JP6182872B2 - コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気二重層コンデンサなどのコンデンサおよびその製造方法に関する。

電気二重層コンデンサなどのコンデンサでは、外装ケースに封入されたコンデンサ素子と、外装ケースの封口板にある外部端子とを電気的に接続している。この接続には、たとえば、コンデンサ素子に接続された電極タブと外部端子とを接続するなどの接続形態がとられている。

このような接続に関し、コンデンサ素子の陽極部または陰極部に集電板が接続され、この集電板と封口体側にある外部端子との間に接続板が設置され、この接続板が外部端子および集電板に接続することが知られている（たとえば、特許文献１）。このような接続構造を備えるコンデンサでは、外装ケースの空間内に接続部の占める割合（空間専有率）が低い。即ち、封口板の外部端子に接続された接続板を用いてコンデンサ素子の陽極部と外部端子、コンデンサ素子の陰極部と外部端子を接続しており、各陽極端子および陰極端子の接続に必要な長さを短くでき、接続空間の狭小化とともにコンデンサ素子の低抵抗化が図られる。

特開２０１２−１０４６１９号公報

ところで、比較的大型のコンデンサでは、封口体が外部端子と一体成形（インサート成形）によって作成される。このため、封口体と外部端子の密封性は良好である。これに対し、小型のコンデンサでは外部端子と封口体を一体に成形していないため、外部端子と封口体の精度が求められる。そのため、封口体と外部端子を別途作成した後、封口体に設けた貫通孔にリベットを介して外部端子を設置することが行われる。封口体と別部材であるリベットを用いた場合、このリベットと封口体の貫通孔との密封性は、一体成形の封口体に比べて低い。密封精度が低い場合には、封口体の貫通孔とリベットの間から電解液が漏れるおそれがある。

リベットにより外部端子が固定された封口体では、硬質基板の表面にゴム板が貼付けられ、このゴム板によって密封精度を高めることが行われている。このような封口体にレーザ照射が行われると、封口体のゴム板に影響を与え、封止機能が低下するという課題がある。

外部端子とコンデンサ素子の陽極部または陰極部との間に集電板を介在させたとえば、接続構造では、封口体側の外部端子との接続を別個に行うことができる。このような接続には接続処理に必要な空間を確保する必要がある。斯かる接続に関し、たとえば、比較的大型のコンデンサの場合には容易であるが、小型のコンデンサでは、接続に必要な空間が狭小である場合が多い。このため、レーザ照射による接続では、接続処理が複雑化し、接続箇所の抵抗成分などが大きくなり、接続の信頼性が低下するといった課題がある。

そこで、本発明の目的は、コンデンサ素子と外部端子の接続に関し、接続の容易化とともにコンデンサの低抵抗化を実現するとともに、封口体の密封性を高めることにある。

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露出させた電極体に接続された集電板と、前記コンデンサ素子を収容した外装ケースを封口する封口体とを備え、前記封口体は、硬質基板と弾性絶縁体とが積層され、かつ、貫通孔が形成され、前記貫通孔を通したリベットにより接続された接続体と外部端子が設置され、前記接続体が前記弾性絶縁体に押圧固定され、前記接続体は、前記リベットに接続される固定部と屈曲部と該屈曲部を介して前記固定部の周面側に位置する接続部とを備え、前記接続部の周面側の縁部に、前記集電板の側面と一致するとともに前記屈曲部により前記封口体の前記弾性絶縁体から離間するレーザ溶接面が設定され、前記レーザ溶接面と前記集電板がレーザ溶接により接続されている。

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露出させた電極体に集電板を接続する工程と、前記コンデンサ素子を収納した外装ケースを封口する封口体を挟んで接続体と外部端子をリベットによって接続する工程と、前記接続体は前記リベットに接続される固定部と屈曲部と該屈曲部を介して前記固定部の周面側に位置する接続部とを備え、前記接続部の周面側の縁部に、前記集電板の側面と一致させるとともに前記屈曲部により前記封口体の弾性絶縁体から離間させたレーザ溶接面を設定し、該レーザ溶接面と前記集電板をレーザ溶接により接続する工程とを含んでいる。

本発明によれば、次の効果が得られる。

(1) コンデンサ素子の電極体に接続されている集電板と、封口体にある接続体の接続面を封口体から離間させて溶接することができ、溶接の容易化とともに、溶接の封口体への影響を低減できる。

(2) 封口体を防護できるので、コンデンサの信頼性の低下を防止できる。

(3) 接続体が封口体の貫通孔の周囲の弾性絶縁体に押圧固定されているので、貫通孔の周囲が接続体と密着し、貫通孔の密封精度が向上する。

(4) 接続体のレーザ溶接面と封口体の弾性絶縁体が離間して隙間を確保する構造としているので、接続体と集電板とのレーザ溶接時の弾性絶縁板への影響を低減できる。本発明によれば、接続体を弾性絶縁体に食い込むように設置することで貫通孔の密封性を確保している。接続体が仮に平坦の場合、接続体を弾性絶縁体に押圧固定しているため、レーザ溶接面の高さ位置は弾性絶縁体に食い込む位置となり、接続体と集電板との溶接でレーザを照射した際、弾性絶縁体はレーザ照射の影響を受け易い構造となる。しかし、本発明の接続体は、接続体を押圧固定した場合であっても、レーザ溶接面が弾性絶縁体から離間するように折り曲げられた形状なので、弾性絶縁体にレーザ照射の影響が加わり難く、密封性に影響を与えずに、接続体と集電板を接続できる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面およ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。

一実施の形態に係る電気二重層コンデンサの一部を示す断面図である。 電気二重層コンデンサの外部端子とコンデンサ素子の接続構造部分を分解して示す分解斜視図である。 接続用端子と集電板のレーザ溶接を示す図である。

図１は、一実施形態に係る電気二重層コンデンサの一部を示している。図１に示す構成は一例である。斯かる構成に本発明が限定されるものではない。

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る。このコンデンサ２は、外装ケース４にコンデンサ素子６が収納されている。コンデンサ素子６は、電気二重層コンデンサのコンデンサ素子の一例である。外装ケース４の開口部には封口体の一例として封口板８が設置され、この封口板８で外装ケース４が封口されている。封口板８は、コンデンサ素子６が収納された外装ケース４を封口する封口体の一例である。

外装ケース４はたとえば、アルミニウムケースが用いられている。この外装ケース４の開口部側には段部１０が形成されている。この段部１０には封口板８が載せられ、封口板８が位置決めされている。外装ケース４の開口縁部にはカーリング部１２が形成され、このカーリング部１２の縁端部が封口板８に食い込ませられている。

封口板８には、心材として合成樹脂板１４が含まれる。合成樹脂板１４は硬質基板の一例である。この合成樹脂板１４の表面および裏面には弾性絶縁体の一例として、封止層１６−１、１６−２が貼り付けられている。封止層１６−１、１６−２はたとえば、ゴム板で形成されている。

封口板８には、一対の貫通孔１８−１、１８−２が形成されている。貫通孔１８−１には陽極側の外部端子２０−１と接続用端子２２−１が封口板８を挟んで配置されている。接続用端子２２−１は、陽極側の接続体の一例である。貫通孔１８−１にはリベット２４を貫通させ、このリベット２４の加締めにより、封口板８を挟んで外部端子２０−１および接続用端子２２−１が固定されているとともに、電気的に接続されている。

同様に貫通孔１８−２には陰極側の外部端子２０−２と接続用端子２２−２が封口板８を挟んで配置されている。接続用端子２２−２は、陰極側の接続体の一例である。貫通孔１８−２にはリベット２４を貫通させ、このリベット２４の加締めにより、封口板８を挟んで外部端子２０−２および接続用端子２２−２が固定されているとともに、電気的に接続されている。

コンデンサ素子６の素子端面２６には、陽極側の電極体２８−１および陰極側の電極体２８−２が引き出されている。各電極体２８−１、２８−２はコンデンサ素子６の素子中心側に折り曲げられ、偏平化されている。電極体２８−１の上面には陽極側の集電板３０−１が溶接により接続されている。また、電極体２８−２の上面には陰極側の集電板３０−２が溶接により接続されている。

集電板３０−１の上面には陽極側の接続用端子２２−１が重ねられている。集電板３０−１および接続用端子２２−１の周面側の縁部にはたとえば、同一面状に接続面３２が設定されている。各接続面３２はレーザ溶接面の一例である。各接続面３２はレーザ溶接により接続され、レーザ溶接部３４が形成されている。これにより、コンデンサ素子６の電極体２８−１には外部端子２０−１が接続されている。

同様に、集電板３０−２の上面には陰極側の接続用端子２２−２が重ねられている。集電板３０−２および接続用端子２２−２の周面側の縁部にはたとえば、同一面状に接続面３２が設定されている。各接続面３２はレーザ溶接により接続され、レーザ溶接部３４が形成されている。これにより、コンデンサ素子６の電極体２８−２には外部端子２０−２が接続されている。

図２は、コンデンサ２の外部端子２０−１、２０−２とコンデンサ素子６との接続構造部分を分解して示している。

外部端子２０−１、２０−２は導体金属で形成されている。この外部端子２０−１、２０−２は、固定部４０と、端子部４２とを有する。固定部４０は平坦状であり、中央に透孔４４が形成されている。透孔４４にはリベット２４を貫通させる。

接続用端子２２−１、２２−２は導体金属で形成されている。この接続用端子２２−１、２２−２には、固定部４６と、屈曲部４８と、接続部５０とが含まれる。固定部４６は平坦状であり、中央に透孔５２が形成されている。屈曲部４８は、固定部４６から接続部５０をリベット２４の軸方向に離間させる。接続部５０には、集電板３０−１、３０−２の接続面３２に接続される接続面３２が形成されている。

リベット２４は、導体金属で形成され、柱状の軸部２５を備え、この軸部２５に円盤状の頭部２７が形成されている。

各集電板３０−１、３０−２は導体金属で半円状に形成され、既述の接続面３２を備えている。各集電板３０−１、３０−２には、接続面３２を備えるたとえば、角度３０度の扇型状の接続部５４が備えられている。この接続部５４を挟んで扇型状の接続部５６、５８が形成されている。接続部５６、５８には、コンデンサ素子６の素子端面２６に露出させた電極体２８−1、２８−２がレーザ溶接により接続される。接続部５４は、コンデンサ素子６の素子端面２６側の接続部５６、５８より段差を以て立ち上がっており、平坦面状に形成されている。

図３は、接続用端子２２−１、２２−２と集電板３０−１、３０−２のレーザ溶接を示す図である。このレーザ溶接は本発明のコンデンサの製造方法の一例であり、接続用端子２２−１と集電板３０−１との接続工程、接続用端子２２−２と集電板３０−２との接続工程の一例である。

封口板８には、外部端子２０−１、２０−２および接続用端子２２−１、２２−２が封口板８を挟んで設置され、リベット２４の軸部２５の加締めにより固定されている。つまり、封口板８は、接続用端子２２−１、２２−２を一体に備える単一部品を構成している。なお、リベット２４の軸部２５の加締め後、接続用端子２２−１、２２−２の固定部４６とリベット２４の軸部２５の加締めた部分をレーザによって溶接してもよい。このようにすることで、リベット２４と接続用端子２２−１、２２−２との接続部の抵抗を下げることができ、より低抵抗を実現したコンデンサ２を製造することができる。

接続用端子２２−１、２２−２は、リベット２４の加締めにより、封止層１６−２に食い込ませて封口板８の封止層１６−２上に配置、固定されている。このため、貫通孔１８−１、１８−２は、封止層１６−２に密着した接続用端子２２−１、２２−２で封止されている。これにより、封口板８の貫通孔１８−１、１８−２の密封性が高度に維持される。

コンデンサ素子６は、素子端面２６に露出させた電極体２８−１、２８−２を備えている。電極体２８−１には、集電板３０−１が設置され、レーザ溶接により接続されている。電極体２８−２には、集電板３０−２が設置され、レーザ溶接により接続されている。つまり、コンデンサ素子６は、素子端面２６側に電極体２８−１に集電板３０−１、電極体２８−２に集電板３０−２が接続された単一部品を構成している。

このコンデンサ素子６側にある集電板３０−１には、封口板８側の接続用端子２２−１が重ねられ、また、集電板３０−２には、封口板８側の接続用端子２２−２が重ねられる。この場合、集電板３０−１と接続用端子２２−１の各接続面３２を一致させ、同様に、集電板３０−２と接続用端子２２−２の各接続面３２を一致させる。

そして、レーザ溶接装置６０からレーザビーム６２を各接続面３２に向けて照射し、そのレーザエネルギにより接合面部を溶融させ、接合する。これにより、集電板３０−１と接続用端子２２−１には接続面３２から内方に至るレーザ溶接部３４が生成され、集電板３０−１と接続用端子２２−１が接続される。同様に、集電板３０−２と接続用端子２２−２には接続面３２から内方に至るレーザ溶接部３４が生成され、集電板３０−２と接続用端子２２−２が接続される。

この一実施の形態によれば、次の効果が得られる。

(1) リベット２４で封口板８に固定され、且つ、外部端子２０−１、２０−２に接続された接続用端子２２−１、２２−２を用いてコンデンサ素子６側の集電板３０−１、３０−２に接続するので、接続構造が単純化されるとともに、端子構造のコストを削減することができる。

(2) このようにコンデンサ素子６側に集電板３０−１、３０―２を接続し、リベットを用いて外部端子２０−１、２０−２を接続用端子２２―１、２２―２と接続し、これら集電板３０−１、３０―２と、接続用端子２２―１、２２―２とを接続する構成では、コンデンサ素子６側の接続と、外部端子２０−１、２０−２側の接続とを別個に行い、両者を接続してコンデンサ素子６に外部端子２０−１、２０−２を接続するので、接続工程の独立化とともに、集電板３０−１、３０―２と、接続用端子２２―１、２２―２との接続により、コンデンサ素子６の低抵抗化を図ることができる。

(3) コンデンサ素子６の素子端面２６に引き出された電極体２８−１、２８−２と、外部端子との間に集電板３０−１、３０−２及び接続用端子２２−１、２２−２を備えた接続構造であるから、外部端子と電極体との接続構造を堅牢化できる。

(4) 接続用端子２２−１、２２−２は、中途部で屈曲させた接続部５０を備えているので、レーザ溶接位置を封口板８から離間させることができ、封口板８のレーザ溶接の影響、つまり、封口板８のレーザ溶接による劣化を低減できる。これにより、コンデンサ２の信頼性が高められる。

(5) 接続用端子２２―１、２２―２が封口板８の貫通孔１８−１、１８−２の周囲の弾性絶縁体に押圧固定されているので、貫通孔１８−１、１８−２の周囲が接続用端子２２―１、２２―２と密着し、貫通孔１８−１、１８−２の密封精度が向上する。

〔他の実施の形態〕

(1) 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。電解コンデンサなどのコンデンサであってもよい。

(2) 上記実施の形態では、溶接の一例として、レーザ溶接を例示したが、これに限定されない。電子ビーム溶接でもよく、抵抗溶接などの溶接を用いてもよい。

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。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、また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。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。

封口体を挟んで外部端子とともにリベットを用いて固定され、且つ、接続された接続用端子を用いてコンデンサ素子側の集電板にレーザ溶接などで接続し、その溶接位置を接続用端子を屈曲させて封口体より離間させているので、溶接の封口板への影響を回避することができる。

２ 電気二重層コンデンサ
４ 外装ケース
６ コンデンサ素子
８ 封口板
１０ 段部
１２ カーリング部
１４ 合成樹脂板
１６−１、１６−２ 封止層
１８−１、１８−２ 貫通孔
２０−１ 陽極側の外部端子
２０−２ 陰極側の外部端子
２２−１、２２−２ 接続用端子
２４ リベット
２６ 素子端面
２８−１、２８−２ 電極体
３０−１ 陽極側の集電板
３０−２ 陰極側の集電板
３２ 接続面
３４ レーザ溶接部
４０ 固定部
４２ 端子部
４４ 透孔
４６ 固定部
４８ 屈曲部
５０ 接続部
５２ 透孔
２５ 軸部
２７ 頭部
５４ 接続部
５６、５８ 接続部
６０ レーザ溶接装置
６２ レーザビーム

Claims (2)

1. コンデンサ素子の素子端面に露出させた電極体に接続された集電板と、
   前記コンデンサ素子を収容した外装ケースを封口する封口体とを備え、
   前記封口体は、硬質基板と弾性絶縁体とが積層され、かつ、貫通孔が形成され、前記貫通孔を通したリベットにより接続された接続体と外部端子が設置され、
   前記接続体が前記弾性絶縁体に押圧固定され、
   前記接続体は、前記リベットに接続される固定部と屈曲部と該屈曲部を介して前記固定部の周面側に位置する接続部とを備え、前記接続部の周面側の縁部に、前記集電板の側面と一致するとともに前記屈曲部により前記封口体の前記弾性絶縁体から離間するレーザ溶接面が設定され、
   前記レーザ溶接面と前記集電板がレーザ溶接により接続されていることを特徴とするコンデンサ。
2. コンデンサ素子の素子端面に露出させた電極体に集電板を接続する工程と、
   前記コンデンサ素子を収納した外装ケースを封口する封口体を挟んで接続体と外部端子をリベットによって接続する工程と、
   前記接続体は前記リベットに接続される固定部と屈曲部と該屈曲部を介して前記固定部の周面側に位置する接続部とを備え、前記接続部の周面側の縁部に、前記集電板の側面と一致させるとともに前記屈曲部により前記封口体の弾性絶縁体から離間させたレーザ溶接面を設定し、該レーザ溶接面と前記集電板をレーザ溶接により接続する工程と、
   を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。

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