JP2013122973A - Connection structure of metal foil, connection method of the same, and capacitor - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ光線の照射による溶融物の飛散を防止して、残留凝固部により複数の金属箔を確実に接続することができる金属箔の接続構造を提供する。
【解決手段】積層された複数の金属箔２の端面２ａにレーザ光線５の照射対象となる被照射部が形成され、被照射部にレーザ光線５を照射することにより形成されたレーザ接続部６を備えた金属箔の接続構造であって、レーザ光線５を照射により金属箔２の積層方向に連続してレーザ接続部６が形成され、レーザ接続部６の始端および終端には、レーザ光線５が照射されることで形成された穴部７が設けられ、穴部７に残留凝固部９が保持される。
【選択図】図５Disclosed is a metal foil connection structure capable of preventing a molten material from being scattered by irradiation of a laser beam and reliably connecting a plurality of metal foils by a residual solidified portion.
An irradiated portion to be irradiated with a laser beam is formed on end surfaces of a plurality of laminated metal foils, and a laser connection portion is formed by irradiating the irradiated portion with the laser beam. The laser connection part 6 is continuously formed in the laminating direction of the metal foil 2 by irradiation with the laser beam 5, and the laser beam 5 is provided at the start and end of the laser connection part 6. Is formed, and the residual solidified portion 9 is held in the hole 7.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、積層された複数の金属箔同士の端面にレーザ光線を照射して互いに接続する金属箔の接続構造及びその接続方法及びコンデンサに関する。 The present invention relates to a metal foil connection structure, a connection method thereof, and a capacitor that are connected to each other by irradiating laser beams onto end surfaces of a plurality of laminated metal foils.
従来のコンデンサでは、その製造時において、複数の積層されたアルミ箔リード（金属箔）の束を銅板治具により挟みこんで、アルミ箔リードの束の先端を切断して端面を揃えてからレーザ光線を用いてアルミ箔リードの束を互いに溶接している（例えば、特許文献１参照）。 In a conventional capacitor, a plurality of laminated aluminum foil leads (metal foil) bundles are sandwiched between copper plate jigs at the time of manufacturing, and the tips of the aluminum foil lead bundles are cut to align the end faces before laser. A bundle of aluminum foil leads is welded to each other using light (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１に記載のコンデンサにあっては、その製造時において、アルミ箔（金属箔）の束の端面にレーザ光線を照射した際に、レーザ照射により溶融された溶融物が、複数のアルミ箔の間に残留して凝固された残留凝固部となることで、互いのアルミ箔が接続されるようになっている。しかしながら、レーザ照射によるエネルギーにより溶融物が飛散してしまい、残留凝固部が形成されずに、例えばボイドが生じるなど、積層されたアルミ箔同士に、電気的に未接続な部位が生じてしまうという問題がある。 In the capacitor described in Patent Document 1, when the end face of a bundle of aluminum foils (metal foils) is irradiated with a laser beam at the time of manufacture, the melted material melted by the laser irradiation is a plurality of aluminum foils. The aluminum foils are connected to each other by forming a residual solidified portion that remains between and solidified. However, the molten material scatters due to the energy of the laser irradiation, and the residual solidified portion is not formed. For example, voids are generated, and thus electrically unconnected portions are generated between the laminated aluminum foils. There's a problem.
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、レーザ光線の照射による溶融物の飛散を防止して、残留凝固部により複数の金属箔を確実に接続することができる金属箔の接続構造及びその接続方法及びコンデンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and prevents metal from being scattered by irradiation with a laser beam, and can reliably connect a plurality of metal foils by a residual solidified portion. It is an object of the present invention to provide a connection structure, a connection method thereof, and a capacitor.
前記課題を解決するために、本発明の金属箔の接続構造は、
積層された複数の金属箔の端面にレーザ光線の照射対象となる被照射部が形成され、該被照射部に前記レーザ光線を照射することにより形成されたレーザ接続部を備えた金属箔の接続構造であって、
前記レーザ光線を照射により前記金属箔の積層方向に連続して前記レーザ接続部が形成され、該レーザ接続部の始端および終端には、前記レーザ光線が照射されることで形成された穴部が設けられ、該穴部に残留凝固部が保持されることを特徴としている。
この特徴によれば、複数の金属箔同士の接続作業に用いるレーザ光線を利用して穴部を形成し、レーザ光線の照射点から溶融物が飛散されたときに、その飛散された溶融物が穴部に保持されて残留凝固部が形成されるため、レーザ光線の照射による溶融物の飛散を防止して、残留凝固部により複数の金属箔を確実に接続することができる。
In order to solve the above problems, the metal foil connection structure of the present invention is:
Connection of a metal foil provided with a laser connection portion formed by irradiating the irradiated portion with the laser beam, where an irradiated portion to be irradiated with the laser beam is formed on the end faces of the laminated metal foils Structure,
The laser connection part is formed continuously in the stacking direction of the metal foil by irradiating the laser beam, and the hole part formed by irradiating the laser beam is provided at the start and end of the laser connection part. Provided, and the residual solidified portion is held in the hole.
According to this feature, a hole is formed using a laser beam used for connecting a plurality of metal foils, and when the melt is scattered from the irradiation point of the laser beam, the scattered melt is Since the residual solidified part is formed by being held in the hole part, it is possible to prevent the melt from being scattered by the irradiation of the laser beam and to connect the plurality of metal foils reliably by the residual solidified part.
本発明の金属箔の接続構造は、
前記レーザ接続部は、該複数の金属箔の積層方向に延びて前記レーザ光線の照射により形成される加工溝を有することを特徴としている。
この特徴によれば、金属箔の枚数が多数であっても、その全ての端面にレーザ光線を照射することができ、互いの金属箔同士を電気的に接続できる。
The metal foil connection structure of the present invention is
The laser connection portion has a processing groove extending in the stacking direction of the plurality of metal foils and formed by irradiation with the laser beam.
According to this feature, even when the number of metal foils is large, all end faces can be irradiated with a laser beam, and the metal foils can be electrically connected to each other.
本発明の金属箔の接続構造は、
前記レーザ光線の照射により飛散された溶融物が前記加工溝の内壁に残留して前記複数の金属箔の積層方向に連続する残留凝固部が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、複数の金属箔の積層方向に連続する残留凝固部により互いの金属箔同士を電気的に接続できる。
The metal foil connection structure of the present invention is
The molten material scattered by the irradiation of the laser beam remains on the inner wall of the processing groove, and a residual solidified portion that is continuous in the stacking direction of the plurality of metal foils is formed.
According to this feature, the metal foils can be electrically connected to each other by the residual solidified portion that is continuous in the stacking direction of the plurality of metal foils.
本発明の金属箔の接続構造は、
前記積層された複数の金属箔を金属板により両面側から挟み込むことで、該複数の金属箔と該金属板とで前記被照射部が構成され、該金属板の端面に前記穴部が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、複数の金属箔を挟み込む強度を有する所定厚みの金属板により被照射部の形状を維持できるようになり、かつこの金属板にレーザ光線の照射を行うことで、穴部を形成し易くなる。
The metal foil connection structure of the present invention is
By sandwiching the plurality of laminated metal foils from both sides with metal plates, the irradiated portion is constituted by the plurality of metal foils and the metal plates, and the holes are formed on the end surfaces of the metal plates. It is characterized by that.
According to this feature, the shape of the irradiated portion can be maintained by a metal plate having a predetermined thickness having a strength to sandwich a plurality of metal foils, and the hole is formed by irradiating the metal plate with a laser beam. It becomes easy to form.
本発明の金属箔の接続方法は、
積層された複数の金属箔の端面のレーザ光線の照射対象となる被照射部に対してレーザ光線を積層方向に走査しながら照射し、前記複数の金属箔を互いに接続する金属箔の製造方法であって、
前記被照射部に前記レーザ光線によって穴部を設け、該レーザ光線を前記穴部より積層方向に走査しながら照射することで連続したレーザ接続部を形成するとともに、少なくとも前記穴部に残留凝固部が保持されることを特徴としている。
この特徴によれば、複数の金属箔同士の接続作業に用いるレーザ光線を利用して穴部を形成し、レーザ光線の照射点から溶融物が飛散されたときに、その飛散された溶融物が穴部に保持されて残留凝固部が形成されるため、レーザ光線の照射による溶融物の飛散を防止して、残留凝固部により複数の金属箔を確実に接続することができる。
The method for connecting the metal foil of the present invention is as follows.
A method for producing a metal foil in which laser beams are irradiated while scanning in a laminating direction to an irradiated portion that is an object of laser beam irradiation on end surfaces of a plurality of laminated metal foils, and the plurality of metal foils are connected to each other. There,
A hole portion is provided in the irradiated portion by the laser beam, and a continuous laser connection portion is formed by irradiating the laser beam while scanning in the stacking direction from the hole portion, and at least the residual solidified portion in the hole portion. Is maintained.
According to this feature, a hole is formed using a laser beam used for connecting a plurality of metal foils, and when the melt is scattered from the irradiation point of the laser beam, the scattered melt is Since the residual solidified part is formed by being held in the hole part, it is possible to prevent the melt from being scattered by the irradiation of the laser beam and to connect the plurality of metal foils reliably by the residual solidified part.
本発明の金属箔の接続方法は、
前記積層された複数の金属箔を金属板により両面側から挟み込むことで、該複数の金属箔と該金属板とで前記被照射部が構成され、該金属板の端面に前記穴部が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、複数の金属箔を挟み込む強度を有する所定厚みの金属板により被照射部の形状を維持できるようになり、かつこの金属板にレーザ光線の照射を行うことで、穴部を形成し易くなる。
The method for connecting the metal foil of the present invention is as follows.
By sandwiching the plurality of laminated metal foils from both sides with metal plates, the irradiated portion is constituted by the plurality of metal foils and the metal plates, and the holes are formed on the end surfaces of the metal plates. It is characterized by that.
According to this feature, the shape of the irradiated portion can be maintained by a metal plate having a predetermined thickness having a strength to sandwich a plurality of metal foils, and the hole is formed by irradiating the metal plate with a laser beam. It becomes easy to form.
本発明の金属箔の接続方法は、
前記レーザ光線の前記被照射部に対する照射角度は、該レーザ光線の走査方向に対して前傾から後傾の範囲内の任意の角度に設定されることを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光線の照射により積層方向に並んだ複数の金属箔を同時に溶融させることができ、互いの金属箔同士の電気的な接続を効率的に行うことができる。
The method for connecting the metal foil of the present invention is as follows.
An irradiation angle of the laser beam to the irradiated portion is set to an arbitrary angle within a range of forward tilt to backward tilt with respect to the scanning direction of the laser beam.
According to this feature, a plurality of metal foils arranged in the stacking direction can be melted simultaneously by irradiation with a laser beam, and electrical connection between the metal foils can be performed efficiently.
本発明の金属箔の接続方法は、
前記レーザ光線の前記被照射部に対する照射角度は、該レーザ光線の走査方向に対して後傾の角度に設定されることを特徴としている。
この特徴によれば、レーザ光線の照射点から飛散する溶融物がレーザ光線により形成された穴部に向かって飛散されるようになり、互いの金属箔同士の電気的な接続を効率的に行うことができる。
The method for connecting the metal foil of the present invention is as follows.
An irradiation angle of the laser beam to the irradiated portion is set to an angle inclined backward with respect to the scanning direction of the laser beam.
According to this feature, the melt scattered from the irradiation point of the laser beam is scattered toward the hole formed by the laser beam, and the electrical connection between the metal foils is efficiently performed. be able to.
本発明の金属箔の接続方法は、
前記レーザ光線の焦点は、前記被照射部の表面に設定されることを特徴としている。
この特徴によれば、被照射部の表面の溶融が素早くなされるようになり、該表面の溶融熱が深部にまで即座に伝導され、レーザ光線が深部に進入し易くなり、レーザ光線の照射による互いの金属箔同士の電気的な接続を効率的に行うことができる。
The method for connecting the metal foil of the present invention is as follows.
The focal point of the laser beam is set on the surface of the irradiated portion.
According to this feature, the surface of the irradiated part can be quickly melted, the heat of fusion of the surface is immediately conducted to the deep part, and the laser beam easily enters the deep part. Electrical connection between the metal foils can be performed efficiently.
本発明に係る金属箔の接続構造及びその接続方法及びコンデンサを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。 A metal foil connection structure, a connection method thereof, and a mode for carrying out a capacitor according to the present invention will be described below based on examples.
実施例に係る金属箔の接続構造及びその接続方法及びコンデンサにつき、図１から図１２を参照して説明する。電解コンデンサ等に用いられる本発明の適用されたコンデンサ素子である。このコンデンサ素子１は、複数枚のアルミニウム箔２（金属箔）が積層されて形成されており、陽極用のアルミニウム箔は、エッチング処理によって拡面化され、その上に酸化皮膜層が設けられ、陰極用のアルミニウム箔は、エッチング処理によって拡面化されている。 A metal foil connection structure, a connection method thereof, and a capacitor according to an embodiment will be described with reference to FIGS. It is a capacitor element to which the present invention is applied for use in an electrolytic capacitor or the like. The capacitor element 1 is formed by laminating a plurality of aluminum foils 2 (metal foils). The aluminum foil for an anode is enlarged by an etching process, and an oxide film layer is provided thereon. The aluminum foil for the cathode is enlarged by etching.
なお、陽極アルミニウム箔２と陰極アルミニウム箔２とが交互に積層されており、陽極箔用のアルミニウム箔２と陰極箔用のアルミニウム箔２との間には、セパレータ（図示略）が配置されている。 The anode aluminum foil 2 and the cathode aluminum foil 2 are alternately laminated, and a separator (not shown) is disposed between the aluminum foil 2 for the anode foil and the aluminum foil 2 for the cathode foil. Yes.
図１に示すように、各々のアルミニウム箔２には、タブ部３が形成されており、陽極箔用のタブ部３同士が束ねられるとともに、陰極箔用のタブ部３同士が束ねられている。陽極用のタブ部３は、表面に設けられた酸化皮膜層が除去され、又は予め無いように形成されると好ましい。そして、積層されたタブ部３の束を前後両面からアルミニウム板４（金属板）が挟持し、タブ部３の束を前後方向（積層方向）から押圧して、積層されたタブ部３同士の間の隙間をなくすようにする。 As shown in FIG. 1, each aluminum foil 2 is formed with a tab portion 3. The tab portions 3 for the anode foil are bundled together, and the tab portions 3 for the cathode foil are bundled together. . The anode tab portion 3 is preferably formed so that the oxide film layer provided on the surface is removed or formed in advance. And the aluminum plate 4 (metal plate) clamps the bundle | flux of the laminated | stacked tab part 3 from front and back both surfaces, presses the bundle | flux of the tab part 3 from the front-back direction (stacking direction), and between the laminated tab parts 3 mutually. Try to eliminate gaps between them.
そして、タブ部３（アルミニウム箔２）の束の上端側の端面２ａ（被照射部）は、必要に応じてその先端部を研磨、研削または切断等の手法にて平面状に揃えられる。また、タブ部３の束、即ち積層されたアルミニウム箔２を前後両面から挟持するアルミニウム板４のうち、一方のアルミニウム板４には、コンデンサ素子１を収納する外装ケース（図示略）の外部に導出される外部端子部４ｂが延設されている。 And the end surface 2a (irradiation part) of the upper end side of the bundle of the tab part 3 (aluminum foil 2) is aligned in a planar shape by a technique such as polishing, grinding or cutting, if necessary. In addition, among the aluminum plates 4 that sandwich the bundle of tab portions 3, that is, the laminated aluminum foils 2 from the front and rear surfaces, one aluminum plate 4 is outside the outer case (not shown) that houses the capacitor element 1. The lead-out external terminal portion 4b is extended.
なお、本実施例では、純度９９．９９％のアルミニウムで形成されたアルミニウム箔２を用いており、タブ部３の厚さは、０．０３ｍｍ（３０μｍ）となっている。このアルミニウム箔２を３０枚程度積層してコンデンサ素子１を構成する。また、アルミニウム板４の厚さは、１ｍｍとなっている。 In the present embodiment, the aluminum foil 2 formed of aluminum having a purity of 99.99% is used, and the thickness of the tab portion 3 is 0.03 mm (30 μm). About 30 aluminum foils 2 are laminated to form the capacitor element 1. The thickness of the aluminum plate 4 is 1 mm.
また、後述するように、アルミニウム箔２の端面２ａには、レーザ光線５が照射されて、アルミニウム箔２同士を互いに接続するレーザ接続部６が形成される。なお、本実施例では、Ｑｓｗ−Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（パルス発振）を用いている。なお、本実施例におけるレーザ光線５の使用条件は、レンズ焦点距離３０ｍｍ、発振周波数１〜５ｋＨｚ、ピーク出力１１ｋＷ、走査速度１〜１０ｍｍ／ｓとなっている。さらに、レーザ光線５の焦点は、アルミニウム箔２の端面２ａ（表面）に設定されている。 Further, as will be described later, a laser connection portion 6 that connects the aluminum foils 2 to each other is formed on the end surface 2a of the aluminum foil 2 by irradiation with a laser beam 5. In this embodiment, a Qsw-Nd: YAG laser (pulse oscillation) is used. The use conditions of the laser beam 5 in this embodiment are a lens focal length of 30 mm, an oscillation frequency of 1 to 5 kHz, a peak output of 11 kW, and a scanning speed of 1 to 10 mm / s. Further, the focal point of the laser beam 5 is set on the end face 2 a (surface) of the aluminum foil 2.
なお、レーザ光線５の焦点がアルミニウム箔２の端面２ａに設定されることで、アルミニウム箔２の端面２ａ（表面）の溶融が素早くなされるようになり、この端面２ａ（表面）の溶融熱が深部にまで即座に伝導され、レーザ光線５が深部に進入し易くなり、レーザ光線５の照射による互いのアルミニウム箔２同士の電気的な接続を効率的に行うことができる。 The focal point of the laser beam 5 is set on the end surface 2a of the aluminum foil 2, so that the end surface 2a (surface) of the aluminum foil 2 is quickly melted, and the heat of fusion of the end surface 2a (surface) is reduced. The laser beam 5 is immediately conducted to the deep part, and the laser beam 5 easily enters the deep part, and the electrical connection between the aluminum foils 2 by the irradiation of the laser beam 5 can be efficiently performed.
図２に示すように、アルミニウム板４及びアルミニウム箔２の端面２ａ，４ａには、直線状のレーザ接続部６が複数条形成されることで、アルミニウム板４及びアルミニウム箔２同士が互いに接続される。１条のレーザ接続部６は、アルミニウム箔２が積層された積層方向に延設されており、一方のアルミニウム板４から他方のアルミニウム板４まで連続的に形成されている。このようにすることで、アルミニウム箔２の枚数が多数であっても、その全ての端面２ａにレーザ光線５を照射することができ、互いのアルミニウム箔２同士を電気的に接続できる。 As shown in FIG. 2, a plurality of linear laser connection portions 6 are formed on the end faces 2a and 4a of the aluminum plate 4 and the aluminum foil 2, so that the aluminum plate 4 and the aluminum foil 2 are connected to each other. The The single laser connection portion 6 extends in the stacking direction in which the aluminum foils 2 are stacked, and is continuously formed from one aluminum plate 4 to the other aluminum plate 4. By doing in this way, even if there are many aluminum foils 2, the laser beam 5 can be irradiated to all the end surfaces 2a, and the aluminum foils 2 can be electrically connected to each other.
図３に示すように、レーザ接続部６を形成する際には、先ず、レーザ光線５を一方のアルミニウム板４の端面４ａに照射する。このレーザ光線５の照射点の直径は、アルミニウム板４の端面４ａの幅よりも小さい寸法となっており、アルミニウム板４の端面４ａにピンポイントで照射される。また、レーザ光線５の照射方向は、アルミニウム板４の端面４ａに対して垂直をなすようにする。このレーザ光線５を１秒ほど照射してアルミニウム板４に穴部７を形成する。この最初に形成される穴部７がレーザ接続部６の始端となる。 As shown in FIG. 3, when forming the laser connection portion 6, first, an end surface 4 a of one aluminum plate 4 is irradiated with a laser beam 5. The diameter of the irradiation point of the laser beam 5 is smaller than the width of the end surface 4a of the aluminum plate 4, and the end surface 4a of the aluminum plate 4 is irradiated at a pinpoint. The irradiation direction of the laser beam 5 is perpendicular to the end surface 4a of the aluminum plate 4. The laser beam 5 is irradiated for about 1 second to form a hole 7 in the aluminum plate 4. The hole 7 formed first is the starting end of the laser connection portion 6.
なお、複数のアルミニウム箔２を挟み込む強度を有する所定厚みのアルミニウム板４により端面４ａの形状を維持できるようになり、かつこの所定厚みを有するアルミニウム板４にレーザ光線５の照射を行うことで、穴部７を形成し易くなっている。 In addition, it becomes possible to maintain the shape of the end surface 4a by the aluminum plate 4 having a predetermined thickness having the strength to sandwich the plurality of aluminum foils 2, and by irradiating the aluminum plate 4 having the predetermined thickness with the laser beam 5, It is easy to form the hole 7.
図４に示すように、レーザ光線５の照射点をアルミニウム箔２の積層方向に移動させる。なお、このときのレーザ光線５の走査速度（相対移動速度）は、前述の通り、１〜１０ｍｍ／ｓとなっており、アルミニウム箔２の厚さや大きさ等により適宜変更される。なお、本実施例では、アルミニウム箔２を固定してレーザ光線５の照射点を移動させるようにしているが、レーザ光線５の照射点を固定してアルミニウム箔２を移動させるようにしてもよい。 As shown in FIG. 4, the irradiation point of the laser beam 5 is moved in the stacking direction of the aluminum foil 2. The scanning speed (relative movement speed) of the laser beam 5 at this time is 1 to 10 mm / s as described above, and is appropriately changed depending on the thickness and size of the aluminum foil 2. In the present embodiment, the aluminum foil 2 is fixed and the irradiation point of the laser beam 5 is moved, but the irradiation point of the laser beam 5 may be fixed and the aluminum foil 2 may be moved. .
また、パルス発振によるレーザ光線５の照射によりアルミニウムが段階的に溶融された溶融物８が発生して飛散するようになる。この溶融物８は、大きさが５〜１０μｍ程度の微細な飛散粒子となっている。この溶融物８は、先に形成された穴部７に向かって飛散されるようになり、この穴部７内に保持され、その後、溶融物８が凝固されて穴部７の内壁に付着して残留凝固部９を形成する。 In addition, a melt 8 in which aluminum is melted stepwise is generated and scattered by the irradiation of the laser beam 5 by pulse oscillation. The melt 8 is fine scattered particles having a size of about 5 to 10 μm. The melt 8 is scattered toward the previously formed hole 7 and is held in the hole 7, and then the melt 8 is solidified and adheres to the inner wall of the hole 7. Thus, the residual solidified portion 9 is formed.
また、レーザ光線５の照射点の移動に伴い、アルミニウム箔２の積層方向に沿って加工溝１０が形成される。この加工溝１０は、前述の穴部７よりも、深さが若干浅く、かつ幅も若干小さいスリット状をなしている。なお、加工溝１０が形成される際にも、パルス発振によるレーザ光線５の照射により段階的に溶融物８が発生して飛散するようになり、この溶融物８は、加工溝１０の内壁に付着して残留凝固部９を形成する（図６参照）。 Further, along with the movement of the irradiation point of the laser beam 5, the processed groove 10 is formed along the stacking direction of the aluminum foil 2. The processed groove 10 has a slit shape that is slightly shallower and slightly smaller in width than the hole 7 described above. Even when the processed groove 10 is formed, the melt 8 is generated and scattered stepwise by the irradiation of the laser beam 5 by pulse oscillation, and the melt 8 is scattered on the inner wall of the processed groove 10. It adheres to form a residual solidified portion 9 (see FIG. 6).
図５に示すように、レーザ光線５の照射点が他方のアルミニウム板４の端面４ａにまで移動されると、このレーザ光線５を１秒ほど照射してアルミニウム板４に穴部７を形成する。この最後に形成される穴部７がレーザ接続部６の終端となる。本実施例では、始端と終端に形成された穴部７と加工溝１０とでレーザ接続部６が構成される。 As shown in FIG. 5, when the irradiation point of the laser beam 5 is moved to the end surface 4 a of the other aluminum plate 4, the laser beam 5 is irradiated for about 1 second to form a hole 7 in the aluminum plate 4. . The hole 7 formed last is the end of the laser connection portion 6. In the present embodiment, the laser connection portion 6 is constituted by the hole portion 7 and the processing groove 10 formed at the start end and the end end.
図６に示すように、加工溝１０の内壁に沿って積層方向に連続的に残留凝固部９が付着することで、複数のアルミニウム箔２の積層方向に連続する残留凝固部９により互いのアルミニウム箔２同士を電気的に接続できる。なお、前記加工溝１０及び始端の穴部７には、残留凝固部９のない空間部が形成されている。 As shown in FIG. 6, the residual solidified portions 9 continuously adhere in the laminating direction along the inner wall of the processed groove 10, so that the residual solidified portions 9 continuous in the laminating direction of the plurality of aluminum foils 2 cause each other's aluminum. The foils 2 can be electrically connected. In the processed groove 10 and the hole portion 7 at the start end, a space portion without the residual solidified portion 9 is formed.
このように本発明では、複数のアルミニウム箔２同士の接続作業に用いるレーザ光線５を利用して穴部７を形成し、レーザ光線５の照射点から溶融物８が飛散されたときに、その飛散された溶融物８が穴部７に保持されて残留凝固部９が形成されるため、レーザ光線５の照射による溶融物８の飛散を防止して、残留凝固部９により複数のアルミニウム箔２を確実に接続することができる。なお、飛散された溶融物８を穴部７及び加工溝１０の内壁に効率的に付着させるには、アルゴンガスやヘリウムガスなどのアシストガスをレーザ光線５の照射の際に使用しない方が好ましい。 As described above, in the present invention, when the hole portion 7 is formed using the laser beam 5 used for the connection work between the plurality of aluminum foils 2 and the melt 8 is scattered from the irradiation point of the laser beam 5, Since the scattered melt 8 is held in the hole 7 to form the residual solidified portion 9, the molten solid 8 is prevented from being scattered by the irradiation of the laser beam 5, and the plurality of aluminum foils 2 are prevented by the residual solidified portion 9. Can be securely connected. In order to efficiently attach the scattered melt 8 to the hole 7 and the inner wall of the processing groove 10, it is preferable not to use an assist gas such as argon gas or helium gas when the laser beam 5 is irradiated. .
図７は、レーザ光線５の使用条件として発振周波数が１ｋＨｚとしたときのレーザ接続部６の表面と断面の状態を示す画像である。始端と終端に穴部７が形成され、これら穴部７の間に連続して残留凝固部９が一様に形成されていることが分かる。また、レーザ光線５の使用条件として、発振周波数が１ｋＨｚの場合では、走査速度を１ｍｍ／ｓにすると最も間隙（ボイド）が少なく良好な残留凝固部９を形成できる。また、このときの残留凝固部９の深さは約７８０μｍであった。 FIG. 7 is an image showing a state of a surface and a cross section of the laser connection portion 6 when the oscillation frequency is 1 kHz as a use condition of the laser beam 5. It can be seen that holes 7 are formed at the start and end, and the residual solidified portion 9 is formed uniformly between these holes 7. Further, when the laser beam 5 is used under the condition that the oscillation frequency is 1 kHz, the good residual coagulation portion 9 with the smallest gap (void) can be formed when the scanning speed is 1 mm / s. At this time, the depth of the residual solidified portion 9 was about 780 μm.
なお、レーザ光線５の使用条件として、発振周波数が３ｋＨｚの場合では、走査速度を３ｍｍ／ｓにすると良好な残留凝固部９を形成でき、発振周波数が５ｋＨｚの場合では、走査速度を５ｍｍ／ｓにすると良好な残留凝固部９を形成できる。 When the laser beam 5 is used under the condition that the oscillation frequency is 3 kHz, a good residual coagulation portion 9 can be formed when the scanning speed is 3 mm / s. When the oscillation frequency is 5 kHz, the scanning speed is 5 mm / s. As a result, a good residual solidified portion 9 can be formed.
前述した実施例では、レーザ光線５の照射方向を、アルミニウム板４及びアルミニウム箔２の端面２ａに対して垂直をなすようにしているが、レーザ光線５の照射方向は、レーザ光線５の走査方向に対して前傾から後傾の範囲内の任意の角度に変更することもできる。 In the embodiment described above, the irradiation direction of the laser beam 5 is perpendicular to the end face 2a of the aluminum plate 4 and the aluminum foil 2, but the irradiation direction of the laser beam 5 is the scanning direction of the laser beam 5. However, the angle can be changed to an arbitrary angle within the range of forward tilt to backward tilt.
例えば、図８の変形例１に示すように、レーザ光線５の照射方向を垂直から後傾させる。なお、後傾させたときの傾斜角度θは、約３０度となっている。そして、レーザ光線５を１秒ほど照射して一方のアルミニウム板４に始端の穴部７を形成する。 For example, as shown in Modification 1 in FIG. 8, the irradiation direction of the laser beam 5 is tilted backward from the vertical. The tilt angle θ when tilted backward is about 30 degrees. And the laser beam 5 is irradiated for about 1 second, and the hole 7 of the start end is formed in the one aluminum plate 4.
図９に示すように、レーザ光線５の照射方向を後傾させた状態を維持しつつ、レーザ光線５の照射点をアルミニウム箔２の積層方向に移動させる。このときレーザ光線５の照射点から飛散する溶融物８がレーザ光線５により形成された穴部７に向かって飛散されるようになる。特に、変形例１では、レーザ光線５の照射方向が後傾されているため、溶融物８が下向きに飛散されるようになり、穴部７や加工溝１０の上方の開口から外部に溶融物８が飛散されることが防止され、互いのアルミニウム箔２同士の電気的な接続を効率的に行うことができる。そして、レーザ光線５を１秒ほど照射して他方のアルミニウム板４に終端の穴部７を形成し、レーザ接続部６が形成される。 As shown in FIG. 9, the irradiation point of the laser beam 5 is moved in the stacking direction of the aluminum foil 2 while maintaining the state in which the irradiation direction of the laser beam 5 is tilted backward. At this time, the melt 8 scattered from the irradiation point of the laser beam 5 is scattered toward the hole 7 formed by the laser beam 5. In particular, in Modification 1, since the irradiation direction of the laser beam 5 is tilted backward, the melt 8 is scattered downward, and the melt is exposed to the outside from the opening above the hole 7 and the processing groove 10. 8 is prevented from being scattered, and electrical connection between the aluminum foils 2 can be performed efficiently. Then, a laser beam 5 is irradiated for about 1 second to form a terminal hole 7 in the other aluminum plate 4, and a laser connection 6 is formed.
また、図１０の変形例２に示すように、レーザ光線５の照射方向を垂直から前傾させる。なお、前傾させたときの傾斜角度θは、約３０度となっている。そして、レーザ光線５を１秒ほど照射して一方のアルミニウム板４に始端の穴部７を形成する。 Further, as shown in Modification 2 in FIG. 10, the irradiation direction of the laser beam 5 is tilted forward from the vertical. The tilt angle θ when tilted forward is about 30 degrees. And the laser beam 5 is irradiated for about 1 second, and the hole 7 of the start end is formed in the one aluminum plate 4.
図１１に示すように、レーザ光線５の照射方向を前傾させた状態を維持しつつ、レーザ光線５の照射点をアルミニウム箔２の積層方向に移動させる。このときレーザ光線５の照射点から飛散する溶融物８がレーザ光線５により形成された穴部７に向かって飛散されるようになる。そして、レーザ光線５を１秒ほど照射して他方のアルミニウム板４に終端の穴部７を形成し、レーザ接続部６が形成される。 As shown in FIG. 11, the irradiation point of the laser beam 5 is moved in the stacking direction of the aluminum foil 2 while maintaining the state in which the irradiation direction of the laser beam 5 is tilted forward. At this time, the melt 8 scattered from the irradiation point of the laser beam 5 is scattered toward the hole 7 formed by the laser beam 5. Then, a laser beam 5 is irradiated for about 1 second to form a terminal hole 7 in the other aluminum plate 4, and a laser connection 6 is formed.
なお、レーザ光線５の照射方向を、レーザ光線５の走査方向に対して傾けることで、レーザ光線５の照射により積層方向に並んだ複数の隣り合うアルミニウム箔２を同時に溶融させることができ、互いのアルミニウム箔２同士の電気的な接続を効率的に行うことができる。 In addition, by tilting the irradiation direction of the laser beam 5 with respect to the scanning direction of the laser beam 5, a plurality of adjacent aluminum foils 2 arranged in the stacking direction can be simultaneously melted by the irradiation of the laser beam 5, and The electrical connection between the aluminum foils 2 can be efficiently performed.
図１２（ａ）は、前記実施例に対応したレーザ光線５を傾斜させないで溶接した際のレーザ接続部を示す画像図である。図１２（ｂ）は、前記変形例１に対応したレーザ光線５を後傾させて溶接した際のレーザ接続部を示す画像図である。図１２（ｃ）は、前記変形例２に対応したレーザ光線５を前傾させて溶接した際のレーザ接続部を示す画像図である。 FIG. 12A is an image view showing a laser connection portion when welding without tilting the laser beam 5 corresponding to the embodiment. FIG. 12B is an image view showing a laser connection portion when the laser beam 5 corresponding to the modification 1 is welded by tilting backward. FIG. 12C is an image view showing a laser connection portion when the laser beam 5 corresponding to the modification 2 is welded by tilting forward.
図１２に示すように、残留凝固部９（加工溝１０）の深さは、レーザ光線５を傾斜させない図１２（ａ）が最も深く、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）では、レーザ光線５を傾斜させた分だけ浅くなっていることが分かる。また、残留凝固部９の状態は、レーザ光線５を後傾させた図１２（ｂ）が最も隙間（ボイド）が無く良好であり、残留凝固部９の上端部がアルミニウム箔２の表面よりも低い位置に形成される。この結果からレーザ光線５を後傾させることによって、飛散する溶融物８の飛散方向がアルミニウム箔２の内部側（斜め下方側）に向かうようになり、密な残留凝固部９が形成されることが分かる。 As shown in FIG. 12, the depth of the residual solidified portion 9 (processed groove 10) is deepest in FIG. 12 (a) where the laser beam 5 is not tilted, and in FIGS. 12 (b) and 12 (c), the laser is deep. It can be seen that the light beam 5 is shallower than the tilted angle. In addition, the state of the residual solidified portion 9 is good in FIG. 12B in which the laser beam 5 is tilted backward with the least gap (void), and the upper end portion of the residual solidified portion 9 is more than the surface of the aluminum foil 2. It is formed at a low position. From this result, by tilting the laser beam 5 backward, the scattering direction of the molten melt 8 is directed toward the inner side of the aluminum foil 2 (diagonally below), and a dense residual solidified portion 9 is formed. I understand.
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る。 Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and modifications and additions within the scope of the present invention are included in the present invention. It is.
例えば、前記実施例では、コンデンサとして電解コンデンサ及び固体電解コンデンサを例示してこの電解及び固体コンデンサのコンデンサ素子に本発明が適用されるように説明してきたが、これに限らず、電気２重層コンデンサ、電気化学キャパシタなどの各種コンデンサ、キャパシタに適用でき、さらに電池にも適用できる。また、その他、積層した金属箔の接続に適用できる。 For example, in the above-described embodiment, the electrolytic capacitor and the solid electrolytic capacitor are exemplified as the capacitor, and the present invention is applied to the capacitor element of the electrolytic and solid capacitor. However, the present invention is not limited to this. It can be applied to various capacitors and capacitors such as electrochemical capacitors, and further to batteries. In addition, it can be applied to connection of laminated metal foils.
また、前記実施例では、レーザ接続部６を形成するためにＱｓｗ−Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用いていたが、その他にも炭酸ガスレーザ、ファイバーレーザーや半導体レーザなどを用いることもできる。 In the above embodiment, the Qsw-Nd: YAG laser is used to form the laser connection portion 6, but a carbon dioxide gas laser, a fiber laser, a semiconductor laser, or the like can also be used.
１ コンデンサ素子
２ アルミニウム箔
２ａ 端面
３ タブ部
４ アルミニウム板
４ａ 端面
４ｂ 外部端子部
５ レーザ光線
６ レーザ接続部
７ 穴部
８ 溶融物
９ 残留凝固部
１０ 加工溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitor element 2 Aluminum foil 2a End surface 3 Tab part 4 Aluminum board 4a End surface 4b External terminal part 5 Laser beam 6 Laser connection part 7 Hole part 8 Melt 9 Residual coagulation part 10 Process groove
Claims (10)
前記レーザ光線を照射により前記金属箔の積層方向に連続して前記レーザ接続部が形成され、該レーザ接続部の始端および終端には、前記レーザ光線が照射されることで形成された穴部が設けられ、該穴部に残留凝固部が保持されることを特徴とする金属箔の接続構造。 Connection of a metal foil provided with a laser connection portion formed by irradiating the irradiated portion with the laser beam, where an irradiated portion to be irradiated with the laser beam is formed on the end faces of the laminated metal foils Structure,
The laser connection part is formed continuously in the stacking direction of the metal foil by irradiating the laser beam, and the hole part formed by irradiating the laser beam is provided at the start and end of the laser connection part. A metal foil connection structure provided, wherein a residual solidified portion is held in the hole.
前記被照射部に前記レーザ光線によって穴部を設け、該レーザ光線を前記穴部より積層方向に走査しながら照射することで連続したレーザ接続部を形成するとともに、少なくとも前記穴部に残留凝固部が保持されることを特徴とする金属箔の接続方法。 A method for producing a metal foil in which laser beams are irradiated while scanning in a laminating direction to an irradiated portion that is an object of laser beam irradiation on end surfaces of a plurality of laminated metal foils, and the plurality of metal foils are connected to each other. There,
A hole portion is provided in the irradiated portion by the laser beam, and a continuous laser connection portion is formed by irradiating the laser beam while scanning in the stacking direction from the hole portion, and at least the residual solidified portion in the hole portion. A method for connecting a metal foil, wherein the metal foil is held.
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