JP4175822B2 - Electrode foil with terminal and manufacturing method and apparatus thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端子付き電極箔並びにその製造方法及び装置に係り、特に電極箔に穴をあけた後、該穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ、タブ側からグサリ針を穴内に挿通して、電極箔自体のバリの発生を防止し、タブのバリを電極箔の裏面側に形成させて電極箔とタブとを固着することによって、電極箔の地金をタブに確実に接触させて導通抵抗を極めて小さくすると共に、該導通抵抗のばらつきを少なくした電気特性の優れた端子付き電極箔の製造方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、図21において、電解コンデンサ素子は、リード線付き端子が固着された純度99.9%程度、厚さ60乃至100μmのエッチングアルミニウム箔の表面に酸化皮膜を形成した陽極用電極箔及び厚さ40乃至60μmのエッチングアルミニウム箔である陰極用電極箔と電解紙とを交互に重ね合わせて円筒状に巻き上げて製作されている。
【0003】
図21から図25において、リード線付き端子2は、リード素材2aにアルミニウム製のタブ2bを溶接し、更に該タブ2bを平板状にプレス加工した後、トリミングして外形形状を一定の形に成形して製作されている。従来、アルミニウム箔1へのリード線付き端子2の固着は、グサリ加工によって固着されていた。具体的には、ワークテーブル3に載せたアルミニウム箔1上にリード線付き端子2のタブ2bを重ね合わせ(図25(a))、押え具4で固定した後(図25(b))、先端部が四角錐の形状に成形されたグサリ針5をタブ2b及びアルミニウム箔1に貫通させ(図25(c))、図22及び図23において、アルミニウム箔1及びタブ2bのバリ1a,2cをアルミニウム箔1の裏面側に形成し、更に該バリ1a,2cを矢印R及びS方向にプレス加工して固着していた。
【0004】
図22から図24において、従来のグサリ加工により生じるアルミニウム箔1のバリ1a及びタブ2bのバリ2cは、アルミニウム箔1の裏面側に該アルミニウム箔1のバリ1aが形成され、該バリ1aの外側にタブ2bのバリ2cが形成された二重構造となっていた。一方、アルミニウム箔1とタブ2bとの固着の重要ポイントは、機械的に強固にアルミニウム箔1とタブ2bとが固着されていることは勿論のこと、該アルミニウム箔1とタブ2bとの電気的導通抵抗が極めて小さく、かつ該導通抵抗のばらつきが小さいことが、電解コンデンサの性能に直接影響することから重要な項目であり、特に微弱電流用の超小型電解コンデンサにおいては、該電気的導通抵抗の大きさは決定的な要素である。
【0005】
アルミニウム箔1とタブ2bとの電気的導通抵抗を小さくするには、アルミニウム箔1の地金部とタブ2bとが直接接触して固着されていることが要求されるが、従来のグサリ加工によると、図23において、アルミニウム箔1の表面に形成された化成皮膜が破れることなくバリ1aとして形成され、更に該バリ1aを包み込むようにしてバリ2cが形成されていた。従って、タブ2bは化成皮膜を介してアルミニウム箔1と接触することとなり、電気的導通抵抗は1.9mΩから2.2mΩとなって十分に小さくすることができない問題点があった。
【0006】
また、タブ2bのバリ2cによってアルミニウム箔1の化成皮膜が一部破られ、アルミニウム箔1の地金とタブ2bとが直接接触するので、該現象が生じると電気的導通抵抗は小さくなる方向に作用するが、従来のグサリ加工では該地金との接触面積を制御することは不可能であり、これに起因して電気的導通抵抗がばらつく欠点があった。
【0007】
また、近年超小型電解コンデンサの要求が多くなったが、これには、幅1mmという極小幅の電極箔が使用される場合、非常に破れ易く、また従来以上に電気的導通抵抗の低減及びばらつきの低下が必要となること、更に従来のグサリ加工によると機械的強度の関係から2点のグサリ加工が必要となり、幅1mmの電極箔に2点のグサリ加工は不可能であるから、1点のグサリ加工で十分な通電面積を確保しなければならない。しかし従来のグサリ加工では、上記の理由から1点のグサリ加工では十分な通電面積は確保できないから、幅1mm程度という極小幅の電極箔を用いる全高4mm以下の超小型電解コンデンサの要求に対応することができないという問題があった。
【0008】
また、グサリ加工時に、アルミニウム箔1が強制的に破られることから、アルミニウム箔1に亀裂が発生し易く、該亀裂を起点としてアルミニウム箔1が破断されてしまうという大きな問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は,上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、表面に化成皮膜処理が施された電極箔にあけられた穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ、該タブ側からグサリ針を穴内に挿通してタブのバリを電極箔の裏面側に形成して電極箔とリード線付き端子のタブとを固着し、電極箔自体のバリの発生を防止することによって、電極箔の地金とタブとを直接、かつ安定して接触させて固着することができるようにすることであり、またこれによって電極箔とタブとの電気的導通抵抗を小さくすると共に、ばらつきを小さくして1点のグサリ加工でも十分な通電面積が確保できるようにして幅1mm程度の極小幅の電極箔へのグサリ加工を可能とし、電気特性の優れた全高5mm以下、具体的には座板を含めた全高が3.25mmという世界最小の超小型電解コンデンサを、グサリ加工方式によっても製作できるようにすることである。
【0010】
また他の目的は、表面に化成皮膜処理が施された電極箔に4つの隅部が夫々電極箔の長手方向及び幅方向に向けられた角穴をあけた後、該角穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ、該タブ側から断面角形に形成されたグサリ針の4つの角部を角穴の夫々の隅部に一致させて角穴内に挿通してグサリ加工し、電極箔とリード線付き端子とを圧縮して固着することによって、グサリ加工時に電極箔を強制的に破ることによる亀裂の発生を防止し、電極箔へのダメージを最小にすることであり、またこれによって電極箔の機械的強度の低下を防止し、該電極箔の破断の発生をなくすことができるようにすることである。
【0011】
更に他の目的は、上記構成によって、1点グサリ加工を可能とし、1点グサリ加工でありながら、電極箔の地金とタブとを直接接触させて電極箔とタブとの電気的導通抵抗及び抵抗値のばらつきを小さくし、かつ機械的強度を向上させて幅1mm程度の極小幅の電極箔にもリード線付き端子のタブを固着することができるようにすることであり、またこれによって微弱電流用の超小型電解コンデンサを製作できるようにすることである。
【0012】
また他の目的は、電極箔の一方の面側に配設され抜き穴が設けられたダイスと、該ダイスと対向して電極箔の他方の面側に配設されたパンチとからなり抜き穴内にパンチを突出させて電極箔に穴を形成するプレス型と、電極箔の穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ供給するリード線付き端子供給機構と、ダイスの抜き穴内に出没自在に配設されタブ側から電極箔の穴内に挿通してタブのバリを電極箔の裏面側に形成するグサリ針とを備えた端子付き電極箔の製造装置により、電極箔に穴をあけた後、該穴上にタブを重ね合わせてリード線付き端子を供給し、該タブ側からグサリ針を穴内に挿通してグサリ加工して電極箔とリード線付き端子とを固着することによって、電極箔のバリを発生させずにグサリ加工して電気的導通抵抗の小さな電気的性能の優れた端子付き電極箔を効率よく製造することができるようにすることである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
【0014】
要するに本発明方法(請求項1)は、表面に化成皮膜処理が施されてリールに巻き取られた電極箔を前記リールから引き出し、前記電極箔に4つの隅部が夫々前記電極箔の長手方向及び幅方向に向けられた角穴をあけた後、該角穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ、該タブ側から断面角形に形成されたグサリ針の4つの角部を前記角穴の前記4つの隅部に一致させて前記角穴内に挿通し、前記タブのバリを前記電極箔の裏面側に形成するようにグサリ加工して前記電極箔と前記リード線付き端子の前記タブとを圧縮して固着することを特徴とするものである。
【0016】
また本発明端子付き電極箔(請求項2)は、表面に化成皮膜処理が施されてリールに巻き取られた電極箔を前記リールから引き出し、前記電極箔に4つの隅部が夫々前記電極箔の長手方向及び幅方向に向けられた角穴をあけた後、該角穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ、該タブ側から断面角形に形成されたグサリ針の4つの角部を前記角穴の前記4つの隅部に一致させて前記角穴内に挿通し、前記タブのバリを前記電極箔の裏面側に形成するようにグサリ加工し、プレス加工により前記電極箔と前記リード線付き端子の前記タブとを圧縮して固着してなることを特徴とするものである。
【0018】
また本発明装置(請求項3)は、表面に化成皮膜処理が施され巻き取られたリールから引き出された電極箔の一方の面側に配設され抜き穴が設けられたダイスと該ダイスと対向して前記電極箔の他方の面側に配設されたパンチとからなり前記抜き穴内に前記パンチを突出させて前記電極箔に穴を形成するプレス型と、前記電極箔の前記穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ供給するリード線付き端子供給機構と、前記ダイスの抜き穴内に出没自在に配設され前記タブ側から前記電極箔の前記穴内に挿通して前記タブのバリを前記電極箔の裏面側に形成するグサリ針とを備え、前記電極箔に前記穴をあけた後、該穴上に前記タブを重ね合わせて前記リード線付き端子を供給し、該タブ側から前記グサリ針を前記穴内に挿通してグサリ加工して前記電極箔と前記リード線付き端子の前記タブとを固着するように構成したことを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。本発明に係る端子付き電極箔の製造装置10は、図1及び図2において、表面にエッチング処理及び化成皮膜処理が施された電極箔13にリード線付き端子14のタブ14bを重ね合わせてグサリ加工し、バリ14cを電極箔13の裏面側に形成し、電極箔13とリード線付き端子14とを固着させて端子付き電極箔15を製造するための装置であり、図3から図8において、プレス型11と、リード線付き端子供給機構(図示せず)と、グサリ針12とを備えている。
【0020】
プレス型11は、電極箔13に4つの隅部13bが夫々電極箔13の長手方向及び幅方向に向けられた角穴13aをあけるためのものであって、図3において、リール17から引き出されガイドローラ16に案内されて供給された電極箔13の上方に配設されたダイス18と、該電極箔13の下方に配設されたパンチ19とから構成されている。
【0021】
ダイス18は、基台27に嵌合して上下方向(矢印B又はE方向)に移動自在に配設されたダイスホルダ20に固定されている。ダイスホルダ20には、ロッドエンド21を介してカムフォロワ22が配設され、図示しないカム装置により該カムフォロワ22を押圧して矢印B又はE方向(図5,図6)に移動させてダイス18を端子付き電極箔の製造装置10のワークテーブル23に押圧するように構成されている。またダイス18には、角形の抜き穴18aが設けられている。
【0022】
パンチ19は、角形の抜き穴18aと同一形状の断面を持ち、該抜き穴18aに対向配置されたピンであり、パンチホルダ24に固定されてパンチガイド25の穴に摺動可能に嵌合しており、該パンチホルダ24と共に上下方向(矢印C又はF方向)に移動できるようになっている。そして、該パンチ19をダイス18の角形の抜き穴18a内に突出させて電極箔13に4つの隅部13bを夫々電極箔13の長手方向及び幅方向に向けた角形の角穴13aをあけるようになっている。
【0023】
リード線付き端子供給機構(図示せず)は、図19及び図20において、リード素材14aにアルミニウム製のタブ14bが溶接されたリード線付き端子14の該タブ14bを、電極箔13の角穴13a上に重ね合わせるように供給するためのものであって、リード線付き端子14を所定の方向に揃えて搬送する整列搬送機構(図示せず)と、該整列搬送機構から順次リード線付き端子14を受け取り、タブ14bを電極箔13の角穴13aに一致させて搬送する搬送装置(図示せず)とから構成されており、その具体的機構は、従来公知の機構を組み合わせて達成されている。
【0024】
またパンチガイド25の上方には、図3において、箔押え28が箔押えホルダ29に固定されて配設され、該箔押えホルダ29は基台27に嵌合して上下方向に移動可能となっている。箔押えホルダ29の上端には、カムフォロワ30が配設され、図示しないカム装置により該カムフォロワ30を押圧して矢印H方向(図7)に移動させ、パンチガイド25との間で電極箔13を挟持して固定するようになっている。
【0025】
グサリ針12は、グサリ加工して電極箔13とリード線付き端子14のタブ14bとを固着するためのものであって、図14をも参照して、先端が四角錐形状12aに成形されたピンであり、ダイス18の角形の抜き穴18aに摺動自在に嵌合して針ホルダ31に固定されている。針ホルダ31は、上下方向に移動可能に基台27に嵌合し、該針ホルダ31の上端に配設されたカムフォロワ32を図示しないカム装置で押圧して矢印J方向(図8)に移動させ、グサリ針12を矢印L方向に下降させてグサリ加工するようになっている。
【0026】
そして、端子付き電極箔の製造装置10によって製造される端子付き電極箔15は、図19及び図20において、電極箔13にあけられた角穴13a上に重ね合わせてリード線付き端子14のタブ14bを配置し、該タブ14b側からグサリ針12を角穴13a内に挿通させてタブ14bのバリ14cを電極箔13の裏面側に形成し、圧縮して電極箔13とタブ14bとを固着した構造となっている。
【0028】
そして本発明方法(請求項1)は、表面に化成皮膜処理が施されてリール17に巻き取られた電極箔13を前記リール17から引き出し、前記電極箔13に4つの隅部13bが夫々前記電極箔13の長手方向及び幅方向に向けられた角穴13aをあけた後、該角穴13a上にリード線付き端子14のタブ14bを重ね合わせ、該タブ14b側から断面角形に形成されたグサリ針12の4つの角部を前記角穴13aの前記4つの隅部13bに一致させて前記角穴13a内に挿通し、前記タブ14bのバリ14cを前記電極箔13の裏面側に形成するようにグサリ加工して前記電極箔13と前記リード線付き端子14の前記タブ14bとを圧縮して固着することを特徴とする方法である。
【0029】
本発明は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図4から図16において電極箔13にタブ14bをグサリ加工して固着させる工程について説明する。図4及び図9において、表面に化成皮膜処理が施された電極箔13をガイドローラ16でガイドしながらリール17から引き出し、ダイス18とパンチガイド25との間に配置する。
【0030】
図5、図10及び図11において、図示しないカム装置により該カムフォロワ22を矢印A方向に押圧してダイス18をダイスホルダ20と共に矢印B方向に下降させ、ダイス18とパンチガイド25とで、例えば幅1mm程度の極小幅の電極箔13を挟持した後、パンチホルダ24を矢印C方向に上昇させてパンチ19をダイス18の角形の抜き穴18a内に突出させて電極箔13に1個の角穴13aをあける。
【0031】
図6及び図12において、ダイスホルダ20を矢印D方向に移動させることによってダイス18を矢印E方向に上昇させると共に、パンチ19を矢印F方向に下降させると、電極箔13には、4つの隅部13bが夫々電極箔13の長手方向及び幅方向に向けられた角穴13aがあけられている。このとき、電極箔13の角穴13aの縁には、ごく小さなバリ13cが上方に向かって形成され、また角穴13aの端面は、化成皮膜のないアルミニウムの地金が露出した状態となっている。またダイス18の抜き穴18a内には、角穴13aが打ち抜かれた角形の打抜き粕(図示せず)が残っているが、ダイス18が矢印E方向に上昇することによって、抜き穴18a内に残っていた該打抜き粕は、グサリ針12によって抜き穴18aから突き出される。
【0032】
図7及び図13において、カム装置によりカムフォロワ30を矢印H方向に押圧して箔押え28を下降させ、電極箔13を押圧固定した後、リード線付き端子供給機構(図示せず)によってリード線付き端子14を矢印G方向に搬送し、タブ14bを電極箔13の角穴13aに一致させて位置決めする。
【0033】
次いで、図8、図14及び図15において、カム装置によりカムフォロワ22を矢印I方向に、またカムフォロワ32を矢印J方向に押圧してダイス18を矢印K方向に下降させ、リード線付き端子14のタブ14bを電極箔13の角穴13aに一致させた状態で押圧した後、グサリ針12を矢印L方向に下降させて四角錐形状の先端12aをタブ14b側から電極箔13の角穴13a内に挿通することによって、タブ14bのバリ14cを電極箔13の裏面側(図15において下方)に形成させた後、図16において、グサリ針12及びダイス18を夫々矢印M及びN方向に上昇させる。
【0034】
図17において、グサリ加工に際して、電極箔13には予め角穴13aが形成されているので、グサリ針12が角穴13a内に挿通されても電極箔13自身のバリ13cが発生することはない。また該角穴13aに露出しているアルミニウム地金がタブ14bのバリ14cに直接接触した状態でグサリ加工されており、電極箔13とタブ14bとの電気的導通抵抗は、極めて小さくなっているが、更にタブ14bのバリ14cは、矢印O及びP方向に圧縮されて電極箔13に密着させられ(図18)、電気的導通抵抗は更に低減すると共に、電極箔13とタブ14bとの機械的結合強度が向上した端子付き電極箔15が、1点グサリ加工によっても製造できるようになる(図19,図20)。
【0035】
【発明の効果】
本発明は、上記のように表面に化成皮膜処理が施された電極箔にあけられた穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ、該タブ側からグサリ針を穴内に挿通してタブのバリを電極箔の裏面側に形成して電極箔とリード線付き端子のタブとを固着し、電極箔自体のバリの発生を防止するようにしたので、電極箔の地金とタブとを直接、かつ安定して接触させて固着することができるようになり、またこの結果電極箔とタブとの電気的導通抵抗を小さくすることができると共に、ばらつきが小さくなって1点のグサリ加工で十分な通電面積が確保できるようになるため、幅1mm程度の極小幅の電極箔へのグサリ加工が可能となり、電気特性の優れた全高5mm以下、具体的には座板を含めた全高が3.25mmという世界最小の超小型電解コンデンサを、グサリ加工方式によっても製作できるという画期的な効果が得られる。
【0036】
また表面に化成皮膜処理が施された電極箔に4つの隅部が夫々電極箔の長手方向及び幅方向に向けられた角穴をあけた後、該角穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ、該タブ側から断面角形に形成されたグサリ針の4つの角部を角穴の夫々の隅部に一致させて角穴内に挿通してグサリ加工し、電極箔とリード線付き端子とを圧縮して固着するようにしたので、グサリ加工時に電極箔を強制的に破ることによる亀裂の発生を防止し得、電極箔へのダメージを最小にすることができ、またこの結果電極箔の機械的強度の低下を防止でき、該電極箔の破断の発生をなくすことができるという効果がある。
【0037】
更には、上記構成によって、1点グサリ加工を可能とし、1点グサリ加工でありながら、電極箔の地金とタブとを直接接触させて電極箔とタブとの電気的導通抵抗及び抵抗値のばらつきを小さくし、かつ機械的強度を向上させて幅1mm程度の極小幅の電極箔にもリード線付き端子のタブを固着することができるようになり、またこの結果微弱電流用の超小型電解コンデンサを製作できるという効果がある。
【0038】
また電極箔の一方の面側に配設され抜き穴が設けられたダイスと、該ダイスと対向して電極箔の他方の面側に配設されたパンチとからなり抜き穴内にパンチを突出させて電極箔に穴を形成するプレス型と、電極箔の穴上にリード線付き端子のタブを重ね合わせ供給するリード線付き端子供給機構と、ダイスの抜き穴内に出没自在に配設されタブ側から電極箔の穴内に挿通してタブのバリを電極箔の裏面側に形成するグサリ針とを備えた端子付き電極箔の製造装置により、電極箔に穴をあけた後、該穴上にタブを重ね合わせてリード線付き端子を供給し、該タブ側からグサリ針を穴内に挿通してグサリ加工して電極箔とリード線付き端子とを固着したので、電極箔のバリを発生させずにグサリ加工して電気的導通抵抗の小さな電気的性能の優れた端子付き電極箔を効率よく製造することができるという効果が得られる。
【0039】
【実施例1】
幅1.08mm、箔の厚さ80μm、箔の種類80LJ(44FV)のアルミニウム電極箔と、タブの厚さ0.18mmのリード線付き端子を用い、パンチ径0.43mm角のパンチで電極箔の幅方向中央に角穴をあけ、針径0.43mmφのグサリ針で1ヵ所グサリ加工した後、タブのバリの対角線寸法が約0.79mmとなるように圧縮した端子付き電極箔を20個製作して電極箔とリード線付き端子間の電気的導通抵抗を測定した。測定結果は、平均値が1.37mΩであり、最大値1.49mΩ、最小値1.28mΩであった。
【0040】
【実施例2】
また幅1.08mm、箔の厚さ80μm、箔の種類80LJ(12.5FV)のアルミニウム電極箔と、タブの厚さ0.18mmのリード線付き端子を用い、パンチ径0.43mm角のパンチで電極箔の幅方向中央に角穴をあけ、針径0.43mmφのグサリ針で1ヵ所グサリ加工した後、タブのバリの対角線寸法が約0.82mmとなるように圧縮して端子付き電極箔を17個製作し、電極箔とリード線付き端子間の電気的導通抵抗を測定した。測定結果は、平均値が1.19mΩであり、最大値1.32mΩ、最小値1.14mΩであった。
【0041】
【実施例3】
また幅1.08mm、箔の厚さ100μm、箔の種類A06Sのアルミニウム電極箔と、タブの厚さ0.18mmのリード線付き端子を用い、パンチ径0.43mm角のパンチで電極箔の幅方向中央に角穴をあけ、針径0.43mmφのグサリ針で1ヵ所グサリ加工した後、タブのバリの対角線寸法が約0.86mmとなるように圧縮した端子付き電極箔を20個製作して電極箔とリード線付き端子間の電気的導通抵抗を測定した。測定結果は、平均値が1.14mΩであり、最大値1.38mΩ、最小値0.99mΩであった。
【0042】
【実施例4】
表1は、化成電圧8Vの高倍率エッチングアルミニウム電極箔、50V化成高倍率エッチングアルミニウム電極箔及び68V化成高倍率エッチングアルミニウム電極箔の3種類の箔を用いて、本発明による圧着かしめ接続(ぐさり加工)による接続方法と、従来方法による接続抵抗の比較を示す。この例は、従来品共に圧着かしめ接続による機械的接続で最も厳しい1点接続方法によるものである。
【0043】
【表1】
【0044】
表2は、アジピン酸アンモニウム10%液の60℃保温槽に本発明品と従来品とを浸漬し、化成電圧に等しい電圧を印加し、48時間後の接続抵抗を測定した結果であり、変化の差が著しいことを示している。
【0045】
【表2】
【0046】
【実施例5】
実施例1と同様に、化成電圧8Vの高倍率エッチングアルミニウム電極箔を用いて、6V 10μF の電解コンデンサを製造し、105℃中で定格電圧6Vを1000時間連続通電した結果を表3及び表4に示す。本発明品は、1000時間通電後もほとんど特性変化がなく安定しているが、従来品はオープン不良、特性不安定等、特性劣化が著しい。
【0047】
【表3】
【0048】
【表4】
【0049】
表1及び表2に示すように、従来品の初期接続抵抗は、本発明品の約2倍近い値であり、化成液中における強制劣化テストの試験後の値は、本発明品の変化が約1.7倍以下と安定しているのに対して、従来品は約5倍と大きな変化を示している。
【0050】
また表3の製品高温ライフテスト(Life Test )では、本発明品の特性変化はほとんどなく、良好な結果を示している。従来品はオープン不良、特性不安定等の特性劣化が著しいことを示している。
【0051】
以上のように、本発明は、製品の歩留まり向上、信頼性向上に貢献できるものであり、実用価値が非常に高く、また以上の測定結果が示すように、1ヵ所のグサリ加工であるにもかかわらず、電気的導通抵抗は、最大でも1.5mΩ以下の極めて小さい抵抗値であり、従来の加工方法で得られる約2.2mΩの抵抗値と比較して、本発明の端子付き電極箔の加工方法が有効であることが証明された。また、極めて小さい抵抗値を1ヵ所のグサリ加工で得ることができるので、電気的性能を低下させることなく、幅1mm程度の電極箔にリード線付き端子を固着することができ、従来グサリ加工では不可能であった、例えば座板を含めた全高が3.25mmという世界最小の超小型電解コンデンサの製作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1から図20は本発明の実施例に係り、図1は端子付き電極箔の斜視図である。
【図2】端子付き電極箔の分解斜視図であり、(a)はリード線付き端子の斜視図である。(b)はリールに巻き取られた電極箔の斜視図である。
【図3】端子付き電極箔の製造装置の全体正面図である。
【図4】端子付き電極箔の製造装置の初期状態を示す正面図である。
【図5】プレス型を作動させて電極箔に角穴をあける状態を示す正面図である。
【図6】角穴があけられた電極箔からダイス及びパンチが離間する状態を示す正面図である。
【図7】箔押えホルダが下降して電極箔を固定すると共に、リード線付き端子が供給される状態を示す正面図である。
【図8】グサリ針が下降してグサリ加工する状態を示す正面図である。
【図9】図9から図18は電極箔にリード線付き端子のタブがグサリ加工されて固着される工程に係り、図9はダイスとパンチの間に電極箔が供給された状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図10】ダイスが下降して電極箔を挟持した状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図11】パンチが上昇してダイスの抜き穴内に進入し、電極箔に角穴をあけた状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図12】角穴があけられた電極箔を示し、(a)は電極箔からダイス及びパンチが離間して状態を示す要部拡大縦断面図である。(b)は角穴があけられた電極箔の部分平面図である。
【図13】電極箔の角穴上にタブを一致させてリード線付き端子が供給された状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図14】再びダイスを下降させて電極箔とタブとを挟持した状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図15】グサリ針を下降させてタブのバリを電極箔の裏面側に形成させる状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図16】グサリ針及びダイスを上昇させてグサリ加工が終了した状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図17】グサリ加工によってタブのバリが電極箔の裏面側に形成される状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図18】タブのバリを圧縮して電極箔に強固に固着させた端子付き電極箔の要部拡大縦断面図である。
【図19】端子付き電極箔の部分平面図である。
【図20】端子付き電極箔の斜視図である。
【図21】図21から図25は従来例に係り、図21は電極箔及びリード線付き端子のタブにグサリ針を下降させてグサリ加工する状態を示す斜視図である。
【図22】グサリ加工によって形成された電極箔及びタブのバリの状態であって、電極箔のバリの方がタブのバリよりも大きいことを示す要部拡大縦断面図である。
【図23】電極箔及びタブのバリを圧縮して電極箔にリード線付き端子を固着した状態であって、電極箔のバリを介してタブのバリが電極箔に接触している状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図24】電極箔及びタブのバリの状態であって、電極箔のバリの方がタブのバリよりも大きく広がっている状態を示す端子付き電極箔の部分平面図である。
【図25】グサリ加工して電極箔とタブとを固着する工程を示す要部拡大縦断面図であり、(a)は電極箔とタブとが所定の位置に供給された状態を示す要部拡大縦断面図である。(b)はダイスを下降させて電極箔とタブとを挟持し、グサリ針を下降させる状態を示す要部拡大縦断面図である。(c)はグサリ針を電極箔とタブとに貫通させてグサリ加工した状態を示す要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
10 端子付き電極箔の製造装置
11 プレス型
12 グサリ針
13 電極箔
13a 角穴
13b 隅部
13c 電極箔のバリ
14 リード線付き端子
14b タブ
14c タブのバリ
15 端子付き電極箔
17 リール
18 ダイス
18a 抜き穴
19 パンチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrode foil with a terminal and a method and apparatus for manufacturing the electrode foil, and in particular, after making a hole in the electrode foil, a tab of a terminal with a lead wire is overlaid on the hole, and a wedge needle is inserted into the hole from the tab side. Then, the burr of the electrode foil itself is prevented, the burr of the tab is formed on the back side of the electrode foil, and the electrode foil and the tab are firmly fixed, so that the metal foil of the electrode foil is securely in contact with the tab. The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an electrode foil with a terminal having excellent electrical characteristics in which conduction resistance is extremely reduced and variation in the conduction resistance is reduced.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in FIG. 21, the electrolytic capacitor element has an anode electrode foil in which an oxide film is formed on the surface of an etching aluminum foil having a purity of about 99.9% and a thickness of 60 to 100 μm to which a terminal with a lead wire is fixed, and a thickness thereof. It is manufactured by alternately laminating electrode foils for cathodes, which are 40 to 60 μm etched aluminum foil, and electrolytic paper, and winding them up into a cylindrical shape.
[0003]
21 to 25, the lead wire-equipped
[0004]
22 to 24, the burr 1a of the
[0005]
In order to reduce the electrical conduction resistance between the
[0006]
Further, the chemical conversion film of the
[0007]
In recent years, there has been an increasing demand for ultra-small electrolytic capacitors. For this reason, when an electrode foil with a width as small as 1 mm is used, it is very easy to break, and the electrical conduction resistance is reduced and dispersed more than ever. In addition, according to the conventional rubbing process, two points of rubbing are necessary because of mechanical strength, and two points of rubbing cannot be performed on an electrode foil having a width of 1 mm. A sufficient energizing area must be secured by the lapping process. However, in the conventional rubbing process, a sufficient energization area cannot be secured by the one-point rubbing process for the above-mentioned reasons. There was a problem that I could not.
[0008]
Further, since the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and the object of the present invention is to provide a terminal with a lead wire on a hole formed in an electrode foil having a surface subjected to a chemical conversion film treatment. The tab of the tab is overlapped, and a gusset needle is inserted into the hole from the tab side to form a burr of the tab on the back side of the electrode foil, and the electrode foil and the tab of the terminal with the lead wire are fixed. Is to allow the metal foil and the tab of the electrode foil to be directly and stably brought into contact with each other and to fix the electrode foil and the electric conduction between the electrode foil and the tab. The resistance is reduced and the variation is reduced, so that a sufficient energizing area can be secured even with one point of rubbing. 5mm or less, specifically The miniature electrolytic capacitor overall height of the world's smallest of 3.25mm, including a seat plate, is to be able to manufacture by Gusari machining strategy.
[0010]
Another object of the present invention is to form a square hole in which four corners are directed in the longitudinal direction and the width direction of the electrode foil, respectively, on the surface of the electrode foil that has been subjected to a chemical conversion film treatment. The tabs of the attached terminals are overlapped, and the four corners of the wedge needle formed in a square cross section from the tab side are aligned with the respective corners of the square holes to be inserted into the square holes, and then subjected to a rubbing process. By compressing and fixing the terminal with lead wire, it is possible to prevent cracking due to forcible tearing of the electrode foil during rubbing, and to minimize damage to the electrode foil. It is intended to prevent the mechanical strength of the foil from being lowered and to prevent the electrode foil from being broken.
[0011]
Still another object of the present invention is to enable one-point rubbing by the above-mentioned configuration, and while the one-point rubbing is performed, the metal foil of the electrode foil and the tab are brought into direct contact with each other, and the electric conduction resistance between the electrode foil and the tab and It is intended to reduce the variation in resistance value and improve the mechanical strength so that the tab of the lead wire terminal can be fixed to an extremely small electrode foil having a width of about 1 mm. It is to be able to manufacture a micro electrolytic capacitor for electric current.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a die having a die provided on one surface side of the electrode foil and provided with a punch hole and a punch provided on the other surface side of the electrode foil so as to face the die. A press die that forms a hole in the electrode foil by protruding the punch, a terminal supply mechanism with a lead wire that superimposes the tab of the terminal with the lead wire on the hole of the electrode foil, and a die that can be freely inserted into the die hole After drilling a hole in the electrode foil by a manufacturing apparatus for electrode foil with a terminal, which is provided with a gusset needle that is arranged and inserted into the hole of the electrode foil from the tab side and forms a burr of the tab on the back side of the electrode foil, By supplying a terminal with a lead wire by superimposing a tab on the hole, and inserting a rubbing needle into the hole from the tab side to fix the electrode foil and the terminal with the lead wire, Low electrical continuity resistance by rubbing without generating burrs It is to be able to efficiently produce excellent with terminal electrode foil of an electrical performance.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
[0014]
in short The method of the present invention (claims) 1 ) Pulls out from the reel the electrode foil that has been subjected to a chemical conversion film treatment on its surface and wound on a reel, and the corners of the electrode foil are oriented in the longitudinal and width directions of the electrode foil, respectively. After making a hole, the tab of the terminal with lead wire is overlaid on the square hole, and the four corners of the wedge needle formed in a square cross section from the tab side coincide with the four corners of the square hole And inserting into the square hole, crushing so as to form a burr of the tab on the back side of the electrode foil, and compressing and fixing the electrode foil and the tab of the terminal with lead wire It is a feature.
[0016]
Further, the present invention terminal electrode foil (claims) 2 ) Pulls out from the reel the electrode foil that has been subjected to a chemical conversion film treatment on its surface and wound on a reel, and the corners of the electrode foil are oriented in the longitudinal and width directions of the electrode foil, respectively. After making a hole, the tab of the terminal with lead wire is overlaid on the square hole, and the four corners of the wedge needle formed in a square cross section from the tab side coincide with the four corners of the square hole The tab is inserted into the square hole, and the tab burr is formed on the back side of the electrode foil, and the electrode foil and the tab of the terminal with lead wire are compressed and fixed by pressing. It is characterized by being formed.
[0018]
The apparatus of the present invention (claims) 3 ) Is formed on one surface side of the electrode foil drawn out from the reel that has been subjected to the chemical conversion film treatment on the surface, and a die provided with a punch hole and the other of the electrode foil facing the die. And a punch for forming a hole in the electrode foil by projecting the punch into the punched hole and a tab of a terminal with a lead wire on the hole of the electrode foil. A terminal supply mechanism with lead wires to be fed together, and a burr of the tab formed on the back side of the electrode foil by being inserted into the hole of the electrode foil from the tab side so as to be able to protrude and retract in the die hole A stylus needle that pierces the electrode foil, and then feeds the terminal with the lead wire by overlapping the tab on the hole, and the gusset needle is inserted into the hole from the tab side. The electrode foil and the lead It is characterized in that it has configured to fix the said tab of the line with the terminal.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. The electrode
[0020]
The press die 11 is for making a square hole 13a in which four corners 13b are directed in the longitudinal direction and width direction of the
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
19 and 20, the lead wire-attached terminal supply mechanism (not shown) is formed by connecting the
[0024]
Further, in FIG. 3, a
[0025]
The rubbing
[0026]
And the
[0028]
And The method of the present invention (claims) 1 ) Pulls out from the
[0029]
The present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described below. A process of rubbing and fixing the
[0030]
5, 10, and 11, the
[0031]
6 and 12, when the
[0032]
7 and 13, the
[0033]
Next, in FIGS. 8, 14 and 15, the
[0034]
In FIG. 17, since the square holes 13a are formed in the
[0035]
【The invention's effect】
The present invention superimposes a tab of a terminal with a lead wire on a hole formed in an electrode foil having a chemical conversion film treatment on the surface as described above, and inserts a gusset needle into the hole from the tab side to insert the tab. A burr was formed on the back side of the electrode foil to secure the electrode foil and the tab of the terminal with lead wire to prevent the burr of the electrode foil itself. In addition, it is possible to stably contact and fix, and as a result, the electrical conduction resistance between the electrode foil and the tab can be reduced, and the variation is reduced, so that one-point rubbing is sufficient. As a result, it is possible to process the electrode foil with an extremely small width of about 1 mm. The total height is 5 mm or less with excellent electrical characteristics. Specifically, the total height including the seat plate is 3. The world's smallest ultra-small electrolysis co The capacitor, revolutionary effect that can be manufactured by Gusari machining strategy.
[0036]
In addition, after making a square hole with four corners oriented in the longitudinal direction and width direction of the electrode foil, respectively, on the surface of the electrode foil that has been subjected to a chemical conversion film treatment, a tab of a terminal with a lead wire is placed on the square hole. Overlapping, and aligning the four corners of the wedge needle formed in a square cross section from the tab side with each corner of the square hole, and inserting into the square hole, and processing the electrode foil and lead wire terminal Compressed and fixed to prevent cracking due to forcible tearing of the electrode foil during rubbing, minimizing damage to the electrode foil. It is possible to prevent the mechanical strength from being lowered and to eliminate the occurrence of breakage of the electrode foil.
[0037]
Furthermore, the above-described configuration enables one-point rubbing, and while the one-point rubbing is performed, the metal foil and the tab of the electrode foil are brought into direct contact with each other, and the electric conduction resistance and resistance value between the electrode foil and the tab are reduced. By reducing the variation and improving the mechanical strength, it becomes possible to fix the tab of the terminal with the lead wire to the electrode foil having a width as small as about 1 mm. As a result, the micro electrolysis for weak current can be achieved. There is an effect that a capacitor can be manufactured.
[0038]
Further, the punch is made up of a die provided on one surface side of the electrode foil and provided with a punch hole, and a punch provided on the other surface side of the electrode foil so as to face the die. A press die that forms a hole in the electrode foil, a terminal supply mechanism with a lead wire that superimposes a tab of a terminal with a lead wire on the hole of the electrode foil, and a tab side that can be freely projected and retracted in a die hole After making a hole in the electrode foil with a terminal foil manufacturing device provided with a gusseted needle that is inserted into the hole in the electrode foil to form a burr of the tab on the back side of the electrode foil, the tab is placed on the hole. Since the terminal with lead wire is supplied by superimposing, and the rubbing needle is inserted into the hole from the tab side, and the electrode foil and the terminal with lead wire are fixed, the burr of the electrode foil does not occur. Excellent electrical performance with low electrical conduction resistance by rubbing Effect that can be produced efficiently with terminal electrode foil.
[0039]
[Example 1]
Using an aluminum electrode foil with a width of 1.08 mm, a foil thickness of 80 μm, a foil type of 80 LJ (44 FV), and a terminal with a lead wire with a tab thickness of 0.18 mm, a punch with a 0.43 mm square punch electrode foil After drilling a square hole in the center in the width direction and processing one point with a gusseted needle with a needle diameter of 0.43 mmφ, 20 electrode foils with terminals compressed so that the diagonal dimension of the tab burr is about 0.79 mm The electrical conduction resistance between the electrode foil and the terminal with lead wire was measured. As for the measurement results, the average value was 1.37 mΩ, the maximum value was 1.49 mΩ, and the minimum value was 1.28 mΩ.
[0040]
[Example 2]
A punch with a 0.43 mm square punch diameter using an aluminum electrode foil with a width of 1.08 mm, a foil thickness of 80 μm, a foil type of 80 LJ (12.5 FV), and a terminal with a lead wire having a tab thickness of 0.18 mm After drilling a square hole in the center in the width direction of the electrode foil and processing one point with a gusset needle with a needle diameter of 0.43 mmφ, compress the tab burr so that the diagonal dimension of the tab burr is about 0.82 mm. Seventeen foils were produced, and the electrical conduction resistance between the electrode foil and the terminal with lead wire was measured. As for the measurement results, the average value was 1.19 mΩ, the maximum value was 1.32 mΩ, and the minimum value was 1.14 mΩ.
[0041]
[Example 3]
Also, using an aluminum electrode foil with a width of 1.08 mm, a foil thickness of 100 μm, and a foil type of A06S, and a lead wire terminal with a tab thickness of 0.18 mm, a punch with a 0.43 mm square punch diameter After drilling a square hole in the center of the direction and rubbing in one place with a 0.43mmφ needle needle, 20 electrode foils with terminals compressed so that the diagonal dimension of the tab burr is about 0.86mm are manufactured. The electrical conduction resistance between the electrode foil and the terminal with lead wire was measured. As for the measurement results, the average value was 1.14 mΩ, the maximum value was 1.38 mΩ, and the minimum value was 0.99 mΩ.
[0042]
[Example 4]
Table 1 shows a crimped caulking connection according to the present invention using three types of foils: a high magnification etched aluminum electrode foil with a conversion voltage of 8 V, a 50 V chemical conversion high magnification etching aluminum electrode foil, and a 68 V chemical conversion high magnification etching aluminum electrode foil. The comparison of the connection resistance by the conventional method and the connection method by) is shown. This example is based on the most strict one-point connection method by mechanical connection by crimping caulking for both conventional products.
[0043]
[Table 1]
[0044]
Table 2 shows the results of measuring the connection resistance after 48 hours by immersing the product of the present invention and the conventional product in a 60 ° C. heat retention bath of 10% ammonium adipate, applying a voltage equal to the formation voltage. It shows that the difference is remarkable.
[0045]
[Table 2]
[0046]
[Example 5]
Similarly to Example 1, a
[0047]
[Table 3]
[0048]
[Table 4]
[0049]
As shown in Table 1 and Table 2, the initial connection resistance of the conventional product is nearly twice the value of the product of the present invention, and the value after the test of the forced deterioration test in the chemical conversion liquid is the change of the product of the present invention. While it is stable at about 1.7 times or less, the conventional product shows a large change of about 5 times.
[0050]
Moreover, in the product high temperature life test (Life Test) of Table 3, there is almost no change in the characteristics of the product of the present invention, and good results are shown. The conventional products show remarkable deterioration in characteristics such as open defects and unstable characteristics.
[0051]
As described above, the present invention can contribute to the improvement of product yield and reliability, has a very high practical value, and, as the above measurement results show, it is a single point of processing. Regardless, the electrical conduction resistance is an extremely small resistance value of 1.5 mΩ or less at the maximum, and compared with the resistance value of about 2.2 mΩ obtained by the conventional processing method, The processing method proved to be effective. In addition, an extremely small resistance value can be obtained by a single rubbing process, so that a terminal with a lead wire can be fixed to an electrode foil having a width of about 1 mm without degrading electrical performance. For example, the world's smallest ultra-small electrolytic capacitor with a total height of 3.25 mm including the seat plate can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 to FIG. 20 relate to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a perspective view of a terminal-attached electrode foil.
FIG. 2 is an exploded perspective view of an electrode foil with a terminal, and (a) is a perspective view of a terminal with a lead wire. (B) is a perspective view of the electrode foil wound up on the reel.
FIG. 3 is an overall front view of an apparatus for producing electrode foil with terminals.
FIG. 4 is a front view showing an initial state of an apparatus for producing electrode foil with terminals.
FIG. 5 is a front view showing a state in which a press die is operated to make a square hole in an electrode foil.
FIG. 6 is a front view showing a state in which a die and a punch are separated from an electrode foil having a square hole.
FIG. 7 is a front view showing a state in which a foil press holder is lowered to fix an electrode foil and a terminal with a lead wire is supplied.
FIG. 8 is a front view showing a state in which the wedge needle is lowered and crushed.
9 to FIG. 18 are related to a process in which a tab of a terminal with a lead wire is glued and fixed to an electrode foil, and FIG. 9 is a diagram showing a state in which the electrode foil is supplied between a die and a punch. FIG.
FIG. 10 is an enlarged vertical cross-sectional view of the main part showing a state where the die is lowered and the electrode foil is sandwiched.
FIG. 11 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a state in which a punch is raised and enters a die hole, and a square hole is made in an electrode foil.
FIG. 12 shows an electrode foil with square holes, and FIG. 12 (a) is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing a state in which a die and a punch are separated from the electrode foil. (B) is the fragmentary top view of the electrode foil by which the square hole was drilled.
FIG. 13 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a state in which a terminal with a lead wire is supplied with a tab aligned on a square hole of an electrode foil.
FIG. 14 is an enlarged vertical sectional view of a main part showing a state where the die is lowered again and the electrode foil and the tab are sandwiched.
FIG. 15 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a state in which a burr of a tab is formed on the back surface side of the electrode foil by lowering the needle.
FIG. 16 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a state in which the processing is completed by raising the chain needle and the die.
FIG. 17 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a state in which a burr of a tab is formed on the back side of an electrode foil by rubbing.
FIG. 18 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of a terminal-attached electrode foil in which burrs of tabs are compressed and firmly fixed to the electrode foil.
FIG. 19 is a partial plan view of an electrode foil with a terminal.
FIG. 20 is a perspective view of an electrode foil with a terminal.
FIG. 21 to FIG. 25 relate to a conventional example, and FIG. 21 is a perspective view showing a state in which a wedge needle is lowered on a tab of an electrode foil and a terminal with a lead wire to perform a rubbing process.
FIG. 22 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing a state of burr of an electrode foil and a tab formed by rubbing and showing that the burr of the electrode foil is larger than the burr of the tab.
FIG. 23 shows a state in which the burrs of the electrode foil and the tab are compressed and the terminal with the lead wire is fixed to the electrode foil, and the burrs of the tab are in contact with the electrode foil through the burrs of the electrode foil. It is a principal part expanded longitudinal cross-sectional view.
FIG. 24 is a partial plan view of an electrode foil with a terminal showing a state of burr on the electrode foil and the tab, where the burr on the electrode foil is larger than the burr on the tab.
FIG. 25 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part showing a step of fixing the electrode foil and the tab by rubbing, and (a) is a main part showing a state where the electrode foil and the tab are supplied to a predetermined position. It is an enlarged vertical sectional view. (B) is a principal part expansion longitudinal cross-sectional view which shows the state which lowers a die | dye, pinches | interposes an electrode foil and a tab, and lowers a gusset needle. (C) is a principal part expanded longitudinal sectional view which shows the state which penetrated the electrode needle | hook and the tab and carried out the rubbing process.
[Explanation of symbols]
10 Electrode foil manufacturing equipment with terminals
11 Press mold
12 gusset needle
13 Electrode foil
13a square hole
13b Corner
13c Electrode foil burr
14 Terminal with lead wire
14b tab
14c Tab burrs
15 Electrode foil with terminal
17 reel
18 dice
18a Punching hole
19 Punch
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