JP4019316B2 - アルミニウムコンデンサ電極の接合方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムコンデンサの電極の接合方法に関するもので、特に、少なくとも一方が、表面に絶縁性の被膜を有する電極箔に有効な電気的導通方法に関する。
なお、この明細書において、アルミニウムは、アルミニウムまたは、その合金を含む意味で用いる。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムコンデンサに用いられている電極は、厚さが１０μｍから２００μｍ程度の帯状のアルミニウム箔材に、先端に外部と接続される外部引出部が溶接または突出されている、厚さが５０μｍから４００μｍ程度の薄板短冊状でアルミニウム材からなる引出端子を機械的で電気的に接続した構造になっている。
従来、帯状のアルミニウム箔材はエッチングして表面拡大処理し、化成処理により表面に耐圧絶縁被膜を設けるアルミニウム箔材や、またはエッチングしていないプレーンで表面に自然酸化絶縁被膜を設ける帯状のアルミニウム箔材を、一枚または複数枚使用している。
このアルミニウム箔材と引出端子、またはアルミニウム箔材どうしの接合において、機械的な接続だけでなく、電気的な接続のために、従来、冷間圧接法と呼ばれる物理的に圧力を加える方法が広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記に述べた従来の技術では、コンデンサを小型化する目的で、電極箔表面を粗面化処理し、有効表面積を拡大していくと電極箔それ自身が脆くなりやすく、コンデンサ電極として組み立てる際、電極箔に破損の発生し、コンデンサ素子の電極として使用できなくなることから、コンデンサ小型化の隘路事項の一つになっていた。
【０００４】
本発明の目的とするところは、接続時における電極箔の破損の発生を防止しながら、アルミニウム箔材と引出端子、またはアルミニウム箔材どうしの機械的な接続だけでなく、確実な電気的な接続をとることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、粗面化し有効面積を拡大したアルミニウム化成電極箔と引出端子とを重ね合わせ、引出端子側の表面に３００００ｒｐｍから５０００００ｒｐｍの範囲で高速回転する、直径が０．０２ｍｍから１ｍｍの回転素子を接触させて摩擦熱で接合させる摩擦撹拌接合により電気的導通させることを特徴とするアルミニウムコンデンサ電極の接合方法を提供するものである。
【０００６】
また、本発明は、粗面化し有効面積を拡大した静電容量が０．９μＦ／ｃｍ ２ 以上のアルミニウム化成電極箔と引出端子とを重ね合わせ、引出端子側の表面に３００００ｒｐｍから５０００００ｒｐｍの範囲で高速回転する、直径が０．０２ｍｍから１ｍｍの回転素子を接触させて摩擦熱で接合させる摩擦撹拌接合により電気的導通させることを特徴とするアルミニウムコンデンサ電極の接合方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１の（ａ）は電極箔と引出端子を摩擦撹拌により接合する方法を説明するための断面を示している。図１の（ｂ）は、その接合後の、アルミニウムコンデンサの電極上面の概略図を示している。図２の（ａ）は、その接合部分の断面写真を示している。図２の（ｂ）は、その接合部分の上面写真を示している。
【０００８】
１は、引出端子で、先端に外部と接続される外部引出部２が溶接または突出されている、５０μｍから５００μｍ程度の薄板短冊状でアルミニウム材からなる。
３は、電極箔で５０μｍから２００μｍ程度の帯状のアルミニウム箔材で、エッチングして表面拡大処理し、化成処理により表面に耐圧絶縁被膜４を設けている。
【０００９】
５は、回転素子で、接合部分において、固体のまま回転しつつ移動し、摩擦熱により接合部分を軟化させ撹拌するものである。その材質はアルミニウム材よりも融点が高く、高温でも高度が高い材質である。その直径は小さすぎると電気的な接続が不十分になりやすく大きすぎると、回転数をあげないと接合部分表面が軟化しない前に接合表面部材が変形、ひび割れ、破損等により接合ができなくなる。回転数は高い方が作業速度は向上するが、回転素子の直径が大きくなると回転装置自体の発熱も大きくなる。回転素子の直径は０．０１ｍｍから５ｍｍ程度、好ましくは０．０２ｍｍから２ｍｍ程度、より好ましくは０．０５ｍｍから１ｍｍ程度が使用でき、１０００ｒｐｍ以上、好ましくは１００００ｒｐｍから５０００００ｒｐｍ、より好ましく３００００ｒｐｍから３０００００ｒｐｍ範囲で高速回転させる。
【００１０】
図１では引出端子と化成処理したエッチングアルミニウム箔材との接合を示しているが、エッチングしていないプレーンで表面に自然酸化絶縁被膜を設けたアルミニウム箔材でもよく、引出端子のかわりに、同じ化成処理したエッチングアルミニウム箔材を重ねても同様に接合できる。
なお、エッチングがより進み、貫通したピットの多いアルミニウム箔材どうしの接合の場合には、接合部分の箔材間に２０μｍから１００μｍ程度の薄板状のアルミニウム箔材を挿入してから接合すると電気的な接続がより確実になる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
厚さ１００μｍの帯状アルミニウム箔材のエッチング倍率を変えて静電容量を変化させ、化成電圧400Vにて、化成処理したアルミニウム箔材に、厚さ２００μｍの薄板状引出端子を重ね合わせ、引出端子側から直径０．５ｍｍの回転素子を圧入し、押し付け力３ｋｇｆ、回転素子の回転数６００００ｒｐｍ、接合速度３ｍｍ／ｓｅｃにて摩擦撹拌接合による接合をおこなった。
同じ構成のもので、従来の冷間圧接法にて接合したものと比較したものの結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】
静電容量が増加すると、つまり、エッチング倍率が増加すると、電極箔それ自身が脆くなりやすく、従来の方法では化成箔にひび割れ、破損が発生し、接合強度の低下、漏れ電流や接続抵抗の増加など、接合に不具合を生じ、高倍率に対応できないが、本発明による方法では充分高倍率に対応できる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、アルミニウム材の、電極箔どうし、電極箔と引出端子、または、電極箔と薄板を重ね合わせて接合する場合において、摩擦撹拌接合を用いて接続すると、有効表面積を拡大し、さらに化成により脆くなっている電極箔を破損せることなく、電極箔どうし、または、引出端子と電極箔を接合させることができ、コンデンサ電極として組み立てる際の隘路事項の一つになっていた電極箔破損の問題を回避でき、有効表面積をこれまで以上に拡大し、引出端子との機械的な接続だけでなく、確実な電気的な接続が可能となり、コンデンサの小型化が可能となる。
また、小径で高速回転の摩擦撹拌接合の回転素子を用いることにより、電極箔、引出端子を歪ませることがなくなり、より安定な接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合する方法を説明するための図である。
【図２】本発明の接合の写真である。
【符号の説明】
１…引出端子 ２…外部引出部 ３…電極箔 ４…絶縁被膜 ５…回転素子 ６…接合部分。
Claims (2)
- 粗面化し有効面積を拡大したアルミニウム化成電極箔と引出端子とを重ね合わせ、引出端子側の表面に３００００ｒｐｍから５０００００ｒｐｍの範囲で高速回転する、直径が０．０２ｍｍから１ｍｍの回転素子を接触させて摩擦熱で接合させる摩擦撹拌接合により電気的導通させることを特徴とするアルミニウムコンデンサ電極の接合方法。
- 粗面化し有効面積を拡大した静電容量が０．９μＦ／ｃｍ ２ 以上のアルミニウム化成電極箔と引出端子とを重ね合わせ、引出端子側の表面に３００００ｒｐｍから５０００００ｒｐｍの範囲で高速回転する、直径が０．０２ｍｍから１ｍｍの回転素子を接触させて摩擦熱で接合させる摩擦撹拌接合により電気的導通させることを特徴とするアルミニウムコンデンサ電極の接合方法。
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