JP2019161039A - Capacitor and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサ素子と外部端子とを導通させるタブの接続技術に関する。
The present invention relates to a technology for connecting a tab for conducting a capacitor element and an external terminal.
陽極箔や陰極箔などを巻回したコンデンサ素子を用いるコンデンサでは、導通部品であるタブを通じて外部端子とコンデンサ素子が接続される。この外部端子とタブとの接続には、超音波溶接が用いられる。 In a capacitor using a capacitor element in which an anode foil, a cathode foil, or the like is wound, an external terminal and the capacitor element are connected through a tab that is a conductive component. Ultrasonic welding is used to connect the external terminal and the tab.
このようなタブを通じたコンデンサ素子と外部端子との接続に関し、コンデンサ素子の引き出しタブにワッシャを超音波溶接した後に孔を設け、この孔に外部端子であるリベットを挿入して加締めることで、タブとリベットを接続するものがある（例えば、特許文献１）。またコンデンサ素子から引き出されたアルミリードタブが第一のリベットに電気的に接合され、この第一のリベットを第二のリベットに超音波溶接してコンデンサ素子と外部端子とを接続させるものがある（例えば、特許文献２）。
With regard to the connection between the capacitor element and the external terminal through such a tab, a hole is provided after ultrasonically welding a washer to the pull-out tab of the capacitor element, and a rivet that is an external terminal is inserted into this hole and crimped. There is one that connects a tab and a rivet (for example, Patent Document 1). Also, there is a type in which an aluminum lead tab drawn out from a capacitor element is electrically joined to a first rivet, and the first rivet is ultrasonically welded to a second rivet to connect the capacitor element and an external terminal. (For example, patent document 2).
ところで、コンデンサでは、コンデンサ素子に対して多数の引き出しタブを接続することで内部抵抗を低減させるものがある。すなわちコンデンサ素子は、巻回される陽極箔と陰極箔のそれぞれに２枚以上のタブが接続されており、巻回したときに同極同士のタブが重なるように形成される。あるいは、１枚のタブが接続された陽極箔と陰極箔をそれぞれ複数重ねて巻回し、巻回したときに同極同士のタブが重なるように形成される。そしてコンデンサ素子は、重ねられたタブをコンデンサの外部端子と接続する。
コンデンサは、コンデンサ素子を巻回した後に電解液の含浸処理を行うためタブにも電解液が付着する場合がある。タブの表面に付着した電解液は、たとえばタブを外部端子に接続する処理において、超音波溶接時の振動および加圧によりタブから除去される。しかし複数枚のタブを積層した場合、積層内部側に電解液が入り込むことで超音波溶接時の振動および加圧によっても存在し続ける電解液により、超音波溶接に悪影響を及ぼす場合がある。近年、コンデンサは、自動車等の車載用途への使用が拡大してきている。従来の据え置き型の電子機器では、コンデンサに対しては、振動に対する安全性の要求は高度なものを求められていなかったが、車載用途では、常に振動が加わる環境でコンデンサが使用されるために、従来にない高い耐振動性能が求められている。この車載用途では、激しい振動を継続的に受け、コンデンサに加わる振動ストレスとしては数十［Ｇ］以上であり、さらに厳しい環境では数百［Ｇ］以上である。そのため、タブと外部端子の接続においても高い信頼性が求められている。
斯かる課題について、特許文献には開示や示唆はなく、これらの文献に開示された構成では課題を解決することができない。
By the way, some capacitors reduce internal resistance by connecting a number of lead tabs to the capacitor element. That is, the capacitor element is formed such that two or more tabs are connected to each of the wound anode foil and cathode foil, and the tabs of the same polarity overlap each other when wound. Alternatively, a plurality of anode foils and cathode foils each having one tab connected thereto are wound in layers, and the same polarity tabs are overlapped when wound. The capacitor element connects the overlapped tab with the external terminal of the capacitor.
Since the capacitor is impregnated with the electrolytic solution after the capacitor element is wound, the electrolytic solution may also adhere to the tab. The electrolytic solution adhering to the surface of the tab is removed from the tab by vibration and pressurization during ultrasonic welding, for example, in the process of connecting the tab to the external terminal. However, when a plurality of tabs are stacked, the electrolyte may enter the inside of the stack, and the electrolyte that continues to exist due to vibration and pressurization during ultrasonic welding may adversely affect ultrasonic welding. In recent years, capacitors have been increasingly used for in-vehicle applications such as automobiles. In conventional stationary electronic devices, a high level of safety requirements for vibration has not been required for capacitors. However, in automotive applications, capacitors are always used in environments where vibrations are applied. Therefore, there is a demand for high vibration resistance that has never been achieved before. In this in-vehicle application, the vibration stress continuously applied to the capacitor is several tens [G] or more, and in a more severe environment, it is several hundred [G] or more. Therefore, high reliability is also required for connection between the tab and the external terminal.
Regarding such problems, there is no disclosure or suggestion in the patent documents, and the problems cannot be solved by the configurations disclosed in these documents.
そこで、本発明の目的は上記課題に鑑み、複数枚のタブを積層するコンデンサにおいて、外部端子との接続部分に対する電解液の存在に関わらず安定した接続を実現することにある。
また、本発明の他の目的は上記課題に鑑み、積層する複数枚のタブの接続性を向上させることにある。
Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to realize a stable connection in a capacitor in which a plurality of tabs are stacked regardless of the presence of an electrolytic solution with respect to a connection portion with an external terminal.
Another object of the present invention is to improve the connectivity of a plurality of tabs to be stacked in view of the above problems.
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、コンデンサ素子の同極に接続する複数のタブと、該タブに接続するリベットを備えたコンデンサであって、複数の前記タブを積層して一体化した接続部を備え、該接続部の少なくとも一部を含むリベット接続部で、前記タブと前記リベットとが超音波溶接で接続される。
上記コンデンサにおいて、複数の前記タブを積層して一体化した接続部は。コールドウェルドによる接続部でよい。
上記コンデンサにおいて、前記タブは、表面にエッチング層を備えてよい。
In order to achieve the above object, one aspect of the capacitor of the present invention is a capacitor having a plurality of tabs connected to the same polarity of a capacitor element and a rivet connected to the tab, wherein the plurality of tabs are laminated. The tab and the rivet are connected by ultrasonic welding at a rivet connection portion including at least a part of the connection portion.
In the above capacitor, a connecting portion in which a plurality of the tabs are stacked and integrated. A cold weld connection may be used.
In the capacitor, the tab may include an etching layer on a surface.
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、コンデンサ素子を電解液に含浸する前に、該コンデンサ素子の同極に接続された複数のタブを積層して一体化させて接続部を形成し、前記コンデンサ素子を電解液に含浸した後に、前記接続部の少なくとも一部を含むリベット接続部を形成して、前記タブとリベットを接続する処理を含む。
上記コンデンサの製造方法において、前記リベット接続部は、超音波溶接で形成されてよい。
In order to achieve the above object, one aspect of a capacitor manufacturing method according to the present invention is to laminate and integrate a plurality of tabs connected to the same polarity of a capacitor element before the capacitor element is impregnated with an electrolytic solution. Forming a connection portion, impregnating the capacitor element with an electrolytic solution, forming a rivet connection portion including at least a part of the connection portion, and connecting the tab and the rivet.
In the capacitor manufacturing method, the rivet connection portion may be formed by ultrasonic welding.
本発明によれば、次のいずれかの効果が期待できる。
(1) タブと外部端子との接続部分に電解液が含まれた部分が形成された場合においても、金属結合による外部端子に対する接続の信頼性を向上させることができる。
(2) タブを一体化した接続部を含む範囲でリベットと接続することで、タブの接続部分に電解液が存在するのを防止できる。
(3) 外部端子との接続前に複数のタブを一体化しておくことで、外部端子との接続性が高められる。
According to the present invention, one of the following effects can be expected.
(1) Even when a portion containing an electrolytic solution is formed in the connection portion between the tab and the external terminal, the reliability of connection to the external terminal by metal bonding can be improved.
(2) By connecting to the rivet within a range including the connecting portion in which the tab is integrated, it is possible to prevent the electrolyte from existing in the connecting portion of the tab.
(3) By connecting multiple tabs before connecting to external terminals, connectivity with external terminals can be improved.
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係るコンデンサのタブの接続部の構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、本発明は斯かる構成に限定されない。
図１に示すタブ２は、たとえば電解コンデンサなどのコンデンサを構成するコンデンサ素子と外部端子とを導通させる部品の一例である。タブ２は、たとえば図１のＡに示すように所定の厚さの平面部を含む複数枚のタブ部材２ａ、２ｂを備え、この平面部を重ねて構成される。平面部で積層されたタブ部材２ａ、２ｂは、それぞれ図示しないコンデンサ素子の同極側に接続されている。またタブ２は、積層された平面部の一部であって、コンデンサ素子の陽極箔または陰極箔と重ならない部分に接続部４が形成されている。この接続部４は、たとえば冷間圧接（コールドウェルド）法によりタブ部材２ａ、２ｂを一体化している。接続部４は、たとえばタブ部材２ａ、２ｂの平面部が重なる部分の全体またはその一部であって、所定の大きさで形成されればよい。また、接続部４は、たとえば図１のＢに示すように、コンデンサの外部端子を構成するリベット６との接続位置に合せて形成されればよく、タブ部材２ａ、２ｂのいずれかまたは両方の端部から所定の距離が設定されてもよい。タブ部材２ａ、２ｂは、たとえば図示しない冷間圧接金型に積層させて設置されて、設定された位置に対して圧接治具によって押圧されることで、接続部４が形成される。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a configuration example of a connection portion of a capacitor tab according to the first embodiment. The configuration shown in FIG. 1 is an example, and the present invention is not limited to such a configuration.
The
接続部４が形成されたタブ２は、たとえば図１のＢに示すように、平面部とリベット６の一部に接続される。タブ２とリベット６の接続には、たとえば超音波溶接などが利用されればよい。このタブ２とリベット６を溶接接続したリベット接続部８は、タブ部材２ａ、２ｂを冷間圧接した接続部４と同じ大きさ、同じ位置に形成されてもよく、または少なくとも接続部４の一部がリベット接続部８と重なればよい。これによりタブ部材２ａ、２ｂが圧接された部分が超音波溶接される。リベット接続部８は、たとえば一方のタブ部材２ｂの平面部に接触させたリベット６に対して、反対側のタブ部材２ａの平面部から溶接処理されて形成される。
The
＜コンデンサ１０の構成について＞
図２は、コンデンサの構成例を示している。
このコンデンサ１０は、たとえば図２のＡに示すように、有底筒状に形成された外装ケース１２の収納部１４内にコンデンサ素子１６が収納されている。コンデンサ素子１６は、電解コンデンサのコンデンサ素子などがある。外装ケース１２の開口部１８には封口体の一例として封口板２０が設置され、この封口板２０で外装ケース１２が封口されている。
外装ケース１２はたとえば、アルミニウムケースが用いられており、開口部１８側に配置された封口板２０に対してケースの開口縁部のカーリング部分を食い込ませることで、密閉している。
封口板２０は、たとえば合成樹脂板の芯材に対して表面側、裏面側のいずれか一方または両方にゴム板などの封止層を備えればよい。また封口板２０には、平板面に対して一対の貫通孔２１Ａ、２１Ｂが形成されている。この貫通孔２１Ａ、２１Ｂには、陽極側または陰極側の外部端子を構成するリベット６Ａ、６Ｂのいずれかが配置される。リベット６Ａ、６Ｂは、たとえば陽極側のタブ２Ａまたは陰極側のタブ２Ｂと接続する接続端子部２２、貫通孔２１Ａ、２１Ｂに挿通される軸部２４を備えるとともに、外装ケース１２の外部に配置される端子部品２６を封口板２０との間に挟んで固定している。リベット６Ａ、６Ｂは、導電性の金属部材で構成されており、接続する接続端子部２２と軸部２４が導通状態となる。また、端子部品２６は、軸部２４を介して接続端子部２２と導通状態となる。
<About the configuration of the
FIG. 2 shows a configuration example of the capacitor.
In this
For example, an aluminum case is used as the
For example, the sealing
端子部品２６には、リベット６Ａ、６Ｂの軸部２４が貫通する孔が形成されている。
第１の実施の形態では、図２に示すように、リベット６Ａ、６Ｂを、軸部２４に平板部２５を設けたＴ字型とする。平板部２５と封口板２０の表面側の間に端子部品２６が配置されるように、封口板２０の表面側から、端子部品２６の孔と、封口板２０の貫通孔２１Ａ、２１Ｂに軸部２４を挿入する。その後、封口板２０の裏面側に配置された軸部２４の先端を、平板化するように潰すことで接続端子部２２が形成される。接続端子部２２は、タブ２Ａ、２Ｂとの接続部であると同時に、平板部２５と、端子部品２６と封口板２０を挟むことで、端子部品２６と封口板２０とリベット６Ａ、６Ｂを固定する機能も有する。なお、軸部２４の先端を潰して接続端子部２２に加工する際の圧力により、封口板２０が損傷するのを防止することを目的にワッシャを封口板２０の裏面側に配置してもよい。ワッシャは、封口板２０の硬度によって、なくしてもよい。
また、軸部２４と平板部２５を設けたＴ字型のリベット６Ａ、６Ｂを封口板２０の裏面側から貫通孔２１Ａ、２１Ｂに挿入し、封口板２０の表面側に配置した端子部品２６の孔に貫通させた後、軸部２４の先端を潰して平板化させて固定させてもよい。この場合、封口板２０の裏面側に配置された平板部２５が接続端子部２２となる。既述の封口板２０の表面側から軸部２４を挿入する場合と異なり、Ｔ字型の平板部の形状や大きさを接続端子部２２として必要な面積に予め形成できる。また、軸部２４の先端側には、端子部品２６が配置されている。そのため、軸部２４の先端を潰して平坦化させる際の応力が、端子部品２６の封口板２０と接触する部分で分散し、封口板２０に亀裂や割れが生じるのを防止できる。
そのため、封口板２０の硬度が高くない場合であっても、裏面側にワッシャを設ける必要がない。そのため、コンデンサ素子１６の上面と封口板２０の裏面側との距離を小さくすることができ、小型化が実現できる。
The
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
Further, the T-shaped
Therefore, even if the sealing
コンデンサ素子１６は、陽極箔と陰極箔およびこれらの間に幅広なセパレータが積層されて、巻回されている。セパレータは、たとえば陽極箔と陰極箔との間のみならず、巻回したコンデンサ素子１６の最も内側や最も外側に配置するように積層してもよい。
また陽極箔および陰極箔には、同じ巻回端面側に突出するように、それぞれ複数枚のタブ部材２ａ、２ｂが設けられている。そして積層された陽極箔、陰極箔およびセパレータが巻回されると、コンデンサ素子１６の巻回端面には、陽極箔と陰極箔のそれぞれにおいて、複数枚のタブ部材２ａ、２ｂ同士が対向して配置される。コンデンサ素子１６には、対向する陽極箔のタブ部材２ａ、２ｂを重ねて陽極側のタブ２Ａが形成され、また対向する陰極箔のタブ部材２ａ、２ｂを重ねて陰極側のタブ２Ｂが形成される。タブ部材２ａ、２ｂは導電性の材料であればよく、たとえば陽極箔や陰極箔と同様の材料で形成されてもよい。タブ部材２ａ、２ｂは巻回前の電極箔に接続される。そして同極側のタブ部材２ａ、２ｂは、陽極箔や陰極箔が巻回されたときに平面部同士が対向して重なる位置になるように配置される。積層されたタブ２Ａ、２Ｂは、図２のＢに示すように、コンデンサ素子１６を外装ケース１２に封入する前に、コンデンサ素子１６と接続された端部とは別の端部側の所定位置がリベット６Ａ、６Ｂの接続端子部２２に接続される。タブ２Ａ、２Ｂは、たとえば先端部分からの長さなどに基づいてリベット６Ａ、６Ｂと接続させる位置が設定されると、この設定位置に対してタブ部材２ａ、２ｂ同士を接続部４で一体化させるとともに、この接続部４の少なくとも一部を含む範囲に接続端子部２２と接触させてリベット接続部８を形成する。これによりコンデンサ素子１６は、リベット６Ａ、６Ｂを介して封口板２０と一体化する。
The
The anode foil and the cathode foil are each provided with a plurality of
封口板２０には、たとえば図３に示すように、外装ケース１２の収納部１４側に向けられる面に突出したリベット６Ａ、６Ｂの接続端子部２２に対して接続部４が重なるようにタブ２Ａ、２Ｂが配置される。そして、タブ２Ａ、２Ｂには、接続端子部２２と重なった位置に対して図示しない超音波溶接が行われてリベット接続部８が形成される。このタブとリベットの溶接処理では、タブ２Ａ、２Ｂの一部がリベット接続部８の形成位置またはその形成予定位置に重ならないように、封口板２０と図示しないコンデンサ素子１６とを離間させて、タブ２Ａ、２Ｂを引き起こした状態にすればよい。
For example, as shown in FIG. 3, the sealing
＜タブ２Ａ、２Ｂに対する処理について＞
図４は、タブの一体化処理例を示している。また図５は、タブとリベットの接続処理例を示している。
コンデンサ素子１６は、たとえば図４のＡに示すように、セパレータを介して積層された陽極箔や陰極箔を巻回すると、同極に接続されたタブ部材２ａ、２ｂの平面部が対向して配置される。タブ２の一体化処理では、たとえばタブ部材２ａ、２ｂの全体またはその一部について、平面部同士を接触させて積層状態にする。
タブ２（２Ａ、２Ｂ）は、たとえば図４のＢに示すように、積層状態のタブ部材２ａ、２ｂの平面部の所定位置に対して、圧接治具２８を利用し、冷間圧接により接続部４が形成される。接続部４では、タブ部材２ａ、２ｂが金属結合した状態となっており、タブ部材２ａ、２ｂの界面が存在しない。
コンデンサ素子１６は、タブ部材２ａ、２ｂを一体化させた後に、電解液を含浸させる。タブ２（２Ａ、２Ｂ）は、たとえばコンデンサ素子１６とともに、図４のＣに示すように電解液が付着する。このとき、タブ部材２ａ、２ｂには、外周の表面部分とともに、平面部の積層内部にも電解液層３０が形成されるが、一体化した接続部４では、タブ部材２ａ、２ｂの結合面に電解液が付着しない。
さらに、電解液を含浸した後、コンデンサ素子１６は、外部端子に対する接続処理として、タブ２（２Ａ、２Ｂ）をリベット６Ａ、６Ｂの接続端子部２２に接触させる。タブ２Ａ、２Ｂと接続端子部２２との接続処理では、たとえば図５に示すように、タブ２Ａ、２Ｂ側から、接続部４の少なくとも一部を含む範囲に対し、超音波溶接治具３２を利用して溶接することでリベット接続部８が形成される。タブ２Ａ、２Ｂは、超音波溶接処理が行われると接続端子部２２との接触面のうち、少なくともリベット接続部８の形成範囲において電解液が除去されて、電解液層３０が消失する。
<Processing for
FIG. 4 shows an example of tab integration processing. FIG. 5 shows an example of tab and rivet connection processing.
For example, as shown in FIG. 4A, when the
For example, as shown in FIG. 4B, the tab 2 (2A, 2B) is connected to a predetermined position of the planar portion of the stacked
The
Further, after impregnating the electrolytic solution, the
〔第１の実施の形態の効果〕
この実施の形態によれば、次の効果が得られる。
(1) 複数のタブ部材２ａ、２ｂを積層させるとともに、外部端子との接続部分のタブ部材２ａ、２ｂを一体化することで、タブ２Ａ、２Ｂと外部端子の接続の信頼性が向上する。
(2) 電解液の含浸前にタブ部材２ａ、２ｂを一体化することで、その一体化部分に電解液が侵入せず、外部端子との溶接部分に電解液層３０が形成されるのを防止できる。
(3) タブ２Ａ、２Ｂの溶接接続部分に電解液層３０を形成させないことで、外部端子との接続部分が金属結合し易くなり、コンデンサの信頼性が高められる。
(4) 外部端子との接続前に複数のタブ部材２ａ、２ｂを接続部４で一体化しておくことで、接続部４を基準に一体化したタブ２Ａ、２Ｂと外部端子との溶接処理が行え、外部端子との接続性が高められる。
[Effect of the first embodiment]
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The reliability of the connection between the
(2) By integrating the
(3) By not forming the
(4) By integrating the plurality of
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、第１の実施の形態のコンデンサ１０の製造処理を示す。この実施の形態の処理手順や処理内容は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
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、たとえばコンデンサ素子の形成として、電極箔とタブの接続工程、巻回素子の形成工程を行う。
電極箔とタブの接続工程では、巻回前の陽極箔、陰極箔の各電極箔の箔面に対し、設定された間隔や位置に複数のタブ部材２ａ、２ｂを接続させる。
巻回素子の形成工程では、セパレータを介してタブ部材２ａ、２ｂが接続された電極箔を積層させ、巻回装置等を利用して設定された直径になるように巻回する。巻回されたコンデンサ素子１６の端面には、同極毎にそれぞれのタブ部材２ａ、２ｂが対向して配置されている。この同極同士のタブ部材２ａ、２ｂを結合する。タブ部材２ａ、２ｂは、陽極、陰極毎に冷間圧接によって結合して一体化される。
[Second Embodiment]
The second embodiment shows a manufacturing process of the
The capacitor manufacturing process is an example of the capacitor manufacturing method of the present invention. For example, as a capacitor element formation, an electrode foil and tab connection process and a winding element formation process are performed.
In the electrode foil and tab connecting step, a plurality of
In the step of forming the winding element, electrode foils to which the
タブを結合させたコンデンサ素子１６は、電解液の含浸工程を経てタブ２Ａ、２Ｂを外部端子を構成するリベット６Ａ、６Ｂと接続させる。タブ２Ａ、２Ｂとリベット６の接続では、タブ部材２ａ、２ｂを一体化させた接続部４の少なくとも一部を含む部分に超音波溶接処理を行う。リベット６Ａ、６Ｂは、コンデンサ素子１６を外装ケース１２に封入する封口板２０と一体化している。そのためタブ２Ａ、２Ｂとリベット６の接続工程は、コンデンサ素子１６と封口板２０の接続処理を含んでいる。
タブ２Ａ、２Ｂとリベット６Ａ、６Ｂを接続した後、コンデンサ素子１６は、外装ケース１２の収納部１４に挿入される。外装ケース１２は、コンデンサ素子１６に接続した封口板２０が開口部１８を覆う位置まで挿入されると、開口端部を封口板２０側に折曲げるとともに、開口部１８側からケースの胴体部に沿って所定位置を加締める。この加締め処理により、外装ケース１２の開口端が封口板２０によって密閉されるとともに、封口板２０の底部または側面部が外装ケース１２の加締め部分によって押圧され、固定される。
コンデンサ素子１６を外装ケース１２内に封入すると、電極箔に対するエージング処理を行う。このエージング処理では、たとえば直流電圧を印加することで、電極箔、特に陽極箔の表面の酸化皮膜を再形成させる。この処理によりたとえば誘電体が欠損した部分を修復することができる。
The
After the
If the capacitor |
〔第２の実施の形態の効果〕
この実施の形態によれば、次の効果が得られる。
(1) 封口板２０の設置、すなわち、タブ２Ａ、２Ｂと外部端子との接続前にコンデンサ素子１６に対する電解液の含浸処理を行えるので、封口板２０や外部端子に電解液の付着を防止できる。
(2) 電解液の含浸前に、タブ部材２ａ、２ｂを一体化させ、その一体化部分の少なくとも一部を含む範囲でタブ２Ａ、２Ｂとリベット６Ａ、６Ｂを接続させることで、溶接処理でタブ２Ａ、２Ｂや、タブ部材２ａ、２ｂの積層内部に電解液を存在させないため、金属結合し易くなり、コンデンサの接続の信頼性を向上させることができる。
[Effects of Second Embodiment]
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the electrolytic solution can be impregnated into the
(2) Before impregnation with the electrolyte solution, the
図６は、実施例１に係るコンデンサの製造工程例を示している。
このタブ４０は、コンデンサ素子１６に接続され、外部端子と導通させる本発明のタブの一例であって、たとえば図６のＡに示すように、タブ部材４０ａ、４０ｂの表面を拡面化処理したエッチング層４２が形成されている。タブの表面にエッチング層４２を形成することで、エッチング層４２が形成された電極箔との単位面積当たりの容量差を小さくすることができ、大電流がコンデンサに流れた場合に、電流が集中してショートに至ることを防止できる。すなわち、大電流を流すことができるコンデンサを実現できる。また、充電電流が多く流れる条件下において、陰極側のタブの電解液は、酸素と水の還元反応と、水素の還元反応が頻繁に生じるため、陰極側のタブ付近の電解液のアルカリ化に大きく作用する。この還元反応は、陰極側のタブに含まれる異種金属の含有量が均一であれば、陰極側のタブの全面で反応が起きるが、陰極側のタブの一部に異種金属を多く含む部位が存在すると、該異種金属と電解液との界面に還元反応が集中して生じる。特に鉄金属の含有量が多い場合、陰極側のタブに含有されている鉄と電解液との界面での還元反応が頻繁に発生し、陰極側のタブ付近の電解液がアルカリ化に至り、これによって陰極側のタブ表面の酸化皮膜やアルミニウムが溶け出し、陰極側のタブに含まれる異種金属である鉄が露出し、この鉄に電流が集中し、ショートに至る場合がある。拡面化処理により、タブの表面を削ることで、陰極側のタブの表面付近に存在する異種金属を極めて少量とさせ、電解コンデンサにおける陰極側のタブ付近を起点とするショートの発生を防止し、長寿命化を実現することができる。コンデンサ素子１６には、たとえば電極箔のうち、特に陽極箔に、厚み方向中心の芯部を残して両面側に拡面化処理（エッチング処理）がされている。電極箔は、たとえばアルミニウムやタンタル、ニオブなどの弁金属であって、その純度は９９．９〔％〕程度の材料が用いられる。また陰極箔は、たとえばアルミニウムやタンタル、ニオブなどの弁金属で形成される。これらの電極箔に接続されるタブ部材４０ａ、４０ｂには、これらの電極箔と同様に、平面部の表面にエッチング層４２を備える。このエッチング層４２は、たとえば塩酸などのハロゲンイオンが存在する酸性水溶液中で直流または交流を印加して電気化学的な処理により陽極箔の表面から厚み中心方向に向けて掘り下げられた海綿状のピットにより成る。
FIG. 6 shows an example of a capacitor manufacturing process according to the first embodiment.
The
このように拡面化処理されたタブ部材４０ａ、４０ｂを利用する場合、コンデンサの製造処理では、たとえば図６のＡに示すように、電極箔が巻回されることで、同極に接続されたタブ部材４０ａ、４０ｂの平面部が対向して配置される。この対向したタブ部材４０ａ、４０ｂの平面部に対し、たとえば図６のＢに示すように、所定位置に対して、圧接治具２８を利用し、冷間圧接により接続部４を形成する。この接続部４では、タブ部材４０ａ、４０ｂの一体化により、積層面にあるエッチング層４２が押し潰されることにより、消失もしくは、極めて薄くなる。接続部４では、たとえば押圧によりタブ部材４０ａ、４０ｂが薄肉化されることで、エッチング層４２が押し潰されている。これによりタブ４０には、接続部４において、一体化した箔の表面側にエッチング層４２が存在する。なお、一体化した箔の表面側に存在するエッチング層４２も、押圧によりその厚さが薄くなっている。
タブ４０は、たとえば図６のＣに示すように、コンデンサ素子１６に対する電解液の含浸処理において、その表面に電解液が付着する。タブ部材４０ａ、４０ｂは、エッチング層４２によって表面が拡面化されているため、多くの電解液が付着し、電解液層３０が形成される。タブ部材４０ａ、４０ｂを一体化させた接続部４では、タブ４０の内部に電解液は侵入しない。
When the
For example, as shown in FIG. 6C, the
コンデンサ素子１６と外部端子との接続処理では、たとえば図６のＣに示すように、タブ４０側から、接続部４の少なくとも一部を含む範囲に対し、超音波溶接治具３２を利用して溶接することでリベット接続部８が形成される。タブ４０は、超音波溶接処理が行われると接続端子部２２との接触面のうち、少なくともリベット接続部８の形成範囲においてエッチング層４２内に侵入した電解液が除去される。
In the connection process between the
＜実施例１の効果＞
この実施例１によれば、次の効果が得られる。
(1) タブ４０の表面にエッチング層４２を形成することで、コンデンサ素子１６と電極箔との間の容量差が少なくなるので、電流を流したときの電流集中や、陰極側のタブの異種金属に起因するショートを防止するとともに、外部端子との接続部分に電解液が存在せず、コンデンサの接続の信頼性を向上させることができる。また、異種金属が含まれるタブにおいても、異種金属に起因するショートを抑制できる。
(2) タブの表面に対してエッチング層４２が形成されているか否かに関わらず、所定位置に接続部４を形成し、かつその接続部４を含む範囲で超音波溶接して外部端子と接続することで、外部端子との接続部分に電解液が存在するのを防止できる。
<Effect of Example 1>
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the
(2) Regardless of whether or not the
この実施例２では、たとえばタブ部材２ａ、２ｂを一体化させる接続部４と、タブ２とリベット６を接続するリベット接続部８の配置例や、接続部４とリベット接続部８の大小関係を説明する。
In the second embodiment, for example, an arrangement example of the connecting
＜接続部４とリベット接続部８の配置について＞
リベット接続部８は、タブ２とリベット６が重なる範囲であって、タブ部材２ａ、２ｂを一体化させた接続部４の少なくとも一部を含む範囲に形成されればよい。このときタブ２は、たとえば、平面部の長手方向に沿った中心軸よりも左側に形成された接続部４に対し、同中心軸に対して右側にずらした位置にリベット接続部８が形成される。このリベット接続部８は、左側の一部が接続部４に対する重なり部分となる。この重なり部分では、タブ部材２ａ、２ｂが一体化して、積層面が無くなっているため、その内部に電解液が存在していない。またこの重なり部分では、リベット接続部８の形成処理の超音波溶接処理によって、タブ部材２ａ、２ｂの表面側の電解液も除去される。
<About the arrangement of the connecting
The
そのほか、リベット接続部８とタブ部材２ａ、２ｂの接続部４の配置位置は、たとえばタブ２の長手方向に向けて上下方向、または斜め方向にずれた位置に形成されてもよく、リベット接続部８と接続部４の一部が重なればよい。
In addition, the arrangement position of the
＜接続部４とリベット接続８の大きさについて＞
リベット接続部８と接続部４の大きさは異ならせてよい。すなわち、リベット接続部８の形成径Ｌ１は、たとえば、接続部４の径Ｌ２よりも径大であって、接続部４の全部を含んでいる。この場合、タブ２は、リベット接続部４の一部でタブ部材２ａ、２ｂが一体化されており、その積層部分や表面には電解液が除去されている。
また、リベット接続部８の形成径Ｌ１は、たとえば、接続部４の径Ｌ２よりも径小に形成されてもよい。この場合、タブ２は、リベット接続部４の全体でタブ部材２ａ、２ｂが一体化されており、その積層部分や表面には電解液が除去されている。
<About the size of the
The sizes of the
Moreover, the formation diameter L1 of the
＜実施例２の効果＞
この実施例２によれば、次の効果が得られる。
(1) タブ部材２ａ、２ｂを一体化させた接続部４の少なくとも一部を含む範囲でリベット接続部８を形成することで、その重なり部分でタブと外部端子との接続内部に電解液が存在せず、金属結合がし易くなり、コンデンサの接続の信頼性を向上させることができる。
(2) 接続部４の一部と重なる位置にリベット接続部８が形成されればよく、外部端子の接続処理の負荷が軽減できる。
<Effect of Example 2>
According to the second embodiment, the following effects can be obtained.
(1) By forming the
(2) The
〔他の実施の形態〕
以上説明した実施の形態について、変形例を以下に列挙する。
(1) 上記実施の形態および実施例では、陽極箔および陰極箔の平面部に対して別部品のタブ部材２ａ、２ｂを設置させる場合を示したがこれに限らない。タブ部材２ａ、２ｂは、たとえば陽極箔や陰極箔の端面部分を所定のタブ部に形成し、そのタブ部を巻回端面側に突出させて一体化させてもよい。
(2) 上記実施の形態および実施例では、複数のタブ部材２ａ、２ｂが同等の幅や長さを備える場合を示したがこれに限らない。タブ部材２ａ、２ｂは異なる大きさや形状で形成されてもよい。このように異なる大きさや形状のタブ部材２ａ、２ｂを利用する場合、コンデンサ素子１６を巻回したときに対向するタブ部材２ａ、２ｂの平面部の共通部分を冷間圧接して接続部４を形成すればよい。
(3) 上記実施の形態および実施例では、２枚のタブ部材２ａ、２ｂを積層する例を示したがこれに限らない。タブ部材２ａ、２ｂは、少なくとも２以上の複数枚で形成されればよい。
[Other Embodiments]
Examples of modifications described above are listed below.
(1) In the above embodiments and examples, the case where the
(2) Although the case where the plurality of
(3) In the above-described embodiments and examples, the example in which the two
(4) コンデンサの製造処理では、たとえばタブ部材２ａ、２ｂの平面部等に対し、接続部４の形成位置やリベット６の接続端子部２２に対する接触位置を示す表示を行ってもよい。
(5) 上記実施の形態および実施例では、接続部４を形成する冷間圧接処理と超音波溶接処理が同じ面に施される場合を示したがこれに限らない。積層されたタブ部材２ａ、２ｂに対して、冷間圧接処理と超音波溶接処理を異なる面に施してもよい。すなわち、冷間圧接処理では、タブ部材２ａの表面側に冷間圧接治具２８を押し当て、このタブ部材２ａの表面をリベットの接続端子部２２に接触させた後、タブ部材２ｂの表面側に超音波溶接治具３２を押し当ててリベット接続部８を形成してもよい。
(6) 上記実施の形態および実施例では、接続部４の形成方法として、冷間圧接処理を選択したが、これに限らず、タブ部材２ａ、２ｂとが一体化され、金属結合がされた部分が形成されればいずれの接続手段を用いてもよい。タブ部材２ａ、２ｂの金属結合した部分を介してリベット接続部８が形成されるので、タブ部材２ａ、２ｂの積層間の一部に電解液が含まれていても、接続の信頼性を向上させることができる。
(7) 上記実施の形態では、陽極箔および陰極箔に、それぞれ複数枚のタブ部材２ａ、２ｂを接続し、その陽極箔および陰極箔を積層して巻回したときに重なった同極同士のタブ部材２ａ、２ｂを接続してタブ２Ａ、２Ｂを形成したがこれに限らない。１枚のタブ部材２ａ、２ｂが接続された陽極箔と陰極箔をそれぞれ複数枚積層して巻回し、巻回したときに重なった同極同士のタブ部材２ａ、２ｂを接続してタブ２Ａ、２Ｂを形成してもよい。
(4) In the capacitor manufacturing process, for example, a display indicating the formation position of the
(5) In the above-described embodiments and examples, the case where the cold welding process and the ultrasonic welding process for forming the
(6) In the embodiment and the example described above, the cold welding process is selected as the method of forming the
(7) In the above-described embodiment, a plurality of
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。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、また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。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。
As described above, the most preferable embodiment of the present invention has been described. The present invention is not limited to the above description, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the gist of the invention described in the claims or disclosed in the embodiments for carrying out the invention. It is. It goes without saying that such modifications and changes are included in the scope of the present invention.
本発明のコンデンサおよびコンデンサの製造方法は、複数のタブ部材を積層し、冷間圧接により一体化した接続部と、この接続部の少なくとも一部を含む範囲でタブとリベットを接続することで、タブの接続性の向上や、タブとリベットの接続部分の内部に電解液を存在させず、コンデンサの接続の信頼性を向上させることができ、有用である。
The capacitor of the present invention and the method for manufacturing the capacitor are obtained by connecting a tab and a rivet within a range including at least a part of the connection portion, in which a plurality of tab members are stacked and integrated by cold welding. This is useful because it is possible to improve the connection reliability of the capacitor without improving the connectivity of the tab and without the presence of the electrolyte in the connection portion between the tab and the rivet.
２、２Ａ、２Ｂ、４０ タブ
２ａ、２ｂ、４０ａ、４０ｂ タブ部材
４ 接続部
６、６Ａ、６Ｂ リベット
８ リベット接続部
１０ コンデンサ
１２ 外装ケース
１４ 収納部
１６ コンデンサ素子
１８ 開口部
２０ 封口板
２１Ａ、２１Ｂ 貫通孔
２２ 接続端子部
２４ 軸部
２５ 平板部
２６ 端子部品
２８ 圧接治具
３０ 電解液層
３２ 超音波溶接治具
４２ エッチング層
2, 2A, 2B, 40
Claims (5)
複数の前記タブを積層して一体化した接続部を備え、該接続部の少なくとも一部を含むリベット接続部で、前記タブと前記リベットとが超音波溶接で接続されることを特徴とするコンデンサ。 A capacitor having a plurality of tabs connected to the same polarity of the capacitor element, and a rivet connected to the tab,
A capacitor comprising a connecting portion in which a plurality of the tabs are stacked and integrated, wherein the tab and the rivet are connected by ultrasonic welding at a rivet connecting portion including at least a part of the connecting portion. .
前記コンデンサ素子を電解液に含浸した後に、前記接続部の少なくとも一部を含むリベット接続部を形成して、前記タブとリベットを接続する処理を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。 Before impregnating the capacitor element with the electrolytic solution, a plurality of tabs connected to the same polarity of the capacitor element are stacked and integrated to form a connection portion,
A method for manufacturing a capacitor, comprising: impregnating the capacitor element with an electrolytic solution, forming a rivet connection portion including at least a part of the connection portion, and connecting the tab and the rivet.
The method of manufacturing a capacitor according to claim 4, wherein the rivet connecting portion is formed by ultrasonic welding.
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