(57)【要約】一部を接続部１２ａ，１２ｂとした陰極箔８と陽極箔７とを電気絶縁性セパレータ９を介して交互に複数積層し、該積層された前記各電極箔７，８の各々の接続部１２ａ，１２ｂを、摩擦撹拌溶接にて電気的、機械的に接続、結束して成るコンデンサ素子５を、外装ケース２に収納するとともに、前記接続部１２ａ，１２ｂをそれぞれ正極外部端子４並びに負極外部端子４に接続して成る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部を接続部とした金属箔を電気絶縁性セパレータを介して交互に複数積層して成るコンデンサ素子を、外装ケースに収納するとともに、前記接続部をそれぞれ正極外部端子並びに負極外部端子に接続する積層コンデンサの製造方法において、前記積層された前記各金属箔の各々の接続部を、摩擦撹拌溶接にて電気的、機械的に接続、結束することを特徴とする積層コンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記接続部の摩擦撹拌溶接において、積層した接続部の少なくとも一方に補強基材を設けて摩擦撹拌溶接を実施することを特徴とする請求項１に記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記補強基材を内部電極として用いて成ることを特徴とする請求項２に記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記補強基材を配置した側から、前記摩擦撹拌溶接を実施することを特徴とする請求項２または３に記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記補強基材として前記金属箔と同一の金属材料を用いることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記金属箔と同種の金属から成り、前記接続部を成す金属箔を積層して成る積層体の厚みとほぼ等しいか或いは大きな厚みを有する溶接基材を、該積層体の積層側面の少なくとも一部に隣接するように配置し、該溶接基材と前記積層体の境界の少なくとも一部を、回転するプローブにより撹拌して溶接部を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記プローブを、前記溶接基材と前記積層体との境界または該境界の近傍位置に、該境界面に沿うように圧入したことを特徴とする請求項６に記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項８】
前記溶接基材が、少なくとも前記積層体に積層されている金属箔の金属から成るほぼ均質のブロック体を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項９】
前記溶接基材が、少なくとも表面に化成処理による酸化皮膜を有しない金属箔の積層体を含むことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１０】
前記溶接基材が、前記積層体の外周面に形成された切欠部、或いは前記積層体に積層された各金属箔のほぼ全てを貫通するように積層方向に穿設された孔部の内側面に隣接するように配置されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１１】
前記プローブの形状を、前記切欠部又は孔部の内側面に隣接するように配置された溶接基材と前記積層体との境界のうち、対向する境界の少なくとも一部を、該プローブの回転により同時に溶接可能な形状としたことを特徴とする請求項１０に記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１２】
前記積層体が、前記溶接基材に設けられた切欠部の内側面に隣接して配置されていることを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１３】
前記プローブにより溶接される溶接部が、溶接基材側に多く偏在するように前記プローブを圧入することを特徴とする請求項６〜１２のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１４】
前記積層体における積層方向とほぼ同一方向に前記プローブを圧入することを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１５】
前記積層体における積層方向とほぼ直角方向に前記プローブを圧入することを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１６】
前記金属箔と同種の金属から成り、前記金属箔よりも大きな厚みを有する補強基材を前記積層体に当接配置し、該補強基材の一部を積層体とともに摩擦攪拌溶接にて溶接することを特徴とする請求項６〜１５のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１７】
前記溶接基材と前記補強基材とが一体とされていることを特徴とする請求項１６に記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１８】
前記溶接基材と前記補強基材とが一体とされた補強溶接基材の形状が、断面視Ｌ字状或いは、少なくとも一端が開放された断面視コ字状であることを特徴とする請求項１７に記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項１９】
前記積層体に積層されている一部の金属箔の間に、前記金属箔よりも大きな厚みを有する補強基材を介在させることを特徴とする請求項６〜１８のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項２０】
前記金属箔は、少なくとも前記接続部の表面を除く該金属箔の表面に、化成処理による酸化皮膜、或いは活性炭またはカーボンを主成分とする分極性電極層を有することを特徴とする請求項６〜１９のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法を用いて製造されていることを特徴とする積層コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、一部を接続部とした金属箔を電気絶縁性セパレータを介して交互に複数積層して成るコンデンサ素子を、外装ケースに収納するとともに、前記接続部をそれぞれ正極外部端子並びに負極外部端子に接続する積層コンデンサおよび積層コンデンサの製造方法に関する。
【背景技術】  従来、積層コンデンサとしては、アルミニウム等の弁金属からなる金属箔の表面を、該表面積を拡大する拡面処理を施すとともに陽極酸化により誘電体層である酸化皮膜を形成した陽極箔と、前記アルミニウム等の弁金属からなる金属箔の表面に前記拡面処理のみを施した陰極箔とを、電解液を含浸させた電解紙を前記電気絶縁性セパレータとして該陽極箔と陰極箔との間に介在させて積層または巻回すことにより形成された電解コンデンサ素子を用いるものや、アルミニウム等の弁金属からなる金属箔の両面に活性炭層を形成して分極性電極箔とし、陽極および陰極の１対とされた該分極性電極箔の間に電解液が含浸された電解紙を電気絶縁性セパレータとして介在させて積層または巻回すことにより形成された電気二重層コンデンサ素子を用いるものがあり、これらのコンデンサ素子を用いる積層電解コンデンサにおいては、各電極箔の外周に突出形成されている接続部を、各電極毎に複数枚の該接続部を集束して累重し、該集束累重した各接続部同士を接続してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子を外装ケースに収納して開口部を封止材にて封止することで、積層電解コンデンサとしていた。（特許文献１）
【特許文献１】特開平４−１５４１０６号公報
これらのコンデンサ素子を用いる積層電解コンデンサにおいては、各電極箔の外周に突出形成されている接続部を電気的並びに機械的に接続、結束する必要があり、その手法としては、ステッチにより溶接を行う方法や、超音波による溶接が主に使用されている。
このステッチによる溶接方法は、積層枚数が増える程、また厚みが増す程ステッチ針の形状を大きくしなければならず、多くの接続部を接続する場合には不向きである。
また、超音波による溶接においては、前記したように、積層或いは巻回される陽極箔並びに陰極箔の表面には、拡面処理をするためのエッチング処理層や、陽極箔にあっては化成処理による酸化皮膜層が形成されており、前記接続部のみにエッチング処理層や酸化皮膜層を形成させないようにマスキング等の処理をすることは、工程が複雑化することから、工程の簡素化を考慮して、これら接続部にも同様にエッチング処理層並びに酸化皮膜層が形成されていることから、これら接続される接続部の双方の表面に形成されているエッチング処理層並びに酸化皮膜層を越えて、各接続部の地金であるアルミ同士が溶接されるようにするためには、より大きな超音波振動を与える必要が生じ、累重した下部の接続部を含めて全ての接合部を良好接続するために大きな超音波振動を与えた場合には、上部に累重した接続部が印加される大きな超音波振動により破断する等の不具合が生じたり、或いは、これら破断を生じないように印加される超音波振動を制御すると、累重した下部の接続部が良好に接続されないという問題があった。
なお、これは前記化成処理による酸化皮膜の代わりに、表面に活性炭やカーボンを主成分とした分極性電極層を有する金属箔を接続する際にも同様の問題が生じていた。
また、これら超音波溶接を、マスキング処理等を実施することで、前記接続部にエッチング処理層や酸化皮膜層を有しない接続部に実施することも考えられるが、この場合には、エッチング処理層や酸化皮膜層を有するものの場合に比較しては良好に接続はされているものの、各接続部である金属箔間には境界線が残存しており、該金属箔間の界面から剥離し易く、接続強度としては十分なものではなかった。
よって、本発明は上記した問題点に着目してなされたもので、エッチング処理層や酸化皮膜層、並びに分極性電極層の有無にかかわらず、前記接続部の接続を良好に実施することのできる積層コンデンサ並びにその製造方法を提供することを目的としている。
【発明の開示】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の積層コンデンサの製造方法は、
一部を接続部とした金属箔を電気絶縁性セパレータを介して交互に複数積層して成るコンデンサ素子を、外装ケースに収納するとともに、前記接続部をそれぞれ正極外部端子並びに負極外部端子に接続する積層コンデンサの製造方法において、前記積層された前記各金属箔の各々の接続部を、摩擦撹拌溶接にて電気的、機械的に接続、結束することを特徴としている。
この特徴によれば、前記接続部を摩擦撹拌溶接にて接続、結束することで、該接続部の表面にエッチング処理層や酸化皮膜層を有していても、これらエッチング処理層や酸化皮膜層が摩擦撹拌溶接におけるプローブの回転により破壊されて、地金同士が溶融して一体化するようになるため、エッチング処理層や酸化皮膜層の有無にかかわらず、前記接続部の良好な電気的、機械的な接続を有する積層コンデンサを得ることができる。
本発明の請求項２に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項１に記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記接続部の摩擦撹拌溶接において、積層した接続部の少なくとも一方に補強基材を設けて摩擦撹拌溶接を実施することを特徴としている。
この特徴によれば、前記摩擦撹拌溶接において、積層された接続部が該補強基材にて担持或いは狭持されるようになり、摩擦撹拌溶接の施工性を高めることができるとともに、前記補強基材が接続部と一体となることで強固な接続が得られる。
本発明の請求項３に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項１または２に記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記補強基材を内部電極として用いて成ることを特徴としている。
この特徴によれば、内部電極を別途接続部に接続する必要がなく、部品点数を低減できるとともに、工程も簡素化できる。
本発明の請求項４に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記補強基材を配置した側から、前記摩擦撹拌溶接を実施することを特徴としている。
この特徴によれば、積層された接続部と摩擦撹拌溶接を行う回転するスターロッドとの間に前記補強基材が介在することから、積層された接続部の上部の金属箔がプローブの圧入する際に、その回転により変形、破断することによる不具合の発生を、大幅に低減することができる。
本発明の請求項５に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項２〜４のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記補強基材として前記金属箔と同一の金属材料を用いることを特徴としている。
この特徴によれば、溶接による合金形成等による金属拡散等の問題を回避できるとともに、これら異金属間における電池形成等による腐食等の問題も回避できる。
本発明の請求項６に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記金属箔と同種の金属から成り、前記接続部を成す金属箔を積層して成る積層体の厚みとほぼ等しいか或いは大きな厚みを有する溶接基材を、該積層体の積層側面の少なくとも一部に隣接するように配置し、該溶接基材と前記積層体の境界の少なくとも一部を、回転するプローブにより撹拌して溶接部を形成することを特徴としている。
この特徴によれば、前記積層体に積層されている各金属箔の接続部が、溶接基材とともに摩擦撹拌溶接により溶接されることで、溶接基材が攪拌されて積層体内に良好に供給され、結果として、前記積層体の溶接部における酸化皮膜の量が相対的に少なくなり、各金属箔がこれら溶接基材と各金属箔、並びに金属箔同士が電気的、機械的に接続されるようになるため、硬くかつ融点が高く、また電解コンデンサにおける耐電圧に作用するため厚く形成されている場合には、プローブの回転によっても溶融することなくチップ状に分断された状態で残存しやすい化成処理による酸化皮膜等による欠陥部の発生等の悪影響を大幅に低減することができ、よって、より安定した電気的、機械的な接続を得ることができる。また、溶接部における化成処理等による酸化皮膜等の量が少なくなることで、プローブ先端の摩耗を低減でき、よって、摩耗によるプローブの交換に伴って、工程が複雑化するとともに、製造コストが上昇してしまうことも抑制することができる。また、プローブが溶接対象となる金属箔の接続部の積層体自体への圧入面積が少なくなることで、該接続部近傍の金属箔の過度な変形や破壊などによる損傷を低減できる。
本発明の請求項７に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６に記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記プローブを、前記溶接基材と前記積層体との境界または該境界の近傍位置に、該境界面に沿うように圧入したことを特徴としている。
この特徴によれば、円柱状のプローブはその回転により、回転方向への撹拌力が効率よく伝わるため、プローブを前記溶接基材と積層体との境界又は該境界の近傍位置に、該境界面に沿うように圧入することで、プローブを介して前記溶接基材と積層体とが隣接した位置となるため、円柱状のプローブの回転により撹拌されて溶融された酸化皮膜を有しない十分な量の溶接基材が積層体内に良好に供給されるため、化成処理による酸化皮膜による欠陥部の発生等の悪影響を大幅に低減することができるとともに強固な接続とり、より安定した電気的、機械的な接続を得ることができる。
本発明の請求項８に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６または７に記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記溶接基材が、少なくとも前記積層体に積層されている金属箔の金属から成るほぼ均質のブロック体を含むことを特徴としている。
この特徴によれば、溶接基材をブロック体とすることで、ブロック体は積層体の積層方向にほぼ均質であって熱伝導性が良好であるために、摩擦撹拌溶接においてプローブとの摩擦によって生じた摩擦熱が溶接部の下方側まで良好に伝熱されるようになるため、伝熱不良による溶接品質のばらつきを抑止できるとともに、溶接部に隣接して積層体の積層方向にほぼ均質な未溶接のブロック体が残存することで、これら未溶接のブロック体を介して良好な伝熱性や電気伝導性を得ることができる。
本発明の請求項９に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６〜８のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記溶接基材が、少なくとも表面に化成処理による酸化皮膜を有しない金属箔の積層体を含むことを特徴としている。
この特徴によれば、金属箔の積層数を調節することで、積層体の高さに合致した溶接基材を簡便に得ることができる。
本発明の請求項１０に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６〜９のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記溶接基材が、前記積層体の外周面に形成された切欠部、或いは前記積層体に積層された各金属箔のほぼ全てを貫通するように積層方向に穿設された孔部の内側面に隣接するように配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、切欠部、或いは孔部の内側面に溶接基材が隣接することで、プローブの圧入時においても、溶接基材と積層体との固定性・密着性がよく、これら溶接基材と積層体との位置ズレを防止できるようになるため、摩擦撹拌溶接の施工性を高めることができるとともに、前記溶接基材に金属箔の切欠部を合わせて該金属箔を順次積層することで、金属箔の積層ズレも低減できるばかりか、例え、金属箔に積層ズレが生じても、溶接基材の対向する面のどちらかには、金属箔がほぼ当接するようにできるので、より確実な溶接を実施でき、よって積層工程における金属箔の積層ズレも許容でき、これら積層ズレによる不良を低減できる。
本発明の請求項１１に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項１０に記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記プローブの形状を、前記切欠部又は孔部の内側面に隣接するように配置された溶接基材と前記積層体との境界のうち、対向する境界の少なくとも一部を、該プローブの回転により同時に溶接可能な形状としたことを特徴としている。
この特徴によれば、プローブの圧入にて対向する境界を同時に溶接できるようになるため、溶接に要する時間を短縮でき、製造方法を簡略化できるばかりか、対向する複数面が溶接されることにより、接続強度を向上でき、よって小形化を達成できるとともに、接続部における電気的抵抗の低減も可能となる。
本発明の請求項１２に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６〜１１のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記積層体が、前記溶接基材に設けられた切欠部の内側面に隣接して配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、プローブの圧入時においても、溶接基材と積層体との固定性・密着性がよく、これら溶接基材と積層体との位置ズレを防止できるようになるため、摩擦撹拌溶接の施工性を高めることができるとともに、前記溶接基材の切欠部に合わせて金属箔を順次積層することで、金属箔の積層ズレも低減できるばかりか、例え、金属箔に積層ズレが生じても、溶接基材に設けられた切欠部の対向する面のどちらかには、金属箔がほぼ当接するようにできるので、より確実な溶接を実施でき、よって積層工程における金属箔の積層ズレも許容でき、これら積層ズレによる不良を低減できる。更には、前記前記積層体の外周面に形成された切欠部を併用することで、より一層、溶接基材と積層体との固定性・密着性を向上できる。
本発明の請求項１３に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６〜１２のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記プローブにより溶接される溶接部が、溶接基材側に多く偏在するように前記プローブを圧入することを特徴としている。
この特徴によれば、溶接部内における酸化皮膜の絶対量をより低減でき、これら酸化皮膜の存在による欠陥の生成をより低減できるようになるばかりか、プローブの摩耗も低減できる。更には、溶接時に積層体にかかる機械的なストレスも低減でき、これら機械的なストレスによる溶接不良の発生も低減できる。
本発明の請求項１４に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６〜１３のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記積層体における積層方向とほぼ同一方向に前記プローブを圧入することを特徴としている。
この特徴によれば、例えば前記積層体に積層される金属箔の数が少ないときには、プローブを圧入することのみで、該積層体と溶接基材側とを溶接にて一体化できる。
本発明の請求項１５に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６〜１３のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記積層体における積層方向とほぼ直角方向に前記プローブを圧入することを特徴としている。
この特徴によれば、溶接範囲が広く安定した溶接部を形成できるプローブの根元付近にて摩擦撹拌溶接を実施できるようになるとともに、このプローブの根元付近での溶接を、積層体に積層された各金属箔の接続部にほぼ同様に実施でき、かつプローブの圧入位置が、積層体の各接続部でほぼ同様の相対位置にて摩擦撹拌溶接が実施されるようにでき、溶接されるプローブの位置の違いによる溶接品位（溶接状態）の違いにより、積層体に積層された各金属箔の溶接品位（溶接状態）にばらつきを生じることを回避して、積層体に積層された各金属箔の溶接品位（溶接状態）をほぼ均等にできるばかりか、プローブの圧入長さおよびプローブ径を剛性を維持する最小限に留めて溶接面積を小形化することができ、且つ、積層体の厚みが変更してもプローブ長さを変更する必要がなく工程も簡素化できる。
本発明の請求項１６に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６〜１５のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記金属箔と同種の金属から成り、前記金属箔よりも大きな厚みを有する補強基材を前記積層体に当接配置し、該補強基材の一部を積層体とともに摩擦攪拌溶接にて溶接することを特徴としている。
この特徴によれば、補強基材を個別に溶接する必要がなく、工程を簡素化することができるばかりか、これら補強基材からも酸化皮膜を有しない金属が供給されて溶接部内における酸化皮膜の絶対量をより低減でき、これら酸化皮膜の存在による欠陥の生成をより低減できるようになるばかりか、プローブの摩耗も低減できる。
本発明の請求項１７に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項１６に記載の積層コンデンサの製造方法であって、前記溶接基材と前記補強基材とが一体とされていることを特徴としている。
この特徴によれば、溶接基材と補強基材とを一体とすることで、これら溶接基材と補強基材との位置合わせや保持の必要が無くなり、摩擦撹拌溶接の施工性をより一層高めることができる。
本発明の請求項１８に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項１７に記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記溶接基材と前記補強基材とが一体とされた補強溶接基材の形状が、断面視Ｌ字状或いは、少なくとも一端が開放された断面視コ字状であることを特徴としている。
この特徴によれば、補強溶接基材が少なくとも１方向に開放されていることから、該補強溶接基材の積層体への配置を容易に実施することができるとともに、配置後においても積層体の積層状況を確認することもできる。
本発明の請求項１９に記載の積層コンデンサの製造方法は、６〜１８のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記積層体に積層されている一部の金属箔の間に、前記金属箔よりも大きな厚みを有する補強基材を介在させることを特徴としている。
この特徴によれば、これら補強基材からも酸化皮膜を有しない金属が供給されて溶接部内における酸化皮膜の絶対量をより低減でき、これら酸化皮膜の存在による欠陥の生成をより低減できるようになるばかりか、プローブの摩耗も低減できる。更には、前記積層体に積層されている金属箔の積層状況が、溶接によって崩れることを抑止できるようになり、摩擦撹拌溶接の施工性をより一層高めることができる。
本発明の請求項２０に記載の積層コンデンサの製造方法は、請求項６〜１９のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法であって、
前記金属箔は、少なくとも前記接続部の表面を除く該金属箔の表面に、化成処理による酸化皮膜、或いは活性炭またはカーボンを主成分とする分極性電極層を有することを特徴としている。
この特徴によれば、これら化成処理による酸化皮膜や分極性電極層が摩擦撹拌溶接に及ぼす欠陥の発生等の悪影響を低減でき、より安定した電気的、機械的な接続を得ることができる。
本発明の請求項２１に記載の積層コンデンサは、
請求項１〜２０のいずれかに記載の積層コンデンサの製造方法を用いて製造されていることを特徴としている。
この特徴によれば、前記接続部を摩擦撹拌溶接にて接続、結束することで、該接続部の表面にエッチング処理層や酸化皮膜層、又は分極性電極層などを有していても、これらエッチング処理層や酸化皮膜層、又は分極性電極層が摩擦撹拌溶接におけるプローブの回転により破壊されて、地金同士が溶融して一体化するようになるため、エッチング処理層や酸化皮膜層、又は分極性電極層の有無にかかわらず、前記接続部の良好な電気的、機械的な接続を有する積層コンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施例１における積層電解コンデンサを示す一部破断斜視図である。
図２は、本発明の実施例１において用いたコンデンサ素子の構成を示す図である。
図３は、本発明の実施例１において用いたコンデンサ素子を示す外観斜視図である。
図４は、本発明の実施例１における摩擦撹拌溶接の実施状況を側方から見た図である。
図５は、本発明の実施例１における摩擦撹拌溶接の実施状況を上方から見た図である。
図６は、本発明におけるその他の摩擦撹拌溶接の実施形態を示す断面図である。
図７は、本発明におけるその他の摩擦撹拌溶接の実施形態を示す断面図である。
図８は、本発明の実施例２における摩擦撹拌溶接の実施状況を側方から見た図である。
図９は、本発明の実施例２における摩擦撹拌溶接の実施状況を上方から見た図である。
図１０は、本発明の実施例２における摩擦撹拌溶接の実施状況を図８に示す視点から見た図である。
図１１は、本発明における実施例２に係わる別形態の摩擦撹拌溶接の実施状況を図１０と同じ視点から見た図である。
図１２は、本発明における実施例２に係わる別形態の摩擦撹拌溶接の実施状況を図１０と同じ視点から見た図である。
図１３（ａ）は、本発明の実施例３における摩擦撹拌溶接の実施状況を側方から見た図であり、図１３（ｂ）は、本発明の実施例３における摩擦撹拌溶接の実施状況を上方から見た図である。
図１４は、本発明の実施例３に係わる別形態の摩擦撹拌溶接の実施状況を側方から見た図である。
図１５は、本発明における別形態の積層体と溶接基材との配置例を示す図である。
図１６は、本発明における別形態の摩擦撹拌溶接の実施態様を示す図である。
図１７、本発明の実施例４における摩擦撹拌溶接の実施状況を示す図である。
図１８は、本発明の実施例４に係わる別形態の摩擦撹拌溶接の実施状況を示す図である。
図１９は、本発明における別形態の摩擦撹拌溶接の実施状況を示す図である。
図２０は、本発明における別形態の摩擦撹拌溶接の実施状況を示す図である。
図２１は、本発明における別形態の摩擦撹拌溶接の実施状況を示す図である。
図２２は、本発明における別形態の摩擦撹拌溶接の実施状況を示す図である。
図２３は、摩擦撹拌溶接による溶接部と欠陥部の形成状況を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】  本実施例のコンデンサは、図１に示すように、積層コンデンサ素子（以下コンデンサ素子と略記する）５を収納可能な有底四角筒状とされた外装ケース２の開口を、外部端子４が貫通して形成された封口部材３にて封口した一般的なコンデンサと同様の外観を有している。
この本実施例にて用いた前記外装ケース２は、前記コンデンサ素子に使用した陽極箔７並びに陰極箔８としてアルミニウムを使用していることから、有底四角筒状のアルミニウムにて形成されている。尚、本実施例では、使用するコンデンサ素子を四角状としていることから、外装ケース２も四角筒状としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら使用するコンデンサ素子が巻回にて積層された円筒状のものであれば、外装ケースも円筒状のものとすれば良い。
なお、コンデンサ素子の厚みが小さい場合には、ラミネートフィルムなどからなる外装ケースを用いても良い。
この外装ケース２内部に収納されるコンデンサ素子５は、図２に示すように、その表面に拡面処理であるエッチング処理によるエッチング処理層並びに化成処理による酸化皮膜層が形成されたアルミニウム箔である陽極箔７と、拡面処理であるエッチング処理によるエッチング処理層が形成された陰極箔８とが、該陽極箔７と陰極箔８との間に電気絶縁性セパレータとしての電解紙９を介在させて積層して形成したもので、四角柱状に形成されている。尚、該積層されたコンデンサ素子５の側部外周には、積層後における位置ズレを防止するために、図示しない固定テープが巻かれている。
また、該コンデンサ素子５には所定の電解液が含浸され、前記電解紙９に電解液が保持されており、該電解液が前記陽極箔７と前記陰極箔８と接触した状態を形成するようにされており、本実施例では、０．１ｍｍのものを使用している。
本実施例において陽極箔７と陰極箔８として用いたアルミニウム箔は、厚さが陽極箔７が約１００μｍ程度、陰極箔８が５０μｍ程度のもので、集電極としての機能を果たすとともに、前記積層等において必要とされる適宜な機械的強度を有していて、前記陽極箔７の表面は、表面積を拡大するための拡面処理であるエッチング処理された後、均一な酸化皮膜を形成するための化成処理が実施され、接続部であるリードタブ１２ａが、打ち抜きによって各陽極箔７の外周に、その端辺中心部よりオフセットされた位置に突出形成されるようになっており、これら形成されたリードタブ１２ａにもエッチング層並びに酸化皮膜層を有している。尚、陰極箔８は、表面積を拡大するための拡面処理であるエッチング処理された後、接続部であるリードタブ１２ｂが、打ち抜きによって各陰極箔８の外周に、その端辺中心部よりオフセットされた位置に突出形成されるようになっており、該リードタブ１２ｂにもエッチング処理によるエッチング層を有している。
このように本実施例では、陽極箔７と陰極箔８としてアルミニウム箔を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら陽極箔７と陰極箔８としては、弁作用金属であるタンタルやチタンを使用しても良い。
このようにして打ち抜き形成された陽極箔７と陰極箔８は、コンデンサ素子５の一方の積層端面より、図２に示すように前記電解紙９を介して積層される陽極箔７と陰極箔８のリードタブ１２ａ，１２ｂの位置が互い違いとなるように、コンデンサ素子５の一方の積層端面より導出されるように積層される。
これら積層により形成された前記コンデンサ素子５の各陽極箔７と各陰極箔８のリードタブ１２ａ，１２ｂは、それぞれの電極のリードタブ１２ａとリードタブ１２ｂ毎に集束されて積層されるとともに、図４に示すように、積層方向の両側面に、補強部材としての補強板１５と内部電極１３ａ，１３ｂが配置されて、該内部電極１３ａ，１３ｂと補強板１５との間にリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂが狭持された状態にて図示しない固定テープにて固定された後、加工盤１６上にて、前記補強板１５の背面側から回転するスターロッド２０の先端に設けられたプローブ２１が所定深さまで圧入され、該圧入されたプローブ２１が図５に示すように、接合線に沿って移動されることにより摩擦撹拌溶接が実施されることで、溶接部となる接続部１４が形成され、補強板１５とリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂと内部電極１３ａ，１３ｂとが、電気的並びに機械的に接合される。尚、プローブ２１は下側に配置された補強板または内部電極に圧入されることが望ましく、このようにすることで、補強板または内部電極の一部がリードタブとともに接合されるため、リードタブ間の接続性が向上する。
この摩擦撹拌溶接においては、前記圧入したプローブ２１が回転することにより、補強板１５並びにリードタブ１２ａとリードタブ１２ｂとの摩擦熱並びに加工熱が生じ、該摩擦熱並びに加工熱によって補強板１５やリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂ並びに内部電極１３ａ，１３ｂとを構成する金属であるアルミが昇温、軟化されるとともに、該プローブ２１による回転により該軟化したアルミが撹拌されることで、その表面に存在する酸化皮膜が破壊されてアルミの地金同士が軟化した状態で接触するようになり、該プローブ２１の移動に伴って、その後方において固化することで、補強板１５とリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂと内部電極１３ａ，１３ｂとが強固に固相接続されるようになる。
これら摩擦撹拌溶接においては、前記スターロッド２０に前記プローブ２１が先行するように、２〜５度の傾斜角θを設けるようにするのが好ましいが、これら傾斜角θは、使用する補強板１５の厚みや接続するリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂの枚数やスターロッド２０の回転数、並びに圧入する量等から適宜に選択すれば良い。
また、プローブ２１の形状等も使用する補強板１５の厚みや接続するリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂの枚数やスターロッド２０の回転数、並びに圧入する量等から適宜に選択すれば良い。
また、スターロッド２０の回転数、並びにプローブ２１を圧入する量や、移動速度等も、使用する補強板１５の厚みや接続するリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂの枚数等から適宜に選択すれば良い。
これら補強板１５や内部電極１３ａ，１３ｂとして用いる材質としては、前記陽極箔７と陰極箔８並びにリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂとして用いたアルミニウムと同種の金属であるアルミニウムを用いることが好ましい。この場合、同種のアルミニウム金属としては、その主体成分がアルミニウムであって、副次成分の組成が多少異なるものであっても同種のアルミニウム金属に含まれる。このように、同種のアルミニウム金属を用いることは、これら補強板１５（後述する補強板１５Ｌのブロック部３０を含む）や内部電極１３ａ，１３ｂとして異なる金属を使用した場合に、リードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂとして用いたアルミニウムとの合金形成能が良好でなく、良好な接合強度が得られない不都合や、アルミニウムや異なる金属が他方の金属に拡散することによる接合部の劣化や、電池形成等によるアルミニウム或いは補強板１５や内部電極１３ａ，１３ｂとして使用した金属の腐食が生じる等問題を回避できることから好ましいが、これらの問題を回避できる場合には、補強板１５や内部電極１３ａ，１３ｂとして前記陽極箔７と陰極箔８並びにリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂとして用いた金属と異なる金属を使用しても良い。
また、これら補強板１５や内部電極１３ａ，１３ｂの厚みとしては、この厚みが０．２ｍｍ以下となると、補強基材としての良好な強度を得られないとともに、該補強基材の背面から前記プローブ２１を圧入して摩擦撹拌溶接を実施する場合に、スターロッド２０の回転速度、移動速度、角度等の制御を行い難く、安定した摩擦撹拌溶接が難しくなり、逆にこの厚みが著しく厚くなると、摩擦撹拌溶接に要する加工時間が長いものになってしまうことから、その厚みとしては０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲とすることが好ましい。
このようにして図３に示すように、摩擦撹拌溶接により接続部１４が形成されたコンデンサ素子５は、前記外装ケース２に収納されるとともに、前記摩擦撹拌溶接によりリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂに接合された内部電極１３ａ，１３ｂが各外部端子４と接続された後、封口部材３により該外装ケース２の開口が封口、密閉されてコンデンサとされる。
以上、本実施例１のように摩擦撹拌溶接された接合部の断面の様子は、摩擦熱並びに加工熱により軟化したアルミが、撹拌されてアルミ地金同士が接触し、固化することで、境界のない強固な固相を形成しており、その接合強度も高いのに対し、従来の超音波溶接による接合部の断面の様子は、各アルミ箔の界面が残存しており、この界面の接合強度も極めて不安定となっていることから、本実施例１のように、接続部であるリードタブ１２ａの表面にエッチング処理層や酸化皮膜層を有していても、これらエッチング処理層や酸化皮膜層が摩擦撹拌溶接におけるプローブ２１の回転により破壊されて、地金であるアルミ同士が溶融して一体化するようになるため、エッチング処理層や酸化皮膜層の有無にかかわらず、前記接続部であるリードタブ１２ａの良好な接続を得ることができる。
尚、本実施例１では、集束されて積層されたリードタブ１２ａ，１２ｂを、補強板１５と内部電極１３ａ，１３ｂとの間に狭持しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図６に示すように、補強基材としての内部電極１３ａ，１３ｂのみを積層したリードタブ１２ａ，１２ｂの積層方向の一方の側面に配置し、該配置した内部電極１３ａ，１３ｂの背面から、摩擦撹拌溶接を実施するようにしても良い。
更には、本実施例１では、補強基材としての内部電極１３ａ，１３ｂをリードタブ１２ａ，１２ｂに摩擦撹拌溶接にて接合し、該内部電極１３ａ，１３ｂを前記外部電極４に接続するようにしており、このようにすることは、内部電極を別途接続部に接続する必要がなく、部品点数を低減できるとともに、工程も簡素化できることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、図７に示すように、これら補強基材として補強板１５のみを使用し、該補強板１５或いは摩擦撹拌溶接されたリードタブ１２ａ，１２ｂに別途、内部電極を接続するようにしても良い。
また、本実施例１では、補強基材である補強板１５並びに内部電極１３ａ，１３ｂを用いるようにしており、このようにすることは、前記摩擦撹拌溶接において、集束されて積層された接続部であるリードタブ１２ａ，１２ｂが、これら補強基材である補強板１５並びに内部電極１３ａ，１３ｂにて担持或いは狭持されるようになり、摩擦撹拌溶接の施工性を高めることができることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、リードタブ１２ａ，１２ｂの積層枚数や使用する陽極箔７や陰極箔８の厚み等によっては、これら補強基材である補強板１５並びに内部電極１３ａ，１３ｂを有しない構成としても良い。
【実施例２】  次に、本発明における溶接基材を用いた実施例について以下に説明する。尚、本実施例２におけるコンデンサ素子５’以外の内容等は、前述の実施例１と同様であることから説明を省略する。
まず、前記実施例１と同様にして打ち抜き形成された陽極箔７と陰極箔８は、コンデンサ素子５’の一方の積層端面より、前述の実施例１の場合と同様に、前記電解紙９を介して積層される陽極箔７と陰極箔８のリードタブ１２ａ，１２ｂの位置が互い違いとなるように、コンデンサ素子５’の一方の積層端面より導出されるように積層される。
これら積層により形成された前記コンデンサ素子５’の各陽極箔７と各陰極箔８のリードタブ１２ａ，１２ｂは、それぞれの電極のリードタブ１２ａとリードタブ１２ｂ毎に集束されて積層体２８とされる。そして、図８または図８における視点方向からの図である図１０に示すように、ブロック体となるブロック部３０を有する補強溶接基材としての断面視Ｌ字状の補強板１５Ｌが、前記ブロック部３０がリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂが結束された積層体２８の長手方向の側面に当接するとともに、積層体２８をＬ字内方部に収容して補強板１５Ｌが積層体２８の上面に間隙をほぼ有することなく密接するように配置される。なお、この補強溶接基材としての断面視Ｌ字状の補強板１５Ｌは、その表面に化成処理による酸化皮膜または自然酸化皮膜は有していない方が好ましいが、前記皮膜量が摩擦撹拌溶接時に欠陥を生じない程度に微量であれば有していてもよい。
そして、積層体２８の前記補強板１５Ｌの配置面とは反対面に、積層体２８の下面と前記ブロック部３０の下面とに当接するように内部電極１３ａ，１３ｂが敷設されて、該内部電極１３ａ，１３ｂと補強板１５Ｌとの間にリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂが挟持されるとともに、前記ブロック部３０と積層体２８との間にほぼ間隙を有しない状態にて図示しない固定テープにて固定された後、加工盤１６上にて、前記補強板１５Ｌの背面側から回転するスターロッド２０の先端に設けられたプローブ２１が、図８並びに図１０に示すように前記ブロック部３０と積層体２８との境界面上に該積層体の積層方向とほぼ同一方向に所定深さまで圧入され、該圧入されたプローブ２１が図９に示すように、該当接面上を移動されることにより摩擦撹拌溶接が実施されて溶接部となる接続部１４が形成され、補強板１５Ｌ（ブロック部３０を含む）とリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂと内部電極１３ａ，１３ｂとが、電気的並びに機械的に接合される。なお、本実施例２では、プローブを圧入して移動することで摩擦攪拌溶接を行っているが、プローブを圧入して一定時間回転させた後引き抜いて溶接を行うこともできる。
この摩擦撹拌溶接においては、前記圧入したプローブ２１が回転することにより、補強板１５並びにリードタブ１２ａとリードタブ１２ｂとの摩擦熱並びに加工熱が生じ、該摩擦熱並びに加工熱によって補強板１５Ｌやリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂ並びに内部電極１３ａ，１３ｂとを構成する金属であるアルミが昇温、軟化されるとともに、該プローブ２１による回転により該軟化したアルミが撹拌されることで、その表面に存在する酸化皮膜が破壊されてアルミの地金同士が軟化した状態で接触するようになり、該プローブ２１の移動に伴って、その後方において固化することで、補強板１５Ｌ（ブロック部３０を含む）とリードタブ１２ａ，１２ｂと内部電極１３ａ，１３ｂとが強固に固相接続されるようになる。なお、この摩擦撹拌溶接において、前記プローブ２１を圧入した際に、プローブ２１を介して前記補強板１５Ｌのブロック部３０とリードタブ１２ａ又はリードタブ１２ｂの積層体２８とが隣接した位置となるため、円柱状のプローブ２１の回転により撹拌されて溶融された酸化皮膜を有しない十分な量のブロック部３０が積層体内に良好に供給されるため、化成処理による酸化皮膜による欠陥部の発生等の悪影響を大幅に低減することができるとともに強固な接続となり、より安定した電気的、機械的な接続を得ることができる。
このようにして摩擦撹拌溶接により接続部１４が形成されたコンデンサ素子５’は、前記実施例１の場合と同様に、前記外装ケース２に収納されるとともに、前記摩擦撹拌溶接によりリードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂに接合された内部電極１３ａ，１３ｂが各外部端子４と接続された後、封口部材３により該外装ケース２の開口が封口、密閉されてコンデンサとされる。
尚、本実施例２においては、補強板１５Ｌがその一面の端部位置にブロック部３０を有するＬ字状とされ、本発明におけるブロック体と補強基材とが一体とされており、このようにすることは、これら溶接基材と補強基材との位置合わせを無くすことができるとともに、特に溶接基材が位置ズレを生じて積層体２８との間に間隙を生じないように保持することが容易或いは保持の必要を無くすことができ、摩擦撹拌溶接の施工性をより一層高めることができるとともに、溶接基材と積層体２８との間の間隙を生じることによる溶接状態の悪化を極力低減できることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、これらブロック部３０を補強板１５Ｌとは個別とされたブロック体２９としても良い。
これらブロック部３０またはブロック体２９の高さとしては、その高さが積層体２８の高さより著しく小さいと、ブロック部３０の下方またはブロック体２９の上方に間隙を生じて補強板１５Ｌや補強板１５’（図１１参照）の配置安定性が悪くなり、摩擦撹拌溶接の施工性が低下してしまうとともに、これら間隙においては、該間隙に位置する積層体２８に積層されているリードタブ１２ａ，１２ｂが、これらブロック部３０またはブロック体２９と良好に溶接されないようになるとともに、ブロック体２９を用いる場合においては、該ブロック体２９と補強板１５’との溶接強度も不十分となる場合があることから、その高さ（厚み）としては、積層体２８とほぼ等しい高さ（厚み）とすれば良い。
また、これらブロック部３０やブロック体２９を用いることは、ブロック部３０やブロック体２９は、積層体２８の積層方向に均質であって熱伝導性が良好であるために、回転するプローブ２１との摩擦によって生じた摩擦熱が、溶接部１４の下方側まで良好に伝熱されるようになるため、伝熱不良による溶接品質のばらつきを抑止できるとともに、溶接部１４に隣接して積層体２８の積層方向に均質な未溶接のブロック部３０やブロック体２９が残存することで、これら未溶接のブロック部３０やブロック体２９を介しての良好な伝熱性や電気伝導性が得られるようになることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらブロック部３０やブロック体に代えて、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、化成処理による酸化皮膜が形成されていないアルミニウム箔を前記積層体２８とほぼ同じ高さ（厚み）に積層した溶接用積層体２６，２７を溶接基材として使用しても良い。尚、この際、溶接用積層体の積層方向は、図１２（ａ）の溶接用積層体２７に示すように積層体２８と同一方向としても良いし、逆に、図１２（ｂ）の溶接用積層体２６に示すように積層体２８と直交方向としても良い。
また、溶接基材として化成処理による酸化皮膜が形成されていないアルミニウム箔から成る溶接用積層体を使用する場合には、溶接基材全てを溶接用積層体とするのではなく、図１２（ｃ）や図１２（ｄ）に示すように、各種コンデンサで、積層体２８の高さ（厚み）が異なることから、これら異なる高さ（厚み）と同等の厚みを得るために、前記ブロック部３０やブロック体２９の下方や上方に、化成処理による酸化皮膜が形成されていないアルミニウム箔から成る積層数の比較的少ない溶接用積層体２７’をスペーサ的に配置して溶接基材の高さを調節することで、積層体２８の高さ（厚み）にほぼ等しい溶接基材を簡便に得ることができる。尚、これら溶接用積層体２７’を複数のブロック体２９の間に配置して溶接基材としても良い。これら溶接基材としての金属箔からなる溶接用積層体は、その表面に化成処理による酸化皮膜または自然酸化皮膜は形成されていない方が好ましいが、前記皮膜量が摩擦撹拌溶接時に欠陥を生じない程度に微量であれば有していてもよい。
また、本実施例２では、補強基材となる補強板１５Ｌや内部電極１３ａ，１３ｂを配置して摩擦撹拌溶接を実施するようにしており、このようにすることは、摩擦撹拌溶接において、積層された各金属箔であるリードタブ１２ａ，１２ｂが補強基材である補強板１５Ｌや内部電極１３ａ，１３ｂにて担持或いは挟持されるようになり、摩擦撹拌溶接における施工性を高めることができることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら補強基材を積層体２８の一面のみ、或いは設けない状態で摩擦撹拌溶接を実施しても良い。
また、本実施例２では、摩擦撹拌溶接を実施する方向であるプローブ２１の圧入方向として、溶接基材であるブロック部３０またはブロック体２９と積層体２８との境界部の１つである、補強板１５の背面側から溶接するようにしている、つまりプローブ２１を積層体２８の積層方向とほぼ同一方向に圧入しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１６に示すように、積層体２８のリードタブ１２ａ，１２ｂの導出方向の先端側となる面において、プローブ２１を積層体２８の積層方向とほぼ直角方向に圧入し、ブロック部３０またはブロック体２９と積層体２８との摩擦撹拌溶接を実施するようにしても良い。なお、この場合は、積層体２８の上面及び下面に補強板を配することが好ましく、また該補強板の厚みを少なくともプローブの半径以上の厚みとすることで、積層体の端部付近の境界部よりプローブを圧入した際に該プローブが補強基板からはみ出すことなく、該積層体の端部付近を溶接することができるため好ましい。さらには、前記プローブ２１を圧入する境界部上に補強板を配すること、つまり前記積層体２８のリードタブ１２ａ，１２ｂの導出方向の先端側となる面に補強板を配してプローブを圧入・移動することで、該リードタブ１２ａ，１２ｂの該プローブによる変形、破断を低減して摩擦攪拌溶接を行うこともできる。そして、このプローブ２１を積層体２８の積層方向とほぼ直角方向に圧入して摩擦撹拌溶接を行うと、溶接範囲が広く安定した溶接部を形成できるプローブ２１の根元付近にて摩擦撹拌溶接を実施できるようになるとともに、このプローブ２１の根元付近での溶接を、積層体２８の各リードタブ各々にほぼ同様に実施でき、かつプローブ２１の圧入位置が、積層体の各接続部でほぼ同様の相対位置にて摩擦撹拌溶接が実施されるようにでき、溶接されるプローブ２１の位置の違いにより、積層体に積層された各リードタブの溶接品位をほぼ均等にできるばかりか、プローブ２１の圧入長さおよびプローブ径を剛性を維持する最小限に留めて溶接面積を小形化することができ、且つ、積層体の厚みを変更してもプローブ形状を変更する必要が無く工程も簡素化できる。
以上、本実施例２によれば、図２３に示すように、単純にリードタブ１２ａ’またはリードタブ１２ｂ’の積層体２８のみを、ブロック部３０を有しない板状の補強板１５’と内部電極１３ａ，１３ｂとの間に挟持して該積層体２８の中央部を摩擦撹拌溶接した場合には、積層するリードタブ１２ａ’またはリードタブ１２ｂ’の積層枚数が多くなるに伴って、図２３に示すように、プローブ２１を圧入方向の遠方側となる積層体２８の下方位置に欠陥部が生じる場合があるのに対し、本実施例に示す摩擦撹拌溶接方法による接続構造を有するコンデンサとすることで、プローブ２１の回転によりブロック体３０が積層体内に供給されて溶接部内部に存在する化成処理による酸化皮膜の量を低減できるため、リードタブ１２ａまたはリードタブ１２ｂの積層枚数が多くなっても積層体２８の下方位置に欠陥部が生じ難くなり、化成処理による酸化皮膜による欠陥部の発生等の悪影響が大幅に低減された、より安定した電気的、機械的な接続を有する電解コンデンサを提供することができる。
【実施例３】  図１３は、本実施例３において実施した摩擦撹拌溶接の状況を示す図であり、本実施例２では、前記実施例２において使用していたＬ字状の補強板１５Ｌに代えて、図１３（ａ）に示すように、リードタブ１２ａ，１２ｂの終端部にブロック部３１’を有する断面視コ字状で、その断面視上下方向の両端部が開放された補強溶接基材３１を使用している。
この補強溶接基材３１は、断面視コ字状を有することで、該コ字状の内部に積層体２８を挿入して押圧することで、積層体２８に容易に装着して仮接合することができるようになっている。
これら仮接合の後、該仮接合した補強溶接基材３１の一方の面（本実施例では下方面）に、内部電極１３ａ，１３ｂを配置した後、ブロック部３１’と積層体２８との当接面上を、プローブ２１を移動させて加工盤１６上において摩擦撹拌溶接を実施するとともに、より高い機械的強度等を得るために、図１３（ｂ）に示すように、積層体２８の中央部を積層体２８の長手方向にプローブ２１を移動させて摩擦撹拌溶接を実施することで、Ｔ字状に溶接部を形成する。
このように、本実施例２においても、ブロック体としてのブロック部３１’が一体とされた断面視コ字状の補強溶接基材３１を用いることで、補強溶接基材３１と積層体２８とを容易に仮接合できるとともに、ブロック体としてのブロック部３１’と積層体２８との位置が大きくずれないことで、摩擦撹拌溶接の作業性を大幅に向上できるが、本実施例２においても前記実施例２と同様に、図１４に示すように、ブロック部３１’を、補強板３２とは個別のブロック体３３としても良いし、該ブロック体３３を前記実施例２と同様に溶接積層体２７やブロック体３３と溶接積層体２７’とを用いたものとしても良い。
また、前記実施例２並びに本実施例３でも、積層体２８と溶接基材であるブロック体２９や、積層体２８と溶接基材であるブロック体３３との配置−溶接部形成例として、図１５（ａ）に示す当接面に沿った形態の他に、図１５（ｂ）に示すように、前記実施例２ではＴ字状とした溶接部を、ブロック体３３と積層体２８との当接面を横断するようにＩ字状に形成するようにしても良い。
また、前記各実施例では、積層体２８とブロック部３０、３１やブロック体２９、３１’との当接面が、ブロック部３０、３１やブロック体２９、３１’の一面のみとされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１５（ｃ）に示すように、これら当接面が複数面である３面となるように、ブロック体を積層体２８の長手方向略中央部に一方の側方にオフセットして配置したり、図１５（ｄ）に示すように、積層体２８の短手方向略中央部に長手方向に延びる切欠部を設けて該切欠部内にブロック体を収容したり、逆に、図１５（ｅ）に示すように、積層体２８の３つの側面を囲むようにブロック体を配置して、これら積層体２８とブロック体との当接面の一部を横断するように溶接部を形成するようにしても良い。また、更には、図１５（ｆ）に示すように、積層体２８の中央部に貫通孔を形成し、該貫通孔にブロック体を挿入して収容するようにしても良い。つまり、これらのように、積層体２８とブロック体との境界の少なくとも一部がプローブ２１により溶接される溶接範囲内に含まれれば良い。尚、図１５（ｆ）の場合には、貫通孔としているが、完全には積層体２８を貫通することなく、ほぼ貫通した状態の孔として、該未貫通の部分を摩擦撹拌溶接にて溶接されるようにしても良い。
【実施例４】  次に、接続部であるリードタブ１２ａ，１２ｂに切欠部を形成した本実施例４について説明する。
まず、リードタブ１２ａ，１２ｂには、実施例１において前述した打ち抜き形成において、図１７（ａ）に示すように、切欠部４０が形成される。
そして、該切欠部４０に挿入可能な凸部３６を有する板状の溶接基材３５に対して、前記切欠部４０を有するリードタブ１２ａ，１２ｂを、該切欠部４０と凸部３６とが嵌合するように、順次積層する。尚、本実施例４では、溶接基材３５の板状部の厚みは、約１ｍｍ、凸部３６の幅は、約２ｍｍとされている。この凸部３６を有する板状の溶接基材３５としているが、この凸部は別体で構成しても良い。
そして、切欠部４０と嵌合することで溶接基材３５と密着されている積層体の積層方向の両端側に、図１７（ｂ）に示すように、補強基材となる厚さ約２ｍｍの補強板３８を当接配置した後、前記凸部３６の幅である２ｍｍよりも少し直径の小さなプローブ２１を、図１７（ｂ）に示すように、凸部３６の幅内よりはみ出して、該プローブ２１が積層されているリードタブ１２ａ，１２ｂに直接触れないように該リードタブ１２ａ，１２ｂの積層方向に対してほぼ直角方向に圧入し、且つプローブ２１を凸部３６の長手方向、つまりはリードタブ１２ａ，１２ｂの積層方向に移動させることにより、主にプローブ２１の外周部により、切欠部４０の対向する２つの境界が同時に溶接されて、積層されている各リードタブ１２ａ，１２ｂと溶接基材３５並びに補強板３８とが、電気的並びに機械的に接続される。なお、前記プローブ２１の径は最小限の溶接範囲で、欠陥が生じ難く、強固な接続を達成できるため、前記凸部３６の幅である２ｍｍより少し小さい直径のものを用いたが、これに限定されることはなく、前記凸部３６の幅と同等以上のものを用いても良い。またリードタブ１２ａ，１２ｂの積層枚数が少なければ、プローブ２１の前記積層方向への移動はしなくてもよい。また、前記プローブ２１を前記リードタブ１２ａ，１２ｂの積層方向に対してほぼ直角方向に圧入することが、プローブ形状の小形化や、溶接面積の縮小化、溶接品質の安定などを考慮すると好ましいが、該プローブ２１を前記リードタブ１２ａ，１２ｂの積層方向とほぼ同一方向に圧入しても良い。
この本実施例４によれば、積層されるリードタブ１２ａ，１２ｂの積層位置を位置合わせすることなく積層でき、溶接基材３５と積層体との固定性・密着性がよく、これら溶接基材３５と積層体との位置ズレを防止できるようになるため、摩擦撹拌溶接の施工性を高めることができるとともに、前記溶接基材３５に切欠部４０を合わせて該金属箔を順次積層することで、金属箔であるリードタブ１２ａ，１２ｂの積層ズレも低減できるばかりか、例え、リードタブ１２ａ，１２ｂに積層ズレが生じても、溶接基材３５の凸部３６の対向する面のどちらかには、リードタブ１２ａ，１２ｂがほぼ当接するようにできるので、より確実な溶接を実施でき、よって積層工程におけるリードタブ１２ａ，１２ｂの積層ズレも許容でき、これら積層ズレによる不良を低減できる。
尚、本実施例４では、金属箔であるリードタブ１２ａ，１２ｂ側に切欠部４０を形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１８に示すように、凸部３６の先端部に形成した溶接基材３７とし、前記切欠部４０の形状を、該溶接基材３７の突起部の形状に合致した切欠部４１として、該凸部３６の先端部に形成した切欠部内に積層体が隣接するようにして、摩擦撹拌溶接を実施するようにしても良い。
更には、金属箔であるリードタブ１２ａ，１２ｂ側に切欠部４０を形成するのではなく、溶接基材側のみに切欠部を形成して、該溶接基材側の切欠部内に積層体を隣接配置しても、リードタブ１２ａ，１２ｂ側に切欠部４０を形成した場合と同様の効果を得ることができることから、溶接基材側のみに切欠部を形成しても良い。
尚、本実施例４では、凸部３６を有する板状の溶接基材３５を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図２１に示すように、突起部のみを溶接基材として、切欠部４０に収納し、該溶接基材を溶接するようにしても良い。
尚、本実施例４では、リードタブ１２ａ，１２ｂの切欠部４０の幅を２ｍｍとし、該幅より少し直径の小さいプローブ２１を圧入することで、切欠部４０の対向する境界を同時に溶接していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記リードタブ１２ａ，１２ｂの切欠部４０の幅をプローブ２１の１回での圧入で該切欠部４０の対向する境界を同時に溶接できない程度の大きさとし、切欠部４０の対向する境界位置のおのおのにプローブ２１を圧入し、該切欠部４０の対向する境界を個別に溶接してもよい。
以上、本発明を図面に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲での変更や追加があっても、本発明に含まれることは言うまでもない。
例えば前記各実施例、例えば実施例２では、図１１に示すように、ブロック体２９と積層体２８との境界面上に直接プローブ２１を直接挿入するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前述したように、摩擦撹拌溶接される溶接部は、図２３や図１７（ｂ）に示すように、プローブ２１の外周部の少し離れた部分も摩擦熱により溶融して撹拌されて溶接されることから、図１９に示すように、これらプローブ２１にて撹拌されて溶接される範囲内のプローブ２１の外周部に、溶接基材であるブロック体２９と積層体２８との境界面が位置するように、且つ、プローブ２１による溶接部がブロック体２９側に偏在するようにしても良い。
また、図１９に示すように、プローブ２１を、これら積層体２８における積層方向とほぼ直角方向に圧入し、該圧入したプローブ２１を積層方向とほぼ同一方向に移動して摩擦撹拌溶接を実施することは、例えば、ブロック体２９のＡ面側より、プローブを圧入して摩擦撹拌溶接を実施する場合に比較して、隣接面近傍以外のブロック体２９のプローブによって撹拌される部分の大きさを、最小限に抑えることができることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら積層体２８における積層方向とほぼ直角方向にプローブ２１を圧入し、該圧入したプローブ２１を積層方向とほぼ同一方向に移動する以外に、例えば、図２０に示すように、積層体２８’に積層される金属箔であるリードタブ１２ａ，１２ｂの数が少ない場合には、前記積層体２８’における積層方向とほぼ同一方向にプローブ２１を圧入するのみ（移動なし）にて、積層体２８’に積層されているリードタブ１２ａ，１２ｂと溶接基材であるブロック体２９’と摩擦撹拌溶接にて一体化しても良く、つまりは、プローブを溶接基材であるブロック体２９、２９’と前記積層体２８、２８’との境界又は該境界の近傍位置に、該境界面がプローブの圧入時の撹拌溶接範囲に入るように、該境界面に沿って前記プローブを圧入すればよいことになる。
また、前記実施例では、積層体２８、２８’には、リードタブ１２ａ，１２ｂの金属箔のみを積層していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２２に示す積層体２８”に示すように、積層されている一部のリードタブ１２ａ，１２ｂの間に、該リードタブ１２ａ，１２ｂよりも大きな厚みを有する補強基材５０を介在させるようにしても良く、このようにすることで、これら補強基材５０からも酸化皮膜を有しない金属が供給されて溶接部内における酸化皮膜の絶対量をより低減でき、これら酸化皮膜の存在による欠陥の生成をより低減できるようになるばかりか、プローブの摩耗も低減できる。更には、前記積層体２８”に積層されている金属箔の積層状況が、溶接によって崩れる（乱れる）ことを抑止できるようになり、摩擦撹拌溶接の施工性をより一層高めることができるとともに、得られる積層体の機械的な接合強度を高めることができ、接続性の信頼性を向上させることもできる。
また、前記各実施例では、溶接基材及び補強基材は、その表面に化成処理による酸化皮膜または自然酸化皮膜は有していないものを用いているが、少なくともプローブの圧入により撹拌されて溶接される範囲内において、その表面に前記皮膜を有していない方がよく、前記溶接範囲外であれば、前記皮膜が形成されていてもよい。また、前記溶接範囲内であっても、前記皮膜量が摩擦撹拌溶接時に欠陥を生じない程度に微量であれば有していてもよい。
また、前記実施例では、通常の積層電解コンデンサを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記陽極箔７と陰極箔８をアルミニウム箔の両面に、活性炭またはカーボンを主成分とする分極性電極層となる活性炭シートを貼り付けた分極性電極箔とした電気二重層コンデンサとしても、本発明を適用できることは言うまでもなく、この電気二重層コンデンサとする場合には、金属箔として、前述の弁作用金属であるアルミニウムやタンタルやチタンに代えて、弁作用を有しない、鉄や銅等の電子伝導性の良い金属も使用することができる。
また、前記実施例では、化成処理による酸化皮膜をリードタブ１２ａ，１２ｂに有している例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、打ち抜きにおいてこれらリードタブ１２ａ，１２ｂとなる部分をマスキングしておいたり、酸化皮膜の除去を実施する等により、リードタブ１２ａ，１２ｂに、化成処理による酸化皮膜を有しないようにすることで、溶接部内における酸化皮膜の絶対量をより低減させることで、これら酸化皮膜の存在による欠陥の生成をより低減できるようにしても良い。
また、同様に、電気二重層コンデンサの場合にも、活性炭またはカーボンを主成分とする分極性電極層をリードタブ１２ａ，１２ｂが有している状態において摩擦撹拌溶接することで、接続部の分極性電極層がプローブ２１の圧入および移動により撹拌されて地金であるアルミニウム箔同士が溶接されるが、これら分極性電極層をリードタブ１２ａ，１２ｂには設けないようにすることで、これら分極性電極層に含まれる活性炭またはカーボンにより、酸化皮膜同様に欠陥が形成されてしまうことを回避して、安定した接続品位を得られるようにしても良い。
また、前記実施例では、比較的大型の電解コンデンサを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら積層コンデンサの製造方法をチップ型の固体電解コンデンサに適用しても良い。また、この他にも、電池、特には燃料電池等における正極または負極の金属箔の溶接などにも使用しても良い。
また、前記実施例では、補強溶接基材３１と内部電極１３ａ，１３ｂを個別としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら補強溶接基材３１と内部電極１３ａ，１３ｂを一体としたものとしても良い。
また、前記実施例では、プローブ２１を補強基材である補強板１５、１５Ｌ、１５’の背面側から圧入して摩擦撹拌溶接を行うようにしており、このようにすることは、集束されて積層された接続部であるリードタブ１２ａ，１２ｂと摩擦撹拌溶接を行う回転するプローブとの間に補強板１５、１５Ｌ、１５’が介在することとなり、集束されて積層された上部のリードタブ１２ａ，１２ｂが回転するプローブ２１により変形、破断することによる不具合の発生を、大幅に低減することができることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら摩擦撹拌溶接を補強基材である補強板１５、１５Ｌ、１５’や内部電極１３ａ，１３ｂが配置されていない側から実施するようにしても良い。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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