(57)【要約】【課題】コンデンサ素子の亜鉛溶射電極にはんだ接合可能なアルミニウム又はアルミニウム合金製バスバー、バスバー接合用インサート材及びこれらを使用したコンデンサ装置を提供する。【解決手段】捲回形コンデンサ素子４に設けられた亜鉛溶射電極５にはんだ接合されるバスバーについて、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基体２の表面の少なくとも亜鉛溶射電極５と接する領域に亜鉛めっき層３を形成する。又は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる本体表面の少なくとも亜鉛溶射電極と接する領域に、亜鉛めっきが形成されているインサート材を、基体の捲回形コンデンサ素子側の面に接合するか若しくは基体と突合せ接合して、バスバーを構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
捲回形コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極にはんだ接合されるバスバーであって、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基体と、
前記基体表面の少なくとも前記亜鉛溶射電極と接する領域に形成された亜鉛めっき層と
を有するアルミニウム又はアルミニウム合金製バスバー。
【請求項２】
捲回形コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極にはんだ接合されるバスバーであって、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基体と、
前記基体の前記コンデンサ素子側の面に接合されたインサート材と、
を有し、
前記インサート材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる本体と、前記本体表面の少なくとも前記亜鉛溶射電極と接する領域に形成された亜鉛めっき層とで構成されているアルミニウム又はアルミニウム合金製バスバー。
【請求項３】
捲回形コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極にはんだ接合されるバスバーであって、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる１又は複数の基体と、
各基体に突合せ接合された１又はインサート材と、
を有し、
前記インサート材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる本体と、前記本体表面の少なくとも前記亜鉛溶射電極と接する領域に形成された亜鉛めっき層とで構成されているアルミニウム又はアルミニウム合金製バスバー。
【請求項４】
捲回形コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極に、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーをはんだ接合する際に用いられるインサート材であって、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる本体と、
前記本体表面の少なくとも前記亜鉛溶射電極と接する領域に形成された亜鉛めっき層と、
を有するバスバー接合用インサート材。
【請求項５】
前記バスバーの前記コンデンサ素子側の面に配置又は接合される請求項４に記載のバスバー接合用インサート材。
【請求項６】
前記バスバーの基体に突合せ接合される請求項４に記載のバスバー接合用インサート材。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のバスバーを介して、複数の捲回形コンデンサ素子が電気的に接続されているコンデンサ装置。
【請求項８】
前記バスバーは、前記コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極にはんだ付けされている請求項７に記載のコンデンサ装置。
【請求項９】
請求項４に記載のインサート材を用いて、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーが、捲回形コンデンサ素子の亜鉛溶射電極にはんだ付けされているコンデンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバー、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバー接合用インサート材及びこれらを用いたコンデンサ装置に関する。より詳しくは、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーとコンデンサ素子との接合技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に用いられるコンデンサ装置は、充放電を繰り返し行うことから、渦巻き状に捲回されたコンデンサ素子に電極を設け、この電極とバスバーをはんだ接合することにより、複数のコンデンサ素子が電気的に接続された構成となっている（例えば、特許文献１参照）。従来、このような車両用コンデンサ装置には、銅板に錫めっきを施したバスバーが用いられているが、近年、コンデンサ装置の軽量化を目的として、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いたバスバーの採用が検討されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３８１３５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４３２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、コンデンサ素子の接続用電極は、亜鉛を溶射することにより形成されているが、従来のアルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーは、コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極との間で十分な接合強度が得られないという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、コンデンサ素子の亜鉛溶射電極にはんだ接合可能なアルミニウム又はアルミニウム合金製バスバー、バスバー接合用インサート材及びこれらを使用したコンデンサ装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るバスバーは、捲回形コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極にはんだ接合されるバスバーであって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基体と、前記基体表面の少なくとも前記亜鉛溶射電極と接する領域に形成された亜鉛めっき層とを有するものである。
又は、本発明に係るバスバーは、前記基体の前記コンデンサ素子側の面に接合されたインサート材と、を有し、前記インサート材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる本体と、前記本体表面の少なくとも前記亜鉛溶射電極と接する領域に形成された亜鉛めっき層とで構成されている。
又は、本発明に係るバスバーは、捲回形コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極にはんだ接合されるバスバーであって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる１又は複数の基体と、各基体に突合わせ接合された１又は複数のインサート材と、を有し、前記インサート材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる本体と、前記本体表面の少なくとも前記亜鉛溶射電極と接する領域に形成された亜鉛めっき層とで構成されている。
【０００７】
本発明に係るバスバー接合用インサート材は、捲回形コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極に、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーをはんだ接合する際に用いられるインサート材であって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる本体と、前記本体表面の少なくとも前記亜鉛溶射電極と接する領域に形成された亜鉛めっき層と、を有する。
本発明のバスバー接合用インサート材は、例えば、前記バスバーの前記コンデンサ素子側の面に配置又は接合することができる。
又は、本発明のバスバー接合用インサート材は、前記バスバーの基体に突合せ接合することもできる。
【０００８】
本発明に係るコンデンサ装置は、前述したバスバーを介して、複数の捲回形コンデンサ素子が電気的に接続されているものである。
前記バスバーは、前記コンデンサ素子に設けられた亜鉛溶射電極にはんだ付けされていてもよい。
又は、本発明に係るコンデンサ装置は、前述したインサート材を用いて、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーが、捲回形コンデンサ素子の亜鉛溶射電極にはんだ付けされている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、亜鉛溶射電極と接する領域に亜鉛めっき層が形成されているため、コンデンサ素子の亜鉛溶射電極にアルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーを良好にはんだ付けすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態のバスバーの構成例を模式的に示す図であり、Ａは平面図であり、Ｂは側面図である。
【図２】図１に示すバスバーを用いてコンデンサ素子を接続したときの状態を模式的に示す斜視図である。
【図３】Ａは図２に示すａ−ａ線による断面図であり、Ｂはｂ−ｂ線による断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態のバスバーの構成例を模式的に示す図であり、Ａは平面図であり、Ｂは側面図である。
【図５】図４に示すインサート材の構成を示す拡大断面図である。
【図６】Ａ及びＢははんだにより図４に示すバスバーとコンデンサ素子とを接合した状態を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態のバスバーの構成例を模式的に示す図であり、Ａは平面図であり、Ｂは側面図である。
【図８】Ａ及びＢははんだにより図７に示すバスバーとコンデンサ素子とを接合した状態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態に係るバスバーについて説明する。本発明者は、前述した課題を解決するために、鋭意検討を行った結果、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーは、はんだとの親和性に劣るため、はんだの回りが不良となり、その結果、亜鉛溶射電極との間で十分な接合強度が得られないことを見出した。そこで、本実施形態のバスバーでは、はんだとの親和性を向上させて、はんだの広がりを良好にするため、亜鉛溶射電極と接する領域に亜鉛めっき層を設けることとした。
【００１３】
図１は本実施形態のバスバーの構成例を模式的に示す図であり、Ａは平面図であり、Ｂは側面図である。また、図２は図１に示すバスバー１を用いてコンデンサ素子を接続したときの状態を模式的に示す斜視図であり、図３Ａはそのａ−ａ線による断面図であり、図３Ｂはｂ−ｂ線による断面図である。本実施形態のバスバーは、複数の捲回形コンデンサ素子を電気的に接続するものであり、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基体２と、この基体２の一部に形成された亜鉛めっき層３とを備える。
【００１４】
そして、図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態のバスバー１は、はんだ６を用いて捲回形コンデンサ素子４の亜鉛溶射電極５に接合され、これにより複数のコンデンサ素子４が電気的に接続される。ここで、本実施形態のバスバー１の接合に用いられるはんだ６としては、例えばＳｎ４０％−Ｐｂ６０％の共晶はんだ及びＰｂフリーはんだなどが挙げられ、必要に応じてフラックスを併用することができる。
【００１５】
［基体２］
基体２は、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されていればよいが、アルミニウム合金を使用する場合は、コンデンサ装置としたときの性能を考慮すると、導電性が高いものを使用することが好ましい。高導電性のアルミニウム合金としては、例えば導電率が５８％ＩＡＣＳ以上の１０００系アルミニウム合金、６１０１などの６０００系合金が挙げられる。
【００１６】
一方、導電性よりも強度が要求される場合は、５０００系合金（導電率２９〜４０％ＩＡＣＳ）、３０００系合金（導電率３６〜５０％ＩＡＣＳ）などから適宜選択して使用することができる。なお、基体２の形状は、特に限定されるものではなく、図１に示す板状部材の他、線材、箔及び棒状部材などを使用することができる。
【００１７】
［亜鉛めっき層３］
亜鉛めっき層３は、亜鉛又はＺｎ−ＡｌやＳｎ−Ｚｎ亜鉛合金からなり、基体２表面の亜鉛溶射電極５と接する領域に形成されている。なお、図１では基体２の表面に部分的に亜鉛めっき層３を形成した例を示しているが、亜鉛めっき層３は少なくとも亜鉛溶射電極５と接する領域に形成されていればよい。また、亜鉛めっき層３は、亜鉛溶射電極５と接する領域に加えて、その反対側の面、更には基体２のコンデンサ素子４側の面全体に形成されていてもよく、基体２の全ての面に形成されていてもよい。
【００１８】
特に、はんだのぬれ広がりによる接合強度向上の観点から、亜鉛めっき層３は、はんだ６と接する面、具体的には亜鉛溶射電極５と接する面とその反対側の面に形成されていることが好ましく、これらの面に加えて基体２の側面にも形成されていることが好ましい。
【００１９】
また、亜鉛めっき層３の厚さは、特に限定されるものではないが、はんだ６のぬれ広がり性を確保する観点から、０．５〜１００μｍ程度とすることが好ましい。亜鉛めっき層３の形成方法も特に限定されるものではなく、溶融亜鉛めっき、電気めっきなどの各種めっき法を適用することができる。
【００２０】
本実施形態のバスバーは、亜鉛溶射電極と接する領域に、亜鉛溶射電極と同種の金属からなる亜鉛めっき層が形成されているため、はんだとの親和性が向上し、はんだのぬれ性及び回り具合が良好となる。その結果、本実施形態のバスバーは、コンデンサ素子の亜鉛溶射電極に対して、良好にはんだ付けすることができ、コンデンサ素子の亜鉛溶射電極との接合強度が向上する。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るバスバーについて説明する。前述した第１の実施形態のバスバーでは、亜鉛溶射電極と接する領域に亜鉛めっき層を設けているが、本実施形態のバスバーでは、亜鉛めっき層の代わりに、亜鉛めっき層を備えるインサート材が接合されている。
【００２２】
図４は本実施形態のバスバーの構成例を模式的に示す図であり、図４Ａは平面図であり、図４Ｂは側面図である。図５はインサート材の構成を示す拡大断面図である。また、図６Ａ及びＢは図４に示すバスバーを用いて複数のコンデンサ素子を電気的に接続したときの状態を模式的に示す断面図であり、図６Ａは図１に示すａ−ａ線による断面図に相当し、図６Ｂは図２に示すｂ−ｂ線による断面図に相当する。なお、図４〜６においては、図１〜３に示す構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施形態のバスバー１１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基体２と、この基体２のコンデンサ素子４側の面に接合されたインサート材７とを備える。そして、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本実施形態のバスバー１１も、はんだ６を用いて捲回形コンデンサ素子４の亜鉛溶射電極５に接合され、これにより複数のコンデンサ素子４が電気的に接続される。
【００２４】
［インサート材７］
図５に示すように、インサート材７は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるインサート材本体７ａの表面に、亜鉛又はＺｎ−ＡｌやＳｎ−Ｚｎ亜鉛合金などからなる亜鉛めっき層７ｂが形成された構成となっている。亜鉛めっき層７ｂは、インサート材本体７ａの表面の少なくとも亜鉛溶射電極５と接する領域に形成されていればよいが、それに加えて、亜鉛溶射電極５と接する面の反対側の面や側面に形成されていてもよい。
【００２５】
また、亜鉛めっき層７ｂは、インサート材本体７ａのコンデンサ素子４側の面全体に形成されていてもよく、更にはインサート材本体７ａの全ての面に形成されていてもよい。特に、はんだのぬれ広がりによる接合強度向上の観点から、はんだ６と接する面、具体的にはインサート材本体７ａの側面にも亜鉛めっき層７ｂが形成されていることがより好ましい。
【００２６】
また、亜鉛めっき層７ｂの厚さは、特に限定されるものではないが、はんだ６のぬれ広がり性を確保する観点から、０．５〜１００μｍ程度とすることが好ましい。亜鉛めっき層７ｂの形成方法も特に限定されるものではなく、溶融亜鉛めっき、電気めっきなどの各種めっき法を適用することができる。
【００２７】
インサート材本体７ａは、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されていればよく、導電性や強度の観点から、１０００系、６０００系、３０００系、５０００系の材料から適宜選択することができる。また、インサート材７の厚さは、溶接性、導電性、強度などに応じて適宜設定することができる。
【００２８】
インサート材７を基体２に接合する方法は、特に限定されるものではないが、例えばボルトによる機械的締結方法を採用することができる。また、抵抗スポット溶接、摩擦撹拌点接合、ミグスポット、レーザスポット、ティグスポット及び超音波接合などの各種スポット接合方法は、図４Ａに示すようなスポット接合部８や図６に示すようなナゲット９が形成されるが、部材同士の平坦度不良による接触不良がなく、良好に電気を導通させることができるため、インサート材７と基体２との接合に好適である。
【００２９】
なお、図４には、基体２の表面に、部分的にインサート材７を接合した例を示しているが、インサート材７が基体２の表面全体に接合されていてもよい。
【００３０】
本実施形態のバスバーは、亜鉛溶射電極と接する領域に、亜鉛溶射電極と同種の金属からなる亜鉛めっき層が形成されたインサート材が接合されているため、はんだのぬれ性及び回り具合が良好となり、コンデンサ素子の亜鉛溶射電極との接合強度が向上する。このように、インサート材を用いると、基体とインサート材との取り付け角度や位置を自由に設定することができるため、設置スペースをコンパクトにすることが可能となる。
【００３１】
なお、本実施形態のバスバーにおける上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【００３２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るバスバーについて説明する。図７は本実施形態のバスバーの構成例を模式的に示す図であり、図７Ａは平面図であり、図７Ｂは側面図である。また、図８ははんだにより図７に示すバスバー２１とコンデンサ素子とを接合した状態を模式的に示す図であり、図８Ａは図７Ａに示すｃ−ｃ線による断面図であり、図８Ｂはｄ−ｄ線による断面図である。
【００３３】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本実施形態のバスバー２１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる複数の基体２２と、複数のインサート材２７とを有し、基体２２とインサート材２７とが長さ方向に交互に配置され、突合せ接合されている。即ち、各基体２２と各インサート材２７との間には、突合せ接合部１０が形成されている。その際、基体２２とインサート材２７とを接合する方法は、突合わせ接合方法であれば特に限定されるものではなく、ＦＳＷ（摩擦撹拌接合）やレーザ溶接などの各種接合方法を適用することができるが、生産性の観点から、フラッシュバット溶接が好ましい。
【００３４】
本実施形態のバスバー２１のインサート材２７も、前述した第２の実施形態と同様に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる本体２７ａと、本体２７ａ表面の少なくとも亜鉛溶射電極５と接する領域に形成された亜鉛めっき層２７ｂとで構成されている。そして、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、本実施形態のバスバー２１も、はんだ６を用いて捲回形コンデンサ素子４の亜鉛溶射電極５に接合され、これにより複数のコンデンサ素子４が電気的に接続される。
【００３５】
なお、本実施形態のバスバー２１を構成する基体２２及びインサート材２７（本体２７ａ、亜鉛めっき層２７ｂ）には、前述した第１及び第２の実施形態のバスバーにおける基体２及びインサート材７と同様の材料を使用することができる。
【００３６】
本実施形態のバスバーも、亜鉛溶射電極と接する領域に、亜鉛溶射電極と同種の金属からなる亜鉛めっき層が形成されたインサート材が接合されているため、はんだのぬれ性及び回り具合が良好となり、コンデンサ素子の亜鉛溶射電極との接合強度が向上する。なお、本実施形態のバスバーにおける上記以外の構成及び効果は、前述した第２の実施形態と同様である。
【００３７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るコンデンサ装置について説明する。本実施形態のコンデンサ装置は、前述した第１の実施形態のバスバー又は第２若しくは第３の実施形態のバスバーを用いて、複数の捲回形コンデンサ素子を電気的に接続したものであり、捲回形コンデンサ素子の亜鉛溶射電極に、バスバーがはんだ接合されている。
【００３８】
本実施形態のコンデンサ装置では、亜鉛溶射電極と接する領域に、亜鉛溶射電極と同種の金属からなる亜鉛めっき層が形成されているか、又は亜鉛めっき層が形成されたインサート材が接合されているため、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーを用いても、優れた接合強度が得られる。その結果、軽量でかつ信頼性が高いコンデンサ装置が実現できる。
【００３９】
なお、本発明は、前述した第１の実施形態のバスバー又は第２若しくは第３の実施形態のバスバーを用いたコンデンサ装置に限定されるものではなく、アルミニウム又はアルミニウム合金製バスバーをコンデンサ素子の亜鉛溶射電極に接合する際に、バスバーの接合領域にインサート材７を亜鉛めっき層７ｂが亜鉛溶射電極側になるように配置し、はんだ付けしたものでもよい。この場合でも、バスバーとコンデンサ素子の亜鉛溶射電極との接合強度を向上させる効果が得られる。
【符号の説明】
【００４０】
１、１１、２１  バスバー
２、２２  基体
３、７ｂ、２７ｂ  亜鉛めっき層
４  コンデンサ素子
５  亜鉛溶射電極
６  はんだ
７、２７  インサート材
７ａ、２７ａ  インサート材本体
８  スポット接合部
９  ナゲット
１０  突合せ接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015185734.tif 000009
【図８】
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