JPS58125818A - コンデンサのヘツダを製作する方法および容器の端部閉鎖機構 - Google Patents

コンデンサのヘツダを製作する方法および容器の端部閉鎖機構

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JPS58125818A
JPS58125818A JP57234859A JP23485982A JPS58125818A JP S58125818 A JPS58125818 A JP S58125818A JP 57234859 A JP57234859 A JP 57234859A JP 23485982 A JP23485982 A JP 23485982A JP S58125818 A JPS58125818 A JP S58125818A
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JP57234859A
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ウイリアム・エイチ・オ−ルトマン
モ−リス・テイ−・リ−ス
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/08Housing; Encapsulation
    • H01G9/10Sealing, e.g. of lead-in wires
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  • Supplying Of Containers To The Packaging Station (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は全体として電気値alK[Iするものであり、
艷に詳しく舊えば、蒸気透過と電PIIfi責の洩nK
対して優れ友封止性能を発揮するムL電解コンデンサ用
の端子ヘッダに関するものである。
とくに、本発明は、コンピュータの1うな精密な電子a
mのプリント回路板にとりつけるための1コンピユータ
型」コンデンサと呼ばれる種類の電解コンデンサに関す
るものである。その工うなコンデンサの主な%*は、8
5@Oにも及ぶ正常使用温度において10年も(−<は
それ以上の寿命を要求されることである。
溶剤の蒸気と電解質流体のうちの少くとも一方がヘッダ
ー中の端子を通じて逃げるとコンデンサの寿命が著しく
短くなる。艷K、コンデンサがと9つけられているプリ
ント回路板を電屏質が侵し友り、71Jント回路板上の
回路の関に導電路が形成されたりするから、電解質が洩
れるコンデンサは望ましくない。
5年以上にもわたって採用されてきたコンデンサの標準
的な構造は、米国特許第878960fi明細薔に開示
されているような種類のねじ部つきのアル1=ウム製の
端子8本を、全体として米1il1%許第407440
号明細書に開示されているLうKしてプラスチックでモ
ールドし几プラスチック製ヘッダを用いている。
この標準的な構造は一般的に用いれて^ゐ通常のプリン
ト回路板上の鋼夷回路条にはんだづけすることはできな
い、そのためKとりつけブラケットをしばしば必要とし
、止め金つきのねじによりコンデンサの端子にとりつけ
られている端子ラグへ4繰により外部接続せねばならな
い。
米国特許第8898888号と第4188600号の各
明細書には、熱可塑性の1ラスチツク製ヘツダを貫通し
て延びる、のこぎり状の歯が設けられているアルミニウ
ム製の軸状端子を用い友コンデンサが示されている。そ
れら2つの米国特許明細書のものKおAては、端子の長
さが短くなり、端子の中心直径が長くなって端子の歯を
融けて^るプラスチックの中に食匹込ませる工うに1ア
ルミニウム製の端子を抵抗加熱する。しかし、直径を太
くする友めに約5 、2711/csl (76psi
 )という非常に低り圧力が米13&1%許@4181
1600号明細書中で指定されている事実から示されて
いる工うに、加熱されるとアルミニウムの強度は必然的
に低くなる。シ良がって、端子とヘッダの関に極めて軽
くし壕りばめすることができるにすぎないことは明らか
である。前記米国特許@4188600号明細書には、
前記米13illlllI許第JIa9gHII号明細
書に開示されているコンデンサの改良として、端子の拡
大された端部の下にガスケットを必要とするものとして
、熱周期の間聰について更に言及している。
このことはしまりばめが不適当であること、したがって
、別にガスケットを用いないと端子を適切に封止できな
いことを示している。
コンピュータ型コンデンサに対する別の要求は、波状に
はんだづけされている(wave gold*r@a)
プリント回路板の清掃と製作のうちの少くとも一方の作
業に用いられる7ラツクス除去削の作用を受けないよう
Kすることである。たとえば、プリントu路板を処理し
た後でコンデンサに残留している塩化メチレン(3@t
hylsn@ahloride)のような塩化物系の溶
剤が、陽極電位で動作せねばならないアルミニウム端子
を侵して破損することがある。コンデンサ端子が露出さ
せられることが予想される場合には、コンデンサ端子の
全面を保護エポキシ樹脂層で被覆することがアルン二つ
ム電解コンデンサ工業における標準的なやり方である。
そのLつな溶剤の一例はデュポン社製のフレオン(登録
商標)TMO(米国特許第1!99817号明細曹)で
あって、プリント回路板から7ラツクスを除去するため
に用いられる。エポキシ樹Njwで保−されていな^コ
ンデンサを25Cの7レオンiMO中に4時間侵してか
ら通常の寿命試験を行うと、その寿命試験が終了する前
にそれらのコンデンサは故障してしまう。
本発明の目的は、改良した端部閉鎖機構おLびその製作
方法を得ることである。
本発明の別の目的は、本発明の1つの面に従って、弾性
率が約a6oo 〜t4too11/c11(sooo
〜200000psi)で、引っばり強度が約240〜
57OO’?/crI(8600〜80000psi 
)である機械的な性質を有するコンデンサのヘッダを、
所定直径の円形貫通穴が設けられているほぼ円筒形状に
形成する工程と、前記所定直径より短い直径の円筒形端
子を前記貫通穴の中に挿入する工程と、前記端子の降伏
強さ以上の圧力を前記端子の少くとも一方の端部に加え
る工程と、前記端子の一部が前記所定直径りり約0.0
05〜0.051ci+ (0,0O1l〜0.020
インチ)だけ長い直径になるまで前記端子を変形させる
工程と、を有することを特徴とするコンデンサのヘッダ
を製作する方法KLり達成される。
本発明の別の面は、弾性率が約aIsoo〜14100
ml/cd(60000〜400000psi)’t”
、引っばり強度が約240〜57OOKp/cd+85
00〜80000p*i)である機械的な性質を有し、
所定直径を有する貫通穴が設けられてbる閉鎖部材と、
前記所定直径L0約0.005〜0.051txt0.
002〜0.020インチ)だけ長い直径を有する部分
を含み、前記穴の中に挿入される端子部材とを備えて込
ることを特徴とする容器の端部閉鎖機構を含む。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
マス、コンデンサハウジング11用の閉鎖部材である円
板形のコンデンサヘッダlOが示されている第1図を参
照する。このヘッダlOは、弾性率が約8600〜14
100 Kl/cd (50000〜200000ps
i)で降伏強さが約240〜67004/cd(850
0〜8000 G pm幻であるプラスチックで作るべ
きであることが確認されている。この目的の友めに使用
できるプラスチックのなかKはナイロン6およびナイロ
ン6−6のLつな何種類かのボリアイドとポリ10ピレ
ンがある。最高1!度に対する要求と、材料がさらされ
るコンデンサ中の溶剤とに応じて、ポリエステル、アセ
タール、ポリエチレンなどの1うな所要の機械的性質を
有するその他のプラスチックも用められる1足格使用r
M度が105 rであって、婢削としてジメチル・ボル
ムアルデヒドを\ 本発明を実施するのに満足できない機械的性質を有する
材料としてはフィリクプス石油(PhilipsP@t
roleurn )社のRytonに似た極めてもろい
ポリフェニレン・サルファイド(polyph*nyl
*a@aulpbld*)と、正常な動作温度において
過大な低温流れにさらされるデエボン社のテフロン(登
録商41)に似たある種のフルオロエラストマー(fl
uoro*1amto−m@r )とが含まれる。
引っばり強度を大きくするため釦は、滑石、炭酸カルシ
ウム、嵩量および種々の鉱物性充填材のような種々の充
*#をプラスチックに使用できる。
好適な材料は短いガラス繊維であって、その含有量は5
−ttosで、好適な含有量は30−である、短いガラ
ス繊維が好ましい理由は、それが高温における強度を高
くし、高くし、安価であり、低温流れを防ぐのに非常に
効果的だからである。
コンデンサヘッダにはλつの穴が設けられる。
各穴の最初の直径はrDJである。直径が約/、り/〜
J、jcr+)であるコンデンサの場合には、穴の寸法
誤差は一般にプラス約0.007z〜マイナスo、 o
 o 。
am (プラス0.003〜マイナスo、 o o o
インチ)である。
穴lコの一方に挿入される前のアルミニウム端子/弘4
3g/図に示されている。このアルミニウム端子l弘は
ボデ一部/lを有する。このボテ一部/6の直径dは前
記直径りより短く その寸法誤差はプラス約0.00〜
−?イナス約o、oo7baIL<プラスo、 o o
 。
〜マイナス0.00 jインチ)である。ボデ一部16
ははんだづけ可能なビン/ざも有する。このビン/ざは
ビン/ざは一般に銅で作られ、位置20においてボデ一
部/遥に導電結合される。ボテ一部16は上側テーパー
nとヘッド部Jも含む。アルミニウム端子/ダが穴/コ
の中に入らないふうに、ヘッド部/lは長い直径D−を
有する。
端子lダの機械的性質は、弾性率が約/’10000〜
7741000Kf/、、2(λ000000〜/10
00000p*i )で、降伏強さが約700−j 4
000に9.Aが(1oooo   ・〜l0000p
sl)である。この範囲以上では過大な変形力を要求さ
れ、七の範囲以下ではアルミニウムよシ軟かい材料が要
求される。
製作中は、縞/図に示されているようk、上側の臘ブロ
ック易がはんだづけ可能なピン/lとヘッド部薯の上方
に位置させられる。それから、下側の形成mノがボデ一
部/6の底に圧力を加えて、ボデ一部を塑性変形させる
。その変形力のために加えられる力は、直径が約0.l
I4!jcm(0,171インチ)である端子の場合に
は約IJtOKg (3000ボンド)台である。圧力
を加えて変形加工している間は、下側のヘッド30と下
側のテーパー30が形成される。
形成加工中はボデ一部16の直径dも長くする。
次に@−図を参照する。この図には、内部部品3gを含
む容器/lより成る組立てられたコンデンサ3ダの横断
面が示されている。容器//I/Cはヘッダ支持部りが
設けられる。この支持部の上にはヘッダIOがのせられ
る。ヘッダIOはガスケット弘−によυ封止される。こ
のガスケットは容@//の曲げられているリップ件によ
シ所定位置に圧縮される。
最終的に得られたコンデンサ3ダにおいては、端子/Q
は直径がD′であるボデ一部を有する。このボデ一部の
上側テーパーの最大直径はげてあわ、下側テーパーの最
大直径はDである。
それらの大きくされたD’ 、 D’ 、 D”は\低
温流れが起きた後の穴12の直径よシ約0.00 j 
/〜0. Oj /s(o、oo−〜0,0コOインチ
)でなければならないことが実験の結果判明している。
穴に対して部品の直径の寸法が大きいために、その部品
は穴の中にしまシばめされる。端子がこの範囲以下の寸
法に膨張させられたとすると封止は不十分となり、端子
がその範囲以上に膨張させられたとするとプラスチック
材料が破壊されることがある。いずれの場合でも溶剤の
蒸気と電解質が失われるととKなる。生産開発中に、一
つの部品の最大誤差と最小誤差の条件の下で、ヘッダ1
0の破壊や、ヘッダ10を通゛じての洩れを避け、しか
も封止を適切に行うために、直径の蛾適な膨張は約o、
oiz−o、o、xz億(o、oot〜0.0 / 0
インチ)で、しまりはめできるものでなければならない
ことが判明している。
適切なしまりばめが行われたことは、ヘッダのサンプル
をヘッダ10から削9とり、最終的な穴の直径と端子の
適切な直径を測定するという藺率なりシ方で実験的に確
かめられる。穴の直径は先に指定した範囲内で端子の直
径より小さくなければならない。
本発明の動作理論は、コンデンサのヘッダioと端子/
+の間にしばシばめが行われ、それによシ高圧の封止が
行われることである。これを、常温では内側の金属リン
グの外径が外側の金属リングの内径よシ大きいコ個の金
属リングの外側のリングを加熱してから、高温の外側リ
ングを低温の内側リングにはめこんで行うλつの金属部
品間の熱収縮はめ合いに理論的に類似させることKよシ
、封止圧な決定できる。この理論的な解析はニス・テモ
シェンコ(8a Timosh@nko )著[材料の
強度(8tr@ngth  of Mat@rlala
 ) J  /りat年、D、 VanNos−1ra
nd (Nw York、 N、 Y、 )発行、の第
1/@、144/ffベージの記述を基にしている。近
偏的な応力は次のとおりである。
および ここに、P=端子とプラスチックの間の応力(pat)
b=端子の半径(インチ) 1=Lまりばめ(インチ) b=ニブラスチック弾性率(p@l) E、=アルミニウムの弾性率(川) である。
注意iそれらの計算を行うために、応力に対してはプラ
スチックの実効直径を約i、o、2cs(0,IIイン
デ)と仮定したが、これでも実際に妥当な結果が得られ
ている。
直41−が約o、3tcs(o、iy3インチ)である
端子の場合には、b;約0./ 7体(0,07/jイ
ンチ)で、ナ4 o y t K対tルEpは約7.7
 X 10 r#/csI” (0,/ / X10p
al)であり、アルミニウムのElは約−、// X 
i。
菖−/噛5−(JXlo p畠1 ) である、上の式から、部品間の応力は、これは、プラス
チックが砕けることなしに適切忙封止するための範囲が
約/λコ〜/22JKtt/2C/7440〜/7QO
Opml)であることを示している。
以下に示す例は本発明の利点を示すものである。
土 ジメチル・ホルムアルデヒド溶剤電解質を含み、直径が
約J、442傷で、長さが約丸JPIa(コ、lコ!イ
ンチ)であるケースを用いて容量が/zoooマイクロ
ファラド、j、JVDcのコンデンサを複数個作つた(
米国特許第一230611号明細書および第31029
07号明細書参照)、ヘッダはナイロンを一4製で、一
本のアルミニウム端子を有していた。
標準コンデンサ  コoooq     1ooooq
低洩れコンデンサ    JOOダ      −70
0qpジメチル・ホルムアルデヒド溶剤電解質を含み、
直径が約3.4Iり2(/、、37!インデ)で、長さ
が約り8コOr傷(3,42!インチ)であるケースを
用いて11量が14Ioooマイクロ77ラド、コrV
Dcのコンデンサを複数個作った。ヘッダはナイロン4
−4製で、一本のアルミニウム端子を有していた。
標準コンデンサ   、2000q    10000
q低洩れコンデンサ      iroグ      
 /!00ダfi ジメーチル・ホルムアルデヒド溶剤電解質を含み、直径
が約3.4Iり傷(/、37!インチ)で、長さが約/
 0.4471(41,/x!インチ)である、定格容
量がjJOOマイクロファラッドで、joVDcのコン
デンサを複数個作った。試験時間は7000時間であつ
た。
試験温度  試験電圧  重量損失 標準コンデンサ   Ijlc   jOV   41
jOq低洩れ    101℃  jOV  JOOq
コンデンサ   tz”c    tov    to
q」14 ジメチル・ホルムアルデヒド溶剤電解質を含み、直径が
約J、亭デ(Im(/、171インチ)で、長さが約i
i、yz鋼(4’、aJ!インチ)であシ、定格容量が
t4Iooマイクロ7アラツドで、4IOVDcのコン
デンサを複数個作った。米国特許第aJottタタ号明
細書に示されているようKしてガラスを充積された標準
的なポリプロピレンを用い、ねじ部つきの端子をモール
ドして作ったヘッダを標準的なコンデンサは有していた
。これは最上の構成である。
低洩れヘッダはナイロンt−1で作った。試験時間は7
000時間でありだ。
試験温度  試験電圧  重量損失 標準;ンデンサ  ioz℃   pov  aooo
qyz℃   pov    sas!F1 ジメチル・ホルムアルデヒド溶剤電解質を含み、直径が
約1.り1cm(0,71インデ)で、長さが約j、J
 F を傷(2,723インチ)であシ、定格容量が7
301イクロフアラツドで、4!0vDCのコンデンサ
なI[数佃作った。ヘッダはAd@ll AR−/#ガ
ラス充填ナイロンt−4で作り、3本の端子を有してい
た。
試験時間は1ooo時間であつた。
試験温度  試験電圧  重量損失 標準コンデンサ  10!”C4IOV   JOOW
f低洩れコンデンサ   l−!”C4(OV    
!70q10j”C4!OV    /!Oq 一般的な経験則は、近似的な予測寿命が、コンデンサー
内の溶液の重量の1分の7を1時間当りの重量損失で除
したものから計算できるということである。これにより
、本発明のコンチン管の予測寿命は1000時間または
それ以上となシ、これは10j”Cにおける予測寿命が
3ooo時間である標準   ″コンデンサと比較する
と非常に長い。
ヘッダと端子の間の封止をピーH(V@*oo )社製
のMS−77AMヘリウム洩れ試験機で試験した結果に
よると、全てのヘッダの洩れ率は試験中の/秒關当シ、
/標準ナノ立方センチメートル等価空気以下であった。
これに対して、標準コンデンサの洩れ率は全体として1
秒間当り100標準ナノ立方センデメートル勢価空気で
ある。
更に、本発明のコンデンサ・ヘッダに対して最低/2j
”Cから液体輩素の温夏であるりtoにすなわち−/7
t”cの温度サイクル試験を、7日に/サイクルずつ1
0サイクル行った結果によると、洩れ率は/標準ナノ立
方センチメートル等価空気以下であったのに対して、標
準コンデンサに対して同じ温度サイクル試験を行った結
果は、洩れ率がしだいに増大して故障を起した。
本発明の別の利点は、端子な保睦エポキシで保―する必
要がないことである。本発明のコンデンサは5℃のフレ
オン(登録商@)7MC中に1時間浸しても完全に動作
でき、かつその後に行った通電の寿節試験にも合格した
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のコンデンサヘッダの部品と製作作業を
示す概略断面図、第2図は本発明の完成した部品の縦断
面図である。 IO・・・コンデンサヘッダ、l/・・・ノーウジング
、lコ・・・穴、 lψ・・・端子、 16・・・端子
のボデ一部、/l・・・ビン、 n・・・上側テーバ+
1.%・・・ヘッド。 出願人代理人  格 股   消

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11(a1弾性率カ約8500〜t+too?/al
    t 50000〜11000GOpai) 1?、引っ
    ばり強度が約240〜67004/aII(11500
    〜l000Gps! )である機械的な性質を有するコ
    ンデンサのヘッダを、所定直径の円形貫通穴が設けられ
    ているほぼ円筒形状に形成する工程と、 1)I前配所足直径↓り短す直径の円筒形端子を前記貫
    通穴の中に挿入する工程と、 (c)前記端子の降伏強さ以上の圧力を前記端子の少く
    とも一方の端部に加える工程と、釦前記端子の一部がl
    l1r配所定直径1り約0.006〜0.05131(
    0,0Q1〜0.020インチ)だけ長い直径になるま
    で前記端子を質形畜せる工程と、 を有することt−特徴とするコンデンサのヘッダを製作
    する方法。 (2、特許請求の範囲第1項記載の方法であって(al
    e記端子端子記ヘッダの中に挿入する前に、前記所定直
    径ぶり長い蚊大直径部と、前記所定直径りり短藝竣小直
    径部とを奪するテーパー會前記端子に形成する工程と、 (bl前記テーパーの最大直径が前記所定直径L9約0
    .061α(0,020インチ)だけ短くなり、t7t
    は前記竣小直径が前記所定直径工り約0.006CM+
    0.002インチ)だけ長くなるまで、m紀端子t−更
    に変形させる工程と、を更に有することを%像とする方
    法。 (11特許請求の範囲第2項記載の方法であって、前記
    テーパーから離れている方の端子端部が、前記所定直径
    工り約0.061cm(0,020インチ)だけ短い最
    大直径と、前記所定直径↓り約0.005C11(0,
    0O1!インチ)′Ieけ長−蛾小直径を有する別のテ
    ーパーを形成するまで、前記端子を*に’f形させる工
    程を更に有することを特徴とする方法。 141 49許請求の範囲第2項または第8項記載の方
    法であって、 (IL)前記端子を前記ヘッダの中に挿入する前K。 前記端子の前記テーパ一端部にヘッドを形成する工程と
    、 (1))前記端子を変形して、前jピヘッドが形成され
    ている端部とは反対側の端子端部rtcHsのヘッドを
    形成する工程と、 を更に有することを特徴とする方法。 (6)  特許請求の範囲第1.2.8または4項記載
    の方法であって、前記端子を前記ヘッダに挿入する前に
    、前記端子の一端にはんだづけ可能な端子延長部を接続
    する工程を更に有することを特徴とする方法。 (61特許請求の範囲第1〜6項のいずれかに記載の方
    法であって、前記端子の一部が、前記所定直径りり約0
    .015〜0.0512(0,006〜0.010イン
    チ)だけ長い直径になるまで、前記端子を更に変形させ
    る工程を有することを特徴とする方法。 (7)弾性率が約g5oo 〜t4tooKp/cd 
    (50000〜gooooopsi)で、引っばり強度
    が約240〜6700h/al (8500〜8000
    0psi ) t”ある機械的な性質を有し、所定直径
    を有する貫通穴が設けられてhる閉鎖部材と、前記所定
    直径エリ約0.005〜0.0512 (0,002〜
    0.020インチ)だけ長す直径を有する部分を含み、
    前記穴の中に挿入される端子部材とを備えていることを
    特徴とする容器の端部閉@機構。 (8)%許請求の範囲第7項記載の端部閉鎖機構であっ
    て、11r配端子部材の一端部には、前記所定直径りり
    約Q、QQ5m (0,002インチ)だけ長い最小直
    径と、前に2Ffr足直径エリ約0.0511だけ長い
    敵大直径を有するテーパ一部が設けられていることを%
    漱とする端部閉@慎構。 (9)  特許請求の範囲第8JllIN記載の端部閉
    鎖機構であって、前記端子の他端部には、前記所定直径
    L9約0.005ffi (0,00!インチ)だけ長
    い最小直径と、前記所定直径工す約o、o5im(0,
    020インチ)短^最大直径とを有するテーパ一部が形
    成されていることを特徴とする端部閉鎖機構。 四 特許請求の範囲第7.8ま九は9項記載の端部閉鎖
    機構であって、前記端子部材の内端部の間に、前記所定
    直径より約0.005m(0,002インチ)長い最小
    直径と、前記所定直径より約0.061ffi (0,
    020インチ)短い最大直径とを有する拡大部が設けら
    れていることを特徴とする端部閉@機構。 α]J%許−求の範囲4B〜10積のいずれかに記載の
    端部閉鎖機構であって、前記端子部材は、前配所定直径
    より約0.015〜0.2%4011 (0,00@〜
    o、otoインチ)だけ長^直径を有する部分を含んで
    いることを特徴とする端部閉鎖機構。 aa  %許情求の範囲第7〜11項の^ずれかに記載
    の端部閉鎖機構であって、#記端子部材は、弾性率が約
    140000〜774000 /d (1000000
    〜110000001si)で、降伏強度が約700〜
    660011/cd(1000〜8000psi  )
    である機械的性質を有することt−特徴とする端部閉鎖
    機構。 α1 %許艙求の範囲!7〜12項のいずれかに記載の
    端部閉@慎構であって、前記容器は電解コンデンサを含
    み、前記閉鎖部材はヘッダであることを特徴とする端部
    閉@機構。
JP57234859A 1981-12-24 1982-12-23 コンデンサのヘツダを製作する方法および容器の端部閉鎖機構 Pending JPS58125818A (ja)

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CA1198785A (en) 1985-12-31
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