JP5056091B2 - アルミ電解コンデンサ及びアルミ電解コンデンサ用リード線の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、錫めっき線とアルミニウムタブとを接合したリード線を用いたアルミ電解コンデンサ及びそのリード線の製造方法に関するものである。
電子機器に使用されるアルミ電解コンデンサは、電子機器の高品質・高信頼化に伴い信頼性の向上が要求されている。
従来のアルミ電解コンデンサは、夫々アルミニウムからなる陽極箔、陰極箔にリード線を接続し、この陽極箔・陰極箔にセパレータを挟み込みロール状に捲回することにより、一対のリード線を一方向に導出したコンデンサ素子としたものである。
図４は従来のアルミ電解コンデンサ用リード線の斜視図であり、図４に示すようにリード線は、錫または錫合金からなる錫めっき鋼芯入り銅線２４を所定の長さに切断しアーク溶接によってアルミニウムタブ２５に接合したものである。
さらに有底筒状の金属ケースにはコンデンサ素子と電解液を収納し、ケースの開口部には一対のリード線が挿通する貫通孔を備えた封口体が設けられ、封口体は開口端を封止したものである。
このような従来の技術としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
特開２０００−１２３８６号公報
このような従来のアルミ電解コンデンサは、錫めっき鋼芯入り銅線２４とアルミニウムタブ２５との接合部２９には錫及びアルミニウム・銅が混在して存在しているため、図４に示すように接合部２９表面から針状の錫ウィスカ２６が発生するものがあり、錫ウィスカ２６によってアルミ電解コンデンサや回路基板の信頼性が悪化するという課題があった。
本発明は、上記の従来の問題点を解決し錫ウィスカの発生を防止して信頼性の優れたアルミ電解コンデンサを提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために本発明は、芯材に錫めっき層を形成した錫めっき線とアルミニウムタブとを接合したリード線を電極箔に接続したコンデンサ素子を有し、前記リード線は、前記錫めっき線の一部に前記芯材が露出した芯材部を設けてこの芯材部の一部と前記アルミニウムタブとを接合してなるアルミ電解コンデンサとした。
本発明によれば、錫めっき鋼線とアルミニウムタブとの接合部に錫が存在しないため錫ウィスカが発生することを防止でき信頼性の優れたアルミ電解コンデンサとすることができるという効果を奏するものである。
（実施の形態）
まず、本発明のアルミ電解コンデンサについて説明する。
まず、本発明のアルミ電解コンデンサについて説明する。
図１は、本発明のアルミ電解コンデンサの構成を示す断面図である。
図２は、本発明のアルミ電解コンデンサ用リード線の製造方法を示す断面図であり、図２（ａ）は錫めっき線とアルミニウムタブとの接合前の状態、図２（ｂ）は接合した後の状態を示す。
図１に示すように本発明のアルミ電解コンデンサのリード線３は、錫めっき線４の端部と丸棒のアルミニウムタブ５の端部とをアーク溶接等により接合した接合部９を設けたものである。
リード線３のアルミニウムタブ５側はアルミニウムからなる陽極箔及び陰極箔の電極箔２と超音波溶接又は圧接によって夫々接合される。さらにセパレータを介在させて陽極箔及び陰極箔を巻回し一対のリード線３が導出したコンデンサ素子１としたものである。
さらにコンデンサ素子１はアルミニウムからなる有底筒状の外装ケース１５に駆動用電解液又は導電性高分子からなる固体電解質等の電解質（図示せず）と共に収容され、弾性封口体１６の貫通孔に一対のリード線３を挿通して封口体１６によって外装ケース１５の開放端を封止しアルミ電解コンデンサとしたものである。
図２（ａ）に示すようにリード線３の錫めっき線４は、鋼芯６ａ上に銅層６ｂを形成した鋼芯入り銅線を芯材６とし、この芯材６上に錫または錫合金からなる錫めっき層８を形成したものを用いることができ、または鋼芯入り銅線の芯材６の代わりに銅または銅合金からなる芯材６を用いて錫めっき層８を形成したものでもよい。
芯材部７は錫めっき層８を設けない芯材６が錫めっき線４の端部に露出したものであり、リード線３の接合部９はこの芯材部７の一部とアルミニウムタブ５とが接合され錫を含まずにアルミニウムと銅とが混在したものである。
さらにリード線３の接合部９から芯材部７の一部が露出したもので、これによってリード線３の錫めっき層８が錫めっき線４とアルミニウムタブ５を接合する際に溶融して接合部９に流れ込まないようにしているものである。
次に、図２を用いて本発明のリード線の製造方法について説明する。
まず錫めっき線４を直線状に配置し、研削加工によって鋼芯６ａ及び銅層６ｂを残すように錫めっき層８の一部を錫めっき線４の外周に沿って除去し、一定間隔で円周に帯状に露出した芯材部７を形成した。このように直線状の錫めっき線４の途中で錫めっき層８を研削加工して除去することで芯材部７の厚みを均一にできる。
前記研削加工は切削工具を用いて削り出す方法または砥石などを用いて研削する方法を用いることができる。また前記研削加工として樹脂や鉱物などを破砕した粒子の研磨剤を噴射して錫めっき層８を除去する方法を用いてもよく一旦除去した錫めっき層８が再付着することを防止できる。
次に帯状に露出した芯材部７の一部を切断して、図２（ａ）に示すように錫めっき線４の一端に芯材部７を設けた。
さらに図２（ｂ）に示すように錫めっき線４の芯材部７の端部とアルミニウムタブ５の端部とを当接してアーク溶接により錫めっき線４とアルミニウムタブ５を接合した。
また、芯材部７とアルミニウムタブ５との接合は、アルミニウムタブ５の端面に穴加工し、この穴内に芯材部７を挿入してガスバーナで加熱しアルミニウムタブ５に芯材部７を接合してもよい。
なお、研削加工によって芯材部７を形成する工程はこれに限定されるものではない。
以上のように、錫めっき線４とアルミニウムタブ５との接合部９に錫が混在しないため、錫ウィスカが発生することを防止できる。
本発明の他の実施の形態について説明する。
図３は本発明の他のアルミ電解コンデンサ用リード線の断面図であり、図２に示す実施の形態と同じ構成については同一符号を付与し説明を省略する。
図３に示すように、錫めっき線４とアルミニウムタブ５との接合部９から一部が露出した芯材部７の表面上にシリコン樹脂・フッ素樹脂などの樹脂で被覆した撥水性樹脂層１０を設けたものであり、これによって芯材部７の耐水性を向上することができる。さらに錫めっき線４とアルミニウムタブ５との接合部９の表面上に撥水性樹脂層１０を設けてもよい。
なお、研削加工の代わりに弗化水素などの溶液を用いて化学的または電気化学的に溶解することによって錫めっき層８を除去してもよい。
次に、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
実施例のリード線は、厚み２０μｍ〜３０μｍの銅層上に電気めっきにより厚み１０μｍ〜１５μｍの錫めっき層を形成した直径φ０．６ｍｍの錫めっき鋼芯入り銅線と、アルミニウムの純度９９．９９％で直径φ１．２ｍｍのアルミニウムタブとを用いた。
実施例のリード線は、厚み２０μｍ〜３０μｍの銅層上に電気めっきにより厚み１０μｍ〜１５μｍの錫めっき層を形成した直径φ０．６ｍｍの錫めっき鋼芯入り銅線と、アルミニウムの純度９９．９９％で直径φ１．２ｍｍのアルミニウムタブとを用いた。
直線状に配置した錫めっき鋼芯入り銅線の外周に切削刃を回転させて銅層を残して錫めっき層を除去し芯材部を形成した後、芯材部の一部を切断し、錫めっき鋼芯入り銅線の端部に長さ１．０ｍｍの芯材部を設けた。さらに芯材部とアルミニウムタブとをアーク溶接により接合し、芯材部とアルミニウムタブとの接合部から０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの長さの芯材部が露出したリード線を作製した。
（比較例）
比較例は、実施例の外周上に芯材部を設けた錫めっき鋼芯入り銅線の代わりに、外周上に芯材部を形成しないで切断した錫めっき鋼芯入り銅線を用いた以外は実施例と同様にリード線を作製した。
比較例は、実施例の外周上に芯材部を設けた錫めっき鋼芯入り銅線の代わりに、外周上に芯材部を形成しないで切断した錫めっき鋼芯入り銅線を用いた以外は実施例と同様にリード線を作製した。
次に、実施例および従来例のリード線の各々１００本を抜き取り、６０℃９０％ＲＨの高温高湿環境条件下で４０００時間放置試験後に、錫ウィスカ発生の有無を倍率５０倍の光学顕微鏡で観測した。
その結果、実施例では錫ウィスカの発生はなく０本であったが、比較例では５本で発生があった。さらに実施例のリード線の接合部を倍率２００倍の電子顕微鏡で観察した結果、錫ウィスカはなかった。
以上のように本発明は、錫ウィスカの発生を防止することができるという効果を奏するものであり、特に、高い信頼性を要求されるアルミ電解コンデンサに有用である。
１ コンデンサ素子
２ 電極箔
３ リード線
４ 錫めっき線
５ アルミニウムタブ
６ 芯材
６ａ 鋼芯
６ｂ 銅層
７ 芯材部
８ 錫めっき層
９ 接合部
１０ 撥水性樹脂層
１５ 外装ケース
１６ 封口体
２ 電極箔
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Claims (4)
- 芯材に錫めっき層を形成した錫めっき線とアルミニウムタブとを接合したリード線を電極箔に接続したコンデンサ素子を有し、前記リード線は、前記錫めっき線の一部に前記芯材が露出した芯材部を設けてこの芯材部の一部と前記アルミニウムタブとを接合してなるアルミ電解コンデンサ。
- 錫めっき線とアルミニウムタブの接合部から露出した前記芯材部の表面に撥水性樹脂層を設けた請求項１に記載のアルミ電解コンデンサ。
- 芯材に錫めっき層を形成した錫めっき線に前記錫めっき層の一部を除去した芯材部を形成し、この芯材部の一部とアルミニウムタブとを接合するアルミ電解コンデンサ用リード線の製造方法。
- 研削加工によって前記錫めっき層を除去する請求項３に記載のアルミ電解コンデンサ用リード線の製造方法。
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