CN105591047A - 电化学电池 - Google Patents

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Abstract

提供电化学电池，通过缓解设在底座容器底面的焊盘膜和电池引线焊接时的压力、热、振动的影响，保持焊盘膜的功能，从而面向小型且可靠性高的大电流用途。电化学电池（1）至少包括：收纳于底座容器（2）中的电池（6）；作为电池（6）的延长部的多个电池引线（8）；形成在底座底面（2c）的由阀金属构成的焊盘膜（5）；以及与焊盘膜（5）连接且从底座底面（2c）形成到底座下表面（2d）的底座内布线（通孔布线（3）），至少一个电池引线（8）和焊盘膜（5）通过超声波焊接来固定，若设焊盘膜（5）中的焊接部分（5a）与底座内布线（3）的水平距离为L、与底座内布线（3）的设置位置相关的公差为a，则满足L≥a×1.3的关系式。

Description

电化学电池
技术领域
本发明涉及能表面安装的电化学电池（cell）。
背景技术
电化学电池一直以来用作为半导体存储器的备用电源、微型计算机或IC存储器等电子装置的预备电源等。这些电化学电池要求小型化，但是放电电流只在数μA到顶多数mA的范围。另一方面，近年出现使电子设备所具备的LED等光源闪烁、或者间歇驱动小型电动机等的新用途，要求增大放电电流。为了应对此情况，提出如专利文献1所示那样，外包装容器小型且能进行数百mA到数A的电流放电的电化学电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－30750号公报。
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中记载的电化学电池，在底座容器的底面形成由阀金属(valvemetal)构成的焊盘膜，该焊盘膜和从电池（元件）延伸的电池引线通过超声波焊接、激光焊接等来焊接。另外，在焊盘膜的下表面设有底座内布线（通孔布线）。在此，当焊接焊盘膜和电池引线时，会对焊盘膜的焊接部分附近带来压力、热、振动。特别是在焊接部分和通孔布线的位置重叠的情况下或接近的情况下，会出现焊盘膜和外包装容器或通孔之间的密合性下降、或在焊盘膜自身出现裂缝、破损。因此，焊盘膜失去作为通孔布线的保护膜的功能，从而通孔布线的上端面露出于封装件内而与电解质接触，通孔布线会熔出电解质。由此，电化学电池会失去电连接。
因此，本发明目的在于提供一种电化学电池，通过缓解设在底座容器的底面的焊盘膜和电池引线焊接时的压力、热、振动的影响，以保持焊盘膜的功能，从而面向小型且可靠性高的大电流用途。
用于解决课题的方案
（权利要求1）
权利要求1中记载的发明是一种电化学电池1，其特征在于，至少包括：底座容器2；收纳于所述底座容器2中的电池6；所述电池6的延长部即多个电池引线8；形成在所述底座容器2的底面（底座底面2c）的由阀金属构成的焊盘膜5；以及与所述焊盘膜5连接且从所述底座容器2的底面2c形成到下表面（底座下表面2d）的底座内布线（通孔布线3），至少所述一个电池引线8和所述焊盘膜5通过超声波焊接来固定，若设所述焊盘膜5中的焊接部分5a与所述底座内布线3的水平距离为L、与所述底座内布线3的设置位置相关的公差为a，则L≥a×1.3。
本发明中，焊盘膜5用于固定电池引线8，另外，以使底座内布线（通孔布线3）不露出于底座底面2c的方式进行保护。
依据本发明，当考虑与底座内布线3的设置位置相关的公差a时，关于焊盘膜5中的焊接部分5a与底座内布线3的水平距离L，以使L≥a×1.3的关系成立的方式在底座底面2c配置焊盘膜5及底座内布线3。通过这样形成，能够回避对焊盘膜5焊接电池引线8时的压力、热、振动的影响。由此，不会出现焊盘膜5对底座底面2c或底座内布线3的密合性下降、或者在焊盘膜5自身不会出现裂缝、破损，因此不仅确保焊盘膜5和底座内布线3的电连接，而且能够从电解质7中可靠地保护底座内布线3。
（权利要求2）
权利要求2中记载的发明是一种电化学电池1，其特征在于，至少包括：底座容器2；收纳于所述底座容器2中的电池6；所述电池6的延长部即多个电池引线8；形成在所述底座容器2的底面（底座底面2c）的由阀金属构成的焊盘膜5；以及与所述焊盘膜5连接且从所述底座容器2的底面2c形成到下表面（底座下表面2d）的底座内布线（通孔布线3），至少所述一个电池引线8和所述焊盘膜5通过超声波焊接来固定，若设所述焊盘膜5中的焊接部分5a与所述底座内布线3的水平距离为L、与所述底座内布线3的设置位置相关的公差为a、所述焊盘膜5中的焊接部分5a的位置的公差为b，则L≥（a＋b）×1.026。
本发明中，焊盘膜5用于固定电池引线8，另外，以使底座内布线（通孔布线3）不露出于底座底面2c的方式进行保护。
依据本发明，当考虑与底座内布线3的设置位置相关的公差a及焊盘膜5中的焊接部分5a的位置的公差b时，关于焊盘膜5中的焊接部分5a与底座内布线3的水平距离L，以使L≥（a＋b）×1.026的关系成立的方式在底座底面2c配置焊盘膜5及底座内布线3。通过这样形成，能够回避对焊盘膜5焊接电池引线8时的压力、热、振动的影响。由此，不会出现焊盘膜5对底座底面2c、底座内布线3的密合性下降、或者在焊盘膜5自身不会出现裂缝、破损，因此不仅确保焊盘膜5与底座内布线3的电连接，而且能够从电解质7中可靠地保护底座内布线3。
发明效果
依据本发明，缓解焊盘膜和电池引线焊接时的压力、热、振动的影响，并使得确保焊盘膜的功能，从而能够提供小型且可靠性高的面向大电流用途的电化学电池。
附图说明
图1是说明本实施方式的电化学电池的图。
图2是示出本实施方式的电化学电池的焊盘膜、通孔布线及连接端子的关系的图。
图3是说明本实施方式的电化学电池的电池引线和焊盘膜的焊接的图。
图4是说明本实施方式的电化学电池的通孔布线和焊接范围的公差的图。
图5是示出本实施方式的电化学电池的制造流程的图。
图6是示出本实施方式的电化学电池的变形例1的图。
图7是示出本实施方式的电化学电池的变形例2的图。
图8是示出本实施方式的电化学电池的变形例3的图。
图9是示出本实施方式的电化学电池的变形例4的图。
图10是示出本实施方式的电化学电池的变形例5的图。
图11是说明本实施方式的电化学电池的各部分尺寸的图。
具体实施方式
基于附图说明本实施方式的电化学电池1。本实施方式的电化学电池1主要安装在个人计算机或小型的便携设备内部的基板而加以使用。
（电化学电池1）
图1（a）是本实施方式的电化学电池1的外观图。作为一个例子示出长方体的形状，但是也可为跑道形状或圆筒形状。本实施方式的电化学电池1，作为外包装部件具备：收纳其发电要素即电池6而作为容器发挥功能的底座容器2；以及用于气密地堵塞其开口部的作为封口板发挥功能的盖10。本实施方式的电化学电池1的外包装容器由该底座容器2和密封底座容器2的开口部的盖10构成。
图1（b）是示出（a）的AA截面的图。在凹状的底座容器2中收纳电池6，进而填充有电解质7，通过被设置在凹状的底座容器2的上表面一圈的密封环9按压的盖10被气密地密封。在凹状的底座容器2的底座底面2c并排配置了一对集电体金属膜即焊盘膜5。另外，在焊盘膜5的底面，多个通孔布线3从底座底面2c形成到底座下表面2d。该通孔布线3电连接焊盘膜5与形成在底座下表面2d的连接端子4。
另一方面，在外包装容器内容纳电池6。该电池6是将由活性物质和集电体组成的一组电极片隔着绝缘性的隔离物用卷绕法、层叠法等来构成的，该集电体由承载活性物质的金属构成。在正极及负极的集电体的端部形成有电池引线8。正极、负极的各自电池引线8通过焊接对一对焊盘膜5分别固定。电池6的正极、负极通过连接端子4会与安装的基板的安装用图案电连接。
（底座容器2）
底座容器2是上方开放的箱体状的由陶瓷构成的容器，具有长方形状的底座底部2a和立设在底座底部2a的外缘的长方形框状的底座壁部2b。该底座容器2的大小能够设一边为5～20mm左右、高度为1～3mm左右。图2（a）、（b）是分别示出底座容器2的底座底面2c和底座下表面2d的图。在图2（a）所示的底座底面2c，配置有由导电性材料构成的一对焊盘膜5。在焊盘膜5的下表面，分别设有4个由虚线表示的通孔布线3，与配置在底座下表面2d的连接端子4（用相同的虚线表示）垂直连接。
此外，作为底座容器2的材料，能举出包含选自由氧化铝、氮化硅、氧化锆、碳化硅、氮化铝、莫来石及这些的复合材料组成的群的至少一种的陶瓷，但是并不限于此。也能使用碱石灰玻璃、耐热玻璃等。作为原料能够利用长尺的玻璃，因此在小型的封装件的情况下，能动对1块玻璃设定较多的获取个数，能够期待底座部件的低成本化。
本实施方式的底座容器2通过在与冲裁成长方形状的底部2a对应的陶瓷生片粘合与冲裁成长方形框状的壁部2b对应的陶瓷生片后烧成而形成。此外，经冲孔预先在与底部2a对应的陶瓷生片开孔，从而能够形成贯通孔。
（通孔布线3）
通孔布线3是从底座容器2的底座底面2c形成到底座下表面2d的布线。该通孔布线3通过首先在底座底部2a设置大致垂直贯通底座底面2c和底座下表面2d而连接的贯通孔，然后在贯通孔填充钨膏而形成。另外，通过通孔布线3来达成贯通孔的气密。
此外，作为在通孔布线6b使用的膏，能够使用混合碳和树脂的膏或者混合钨、钼、镍、金或这些的复合材料和树脂的膏。
填充到贯通孔的膏，通过与成为底座容器2的陶瓷生片（greensheet）一起烧成而成为通孔布线3。
此外，如前所述，在用碱石灰玻璃、耐热玻璃等的玻璃原料形成底座容器2的情况下，作为在这些玻璃形成凹部、贯通孔的方法，能够使用化学蚀刻法、如喷砂这样的物理方法，或者在高温气氛中利用模来同时形成凹部和贯通孔。而且，在贯通孔的内表面形成铝膜之后，向贯通孔填充匹配热膨胀系数的玻璃膏，实施脱粘合剂及烧成，从而能够形成气密且具有导电性的通孔布线3。在这样的情况下，不会有通孔布线3被电解质7溶解的担忧。另外，形成通孔布线3的内表面的膜不局限于铝，也可为包含钛等的其他阀金属的膜。
（连接端子4）
在图2（b）所示的底座下表面2d，以与焊盘膜5对置的方式设有一对连接端子4。连接端子4通过回流处理等，以设在安装基板的图案的焊剂等固接在基板。
在本实施方式中，在成为底座容器2的陶瓷生片预先印刷利用钨进行的电极的图案，并烧成该陶瓷生片，从而能够形成连接端子4。另外，连接端子4在利用印刷法形成的钨的图案实施了由镍和金构成的镀层膜。进而，在底座侧面2e的凹部也构图钨或这些镀层材料并作为连接端子的一部分发挥功能。
（焊盘膜5）
焊盘膜5是配置在底座底面2c的两处的由导电性材料构成的大致矩形状的膜。该焊盘膜5具有用于防止通孔布线3的上端部和电解质7直接接触，并且通过焊接来连接电池引线8的焊接部分5a。此外，本实施方式的焊盘膜5沿底座容器2的长度方向并排，但是也可以沿短边方向并排或者沿长度方向的对角线方向排列。
焊盘膜5是由铝、钛等的化学特性稳定的阀金属构成的膜，由难以溶解于电解质7的材料构成。这些膜能够通过例如蒸镀、离子镀敷、溅射等的众所周知的膜形成方法来设置。在利用这些方法进行的情况下，首先，钨等的金属利用印刷法等来填充并烧成在贯通孔而精加工气密的通孔布线3后形成。在真空中成膜的情况下，例如，以分别构成正负的焊盘膜5的方式，准备以带有空间上彼此分离的两个开口的方式构图的金属制等的掩模，收纳于成膜的腔室中，以真空排气系统排气到既定真空度后，使阀金属材料蒸发或者用离子物理攻击由阀金属材料构成的靶而使材料飞溅，从而在底座底面2c成膜。在这些成膜法中，由于成膜条件容易控制，所以形成的膜的电阻率低，且能够形成液体难以浸透的高密度的膜。
另外，铝膜也能通过丝网印刷法来形成。关于高温中容易氧化的铝，也开发了在150℃以下的温度能够形成布线图案的技术。由于是印刷法，所以与蒸镀法等的薄膜形成技术相比厚，也容易形成数十微米的厚膜。
而且，铝膜也可以用电镀法来制作。已知利用由二甲基砜和氯化铝构成的电镀液，以约40μm的膜厚形成的膜为表面平滑且膜的内部也均匀的膜。
接着，对焊盘膜5的厚度进行叙述。膜厚优选为5μm以上且100μm以下。最好是10μm以上且30μm的范围。若膜厚较薄则存在于膜内部的细微的多孔连接而电解质7浸透到处于焊盘膜下的钨中，从而容易引起钨的电解腐蚀，以及，如后述那样，以焊接来与电池引线8连接时，焊接条件极受限定而会难以实现具有可靠性的接合。
在此，利用离子镀敷法在厚度约1.3mm的碱石灰玻璃板形成焊盘膜5的厚度为5μm的铝膜之后，实施了用超声波焊接来使厚度为80μm的铝薄板焊接的实验。确认了5个电池引线中一个样品玻璃板中产生微小的裂缝。因此，作为膜厚5μm是实际使用上的下限值。在实际使用上，膜厚优选为10μm以上。
另一方面，利用蒸镀法或离子镀敷法进行的铝的蒸镀速率是每小时3μm～10μm。若考虑蒸镀时间则优选30μm以下的厚度，该情况下的成膜时间最长也为4～5小时左右。在形成厚达100μm左右的情况下，成膜时间会达到较长时间，但是能够取较宽的以焊接连接电池引线8时的焊接条件，从而能够极为降低在成为基底的陶瓷引发裂缝的可能性。
（电池6）
接着，关于电池6进行说明。电池6是以厚度为5μm～50μm的铝箔或铜箔为集电体，将在其表面用涂敷或粘接法来承载活性物质的正负一对电极片，夹着由绝缘物构成的隔离物以卷绕、层叠、折叠等的方法来一体化的发电要素。
在电双层电容器的情况下，作为活性物质的典型材料，能举出活性炭或碳。锂离子二次电池中，作为正极活性物质，能使用例如钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、磷酸铁锂（LiFePO4）等的化合物，作为负极活性物质，能使用例如石墨或焦炭之外硅氧化物等。活性物质膏是向上述活性物质混合导电辅助剂、粘合剂、分散剂等并调节到适当的粘度的膏，通过辊涂、幕涂、刮刀法等的方法将该活性物质膏涂敷到集电体的双面或单面。涂敷后，经干燥、冲压工序而形成电极片。
隔离物用于限制正极及负极直接接触，使用具有较大的离子透过率，并具有既定机械强度的绝缘膜。例如，在要求耐热性的环境中，玻璃纤维之外，还能使用聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺等的树脂。另外，关于隔离物的孔径、厚度无特别限定，但是根据使用设备的电流值、电化学电池1的内阻决定。另外，还可以将陶瓷的多孔质体用作为隔离物。
（电解质7）
电解质7优选用于公知的电双层电容器或非水电解质二次电池的液体状、凝胶状的材料。
用于液体状及凝胶状的电解质7的有机溶剂有乙腈、二乙醚、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1,2－二甲氧基乙烷、四氢呋喃、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、γ－丁酸内酯（γBL）、噻吩烷、丙酸酯、链状砜等，能够将这些单独或混合使用。
特别是，相对于碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、γ－丁酸内酯（γBL）、噻吩烷等的高沸点的主溶剂，作为副溶剂适合含有丙酸酯或链状砜，但并不局限于这些。
液体状及凝胶状的电解质7所包含的材料，能够使用（C2H5）4PBF4、（C3H7）4PBF4、（CH3）（C2H5）3NBF4、（C2H5）4NBF4、（C2H5）4PPF6、（C2H5）4PCF3SO4、（C2H5）4NPF6、过氯酸锂（LiClO4）、六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、三氟甲磺酸锂（LiCF3SO3）、双三氟甲烷磺酰亚胺锂[LiN（CF3SO2）2]、硫氰盐、氟化铝盐、锂盐等。作为液体状的电解质7的支持电解质，能举出季铵盐、季鏻盐（quarternaryphosphoniumsalt）等。作为该季铵盐，能举出仅有脂肪链的化合物、具有脂肪链和脂肪环的脂环式化合物或仅有脂肪环的螺环化合物。特别是，作为螺环化合物的5－氮阳离子螺环[4,4]壬烷四氟硼酸盐（螺环－（1,1’）－联吡咯烷鎓(5-azoniaspiro[4,4]nonanetetrafluoroborate(spiro-(1,1’)-bipyrrolidinium)：SBP－BF4）因为电传导率较高而适合使用，但并不局限于此。
另外，凝胶状的电解质7使液体状的电解质浸渍在聚合物凝胶中。作为聚合物凝胶，适合使用聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯，但并不局限于这些。
而且，也可以使用吡啶类或脂环式胺类、脂肪族胺类或咪唑鎓盐类的离子性液体或脒类等的常温熔化盐。
（电池引线8）
电池引线8是用于从电池6提取电力的端子。该电池引线8使用较细地延长集电体本身的延长部、或将其他细薄的板、布线状的引线机械连接而形成延长部的材料。本实施方式的电池引线8是延长集电体本身的材料，作为该电池引线8的一部分的焊接区域8a通过焊接固定在焊盘膜5的焊接部分5a。
本实施方式的电池引线8如图3（a）所示，长度为能够将电池6置于底座容器2外的程度，优选在与焊盘膜5焊接时不妨碍焊接用芯片20的移动的程度的长度。这是因为过长会增加内阻。
此外，电池6在焊接电池引线8和焊盘膜5之后，收纳于底座容器2中，但是此时电池引线8在底座容器2内部折叠。另外，在折叠电池引线8时，为了避免电池6的短路，需要注意电池引线8不要与密封环9乱接触。
（电池引线8的焊接方法）
接着，利用图3来说明电池引线8和焊盘膜5的具体焊接方法。图3（a）是示出与电池6连接的一对电池引线8和一对焊盘膜5的图。一对电池引线8的前端如图3（a）所示，在置于焊盘膜5的表面后，从电池引线8的上表面焊接，接合焊盘膜5和电池引线8。通过采用焊接，在电池引线8与焊盘膜5的接合界面发生构成各自部件的材料的原子扩散，能够牢固地接合。图3（a）的焊接区域8a示意性地示出焊接的部分。由于进行焊接，即便在接合界面存在自然氧化膜等的污染也能做到连接电阻达mΩ量级、或者mΩ以下充分地低的接合。由此，与利用导电性粘接剂等进行的接合方法相比，能够将连接电阻从十分之一减少到百分之一。另外，能够进行连接电阻值的偏差得到抑制且老化少的接合。
另外，通过增大焊接部分5a及焊接区域8a的面积，能够进一步减少连接电阻值，并且能够提高电池引线8与焊盘膜5之间的拉伸强度。因此，在使电池引线8变形而将电池6收纳于容器的内部的制造工序中，除了能抑制发生焊接剥离等的不良之外，还能提高完成的电化学电池1的抗振动特性、落下冲击特性等的机械可靠性。
作为电池引线8和焊盘膜5的焊接，能举出例如超声波焊接、射束焊接、电阻焊接等的局部焊接方法。即，这些焊接方法中，由于成为焊接对象的部分为局部，所以热的影响只停留在焊接部分5a附近，能够避免对电池6本身的影响。另外，通过变更电池引线8的材料、厚度、焊盘膜5的材料和贯通孔的配置等，能够降低焊接的机械或者热的冲击对构成部件的影响。通过上述结构，对于由陶瓷等的材料构成的底座容器2也能避免裂缝的产生对部件的损坏。
在本实施方式中，采用上述焊接方法之中超声波焊接。图3（b）是用于说明超声波焊接的具体方法的图。超声波焊接中，首先，将电池引线8定位于焊盘膜5上并加以密合，但此时电池6以不妨碍超声波焊接用芯片20的移动的方式置于底座容器2外。接着，利用移动机构使超声波焊接用芯片20以适当的加压力抵接到电池引线8的上表面。超声波焊接用芯片20整体地形成在焊头（horn）前端、或者另行安装在焊头的前端。超声波焊接用芯片20的芯片前端20a是与电池引线8接触的部分，在此，优选对表面实施凹凸图案（压花加工），以适当地陷入电池引线8的表面。
在超声波焊接用芯片20以适当的加压力抵接到电池引线8后，如果超声波焊接机的振荡机构对焊头施加由数十kHz构成的超声波，则超声波焊接用芯片20以频率配研接合部分。由此，电池引线8的焊接区域8a和焊盘膜5的焊接部分5a的界面成为金属材料的洁净表面彼此的密合面，能够在数十毫秒到数百毫秒的一点时间进行压接。先前的图3（a）的焊接区域8a中示出的电池引线8的表面的凹凸图案，示意性地示出利用该超声波焊接转印了超声波焊接用芯片20的凹凸图案。以该凹凸图案示出的区域成为焊接区域8a，但是微观上接合的部分只是被超声波焊接用芯片20的前端加工的凸部凹下去的部分，除此以外的区域处于在电池引线和焊盘膜之间保持微小间隙的状态。
此外，当超声波焊接用芯片20抵接到电池引线8的表面时，最好注意不要形成较大的冲击，移动机构最好具备减振器等的冲击吸收机构。由此，能够减少对底座材料的损坏。
此外，超声波焊接不仅有振动，而且还能同时使用热能量和机械压接力。另外，图3（a）中作为电池引线8示出了细板状的例子，但是也可为布线，只要将超声波焊接用芯片20的形状适当变形后使用即可。
另外，在1个焊盘膜焊接了1个电池引线8，但是电池引线8的数量也可为多个。在承载活性物质的集电体的长度较长的情况下，能够在集电体设置多个电池引线。在该情况下，如果能将这些多个电池引线8连接到1个焊盘膜，就能减少电阻量，因此是优选的。
（焊接条件）
通过适当地选择电池引线8的尺寸（引线的宽度和厚度）、焊盘膜5的尺寸（纵横的尺寸和厚度）及超声波焊接用芯片20的尺寸，能够对应电化学电池1的各种尺寸。图3（a）所示的焊接区域8a的宽度即便为0.5mm也充分，适合小型的电化学电池1的制作。此外，为了提高机械强度，通过在利用以尽量宽地覆盖的方式设计焊盘膜5的表面积的超声波焊接用芯片20进行超声波焊接的情况下也设定适当的焊接条件，能够得到对通孔布线3、焊盘膜5及底座容器2没有影响且充分大的机械强度。
若通过焊接对焊盘膜5施加压力、热、振动，则对焊盘膜5的底座底部2c、通孔布线3的密合性下降或在焊盘膜5本身产生裂缝、破损。特别是，对通孔布线3附近的焊盘膜5施加压力、热、振动并失去密合性，则失去焊盘膜5和通孔布线3的电连接，并且通孔布线3的上端面与电解质7接触，通孔布线会熔出到电解质7中。因此，按照以下的焊接条件决定对通孔布线3不产生影响的焊接部分5a。
在此，如图4所示，将关于应该保护的通孔布线3的与设置位置相关的公差设为a，将作为焊接位置的焊接部分5a的位置公差设为b，将焊接部分5a与通孔布线3的水平距离设为L而确定焊接条件。而且，在仅考虑通孔布线3的与设置位置相关的公差a的情况下，以使公差a和水平距离L的关系满足L≥a×1.3（式1）的方式形成。
另外，若考虑关于通孔布线3的与设置位置相关的公差a及焊盘膜5中的焊接部分5a的位置公差b，则以满足L≥（a＋b）×1.026（式2）的方式形成。
这样形成的电化学电池1中，即便通孔布线3的位置相对于设计位置向焊接部分5a侧仅偏离公差a，或者，焊接部分5a的位置相对于设计位置向通孔布线3侧仅偏离公差b，也能回避焊接时的压力、热、振动的影响。由此，不会出现对焊盘膜5的底座底面2c或通孔布线3的密合性的下降或在焊盘膜5本身不会产生裂缝、破损，因此不仅确保焊盘膜5与通孔布线3的电连接，而且能够从电解质7可靠地保护通孔布线3。
（密封环9）
如图1所示，密封环9具有与底座容器2的底座壁部2b的上端面的形状对齐的四角框状的截面，经由焊料接合到底座壁部2b的上端面。该密封环9能够使用热膨胀系数接近陶瓷的热膨胀系数的材料，例如作为铁钴镍合金的科瓦合金等。另外，焊料由Ag－Cu合金或Au－Cu合金等形成。
（盖10）
如图1所示，盖10接合到密封环9的上表面，密封底座容器2。盖10使用对热膨胀系数接近陶瓷的热膨胀系数的科瓦合金、42合金等的合金实施镍镀的材料。具体而言，能使用在科瓦合金的具有0.1mm到0.2mm左右的厚度的薄板表面以2μm到4μm左右的厚度实施电解镍镀或非电解镍镀的材料。使用这样的材料的盖10，能够通过例如电阻缝焊、激光缝焊等来焊接到密封环9，从而提高堵塞状态的底座容器2内部的气密性。
作为焊接盖10和密封环9的方法而使用的电阻缝焊中，使盖10抵接到密封环9之后，在盖10的长边侧的大致中心的2个点配置对置的梯形形状的辊电极并使低电压大电流短时间流过，进行盖10的临时焊接（点焊）。这样，盖10被临时固定，不会因焊接操作中的振动等而位置偏移。
接着，例如，以用辊电极从长边的端描摹长边的方式移动底座容器2和盖10而进行焊接。接着，底座容器2和盖10旋转90度，同样地焊接短边。这样，遍及盖10的一周而进行焊接。不管是前述的临时固定中，还是正式电阻缝焊中，在盖10与密封环9的界面都发生金和镍的扩散，形成气密且牢固的扩散接合层。由此，盖10对底座容器2气密地密封。
盖10和密封环9的焊接也可以采用激光的扫描照射。在与上述同样地实施临时焊接之后，以绕盖10一周的方式扫描照射激光。由此，在盖10与密封环9的界面形成扩散接合层。在该情况下，通过在盖10的接合侧的面粘贴由银和铜构成的焊料片，也能将熔化温度降低到焊料的温度。
此外，电解质7由常温下液体状的溶剂或支持电解质构成，在采用密封盖10之前填充电解质7的工序的情况下，有可能出现在盖10和密封环9的界面存在液体的场所。在这样的情况下，也能进行利用缝焊的接合。缝焊既可以使用辊电极也可以使用激光的扫描照射。即便在所述界面存在液体也能进行气密的焊接，这认为是存在于界面的液体在焊接时由于附近的温度急剧上升而蒸发并飞散的缘故。
此外，也可以不使用密封环9而经由焊料接合底座容器2的上端面和盖10。
（制造方法）
接着，一边参照图5所示的电双层电容器的制造流程，一边对本实施方式的制造方法进行说明。首先，作为外包装容器，准备图1（a）及（b）所示的呈凹状的形状的底座容器2和盖10。底座容器2的长边为10mm、短边为8mm、高度为1.8mm，底座容器2的底边的厚度为0.38mm。作为材料，采用陶瓷且在制造电子部件的封装件时的标准材料。该底座容器2通过在冲裁为长方形状的与底部2b对应的陶瓷生片粘合冲裁为长方形框状的与壁部2c对应的陶瓷生片后，在约1500℃烧成而形成。通孔布线3外径为0.2mm，以直接贯通底座底面2c和底座下表面2d的方式在正极侧和负极侧分别设有各4个。另外，对通孔布线3的表面实施了镍和金的镀层。在底座下表面2d配置有一对连接端子4，与通孔布线3连接。在连接端子4实施了以镍为基底的金镀（S10）。
接着，在底座底面2c形成了由铝的蒸镀膜构成的一对焊盘膜5。焊盘膜5的尺寸为短边2.4mm、长边3mm且厚度为约15μm以上（S11）。
另一方面，盖10准备长边为9mm、短边为7mm、厚度0.125mm的科瓦合金板，并在表面实施了电解镍镀（S20）。
接着进行电池6的准备。利用涂敷法对具有20μm厚度的由铝构成的集电体涂敷由活性炭、导电辅助材料、粘合剂及增粘材料构成的活性物质而作成片电极（S30）。在以适当的长度切断后，以超声波焊接在集电体的一端安装厚度为80μm且宽度为1.5mm、长度4mm的铝的薄板而作成了电池引线8（S31）。使对焊接了电池引线8的正负一对片状的电极夹持由聚四氟乙烯构成的隔离物后，插入卷芯，卷绕成跑道状。随后，取出卷芯，轻轻压塌间隙而作成了卷绕电极（S32）。
接着，进行超声波焊接。在先准备的底座容器2的焊盘膜5的表面使电池引线8密合并进行了定位。超声波焊接是按每个电池引线8的单方进行的（S33）。超声波焊接机的振荡频率为40kHz。焊接焊头为铁制的，由相同材料构成的超声波焊接用芯片20一体式地设在焊头的前端。在超声波焊接用芯片20的表面，将0.2mm间距的交错格子状的凹凸图案（压花）设在2.0×1.5mm的区域。峰高和谷底之差为0.2mm。焊接的模式为在焊接中控制向电池引线8供给的能量的模式，焊接能量的设定值设为50～100J的范围，焊接时间设为50～2000msec的范围。超声波焊接用芯片20通过气动（air）机构下降到由铝构成的电池引线8的表面后，陷入电池引线8的表面，通过在电池引线8与焊盘膜5的界面之间振动而进行焊接。
在焊接结束后，使得电池引线8折叠而将电池6收纳于底座容器2中。此时，注意使电池引线8不与密封环9乱接触（S34）。这是为了避免电池的短路。
接着，将收纳电池6的底座容器2浸渍在液体的电解质7中，进行1小时真空脱泡。在此，电解质7的支持电解质为螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐（spirobipyrrolidiniumtetrafluoroborate），作为非水溶剂使用了聚碳酸酯和碳酸次乙酯的混合液（S35）。接着，返回大气压，从电解质7中取出收纳电池6的底座容器2后，在氮气氛下使盖10抵接到密封环9，进行长边侧的2个点的临时焊接，接着对长边侧和短边侧按照该顺序连续进行电阻缝焊，从而气密地密封（S36）。这样制作了本实施方式的电双层电容器。此外，最后进行所制作的电双层电容器的电特性检查（S37）。项目为等效串联电阻及电容的测定，但并不限于此。
（变形例1）
本实施方式的变形例1变更了通孔布线3的配置。如前所述，关于焊接部分5a与通孔布线3的水平距离L，只要能满足既定条件，就能改变焊盘膜5的形状、通孔布线3的设置位置。即，能够增大焊盘膜5的面积，或者如图6（a）～（c）所示，变更通孔布线3的位置。
图6（a）是将通孔布线3靠近焊盘膜5的四角而配置的例子。由此，能够将焊接部分5a确保在焊盘膜5的中央，因此容易按压超声波焊接用芯片20，且提高焊接时的操作性。
图6（b）是将通孔布线3配置在外包装容器的长边方向的中芯线上的例子。由此，能够在两处牢固地焊接1个电池引线8，因此能够对于随后的组装工序确保机械强度。另外，即使一个焊接剥离，也能通过另一个焊接维持与焊盘膜5的连接。
图6（c）是将通孔布线3靠近两极的焊盘膜5的中心侧而配置的例子。由此，对于电池引线8的长度方向能够确保充分的焊接面积。
（变形例2）
利用图7，对本实施方式的变形例2进行说明。图7（a）是示出本变形例的截面的图。图7（b）是示出本变形例的布线图案的图，并且是示出全面状的布线图案的例子的图。图7（c）表示本变形例的其他布线图案的例子。图7（a）所示的电化学电池1中，并不是使通孔布线3从底座底面2c直接贯通到底座下表面2d，而是使通孔布线3止于构成底座底部2a的两块板即底座第1底部2f和底座第2底部2g的界面的构造。在该界面设有布线图案30。布线图案30构成为与通孔布线3连接，并水平延伸出而露出于外表面，进而与连接端子4连接。
焊盘膜5与上述的同样，是铝膜以5μm到100μm的厚度形成的膜。与电池6连接的一对电池引线8通过焊接与焊盘膜5连接。另外，在填充电解质7后，底座容器2和盖10被气密地密封，从而构成外包装容器。
如图7（b）所示，在底座第2底部2g的界面，如以斜线所示那样以全面状较宽的面积设有与通孔布线3连接的由钨等的金属膜构成的布线图案30。而且，水平引出到底座第2底部2g的长边侧的端部，并延长到侧面。而且，该延长部与连接端子4连接。由于成为这样的全面状的布线图案，所以能够将布线图案所具有的电阻值抑制得较低。
另一方面，图7（c）中，直线的布线图案30a从与通孔布线3对应的各点向底座侧面2e延伸出。这样，布线图案并不局限于全面状。但是，在该情况下，布线图案30a所具有的电阻值会比前面的图7（b）高。因此，需要考虑通孔布线3的数量、布线图案30a的宽度和长度、布线图案30a的片电阻值而决定布线图案30a。
如本变形例所示，通孔布线3也可以不是从底座底面2c直接贯通底座下表面2d的构造，通过与具有适当的电阻值的布线图案30及30a组合，能够用于作为本实施方式的目的的大电流放电用途。
（变形例3）
基于图8，对本实施方式的变形例3进行说明。本变形例的电化学电池1将仅由陶瓷的平板构成的底座容器2和以凹状的形状形成的金属制的空腔型盖10a作为外包装容器，图8（a）示出截面图。在外包装容器的内部，与本实施方式同样，收纳有电池6、一对电池引线8和电解质7，电池引线8和形成在底座容器2的焊盘膜5通过焊接来连接。
如图8（a）所示，空腔型盖10a以覆盖电池6等的方式抵接并焊接到将其开口部设在底座容器2的周围的密封环9。该焊接优选利用激光进行的缝焊。另外，在进行缝焊时，从图8（a）箭头方向进行扫描照射。在利用辊电极的电阻缝焊中，辊电极容易与空腔型盖10a的台阶部接触，难以使辊电极适当地抵接到接合部。
空腔型盖10a中，在空腔型盖10a的底面部（图中上端部）设置小孔。这是打算在焊接底座容器2和空腔型盖10a之后，从该小孔填充电解质7，然后利用密封栓10b以能够气密地密封。由此，能够防止因在底座接合用金属层5与空腔型盖10a的接合面之间存在电解质7而导致的、密封操作的效率下降。形成在底座容器2的内侧面的焊盘膜5的材料或其厚度范围、通孔布线3的构造或其个数、电池引线8和焊盘膜5的接合方法与前述同样，因此省略记载。
图8（b）所示的电化学电池1是与图8（a）同样的结构，但是配置在平板状的底座容器2的周围的密封环9嵌入设在底座容器2的台阶（step），使得密封环9与底座内侧面的高度之差抑制为充分小。由此，在使空腔型盖10a翻转的状态下填充电解质7后，将电池6配置在空腔型盖10a中，也能减少从空腔型盖10a溢出的电解质量。因此，通过图8（b）的结构，在填充电解质7的状态下也能容易进行底座容器2与空腔型盖10a的焊接。因此，不需要如图8（a）所示的空腔型盖10a的小孔，也能省略利用密封栓10b进行的密封工序。
（变形例4）
利用图9，对本实施方式的变形例4进行说明。图9（a）示出了本变形例中使用的底座容器2。本变形例中，底座容器2由陶瓷制的平板和与平板接合的金属制的筒状的金属侧壁12构成，由此形成凹状的容器。在底座容器2的底座底面2c设有直接贯通底座壁部2b的通孔布线3，其上配置有一对焊盘膜5。金属制的金属侧壁12以使热膨胀率与底座容器2匹配的方式进行选择，利用焊料接合到平板。另一方面，相反侧的开口部形成盖10的接合面。本变形例中，不需要用于密封盖10的密封环9，金属侧壁12本身起到密封环9的作用。因此，构成为至少在与盖10接合的面实施镍和金的镀层膜，使盖10抵接到镀层面，以能够利用电阻缝焊或激光缝焊进行接合。
图9（b）示出利用平板状的底座容器2的电化学电池1的截面图。与电池6连接的一对电池引线8通过焊接方法连接到焊盘膜5，通过通孔布线3与连接端子4连接。在外包装容器内填充有电解质7，因盖10而被气密地密封。焊盘膜的材质或其厚度与上述同样。金属侧壁12为金属制的，因此能够加工成各种形状。另外其形状可以选择为角、跑道形状、椭圆、圆等。特别是，若以任意长度切断标准件的空心管而使用，则不仅能自由决定电化学电池1的高度，而且能够谋求降低制造成本。
图9（c）所示的电化学电池1中，与图9（b）同样使用金属制的金属侧壁12，但只是焊盘膜5仅限于正极侧的例子。正极电池引线8b难过超声波焊接连接到焊盘膜5，而负极电池引线8c难过焊接连接到金属制的金属侧壁12的内侧。而且，与负极对应的连接端子4以与金属侧壁电连接的方式构成。由此，金属侧壁12为金属制且电流流过的路径大，因此能较低地抑制负极侧的布线电阻值。因此，本实施方式的电化学电池1也能进行大电流放电。
（变形例5）
利用图10，对本实施方式的变形例5进行说明。图10示出电化学电池1的截面，在由陶瓷构成的凹状的底座容器2的底座底面2c，与上述同样设有由铝膜构成的焊盘膜5，形成通过通孔布线3与连接端子4连接的结构。本变形例中，通孔布线3及焊盘膜5仅设在正极侧。而且，与利用卷绕法、层叠法等而构成的电池6连接的一对电池引线8之中，正极电池引线8b利用超声波焊接连接到焊盘膜5，实现充分低的连接电阻值。
另一方面，负极电池引线8c具有与盖10的内表面侧连接的构造。即便负极电池引线8c的材质分别由铝、铜、镍的薄板或箔构成的情况下，也能用超声波焊接、激光点焊、电阻点焊、电弧焊接等众所周知的焊接法连接到金属制的盖10。因此，负极侧也能将连接电阻值抑制得充分低。
负极侧的连接端子4从底座下表面2d沿着底座侧面2e延伸设置在密封环9，并与盖10电连接。将延伸设置的部分设为延伸设置部4b。通过调整延伸设置部4b的导体长度、宽度和厚度，能够将延伸设置部4b的直流电阻值抑制得较低，因此能够不用显著增大负极侧的布线电阻值而构成。
在外包装容器内填充有电解质7，盖10焊接到密封环9而形成气密容器。锂离子二次电池中作为负极的集电体材料通常使用铜箔、作为电池引线通常使用镍薄板，但是能够适用本变形例。因此，能够制造具有高气密特性的高可靠的小型、薄型的锂离子二次电池。
此外，本变形例中延伸设置部4b设在容器的外侧。盖10和连接端子4的连接并不限于此，也容易采用在密封环9的下部设置孔，并在内表面形成导体材料而与连接端子4连接的构造。
[实施例]
作为实施例及比较例，在使封装件的内部底面为8.4×3.4mm、通孔布线3的外径为0.2mm的电化学电池1中，如图11所示，定义各部分的尺寸。在此，在将全部的实施例及比较例中的焊接部分5a的范围（W2×D2）设为2.0×1.5mm时，关于针对焊接部分5a与通孔布线3的水平距离L的不良率（％）进行评价。作为此时的设计事项，使通孔公差a为0.15mm。此外，实施例1及比较例1的通孔布线3如图11（a）所示将正极/负极均为4个的通孔布线3配置在焊盘膜5的下方一处，实施例2及比较例2的通孔如图11（b）所示将正极/负极均为4个的通孔布线3夹着焊盘膜5配置在上下各一处。此外，各条件中的检体数为n＝20。
不良率以“%”示出流动性实验（2.5V连续充电，环境温度70℃中，保存500小时）后维持率在初始容量的50%以下的比例。
超声波焊接中，超声波焊接机（BRANSON：947M）的振荡频率为40kHz，焊接时间为50～2000msec，焊接时能量为50～100J。另外，焊接部分5a的公差b考虑到压接焊头时的水平方向的振动而成为0.05mm。
将评价结果示于下述表1中。
[表1]
如上述表1那样，焊接部分5a与通孔布线3的水平距离L为0.65mm的实施例1及L为0.275mm的实施例2中，不良率为“0”。
另一方面，在L为0.15mm的比较例1中，不良率成为10％。这是因为利用超声波焊接进行焊接的结果，发生了失去通孔布线3附近的焊盘膜5的密合性或者焊盘膜5本身产生裂缝、破损等的不良。另外，L为0.025mm的比较例2中，不良率成为45％。在该情况下利用超声波焊接进行焊接的结果，也发生失去通孔布线3附近的焊盘膜5的密合性或者焊盘膜5本身产生裂缝、破损等的不良。即，随着L的距离变短而不良率增加。
因此，焊接部分5a与通孔布线3的水平距离L为与通孔布线3的外径大致相同程度的距离即0.2mm，更优选以0.205mm为界，不会出现焊盘膜5从底座底面2c剥离等的不良。
在此关于（式1），从与通孔布线3的设置位置相关的公差a的值0.15导出的L成为L≥0.195mm。即，确认了当考虑与通孔布线3的设置位置相关的公差a时，如果焊接部分5a与通孔布线3的水平距离L确保该公差a的1.3倍以上的容限就不会出现不良。
另外关于（式2），从与通孔布线3的设置位置相关的公差a的值0.15及焊接位置的公差b的值0.05mm导出的L成为L≥0.205mm。即，确认了当考虑与通孔布线3的设置位置相关的公差a及焊盘膜5中的焊接部分5a的位置的公差b时，如果焊接部分5a与通孔布线3的水平距离L确保公差a及公差b之和的1.026倍以上的容限就不会出现不良。
（总结）
由于在比较例1、2中不能充分确保焊接部分5a与通孔布线3的水平距离L，所以因焊接工序中的制造偏差而会在通孔布线3的位置与电池引线8焊接。此时，因焊接时的压力、热、振动而焊盘膜5对底座底面2c、通孔布线3的密合性下降、或焊盘膜5本身出现裂缝、破损。相对于此，实施例1、2中，由于能够充分确保焊接部分5a与通孔布线3的水平距离L，所以能够回避焊接时的压力、热、振动的影响。由此，不会失去焊盘膜5对底座底面2c、通孔布线3的密合性或者焊盘膜5本身不会出现裂缝、破损，因此不仅确保焊盘膜5和通孔布线3的电连接，而且能够从电解质7可靠地保护通孔布线3。
此外，通过充分确保通孔布线3和焊接部分5a的距离，换言之，充分地确保通孔布线3附近的焊盘膜5的面积，从而能够使焊接时的定位精度具有富余。此时，通过将通孔布线3汇集在焊盘膜5的角部或中央部而配置，能够更加显著地确保焊接部分5a的面积，并能确保焊盘膜5和电池引线8的接合强度。另外，能够充分地减少接触电阻。
本实施方式不局限于本说明书中记述的变形例或实施例，显然能够采用不脱离实施方式的要点的其他各种结构。例如，只要权利要求中不做限定，盖就不局限于金属，可以使用陶瓷、玻璃、树脂等，根据材料能够采用各种密封方法。
标号说明
1　电化学电池；2　底座容器；2a　底座底部；2b　底座壁部；2c　底座底面；2d　底座下表面；2e　底座侧面；2f　底座第1底部；2g　底座第2底部；3　通孔布线；4　连接端子；4b　延伸设置部；5　焊盘膜；5a　焊接部分；6　电池；7　电解质；8　电池引线；8a　焊接区域；8b　正极电池引线；8c　负极电池引线；9　密封环；10　盖；10a　空腔型盖；10b　密封栓；12　金属侧壁；20　超声波焊接用芯片；20a　芯片前端；30、30a　布线图案。

Claims (2)

1.一种电化学电池，其特征在于，至少包括：
底座容器；
收纳于所述底座容器中的电池；
作为所述电池的延长部的多个电池引线；
形成在所述底座容器的底面的由阀金属构成的焊盘膜；以及
与所述焊盘膜连接且从所述底座容器的底面形成到下表面的底座内布线，
至少所述一个电池引线和所述焊盘膜通过超声波焊接来固定，
若设所述焊盘膜中的焊接部分与所述底座内布线的水平距离为L、与所述底座内布线的设置位置相关的公差为a，则L≥a×1.3。
2.一种电化学电池，其特征在于，至少包括：
底座容器；
收纳于所述底座容器中的电池；
作为所述电池的延长部的多个电池引线；
形成在所述底座容器的底面的由阀金属构成的焊盘膜；以及
与所述焊盘膜连接且从所述底座容器的底面形成到下表面的底座内布线，
至少所述一个电池引线和所述焊盘膜通过超声波焊接来固定，
若设所述焊盘膜中的焊接部分与所述底座内布线的水平距离为L、与所述底座内布线的设置位置相关的公差为a、所述焊盘膜中的焊接部分的位置的公差为b，则L≥（a＋b）×1.026。
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