JP4442176B2 - 積層固体コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体電解質層を有する積層固体コンデンサ及びその製造方法に関するものである。

従来、これら積層固体コンデンサとしては、アルミニウム等の弁作用金属箔にエッチング処理および化成処理を施して誘電体酸化皮膜層を形成し、該誘電体酸化皮膜層の上に固体電解質層と陰極層とを形成して成る陽極体を複数積層し、該積層された全ての陽極体を超音波溶接やレーザー溶接にて電気的、機械的に接続してコンデンサ素子とし、陽極端子並びに陰極端子に接続された該コンデンサ素子を絶縁性樹脂にて被覆したものが知られている。（例えは、特許文献１）

特開２００２−２６０９６８号公報

これら従来の積層固体コンデンサにおいては、陽極体の電気的、機械的な接続を超音波溶接やレーザー溶接にて実施しているが、超音波溶接においては、前記したように、累重される陽極体の表面には、拡面処埋をするためのエッチング処理層や化成処理による誘電体酸化皮膜層が形成されており、前記接続部のみにエッチング処理層や酸化皮膜層を形成させないようにマスキング等の処理をすることは、工程が複雑化することから、工程の簡素化を考慮して、これら接続部にも同様にエッチング処理層並びに酸化皮膜層が形成されていることから、これら接続される接続部の双方の表面に形成されているエッチング処理層並びに酸化皮膜層を越えて、各接続部の地金で同士が溶接されるようにするためには、より大きな超音波振動を与える必要が生じ、累重した下部の接続部を含めて全ての接合部を良好接続するために大きな超音波振動を与えた場合には、上部に累重した接続部が印加される大きな超音波振動により破断する等の不具合が生じたり、或いは、これら破断を生じないように印加される超音波振動を制御すると、累重した下部の接続部が良好に接続されないという問題があり、従って累重する陽極体の枚数が多くなるほど、超音波溶接時の超音波振動の調整が困難となり、そのため、累重する陽極体の枚数には限界があり、レーザー溶接においては、エッチング処理層並びに酸化皮膜層を越えて、各接続部の地金で同士が溶接されるようにするためには、より強力なレーザー照射を実施する必要が生じるとともに、累重した下部の接続部を含めて全ての接合部を良好接続するために強力なレーザー照射を実施した場合には、上部に累重した陽極体が溶断する不具合を生じたり、これら溶断しないようにレーザー照射の強度を制御すると、累重した下部の接続部が良好に接続されないという問題があり、従って累重する陽極体の枚数が多くなるほど、レーザー照射の強度の調整が困難となり、そのため、累重する陽極体の枚数には限界があった。

また、これら超音波溶接やレーザー溶接を、マスキング処理等を実施することで、前記接続部にエッチング処理層や誘電体酸化皮膜層を有しない部分に実施することも考えられるが、この場合には、エッチング処理層や酸化皮膜層を有するものの場合に比較しては良好に接続はされているものの、各接続部の陽極体間には、累重する陽極体の枚数が増えるほど、当該累重された陽極体の下部側において境界線が残存し易くなり、これら陽極体間の界面から剥離し易く、接続強度として不十分になりやすい。

よって、本発明は上記した問題点に着目してなされたもので、エッチング処理層や酸化皮膜層の有無や、累重する陽極体の枚数にかかわらず、陽極体の接続を良好に実施することのできる積層固体コンデンサ並びにその製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の積層固体コンデンサは、誘電体酸化皮膜層と固体電解質層と陰極層とをその表面に有する複数の陽極体が積層されたコンデンサ素子を、該コンデンサ素子の前記陽極体に接続された陽極端子並びに前記陰極層に接続された陰極端子の一部が外表面に露出するように外装ケースに封入、或いは絶縁性外装樹脂にて被覆して成る積層固体コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子に積層される陽極体の一部を、当該積層される陽極体の間に補強基材を挟持し、摩擦撹拌溶接にて電気的、機械的に接続したことを
特徴としている。
この特徴によれば、前記陽極体の一部を摩擦撹拌溶接にて接続することで、該接続部の表面にエッチング処理層や酸化皮膜層を有していても、これらエッチング処理層や酸化皮膜層が摩擦撹拌溶接におけるプローブの回転により破壊されて、地金同士が溶融して一体化するようになるため、エッチング処理層や酸化皮膜層の有無にかかわらず、前記陽極体の良好な接続を有する積層固体コンデンサを得ることができる。また、積層する陽極体の枚数に対しては、その陽極体の高さに対応してプローブの高さを変更することで、陽極体の積層枚数の変更に対しても容易に対応可能となり、従って積層する陽極体の枚数にかかわらず、前記陽極体の良好な接続を有する積層固体コンデンサを得ることができる。更に、摩擦撹拌溶接の際に、積層される陽極体の間に補強基材を挟持したので、金属箔の間に介在させた補強部材の一部が金属箔とともに接合され、機械的な接合強度を高めることができ、接続性の信頼性を向上させることもできる。

本発明の請求項２に記載の積層固体コンデンサは、請求項１に記載の積層固体コンデンサであって、
前記補強基材を前記陽極端子として用いて成ることを特徴としている。
この特徴によれば、陽極端子と陽極体とが摩擦撹拌溶接にて電気的、機械的に強固に接続されるとともに、陽極端子と陽極体との接続を別途実施する必要がなく、工程を簡素化できる。

本発明の請求項３に記載の積層固体コンデンサは、請求項１または２に記載の積層固体コンデンサであって、
前記補強基材が前記陽極体を成す金属材料と同種の金属材料であることを特徴としている。
この特徴によれば、溶接による合金形成等による金属拡散等の問題を回避できるとともに、これら異金属間における電池形成等による腐食等の問題も回避できる。

本発明の請求項４に記載の積層固体コンデンサの製造方法は、
陽極体表面に誘電体酸化皮膜層を形成する工程と、誘電体酸化皮膜層が形成された陽極体表面に固体電解質層並びに陰極層とを形成する工程と、複数の陽極体をその間に補強基材を挟持して積層する工程と、該積層された陽極体の一部を摩擦撹拌溶接にて電気的、機械的に接続する工程と、複数の陽極体が積層されて形成されたコンデンサ素子を、該コンデンサ素子中の陽極体に電気的に接続された陽極端子並びにコンデンサ素子中の陰極層に電気的に接続された陰極端子の一部が外表面に露出するように外装ケースに封入、或いは絶縁性外装樹脂にて被覆する工程と、を有することを特徴としている。
この特徴によれば、前記陽極体の一部を摩擦撹拌溶接にて接続することで、該接続部の表面にエッチング処理層や酸化皮膜層を有していても、これらエッチング処理層や酸化皮膜層が摩擦撹拌溶接におけるプローブの回転により破壊されて、地金同士が溶融して一体化するようになるため、エッチング処理層や酸化皮膜層の有無にかかわらず、前記陽極体の良好な接続を有する積層固体コンデンサを得ることができる。また、積層する陽極体の枚数に対しては、その陽極体の高さに対応してプローブの高さを変更することで、陽極体の積層枚数の変更に対しても容易に対応可能となり、従って積層する陽極体の枚数にかかわらず、前記陽極体の良好な接続を有する積層固体コンデンサを得ることができる。更に、摩擦撹拌溶接の際に、積層される陽極体の間に補強基材を挟持したので、金属箔の間に介在させた補強部材の一部が金属箔とともに接合され、機械的な接合強度を高めることができ、接続性の信頼性を向上させることもできる。

本発明の請求項５に記載の積層固体コンデンサの製造方法は、請求項４に記載の積層固体コンデンサの製造方法であって、
複数の陽極体が積層された積層体を、少なくとも前記摩擦撹拌溶接を実施する溶接部に位置する該積層体内の各陽極体間に間隙をほぼ有しない仮接合状態とし、該仮接合状態において前記摩擦撹拌溶接を実施することを特徴としている。
この特徴によれば、積層体の実際に溶接にて接続される接続部に位置する各陽極体間に間隙をほぼ有しない仮接合状態にて摩擦撹拌溶接を実施することで、接続部に空隙等の溶接欠陥部を生じることを大幅に低減でき、よって摩擦撹拌溶接によって、より安定して良好な電気的、機械的な接続状態を得ることができる。

本発明の請求項６に記載の積層固体コンデンサの製造方法は、請求項５に記載の積層固体コンデンサの製造方法であって、
前記仮接合状態とする方法が、前記積層体の上下方向からの加圧による加締めを含むことを特徴としている。
この特徴によれば、予め積層体を加圧して加締めることで、陽極体のエッチング処理層および酸化皮膜層を変形させて陽極体内における空隙を少なくできるとともに、各陽極体間の間隙を低減し、実際に溶接にて接続される接続部に位置する各陽極体を良好に密接させることができるとともに、摩擦撹拌溶接における積層体に積層された陽極体の位置ずれ等による不良を大幅に低減できるばかりか、溶接以前の積層体の取り扱い性も大幅に向上でき、摩擦撹拌溶接における作業性を向上できる。

本発明の請求項７に記載の積層固体コンデンサの製造方法は、請求項５または６に記載の積層固体コンデンサの製造方法であって、
前記仮接合状態とする方法が、超音波溶接、コールドウエルド、アーク溶接のいずれかを含むことを特徴としている。
この特徴によれば、積層体に積層されている各陽極体同士が、超音波溶接、コールドウエルド、アーク溶接のいずれかにより加圧されて陽極体のエッチング処理層および酸化皮膜層を変形させて陽極体内における空隙を少なくでき、かつ各陽極体間の間隙を低減することができるとともに、仮接続が成されて比較的強固に固定されるため、積層体に積層された陽極体の位置ずれ等をより生じ難くなるとともに、溶接以前の積層体の取り扱い性もより一層向上できる。

本発明の請求項８に記載の積層固体コンデンサの製造方法は、請求項４〜７のいずれかに記載の積層固体コンデンサの製造方法であって、
前記固体電解質層並びに陰極層とを形成する工程を、前記摩擦撹拌溶接による陽極体の接続工程の後に実施することを特徴としている。
この特徴によれば、固体電解質層或いは陰極層の形成を摩擦撹拌溶接後に実施することで、摩擦撹拌溶接による固体電解質層への機械的ストレスの印加に伴う陽極体と固体電解質層及び固体電解質層と陰極層の間の密着力の低下による電気的特性の低下、例えば静電容量の減少や等価直列抵抗の上昇を回避することができる。

本発明の請求項９に記載の積層固体コンデンサの製造方法は、請求項４〜８のいずれかに記載の積層固体コンデンサの製造方法であって、
積層された複数の陽極体が摩擦撹拌溶接により接続されて形成されたコンデンサ素子を、所定の大きさに切断する工程を有することを特徴としている。
この特徴によれば、切断後に摩擦撹拌溶接を実施する場合に比較して摩擦撹拌溶接を実施し易く、溶接部の変形や破損も生じ難くできるばかりか、切断ピッチを変更するだけで、寸法の異なるコンデンサ素子を簡便に作製できるようになるため、生産性を高めることができる。

本発明の請求項１０に記載の積層固体コンデンサの製造方法は、請求項９に記載の積層固体コンデンサの製造方法であって、
前記所定の大きさに切断する切断位置が、摩擦撹拌溶接により溶接接続された接続部上とされていることを特徴としている。
この特徴によれば、溶接する箇所数を低減でき、摩擦撹拌溶接の工程を簡素化することができる。

本発明の実施例を以下に説明する。

本実施例の積層固体コンデンサ１は、図１に示すように、複数（本実施例では４）の陽極体４が積層されて形成された積層固体コンデンサ素子（以下コンデンサ素子と略記する）と摩擦撹拌溶接にて接続された陽極端子５と、該陽極端子５と前記コンデンサ素子２を挟んで対向する側に、該コンデンサ素子２の外周部下面の露出する陰極層１３と導電性接着材７にて電気的並びに機械的に接合される陰極端子６と、これら陽極端子５並びに陰極端子６の露出部を除く部分を、前記コンデンサ素子２を被覆するように覆う外装樹脂３と、から主に構成されている。

以下、本実施例の積層固体コンデンサ１を図３並びに図４に示す製造工程に沿って以下に説明する。

まず、コンデンサ素子２を作製するために、図３（ａ）に示すように、弁作用金属であるアルミニウム箔１０の表面を拡面化するためのエッチング処理するとともに、陽極酸化により誘電体となる酸化皮膜１１を形成する。（図２参照）

尚、本実施例では弁作用金属であるアルミニウムから成るアルミニウム金属箔１０（以下金属箔１０と略記する）を用いたが、これら弁作用金属としてタンタル、チタン等の箔や、アルミニウムやタンタル、チタン等の焼結体を使用しても良い。

これら金属箔１０の厚みとしては、厚さが約１００μｍ程度とされており、これら箔の厚みは、使用する金属の機械的な強度等から適宜に選択すれば良い。

このようにして誘電体酸化皮膜層１１が形成された金属箔１０を、図３（ｂ）に示すように、４層積層するとともに、摩擦撹拌溶接を実施する接続線１４（図６参照）に該当する位置に、アルミニウムから成る断面視コ字状の補強部材８を、積層された金属箔１０を挟持するように装着する。

これら補強部材８を構成するアルミニウム板の肉厚としては、その厚みが０．２ｍｍ未満となると、補強部材としての良好な強度を得られないとともに、該補強部材の背面からプローブ２１（図５参照）を圧入して摩擦撹拌溶接を実施する場合に、スターロッド２０の回転速度、移動速度、角度等の制御を行い難く、安定した摩擦撹拌溶接が難しくなり、逆にこの厚みが著しく厚くなると、摩擦撹拌溶接に要する加工時間が長いものになってしまうことから、その厚みとしては０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲とすることが好ましく、本実施例では、約０．３ｍｍの厚みのアルミニウム板を使用している。

また、本実施例では、これら補強部材８や補強部材９として、陽極体４に使用される金属箔であるアルミニウムと同種の金属であるアルミニウムを用いることが好ましい。この場合、同種のアルミニウム金属としては、その主体成分がアルミニウムであって、副次成分の組成が多少異なるものであっても同種のアルミニウム金属に含まれる。このように、同種のアルミニウム金属を用いることは、これら補強部材８や補強部材９として陽極体４に使用される金属箔１０と異なる金属を使用した場合に、合金形成能が良好でなく、良好な接合強度が得られない不都合や、一方の金属が他方の金属に拡散することによる接合部の劣化や、電池形成等による金属の腐食が生じる等問題を回避できることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの問題を回避できる場合には、異なる金属を使用しても良い。

図３（ｂ）に示すように、補強部材８が装着された金属箔１０の積層体は、図示しないプレス台上において補強部材８とともにプレスヘッドにより、積層体の積層方向の上下方向から加圧されて、図３（ｃ）に示すように加締め部９が形成されて仮接合状態とされる。

そして、これら加締め部９が形成された積層体は、必要に応じて、摩擦撹拌溶接される溶接部を含む加締め部８が、超音波溶接、アーク溶接等による溶接や、コールドウエルド等が実施されることで、金属箔１０と補強部材８とがより強固に固定された仮接合状態とされる。尚、超音波溶接、アーク溶接等、コールドウエルド等の内、２つ以上の処理を組み合わせて実施するようにしても良い。

また、本実施例では、加締め部９を形成した後に超音波溶接、アーク溶接等による溶接やコールドウエルド等を必要に応じて実施するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら加締め部９を形成せずに、超音波溶接、アーク溶接等による溶接やコールドウエルド等により金属箔１０の積層体の溶接部を、陽極体４となる金属箔１０間にほぼ間隙を有しない仮接合状態を形成しても良い。

そして、これら加締め部９が形成され、必要に応じて超音波溶接、アーク溶接等による溶接やコールドウエルド等により、より強固な仮接合状態とされた積層体は、図３（ｄ）に示すように、補強部材８の上面から溶接部が加締め部９内に位置するように摩擦撹拌溶接を実施する。

この摩擦撹拌溶接においては、図５並びに図６に示すように、加工盤１６上にて、前記補強部材８の背面側から回転するスターロッド２０の先端に設けられたプローブ２１が所定深さまで圧入され、該圧入されたプローブ２１が図６に示すように、接合線に沿って移動されることにより摩擦撹拌溶接が実施されることで、溶接部１４が形成され、積層体の上下面に配置された部分の補強部材８と金属箔１０とが、電気的並びに機械的に接合される。尚、累重した全ての金属箔１０を良好に溶接するには、プローブ２１の長さを、溶接側に対して反対の位置である最下部となる金属箔１０並びに下面側の補強部材８に達する長さとすることが望ましく、また、当該長さとされたプローブ２１が、溶接側に対して反対の位置となる下側に配置された補強部材８に達するように圧入されると、これら下側に配置された補強部材８も金属箔１０とともに接合されるため、金属箔１０間の接続性が向上する。更には、累重した金属箔１０或いは金属箔１０と補強部材８の厚みに対応して、前記プローブ２１の長さを変更することで、累重する金属箔１０（陽極体４となる）の枚数にかかわらず、例えば１２枚などの多数の金属箔１０の接続であっても、安定した溶接を容易に得ることができる。

また、これら補強部材８の形状としては、摩擦撹拌溶接にて接続される溶接部１４の対向する両面に配置される各部位が一体状に連結された形状である断面視コ字状のものを本実施例では使用しており、このように断面視コ字状とすることは、これら補強基材８の積層体への装着を容易に実施できるとともに、該補強基材８が累重された金属箔１０とともにプレスにより加締め加工されることで、補強基材８にて挟持されるようになり、金属箔１０同士が間隙のない仮接合状態を保持するようになることから好ましいばかりか、溶接部１４の対向する両面に配置される補強基材８の部位が一体状に連結されていることで、これら両面に配置される補強基材８の各部位の位置ずれを防止するための保持が容易となり、摩擦撹拌溶接の作業性を向上できるばかりか、両面に配置される補強基材８の背面側から摩擦撹拌溶接を実施した場合において、溶接を実施する側と反対側となる面に配置された補強基材８の部位が脱落することを防止することもできることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、溶接部１４の対向する両面に配置される各部位が一体状に連結された形状として断面視ロ字状の補強基材を積層体に装着するようにしても良いし、その他の形状の補強部材を用いるようにしても良い。

この摩擦撹拌溶接においては、前記圧入したプローブ２１が回転することにより、補強部材８と金属箔１０と補強部材９（陽極端子５）との摩擦熱並びに加工熱が生じ、該摩擦熱並びに加工熱によって補強部材８と金属箔１０と補強部材９（陽極端子５）とを構成する金属であるアルミニウムが昇温、軟化されるとともに、該プローブ２１による回転により該軟化したアルミニウムが撹拌されることで、その表面に存在する酸化皮膜層が破壊されてアルミニウムの地金同士が軟化した状態で接触するようになり、該プローブ２１の移動に伴って、その後方において固化することで、補強部材８と金属箔１０と補強部材９（陽極端子５）とが強固に固相接続されるようになる。なお、実施例では、プローブを圧入して移動することで摩擦攪拌溶接を行っているが、プローブを圧入して一定時間回転させた後引き抜いて溶接を行うこともできる。

これら摩擦撹拌溶接においては、前記スターロッド２０に前記プローブ２１が先行するように、２〜５度の傾斜角θを設けるようにするのが好ましいが、これら傾斜角θは、使用する補強部材８の厚みや金属箔１０の枚数やスターロッド２０の回転数、並びに圧入する量等から適宜に選択すれば良い。

また、プローブ２１の形状等も使用する補強部材８の厚みや金属箔１０の枚数やスターロッド２０の回転数、並びに圧入する量等から適宜に選択すれば良い。

また、スターロッド２０の回転数、並びにプローブ２１を圧入する量や、移動速度等も、使用する補強部材８の厚みや金属箔１０の枚数等から適宜に選択すれば良い。

このようにして図３（ｄ）に示すように接続部１４が形成された後、図４（ｅ）に示すように、該接続部１４上を切断ラインとするとともに、該切断ラインの長さ方向の中間において接続部１４と直交する線分を切断ラインとして、金属箔１０を４等分に切断する。

このように金属箔１０にて摩擦撹拌溶接を実施した後に所定の大きさに切断することは、予め金属箔１０を所定の大きさに切断した後に、その端部位置を摩擦撹拌溶接する場合に比較して、摩擦撹拌溶接を容易かつ安定して実施でき、溶接部である接続部の変形や破損も生じ難くできるばかりか、寸法の異なるコンデンサ素子を簡便に作製できるようになるため、生産性を高めることができることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、予め金属箔１０を所定の大きさに切断した後に摩擦撹拌溶接を実施するようにしても良い。

また、本実施例のように、接続部１４上を切断ラインとすることは、溶接する接続部１４の必要数を低減でき、摩擦撹拌溶接の工程を簡素化することができることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら切断位置は適宜に選択すれば良い。

なお、金属箔１０の切断部には切断の際にバリが生じてしまうが、この金属箔のバリにより次工程の（詳細は後述）固体電解質層を形成するための溶液をコンデンサ素子内への効率のよい含浸が妨げられるため、また該バリの離脱などによるショートを防止するため、前記バリを研削、プレスなどの機械的除去方法や薬品処理などの化学的除去方法により除去する。その後コンデンサ素子を液中化成し、切断部端面等に酸化皮膜層を形成する。

このように所定の大きさに切断された金属箔１０の表面には、固体電解質層１２並びに陰極層１３が形成される。（図２参照）

これら固体電解質層１２の形成は、図４（ｆ）に示すように、所定の大きさに切断された金属箔１０の積層体を、前記接続部１４並びに陽極端子５となる補強部材８とをマスキングして保護した後、ポリピロールやポリアニリン並びにポリチオフェン等の導電性高分子を生成する重合性モノマーと酸化剤とを有する混合溶液に浸漬して導電性高分子から成る固体電解質層１２を形成する。

そして、該形成された積層体の外表面の固体電解質層１２の表面に、銀ペーストを塗布して陰極層１３を形成する。尚、本実施例では、これら銀ペーストによる陰極層１３を、積層体の外表面に主に形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、この陰極層１３を、積層されている各金属箔１０間に銀ペーストを能動的に注入すること等により、金属箔１０間に形成されている固体電解質層１２の表面にも形成しても良い。

これら本実施例のように、所定の大きさに切断した後に固体電解質層１２並びに陰極層１３を形成することは、固体電解質層１２或いは陰極層１３を有した状態で摩擦撹拌溶接を実施した場合に生じる固体電解質層１２への機械的ストレスの印加による陽極体４と固体電解質層１２及び陰極層１３との間での密着性低下による電気的特性の低下、具体的には静電容量の減少や等価直列抵抗の上昇等を回避できることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら固体電解質層１２或いは陰極層１３の形成において、摩擦撹拌溶接を実施する接続部に固体電解質層１２並びに陰極層１３が形成されないようにマスキング等を施す場合等においては、固体電解質層１２或いは陰極層１３を形成した後に、摩擦撹拌溶接を実施するようにしても良い。

このようにして、陰極層を形成することにより所定の大きさに切断された金属箔１０をコンデンサ素子２とした後、前記にて施したマスキングを除去するとともに、導電性接着材７により、コンデンサ素子２の下面の陽極端子５と反対側となる位置に、陰極端子６を接着して設け、これら陽極端子５と陰極端子６の下面が露出するように、外装樹脂３を被覆することで、積層固体コンデンサ１とする。

以上、本実施例のように摩擦撹拌溶接された接続部１４の断面の様子は、摩擦熱並びに加工熱により軟化したアルミが、撹拌されてアルミ地金同士が接触し、固化することで、境界のない強固な固相を形成しており、その接合強度も高いのに対し、従来の超音波溶接やレーザー溶接による接合部の断面の様子は、累重した陽極体の溶接側と反対位置となる下部側において境界線が残存し易くなり、この界面の接合強度も極めて不安定となっていることから、本実施例のように、接続部である陽極体４の表面にエッチング処理層や酸化皮膜層を有していても、これらエッチング処理層や酸化皮膜層が摩擦撹拌溶接におけるプローブ２１の回転により破壊されて、地金であるアルミ同士が溶融して一体化するようになるため、エッチング処理層や酸化皮膜層の有無にかかわらず、前記接続部１４の良好な接続を得ることができる。

以上、本発明を図面に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲での変更や追加があっても、本発明に含まれることは言うまでもない。

例えば前記実施例では、補強部材８の形状を断面視コ字状として、接続部１４の両側に補強部材８を配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら補強部材を接続部１４の一面のみに設けたり、或いはこれら補強部材を用いないようにして、金属箔１０のみを加締め加工するようにしても良い。

また、前記実施例では、補強部材８の接続部１４の下面側の部位を陽極端子５として用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、補強部材８と陽極端子５とを別体として、これら陽極端子５と補強部材８との接続を、摩擦撹拌溶接以外の手法にて実施するようにしても良い。

また、前記実施例では、陽極端子５となる補強部材８を、接続部１４の最下部位置に配置して摩擦撹拌溶接を実施しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、補強部材を累重した金属箔１０の間、例えば累重した金属箔１０中間位置等に挟持して摩擦撹拌溶接を実施し、該補強部材を折り曲げて陽極端子５とするようにしても良く、これにより、摩擦撹拌溶接の際に、金属箔１０の間に介在させた補強部材の一部が金属箔１０とともに接合され、機械的な接合強度を高めることができ、接続性の信頼性を向上させることもできる。

また、前記実施例では、プローブ２１を補強基材である補強部材８の背面側から圧入して摩擦撹拌溶接を行うようにしており、このようにすることは、累重された金属箔１０と摩擦撹拌溶接を行う回転するスターロッドとの間に前記補強基材８が介在することから、累重された上部の金属箔１０が回転するプローブにより変形、破断することによる不具合の発生を、大幅に低減することができることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら摩擦撹拌溶接を補強基材が配置されていない側から実施するようにしても良い。

また、前記実施例では、金属箔１０の積層体の上面に配された補強部材８の背面側から摩擦攪拌溶接を実施しているが、このほかにも前記金属箔１０の積層体の積層側面からプローブを圧入・移動することで摩擦攪拌溶接を実施することもできる。この場合も、摩擦攪拌溶接を実施する溶接部、つまり積層体の積層側面付近を間隙をほぼ有しない仮接合状態とし、前述のように、金属箔１０の上下方向から加圧による加締め方法や、超音波溶接、コールドウェルド、アーク溶接方法を用いてなされる。なお、前記金属箔１０の積層体の積層側面に補強基材を配してプローブを圧入・移動することで該金属箔１０の該プローブによる変形、破断を低減して摩擦攪拌溶接を行うこともできる。

また、前記実施例では、金属箔１０の接続部１４に相当する部分もエッチング処理や化成処理を実施しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら接続部１４に相当する部分を、予めマスキングしておき、これらエッチング処理や化成処理によるエッチング層や酸化皮膜層を形成しないようにしたものにも、本発明を適用できることは言うまでもない。また、エッチング処理や化成処理によるエッチング層や酸化皮膜層を形成されたものである場合において、これらエッチング層や酸化皮膜層を機械的な研磨や化学的な研磨により除去しても良い。

また、前記実施例では、コンデンサ素子２を絶縁性外装樹脂３にて被覆しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属ケースや絶縁性樹脂ケースなどの外装ケースを用い、コンデンサ素子２をこれら外装ケースに収納し、該コンデンサ素子２の陽極端子、陰極端子を外部に引き出すとともに、外装ケースの開口部を封口部材などにより封入しても良い。

また、前記実施例では、補強基材８を積層体に装着した後にプレスによる加圧にて加締めを実施しており、このようにすることは、補強基材８と積層体との間隙をほぼ無くすことができるとともに、該補強基材８も仮固定されることから、これら補強基材８の位置ずれを大幅に低減できることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら補強基材８を、積層体を単体にてプレスによる加圧にて加締めた後に、積層体に装着し、該装着した補強基材８を超音波溶接またはアーク溶接等による溶接やコールドウエルド等により固定するようにしても良い。

本発明の実施例における積層固体コンデンサを示す断面図である。 本発明の実施例にいて用いた陽極体の構成を示す断面図である。 本発明の実施例にいて用いた積層固体コンデンサの製造工程を示す図である。 本発明の実施例にいて用いた積層固体コンデンサの製造工程を示す図である。 本発明の実施例における摩擦撹拌溶接の実施状況を側方から見た図である。 本発明の実施例における摩擦撹拌溶接の実施状況を上方から見た図である。

符号の説明

１ 積層固体コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 外装（封止）樹脂
４ 陽極体
５ 陽極端子（補強部材）
６ 陰極端子
７ 導電性ペースト
８ 補強部材
９ 補強部材（陽極端子）
１０ 金属箔（アルミニウム箔）
１１ 酸化皮膜層
１２ 固体電解質層
１３ 陰極層
１４ 接続部
１５ 補強板
１６ 加工盤
２０ スターロッド
２１ プローブ

Claims (10)

1. 誘電体酸化皮膜層と固体電解質層と陰極層とをその表面に有する複数の陽極体が積層されたコンデンサ素子を、該コンデンサ素子の前記陽極体に接続された陽極端子並びに前記陰極層に接続された陰極端子の一部が外表面に露出するように外装ケースに封入、或いは絶縁性外装樹脂にて被覆して成る積層固体コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子に積層される陽極体の一部を、当該積層される陽極体の間に補強基材を挟持し、摩擦撹拌溶接にて電気的、機械的に接続したことを特徴とする積層固体コンデンサ。
2. 前記補強基材を前記陽極端子として用いて成ることを特徴とする請求項１に記載の積層固体コンデンサ。
3. 前記補強基材が前記陽極体を成す金属材料と同種の金属材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の積層固体コンデンサ。
4. 陽極体表面に誘電体酸化皮膜層を形成する工程と、誘電体酸化皮膜層が形成された陽極体表面に固体電解質層並びに陰極層とを形成する工程と、複数の陽極体をその間に補強基材を挟持して積層する工程と、該積層された陽極体の一部を摩擦撹拌溶接にて電気的、機械的に接続する工程と、複数の陽極体が積層されて形成されたコンデンサ素子を、該コンデンサ素子中の陽極体に電気的に接続された陽極端子並びにコンデンサ素子中の陰極層に電気的に接続された陰極端子の一部が外表面に露出するように外装ケースに封入、或いは絶縁性外装樹脂にて被覆する工程と、を有することを特徴とする積層固体コンデンサの製造方法。
5. 複数の陽極体が積層された積層体を、少なくとも前記摩擦撹拌溶接を実施する溶接部に位置する該積層体内の各陽極体間に間隙をほぼ有しない仮接合状態とし、該仮接合状態において前記摩擦撹拌溶接を実施することを特徴とする請求項４に記載の積層固体コンデンサの製造方法。
6. 前記仮接合状態とする方法が、前記積層体の上下方向からの加圧による加締めを含むことを特徴とする請求項５に記載の積層電解コンデンサの製造方法。
7. 前記仮接合状態とする方法が、超音波溶接、コールドウエルド、アーク溶接のいずれかを含むことを特徴とする請求項５または６に記載の積層電解コンデンサの製造方法。
8. 前記固体電解質層並びに陰極層とを形成する工程を、前記摩擦撹拌溶接による陽極体の接続工程の後に実施することを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の積層固体コンデンサの製造方法。
9. 積層された複数の陽極体が摩擦撹拌溶接により接続されて形成されたコンデンサ素子を、所定の大きさに切断する工程を有することを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の積層固体コンデンサの製造方法。
10. 前記所定の大きさに切断する切断位置が、摩擦撹拌溶接により溶接接続された接続部上とされていることを特徴とする請求項９に記載の積層固体コンデンサの製造方法。

Images