JP4200353B2 - 封口板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池(一次電池および二次電池を含む)またはコンデンサー(電解コンデンサーおよび電気二重層コンデンサーを含む)等において、電池素子や電解液等の収容物を収容する圧力容器(ケース)の開口部を閉塞するために用いられる封口板の製造方法に関するものであり、また、高分子材料よりなる電子部品の封口板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、図9に示すように、樹脂等の高分子材料(以下、単に樹脂とも称する)よりなる円板状の封口板本体52を有し、この封口板本体52にアルミニウム等の導電体よりなる一対の電極端子53をインサート成形により一体化した封口板51が知られている。各電極端子53の外周面には、封口板本体52の肉厚内に埋設されて抜け止め作用および界面シール作用をなす環状の鍔部54が一体成形されている。また、電極端子53の外端部にはツメ端子またはラグ端子等の外部端子55が取り付けられており、この外部端子55はカシメにより、または必要に応じて溶接によって電極端子53に固定されている。
【0003】
しかしながら、上記従来の封口板51には、以下のような不都合がある。
【0004】
すなわち先ず、上記封口板51において、電極端子53の上下端面53a,53bにはそれぞれ、この上下端面53a,53bを覆うように樹脂廻りdが発生する。この樹脂廻りdは、封口板本体52の表面52a,52bの高さ位置と電極端子53の端面53a,53bの高さ位置とが本来同じであるべきところ、電極端子53に寸法誤差があるために、電極端子53の端面53a,53bの金型への密着力がばらつくことで発生する。その一方で、この電極端子53の外端部に外部端子55を溶接する場合には、この電極端子53の下側端面53bが電極端子53の受け面とされる。したがって電極端子53の端面53a,53bに樹脂廻りdが発生すると、溶接工程において廻り込んだ樹脂が絶縁体となるために溶接不良が発生し、これを原因として機能上の不都合を引き起こす虞がある。上記樹脂廻りdの発生原因は、図10に示すように電極端子53の端面53a,53bと金型58の間に寸法誤差である隙間cがあるため、樹脂を注入した際にこの部分に樹脂が入り込むからであり、また図11に示すように電極端子53の端面53a,53bの外周縁部の角がRもしくは面取りされているので、樹脂を注入した際にこの形状に沿うようにして樹脂が入り込むからである(注入した樹脂の流れを矢印Aで示す)。
【0005】
また、上記封口板51においては、封口板本体52と電極端子53の界面シールを主に上記したように環状の鍔部54で行なっているが、封口板本体52がその厚さ方向(天地方向)に変形すると、鍔部54に対する封口板本体52の密着性が低下するために、界面漏れを引き起こす虞がある。
【0006】
また、上記封口板51はアルミニウム等よりなるケース56に対して着座した状態でカシメ固定されるが(着座部を符号57で示す)、カシメ力により着座部57が支点となって封口板51がケース56に対して内側に撓むことがあり(撓み方向を矢印Bで示す)、この場合、電極端子53の鍔部54の外周縁部が角張った形状であるために、この電極端子53の鍔部54の外周縁部に応力集中が発生する。したがって、この応力集中を原因としてカシメ時に初期破損が発生したり、使用中の振動によって疲労破損が発生したりする虞がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、電極端子の端面に樹脂廻りが発生するのを防止することができ、もって外部端子溶接工程を行なう場合にその溶接精度を向上させて品質を安定化させることができる封口板の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
またこれに加えて、電極端子に対する封口板本体の密着性を向上させることができ、もってシール性を向上させることができる封口板の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の封口板の製造方法は、高分子材料よりなるプレート状の封口板本体に導電体よりなる電極端子が厚さ方向に貫通するように埋設され、前記電極端子は前記封口板本体に対してインサート成形により一体化され、前記電極端子の端面部は前記封口板本体に対して表面露出している封口板を製造する方法であって、前記封口板本体を成形する際に、前記封口板本体を成形するための金型のキャビティ空間に前記電極端子を挿入し、前記金型を型締めし、その型締め力によって前記電極端子の端面部の外周縁部を塑性変形させることにより径方向外方へ向けて突起を形成し、そのまま連続的に金型のキャビティ空間に成形材料を注入して前記封口板本体を成形することを特徴とするものである。
【0010】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【0011】
(1)樹脂に埋没している電極端子と封口板本体に段差を設ける構造とする。段差は電極端子の端面部とする。また、電極端子の端面部を段差とするのは例えば金型にて塑性変形させるものとする。
(2)電極端子の応力集中部に角アール部を設け、必要によっては封口板本体の反撓み側にリブを設ける構造とする。
(3)電極端子の端面部を段差にすることで、電極端子の鍔部と突起との間に、樹脂が物理的に抜け止め(アンダーカット)の状態になる構造とする。
【0012】
そして、上記構成によれば、以下の作用効果を奏することが可能である。
【0013】
(1)電極端子の端面部を段差にすることで、溶接不良の問題を解決することができる。また、段差をインサート成形時に金型にて塑性変形させる場合には、コストアップを伴うことがない。
(2)電極端子の鍔部の外周縁部に角アール部を設けることで、初期破損および耐久性を向上させることができ、より信頼性が高く安全な製品の提供が可能となる。
(3)電極端子の端面部を段差とし、電極端子の端面部を塑性変形させることにより突起が形成される場合には、樹脂が電極端子の鍔部との間に挟まれる状態となり、電極端子への樹脂の密着性がアップするため、更にシール性の向上が可能となる。
【0014】
また、本件提案のポイントは、これを以下のようにも捉えることができる。
【0015】
(1) 電極端子の端面部に封口板本体との段差を設け、この段差を塑性変形させることにより、電極端子端面部の樹脂廻りを防止することで溶接の作業性が向上するとともに、安定した品質を確保できることで歩留まりが向上する。また、塑性変形させた段差部は鋭角となり、この鋭角部により樹脂が囲まれる状態になるため、電極端子への樹脂の密着性が向上する。
【0016】
(2) また、電極端子の鍔部の応力集中部を角アールとすることで、封口板をアルミケースにカシメ固定する際に鍔部に発生する応力集中による破損および、実使用上コンデンサーが上下左右に振動した際に生じる疲労破壊を回避することができる。よって寿命向上が図れる。
【0017】
(3) 更に、上記2つの構成(塑性変形による鋭角・電極端子の鍔部)を組み合わせることで、電極端子に密着している樹脂部が物理的な抜け止めとなるクサビ効果を発揮することから、更に密封性の向上が図れる。また、クサビ効果によって電極端子への樹脂の密着力が均一化されるため、実使用上(ex.熱収縮)の経時変化による密封性が低下することがなく信頼性が向上できる。
【0018】
電極端子の端面部段差のつぶし込み量について、段差量は0.3〜0.8mm、より好ましくは0.5mmが好適である。0.3mmを下回ると樹脂の変形に対する束縛力が低下、すなわち電極端子端面と封口板本体表面との密着性が低下し、0.8mmを上回ると電極端子の割れ、すなわちクラックが発生する虞がある。
【0019】
また、電極端子の応力集中部に設ける角部のアールの範囲について、角アールの大きさはR0.1mm〜R0.5mm、より好ましくはR0.5mmが好適である(何故ならばアール寸法が大きいほど低応力であるため)。但し、スペースの制約がある場合には、R0.15mm前後が好適である。
【0020】
(4)電極端子端面と封口板本体表面とを密着させることで、電極端子の端面と封口板本体表面との間に樹脂廻りが発生するのを防止する。電極端子端面と封口板本体表面とを密着させるための方法として、電極端子の端面に突起を設け、電極端子端面および金型間の隙間への樹脂廻りを発生しにくくする。
【0021】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【0022】
図1は、本発明の実施例に係る封口板1の断面を示しており、その要部拡大図が図2に示されている。
【0023】
当該実施例に係る封口板1は、以下のように構成されている。
【0024】
すなわち先ず、高分子材料としてフェノール樹脂またはPPS樹脂等の耐熱性樹脂によってプレート状に成形された封口板本体2が設けられており、この封口板本体2に、アルミニウム等の導電体よりなる一対の電極端子3が厚さ方向に貫通するように埋設されており、電極端子3の外端部にSPCC等の鋼板よりなるツメ端子またはラグ端子等の外部端子4が取り付けられている。
【0025】
封口板本体2は、上記したようにフェノール樹脂またはPPS樹脂等の耐熱性樹脂によってプレート状に成形されており、例えば円板状に成形されて、コンデンサー等のケース5の開口部にカシメ手段によって封着される。
【0026】
一対の電極端子3はそれぞれ、封口板本体2に対してインサート成形により一体化されている。また、この電極端子3にはそれぞれ、円筒状を呈するその外周面3aに環状の鍔部6が一体成形されており、その上面6aの外周縁部には上記したところの応力集中部である角アール部7が設けられている。この角アール部7は、上方へ向けて突出する突起状に形成されており、その断面形状は丸みをもった半円形ないし略半円形または円弧形ないし略円弧形に形成されている。また鍔部6の下面6bには環状の溝8が設けられており、その外周側には、上記角アール部7と上下一対の凸部をなす環状の凸部9が設けられている。この鍔部6はその全部が封口板本体2の肉厚内に埋設されている。
【0027】
また、電極端子3の上下端面部3b,3cはそれぞれ封口板本体2に対して表面露出しており、この上下端面部3b,3cにそれぞれ外部端子または内部端子接続用の小径突起状の接続部3d、3eが設けられており、更にこの上下端面部3b,3cの外周縁部にそれぞれ、径方向外方へ向けて突出するとともに封口板本体2の樹脂が密着する突起10が一体成形されている。この突起10はそれぞれ、図3に示すように電極端子3の端面部3b,3cの外周縁部に封口板本体2の表面2a,2bよりも高さhの高い段差部11を設けてこの段差部11を塑性変形させることにより環状に形成されており、封口板本体2を成形するための金型(図示せず)による型締め力によって下方向または上方向に押圧されて塑性変形せしめられる結果として(押圧方向を矢印Bで示す)、径方向外方へ向けて突出しかつ先端(外周縁)を尖らせた断面三角形状ないし略三角形状のものとして形成されており、この突起10に対して封口板本体2の樹脂が密着している。
【0028】
当該封口板1の製造手順は、以下のとおりである。
【0029】
すなわち先ず、封口板本体2の成形に先立って電極端子3を成形する際に、図3に示したように電極端子3の上下端面部3b,3cにそれぞれ段差部11を形成する。
【0030】
次いで、封口板本体2の成形に際して、封口板本体2を成形するための金型のキャビティ空間に電極端子3を挿入し、金型を型締めするときにその型締め力によって、図4に示すように段差部11をそれぞれ塑性変形させて突起10を形成し、そのまま連続的に図5に示すようにインサート成形を実施し、すなわち金型のキャビティ空間に樹脂を注入して封口板本体2を成形する。封口板本体2の樹脂は成形圧力によって電極端子3に密着し、特に上側の突起10と鍔部6との間および鍔部6と下側の突起10との間にそれぞれクサビのように侵入してこれらの間隔を押し広げようとするため、その反発力によって密着力が高められる。
【0031】
次いで、図6に示すように電極端子3の端子接続部3dに外部端子4をカシメ手段によって接合する。更に、カシメ固定だけでは電極端子3と外部端子4との固定強度が不十分なことがあるため、必要に応じて固定強度を高めるべく両端子3,4間を溶接する。
【0032】
尚、段差部11を塑性変形させる結果として、上下の端面部3b,3cにはそれぞれ、封口板本体2の表面2a,2bと面一状に平面状の被押圧面12が形成される。また、この被押圧面12の内周側には円筒面状の立ち上がり面13が形成されるが、この立ち上がり面13は塑性変形の都合によって図7に示すように先細状のテーパ面状(円錐面状)となることもある。
【0033】
上記構成の封口板1においては、上記したように電極端子3の上下端面部3b,3cの外周縁部をそれぞれ金型の型締め力により塑性変形させることによって径方向外方へ向けて突出する突起10が設けられるために、この突起10と金型との間に樹脂廻りが発生するような隙間が形成されるのが防止されることになる。したがって、電極端子3の端面部3b,3cに樹脂廻りが発生せず、外部端子4の溶接工程の溶接精度を向上させることができるために、封口板1の品質を安定化させることができる。
【0034】
また、上記突起10に対して封口板本体2の樹脂が密着し、特に上側の突起10と鍔部6との間および鍔部6と下側の突起10との間にそれぞれ樹脂がクサビのごとく侵入してこれらの間隔を押し広げようとするため、その反発力によって密着力が高められる。したがって、樹脂が電極端子3から剥がれにくく、よって両者の界面シール性を向上させることができる。
【0035】
また、封口板本体2に応力集中を発生させ易い電極端子3の鍔部6の上面6aの外周縁部に上記形状を備えた角アール部7が設けられているために、封口板本体2に応力集中が発生するのを抑えることができ、初期破損や使用による疲労破損が発生するのを抑えることができる。
【0036】
尚、封口板本体2の強度を更に高めるべく必要によっては、図8(A)または(B)に示すように、封口板本体2の反撓み側の面(上面部2a)に強度補強用のリブ14を設けることにしても良い。
【0037】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【0038】
すなわち、上記構成を備えた本発明の封口板の製造方法においては、電極端子の端面部の外周縁部を径方向外方へ向けて突出させることで封口板本体を密着させる突起を設けたことにより、電極端子端面と封口板本体表面とが接触し、あるいは電極端子端面と封口板本体表面とが密着するために、樹脂廻りの発生を抑えることができる。したがって、電極端子の端面部に樹脂廻りが発生せず、外部端子溶接工程を行なう場合にその溶接精度を向上させることができるために、封口板の品質を安定化させることができる。
【0039】
また、この突起に対して封口板本体が密着するために、電極端子に対する封口板本体の密着性を向上させることができ、また、電極端子の上下端面部の外周縁部にそれぞれ突起が設けられる場合には、上下の突起間に封口板本体が挟み込まれてクサビ作用を発揮するために、上記密着性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係る封口板の断面図
【図2】 図1の要部拡大図
【図3】 同封口板の製造工程を示す断面図
【図4】 同封口板の製造工程を示す断面図
【図5】 同封口板の製造工程を示す断面図
【図6】 同封口板の製造工程を示す断面図
【図7】 本発明の他の実施例に係る封口板の要部断面図
【図8】 (A)および(B)とも本発明の他の実施例に係る封口板の平面図
【図9】 従来例に係る封口板の断面図
【図10】 従来例に係る封口板の製造工程を示す断面図
【図11】 従来例に係る封口板の製造工程を示す断面図
【符号の説明】
1 封口板
2 封口板本体
2a,2b 表面
3 電極端子
3a 外周面
3b,3c 端面部
3d,3e 端子接続部
4 外部端子
5 ケース
6 鍔部
6a 上面
6b 下面
7 角アール部
8 溝
9 凸部
10 突起
11 段差部
12 被押圧面
13 立ち上がり面
14 リブ
Claims (1)
- 高分子材料よりなるプレート状の封口板本体(2)に導電体よりなる電極端子(3)が厚さ方向に貫通するように埋設され、前記電極端子(3)は前記封口板本体(2)に対してインサート成形により一体化され、前記電極端子(3)の端面部は前記封口板本体(2)に対して表面露出している封口板(1)を製造する方法であって、
前記封口板本体(2)を成形する際に、前記封口板本体(2)を成形するための金型のキャビティ空間に前記電極端子(3)を挿入し、前記金型を型締めし、その型締め力によって前記電極端子(3)の端面部の外周縁部を塑性変形させることにより径方向外方へ向けて突起(10)を形成し、そのまま連続的に金型のキャビティ空間に成形材料を注入して前記封口板本体(2)を成形することを特徴とする封口板の製造方法。
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