KR101683249B1 - 전해컨덴서의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전극박과 리드 단자와의 스티치 접속에 있어서의, 전기적 및 기계적 접속이 향상하고, 고 에칭 배율의 전극박이더라도 박 갈라짐 등이 없게 안정적으로 스티치 접속하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명에 의하면, 관통 구멍을 형성한 전극박에 리드 단자를 중첩시키고, 리드 단자 측에서 스티치 바늘을 관통시켜 상기 전극박의 이면 쪽에 리드 단자의 버 및 전극박의 버를 형성하고, 상기 버를 프레스 가공해서 상기 전극박과 리드 단자가 접속된 전해컨덴서에 있어서, 상기 전극박의 관통 구멍의 적어도 한 변에 있어서는, 전극박의 버와 리드 단자의 버가 전극박의 이면 쪽에 형성되어, 상기 버가 프레스 가공되어서 전극박과 리드 단자가 접속된다.

Description

전해컨덴서의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING ELECTROLYTIC CAPACITOR}

본 발명은 전해컨덴서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전해컨덴서의 전극박과 리드 단자의 접속구조 및 접속방법에 관한 것이다.

종래, 전해컨덴서의 전극박과 리드 단자의 접속방법으로서는, 전극박과 리드 단자를 중첩시켜, 스티치 바늘을 리드 단자 측에서 관통시켜, 전극박 및 리드 단자의 버(혹은 "절단설")(burr)를 전극박의 이면 쪽에 형성하고, 또 상기 버를 프레스 가공해서 전극박과 리드 단자를 접속하고 있었다.

이 스티치 바늘을 전극박 및 리드 단자에 관통시킬 때에, 이 전극박의 표면에 화성 피막이 형성되어 있기 때문에, 리드 단자와의 접촉은 전극박의 화성 피막이 많고, 따라서 접속 저항이 높은 상태로 되어 있다.

그래서, 미리 구멍을 형성한 전극박에 리드 단자를 중첩시키고, 리드 단자 측에서 스티치 바늘을 관통시켜서, 리드 단자의 버를 전극박의 이면 쪽에 형성하고, 또 상기 버를 프레스 가공해서 전극박과 리드 단자를 접속하는 방법(특허문헌 1), 또한 전극박에, 4개의 모서리 부분이 각각 전극박의 길이 방향 및 폭방향을 향한 관통 구멍을 형성하고, 해당 각 구멍 상에 리드 단자를 중첩시키고, 리드 단자 측에서 단면이 사각 형상으로 형성된 스티치 바늘의 4개의 모서리 부분을 상기 관통 구멍의 4개의 모서리 부분에 일치시켜서 관통 구멍 내에 관통시켜, 리드 단자의 버를 전극박의 이면 쪽에 형성하고, 또한 상기 버를 프레스 가공해서 전극박과 리드 단자를 접속하는 방법(특허문헌 2)이 알려져 있다.

일본국 실용신안공개 소54-152953호 공보 일본국 공개특허 제2003-282364호 공보

그러나, 미리 구멍을 전극박에 형성한 경우, 리드 단자와 전극박과의 고정은, 스티치 바늘을 관통시켰을 때 생기는 리드 단자의 버뿐이기 때문에, 고정 강도가 감소하는 경향이 있다. 또, 최근 전해컨덴서의 소형화, 고용량화가 요구되고 있고, 이것에 따라, 전극박의 표면적을 확대시키기 위해서, 고배율에서의 에칭 처리가 형성되는 경향이 있다. 이 고 에칭박을 이용해서 상기 스티치 바늘에 의한 코킹 접속을 행한 경우, 전극박이 취약화되고 있기 때문에, 전극박의 일부에 균열이 생기는 등의 접속의 신뢰성에 문제가 있었다. 특히 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 전극박에 형성한 관통 구멍과 단면이 사각형 형상인 스티치 바늘을 4개의 모서리 부분을 일치시켜서 관통 구멍 내에 관통시키면, 전극박의 관통 구멍의 4개의 변 전체가 스티치 바늘을 관통시킬 때 가압되어, 이것에 의해 전극박에의 응력이 과도해져, 전극박의 일부에 균열 등이 생길 경우가 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 전해컨덴서는, 관통 구멍을 형성한 전극박에 리드 단자를 중첩시키고, 리드 단자 측에서 스티치 바늘을 관통시켜 상기 전극박의 이면 쪽에 리드 단자의 버 및 전극박의 버를 형성하여, 상기 버를 프레스 가공해서 상기 전극박과 리드 단자를 접속한 전해컨덴서에 있어서, 상기 전극박의 버와 리드 단자의 버가 전극박의 이면 쪽에 형성되어서 프레스 가공된 접속부와, 리드 단자의 버가 전극박의 이면 쪽에 형성되어서 프레스 가공된 접속 부위를 구비한 것을 특징으로 한다.

이것에 의하면, 전극박의 이면 쪽에 형성된 리드 단자의 버가 프레스 가공에 의해서 전극박에 파고들어가는 접속부에 의해 전극박과 리드 단자가 접속되지만, 또한 전극박의 관통 구멍의 일부가 스티치 바늘에 의해서 리드 단자와 함께 버를 형성하고, 상기 전극박의 버와 리드 단자의 버가 프레스 가공에 의해서 일체로 되어서 접속부를 형성하므로, 전극박과 리드 단자와의 접속 강도를 더욱 높일 수 있다. 또 스티치 바늘에 의한 전극박에의 응력이 전극박의 관통 구멍의 일부뿐이어서, 전극박에의 균열 등의 발생을 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 전해컨덴서의 제조방법은, 관통 구멍을 형성한 전극박에 리드 단자를 중첩시켜서, 리드 단자 측에서 스티치 바늘을 관통시켜 상기 전극박의 이면 쪽에 리드 단자의 버 및 전극박의 버를 형성하고, 상기 버를 프레스 가공해서 상기 전극박과 리드 단자를 접속하는 전해컨덴서의 제조방법에 있어서, 단면이 사각형 형상인 스티치 바늘을 리드 단자 측에서 관통시켜서, 전극박의 관통 구멍의 일부가 상기 스티치 바늘의 모서리 부분에 의해서 리드 단자와 함께 전극박의 이면 쪽에 버로 되어서 형성되는 동시에, 스티치 바늘의 변 부분에 의해서 리드 단자가 전극박의 이면 쪽에 버로 되어서 형성되어, 상기 전극박의 이면 쪽에 형성된 버를 프레스 가공해서 전극박과 리드 단자를 접속하는 것을 특징으로 한다.

이것에 의하면, 스티치 바늘의 변 부분에 의해서 전극박의 이면 쪽에 형성된 리드 단자의 버가 프레스 가공에 의해서 전극박에 파고들어감으로써 전극박과 리드 단자가 접속되지만, 또한 전극박의 관통 구멍의 일부가 스티치 바늘의 모서리 부분에 의해서 리드 단자와 함께 버를 형성하고, 상기 전극박의 버와 리드 단자의 버가 프레스 가공에 의해서 일체로 되어서 접속되므로, 전극박과 리드 단자와의 접속 강도를 더욱 높일 수 있다. 또 스티치 바늘에 의한 전극박에의 응력이 전극박의 관통 구멍의 일부뿐이어서, 전극박에의 균열 등의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 전극박의 버가 전극박의 관통 구멍의 복수 개소에 형성되는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하면, 전극박의 버와 리드 단자의 버가 가압되어서 일체로 되는 부분이 증가되어 전극박과 리드 단자와의 기계적 강도가 높아진다.

또, 상기 전극박의 관통 구멍이 각진 구멍이며, 단면이 사각형 형상인 스티치 바늘의 모서리 부분과 전극박의 관통 구멍의 모서리 부분에 대해서 30 내지 60도 회전시킨 위치에서, 스티치 바늘을 리드 단자에 관통시키는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하면, 전극박의 관통 구멍의 각 변의 중앙 부근에 정밀도 양호하게 스티치 바늘의 모서리 부분을 파고들어가게 할 수 있다.

또한, 상기 전극박의 각진 구멍에 형성된 전극박의 버는, 각진 구멍의 모든 변에 형성되는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하면, 전극박의 버와 리드 단자의 버가 가압되어서 일체로 되는 부분이 증가하여 전극박과 리드 단자와의 기계적 강도가 높아진다.

또, 상기 전극박의 관통 구멍에의 스티치 바늘의 관통 상태에 있어서의 단면이 사각형 형상인 스티치 바늘의 모서리 부분이 전극박의 관통 구멍의 내주의 일부와 압접 상태인 것을 특징으로 한다.

이것에 의하면, 스티치 바늘의 모서리 부분이 전극박의 관통 구멍의 내주의 일부와 압접 상태로 되어, 전극박에 파고들어감으로써 전극박의 버와 리드 단자의 버를 용이하게 형성할 수 있다.

이상, 본 발명의 전해컨덴서 및 그 제조방법은, 전극박과 리드 단자와의 스티치 접속에 있어서의 전기적 및 기계적 접속이 향상하여, 고 에칭 배율의 전극박이더라도 스티치 접속이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전극박에의 관통 구멍의 형성 공정을 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전극박에 형성된 관통 구멍을 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극박과 리드 단자와의 스티치 공정을 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전극박의 관통 구멍과 해당 관통 구멍을 관통한 스티치 바늘의 위치 관계를 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 가공에 의한 전극박과 리드 단자의 접속 공정을 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전극박과 리드 단자와의 스티치 접속된 상태를 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극박의 관통 구멍과 해당 관통 구멍을 관통한 스티치 바늘의 위치 관계를 도시한 도면.

다음에, 본 발명의 실시예에 대해서 실시예를 참조해서 설명한다.

본 발명에 따른 전해컨덴서는, 표면에 에칭 처리 및 화성 처리를 실시한 알루미늄으로 이루어진 양극박과, 표면에 에칭 처리, 필요에 따라서, 화성 처리를 실시한 알루미늄으로 이루어진 음극박에, 각각 CP선과 알루미늄선을 접속한 리드 단자(2)를 스티치에 의해서 접속하고, 이 양극박과 음극박 사이에 세퍼레이터(separator)를 개재시켜서 감거나 또는 적층시켜 컨덴서 소자를 형성하고, 이 컨덴서 소자를 밑면을 구비한 통 형상의 알루미늄으로 이루어진 외장 케이스에 구동용 전기분해액과 함께 수납하고, 외장 케이스의 개구부를 밀봉 고무로 밀봉하는 구조로 되어 있다.

여기서, 전극박(1)(음극박 및 양극박)에 대한 리드 단자(2)의 스티치 접속에 대해서 상세히 설명한다. 우선 전극박(1)에 있어서의 리드 단자(2)와의 스티치 예정 부위에 미리 관통 구멍으로서 각진 구멍(3)을 형성한다. 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 펀치 수단(6)의 삽입·통과부로 되는 펀칭 구멍(5)을 구비한 다이(4) 상에 올려놓고, 위쪽에서 펀치 수단(6)을 전극박(1)에 관통시킴으로써 전극박(1)에 도 2에 나타낸 바와 같은 각진 구멍(3)이 형성된다. 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 상기 펀치 수단(6)은 전극박(1)을 관통한 후, 다이(4)의 펀칭 구멍(5)을 삽입·통과하는 동시에, 전극박(1)의 제거 조각(7)은 펀칭 구멍(5)을 통해서 배출된다. 그 후, 도 1(c)에 나타낸 바와 같이, 펀치 수단(6)은, 위쪽으로 끌려 올라가 원래의 위치로 이동하고, 다음 전극박(1)의 스티치 예정 부위가 도달할 때까지 대기한다. 이 펀치 수단(6)은, 단면이 사각형 형상으로 되어 있어, 실시예에서는, 대략 정방형의 단면 형상을 지니고 있고, 이것에 의해 전극박(1)에는 대략 정방형의 각진 구멍(3)이 형성된다. 또한, 펀치 수단(6)을 2개 설치하고, 전극박(1)의 폭방향으로 동시에 각진 구멍(3)을 2개 형성하고 있지만, 이것으로 한정되지 않고, 임의로 설치한 전극박(1)과 리드 단자(2)와의 스티치 예정 부위의 수에 따라서 적절하게 펀치 수단(6)의 수를 설정할 수 있다.

다음에, 전극박(1)에 소정의 각진 구멍(3)이 형성되면, 필요에 따라서, 각진 구멍(3)의 주변을 연마 등에 의해서 표면처리를 행하고, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이 전극박(1)을 다른 다이(4') 상에 올려놓는다. 이 전극박(1)의 각진 구멍(3) 위에는 리드 단자(2)가 놓이고, 또한 스티치 예정 부위의 주위를 고정 수단(8)으로 가압한다. 이 고정 수단(8)에는 스티치 바늘(9)을 상하 이동가능하여 각진 구멍(3) 상에 정밀도 양호하게 안내하는 안내 구멍(14)이 형성되어 있다. 스티치 바늘(9)은, 대략 정방형의 단면 사각형 형상으로 되어 있어 선단을 향해서 각뿔 형상을 형성하고 있다. 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 이 스티치 바늘(9)을 고정 수단(8)의 안내 구멍(14)을 통해서 리드 단자(2) 측에서 관통시켜, 전극박(1)의 이면 쪽에 리드 단자(2)의 버(10) 및 전극박(1)의 버(10')를 뚫고 나오게 한다. 다이(4')는 전극박(1)을 올려놓고 고정할 뿐만 아니라, 스티치 바늘(9)이 삽입·통과하는 펀칭 구멍(5)'이 형성되어 있으며, 이 펀칭 구멍(5)'은 리드 단자(2)의 버(10) 및 전극박(1)의 버(10')를 전극박(1)의 아래쪽으로 소정 형상으로 안정적으로 형성하기 위한 치수를 구비하고 있다. 또한, 스티치 바늘(9)은 각진 구멍(3)의 수와 마찬가지로 2개 있고, 동시에 리드 단자(2)를 관통시키고 있다.

여기에서, 스티치 바늘(9)의 단면형상과 전극박(1)에 형성한 각진 구멍(3)의 위치 관계에 대해서 설명한다. 우선, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각진 구멍(3)은 그 한 변이 전극박(1)의 길이 방향과 폭 방향에 일치하도록 전극박(1)에 폭 방향으로 2개 형성되어 있다. 각진 구멍(3)의 한 변은, 실시예에서는 0.4㎜로 형성하고 있지만, 0.3 내지 1.5㎜가 바람직하다. 스티치 바늘(9)은, 단면이 사각형 형상으로 선단을 향해서 각뿔 형상을 구성하고 있지만, 그 대각선은 전극박(1)의 각진 구멍(3)에 관통한 상태에 있어서, 전극박(1)의 각진 구멍(3)의 한 변의 치수보다 큰 것이 바람직하다. 이것에 의해, 전극박(1)의 각진 구멍(3)의 각 변에 각각 리드 단자(2)와 함께 스티치 바늘(9)을 파고들어가게 할 수 있다. 스티치 바늘(9)은, 전극박(1)의 각진 구멍(3) 상에 놓인 리드 단자(2)를 찔러, 각진 구멍(3)을 관통해서 전극박(1)의 이면 쪽에 돌출되지만, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 스티치 바늘(9)은, 각진 구멍(3)에 대해서, 상기 단면이 사각형 형상인 스티치 바늘(9)의 모서리 부분과 전극박(1)의 각진 구멍(3)의 모서리 부분에 대해서 실시예에서는 45도, 바람직한 범위로서는 30 내지 60도 회전시킨 위치에서 각진 구멍(3)에 관통시키고 있다. 따라서, 전극박(1)의 각진 구멍(3)의 각 변의 중심 부근에 있어서는, 스티치 바늘(9)의 모서리 부분이 리드 단자(2)와 함께 부분적으로 파고들어가도록 되어 있다. 이것에 의해, 전극박(1)의 이면 쪽에는, 스티치 바늘(9)의 모서리 부분에 의해서 형성되는 리드 단자(2)의 버(10) 및 전극박(1)의 버(10)와, 스티치 바늘(9)의 각 변에서 형성되는 리드 단자(2)의 버(10)가 돌출한다. 또한, 도 3(b)는, 도 4의 A-A선의 단면도로, 전극박(1)의 각진 구멍(3)의 한 변의 중앙 부근에 있어서, 전극박(1)의 버(10)와 리드 단자(2)의 버(10)가 동시에 형성되어 있는 부분을 나타내고 있으며, 단면이 사각형 형상인 스티치 바늘(9)의 한 변에 상당하는 부분에 대해서는, 리드 단자(2)의 버(10)만이 형성되게 된다. 그 후, 전극박(1)을 관통한 스티치 바늘(9)은, 위쪽으로 끌려 올라가 원래의 위치로 이동하여, 다음 전극박(1)이 도달할 때까지 대기한다.

다음에, 전극박(1)은, 그 이면 쪽에 리드 단자(2)의 버(10) 및 전극박(1)의 버(10')가 형성된 상태에서, 프레스 가공된다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 프레스 가공에서는, 우선 평판 형상의 프레스 상부 금형(11)이 전극박(1)의 리드 단자 쪽으로 하강하여 전극박(1)을 누른다. 그 후 전극박(1)의 이면 쪽에 설치되어 있는 평판 형상의 프레스 하부 금형(12)이 전극박(1)을 향해서 이동하고, 전극박(1)의 이면 쪽에 돌출한 리드 단자(2)의 버(10) 및 전극박(1)의 버(10')를 눌러 변형시켜, 도 6에 나타낸 바와 같이, 스티치 바늘(9)의 단면이 사각형 형상인 각 변을 기점으로 해서 사방을 향해서 리드 단자(2)의 버(10)가 접혀 꺾여서 리프부(13)가 형성된다. 이와 같이 스티치 바늘(9)의 각 변을 기점으로 해서 접어 꺾은 리프부(13)에 있어서는, 전극박(1)은 리드 단자(2)와 그 리프부(13) 사이에 끼워져서 가압됨으로써 전기적인 접속이 얻어지는 동시에, 전극박(1)의 각진 구멍(3)의 각 변의 중앙 부근에 형성된 전극박(1)의 버(10)와 리드 단자(2)의 버(10)에 대해서도, 가압되어서 일체로 되어 기계적 강도가 얻어진다. 이 리드 단자(2)의 버(10)만을 전극박(1)의 이면 쪽에 돌출시킨 부분(리프부(13))에 대해서는, 이 리드 단자(2)의 버(10)와 전극박(1)의 각진 구멍(3) 사이에 간극이 생기고 있기 때문에, 프레스 가공 시, 리드 단자(2)의 버(10)가 받는 가압 응력은 전극박(1)을 향하지 않아, 전극박(1)의 박 갈라짐 등이 억제되게 된다.

또한, 상기 프레스 하부 금형(12)에 의한 리드 단자(2)의 버(10) 등의 프레스 두께는, 전극박(1) 및 리드 단자(2)의 프레스 전의 두께 치수에 대해서, 0.9 내지 1.2배의 범위가 양호하다. 변형시키기 전의 전극박(1) 및 리드 단자(2)의 두께 치수에 대해서 0.9배를 넘어서 변형시키면, 전극박(1)에 균열 등이 생기기 쉬워지고, 또한 변형시키기 전의 전극박(1) 및 리드 단자(2)의 두께의 1.2배까지 도달하지 않는 프레스 두께면, 전극박(1)과 리드 단자(2)의 전기적 및 기계적인 접속성이 얻어지기 어렵다.

이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명해왔지만, 구체적인 구성은 이들 실시예로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.

예를 들어, 실시예에서는, 전극박(1)의 각진 구멍(3)의 모든 변에 있어서, 스티치 바늘(9)에 의해 전극박(1)의 버(10')를 형성하고 있었지만, 이것으로 한정되지 않고, 전극박(1)의 각진 구멍(3)의 적어도 한 변에만 형성하는 것도 가능하다. 또한, 실시예에서는, 전극박(1)에 형성한 관통 구멍(3')은 정방형의 각진 구멍을 예시했지만, 다른 다각형이어도 되고, 또 도 7에 나타낸 바와 같이 원형의 관통 구멍(3')으로 해도 된다. 스티치 바늘(9)도 마찬가지로, 단면이 정방형인 것을 이용했지만, 다른 다각형이어도 된다.

1: 전극박 2: 리드 단자
3: 각진 구멍 3': 관통 구멍
4: 다이 4': 다이
5: 펀치 구멍 5': 펀치 구멍
6: 펀치 수단 7: 제거 조각
8: 고정 수단 9: 스티치 바늘
10: 버 10': 버
11: 프레스 상부 금형 12: 프레스 하부 금형
13: 리프부 14: 안내 구멍

Claims (6)

1. 관통 구멍을 형성한 전극박에 리드 단자를 중첩시켜서, 리드 단자 측에서 스티치 바늘을 관통시켜 상기 전극박의 이면 쪽에 리드 단자의 버 및 전극박의 버를 형성하고, 상기 버를 프레스 가공해서 상기 전극박과 리드 단자를 접속하는 전해컨덴서의 제조방법에 있어서,
   단면의 형상이 사각형인 스티치 바늘을 리드 단자 측에서 관통시켜서, 전극박의 관통 구멍의 일부가 상기 스티치 바늘의 모서리 부분에 의해서 리드 단자와 함께 전극박의 이면 쪽에 제1의 버로서 형성되는 동시에, 상기 스티치 바늘의 변 부분에 의해 리드 단자의 일부를 전극박의 이면 쪽에 제2의 버로서 형성되는 단계; 및
   상기 전극박의 이면 쪽에 형성된 상기 제1의 버 및 상기 제2의 버를 프레스 가공해서 전극박과 리드 단자를 접속하는 단계를 포함하는 전해컨덴서의 제조방법이며,
   상기 전극박의 관통 구멍이 각진 구멍이며, 단면의 형상이 사각형인 스티치 바늘의 모서리 부분과 전극박의 관통 구멍의 모서리 부분에 대해서 30 내지 60도 회전시킨 위치에서, 스티치 바늘을 리드 단자에 관통시키는 것인 전해컨덴서의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 버가 전극박의 관통 구멍의 복수 개소에 형성되는 것인 전해컨덴서의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 전극박의 각진 구멍에 형성된 전극박의 제1의 버 및 제2의 버는 각진 구멍의 모든 변에 형성되는 것인 전해컨덴서의 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 전극박의 관통 구멍에의 스티치 바늘의 관통 상태에 있어서의 단면의 형상이 사각형인 스티치 바늘의 모서리 부분이 전극박의 관통 구멍의 내주의 일부와 압접 상태인 것인 전해컨덴서의 제조방법.
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