(57)【要約】【課題】電気的接続性を向上できるとともに、機械的接続性を向上でき、外力が端子部材に加わっても、電極箔と端子部材の剥離を防止することができるコンデンサを提供すること。【解決手段】電極箔１と、コンデンサの端子となる端子部材３と、を重ね合わせて圧接により接合するコンデンサであって、電極箔１は、端子部材３が重ね合わされる部位に予め貫通孔２が形成され、貫通孔２を閉塞する位置に端子部材３が配置されており、電極箔１と端子部材３とが貫通孔２に対応する位置で圧接により互いに接合される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極箔と、コンデンサの端子となる端子部材と、を重ね合わせて圧接により接合するコンデンサであって、
前記電極箔は、前記端子部材が重ね合わされる部位に予め貫通孔が形成され、該貫通孔を閉塞する位置に前記端子部材が配置されており、前記電極箔と前記端子部材とが前記貫通孔に対応する位置で圧接により互いに接合されることを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記貫通孔を介して前記端子部材と接合される補強用の補強板を有することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記補強板は、予め前記端子部材と一体的に形成されることを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記端子部材は、その一部が屈曲されて形成された屈曲部を有しており、該屈曲部が前記電極箔の縁辺に係止される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。
【請求項５】
前記電極箔には、前記貫通孔の内周側から切り込まれた切込部が形成される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。
【請求項６】
電極箔と、コンデンサの端子となる端子部材と、を重ね合わせて圧接により接合するコンデンサの製造方法であって、
前記電極箔を貫通する貫通孔を形成する孔形成工程と、該貫通孔を閉塞する位置に前記端子部材を配置する端子配置工程と、前記電極箔と前記端子部材とを前記貫通孔に対応する位置で圧接により互いに接合する接合工程と、を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記端子配置工程にて、前記貫通孔を介して前記端子部材と対向する位置に補強板を配置し、前記接合工程にて、前記電極箔と前記端子部材と前記補強板とを前記貫通孔に対応する位置で圧接により互いに接合することを特徴とする請求項６に記載のコンデンサの製造方法。
【請求項８】
前記接合工程にて、前記端子部材側と前記補強板側から圧接することにより前記電極箔と前記端子部材と前記補強板とを互いに接合することを特徴とする請求項７記載のコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔の表面に酸化皮膜が形成された電極箔と、コンデンサの端子となる端子部材と、を重ね合わせて圧接により接合するコンデンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて巻回してコンデンサ素子を構成し、このコンデンサ素子に電解液を含浸させた後、外装ケースに封入している。また、電極箔としては、金属箔の表面に拡面処理及び化成処理を施した帯状の陽極箔を形成するとともに、金属箔の表面に化成処理及び必要に応じて拡面処理を施した帯状の陰極箔を形成するようになっている。そして、これら陽極箔及び陰極箔に、アルミニウム等の材料より構成され、先端に外部と連絡する外部リード線が溶接されたタブ端子を接続して、陽極箔及び陰極箔を帯状セパレータとともに巻回してコンデンサ素子を形成するようになっている。
【０００３】
この電極箔とタブ端子の接合には、電極箔とタブ端子の機械的な接続とともに、電極箔とタブ端子とを電気的にも接続する必要がある。そこで従来の接続方法にとして種々の方法が提案されている。例えば、金型で押圧することによって電極箔とタブ端子を接続する冷間圧接法（コールドウェルド）や、電極箔にタブ端子を重ね、タブ端子側から穴あけ針によって貫通孔を形成するとともに、電極箔の裏側に形成されたタブ端子ならびに電極箔の返り部を圧接することで電極箔とタブ端子を固定するステッチ法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平１−１０４７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コンデンサとしての特徴となる働きを担う主な部分は陽極または陰極を構成する電極箔及び絶縁体で構成されており、アルミ電解コンデンサにおいては、電極には、化成処理により酸化皮膜が形成され、絶縁体を構成している。冷間圧接法（コールドウェルド）にあっては、端子部材（タブ端子）を表面に酸化皮膜が形成された電極箔に載置し、押圧した場合、酸化皮膜が押圧により破壊され、端子部材と金属箔の芯金部とが接続される。しかしながら、表面全体に酸化皮膜が形成されている為、破壊されるのは一部であり、その多くは破壊されず、端子部材と電極箔との接触面には、酸化皮膜が残留される場合があり、電極箔と端子部材の電気的接続性及び機械的接続性が低下してしまう場合がある。
【０００６】
また、金型で押圧した際に、電極箔と端子部材との押圧部位が押圧によって、押圧しない部分に比べて薄くなる。そのため接合後において、コンデンサの製造工程中や、製品としてコンデンサを使用する際に、端子部材に外部からの力が加わると電極箔と端子部材との接合部にも応力が伝わり、その際に薄くなった部分に応力が集中し、端子部材と電極箔１との接合が弱まったり、場合によっては剥離してしまう場合がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載のステッチ法にあっては、穴あけ針によって、貫通孔を形成する際に生じる電極箔のカスがコンデンサ素子に混入し、それが短絡を生じさせる場合がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、電気的接続性を向上できるとともに、機械的接続性を向上でき、外力が端子部材に加わっても、電極箔と端子部材の剥離を防止することができるコンデンサ及びそ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】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明のコンデンサは、
電極箔と、コンデンサの端子となる端子部材と、を重ね合わせて圧接により接合するコンデンサであって、
前記電極箔は、前記端子部材が重ね合わされる部位に予め貫通孔が形成され、該貫通孔を閉塞する位置に前記端子部材が配置されており、前記電極箔と前記端子部材とが前記貫通孔に対応する位置で圧接により互いに接合されることを特徴としている。
この特徴によれば、圧接時に端子部材が押圧された際に、この端子部材の一部が電極箔の貫通孔に入り込み、この貫通孔に入り込んだ端子部材の一部と、貫通孔の内周に露出している芯金部と、が直接的に接合され、電極箔と端子部材との電気的接続性が向上されるばかりか、端子部材の一部が貫通孔に入り込むことによって、電極箔と端子部材との機械的接続性が向上され、端子部材に対して電極箔の幅方向または長手方向に動く外力が加わった場合であっても、端子部材の可動が抑制されて電極箔から剥離し難くなる。
【００１０】
本発明のコンデンサは、
前記貫通孔を介して前記端子部材と接合される補強用の補強板を有することを特徴としている。
この特徴によれば、電極箔が端子部材と補強板とで挟み込まれる状態となり、接合部位の肉厚を確保でき、端子部材に加わる外力に対抗できるように強固に接合することができる。
【００１１】
本発明のコンデンサは、
前記補強板は、予め前記端子部材と一体的に形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、端子部材を電極箔の表側で貫通孔に合わせることで、補強板を電極箔の裏側で貫通孔を閉塞する位置に配置できるようになり、製造工程における補強板の位置合せを容易に行うことができる。
【００１２】
本発明のコンデンサは、
前記端子部材は、その一部が屈曲されて形成された屈曲部を有しており、該屈曲部が前記電極箔の縁辺に係止されることを特徴としている。
この特徴によれば、製造工程における端子部材と電極箔との相対的な位置合せを容易に行うことができる。
【００１３】
本発明のコンデンサは、
前記電極箔には、前記貫通孔の内周側から切り込まれた切込部が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、圧接時の押圧力によって貫通孔の周辺の電極箔に応力が発生する場合があり、このような応力が発生しても、切込部によって貫通孔の周辺の電極箔が柔軟に変形し、電極箔に大きな亀裂等が発生することを防止できる。
【００１４】
本発明のコンデンサの製造方法は、
電極箔と、コンデンサの端子となる端子部材と、を重ね合わせて圧接により接合するコンデンサの製造方法であって、
前記電極箔を貫通する貫通孔を形成する孔形成工程と、該貫通孔を閉塞する位置に前記端子部材を配置する端子配置工程と、前記電極箔と前記端子部材とを前記貫通孔に対応する位置で圧接により互いに接合する接合工程と、を含むことを特徴としている。
この特徴によれば、圧接時に端子部材が押圧された際に、この端子部材の一部が電極箔の貫通孔に入り込み、この貫通孔に入り込んだ端子部材の一部と、貫通孔の内周に露出している芯金部と、が直接的に接合され、電極箔と端子部材との電気的接続性が向上されるばかりか、端子部材の一部が貫通孔に入り込むことによって、電極箔と端子部材との機械的接続性が向上され、端子部材に対して電極箔の幅方向または長手方向に動く力が加わった場合であっても、端子部材の可動が抑制されて電極箔から剥離し難くなる。
【００１５】
本発明のコンデンサの製造方法は、
前記端子配置工程にて、前記貫通孔を介して前記端子部材と対向する位置に補強板を配置し、前記接合工程にて、前記電極箔と前記端子部材と前記補強板とを前記貫通孔に対応する位置で圧接により互いに接合することを特徴としている。
この特徴によれば、電極箔が端子部材と補強板とで挟み込まれる状態となり、接合部位の肉厚を確保でき、端子部材に加わる外力に対抗できるように強固に接合することができる。
【００１６】
本発明のコンデンサの製造方法は、
前記接合工程にて、前記端子部材側と前記補強板側から圧接することにより前記電極箔と前記端子部材と前記補強板とを互いに接合することを特徴としている。
この特徴によれば、電極箔の両面から押圧力を加えて端子部材と電極箔とを圧接することにより、より接合強度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１における電極箔を示す斜視図である。
【図２】端子配置工程を示す斜視図である。
【図３】端子配置工程を示す断面図である。
【図４】端子部材と電極箔とが接合された状態を示す断面図である。
【図５】実施例２における電極箔を示す斜視図である。
【図６】端子配置工程を示す斜視図である。
【図７】端子配置工程を示す断面図である。
【図８】端子部材と電極箔とが接合された状態を示す断面図である。
【図９】端子部材の他の形状を示す斜視図である。
【図１０】接合工程を示す斜視図である。
【図１１】端子部材と電極箔とが接合された状態を示す断面図である。
【図１２】実施例３における電極箔を示す斜視図である。
【図１３】実施例４における電極箔を示す斜視図である。
【図１４】実施例５における電極箔を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係るコンデンサ及びそ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１】
【００１９】
実施例１に係るコンデンサにつき、図１から図４を参照して説明する。図１の符号１は、本発明の適用されたコンデンサに用いる電極箔である。本実施例では、帯状をなす電極箔１を巻回して製造される巻回型コンデンサ素子を例示するが、この電極箔１は一部を省略して図示する。また、電極箔１は、アルミニウム等の材質で形成された金属箔となっている。
【００２０】
図１に示すように、先ず、孔形成工程にて、電極箔１の表側から貫通針（図示略）等を貫通させて貫通孔２を形成する。本実施例では、後述する端子部材３が配置される部位に（図２参照）、端子部材３の長手方向に沿って直線上に並ぶ３つ（複数）の貫通孔２が形成される。なお、電極箔１は、金属箔の表面に酸化皮膜５が形成されている（図３参照）。
【００２１】
図２に示すように、端子部材３は、コンデンサの外部に導出される導出部６と、平板状をなす平板部７と、導出部６及び平板部７を接続する連結部８とにより構成される。
【００２２】
次に、端子配置工程にて、電極箔１を冷間圧接機の作業台（図示略）上に載置した状態で、電極箔１の表側に端子部材３の平板部７を載置する。この状態では、電極箔１の貫通孔２の上方側の開口が端子部材３の平板部７により閉塞される（図３参照）。そして、接合工程にて、電極箔１と端子部材３とは、冷間圧接金型９，１０を用いて冷間圧接（固相接合）により互いに接合される。
【００２３】
接合工程にて用いる冷間圧接金型９，１０は、略台形状を成して先端にゆくに従って幅狭になる台形金型９及び略平板状をなす１つの平板金型１０となっている。接合工程にて、３つの台形金型９が電極箔１の表側に配置されるとともに、１つの平板金型１０が電極箔１の裏側に配置されるようになっている。そして、３つの台形金型９が各貫通孔２に対応する位置の平板部７を押圧し、この平板部７と電極箔１とを冷間圧接により互いに接合する。
【００２４】
図４に示すように、冷間圧接時に端子部材３の平板部７が押圧された際に、この端子部材３の平板部７の一部が電極箔１の貫通孔に入り込み、この貫通孔２に入り込んだ端子部材３の平板部７の一部と、貫通孔２の内周に露出している芯金部４と、が直接的に接合され、電極箔１と端子部材３との電気的接続性が向上されるばかりか、端子部材３の平板部７の一部が貫通孔２に入り込むことによって、電極箔１と端子部材３との機械的接続性が向上され、端子部材３に対して電極箔１の幅方向または長手方向に動く力が加わった場合であっても、端子部材３の可動が抑制されて電極箔１から剥離し難くなる。なお、３箇所の貫通孔２が形成された位置で電極箔１と端子部材３とが接合されるため、機械的接続性がより向上される。また、電極箔１に予め貫通孔２が形成されているため、台形金型９によって圧接される際に、電極箔１への成型ストレスが該貫通孔によって緩和され、電極箔の特性劣化を抑制できる。
【実施例２】
【００２５】
次に、実施例２に係るコンデンサにつき、図５から図１１を参照して説明する。なお、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２６】
図５に示すように、実施例２における電極箔１には、直線状に並ぶ複数の貫通孔２に対応する縁辺に、略コ字状に切り欠かれた切欠部１４が形成されている。また、端子部材３は、長尺の平板部が途中で屈曲されて屈曲部１５が形成され、この屈曲部１５を介して第１平板部７ａと第２平板部７ｂ（補強板）とが設けられている。
【００２７】
図６に示すように、端子配置工程にて、端子部材３の屈曲部１５を電極箔１の切欠部１４に係止させる。このようにすることで、端子配置工程における端子部材３の第１平板部７ａ及び第２平板部７ｂと、電極箔１の貫通孔２との相対的な位置合せを容易に行うことができる。なお、電極箔１に切欠部１４を形成しない場合には、端子部材３の屈曲部１５を電極箔１の縁辺に係止させるようにしてもよい。
【００２８】
次に接合工程にて、図示しないが、実施例１と同様に、略台形状を成す３つの台形金型９が電極箔１の表側に配置されるとともに、略平板状をなす１つの平板金型１０が第２平板部７ｂの裏側に配置されるようになっている。そして、３つの台形金型９が各貫通孔２に対応する位置に設けられ、端子部材３の第１平板部７ａ側から押圧力を加え、この平板部７と補強平板部１１ａと電極箔１とを冷間圧接により互いに接合する。このように補強板としての第２平板部７ｂを、端子配置工程前に予め端子部材３と一体的に形成することで、端子部材３の第１平板部７ａを電極箔１の表側で貫通孔２に合わせることで、第２平板部７ｂを電極箔１の裏側で貫通孔２を閉塞する位置に配置できるようになり、端子配置工程における第２平板部７ｂの位置合せを容易に行うことができる。そして、接合工程後には、電極箔１が第１平板部７ａと第２平板部７ｂとで挟み込まれる状態となり、かつ押圧変形された部位の肉厚が確保され、端子部材３に加わる外力に対抗できるように強固に接合することができる。
【００２９】
尚、端子部材３のその他の形状として、図９に示すように、端子部材３には、平板部７とこの平板部７の基端側に接続された補強平板部１１ａ（補強板）とを設ける形状でも良い。
【００３０】
図７に示すように、端子配置工程にて、補強板１１を冷間圧接機の作業台（図示略）上に載置した状態で、電極箔１を補強板１１上に載置する。この補強板１１は、電極箔１の裏側において貫通孔２に対応した位置に配置され、電極箔１の貫通孔２の下方側の開口が補強板１１により閉塞される。また、電極箔１の表側に端子部材３の平板部７を載置する。この状態では、電極箔１の貫通孔２の上方側の開口が端子部材３の平板部７により閉塞される。即ち端子配置工程にて、貫通孔２を介して端子部材３と対向する位置に補強板１１が配置される。
【００３１】
そして、接合工程にて、電極箔１と端子部材３と補強板１１とは、冷間圧接金型９，１０を用いて冷間圧接（固相接合）される。図８に示すように、電極箔１が端子部材３の平板部７と補強板１１とで挟み込まれる状態となり、かつ押圧変形された部位（接合部位）の肉厚が確保され、端子部材３に加わる外力に対抗できるように強固に接合することができる。
【００３２】
また、図１０に示すように、接合工程にて、略台形状を成す台形金型９が、電極箔１の表側に配置された第１平板部７ａ側と、電極箔１の裏側に配置された第２平板部７ｂ側と、の両側に配置されるようになっている。これらの台形金型９により、電極箔１の両面から押圧力を加えて端子部材３と電極箔１と冷間圧接により互いに接合する。
【００３３】
なお、この実施例２において、図１１に示すように、端子部材３の第２平板部７ｂが補強板を構成している。このように補強板としての第２平板部７ｂを、端子配置工程前に予め端子部材３と一体的に形成することで、端子部材３の第１平板部７ａを電極箔１の表側で貫通孔２に合わせることで、第２平板部７ｂを電極箔１の裏側で貫通孔２を閉塞する位置に配置できるようになり、端子配置工程における第２平板部７ｂの位置合せを容易に行うことができる。そして、接合工程後には、電極箔１が第１平板部７ａ及び第２平板部７ｂの両側から押圧変形され、電極箔１が第１平板部７ａと第２平板部７ｂとで挟み込まれる状態となり、かつ押圧変形された部位の肉厚が確保され、端子部材３に加わる外力に対抗できるように強固に接合することができる。
【実施例３】
【００３４】
次に、実施例３に係るコンデンサにつき、図１２を参照して説明する。なお、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３５】
図１２に示すように、実施例３における電極箔１には、貫通孔２の内周側から切り込まれた切込部１３が形成される。この切込部１３は、孔形成工程にて、電極箔１の表側から貫通針（図示略）等を貫通させて貫通孔２を形成した後に、その内周をカッター等を用いて切り込んで形成してもよいし、貫通針等を貫通させる際に同時に切込部１３を形成するようにしてもよい。
【００３６】
この切込部１３が貫通孔２の縁辺に形成されることで、接合工程における冷間圧接時の押圧力によって貫通孔２の周辺の電極箔１が貫通孔２の中心に向かって引き寄せられる応力が発生する場合があり、このような応力が発生しても、切込部１３によって貫通孔２の周辺の電極箔１が柔軟に変形し、電極箔１に大きな亀裂等が発生することを防止できる。
【実施例４】
【００３７】
次に、実施例４に係るコンデンサにつき、図１３を参照して説明する。なお、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３８】
図１３に示すように、電極箔１の両端部の近傍に冷間圧接金型の接触面より面積が大きい大径の貫通孔２’を設け、これにより、端子部材３の平板部７と補強板１１を接合する。このようにすることで、端子部材３に加わる外部応力に対して、電極箔１を端子部材３の平板部７と補強板１１により挟み込むため、端子部材３と電極箔１との機械的接続性を補強することができる
【実施例５】
【００３９】
次に、実施例５に係るコンデンサにつき、図１４を参照して説明する。なお、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４０】
図１４に示すように、実施例５における電極箔１の縁辺には、略コ字状に切り欠かれた切欠部１４ａが形成されている。この切欠部１４ａに配置される端子部材３の平板部７の端部と、補強板１１の端部と、を冷間圧接により所定箇所を接続してもよい。また、この場合に、端子部材３の長手に沿って複数箇所を冷間圧接によって接続してもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
例えば、前記実施例では、接合工程にて、端子部材３と電極箔１との接合に冷間圧接を用いたが、その他に超音波圧接などの圧接方法を用いてもよい。
【００４３】
また、前記実施例では、帯状をなす電極箔１を巻回して製造される巻回型コンデンサ素子を例示しているが、電極箔１と端子部材３とを圧接により接合するコンデンサならば、どのようなコンデンサに本発明を適用してもよい。
【００４４】
また、前記実施例では、接合工程にて用いる冷間圧接金型として、略台形状を成す台形金型９及び略平板状をなす平板金型１０が開示されているが、これに限らず、貫通孔２を閉塞する位置に配置できれば何れの形状であってもよい。例えば、冷間圧接金型の平板金型１０の形状を台形金型９と同様に、略台形状としてもよい。
【００４５】
また、冷間圧接金型の台形金型９において、端子部材３又は補強板１１との接触面を電極箔１に設けた貫通孔２より大きく形成し、該貫通孔２を覆うとよい。このようにすることによって、貫通孔２の周囲の酸化皮膜５破壊され、貫通孔２の周囲の端子部材７と芯金部４と補強板１１が接合され、電気的接続が向上する。
【００４６】
また、端子部材３の電極箔と接する平板部や補強板を、複数枚の薄いアルミ箔を多層状に重ね合わせて形成してもよい。このようにすることで、外部からの応力が素子に伝わり、素子が振動し、端子部材３が振動する際の金属疲労を低減することができ、耐振性が高い接続構造となる。
【００４７】
また、前記実施例では、電極箔を端子部材と補強板によって、挟み込む手段として、端子部材３に、平板部７とこの平板部７の基端側に接続された補強平板部１１ａ（補強板）とを設けているが、これに限らない。実施例においては、この補強板１１は、端子部材３と一体に形成若しくは、接合されているが、補強板によって、貫通孔の下方側の開口が補強板により閉塞すればよく、例えば、端子部材３の平板部７と略同一寸法をなす矩形状の金属板であってもよく、また、電極箔１の貫通孔２を裏側から閉塞できる程度の寸法を有する補強円板（補強板）を貫通孔毎に裏側に配置してもよい。
【００４８】
また、前記実施例では、貫通孔２を形成する手段として、貫通針を用いているが、これに限らず、電極箔に貫通孔を設ける手段であれば、何れでもよい。例えば、ポンチとダイスによって貫通孔２を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１                電極箔
２                貫通孔
３                端子部材
４                芯金部
５                酸化皮膜
６                導出部
７                平板部
７ａ              第１平板部
７ｂ              第２平板部（補強板）
８                連結部
９                台形金型
１０              平板金型
１１              補強板
１１ａ            補強平板部
１２              補強円板（補強板）
１３              切込部
１４，１４ａ      切欠部
１５，１５ａ      屈曲部
【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】
2012079882.tif 000008
【図７】
2012079882.tif 000009
【図８】
2012079882.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2012079882.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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