加わった場合に応力が集中し、その力が引出し端子との接続部分に影響するおそれがある。その結果、コンデンサは、接続強度の低下や、電極箔にひび割れの発生などのおそれがある。コンデンサの製造では、押圧により引出し端子が変形するのを抑えるため、たとえば引出し端子の電極箔との接続部である偏平部の周囲に拘束治具を設置する場合がある。しかし、引出し端子には、たとえばリード線などが形成されるため、このリード線部分を回避するように拘束治具が形成される。このような拘束治具によって周囲を拘束された引出し端子は、冷間圧接工程で押圧されて金属流動が生じると、拘束治具の形状に応じて変形するために、変形量が均等にならない。すなわち、拘束治具が設置される偏平部は、リード線が形成されている面は拘束されていないため、リード線方向に大きく延伸し、それに伴って電極箔に対する引張り力も大きくなる。このような電極箔に対して部分的に大きな引張り力が作用すると、引出し端子と電極箔の接続部の状態に影響を与えるおそれがある。特に、小型化に対応するために引出し端子が縮小すると、その現象は顕著に現れる。このような冷間圧接時の引出し端子の伸び(金属流動)は引出し端子の押圧部分の周囲の金属材料の量に影響する。引出し端子が小さいと、押圧部分の周囲の金属材料が少ないので、その分だけ電極材料の抵抗が小さくなり、押圧時に加えられた押圧力に対し、反発力が低下する。このため、押圧力は、引出し端子の拘束されていないリード線方向に拡散し、引出し端子をリード線方向への広がりを生じさせる。 When performing cold pressure welding, if a part of the lead terminal is stretched and flows by pressing, the connection part with the terminal part and a part of the electrode foil in the vicinity thereof are pulled, and the connection part and the electrode foil in the vicinity thereof are pulled. Thin locally. When the lead wire is vibrated, stress concentrates on the thinned portion of the electrode foil, and the force may affect the connection portion with the lead terminal. As a result, the capacitor may cause a decrease in connection strength or cracks in the electrode foil. In the manufacture of a capacitor, in order to suppress deformation of the extraction terminal due to pressing, for example, a restraining jig may be provided around a flat portion that is a connection portion between the extraction terminal and the electrode foil. However, since a lead wire or the like is formed on the lead terminal, for example, a restraining jig is formed so as to avoid this lead wire portion. When the lead terminal whose periphery is restrained by such a restraining jig is pressed in the cold pressure welding process to cause metal flow, the lead terminal is deformed according to the shape of the restraining jig, so that the deformation amount is not uniform. That is, since the flat part where the restraining jig is installed is not restrained on the surface on which the lead wire is formed, the flat part is greatly stretched in the lead wire direction, and the tensile force against the electrode foil is increased accordingly. If a large tensile force is partially applied to such an electrode foil, the state of the connection portion between the lead terminal and the electrode foil may be affected. In particular, when the lead-out terminal is reduced in order to cope with the miniaturization, the phenomenon appears remarkably. The elongation (metal flow) of the lead terminal during such cold welding affects the amount of metal material around the pressed portion of the lead terminal. If the lead terminal is small, the metal material around the pressing portion is small, so that the resistance of the electrode material decreases accordingly, and the repulsive force decreases with respect to the pressing force applied during pressing. For this reason, the pressing force diffuses in the lead wire direction where the lead terminal is not constrained, causing the lead terminal to expand in the lead wire direction.
そこで本発明は、斯かる課題に鑑み、冷間圧接法による接続に関し、引出し端子と電極箔との接続部分の接続強度の低下を抑制し、接続の信頼性を高めることにある。
Therefore, in view of such a problem, the present invention relates to a connection by a cold welding method, and suppresses a decrease in connection strength of a connection portion between the lead terminal and the electrode foil, and improves connection reliability.
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の一側面は、引出し端子の長手方向の側面側を拘束するとともに、引出し端子の外部リード側を開放する第1の拘束治具に設置した該引出し端子に電極箔を重ね、冷間圧接法により前記引出し端子と前記電極箔との接続部を形成するとともに、冷間圧接金型に備える剪断部で接続部の前記外部リード側に開放部を形成する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of the capacitor manufacturing method of the present invention is installed in a first restraining jig that restrains the side surface in the longitudinal direction of the lead terminal and opens the external lead side of the lead terminal. The electrode foil is overlaid on the extraction terminal, and a connection portion between the extraction terminal and the electrode foil is formed by a cold pressure welding method, and an open portion is formed on the external lead side of the connection portion by a shearing portion provided in the cold pressure bonding mold. Is formed.
上記コンデンサの製造方法において、より好ましくは、前記開放部と反対側で、かつ、電極箔の縁部に近い外周部に前記冷間圧接金型の一部に形成された剪断部によって、開放部を形成する工程を含む。 In the method of manufacturing a capacitor, more preferably, the open portion is formed by a shearing portion formed in a part of the cold pressure welding mold on the outer peripheral portion on the side opposite to the open portion and near the edge of the electrode foil. Forming a step.
上記コンデンサの製造方法において、より好ましくは、前記引出し端子に重ねた前記電極箔の上側に、前記第1の拘束治具と組み合わせて前記引出し端子および前記電極箔を拘束する第2の拘束治具を設置する工程を含む。 In the method of manufacturing a capacitor, more preferably, a second restraining jig for restraining the lead terminal and the electrode foil in combination with the first restraining jig on the upper side of the electrode foil superimposed on the lead terminal. Including the step of installing
上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの一側面は、外部リードを有する引出し端子と電極箔とを冷間圧接により接続させたコンデンサであって、該引出し端子の長手方向の側面側を拘束する拘束治具に固定された前記引出し端子と前記電極箔とが重なる部分を冷間圧接金型で押圧して形成された接続部と、前記接続部の外部リード側に、前記冷間圧接金型の剪断部との接触面に沿って前記電極箔が剪断された開放部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of the capacitor of the present invention is a capacitor in which a lead terminal having an external lead and an electrode foil are connected by cold welding, and the side face in the longitudinal direction of the lead terminal is constrained. A connection part formed by pressing a portion where the lead terminal fixed to the restraining jig and the electrode foil overlap with a cold pressure welding mold, and the cold pressure welding metal on the external lead side of the connection part The electrode foil includes an open portion where the electrode foil is sheared along a contact surface with the shearing portion of the mold.
上記コンデンサにおいて、より好ましくは、前記電極箔は、幅方向に対して最も側面側に対向して複数の前記開放部が形成される。
In the above capacitor, more preferably, the electrode foil is formed with a plurality of the open portions so as to face the side surface most in the width direction.
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。 According to the present invention, any of the following effects can be obtained.
(1) 拘束治具の開口側に応じて電極箔に開放部を形成することで、引出し端子の延伸に電極箔の一部が追従した場合でも、その延伸方向に作用する力が開放部で遮断されるので、引出し端子との接続部に引張力を作用させず、その接続強度の低下を防止する。 (1) By forming an open part in the electrode foil according to the opening side of the restraining jig, even if a part of the electrode foil follows the extension of the lead terminal, the force acting in the extension direction is Since it is interrupted | blocked, a tensile force is not made to act on a connection part with an extraction | drawer terminal, and the fall of the connection strength is prevented.
(2) 電極箔の伸びを防止でき、引出し端子との接続強度を低下させないので、信頼性の高いコンデンサを製造することができる。
(2) Since the electrode foil can be prevented from stretching and the connection strength with the lead terminal is not lowered, a highly reliable capacitor can be manufactured.
〔第1の実施の形態〕 [First Embodiment]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るコンデンサの引出し端子と電極箔の接続状態例を示している。図1に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。 FIG. 1 shows an example of the connection state between the lead terminal of the capacitor and the electrode foil according to the first embodiment of the present invention. The configuration shown in FIG. 1 is an example, and the present invention is not limited to such a configuration.
<電極箔と引出し端子の接続部分について> <Connection between electrode foil and lead terminal>
引出し端子2には電極箔4が重ねられて冷間圧接法の圧接接続により接続されている。引出し端子2は、電極箔4を用いるコンデンサ素子たとえば、素子端面から引き出される端子リードの一例である。
An
この引出し端子2には図1Aに示すように、柱状の支持部6が設けられ、この支持部6の一端側に内部リードとして偏平部8が設けられている。また支持部6の他端側には、図示しない基板などに形成された回路などに対してコンデンサ素子を電気的に接続するための外部リード10が形成されている。偏平部8は、電極箔4に接続させるために形成されており、たとえば加圧成形して形成される。外部リード10側の支持部6および偏平部8は電極箔4と同様の電極金属たとえば、アルミニウムで形成される。外部リード10は支持部6に溶接などにより接続され、たとえば、半田付け可能な金属ワイヤで構成される。
As shown in FIG. 1A, the
陽極側の電極箔4は、たとえばアルミニウム箔にエッチングによる拡面化処理を経て化成処理を施し、表面に誘電体酸化皮膜が形成されている。陰極側の電極箔4は、たとえばアルミニウム箔にエッチングによる拡面化処理が施されており、必要に応じて化成処理によって誘電体酸化皮膜が形成されたものが使用される。
The
コンデンサ素子は、引出し端子2の偏平部8と電極箔4とが重なるように配置している。偏平部8の長さW1は、たとえば、電極箔4の幅W2以上の大きさ(W1≧W2)で形成される。電極箔4の幅W2は、たとえばコンデンサおよびコンデンサ素子を低背化するために、狭く形成されている。また、偏平部8は、たとえば一端側を電極箔4の内側に配置させることで、電極箔4と重ねている。
The capacitor element is arranged so that the
この実施の形態の引出し端子2と電極箔4は、たとえば冷間圧接金型30(図3)を電極箔4側から押圧させることで、偏平部8に凹部12を形成し、この凹部12の少なくとも一部に電極箔4と偏平部8とが圧接接続する冷間圧接部14が形成される。この冷間圧接部14は、引出し端子2と電極箔4とを接続する本発明の接続部の一例である。冷間圧接部14は、電極箔4のW2の内側で電極箔4と偏平部8とが重なる部位に設定されている。
The lead-out
この冷間圧接による接続処理では、引出し端子2の偏平部8を拘束治具20に設置して行う。この拘束治具20は、たとえば偏平部8の長辺側の側面と、外部リード10が形成されていない端面側を含む偏平部8の周囲を覆って保持する保持部22を形成している。また拘束治具20には、引出し端子2の支持部6、外部リード10を通過させ、保持部22外に配置させる開口部24が形成されている。
In the connection processing by the cold pressure welding, the
<凹部12の構成について>
<About the structure of the recessed
冷間圧接された電極箔4の凹部12には、少なくとも箔幅方向について、引出し端子2の支持部6や外部リード10の配置側の端面を一定の長さで切断した開放部16−Iが形成される。開放部16−Iは、図1Bに示すように、電極箔4の面上において、凹部12側の端面と偏平部8に載置される部分との間を遮断することで、冷間圧接工程において、押圧時に電極箔4に作用する力を解放させる、所謂スリット(Slit)となる。開放部16−Iは、凹部12の幅と同等の長さで形成される。
In the recessed
また冷間圧接された電極箔4の凹部12には、引出し端子2の支持部6や外部リード10が配置されていない端面を一定の長さで切断した開放部16−IIが形成される。この開放部16−IIは、開放部16−Iが形成された端面と対向側の端面側であり、たとえば開放部16−Iに対して平行に形成されればよい。開放部16−IIは、たとえば凹部12側の端面と偏平部8に載置される部分との間を遮断することで、冷間圧接処理における電極箔4に負荷される力を開放し、冷間圧接部14と電極箔4の端面との距離を一定に保持させる。
In addition, in the recessed
なお、コンデンサは、開放部16−Iのみを形成すればよく、開放部16−IIを形成しなくてもよい。 Note that the capacitor only needs to form the open portion 16-I, and does not need to form the open portion 16-II.
<拘束治具20について>
<About the restraining
図2は、引出し端子を拘束治具に設置する状態例を示している。 FIG. 2 shows a state example in which the drawer terminal is installed on the restraining jig.
拘束治具20は、本発明の第1の拘束治具の一例であり、たとえば図2に示すように、引出し端子2の偏平部8を載置させる載置部21や、偏平部8の側面側を覆うように立壁された3辺の側壁部26によって保持部22を形成している。また保持部22の一辺側には、既述のように、引出し端子2の支持部6および外部リード10を保持部22から突出させて開放する開口部24を備える。この拘束治具20は、引出し端子2を配置させる上面側が開放されており、載置部21と側壁部26によって断面が凹形状となっている。
The restraining
拘束治具20は、たとえば鋼材で形成されている。載置部21の内幅W3は、引出し端子2の偏平部8を拘束するに必要な幅であり、偏平部8の幅W1と同等に設定されている。側壁部26の載置部21の上面からの高さHは、引出し端子2の偏平部8の厚さdと同一高さ(H=d)に設定されればよく、またはそれよりも大きく(H>d)してもよい。また保持部22の横幅L2は、偏平部8の横幅L1と同等、またはそれよりも大きく(L2≧L1)設定して収納可能な大きさとなっている。
The restraining
これにより、拘束治具20は、冷間圧接される偏平部8に対し、押圧による横幅(L1)方向への伸びを防止できる。この偏平部8の伸び防止により、偏平部8の伸びに追従して電極箔4が伸びて薄化することを防止でき、圧接接続に伴う電極箔4の脆弱化の防止が期待できる。したがって、電極箔4と引出し端子2の偏平部8との接続強度を高めることができる。また開口部24により、引出し端子2の全体長さなどに関わらず、用いることができる。
Thereby, the restraining jig |
<冷間圧接金型について> <Cold welding die>
図3は、冷間圧接金型の一例を示している。 FIG. 3 shows an example of a cold pressure die.
冷間圧接金型30は、引出し端子2に載置された電極箔4上に押し当てて押圧する手段の一例であり、たとえば押圧対象物に接触させる押圧面32、その両端側に側面部34を備える。冷間圧接金型30は、たとえば押圧面32の表面を曲面状に形成し、側面部34を平面状であって、押圧面32との交点を直交またはそれに近い角度で形成しており、所謂蒲鉾形(Semicylindrical)となっている。
The cold pressure welding die 30 is an example of a means for pressing against the
押圧面32は、たとえば曲面状の頂点部分周辺による押圧により、偏平部8と電極箔4との冷間圧接部14を形成し、その周縁の曲面によって凹部12を形成する。また側面部34は、本発明の剪断部の一例であり、平面形状および押圧面32に対する角度により剪断刃として機能し、冷間圧接時に接触した電極箔4を剪断して、電極箔4の一部に開放部16−I、16−IIを形成する。
The
曲面状の押圧面32で電極箔4を押圧するので、押圧面32から電極箔4に加わる応力が押圧面32から放射状に作用し、均等な応力となり、応力集中を回避できる。つまり、押圧面32では、角部がないので、角部のある冷間圧接金型で押圧した場合に角部に生じる応力集中はない。押圧面32により冷間圧接金型30からの応力が特定の一か所に集中することを防止できる。このため、電極箔4が脆弱化していても、局所的な応力の集中がないため、応力集中による亀裂発生を防止できる。
Since the
なお、冷間圧接金型30は、たとえば押圧面32の両端側に、剪断刃として機能する側面部34を備える場合に限られず、少なくともいずれか一辺側に剪断刃としての機能を備えればよい。この場合、冷間圧接工程では、剪断刃としての機能を備えた側面部34を拘束治具20に形成された開口部24側に配置させる。これにより電極箔4の凹部12には、外部リード10が配置された方向の端面に開放部16−Iを形成することができる。
The cold pressure welding die 30 is not limited to the case where the side surfaces 34 functioning as shearing blades are provided on both end sides of the
<コンデンサの製造工程> <Capacitor manufacturing process>
図4は、コンデンサの製造工程を段階的に示している。 FIG. 4 shows the capacitor manufacturing process step by step.
この図4に示すコンデンサの製造工程は、本発明のコンデンサの製造方法の一例であり、拘束治具20を引出し端子2に設置する工程やこの引出し端子2に電極箔4を載置する工程(図4A)、冷間圧接金型30による冷間圧接による押圧工程(図4B)を含む。
The capacitor manufacturing process shown in FIG. 4 is an example of the capacitor manufacturing method of the present invention. The process of installing the restraining
(1) 拘束治具の設置工程 (1) Restraint jig installation process
引出し端子2は、たとえば図4Aに示すように、拘束治具20の保持部22内に対し、予め設定された位置で拘束される。この設定された位置は、たとえば偏平部8の一部を拘束治具20の側壁部26の一部に接触させてもよく、または載置部21に位置合わせの手段を設けてもよい。拘束治具20と引出し端子2とを決められた位置に配置することで、電極箔4の冷間圧接位置を安定して、コンデンサの製造が行える。
For example, as shown in FIG. 4A, the
(2) 電極箔4の設置工程
(2) Installation process of
拘束治具20に位置決めされた引出し端子2の偏平部8には、この偏平部8の位置に合わせて、または拘束治具20に設定された図示しない位置決め手段などに基づいて、電極箔4が重ねられる。
The
引出し端子2上に電極箔4が載置されると、この電極箔4の上面側に拘束治具40が設置される。この拘束治具40は、本発明の第2の拘束治具の一例であって、たとえば外形の幅を拘束治具20と同等に形成することで、拘束治具20と組み合わせて、引出し端子2と電極箔4とを上下から拘束する。拘束治具40の平面側の中央部分には、冷間圧接金型30を通過させる貫通孔42を備えており、この貫通孔42によって冷間圧接金型30を左右にずらさずに、設定された位置で押圧することができる。拘束治具40を使用すれば、引出し端子2の拘束治具40方向への変形を防止でき、電極箔4の跳ね上がりや伸びを防止できる。電極箔4の薄化や脆弱化を防止でき、引出し端子2との接続強度をさらに高めることができる。
When the
(3) 冷間圧接工程 (3) Cold welding process
冷間圧接工程では、たとえば図4Bに示すように、拘束された電極箔4の上面側に向けて冷間圧接金型30を降下させて電極箔4および偏平部8の一部を押圧する。この押圧により引出し端子2の偏平部8には、凹部12が形成される。偏平部8は、側面部分が各側壁部26によって拘束されており、また上面側が拘束治具40によって拘束されているため、凹部12の形成に応じた力を受けて、拘束治具20の開口部24側に延伸する。
In the cold welding process, for example, as shown in FIG. 4B, the cold welding die 30 is lowered toward the upper surface side of the constrained
電極箔4は、冷間圧接金型30の押圧面32が接触し、さらに押し下げられることで圧縮して引出し端子2の偏平部8に圧接接続する。冷間圧接部14は、圧接により物理的及び電気的に接続している部位をいう。冷間圧接金型30の押圧面32の頂点で圧接された電極箔4は、圧接時の応力により表面の誘電体酸化皮膜が破壊分断され、誘電体酸化皮膜に覆われていない電極箔の基材が現れる。さらに、圧接を続けると、偏平部8と基材が圧接により接続する。絶縁性である誘電体酸化皮膜が除去され、基材と直接した冷間圧接部14は、機械的接続と電気的接続がなされる。一方、冷間圧接部14以外の押圧部分である凹部12では、たとえば電極箔4の誘電体酸化皮膜にひびが入り、そのひびに偏平部8を構成する金属が入り込み、アンカー効果によって機械的接続が達成されている。
The
また電極箔4は、側面部34との接触部分が延伸していき、一定量押し下げられると、側面部34と偏平部8に形成される凹部12の一部との間で剪断される。このとき、電極箔4の剪断部分よりも外側の部分は、冷間圧接金型30からの押圧により、電極箔4が剪断されるまでの間、一定量延伸状態となる。拘束治具20の開放部24側に配置された電極箔4の一部は、たとえば接触する偏平部8の延伸に伴って延伸状態となる。
Further, the
冷間圧接工程では、冷間圧接金型30を一定量下降させた後に上昇させて、拘束治具40から引き抜く。押圧から開放されると、電極箔4には、たとえば図4Cに示すように、偏平部8の凹部12の底面側に圧接接続された冷間圧接部14と、その壁面側に剪断された開放部16−I、16−IIが形成される。開放部16−Iは、たとえば開口部24側に流動する偏平部8に追従して延伸する電極箔4の一部からの力を解放し、冷間圧接部14の部分にその引張り力を作用させない。また、開放部16−IIは、冷間圧接部14を最大限確保する手段として有効である。偏平部8の外部リード10が形成されていない端面側は拘束治具20の側壁部26が配置されるため、冷間圧接金型30による押圧工程によって、偏平部8が伸びる影響は少ない。そのため、冷間圧接金型30の側面部34の内、偏平部8の外部リード10が形成されていない端面側に配置される側面部34は押圧面32と同様に曲面状に形成してもよい。しかし、曲面状とすることで、冷間圧接部14の面積が小さくなり、接続強度が低下するおそれがあるが、第1の実施の形態のように、剪断して開放部16−IIとすることで、冷間圧接部14の面積を最大限確保できる。特に、小型化により、接続可能な面積が限られてくる中で、有効な手段となる。
In the cold pressure welding process, the cold pressure welding die 30 is lowered by a certain amount and then lifted and pulled out from the restraining
斯かる構成によれば、次の効果が期待できる。 According to such a configuration, the following effects can be expected.
(1) 拘束治具20の開口部24に応じて電極箔4に開放部16−Iを形成することで、引出し端子2の延伸に電極箔4の一部が追従した場合でも、その延伸方向に作用する力が開放部16−Iで遮断されるので、電極箔4の引出し端子2との冷間圧接部14に引張力を作用させず、電極箔に割れの原因となるひびや、極端に薄くなる部分が発生せず、その接続強度の低下を防止する。
(1) Even when a part of the
(2) 冷間圧接部14の接続強度が維持されることで、コンデンサは、たとえば外部リード10側からの振動や外力に対する耐久性が維持でき、強固かつ信頼性の高い製品を製造することができる。
(2) By maintaining the connection strength of the
(3) 開放部16−IIを形成することで、機械的接続部と電気的接続部を担う冷間圧接部14を最大限確保でき、小型化によって接続可能領域が縮小されても、接続強度を維持できる。
(3) By forming the open portion 16-II, it is possible to secure the cold-welded
(4)電極箔4の伸び、脆弱化を防止でき、引出し端子2との接続強度を低下させないので、信頼性の高いコンデンサを製造することができる。
(4) Since the
〔第2の実施の形態〕 [Second Embodiment]
図5は第2の実施の形態に係るコンデンサの引出し端子と電極箔の接続状態例を示している。 FIG. 5 shows an example of the connection state between the lead terminal of the capacitor and the electrode foil according to the second embodiment.
この実施の形態では、コンデンサの製造において、電極箔4と引出し端子2とを冷間圧接により接続させるのに際し、複数の冷間圧接部52を形成する場合を示している。このコンデンサでは、たとえば引出し端子2の偏平部8上に、所定間隔で離間した2つの凹部50−I、50−IIが形成され、各凹部50−I、50−IIの中央側の一定の範囲が電極箔4と接続した冷間圧接部52に形成されている。凹部50−IIは、たとえば図5Aに示すように、電極箔4の上面側からみて円形に開口している。これに対し凹部50−Iは、たとえば電極箔4の上面側からみて、その開口部分の半分以上が円形に近い形状に開口され、外部リード10および支持部6側の一部を平面形状にして開口している。この凹部50−Iの平面形状部分は、冷間圧接金型30によって形成される開放部54の一例である。
This embodiment shows a case where a plurality of cold-welded
すなわち、この凹部50の平面部分では、図5Cに示すように、電極箔4がこの平面形状にそって剪断される。この開放部54の形成位置は、たとえば凹部50−Iの中心部分から開放部54までの距離L3が冷間圧接部52の半径rよりも大きく(L3≧r)なるように設定している。
That is, in the planar portion of the
また、電極箔4と引出し端子2には、たとえば図5Bに示すように、引出し端子2の長さ方向に対して一列に並べられた2つの凹部50−I、50−IIについて、それぞれ、電極箔4の端面側の一部を切り欠いた形状に形成される。この切り欠き部分は、既述のように、本発明の開放部の一例である。各切り欠き部分では、冷間圧接において電極箔4が押圧されるときに形成され、切り欠き部分に重ねられた電極箔4の一部を剪断した開放部54、56が形成される。剪断による開放部54、56を備えた電極箔4の機能は、既述の通りであり、説明を省略する。
Further, for example, as shown in FIG. 5B, the
<冷間圧接金型について> <Cold welding die>
図6は、冷間圧接金型の一例を示している。 FIG. 6 shows an example of a cold pressure die.
冷間圧接金型60は、たとえば図6に示すように、電極箔4に形成する凹部の数に応じた数の金型60A、60Bが用いられる。各金型60A、60Bには、たとえば押圧対象物に接触させる接続面部62、この接続面部62の周囲に形成され、接触させる対象面に対して傾斜方向に直線状、または曲面状の接触面を備える押圧部64を備える。また金型60A、60Bには、側面側の一辺を上面側から接続面部62側に向けて平面状に形成した側面部66を備えている。この側面部66は、たとえば接続面部62や押圧部64との接続交点を直交またはそれに近い角度で形成されており、電極箔4を剪断する。
For example, as shown in FIG. 6, the number of
接続面部62は、金型60A、60Bの各底面側であって、たとえばその接触面の形状が所定の半径をもった曲面と、側面部66側と隣接する部分に直線の一辺が形成される。この金型60A、60Bが電極箔4に対して直交方向またはそれに近い角度で押圧されることで、電極箔4と偏平部8とに所定の圧力を与えて接続させる。
The
押圧部64は、電極箔4および偏平部8に対して、側面部66が接触する部分を除き、図5Bに示すように、接触面が曲面または傾斜面の凹部50−I、50−IIを形成する。
As shown in FIG. 5B, the
なお、図5Aに示すように、凹部50−IIを形成する場合には、側面部66を備えない、接触面部62が円形断面の冷間圧接金型を用いればよい。
As shown in FIG. 5A, in the case of forming the recess 50-II, a cold pressure welding die having a circular cross section of the
<コンデンサの製造工程> <Capacitor manufacturing process>
このコンデンサの製造工程は、本発明のコンデンサの製造方法の一例であり、既述のように拘束治具20を引出し端子2に設置する工程やこの引出し端子2に電極箔4を載置する工程(図4A)、冷間圧接金型60A、60Bによる押圧工程(図4B)を含む。この製造工程では、既述のコンデンサの製造工程と同様の内容に関する説明を省略する。
This capacitor manufacturing process is an example of the capacitor manufacturing method of the present invention. As described above, the process of installing the restraining
(1) 拘束治具の設置工程 (1) Restraint jig installation process
引出し端子2は、たとえば第1の実施の形態と同様の拘束治具20の保持部22内に対し、予め設定された位置で拘束される。拘束治具20と引出し端子2とを決められた位置に配置することで、電極箔4の冷間圧接位置を安定して、コンデンサの製造が行える。
The
(2) 電極箔4の設置工程
(2) Installation process of
引出し端子2上に電極箔4が載置されると、この電極箔4の上面側に拘束治具40が設置される。この拘束治具40は、たとえば平面側の中央部分に、冷間圧接金型60A、60Bを通過させる貫通孔42を備えており、この貫通孔によって冷間圧接金型60A、60Bを設定された位置で押圧させることができる。
When the
(3) 冷間圧接工程 (3) Cold welding process
冷間圧接工程では、拘束された電極箔4の上面側に向けて冷間圧接金型60A、60Bを降下させて電極箔4および偏平部8の一部を押圧する。冷間圧接金型60A、60Bは、同時に降下させてもよく、またはいずれか一方ずつ降下させてもよい。そのほか、冷間圧接金型60A、60Bは、たとえば一体的に形成され、または図示しない連結部品を利用して一体化することで、同時に降下させてもよい。この押圧により引出し端子2の偏平部8には、凹部50−I、50−IIが形成される。偏平部8は、側面部分が各側壁部26によって拘束されており、また上面側が拘束治具40によって拘束されているため、凹部50−I、50−IIの形成に応じた力を受けて、拘束治具20の開口部24側に延伸する。
In the cold pressure welding process, the cold
電極箔4は、冷間圧接金型60A、60Bの接続面部62および押圧部64が接触し、さらに押し下げられることで圧縮して引出し端子2の偏平部8に圧接接続する。電極箔4は、側面部66との接触部分が延伸していき、一定量押し下げられると、側面部66と偏平部8に形成される凹部50−Iの一部との間で剪断される。側面部66と接続面部62との成す角度θ1は、たとえば直角またはそれに近い角度で形成され、その交点の角部はたとえば剪断刃として機能する。このとき、電極箔4の剪断部分よりも外側の部分は、冷間圧接金型60Aからの押圧により、電極箔4が剪断されるまでの間、一定量延伸状態となる。また、拘束治具20の開口部24側に配置された電極箔4の一部は、たとえば接触する偏平部8の延伸に伴って延伸状態となる。
The
また接続面部62と押圧部64との成す角度θ2は、たとえば鈍角であって、その角部は曲面に形成される。このように曲面状の接触面にすれば、電極箔4に対する局所的な応力集中を防止でき、均等な圧接応力が得られる。これにより、ひび割れや箔割れを防止できる。
Further, the angle θ2 formed by the
冷間圧接工程では、冷間圧接金型60A、60Bを上昇させて、拘束治具40から引き抜き、押圧が開放されると、電極箔4には、たとえば図5Cに示すように、偏平部8の凹部50−I、50−IIの底面側に圧接接続された冷間圧接部52と、その壁面側に剪断された開放部54、56が形成される。
In the cold pressure welding step, when the cold
斯かる構成によれば、次のいずれかの効果が期待できる。 According to such a configuration, one of the following effects can be expected.
(1) 外部リード10側に近い電極箔4の凹部50−Iに開放部54を備えることで、冷間圧接時に偏平部8が流動した場合でも、その流動による力を開放部54で遮断して、冷間圧接部52側に伝わらせず、電極箔4と引出し端子2との接続強度を維持できる。
(1) By providing the
(2) 偏平部8と電極箔4とが重なる面に対し、複数の凹部50−I、50−IIを形成することで、冷間圧接部52に対して生じる回転応力に対抗でき、接続強度およびコンデンサの信頼性の向上が図れる。
(2) By forming a plurality of recesses 50-I and 50-II on the surface where the
(3) 冷間圧接金型60A、60Bによって電極箔4の接続工程時に同時に開放部54、56を形成するので、製造処理の迅速化、簡略化が図れる。
(3) Since the
(4) 開放部54によって外部リード10側からの外力を遮断でき、冷間圧接部52の接続強度の低下を防止できる。
(4) The external force from the
〔第3の実施の形態〕 [Third Embodiment]
この実施の形態では、引出し端子2と電極箔4とを冷間圧接する前に、予め偏平部8の設定位置を押圧して凹部50−I、50−IIを形成しておく場合を示している。この製造工程では、引出し端子2のみを拘束治具20、40に設置する。この場合、拘束治具20の保持部22の高さは、たとえば偏平部8の厚さと同等に形成するのが望ましい。これにより、拘束治具20、40を組み合わせた時に、偏平部8に対する保持力を高めることができる。
This embodiment shows a case where the recessed portions 50-I and 50-II are formed by pressing the set position of the
引出し端子2が拘束治具20、40に保持されると、1回目の押圧工程として、冷間圧接金型60A、60Bをそれぞれ拘束治具40の貫通孔42内に降下させ、偏平部8を押圧する。これにより、偏平部8には、設定された位置に対して凹部50−I、50−IIが形成される。この1回目の押圧工程では、たとえば冷間圧接金型60A、60Bの押圧量を冷間圧接工程として設定された降下量よりも少なくしてもよい。
When the lead-out
1回目の押圧が終了すると、電極箔4の設置工程として、拘束治具40を外して、偏平部8の上面側の設定位置に電極箔4を載置させる。そして電極箔4の上面側に拘束治具40を載置させる。
When the first pressing is completed, as a step of installing the
電極箔4および引出し端子2を拘束すると、2回目の押圧工程として、冷間圧接金型60A、60Bを拘束治具40の貫通孔42を通じて降下させる。電極箔4は、上面側から押圧されることで予め形成された凹部50−I、50−II内に導かれ、接続面部62の表面と凹部50−I、50−IIの表面に沿って変形していき、一定量押し下げられると、一部が偏平部8の表面に圧接状態となる。また電極箔4は、押し下げられる途中で、凹部50−I、50−IIと、変形しない部分との境界と、冷間圧接金型60A、60Bの側面部66との間で剪断される。また、凹部50−I、50−II内の電極箔4は、冷間圧接金型60A、60Bによって押圧されることで偏平部8との接触部分の一部に冷間圧接部52が形成される。
When the
なお、1回目の押圧工程では、冷間圧接に用いる金型60A、60Bを用いる場合に限られず、別途、1回目の押圧専用の金型を用いてもよい。この金型は、たとえば冷間圧接金型60A、60Bよりも押圧面の幅が狭小なものを用いてもよい。これにより、2回目の押圧において、1回目に形成された凹部を深くすることで、電極箔4との接続強度を高めることができる。
Note that the first pressing step is not limited to the case of using the
斯かる構成によれば、既述の効果に加え、さらに以下の効果が期待できる。 According to such a configuration, the following effects can be expected in addition to the effects described above.
(1) 予め引出し端子2の偏平部8を押圧し、凹部50−I、50−IIを形成しておくことで、圧接接続する際に、電極箔4の表面に押圧力が集中でき、より強固な接続状態とすることができる。
(1) By pressing the
(2) 電極箔4を押圧する際に、偏平部8を変形させないまたはその変形量が少なくなることで、電極箔4が偏平部8の変形に伴って追従することを抑制し、変形時に電極箔4の表面の皺の発生を防止する。また、偏平部8の表面状態の影響を受け、接続面が平面にならず、接触面積の低下または電極箔の破損などを回避することができる。
(2) When the
(3) 電極箔4の冷間圧接工程前に、凹部50−I、50−IIの形成状態を確認することができ、偏平部8に対する接触面の状態を安定化することができる。
(3) Before the cold pressing process of the
第3の実施の形態では、第2の実施の形態のように凹部を複数設ける構成を例としたが、第1の実施の形態のように凹部が一つである構成でも同様の効果を得られる。 In the third embodiment, a configuration in which a plurality of recesses are provided as in the second embodiment is taken as an example, but the same effect can be obtained even in a configuration in which there is one recess as in the first embodiment. It is done.
〔実験例〕 [Experimental example]
この実験例では、電極箔4と引出し端子2とを冷間圧接で接続する場合であり、この一方のコンデンサ素子には、電極箔4に対し、従来の円形の冷間圧接金型を2つ用いて冷間圧接している。もう一方のコンデンサ素子では、電極箔4に対し、図5Bに示すように、押圧された凹部50−I、50−IIの一部に開放部54、56を形成している。そして実験では、これら2つのコンデンサ素子について、冷間圧接による接続部の引き?がし強度と、接触抵抗値を比較した。
In this experimental example, the
<引き剥がし強度について> <About peel strength>
引き?がし強度は、電極箔4の上に引出し端子2を載置している状態で、引出し端子2の外部リード10を電極箔4と反対方向に引っ張り、引出し端子2が電極箔4から剥がれたときの力の大きさによって測定する。接続部に対する引き剥がし強度は、凹部に開放部を備えない従来構造のコンデンサ素子では、約1.9〜2.1(N)が測定された。これに対し、凹部50−I、50−IIに開放部54、56を備えたコンデンサ素子では、約2.1〜2.4(N)の引張強度が測定された。
pull? The peel strength was such that the
これは、凹部50−I、50−IIに開放部54、56を形成することで、冷間圧接工程において、引出し端子2の変形による金属流動の力が凹部50−I、50−II内に配置される電極箔4に作用するのを阻止し、冷間圧接部52に対する負荷が軽減されたことによる。この実験例によれば、本発明の製造方法によるコンデンサは、引出し端子2に対する接続強度が高められることが示された。
This is because the
<接触抵抗について> <Contact resistance>
コンデンサ素子の接触抵抗は、凹部に開放を備えない従来構造のコンデンサ素子では、電気的な負荷を与える前と負荷を与えた後において約1.3〜1.4〔mΩ〕が測定された。また凹部50−I、50−IIに開放部54、56が形成されたコンデンサ素子では、負荷をかける前と負荷をかけた後において、約1.4〜1.5〔mΩ〕となった。この測定値から、コンデンサ素子は、冷間圧接により凹部50−I、50−II内に開放部54、56を形成した場合であっても、接触抵抗が大きく変化せず、コンデンサの等価直列抵抗等の電気特性に大きな影響を与えないことが示された。
As for the contact resistance of the capacitor element, about 1.3 to 1.4 [mΩ] was measured before and after applying the electrical load in the capacitor element having the conventional structure in which the recess is not open. Further, in the capacitor element in which the
〔他の実施の形態〕 [Other Embodiments]
(1) 上記実施の形態では、引出し端子2の偏平部8と電極箔4とを接続させるために形成された凹部50−I、50−IIは、電極箔4および偏平部8の変形部分が重ならない位置に離間して押圧位置が設定されているが、これに限られない。コンデンサ素子は、凹部50−I、50−IIの一部が重なるように近接して押圧位置を設定してもよい。このとき、引出し端子2と電極箔4との冷間圧接部52が2箇所に設定されるために、押圧位置は、冷間圧接金型60A、60Bの押圧面部62の直径よりも広い距離で離間させる。
(1) In the above embodiment, the concave portions 50-I and 50-II formed to connect the
この実施の形態の凹部50―I、50−IIには、たとえば電極箔4の端面に近い位置にそれぞれ開放部54、56が形成される。冷間圧接工程では、たとえば既述の冷間圧接金型60A、60Bを、時間差を設けて電極箔4に降下させて押圧するほか、接続面部62を所定の間隔で2つ突出させた形状の1つの冷間圧接金型を利用してもよい。2つの接続面部62を突出させた金型を用いる場合、電極箔4には、たとえば2つの冷間圧接部52によって同時に押圧することで、曲面状の凹部50−I、50−IIの間に隆起部が形成される。この隆起部は、押圧時の変形量が少なく、偏平部8の金属流動を抑えることができる。これにより、凹部50―I、50−IIでは、それぞれに形成された開放部54、56に加え、隆起部によって偏平部8の変形による電極箔4への負荷が軽減でき、冷間圧接部52の接続強度が低下するのを防止できる。
In the recesses 50-I and 50-II of this embodiment, for example,
(2) 上記実施の形態では、冷間圧接による凹部を複数形成する場合、引出し端子2の長さ方向に応じて並べて押圧する場合を示したがこれに限られない。引出し端子2の横幅方向に対して、並べて押圧してもよい。すなわち、電極箔4の長辺方向であり、偏平部8の短辺方向に凹部50―I、50−IIを形成してもよい。さらにコンデンサ素子の製造では、凹部50―I、50−IIの一部が重なるように押圧位置を設定してもよい。この凹部50−I、50−IIでは、冷間圧接部52が重ならないように離間して押圧位置を設定すればよい。また電極箔4の長辺側の端面にそれぞれ開放部54、56を形成すればよい。さらに、凹部50―I、50−II間には、それぞれの凹部50−I、50−IIの一部同士が重なる隆起部が形成される。
(2) In the above embodiment, when a plurality of recesses formed by cold pressure welding are formed, the case where they are arranged and pressed in accordance with the length direction of the
この隆起部が形成されることで、接続部は、たとえば開放部54、56が形成される方向のみならず、隆起部が形成される方向についても偏平部8の流動による外力の影響を抑えることができる。
By forming the raised portion, the connecting portion suppresses the influence of external force due to the flow of the
(3) 上記実施の形態では、電極箔4と引出し端子2に形成する凹部が1または2つの場合を示したがこれに限られない。冷間圧接工程では、3以上の凹部を形成してもよい。3つの凹部がたとえば引出し端子2に沿って直線的に配置される場合には、電極箔4の幅方向に対して最も外側の1または2箇所に開放部16、54、56を形成し、電極箔4の中央側には開放部を形成しなくてもよい。
(3) In the above embodiment, the case where one or two recesses are formed in the
(4) 上記実施の形態では、電極箔4の凹部に形成する開放部54、56は、電極箔4の長辺側端面または拘束治具20の開口部24に対して平行な直線状に形成される場合を示したが、これに限らない。冷間圧接により形成した凹部が円形である場合、開放部は、たとえば電極箔4の側面側、または拘束治具20の開口部24に近い部分の一部を凹部の円弧面に沿って剪断させてもよい。その他、開放部は、たとえば直線形状に形成される場合に限られず、電極箔4の端面側に対して曲面状にするほか、「V」字状などの形状で形成してもよい。この開放部の形状は、冷間圧接金型の剪断面の形状により設定される。
(4) In the above embodiment, the
(5) 上記実施の形態では、引出し端子2と電極箔4とに対して冷間圧接金型による接続工程は1回で行われる場合を示しているがこれに限られない。押圧角度の異なる冷間圧接金型により複数回で押圧してもよい。この場合、たとえば1回目の押圧工程において、電極箔に開放部を形成すればよい。これにより、2回目以降の押圧により引出し端子2の金属流動によって、電極箔4の接続部に外力が負荷されるのを防止できる。
(5) In the above-described embodiment, the case where the connection process using the cold pressure welding die is performed once with respect to the
(6) 上記実施の形態では、引出し端子2の側面および底面側に接触して拘束する拘束治具20と、電極箔4の上側に載せて、電極箔4および引出し端子2を拘束する拘束治具40を用いる場合を示したがこれに限られない。コンデンサの製造では、引出し端子2を拘束する拘束治具20のみを利用してもよい。
(6) In the embodiment described above, the restraining
本発明は、電極箔の一部に開放部を形成することで、拘束治具を用いた冷間圧接工程に対し、一定方向に変形する引出し端子の変形に対して、電極箔の接続強度の低下を防止することができる。これにより、コンデンサの信頼性の向上などに寄与し、極めて有益である。
In the present invention, by forming an open portion in a part of the electrode foil, the connection strength of the electrode foil is reduced with respect to the deformation of the lead terminal that is deformed in a certain direction with respect to the cold welding process using the restraining jig. A decrease can be prevented. This contributes to improving the reliability of the capacitor and is extremely useful.
2 引出し端子
4 電極箔
6 支持部
8 偏平部
10 外部リード
12、50−I、50−II 凹部
14 冷間圧接部
16−I、16−II、54、56 開放部
20、40 拘束治具
21 載置部
22 保持部
24 開口部
26 側壁部
30、60、60A、60B 冷間圧接金型
32 押圧面
34、66 側面部
42 貫通孔
52 冷間圧接部
62 接続面部
64 押圧部
2 Lead terminal 4
Claims (5)
ことを特徴とするコンデンサの製造方法。 While constraining the side surface side in the longitudinal direction of the lead terminal, the electrode foil is overlaid on the lead terminal installed in the first restraining jig that opens the external lead side of the lead terminal, and the lead terminal and the above-mentioned are connected by the cold welding method. Forming a connection with the electrode foil and shearing the external lead side;
A method of manufacturing a capacitor.
該引出し端子の長手方向の側面側を拘束する拘束治具に固定された前記引出し端子と前記電極箔とが重なる部分を冷間圧接金型で押圧して形成された接続部と、
前記接続部の外部リード側に、前記冷間圧接金型の剪断部との接触面に沿って前記電極箔が剪断された開放部と、
を備えることを特徴とするコンデンサ。 A capacitor in which a lead terminal having an external lead and an electrode foil are connected by cold welding,
A connecting portion formed by pressing a portion where the lead terminal and the electrode foil are fixed to a restraining jig for restraining a side surface in the longitudinal direction of the lead terminal with a cold pressure die;
On the external lead side of the connection part, an open part in which the electrode foil is sheared along a contact surface with the shearing part of the cold pressure welding mold,
A capacitor comprising:
5. The capacitor according to claim 4, wherein the electrode foil is formed with a plurality of the opening portions so as to face the side surface most in the width direction.
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