JP4918804B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサに関し、特に電極箔と引出端子との冷間圧接による接続構造に関する。

従来、コンデンサとしては、電解コンデンサ、電気２重層コンデンサなどがあり、高純度アルミニウム箔の表面を粗面化し、陽極酸化して酸化皮膜を形成した陽極箔と、高純度アルミニウム箔の表面を粗面化した陰極箔のそれぞれにアルミニウムからなる引出端子を接続し、該陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて巻回又は積層することでコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に駆動用電解液を含浸し、アルミニウムなどからなる外装ケースに収納し、開口部を弾性材料等からなる封止部材で密封されている。

この電極箔と引出端子との接続は、アルミニウム箔と引出端子の機械的な接続とともに、アルミニウム箔と引出端子との電気的にも接続する必要がある。そしてこの接続方法には、従来よりステッチ、超音波溶接、レーザ溶接、冷間圧接（コールドウェルド）等種々のものが提案されており、その中でもアルミニウム箔と電極タブとを冷間圧接法により接続される方法が知られている（特許文献１）。

特開平５−１５２１７４号公報

ところで、引出端子と電極箔とを冷間圧接にて接続する際には、図３に示すように、冷間圧接用の基台９’に、引出端子２’及び電極箔１’が載置され、冷間圧接チップ４’を矢印方向に移動して加圧することで、引出端子２’及び電極箔１’がそれぞれ圧接接続される。

この冷間圧接チップ４’は、先端面６’と外周が傾斜面１１’となる台形状の突起からなり、図４に示すように、このチップ４’の加圧時に、先端面６’及び傾斜面１１’によって、矢印Ｘ’方向、Ｙ’方向などの周囲に加圧部分のアルミニウムが塑性変形によって流動するため、接続部７’と電極箔１’の側面との距離ｔ２が短い場合には、前記矢印Ｘ’方向及びＹ’方向に流動したアルミニウムによって、電極箔１’及び引出端子２’の側面における接続部７’近傍に亀裂１０が生じてしまう（特に電極箔の接続部近傍）。この亀裂部分が膨らむ等の歪みによってコンデンサ素子の巻回時に巻ずれなどの現象が生じるなどの問題がある。従って前記接続部７’と電極箔１’との距離を長くしなければならず、コンデンサの小形化を困難にしている。特に近年、コンデンサの静電容量を増やす市場要求より、コンデンサの電極箔の粗面化率を増やし、電極箔の表面積を拡大させた高倍率箔を用いる場合には、上記の亀裂１０が生じやすい傾向にある。従って、特許文献１の冷間圧接方法では、未だ接続部の信頼性を満足できるものではない。

そこで、本発明は、小形化可能な引出端子と電極箔との信頼性の高い冷間圧接による接続構造を備えたコンデンサを提供することを目的としている。

そこで、上記の課題を解決した本発明のコンデンサは、
引出端子と電極箔とが冷間圧接によって接続されたコンデンサであって、前記引出端子と電極箔とが接続された接続部近傍を積層方向にせん断して形成されたせん断部が、前記電極箔の側面と略並行に形成されたことを特徴としている。
これによると、引出端子と電極箔の接続部近傍が積層方向にせん断されているため、冷間圧接時の引出端子及び電極箔の塑性変形による流動が抑制されるとともに該塑性変形量が低減され、信頼性の高い接続部を形成することができる。

また、前記引出端子と電極箔は重ね合わされて、冷間圧接チップによって加圧され、該冷間圧接チップの側面により、前記引出端子と電極箔の一部を積層方向にせん断させるとともに、前記冷間圧接チップの先端面にて前記引出端子とコンデンサ用電極箔とが接続されたことを特徴としている。
これによると、冷間圧接チップの側面により、電極箔を部分的に積層方向にせん断させることで、冷間圧接時に前記冷間圧接チップによる電極箔及び引出端子の塑性変形量を低減するとともに、該塑性変形による流動を抑制して該引出端子及び電極箔のそれぞれを接続できるため、信頼性の高い接続部を形成することができる。

また、前記冷間圧接チップの側面の一部を、引出端子及び電極箔面に対して略直角としたことを特徴としている。これによると、確実に引出端子及び電極箔の一部は積層方向にせん断される。

また、前記引出端子と電極箔とのせん断部が、該電極箔の側面近傍に形成されたことを特徴としている。これによると、引出端子及び電極箔の塑性変形による流動が抑制され、接続部と引出端子又は電極箔の側面との間の亀裂が生じることなく冷間圧接用チップの圧接位置を電極箔の側面から近い距離まで縮めることができるため、コンデンサとしての小形化が実現できる。

また、前記引出端子と電極箔の接続部は、電極箔の側面から少なくとも３ｍｍ以下であることを特徴としている。これにより、コンデンサ素子の高さ寸法を低減でき、小形化が実現できる。

前記接続部が複数であることを特徴としている。これによると、複数の接続部を形成することで、回転方向への機械的ストレスに強い接続部を形成できる。

前記接続部が電極箔側より形成されたことを特徴としている。これによると、引出端子と電極箔との接続性が向上する。

本発明によれば、小形化されたコンデンサであっても、引出端子と電極箔との信頼性の高い冷間圧接による接続構造を備えたコンデンサを実現できる。

本発明に係るコンデンサを実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下に説明する。

本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図１は、本発明の実施例として例示する電解コンデンサの引出端子２と電極箔１との接続工程及び接続部７を示す断面図であり、図２は、本発明の実施例の電解コンデンサにおける引出端子２と電極箔１との接続部７を示す上面図である。

まず、コンデンサとしては、電解コンデンサ、電気２重層コンデンサ等があり、本発明の実施例では電解コンデンサを用いて説明する。電解コンデンサのコンデンサ素子は、陽極箔及び陰極箔で構成される電極箔１の間にセパレータを介在させて巻回又は積層されて形成されており、前記陽極箔及び陰極箔の各々には、引出端子２が接続されている。陽極箔は、アルミニウムなどの金属箔にエッチング層及び酸化皮膜層が形成され、陰極箔は、アルミニウムなどの金属箔にエッチング層と必要に応じて酸化皮膜層が形成されている。

ここで、電極箔１と引出端子２との接続工程について説明する。図１に示すように、基台９上に、引出端子２とその上に重ねて電極箔１が載置される。冷間圧接チップ４は、先端が突起形状をなし、先端面６とこの先端面６から所定角度外側に傾斜する３つの傾斜面１１と、前記先端面６から引出端子２及び電極箔１の面に対して略直角となる１つのせん断面５とからなる突起が、冷間圧接チップ４の中心から線対称に２つ形成されている。この冷間圧接チップ４は、そのせん断面５が、電極箔１の側面近傍に、電極箔１の側面と略並行になるように配置されている。冷間圧接チップ４は、矢印のとおり、基台９上に載置された引出端子２及び電極箔１に向かって移動して、電極箔１側より加圧して該引出端子２と電極箔１が接続固定される。

図１に示すように、この冷間圧接チップ４を加圧する際には、チップ４のせん断面５によって、電極箔１を積層方向にせん断されてせん断部８が形成されるとともに、図２に示すように、チップ４の傾斜面１１によって、矢印Ｙ方向へ圧接されて塑性変形により流動した引出端子２及び電極箔１が逃げ部３に吸収され、チップ４の先端面６にて引出端子２及び電極箔１との接続部７が形成される。ここで、冷間圧接チップ４のせん断面５によってせん断された電極箔１のせん断部８と電極箔１の側面との距離ｔ１は、塑性変形による流動が少ないため、３ｍｍ以下と極めて短くすることができる。

なお、図１に示すように、冷間圧接チップ４のせん断面５によって、電極箔１は積層方向へせん断されるが、ここで言うせん断とは、冷間圧接チップ４によって、電極箔１又は引出端子２の面に対して略直角方向に圧接される面が形成されていればよく、電極箔１又は引出端子２の全部が切断されることを示すものではない。従って、図１に示すように、電極箔１は冷間圧接チップ４のせん断面５によって略直角方向のせん断部８が電極箔１の厚さを超えて形成されていてもよく、また該せん断部８は、電極箔１の半分程度の厚さで形成されていても良い。

このように、冷間圧接チップ４によって、引出端子２と電極箔１のせん断部８を電極箔１の側面近傍に、該電極箔１の側面と略並行に形成することで、図２に示すように、矢印Ｘ方向への圧接された引出端子、特に電極箔１の塑性変形による流動を防ぐとともに該塑性変形量を低減し、チップ４の傾斜面１１によって、圧接された引出端子２及び電極箔１の塑性変形による流動の吸収量が大きい矢印Ｙ方向に案内させながら引出端子２及び電極箔１が接続されるため、接続部７と、電極箔１の側面との距離ｔ１が短く、圧接された引出端子２及び電極箔１の塑性変形による流動を吸収する領域が狭い場合であっても、前記接続部７の近傍に亀裂１０が生じることがなく、引出端子２と電極箔１とを確実に接続できる。

なお、この冷間圧接チップ４によって冷間圧接接続する際に、引出端子２及び電極箔１のせん断部８の近傍を別途固定治具（図示せず）にて固定した状態で冷間圧接することで、冷間圧接チップ４のせん断面５による引出端子２及び電極箔１のせん断を効率よく行うことができる。

なお、この冷間圧接チップ４の２つの先端面６によって引出端子２と電極箔１との接続部７を２箇所以上形成することで、回転方向への機械的ストレスに強い接続部７を形成できるが、接続部７を１つにしてもよい。

また、電極箔１の側面と略並行にせん断することで、圧接による引出端子２及び電極箔１の塑性変形による流動を効果的に抑制でき、信頼性の高い接続部７を形成することができる。

また、コンデンサ素子として、陽極箔と陰極箔をセパレータを介して積層したコンデンサ素子を例示したが、これに限らず陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回するコンデンサ素子を用いてもよい。

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、実施例では、コンデンサとして電解コンデンサを例示して説明してきたが、これに限らず、電気２重層コンデンサ、電気化学キャパシタなどの各種素子より導出された複数の引出端子２と電極箔や集電電極箔との接続に適用でき、更には、電池にも適用できる。

本発明の実施例の電解コンデンサにおける引出端子と電極箔との接続工程及び接続部を示す断面図である。 本発明の実施例の電解コンデンサにおける引出端子と電極箔との接続部を示す上面図である。 従来の電解コンデンサの引出端子と電極箔との接続工程及び接続部を示す断面図である。 従来の電解コンデンサの引出端子と電極箔との接続部を示す上面図である。

符号の説明

１ 電極箔
２ 引出端子
３ 逃げ部
４ 冷間圧接用チップ
５ せん断面
６ 先端面
７ 接続部
８ せん断部
９ 基台
１０ 亀裂
１１ 傾斜面

Claims (7)

1. 引出端子と電極箔とが冷間圧接によって接続されたコンデンサであって、
   冷間圧接チップの傾斜面によって、圧接されて塑性変形により流動した引出端子及び電極箔が逃げ部に吸収され、前記チップ冷間圧接チップの先端面にて引出端子及び電極箔との接続部が形成されて、
   前記引出端子と電極箔とが接続された接続部近傍を積層方向にせん断して形成されたせん断部が、前記電極箔の側面と略並行に形成されたコンデンサ。
2. 前記引出端子と電極箔は重ね合わされて、冷間圧接チップによって加圧され、該冷間圧接チップの側面により、前記引出端子と電極箔の一部を積層方向にせん断させるとともに、前記冷間圧接チップの先端面にて前記引出端子とコンデンサ用電極箔とが接続された請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記冷間圧接チップの側面の一部を、引出端子及び電極箔面に対して略直角とした請求項２に記載のコンデンサ。
4. 前記引出端子と電極箔とのせん断部が、該電極箔の側面近傍に形成された請求項１ないし３いずれかに記載のコンデンサ。
5. 前記引出端子と電極箔の接続部は、電極箔の側面から少なくとも３ｍｍ以下である請求項１ないし４いずれかに記載のコンデンサ。
6. 前記接続部が複数である請求項１ないし５に記載のコンデンサ。
7. 前記接続部が電極箔側より形成された請求項１ないし６いずれかに記載のコンデンサ。

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