JP4644839B2 - コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引出端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合するコンデンサ及びその製造方法に関する。

従来のコンデンサにおける外装ケースと封口体の接合手段として、例えば引出端子を密着状態で通過させた封口体をゴム等の電気絶縁材で構成し、一方、開口部を有する外装ケースをアルミニウムなどの金属製の有底筒状体で構成して、開口部を封口体により塞いで、両者を加締めもしくはレーザ溶接（シーム溶接）により密封接合して、電解液の漏出を阻止すると同時に、外部からの水や空気の侵入を防ぎコンデンサの劣化を極力防止するようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−６３９０８号公報（段落００２３、００２４、図２、３）

前記特許文献１に記載された接合手段において、加締めによる接合は、加締め部分を必要とするためコンデンサの外形が大きくなり、しかも外力に対して加締め部分に変形が起きやすく接合力を安定して保持できないばかりでなく、封口体の劣化により加締め力が弱まることがあり密着性の低下が避けられなかった。一方、レーザ光による接合は、加締めによる接合よりは接合力が強く、封口体の劣化にも密封力の低下は少ないが、溶着部分がレーザ光で照射できる部分、即ち外装ケースの開口部と封口体との当接面の外縁部をシーム溶着したものであり、接合強度及び密封性能の点でコンデンサの外装ケースと封口体の接合手段としては充分なものとは言えなかった。

また、封口体が樹脂材料で形成され、外装ケースが金属材料で形成された場合の接合では、両部材が異なる材料（樹脂材料・金属材料）で構成されているため、長期に渡るヒートサイクルのひずみにより接合強度が低下する恐れがあった。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、コンデンサが封口体（樹脂材料）と外装ケース（金属材料）の異なる材料で構成される場合であっても、封口体と外装ケースとの接合強度を高め、さらに外力に対してもより安定して接合力を保持でき、しかも長期に渡り接合強度が大きく、密封性能の高いコンデンサ及び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に記載のコンデンサは、引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引出端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合するコンデンサであって、前記外装ケースは金属材料で構成され、その開口部の開口端には、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させた表面処理が施され、該前記表面処理されたところに熱可塑性材料から成る封口体用当接材が一体に接合されており、前記封口体は樹脂で構成されて前記封口体用当接材に密着封止していることを特徴としている。
この特徴によれば、外装ケースが金属で、封口体が樹脂で構成されていても、外装ケースの開口端側の表面に一体的に接合した熱可塑性材料から成る封口体用当接材が設けられているので、外装ケースと封口体を樹脂同士で密着封止することができ、コンデンサの密封性能と接合強度の向上を図ることが可能となる。また、外装ケースの開口端側の表面処理されたところはナノレベルの超微細凹部が形成されているので、外装ケースと封口体用当接材との一体成形により外装ケースと封口体用当接材とが直接的に結合され、強固でかつ密封性が確保されている。

本発明の請求項２に記載のコンデンサは、請求項１に記載のコンデンサであって、前記熱可塑性材料は、ポリブチレンテレフタートまたはポリフェニレンサルファイドであることを特徴としている。
この特徴によれば、熱可塑性材料としてポリブチレンテレフタートまたはポリフェニレンサルファイドを使用することで、金属材料との一体成型が容易で密着性に富み、耐熱性、耐薬品性に優れているので、外装ケース内に電解液が含まれている発熱量の大きいコンデンサの封口体に適している。

本発明の請求項３に記載のコンデンサは、請求項１または２に記載のコンデンサであって、前記金属材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることを特徴としている。
この特徴によれば、金属材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた場合、コンデンサ素子が主としてアルミニウムで形成されていることから、コンデンサの電気特性に悪影響を与えることがない。また表面処理後の表面性状も均質で安定していて、熱可塑性材料との一体化による密封状態も良好である。

上記課題を解決するために、本発明の請求項４に記載のコンデンサの製造方法は、引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引出端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合するコンデンサの製造方法であって、前記外装ケースを金属材料で構成し、その開口部の開口端にアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理を施し、次いでこの表面処理が施された開口端に対して熱可塑性材料を加圧、加熱して前記外装ケースの開口端に封口体用当接材を一体成形し、その後、樹脂で構成した前記封口体を前記封口体用当接材に密着封止して外装ケースと封口体を接合することを特徴としている。
この特徴によれば、外装ケースの開口端を、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて、その表面にナノレベルの超微細凹部を形成することで、その開口端に熱可塑性材料を加圧、加熱して外装ケースと封口体用当接材とを一体成形するときに、外装ケースと封口体用当接材とが直接的に結合されて密着度を高くすることができるとともに、樹脂から成る封口体と金属材料の外装ケースとの直接接合よりも密封性能の高い強固な接合が可能となり、外装ケースを金属製のケースとした場合でも有効な接合方法となる。

本発明の請求項５に記載のコンデンサの製造方法は、請求項４に記載のコンデンサの製造方法であって、前記外装ケースと封口体用当接材との一体成形は射出成形で行うことを特徴としている。
この特徴によれば、外装ケースと封口体用当接材との一体成形時に射出成形圧が掛かるので、より強固な接合が可能であり、型を替えることで形状の自由度があり、かつ大量生産に好適である。

本発明の請求項６に記載のコンデンサの製造方法は、請求項５または６に記載のコンデンサの製造方法であって、前記金属材料に表面処理を施す前に、前記封口体用当接材と一体に成形される箇所に微細な凹部を形成したことを特徴としている。
この特徴によれば、射出成型時に、溶融した熱可塑性材料が金属材料の微細な凹部に入り込みアンカー効果で接合強度の強化が図れる。

本発明の実施例を以下に説明する。

図１は、本発明の実施例１におけるコンデンサの全体像を示す一部破断斜視図であり、図２は、コンデンサの表面処理された外装ケースを示す斜視図であり、図３（ａ）は、外装ケースの開口端に射出成形で設けられる封口体用当接材の射出成形金型および、外装ケースと封口体用当接材の一体成形過程を示す断面図であり、図３（ｂ）は、金型の射出成形によって形成された外装ケースと封口体用当接材の一体化品を示す断面図であり、図４（ａ）は、コンデンサ素子が設けられた封口体と外装ケースとの分解組立断面図であり、図４（ｂ）は、外装ケースと封口体の接合を示す断面図である。

本実施例１においては、図１に示すように、陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して前後に複数積層させた積層タイプのコンデンサ素子（以下、コンデンサ素子）５を収納可能な有底四角状とした外装ケース２の開口上端面２ａに、後で説明する射出成形方法で熱可塑性材料を用いて形成される封口体用当接材１８が接合されており、この封口体用当接材１８に２本の引出端子４を密封状態で外部に導出した四角状の封口体３を密着封止することで、電解液（図示省略）が充填された電解コンデンサ１を例として説明する。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して巻回された円筒状タイプのコンデンサ素子を用いた角状コンデンサや、電気二重層コンデンサ、フィルムコンデンサ等の各種コンデンサにも適用できるものである。

また、この引出端子４は電極箔に引出端子４の一方が接続され、他方が封口体３を貫通して封口体３に装着される。尚、本実施例で用いる引出端子４は、封口体３に予め外部引き出し用となる外部端子をインサート形成し、別途電極箔に接続した内部端子を前記外部端子と接続したものを用いても良い。

引出端子４のコンデンサ素子５との内部の接続部分は、特に図示しないが電極箔（陽極箔ならび陰極箔）と接続し易いように平板状に形成されている。また、コンデンサ素子５にはアルミニウムが使用されている。尚、本実施例では、使用するコンデンサ素子５を角状としていることから外装ケース２も四角状としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら使用するコンデンサ素子５の形状に応じて外装ケースの形状を設定すればよい。

図２に示される外装ケース２は外部からの強度に強く軽量なアルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料で形成されることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いた場合、コンデンサ素子５が主としてアルミニウムで形成されていることから、電池形成作用による腐食を防げコンデンサの電気特性に悪影響を与えることがなく、後述する表面処理後の表面性状も均質で安定し、封口体３として構成した樹脂材料との接合による密封状態も良好となる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の金属材料として鉄、銅、スズを用いる事も可能である。そして外装ケース２の開口上端面２ａには特殊な表面処理が施されている。

次に、この表面処理について具体的に説明すると、外装ケース２であるアルミニウム（ＡＩ）合金形状物の表面処理法として、次記する化合物の水溶液に浸漬する「水溶液浸漬法」があり、アルミニウム合金形状物をアンモニア（ＮＨ_３）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる。アンモニアの水溶液は、市販のアンモニア水をそのまま、又は希釈して使用できる。ヒドラジンを使用するときは、原料としてヒドラジン水和物やヒドラジン６０％水溶液が市販されておりこれを希釈しても使用できるし、ヒドラジン誘導体の水溶液、例えばカーボジヒドラジド（ＮＨ_２−ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ−ＮＨ_２）の水溶液も使用可能である。

水溶性アミン系化合物としては低級アミン類が使え、特にメチルアミン（ＣＨ_３ＮＨ_２）、ジメチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＮＨ）、トリメチルアミン（（ＣＨ_３）_３Ｎ）、エチルアミン（Ｃ_２Ｈ_５ＮＨ_２）、ジエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_２ＮＨ）、トリエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_３Ｎ）、エチレンジアミン（Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ_２）、エタノールアミン（モノエタノールアミン（ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ_２）、アリルアミン（ＣＨ_２ＣＨＣＨ_２ＮＨ_２）、ジエタノールアミン（（ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２）_２ＮＨ）、等が好ましく、これらを水に溶解して使用する。

使用する水溶液での前記化合物濃度は、２〜３０％程度が使用でき、浸漬時間は常温〜６０℃で数分〜３０分である。例えば、アンモニアであれば、濃度１０〜３０％、常温下で１５〜１２０分の浸漬が好ましい。これらの水溶液で浸漬処理したのち、水洗をして乾燥させる。アンモニア水溶液にアルミニウム合金を浸漬することで、その中のアルミニウムは水素を発泡しつつアルミン酸イオンとなって溶解され、表面はナノレベルの超微細な凹部が形成されたエッチング面となる。

尚、このアンモニア水溶液に浸漬後に水洗乾燥したアルミニウム合金の表面のＸ線電子分光法（ＸＰＳ）による分析では、アルミニウム合金の表面に窒素が残存しており、これが後述する外装ケース２と封口体３との接合に有効なものとなる。

また、表面処理された開口上端面２ａには、後述する外装ケース２と封口体用当接材１８との接合強度を、より高めるために前述した表面処理よりも先に前工程として化学エッチング工程を施すようにしても良く、この化学エッチング工程は、金属形状物の表面に化学的な腐食処理を施すことにより、その表面を粗くして凹凸形状を形成する工程である。

すなわち、この凹凸の形成上に、さらに前述で説明した表面処理を施すことで、ナノレベルの超微細な凹部が形成され、外装ケース２と後述する封口体用当接材１８との接合強度が高められる。したがって、前記した化学エッチング工程の順序としては前述した表面処理の工程よりも先に行うことが好ましい。

場合によっては、原材料である金属合金材料に対して化学エッチングを行うケースもあるが、好ましくは外装ケース２の形状に加工後の金属形状物に対して行なう方がよい。また、結果として金属形状物の表面に微細な凹凸が出来ていればよいため、化学エッチングに限らず、エアーブラスト処理による研磨であっても良いし、サンドブラスト処理による研磨であっても良い。

次に、封口体用当接材１８の成形方法について説明する。図３（ａ）に示されるように、封口体３を形成するための耐熱性に優れた金属で形成された射出成形金型（以下、金型）１０が用意されており、下部取付板１２の上面に可動下型１４が設けられ、あらかじめ内部に外部ケース２を設置させている。

上部取付板１１の下面には固定上型１３が設けられ中央部が外装ケース２内に嵌り込むように介挿され、可動下型１４に固定上型１３が載置されている。固定上型１３の下面には空洞部１５が形成され、この空洞部１５が固定上型１３の下面と外装ケース２の開口上端面２ａとでリング状の空洞型を構成する。尚、実施例１では、円筒状のコンデンサを示しているが、角状のコンデンサでは、前記空洞型は角状となる。

このリング状の空洞部１５の天井の一部には上下に貫通する注入路１３ｂが形成され、注入路１３ｂの上部開口と重なる上部取付板１１の同位置には、上下に貫通する貫通孔１１ｂが形成されており、貫通孔１１ｂ内に位置する注入路１３ｂの上端には樹脂注入孔１１ａが形成されている。

次いで、金型１０を利用した封口体用当接材１８の射出成形について具体的に説明すると、まず樹脂注入口１１ａには、ヒータ等で溶融した樹脂が射出プランジャ１６によって注入され、注入路１３ｂを介して空洞部１５に流れ込む。この樹脂は、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）の熱可塑性材料からなる樹脂材料で形成されており、この熱可塑性樹脂においては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），液晶ポリマー（ＬＣＰ），ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリ塩化ビニル，フッ素樹脂，アクリル等が用いられる。

特に、ＰＰＳ，ＰＢＴは、いずれも金属材料に対して密封性に優れ接合強度も大きく、通常使用時における耐熱性、耐薬品性および電気絶縁性に優れ、外装ケース２内に電解液が含まれている発熱量の大きいコンデンサ１の封口体用当接材１８に適している。液晶ポリマー（ＬＣＰ）としては、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリアミドイミド、ポリエステルカーボネート、ポリアゾメチンが好適に用いられる。また、熱可塑性エラストマーは、常温ではゴム弾性を有し、高温では可塑化されて溶融成形可能となる材料であり、スチレン系、オレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系、塩素化ポリエチレン系、ニトリル系、シリコーン系、１，２ポリブタジエン、トランス−１，４ポリイソプレン、塩素化エチレンコポリマー架橋体アロイなどを用いることができ、特にポリエステル系エラストマーやポリオレフィン系エラストマーが好適に用いられる。

そこで、本実施例では熱可塑性材料としてポリブチレンテレフタート（ＰＢＴ）またはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が用いられている。このように、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーは種類が豊富であり、外装ケース２に用いられる金属材料に応じて軟化性に好適なものを選択できる。特に熱可塑性エラストマーはその弾性力により、外装ケース２との密着度をより高めることができる。尚、これら樹脂材料には、ガラス繊維，カーボン繊維などの強化繊維や、無機物パウダー等の充填材や、着色材などの添加剤を添加してもよい。

空洞部１５内に樹脂を流し込ませ充填させたのち、樹脂注入口１１ａの上部より射出プランジャ１６を注入路１３ｂに向けて押し込み、さらに圧力を加えることで樹脂を表面処理が施された開口上端面２ａに密着させる。そして、樹脂を金型１０内で冷却させ固めたのち、下部取付板１２側から下方に可動下型１４を取り外し、金型１０を開口して外装ケース２を取り外すと、図３（ｂ）に示されるように外装ケース２の開口上端面２ａに封口体用当接材１８が一体に接合された成形品が完成する。

つまり、上記した射出成形は金型１０に溶融された熱可塑性樹脂をインサートして、樹脂に圧力が加えられ、金型を開き離型する方法であり、外装ケース２と封口体用当接材１８の一体成形時に射出成形圧が掛かるので、より強固な接合が可能であり、型を替えることで形状の自由度、生産性など最も優れた成形法である。また、熱可塑性樹脂のインサート用にロボットを用意すれば大量生産に好適となる。

次に、射出条件について簡単に説明すると、金型温度、射出温度は高い方が良い結果が得られるが無理に上げることはなく、熱可塑性樹脂を使う通常の射出成形時とほぼ同様の条件で十分な接着効果が発揮できる。要するに、円滑な封口体用当接材１８の成形を阻害しない範囲で出来るだけ高温の樹脂溶融物が外装ケース２の開口上端面２ａに接するようにすることが好ましい。

このように、外装ケース２の開口上端面２ａには、あらかじめ前述のアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させた「水溶液浸漬法」により、ナノレベルの超微細な凹部が表面処理されているため、この表面処理された当接面４ａに射出成形によって熱溶融された熱可塑性樹脂が金型に流れ込み、さらに、熱可塑性樹脂に射出圧が加えられるため開口上端面２ａに樹脂が均質的に密接された状態となる。そして、開口上端面２ａと熱可塑性樹脂との密着度が高い効果的な密着性能を得られ、かつ封口体用当接材１８と外装ケース２の強固な接合が可能となる。

さらに、開口上端面２ａに表面処理よりも先に前工程として前述した化学エッチング工程が施された場合には、開口上端面２ａの表面に微細な凹凸が形成されるため、熱溶融された熱可塑性樹脂が凹部内に入り込み、アンカー効果で封口体用当接材１８と外装ケース２との接合強度の強化が図られ、且つ当接面４ａの密着度を高くすることができ、長期に渡り接合強度の大きな封口体用当接材１８と外装ケース２との接合力の高い一体成形体となる。

尚、本実施例で示された射出成形以外の封口体用当接材１８と別の成形方法としては、特に図示しないが、一方の金型の空間部に熱可塑性樹脂をインサートして、他方の金型で閉めて加熱しつつ押し付ける成形法、即ち加熱プレス成形でも一体化品を得ることができる。量産に適した方法ではないが、接着の原理は、前述した射出成形による接着と同じである。

次に、図４（ａ）に示される封口体３は、前述した熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）が用いられ、特にポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドは、通常使用時における耐熱性、耐薬品性および電気絶縁性に優れ、外装ケース２内の電解液の封止に適しているが本発明はこれに限定されるものではなく、電気絶縁性に優れた樹脂やゴム等（以下単に封口体用樹脂という）であればいかなるものであってもよい。

封口体３の中央部の左右２箇所には貫通孔３ｂが形成され、この貫通孔３ｂにはコンデンサ素子５の上部に立設された左右２本の引出端子４が密封状態で挿通しており、引出端子４の固定方法としては、従来から採用されている締まり嵌めによる嵌合等が用いられるが、本発明の主題ではないので詳しい説明は省略する。そして、図４（ｂ）に示されるように、封口体３が外装ケース２の封口体用当接材１８状に載置予め外装ケース２の内部に充填された電解液内にコンデンサ素子５が浸される。

次いで、両部材１８，３の当接面が密着するように封口体３の上部より下方に向けて押圧し、所定の圧力を負荷する。この押圧を継続させたままで当接面近傍をヒータ等の加熱手段によって加熱することで、封口体用当接材１８と封口体３とが熱圧着（ホットプレス）により接合され、外装ケース２内にコンデンサ素子５が密着封止されたコンデンサ１が構成される。

尚、封口体３と封口体用当接材１８との接合については、熱圧着（ホットプレス）以外の他の接合方法として、接着材や超音波接合やレーザによる溶接接合を用いてもよく、内部のコンデンサ素子５および引出端子４に影響を与えず、且つコンデンサ１の密封性を確保できる構成であれば、別の封止方法を用いても良い。尚、レーザによる溶接接合の場合は、封口体３としてレーザ光の透過性材料を用い、封口体用当接材１８としてレーザ光の吸収性材料を用いればよい。

このようにして構成されたコンデンサ１の外装ケース２の開口上端面２ａには、あらかじめ前述したアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させた「水溶液浸漬法」により、ナノレベルの超微細凹部が形成された表面処理が施されるため、射出成形による一体成形によって外装ケース２と封口体用当接材１８とが隙間を生じさせない、且つ接合強度が大きい一体成形品となる。

つまり、外装ケース２の開口上端面２ａには熱可塑性樹脂材料の封口体用当接材１８が設けられるので、封口体用樹脂から成る封口体３と熱圧着（ホットプレス）や接着材や超音波接合やレーザ溶接等の方法で、簡便かつ確実に両者が接合または溶着することができる。

このようにして構成されたコンデンサ１は、密封性が高く、長期に渡って接合強度が低下することなく、電解液の漏れが確実に防止されるとともに、外部の水分や細かな異物等がコンデンサ１の内部に進入されることが未然に防止される。

以上の説明により実施例１では、外装ケース２が金属で、封口体３が封口体用樹脂で構成されていても、外装ケース２の開口端２ａ側の表面に一体的に接合した熱可塑性材料が設けられているので、外装ケース２と封口体３を樹脂同士で密着封止することができ、コンデンサ１の密封性能と接合強度の向上を図ることが可能となる。また、外装ケース２の開口端２ａ側の表面処理されたところはナノレベルの超微細凹部が形成されているので、外装ケース２と封口体用当接材との接合も強固でかつ密封性が確保されている。

次に、本発明の実施例２を図５に基づいて説明する。図５は、実施例２に係わる外装ケースに一体化された封口体用当接材と封口体との接合を示すコンデンサを示す断面図である。尚、本実施例２を含め以下、実施例３，４，５について順次説明するが、前述の実施例１と同様の構造部分に関しては、同一の符号を付すことにより詳細な説明は省略することにする。同様に金属材料の表面処理や熱可塑性樹脂等の詳細な説明についても割愛して説明する。

図５に示されるように、金属材料で形成された外装ケース２１の開口上端面２ａと開口外周面２ｃには表面処理が施されており、開口上端面２ａから開口外周面２ｃに掛けて射出成形によって熱可塑性樹脂の封口体用当接材１８ａが設けられている。封口体用当接材１８ａの上面は開口上端面２ａの大径となり、熱可塑性樹脂の封口体３１との当接面積が広く形成されている。

このように、開口上端面２ａの当接面よりも広い封口体用当接材１８ａを設けることで、封口体３１の下面３ａとの当接面が広く形成され、封口体３１が封口体用当接材１８ａに安定して設置されている。したがって、封口体３１と封口体用当接材１８ａとを前述した各種接合方法（熱圧着・接着材・超音波接合・レーザ溶接等）によって広範囲に渡って封口体３１の下面３ａと封口体用当接材１８ａとが接合されることから接合強度が一段と高められた接合となっている。

次に、本発明の実施例３を図６に基づいて説明する。図６は、実施例３に係わる外装ケースに一体化された封口体用当接材と封口体との接合を示すコンデンサを示す断面図である。図６に示されるように、金属材料で形成された外装ケース２２の上部は外方に向けて折曲げられ、さらに上方に向けて延設されるように折曲部２ｅが形成されている。この折曲部２ｅには平坦な設置面２ｆが形成され、設置面２ｆと開口内周面２ｂには表面処理が施され、射出成形によって熱可塑性樹脂の封口体用当接材１８ｂが一体に設けられている。

開口内周面２ｂの内径には熱可塑性樹脂の封口体３２が上方から押し込むように嵌合され取り付けられ、封口体３２と封口体用当接材１８ｂとを前述した各種接合方法（熱圧着・接着材・超音波接合・レーザ溶接等）によって接合させている。このように、封口体３の取り付け時には、開口内周面２ｂ内に封口体３２の外周面が嵌合挟持され、封口体用当接材１８ｂの上面に封口体３２の下面が当接した上で接合されるので、封口体３の外装ケース２２に対する接合強度の向上を図ることができる。

次に、本発明の実施例４を図７に基づいて説明する。図７は、実施例４に関わる外装ケースに一体化された封口体用当接材と封口体との接合を示すコンデンサを示す断面図である。図７に示されるように、金属材料で形成された外装ケース２３の上端部には外方に屈曲されるように開口平坦部２ｄが形成され、開口平坦部２ｄには表面処理が施され、射出成形によって熱可塑性樹脂の封口体用当接材１８ｃが一体に設けられている。

このように、開口平坦部２ｄが形成されたことで開口上端面２ａ’の面積を広くできるので、封口体用当接材１８ｃの設置面積が拡大できるとともに、封口体用当接材１８ｃと熱可塑性樹脂の封口体３３の下面３ａとの当接面が広く形成されることで、封口体３３が封口体用当接材１８ｃに安定して設置されている。したがって、封口体３３と封口体用当接材１８ｃとを前述した各種接合方法（熱圧着・接着材・超音波接合・レーザ溶接等）によって広範囲に渡って接合できることから、接合強度が高められた接合となっている。尚、外装ケース２３の開口平坦部２ｄは、上端部を外方に屈曲して形成されたが、これに代えて、開口平坦部２ｄを外装ケース２３の上端部を内方に屈曲して形成することもできる。

次に、本発明の実施例５を図８に基づいて説明する。図８は実施例５に係わる外装ケースに一体化された封口体用当接材と封口体とのレーザ照射を用いた接合を示すコンデンサを示す断面図である。図８に示される外装ケース２’はアルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料で形成され、外装ケース２’の開口上端面２ａには前述した表面処理が施され、外装ケース２’の内部には電解液が充填されている。そして、開口上端面２ａには射出成形によって後述するレーザ光２０を吸収しやすい熱可塑性樹脂から形成された吸収性材料である封口体用当接材１８’が一体に設けられている。

封口体３の周端部３ｄは、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）からなるレーザ光に対して透過性を有する樹脂材料から構成されており、熱可塑性樹脂においては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），液晶ポリマー（ＬＣＰ），ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリ塩化ビニル，フッ素樹脂，アクリル等が用いられ、熱可塑性エラストマーおいてはポリエステル系エラストマーやポリオレフィン系エラストマー等が用いられている。

このように、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーは種類が豊富であり、レーザ光の吸収性材料（封口体用当接材１８’に用いられる熱可塑性樹脂）に応じて、透過性又は軟化性に好適なものを選択できる。特に熱可塑性エラストマーはその弾性力により、レーザ光の照射時における吸収性材料との密着度をより高めることができる。

尚、これら透過性材料には、ガラス繊維，カーボン繊維などの強化繊維や、無機物パウダー等の充填材や、着色材などの添加剤を添加してもよい。ただし、後述する透過性材料へのレーザ光照射時において、少なくともレーザ光照射部分における透過性材料の部位ではレーザ光の透過率が１５％以上に保たれるように、透過性材料内の添加剤の含有量が調整されている。

封口体３’の中央部３ｃは電気絶縁性の封口体用樹脂で形成されており、少なくとも引出端子４に密着して接合可能な材料で構成されていれば好ましく、本実施例では熱可塑性樹脂を用いており、透過性または吸収性のどちらであっても良い。この封口体３’の形成については中央部３ｃと周端部３ｄを一体で成形可能な従来公知の２色成形や押出し成形によって構成されている。また、封口体３’の中央部３ｃをレーザ光の吸収性材料とすることで、後述するレーザ接合により中央部３ｃと周端部３ｄを一体とすることもできる。

このようにして構成された封口体３’の周端部３ｄを封口体用当接材１８’に載置させ、両部材３ｄ，１８の当接面が密着するように封口体３’の上部より下方に向けて押圧し、所定の圧力を負荷する。そして、図示されるようにレーザ光２０を周端部３ｄの上方より封口体用当接材１８に向けてレーザ光を照射する。

このレーザ光２０について説明すると、レーザ光２０に用いられるレーザには半導体レーザ，ＹＡＧレーザ，ＣＯ_２レーザを用いる事が好ましく、本実施例では半導体レーザを用いており、レーザ光２０の吸収性材料である封口体用当接材１８’を構成する熱可塑性樹脂の種類に応じて種々のレーザ光照射条件を変更して最適なレーザ光２０を構成するようにすると良い。

このレーザ光の照射によってレーザ光２０が透過性材料の周端部３ｄを透過して、吸収性材料の封口体用当接材１８’に照射されることで、封口体用当接材１８’の上面が昇温され、この昇温熱によって封口体用当接材１８’と、その当接する周端部３ｄの下面３ａ’とが軟化または溶融され接合されることで密着封止される。尚、前述した透過性材料のレーザ光透過率が１５％以上であれば、レーザ光２０を有効に封口体用当接材１８’の当接面に照射することができるので、コンデンサ１’の生産性の向上と省エネ化が図れる。

そして、レーザ光２０の照射作業を止めて封口体用当接材１８’と周端部３ｄの接合作業を終了させ、封口体３’の押圧状態を解除する。このように、レーザ光２０を照射している間、当接面を押圧することにより密着度が高められ、効率的に接合強度の大きい接合が可能となる。尚、レーザ照射の前工程として事前にヒータ等で封口体用当接材１８’および周端部３ｄの当接面の接合予定部を含む近傍を暖めておけば、レーザ光照射による昇温状態への移行を早めることができるとともに、溶融または軟化された透過性樹脂である周端部３ｄと吸収性樹脂である封口体用当接材１８’との密着性がより高められるとともに、封口体用当接材１８’と封口体３’との接合強度の強化が図られた接合となる。

したがって、両者１８’，３’の当接面の密着度を高くすることができコンデンサ１’の密封性が向上されるので、外部から水分や異物等がコンデンサ１’の内部に進入することを未然に防ぎ、電解液の蒸発した気体がコンデンサ１’から散出することも確実に防止される。また透過性材料である周端部３ｄを介して当接面（封口体用当接材１８’）のどの様な箇所にもレーザ光を照射でき、封口体用当接材１８’を広範囲に渡ってレーザ照射すれば接合力をより高めることがでる。

尚、レーザ光２０を照射する前工程として、封口体用当接材１８’の近傍にヒータ等で熱を加えて、周端部３ｄの下面３ａ’とを熱溶着又は超音波溶接で仮接合させることで、レーザ光２０の照射時に封口体用当接材１８’と封口体３’の位置合わせを省略することができ連続生産に好適であり、かつ熱溶着部又は超音波溶接部の再溶融化により両者の密封部の均質化が図れることから好ましい。また、レーザ光２０を照射している間は、封口体３’を前述の所定圧力にて押圧状態とすることにより密接度を高め、効率良くレーザ光照射による封口体用当接材１８’と封口体３’の両部材の接合強度をさらに高めるようにしてもよい。

以上の実施例５の説明により、封口体用当接材１８’と封口体３’の接合のために、加締め部分等を必要とせずコンデンサ１’の小型化が図れ、しかもレーザ光２０の照射により封口体用当接材１８’と周端部３ｄの下面３ａ’との当接面が面接合されているので、外力に対しても接合力が低下することがなく、長期に渡り接合強度が大きく、密封性能の高い接合構造のコンデンサ１’が得られる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば上記実施例５の変形例として、実施例２〜４の各コンデンサ４１，４２，４３の形状を適用してもよい。

また、前記実施例１〜５では、封口体より外部に引き出された引出端子は直線状をなしているが、これに限らず、陰極側、陽極側の引出端子を離間する方向に封口体の面に沿って折り曲げ、チップ品として用い、表面実装に対応させることもできる。

また、実施例１に記載の封口体用当接材１８を構成する材料を、実施例２〜５の封口体用当接材１８にも任意に適用できる。

本発明の実施例１におけるコンデンサの全体像を示す一部破断斜視図である。 コンデンサの表面処理された外装ケースを示す斜視図である。 （ａ）は、外装ケースの開口端に射出成形で設けられる封口体用当接材の射出成形金型および、外装ケースと封口体用当接材の一体成形過程を示す断面図であり、（ｂ）は、金型の射出成形によって形成された外装ケースと封口体用当接材の一体化品を示す断面図である。 （ａ）は、コンデンサ素子が設けられた封口体と外装ケースとの分解組立断面図であり、（ｂ）は、外装ケースと封口体の接合を示す断面図である。 本発明の実施例２における外装ケースに一体化された封口体用当接材と封口体との接合を示すコンデンサを示す断面図である。 本発明の実施例３における外装ケースに一体化された封口体用当接材と封口体との接合を示すコンデンサを示す断面図である。 本発明の実施例４における外装ケースに一体化された封口体用当接材と封口体との接合を示すコンデンサを示す断面図である。 本発明の実施例５における外装ケースに一体化された封口体用当接材と封口体とのレーザ照射を用いた接合を示すコンデンサを示す断面図である。

符号の説明

１、１’ コンデンサ
２、２’ 外装ケース
２ａ、２ａ’ 開口上端面
２ｂ 開口内周面
２ｃ 開口外周面
２ｄ 開口平坦部
２ｅ 折曲部
２ｆ 設置面
３、３’ 封口体
３ａ、３ａ’ 下面
３ｂ 貫通孔
３ｃ 中央部
３ｄ 周端部
３ｅ 側端面
４ 引出端子
４ａ 当接面
５ コンデンサ素子
１０ 射出成形金型
１１ 上部取付板
１１ａ 樹脂注入口
１１ｂ 貫通孔
１２ 下部取付板
１３ 固定上型
１３ｂ 注入路
１４ 可動下型
１５ 空洞部
１６ 射出プランジャ
１８、１８’ 封口体用当接材
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 封口体用当接材
２０ レーザ光
２１，２２，２３ 外装ケース
３１，３２，３３ 封口体
４１，４２，４３ コンデンサ

Claims (6)

1. 引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引出端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合するコンデンサであって、前記外装ケースは金属材料で構成され、その開口部の開口端には、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させた表面処理が施され、該前記表面処理されたところに熱可塑性材料から成る封口体用当接材が一体に接合されており、前記封口体は樹脂で構成されて前記封口体用当接材に密着封止していることを特徴とするコンデンサ。
2. 前記熱可塑性材料は、ポリブチレンテレフタートまたはポリフェニレンサルファイドである請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記金属材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金である請求項１または２に記載のコンデンサ。
4. 引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引出端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合するコンデンサの製造方法であって、前記外装ケースを金属材料で構成し、その開口部の開口端にアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理を施し、次いでこの表面処理が施された開口端に対して熱可塑性材料を加圧、加熱して前記外装ケースの開口端に封口体用当接材を一体成形し、その後、樹脂で構成した前記封口体を前記封口体用当接材に密着封止して外装ケースと封口体を接合するコンデンサの製造方法。
5. 前記外装ケースと封口体用当接材との一体成形は射出成形で行う請求項４に記載のコンデンサの製造方法。
6. 前記金属材料に表面処理を施す前に、前記封口体用当接材と一体に成形される箇所に微細な凹凸を形成した請求項４または５に記載のコンデンサの製造方法。

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