JP3136629U - 電解コンデンサ用電極構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】電極タブと電極箔の接合の際に、接合強度を高く保ちつつ箔割れが発生することのない電極構造体を提供すること。
【解決手段】電極箔とその片面に接合された電極タブとからなる電解コンデンサ用電極構造体において、電極箔と電極タブの重なり合った領域に離間して複数個の接合部を形成しており、接合部が、第１の間隔で離間して形成された接合部からなる第１の接合部群と、第１の間隔よりも大きな第２の間隔で離間された接合部からなる第２の接合部群とを少なくも有しており、かつ互いに平行な２列の接合部列から構成されており、そしてそれぞれの接合断面は、ドーム状凹部を有しているように構成する。
【選択図】図３

Description

本考案は電解コンデンサ用電極構造体に関し、さらに詳しく述べると、電解コンデンサの電極箔と電極タブとを複数個の接合部を介して接合するとともに、接合部の間隔を少なくとも２種類に設定した、電解コンデンサ用電極構造体に関する。

種々の電気・電子製品において、主として電源回路用や、ディジタル回路のノイズフィルター用に電解コンデンサが広く使用されている。現在使用されている電解コンデンサにはアルミニウム電解コンデンサ、湿式タンタル電解コンデンサなどがある。例えばアルミニウム電解コンデンサは、典型的には、高純度アルミニウム箔をエッチングしてその表面積を増加させた後、そのアルミニウム箔の表面に陽極酸化によって皮膜を形成した陽極箔と、表面をエッチングした陰極箔とを有している。陽極箔と陰極箔との間にはセパレータ（隔離紙）が介在させられて巻回した構造の素子となし、この素子を巻き取つた構造の素子にさらに電解液が含浸されている。電解液含浸後の素子をケース（一般にはアルミニウム製）に収容し、封口体で密封したものが、アルミニウム電解コンデンサである。

上記したような電解コンデンサにおいて、陽極箔及び陰極箔には電極引き出し用リードタブ（以下、電極タブと呼ぶ）が取り付けられるが、電極箔と電極タブの接続にはいろいろな手法が提案されている。例えば特許文献１には、一列に並設した複数の突起型のうち、左右両端の突起型を中央の突起型より一段と短く形成してなる、段差のある金型を用いて接続することを特徴とする、電極箔と電極タブを冷間圧延によって接続する方法が記載されている。また、特許文献２には、電極箔のうち分極性電極層が塗布されていない所定の露出面にタブ端子を重ね、タブ端子を超音波溶接法又はコールドウェルド法（冷間圧接法）により電極箔に固着することを特徴とする電気二重層コンデンサ素子の製造方法が記載されている。さらに、特許文献３には、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適当な間隔を有して間歇的に設けて電極箔と内部電極タブを接続する際に、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を変形させることを特徴とする電解コンデンサの製造方法が記載されている。

しかし近年、電解コンデンサの小型化、大容量化に伴い、電極箔の芯部分が少ない箔あるいは箔厚の薄い電極箔を使用する傾向が増大している。しかしながら、このような電極箔は、従来の電極箔に比べて強度が弱く、電極タブと電極箔の接合の際に箔割れが発生しやすくなっている。電極箔において箔割れが発生した場合には、電極タブと電極箔との接合不良が引き起こされたり、電解コンデンサの特性に悪影響が出ることを避けられず、最悪の場合には電極箔と電極タブとの間で接合破断が発生することとなる。

特開平５−１５２１７４号公報（特許請求の範囲） 特開平９−５５３４４号公報（特許請求の範囲） 特開２００３−１９７４７２号公報（特許請求の範囲）

本考案の目的は、電極箔に原因する上述のような問題点を解決するため、強度的に弱い電極箔の場合であっても、電極タブと電極箔の接合の際に、接合強度を高く保ちつつ箔割れが発生することのない電極構造体、すなわち、電極箔と電極タブの結合体を提供することにある。

本考案者は、箔割れの原因について鋭意研究した結果、箔割れの原因に接合強度が関係するという知見を得た。すなわち、電極箔と電極タブの接合強度が高くなりすぎると箔割れを引き起こし、反対に接合強度が低すぎると接合自体が不十分になってしまう。よって、接合強度を十分に満足させつつ、箔割れの発生しないように、電極箔に対して電極タブを接合しなければならない。

また、箔割れの原因は、隣り合った接合部どうしの間隔、すなわち、接合距離が関係すると考えられた。例えば、接合部の数を多くすることにより接合距離を短くすれば、満足すべき接合強度を確保することが可能である。しかし、接合距離が短いと、箔割れが発生する傾向が大である。反対に、接合距離が長いと、電極箔と電極タブの接合が不十分になってしまう。

本考案者は、電極箔と電極タブとを接合する際に、接合部が２列に分割されており、接合部の断面が円形あるいは楕円形であり、かつ少なくとも２つの異なった接合間隔を有するように電極箔と電極タブとを組み合わせるのが上記欠点の克服に有効であるとの結論に達し、本考案を完成した。

本考案は、電極箔とその片面に接合された電極タブとからなる電解コンデンサ用電極構造体であって、
電極箔と電極タブの部材の重なり合った領域に離間して複数個の接合部を形成しており、
前記接合部は、第１の間隔で離間して形成された複数個の接合部からなる第１の接合部群と、該第１の接合部群に隣接して形成された、第１の間隔よりも大きな第２の間隔で離間された複数個の接合部からなる第２の接合部群とを少なくも有しており、そして
第１の接合部群及び第２の接合部群は、それぞれ、電極タブの長手方向に関して互いに平行な２列の、第１の接合部列及び第２の接合部列から構成されていることを特徴とする電解コンデンサ用電極構造体にある。ここで、それぞれの接合部において、電極箔と電極タブの接合部の断面は、ドーム状の凹部を有していることが好ましい。

本考案によれば、以下の詳細な説明から理解されるように、強度的に弱い電極箔を使用して電極タブと電極箔からなる電極構造体を作製した場合であっても、電極タブと電極箔の接合の際に、十分に満足し得る高いレベルの接合強度を確保することができ、同時に、電極箔の箔割れを防止し、よって、電解コンデンサの特性への悪影響を防止し、歩留まりを向上させることができる。

また、本考案によれば、電極構造体の製造に従来汎用の製造装置を利用することができるので、新たな製造装置を設計し、作製することが不要となる。また、本考案の電極構造体は、それに組み込まれる接合部が従来にはない配置パターンを採用しているので、１つの金型でもっていろいろな接合部パターンに対応することができ、電極構造体の生産性を向上させることができる。

本考案は、電解コンデンサで使用する電極構造体、すなわち、電極箔に電極タブを接合してなる一体化構造物にあり、いろいろな形態で有利に実施することができる。

「背景技術」の項において説明したように、本考案を適用可能な電解コンデンサは多岐に及ぶが、まず、本考案のさらなる理解のため、特に図１及び図２を参照してアルミニウム電解コンデンサを簡単に説明する。図１に示すアルミニウム電解コンデンサ１０は、電解液を含浸したコンデンサ素子１を金属製のケース４に収納し、さらにケース４の開口部を封口体３で閉塞した構造を有する。また、金属製のケースに収納されたコンデンサ素子１は、図２に示すように巻き取られたシート状積層体２０の形をしている。

図２に示す積層体２０は、図示のように、表面全体にアルミニウム酸化膜２２を有するアルミニウム箔（陽極）２１と、アルミニウム箔（陰極）２３と、これらの電極の間に挟まれた第１のセパレータ（隔離紙）２４と、第２のセパレータ（隔離紙）２５とからなる。セパレータは、例えば、天然に産出するセルロース材料、例えばマニラ麻や草木のパルプなどを原料として製造された紙である。第１のセパレータ２４と第２のセパレータ２５は同一もしくは異なっていてもよい。陽極２１及び陰極２３には、それぞれ、本考案に従い電極引き出し用リードタブ（電極タブ）２が取り付けられている（なお、図では、説明の関係で、電極タブから引き出されたリード線について参照符号２が付与されている）。コンデンサ素子１には電解液が含浸せしめられている。電解液は、例えば、電解質と、それを溶解した溶媒とを少なくとも含有する。電解質としては、例えば、有機酸、特に好ましくはカルボン酸又はその塩、そして無機酸又はその塩が単独もしくは組み合わせて用いることができる。溶媒としては、例えば、有機溶媒もしくは水−有機溶媒系の溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、プロトン系溶媒もしくは非プロトン系溶媒を単独もしくは組み合わせて用いることができる。さらに、本考案の電解液には、各種の添加剤を必要に応じて含めることができる。好ましい添加剤の一例を示すと、キレート化合物、糖類、ヒドロキシベンジルアルコール、Ｌ−グルタミン酸二酢酸又はその塩、グルコン酸、グルコノラクトン、ニトロ化合物などである。

図１及び図２に示す電解コンデンサは、例えば、次のようにして製造することができる。最初に、高純度アルミニウム箔を原料として使用して、その表面をエッチングして表面積を増加させた後、そのアルミニウム箔の表面を陽極酸化して酸化皮膜を全面的に施した陽極箔と、表面をエッチングして表面積を増加させた状態の陰極箔を作製する。陽極箔及び陰極箔には、以下に詳細に説明するように、本考案に従って電極タブを取り付ける。次いで、得られた陽極箔と陰極箔とを対向して配置し、さらにそれらの箔の中間にセパレータ（隔離紙）を介在させて積層体となし、この積層体を巻き取った構造の素子、すなわち、コンデンサ素子を作製する。引き続いて、得られたコンデンサ素子に電解液を含浸し、そして電解液含浸後のコンデンサ素子を上述のようにケース（一般にはアルミニウム製）に収納し、そしてケースの開口部を封口体で閉塞する。封口体は、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレンターポリマー（ＥＰＴ）、イソブチレン・イソプレンゴム（ＩＩＲ）等の弾性ゴムである。封口体のリード線貫通孔には２本のリード線を挿入し、電解液の漏れがないように完全に密封する。なお、図示の例では電解液を使用した小型アルミニウム電解コンデンサであるが、これに代えて、リード線に代えてラグ端子やネジ端子を用いた大形コンデンサや、電解質として高分子導電性ポリマーを使用した固体電解コンデンサ等の積層型の電解コンデンサに対しても同様に、本考案の電極構造体を適用することができる。

ここで留意しなければならないことは、本考案の電極構造体において、それに使用する電極箔は、従来一般的に使用されている電極箔のなかでも、その芯部分が少ないもの、あるいは箔薄が薄くて強度の弱いものも可能であるという事実である。すなわち、このような電極箔にあっては、得られる電極構造体において電極箔の箔割れが顕著に発生し、不可避の問題点として認識されていたからである。なお、本考案で有利に使用することのできる電極箔は、陽極箔では厚さが約６５〜８０μｍであるもの、陰極箔では厚さが約１５〜３０μｍのものである。

図３は、陽極２１に本考案に従い電極引き出し用リードタブ（電極タブ）２を取り付けた状態を示している。電極タブ２は、細長くて薄い矩形部片からなり、複数個の接合部３１を介して陽極２１に取り付けられている。図示の例では、接合部３１が２列で形成されており、接合距離が短い第１の接合部群４１は合計６個の接合部３１を有し、また、第１の接合部群４１に比較して接合部間の接合距離が長い第２の接合部群４２は合計６個の接合部３１を有している。なお、第１の接合部群４１及び第２の接合部群４２において、それぞれの接合部群における接合部の数は、以下に説明するように、任意に変更可能である。電極タブは、例えば、アルミニウムなどから形成することができるが、これに限定されるものではない。電極タブの形状及びサイズも特に限定されるものではなく、電解コンデンサのサイズ、電極箔のサイズなどに応じて任意に変更することができる。

図４は、図３に示した電極構造体を拡大して示したものであり、また、図５は、図４の電極構造体の一部（第１の接合部群４１）の線分Ｖ−Ｖに沿った断面図である。図４に示すように、第１の接合部群４１は、接合部３１間の接合距離が短い第１の距離ａを有し、また、第１の接合部群４１に比較して接合部間の接合距離が長い第２の接合部群４２は、第２の距離ｂを有している。また、第１の接合部群４１及び第２の接合部群４２は、それぞれ、電極タブ２の長手方向に関して２列で構成されている。それぞれの列は、互いに平行であり、図では第１の接合部列Ｉ及び第２の接合部列IIと呼んでいる。図５から、接合部３１において、陽極２１に対して電極タブ２が強固に固着されていることが理解されるであろう。

電極構造体は、電極箔と電極タブとを圧接及び融接することにより有利に形成することができ、特に、以下に説明するように、接合部をコールドウェルド法（冷間圧接法）で形成することによってさらに有利に形成することができる。図５において、それぞれの接合部３１に深さｄの凹部３５が形成されているが、これは、冷間圧接機（図示せず）のドーム状突起（ダイス）を電極箔及び電極タブの積層体に押し付けた際にできたものである。凹部３５は、したがって、ドーム状の断面、あるいは円形もしくは楕円形の断面を有することができ、そのサイズは広い範囲で変更することができる。また、凹部３５の角度αは、凹部３５の底面に関して、通常、５０〜７０度の範囲であり、さらに好ましくは、５５〜６５度である。また、それぞれの凹部３５において、図面から理解されるように、底壁と側壁の境界面及び側壁と上壁の境界面に対して適度の丸み、すなわち、アール（Ｒ）が付与されている。凹部３５に付与するのに好適なアールは、凹部３５の深さｄに応じて適宜変更することができるが、通常、約０．２〜０．５である。凹部３５に対してこのような丸みを付与したことにより、電極箔の箔割れや剥離を効果的に防止することができる。

以上において、本考案による電極構造体の概略を説明した。すなわち、図３〜図５に記載の参照符号を参照して本考案をさらに説明すると、本考案による電極構造体は、
電極箔２１とその片面に接合された電極タブ２とからなる電解コンデンサ用電極構造体であること、
電極箔２１と電極タブ２の重なり合った領域に離間して複数個の接合部３１を形成していること、
接合部３１は、第１の間隔ａで離間して形成された複数個の接合部３１からなる第１の接合部群４１と、第１の接合部群４１に隣接して形成された、第１の間隔ａよりも大きな第２の間隔ｂで離間された複数個の接合部３１からなる第２の接合部群４２とを少なくも有すること、そして
第１の接合部群４１及び第２の接合部群４２は、それぞれ、電極タブ２の長手方向に関して互いに平行な２列の、第１の接合部列Ｉ及び第２の接合部列IIから構成されていること
を特徴とする。また、それぞれの接合部３１は、ほぼ同じ形状及び寸法を有しており、かつドーム状金型を押し込むことによって形成された深さｄの凹部３５を電極タブ３１上に有しており、それぞれの凹部３５の底辺及び頂辺にはアール（Ｒ）が付与されていることを特徴とする。なお、図では陽極箔に電極タブを固着した例を示してあるので、上記の電極箔（電極箔）２１は、必要に応じて、陰極箔２３と差し替えることができる。また、場合によっては、陽極箔２１及び電極タブ２の位置が逆転していて、電極タブ２の表面に凹部３５が形成されていてもよい。

本考案の電極構造体において、複数個の接合部は、２個もしくはそれ以上の配置パターンで規則的に配置されている。ここで、「配置パターン」とは、隣接する接合部どうしの間の距離、すなわち、接合距離によって規定される接合部の配置パターンを意味する。すなわち、本考案の実施において、上記したように、第１の間隔ａで離間して形成された接合部３１からなる第１の接合部群４１（第１の配置パターン）と、第２の間隔ｂで離間された接合部３１からなる第２の接合部群４２（第２の配置パターン）とを少なくも電極構造体に配置することが必須である。必要に応じて、第３、第４、…の配置パターンを電極構造体に追加することができるが、第１及び第２の２個の配置パターンが最適である。さらに、以下で詳細に説明するが、本考案では１つの電極構造体に少なくとも２個の接合部配置パターンを組み入れたことで、電解コンデンサの作製にこの電極構造体を使用する場合、一方の接合部配置パターンだけで電極箔に電極タブを接合することもできれば、２個もしくはそれ以上で電極箔に電極タブを接合することもできる。すなわち、電極構造体を冷間圧接法で製造する場合、使用する冷間圧接機の金型（ダイス）は１個のみで十分であり、電極構造体の種類に応じて多数のダイスを用意する必要がないので、非常に経済的であり、生産性も向上する。

また、第１の接合部群及び第２の接合部群において、複数個の接合部は、それぞれ、電極タブの長手方向に関して互いに平行な２列の接合部列から構成されていることを必須とする。図４を参照してこれを説明すると、第１の接合部群４１及び第２の接合部群４２は、それらに共通して延在した、第１の接合部列Ｉ及び第２の接合部列IIを有している。接合部群の配置形態を、従来のように一列配置の形態ではなくて２列に分割された配置の形態とすることによって、接合ポイントの増加の結果、電極箔に加わる応力を多数箇所に分散させることができるので、一列配置よりも箔割れの発生を抑止することができる。また、２列配置とすることによって、より狭い接合間隔で接合部を配置し、電極構造体の小型化を達成することもできる。さらに、接合部の数を増やすことができるので、接合強度を増すことができる。

さらに、本考案の電極構造体において、第１の接合部群４１及び第２の接合部群４２に含まれる接合部の数は、特に限定されるものではなく、電極箔に電極タブを接合するに必要な数の接合部が、本考案の他の要件を満足させつつ配置されていれば、いかなる数であってもよい。一般的には、第１の接合部列及び第２の接合部列が、それぞれ、少なくとも２個の接合部を有していればよい。例えば、図４に示す第１の接合部群４１が合計４個の接合部３１を有していてもよく、あるいは第２の接合部群４２が合計４個の接合部３１を有していてもよい。その他の接合部の配置パターンについて、好ましい一例を示すと、図６に示す通りである。図６の（Ａ）〜（Ｅ）に示す電極タブ２の例から理解されるように、電極タブあるいは電極箔（図示せず）のサイズなどにあわせて、それに好適な数の接合部をそれぞれの電極タブに設けることができる。

また、本考案の電極構造体において、隣接する接合部間の間隔である第１の間隔及び第２の間隔（あるならば、第３、第４、…の間隔も）は、広い範囲で変更することができる。図４を参照して説明すると、第１の接合部群４１において、隣接する接合部３１間の第１の間隔ａは、通常、１〜３ｍｍの範囲から選ばれる。第１の間隔ａが１ｍｍを下回ると、接合時に箔割れが生じやすくなり、一方、第１の間隔ａが３ｍｍを上回ると、接合強度の面で従来よりも弱くなってしまう。よって、第１の間隔ａを１〜３ｍｍの範囲とすることによって、電極箔と電極タブの接合強度を確保することができる。第１の間隔ａは、さらに好ましくは、１．５〜２．５ｍｍの範囲である。

第１の接合部群４１における第１の間隔ａと同様に、第２の接合部群４２における第２の間隔ｂも広い範囲で変更することができる。第２の接合部群４２において、隣接する接合部３１間の第２の間隔ｂは、通常、２〜１０ｍｍの範囲から選ばれる。第２の間隔ｂが２ｍｍを下回ると、長手方向のサイズ（Ｌ寸法）の長い電極箔の場合に接合数が多くなってしまうので、製造上で金型のコストを考慮すると不利となってしまう。一方、第２の間隔ｂが１０ｍｍを上回ると、箔割れは発生しないというものの、接合強度の面で弱くなってしまう。よって、第２の間隔ｂを２〜１０ｍｍの範囲とすることによって、電極箔の割れを防止しつつ、Ｌ寸法が長い電極箔への電極タブの接続の際でも、電気的接続を確保することができる。第１の間隔ｂは、さらに好ましくは、３〜６ｍｍの範囲である。

さらに、本考案の電極構造体において、電極箔２１の箔端から、その箔端に最も近い、電極箔２１と電極タブ２の接合部３１までの距離ｄ（図４を参照）は、約４ｍｍもしくはそれ以上であることが好ましい。電極箔において、その箔端部は特に箔割れが発生しやすいので、距離ｄが４ｍｍ未満では箔割れが発生してしまう。したがって距離ｄをできる限り広くすることが望ましいが、距離ｄは、電極箔のＬ寸法と、接合強度の関係から適宜決定することができる。このような距離ｄを採用することによって、電極箔と電極タブを接合した後、電極箔の末端部から箔割れが発生するのを防止することができる。

本考案による電極構造体では、ピッチの狭い第１の接合部群とピッチの広い第２の接合部群とが１つの電極構造体に組み合わさって組み込まれている。複数個の接合部の配置をこのように構成することによって、ピッチの狭い部分で電極箔と電極タブとの接合強度を高め、箔割れなどを防止することができる。また、ピッチの狭い第１の接合部群のみで優れた接合強度を達成することができるので、ピッチの狭い第１の接合部群と組み合わせて用いられる、ピッチの広い第２の接合部群において同様な優れた接合強度を期待することは不必要となる。ピッチの広い第２の接合部群では、ピッチの広い部分を使用して、長いＬ寸法に対応することができるということが肝要である。

さらに加えて、ピッチの狭い第１の接合部群とピッチの広い第２の接合部群とが１つの電極構造体に存在することにより、別の利点もある。従来の電極構造体ではＬ寸法が長い電極箔とＬ寸法が短い電極箔とで別々の金型を準備し、それぞれの電極構造体を作製しなければならなかったところを、本考案によれば、１つの電極構造体で両方の電極箔をカバーすることができる。例えば図４を参照すると、本考案の電極構造体において、狭い間隔ａを有する接合部３１のみで優れた接合強度を達成することができるので、その狭い間隔ａを有する接合部３１のみを使用してＬ寸法の短い電極箔２１に電極タブ２を接合し、電極構造体を作製することができる。

また、Ｌ寸法が長い電極箔の場合には、間隔の狭い接合部と間隔の広い接合部の両方を使用する。間隔の狭い部分の接合により電極箔と電極タブとの接合強度を確保しつつ、間隔の広い接合部によって、Ｌ寸法の長い電極箔の接合強度及び電気接合を確保することができる。このことを再び図４を参照して説明すると、狭い間隔ａを有する接合部３１のみで優れた接合強度を達成することができるので、その狭い間隔ａを有する接合部３１を使用してＬ寸法の長い電極箔２１に電極タブ２を良好に接合することができる。加えて、広い間隔ｂを有する接合部３１の使用により、電極箔２１の長いＬ寸法に対応することができる。また、広い間隔ｂを有する接合部３１自体も、電極箔２１に電極タブ２を接合する機能を十分に発揮することができる。また、間隔の狭い接合部と間隔の広い接合部の両方を形成可能な突起部をもった金型を予め作製しておくことによって、１つの金型でＬ寸法の短い電極箔からＬ寸法の長い電極箔まで任意に対応することができ、生産性や汎用性が向上する。

本考案による電極構造体は、コールドウェルド法（冷間圧接法）を使用して圧接及び融接することにより有利に製造することができる。冷間圧接法は、その方法に使用する金型として、本考案の実施に好適な、間隔の狭い接合部と間隔の広い接合部の両方を形成可能な一連の突起部をもった金型（ダイス）を用意する相異点を除いて、基本的には従来一般的に使用されている手法及び装置を使用して実施することができる。よって、本明細書では、冷間圧接法についての詳細な説明を省略する。

図７は、電極構造体の接合部を冷間圧接法で形成する手法を模式的に示した断面図であり、また、図８は、図７の冷間圧接機で使用した金型（ダイス）の形状を模式的に示した断面図である。図示の冷間圧接法を実施するため、表面が平坦な台座５２の上に電極タブ２及び電極箔２１を順次配置する。電極タブ２及び電極箔２１は、先に一般的に説明したものである。台座５２の上には、一連の突起部５５を下向きに備えた上方の金型（ダイス）５１が備わっている。一連の突起部５５は、図では簡略化のために一部の突起部５５が等間隔で配置されているが、実際には、それぞれの突起部間の間隔を異にする少なくとも２つの突起部群が少なくとも２列で配置されている。電極タブ２及び電極箔２１を台座５２上に載置した後、図中矢印で示されるように、ダイス５１を下方の台座５２の方向に押し下げる。電極タブ２と電極箔２１が台座５２と上方のダイス５１との間で狭持され、加圧される。電極タブ２と電極箔２１が重なり合った部分において、ダイス５１の突起部５５が電極箔２１とその下の電極タブ２に食い込み、図５にドーム形凹部３５により示したような断面をもった接合部（図７では図示せず）が形成され、本考案の電極構造体が完成する。形成された接合部では、電極箔と電極タブの間で互いの金属どうしによる電子結合が発生しており、高められた接合強度が高い信頼性とともにもたらされる。

ダイス５１の突起部５５の形状は、図８から容易に理解することができるであろう。突起部５５は、図５を参照して先に示した電極構造体の凹部３５に対応するものであり、好ましくは、ドームの形状を有している。本考案者の知見によれば、突起部５５の形状及びサイズは、冷間圧接工程により、下方の電極箔、そして電極タブにほぼそのまま転写され、認めうる程度の膨張や収縮を生じることがない。換言すると、本考案の電極構造体において、それぞれの接合部は、ほぼ同じ形状及び寸法を有しており、また、電極タブの表面に形成された凹部は、ダイスの表面に形成されたドーム形状の突起部を電極箔に押し込むことによって形成されたものである。よって、凹部は、突起部のドームに対応する形状及び寸法を有しており、また、それぞれの凹部３５の底辺及び頂辺にはアール（Ｒ）が付与されている。なお、図示のダイス５１には、説明の簡略化のため、１種類のピッチしか有しない突起部５５が示されているが、本考案の実施には、先に詳細に説明したように、２種類もしくはそれ以上のピッチを組み合わせて有する突起部５５を備えたダイス５１を使用することが必須である。異なるピッチで配置された突起部を有するダイスを予め作製しておくことによって、電極構造体の製造時、Ｌ寸法の短い電極箔からＬ寸法の長い電極箔までを１つの金型で対応することができる。

引き続いて、本考案をその実施例を参照して説明する。なお、本考案は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。

実施例１
電極構造体の作製
本例では、図６の（Ｂ）に示すような接合部パターンを有する電極構造体を作製した。この電極構造体を作製するため、厚さ１１０ｍｍ及び幅３７ｍｍのアルミニウム製陽極箔を用意した。この陽極箔は、表面全体にアルミニウム酸化膜を有するアルミニウム箔であった。また、この陽極箔と組み合わせて電極構造体を得るため、長さ３６．５ｍｍ、幅４ｍｍ及び厚さ０．２ｍｍのアルミニウム製電極タブを用意した。さらに、冷間圧接を行うため、市販の冷間圧接機を用意した。この冷間圧接機において、上方のダイスのサイズは、長さ６５ｍｍ、幅１４ｍｍ及び厚さ３ｍｍであった。また、このダイスの下面には、ドーム状の複数の突起部を取り付けた。本例で採用した突起部の配置パターンは、下記の通りである。

突起部の配置パターン：
２列及び２群の配置
第１の接合部群に対応する突起部群：間隔２ｍｍ、各列４個の突起部
第２の接合部群に対応する突起部群：間隔６ｍｍ、各列３個の突起部

用意した突起部付きのダイスを冷間圧接機に取り付けた後、図７に示したように、台座の上に電極タブ及び陽極箔を順次重ね合わせ、上方のダイスを押し下げることによって冷間圧接を実施した。冷間圧接の条件は、温度２５℃、プレス圧３．５Ｍｐａ、そして加圧時間１秒間であった。２列×７点（２点×７列ともいえる）で、合計の接合部の数が１４である本考案の電極構造体が得られた。得られた電極構造体について、その凹部のサイズを測定したところ、深さｄ＝０．４ｍｍ、Ｒ＝０．３ｍｍ及び角度α＝６０°であった。この電極構造体において、陽極箔と電極タブの間は完全に接合されていることが認められた。また、この電極構造体は、それぞれの接合部群が異なるピッチで形成されているため、Ｌ寸法の短い電極箔からＬ寸法の長い電極箔まで任意に対応することができた。

比較例１
前記実施例１に記載の手法を繰り返したが、本例では、比較のため、突起部の配置パターンを２列及び２群の配置パターンに代えて、下記のように１列及び１群の配置パターンとした。突起部の形状及びサイズは、等脚台形体の形をした突起部の先端部及び基底部にアール（Ｒ）を付与しなかった相異点を除いて、前記実施例１で使用した突起部に同じであった。

突起部の配置パターン：
１列及び１群の配置
突起部群：間隔４ｍｍ、９個の突起部

用意した突起部付きのダイスを冷間圧接機に取り付けた後、前記実施例１と同様な手法に従って冷間圧接を実施した。冷間圧接の条件は、温度２５℃、プレス圧４．５Ｍｐａ、そして加圧時間１秒間であった。１列×９点で、合計の接合部の数が９である比較用の電極構造体が得られた。

試験例１
前記実施例１及び比較例１で作製した電極構造体の接合強度を、（１）剥離強度試験及び（２）箔割れ試験により試験した。試験片は、各１０個であった。

［剥離強度試験］
図９に示すように、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０２）製の固定台６１に試験片の電極箔２１を固定した。電極タブ２を図示のように折り曲げた。電極タブ２の折り曲げ部のＲは、５ｍｍであった。次いで、電極タブ２の末端を矢印Ｆの方向に一定のスピード（３００ｍｍ／分）で引き上げ、陽極箔２１から電極タブ２を剥離した。陽極箔２１から電極タブ２が完全に剥離したときの強度（Ｎ）を剥離強度として記録した。下記の第１表に記載するような測定結果（平均値）が得られた。

［箔割れ試験］
それぞれの試験片について、得られた電極構造体において電極箔の箔割れがあるか否かを目視により観察し、観察された箔割れの数をプロットしたところ、下記の第１表に記載するような測定結果が得られた。

上記第１表に示されるように、実施例１では、比較例１に比較して接合点数を増加させたにもかかわらず、電極箔の箔端の割れはまったく引き起こされなかった。それに比較して、比較例１の場合、ほぼ全数に等しい８個の試験片において箔端の割れが観察された。また、剥離強度に関しても、実施例１は、比較例１に比較して約１３％高い剥離強度を達成することができ、本考案によれば、従来品よりも高い剥離強度を確保し得ることが明らかであった。要するに、本考案によれば、従来品に比較して、箔割れを防止し、かつ剥離強度も十分に満足させることができる。

本考案による電極構造体を使用しうるアルミニウム電解コンデンサの好ましい１形態を示した断面図である。 図１に示した電解コンデンサのコンデンサ素子を展開して示した斜視図である。 図２に示したコンデンサ素子の陽極箔に電極タブを取り付けた例を示した斜視図である。 図３に示した電極構造体の平面図である。 図４に示した電極構造体の線分Ｖ−Ｖに沿った断面図である。 本考案による電極構造体の接合部の好ましい形態を示した平面図である。 本考案による電極構造体の製造に用いられる冷間圧接機の好ましい１形態を示した断面図である。 図７に示した冷間圧接機のダイスの部分を拡大して示した断面図である。 実施例で使用した剥離強度試験の概略を示した模式図である。

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ 電極リード
３ 封口体
４ ケース
１０ 電解コンデンサ
２１ 陽極箔
３１ 接合部
４１ 第１の接合部群
４２ 第２の接合部群
５１ ダイス
５２ 台座
５５ 突起部

Claims (7)

1. 電極箔とその片面に接合された電極タブとからなる電解コンデンサ用電極構造体であって、
   電極箔と電極タブの重なり合った領域に離間して複数個の接合部を形成しており、
   前記接合部は、第１の間隔で離間して形成された複数個の接合部からなる第１の接合部群と、該第１の接合部群に隣接して形成された、第１の間隔よりも大きな第２の間隔で離間された複数個の接合部からなる第２の接合部群とを少なくも有しており、そして
   第１の接合部群及び第２の接合部群は、それぞれ、電極タブの長手方向に関して互いに平行な２列の、第１の接合部列及び第２の接合部列から構成されていることを特徴とする電解コンデンサ用電極構造体。
2. それぞれの接合部において、電極箔と電極タブの接合部の断面がドーム状の凹部を有していることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ用電極構造体。
3. 第１の接合部列及び第２の接合部列は、それぞれ、少なくとも２個の接合部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電解コンデンサ用電極構造体。
4. 前記接合部は、冷間圧接により形成された接合部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ用電極構造体。
5. 前記第１の接合部群において、隣接する接合部間の第１の間隔は、１〜４ｍｍの範囲から選ばれ、かつ前記第２の接合部群において、隣接する接合部間の第２の間隔は、２〜１０ｍｍの範囲から選ばれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ用電極構造体。
6. 電極箔の箔端から、その箔端に最も近い、電極箔と電極タブの接合部までの距離が少なくとも４ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電解コンデンサ用電極構造体。
7. 電極箔は、厚さが６５〜８０μｍの陽極箔、厚さが１５〜３０μｍの陰極箔又はその組合せであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電解コンデンサ用電極構造体。

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