JP2004247579A

JP2004247579A - 電極箔へのリード取付方法

Info

Publication number: JP2004247579A
Application number: JP2003036854A
Authority: JP
Inventors: Shinji Watanabe; 信次渡辺
Original assignee: OMC KK
Current assignee: OMC KK
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【目的】電極箔の表面の酸化皮膜によるコンデンサの機能低下を防止する。
【構成】電極箔１２の表面にレーザ光を照射することにより、酸化皮膜１２ｂを除去して母材１２ａを電極箔１２の表面に露出させ、電極箔１２の表面に露出された母材１２ａにリード１６を位置決めし、リード１６および電極箔１２に針を突き刺して針が突き抜けた側に電極箔１２およびリード１６のバリ３２を生じさせ、バリ３２を押しつぶすことにより電極箔１２とリード１６とを係合させる。したがって、母材１２ａとリード１６との間に電気抵抗となる酸化皮膜１２ｂが巻き込まれる心配はない。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、母材の表面に絶縁皮膜が形成されている電極箔、たとえばアルミ電界コンデンサ，電気二重層コンデンサまたはリチウム電池等の電極箔にリードを取り付けるためのリード取付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミ電界コンデンサは、陽極側電極箔（アルミ箔），電解紙および陰極側電極箔（アルミ箔）を重ねて巻くことにより得られた素子本体と、各電極箔から引き出されたリードとによって構成されており、各リードは、各電極箔に対して電気的に接続されている。
【０００３】
従来、リードを電極箔に対して物理的および電気的に接続する際には、「針かしめ」と称される方法が用いられていた。この方法は、電極箔の表面にリードを位置決めし、リードおよび電極箔に針を突き刺して針が突き抜けた側に電極箔およびリードのバリを生じさせ、バリを押しつぶすことによって電極箔とリードとを係合させるものである（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１０６２０３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術では、電極箔（アルミ箔）の表面に形成されている絶縁性の酸化皮膜（絶縁皮膜）が電気抵抗となってコンデンサのＥＳＲ（直列抵抗）を増大させるおそれがあり、コンデンサの機能が損なわれるおそれがあった。
【０００６】
すなわち、従来技術において、リード１および電極箔２に針を突き刺すと、図１２に示すように、電極箔２の表面に形成されている酸化皮膜２ｂが母材２ａとリード１との間に巻き込まれ、この酸化皮膜２ｂがリード１と母材２ａとの間でＥＳＲ（直列抵抗）を増大させるおそれがあった。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、絶縁皮膜による抵抗の増大を生じることなく、電極箔にリードを確実に接合できる、電極箔へのリード取付方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、「母材１２ａの表面に絶縁皮膜１２ｂが形成されている電極箔１２にリード１６を取り付けるためのリード取付方法であって、（ａ）電極箔１２の表面にレーザ光を照射することにより、絶縁皮膜１２ｂを除去して母材１２ａを電極箔１２の表面に露出させ、（ｂ）電極箔１２の表面に露出された母材１２ａにリード１６を位置決めし、（ｃ）リード１６および電極箔１２の母材１２ａが露出された箇所に針３６ａを突き刺して針３６ａが突き抜けた側に電極箔１２およびリード１６のバリ３２を生じさせ、（ｄ）バリ３２を押しつぶすことにより、電極箔１２とリード１６とを係合させる、電極箔へのリード取付方法」である。
【０００９】
この発明では、電極箔１２の表面の絶縁皮膜１２ｂをレーザ光により除去した後に、電極箔１２とリード１６とを「針かしめ」により接合するようにしているので、電極箔１２の母材１２ａとリード１６との間に電気抵抗となる絶縁皮膜１２ｂが巻き込まれる心配はない。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、「（ｄ）工程の後に、（ｅ）針３６ａによって形成された孔４８の内周部にレーザ光を照射することにより、リード１６と電極箔１２の母材１２ａとを溶接するようにした」ことを特徴とする。
【００１１】
この発明では、リード１６と電極箔１２の母材１２ａとを孔４８の内周部で溶接するようにしているので、これらをより確実に接合できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例の「電極箔へのリード取付方法」は、図１に示すようなアルミ電解コンデンサ１０において、陽極側電極箔１２および陰極側電極箔１４のそれぞれにリード１６を取り付けるために用いられるものである。
【００１３】
アルミ電解コンデンサ１０（図１）は、陽極側電極箔（アルミ箔）１２，電解紙１８および陰極側電極箔（アルミ箔）１４を重ねて巻くことにより得られた素子本体２０と、各電極箔１２および１４から引き出されたリード１６とを備えており、リード１６には、各電極箔１２および１４との接続が容易なように、図２に示すような板状の接続部１６ａが形成されている。
【００１４】
以下には、図３〜図７に従って、この実施例の「電極箔へのリード取付方法」について説明する。ただし、リード１６を陽極側電極箔１２に取り付ける場合と陰極側電極箔１４に取り付ける場合とでは何ら相違がないので、以下には、リード１６を陽極側電極箔１２に取り付ける場合についてのみ説明する。
【００１５】
この実施例では、まず、図３に示すように、レーザ光照射装置２２を用いて電極箔１２の表面にある絶縁皮膜１２ｂを除去する。つまり、電極箔１２は、導電性の母材（アルミニウム）１２ａの表面に絶縁性の酸化皮膜（アルマイト）１２ｂが形成された構造を有しているため、後工程において電極箔１２とリード１６との電気的な接続を確保するために酸化皮膜１２ｂを予め除去しておく。
【００１６】
レーザ光照射装置２２は、電極箔１２の表面の所定箇所にレーザ光を照射することにより、酸化皮膜１２ｂを除去するものであり、レーザ発振部２４，スキャニングヘッド２６およびこれらを互いに接続するための光ファイバー２８によって構成されている。
【００１７】
レーザ発振部２４は、ＹＡＧロッド２４ａ，全反射ミラー２４ｂ，出力ミラー２４ｃ，励起源２４ｄ，レーザ電源２４ｅおよび集光レンズ２４ｆによって構成されており、レーザ電源２４ｅから励起源２４ｄに与える電力を調節することによりレーザ光の出力が所定範囲内で任意に設定される。
【００１８】
スキャニングヘッド２６は、Ｘ軸ガルバノメータ（図示省略）によって駆動されるＸ軸スキャンミラー２６ａ，Ｙ軸ガルバノメータ（図示省略）によって駆動されるＹ軸スキャンミラー２６ｂ，コリメータレンズ２６ｃおよび集光レンズ２６ｄによって構成されており、Ｘ軸スキャンミラー２６ａおよびＹ軸スキャンミラー２６ｂの角度を調節することにより酸化皮膜１２ｂに対するレーザ光の照射位置が所定範囲内で任意に設定される。
【００１９】
レーザ光照射装置２２を用いて酸化皮膜１２ｂを除去する際には、図３に示すように、電極箔１２の表面にある酸化皮膜１２ｂに対して集光レンズ２６ｄの焦点を位置決めし、所定の出力でレーザ光を照射する。
【００２０】
酸化皮膜１２ｂの除去が完了すると、図４に示すように、電極箔１２の表面に露出した母材１２ａに対してリード１６を位置決めし、続いて、図５および図６に示すように、バリ形成装置３０を用いてバリ３２（図６）を形成する。
【００２１】
バリ形成装置３０は、電極箔１２およびリード１６を支持する支持部３４と、電極箔１２およびリード１６に穿孔する穿孔部３６とによって構成されている。支持部３４は、電極箔１２を受ける台座３４ａと、リード１６を電極箔１２に押し付ける押圧部３４ｂとによって構成されており、台座３４ａには、バリ３２を受け入れるための孔３８が形成されており、押圧部３４ｂには、穿孔部３６の針３６ａを挿通させるための孔４０が形成されている。一方、穿孔部３６は、電極箔１２およびリード１６に穿孔する２本の針３６ａと、針３６ａを支持部３４に対して近接・離間する方向へ移動させるための駆動部３６ｂとによって構成されている。
【００２２】
バリ形成装置３０を用いてバリ３２（図６）を形成する際には、まず、図５に示すように、支持部３４の台座３４ａで電極箔１２を受け、押圧部３４ｂによってリード１６を電極箔１２に押し付けて固定する。そして、図６に示すように、駆動部３６ｂによって針３６ａを押し下げることにより、針３６ａをリード１６および電極箔１２の母材１２ａが露出された箇所に突き刺して、針３６ａが突き抜けた側に電極箔１２およびリード１６のバリ３２を生じさせる。
【００２３】
すると、針３６ａによって突き破られたリード１６が電極箔１２の母材１２ａに押し付けられ、リード１６と電極箔１２とが電気的に接続される（図８参照）。つまり、針３６ａが突き刺される箇所では、電極箔１２の表面の酸化皮膜１２ｂが除去されているので、リード１６と電極箔１２の母材１２ａとが酸化皮膜１２ｂを介さずに直接接触される。
【００２４】
リード１６および電極箔１２にバリ３２を形成した後は、図７に示すように、圧接装置４２を用いてバリ３２を押しつぶし、リード１６と電極箔１２とを係合させる。
【００２５】
圧接装置４２は、リード１６を押さえるリード側押圧部４４と、バリ３２を押さえる電極側押圧部４６とによって構成されている。リード側押圧部４４は、リード１６に当接される押圧板４４ａと、押圧板４４ａをリード１６に対して近接・離間する方向へ移動させるための駆動部４４ｂとによって構成されており、電極側押圧部４６は、バリ３２に圧接される圧接部４６ａと、圧接部４６ａを電極箔１２に対して近接・離間する方向へ移動させるための駆動部４６ｂとによって構成されている。
【００２６】
圧接装置４２を用いてバリ３２を押しつぶす際には、駆動部４４ｂによって押圧板４４ａをリード１６の表面に位置決めするとともに、駆動部４６ｂによって圧接部４６ａをバリ３２に押し付ける。
【００２７】
すると、図８に示すように、バリ３２が電極箔１２の表面に圧接されて、リード１６と電極箔１２とが係合され、リード１６が電極箔１２から離脱するのが防止される。
【００２８】
この実施例によれば、酸化皮膜１２ｂを予め除去しておくことによって、リード１６と電極箔１２の母材１２ａとを確実に接触させるようにしているので、酸化皮膜１２ｂによってＥＳＲ（直列抵抗）が増大するのを防止でき、アルミ電解コンデンサ１０の機能低下を防止できる。
【００２９】
なお、上述の実施例では、電極箔１２の片面においてのみ酸化皮膜１２ｂを除去するようにしているが、両面において酸化皮膜１２ｂを除去するようにしてもよい。この場合には、レーザ光照射装置２２（図３）を電極箔１２の上面側だけでなく、下面側にも配置する必要があるが、レーザ発振部２４は上下両側で共有してもよい。
【００３０】
また、上述の実施例では、リード１６と電極箔１２とを２点で接合するようにしているが、１点または３点以上で接合するようにしてもよい。
【００３１】
そして、上述の実施例では、リード１６と電極箔１２とを互いに係合させた段階で接合作業を終了するようにしているが、たとえば図９に示すように、係合工程の後に、針３６ａによって形成された孔４８の内周部にレーザ光を照射することによって、リード１６と電極箔１２とを互いに溶接するようにしてもよい。そして、この場合のレーザ光照射装置としては、酸化皮膜１２ｂの除去に用いたものを、出力を高めて用いるようにしてもよいし、これとは別のレーザ光照射装置を用いるようにしてもよい。
【００３２】
また、上述の実施例では、スキャニングヘッド２６を用いて電極箔１２の複数箇所（２箇所）にレーザ光を照射するようにしているが、たとえば図１０に示すように、酸化皮膜１２ｂを除去しようとする箇所のそれぞれに対応させて照射ユニット５０を配置し、レーザ発振部５２において分光されたレーザ光を、光ファイバ５４を通して各照射ユニット５０へ与えるようにしてもよい。このような複数の照射ユニット５０を用いる構成は、大型コンデンサの電極箔１２にリード１６を取り付ける場合に適する。
【００３３】
また、上述の実施例では、酸化皮膜１２ｂを除去するためにＹＡＧレーザを用いるようにしているが、これに代えて、エキシマレーザ，ガラスレーザ，ＣＯ２レーザまたは半導体レーザ等を用いるようにしてもよい。ただし、ＣＯ２レーザのように光ファイバーによる伝送が困難なものについては、図１１に示すように、ビームスプリッタ５６やミラー５８を用いて伝送するようにしてもよい。
【００３４】
さらに、本発明は、アルミ電解コンデンサ１０の他に、電気二重層コンデンサやリチウム電池等の電極箔にリードを取り付ける場合にも適用可能である。つまり、本発明は、絶縁皮膜が形成されている電極箔にリードを取り付ける場合に幅広く適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、電極箔の表面にレーザ光を照射することにより絶縁皮膜を予め除去するようにしているので、リードおよび電極箔に針を突き刺したときには、リードと電極箔の母材とが絶縁皮膜を介さずに直接接触することになる。したがって、絶縁皮膜によってＥＳＲ（直列抵抗）が増大する心配はなく、電解コンデンサの機能低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミ電解コンデンサを示す斜視図である。
【図２】電極箔にリードを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図３】酸化皮膜を除去する工程を示す図である。
【図４】電極箔に対してリードを位置決めする工程を示す図である。
【図５】電極箔に対してリードを固定する工程を示す図である。
【図６】リードおよび電極箔に針を突き刺す工程を示す図である。
【図７】バリを押しつぶす工程を示す図である。
【図８】リードと電極箔とを互いに係合させた状態を示す図である。
【図９】リードと電極箔とを互いに溶接した状態を示す図である。
【図１０】レーザ光照射装置の変形例を示す図である。
【図１１】レーザ光照射装置の他の変形例を示す図である。
【図１２】従来のリードと電極箔との接合状態を示す図である。
【符号の説明】
１２，１４… 電極箔
１２ａ… 母材
１２ｂ… 酸化皮膜
１６… リード
２２… レーザ光照射装置
３０… バリ形成装置
３２… バリ
４２… 圧接装置

Claims

母材の表面に絶縁皮膜が形成されている電極箔にリードを取り付けるためのリード取付方法であって、
（ａ）前記電極箔の表面にレーザ光を照射することにより、前記絶縁皮膜を除去して前記母材を前記電極箔の表面に露出させ、
（ｂ）前記電極箔の表面に露出された前記母材に前記リードを位置決めし、
（ｃ）前記リードおよび前記電極箔の前記母材が露出された箇所に針を突き刺して前記針が突き抜けた側に前記電極箔および前記リードのバリを生じさせ、
（ｄ）前記バリを押しつぶすことにより、前記電極箔と前記リードとを係合させる、電極箔へのリード取付方法。
前記（ｄ）工程の後に、（ｅ）前記針によって形成された孔の内周部にレーザ光を照射することにより、前記リードと前記電極箔の前記母材とを溶接するようにした、請求項１に記載の電極箔へのリード取付方法。