TW202223947A - 電解電容器的引線端子及其製造方法 - Google Patents

Abstract

在使用銅制的引線的電解電容器用的引線端子中，提高形成電極端子的銅制或鋁制的線材與銅制的引線的焊接部的強度。一種電解電容器用的引線端子，其具備由銅制或鋁制的線材（100）構成的電極端子（2）和經由焊接部（4）與電極端子（2）連接的銅制的引線（3），且焊接部（4）由線材（100）的引線側的端部和引線（3）的線材側的端部熔融凝固而成的合金塊構成。

Description

電解電容器的引線端子及其製造方法

本發明涉及一種電解電容器用的引線端子以及其製造方法。

電解電容器用的引線端子具備與形成電容器元件的電極箔連接的電極端子、一端與電路連接並且另一端經由焊接部與電極端子連接的引線。

以往，電極端子由鋁制的線材形成，引線由用銅包覆鐵線的CP線來形成是主流，但近年來，以提高熱傳導性或導電性為目的，使用了銅制引線的引線端子增加。

在這種引線端子中，如果採用與焊接鋁制的線材和CP線的技術相同的技術來焊接鋁制的線材和銅制的引線，則在接合強度等方面會產生問題。

為瞭解決該問題，在專利文獻1中提出了以下技術：在使用電弧焊接的同時提高鋁制的線材和銅制的引線的接合強度。

[現有技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本專利5461570號公報

發明要解決的問題 最近，以引線端子的進一步的性能提高為目的，電極端子也由銅制的線材形成的引線端子在增加。

在這種情況下，如果通過專利文獻1那樣的使用電弧焊接的方法來焊接銅制的線材和銅制的引線，則銅制的線材和銅制的引線不能充分熔融，成為在它們之間產生邊介面的狀態，因此存在焊接部的強度不充分的問題。

另外，在專利文獻1中，通過在電弧焊接的方法上下功夫來提高鋁制的線材和銅制的引線的接合強度，但在以往的電弧焊接中，提高兩者的接合強度依然是困難的，有時產生同樣的問題。

本發明的目的在於提供一種解決上述問題的電解電容器用引線端子以及其製造方法。

解決問題的技術手段 為了達成上述目的，本發明是一種電解電容器用的引線端子，其具備由銅制或鋁制的線材（100）構成的電極端子（2）和經由焊接部（4）與所述電極端子（2）連接的銅制的引線（3），該電解電容器用的引線端子的特徵在於，所述焊接部（4）由所述線材（100）的引線側的端部和所述引線（3）的線材側的端部熔融凝固而成的合金塊構成。

另外，本發明是一種電解電容器用的引線端子（1）的製造方法，其具備由銅制或鋁制的線材（100）構成的電極端子（2）和經由焊接部（4）與所述電極端子（2）連接的銅制的引線（3），該電解電容器用的引線端子（1）的製造方法的特徵在於，包含：第1工序，使所述線材(100)和所述引線(3)直線狀排列，並且在使所述線材(100)的引線側的端面(101)和所述引線(3)的線材側的端部對接的狀態下，保持所述線材(100)和所述引線(3)；第2工序，一邊用鐳射照射器（400）對所述線材（100）的所述引線側的端部照射雷射光束，一邊將所述線材（100）和所述引線（3）中的一方朝向另一方在軸向上壓入；第3工序，形成由所述線材（100）的所述引線側的所述端部和所述引線（3）的所述線材側的所述端部熔融凝固而成的合金塊構成的焊接部（4）。

發明的效果 根據本發明，形成電極端子的銅制或鋁制的線材與銅制的引線的焊接部的強度得以提高。

以下，參照附圖說明本發明的實施方式的電解電容器用引線端子以及其製造方法。另外，本發明並不限定於以下的各實施方式，在不脫離本發明的主旨的範圍內能夠對以下的各實施方式實施各種改變。

首先，對本實施方式的引線端子的構成進行說明。如圖1所示，引線端子1具備銅制的電極端子2和銅制的引線3。電極端子2通過在徑向上對作為線材的銅線的軸向的一部分進行衝壓加工而形成，在一端側具有棒狀部21，並且在另一端側具有軋製部22。棒狀部21是未被衝壓加工而殘留的部分（即，銅線的軸向的另一部分）。軋製部22是通過將銅線的上述一部分衝壓加工成平板狀，並且沿厚度方向切斷其外周而形成。引線3是其外周被鍍錫層5（參照圖3）包覆的銅線。引線3的直徑比棒狀部21的直徑小。在棒狀部21的一端經由焊接部4連接有引線3。棒狀部21的軸線和引線3的軸線相互同軸。

接著，參照圖2說明引線端子1的製造方法。 首先，將作為電極端子2的原材料的長銅線（直徑2mm）切斷為規定的長度而形成線材100。 另外，將作為引線3的原材料的長銅線（直徑0.8mm）（嚴格地說，被鍍錫層包覆的銅線）切斷為規定的長度而形成引線3。 接著，使線材100保持在夾具200上，使引線3保持在夾具300上，使線材100和引線3以兩者的軸線成為同軸的方式排列成直線狀，並且使線材100的一個端面101和引線3的端部成為對接的狀態（接觸的狀態）（第1工序）。 接著，從與線材100的軸線正交的方向，通過鐳射照射器400（輸出1kW，光束直徑為150μm）向線材100的外周面102上的接近端面101的位置P照射雷射光束。在本實施方式中，從端面101到雷射光束的照射位置的距離L為0.1mm。照射器400是組合了藍色鐳射和纖維鐳射（紅外線鐳射）的混合的鐳射照射器（即，照射器400包含藍色鐳射和纖維鐳射。）。照射器400對線材100的位置P同時開始照射藍色鐳射的雷射光束以及纖維鐳射的雷射光束。藍色鐳射比纖維鐳射輸出低，並且能夠以纖維鐳射的大約10倍光斑直徑照射雷射光束。因此，通過照射藍色鐳射的雷射光束，位置P及其附近的線材100熔融，熔融部分的熱傳遞到引線3。其結果是，線材100的端部（引線3側的端部）以及引線3的端部（線材100側的端部）逐漸熔融。即，在通過藍色鐳射擴大熔融池的同時，熔融池的狀態穩定化。另外，在此所說的“穩定化”是指熔融池的狀態“成為能夠適當地照射纖維鐳射的雷射光束的狀態”。另一方面，纖維鐳射能夠以比藍色鐳射高的輸出且小的光斑直徑照射雷射光束。因此，通過照射纖維鐳射的雷射光束，線材100的端部以及引線3的端部更深地熔入。即，照射器400同時照射了輸出以及光斑直徑不同的兩種雷射光束。 照射器400被構成為使藍色鐳射的雷射光束照射得比纖維鐳射的雷射光束長規定時間T。換言之，藍色鐳射被構成為在纖維鐳射的雷射光束的照射結束後，也繼續規定時間T的雷射光束的照射（理由後述）。在藍色鐳射的雷射光束的照射結束的時刻，線材100的端部以及引線3的端部在整體上熔融。 在此，在夾具300上設有未圖示的壓入機構。壓入機構被構成為能夠向規定的方向施加外力。在本實施方式中，壓入機構在照射器400的藍色鐳射的雷射光束的照射開始的時刻，對引線3施加將引線3朝向線材100在軸向上壓入的外力。由此，在線材100的端部和引線3的端部分別熔融的狀態下，將引線3朝向線材100壓入。 以上是第2工序。 然後，形成由線材100的端部和引線3的端部熔融凝固而成的合金塊構成的焊接部4 （參照圖1）（第3工序）。換言之，通過熔融部分凝固，在線材100和引線3之間形成圓錐狀（嚴格地說，從線材100朝向引線3縮徑的大致圓錐台狀）的焊接部4，使線材100和引線3連接。在此，說明使藍色鐳射的雷射光束照射得比纖維鐳射的雷射光束長規定時間T的理由。當兩個雷射光束的照射同時結束時，由於熔融部分的快速冷卻而焊接部的形狀有可能變得不一致（即，直接被雷射光束照射的部分與非直接被雷射光束照射的部分（典型的是照射部分的背側部分）由於溫差而凝固成不同的形狀）。因此，在本實施方式中，使具有較低輸出且較大的光斑直徑的藍色鐳射的雷射光束照射得比纖維鐳射的雷射光束長規定時間T，由此熔融部分逐漸冷卻。根據該構成，能夠抑制被雷射光束直接照射的部分與非直接被雷射光束照射的部分的溫度差變大，其結果是，能夠使焊接部4成為關於軸線旋轉對稱的形狀。 接著，對線材100的另一端側進行衝壓加工，形成圖1所示的軋製部22。由此，製造引線端子1。 另外，纖維鐳射的特徵在於，能量密度極高，能夠得到深的熔入。因此，在用纖維鐳射單體來焊接線材100和引線3的情況下，由於纖維鐳射的輸出過大，存在僅在雷射光束的照射位置局部大地熔融，難以熔融所希望的位置的問題。此外，還存在飛濺物向周圍飛散的問題。因此，在本實施方式中，採用除了使用纖維鐳射之外還使用藍色鐳射的混合式。藍色鐳射的特徵在於，熱輸入穩定（特別是向銅的熱輸入），難以引起熔融不均。因此，由於能夠通過藍色鐳射擴大熔融池且使其穩定化，所以與以纖維鐳射單體進行焊接的情況相比，能夠抑制纖維鐳射的輸出，其結果是，難以引起局部的熔融，並且能夠抑制飛濺的發生。 另外，壓入機構也可以在從開始雷射光束的照射起經過了規定時間的時刻（即，線材100以及引線3的端部分別熔融了某種程度的時刻）對引線3施加外力。另外，壓入機構也可以不設置在夾具300上，而設置在夾具200上。即，壓入機構也可以被構成為對線材100施加將線材100朝向引線3在軸向上壓入的外力。

在本實施方式中，由於通過雷射光束來焊接線材100和引線3，所以與通過電弧焊接進行焊接的情況相比，線材100和引線3的熔融量變多（換言之，在電弧焊接中不能熔融的部分也能夠熔融）。 圖3是將引線端子1以包含其軸線的平面切斷時的焊接部4以及其附近的介面的SEM （Scanning Electron Microscopy）圖像。如圖3所示，焊接部4在整體上成為作為線材100的原材料的銅和作為引線3的原材料的銅以及錫熔融凝固而成的合金塊，在焊接部4的內部不形成邊介面。即，焊接部4由線材100的端部和引線3的端部熔融凝固而成的合金塊構成。在此，“焊接部4由合金塊構成”是指焊接部4在其整體上為合金。這是通過具有高能量密度的雷射光束將線材100的端部以及引線3的端部在其整體上熔融，從而在整體均勻混合的狀態下凝固的緣故。

另一方面，圖4是將作為通過電弧焊接來焊接線材100和引線3而製造的比較例的引線端子以包含其軸線的平面切斷時的焊接部104以及其附近的截面的SEM圖像。如圖4所示，作為線材100的原材料的銅幾乎不熔融。焊接部104包含作為引線3的原材料的銅以及錫部分熔融凝固的部分104 a和引線3未熔融而殘留的部分104b。其結果是，在焊接部104和線材100之間形成邊介面B。因此，如果對該引線端子的線材100或引線3在與軸向正交的方向上施加外力，則引線端子容易以邊介面B為起點斷裂。這是因為銅的熔點較高。即，電弧焊接的輸出不像鐳射焊接那樣高，因此，在電弧焊接中，是直徑較大的銅制的線材100難以熔融、能夠部分熔融直徑小的引線3的表面的程度。因此，認為在焊接部104中幾乎不包含作為線材100的原材料的銅，在焊接部104和線材100之間形成有邊介面B。如上所述，根據本實施方式的構成，與通過電弧焊接來焊接線材100和引線3的情況相比，焊接部4的強度提高。其結果是，能夠實現耐振性優異的引線端子1。

另外，通過對線材100的外周面102上的接近端面101的位置P照射雷射光束，能夠抑制焊接部4形成在相對於線材100的端面101的中心偏離的位置。

通過EPMA（Electron Probe Micro Analyzer）分析焊接部4的合金塊的構造，確認了合金塊是固溶體（嚴格地說是置換型固溶體）。固溶體是在維持原金屬的結晶構造的狀態下，其他金屬隨機混合的合金。置換型固溶體是指原金屬的原子被其他金屬的原子隨機置換的固溶體。 另外，焊接部4的合金塊也可以是具有與原金屬完全不同的結晶構造的金屬間化合物。

在本實施方式中，在將鐳射照射器400固定於線材100的狀態下，向與線材100的軸線正交的方向照射雷射光束，但也可以向相對於線材100的軸線以90°以外的角度而交叉的方向照射雷射光束。

另外，在本實施方式中，在將距離L設為L=0.1mm時得到了優選的結果，但距離L不限於0.1mm。

另外，在本實施方式中，將作為電極端子2的原材料的線材100和引線3焊接後，對線材100進行衝壓加工而形成電極端子2，但也可以取而代之，先對線材100進行衝壓加工而形成電極端子2後，在其棒狀部21的一端焊接引線3。這對於後述的其他實施方式也是同樣的。另外，如上所述，棒狀部21是線材100中的未被衝壓加工而殘留的部分。因此，在本說明書中，即使在鐳射焊接之前進行衝壓加工的情況下，有時也將被雷射光束照射的構件稱為“線材100 ”而不是“棒狀部21 ”。

另外，在本實施方式中，使用組合了藍色鐳射和纖維鐳射的鐳射照射器，但也可以使用其他鐳射（例如，綠色鐳射）代替藍色鐳射。在這種情況下，綠色鐳射構成為與纖維鐳射同時開始雷射光束的照射，並且使雷射光束照射得比纖維鐳射長規定時間。這對於後述的其他實施方式也是同樣的。

接下來，將說明本發明的第2實施方式的引線端子1的製造方法。 在本實施方式中，一邊相對於鐳射的照射器400使線材100繞其軸線相對旋轉，一邊對線材100照射雷射光束。

在這種情況下，焊接部4容易成為關於軸線旋轉對稱的漂亮的圓錐狀（圓錐台狀）的形狀，因此外觀得到提高。 另外，如果將線材100的外周面102上的雷射光束的照射位置固定，則能量集中在一點，因此有可能由於雷射光束的輸出而在外周面102上產生凹陷，但在本實施方式中，由於線材100的外周面102上的雷射光束的被照射部位在周向上移動，因此，在外周面102上難以產生凹陷。

接下來，將說明本發明的第3實施方式的引線端子1的製造方法。在本實施方式中，以雷射光束的照射位置在線材100的軸向上往復移動規定的距離的方式使纖維鐳射的照射器400相對於線材100相對移動。

這樣，由於在線材100的外周面上的雷射光束的被照射部位在軸向上移動，所以在線材100的外周面102上難以產生凹陷。 另外，也可以將本實施方式的雷射光束的照射方法與第2實施方式的雷射光束的照射方法組合。

接下來，將說明本發明的第4實施方式的引線端子1的製造方法。在本實施方式中，如圖5所示，以雷射光束的照射位置沿著以線材100的軸向為長軸方向且具有規定範圍內的長軸以及短軸的橢圓狀的軌道R（嚴格地說，俯視時的形狀為橢圓狀的軌道R）移動的方式，使纖維鐳射的照射器400相對於線材100相對移動。另外，當然軌道R包含圓形形狀。

在這種情況下，與如第3實施方式那樣雷射光束的照射位置在線材100的軸線方向上往復的情況相比，線材100的外周面上的雷射光束的被照射部位的範圍變寬，因此在線材100的外周面102上更難以產生凹陷。 另外，也可以將本實施方式的雷射光束的照射方法與第2實施方式的雷射光束的照射方法組合。

另外，使雷射光束的照射位置在線材100上移動的方式不限於上述的各實施方式。 另外，在上述的各實施方式中，對焊接銅制的線材100（包含電極端子2）和銅制的引線3的情況進行了說明，但本發明也能夠適用於焊接鋁制的線材（包含電極端子）和銅制的引線的情況。此時，焊接部4由作為線材的原材料的鋁和作為引線的原材料的銅以及錫熔融凝固而成的合金塊構成。

1:引線端子 2:電極端子 3:引線 4:焊接部 5:鍍錫層 21:棒狀部 22:軋製部 100:線材 101:端面 102:外周面 104:焊接部 104a:熔融凝固的部分 104b:未熔融而殘留的部分 200:夾具 300:夾具 400:鐳射照射器 B:邊介面 P:位置 L:距離

圖1是表示本發明的實施方式的電解電容器用的引線端子的一例的立體圖。 圖2是用於說明圖1的引線端子的製造方法的一例的圖。 圖3是圖1的引線端子的焊接部的截面的SEM圖像。 圖4是作為通過電弧焊接形成的比較例的焊接部的截面的SEM圖像。 圖5是用於說明本發明的第4實施方式的電解電容器用的引線端子的製造方法的圖。

1:引線端子

2:電極端子

3:引線

4:焊接部

21:棒狀部

22:軋製部

Claims (11)

1. 一種電解電容器用的引線端子，所述引線端子具備由銅制或鋁制的線材（100）構成的電極端子（2）和經由焊接部（4）與所述電極端子（2）連接的銅制的引線（3），所述引線端子的特徵在於， 所述焊接部（4）是由所述線材（100）的引線側的端部和所述引線（3）的線材側的端部熔融凝固而成的合金塊構成。
2. 根據請求項1所述的引線端子，其特徵在於，所述合金塊為固溶體。
3. 根據請求項1所述的引線端子，其特徵在於，所述合金塊為金屬間化合物。
4. 一種電解電容器用引線端子的製造方法，所述引線端子（1）具備由銅制或鋁制的線材（100）構成的電極端子（2）和經由焊接部（4）與所述電極端子（2）連接的銅制的引線（3），所述引線端子的製造方法的特徵在於，包含： 第1工序，使所述線材（100）和所述引線（3）排列成直線狀，並且在所述線材（100）的引線側的端面（101）和所述引線（3）的線材側的端部對接的狀態下保持所述線材（100）和所述引線（3）； 第2工序，一邊通過鐳射照射器（400）對所述線材（100）的所述引線側的端部照射雷射光束，一邊將所述線材（100）和所述引線（3）中的一方朝向另一方在軸向上壓入；以及 第3工序，形成由所述線材（100）的所述引線側的所述端部和所述引線（3）的所述線材側的所述端部熔融凝固而成的合金塊構成的焊接部（4）。
5. 根據請求項4所述的引線端子的製造方法，其特徵在於， 在所述第2工序中，對所述線材（100）的外周面（102）上的接近所述端面（101）的位置照射所述雷射光束。
6. 根據請求項4所述的引線端子的製造方法，其特徵在於， 在所述第2工序中，一邊使所述鐳射照射器（400）相對於所述線材（100）在規定的範圍內相對移動，一邊對所述線材（100）照射所述雷射光束。
7. 根據請求項6所述的引線端子的製造方法，其特徵在於， 一邊相對於所述鐳射照射器（400）使所述線材（100）繞軸線相對旋轉，一邊對所述線材（100）照射所述雷射光束。
8. 根據請求項6或7所述的引線端子的製造方法，其特徵在於， 使所述雷射光束的照射位置在所述線材（100）的軸向上往復移動規定的距離。
9. 根據請求項6或7所述的引線端子的製造方法，其特徵在於， 使所述雷射光束的照射位置沿著將所述線材（100）的軸線方向作為長軸方向的橢圓狀的軌道移動。
10. 根據請求項4～9中任一項所述的引線端子的製造方法，其特徵在於，所述鐳射照射器（400）包含藍色鐳射或綠色鐳射和纖維鐳射。
11. 根據請求項10 所述的引線端子的製造方法，其特徵在於， 在所述第2工序中，同時開始所述藍色鐳射或所述綠色鐳射的雷射光束和所述纖維鐳射的雷射光束的照射，並且使所述藍色鐳射或所述綠色鐳射的所述雷射光束照射得比所述纖維鐳射的所述雷射光束長規定時間。

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