(57)【要約】【課題】従来、アルミニウム電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子のリードタブと外部端子の接合は、リベット接合により行われているが、近年、大電流に対応したコンデンサが望まれている。  そのため、リードタブと外部端子の接合として、リベット接合により機械的接続強度を得るとともに、外部端子の径が小さい場合や、より大電流に対応したい場合でも、接続抵抗の低減を図る。【解決手段】本発明は、回転ツールによる摩擦攪拌により、外部端子に設けた突起部と引き出しリードタブとの接合部分が設けられていることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサを提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極箔から引き出され外部端子に接続される引き出しリードタブと、その引き出しリードタブを前記外部端子に押さえる押さえ板と、前記外部端子の端部に設けられた突起部に、前記引き出しリードタブと押さえ板とにそれぞれ設けられた孔の部分がはめられ、その突起部をかしめてリベット接合されるアルミニウム電解コンデンサにおいて、前記突起部と、前記引き出しリードタブとの間に、摩擦攪拌による接合部分を有することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項２】
前記突起部と、その突起部と前記押さえ板とにはさまれた前記引き出しリードタブ部分との間に、摩擦攪拌による接合部分を有することを特徴とする請求項１のアルミニウム電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム電解コンデンサに関するものである。特に、アルミニウム電解コンデンサの引き出しリードタブと外部端子との接続に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム電解コンデンサは、表面をエッチング処理し化成による酸化膜を形成した陽極箔と、表面をエッチング処理し酸化膜を形成しない、あるいは低圧化成による酸化膜を形成した陰極箔とを電解紙等のセパレータを介して巻き回したコンデンサ素子に電解液を含浸し、このコンデンサ素子をケース内に収納後、陽極箔および陰極箔の電極箔から引き出した引き出しリードタブを、封口板を貫通する外部端子にそれぞれ接続し、封口板をケースに取り付けて密閉した構造になっている。
【０００３】
従来、このアルミニウム電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子の陽極引き出しリードタブもしくは陰極引き出しリードタブと外部端子の接合は、リベット接合により行われている。
近年、大電流に対応したコンデンサが望まれている。この課題に対して、リベット接合は、機械的な締結であるため、接合部分表面の酸化膜のため接続抵抗が増加してしまいやすい。
そのため、特許文献１には、引き出しリードタブとその引き出しリードタブを押さえる押さえ板とにそれぞれ孔を設け、それらの孔を外部端子端面に設けた突起部に順にはめ、リベット接合により機械的接続強度を得るとともに、外部端子上の、引き出しリードタブと更にその上に押さえ板を重ねた箇所に、その押さえ板の表面から下に向かって回転ツールをもちいる摩擦攪拌接合による接合を設けることにより接続抵抗を低減する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３１１４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、外部端子端面の表面積は限られているので、リベット接合により引き出しリードタブを押さえ板で外部端子に押さえつけたとしても、摩擦攪拌接合による回転摩擦力により、押さえ板が破断しやすく、引き出しリードタブと外部端子との間の、機械的接続強度と接続抵抗低減の両方の問題を同時に解決するのが困難になりやすい。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、限られた外部端子端面の表面において、外部端子と引き出しリードタブとの、リベット接合と、回転ツールによる摩擦攪拌による接合とが、支障なく得られることにより、引き出しリードタブと外部端子との間の、機械的接続強度と接続抵抗低減とを同時に得られるアルミニウム電解コンデンサを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、下記のアルミニウム電解コンデンサを提供するものである。
（１）電極箔から引き出され外部端子に接続される引き出しリードタブと、その引き出しリードタブを前記外部端子に押さえる押さえ板と、前記外部端子の端部に設けられた突起部に、前記引き出しリードタブと押さえ板とにそれぞれ設けられた孔の部分がはめられ、その突起部をかしめてリベット接合されるアルミニウム電解コンデンサにおいて、前記突起部と、前記引き出しリードタブとの間に、摩擦攪拌による接合部分を有することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
（２）回転ツールを使用した摩擦攪拌による、前記突起部と、その突起部と前記押さえ板とにはさまれた前記引き出しリードタブ部分との間の接合部分を有することを特徴とする（１）のアルミニウム電解コンデンサ。
【発明の効果】
【０００７】
外部端子の突起部で引き出しリードタブをかしめてリベット接合するとともに、回転ツールによる摩擦攪拌により、前記突起部と前記引き出しリードタブとの間の接合部分が設けられていることにより、引き出しリードタブと外部端子との間の、機械的接続強度と接続抵抗低減のアルミニウム電解コンデンサを同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のアルミニウム電解コンデンサの作製手順を示す外部端子と引き出しリードタブとの接続部分の斜視図を示している。
【図２】本発明のアルミニウム電解コンデンサの作製手順を示す外部端子と引き出しリードタブとの接続部分の断面図を示している。
【図３】本発明のアルミニウム電解コンデンサの作製手順を示す別の外部端子と引き出しリードタブとの接続部分の斜視図を示している。
【図４】本発明のアルミニウム電解コンデンサの作製手順を示す別の外部端子と引き出しリードタブとの接続部分の斜視図を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に述べる電極箔は、アルミニウム電解コンデンサの陽極と陰極とに使用される一般的な電極箔で、アルミニウムからなる。
陽極は、厚さ５０μｍから１５０μｍ程度のアルミニウム箔を、酸水溶液中、その表面をエッチング処理し、直径が０．１μｍから２μｍ程度のエッチングピットを設けた後、ホウ酸アンモニウム等の水溶液中で、定格電圧の１．５倍程度の電圧を印加して化成し、コンデンサとしての耐圧性の陽極酸化皮膜を形成したものである。
陰極は、厚さ２０μｍから１００μｍ程度のアルミニウム箔をそのまま、または酸水溶液中に浸漬し、その表面をエッチング処理したものである。
【００１０】
本発明に述べる引き出しリードタブは、５０μｍから５００μｍ程度の厚さのアルミニウム箔を、短冊状に切り出したもので、一般的には、エッチングなどの粗面化加工の施されていないプレンの箔が用いられている。少なくともその表面が９９．９％以上の純度のものを使用するのが好ましい。表面の純度を向上させる方法として、クラッド積層、表面蒸着またはメッキなど特に限定なく用いることができる。また、引き出しリードタブの芯となる部分は、シリコン等を添加し箔強度を上げると取り扱いが容易になる。また、陽極側の引き出しリードタブについては、陽極酸化が施されたものも使用される。
【００１１】
本発明に述べる外部端子は、コンデンサケースの封口板にあって、封口板を貫通する端子で、引き出しリードタブと外部回路を電気的につなぐものである。外部端子は一般にほぼ円柱形に形成されており、たとえばこの外側面の中程に鍔が形成され、この鍔の部分が封口板に埋設される。また、一般には、外部端子の外側の端面には、ネジ穴が形成されたネジ端子となっている。外部端子の他端には、引き出しリードタブを接続固定するための接続部を設ける。この接続部として、外部端子の径よりも細くした突起部を設け、引き出しリータブドの端部に穴をあけてその突起部に差し込み、次に押さえ板としての平ワッシャを差し込み、機械的にかしめるリベット接合のリベット止めをする。この突起部は、たとえば柱形に形成されており、加工上柱状体の軸と同じ軸方向にあるのが好ましい。また、突起部の径は、太いほど突起部に差し込む押さえ板を固定しやすいが、太すぎると押さえ板自体の押さえ面積が減少する。
また、絶縁板とゴム板を張り合わせたタイプの封口板の場合、外部端子はリベットとそれに取り付けた金属板端子からなり、他端には、引き出しリードタブを接続固定するため、上記と同様に、引き出しリードタブの端部に穴をあけてリベットから突出した突起部に差し込み、次に押さえ板としてたとえば平ワッシャを差し込み、機械的にかしめるリベット接合のリベット止めをする。
【００１２】
本発明に述べる押さえ板は、引き出しリードタブの表面に設け、引き出しリードタブを外部端子に押さえ込む板で、引き出しリードタブとともに孔を設け、外部端子の端面に設けた突起部にはめ、突起部をかしめて押さえ込む。一般的にはアルミニウム製で、より強度を得るためには、シリコン、マグネシウム等を添加する。形状は、外部端子の端面と同形となるが、一般的には、方向性のない円盤系で、中心に孔を設けたものとなる。
【００１３】
本発明に述べる摩擦攪拌接合は、回転ツールをもちいる接合で、回転ツールは、先端に設けるピン部とピン部よりも太い径のショルダ部とを有する。回転は、１００００ｒｐｍから５０００００ｒｐｍ程度で、ピン部の長さは、かしめ後の外部端子の突起部の長さ程度、ピン部の直径は、外部端子の突起部の直径の半分以下程度で、たとえば０．５ｍｍから３ｍｍ程度となる。
摩擦攪拌接合の箇所は、外部端子の突起部と、引き出しリードタブとの間で、そのために、回転ツールの圧入箇所は、外部端子の突起部と引き出しリードタブとの境目付近となるが、引き出しリードタブのほうが放熱性が低く加熱されやすい場合には、突起部により寄せたほうが平均的に加熱され好ましい。また、突起部により寄せたほうがかしめ強度が減少し難くその点でも好ましい。
また、回転ツールは、圧入後横に数ｍｍ程度移動後引き抜くかまたは、この移動によりかしめ強度が減少する場合、圧入後そのまま引き抜いてもよい。また、ひとつの外部端子に対して、二カ所以上設けてもよい。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のアルミニウム電解コンデンサの作製手順を示す外部端子と引き出しリードタブとの接続部分の斜視図を示している。図1（ａ）は引き出しリードタブを外部端子に差し込む前を、図1（ｂ）は摩擦攪拌接合前の状態を示している。
【００１５】
外部端子１は柱状で、断面が円形のものが加工しやすい。またその端面に設ける突起部２も加工の点でその円柱の中心軸方向に設ける。突起部２には必要な数の引き出しリードタブ３とそれを押さえる押さえ板４が差し込まれ、かしめ加工される。突起部２の直径は、外部端子１の直径の１／５から１／２が好ましく、外部端子１の直径の１／５よりも小さいと押さえ込む強度が取れにくくなり、外部端子１の直径の１／２より大きいと押さえ込む面積が減少しやすい。
また、かしめ加工後、回転ツール６の圧入場所は、外部端子１の突起部２の側面側と、それと接する引き出しリードタブ３の孔５の内壁側との間で行う。
【００１６】
図２は、本発明のアルミニウム電解コンデンサの作製手順を示す外部端子と引き出しリードタブとの接続部分の断面図を示している。図２（ａ）はリベット接合後、摩擦攪拌接合前の状態を、図２（ｂ）は摩擦攪拌接合後の状態を示している。外部端子１の突起部２は、かしめ加工によりその頭部が変形し、押さえ板４と外部端子１の端面とで引き出しリードタブ３を機械的にはさんでいる。また、摩擦攪拌接合後はそれに加え、外部端子１の突起部２の側面側と、それと接する引き出しリードタブ３の孔５の内壁側との間で、回転ツールの圧入による攪拌部７を設けている。
なお、引き出しリードタブ３は、アルミニウムのため表面に酸化膜があり、かしめ加工部分は、外部端子１と引き出しリードタブ３との電気的な接続では酸化膜抵抗分を持っている。一方、摩擦攪拌接合した後の状態では、突起部２、引き出しリードタブ３、押さえ板４、または外部端子１本体の間で固相接合され、少なくとも突起部２と引き出しリードタブ３とが固相接合される。
【００１７】
また、図３は、本発明のアルミニウム電解コンデンサの作製手順を示す別の外部端子と引き出しリードタブとの接続部分の斜視図を示している。引き出しリードタブを外部端子に差し込む前の状態を示している。引き出しリードタブ３の孔５が放射線状の切り込みとなっている。外部端子１の突起部２に切り込み引き出しリードタブ３が差し込まれると、この引き出しリードタブ３の孔５放射線状の切り込みが図３では上に９０度ほど変形する。なお、放射線状の切り込みの代わりに、引き出しリードタブ３の孔５の直径を、外部端子１の突起部２の直径より小さくすることにより、差し込む時に亀裂が入り同様な切り込みとなる。
【００１８】
図４は、図３の引き出しリードタブ３を使用した場合を示していて、断面図を示している。図４（ａ）はリベット接合後、摩擦攪拌接合前の状態を、図４（ｂ）は摩擦攪拌接合後の状態を示している。
引き出しリードタブ３の孔５の放射線状の切り込み部分が、外部端子１の突起部２側面と押さえ板４の孔５の内壁側との間に、引き出しリードタブ３が介在することとなり、かしめによる外部端子１と引き出しリードタブ３との間の接続面積が増加する。またそれだけではなく、図４（ｂ）に示すように、外部端子１の突起部２の側面と、押さえ板４の孔５の内壁側との間に回転ツールの圧入による攪拌部７を設けると、押さえ板４と突起部２の間には、引き出しリードタブ３の介在部分が存在するので、外部端子１と引き出しリードタブ３との接続抵抗の低減化に寄与することができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本発明のアルミニウム電解コンデンサの外部端子と引き出しリードタブとの接続方法を説明する。図１（ａ）に示すように、直径９ｍｍの外部端子１の端面に直径３ｍｍの突起部２を設け、幅９ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの３枚１組の引き出しリードタブ３と、それを押さえる直径９ｍｍ、厚さ２ｍｍの押さえ板４とに、突起部２に差し込む直径３ｍｍの孔５をそれぞれ設ける。
次に、引き出しリードタブ３、押さえ板４の順に、突起部２に差し込み、図１（ｂ）に示すように、かしめによるリベット止めをする。次に、外部端子１の突起部２の側面側と、それと接する引き出しリードタブ３の孔５の内壁側との間に、ショルダの直径４ｍｍ、ピンの直径１ｍｍの回転ツール６を回転数２００００ｒｐｍで圧入し、回転ツール６を使用した摩擦攪拌によって、突起部２と引き出しリードタブ３との間に接合部分を設ける。
なお、引き出しリードタブ３は、アルミニウムのため表面に自然酸化膜があり、かしめ加工による外部端子１と引き出しリードタブ３との電気的な接続では酸化膜抵抗分を持っている。摩擦攪拌接合した後の状態では、突起部２、引き出しリードタブ３、押さえ板４、または外部端子１本体の間で固相接合され、少なくとも突起部２と引き出しリードタブ３とが固相接合される。
【００２０】
（実施例２）
本発明のアルミニウム電解コンデンサの別の外部端子と引き出しリードタブとの接続方法を説明する。図３に示すように、引き出しリードタブ３の孔５として放射線状の切り込みの孔５を設ける以外実施例１と同様にかしめによるリベット止めをし、次に、外部端子１の突起部２の側面側と、それと接する引き出しリードタブ３の孔５の内壁側との間に回転ツール６を圧入し、回転ツール６を使用した摩擦攪拌によって、突起部２、引き出しリードタブ３、押さえ板４、または外部端子１本体の間で固相接合され、少なくとも突起部２と引き出しリードタブ３とが固相接合される。
【符号の説明】
【００２１】
１…外部端子、２…突起部、３…引き出しリードタブ、４…押さえ板、５…孔、６…回転ツール、７…攪拌部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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