JP2767903B2 - How to join lead wires for capacitors - Google Patents
How to join lead wires for capacitorsInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はアルミニウム線と銅下地錫引鉄線（以下Cp線
という）とを接合する装置を用いて、特に電解コンデン
サ用のリード線を接合する際に用いられるコンデンサ用
リード線の接合方法に関するものである。The present invention relates to a device for joining an aluminum wire and a tin-plated tin-coated copper wire (hereinafter referred to as a Cp wire), particularly when joining a lead wire for an electrolytic capacitor. The present invention relates to a method for joining capacitor lead wires to be used.
従来の技術 従来のこの種のコンデンサ用リード線の接合方法とし
ては、第10図に示すような構成のアーク溶接方法が提案
されている。2. Description of the Related Art As a conventional method of joining a lead wire for a capacitor of this type, an arc welding method having a configuration as shown in FIG. 10 has been proposed.
これはアルミニウム線１を極の溶接電極2a,2bで保
持し、Cp線３を極の導線チャック４で保持し、この導
線チャック４を矢印方向に円弧状に駆動させ、そして第
11図のようにアルミニウム線１とCp線３を接触させた
後、わずかに引き離すことによりアーク５を発生させ、
その熱でアルミニウム線１とCp線３を溶かし、双方を突
き合わせて第12図のように両者の境界に鉄，銅，アルミ
ニウム，錫の合金部６を形成して接合する方法であっ
た。This means that the aluminum wire 1 is held by the pole welding electrodes 2a and 2b, the Cp wire 3 is held by the pole wire chuck 4, the wire chuck 4 is driven in an arc in the direction of the arrow, and
As shown in FIG. 11, after the aluminum wire 1 and the Cp wire 3 were brought into contact with each other, they were slightly separated to generate an arc 5,
In this method, the aluminum wire 1 and the Cp wire 3 are melted by the heat, and the two are butted against each other to form an alloy portion 6 of iron, copper, aluminum, and tin on the boundary between them, as shown in FIG.
発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような従来のコンデンサ用リード線
の接合方法では、第11図に示す接合時のアークスパッタ
７により、鉄，銅などの異種金属がアルミニウム線１へ
飛散して付着したり、また第12図のように鉄，銅，アル
ミニウム，錫などの合金部６が外部に露出しているた
め、コンデンサの組立時にそれらの金属の破片の微粉が
コンデンサ電極を形成するアルミニウム箔や挿間紙（電
解紙）上に脱落したり、振動式整送器内で互いに摩擦し
合って発生した微粉がアルミニウム線１部に付着したり
して電解コンデンサの重要特性である漏れ電流不良やシ
ョート不良を誘発するなど、多大な悪影響を与えるもの
である。また、周知の通り、アルミニウムは酸化皮膜を
速やかに形成する金属であるため、合金部６の内部に酸
化皮膜が残存したり、混入して欠陥部分を作り、充分な
溶接強度が得られなかったり、強度のバラツキが大きく
なってしまうという問題点があった。However, in such a conventional method for joining lead wires for a capacitor, dissimilar metals such as iron and copper are scattered to the aluminum wire 1 by the arc spatter 7 at the time of joining shown in FIG. Since the alloy portion 6 of iron, copper, aluminum, tin, etc. is exposed to the outside as shown in FIG. 12, the fine powder of the metal fragments during the assembly of the capacitor forms aluminum which forms the capacitor electrode. Leakage current, which is an important characteristic of electrolytic capacitors, is caused by falling off on foil or interleaf paper (electrolytic paper), or fine powder generated by friction with each other in a vibratory feeder adheres to one part of the aluminum wire. It has a great adverse effect such as inducing a failure or short-circuit failure. Also, as is well known, since aluminum is a metal that quickly forms an oxide film, the oxide film remains in the alloy portion 6 or mixes to form a defective portion, resulting in insufficient welding strength. However, there is a problem that the variation in strength is increased.
本発明はこのような問題点を解決するもので、アルミ
ニウム線とCp線の接合合金層が外部に露出せず、溶接強
度の非常に安定したコンデンサ用リード線の接合方法を
提供することを目的とするものである。An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method of joining a lead wire for a capacitor, in which a joining alloy layer of an aluminum wire and a Cp wire is not exposed to the outside and the welding strength is very stable. It is assumed that.
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のコンデンサ用リー
ド線の接合方法は、予熱したチャックもしくは予熱して
いないチャックに保持されたアルミニウム線と、同じく
予熱したチャックもしくは予熱していないチャックに保
持されたCp線を接合する接合方法において、複数個のガ
スバーナが適当な角度をもって多方向からアルミニウム
線を加熱するようにアルミニウム線の周辺もしくはアル
ミニウム線の通過軌道の周辺に複数個のガスバーナを配
設し、機械のタイミングに応じて一定のタクトまたは回
転数でガスバーナとアルミニウム線が相対的に接近，離
脱を繰り返すことによりガスバーナのガス火炎で形状が
保たれる範囲内でアルミニウム線に必要な熱を与えなが
ら、Cp線を押し込んで接合するようにしたものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, a method for bonding a lead wire for a capacitor according to the present invention comprises: a preheated chuck or an aluminum wire held by a non-preheated chuck; In the joining method for joining Cp wires held by chucks that are not held, a plurality of gas burners heat the aluminum wire from multiple directions at appropriate angles so that multiple A gas burner is installed, and the aluminum wire is kept within the range where the shape can be maintained by the gas flame of the gas burner by repeatedly approaching and leaving the gas burner and the aluminum wire at a constant tact or rotation speed according to the timing of the machine. While pressing the Cp wire while applying necessary heat That.
作用 上記した構成とすることにより、アルミニウム線とガ
スバーナは全体的な機械のタイミングに合わせて接近，
離脱を繰り返し、その間に一方から送り込まれたCp線は
最適な押し込みタイミングでアルミニウム線の内部に押
し込まれ、これにより、アルミニウム線の内部に合金層
が生成されて次々と接合が完了し、高品質のコンデンサ
用リード線が得られるものである。Operation With the above-described configuration, the aluminum wire and the gas burner approach each other in accordance with the timing of the entire machine,
Repeated detachment, during which the Cp wire sent from one side is pushed into the aluminum wire at the optimal pushing timing, which creates an alloy layer inside the aluminum wire and completes joining one after another, resulting in high quality Is obtained.
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第１図は本発明の一実施例におけるコンデンサ用リ
ード線の接合方法を説明するための概略図であり、予熱
したチャック11でアルミニウム線12を保持するととも
に、予熱していないCpチャック13で銅下地錫引鉄線（以
下Cp線と称す）14を保持したところで、可燃性ガスをガ
スバーナ15で燃焼させて、このガス火炎16の最も高温の
芯炎16aをアルミニウム線12の丸棒部に当て、そしてア
ルミニウム線12が半溶融状態（形状が崩れない程度）に
加熱されたところで、この半溶融状態に加熱された部分
にCp線14を押し込んで接合する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view for explaining a method of joining a capacitor lead wire according to an embodiment of the present invention, in which a preheated chuck 11 holds an aluminum wire 12 and a non-preheated Cp chuck 13 After holding the tin-plated tinned wire (hereinafter referred to as Cp wire) 14, the combustible gas is burned by the gas burner 15, and the hottest core flame 16 a of the gas flame 16 is applied to the round bar portion of the aluminum wire 12, Then, when the aluminum wire 12 is heated to a semi-molten state (to the extent that the shape does not collapse), the Cp wire 14 is pressed into the portion heated to the semi-molten state and joined.
次に、アルミニウム線12とCp線14の接合のメカニズム
を説明すると、第１段階では、まず第１図に示すよう
に、ガスバーナ15でアルミニウム線12を548℃〜600℃に
急速加熱し、そしてこのアルミニウム線12がその形状が
崩れない程度に加熱された所へ、第２図に示すように鉄
（Fe）線に銅（Cu）メッキを施し、かつその上にさらに
錫（Sn）メッキを施したCp線14を押し込むと、Cp線14の
錫（Sn）層は溶融温度が230℃であるため、錫（Sn）層
はアルミニウム線12側からの伝熱により瞬時に融けてし
まうことになり、その結果、Cp線14が押し込まれるに伴
い、表面の錫（Sn）が外部に押し出される。これと同時
にアルミニウム線12の内部では、アルミニウム（Al）原
子とCp線14の銅（Cu）原子が、お互い全く大気にふれな
いため、酸化することなくピュアな状態で接触し合うこ
とになる。Next, the mechanism of bonding between the aluminum wire 12 and the Cp wire 14 will be described. In the first stage, as shown in FIG. 1, the aluminum wire 12 is rapidly heated to 548 ° C. to 600 ° C. by the gas burner 15, and As shown in FIG. 2, copper (Cu) plating is applied to the iron (Fe) wire, and further tin (Sn) plating is applied on the aluminum wire 12 where the aluminum wire 12 is heated to such an extent that its shape is not collapsed. When the applied Cp wire 14 is pushed in, the tin (Sn) layer of the Cp wire 14 has a melting temperature of 230 ° C, so the tin (Sn) layer is instantly melted by heat transfer from the aluminum wire 12 side. As a result, as the Cp wire 14 is pushed in, tin (Sn) on the surface is pushed out. At the same time, inside the aluminum wire 12, the aluminum (Al) atoms and the copper (Cu) atoms of the Cp wire 14 do not come into contact with the atmosphere at all, so they come into pure contact with each other without being oxidized.
第２段階では、第３図に示す一般的なAl−Cu系平衡状
態図からも明らかなように、548℃の共晶点以上で、ア
ルミニウム（Al）と銅（Cu）に共晶反応が生じる。In the second stage, a eutectic reaction between aluminum (Al) and copper (Cu) occurs above the eutectic point of 548 ° C., as is clear from the general Al—Cu system equilibrium diagram shown in FIG. Occurs.
本発明のコンデンサ用リード線の接合方法において
は、548℃以上に昇温しているアルミニウム（Al）原子
と、銅（Cu）原子が接触部で互いに拡散し合って共晶組
織になり、そしてアルミニウム（Al）と銅（Cu）の界面
が一旦溶融状態になって溶け合う。In the method for bonding a lead wire for a capacitor of the present invention, aluminum (Al) atoms and copper (Cu) atoms, which are heated to 548 ° C. or more, diffuse into each other at a contact portion to form a eutectic structure, and The interface between aluminum (Al) and copper (Cu) is once in a molten state and melts.
第３段階では、アルミニウム線12からガスバーナ15を
離脱させて、アルミニウム線12の温度を下げるが、これ
に伴って第２図に示すようにアルミニウム（Al）と銅
（Cu）の接触部で溶融した共晶組織が凝固して共晶合金
層17が生じ、両者の接合が完了する。In the third stage, the gas burner 15 is detached from the aluminum wire 12 to lower the temperature of the aluminum wire 12, and as a result, as shown in FIG. 2, melting occurs at the contact portion between aluminum (Al) and copper (Cu). The eutectic structure thus solidified solidifies to form the eutectic alloy layer 17, and the joining of the two is completed.
本発明のコンデンサ用リード線の接合方法において、
その接合プロセスにおける合金層部のAl−Cu−Snの界面
変化は第４図〜第６図に示す通りである。すなわち、こ
の第４図〜第６図は界面でAl,Cu,Snの各金属原子が量的
にどの程度移動したかを調べた模式図であるが、第４図
において、○印がアルミニウム（Al）原子であって、こ
のアルミニウム（Al）原子がアルミニウム（Al）層部か
ら銅（Cu）層部側へ移動して合金層部に存在しているこ
とがわかる。また第５図においては、▽印が銅（Cu）原
子であって、この銅（Cu）原子が銅（Cu）層部からアル
ミニウム（Al）層部側へ移動して合金層部に存在してい
ることがわかる。そしてまた第６図においては、□印が
錫（Sn）原子であって、この場合、錫（Sn）原子が少
量、合金層部に点在していることがわかる。In the method for bonding a lead wire for a capacitor of the present invention,
The change in the interface of Al—Cu—Sn in the alloy layer in the joining process is as shown in FIGS. That is, FIGS. 4 to 6 are schematic diagrams for examining how much each metal atom of Al, Cu, and Sn has moved quantitatively at the interface. In FIG. It can be seen that the aluminum (Al) atoms move from the aluminum (Al) layer to the copper (Cu) layer and are present in the alloy layer. In FIG. 5, the symbol “▽” indicates a copper (Cu) atom, and the copper (Cu) atom moves from the copper (Cu) layer to the aluminum (Al) layer and is present in the alloy layer. You can see that it is. Further, in FIG. 6, the symbol □ indicates tin (Sn) atoms. In this case, it can be seen that a small amount of tin (Sn) atoms are scattered in the alloy layer portion.
このようにして生じた合金層の組織は、主としてα相
（Cuを最大５重量％固溶するAl）とθ相（CuAl2の金属
間化合物）の共晶組織からなっているが、この場合、Cu
Al2は硬くてもろいものであり、またこの共晶組織に
は、冷却速度によって過飽和の固溶液も含まれているか
もしれないが、とにかく、この合金層の組織はかなり複
雑な組織からなっているものと推察される。The structure of the alloy layer thus formed is mainly composed of an eutectic structure of an α phase (Al which dissolves up to 5% by weight of Cu) and a θ phase (intermetallic compound of CuAl 2 ). , Cu
Al 2 is hard and brittle, and this eutectic structure may contain a supersaturated solid solution depending on the cooling rate, but anyway, the structure of this alloy layer consists of a rather complex structure. It is presumed that there is.
以上がアルミニウム線12とCp線14の接合のメカニズム
であるが、この接合方法の最大必要条件として、アルミ
ニウム線12を均等に共晶温度（548℃）以上に急速加熱
しなくてはならないため、この加熱方法を種々検討し
た。The above is the mechanism of bonding between the aluminum wire 12 and the Cp wire 14. As a maximum requirement of this bonding method, the aluminum wire 12 must be rapidly heated to a temperature equal to or higher than the eutectic temperature (548 ° C.). Various heating methods were studied.
検討した結果、第７図（ａ），（ｂ）に示すように、
ガスバーナ15で燃焼したガス火炎16の最も高温の芯炎16
aを短時間（0.4秒程度）照射してアルミニウム線12を加
熱し、サーモクレオンの変色等により温度分布を測定す
ると、Ａ部は約550℃の温度に昇温しているのに対し、
Ｂ部は400℃という具合に共晶点（548℃）より低いた
め、合金層の生成が不十分となり、その結果、接合強度
は不安定なものとなっていた。As a result of the examination, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b),
Hottest core flame 16 of gas flame 16 burned by gas burner 15
a is irradiated for a short time (about 0.4 seconds) to heat the aluminum wire 12 and measure the temperature distribution due to the discoloration of the thermocleon.
Since the temperature of the part B is lower than the eutectic point (548 ° C.) at 400 ° C., the formation of the alloy layer becomes insufficient, and as a result, the bonding strength becomes unstable.
そこで、第８図（ａ）に示すように、２個のガスバー
ナ15をアルミニウム線12に対して角度Ｃをもたせて配設
し、この２個のガスバーナ15によってアルミニウム線12
に多方向からガス火炎16を照射すると、このガス火炎16
はアルミニウム線12を包むように流れる。これにより、
アルミニウム線12は均等に加熱されるため、良好な合金
層17が生成され、その結果、アルミニウム線12とCp線14
の接合強度は安定したものを得ることができる。Therefore, as shown in FIG. 8 (a), two gas burners 15 are disposed at an angle C with respect to the aluminum wire 12, and the aluminum gas 12
When the gas flame 16 is irradiated from multiple directions, the gas flame 16
Flows around the aluminum wire 12. This allows
Since the aluminum wire 12 is heated evenly, a good alloy layer 17 is formed, and as a result, the aluminum wire 12 and the Cp wire 14
Has a stable bonding strength.
また第８図（ｂ）に示すように、２個のガスバーナ15
を一直線上に配置すると、２本のガス火炎16がぶつかり
合ってチャック11を異常に加熱することになり、これに
より、アルミニウム線12の温度にバラツキが生じるた
め、第８図（ｃ）に示すように、２個のガスバーナ15を
互いにずらすと、２本のガス火炎16がアルミニウム線12
を包むように作用するため、アルミニウム線12を均一に
加熱することができるものである。Also, as shown in FIG. 8 (b), two gas burners 15
Are arranged in a straight line, the two gas flames 16 collide with each other and heat the chuck 11 abnormally, thereby causing a variation in the temperature of the aluminum wire 12. Therefore, as shown in FIG. When the two gas burners 15 are displaced from each other, the two gas flames 16
Therefore, the aluminum wire 12 can be uniformly heated.
第９図（ａ），（ｂ）は３個のガスバーナ15でアルミ
ニウム線12を加熱するようにした実施例を示したもの
で、この実施例においても、上記第８図（ａ），（ｃ）
で示した実施例と同様の作用効果を奏するものである。
そして３個のガスバーナ15の場合は、２個のガスバーナ
15で加熱するものに比べ、一層急速に、均一な加熱が行
えるものである。FIGS. 9 (a) and 9 (b) show an embodiment in which the aluminum wire 12 is heated by three gas burners 15. In this embodiment, too, FIGS. 8 (a) and 8 (c) are used. )
The same operation and effect as those of the embodiment shown in FIG.
And in the case of three gas burners 15, two gas burners
Compared to the method of heating in step 15, uniform heating can be performed more rapidly.
発明の効果 上記実施例の説明から明らかなように、本発明のコン
デンサ用リード線の接合方法によれば、複数個のガスバ
ーナが適当な角度をもって多方向からアルミニウム線を
加熱するようにアルミニウム線の周辺もしくはアルミニ
ウム線の通過軌道の周辺に複数個のガスバーナを配設
し、機械のタイミングに応じて一定のタクトまたは回転
数でガスバーナとアルミニウム線が相対的に接近，離脱
を繰り返すことによりガスバーナのガス火炎で形状が保
たれる範囲内でアルミニウム線に必要な熱を与えなが
ら、Cp線を押し込んで接合するようにしているため、ア
ルミニウム線とCp線の接合部に銅，アルミニウムなどか
らなる合金層がアルミニウム線の内部に均一に形成され
ることになり、その結果、鉄，銅，錫などの異種金属が
アルミニウム線の外部に露出するということはなくな
る。また、鉄や銅などの異種金属が飛散するということ
もなくなるため、電解コンデンサの電気特性である漏れ
電流不良やショート不良を起こすということはなくな
り、その結果、従来の溶接方法に比べ、高強度で、かつ
バラツキも少なく、非常に安定したリード線を得ること
ができるものである。As is clear from the description of the above embodiment, according to the method of joining a capacitor lead wire of the present invention, a plurality of gas burners heat an aluminum wire from multiple directions at appropriate angles. A plurality of gas burners are provided around the periphery or around the aluminum wire passage, and the gas burner and the aluminum wire are repeatedly approached and departed at a constant tact or rotation speed according to the machine timing. While applying the necessary heat to the aluminum wire within the range where the shape is maintained by the flame, the Cp wire is pushed in and joined, so that the alloy layer made of copper, aluminum, etc. Is uniformly formed inside the aluminum wire, and as a result, dissimilar metals such as iron, copper, and tin are removed from the aluminum wire. It will not that be exposed to the outside. In addition, since dissimilar metals such as iron and copper are not scattered, leakage current defects and short-circuit defects, which are the electrical characteristics of electrolytic capacitors, are not caused. It is possible to obtain a very stable lead wire with little variation.
第１図は本発明の一実施例におけるコンデンサ用リード
線の接合方法を示す概略図、第２図は同接合方法によっ
て得られたリード線の接合部の縦断面図、第３図はAl−
Cu系平衡状態図、第４図〜第６図は同接合方法により得
られた合金層部のAl−Cu−Snの界面変化を示す模式図、
第７図（ａ），（ｂ）は同接合方法のガス火炎による加
熱方法の検討例を示したもので、（ａ）は上面図、
（ｂ）は縦断面図、第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同
接合方法のガス火炎による加熱方法の一実施例を示した
もので、（ａ）は縦断面図、（ｂ），（ｃ）は上面図、
第９図（ａ），（ｂ）は同接合方法のガス火炎による加
熱方法の他の実施例を示したもので、（ａ）は上面図、
（ｂ）は縦断面図、第10図は従来の溶接方法を採用した
溶接装置の部分斜視図、第11図は従来の溶接方法を示す
原理図、第12図は従来の溶接方法によって作られたリー
ド線の接合部の断面図である。 11……チャック、12……アルミニウム線、13……Cpチャ
ック、14……Cp線、15……ガスバーナ、16……ガス火
炎、17……共晶合金層。FIG. 1 is a schematic view showing a method for joining lead wires for a capacitor according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a joined portion of lead wires obtained by the joining method, and FIG.
FIGS. 4 to 6 are schematic diagrams showing the interface change of Al-Cu-Sn in the alloy layer portion obtained by the bonding method,
FIGS. 7 (a) and 7 (b) show examples of studying a heating method using a gas flame in the same joining method. FIG. 7 (a) is a top view,
8 (b) is a longitudinal sectional view, and FIGS. 8 (a), (b) and (c) show an embodiment of a heating method using a gas flame of the same joining method. (B), (c) are top views,
9 (a) and 9 (b) show another embodiment of the heating method using a gas flame of the joining method, wherein (a) is a top view,
(B) is a longitudinal sectional view, FIG. 10 is a partial perspective view of a welding apparatus employing a conventional welding method, FIG. 11 is a principle view showing the conventional welding method, and FIG. 12 is a conventional welding method. FIG. 3 is a cross-sectional view of a joined portion of the lead wire. 11 ... chuck, 12 ... aluminum wire, 13 ... Cp chuck, 14 ... Cp wire, 15 ... gas burner, 16 ... gas flame, 17 ... eutectic alloy layer.
Claims (1)
チャックに保持されたアルミニウム線と、同じく予熱し
たチャックもしくは予熱していないチャックに保持され
たCp線を接合する接合方法において、複数個のガスバー
ナが適当な角度をもって多方向からアルミニウム線を加
熱するようにアルミニウム線の周辺もしくはアルミニウ
ム線の通過軌道の周辺に複数個のガスバーナを配設し、
機械のタイミングに応じて一定のタクトまたは回転数で
ガスバーナとアルミニウム線が相対的に接近，離脱を繰
り返すことによりガスバーナのガス火炎で形状が保たれ
る範囲内でアルミニウム線に必要な熱を与えながら、Cp
線を押し込んで接合することを特徴とするコンデンサ用
リード線の接合方法。In a joining method for joining an aluminum wire held on a preheated chuck or a chuck that is not preheated and a Cp wire held on a chuck that is also preheated or not heated, a plurality of gas burners are provided. A plurality of gas burners are arranged around the aluminum wire or around the passage of the aluminum wire so as to heat the aluminum wire from multiple directions at an appropriate angle,
Depending on the timing of the machine, the gas burner and the aluminum wire are repeatedly approached and separated at a constant tact or rotation speed to give necessary heat to the aluminum wire within the range where the shape is maintained by the gas flame of the gas burner. , Cp
A method for joining lead wires for capacitors, wherein the wires are pushed in and joined.
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| JP1158694A JP2767903B2 (en) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | How to join lead wires for capacitors |
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| JPH0323615A JPH0323615A (en) | 1991-01-31 |
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