JP2011129334A - Coin-shaped electric element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイン形電気素子に関し、特に、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用いた基板への実装が可能なコイン形電気素子に関する。 The present invention relates to a coin-type electrical element, and more particularly to a coin-type electrical element that can be mounted on a substrate using an automatic soldering technique based on a solder reflow method.
コイン形電気素子の一種であるコイン形電池は、小型且つ軽量であり、また、優れた保存特性(自己放電性)を有することから、各種エレクトロニクス機器のバックアップ用電源などとして用いられている。コイン形電気素子は、基板に対して、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用い実装されるのが一般的である。
図6(a)に示すように、第1の従来技術に係るコイン形電気素子(コイン形電池)91では、正極としての外装缶921と、負極としてのキャップ922の各々に対してスポット溶接により接合されたリード板961,962を備える。実装対象である基板950には、導電ランド951,952のそれぞれにクリーム半田953,954が塗布されており、コイン形電気素子91に接合されたリード板961,962の各先端部961a,962aをクリーム半田953,954の上に載置される。そして、この状態で、リフロー炉内でクリーム半田953,954を加熱・溶融させることで、基板950へのコイン形電気素子91の実装が完了する(特許文献1を参照)。
Coin-type batteries, which are a type of coin-type electrical element, are small and light, and have excellent storage characteristics (self-discharge characteristics), and thus are used as backup power sources for various electronic devices. Generally, a coin-shaped electric element is mounted on a substrate by using an automatic soldering technique based on a solder reflow method.
As shown in FIG. 6A, in the coin-shaped electric element (coin-shaped battery) 91 according to the first prior art, spot welding is performed on each of an
ところで、コイン形電池をはじめとするコイン形電気素子に対しては、コスト削減および実装面積の低減が求められている。このような要望に対して、一方のリード板を省略する形態が提案されている(特許文献2を参照)。
図6(b)に示すように、一方のリード板を省略するタイプの第2の従来技術に係るコイン形電気素子92では、外装缶921にだけリード板961が接合されている。そして、基板950の導電ランド951,952上に塗布されたクリーム半田953,954に対しては、リード板961の先端部961aと、キャップ922の平坦部922aとが当接されることになる。図6(b)に示すように、第2の従来技術では、図6(a)に示す第1の従来技術に対して、リード板962を省略することで、その分のコストダウンと、実装面積の低減を図ることが可能となっている。
By the way, cost reduction and reduction of a mounting area are calculated | required with respect to coin type electric elements including a coin type battery. In response to such a demand, a form in which one of the lead plates is omitted has been proposed (see Patent Document 2).
As shown in FIG. 6B, in the coin-shaped
しかしながら、図6(b)に示す第2の従来技術に係るコイン形電気素子92においても、基板950への実装のためにリード板961の接合が必要であり、更なるコストダウンと実装面積の低減の要望に十分に対応することができない。
なお、図6(b)に示すコイン形電気素子92に対し、単にリード板961を省略し、外装缶921のZ軸方向下側部分を用いて導電ランド951と直接接合することは、Z軸方向下側における外装缶921の端縁部とキャップ922との段差に起因して実際に行うことは困難である。
However, also in the coin-shaped
Note that the
本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用いた基板への実装が可能であって、且つ、リード板を用いないことによりコストダウンと実装面積の低減を図ることができるコイン形電気素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be mounted on a board using an automatic soldering technique by a solder reflow method, and the cost can be reduced by not using a lead plate. An object of the present invention is to provide a coin-shaped electric element capable of reducing the mounting area.
本発明は、上記目的を達成するために、次の構成を採用することとする。
本発明に係るコイン形電気素子は、外装缶と、キャップと、素子本体とを有する。
外装缶は、導電性材料からなるとともに、浅皿形状を有し、一方の極としての機能を有する。キャップは、導電性材料からなるとともに、浅皿形状を有し、ガスケットを介した状態で外装缶の開口部を封口するものであって、他方の極として機能する。素子本体は、外装缶とキャップとで形成される内部空間に収納される。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The coin-shaped electrical element according to the present invention includes an outer can, a cap, and an element body.
The outer can is made of a conductive material, has a shallow dish shape, and functions as one pole. The cap is made of a conductive material, has a shallow dish shape, seals the opening of the outer can through a gasket, and functions as the other pole. The element body is housed in an internal space formed by the outer can and the cap.
本発明に係るコイン形電気素子において、外装缶は、平面視において、少なくとも1辺が直線で構成された形状を有するとともに、外装缶がキャップよりも平面視での外観サイズが大きい。さらに、外装缶の開口部は、キャップの一部が露出する状態で、開口縁部がカシメ加工されることでキャップにより封口(内部空間が封止)されている。
本発明に係るコイン形電気素子では、上記構成において、外装缶の底面を基準とするときに、外装缶における開口縁部の少なくとも一部領域と、キャップの露出部分とは、同一または段差が0.1[mm]以下となるように互いの高さレベルが設定されていることを特徴とする。
In the coin-type electric element according to the present invention, the outer can has a shape in which at least one side is a straight line in a plan view, and the outer can has a larger appearance size in a plan view than the cap. Furthermore, the opening of the outer can is sealed (internal space is sealed) by the cap by caulking the opening edge with a part of the cap exposed.
In the coin-type electric element according to the present invention, in the above configuration, when the bottom surface of the outer can is used as a reference, at least a partial region of the opening edge of the outer can and the exposed portion of the cap have the same or no step. Each height level is set to be 1 mm or less.
上記のように、本発明に係るコイン形電気素子では、外装缶が、平面視において、少なくとも1辺が直線で構成された形状(例えば、コーナー部が円弧状とされた四角形や六角形、あるいは一辺が円弧状とされた略四角形など)を採用する。ここで、素子特性は、素子のサイズに比例するが、基板上において実質的に素子が占有する面積は、実装された素子を含む方形の領域で決められる。このため、従来技術に係るコイン形電気素子のように、平面視において、円形のものよりも、基板上における実質的に同じ占有面積での素子性能の向上を図ることができる。逆にいえば、素子性能を従来と同等とする場合には、本発明に係るコイン形電気素子では、基板上における占有面積を小さく抑えることができる。 As described above, in the coin-shaped electric element according to the present invention, the outer can has a shape in which at least one side is a straight line in a plan view (for example, a quadrangular shape or a hexagonal shape in which a corner portion has an arc shape, or Adopting a substantially quadrangular shape with an arc shape on one side). Here, the element characteristic is proportional to the size of the element, but the area that the element substantially occupies on the substrate is determined by a rectangular region including the mounted element. For this reason, the device performance can be improved in substantially the same occupied area on the substrate in the plan view as in the coin-type electric device according to the prior art, as compared with the circular shape. Conversely, in the case where the device performance is equivalent to that of the conventional device, the coin-type electric device according to the present invention can keep the occupied area on the substrate small.
また、本発明に係るコイン形電気素子では、外装缶の底面を基準とするときに、外装缶における開口縁部の少なくとも一部領域と、キャップの露出部分とは、同一または段差が0.1[mm]以下となるように互いの高さレベルが設定されている。このため、本発明に係るコイン形電気素子を、一の導電ランドにはキャップの露出部分が接合され、他の導電ランドには外装缶における開口縁部の上記少なくとも一部領域が接合可能であり、これにより、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用いて基板へ直接実装することが可能である。 In the coin-type electric element according to the present invention, when the bottom surface of the outer can is used as a reference, at least a partial region of the opening edge of the outer can and the exposed portion of the cap have the same or step difference of 0.1. The height level of each other is set to be equal to or less than [mm]. For this reason, the coin-shaped electric element according to the present invention can be bonded to one conductive land with an exposed portion of the cap and to the other conductive land with at least a part of the opening edge of the outer can. As a result, it is possible to mount directly on the substrate using an automatic soldering technique based on a solder reflow method.
即ち、本発明に係るコイン形電気素子では、外装缶における開口縁部の少なくとも一部領域と、キャップの露出部分とが、同一または段差が0.1[mm]以下となるように互いの高さレベルが設定されているので、上記のように接合する場合においても、基板上におけるコイン形電気素子の傾きを殆ど無くすことができる。よって、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用いる場合にも、本発明に係るコイン形電気素子では、基板に確実に実装することができる。そして、本発明に係るコイン形電気素子では、基板への実装のためにリード板を用いなくてもよいので、コストの低減が図れ、また、基板上における占有面積の低減を図ることができる。 That is, in the coin-shaped electric element according to the present invention, at least a part of the opening edge portion of the outer can and the exposed portion of the cap are the same or have a height difference of 0.1 [mm] or less. Since the thickness level is set, even when joining as described above, the inclination of the coin-shaped electric element on the substrate can be almost eliminated. Therefore, even when the automatic soldering technique based on the solder reflow method is used, the coin-type electric element according to the present invention can be reliably mounted on the substrate. In the coin-type electric element according to the present invention, since it is not necessary to use a lead plate for mounting on the substrate, the cost can be reduced and the occupied area on the substrate can be reduced.
以上のように、本発明に係るコイン形電気素子では、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用いた基板への実装が可能であって、且つ、リード板を用いないことによりコストダウンと実装面積の低減を図ることができる。
本発明に係るコイン形電気素子では、一例として、次のようなバリエーションを採用することができる。
As described above, the coin-type electric element according to the present invention can be mounted on a substrate using an automatic soldering technique by a solder reflow method, and can reduce cost and mounting area by not using a lead plate. Can be reduced.
In the coin-type electrical element according to the present invention, the following variations can be adopted as an example.
本発明に係るコイン形電気素子では、外装缶において、上記開口縁部の少なくとも一部領域(基板の導電ランドに接合される領域)が、上記直線で構成された辺に対応する領域であるという構成とすることができる。これにより、本発明に係るコイン形電気素子を自動実装する際に、位置認識が確実に行え、実装精度を高くすることができる。
本発明に係るコイン形電気素子では、キャップの露出部分が平坦面となっており、外装缶における上記少なくとも一部領域に、キャップの上記露出部分と実質的に同一の高さレベルとなる(段差が0.1[mm]以下の場合を含む)平坦領域が、0.15[mm2]以上設けられているという構成を採用することができる。このように、外装缶における少なくとも一部領域に、0.15[mm2]以上の平坦領域を設けることにより、基板の導電ランドへの接合において、リード板を介して接合する従来のコイン形電気素子と遜色ない程度に、高い固着強度を確保することができる。
In the coin-shaped electrical element according to the present invention, in the outer can, at least a partial region (region joined to the conductive land of the substrate) of the opening edge is a region corresponding to the side formed by the straight line. It can be configured. As a result, when the coin-shaped electrical element according to the present invention is automatically mounted, position recognition can be reliably performed and mounting accuracy can be increased.
In the coin-shaped electrical element according to the present invention, the exposed portion of the cap has a flat surface, and the at least part of the outer can has a level substantially the same as the exposed portion of the cap (step difference). In other words, a configuration in which the flat region is provided with 0.15 [mm 2 ] or more is possible. As described above, by providing a flat region of 0.15 [mm 2 ] or more in at least a partial region of the outer can, the conventional coin-shaped electric device that joins the conductive land to the substrate via the lead plate is provided. High fixing strength can be ensured to the extent that it is not inferior to the element.
本発明に係るコイン形電気素子では、外装缶の深さ方向において、開口縁部の上記平坦領域と側壁外面との突き合わせ部分が、0.4[mm]以下の曲率を以って円弧状になっているという構成を採用することができる。このような構成を採用することにより、高い固着強度を維持しながら、基板上における占有面積を小さくすることが可能となる。
本発明に係るコイン形電気素子では、外装缶が、これらを平面視する場合において、3辺または4辺の直線で構成され、直線同士の突き合わせ部分が円弧状となっているという構成を採用することができる。このような外観形状を採用することにより、本発明に係るコイン形電気素子では、円形の外観形状を有する従来のコイン形電気素子に比べ、基板上における占有面積を小さく抑えることが可能となる。
In the coin-shaped electric element according to the present invention, in the depth direction of the outer can, the abutting portion between the flat region of the opening edge and the outer surface of the side wall has an arc shape with a curvature of 0.4 [mm] or less. It is possible to adopt a configuration in which By adopting such a configuration, it is possible to reduce the occupied area on the substrate while maintaining high fixing strength.
In the coin-shaped electric element according to the present invention, when the outer can is viewed in a plan view, the outer can is configured by a straight line of three sides or four sides, and the butted portion of the straight lines has an arc shape. be able to. By adopting such an outer shape, the coin-shaped electric element according to the present invention can reduce the occupied area on the substrate as compared with the conventional coin-shaped electric element having a circular outer shape.
本発明に係るコイン形電気素子では、キャップの露出部分と外装缶の平坦領域との段差が、0.05[mm]以下であることが、さらに望ましい。これは、従来のコイン形電気素子(例えば、コイン形電池)では、段差が0.15[mm]以上あったが、これを0.05[mm]以内にすることで、実質的に“同一の高さレベル”とみなすことができ、リード板を用いることなく、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用いた基板への実装がさらに確実に可能となる。 In the coin-shaped electrical element according to the present invention, it is further desirable that the step between the exposed portion of the cap and the flat region of the outer can is 0.05 [mm] or less. This is because, in a conventional coin-type electric element (for example, a coin-type battery), the level difference is 0.15 [mm] or more. Therefore, mounting on a substrate using an automatic soldering technique based on a solder reflow method can be more reliably performed without using a lead plate.
本発明に係るコイン形電気素子では、外装缶の外表面の内、上記開口縁部の少なくとも一部領域に領域を限定して、半田との濡れ性向上のためのメッキ処理が施されているという構成を採用することができる。これは、円形の外観形状を有する従来のコイン形電気素子では、仮に、リード板を用いずに自動実装を行う際に、基板の導電ランドと接合される位置を正確に特定できないため、外装缶の開口縁部の全体にメッキ処理を施さなければならないことが考えられ、コスト面で問題となり得る。 In the coin-shaped electric element according to the present invention, a plating process is performed to improve wettability with solder by limiting the area to at least a part of the opening edge of the outer surface of the outer can. The configuration can be adopted. This is because a conventional coin-shaped electric element having a circular external shape cannot accurately specify the position to be bonded to the conductive land of the board when automatic mounting is performed without using a lead plate. It is conceivable that the entire edge of the opening must be plated, which can be a problem in terms of cost.
一方、本発明に係るコイン形電気素子では、上記のように、外観形状が3辺以上の直線を備える形状とされているので、基板実装機を用いた自動実装の際の回転ズレ(約15[°]程度)を考慮しても、正確に位置決めした状態で実装が可能であり、上記のように限定した領域にのみメッキ処理を施すことが可能となる。このため、コスト面において優れる。 On the other hand, in the coin-shaped electric element according to the present invention, as described above, since the external shape is a shape having a straight line with three or more sides, a rotational shift (about 15) during automatic mounting using a substrate mounting machine. Even if [degree] is taken into consideration, the mounting can be performed in an accurately positioned state, and the plating process can be performed only in the limited region as described above. For this reason, it is excellent in terms of cost.
以下では、本発明を実施するための形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で示す具体例は、本発明の構成およびその構成から奏される作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、特徴とする主要な構成部分以外について、以下の具体例に何ら限定を受けるものではない。
[実施の形態1]
1.コイン形電気素子1の内部構成
実施の形態1に係るコイン形電気素子1の内部構成について、図1(a)を用い説明する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the specific example shown below is an example used to explain the configuration of the present invention and the operations and effects produced from the configuration in an easy-to-understand manner. The following specific examples are not limited at all.
[Embodiment 1]
1. Internal Configuration of Coin-shaped Electrical Element 1 The internal configuration of the coin-shaped electrical element 1 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG.
図1(a)に示すように、実施の形態1に係るコイン形電気素子1は、コイン形のリチウム二次電池であって、外装缶21とキャップ22とで形成される内部空間に、電極体10が収納された構成を有する。外装缶21は、例えば、ステンレス材料などの導電性材料からなり、浅皿形状を有する。キャップ22も、同じく、ステンレス材料などの導電性材料からなり、浅皿形状を有し、外装缶21よりも相似的に小型サイズとなっている。
As shown in FIG. 1A, a coin-type electrical element 1 according to Embodiment 1 is a coin-type lithium secondary battery, and an electrode is formed in an internal space formed by an
外装缶21とキャップ22とは、開口同士を対向する向きで、間にガスケット23を介挿させた状態で互いに配されている。そして、外装缶21における開口縁部がカシメ加工されることにより、電極体10が収納された内部空間が気密封止されている。
電極体10は、Z軸方向に、正極活物質ペレット11、セパレータ13、負極活物質12が順に積層されて構成されている。そして、正極活物質ペレット11の上側表面が外装缶21の内表面に当接し、負極活物質12の下側表面がキャップ22の内側表面に当接している。よって、外装缶21がコイン形電気素子1の正極として機能し、キャップ22がコイン形電気素子1の負極として機能する。
The
The
なお、正極活物質ペレット11は、例えば、リチウム・マンガン複合酸化物を主体として構成され、負極活物質12は、例えば、リチウム−アルミニウム(Li−Al)合金負極である。
外装缶21とキャップ22とで形成される内部空間には、電極体10の他に、電解液が注液されている(図示を省略)。電解液は、例えば、非水溶媒としてのプロピレンカーボネイト(PC)とジエチレングリコールジメチルエーテル(Di−DME)の1:1混合溶液に、電解質としてのリチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(LiN(CF3SO2)2)を1[mol/L]の濃度で溶解させたものが用いられている。
The positive electrode active material pellet 11 is mainly composed of, for example, a lithium / manganese composite oxide, and the negative electrode
In addition to the
図1(a)に示すように、外装缶21の開口縁部の一部領域21bは、その先端部分が平坦とされており(平坦領域21a)、当該平坦領域21aが、他の領域に比べてZ軸方向下側に位置しており、外装缶21の底面21cを基準とするときに、上記平坦領域21aの高さレベルH1が、キャップ22における露出部分22aの高さレベルH3と同等に設定されている。言い換えると、外装缶21では、上記平坦領域21aの高さレベルH1が、他の開口縁部の高さレベルH2に比べて高くなっている。
As shown to Fig.1 (a), as for the partial area |
[数1] H1≒H3
[数2] H1>H2
また、コイン形電気素子1では、外装缶21における平坦領域21aが、例えば、0.15[mm2]以上の面積を有している。
さらに、外装缶21において、平坦領域21aと側壁外面とは、0.4[mm]以下の曲率(R0.4以下)の円弧状とされている。
[Equation 1] H 1 ≈H 3
[Equation 2] H 1 > H 2
Moreover, in the coin-shaped electric element 1, the flat area |
Further, in the
2.コイン形電気素子1の平面形状
図1(b)に示すように、実施の形態1に係るコイン形電気素子1では、略四角形(4辺21d〜21gが直線で構成された形状)の外観形状を有し、Y軸方向幅が幅W1[mm]であり、X軸方向幅が幅W2である。ここで、幅W1と幅W2とは、互いに同一寸法であってもよいし、異なる寸法であってもよい。即ち、コイン形電気素子1の平面形状については、正方形または長方形であり、各辺の突き合わせ部分に角Rが付けられ円弧状となっている。
2. Planar shape of coin-shaped electric element 1 As shown in FIG. 1B, in the coin-shaped electric element 1 according to the first embodiment, a substantially quadrangular shape (a shape in which the four
また、キャップ22についても、その露出部分22aが矩形となっている。
次に、外装缶21における上記平坦領域21aを含む一部領域21bには、領域を限定した状態で、例えば、SnやSn/Cuなどのメッキ処理が施されている(ハッチング部分)。これは、後述する基板50への実装の際に、半田の濡れ性を向上させる目的からである。
Also, the exposed
Next, the
3.基板50へのコイン形電気素子1の実装
基板50へのコイン形電気素子1の実装について、図2を用い説明する。
図2(a)に示すように、基板50のZ軸方向上側の主面には、2つの導電ランド51,52が形成され、さらに、各導電ランド51,52上には、クリーム状の半田53,54が塗布されている。なお、図2(a)では、基板50の主面上に2つの導電ランド51,52だけが設けられた状態を示しているが、図示を省略する他の回路配線も形成されている。
3. Mounting of Coin Type Electric Element 1 on
As shown in FIG. 2A, two
基板50の主面上における導電ランド51と導電ランド52とは、実装しようとするコイン形電気素子1の外装缶21の上記平坦領域21aとキャップ22の露出部分22aとの間隔を考慮して設けられている。
コイン形電気素子1を、キャップ22の露出部分22aが導電ランド52と対向し、外装缶21の平坦領域21aが導電ランド51と対向するように、Z軸方向下側へと降ろして行く。
The conductive lands 51 and the
The coin-shaped electric element 1 is lowered downward in the Z-axis direction so that the exposed
図2(b)に示すように、コイン形電気素子1を下ろしきり、キャップ22の露出部分22aと半田54とが当接し、外装缶21の平坦領域21a(図2(a)を参照)と半田53とが当接する。このとき、半田53,54に対して、キャップ22の露出部分22aおよび外装缶21の平坦領域21aが少し埋没する状態まで、若干押し込んだ状態で当接させる。
As shown in FIG. 2B, the coin-shaped electrical element 1 is completely lowered, the exposed
実施の形態1に係るコイン形電気素子1では、上記[数1]のように、外装缶21における平坦領域21aの高さレベルH1を、キャップ22の露出部分22aの高さレベルH3と略同一としているので、図2(b)に示すように、基板実装機を用い自動実装を行うに際し、リード板を用いなくても、外装缶21の平坦領域21aを確実に半田53に当接させることができる(矢印Aで示す部分)。そして、その際に、外装缶21の底面21cが、基板50の主面50aに対して略平行となる。
In coin-type electric device 1 according to the first embodiment, as described above [Equation 1], the
基板50は、コイン形電気素子1が載置された図2(b)の状態で、リフロー炉に投入され、例えば、230[℃]〜270[℃]程度の熱を短時間付加されることで、コイン形電気素子1の実装が完了する。
4.コイン形電気素子1の優位性
実施の形態1に係るコイン形電気素子1では、図1(b)に示すように、平面視において、各コーナー部が円弧状とされた四角形の外観形状を有する。このため、実施の形態1に係るコイン形電気素子1では、従来技術に係るコイン形電気素子のように、平面視で円形の外観形状を有する場合よりも、基板上における実質的な占有面積との関係での素子性能(電池容量)を高くすることが可能である。即ち、対面積効率という観点から優れている。これについて、図3を用いて具体的に説明する。
The
4). Advantages of Coin-shaped Electrical Element 1 The coin-shaped electrical element 1 according to Embodiment 1 has a quadrangular external shape in which each corner is arcuate in plan view, as shown in FIG. . For this reason, in the coin-shaped electrical element 1 according to the first embodiment, the substantial occupied area on the substrate is larger than the case where the coin-shaped electrical element according to the prior art has a circular external shape in plan view. Therefore, the device performance (battery capacity) can be increased. That is, it is excellent from the viewpoint of area efficiency. This will be specifically described with reference to FIG.
図3(a)に示すように、実施の形態1に係るコイン形電気素子1と同様に、基板50上における実質的な素子の専有面積は、(幅W1×幅W2)であり、コーナー部がRとなった形態においては、コイン形電気素子1の真の面積(素子サイズ)A1は、次のようになる。
[数3] A1=(W1×W2)−(4R2−πR2)
一方、図3(b)に示すように、従来技術に係るコイン形電気素子91のように円形の外観形状を有する場合には、基板50上における実質的な素子の専有面積は、(D2)であり、真の面積(素子サイズ)A91が、次のようになる。
As shown in FIG. 3A, as in the coin-shaped electrical element 1 according to the first embodiment, the substantial area occupied by the element on the
[Formula 3] A 1 = (W 1 × W 2 ) − (4R 2 −πR 2 )
On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the case of having a circular external shape like the coin-shaped
[数4] A91=πD2/4
ここで、幅W1と幅W2、さらには、直径Dが互いに等しく、コイン形電気素子1とコイン形電気素子91の基板50上における実質的な占有面積が同一であると仮定する場合、図3(a)に示すコイン形電気素子1の方が、真の面積(素子サイズ)A1が約20[%]大きくなる。よって、略四角形(4辺21d〜21gが直線で構成された形状)の外観形状を有するコイン形電気素子1の方が、円形の外観形状を有するコイン形電気素子91に比べて、約20[%]の素子性能の向上を図ることが可能となる。
[Number 4] A 91 = πD 2/ 4
Here, when assuming that the width W 1 and the width W 2 , and the diameter D are equal to each other, and the substantial occupied area on the
また、実施の形態1に係るコイン形電気素子1では、上記[数1]に示すように、外装缶21の底面21cを基準とするときに、キャップ22の露出部分22aに対して、外装缶21における平坦領域21aが同一の高さレベルに設定されている。このため、図2(a),(b)に示すように、実施の形態1に係るコイン形電気素子1を、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用いて基板50へ実装する場合に、導電ランド52にはキャップ22の露出部分22aが接合され、導電ランド51には外装缶21における平坦領域21aが接合可能である。
Further, in the coin-shaped electric element 1 according to the first embodiment, as shown in the above [Equation 1], when the
なお、基板50への実装に際して基板実装機を用いる場合には、複数のコイン形電気素子1がエンボステープに挿入された状態で基板実装機に供給される。そして、コイン形電気素子1は、基板実装機により一つずつエンボステープから取り出され、基板50に対する位置補正を行った後に実装される。このとき、
コイン形電気素子1の回転方向の位置決めは、エンボステープに挿入された状態で行われている。エンボステープ内でのコイン形電気素子1の回転ズレが約15[°]あり、基板実装機による位置補正はこの約15[°]の回転ズレをコイン形電気素子1の平面視のシルエットに基づいて補正する。このような基板実装機における位置補正において、実施の形態1に係るコイン形電気素子1のように外観形状を略四角形とする場合には、補正が容易となり、確実な位置補正が可能となる。
In the case of using a board mounting machine for mounting on the
Positioning of the coin-shaped electric element 1 in the rotational direction is performed in a state of being inserted into the embossed tape. The rotational displacement of the coin-shaped electrical element 1 in the embossed tape is about 15 [°], and the position correction by the board mounting machine is based on the silhouette of the coin-shaped electrical device 1 in plan view with the rotational displacement of about 15 [°]. To correct. In such a position correction in the substrate mounting machine, when the external shape is substantially square like the coin-shaped electric element 1 according to the first embodiment, the correction becomes easy and a reliable position correction is possible.
これに対して、平面視が円形の外観形状を有するコイン形電気素子では、エンボステープに挿入された状態で回転方向の位置決めを行ったとしても、コイン形電気素子がエンボステープ内で回転するため、コイン形電気素子をエンボステープから取り出す際には当初の位置から大きく変化する。また、平面視が円形の外観形状を有するコイン形電気素子では、実装の際にコイン形電気素子の平面視のシルエットに基づいて補正することができない。従って、平面視が円形の外観形状を有するコイン形電気素子では、外装缶の開口縁部の全周に亘って、外装缶における開口縁部とキャップの露出部分とが、同一または段差が0.1[mm]以下となるように、互いの高さレベルを設定する必要があり、また、外装缶の開口縁部の全周に亘ってメッキ処理を施す必要がある。 On the other hand, in a coin-shaped electrical element having a circular appearance in plan view, the coin-shaped electrical element rotates in the embossed tape even if positioning in the rotational direction is performed while being inserted in the embossed tape. When the coin-shaped electric element is taken out from the embossed tape, it changes greatly from the initial position. In addition, in the coin-shaped electric element having a circular appearance in plan view, correction cannot be performed based on the silhouette of the coin-shaped electric element in plan view when mounted. Therefore, in the coin-type electric element having a circular appearance in plan view, the opening edge of the outer can and the exposed portion of the cap are the same or the difference in level is 0. It is necessary to set each other's height level so as to be 1 [mm] or less, and it is necessary to perform plating over the entire periphery of the opening edge of the outer can.
即ち、実施の形態1に係るコイン形電気素子1では、外装缶21における平坦領域21aと、キャップ22の露出部分22aとが同一の高さレベルに設定されているので、上記実装時において、基板50の主面50aに対するコイン形電気素子1の傾き(外装缶21の底面21cの傾き)を殆ど無くすことができる。よって、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用いる場合にも、コイン形電気素子1では、基板50に確実に実装することができる。そして、実施の形態1に係るコイン形電気素子1では、基板50への実装のためにリード板を用いなくてもよいので、コストの低減が図れ、また、基板50上における占有面積の低減を図ることができる。
That is, in the coin-shaped electric element 1 according to the first embodiment, the
以上のように、実施の形態1に係るコイン形電気素子1では、半田リフロー法による自動ソルダリング技術を用いた基板50への実装が可能であって、且つ、リード板を用いないことによりコストダウンと実装面積の低減を図ることができる。
[実施の形態2]
実施の形態2に係るコイン形電気素子2の構成について、図4を用い説明する。なお、実施の形態2に係るコイン形電気素子2では、その外観形状が上記実施の形態1に係るコイン形電気素子1との相違点であり、内部構成などにつては、基本的に変更がないので、図示および説明を省略する。
As described above, the coin-type electrical element 1 according to the first embodiment can be mounted on the
[Embodiment 2]
The configuration of the coin-shaped
図4に示すように、実施の形態2に係るコイン形電気素子2は、四角形と半円形とを足し合わせた平面形状を有する。即ち、コイン形電気素子2では、3辺31d,31e,31gが直線で構成され、X軸方向左側の辺31fが円弧状である点が、上記実施の形態1に係るコイン形電気素子1との外観上の相違点である。言い換えると、本実施の形態に係るコイン形電気素子2は、3直線と1円弧とを組み合わせた平面形状を有する。
As shown in FIG. 4, the coin-shaped
また、実施の形態2に係るコイン形電気素子2においても、キャップ32の露出部分が全体の外観形状に対して相似形をしており、外装缶31との間がガスケット33で絶縁されている。
実施の形態2に係るコイン形電気素子2では、X軸方向右側に位置する開口縁部の一部領域31bにメッキ処理が施されており、その先端部分に平坦領域31aが設けられている。この平坦領域31aは、上記コイン形電気素子1における外装缶21の平坦領域21aと同様に、キャップ32の露出部分に対して同一の高さレベルに設定されている。
Also in the coin-shaped
In the coin-shaped
本実施の形態に係るコイン形電気素子2においても、、平面形状を除く基本的構成が上記実施の形態1と同じであるので、平面視において円形の外観形状を有する従来のコイン形電気素子に比べて、同じ占有面積とした場合の素子サイズを大きくすることが可能であり、上記同様の効果を奏することができる。また、図4に示すように、コイン形電気素子2では、平面視したときに、X軸方向右側の辺31d,31e,31gが直線であるのに対して、X軸方向左側の辺31fが円弧状であるので、基板実装機においてコイン形電気素子2の方向を容易に認識することができ、位置補正が確実になされる。
Also in the coin-shaped
[実施の形態3]
実施の形態3に係るコイン形電気素子3の構成について、図5(a)を用い説明する。
図5(a)に示すように、実施の形態3に係るコイン形電気素子3においても、外装缶41とキャップ42とが間にガスケット43を介した状態で組み合わされ、これにより封止された内部空間に電極体10が収納されている。
[Embodiment 3]
The configuration of the coin-shaped
As shown in FIG. 5A, also in the coin-shaped
本実施の形態に係るコイン形電気素子3では、外装缶41における開口縁部の内、X軸方向右側に位置する平坦領域41aが、外装缶41の底面41cを基準とするときのた高さレベルH4が、キャップ42の露出部分42aの高さレベルH5に対して、次のような関係を有する。
[数5] H4>H5
なお、コイン形電気素子3では、高さレベルH4と高さレベルH5との差異、即ち、キャップ42の露出部分42aと外装缶41の平坦領域41aとの段差が、0.1[mm]以内、より望ましくは0.05[mm]以内に設定されている。
In the coin-shaped
[Expression 5] H 4 > H 5
In coin-shaped
また、外装缶41については、平坦領域41aを含む一部領域41bに限定して、メッキ処理が施されている。
基板50へのコイン形電気素子3の実装について、図5(b)を用い説明する。
図5(b)に示すように、外装缶41における平坦領域41aの高さレベルH4が、キャップ42における露出部分42aの高さレベルH5よりも高いことに起因して、基板50に実装されたコイン形電気素子3は、外装缶41の底面41cが基板50の主面50aに対し、角度θを以って傾くことになる。ただし、コイン形電気素子3の傾きについては、導電ランド51,52の各々の上に塗布された半田53,54への押し込みの程度により、若干の補正は可能である。
In addition, the
The mounting of the coin-shaped
As shown in FIG. 5 (b), the height level H 4 of the
ここで、図6(a),(b)に示す従来技術に係るコイン形電気素子91,92では、外装缶921における開口縁部とキャップ922の露出部分との段差が0.15[mm]以上あったため、リード板を用いずに直接基板に実装すると、外装缶921が基板の導電ランドに対して確実に接合することができなかった。
これに対して、本実施の形態に係るコイン形電気素子3では、外装缶41の平坦領域41aとキャップ42の露出部分42aとの段差を0.1[mm]以内、より望ましくは0.05[mm]以内に設定しているので、基板実装機を用いてコイン形電気素子3を実装する場合においても、確実に半田53,54に対して外装缶41の平坦領域41aおよびキャップ42の露出部分42aを当接させることができ、リフロー後における確実な接合が可能である。
Here, in the coin-shaped
On the other hand, in the coin-shaped
なお、本実施の形態においても、上記実施の形態1および上記実施の形態2と同一の基本的構成を採用するので、上記効果をそのまま奏することができる。
[その他の事項]
上記実施の形態1〜3では、コイン形電気素子1〜3の一例としてコイン形電池を適用したが、本発明は、これに限らず、コイン形をした電気素子に対して適用が可能である。例えば、電気二重層キャパシタ(Electric Double−layer Capacitor)、レドックス・キャパシタ(Redox Capacitor)やハイブリッド・キャパシタ(Hybrid Capacitor)などを含むキャパシタなどにも適用が可能である。なお、ハイブリッド・キャパシタには、例えば、Liイオン・キャパシタなどが含まれる。
In the present embodiment, the same basic configuration as in the first embodiment and the second embodiment is adopted, so that the above effect can be produced as it is.
[Other matters]
In the first to third embodiments, the coin-type battery is applied as an example of the coin-shaped electrical elements 1 to 3, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a coin-shaped electrical element. . For example, the present invention can also be applied to a capacitor including an electric double-layer capacitor (Electric Double-layer Capacitor), a redox capacitor, and a hybrid capacitor. The hybrid capacitor includes, for example, a Li ion capacitor.
また、コイン形電池についても、リチウム二次電池(二酸化マンガン・リチウム、バナジウム・リチウム、ニオブ・リチウム、チタン・リチウムイオン、リチウムイオン)や空気亜鉛二次電池などを採用することもできる。
また、上記実施の形態1では、図1(b)に示すように、平面視で略四角形の外観形状を有するコイン形電気素子1を採用し、上記実施の形態2では、図4に示すように、平面視で四角形と半円形とを足し合わせた外観形状を有するコイン形電気素子2を採用したが、平面視における形状はこれに限られない。即ち、平面視での外観形状において、少なくとも3直線を有する形状であればよい。
As for the coin-type battery, a lithium secondary battery (manganese dioxide / lithium, vanadium / lithium, niobium / lithium, titanium / lithium ion, lithium ion), an air zinc secondary battery, or the like may be employed.
Moreover, in the said Embodiment 1, as shown in FIG.1 (b), the coin-shaped electrical element 1 which has a substantially square external appearance shape by planar view is employ | adopted, and in the said
また、外装缶21,31,41やキャップ22,32,42の材質については、導電性材料であれば、これに限られるものではない。例えば、素子本体の種類や内部に注液される電解液などとの関係で、メッキ鋼板などを用いることも可能な場合もある。
また、上記実施の形態1,2,3では、外装缶21,31,41の外観形状と、キャップ22,32,42の露出部分22a,32a,42aとが相似形としたが、これらの形状は、必ずしも相似形である必要はない。キャップの露出部分の形状が、外装缶の外観形状にかかわらず、円形であったり、多角形であったりしてもよい。
Further, the material of the
In the first, second, and third embodiments, the outer shape of the
また、図1(b)や図4で示したうように、上記実施の形態1,2では、外装缶21,31の外観形状を3辺31d,31e,31g、または4辺21d〜21gが直線である構成としたが、直線である辺は少なくとも1辺あればよい。具体的には、半円形や一部が欠けた円形や楕円形の平面形状であってもよい。
In addition, as shown in FIG. 1B and FIG. 4, in the first and second embodiments, the exterior shape of the
本発明は、例えば、メモリバックアップ用などのために基板に実装されるコイン形電池を始めとするコイン形電気素子を実現するのに有用である。 The present invention is useful for realizing, for example, a coin-shaped electric element such as a coin-shaped battery mounted on a substrate for memory backup or the like.
1,2,3.コイン形電気素子
10.電極体
11.正極活物質ペレット
12.負極活物質
13.セパレータ
21,31,41.外装缶
22,32,42.キャップ
23,33,43.ガスケット
50.基板
51,52.導電ランド
53,54.半田
1,2,3. Coin-shaped
Claims (6)
導電性材料からなるとともに、浅皿形状を有し、ガスケットを介した状態で前記外装缶の開口部を封口するものであって、他方の極として機能するキャップと、
前記外装缶と前記キャップとで形成される内部空間に収納される素子本体とを有するコイン形電気素子であって、
前記外装缶は、平面視において、少なくとも1辺が直線で構成された形状を有するとともに、前記キャップよりも平面視での外観サイズが大きく、
前記外装缶の開口部は、前記キャップの一部が露出する状態で、開口縁部がカシメ加工されることで前記キャップにより封口されており、
前記外装缶の底面を基準とするときに、前記外装缶における開口縁部の少なくとも一部領域と、前記キャップの露出部分とは、同一または段差が0.1mm以下となるように互いの高さレベルが設定されている
ことを特徴とするコイン形電気素子。 An outer can that is made of a conductive material, has a shallow dish shape, and functions as one pole;
A cap made of a conductive material, having a shallow dish shape, sealing the opening of the outer can in a state through a gasket, and functioning as the other pole,
A coin-shaped electric element having an element body housed in an internal space formed by the outer can and the cap,
The outer can has a shape in which at least one side is a straight line in a plan view, and has a larger appearance size in a plan view than the cap.
The opening of the outer can is sealed by the cap by caulking the opening edge with a part of the cap exposed.
When the bottom surface of the outer can is used as a reference, at least a partial region of the opening edge of the outer can and the exposed portion of the cap are the same or different from each other so that a step is 0.1 mm or less. A coin-shaped electrical element characterized by a set level.
ことを特徴とする請求項1に記載のコイン形電気素子。 2. The coin-type electric element according to claim 1, wherein in the outer can, at least a partial region of the opening edge is a region corresponding to a side formed by the straight line.
前記外装缶における前記少なくとも一部領域には、前記キャップの前記露出部分と同一面上となる平坦領域が、0.15mm2以上設けられている
ことを特徴とする請求項1または2に記載のコイン形電気素子。 The exposed portion of the cap is a flat surface,
The flat area which becomes the same surface as the said exposed part of the said cap is 0.15 mm < 2 > or more provided in the said at least one part area | region in the said exterior can. The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Coin-shaped electrical element.
ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のコイン形電気素子。 In the outer can, in a depth direction thereof, a butt portion between the flat region of the opening edge and an outer surface of the side wall has an arc shape with a curvature of 0.4 mm or less. Item 4. The coin-shaped electric element according to any one of Items 1 to 3.
ことを特徴とする請求項1から4の何れかに記載のコイン形電気素子。 5. The coin shape according to claim 1, wherein the outer can has three or four sides formed in a straight line in a plan view, and a butted portion between the straight lines has an arc shape. Electrical element.
ことを特徴とする請求項1から5の何れかに記載のコイン形電気素子。 The outer can is subjected to a plating process for improving wettability with solder by limiting a region to at least a partial region of the opening edge of the outer surface. The coin-shaped electric element according to any one of 1 to 5.
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