JP5397133B2 - 電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、酸化皮膜を形成した金属箔を積層して形成されるコンデンサ素子を備える電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

従来、複数の金属箔を積層してコンデンサ素子を形成し、各金属箔の陽極部（接合部）をリベット（金属体）によって陽極側リードフレームに接続するとともに、リベットに通電することにより陽極部同士を互いに溶接している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−９３３７１号公報（第３頁、第１図）

コンデンサとしての特徴となる働きを担う主な部分は陽極、陰極、絶縁体で構成されており、特にアルミ電解コンデンサにおいては、金属箔（陽極箔）に化成処理を施すことにより、金属箔の表面に酸化皮膜層を形成して絶縁体を構成している。しかしながら、特許文献１に記載の電解コンデンサにあっては、通電により溶接を行うようになっており、絶縁体である酸化皮膜層によって金属箔同士が十分に接続できない場合があるため、十分な接続強度とするには、予め酸化皮膜層をレーザーや研磨等により除去する必要があり、接続工程が煩雑となるという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、表面に酸化皮膜層を有する複数の金属箔の接合部を溶接によって接続する際に、簡素な工程で行うことができ、金属箔の接合部の接続強度を向上できる電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の電解コンデンサの製造方法は、芯金部の表面に酸化皮膜を形成した金属箔の一部を接合部として重ね合わせて接合したコンデンサ素子を備える電解コンデンサの製造方法であって、
前記金属箔の接合部に挿通孔を形成し、該挿通孔に、該挿入孔の内径より大きい外径の金属体を挿通させた状態で、前記金属体を加熱する加熱手段を用いて、前記金属箔の芯金部と前記金属体とを接合することを特徴としている。
この特徴によれば、表面に酸化皮膜層を有する複数の金属箔の接合部であっても、加熱手段によって金属箔の接合部同士を溶接することができ、金属箔の接合部の接続強度を向上できる。また、酸化皮膜層を除去する必要がなくなり、接続工程の簡素化を図ることができる。更に金属体を介して酸化皮膜層に阻害されずに均一に金属箔に直接加熱することが可能である。

本発明の電解コンデンサの製造方法は、
前記金属体には、該金属体の挿通方向に沿って貫通される中空部が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、加熱手段から発せられる熱が中空部内に入り込み易くなり、金属体全体を即座に加熱することができる。

本発明の電解コンデンサの製造方法は、
前記加熱手段は、磁力発生用コイルにて構成される電磁誘導加熱手段となっており、前記中空部に誘導加熱用治具を挿通させた状態で、該誘導加熱用治具を前記電磁誘導加熱手段により加熱することを特徴としている。
この特徴によれば、中空部に挿通された誘導加熱用治具により電磁誘導加熱手段による熱が金属体全体に伝達し易くなり、金属体全体を即座に加熱することができる。

本発明の電解コンデンサの製造方法は、
前記金属体を加熱する前に、該金属体の両端部を押圧してプレス処理することを特徴としている。
この特徴によれば、金属体の両端部がプレス処理により潰されて、挿通孔から抜けないようになるとともに、金属体がプレス処理によって金属体の側面方向に膨れ、金属箔との密着性が向上する。

陽極箔及び陰極箔を積層したコンデンサ素子を示す斜視図である。 （ａ）は、陽極箔の端子部を示す断面図であり、（ｂ）は、実施例１のリベットを挿通孔に挿通させた状態を示す断面図であり、（ｃ）は、リベットをプレス処理する状態を示す断面図である。 バーナーを用いてリベットが加熱される状態を示す断面図である。 レーザー光線照射装置を用いてリベットが加熱される状態を示す断面図である。 磁力発生用コイルを用いてリベットが加熱される状態を示す断面図である。 （ａ）は、陽極箔の端子部を示す断面図であり、（ｂ）は、実施例２のリベットを挿通孔に挿通させた状態を示す断面図であり、（ｃ）は、リベットをプレス処理する状態を示す断面図である。 磁力発生用コイルを用いてリベットが加熱される状態を示す断面図である。

本発明に係る電解コンデンサ及びその製造方法を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る電解コンデンサにつき、図１から図５を参照して説明する。本実施例のコンデンサとして、電解コンデンサを例示して説明する。この電解コンデンサは、アルミニウムで形成された複数の陽極箔１及び陰極箔２を積層したコンデンサ素子３を備えている。

図１に示すように、陽極箔１及び陰極箔２は平面視で略矩形状を成し、これら陽極箔１及び陰極箔２には、それぞれの一辺から突出された接合部となる端子部１ａ，２ａが形成されている。陽極箔１の芯金となる芯金部４の表面には、予めエッチング工程にて粗面化され更に化成工程にて化成処理により酸化皮膜層５が形成されている（図２（ａ）参照）。本実施例では、金属箔としての陽極箔１が有する酸化皮膜層５がコンデンサの構成要素である絶縁体となっている。

コンデンサ素子３を製造する際には、先ず積層工程にて陽極箔１及び陰極箔２を交互に積層する。陽極箔１及び陰極箔２が積層されると、陽極箔１の端子部１ａ同士、及び陰極箔２の端子部２ａ同士がそれぞれ積層される。そして、積層された陽極箔１の端子部１ａ及び陰極箔２の端子部２ａには、後述するリベット６を挿通させる挿通孔７，８が形成される（図２（ａ）参照）。

陽極箔１の端子部１ａ及び陰極箔２の端子部２ａは、それぞれ同様の方法でリベット６と溶接されるため、陽極箔１の端子部１ａを例に以下に説明する。なお、陰極箔２の端子部２ａについては、陰極箔２の表面に酸化皮膜層が形成されていない場合は、本願を適用しなくてもよい。本実施例における金属体としてのリベット６は略円柱形状を成し、陽極箔１と同様の材質であるアルミニウムにより形成されている。このリベット６が陽極箔１の端子部１ａの挿通孔７に挿通される（図２（ｂ）参照）。なお、リベット６が陽極箔１と同じアルミニウムにより形成されるため、その溶融温度や伝導率を同じにすることができ、加熱手段を用いた溶接を行い易くなる。さらになお、リベット６は、端子部１ａの挿通孔７の内径より若干大きめの外径とすることで、挿通孔７に圧入した際にリベット６の側面が挿通孔７の端子部１ａの側面に密着するため好ましい。

尚、陽極箔１の端子部１ａの挿通孔７に挿通されたリベット６は、その両端部が挿通孔７よりも外方に突出している（図２（ｃ）参照）次にプレス工程にて、挿通孔７に挿通されたリベット６の両端部を押圧するプレス処理を行う。するとリベット６の両端部がプレス処理により潰されて、挿通孔７から抜けないようになるとともに、リベット６がプレス処理によってリベット６の側面方向に膨れ、挿通孔７の端子部１ａの側面と密着する。

次に加熱工程にて、挿通孔７に挿通されたリベット６を、その両端部からバーナー９を用いて加熱する加熱処理を行う。すると各バーナー９から噴射される火炎１０によりリベット６に加えられた熱がリベット６内部を伝導し、その熱によりリベット６の周囲の陽極箔１の端子部１ａが溶融される。尚、バーナー９が本実施例におけるバーナー加熱手段を構成している。更に尚、リベット６は加熱されても溶融されずにその形状が維持される。

このとき陽極箔１のリベット６と接触している部位では、芯金部４とともに芯金部４の表面に形成された酸化皮膜層５も溶融される。尚、陽極箔１の端子部１ａにおいて溶融される部位は、リベット６に接触している挿通孔７の周囲近傍のみとなっている。そして、溶融された挿通孔７の周囲の金属がリベット６の外周面に溶接され、陽極箔１同士及び陽極箔１とリベット６の電気的な接続状態が良好に確保される。

図４は、実施例１の加熱工程の変形例を示す。加熱工程にて、挿通孔７に挿通されたリベット６を、その両端部からレーザー光線照射装置１１を用いて加熱する加熱処理を行う。すると各レーザー光線照射装置１１から照射されるレーザー光線１２によりリベット６に加えられた熱がリベット６内部を伝導し、その熱によりリベット６の周囲の陽極箔１の端子部１ａが溶融される。尚、レーザー光線照射装置１１が本実施例におけるレーザー加熱手段を構成している。

図５は、実施例１の加熱工程の変形例を示す。加熱工程にて、挿通孔７に挿通されたリベット６を、その両端部から磁力発生用コイル１３を用いて加熱する加熱処理を行う。加熱処理を行う際には、先ず金属製の棒部材となっている各誘導加熱用治具１４の端部を、リベット６の両端部に接触させ、この誘導加熱用治具１４に磁力発生用コイル１３を巻き付けた状態とする。

この状態で磁力発生用コイル１３に電流を流し、電磁誘導によって誘導加熱用治具１４を加熱する。すると各誘導加熱用治具１４からリベット６に加えられた熱がリベット６内部を伝導し、その熱によりリベット６の周囲の陽極箔１の端子部１ａが溶融される。尚、磁力発生用コイル１３が本実施例における電磁誘導加熱手段を構成している。

以上、本実施例では、酸化皮膜層５が形成された複数の陽極箔１を積層し、積層された陽極箔１の端子部１ａに挿通孔７を形成し、挿通孔７にリベット６を挿通させた状態で、酸化皮膜層５に阻害されずに加熱可能な加熱手段を用いて、各陽極箔１の端子部１ａとリベット６とを互いに溶接することで、表面に酸化皮膜層５を有する複数の陽極箔１の端子部１ａであっても、加熱手段によって陽極箔１の端子部１ａ同士を溶接することができ、陽極箔１の端子部１ａの接続強度を向上できる。また、酸化皮膜層５を除去する必要がなくなり、接続工程の簡素化を図ることができる。

また、リベット６を加熱する前に、リベット６の両端部を押圧してプレス処理することで、リベット６の両端部がプレス処理により潰されて、挿通孔７から抜けないようになる。

また、陽極箔１及びリベット６がアルミニウムにより形成されることで、陽極箔１及びリベット６の溶融温度や伝導率を同じにすることができ、加熱手段を用いた溶接を行い易くなる。

また、加熱手段は、レーザー光線照射装置１１にて構成されるレーザー加熱手段、磁力発生用コイル１３にて構成される電磁誘導加熱手段、火炎１０を発するバーナー９にて構成されるバーナー加熱手段のいずれかの加熱手段となっていることで、陽極箔１の酸化皮膜層５に阻害されずに加熱を行うことができる。

次に、実施例２に係る電解コンデンサにつき、図６から図７を参照して説明する。尚、前記実施例１に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。

図６（ａ）に示すように、積層された陽極箔１の端子部１ａには、リベット６’を挿通させる挿通孔７が形成される。実施例２における金属体としてのリベット６’は略円筒形状を成し、その中心軸には、リベット６’の長手方向（挿通方向）に沿って貫通された中空部１５が形成されている。このリベット６’が陽極箔１の端子部１ａの挿通孔７に挿通される（図６（ｂ）参照）。リベット６は、実施例１と同様に端子部１ａの挿通孔７の内径より若干大きめの外径を備えている。

尚、陽極箔１の端子部１ａの挿通孔７に挿通されたリベット６’は、その両端部が挿通孔７よりも外方に突出している（図６（ｃ）参照）次にプレス工程にて、挿通孔７に挿通されたリベット６’の両端部を押圧するプレス処理を行う。するとリベット６’の両端部がプレス処理により潰されて、挿通孔７から抜けないようになるとともに、リベット６’がプレス処理によってリベット６’の側面方向に膨れ、挿通孔７の端子部１ａの側面と密着する。

次に加熱工程にて、挿通孔７に挿通されたリベット６’を、磁力発生用コイル１３を用いて加熱する加熱処理を行う。加熱処理を行う際には、先ず金属製の長尺の棒部材となっている誘導加熱用治具１４’を、リベット６’の中空部１５に挿通する（図７参照）。そして、この誘導加熱用治具１４’の両側に磁力発生用コイル１３を巻き付けた状態とする。

この状態で各磁力発生用コイル１３に電流を流し、電磁誘導によって誘導加熱用治具１４’を加熱する。すると誘導加熱用治具１４’からリベット６’に加えられた熱がリベット６’内部を伝導し、その熱によりリベット６’の周囲の陽極箔１の端子部１ａが溶融される。尚、磁力発生用コイル１３が本実施例における電磁誘導加熱手段を構成している。更に尚、リベット６’は加熱されても溶融されずにその形状が維持される。

以上、実施例２では、リベット６’には、リベット６’の挿通方向に沿って貫通される中空部１５が形成されることで、磁力発生用コイル１３による電磁誘導に基づいて発せられる熱が中空部１５内に入り込み易くなり、リベット６’全体を即座に加熱することができる。

また、リベット６’の中空部１５に誘導加熱用治具１４’を挿通させた状態で、誘導加熱用治具１４’を電磁誘導加熱手段により加熱することで、リベット６’の中空部１５に挿通された誘導加熱用治具１４’により磁力発生用コイル１３による電磁誘導に基づいて発せられる熱がリベット６’全体に伝達し易くなり、リベット６’全体を即座に加熱することができる。

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、前記実施例１では、加熱手段が、レーザー光線照射装置１１や磁力発生用コイル１３やバーナー９にて構成されているが、本発明で用いる加熱手段はこれに限ることなく、通電による加熱以外の非通電加熱手段ならば、陽極箔１の酸化皮膜層５に阻害されずに陽極箔１を加熱することができる。

また、前記実施例２では、磁力発生用コイル１３にて構成される電磁誘導加熱手段を用いて中空部１５を有するリベット６’を加熱しているが、実施例２においてレーザー光線照射装置１１やバーナー９を用いて中空部１５を有するリベット６’を加熱してもよく、レーザー光線照射装置１１から照射されるレーザー光線１２やバーナー９から噴射される火炎１０が、リベット６’の中空部１５内に入り込み易くなり、リベット６’全体を即座に加熱することができる。

また、前記実施例２では、リベット６’の中空部１５に誘導加熱用治具１４’を挿入し、該誘導加熱用治具１４’を電磁誘導加熱によって加熱し、リベット６’と陽極箔１の端子部１ａを接合しているが、これにかがらず、誘導加熱用治具１４’と同様の棒状部材を、リベット６’の中空部１５に挿入し、該棒状部材をレーザー、バーナー等にて加熱し、リベット６’と陽極箔１の端子部１ａを接合することもできる。

１ 陽極箔（金属箔）
１ａ 端子部（接合部）
２ 陰極箔
２ａ 端子部
３ コンデンサ素子
４ 芯金部
５ 酸化皮膜層
６，６’ リベット（金属体）
７，８ 挿通孔
９ バーナー（バーナー加熱手段）
１０ 火炎
１１ レーザー光線照射装置（レーザー加熱手段）
１２ レーザー光線
１３ 磁力発生用コイル（電磁誘導加熱手段）
１４，１４’ 誘導加熱用治具
１５ 中空部

Claims (4)

1. 芯金部の表面に酸化皮膜を形成した金属箔の一部を接合部として重ね合わせて接合したコンデンサ素子を備える電解コンデンサの製造方法であって、
   前記金属箔の接合部に挿通孔を形成し、該挿通孔に、該挿入孔の内径より大きい外径の金属体を挿通させた状態で、前記金属体を加熱する加熱手段を用いて、前記金属箔の芯金部と前記金属体とを接合することを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
2. 前記金属体には、該金属体の挿通方向に沿って貫通される中空部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサの製造方法。
3. 前記加熱手段は、磁力発生用コイルにて構成される電磁誘導加熱手段となっており、前記中空部に誘導加熱用治具を挿通させた状態で、該誘導加熱用治具を前記電磁誘導加熱手段により加熱することを特徴とする請求項２に記載の電解コンデンサの製造方法。
4. 前記金属体を加熱する前に、該金属体の両端部を押圧してプレス処理することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電解コンデンサの製造方法。

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