(57)【要約】【課題】鉛を含まないコンデンサ用リード端子の製造方法において、ウィスカの発生原因である溶接部内部の残留応力を緩和してウィスカの発生を防ぐことができるコンデンサ用リード端子の製造方法を提供すること。【解決手段】錫を主体とした金属めっき層２を形成した金属線１の一端とアルミニウム線５の一端とを互いに当接させ、金属線１とアルミニウム線５とを溶接するコンデンサ用リード端子Ｔの製造方法において、金属線１とアルミニウム線５との溶接部１０に対して電磁誘導加熱手段１７を用いた誘導加熱工程を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
錫を主体とした金属めっき層を形成した金属線の一端とアルミニウム線の一端とを互いに当接させ、前記金属線とアルミニウム線とを溶接するコンデンサ用リード端子の製造方法において、
前記金属線とアルミニウム線との溶接部に対して電磁誘導加熱手段を用いた誘導加熱工程を含むことを特徴とするコンデンサ用リード端子の製造方法。
【請求項２】
前記誘導加熱工程における前記溶接部の熱処理温度は、４０〜１８０度の範囲内となっていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ用リード端子の製造方法。
【請求項３】
前記電磁誘導加熱手段にて用いられる誘導加熱の周波数は、１００〜４００ＫＨｚの範囲内となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサ用リード端子の製造方法。
【請求項４】
前記誘導加熱工程前に、前記溶接部に対してアルカリ溶液を用いてアルカリ処理を行う前処理工程を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のコンデンサ用リード端子の製造方法。
【請求項５】
前記誘導加熱工程後に、前記溶接部に対してアルカリ溶液を用いてアルカリ処理を行う後処理工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のコンデンサ用リード端子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ素子に接続されるアルミニウム線に、金属線をアーク溶接して構成されるコンデンサ用リード端子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品のリード端子においては、鉛めっき層を形成した銅被覆鋼線を、アルミニウム線にアーク溶接にて接合したものを用いている。しかしながら、鉛を含む銅被覆鋼線では、鉛は人体に有害であるばかりか自然環境に悪影響を与える物質であり、近年、環境保護の観点から、鉛を一切使用しない電子部品の開発が進められている。例えば、特許文献１に示すアルミ電解コンデンサのように、錫１００％からなる錫めっきを施した銅被覆鋼線を、アルミニウム線の一端に設けた凹部に挿入してアーク溶接により接合している。このアルミ電解コンデンサでは、銅被覆鋼線とアルミニウム線との接合部に、銅被覆鋼線と錫めっきとアルミニウム線とが加熱されることで生成される銅と錫とアルミニウムの合金層が形成されている。
【０００３】
しかし、鉛を使用しないリード線においては、アルミニウム線と錫めっき銅被覆鋼線との接続部（溶接部）に生成された合金層には、アルミニウムと錫との混合層が含まれ、この混合層の存在によって錫のウィスカが発生してしまう虞がある。このウィスカは直径が１μｍに対して１ｍｍ以上の長さに達することがあり、このウィスカがコンデンサ等電子部品の端子間を短絡させる虞がある。
【０００４】
このウィスカの発生を防ぐことができるコンデンサ用リード端子の製造方法として、例えば、特許文献２〜４に示すように、リード端子をアルカリ洗浄液で洗浄し、その後、リード端子を加熱して乾燥させるようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１２４０７３号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】特開２０００−２７７３９８号公報（第２頁、第２図）
【特許文献３】特開２００７−６７１４６号公報（第４頁、第２図）
【特許文献４】特開２００８−１３０７８２号公報（第４頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウィスカの発生原因は、金属めっきとして用いられる錫とアルミニウムとが溶接時に混合し、錫に対して溶接時の残留応力が加わり、この残留応力によってウィスカが発生すると考えられる。特許文献２〜４に記載のコンデンサ用リード端子の製造方法にあっては、リード端子における溶接部の表面に施されるアルカリ処理により、ある程度ウィスカの発生を抑えることはできるが、ウィスカの発生原因である溶接部内部の残留応力を取り除くことはできず、ウィスカが発生する虞がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、鉛を含まないコンデンサ用リード端子の製造方法において、ウィスカの発生原因である溶接部内部の残留応力を緩和してウィスカの発生を防ぐことができるコンデンサ用リード端子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明のコンデンサ用リード端子の製造方法は、
錫を主体とした金属めっき層を形成した金属線の一端とアルミニウム線の一端とを互いに当接させ、前記金属線とアルミニウム線とを溶接するコンデンサ用リード端子の製造方法において、
前記金属線とアルミニウム線との溶接部に対して電磁誘導加熱手段を用いた誘導加熱工程を含むことを特徴としている。
この特徴によれば、一度溶融されて固化した溶接部の金属を一旦軟質化させて、ウィスカの発生原因である溶接部の残留応力を緩和して再び固化し、ウィスカの発生を防ぐことができ、かつ電磁誘導加熱手段を用いることにより、局所的な加熱処理を短時間で施して、特に表層近傍への加熱を制御できるため、表層近傍からのウィスカの表出が抑制可能となる。また、電磁誘導加熱手段は、溶接部の表層近傍へ加熱となり、金属線とアルミニウム線との溶接強度を担う溶接部の深部への熱エネルギーを低減することが可能となり、溶接強度を損なうことなく、また、溶接部以外の部位は加熱されずに済み、信頼性の高いリード端子を製造できる。
【０００９】
本発明のコンデンサ用リード端子の製造方法は、
前記誘導加熱工程における前記溶接部の熱処理温度は、４０〜１８０度の範囲内となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、４０〜１８０度の範囲内の熱処理温度が、溶接部内部の残留応力を緩和するために最も適した温度範囲となっている。
【００１０】
本発明のコンデンサ用リード端子の製造方法は、
前記電磁誘導加熱手段にて用いられる誘導加熱の周波数は、１００〜４００ＫＨｚの範囲内となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、１００〜４００ＫＨｚの範囲内の誘導加熱の周波数が、溶接部内部の残留応力を緩和するために最も適した周波数範囲となっている。
【００１１】
本発明のコンデンサ用リード端子の製造方法は、
前記誘導加熱工程前に、前記溶接部に対してアルカリ溶液を用いてアルカリ処理を行う前処理工程を含むことを特徴としている。
この特徴によれば、アルカリ処理により溶接部の表面を改質させてウィスカの発生を抑えることができる。
【００１２】
本発明のコンデンサ用リード端子の製造方法は、
前記誘導加熱工程後に、前記溶接部に対してアルカリ溶液を用いてアルカリ処理を行う後処理工程を含むことを特徴としている。
この特徴によれば、誘導加熱工程によって加熱された溶接部の表層をアルカリ処理により溶接部の表面を改質させてウィスカの発生をさらに抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、金属線とアルミニウム線の溶接前の状態を示す概略断面図であり、（ｂ）は、金属線とアルミニウム線の溶接時の状態を示す概略断面図であり、（ｃ）は、金属線とアルミニウム線の溶接後の状態を示す概略断面図である。
【図２】リード端子にアルカリ処理を施す状態を示す概略断面図である。
【図３】リード端子に誘導加熱処理を施す状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るコンデンサ用リード端子の製造方法を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１５】
実施例に係る電解コンデンサの製造方法につき、図１から図３を参照して説明する。本実施例のコンデンサとして、電解コンデンサを例示して説明する。この電解コンデンサは、アルミニウムで形成された複数の電極箔をセパレータを介して巻回又は積層したコンデンサ素子を、駆動用電解液とともに有底筒状の外装ケースに収納し、この外装ケースに形成された開口を封口体で密封するとともに、コンデンサ素子から導いたリード端子を封口体に貫通させて外部に導出させている。
【００１６】
図１（ｃ）に示すように、リード端子Ｔは、コンデンサ素子に接続されるアルミニウム線５と、軟鋼線４を心材とする金属線１（ＣＰ線）とにより構成されている。金属線１は、軟鋼線４を心材としてその外周に金属材料としての銅を厚くめっきした銅被覆層３が形成されている。更に、その外周に金属材料としての錫１００％からなる錫めっき層２を形成したものである。この金属線１を構成する材質には、鉛が一切使用されていないとともに、アルミニウム線５やコンデンサ素子などを構成する材質にも、鉛が一切使用されておらず、本実施例におけるアルミ電解コンデンサは、鉛を含まずに自然環境に対する悪影響を与えない鉛フリーの電子部品となっている。
【００１７】
尚、本発明の課題であるウィスカの発生部位は、金属線１とアルミニウム線５との溶接部１０であり、これは金属めっきとして用いられる錫とアルミニウムとが溶接時に混合し、錫に対して溶接時の残留応力が加わり、この残留応力によってウィスカが発生すると考えられる。このウィスカの発生を抑制するために本発明では、後述するアルミニウム線５と金属線１との接続方法を用いてリード端子Ｔを製造するようにしている。
【００１８】
次に、金属線１を製造する際のアルミニウム線５と金属線１との接続方法について説明する。まず、金属線１とアルミニウム線５とを溶接する溶接工程を実施する。図１（ａ）に示すように、アルミニウム線５は、その一端に略円柱形状をなす丸棒部６が形成されている。この丸棒部６が本発明の製造方法により金属線１に接続される。また、アルミニウム線５の他端には、プレス加工等により略扁平形状をなす扁平部７が形成されている。この扁平部７がコンデンサ素子の電極箔に接続される。このアルミニウム線５の端部と金属線１の先端部とを一定間隔で対向配置する。この場合、金属線１及びアルミニウム線５には、アーク溶接装置が接続されている。
【００１９】
次に、金属線１をアルミニウム線５の方向に移動させ、その先端部をアルミニウム線５の端面の所定位置に衝突させて端面と当接させる。この状態において、溶接装置を動作させると、金属線１とアルミニウム線５との間に溶接電流が流れ、金属線１とアルミニウム線５との接触点、即ち、金属線１の先端部とアルミニウム線５の端面との間にアーク溶接電流が流れ始める。
【００２０】
このような溶接電流の通電開始から、金属線１の先端部をアルミニウム線５の端面から離し、両者間に間隔を設定すると、金属線１の先端部とアルミニウム線５の端面との間にアークが生じ、対向する金属線１及びアルミニウム線５の双方が部分的に溶融する。
【００２１】
この状態で、金属線１をアルミニウム線５の端面側に移動させて当接させ、さらに押し込むと、溶融した金属間の融合が生じ、金属線１とアルミニウム線５の端面とが溶着する。この際に溶融金属が半球状の溶接部１０となり、図１（ｃ）に示すように、金属線１とアルミニウム線５とが一体化されたリード端子Ｔが形成される。この場合、溶接部１０は、金属線１を構成する金属とアルミニウム線５を構成する金属との融合により合金層を形成している。
【００２２】
次に、アルカリ溶液を用いてリード端子Ｔの溶接部１０にアルカリ処理を施す前処理工程を実施する。図２に示すように、まずリード端子Ｔにおける金属線１から溶接部１０までの部位を洗浄槽１５に浸す。この洗浄槽１５には、アルミニウム及びその合金用の非エッチング型弱アルカリクリーナーなどの洗浄液１６（アルカリ溶液）が満たされている。
【００２３】
この洗浄液１６の温度は、９０〜９９度程度に温められており、この洗浄液１６でリード端子Ｔを数分間洗浄してアルミニウム線５を脱脂したり、金属線１とアルミニウム線５とを溶接する際に生じるカーボンを除去したりする。更に、リード端子Ｔの溶接部１０の表面を改質させてウィスカの発生を抑えることができる。そして、所定時間経過後に洗浄槽１５からリード端子Ｔを取り出す。その後、リード端子Ｔを乾燥装置（図示略）内部に設置して乾燥させる。
【００２４】
次に、磁力発生用コイル１７を用いてリード端子Ｔの溶接部１０に誘導加熱処理を施す誘導加熱工程を実施する。誘導加熱処理では、電磁誘導を用いた高周波誘導加熱装置（電磁誘導加熱手段）により金属線１とアルミニウム線５との溶接部１０の加熱を行っている。
【００２５】
高周波誘導加熱装置は、リード端子Ｔの溶接部１０の外周を覆うように巻き付けた磁力発生用コイル１７を用いて溶接部１０の内部に渦電流を発生させ、その際に溶接部１０内部に生じるジュール熱を利用して、この溶接部１０を加熱するものである。加熱温度は磁力発生用コイル１７に供給する電力や搬送速度等により適宜制御できる。
【００２６】
図３に示すように、まず円筒形状をなす磁力発生用コイル１７の中央にリード端子Ｔの溶接部１０を配置する。そして、磁力発生用コイル１７に電流値が２００Ａの交流電流を流し、その周波数を２５０ＫＨｚにする。尚、誘導加熱処理において磁力発生用コイル１７に流す交流電流の周波数は１００〜４００ＫＨｚの範囲内であることが好ましい。
【００２７】
このように誘導加熱処理によって加熱されたリード端子Ｔの溶接部１０の温度は、６０度程度に上昇される。誘導加熱処理におけるリード端子Ｔの溶接部１０の温度は、４０〜１８０度の範囲内であることが好ましい。
【００２８】
誘導加熱処理によって一度溶融されて固化したリード端子Ｔの溶接部１０の金属を一旦軟質化させて、ウィスカの発生原因である溶接部１０の残留応力を緩和して再び固化することができる。
【００２９】
そして、誘導加熱工程後に、再びアルカリ溶液を用いてリード端子Ｔの溶接部１０にアルカリ処理を施す後処理工程を実施する。この後処理工程は、前述した前処理工程（図２参照）と同一をなすものであるが、前述の誘導加熱処理によってリード端子Ｔの溶接部１０が加熱され、この加熱された際に、溶接部１０の表層付近の錫が熱せられ、溶接部１０の表面近傍に錫溜まりができる。この錫溜まりもウィスカの発生原因となりうるため再度のアルカリ処理を施すことで、錫溜まりを除去し、さらに表面を改質してリード端子Ｔの溶接部１０からのウィスカ発生を抑制している。
【００３０】
以上、本実施例では、錫めっき層２を形成した金属線１の一端とアルミニウム線５の一端とを互いに当接させ、金属線１とアルミニウム線５とを溶接するコンデンサ用リード端子Ｔの製造方法において、金属線１とアルミニウム線５との溶接部１０に対して高周波誘導加熱装置（電磁誘導加熱手段）を用いて誘導加熱処理を行う誘導加熱工程を含むことで、一度溶融されて固化した溶接部１０の金属を一旦軟質化させて、ウィスカの発生原因である溶接部１０の残留応力を緩和して再び固化し、ウィスカの発生を防ぐことができ、かつ高周波誘導加熱装置を用いることにより、局所的な加熱処理を短時間で施して、特に表層近傍への加熱を制御できるため、表層近傍からのウィスカの表出が抑制可能となる。また、電磁誘導加熱手段は、溶接部１０の表層近傍へ加熱となり、金属線１とアルミニウム線５との溶接強度を担う溶接部１０の深部への熱エネルギーを低減することが可能となり、溶接強度を損なうことなく、また、溶接部１０以外の部位は加熱されずに済み、信頼性の高いリード端子を製造できる。
【００３１】
また、誘導加熱工程における溶接部１０の熱処理温度は、４０〜１８０度の範囲内となっており、この４０〜１８０度の範囲内の熱処理温度が、溶接部１０内部の残留応力を緩和するために最も適した温度範囲となっている。
【００３２】
また、高周波誘導加熱装置（電磁誘導加熱手段）にて用いられる誘導加熱の周波数は、１００〜４００ＫＨｚの範囲内となっており、１００〜４００ＫＨｚの範囲内の誘導加熱の周波数が、溶接部１０内部の残留応力を緩和するために最も適した周波数範囲となっている。
【００３３】
また、誘導加熱工程前に、溶接部１０に対して洗浄液１６（アルカリ溶液）を用いてアルカリ処理を行う前処理工程を含むことで、アルカリ処理により溶接部１０の表面を改質させてウィスカの発生を抑えることができる。
【００３４】
また、誘導加熱工程後に、溶接部１０に対して洗浄液１６（アルカリ溶液）を用いてアルカリ処理を行う後処理工程を含むことで、アルカリ処理により溶接部１０の表面を改質させてウィスカの発生を抑えることができる。
【００３５】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００３６】
例えば、前記実施例では、誘導加熱工程の前に、前処理工程を行って溶接部１０にアルカリ処理を施すとともに、誘導加熱工程の後に、後処理工程を行って再び溶接部１０にアルカリ処理を施すようになっているが、これら両方のアルカリ処理を設ける必要はなく、前処理工程の後処理工程のいずれか一方のアルカリ処理があればよい。
【００３７】
また、前記実施例では、溶接部１０にアルカリ処理を施す前処理工程及び後処理工程において、溶接部１０を洗浄液１６で満たされた洗浄槽１５に浸すようにしているが、溶接部１０に洗浄液１６を塗布することでアルカリ処理を施すようにしてもよい。
【００３８】
また、前記実施例では、金属線１とアルミニウム線５とを溶接する溶接方法として、アーク溶接を例示したが、これに限らず、加熱溶接、超音波溶接や抵抗溶接等の他の溶接方法を用いて金属線１とアルミニウム線５との溶接を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１                金属線
２                錫めっき層（金属めっき層）
３                銅被覆層
４                鋼線
５                アルミニウム線
６                丸棒部
７                扁平部
８                カッター
１０              溶接部
１５              洗浄槽
１６              洗浄液（アルカリ溶液）
１７              磁力発生用コイル（電磁誘導加熱手段）
【図１】
2011077261.tif 000003
【図２】
2011077261.tif 000004
【図３】
2011077261.tif 000005