(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極箔と内部電極タブとを重ね合わせた状態で、冷間圧接接続又は超音波溶接接続による接続部を内部電極タブの長手方向に適宜な間隔を有して間歇的に設けて前記電極箔と内部電極タブを接続して成る電解コンデンサにおいて、前記電極箔が接続される内部電極タブの一方側と対向する他方側にはトンネル状のドーム部が形成され、接続時における前記接続部間の内部電極タブが電極箔とともに変形して前記電極箔に沿うように接続部間ごとに湾曲していることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
前記電解コンデンサは、中空円形に形成されたコンデンサ素子をプレス加工することで長円状とされている請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項３】
電極箔と内部電極タブとを重ね合わせた状態で、冷間圧接接続又は超音波溶接接続による接続部を内部電極タブの長手方向に適宜な間隔を有して間歇的に設けて前記電極箔と内部電極タブを接続する電解コンデンサの製造方法において、前記電極箔が接続される内部電極タブの一方側と対向する他方側にはトンネル状のドーム部が形成され、接続時における前記接続部間の内部電極タブを前記電極箔とともに変形させて、前記電極箔に沿うように接続部間ごとに湾曲させたことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
電極箔と内部電極タブとを重ね合わせた状態で、冷間圧接接続又は超音波溶接接続による接続部を内部電極タブの長手方向に適宜な間隔を有して間歇的に設けて前記電極箔と内部電極タブを接続する電解コンデンサの製造方法において、前記冷間圧接接続又は超音波溶接接続に使用する金型の電極箔側の金型は前記接続部を形するための複数のチップ部を有し、他方の内部電極タブ側の金型は前記接続部間に位置する部位に、前記内部電極タブを前記電極箔の湾曲に沿うように変形させるドーム部を設け、前記冷間圧接接続又は超音波溶接接続による接続部の形成時に、内部電極タブを前記電極箔とともに変形させて、前記電極箔に沿うように接続部間ごとに湾曲させたことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、コンデンサの電極箔と内部電極タブとを接続して成る電解コンデンサ、特には、冷間圧接接続または超音波溶接接続によりコンデンサの電極箔と内部電極タブとの接続部を適宜な間隔を有して間歇的に設けて成る電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においてコンデンサ、とりわけアルミ電解コンデンサは、インバータ等の利用の広範囲化に伴い、従来の屋内だけではなく、車載等の用途が急速に拡大しており、これら車載等における用途では、スペース的な問題や放熱（冷却問題）等の観点から、長円形化されたコンデンサが使用されてきている。
【０００３】
これら長円型のコンデンサを製造するには、コンデンサ素子も長円形化する必要があるが、コンデンサ素子を長円形化する手法としては、第１に、従来の円筒形のコンデンサ素子の製造方法とは異なり、所定の長円形巻軸により各素子材料を巻回す手法と、第２に、従来の円筒形のコンデンサ素子の製造方法を用い、比較的太い巻軸を使用して中空の円筒形コンデンサ素子を形成し、該中空の円筒形コンデンサ素子をプレスして長円形化する手法と、がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記２つの手法において、第１の手法は、巻回軸を長円化する必要があり、これら巻回軸を長円化に伴って、各素子材料の巻回時のテンションコントロール制御並びに素子引き出しリード等の位置合わせ等の制御等が非常に複雑となり、装置を専用化しなければならないばかりか、その装置の開発コストが膨大なものとなってしまうという問題がある。
【０００５】
一方、前記第２の手法は、比較的太い巻軸を使用するのみで、現行の製造設備を使用でき、製造設備のコストを低く抑えることが可能ではあるものの、これら中空の円筒形コンデンサ素子をプレスして長円化するために、これらプレス時等において前記コンデンサ素子中の電極箔と内部電極タブとの接続部に機械的なストレスが印加されて、これら接続部の電気的な接続特性が低下したり、最悪の場合には、接続が破断してしまう場合があるという問題があった。
【０００６】
また、通常の円筒形の電解コンデンサにおいても、コンデンサ素子は電極箔をセパレータを介して一定の緊締力で巻回形成されているため、コンデンサ素子中の電極箔と内部電極タブとの接続部には常に機械的なストレスが印加されている状態であり、このような状態でさらに外部からの衝撃等により、前記電極箔と内部電極タブとの接続部にさらに機械的なストレスが印加されると、接続部の電気的な接続特性が低下する可能性がある。
【０００７】
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、前記コンデンサ素子中の電極箔と内部電極タブとの接続部に機械的なストレスが印加されても、これら接続部の電気的な接続特性が低下したり接続が破断してしまうことを大幅に低減することのできる電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記した問題を解決するために、本発明の電解コンデンサは、電極箔と内部電極タブとを重ね合わせた状態で、冷間圧接接続又は超音波溶接接続による接続部を内部電極タブの長手方向に適宜な間隔を有して間歇的に設けて前記電極箔と内部電極タブを接続して成る電解コンデンサにおいて、前記電極箔が接続される内部電極タブの一方側と対向する他方側にはトンネル状のドーム部が形成され、接続時における前記接続部間の内部電極タブが電極箔とともに変形して前記電極箔に沿うように接続部間ごとに湾曲していることを特徴としている。
この特徴によれば、トンネル状のドーム部により内部電極タブが電極箔とともに変形しやすく、電解コンデンサ内の使用時における内部圧力の上昇に伴う接続部への機械的ストレスや、外部からの衝撃などによる接続部への機械的ストレスなどへの耐性を向上でき、電解コンデンサの歩留まり並びに信頼性を向上できる。
【０００９】
本発明の電解コンデンサは、中空円形に形成されたコンデンサ素子をプレス加工することで長円状とされていることが好ましい。
このようにすれば、前記接合部がこれらプレス加工において印加される機械的ストレスにも耐えられるようになり、高価な製造設備を用いることなく、安価にて長円型の電解コンデンサを製造することができる。
【００１０】
本発明の電解コンデンサの製造方法は、電極箔と内部電極タブとを重ね合わせた状態で、冷間圧接接続又は超音波溶接接続による接続部を内部電極タブの長手方向に適宜な間隔を有して間歇的に設けて前記電極箔と内部電極タブを接続する電解コンデンサの製造方法において、前記電極箔が接続される内部電極タブの一方側と対向する他方側にはトンネル状のドーム部が形成され、接続時における前記接続部間の内部電極タブを前記電極箔とともに変形させて、前記電極箔に沿うように接続部間ごとに湾曲させたことを特徴としている。
この特徴によれば、前記内部電極タブが接続部間における前記電極箔の湾曲に沿うように変形されることで、前記接続部間における前記内部電極タブと電極箔との間の空隙が大幅に少なくなり、機械的なストレスの印加に対して内部電極タブと電極箔とが連携して抗するようになるため、これら接続部の電気的な接続特性が低下したり接続が破断してしまうことを大幅に低減することができる。
【００１３】
本発明の電解コンデンサの製造方法は、電極箔と内部電極タブとを重ね合わせた状態で、冷間圧接接続又は超音波溶接接続による接続部を内部電極タブの長手方向に適宜な間隔を有して間歇的に設けて前記電極箔と内部電極タブを接続する電解コンデンサの製造方法において、前記冷間圧接接続又は超音波溶接接続に使用する金型の電極箔側の金型は前記接続部を形するための複数のチップ部を有し、他方の内部電極タブ側の金型は前記接続部間に位置する部位に、前記内部電極タブを前記電極箔の湾曲に沿うように変形させるドーム部を設け、前記冷間圧接接続又は超音波溶接接続による接続部の形成時に、内部電極タブを前記電極箔とともに変形させて、前記電極箔に沿うように接続部間ごとに湾曲させたことを特徴としている。
この特徴によれば、前記接続部の形成と同時に、前記他方の金型に設けられたドーム部により前記電極箔と内部電極タブとがほぼ密着するように確実に変形されるようになり、前記接続部の機械的ストレスへの耐性をより高いものとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
（実施例１）
図１は本実施例の長円型電解コンデンサを示す外観斜視図であり、図２は本実施例の長円型電解コンデンサを示す一部破断側断面図であり、図３は、本実施例の長円型電解コンデンサのＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
本実施例の電解コンデンサは、図１および図２にその外観並びに内部構造を示すように、その上面視形状が長円形とされた長円型の電解コンデンサ１とされており、図１において３は、その内部に長円状とされたコンデンサ素子２を収納可能な有底筒状のアルミ製の外装ケ−スであり、該外装ケ−ス３の開口は封口部材５により塞がれているとともに、該封口部材５には該封口部材５を貫通して外部に露出する電極端子４が形成され、該電極端子４の各極は前記コンデンサ素子２の各電極箔７，８に接続された内部電極タブ１０に接続されていて、該電極端子４間の中央部位置となる前記封口部材５上には、過度の電解コンデンサ１内部の圧力上昇による破裂を防止するための圧力弁６が設けられている。
【００１６】
これら本実施例において使用されるコンデンサ素子２としては、図６（ｂ）に示すように、アルミニウム等の弁金属からなる陽極箔７と陰極箔８との間にセパレータ９を介在させて、所定の円筒状に巻回した後、プレス加工により長円状に形成されて電解液が含浸されたものや、電解質として固体の二酸化マンガン層を前記陽極箔と陰極箔との間に形成した、固体電解コンデンサ素子等を用いることができる。
【００１７】
これらコンデンサ素子２は、該コンデンサ素子２より導出された前記内部電極タブ１０を前記電極端子４に接続した後、前述のように有底筒状とされた長円形の外装ケ−ス３に収納され、該開口部に前記封口部材５が配置されるとともに、該外装ケ−ス３の開放端がカ−リング加工されることで封口部材５が固定され、該外装ケ−ス３内部に密閉して収納されるようになっている。
【００１８】
以下、本発明の特徴である前記長円型のコンデンサ素子２の製造方法並びに該製造方法における各電極箔７，８と、内部電極タブ１０との接続方法について説明する。
【００１９】
まず、本実施例の長円型のコンデンサ素子２に用いた前記内部電極タブ１０は、図３の断面図にも示すように、その断面視形状がΩ状に加工されている。
【００２０】
これら内部電極タブ１０のΩ状加工は、図４に示す加工装置により実施しており、予めスリットにより所定幅とされてリール２０に巻かれているアルミ製の平坦状リボン１０’を、送りロール２１並びにガイド２２により、その外周に相互に嵌合可能な凹溝２４並びに凸溝２６が形成された凹ロール２３と凸ロール２５との間に挿通することで、該平坦状リボン１０’の中央部分にトンネル状のドーム部１１が形成されて断面視形状がΩ状の内部電極タブ１０とされる。
【００２１】
このように、本実施例では内部電極タブ１０の断面視形状をΩ状としており、このようにすることは、前記内部電極タブ１０の加工に際して、平坦状リボン１０’が破断したりすることが少なく、連続的な加工が容易であることから好ましいとともに、これら連続的なトンネル状とすることで、冷間圧接接続（コールドウェルド）において位置合わせ等の必要がない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、これら電極タブの形状としては、後述する冷間圧接接続（コールドウェルド）における電極箔と内部電極タブとの接続部の間に位置する部位において、下型３２の上面との間に適宜な空隙、例えば前述のようなΩ状などの曲形状からなるものや、また角形状からなるものが挙げられ、このような適宜な空隙を形成できるものであれば連続的な断面形状や、非連続的な断面形状等の任意の形状を使用することができる。
【００２２】
このようにしてΩ状とされた内部電極タブ１０は、陽極箔７並びに陰極箔８のそれぞれに、図６（ｂ）のように、これら陽極箔７並びに陰極箔８とセパレータ９とを巻回して円筒状のコンデンサ素子２’とした際に、所定位置となる位置に冷間圧接接続（コールドウェルド）にて、その一端がコンデンサ素子２’の上方側となる端部側へ突出するように接続される。
【００２３】
これら冷間圧接接続（コールドウェルド）の装置としては、図５並びに図６に示すように、その上面が平坦面とされて不動に固定された下型３２と、その下面に接続部１２（１２’は接続予定位置を示す）を形成するために突出形成された複数のチップ部３１を有し、上下動可能とされた上型３０とを備える従来より使用されている通常の冷間圧接接続（コールドウェルド）装置をそのまま使用することができる。
【００２４】
本実施例１では、図５並びに図６（ａ）に示すように、前記下型３２の上面に、前記にて断面視Ω状とされた内部電極タブ１０を、該内部電極タブ１０と下型３２の上面との間に、前記ドーム部１１によるトンネル状の空隙が形成されるように配置した後、該内部電極タブ１０と前記上型３０と間に、陽極箔７或いは陰極箔８を挿通し、前記上型３０を下方へ押し下げて前記チップ部３１と下型３２の上面との間に内部電極タブ１０と陽極箔７或いは陰極箔８とを狭持、加圧することで、該加圧部に接続部１２が形成される。
【００２５】
これら内部電極タブ１０が接続形成された陽極箔７或いは陰極箔８は、巻き取り後に芯部を中空とするための比較的大径の芯材１３に、図６（ｂ）に示すように、セパレータ９を両電極箔７，８の間に介在するようにして巻取られて円筒状のコンデンサ素子２’を作製する。
【００２６】
このようにして得たコンデンサ素子２’は、巻き取った陽極箔７或いは陰極箔８並びにセパレータ９の巻き取りがほぐれないように、終端を固定した後、前記芯材１３が抜き取られる。
【００２７】
この芯材１３が抜き取られた中空円筒状のコンデンサ素子２’は、図６（ｃ）に示すように、前記内部電極タブ１０が長円の長手水平位置に並ぶ位置となるようにプレス加工により潰されて、長円状のコンデンサ素子２とされる。
【００２８】
ここで、電極箔と内部電極タブとの接続部間における電極箔の湾曲に沿うように内部電極タブが変型されたものとして、本実施例１の前記断面視形状がΩ状の内部電極タブ１０を用い、前記電極箔７，８との接続部１２に、機械的ストレスの印加として、前記図６（ｃ）のプレス加工における機械的なストレスに対し、従来のものに比較して高い耐性があるかを確認する。比較例として図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、前記Ω状の加工をしていない前記平坦状リボン１０’を内部電極タブとして使用して両電極箔７，８に対し、冷間圧接接続（コールドウェルド）接続したものを、前記本実施例品と同様に巻き取り、その後プレス加工により長円状のコンデンサ素子として、比較例を作製した。
【００２９】
これら本実施例品と比較例との前記冷間圧接接続（コールドウェルド）後の接続部の断面写真（電極タブの長手方向断面）を図８に示す。
【００３０】
図８にて明らかなように、平坦状リボン１０’を用いて冷間圧接接続（コールドウェルド）接続した比較例のものは、図８（ｂ）に示すように、平坦状リボン１０’と電極箔との間に大きな間隙が形成されているのに対し、本実施例品は図８（ａ）に示すように、前記Ω状の内部電極タブ１０を用い、前記のようにトンネル状の空隙を有する状態として冷間圧接接続（コールドウェルド）接続することで、内部電極タブ１０が電極箔とともに変形して電極箔に沿うようになり、内部電極タブ１０と電極箔との間の間隙が大幅に少なくなっていることが判る。
【００３１】
これら本実施例品と比較例品の双方の前記プレス加工後の接続部の拡大断面写真を図９に示す。
【００３２】
図９（ｂ）に示す比較例品の場合には、プレス加工前の接続部は、電極箔と電極タブとが良好に接続されているが、プレス加工における機械的ストレスの印加により、電極箔と電極タブとの間隙が接続部近傍において大きく拡大していて、脱落に近い状況となっているのに対し、図９（ａ）に示す本実施例品においては、プレス加工後においてもプレス加工前に比較して大きな変化がなく、接続部の耐性が高いことが判る。
【００３３】
（実施例２）
【００３４】
前記実施例１では、前記内部電極タブ１０を電極箔に沿うように変形させる方法として、予め内部電極タブ１０の断面視形状をΩ状とすることで実施しているが、本実施例２では、これら電極箔に沿うようにする内部電極タブの変形を前記冷間圧接接続（コールドウェルド）接続による接続部の形成時に実施するようにしたものであり、これを実現するために、図１０並びに図１１に示すように、冷間圧接接続（コールドウェルド）に使用する下型３５の上面の前記接続部１２となるチップ部の間に位置する領域を円弧状のドーム部３６としている。
【００３５】
この下型３５を用い、図１０に示すように、該下型３５と上型３０との間に平坦状リボン１０’と電極箔７，８を配置し、上型３０を下型３５に押しつけてプレスすることで、前記接続部１２間となる位置に形成されているドーム部３６により、前記平坦状リボン１０’が電極箔７，８に沿うように湾曲されるようになり、前記実施例１と同様に電極箔７，８と内部電極タブ１０との間隙が大幅に少ないものとなって、電極箔７，８と内部電極タブ１０との一体性が向上し、前記接続部１２にプレス加工時における機械的ストレスばかりでなく、使用時のコンデンサ内部の圧力上昇による機械的ストレスや、外部からの衝撃などによる機械的ストレスへの耐性を大幅に向上することができる。
【００３６】
尚、本実施例２では、前記ドーム部３６を図１１に示すように、下型３５の上面を横断するように形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１２に示す下型３８のように、下型３８の上面の中央位置のみに円弧状のドーム部３７を形成するようにしても良い。
【００３７】
また、これら円弧状のドーム部３７の幅やドーム形状を前記実施例１の内部電極タブ１０のΩ状とほぼ合致する形状とし、このドーム部３７に前記内部電極タブ１０のドーム部１１が嵌入することで、内部電極タブ１０の位置合わせを容易に実施できるようにするとともに、接続加工時のズレ等を回避できるようにしても良い。
【００３８】
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。
【００３９】
例えば、前記実施例では、冷間圧接接続（コールドウェルド）を主体として説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら冷間圧接接続（コールドウェルド）と同様に、前記チップ部３１に超音波を印加して超音波溶接を実施する超音波溶接にあっても、本発明を適用できることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における長円型電解コンデンサを示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施例における長円型電解コンデンサの構造を示す一部破断側面図である。
【図３】本発明の実施例における電解コンデンサのＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の実施例にて用いた内部電極タブの加工装置を示す図である。
【図５】本発明の実施例１にて用いた冷間圧接接続（コールドウェルド）の状況を示す側面図である。
【図６】（ａ）は、本実施例１における冷間圧接接続（コールドウェルド）工程を示す図であり、（ｂ）は、前記冷間圧接接続（コールドウェルド）工程にて内部電極タブが接続された電極箔の巻回工程を示す図であり、（ｃ）は、前記巻回工程にて得た円筒状のコンデンサ素子を長円状とするためのプレス加工工程を示す図である。
【図７】（ａ）は、比較例としてΩ状加工されていない内部電極タブを用いた場合の冷間圧接接続（コールドウェルド）工程を示す図であり、（ｂ）は、前記冷間圧接接続（コールドウェルド）工程にて内部電極タブが接続された電極箔の巻回工程を示す図であり、（ｃ）は、前記巻回工程にて得た円筒状のコンデンサ素子を長円状とするためのプレス加工工程を示す図である。
【図８】（ａ）は、本実施例１の冷間圧接接続（コールドウェルド）工程後の接続部並びに接続部間の状況を示す断面顕微鏡写真であり、（ｂ）は、比較例の冷間圧接接続（コールドウェルド）工程後の接続部並びに接続部間の状況を示す断面顕微鏡写真である。
【図９】（ａ）は、本実施例１の前記プレス加工前後における接続部の状況を示す断面顕微鏡写真であり、（ｂ）は、比較例の前記プレス加工前後における接続部の状況を示す断面顕微鏡写真である。
【図１０】本発明の実施例２にて用いた冷間圧接接続（コールドウェルド）の状況を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施例２にて用いた冷間圧接接続（コールドウェルド）用の金型を示す外観斜視図である。
【図１２】その他の形態の冷間圧接接続（コールドウェルド）用の金型を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
ｌ        電解コンデンサ
２        コンデンサ素子（長円状）
２’      コンデンサ素子（円筒状）
３        外装ケース
４        電極端子
５        封口部材
６        圧力弁
７        電極箔（陽極）
８        電極箔（陰極）
９        セパレータ
１０      内部電極タブ
１０’    平坦状リボン
１１      ドーム部
１２      接続部
１２’    接続位置
１３      芯材
２０      リール
２１      送りロール
２２      ガイド
２３      凹ロール
２４      凹溝
２５      凸ロール
２６      凸溝
３０      上型（金型）
３１      チップ部
３２      下型（金型）
３５      下型（金型）
３６      ドーム部（突出部）
３７      ドーム部（突出部）
３８      下型（金型）
【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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