电容器组件的制造方法
【专利摘要】一种电容器组件的制造方法，包括下列步骤：首先，提供一基材层，其具有相对的一第一表面及一第二表面；接着，在所述基材层上形成至少一预凹槽，其中至少一所述预凹槽系自所述第一表面往所述第二表面的方向延伸；然后，在至少一所述预凹槽处配置一导针；之后，对至少一所述导针进行冲花，以在至少一所述预凹槽处形成一冲贯孔，并相应地形成一突伸出所述冲贯孔的导针针花；最后，将至少一所述导针针花压平，以形成至少一抵贴于所述基材层之第二表面的导针花瓣。采用本发明的制造方法，可提升产品的合格率与质量。
【专利说明】电容器组件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电容器组件的制造领域，特别是指一种在铝箔上钉接结合导针的卷绕型电容器组件的制造方法。
【背景技术】
[0002]按，铝电解电容器主要包括铝壳、电容素子(电容芯子)及胶盖，其中电容素子是将阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔连同引出电极一起卷绕后，再经过含浸导电高分子处理而成。一般来说，电容素子的引出电极(包含正导针和负导针)主要是透过钉接结合的方式与铝箔相接，是以钉接质量的好坏将直接影响电容器产品的良率。
[0003]所谓钉接(又名刺铆)系指将导针的预钉接部分与铝箔重迭后，藉由击锤击压使铆接针瞬间刺穿导针和铝箔，其中导针的预钉接部分经冲花而形成贯穿铝箔的导针针花，最后再将导针针花压平，形成平面的导针翻花以与铝箔相互咬合的一种技术手段。惟为满足电容器的特性(如电容值)要求，电容器组件须选择厚度较厚的铝箔当作基底，或者电容器铝箔之表面上须化成至少一层较厚的氧化皮膜，致使铝箔的整体厚度较为厚实，从而在冲花过程中会产生过大的抵抗力量，造成钉接针磨损或铆接针锥形角度不佳。
[0004]进一步而言，上述的铆接针磨损或铆接针锥形角度不佳等因素的存在，往往会导致钉接位置产生铝箔应力而形成箔裂，使得铝芯不易与导针紧密接合；再者，当发生箔裂后钉接位置的接触电阻会增大，从而电容器的阻抗、漏电流、损耗角正切值将一并增大，此等因素会使得电容器质量下降或容量不稳定，甚至需要将其报废。
[0005]除此之外，导针与铝箔经冲孔、冲花之后，冲孔内会有大量的箔灰残留，使得平面的导针翻花无法与铝箔表面紧密接合，而且其间之阻抗会造成电容器能量消耗大、使用寿命短及产品性能降低。
[0006]针对以上导针与铝箔两者之钉接结合方式存在的缺陷或不足，本发明人遂以其多年从事各种电容器的制造经验和技术累积，积极地研究如何更有效率地将导针钉接结合至铝箔上，终于在各方条件的审慎考虑下开发出本发明。
【发明内容】
[0007]本发明之主要目的系提供一种电容器组件的制造方法，其能有效解决因铝箔材质的差异而造成的诸多问题，以提高电容器产品合格率与质量。
[0008]为达上述目的及功效，本发明采用以下技术方案:首先，提供一基材层，其具有相对的一第一表面及一第二表面；接着，在所述基材层上形成至少一预凹槽，其中至少一所述预凹槽系自所述第一表面往所述第二表面的方向延伸；然后，在至少一所述预凹槽处配置一导针；之后，对至少一所述导针进行冲花，以在至少一所述预凹槽处形成一冲贯孔，并相应地形成一突伸出所述冲贯孔的导针针花；最后，对至少一所述导针针花进行压平，以形成至少一抵贴于所述基材层之第二表面的导针花瓣。
[0009]本发明至少具有以下有益效果:由于铝箔表层比较硬的腐蚀结构已先被破坏，因此可以降低钉接机构施加于铝箔上的冲击力道，进而可以减少对钉接机构所造成之磨耗；再者，布排在铝箔上的预凹槽能有效分散并减少铝箔表面应力，因此可以防止钉接部位铝箔开裂。此外，预凹槽的形成不会造成铝芯直接与空气接触而发生氧化，因此当导针花瓣与铝箔紧密接触时能产生最佳的导电效果。更重要的是，导针花瓣与铝箔在经过同时冲孔后，两者之间不会有大量的箔灰残留，因此能在长时间使用下维持电容器的特性。
[0010]本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术内容得到进一步的了解。为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明之电容器组件的制造方法之流程示意图。
[0012]图2为适用于本发明之制造卷绕型电容器组件的专用设备之示意图。
[0013]图3至图9为对应图1所不之流程中各步骤之制程不意图。
[0014]图10为应用本发明之电容素子之示意图。
[0015]图11为应用本发明之卷绕型电容器之示意图。
[0016]【符号说明】
[0017]10制造卷绕型电容器组件 11预压机构
[0018]的专用设备12钉接机构
[0019]13压平机构
[0020]20基材层23阀金属箔
[0021]21第一表面24第一氧化皮膜层
[0022]22第二表面240第一预凹槽
[0023]25第二氧化皮膜层
[0024]250第二预凹槽
[0025]26沖貫孔
[0026]30导针31导针针花
[0027]32导针花瓣
[0028]R预钉接部位
[0029]40 电解纸
[0030]E 电容素子
[0031]H 铝殼
[0032]C橡膠封盖
【具体实施方式】
[0033]本发明所揭示之内容涉及一种工艺简单、易于控制且适于规模化制备的卷绕型电容器组件的制造方法，其主要特点为，预先在铝箔上形成数个具特定深度的凹槽，接着将导针配置于铝箔上预凹槽之相对位置，然后将导针以钉接方式予以冲花，最后再压平导针花瓣。
[0034]接下来将透过一较佳的实施例，并配合所附图式来说明本发明的制程步骤及操作条件等，使本领域的普通技术人员可由本发明所揭示的内容，轻易了解本发明相对于先前技术具有的创新、进步或功效等独特的技术部分。可以理解的是，本领域的普通技术人员在不悖离本发明的精神下所进行的修饰与变更，均不脱本发明的保护范畴。
[0035]请参考图1，为本发明较佳实施例之卷绕型电容器组件的制造方法之流程示意图，请一并参考图3至图9，系绘示图1所示之流程中各步骤之制程示意图。首先如图1所示，本发明之卷绕型电容器组件的制造方法主要包括:步骤S100，提供基材层；步骤S102，在基材层上形成至少一预凹槽；步骤S104，在基材层上对应预凹槽处配置导针；步骤S106，对导针进行冲花，以分别在预凹槽处形成一冲贯孔，并相应地形成一突伸出冲贯孔的导针针花；及步骤S108，将导针针花压平，以形成抵贴于基材层表面之导针花瓣。
[0036]请参考图2，在提到上述的制程步骤之前，先说明该些制程步骤中会使用到的机构部件。如图所示，所述制造卷绕型电容器组件的专用设备10主要包括至少一预压机构11、一钉接机构12及一压平机构13，其中预压机构11系被设计用来对基材层施以预压正向力，藉此破坏结构较为致密且较硬的A1203氧化皮膜和部分腐蚀结构，钉接机构12系被设计用来对导针进行冲花以及同时对基材层进行冲孔，压平机构13系被设计用来将因冲花而形成的较大弯曲角度的导针针花压抵于基材层表面，以增加所述两者的接触面积。
[0037]如图3所示，本发明的制造方法首先提供基材层20，其具有相对的一第一表面21与一第二表面22。本较佳实施例在提供基材层20的制程步骤之中更进一步包括:准备一阀金属箔23，接着对阀金属箔23之表面施行腐蚀处理,然后在阀金属箔23之相对二表面分别形成第一氧化皮膜层24与第二氧化皮膜层25。须说明的是,基材层20之第一表面21指的是第一氧化皮膜层24的外露表面，基材层20之第二表面22指的是第二氧化皮膜层25的外露表面。
[0038]具体而言，阀金属箔23的材质可为铝、钽、铌或钛，虽然本较佳实施例是选用厚度介于20至10mm且纯度高于99.8%之铝箔为例，但本发明并不限制于此。并且，为增加阀金属箔23的有效面积以满足小型大容量化的趋势，阀金属箔23之相对二表面可经由机械腐蚀、化学腐蚀、电子化学腐蚀或激光雕刻等表面处理方法而形成有坑洞(图中未显示)；根据不同的表面处理方法，阀金属箔23之有效面积约可增加1.5至100倍。可以理解的是，熟习此项技艺者可以根据电容器的性能要求而腐蚀出具不同坑洞形貌的阀金属箔23，本发明并不对此加以限制。
[0039]第一及第二氧化皮膜层24、25可利用化成方法形成，于具体实施时可先将经表面处理之阀金属箔23置于硼酸或硝酸之化成液中，然后再利用电气化原理于阀金属箔23之相对二表面分别形成一层致密的A1203氧化皮膜。顺带一提，氧化皮膜厚度可以决定电容器两极之间的距离，是以控制氧化皮膜厚度可以得到所需之电容量，通常氧化皮膜愈厚则电容量愈低，氧化皮膜愈薄则电容量愈高。
[0040]如图4及图5所示，接着，在基材层20上形成至少一预凹槽(步骤S102)。本较佳实施例在基材层20上形成至少一预凹槽的制程步骤之中更进一步包括:将基材层20架设在上述专用设备的一工作平台上(图中未显示)，然后利用预压机构11自远离基材层20之第一表面21往靠进此第一表面21的方向对第一氧化皮膜层24施以预压正向力，以形成延伸贯穿第一氧化皮膜层24之顶面及底面的第一预凹槽240。
[0041]须说明的是，根据铝箔的材质差异与制程需求，架设在工作平台上的基材层20也可以同时藉由两个呈相对设置的预压机构11而形成有彼此相对的第一预凹槽240及第二预凹槽250 ;于实际实施时，其中一预压机构11系自远离基材层20之第一表面21往靠进此第一表面21的方向对第一氧化皮膜层24施以预压正向力，另一预压机构11则系自远离基材层20之第二表面22往靠进此第二表面22的方向对第二氧化皮膜层25施以预压正向力，以形成延伸贯穿第一氧化皮膜层24之顶面及底面的第一预凹槽240，同时形成延伸贯穿第二氧化皮膜层25之顶面及底面的第二预凹槽250。须说明的是，熟习此项技艺者可以根据电容器的性能要求而预压出不同深度、不同构型的预凹槽，本发明并不对此加以限制。
[0042]如图6所示，接着，在基材层20上对应预凹槽处配置一导针30 (步骤S104)。于实际实施时，可利用夹持机构(图中未显示)将导针30放置于基材层20上，其中导针30上之预钉接部位R系抵压于第一预凹槽240及/或第二预凹槽250之相对位置上。
[0043]如图7所示，接着，对导针30进行冲花，以分别在预凹槽处形成一冲贯孔26，并相应地形成一突伸出冲贯孔26的导针针花31(步骤S106)。于实际实施时，可利用钉接机构12对第一及/或第二预凹槽240、250与重迭的导针30之预钉接部位R施以冲击正向力，其中导针30之预钉接部位R经钉接针之刺铆而翻折形成导针针花31，于此同时基材层20上对应于第一及/或第二预凹槽240、250的位置则形成有冲贯孔26，而且导针针花31相应地从基材层20之第一表面21沿着冲贯孔26突伸出第二表面22，并具有一较大的弯曲角度。
[0044]如图8及图9所示，最后，将导针针花31压平，以形成抵贴于基材层20表面之导针花瓣32。于实际实施时，导针针花31可利用压平机构13予以压平，压平过程中压平机构13碰到弯曲状的导针针花31可以形成一较大的接触面积，因而可以确实将导针针花31压抵于基材层20上，以形成平贴抵靠于基材层20之第二表面22的导针花瓣32，透过导针花瓣32与基材层20相互铆合，即可将导针30顺利结合至基材层20上以制得电容器组件(如电容器正极箔或负极箔)。
[0045]进一步而言，如图8所示，导针花瓣32可以被充分压扁，使导针30与基材层20之间完全没有空隙，而且花瓣边缘完全没有破裂，如图9所示，所有导针花瓣32呈整齐排列，而且导针花瓣32大小、形状完全相同；据此，可以达到最佳的导电效果。
[0046]请参考图10及图11，本发明的制程步骤及操作条件已详述如上，经过上述的制程步骤可以制得具有良好电性连接效果的电容器正极箔与负极箔，进而提高了卷绕型电容器产品合格率与质量。
[0047]具体而言，提供两个已钉接好的基材层20分别当作电容器正极箔与负极箔，然后将所述正极箔与负极箔中间以电解纸40进行卷绕，卷取时应紧密，并于终端黏上胶水或贴布，卷绕好的产品即为电容素子E。
[0048]上述的电容素子E经含浸导电高分子后，须在一定时间内安装于一密闭之铝殼H内，并利用一橡膠封盖C将其封口，最后进行上压及束腰，完成品即为卷绕型电容器的制作。
[0049][本发明实际达成的功效]
[0050]透过上述特定顺序之制程步骤的具体实现，由于铝箔表层比较硬的腐蚀结构已先被破坏，因此可以降低钉接机构施加于铝箔上的冲击力道，进而可以减少对钉接机构所造成之磨耗；再者，布排在铝箔上的预凹槽能有效分散并减少铝箔表面应力，因此可以防止钉接部位铝箔开裂。此外，预凹槽的形成不会造成铝芯直接与空气接触而发生氧化，因此当导针花瓣与铝箔紧密接触时能产生最佳的导电效果。更重要的是，导针花瓣与铝箔在经过同时冲孔后，两者之间不会有大量的箔灰残留，因此能在长时间使用下维持电容器的特性。
[0051]以上所述仅为本发明的实施例，其並非用以限定本发明的專利保护范围。任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍落入本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种电容器组件的制造方法，其特征在于，包括下列步骤: 提供一基材层，其具有相对的一第一表面及一第二表面； 在所述基材层上形成至少一预凹槽，其中至少一所述预凹槽系自所述第一表面往所述第二表面的方向延伸； 在至少一所述预凹槽处配置一导针； 对至少一所述导针进行冲花，以在至少一所述预凹槽处形成一冲贯孔，并相应地形成一突伸出所述冲贯孔的导针针花；以及 对至少一所述导针针花进行压平，以形成至少一抵贴于所述基材层之第二表面的导针花瓣。
2.如权利要求1所述的电容器组件的制造方法，其特征在于，其中在提供所述基材层的步骤之中，更进一步包括下列步骤: 提供一阀金属箔；以及 在所述阀金属箔之相对二表面分别形成一第一氧化皮膜层与一第二氧化皮膜层。
3.如权利要求2所述的电容器组件的制造方法，其特征在于，其中在形成所述第一氧化皮膜层与所述第二氧化皮膜层的步骤之前，更进一步包括步骤对所述阀金属箔之相对二表面进行表面处理，以分别在所述阀金属箔之相对二表面上形成复数个坑洞。
4.如权利要求3所述的电容器组件的制造方法，其特征在于，其中所述表面处理的方法为机械腐蚀法。
5.如权利要求3所述的电容器组件的制造方法，其特征在于，其中所述表面处理的方法为激光雕刻法。
6.如权利要求3所述的电容器组件的制造方法，其特征在于，其中所述表面处理的方法为化学腐蚀法或电子化学腐蚀法。
7.如权利要求3所述的电容器组件的制造方法，其特征在于，其中所述阀金属箔之材料为铝、钽、铌或钛金属。
8.如权利要求3所述的电容器组件的制造方法，其特征在于，其中在所述基材层上形成至少一预凹槽的步骤之中，更进一步包括形成一第一预凹槽延伸贯穿所述第一氧化皮膜层之顶面及其底面。
9.如权利要求3所述的电容器组件的制造方法，其特征在于，其中在所述基材层上形成至少一预凹槽的步骤之中，更进一步包括形成一第一预凹槽延伸贯穿所述第一氧化皮膜层之顶面及其底面，并形成一第二预凹槽延伸贯穿所述第二氧化皮膜层之顶面及其底面，而且所述第二预凹槽系相对于所述第一预凹槽。
10.如权利要求1所述的电容器组件的制造方法，其特征在于，其中系利用一预压机构在所述基材层上形成至少一预凹槽，并利用一钉接机构对至少一所述导针进行冲花，以及利用一压合机构对至少一所述导针针花进行压平。
【文档编号】H01G9/15GK104319104SQ201410586614
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】陈明宗, 王嘉彬, 梁名琮 申请人:钰邦电子（无锡）有限公司