JP5866753B2

JP5866753B2 - コンデンサ及びその製造方法

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Publication number: JP5866753B2
Application number: JP2010251358A
Authority: JP
Inventors: 正行森; 久保内　達郎; 達郎久保内
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2030-11-09
Also published as: JP2012104623A

Description

本発明は、コンデンサ素子と外部端子との間の接続構造に関し、例えば、コンデンサ素子の電極部に集電部材を備える電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ及びその製造方法に関する。

電気二重層コンデンサ又は電解コンデンサでは、素子と外部端子とを電気的に接続することが必要である。この電気的な接続により、素子側の内部抵抗の低減や、接続部分の接触抵抗を低減させる対策が施されている。

このような電気的接続に関し、素子の端面に集電端子を設けること（例えば、特許文献１）、巻回素子の一方の端面に陽極集電板、他方の端面に陰極集電板を設けること（例えば、特許文献２）、巻回素子の端面に露出した集電箔を覆って集電板を備え、集電板と集電箔とを溶接接続すること（例えば、特許文献３）、また、集電板を外装ケースと素子との接続や外部端子との接続に用いること（例えば、特許文献４）が知られている。

特開平１１−２１９８５７公報特開２００１−０６８３７９公報特開２００７−３３５１５６公報特開２０１０−０９３１７８公報

ところで、巻回素子の各端面に集電体を備える構成では、巻回素子を外装する外装部材に陽極側及び陰極側の外部端子を隣接して設置した場合には、各外部端子と集電体との間に接続距離を確保する必要がある。また、巻回素子では、内側部分と外側部分との間で内部抵抗の分布が異なるため、その対策が必要となり、素子と集電体との接続に注意を払う必要がある。また、集電体を用いた構造では素子の内部抵抗を低減できるが、外部端子と素子との間に介在する集電体に製造途上で加わる応力によっては接続の信頼性低下や接続抵抗が大きくなる場合がある。

素子側に集電体を接続し、この集電体に外部端子を接続する構造において、外部端子と集電体との整合状態が接続性や接続強度に影響し、コンデンサの特性や信頼性に影響を与える。

斯かる要求や課題について、特許文献１〜４にはその開示や示唆はなく、それを解決する構成等についての開示や示唆はない。

そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、コンデンサの低抵抗化、接続の安定化及び接続強度の強化を図ることにある。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、コンデンサ素子の素子端面に前記コンデンサ素子の電極体を張り出して形成された電極張出し部と、前記コンデンサ素子を封入する外装ケースの封口板に設置された外部端子と、前記電極張出し部と前記外部端子との間に設置されて第１の接続領域と第２の接続領域が異なる位置に設定され、前記第１の接続領域に前記電極張出し部が接続され、前記第２の接続領域に前記外部端子が接続された集電板とを備え、前記集電板の前記第１の接続領域が前記第２の接続領域を挟む少なくとも２箇所に設定され、前記第１の接続領域のそれぞれに前記コンデンサ素子の前記電極張出し部が接続され、前記第２の接続領域と前記外部端子とで形成される同一面の側壁面で前記外部端子と前記集電板とが接続されている。

上記目的を達成するためには、上記コンデンサにおいて、前記集電板の前記第１の接続領域が前記第２の接続領域を挟む少なくとも２箇所に設定され、前記第１の接続領域のそれぞれに前記コンデンサ素子の前記電極張出し部が接続されてもよい。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサの製造方法は、コンデンサ素子の素子端面に前記コンデンサ素子の電極体を張り出させて電極張出し部を形成する工程と、外部端子と前記電極張出し部との間に設置される集電板に第１の接続領域と第２の接続領域が異なる位置に設定され、前記第１の接続領域に前記電極張出し部を接続し、前記第２の接続領域に前記外部端子を接続する工程とを含み、前記集電板の前記第１の接続領域が前記第２の接続領域を挟む少なくとも２箇所に設定され、前記第１の接続領域のそれぞれに前記コンデンサ素子の前記電極張出し部を接続し、前記第２の接続領域と前記外部端子とで形成される同一面の側壁面で前記外部端子と前記集電板とを接続する。

上記目的を達成するためには、上記コンデンサの製造方法において、前記集電板の前記第１の接続領域が前記第２の接続領域を挟む少なくとも２箇所に設定され、前記第１の接続領域のそれぞれに前記コンデンサ素子の前記電極張出し部を接続してもよい。

本発明のコンデンサ又はその製造方法によれば、次の何れかの効果が得られる。

(1) 巻回コンデンサ素子の同一端面に引き出された陽極部及び陰極部と、外装部材にある陽極端子部材及び陰極端子部材との間に個別に集電板を備えて接続したので、コンデンサ素子の低抵抗化を図ることができる。

(2) 集電板に第１の接続領域と第２の接続領域が異なる位置に設定され、第１の接続領域にコンデンサ素子の電極張出し部が接続され、第２の接続領域に外部端子が接続されているので、コンデンサ素子と集電板、電極張出し部と集電板とのそれぞれの接続を安定化させることができ、コンデンサ素子の低抵抗化とともに接続の強化を図ることができる。

(3) 上記構造により、集電板を介在させて陽極端子部材と陽極部又は陰極端子部材と陰極部との接続が簡易化及び安定化を図ることができ、接続工程の簡略化をも図ることができる。

(4) 集電板に第１の接続領域を、外部端子接続側の第２の接続領域を挟む少なくとも２箇所に設定すれば、第１の接続領域のそれぞれにコンデンサ素子の電極張出し部を接続するので、コンデンサ素子側の電極取出し効率が高くなり、コンデンサ素子の低抵抗化をより図ることができる。

そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一例を示す平面図である。図１の電気二重層コンデンサのII−II線断面図である。電気二重層コンデンサの各部材を示す分解斜視図である。第２の実施の形態に係る電気二重層コンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。陽極体及び陰極体の一例を示す図である。陽極体、陰極体及びセパレータの一例を示す図である。コンデンサ素子の一例を示す斜視図である。コンデンサ素子の陽極部及び陰極部の成形前後の一例を示す図である。コンデンサ素子の陽極部及び陰極部の成形工程の一例を示す図である。陽極集電板及び陰極集電板の一例を示す図である。集電板とコンデンサ素子の電極部とのレーザ溶接の一例を示す図である。コンデンサ素子上の集電板と、封口側の外部端子との接続の一例を示す図である。

〔第１の実施の形態〕

第１の実施の形態は、コンデンサ素子と封口側にある外部端子との間に設置される集電板に第１の接続領域と、第２の接続領域とを異なった位置に備え、第１の接続領域にコンデンサ素子の電極張出し部、第２の接続領域に外部端子を接続した電気二重層コンデンサを開示する。

この電気二重層コンデンサについて、図１、図２及び図３を参照する。図１は電気二重層コンデンサの平面、図２は図１のII−II線断面、図３は分解した電気二重層コンデンサの一例を示している。

この電気二重層コンデンサ（以下単に「コンデンサ」と称する。）２は、本発明のコンデンサの一例であって、図１及び図２に示すコンデンサ２では、コンデンサ素子４の同一の素子端面５に陽極部６と陰極部８が形成されている。素子端面５はコンデンサ素子４のセパレータ４８、５０（図６、図７）の縁部によって形成されている。陽極部６及び陰極部８は、電極張出し部の一例であって、コンデンサ素子４の素子端面５から引き出された電極体（陽極体６０又は陰極体８０）の一部で構成される。陽極部６及び陰極部８は、コンデンサ素子４の素子端面５に陽極体６０又は陰極体８０の何れか一方又は双方から引き出され、コンデンサ素子４の素子端面５から所定幅を折り目線４６（図５、図６、図７）を用いてコンデンサ素子４の素子端面５上に折り曲げられて重ねられている。

陽極部６と陽極端子１０との接続には両者間に介在させた陽極集電板１２が用いられ、また、陰極部８と陰極端子１４との接続には両者間に介在させた陰極集電板１６が用いられている。接続には例えば、レーザ溶接や電子ビーム溶接が用いられ、レーザ溶接接続部１８（図２）で陽極部６と陽極端子１０、陰極部８と陰極端子１４が接続されている。また、陽極端子１０及び陰極端子１４は外部接続のための端子部材であって、陽極端子１０は陽極端子部材の一例、陰極端子１４は陰極端子部材の一例である。陽極集電板１２と陰極集電板１６との間には、陽極部６と陰極部８との間に形成された絶縁間隔２１に対応して絶縁間隔２３が設定される。

陽極集電板１２は半円状であり、その円弧中心を基準に所定角度θ（図１０のＡ）の区分として例えば、３区分に区画され、端子接続部１２Ａ及び素子接続部１２Ｂ、１２Ｃが形成されている。即ち、陽極集電板１２には第１の接続領域として素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ（図１０）、第２の接続領域として端子接続部１２Ａ（図１０）が設定されている。この実施の形態では、端子接続部１２Ａの上面側には陽極端子１０が接続され、素子接続部１２Ｂ、１２Ｃの下面には陽極部６の区画部６Ｂ、６Ｃが接続されている。

陰極集電板１６も陽極集電板１２と同様に半円状であるから、同様に所定角度θ（図１０のＡ）の区分として例えば、３区分に区画され、端子接続部１６Ａ及び素子接続部１６Ｂ、１６Ｃ（図１０）が形成されている。陰極集電板１６にも同様に、第１の接続領域として素子接続部１６Ｂ、１６Ｃが設定され、第２の接続領域として端子接続部１６Ａが設定されている。端子接続部１６Ａの上面側には陰極端子１４が接続され、素子接続部１６Ｂ、１６Ｃの下面には陰極部８の区画部８Ｂ、８Ｃが接続されている。

この実施の形態では、コンデンサ素子４は円筒体であって、一方の素子端面５に陽極体６０（図６）を引き出して陽極部６が形成されているとともに、陰極体８０（図６）を引き出して陰極部８が形成されている。コンデンサ素子４の周囲には保持テープ２５が巻回され、陽極体６０や陰極体８０の巻き戻りが防止されている。この実施形態では、陽極集電板１２と接続された陽極部６、及び陰極集電板１６と接続された陰極部の外周部には絶縁手段１９が設置されている。この絶縁手段１９によってコンデンサ素子２と外装ケース２０との絶縁が図られている。この絶縁手段１９には例えば、絶縁紙や絶縁テープ等の絶縁材料を用いればよい。

コンデンサ素子４の外装部材として外装ケース２０及び封口板２２が備えられる。外装ケース２０は例えばアルミニウム等の成形性のある金属材料からなる成形体である。封口板２２は外装ケース２０の開口部を閉止し、空間部２４の気密性を保持する封口体の一例であるとともに、陽極端子１０及び陰極端子１４を固定する固定部材であり、コンデンサ素子４の支持部材を構成している。この実施の形態では、封口板２２にベース部２６と、封止部２８とが備えられる。ベース部２６は絶縁材料である例えば、合成樹脂で形成され、陽極端子１０及び陰極端子１４が固定されるとともに、絶縁されている。封止部２８は密閉性の高い材料例えば、ゴム環で構成されている。

この封口板２２は、外装ケース２０の開口部３０（図３）に挿入されるとともに、開口部３０側の中途部に形成された加締め段部３２に位置決めされている。外装ケース２０の開口端部３４は、カーリング処理により加締められ、封止部２８に食い込ませられている。これらにより、外装ケース２０が強固に封止されている。そして、封口板２２のベース部２６には、図２に示すように、透孔３６が形成されるとともに、薄ゴムからなる圧力開放機構３８が形成されている。

このコンデンサ２について、特徴事項や利点を以下に列挙する。

(1) コンデンサ素子４の素子端面５には電極張出し部である陽極部６と陰極部８とが形成され、陽極部６には陽極集電板１２、陰極部８には陰極集電板１６が重ねられて溶接により接続され、コンデンサ素子４及び電気二重層コンデンサ２の低抵抗化が図られている。

(2) 陽極集電板１２又は陰極集電板１６には、端子接続部１２Ａ又は１６Ａ（第２の接続領域）と、素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ又は１６Ｂ、１６Ｃ（第１の接続領域）が異なる位置に設定され、素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ又は１６Ｂ、１６Ｃにコンデンサ素子４の陽極部６又は陰極部８が接続され、端子接続部１２Ａ又は１６Ａに陽極端子１０又は陰極端子１４が接続されている。陽極側及び陰極側はそれぞれの陽極集電板１２又は陰極集電板１６の異なる位置に、陽極部６又は陰極部８と陽極端子１０又は陰極端子１４が接続されているので、コンデンサ素子と集電板との接続を安定化させることができ、コンデンサ素子の低抵抗化とともに接続の強化を図ることができる。

(3) 陽極集電板１２又は陰極集電板１６には、端子接続部１２Ａ又は１６Ａを挟んで素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ又は１６Ｂ、１６Ｃが形成され、２か所の接続領域を素子側に設定しているので、コンデンサ素子４側の電極取出し効率が高くなり、コンデンサ素子４の低抵抗化をより図ることができる。

(4) コンデンサ素子４の素子端面５に陽極部６及び陰極部８が平坦化され、陽極集電板１２、陰極集電板１６を介して陽極端子１０及び陰極端子１４が接続されているので、これら接続のための空間部２４を狭小化でき、該空間部が電気二重層コンデンサ２に占める割合を小さくでき、しかも接続の強化、接続の信頼性向上を図ることができる。

(5) コンデンサ素子４の陽極部６と陽極集電板１２、陰極部８と陰極集電板１６とを備えた接続構造であるから、接続の簡略化とともに、接続構造の堅牢化を図ることができる。

(6) 上記構造により、陽極集電板１２、陰極集電板１６を介在させて封口板２２にある陽極端子１０及び陰極端子１４の接続が容易化でき、接続工程を簡略化とともに、接続処理を短時間で行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。

〔第２の実施の形態〕

第２の実施の形態は、外部端子と前記電極張出し部との間に設置される集電板に第１の接続領域と第２の接続領域が異なる位置に設定され、前記第１の接続領域に前記電極張出し部を接続し、前記第２の接続領域に前記外部端子を接続する工程を含む電気二重層コンデンサ２の製造方法を開示している。

この製造工程について、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１及び図１２を参照する。図４は電気二重層コンデンサの製造工程の一例、図５は電極体及び電極部の形成工程の一例、図６はコンデンサ素子の電極、セパレータの大小関係及び配置の一例、図７はコンデンサ素子の一例、図８は電極部の成形前及び成形後の一例、図９は電極部の成形前及び成形処理の一例、図１０は集電板の一例、図１１は集電板の溶接の一例、図１２は集電板と外部端子の接続処理の一例を示している。

このコンデンサ２の製造工程は、本発明のコンデンサの製造方法の一例であって、図６に示す製造工程では、コンデンサ素子４の形成工程（ステップＳ１１）、電極部の形成工程（ステップＳ１２）、第１の接続工程（電極部と集電板の溶接工程）（ステップＳ１３）、第２の接続工程（集電板と外部端子の溶接工程）（ステップＳ１４）、電解液含浸及び封入工程（ステップＳ１５）が含まれる。

(1) コンデンサ素子４の形成工程（ステップＳ１１）

このコンデンサ素子４の形成工程には、電極体の形成工程、折り目形成工程、電極部の形成工程及び巻回工程が含まれる。電極体の形成工程では、陽極側又は陰極側の電極体が形成され、この電極体の形成工程では、図５のＡに示すように、コンデンサ素子４の端面集電用の電極張出し部である未塗工部４４（陽極部６、陰極部８）が形成される。

陽極体６０及び陰極体８０には、ベース材４０に例えば、アルミニウム箔が用いられる。ベース材４０は、同一幅の帯状体であって、このベース材４０の両面に活性炭等の活物質及び結着剤等を含む分極性電極４２を形成する。この分極性電極４２の形成の際、ベース材４０には、一方の縁部側に一定幅の未塗工部４４が形成され、この未塗工部４４は分極性電極４２の非形成部分である。この未塗工部４４が既述の電極張出し部であり、この未塗工部４４の縁部側の所定幅で既述の陽極部６又は陰極部８が形成される。

折り目形成工程では、既述の未塗工部４４に対し、図５のＢに示すように、縁部から一定幅の折り目線４６を形成する。この折り目線４６はキズではなくケガキ線であって、陽極部６及び陰極部８の折り曲げ時の座屈を防止することができる。この折り目線４６は溝であり、断面形状は三角、四角又は湾曲（Ｒ）であってもよい。この折り目線４６の形成には例えば、プレス、レーザ、切削等の方法を用いればよい。折り目線４６は図５のＢに示すように１本であってもよいが、未塗工部４４の幅に応じて複数本としてもよい。折り目線４６の形成面部は、未塗工部４４の片面でもよいが、両面であってもよい。一例としての折り目線４６は、素子端面５の巻回中心部５２に対向する面が谷折りになるように形成されている。

次に、電極部の形成工程では、図５のＣに示すように、陽極体６０には幅の異なる複数の陽極部６が形成され、図５のＤに示すように、陰極体８０には幅の異なる複数の陰極部８が形成される。各陽極部６は、コンデンサ素子４の素子端面に半周毎に引き出されるように異なる間隔で形成する。また、各陰極部８もコンデンサ素子４の素子端面に半周毎に引き出され、しかも、陽極部６と陰極部８との間には既述の絶縁間隔２１を形成するための絶縁間隔２７が設定されている。そして、各陽極部６及び各陰極部８には、既述の折り目線４６が形成されている。

陽極体６０、陰極体８０及びセパレータ４８、５０について、図６を参照すると、陽極体６０、陰極体８０の幅Ｗ₁、セパレータ４８、５０の幅をＷ₂、分極性電極４２の幅をＷ₃、既述の未塗工部４４の幅をＷ₄、セパレータ４８、５０から露出する陽極体６０、８０即ち、陽極部６及び陰極部８の幅をＷ₅、幅Ｗ₄の未塗工部４４とセパレータ４８、５０が重なり部分の幅をＷ₇、素子端面５の反対側素子端面の形成幅をＷ₆、陽極部６及び陰極部８の折り幅をＷ₈とすると、一例としての大小関係は、
Ｗ₁＞Ｗ₂＞Ｗ₃＞Ｗ₄＞Ｗ₅＞Ｗ₈
であり、また、Ｗ₆＝Ｗ₇に設定される。幅Ｗ₅には折り幅Ｗ₈を内側に屈曲させるための折り目線４６が形成されている。

これらの幅Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃、Ｗ₄、Ｗ₅、Ｗ₆、Ｗ₇、Ｗ₈を例示すれば、Ｗ₁＝１００〔ｍｍ〕、Ｗ₂＝９９〔ｍｍ〕、Ｗ₃＝８９〔ｍｍ〕、Ｗ₄＝１１〔ｍｍ〕、Ｗ₅＝６〔ｍｍ〕、Ｗ₆＝Ｗ₇＝Ｗ₈＝５〔ｍｍ〕である。

このような配置からコンデンサ素子４の素子端面５は、コンデンサ素子４から露出したセパレータ４８、５０の縁部によって形成される。そして、素子端面５から一定の幅Ｗ₈の寸法は０．５〔ｍｍ〕以上が好ましく、また、素子端面５からの陽極部６及び陰極部８の張り出し長寸法は、３〔ｍｍ〕〜１０〔ｍｍ〕とすることが好ましい。

そして、巻回工程では、図示しない巻軸を用いることにより、図７に示すように、陽極体６０及び陰極体８０は、これらの間にセパレータ４８、５０を介在させて巻回され、巻回素子であるコンデンサ素子４が形成される。このコンデンサ素子４の一方の素子端面５には、セパレータ４８、５０の縁部で覆われるとともに、既述の通り、半周毎に陽極部６と陰極部８とが形成されている。

(2) 電極部の形成工程（ステップＳ１２）

この電極部の形成工程では、図８のＡに示すように、コンデンサ素子４の素子端面５に陽極部６又は陰極部８が、陽極集電板１２又は陰極集電板１６との接続前に、図８のＢに示すように、コンデンサ素子４の素子端面５上で密着状態に成形加工する。

コンデンサ素子４の素子端面５には図８のＡに示すように、電極張出し部を構成する陽極部６と陰極部８とが立設され、これら陽極部６と陰極部８との間には既述の所定幅の絶縁間隔２１を形成するための絶縁間隔２７が設定されている。絶縁間隔２７の幅をＷａとし、絶縁間隔２１の幅をＷｂとすると、陽極部６と陰極部８の折り曲げによっても絶縁間隔２１が確保されるように、Ｗａ＞Ｗｂに設定され、幅Ｗａは電極体即ち、折曲前の陽極部６又は陰極部８の引出し幅より大きく設定されている。また絶縁間隔２７の幅Ｗａと前述の陽極部６及び陰極部８の折り幅をＷ₈の大小関係は、Ｗａ＞Ｗ₈である。

この絶縁間隔２７の中心にＹ軸、このＹ軸と直交方向にＸ軸を取り、Ｘ軸を中心に左右に角度θ₁、θ₂（＞θ₁）を設定して区画する。角度θ₁でコンデンサ素子４の巻回中心部（巻芯部）５２を中心に放射状方向に複数の切込み５４を入れ、各切込み５４で区画された複数の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃが陽極部６側に形成されている。同様に、陰極部８側にも複数の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃが形成されている。角度θ₁を例えば、３３〔°〕に設定すれば、区画部６Ａ、８Ａは２θ₁＝６６〔°〕となり、区画部６Ａを挟んで形成された区画部６Ｂ、６Ｃ又は区画部８Ａを挟んで形成された区画部８Ｂ、８Ｃの角度θ₂は、θ₂＝５７〔°〕に設定されている。

切込み５４の深さは例えば、張出し長を陽極部６と陰極部８の高さｈ₁に設定されている。この高さｈ₁と、既述の絶縁間隔２７の幅Ｗａの大小関係は、Ｗａ＞ｈ₁である。この高さｈ₁に設定されている陽極部６の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃを中途部で屈曲させ、コンデンサ素子４の巻回中心部５２の方向に押し倒して圧縮成形することにより、図８のＢに示すように、各区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃに成形される。この実施の形態では、各区画部６Ｂ、６Ｃ及び区画部８Ｂ、８Ｃが溶接部分に設定されている。そこで、区画部６Ａ、８Ａの突出高さｈ₂が各区画部６Ｂ、６Ｃ、８Ｂ、８Ｃの高さｈ₃より高く設定され、区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び陰極部８の区画部８Ａ、８Ｂ、８Ｃの高さを陽極集電板１２及び陰極集電板１６の屈曲形状に対応させている。なお、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８は、この様にコンデンサ素子４の中心方向に向かって陽極部６及び陰極部８全体を圧縮成形することで、高さ寸法を抑制している。この実施の形態では、陽極部６の区画部６Ｂ、６Ｃを圧縮形成して、安定した平坦状の接続面（即ち、溶接面）を形成し、その後非接続面である区画部６Ａを圧縮成形し、区画部６Ａ−６Ｂ間、区画部６Ａ−６Ｃ間の重なりによって生じる境界部の高さ寸法が抑制されている。

各陽極部６及び各陰極部８の成形工程において、コンデンサ素子４の巻回後、素子端面５に露出する陽極部６、陰極部８は、図９のＡに示すように、折り目線４６により巻回中心部５２を中心にして対向方向に折り曲げられた状態で対向している。そこで、図９のＢに示すように、陽極集電板１２、陰極集電板１６との接続を図るために巻回中心部５２側に折り目線４６を用いて既述の区画部６Ｂ、６Ｃ、８Ｂ、8 Ｃを折り曲げる。

そして、区画部６Ｂ、６Ｃ、８Ｂ、8 Ｃを折り曲げた後、図９のＣに示すように、折り目線４６を用いて区画部６Ａ、区画部８Ａを素子端面５上に折り曲げる。

(3) 第１の接続工程（ステップＳ１３）

この接続工程では、コンデンサ素子４の素子端面５に形成された陽極部６に陽極集電板１２、陰極部８に対して陰極集電板１６の各接続が含まれる。

陽極部６に接続される陽極集電板１２、陰極部８に接続される陰極集電板１６は、図１０に示すように、電極材料と同一の例えば、アルミニウム板で形成され、既述の陽極部６の区画部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ（図８のＢ）を覆い、区画部６Ｂ、６Ｃとのレーザ溶接面積を持ち、且つ陽極端子１０とのレーザ溶接面積を持つ形状及び面積を備えている。この実施の形態では、コンデンサ素子４の素子端面の２分の１の大きさであって、絶縁間隔２１が確保される形状として、ほぼ半円形板である。

陽極集電板１２（又は陰極集電板１６）には、図１０のＡに示すように、弦側中心部にコンデンサ素子４の巻回中心部５２に対応して円弧状切欠部５８が形成され、その弧側には、Ｘ軸を中心にＸ軸と直交方向に直線状に切り落とされた接続面部６３が形成されている。また、この陽極集電板１２（又は陰極集電板１６）には、図１０のＢに示すように、円弧状切欠部５８を中心即ち、Ｘ軸を中心に左右に角度θ₁を持って直角に屈曲させた段部６２を以て円弧状の端子接続部１２Ａ（１６Ａ）及び素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ（１６Ｂ、１６Ｃ）が形成されている。各端子接続部１２Ａ（１６Ａ）及び素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ（１６Ｂ、１６Ｃ）は、それぞれ平坦面に形成され、段部６２を挟んで平行面を構成している。陽極集電板１２又は陰極集電板１６の異なる位置に設定された素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ又は１６Ｂ、１６Ｃが第１の接続領域、端子接続部１２Ａ、１６Ａが第２の接続領域を構成している。

この陽極集電板１２及び陰極集電板１６において、端子接続部１２Ａ、１６Ａの高さをｈ₄、陽極集電板１２及び陰極集電板１６の厚さをｔ、端子接続部１２Ａの内側の高さをｈ₅とすると、
ｈ₅＝ｈ₄−ｔ≧ｈ₂−ｈ₃ ・・・(1)
に設定されている。従って、端子接続部１２Ａの内側の高さｈ ₅は、区画部６Ａ、８Ａの突出高さｈ₂と各区画部６Ｂ、６Ｃ、８Ｂ、８Ｃの高さｈ₃との差分Δｈ（＝ｈ₂−ｈ₃）を吸収し、陽極集電板１２の素子接続部１２Ｂ、１２Ｃが各区画部６Ｂ、６Ｃに密着し、且つ区画部６Ａが端子接続部１２Ａの下面部に収納される。なお、陽極集電板１２の厚さｔは、陽極集電板１２の素子接続部１２Ｂ、１２Ｃと端子接続部１２Ａの部位で厚さを変更することもできる。例えば、端子接続部１２Ａの厚みを素子接続部１２Ｂ、１２Ｃに比べて厚く設定（１．２倍以上）することができ、これによると陽極部６とのレーザ溶接の際に素子接続部１２Ｂ、１２Ｃに生じる発熱が所定厚みを有する端子接続部１２Ａによって吸収され、レーザ溶接の接続精度が向上する。このような構成及び他の部材との関係については、陰極集電板１６についても同様である。

陽極集電板１２及び陰極集電板１６は図１１に示すように、コンデンサ素子４の一端面に巻回中心部５２を中心にし、且つ巻回中心部５２に円弧状切欠部５８を合わせて配置され、陽極部６と陰極部８との間の絶縁間隔２１に対応して絶縁間隔２３が設定されている。陽極集電板１２には、端子接続部１２Ａの下面側にコンデンサ素子４の陽極部６の区画部６Ａ、陽極集電板１２の素子接続部１２Ｂ、１２Ｃの下面側にコンデンサ素子４の陽極部６の区画部６Ｂ、６Ｃが位置決めされて密着させられる。そして、レーザ照射接続部６８では、コンデンサ素子４の周縁方向から巻芯方向に向かうレーザ照射により、区画部６Ｂ、６Ｃ及び素子接続部１２Ｂ、１２Ｃを部分的又は全面的に溶融させ、接続している。このような接続は陰極集電板１６側でも同様である。なお、陽極部６と陰極部８との間の絶縁間隔２１の幅をＷｂとし、陽極集電板１２と陰極集電板１６との間の絶縁間隔２３の幅をＷｃとし、少なくとも巻回中心部５２付近における大小関係をＷｂ＞Ｗｃとしている。このように、陽極集電板１２と陰極集電板１６との間の絶縁間隔２３の幅Ｗｃを小さくすることで、素子端面５に圧縮成形された陽極部６及び陰極部８の各区画部（特に各区画部の巻回中心部５２付近）が各集電板によって覆われるため、レーザ照射により陽極部８及び陰極部８が各集電板１２、１６と確実に溶接される。なお、陽極部６と陰極部８との間の絶縁間隔２１の幅Ｗｂは、３〔ｍｍ〕〜１５〔ｍｍ〕に設定している。

レーザ照射の部位は、この実施の形態では、図１１に示すように、陽極集電板１２及び陰極集電板１６の段部６２で隔てた素子接続部１２Ｂ、１２Ｃの各２箇所に設定され、陽極集電板１２又は陰極集電板１６が複数のレーザ照射接続部６８でコンデンサ素子４の陽極部６又は陰極部８に溶接されている。この場合、レーザ照射接続部１８に付した矢印〔I 〕、〔II〕、〔III 〕及び〔IV〕で示すように、レーザ照射を行う。このレーザ照射は、シールドガスにアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを用いてコンデンサ素子４をシールドし、コンデンサ素子４に対するレーザ熱やスパッタの影響を回避する。

〔Ｉ〕このレーザ照射は、コンデンサ素子４の外周側より、素子中心方向に向かって例えば、巻回中心部５２に向かって直線状に一方の陽極集電板１２の素子接続部１２Ｂに照射する。

〔II〕次に、巻回中心部５２を隔てて対向する他方の陰極集電板１６の素子接続部１６Ｂに素子中心側より、素子外周方向に向かって直線上にレーザ照射することにより、一連の動作にて溶接される。

〔III 〕また、同じく、レーザ照射は、コンデンサ素子４の外周側より、素子中心方向に向かって直線状に一方の陽極集電板１２の素子接続部１２Ｃに照射する。

〔IV〕そして、巻回中心部５２を隔てて対向する他方の陰極集電板１６の素子接続部１６Ｃに素子中心側より素子外周側に向かって直線上にレーザを照射する一連の動作にて溶接される。

このように、巻回中心部５２を隔てて直線状にレーザ照射する一連の動作にて、陽極部６と陽極集電板１２、陰極部８と陰極集電板１６とが接続される。つまり、陽極部６及び陰極部８と各集電板１２、１６とを巻回中心部５２を隔ててコンデンサ素子４の直径方向に向かう溶接ライン（レーザ照射接続部６８）を設定して溶接するので、陽極部６及び陰極部８と各集電板１２、１６との接続のための溶接の時間短縮を図ることができ、製造工程の簡略化を図ることができる。なお、レーザ照射の〔I 〕及び〔II〕の一連の動作を２回繰り返す。又は、レーザ照射の〔I 〕ないし〔IV〕の一連の動作を２回繰り返し、近傍に溶接部を配することで接続抵抗を更に低減することも可能である。レーザ照射の〔I 〕及び〔II〕の一連の動作にて接続することも可能であるが、陽極集電板１２、陰極集電板１６の各素子接続部１２Ｂ、１２Ｃを、それぞれ素子中心側より素子外周側に向かって直線上に照射する等、個別に接続することもできる。

また、レーザ照射の〔I 〕ないし〔IV〕の連続動作について、同一箇所を連続してレーザ照射するのではなく、レーザ溶接を〔I 〕から〔IV〕で行い、その後、再び〔I 〕から〔IV〕にレーザ照射すれば、同一箇所のレーザ照射に時間間隔を設けることができ、この結果、レーザ照射箇所の冷却化を図ることができ、レーザ溶接による接続の安定化が図られる。また、同一箇所に時間間隔を設けて複数回のレーザ照射を行うことも可能であるが、１回目のレーザ溶接を〔I 〕から〔IV〕で行い、再びレーザ溶接を〔I 〕から〔IV〕で行うので、冷却間隔を取りながら、レーザ照射を連続的に行うことができ、レーザ照射による溶接時間の短縮化を図ることができる。

なお、図７及び図８のＡに示すように、陽極部６及び陰極部８は、所定の絶縁間隔２７（幅Ｗａ：図８のＡ）を設けてコンデンサ素子４の素子端面５から導出している。陽極部６及び陰極部８には、中心方向に向かって圧縮成形した際に、陽極部６及び陰極部８が接触しない絶縁間隔２１（幅Ｗｂ：図８のＢ）を設定しており、このため、コンデンサ素子４の巻回中心部５２近傍では、陽極部６及び陰極部８が形成されていない。また、陽極部６及び陰極部８は、その形成部位が多いほど（又は面積が大きいほど）、抵抗の低減につながるため、陽極部６及び陰極部８が接触せず、また、低抵抗化が図れる絶縁間隔２７（図８のＡ）として、例えば、３〔ｍｍ〕〜１５〔ｍｍ〕を設定している。即ち、絶縁間隔２７の幅Ｗａに対してコンデンサ素子４の素子端面５から陽極部６及び陰極部８の引き出し高さｈ₁は、Ｗａ＞ｈ₁であるから、陽極部６及び陰極部８が折り曲げられて素子端面５に成形しても、陽極部６及び陰極部８が接触することはない。

また、コンデンサ素子４の最外周では、陽極部６及び陰極部８の圧縮成形時にずれ等が生じても、陽極部６及び陰極部８が外装ケース２０に接触しないように、陽極集電板１２と接続された陽極部６及び陰極集電板１６と接続された陰極部８の外周面に絶縁紙や絶縁テープ等の絶縁手段１９を設置してもよい。この絶縁手段１９は、該陽極部６及び陰極部８に加え、陽極端子１０、陰極端子１４、陽極集電板１２、陰極集電板１６を覆うように外周に沿って設置され外装ケース２０との絶縁が図られている。

(4) 第２の接続工程（ステップＳ１４）

この接続工程には、陽極集電板１２及び陰極集電板１６と外部端子との接続処理が含まれる。即ち、この接続工程では、陽極集電板１２及び陰極集電板１６が接続されたコンデンサ素子４に、図１２のＡに示すように、封口板２２にある陽極端子１０、陰極端子１４が位置決めされる。陽極端子１０及び陰極端子１４には端子側接続面７０が形成され、この端子側接続面７０は、陽極集電板１２及び陰極集電板１６にある接続面部６３と同一面を形成する側壁面である。そこで、これら接続面部６３及び端子側接続面７０を合致させ、図１２のＢに示すように、レーザ照射７２を行えば、既述の溶接接続部１８がレーザ溶着され、接続面部６３及び端子側接続面７０間を溶着させることができる。

従って、コンデンサ素子４の陽極部６には陽極集電板１２を介して外部端子である陽極端子１０がレーザ照射７２による溶接接続部１８を以て接続され、また、コンデンサ素子４の陰極部８には陰極集電板１６を介して外部端子である陰極端子１４がレーザ照射７２による溶接接続部１８を以て接続され、コンデンサ素子４に外部端子が接続される。

また、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を長く取れば、長くなる程、抵抗が増加し、しかも、コンデンサ２の高さ寸法が大きくなる。このため、コンデンサ素子４と封口板２２との間隔（距離）を極力短くしている。このような小スペースにおいて、陽極端子１０及び陰極端子１４と、陽極集電板１２及び陰極集電板１６とを接続するために、既述の通り、端子側接続面７０と接続面部６３とを同一面とし、この部位に局所的に溶接可能なレーザにて溶接しているので、溶接の簡易化及び強化が図られている。ここで、陽極集電板１２及び陰極集電板１６、陽極端子１０及び陰極端子１４の厚みは、レーザ溶接が可能な寸法でかつ内部抵抗を増大されない大きさ、また、コンデンサ２の高さ寸法を短く抑えるため、この実施の形態では、それぞれ０．５〔ｍｍ〕〜５〔ｍｍ〕の範囲に設定している。

また、端子側接続面７０及び接続面６３は、コンデンサ素子４の外周面近傍に設置されており、これにより、レーザ照射の際に他の部材（陽極部６や陰極部８）に対する過剰なストレスが加わることが防止される。具体的には、コンデンサ素子４の外周面より、１０〔ｍｍ〕以内に設定すればよい。また、陽極集電板１２、陰極集電板１６において、コンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８との接続領域と、陽極端子１０と陰極端子１４との接続領域とが異なる位置に設定されているので、各電極部と集電板、各外部端子と集電板との接続を安定化させることができ、コンデンサ素子の低抵抗化とともに接続の強化を図ることができる。

(5) 電解液含浸及び封入工程（ステップＳ１５）

コンデンサ素子４は、電解液を含浸した後、外装ケース２０に収容し、外装ケース２０の開口端部３４のカーリング処理により封止し、製品である電気二重層コンデンサ２（図１）が完成する。

このような製造工程によれば、既述のコンデンサ２を容易に製造でき、端子接続工程の簡略化を図ることができ、第１の実施の形態で述べた通りの効果を有するコンデンサを実現できる。

以上説明した第２の実施の形態の電気二重層コンデンサ２の特徴事項や利点を列挙すれば以下の通りである。

(1) コンデンサ素子４の一端面側に陽極体６０の基材で陽極部６、陰極体８０の基材で陰極部８が形成され、陽極部６と陽極端子１０とが陽極集電板１２を介して接続され、陰極部８と陰極端子１４とが陰極集電板１６を介して接続されるので、端子接続のシンプル化が図られている。しかも、接続を容易化することができる。

(2) 外装ケース２０の空間部２４内に接続部の占める空間専有率が極めて低い。

(3) 外装部材である封口板２２には、コンデンサ素子４が強固に支持されている。即ち、陽極端子１０及び陰極端子１４に陽極集電板１２、陰極集電板１６を介してコンデンサ素子４の陽極部６及び陰極部８のレーザ溶接により、強固に固定されるので、コンデンサ素子４の支持強度が高められている。この結果、機械的に堅牢な支持構造が構成され、製品の耐震性を高めることができる。

(4) 巻回素子であるコンデンサ素子４に巻回されている陽極体６０から複数の側縁部を集合させて陽極部６が形成され、この陽極部６を陽極集電板１２にレーザ溶接し、同様に、陰極体８０から複数の側縁部を集合させて陰極部８が形成され、この陰極部８を陰極集電板１６にレーザ溶接しているので、コンデンサ素子４及び電気二重層コンデンサ２の低抵抗化を図ることができ、等価直列抵抗の低い製品を提供できる。

(5) 陽極集電板１２及び陰極集電板１６を用いたので、コンデンサ素子４にタブを接続する必要がない。

(6) 陽極集電板１２又は陰極集電板１６と外部端子（陽極端子１０又は陰極端子１４）との側面の同一面化しているので、両者に対するレーザ照射を安定でき、接続の完全化及び信頼性を高めることができる。

(7) レーザ照射時にシールドガスを用いるので、レーザ熱や、飛翔するスパッタからコンデンサ素子４を防護でき、コンデンサ素子４及び製品であるコンデンサ２の特性劣化を防止でき、信頼性を向上させることができる。

(8) 電極箔からの張出し部が多いほど内部抵抗が下がるので、張出し部を多くすると巻回、積層した際に、張出し部が複数重なることになり、精度良く折り曲げるのは困難であるが、また、巻回素子においては、円周上に連続した張出し部を設けた場合は、折り曲げた際にシワが発生しやすく、集電板との接続が困難となるのに対し、既述のように、張り出し部を精度良く折り曲げることで、集電板との接続を安定させ、低抵抗のコンデンサを提供することができる。即ち、電極張出し部に折り目を付けることで、電極張出し部を精度良く折り曲げることが可能となり、集電板との接続時のがたつき等がなく、安定した接続を実現できる。

(9) 折り目位置を素子端面から所定寸法離間させることで、集電板とのレーザ溶接の際に、素子側へのレーザ熱やスパッタが飛ぶことがなく、素子への影響が少なくてすむ。

(10) コンデンサ素子を形成する前に予め張り出し部に折り目を形成することで、折り目の形成が容易となる。

(11) 電極箔（未塗工部）に折り目を付け、その後、電極箔の端部を切り出して、張り出し部とすることで、折り目の位置が張り出し部でずれることがないという効果も得られる。

〔他の実施の形態〕

(1) 上記実施の形態では、コンデンサ素子として巻回素子を例示したが、巻回素子に限定されない。積層型素子や固体素子であってもよい。

(2) 上記実施の形態では、コンデンサ素子の素子端面の一方（同一面）に陽極部６及び陰極部８を備えて外部端子に接続する構成を開示しているが、一方の素子端面に陽極部、他方の素子端面に陰極部を備える構成としてもよい。

(3) 上記実施の形態では、集電板の異なる位置として３分割された区分により、第１の接続領域である素子接続部１２Ｂ、１２Ｃ又は１６Ｂ、１６Ｃと、第２の接続領域である端子接続部１２Ａ又は１６Ａとが集電板の表裏面に設定され、水平方向に異なる位置に設定しているが、これに限定されない。集電板の一部に第１の接続領域（素子接続領域：レーザ照射接続部６８）を設定し、その他の部位に第２の接続領域（端子接続領域：溶接接続部１８）を設定してもよい。即ち、表裏面で溶接位置が異なれば、第１及び第２の接続領域が近接していてもよい。つまり、第１の接続領域である素子接続部１２Ｂにおいてレーザ照射接続部６８と集電板の表裏面で溶接位置が重ならない部位にレーザ照射接続部６８を設定してもよい。

(4) 上記実施の形態では、電気二重層コンデンサ２を例示したが、本発明はこれに限定されない。同一の構造及び方法は、電解コンデンサにも同様に適用でき、同様の効果が得られる。

(5) 上記実施の形態では、集電板として陽極集電板１２、陰極集電板１６を例示したが、本発明は上記実施の形態に限定されない。また陽極部６、陰極部８と陽極集電板１２、陰極集電板１６のレーザ照射７２の箇所（各接続面部６３及び端子側接続面７０と同一面を形成する側壁面）は、フラット面としたが、外部端子の形状に合致する形状として、曲面であってもよい。

(6) 上記実施の形態では、陽極部と陰極部との間に絶縁間隔を設置しているが、この絶縁間隔に絶縁部材を設置してもよい。

(7) 上記実施の形態では、陽極外部端子として陽極端子１０を用い、陰極外部端子として陰極端子１４を例示したが、本発明は上記実施の形態に限定されない。外部端子としては、別途薄板状のアルミニウム等からなる接続板が接続された外部端子であってもよい。この場合、陽極接続板は陽極端子１０にレーザ溶接により接続された後、コンデンサ素子４側の陽極集電板１２に接続される。同様に、陰極接続板は陰極端子１４にレーザ溶接により接続された後、コンデンサ素子４側の陰極集電板１６に接続される。このような陽極接続板及び陰極接続板を用いた構成では、外部端子である陽極端子１０、陰極端子１４とコンデンサ素子４側に接続された陽極集電板１２、陰極集電板１６との接続が広範囲に行われ、接続抵抗を低減でき、しかも接続強度を高めることができる。

(8) 上記実施の形態では、Ｗ₁＞Ｗ₂を例示したが、これに限定されない。Ｗ₁＝Ｗ₂としてもよく、他の寸方も一例であって、これらの値に限定されない。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明のコンデンサ及びその製造方法は、端子接続構造や接続工程の簡略化に寄与し、接続を強化する等により、優れたコンデンサ特性を実現でき、有益である。

２電気二重層コンデンサ
４コンデンサ素子
５素子端面
６陽極部
６０陽極体
８陰極部
８０陰極体
１０陽極端子
１２陽極集電板
１２Ａ端子接続部
１２Ｂ、１２Ｃ素子接続部
１４陰極端子
１６陰極集電板
１６Ａ端子接続部
１６Ｂ、１６Ｃ素子接続部
１８溶接接続部
２０外装ケース
２２封口板
２４空間部
２５保持テープ
２６ベース部
２１、２３、２７絶縁間隔
２８封止部
３２加締め段部
３４開口端部
３６透孔
３８圧力開放機構
４４未塗工部

Claims

コンデンサ素子の素子端面に前記コンデンサ素子の電極体を張り出して形成された電極張出し部と、
前記コンデンサ素子を封入する外装ケースの封口板に設置された外部端子と、
前記電極張出し部と前記外部端子との間に設置されて第１の接続領域と第２の接続領域が異なる位置に設定され、前記第１の接続領域に前記電極張出し部が接続され、前記第２の接続領域に前記外部端子が接続された集電板と、
を備え、
前記集電板の前記第１の接続領域が前記第２の接続領域を挟む少なくとも２箇所に設定され、前記第１の接続領域のそれぞれに前記コンデンサ素子の前記電極張出し部が接続され、前記第２の接続領域と前記外部端子とで形成される同一面の側壁面で前記外部端子と前記集電板とが接続されていることを特徴とするコンデンサ。
コンデンサ素子の素子端面に前記コンデンサ素子の電極体を張り出させて電極張出し部を形成する工程と、
外部端子と前記電極張出し部との間に設置される集電板に第１の接続領域と第２の接続領域が異なる位置に設定され、前記第１の接続領域に前記電極張出し部を接続し、前記第２の接続領域に前記外部端子を接続する工程と、
を含み、
前記集電板の前記第１の接続領域が前記第２の接続領域を挟む少なくとも２箇所に設定され、前記第１の接続領域のそれぞれに前記コンデンサ素子の前記電極張出し部を接続し、前記第２の接続領域と前記外部端子とで形成される同一面の側壁面で前記外部端子と前記集電板とを接続することを特徴とするコンデンサの製造方法。