JP2006286974A - コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサの小型化が図れ、かつ外力に対してもより安定して接合力を保持でき、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及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】外装ケース２又は封口体３の一方を、アンモニア、ヒドラジン及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物と接触させて表面処理が施された金属材料で、他方をレーザ光の透過性材料で構成し、外装ケース２と封口体３との当接部２ａ，３ａ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するコンデンサの製造方法構造及びその接合方法に関する。

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）。

特開平９−６３９０８号公報（段落００２３、００２４、図２、３）

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封力の低下は少ないが、溶着部分がレーザ光で照射できる部分、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、接合強度及び密封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、コンデンサを小型化が図れ、かつ外力に対してもより安定して接合力を保持でき、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する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、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理が施された金属材料で、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、封口体と外装ケースの接合のためのカシメ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い。また金属材料の表面にナノレベルの超微細凹部が形成されているので、レーザ光の照射時に外装ケースと封口体が直接的に結合されて接合の密着度を高めることができ、長期に渡り接合強度が大きく、密封性能の高い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面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、金属材料に対して密封性に優れ、接合強度も大きい。

本発明の請求項５に記載のコンデンサは、請求項１乃至４のいずれかに記載のコンデンサであって、前記金属材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることを特徴としている。
この特徴によれば、金属材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた場合、レーザ光の吸収特性が良く、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。また表面処理後の表面性状も均質で安定している。

前記課題を解決するために、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アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理が施された金属材料で、他方をレーザ光の透過性材料で構成して前記外装ケースの開口部側を封口体で当接し、次いでレーザ光を前記透過性材料側より当該当接部に照射し、透過性材料の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、表面がアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて、その表面にナノレベルの超微細凹部が形成された金属材料と、レーザ光の透過性材料とを当接した上でレーザ光を照射し、当接部を溶融又は軟化させて接合すると、金属材料と透過性材料とが直接的に結合されるためレーザ光照射時の当接部の密着度を高くすることができ、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、密封性が高く接合強度の大きい接合が得られる。

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する前に、前記金属材料を加熱しておくことを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光照射時に金属材料の昇温状態への移行を早めることができるとともに、溶融又は軟化した透過性材料との密着性が高められる。

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、前記金属材料に表面処理を施す前に、当接部に相当する箇所に微細な凹部を形成す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、溶融又は軟化した透過性材料が金属材料の微細な凹部に入り込みアンカー効果で接合強度の強化が図れる。

本発明の請求項９に記載のコンデンサの製造方法は、請求項６乃至８のいずれか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、効率的に接合強度の大きい接合が可能となる。

本発明の請求項１０に記載のコンデンサの製造方法は、請求項６乃至９のいずれか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。

本発明の実施例を以下に説明する。

図１は、本発明の実施例１におけるコンデンサの全体像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、コンデンサにおける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。以下、本実施例の説明において、図１で示したコンデンサ１の正面側を前方をとし、背面側を後方として説明する。

本実施例１においては、図１に示すように、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れた積層状のコンデンサ素子（以下、コンデンサ素子）５を収納可能な有底四角状とした外装ケース２の開口を、２本の引出端子４を密封状態で外部に導出した封口体３を設けることで、電解液（図示省略）が充填されたコンデンサ１内にコンデンサ素子５を封止した角状の電解コンデンサを例として説明する。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して巻回させた円筒タイプのコンデンサ素子を用いた円筒状コンデンサや、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にも適用できるものである。電解液（図示省略）が充填されたコンデンサ１内にコンデンサ素子５を封止した角状の電解コンデンサを例として説明する。

尚、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を角状としていることから外装ケース２も角状としているが、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の形状に応じて外装ケースの形状を設定すればよい。

図２に示される外装ケース２は後述するレーザ光２０（図３ｂ）を吸収しやすいアルミニウムやアルミニウム合金等のレーザ光の吸収性金属材料で形成されることが好ましい。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コンデンサの電気特性に悪影響を与えることがなく、後述する表面処理後の表面性状も均質で安定することから好ましく、封口体３として構成した熱可塑性材料との接合による密封状態も良好となる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の金属材料として鉄、銅、スズを用いる事も可能である。そして外装ケース２の開口上端面２ａには特殊な表面処理が施され、外装ケース２の内部には電解液が充填されている。

次に、この表面処理について具体的に説明すると、外装ケース２であるアルミニウム（ＡＩ）合金形状物の表面処理法として、次記する化合物の水溶液に浸漬する「水溶液浸漬法」があり、アルミニウム合金形状物をアンモニア（ＮＨ_３）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬させる。アンモニアの水溶液は、市販のアンモニア水をそのまま、又は希釈して使用できる。ヒドラジンを使用するときは、原料としてヒドラジン水和物やヒドラジン６０％水溶液が市販されておりこれを希釈しても使用できる。

水溶性アミン系化合物としては低級アミン類が使え、特にメチルアミン（ＣＨ_３ＮＨ_２）、ジメチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＮＨ）、トリメチルアミン（（ＣＨ_３）_３Ｎ）、エチルアミン（Ｃ_２Ｈ_５ＮＨ_２）、ジエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_２ＮＨ）、トリエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_３Ｎ）、エチレンジアミン（Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ_２）、エタノールアミン（モノエタノールアミン（ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ_２）、アリルアミン（ＣＨ_２ＣＨＣＨ_２ＮＨ_２）、ジエタノールアミン（（ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２）_２ＮＨ）、等が好ましく、これらを水に溶解して使用する。

使用する水溶液での前記化合物濃度は、２〜３０％程度が使用でき、浸漬時間は常温〜６０℃で数分〜３０分である。例えば、アンモニアであれば、濃度１０〜３０％、常温下で１５〜１２０分の浸漬が好ましい。これらの水溶液で浸漬処理したのち、水洗をして乾燥させる。アンモニア水溶液にアルミニウム合金を浸漬することで、その中のアルミニウムは水素を発泡しつつアルミン酸イオンとなって溶解され、表面はナノレベルの微細な凹部が形成されたエッチング面となる。

尚、このアンモニア水溶液に浸漬後に水洗乾燥したアルミニウム合金の表面のＸ線電子分光法（ＸＰＳ）による分析では、アルミニウム合金の表面に窒素が残存しており、これが後述する外装ケース２と封口体３との接合に有効なものとなる。

また、表面処理された開口上端面２ａには、後述する外装ケース２と封口体３との接合強度を、より高めるために前述した表面処理よりも先に前工程として化学エッチング工程を施すようにしても良く、この化学エッチング工程は、金属形状物の表面に化学的な腐食処理を施すことにより、その表面を粗くして凹凸形状を形成する工程である。すなわち、この凹凸の形成上に、さらに前述で説明した表面処理を施すことで、ナノレベルの超微細な凹部が形成され、外装ケース２と封口体３との接合強度が高められる。したがって、前記した化学エッチング工程の順序としては前述した表面処理の工程よりも先に行うことが好ましい。

場合によっては、原材料である金属合金材料に対して化学エッチングを行うケースもあるが、好ましくは外装ケース２の形状に加工後の金属形状物に対して行なう方がよい。また、結果として金属形状物の表面に微細な凹凸が出来ていればよいため、化学エッチングに限らず、エアーブラスト処理による研磨であっても良いし、サンドブラスト処理による研磨であっても良い。

次に、図３（ａ）に示される封口体３は、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等の透過性材料から構成されており、熱可塑性樹脂においては、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ている。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、耐薬品性および電気絶縁性に優れ、外装ケース２内に電解液が含まれている発熱量の大きいコンデンサ１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。

また、熱可塑性エラストマーにおいては、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、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、特にコンデンサの通常使用時における耐熱性、耐薬品性および電気絶縁性に優れている点から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。

このように、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（本実施例では外装ケース２に用いられる金属材料）に応じて、透過性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。

尚、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、後述する透過性材料へのレーザ光照射時において、少なくともレーザ光照射部分における透過性材料の部位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ている。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、透過性材料は後述において説明するレーザ光が照射可能な領域に形成されていれば良い。

このようにして構成された封口体３の中央部の左右２箇所には貫通孔３ｂが形成されている。この貫通孔３ｂにはコンデンサ素子５の上部に立設された左右２本の引出端子４の先端をきつめに介挿させながら取り付け封口体３とコンデンサ素子５とが一体に成形され、封口体３の下面３ａを外装ケース２の開口上端面２ａに設置するまで移動させていく。

すると、図３（ｂ）に示されるように、封口体３を外装ケース２に載置させ、開口上端面２ａに封口体３の下面３ａを当接させて配置されるとともに、予め外装ケース２の内部に充填された電解液内にコンデンサ素子５が浸される。このように、貫通孔３ｂに引出端子４をきつめに介挿させながら封口体３に取り付けたことで、外部の水分や異物等が貫通孔３ｂを介してコンデンサ１の内部に進入されることが未然に防止されるとともに、内部の電解液の蒸発した気体が散出することを防ぎ、かつコンデンサ素子５を保護している。

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、両部材２，３の当接面が密着するように封口体３の上部より下方に向けて押圧し、所定の圧力を負荷する。この押圧を継続させたままで開口上端面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。

そして、図示されるようにレーザ光２０を封口体３の上方より開口上端面２ａに向けてレーザ光を照射する。このレーザ光照射中も継続して開口上端面２ａの接合予定部を含む近傍の加熱を継続する。レーザ光２０について説明すると、レーザ光２０に用いられるレーザには半導体レーザ，ＹＡＧレーザ，ＣＯ_２レーザを用いる事が好ましく、本実施例では半導体レーザを用いており、外装ケース２の金属材料等により種々のレーザ光照射条件を変更して最適なレーザ光２０を構成するようにすると良い。

レーザ光の照射によってレーザ光２０が透過性材料から形成された封口体３を透過して、金属材料で形成され表面処理された開口上端面２ａに照射されることで、開口上端面２ａが昇温し、この昇温熱によって開口上端面２ａに当接された封口体３の下面３ａを軟化または溶融させ、外装ケース２に封口体３が接合されることで密着封止される。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の照射作業を止めて両部材２，３の接合作業を終了させ、封口体３の押圧状態を解除する。このように、レーザ光２０を照射している間、当接面を押圧することにより、密着度が高められ、効率的に接合強度の大きい接合が可能となる。尚、ヒータによる加熱によって金属材料である開口上端面２ａのレーザ光照射による昇温状態への移行を早めることができるとともに、溶融または軟化された透過性樹脂である封口体３との密着性がより高められている。

このように、封口体３との当接面である外装ケース２の開口上端面２ａには、あらかじめ前述の金属材料の表面がアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させた「水溶液浸漬法」により、ナノレベルの超微細な凹部が形成されているため、当接面の密着度を高くすることができ、前述の化学エッチング工程が施された場合には、外装ケース２へのレーザ光照射によって、封口体３の一部が軟化または溶融され、凹部内に入り込みアンカー効果で、表面処理との相乗効果で外装ケース２と封口体３との接合強度の強化が図られる。

したがって、両者２，３の当接面の密着度を高くすることができ、且つ、外装ケース２と封口体３によるコンデンサ１の密封性が向上されるので、外部から水分や異物等がコンデンサ１の内部に進入することを防ぎ、電解液の蒸発した気体がコンデンサ１から散出することも確実に防止される。また透過性材料を介して当接面のどの様な箇所にもレーザ光を照射できる。

尚、本実施例ではレーザ光２０を照射する前工程として、外装ケース２の開口上端面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を熱溶着で仮接合させることで、予め外装ケース２と封口体３の密着性を高められ、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ことから好ましい。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。また、レーザ光２０を照射している間は、封口体３を前述の所定圧力にて押圧状態とすることにより密接度を高め、効率良くレーザ光照射による外装ケース２と封口体３の接合強度を高めるようにしてもよい。

以上の実施例１の説明により、外装ケース２と封口体３の接合のための加締め部分を必要とせずコンデンサ１の小型化が図れ、しかもレーザ光２０の照射により当接面２ａ，３ａ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い。また金属材料の表面（開口上端面２ａ）にナノレベルの超微細凹部が形成されているので、レーザ光２０の照射時に面接合の密着度を高めることができ、長期に渡り接合強度が大きく、密封性能の高い外装ケース２と封口体３の接合構造のコンデンサ１となる。

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に係わ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、本実施例２を含め以下、実施例３，４，５について順次説明するが、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ことにする。同様に金属材料の表面処理や透過性材料等の詳細な説明についても割愛して説明する。

図４に示されるように、封口体３が透過性材料で形成され、外装ケース２がレーザ光の吸収性材料である金属材料で形成されており、封口体３の側端面３ｅ間の長さを外装ケース２の開口内周面２ｂの内径に嵌合する形状となるように形成されている。この封口体３の取り付け時には、開口内周面２ｂ内に側端面３ｅが嵌合挟持されることで、しっかりとした位置固定状態となっており、レーザ光照射の作業が行い易い構成となっているとともに、外装ケース２と封口体３の密着性も高めることができる。

この側端面３ｅと当接する開口内周面２ｂの当接面には、予め前述した「水溶液浸漬法」によって超微細凹部が形成される表面処理が施されており、この開口内周面２ｂ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き、レーザ光２０を封口体３の上方側から表面処理面に向けて照射して接合する。

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の開口内周面２ｂ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に係わ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。図５に示されるように、封口体３が透過性材料で形成され、外装ケース２がレーザ光の吸収性材料である金属材料で形成されており、封口体３の周縁が下方に向けて延設するように折曲部３ｆが形成されている。この封口体３の取り付け時には、折曲部３ｆが外装ケース２の開口外周面２ｃを囲繞するように上方から下方に向けて押圧して、開口外周面２ｃに折曲部３ｆを摺動させながら嵌合させることで取り付けが行われている。

このように、開口外周面２ｃに封口体３の折曲部３ｆ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光照射の作業が行い易い構成となっているとともに、外装ケース２と封口体３の密着性も高めることができる。この開口外周面２ｃの折曲部３ｆと当接する当接面には、予め前述した「水溶液浸漬法」によって超微細凹部が形成される表面処理が施されており、レーザ光２０を折曲部３ｆの外方から開口外周面２ｃの表面処理面に向けて照射することで、外装ケース２と封口体３の接合強度が高められるとともに、コンデンサ１内部が密着封止される。

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に基づいて説明する。図６は、実施例４に係わ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。図６に示されるように、封口体３が透過性材料で形成され、外装ケース２がレーザ光の吸収性材料である金属材料で形成されており、外装ケース２の上端部には内方に屈曲されるように開口平坦部２ｄが形成され、封口体３の下面３ａとの当接面が広く形成されることで、封口体３が開口平坦部２ｄに安定して設置されている。

開口平坦部２ｄの封口体３の下面３ａと当接する当接面には、予め前述した「水溶液浸漬法」によって超微細凹部が形成される表面処理が施されており、レーザ光２０を封口体３の上方側から開口平坦部２ｄの表面処理された面に広範囲に渡って照射することで、外装ケース２と封口体３の接合強度が一段と高められる。尚、レーザ光照射の作業中には封口体３を開口平坦部２ｄに押圧させた状態を継続させ、外装ケース２と封口体３の密着性を高めた方がより強力な接合となる。

尚、本実施例４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。また、外装ケース２の開口平坦部２ｄ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７に基づいて説明する。図７は実施例５に係わ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。まず、図７に示されるコンデンサは、前後に積層された積層状のコンデンサ素子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、２本の引出端子４を密封状態で外部に導出した封口体３にて封止した角状の電解コンデンサ１’を示している。

このコンデンサ素子５’は、陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して積層させた積層タイプのコンデンサが用いられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、陽極箔ならび陰極箔の間にセパレータを介して巻回した巻回タイプのコンデンサ素子を用いてもよい。そして、これら使用するコンデンサ素子５’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。

封口体３’は周端部３ｄが実施例１で述べた透過性材料で形成され、中央部３ｃが電気絶縁性の樹脂またはゴム等で形成されており、外装ケース２が吸収性材料で形成されている。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。

外装ケース２’の開口上端面２ａ’には、予め前述した「水溶液浸漬法」によって超微細凹部が形成される表面処理が施されている。そこで、封口体３’を外装ケース２の開口上端面２ａ’に載置させ、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光照射を行う。開口上端面２ａ’の接合予定部をヒータ等の加熱手段によって予め加熱しておくことが好ましい。そして、封口体３’を開口上端面２ａ’に押圧させた状態を継続させレーザ光２０を封口体３’の周端部３ｄ上方より外装ケース２’の開口上端面２ａ’の表面処理面に向けて照射することで、外装ケース２’と封口体３’との接合強度が高められたコンデンサ１’となる。

このように、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３〜６参照）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’の密封性も高めることができる。

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、例えば前記実施例１〜５においては、外装ケースと封口体の当接部を円筒状コンデンサの場合は円弧状面、角状コンデンサの場合は平坦面であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、当接部が波状や傘状の形状をしたものでも良い。

また、上記実施例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。

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、表面実装にたいそう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。

尚、実施例１〜５では、アルミニウムからなる外装ケースと透過性材料からなる封口体との接合について、外装ケースに「化学エッチング処理」による微細な凹部の形成、「水溶液浸漬法」によるナノレベルの超微細な凹部の形成などの各種処理を施して行うレーザ照射による接合を述べたが、このレーザ照射による接合をアルミニウムからなる引出端子と透過性材料との接合にも適用できる。

本発明の実施例１におけるコンデンサの全体像を示す一部破断斜視図である。 コンデンサの外装ケースを示す斜視図である。 （ａ）は、コンデンサにおける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、（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。 本発明の実施例２に係わ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。 本発明の実施例３に係わ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。 本発明の実施例４に係わ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。 本発明の実施例５に係わ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。

符号の説明

１ コンデンサ（円筒状コンデンサ）
１’ コンデンサ（角状コンデンサ）
２、２’ 外装ケース
２ａ、２ａ’ 開口上端面
２ｂ 開口内周面
２ｃ 開口外周面
２ｄ 開口平坦部
３、３’ 封口体
３ａ、３ａ’ 下面
３ｂ 貫通孔
３ｃ 中央部
３ｄ 周端部
３ｅ 側端面
３ｆ 折曲部
４ 引出端子
５、５’ コンデンサ素子
２０ レーザ光

Claims (10)

1. 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する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、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理が施された金属材料で、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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 前記金属材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金である請求項１乃至４のいずれかに記載のコンデンサ。
6. 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アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の化合物の水溶液に浸漬させて表面処理が施された金属材料で、他方をレーザ光の透過性材料で構成して前記外装ケースの開口部側を封口体で当接し、次いでレーザ光を前記透過性材料側より当該当接部に照射し、透過性材料の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。
7. 前記レーザ光を照射する前に、前記金属材料を加熱しておく請求項６に記載のコンデンサの製造方法。
8. 前記金属材料に表面処理を施す前に、当接部に相当する箇所に微細な凹部を形成する請求項６または７に記載のコンデンサの製造方法。
9. 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乃至８のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
10. 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乃至９のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。

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