JP2006286972A - コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 コンデンサの小型化が図れ、かつ外力に対しても接合力が低下することがなく、しかも長期に渡り接合力が大きい密封性に優れたコンデンサを提供すること。
【解決手段】 引出端子4と接続したコンデンサ素子5と、該コンデンサ素子5を収納する開口部を有する外装ケース2と、前記引出端子4を密封状態で外部に導出した封口体3とを備え、前記開口部を封口体3で密着封止して外装ケース2と封口体3を接合したコンデンサ1であって、前記外装ケース2又は封口体3の一方をレーザ光20の吸収性材料で、他方をレーザ光20の透過性材料で構成し、前記外装ケース2と封口体3との当接部2aがレーザ光20の照射により密着封止されている。
【選択図】 図3
【解決手段】 引出端子4と接続したコンデンサ素子5と、該コンデンサ素子5を収納する開口部を有する外装ケース2と、前記引出端子4を密封状態で外部に導出した封口体3とを備え、前記開口部を封口体3で密着封止して外装ケース2と封口体3を接合したコンデンサ1であって、前記外装ケース2又は封口体3の一方をレーザ光20の吸収性材料で、他方をレーザ光20の透過性材料で構成し、前記外装ケース2と封口体3との当接部2aがレーザ光20の照射により密着封止されている。
【選択図】 図3
Description
本発明は、引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引出端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合したコンデンサ及びその製造方法に関する。
従来のコンデンサにおける外装ケースと封口体の接合手段として、例えば引出端子を密着状態で通過させた封口体をゴム等の電気絶縁材で構成し、一方、開口部を有する外装ケースをアルミニウムなどの金属製の有底筒状体で構成して、開口部を封口体により塞いで、両者を加締めもしくはレーザ溶接(シーム溶接)により密封接合して、電解液の漏出を阻止すると同時に、外部からの水や空気の侵入を防ぎコンデンサの劣化を極力防止するようにしたものが公知である(例えば、特許文献1参照)。
前記特許文献1に記載された接合手段において、加締めによる接合は、加締め部分を必要とするためコンデンサの外形が大きくなり、しかも外力に対して加締め部分に変形が起きやすく接合力を安定して保持できないばかりでなく、封口体の劣化により加締め力が弱まることがあり密着性の低下が避けられなかった。一方、レーザ光による接合は、加締めによる接合よりは接合力が強く、封口体の劣化にも密着力の低下は少ないが、溶着部分がレーザ光が照射できる部分、即ち外装ケースの開口部と封口体との当接面の外縁部をシーム溶着したものであり、接合強度及び密着性能の点でコンデンサの外装ケースと封口体の接合手段としては充分なものとは言えなかった。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、コンデンサの小型化が図れ、かつ外力に対しても接合力が低下することがなく、しかも長期に渡り接合力が大きい密封性に優れた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。
前記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載のコンデンサは、
引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引出端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合したコンデンサであって、前記外装ケース又は封口体の一方をレーザ光の吸収性材料で、他方をレーザ光の透過性材料で構成し、前記外装ケースと封口体との当接部がレーザ光の照射により密着封止されていることを特徴としている。
この特徴によれば、接合のための加締め部分を必要とせずコンデンサの小型化が図れ、しかも透過性材料を介してレーザ光を当接部の任意の位置、及び全体に照射可能であるので、外力に対しても接合力が低下することがなく、かつ長期に渡り接合力が大きい密封性に優れた外装ケースと封口体の接合構造を有するコンデンサを提供できる。
引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引出端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合したコンデンサであって、前記外装ケース又は封口体の一方をレーザ光の吸収性材料で、他方をレーザ光の透過性材料で構成し、前記外装ケースと封口体との当接部がレーザ光の照射により密着封止されていることを特徴としている。
この特徴によれば、接合のための加締め部分を必要とせずコンデンサの小型化が図れ、しかも透過性材料を介してレーザ光を当接部の任意の位置、及び全体に照射可能であるので、外力に対しても接合力が低下することがなく、かつ長期に渡り接合力が大きい密封性に優れた外装ケースと封口体の接合構造を有するコンデンサを提供できる。
本発明の請求項2に記載のコンデンサは、請求項1に記載のコンデンサであって、
レーザ光の透過性材料は、そのレーザ光の透過率が15%以上であることを特徴としている。
この特徴によれば、透過性材料のレーザ光透過率が15%以上であれば、レーザ光を有効に当接部に照射することができるので、コンデンサの生産性の向上と省エネ化が図れる。
レーザ光の透過性材料は、そのレーザ光の透過率が15%以上であることを特徴としている。
この特徴によれば、透過性材料のレーザ光透過率が15%以上であれば、レーザ光を有効に当接部に照射することができるので、コンデンサの生産性の向上と省エネ化が図れる。
本発明の請求項3に記載のコンデンサは、請求項1または2に記載のコンデンサであって、
前記透過性材料は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーであることを特徴としている。
この特徴によれば、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーは種類が豊富であり、レーザ光の吸収性材料に応じて、透過性と又は軟化性に好適なものを選択できる。特に熱可塑性エラストマーはその弾性力により、レーザ光の照射時における吸収性材料との密着度をより高めることができる。
前記透過性材料は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーであることを特徴としている。
この特徴によれば、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーは種類が豊富であり、レーザ光の吸収性材料に応じて、透過性と又は軟化性に好適なものを選択できる。特に熱可塑性エラストマーはその弾性力により、レーザ光の照射時における吸収性材料との密着度をより高めることができる。
本発明の請求項4に記載のコンデンサは、請求項3に記載のコンデンサであって、
前記熱可塑性樹脂はポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマーから選ばれたいずれか一つであることを特徴としている。
この特徴によれば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマーはいずれも、レーザ光の吸収性材料に対して密着性に優れ、接合力も大きい。
前記熱可塑性樹脂はポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマーから選ばれたいずれか一つであることを特徴としている。
この特徴によれば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマーはいずれも、レーザ光の吸収性材料に対して密着性に優れ、接合力も大きい。
本発明の請求項5に記載のコンデンサは、請求項1ないし4のいずれかに記載のコンデンサであって、
前記吸収性材料は、樹脂、アルミニウム又はアルミニウム合金から選ばれたいずれか一つであることを特徴としている。
この特徴によれば、樹脂を吸収性材料として用いた場合、レーザ光照射時の溶融又は軟化により、相手側の透過性材料の溶融と相俟ってより密封度が高まり、またアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた場合、コンデンサ素子が主としてアルミニウムで形成されていることから、電池形成作用による腐食を防げコンデンサの電気特性に悪影響を与えることがない。
前記吸収性材料は、樹脂、アルミニウム又はアルミニウム合金から選ばれたいずれか一つであることを特徴としている。
この特徴によれば、樹脂を吸収性材料として用いた場合、レーザ光照射時の溶融又は軟化により、相手側の透過性材料の溶融と相俟ってより密封度が高まり、またアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた場合、コンデンサ素子が主としてアルミニウムで形成されていることから、電池形成作用による腐食を防げコンデンサの電気特性に悪影響を与えることがない。
本発明の請求項6に記載のコンデンサの製造方法は、
引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引き出し端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合するコンデンサの製造方法であって、前記外装ケース又は封口体の一方をレーザ光の吸収性材料で他方をレーザ光の透過性材料で構成して前記開口部を塞ぐように外装ケースと封口体とを当接し、次いでレーザ光を前記透過性材料側より当接部に照射し、前記当接部を溶融又は軟化させて接合することを特徴としている。
この特徴によれば、外装ケースと封口体とを当接した上でレーザ光を照射し、透過性材料を透過したレーザ光により当接部を溶融又は軟化させて接合するので、密封度が高く、また透過性材料を介して当接部のどの様な箇所にもレーザ光を照射できるので、充分な接合力が得られる。
引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引き出し端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合するコンデンサの製造方法であって、前記外装ケース又は封口体の一方をレーザ光の吸収性材料で他方をレーザ光の透過性材料で構成して前記開口部を塞ぐように外装ケースと封口体とを当接し、次いでレーザ光を前記透過性材料側より当接部に照射し、前記当接部を溶融又は軟化させて接合することを特徴としている。
この特徴によれば、外装ケースと封口体とを当接した上でレーザ光を照射し、透過性材料を透過したレーザ光により当接部を溶融又は軟化させて接合するので、密封度が高く、また透過性材料を介して当接部のどの様な箇所にもレーザ光を照射できるので、充分な接合力が得られる。
本発明の請求項7に記載のコンデンサの製造方法は、請求項6に記載のコンデンサの製造方法であって、
前記レーザ光を照射している間は前記当接部が押圧状態にあることを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光を照射している間、当接部を押圧することにより、密着度が高められ、効率的に接合力の大きい接合が可能となる。
前記レーザ光を照射している間は前記当接部が押圧状態にあることを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光を照射している間、当接部を押圧することにより、密着度が高められ、効率的に接合力の大きい接合が可能となる。
本発明の請求項8に記載のコンデンサの製造方法は、請求項6または7に記載のコンデンサの製造方法であって、
前記当接部は、レーザ光の照射前に熱溶着又は超音波溶接により予め仮接合されていることを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光照射時に外装ケースと封口体の位置合わせが省略でき連続生産に好適であり、かつ熱溶着部又は超音波溶接部の再溶融化により両者の密封部の均質化が図れる。
前記当接部は、レーザ光の照射前に熱溶着又は超音波溶接により予め仮接合されていることを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光照射時に外装ケースと封口体の位置合わせが省略でき連続生産に好適であり、かつ熱溶着部又は超音波溶接部の再溶融化により両者の密封部の均質化が図れる。
本発明の実施例を以下に説明する。
本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図1は、本発明の実施例1におけるコンデンサを示す一部破断斜視図であり、図2は、コンデンサの外装ケースを示す斜視図であり、図3(a)は、コンデンサ素子と外装ケースと封口体の分解組立断面図であり、図3(b)は、レーザ光を用いた外装ケースと封口体の接合を示す断面図である。
図1の符号1は、本発明の適用された円筒状コンデンサ1であり、このコンデンサ1は、有底円筒状の外装ケース2と、外装ケース2内部に収納される2本の引出端子4が接続されたコンデンサ素子5と、外装ケース2の開口を封口して引出端子4を密封状態で外部に導出する略円盤状の封口体3とで構成されている。
この外装ケース2の内部には電解液が充填されており、外装ケース2内部に収納されたコンデンサ素子5は、陽極箔ならび陰極箔の間に電解液を保持するセパレータを介して巻回させた円筒タイプの電解コンデンサ素子5が用いられている。尚、本実施例で用いられるコンデンサ素子は、陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して前後に複数積層させた積層式タイプの電解コンデンサ素子を用いてもよいし、電気二重層コンデンサ、フィルムコンデンサ等の各種コンデンサを用いるようにしてもよい。
また、この引出端子4は電極箔に引出端子4の一方が接続され、他方が封口体3を貫通して封口体3に装着される。尚、本実施例で用いる引出端子4は、封口体3に予め外部引き出し用となる外部端子をインサート形成し、別途電極箔に接続した内部端子を前記外部端子と接続したものを用いても良い。
引出端子4のコンデンサ素子5との内部の接続部分は、特に図示しないが電極箔(陽極箔ならび陰極箔)と接続し易いように平板状に形成されている。また、コンデンサ素子5にはアルミニウムが使用されている。尚、本実施例では、使用するコンデンサ素子5を平面視で円形の円筒状としていることから外装ケース2も円筒状としているが、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5が平面視で長円形のものであれば、外装ケースも長円筒状のものとすれば良いし、これら使用するコンデンサ素子5が四角形の角状のものであれば、外装ケースも四角筒状のものとすれば良く、コンデンサ素子の形状に合わせて外装ケース2の形状を適宜選択するようにするとよい。
尚、図2に示される外装ケース2はアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属材料で形成されることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いた場合、後述するレーザ照射時においてレーザ光20の吸収特性が良い。またコンデンサ素子5が主としてアルミニウムで形成されていることから、電池形成作用による腐食を防げ、かつコンデンサの電気特性に悪影響を与えることがない。
尚、本実施例ではアルミニウムを用いているが、その他の金属材料として鉄、銅、スズを用いる事も可能となっている。外装ケース2の開口上端には、外装ケース2の厚みとほぼ同じ所定幅を有する本実施例における当接部としての当接面2aが形成されている。後述するように、この当接面2aが封口体3の下面3a(当接部)に当接されるようになっている。
次に本実施例において外装ケース2と封口体3の接合に用いられるレーザ光20について具体的に説明すると、本実施例に用いられるレーザは、半導体レーザ、YAGレーザ、CO2レーザを用いる事が好ましい。また、外装ケース2の金属材料等により種々のレーザ照射条件を変更して最適なレーザ光20を構成してもよい。
次に、封口体3について詳述すると、図3(a)に示される封口体3は、レーザ光20の透過性を有する透過性材料として熱可塑性樹脂で形成されている。尚、熱可塑性樹脂以外に、透過性材料として熱可塑性エラストマー(TPE)などを用いてもよく、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーは種類が豊富であり、吸収性材料(本実施例では外装ケース2に用いられるアルミニウム)に応じて、透過性と又は軟化性に好適なものを選択する。特に熱可塑性エラストマーはその弾性力により、レーザ光の照射時における外装ケース2との密着度をより高めることができる。
この熱可塑性エラストマーは、常温ではゴム弾性を有し、高温では可塑化されて溶融成形可能となる材料であり、スチレン系、オレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系、塩素化ポリエチレン系、ニトリル系、シリコーン系、1,2ポリブタジエン、トランス−1,4ポリイソプレン、塩素化エチレンコポリマー架橋体アロイなどを用いることができ、特にポリエステル系エラストマーやポリオレフィン系エラストマーが好適に用いられる。
尚、熱可塑性樹脂を使用する際には、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、アクリル等が用いられる。特に、PEEK、PPS、LCPは、いずれも金属材料に対して密封性に優れ接合強度も大きく、通常使用時における耐熱性、耐薬品性に優れコンデンサへの使用に適している。液晶ポリマー(LCP)としては、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリアミドイミド、ポリエステルカーボネート、ポリアゾメチンが好適に用いられる。
尚、前述したこれら透過性材料には、ガラス繊維、カーボン繊維などの強化繊維や、無機物パウダー等の充填材や、着色材などの添加剤を添加してもよい。ただし、後述するレーザ照射時において、封口体3の少なくともレーザが照射される領域ではレーザ光の透過率が15%以上に保たれるように、透過性材料内の添加剤の含有量が調整される。
尚、本実施例においては封口体3の全てを透過性材料で形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、透過性材料で形成される封口体3の透過性領域は、少なくともレーザが照射される領域、いわゆる外装ケース2における当接面2aに対応する封口体3の縁部に形成されていれば良い。
図3(a)に示すように、封口体3の中央部には2つの貫通孔3bが形成されており、コンデンサ素子5に接続された2本の引出端子4を貫通孔3bに貫通させることで、コンデンサ素子5が封口体3に取り付けられる。引出端子4は貫通孔3bにきつめに嵌入されるようになっており、そのため貫通孔3bを介してコンデンサ1の内部に外部から水分や異物等が入りこまないようになっているとともに外装ケース2内部の電解液やその気化成分の流出を防ぐことができる。尚、この貫通孔3bへの引出端子4のきつめの嵌入に代えて、または加えて貫通孔3bと引出端子4とを接着剤やレーザ溶接、あるいはゴムパッキンの嵌入などにより封止することもできる。
次いで封口体3を外装ケース2に取り付けるときの取付作業を説明すると、図3(b)に示すように、封口体3の下面3aを外装ケース2の当接面2aに当接させるとともに、外装ケース2の当接面2aと封口体3の下面3aが密着するように封口体3を下方に向けて押圧する。この押圧を継続させたままで外装ケース2における当接面2aの接合予定部を含む近傍をヒータ等の加熱手段によって加熱することで、外装ケース2と封口体3を熱溶着により予め仮接合させる。
そして、図3(b)に示すように、レーザ光20を封口体3の上方より、封口体3の縁部に向けて照射する。レーザ光20は透過性材料で形成された封口体3を透過して、外装ケース2の当接面2aに照射される。するとレーザ光20の有するエネルギーによって当接面2aの温度が上昇し、この当接面2aの熱が当接面2aに当接されている封口体3の下面3aの縁部に伝導される。そして封口体3の下面3aの縁部の温度が上昇し、封口体3の下面3aを軟化または溶融させることができる。尚、このレーザ照射中も継続して当接面2aの近傍の加熱を継続することで、接合予定部の昇温を早められる。尚、アルミニウムで構成されている外装ケース2の当接面2aはレーザ光20が照射されても軟化または溶融されないようになっている。
レーザ光20の照射域を徐々に移動させて行くと、既にレーザ光20が照射された外装ケース2の当接面2aに対応する部位の封口体3の下面3aが固化されはじめ、封口体3の下面3aが外装ケース2の当接面2aに強固に接合されるようになる。レーザ光20の照射幅が外装ケース2の当接面2aの幅より狭い場合には、このようなレーザ照射を当接面2aの所定幅全体に渡って行い、当接面2aを封口体3の下面3aに面接合させる。
そして封口体3の縁部全体に渡ってレーザ照射を行うことで、外装ケース2の当接面2aが全面に渡って封口体3の下面3aに面接合されるので、封口体3が外装ケース2に密着封止される。尚、前述した透過性材料のレーザ光透過率が15%以上であれば、レーザ光20を有効に当接面2aに照射することができるので、コンデンサ1の生産性の向上と省エネ化が図れる。
そして、レーザ光20の照射を止めて外装ケース2と封口体3の接合作業が終了し、封口体3の下面3aが完全に固化した状態で封口体3の上方からの押圧を止める。このように、レーザ光20を照射している間、封口体3を上方から押圧することにより、外装ケース2と封口体3の密接度が高められ、効率的に接合強度の大きい接合が可能となる。
尚、本実施例ではレーザ光20を照射する前に、外装ケース2の当接面2aの接合予定部を含む近傍にヒータ等で熱を加えて、封口体3の下面3aと熱溶着による仮接合をさせており、そのためレーザ光20の照射時に外装ケース2と封口体3の位置合わせが省略できるとともに当接面2aの昇温を早められ連続生産に好適であり、かつ熱溶着部の再溶融化により両者の密封部の均質化が図れるようになっている。尚、本実施例では熱溶着を用いることで、外装ケース2の当接面2aと封口体3の下面3aとを仮接合していたが、熱溶着以外にも超音波溶接等を用いることで、外装ケース2の当接面2aと封口体3の下面3aとを仮接合させてもよい。
本発明のコンデンサ1における外装ケース2と封口体3の接合構造によれば、外装ケース2と封口体3の接合のための加締め部分が不要となりコンデンサ1の小型化が図れ、しかもレーザ光20の照射により外装ケース2の当接面2aと封口体3の下面3aとの当接面全体が面接合されているので、外力に対しても接合力が低下することがなく、かつ長期に渡り接合力が大きい密封性に優れたコンデンサ1を提供できるようになる。また、外装ケース2と封口体3によるコンデンサ1内部の密封性が向上されるので、外部からのコンデンサ素子5への影響がより強固に保護され、コンデンサ1内部の電解液やその気化成分の漏れも確実に防止される。
次に、本発明の実施例2を図4に基づいて説明する。図4は、実施例2におけるレーザ光を用いた外装ケースと封口体の接合を示す断面図である。尚、以下の実施例2において前述の実施例1と同様の構造部分に関しては、同一の符号を付すことにより詳細な説明は省略する。
図4に示すように、実施例2における略円盤状の封口体3は透過性材料で形成されており、有底円筒状の外装ケース2は吸収性材料としてのアルミニウムで形成されている。封口体3の外周の側端面3e(当接部)は、外装ケース2の開口部の内周の当接面2b(当接部)に嵌合される形状を成している。尚、封口体3、コンデンサ素子5及び外装ケース2の形状は、適宜変更できる。
この封口体3の取り付け時には、封口体3を外装ケース2に押圧操作によって嵌合させながら取り付ける。封口体3が外装ケース2に嵌合されると、封口体3の側端面3eは、外装ケース2の開口部の当接面2bに押圧される。このように嵌合させることで、外装ケース2の開口部に封口体3が固定されので、レーザ照射を行い易くなる。
図4に示すように、外装ケース2の当接面2bにレーザ光20を照射するときには、レーザ光20を封口体3の上方側から外装ケース2の当接面2bに向けて斜め方向に照射する。するとレーザ光20が封口体3を通過して、外装ケース2の当接面2bに照射される。そして当接面2bの昇温に伴い、封口体3の側端面3eが軟化または溶融され、外装ケース2と封口体3が接合される。
尚、本実施例では外装ケース2の当接面2bが、封口体3の厚みと同じ所定幅の側端面3eと、同様の所定幅となっており、この当接面2bの所定幅全体に渡ってレーザ光20が照射され、側端面3eと当接面2bとが面接合されるため外装ケース2と封口体3が強固に接合され、コンデンサ1内部の密封性が高められる。
尚、本実施例2では、封口体3を構成する透過性材料としては、実施例1に記載の透過性材料を用いることができるのは言うまでもない。特に、透過性材料としてポリエチレン系エラストマーやポリオレフィン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマーを用いると、封口体3が外装ケース2に嵌合されると、その弾性力により外装ケース2の当接面に押圧されて密着されるため、レーザ照射を行いやすくなるとともに、レーザ光照射により強固な接合が得られる。
また、封口体3を外装ケース2の内部側に向かって漸次小径となるようなテーパ面を設け、該テーパ面に対応するテーパ面を外装ケース2の開口端に形成し、封口体2を外装ケース3に嵌合させることで密着性をより高めるとともに、当接面積を増やすこともできる。
次に、本発明の実施例3を図5に基づいて説明する。図5は、実施例3におけるレーザ光を用いた外装ケースと封口体の接合を示す断面図である。尚、以下の実施例3において前述の実施例1と同様の構造部分に関しては、同一の符号を付すことにより詳細な説明は省略する。
図5に示すように、実施例3における略円盤状の封口体3は透過性材料で形成されており、有底円筒状の外装ケース2は吸収性材料としてのアルミニウムで形成されている。封口体3の縁部には、下方に向けて折曲された折曲部3fが形成されている。尚、封口体3、コンデンサ素子5及び外装ケース2の形状は、適宜変更できる。
この封口体3を外装ケース2に取り付けるときには、封口体3が上方から押圧されながら外装ケース2の上部に嵌合されることで取り付けられる。そして、封口体3の折曲部3fの内側(当接部)が外装ケース2の開口上端部と開口外周面の当接面2c(当接部)に当接される。外装ケース2に封口体3を嵌め込み閉蓋状態とすることで、外装ケース2に確実に封口体3が位置固定されてレーザ照射の作業を行い易くなる。
図5に示すように、封口体3の折曲部3fと当接する外装ケース2の当接面2cにレーザ光20を照射するときには、封口体3の上方から側方にかけて開口上端部と開口外周部における当接面2cの全体に照射して行く。すると当接面2cの温度の上昇に伴い、当接面2cに当接される封口体3の折曲部3fの内側が軟化または溶融され、外装ケース2と封口体3が接合される。外装ケース2の開口上端部と開口外周部における当接面2cの全体が、封口体3の折曲部3fに面接合されるため、外装ケース2と封口体3が強固に接合され、コンデンサ1内部の密封性が高められる。
尚、本実施例3では、封口体3を構成する透過性材料としては、実施例1に記載の透過性材料を用いることができるのは言うまでもない。特に、透過性材料としてポリエチレン系エラストマーやポリオレフィン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマーを用いると、封口体3が外装ケース2に嵌合されると、その弾性力により外装ケース2の当接面に押圧されて密着されるため、レーザ照射を行いやすくなるとともに、レーザ光照射により強固な接合が得られる。
次に、本発明の実施例4を図6から図8に基づいて説明する。図6は、実施例4におけるコンデンサを示す一部破断斜視図であり、図7は、コンデンサの外装ケースを示す斜視図であり、図8は、レーザ光を用いた外装ケースと封口体の接合を示す断面図である。
図6及び図7に示すように、実施例4における角状コンデンサ1’は、有底四角筒状の外装ケース2’と、外装ケース2’内部に収納される2本の引出端子4’が接続されたコンデンサ素子5’と、外装ケース2’の開口を封口して引出端子4’を密封状態で外部に導出する貫通孔3b’が形成された略矩形状の封口体3’とで構成されている。尚、本実施例では、コンデンサ素子5’を陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して前後に複数積層させた積層式タイプの電解コンデンサが用いられている。尚、封口体3’、コンデンサ素子5’及び外装ケース2’の形状は、適宜変更できる。
図8に示すように、実施例4における封口体3’は透過性材料としての熱可塑性樹脂で形成されており、外装ケース2’はレーザ光20の吸収性を有する本実施例における吸収性材料としてポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド等の吸収性樹脂で形成されている。この吸収性樹脂には、透過性材料としての実施例1で述べた熱可塑性樹脂と同様の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー等を用いることができるが、コンデンサの通常使用時における耐熱性、耐薬品性に優れている点からポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドが好適である。また、この吸収性樹脂には、レーザ光20を吸収し易くするために、カーボンブラックなどの黒色系の着色材などが添加されている。
また、図8に示すように、外装ケース2’の上端部は内方に屈曲されて開口平坦部が形成され、封口体3’の下面3a’(当接部)との当接面2d’(当接部)が幅広に形成されている。封口体3’の上方からレーザ光20を照射すると、封口体3’を通過したレーザ光20が、封口体3’の下面3a’と当接する外装ケース2’の開口平坦部の当接面2d’に照射され、当接面2d’の温度が上昇される。このとき外装ケース2’が樹脂で構成されているために当接面2d’が軟化または溶融されるようになっており、かつ当接面2d’の温度の上昇に伴い、封口体3’の下面3a’も軟化または溶融される。
外装ケース2’の当接面2d’と封口体3’の下面3a’の両方が軟化または溶融されるため、外装ケース2’の当接面2d’と封口体3’の下面3a’が固化する際に、外装ケース2’と封口体3’が強固に面接合され、外装ケース2’の当接面2d’と封口体3’の下面3a’の溶融と相俟ってより密封度が高り、外装ケース2’と封口体3’の接続強度及び密着性が良好となる。また、外装ケース2’に開口平坦部が形成されることによって当接面2d’の面積が拡大され、外装ケース2’の当接面2d’と封口体3’の下面3a’とをより強固に接合させることができ、コンデンサ1’内部の密封性が高められる。尚、封口体3’を構成する吸収性材料としてポリプロピレンを用い、外装ケース2’を構成する透過性材料としてポリプロピレンを用いるなど、吸収性材料と透過性材料に同種系の材料を用いることで強固な接合が得られる。
実施例4では、外装ケース2’の開口平坦部は、上端部を内方に屈曲して形成されたが、これに代えて、開口平坦部を外装ケース2’の上端部を外方に屈曲して形成することもできる。
次に、本発明の実施例5を図9に基づいて説明する。図9は、実施例5におけるレーザ光を用いた外装ケースと封口体の接合を示す断面図である。尚、以下の実施例5において前述の実施例4と同様の構造部分に関しては、同一の符号を付すことにより詳細な説明は省略する。
先ず、図9に示すように、略矩形状の封口体3’は、その周端部3d’が透過性材料で形成され、引出端子4’が配置される封口体3’の中央部3c’が絶縁性の樹脂またはゴム等で形成されている。また、有底四角筒状の外装ケース2’は吸収性材料としてのアルミニウムで形成されている。
封口体3’の中央部3c’を引出端子4’との密封性に優れた樹脂やゴムなどにて形成し、その周端部3d’に外装ケース2’との接合性に適した材料としてレーザ光の透過性材料で形成している。ここで、封口体3’は、封口体3’の中央部3c’と周端部3d’は引出端子4’と一体に2色成形による射出成形で封口体を作成できる。また前記射出成形にかかわらず、中央部3c’と透過性材料からなる周端部3d’をレーザ照射による方法、接着剤、ホットプレス或いは超音波接合にて一体化して封口体3’を作成することもできる。尚、封口体3’の中央部3c’は、絶縁性の樹脂やゴムに代えて、アルミニウムなどの金属材料やセラミック材料を用いることができる。この場合は引出端子4’との絶縁を確保するためゴムパッキンなどを貫通孔3c’と引出端子4’との間に介在させており、更には接着剤などを用い密封性を確保することもできる。
このように、中央部3c’を絶縁性の樹脂またはゴムで形成し、周端部3d’を透過性材料で構成した封口体3’は、図9に示すように、外装ケース2’と封口体3’の密着性を高めた状態でレーザ照射を行うことが好ましいために、封口体3’を外装ケース2’の開口平坦部に押圧させた状態で外装ケース2’に取り付けて、外装ケース2’の当接面2a’の接合予定部を含む近傍をヒータ等の加熱手段によって予め加熱しておくことで、レーザ光20の昇温効果を高めておく。
そして、レーザ光20を封口体3’の周端部3d’上方より外装ケースの当接面2a’向けて照射することで、外装ケースの当接面2a’が昇温される。すると外装ケースの当接面2a’に当接する封口体3’下面a’(当接部)が軟化または溶融され、封口体3’の下面3a’と外装ケース2’の当接面2a’とが面接合されるので、外装ケース2’と封口体3’が強固に接合され、コンデンサ1内部の密封性が高められる。
尚、本発明では、実施例5の様に、封口体3’のうち少なくとも当接部へのレーザ照射可能な領域にのみ透過性樹脂を用いればよく、封口体3’の他の領域は別材料から構成することができる。
また、外装ケース2’をアルミニウムなどの金属材料に代えて透過性材料で形成し、封口体3’の周端部3d’をアルミニウムなどの金属材料を用いてもよく、透過性材料に当接する封口体3’の部位に金属材料を用いた構成であっても、実施例1〜4に示された(図3〜8参照)コンデンサ1と同様に外装ケース2と封口体3の接合強度は高められるとともに、コンデンサ1’の内部が密着封止され密封性も高められている。
尚、実施例5では、封口体3’の周端部3d’を構成する透過性材料としては、実施例1に記載の透過性材料を用いることができるのは言うまでもなく、これらの透過性材料は、各実施例に限定のものではなく、全ての実施例に適用できる。また実施例5では、外装ケース2’をアルミニウムなどの金属材料を用いたが、実施例1に記載の他の金属材料を用いることは言うまでもなく、また実施例4に記載のポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドなどの吸収性樹脂を用いることもでき、これらの吸収性材料は、各実施例に限定のものではなく、全ての実施例に適用できる。
以上の各実施例の説明から、本発明における外装ケース2、2’と封口体3、3’の接合構造及びその接合方法は、コンデンサに複雑な構成を付加または煩雑な機器類を用いることなく、コンデンサ1、1’の小型化が図れ、かつ外力に対してもより安定して外装ケース2、2’と封口体3、3’の接合力を保持でき、しかも長期に渡り接合強度が大きく、密封性能の高いコンデンサ1、1’の製造方法となる。
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。
例えば、前記実施例1〜5では、外装ケース2、2’の当接面2a、2a’の全体(幅方向の全体)にレーザ光20が照射され、当接面2a、2a’の全体が封口体3、3’の下面3a、3a’に接合されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザ光20を当接面2a、2a’の一部(幅方向の一部)に照射して、当接面2a、2a’と下面3a、3a’を接合させてもよいし、実施例4〜5における外装ケース2’の当接面2a’の角部などの外力が加わり易い部位に集中的にレーザ光20を照射することで、当接面2a’における角部の接合強度を高めるようにしてもよい。そして当接面は一つの平坦面とは限らず、実施例3で示したものも含め複数の平面が集合したものであっても良い。
また、前記実施例1〜5では、封口体にレーザ光の透過性材料を用い、外装ケースにレーザ光の吸収性材料を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、封口体にレーザ光の吸収性材料を用い、外装ケースにレーザ光の透過性材料を用いても良い。例えば、実施例1では、外装ケース2をアルミニウムなどの金属材料としたが、これに代えて透過性材料を用い、封口体3をアルミニウムなどの金属材料やセラミック材料を用い、レーザ照射により接合することもできる。封口体3にアルミニウムなどの金属材料やセラミック材料を用いる際には、引出端子4との絶縁を確保するためゴムパッキンなどを貫通孔3cと引出端子4との間に介在させており、更には接着剤などを用い密封性を確保することもできる。尚、外装ケースの全てをレーザ光の透過性材料で形成してもよいが、少なくとも外装ケース2’のレーザ照射可能な領域にのみに透過性材料が用いればよい。
また、実施例1〜3と実施例5では、封口体を構成する透過性材料として熱可塑性材料を用い、外装ケースを構成する吸収性材料としてアルミニウムなどの金属材料料を用いたものを説明したが、本発明ではこれに限定するものではなく、実施例4で述べた様に透過性材料と吸収性材料ともに熱可塑性材料を用いることもできる。
また、前記実施例1〜5では、封口体より外部に引き出された引出端子は直線状をなしているが、これに限らず、陰極側、陽極側の引出端子を離間する方向に封口体の面に沿って折り曲げ、チップ品として用い、表面実装に対応させることもできる。
また、前記実施例2に記載したコンデンサでは、封口体3と外装ケース2との当接面をテーパ状とすることで、封口体を外装ケースに嵌合させることで密着性をより高めるとともに、当接面積を増やしてレーザ照射による接合部を増やし接合性を高めているが、実施例2に限定するものではなく、実施例1、実施例3〜5にも適用できる。
1 円筒状コンデンサ
1’ 角状コンデンサ
2、2’ 外装ケース
2a、2a’ 当接面
2b、2c 当接面
2d’ 当接面
3、3’ 封口体
3a、3a’ 下面
3b、3b’ 貫通孔
3c’ 中央部
3d’ 周端部
3e’ 側端面
3f’ 折曲部
4、4’ 引出端子
5、5’ コンデンサ素子
20 レーザ光
1’ 角状コンデンサ
2、2’ 外装ケース
2a、2a’ 当接面
2b、2c 当接面
2d’ 当接面
3、3’ 封口体
3a、3a’ 下面
3b、3b’ 貫通孔
3c’ 中央部
3d’ 周端部
3e’ 側端面
3f’ 折曲部
4、4’ 引出端子
5、5’ コンデンサ素子
20 レーザ光
Claims (8)
- 引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引出端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合したコンデンサであって、前記外装ケース又は封口体の一方をレーザ光の吸収性材料で、他方をレーザ光の透過性材料で構成し、前記外装ケースと封口体との当接部がレーザ光の照射により密着封止されていることを特徴とするコンデンサ。
- レーザ光の透過性材料は、そのレーザ光の透過率が15%以上である請求項1に記載のコンデンサ。
- 前記透過性材料は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーである請求項1または2に記載のコンデンサ。
- 前記熱可塑性樹脂はポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマーから選ばれたいずれか一つである請求項3に記載のコンデンサ。
- 前記吸収性材料は、樹脂、アルミニウム又はアルミニウム合金から選ばれたいずれか一つである請求項1ないし4のいずれかに記載のコンデンサ。
- 引出端子と接続したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収納する開口部を有する外装ケースと、前記引き出し端子を密封状態で外部に導出した封口体とを備え、前記開口部を封口体で密着封止して外装ケースと封口体を接合するコンデンサの製造方法であって、前記外装ケース又は封口体の一方をレーザ光の吸収性材料で他方をレーザ光の透過性材料で構成して前記開口部を塞ぐように外装ケースと封口体とを当接し、次いでレーザ光を前記透過性材料側より当接部に照射し、前記当接部を溶融又は軟化させて接合することを特徴とするコンデンサの製造方法。
- 前記レーザ光を照射している間は前記当接部が押圧状態にある請求項6に記載のコンデンサの製造方法。
- 前記当接部は、レーザ光の照射前に熱溶着又は超音波溶接により予め仮接合されている請求項6または7に記載のコンデンサの製造方法。
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