(57)【要約】【課題】タブ端子自体には特殊な加工を施すことなく、タブ端子と電極箔とを機械的にも電気的にも確実に接続して、より一層の低抵抗化をはかる。【解決手段】タブ端子の平坦部２ｂをアルミニウム電極箔４に重ね、平坦部２ｂ上から錐状のかしめ針を突き刺して、その突き刺し孔５ａの周りにアルミニウム電極箔４側に突出する花弁状の爪片１０を形成し、爪片１０を所定の治具でアルミニウム電極箔４に圧着した後、さらに、爪片１０の圧着部分にレーザー溶接機１１よりレーザー光を照射してレーザー溶接を施す。【選択図】図２
2009130338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム電極箔にタブ端子の羽子板状の平坦部を接続するアルミニウム電極箔に対するタブ端子の接続方法において、
上記タブ端子の平坦部を上記アルミニウム電極箔に重ね、上記平坦部上から錐状のかしめ針を突き刺して、その突き刺し孔の周りに上記アルミニウム電極箔側に突出する花弁状の爪片を形成し、上記爪片を所定の治具で上記アルミニウム電極箔に圧着した後、さらに、上記爪片の圧着部分にレーザー溶接を施すことを特徴とするアルミニウム電極箔に対するタブ端子の接続方法。
【請求項２】
上記圧着部分に対するレーザー溶接を上記アルミニウム電極箔側から行うことを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム電極箔に対するタブ端子の接続方法。
【請求項３】
上記突き刺し孔の周りに形成されている複数の爪片のうち、上記アルミニウム電極箔の中央部分側に向いている爪片に上記レーザー溶接を施すことを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム電極箔に対するタブ端子の接続方法。
【請求項４】
上記圧着部分に対するレーザー溶接を上記平坦部側から行うことを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム電極箔に対するタブ端子の接続方法。
【請求項５】
上記請求項１ないし４のいずれか１項によりタブ端子が接続されたアルミニウム電極箔の一対を陽極箔および陰極箔として用い、所定の電解液が含浸されたアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項６】
上記請求項１ないし４のいずれか１項によりタブ端子が接続されたアルミニウム電極箔の一対を陽極箔および陰極箔として用い、導電性高分子物質からなる固体電解質を備えた固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム電極箔に対するタブ端子の接続方法およびアルミニウム電解コンデンサ並びに固体電解コンデンサに関し、さらに詳しく言えば、電極箔に対するタブ端子の取り付けを改善することによって、コンデンサのより一層の低抵抗化をはかる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム電解コンデンサは、ともにアルミニウムからなる陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレータ紙を介して巻回してなるコンデンサ素子を備えているが、その各電極箔には、充放電用の電極端子としてのタブ端子が接続されている。なお、各電極箔にアルミニウム合金箔またはアルミニウム，チタン等を蒸着させた蒸着箔が用いられることもある。
【０００３】
図４にタブ端子の電極箔への一般的な接続例を示す。これによると、タブ端子１は、端子本体２と、端子本体２に取り付けられたＣＰ線（ハンダメッキ銅被覆鋼線）３とを備えている。
【０００４】
端子本体２は、アルミニウムの丸棒線を基材とし、所定長さの丸棒部２ａを残して、その一端側に例えばプレスにより羽子板状の平坦部（扁平部）２ｂを一体に連設することにより形成され、ＣＰ線３は、丸棒部２ａの他端部に溶接により取り付けられている。
【０００５】
タブ端子１の電極箔４への取り付けは、多くの場合、いわゆる「かしめ」によっている。「かしめ」とは、平坦部２ｂを電極箔４に重ね、かしめ針５を突き刺してかしめることによって固定させる手法を言うが、実際には、かしめ針５を突き刺したのち、その突き刺し孔の周りに形成される花弁状の爪片をプレスなどにより押し潰している。
【０００６】
一例として、外径寸法で直径５ｍｍ，軸長１１ｍｍ，使用される電極箔４の幅が６ｍｍのアルミニウム電解コンデンサに適用されるタブ端子１の場合、端子本体２は全長８．７ｍｍであるが、平坦部２ｂはその長さが６．５ｍｍ，幅１．５ｍｍ，厚さ０．２５ｍｍとされ、かしめ箇所は３箇所とされている。
【０００７】
かしめ針５には、例えば直径０．７〜１．０ｍｍの針が用いられ、３箇所かしめによる場合、約２００〜５００ｇ・ｃｍ・ｆ程度の剥離強度が得られるため、機械的強度は特に問題はない。
【０００８】
しかしながら、プレス時に花弁状の爪片による電極箔４の抱き込み状態が悪いと、接触抵抗が増加し、最悪の場合には、断線事故に至るおそれがある。
【０００９】
この点を解決するため、特許文献１に記載の発明では、図５に示すように、上記平坦部２ｂの端部に、平坦部２ｂよりも厚さが薄い薄板部２ｃをさらに一体に連設し、平坦部２ｂをかしめにより電極箔４に取り付けるとともに、薄板部２ｃを金属間結合手段（例えばコールドダイス６）により電極箔４に取り付けるようにしている。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−８４７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１に記載の発明によれば、平坦部２ｂはかしめにより、また、薄板部２ｃは金属間結合、例えば冷間圧接によりそれぞれ電極箔４に取り付けられるため、機械的強度および電気的特性ともに改善される。
【００１２】
しかしながら、電極箔の粗面化度が高い場合や、電極箔が高電圧で化成されている場合には、電気的接続がとりにくい。また、薄板部２ｃの板厚が薄いため、例えば冷間圧接時に加えられる圧力によっては破損してしまう場合がある。
【００１３】
さらには、近年の低背化（金属ケースの軸長の短縮化）の要求から電極箔４の幅が漸次狭くされつつあり、これに伴って端子本体２の長さも短くされることから、薄板部２ｃ自体を設ける余裕がなくなってきている。また、端子本体２の長さが短くされるに伴ってタブ端子１本当たりのかしめ針を突き刺す箇所数も減らされる傾向にある。
【００１４】
したがって、本発明の課題は、タブ端子自体には特殊な加工を施すことなく、タブ端子と電極箔とを機械的にも電気的にも確実に接続して、より一層の低抵抗化をはかることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されているように、アルミニウム電極箔にタブ端子の羽子板状の平坦部を接続するアルミニウム電極箔に対するタブ端子の接続方法において、上記タブ端子の平坦部を上記アルミニウム電極箔に重ね、上記平坦部上から錐状のかしめ針を突き刺して、その突き刺し孔の周りに上記アルミニウム電極箔側に突出する花弁状の爪片を形成し、上記爪片を所定の治具で上記アルミニウム電極箔に圧着した後、さらに、上記爪片の圧着部分にレーザー溶接を施すことを特徴としている。
【００１６】
この場合、請求項２に記載されているように、上記圧着部分に対するレーザー溶接を上記アルミニウム電極箔側から行うことが好ましい。
【００１７】
より好ましくは、請求項３に記載されているように、上記突き刺し孔の周りに形成されている複数の爪片のうち、上記アルミニウム電極箔の中央部分側に向いている爪片に上記レーザー溶接を施すとよい。
【００１８】
他方において、請求項４に記載されているように、上記圧着部分に対するレーザー溶接を上記平坦部側から行ってもよく、このような態様も本発明に含まれる。
【００１９】
また、請求項５に記載されているように、本発明には、上記請求項１ないし４のいずれか１項によりタブ端子が接続されたアルミニウム電極箔の一対を陽極箔および陰極箔として用い、所定の電解液が含浸されたアルミニウム電解コンデンサも含まれる。
【００２０】
また、請求項６に記載されているように、本発明には、上記請求項１ないし４のいずれか１項によりタブ端子が接続されたアルミニウム電極箔の一対を陽極箔および陰極箔として用い、導電性高分子物質からなる固体電解質を備えた固体電解コンデンサも含まれる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、タブ端子の平坦部をアルミニウム電極箔に重ね、平坦部上から錐状のかしめ針を突き刺して、その突き刺し孔の周りにアルミニウム電極箔側に突出する花弁状の爪片を形成し、爪片を所定の治具でアルミニウム電極箔に圧着した後、さらに、爪片の圧着部分にレーザー溶接を施すようにしたことにより、電極箔の粗面化度が高い場合や、電極箔が高電圧で化成されている場合においても、タブ端子と電極箔とを機械的にも電気的にも確実に接続して、より一層の低抵抗化をはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、図１ないし図３により、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明でタブ端子を電極箔にかしめにより接続する状態を示す模式的な斜視図，図２はかしめ後にレーザー溶接する状態を示す要部拡大断面図，図３はかしめよる接続部分を示す電極箔側から見た図１の底面図である。なお、先の図４で説明した従来例と同一の構成要素にはそれと同じ参照符号を用いている。
【００２３】
まず、図１に示すように、タブ端子１を電極箔４にかしめにより接続する。電極箔４はアルミニウム箔からなり、陽極電極箔、陰極電極箔のいずれであってもよい。また、タブ端子１は、先に説明した図４の従来例と同じく、端子本体２と、端子本体２に取り付けられたＣＰ線（ハンダメッキ銅被覆鋼線）３とを備えている。
【００２４】
端子本体２は、アルミニウムの丸棒線を基材とし、所定長さの丸棒部２ａを残して、その一端側に例えばプレスにより羽子板状の平坦部２ｂを一体に連設することにより形成され、ＣＰ線３は、丸棒部２ａの他端部に溶接により取り付けられている。
【００２５】
タブ端子１の平坦部２ｂを電極箔４の上に重ね、平坦部２ｂ側よりかしめ針５を突き刺す。図示の例では、かしめ箇所を２箇所としているが、３箇所以上であってもよい。また、場合によっては１箇所でもよい。
【００２６】
かしめ針５の突き刺しにより、図２に示すように、平坦部２ｂおよび電極箔４を貫通する突き刺し孔５ａが穿設されるとともに、突き刺し孔５ａの周りに電極箔４側に突出する花弁状の爪片１０が形成される。
【００２７】
タブ端子１と電極箔４とを電気的・機械的に接続するため、爪片１０を図示しないプレス工具などにて圧着して電極箔４に強固に押し付ける。その後、レーザー溶接機１１から出射されるレーザー光を爪片１０の圧着部分に照射してレーザー溶接する。
【００２８】
このレーザー溶接により、かしめによる機械的な接続強度を維持または強化しつつ、タブ端子１と電極箔４との接続部分の低抵抗化がはかれる。レーザー溶接は、平坦部２ｂ側から行ってもよいが、図２に示すように、爪片１０が存在する電極箔４側から行うことが好ましい。
【００２９】
電極箔４側からレーザー溶接する際、より好ましい溶接箇所がある。例えば、かしめ針５に四角錐針を用いる場合、図３に示すように、突き刺し孔５ａの周りに各錐面ごとに対応して花弁状をなす４つの爪片１０ａ〜１０ｄが形成される。なお、図３には各爪片が圧着された後の状態で示されている。
【００３０】
ここで、４つの爪片１０ａ〜１０ｄのうち、爪片１０ａ，１０ｂが電極箔４の端縁４ａ側に配置され、爪片１０ｃ，１０ｄが電極箔４の幅方向の中央部分４ｂに向けて配置されている場合、爪片１０ａ，１０ｂ側にレーザー光を照射すると、その衝撃で箔が割れるおそれがあるため、爪片１０ｃ，１０ｄを狙ってレーザー光を照射することが最も好ましい。これは平坦部２ｂ側からレーザー溶接する場合にも言える。
【実施例】
【００３１】
幅２．５ｍｍ，厚み１９０μｍの平坦部を有するタブ端子を３０本、厚み１００μｍ，幅２．２ｍｍの４６Ｖ化成陽極電極箔を１５枚、厚み６０μｍ，幅２．２ｍｍの陰極電極箔を１５枚それぞれ用意した。
【００３２】
〔実施例１〕
電極箔にタブ端子の平坦部を重ねて四角錐のかしめ針を突き刺し、花弁状の爪片を圧着したのち、タブ端子側よりレーザー溶接した。かしめ箇所は２箇所で、一点ずつにレーザーを照射した。この実施例１では、電極箔の端縁側の爪片を狙うと電極箔が割れるおそれがあるため、電極箔の中央部分側の爪片にレーザーを照射した。
【００３３】
〔実施例２〕
電極箔にタブ端子の平坦部を重ねて四角錐のかしめ針を突き刺し、花弁状の爪片を圧着したのち、電極箔側より爪片の部分をレーザー溶接した。かしめ箇所は２箇所で、電極箔の中央部分側の爪片の一方にそれぞれ一点ずつレーザーを照射した。レーザー溶接の出力は上記実施例１よりも若干落として溶接した。また、花弁状の爪片を狙う際には、カメラにて位置を確認して溶接を行った。
【００３４】
〔比較例１〕
電極箔にタブ端子の平坦部を重ねて四角錐のかしめ針を突き刺し、花弁状の爪片を圧着したかしめのみを行い、レーザー溶接は行わなかった。かしめ箇所は２箇所とした。
【００３５】
次に、上記実施例１，２および比較例１にて作製したタブ端子付き電極箔の接触抵抗（単位：ｍΩ）を実測した。サンプルは実施例１，２および比較例１ともに１〜５の各５枚で、陽極電極箔の実測値を表１に示し、陰極電極箔の実測値を表２に示す。
【００３６】
【表１】
2009130338.tif 000003
【００３７】
【表２】
2009130338.tif 000004
【００３８】
これらの表１，２によれば、かしめとレーザー溶接とを併用した実施例１，２の方が、かしめのみによる比較例１よりも接触抵抗が低いことが分かる。また、実施例１，２のうちでも、電極箔側よりレーザー溶接した実施例２の方が、タブ端子側よりレーザー溶接した実施例１よりも接触抵抗が低い。これは、実施例１のように、タブ端子側よりレーザー溶接する場合には、厚いタブ端子に拒まれきれいに溶接できず、かつ、皮膜の壊れた箇所が正確に狙えないことによる。
【００３９】
実施例２では、かしめ箇所を２箇所とし、電極箔の中央部分側に存在する爪片の一方にそれぞれ一点ずつレーザーを照射しているが、電気的・機械的な接続の信頼性をより向上させるのであれば、電極箔の中央部分側に存在するもう一方の爪片にもレーザー溶接すればよい。
【００４０】
剥離強度については、手で剥離して見たところ、実施例１，２は同程度の剥離強度を備えているように感じられたが、比較例１よりも明らかに強化されていた。
【００４１】
次に、実施例２による陽極電極箔，陰極電極箔と、比較例１による陽極電極箔，陰極電極箔とを用いて、導電性高分子を固体電解質とするアルミニウム固体電解コンデンサを以下の手順でそれぞれ作製した。
【００４２】
タブ端子が取り付けられた陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を作製し、このコンデンサ素子に導電性高分子として３，４−エチレンジオキシチオフェンを含浸し重合させて固体電解質を形成し、その後、セパレータを熱処理して炭化させてから、有底筒状のアルミニウム製の金属ケース内に収納し、その開口部を封口体で封止して、導電性高分子からなる固体電解質を用いた箔巻回型のアルミニウム固体電解コンデンサを作製した。
【００４３】
このアルミニウム固体電解コンデンサは、直径６ｍｍ，高さ５．７ｍｍ、定格電圧１６Ｖ，静電容量３９μＦである。実施例２による電極箔を用いた固体電解コンデンサを実施例３、比較例１による電極箔を用いた固体電解コンデンサを比較例２として、これらの静電容量（μＦ），損失角の正接（ｔａｎδ），等価直列抵抗（ＥＳＲ（ｍΩ））および漏れ電流（μＡ）の実測値を表３に示す。
【００４４】
【表３】
2009130338.tif 000005
【００４５】
表３に示されているように、実施例３のアルミニウム固体電解コンデンサは、比較例２のアルミニウム固体電解コンデンサと比較して、等価直列抵抗、漏れ電流ともに少ないことが分かる。
【００４６】
アルミニウム固体電解コンデンサは、そもそも低抵抗で漏れ電流がきわめて少なく、これを１ｍΩでも、１μＡでも低減することが非常に困難であるところ、本発明によれば、等価直列抵抗については２９．２−２７．９＝１．３（ｍΩ），漏れ電流については１３．４−１０．２＝３．２（μＡ）の低減がはかれ、この数値が示す意義は大きい。
【００４７】
なお、上記実施形態では、電極箔にアルミニウムを用いているが、電極箔にタンタル，チタンなどの弁金属箔、これらの合金箔、もしくは蒸着箔などが用いられてもよい。
【００４８】
また、導電性高分子に３，４−エチレンジオキシチオフェンを採用しているが、このほかに、ピロール，チオフェン，フラン，アニリンおよびこれらの誘導体等、酸化重合により導電性ポリマーとなる各種モノマーを用いることができる。
【００４９】
また、酸化剤としては、水溶液系の酸化剤と有機溶剤系の酸化剤が挙げられ、水溶液系の酸化剤としては、ペルオキソ二硫酸およびそのＮａ塩，Ｋ塩，ＮＨ４塩，硝酸セリウム（ＩＶ），硝酸セリウム（ＩＶ）アンモニウム，硫酸鉄（ＩＩＩ），硝酸鉄（ＩＩＩ），塩化鉄（ＩＩＩ）等が挙げられる。
【００５０】
また、有機溶剤系の酸化剤としては、有機スルホン酸の第二鉄塩、例えばパラトルエンスルホン酸第二鉄，ドデシルベンゼンスルホン酸鉄（ＩＩＩ），ｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５１】
酸化剤溶液の溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）やジオキサン，ジエチルエーテル等のエーテル類；アセトン，メチルエチルケトン等のケトン類，ジメチルホルムアミド，アセトニトリル，ベンゾニトリル，Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ），ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の非プロトン性溶媒、メタノール，ブタノール，プロパノール等のアルコール類、または水あるいはこれらの混合溶媒を用いることができる。好ましくは、水、アルコール類またはケトン類あるいはそれらの混合系が望ましい。
【００５２】
コンデンサ素子に含まれるセパレータは炭化させることが好ましいが、炭化させなくてもよい。本発明に係る固体電解コンデンサは、巻回型のほかに、それぞれタブ端子が取り付けられた陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレータを介して積層してなる積層型の固体電解コンデンサも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明でタブ端子を電極箔にかしめにより接続する状態を示す模式的な斜視図。
【図２】かしめ後にレーザー溶接する状態を示す要部拡大断面図。
【図３】かしめよる接続部分を示す電極箔側から見た図１の底面図。
【図４】第１従来例を示す模式図。
【図５】第２従来例を示す模式図。
【符号の説明】
【００５４】
１  タブ端子
２  端子本体
２ａ  丸棒部
２ｂ  平坦部
３  ＣＰ線
４  電極箔
５  かしめ針
５ａ  突き刺し孔
１０，１０ａ〜１０ｄ  爪片
１１  レーザー溶接機
【図１】
2009130338.tif 000006
【図２】
2009130338.tif 000007
【図３】
2009130338.tif 000008
【図４】
2009130338.tif 000009
【図５】
2009130338.tif 000010