JP4310621B2

JP4310621B2 - 電解コンデンサの製造方法及びその装置並びに電解コンデンサ

Info

Publication number: JP4310621B2
Application number: JP2003097197A
Authority: JP
Inventors: 稔夫中村; 達郎久保内
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004304059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミ電解コンデンサ等の電解コンデンサのリード線と電極箔との超音波溶接による接続方法、及び超音波溶接に使用される超音波溶接ホーンとアンビルとを備えた超音波溶接装置と、この超音波溶接装置を用いた電解コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミ電解コンデンサでは、電極箔と引き出し端子となるリード線との接続方法として、ステッチ、冷間圧接、超音波溶接等が従来より用いられてきている。小型のアルミ電解コンデンサでは、電極箔やリード線が小さいため、例えば、電極箔の寸法は、小さいものでは幅が２ｍｍ程度、リード線の寸法は幅は１ｍｍ程度、長さも２ｍｍ程度であり、このような小型のものでは超音波溶接が用いられている。
【０００３】
このような小型の電解コンデンサにおいて、超音波溶接にてリード線と電極箔を接続するには、アンビル上に溶接されるリード線と電極箔が重ねて載置され、溶接部に対して超音波溶接ホーンを押し下げて、アンビルと超音波溶接ホーンの間に、リード線と電極箔を押さえ込み、この状態でリード線と電極箔の溶接部に超音波溶接ホーンより超音波エネルギが付与されて接続がなされている。
【０００４】
図４の（ａ）に示すように、超音波溶接ホーン１は複数の突部５を有し、また、図４の（ｂ）に示すように、アンビル２も複数の凹凸１６を有し、超音波溶接を行う際のリード線及び電極箔のずれを防止している。このようなリード線と電極箔とを超音波溶接を用いて接合する技術には例えば、特開昭６０−９１６２０号がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−９１６２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような小型のアルミ電解コンデンサでは、電極箔およびリード線も小さいため、特にリード線は小さいものでは、幅は２ｍｍ、長さ１ｍｍとなり、超音波溶接ホーン１に複数の溶接用の突部５を設けると、該突部自体の寸法も極めて小さくなることから、機械的強度は低く、また、溶接時の超音波エネルギの制御が極めて難しい。また、アンビル２側の一面に複数の凹凸１６を設け滑り止めを図っているが、該アンビル２と当接するリード線の滑り止めの効果はあるものの、電極箔とリード線間の滑り止めには至っておらず、溶接時にリード線と電極箔がずれて溶接されるなど不具合が生じる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、小型のアルミ電解コンデンサにおけるリード線と電極箔との超音波溶接の作業性を向上させるとともに、接合強度を高めて接続の信頼性を向上させる電解コンデンサの製造方法、及び製造装置、並びに電解コンデンサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決した本発明の電解コンデンサの製造方法、及び電解コンデンサの超音波溶接装置、並びに電解コンデンサの構成は以下の通りである。
【０００９】
本発明の電解コンデンサの製造方法は、リード線と電極箔を重ねて超音波エネルギを付与して溶接する電解コンデンサの製造方法であって、リード線と電極箔を重ね合わせる処理と、リード線の側面部を押圧する処理と、リード線と電極箔の重ね合わせ部に加圧しながら超音波エネルギを付与して溶接する処理とを含むことを特徴とする。
【００１０】
即ち、超音波溶接接続を行う際に、リード線の側面部を押圧することで、リード線の側面部が電極箔側に押しつけられ、リード線と電極箔間の固定が行われる。リード線における厚みは薄く従って鋭角となっている側面部は容易に反らせることができ、溶接範囲が極めて限られた小型の電解コンデンサのリード線において、該リード線と電極箔を確実に固定することが容易となり、次工程の超音波エネルギを付与する際に、前記リード線と電極箔との間でのずれが確実に防止され、また溶接された後も該リード線の側面部による電極箔への押しつけによりリード線及び電極箔は固定されているため、機械的強度も向上し、超音波溶接の信頼性が向上する。なお、前記リード線の側面部は鋭角であるため、押しつけて電極箔に軽く食い込ませることで、リード線と電極箔との固定を更に確実にすることもできる。
【００１１】
また、前記リード線の側面部のうち少なくとも角部を押圧することを特徴とする。即ち、前記リード線の側面部のうち角部は更に鋭角であるため、しいてはこの押圧により容易に電極箔に食い込ませることができ、作業性の向上、リード線と電極箔の接続性の向上が得られる。
【００１２】
また、超音波エネルギは、単一の溶接用の突部を備えた超音波溶接ホーンにより付与することを特徴とする。即ち、小型の電解コンデンサにおけるリード線と電極箔を接続するには、単一の溶接用の突起にて溶接することで、溶接後の機械的強度を高めることができる。
【００１３】
本発明の電解コンデンサの製造装置は、超音波溶接ホーンとアンビルの間にリード線と電極箔を配置し、該超音波溶接ホーンにて、該リード線と電極箔を溶接する電解コンデンサの超音波溶接装置であって、前記アンビルは前記リード線の側面部を押さえる突起を備えたことを特徴とする。
【００１４】
即ち、超音波溶接ホーンにより該アンビルにリード線と電極箔を押しつけた際に、前記突起により、リード線の側面部が電極箔側に押しつけられ、リード線と電極箔間の固定が行われる。リード線における厚みは薄く従って鋭角となっている側面部は容易に反らせることができ、溶接範囲が極めて限られた小型の電解コンデンサのリード線において、該リード線と電極箔を確実に固定することが容易となり、またその作業性も大幅に向上する。また、アンビルの突起の高さを、前記超音波溶接ホーンからの超音波エネルギ力に合わせて適宜変更するだけで、溶接時にリード線と電極箔との固定を容易に達成することができ、機械的強度を備え、電気的信頼性を有する電解コンデンサを製造することができる。
【００１５】
本発明の電解コンデンサの製造装置は、前記アンビルの突起がリード線の側面部のうち少なくとも角部を押さえるように配置されていることを特徴とする。即ち、前記リード線の側面部のうち角部は更に鋭角であるため、容易に反らせて電極箔と固定できるため、作業性が向上し、製造された電解コンデンサにおけるリード線と電極箔との接続性も向上する。
【００１６】
本発明の電解コンデンサの製造装置は、前記超音波溶接ホーンはその先端部に単一の溶接用の突部を備えたことを特徴とする。即ち、単一の溶接用の突起にて溶接することで、小型の電解コンデンサにおけるリード線と電極箔の接続を容易に達成できる。
【００１７】
本発明の電解コンデンサの製造装置は、前記超音波溶接ホーンは、前記アンビルの突起を収納する収納部を備えたことを特徴とする。即ちアンビルの突起の収納部を設け、電極箔と該電極箔に側面部が押しつけられたリード線と該突起を収納し、これにより、リード線と電極箔を確実に固定でき、超音波エネルギを付与する際のずれが防止される。
【００１８】
また、本発明の電解コンデンサは、超音波溶接接続によりリード線と電極箔が接続されてなる電解コンデンサであって、前記リード線と電極箔を重ね合わせ、この重ね合わせ部の中央に成される超音波溶接による接続部と、リード線の側面部を押圧されてなる押圧部とにより、リード線と電極箔が接続されていることを特徴とする。
【００１９】
即ち、厚みは薄く従って鋭角となっているリード線の側面部が押圧されて電極箔と固定されて超音波溶接されているため、回転やずれなどがなく、また溶接された後も該リード線の側面部による電極箔への押しつけによりリード線及び電極箔は固定されているため、機械的強度も高く、超音波溶接の信頼性が高い。
【００２０】
また、前記リード線の側面部のうち、少なくとも角部が押圧されていることを特徴とする。即ち、前記リード線の側面部のうちさらに鋭角である角部により固定しているため、リード線と電極箔の接続性の向上が得られる。
【００２１】
【実施例】
以下に図面に基づき本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係る電解コンデンサの超音波溶接装置として、超音波溶接ホーンとアンビルとを示している。
【００２２】
この電解コンデンサ用超音波溶接ホーン１は、鋼等の金属材料を用いて形成され、ホーン１の先端に単一の溶接用の突起７が形成されるとともに、図示しない超音波振動源から超音波エネルギが付与される構成である。
【００２３】
超音波溶接ホーン１は角柱状からなり、例えば、図１の（ａ）に示すように、溶接用の突部５として、中央部に多角錐などの尖鋭部を持つ突部５を備えている。この突部５はローレット加工などにより形成される。
【００２４】
突部５は、底面側を正方形とし、点状の尖鋭部を持つ四角錐形であって、鋭角状の頂角を備え、突部５を形成する各側面は二等辺三角形である。この突部５の高さは被溶接部材であるリード線３および電極箔４の厚さ及び溶接深さに応じて設定される。また、超音波溶接ホーン１の隅部には面取りを行ってテーパ状とし、後述するアンビル２の突起７を収納する収納部６が設けられている。収納部６としてはこの他にも、溝を形成するなどしてもよく、テーパ、溝は、上面視円弧状であってもよい。また収納部６の電極箔４と当接する面は、平面、曲面でもよい。収納部６の深さは被溶接部材であるリード線３および電極箔４の厚さに応じて適宜設定される。
【００２５】
アンビル２は角柱状でその頂面には滑り止め用の微小な凹凸１６が形成され、隅部にはリード線３の側面部１５のうち角部１４を反らせるための突起７が形成されている。この突起７は、図１の（ｂ）に示す様に、底面が２等辺三角形の角錐であり、角柱状のアンビル２の隅部の側面から延長して形成されている。この他の突起７としては、円錐、楕円錐、底面が扇状の錐形状のものがあり、またリード線３と当接する面が平面の他、曲面であってもよい。突起７は先端が尖鋭であるとリード線３の側面部１５を押しつけやすく、しいては電極箔４へ食い込ませ易いため好ましいが、先端を面としてもよい。突起７の高さは、リード線３および電極箔４の厚さ、電極箔４へのリード線３の押しつけ深さに応じて適宜設定される。
【００２６】
次に、図２の（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例に係る電解コンデンサの製造方法を示している。
【００２７】
電解コンデンサは、コンデンサ素子が封入される外装ケースを備えており、この外装ケースの開口部はリード線３を挿通する貫通孔を有する弾性ゴムからなる封口部材によって封止される。
【００２８】
リード線３はアルミニウムからなる棒状部材の一部をプレス加工し、平坦部１０と丸棒部９を形成し、該丸棒部９に線材からなるＣＰ線８を溶接して形成される。このリード線３は、アルミニウムなどの主に電極箔４と同一の素材から構成され、表面にエッチング層及びその上に酸化皮膜層が形成された陽極箔と、表面にエッチング層が形成された陰極箔の各々に接続される。このリード線３と両電極箔４との超音波溶接方法について下記に述べる。
【００２９】
図２の（ａ）に示す様に、本発明に係る超音波溶接装置のアンビル２上にリード線３と電極箔４を重ね合わせて配置する。この重ね合わせ部は、そのほぼ中央に前記超音波溶接ホーン１の突部７がくるように配置されている。電極箔４の寸法は、幅１．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、リード線３の平坦部１０の寸法は、幅１ｍｍ、長さ２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍであり、電極箔４とリード線３は端部を揃えてアンビル２上に載置されている。なお、本発明においては、重ねられたリード線３と電極箔４の寸法が、幅、長さともに２ｍｍより小さい寸法にて実施されることが好ましい。
【００３０】
次に、リード線３及び電極箔４がアンビル２上に載置されると、図２の（ｂ）に示すように、上方から超音波溶接ホーン１が該電極箔４に当接されて加圧される。リード線３および電極箔４は超音波溶接ホーン１の溶接用の突部５及び収納部６の当接面１１と、アンビル２の当接面１１及び突起７により挟まれて押さえ込まれるとともに、該アンビル２の突起７により、リード線３平坦部１０の角部１４が押圧されて電極箔４に押しつけられ少量食い込み、リード線３と電極箔４が固定され、位置決めされる。そして、加圧力とともに図示しない超音波溶接源から矢印で示すように超音波エネルギが加えられて、リード線３と電極箔４が溶接される。
【００３１】
次に、図３の（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例に係る電解コンデンサの製造方法により接続されたリード線３と電極箔４の接続状況を示している。
【００３２】
まず、図３の（ａ）に示すように、リード線３の平坦部１０の中央付近に超音波溶接ホーン１の溶接用の突部５による接続部１２と、リード線３の角部１４にアンビル２の突起７による電極箔４に押しつけられた押圧部１３が形成されている。リード線３の平坦部１０の角部１４は容易に電極箔４に押しつけることができ、超音波溶接時においてリード線３と電極箔４との固定が容易となり、従って小型の電解コンデンサにおけるリード線３と電極箔４との接続作業を簡易に達成できる。また溶接後、さらには完成された電解コンデンサにおいても、該押しつけたリード線３の平坦部１０の角部１４により電極箔４との固定が維持され、リード線３のフォーミング加工などの機械的ストレスが加わった場合においても、リード線３と電極箔４との接続は良好である。なお、その他のリード線３と電極箔４の固定方法として、リード線３の平坦部１０の側面部１５の一部を電極箔４に押しつけたり、さらには、図３の（ｂ）に示すように、該リード線３平坦部１０の側面部１５及び角部１４を組み合わせて押しつけることもできる。そしてリード線３平坦部１０の上記電極箔４への押しつける位置に応じて前記アンビル２に突起７が設けられている。
【００３３】
そして、超音波溶接によりリード線３と両電極箔４がそれぞれ接続されると、該両電極箔４、つまり陽極箔と陰極箔の間に電解紙などからなるセパレータが介在されて巻回され、コンデンサ素子が形成される。このコンデンサ素子は上述の様に外装ケースに収納され、開口部を封口部材にて封止されて電解コンデンサが完成する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電解コンデンサの製造方法によれば、溶接時に、リード線における厚みは薄く従って鋭角となっている側面部を押圧して電極箔と固定することで、小面積での溶接が容易となり、また溶接時のリード線と電極箔との間でのズレが抑制され、溶接強度が高く、信頼性の高い接続状態が得られ、電解コンデンサにおいて、振動応力に対する耐力を備えた溶接構造を実現できる。
【００３５】
また、本発明の電解コンデンサの超音波溶接装置によれば、アンビルに設けた突起により、リード線の側面部を電極箔側に押しつけることで、リード線と電極箔を固定することができ、溶接範囲が極めて限られた小型の電解コンデンサのリード線との信頼性の高い接続が達成できる。
【００３６】
また、本願発明の電解コンデンサによれば、厚みは薄く従って鋭角となっているリード線の側面部が押圧されて電極箔と固定されて超音波溶接されているため、回転やずれなどがなく、また溶接された後も該リード線の側面部による電極箔への押しつけによりリード線及び電極箔は固定されているため、機械的強度も高く、超音波溶接の信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る超音波溶接装置のホーンとアンビルを示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る超音波溶接装置を用いてリード線と電極箔の溶接工程を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る超音波溶接装置により接続されたリード線と電極箔の接続状況を示す上面図である。
【図４】従来の超音波溶接装置のホーンとアンビルを示す図である。
【符号の説明】
１超音波溶接ホーン
２アンビル
３リード線
４電極箔
５突部
６収納部
７突起
８ＣＰ線
９丸棒部
１０平坦部
１１当接面
１２接続部
１３押圧部
１４角部
１５側面部
１６凹凸

Claims

リード線と電極箔を重ねて超音波エネルギを付与して溶接する電解コンデンサの製造方法であって、リード線と電極箔を重ね合わせる処理と、リード線の側面部のうち少なくとも角部を押圧する処理と、リード線と電極箔の重ね合わせ部に加圧しながら超音波エネルギを付与して溶接する処理とを含む電解コンデンサの製造方法。
超音波エネルギは、単一の溶接用の突部を備えた超音波溶接ホーンにより付与される請求項１に記載の電解コンデンサの製造方法。
超音波溶接ホーンとアンビルの間にリード線と電極箔を配置し、該超音波溶接ホーンにて、該リード線と電極箔を溶接する電解コンデンサの超音波溶接装置であって、前記溶接する際に、前記アンビルは前記リード線の側面部のうち少なくとも角部を押さえる突起を備えた電解コンデンサの超音波溶接装置。
前記超音波溶接ホーンはその先端部に単一の溶接用の突部を備えた請求項３に記載の電解コンデンサの超音波溶接装置。
前記超音波溶接ホーンは、前記アンビルの突起を収納する収納部を備えた請求項３又は４に記載の電解コンデンサの超音波溶接装置。
超音波溶接接続によりリード線と電極箔が接続されてなる電解コンデンサであって、前記リード線と電極箔を重ね合わせ、この重ね合わせ部の中央に成される超音波溶接による接続部と、リード線の側面部のうち少なくとも角部を押圧されてなる押圧部とにより、リード線と電極箔が接続されてなる電解コンデンサ。