CN113614968A - 固体电池 - Google Patents

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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

一种固体电池，在基板上覆盖有固体电池，用于固体电池的电路设置在基板上。

Description

固体电池
技术领域
本发明涉及一种固体电池。更具体而言，本发明涉及一种封装后的固体电池。
背景技术
目前，能够反复充放电的二次电池被用于各种用途。例如，二次电池被用作智能手机以及笔记本电脑等电子设备的电源。
在二次电池中，一般使用液体电解质作为用于有助于充放电的离子移动的介质。即，所谓的电解液被用于二次电池。然而，在这样的二次电池中，在防止电解液漏出的方面一般要求安全性。另外，由于用于电解液的有机溶剂等是可燃性物质，因此在这一点上也要求安全性。
因此，对使用了固体电解质来代替电解液的固体电池进行了研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-220107号公报
专利文献2：日本特开2007-5279号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本申请发明人注意到在固体电池中依然存在需要克服的课题，并且发现有必要采取相应的措施。具体而言，本申请发明人发现存在以下的课题。
固体电池需要具有如下结构：将产生电池反应的材料本身与外部环境隔绝，防止水蒸气以及异物的进入和电池反应物质的泄漏。在这一点上，作为二次电池而广泛使用的锂离子电池例如将铝层压膜用作袋进行密封(以下，也将该袋称为“铝层压袋”)。在从铝层压袋取出的正负端子上连接周边电路基板，用作与电池一体化的封装件。
在该锂离子电池中，铝层压袋保护电池主体。仅从电极引出的极耳露出于铝层压袋的外部，通过极耳而得到电。然而，铝层压袋需要使用于密封的“粘贴部”向周围突出，在结构上难以实现封装体体积的小型化。另外，也考虑将周边电路基板收纳于铝层压袋的外侧的空间而进行封装，但对整体的体积降低几乎没有效果。相反，由于成为双重的封装结构，因此有可能通过这样的封装而增加无用的体积。
因此，在固体电池的密封中，沿袭锂电池的铝层压袋的想法未必是上策，作为固体电池，需要从其紧凑化的观点出发，以新的切入点来应对。
本发明是鉴于上述课题而完成的。即，本发明的主要目的在于提供一种具有密封特性且有助于紧凑化的固体电池的封装技术。
用于解决课题的手段
本申请发明人试图通过在新的方向上采取措施来解决上述课题，而不是在现有技术上延伸扩展。其结果为，完成了可以实现上述主要目的的固体电池的发明。
在本发明中，提供一种具备基板的固体电池，在基板上覆盖有固体电池，用于固体电池的电路设置在基板上。
发明效果
本发明所涉及的固体电池为具有密封特性且适于紧凑化的固体电池封装件。
更具体而言，从防止水蒸气透过等观点出发，在基板上覆盖固体电池而进行封装，并且从紧凑化的观点出发，“用于固体电池的电路”设置在基板上。即，“用于固体电池的电路”设置在基板的表面上而不是基板的内部。由于基板原本用于封装，并且也用于设置固体电池的周边电路，因此不会使整体尺寸增加。因此，通过本发明，能够得到在实现固体电池的密封的同时整体上紧凑的封装件。
附图说明
图1是示意性地表示固体电池的内部结构的剖视图。
图2是示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的固体电池的结构的剖视图。
图3是示意性地表示本发明的另一实施方式(由覆盖绝缘膜以及覆盖无机膜构成的覆盖部件)所涉及的固体电池的结构的剖视图。
图4的(a)～(d)是设置在基板上的电池周边电路的电路图(图4的(a)：保护电路，图4的(b)：充电控制电路，图4的(c)：温度控制电路，图4的(d)：输出补偿电路)。
图5的(a)～(c)是将设置在基板上的多个电池周边电路组合而成的电路图(图5的(a)：充电控制·保护电路，图5的(b)：充电控制·保护·输出稳定化电源电路，图5的(c)：充电控制·保护·输出稳定化电源·输出补偿电路)。
图6A是用于说明与固体电池并排地在基板上设置电路的方式的示意性剖视图。
图6B是用于说明与固体电池并排地在基板上设置电路的方式的示意性剖视图。
图7是用于说明覆盖绝缘膜的变更方式的示意性剖视图。
图8是用于说明覆盖无机膜的变更方式的示意性剖视图。
图9是用于说明覆盖无机膜的变更方式(使用金属焊盘)的示意性剖视图。
图10是用于说明覆盖绝缘膜以及覆盖无机膜的变更方式的示意性剖视图。
图11是示意性地表示本发明的另一实施方式(覆盖绝缘层的填料含有方式、覆盖无机膜以遍及支承基板的方式大幅延伸的方式，以及支承基板与覆盖无机膜成为同一平面的方式)所涉及的固体电池的结构的剖视图。
图12的(a)～(d)是示意性地表示得到本发明的固体电池的工艺的工序剖视图。
图13是用于说明利用涂布法形成的覆盖膜的形态的示意性剖视图。
具体实施方式
以下，对本发明的固体电池详细进行说明。虽然根据需要参照附图进行说明，但图示的内容仅是为了理解本发明而示意性且例示性地表示的，外观、尺寸比等可能与实物不同。
本发明的固体电池相当于封装后的固体电池。本说明书中所说的“封装后的固体电池”广义上是指保护不受外部环境影响的固体电池，狭义上是指密封为使外部环境的水蒸气不会进入固体电池的内部的固体电池。优选的是，这样的防止水分透过的本发明的固体电池以适于向二次基板安装的方式被封装，特别是以适于表面安装的方式被封装。因此，在一个优选的方式中，本发明的电池为SMD(Surface Mount Device：表面贴装器件)型的电池。
本说明书中所说的“剖视”是指，从与基于构成固体电池的各层的层叠方向的厚度方向大致垂直的方向观察的情况下的形态(简而言之，沿着与厚度方向平行的面切开的情况下的形态)。在本说明书中直接或间接使用的“上下方向”以及“左右方向”分别相当于图中的上下方向以及左右方向。除非另有说明，相同的符号或记号表示相同的部件·部位或相同的含义。在一个优选的方式中，能够理解为，铅垂方向朝下(即，重力作用的方向)相当于“下方向/底面侧”，其相反方向相当于“上方向/顶面侧”。
本发明中所说的“固体电池”广义上是指其构成要素由固体构成的电池，狭义上是指其构成要素(特别优选为所有的构成要素)由固体构成的全固体电池。在一个优选的方式中，本发明中的固体电池是构成为形成电池构成单元的各层相互层叠的层叠型固体电池，优选为这样的各层由烧结体构成。需要说明的是，“固体电池”不仅包含能够反复充电以及放电的所谓的“二次电池”，还包含仅能够放电的“一次电池”。在本发明的一个优选的方式中，“固体电池”是二次电池。“二次电池”并不过分拘泥于该名称，例如也可以包含“蓄电器件”等。
以下，首先对本发明的固体电池的基本结构进行说明。这里说明的固体电池的结构仅为用于理解发明的例示，并不限定发明。
[固体电池的基本结构]
固体电池至少具有正极·负极的电极层和固体电解质。具体而言，如图1所示，固体电池100具有包含电池构成单元的固体电池层叠体，所述电池构成单元由正极层110、负极层120以及至少介于它们之间的固体电解质130构成。
在固体电池中，构成其的各层可以通过烧成而形成，正极层、负极层以及固体电解质等为烧结层。优选的是，正极层、负极层以及固体电解质分别相互一体烧成，因此固体电池层叠体为一体烧结体。
正极层110是至少包含正极活性物质的电极层。正极层可以进一步包含固体电解质。在一个优选的方式中，正极层由至少包含正极活性物质颗粒和固体电解质颗粒的烧结体构成。另一方面，负极层是至少包含负极活性物质的电极层。负极层可以进一步包含固体电解质。在一个优选的方式中，负极层由至少包含负极活性物质颗粒和固体电解质颗粒的烧结体构成。
正极活性物质以及负极活性物质是在固体电池中参与电子的交接的物质。离子经由固体电解质在正极层与负极层之间移动(传导)而进行电子的交接，从而进行充放电。正极层以及负极层特别优选为能够嵌入和脱嵌锂离子或钠离子的层。即，固体电池优选为锂离子或钠离子经由固体电解质在正极层与负极层之间移动而进行电池的充放电的全固体型二次电池。
(正极活性物质)
作为正极层中包含的正极活性物质，例如可以列举出选自由具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物、含锂层状氧化物，以及具有尖晶石型结构的含锂氧化物等组成的组中的至少一种。作为具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物的一例，可以列举出Li3V2(PO4)3等。作为具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物的一例，可以列举出Li3Fe2(PO4)3、LiFePO4和/或LiMnPO4等。作为含锂层状氧化物的一例，可以列举出LiCoO2和/或LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2等。作为具有尖晶石型结构的含锂氧化物的一例，可以列举出LiMn2O4和/或LiNi0.5Mn1.5O4等。
另外，作为能够嵌入和脱嵌钠离子的正极活性物质，可以列举出选自由具有NASICON型结构的含钠磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含钠磷酸化合物、含钠层状氧化物，以及具有尖晶石型结构的含钠氧化物等组成的组中的至少一种。
(负极活性物质)
作为负极层120中包含的负极活性物质，例如可以列举出选自由包含选自由Ti、Si、Sn、Cr、Fe、Nb以及Mo组成的组中的至少一种元素的氧化物、石墨-锂化合物、锂合金、具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物，以及具有尖晶石型结构的含锂氧化物等组成的组中的至少一种。作为锂合金的一例，可以列举出Li-Al等。作为具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物的一例，可以列举出Li3V2(PO4)3和/或LiTi2(PO4)3等。作为具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物的一例，可以列举出Li3Fe2(PO4)3和/或LiCuPO4等。作为具有尖晶石型结构的含锂氧化物的一例，可以列举出Li4Ti5O12等。
另外，作为能够嵌入和脱嵌钠离子的负极活性物质，可以列举出选自由具有NASICON型结构的含钠磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含钠磷酸化合物以及具有尖晶石型结构的含钠氧化物等组成的组中的至少一种。
正极层和/或负极层可以含有导电助剂。作为正极层以及负极层中包含的导电助剂，能够列举出由银、钯、金、铂、铝、铜以及镍等金属材料，以及碳等构成的至少一种。虽然没有特别限定，但铜难以与正极活性物质、负极活性物质以及固体电解质材料等反应，对降低固体电池的内部电阻起到效果，因此优选。
此外，正极层和/或负极层可以含有烧结助剂。作为烧结助剂，能够列举出选自由锂氧化物、钠氧化物、钾氧化物、氧化硼、氧化硅、氧化铋以及氧化磷组成的组中的至少一种。
(固体电解质)
固体电解质是能够传导锂离子或钠离子的材质。特别是在固体电池中形成电池构成单元的固体电解质，在正极层与负极层之间形成能够传导锂离子或钠离子的层。需要说明的是，固体电解质至少设置在正极层与负极层之间即可。即，固体电解质也可以以从正极层与负极层之间伸出的方式在该正极层和/或负极层的周围存在。作为具体的固体电解质，例如可以列举出具有NASICON结构的含锂磷酸化合物、具有钙钛矿结构的氧化物、具有石榴石型或石榴石型类似结构的氧化物等。作为具有NASICON结构的含锂磷酸化合物，可以列举出LixMy(PO4)3(1≤x≤2，1≤y≤2，M为选自由Ti、Ge、Al、Ga以及Zr组成的组中的至少一种)。作为具有NASICON结构的含锂磷酸化合物的一例，例如可以列举出Li1.2Al0.2Ti1.8(PO4)3等。作为具有钙钛矿结构的氧化物的一例，可以列举出La0.55Li0.35TiO3等。作为具有石榴石型或石榴石型类似结构的氧化物的一例，可以列举出Li7La3Zr2O12等。
需要说明的是，作为能够传导钠离子的固体电解质，例如可以列举出具有NASICON结构的含钠磷酸化合物、具有钙钛矿结构的氧化物、具有石榴石型或石榴石型类似结构的氧化物等。作为具有NASICON结构的含钠磷酸化合物，可以列举出NaxMy(PO4)3(1≤x≤2，1≤y≤2，M为选自由Ti、Ge、Al、Ga以及Zr组成的组中的至少一种)。
固体电解质层也可以包含烧结助剂。固体电解质层中包含的烧结助剂例如可以选自与正极层·负极层中可包含的烧结助剂相同的材料。
(正极集电层以及负极集电层)
正极层110以及负极层120可以分别具备正极集电层以及负极集电层。正极集电层以及负极集电层可以分别具有箔的形态，从通过一体烧成来降低固体电池的制造成本以及降低固体电池的内部电阻等观点出发，可以具有烧结体的形态。需要说明的是，在正极集电层以及负极集电层具有烧结体的形态的情况下，也可以由包含导电助剂以及烧结助剂的烧结体构成。正极集电层以及负极集电层中包含的导电助剂例如可以选自与正极层以及负极层中可包含的导电助剂相同的材料。正极集电层以及负极集电层中包含的烧结助剂例如可以选自与正极层·负极层中可包含的烧结助剂相同的材料。需要说明的是，在固体电池中，正极集电层以及负极集电层不是必须的，也可以考虑不设置这样的正极集电层以及负极集电层的固体电池。即，本发明中的固体电池可以是无集电层的固体电池。
(端面电极)
在固体电池中一般设置有端面电极150。特别是在固体电池的侧面设置有端面电极。更具体而言，设置有与正极层110连接的正极侧的端面电极150A和与负极层120连接的负极侧的端面电极150B(参照图1)。这样的端面电极优选包含导电率较大的材料。作为端面电极的具体的材质，没有特别限制，能够列举出选自由银、金、铂、铝、铜、锡以及镍组成的组中的至少一种。
[本发明的固体电池的特征]
本发明的固体电池是具备基板的固体电池。优选的是，这样的本发明所涉及的电池为封装后的固体电池。即，固体电池具有有助于保护免受外部环境影响的封装结构。特别是在本发明中，固体电池在将其周边电路(优选为用于固体电池控制的电路)配置于支承基板上的状态下将该周边电路以及支承基板一起封装。
具体而言，在基板上覆盖有固体电池，用于该固体电池的电路设置在该基板上。特别而言，并不是在支承固体电池的支承基板上埋入电路，而是在该基板的表面上(特别是主面上)配置有电路。图2表示本发明的封装电池的基本结构。参照该图，固体电池100具备基板10以及覆盖部件50，此外，基板上的电路80也作为整体一体地设置。
电路80是用于固体电池的周边电路。只要是与固体电池相关的电路，则可以是任何种类的电路。举例来说，电路80可以为保护电路和/或充放电控制电路。在本发明中，固体电池与这样的电路以及支承基板一起整合封装。从图2所示的方式可知，用于固体电池的电路(特别是用于控制固体电池的电路)设置于基板10的主面，该电路可以在该基板的主面的面方向上延伸。即，电路80以沿着与固体电池层叠体的层叠方向(即，固体电池的电极层的层叠方向)正交的方向的方式配置在基板10的主面上。简而言之，以贴附于基板主面的方式设置有电路。通过这样设置电路，能够更有效地利用基板10的主面作为电池控制面。另外，由于电路和固体电池在基板上相互接近，因此来自这样的基板上的电路的热量容易传递到固体电池，并且由于该热量，也能够起到提高电池的充电效率的效果。需要说明的是，本发明中所说的“主面”是指在固体电池中的电极层的层叠方向上具有法线的面。
如图所示，在本发明所涉及的封装件中，以固体电池100整体上被包围的方式(使得构成固体电池的所有面不露出于外部)，在其周围设置有基板10以及覆盖部件50。由于这种密封形态，在本发明中，优选为了防止水蒸气透过而将固体电池封装。特别是，以将用于固体电池的电路作为封装件而设置在基板上的形态来实现防止水蒸气透过。
从图2所示的形态可知，基板10是至少支承固体电池100的基板。为了提供这样的“支承”，基板被定位成靠近构成固体电池的主面的一侧。与等于固体电池的主面尺寸的情况相比，基板的主面尺寸更宜为大于固体电池的主面尺寸。另外，由于是“基板”，因此优选整体上具有薄板状的形态。
在本发明中，基板10不仅在该基板的表面上支承固体电池100，还支承电路80(参照图2)。即，本发明中的基板10为将固体电池100以及电路80一起支承的基板。由于采用这种方式，也能够将基板20称为“支承基板”(以下，将基板适当地称为“支承基板”进行说明)。
基板10可以是树脂基板，或者也可以是陶瓷基板。基板10不必特别是硅基板。在一个优选的方式中，基板10为陶瓷基板。即，基板10包含陶瓷，其占据基板的母材成分。由陶瓷构成的支承基板有助于防止水蒸气透过，在安装时的耐热性等方面也是优选的基板。这样的陶瓷基板能够通过烧成而得到，例如能够通过生片层叠体的烧成而得到。对此，陶瓷基板例如可以是LTCC基板(LTCC：Low Temperature Co-fired Ceramics：低温共烧陶瓷)，或者也可以是HTCC基板(HTCC：High Temperature Co-fired Ceramic：高温共烧陶瓷)。虽然仅是例示，但基板的厚度可以为20μm以上且1000μm以下，例如为100μm以上且300μm以下。
为了用于密封，覆盖部件50优选以覆盖基板10上的固体电池的顶面以及侧面的方式设置。另外，如图2所示，覆盖部件50可以以超过固体电池的侧面的方式设置。从更优选的密封的观点来看，覆盖部件50优选如图3所示由覆盖绝缘层30以及覆盖无机膜40构成。例如，优选以覆盖固体电池100的顶面以及侧面的方式设置覆盖绝缘层30，在该覆盖绝缘层上设置覆盖无机膜40。这是因为特别能够有效地提高防止水蒸气透过的特性。
换言之，覆盖部件50优选为以至少覆盖固体电池100的顶面100A以及侧面100B的方式设置的层。如图3所示，设置在支承基板10上的固体电池100整体上被覆盖部件50大幅包围。在一个优选的方式中，在固体电池100的顶面100A以及侧面100B的全部电池面区域(至少对于电池“顶面”区域以及电池“侧面”区域而言是全部)设置有覆盖部件50，以在图示那样的剖视时超过电池侧面而朝向基板侧延伸的方式设置有覆盖部件50。
从上述说明可知，本说明书中所说的“顶面”是指构成电池的面中的相对位于上侧的面。假设是存在两个对置的主面的典型的固体电池时，本说明书中所说的“顶面”是指上述主面的一方，特别是指与靠近支承基板的主面(即，后述的SMD型的电池中的安装面侧)不同侧的主面。因此，本发明中所说的“以覆盖固体电池的顶面以及侧面的方式设置”，实质上是指在假定为将固体电池设置于平面的情况下，至少对于除了与该平面相接的面以外·面区域以外的电池面设置有覆盖部件。
优选覆盖部件50的覆盖绝缘层30相当于树脂层。即，优选覆盖绝缘层30包含树脂材料，其形成该层的母材。根据图示的方式可知，这意味着设置在支承基板10上的固体电池被覆盖绝缘层30的树脂材料密封。由这样的树脂材料构成的覆盖绝缘层30与覆盖无机膜40相辅相成，有助于适当的水蒸气阻隔。
覆盖绝缘层30的材质只要呈现绝缘性即可，可以是任意种类。例如在覆盖绝缘层包含树脂的情况下，该树脂可以是热固性树脂或热塑性树脂中的任一种。作为覆盖绝缘层的具体的树脂材料，没有特别限制，例如能够列举出环氧系树脂、硅酮系树脂、液晶聚合物等。虽然仅是例示，但覆盖绝缘层的厚度可以为30μm以上且1000μm以下，例如为50μm以上且300μm以下。
覆盖部件50的覆盖无机膜40优选以将覆盖绝缘层30覆盖的方式设置。在该情况下，由于覆盖无机膜40位于覆盖绝缘层30上，因此具有与覆盖绝缘层30一起将支承基板10上的固体电池100作为整体大幅包围的形态。
覆盖无机膜40优选具有薄膜形态。因此，在覆盖部件50中，覆盖无机膜40的厚度小于覆盖绝缘层30的厚度。只要有助于具有薄膜形态的无机层，则覆盖无机膜40的材质没有特别限制，可以是金属、玻璃、氧化物陶瓷或它们的混合物等中的任一种。在一个优选的方式中，覆盖无机膜40含有金属成分。即，覆盖无机膜40优选为金属薄膜。虽然仅是例示，但覆盖无机膜的厚度可以为0.1μm以上且100μm以下，例如为1μm以上且50μm以下。
具有薄膜形态的覆盖无机膜40可以是镀膜。特别是依据制法，覆盖无机膜40可以是干式镀膜。该干式镀膜是通过物理气相沉积法(PVD)或化学气相沉积法(CVD)这样的气相法得到的膜，具有纳米级或微米级的非常小的厚度。这样的薄的干式镀膜有助于更紧凑的封装。干式镀膜例如可以由选自铝(Al)、镍(Ni)、钯(Pd)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、铜(Cu)、钛(Ti)、铂(Pt)、硅/silicon(Si)以及SUS等组成的组中的至少一种金属成分·半金属成分、无机氧化物和/或玻璃成分等构成。由这样的成分构成的干式镀膜由于在化学和/或热方面稳定，因此能够得到耐药品性、耐候性和/或耐热性等优异、长期可靠性进一步提高的固体电池。需要说明的是，从上述例示的材质可知，覆盖无机膜40也可以不由钽构成。
在本发明中，通过将固体电池以由基板以及覆盖部件包围的方式构成而进行封装。特别优选的是，固体电池以适于表面安装的方式封装，基板为端子基板。也可以说支承基板优选为端子基板。这意味着，根据一个优选的方式的基板构成固体电池以及周边电路的支承基板，并且成为用于封装后的固体电池的外部端子的端子基板。
作为端子基板而具备支承基板的固体电池能够以夹有基板的形态将固体电池安装于印刷布线板和/或母板等其他的二次基板上。例如，也可以对于具备电子部件和/或IC等的印刷布线板和/或母板等外部基板，安装具备能够用作端子基板的支承基板的固体电池。另外，例如，能够通过回流焊等经由支承基板对固体电池进行表面安装。因此，本发明的封装后的固体电池可以说是SMD型的电池(即，表面安装品)。特别是在端子基板由陶瓷基板构成的情况下，本发明的固体电池的耐热性较高，能够成为可焊接安装的SMD型的电池。
由于是端子基板，优选基板具有布线，特别优选具备将上下表面、上下表层电连接的布线。即，一个优选的方式的支承基板具备将该基板的上下表面电连接的布线，为用于封装后的固体电池的外部端子的端子基板。简而言之，支承固体电池以及电路的支承基板可以具有将基板的两个主面相互电连接的连接导通部。在该方式中，由于在从固体电池向外部端子的取出中可以使用支承基板的布线，因此不需要利用金属标签在由水蒸气阻隔层包装的同时取出到封装外部，提高了外部端子的设计自由度。端子基板中的布线没有特别限制，只要有助于该基板的上表面与下表面之间的电连接，则可以具有任意的形态。由于有助于电连接，因此也可以说端子基板中的布线是基板的导电性部分17(参照图2或图3)。这样的基板的导电性部分可以具有布线层、通孔和/或焊盘等形态。例如，在图3所示的形态中，在支承基板10设置有通孔14和/或焊盘16。这里所说的“通孔”是指用于将支承基板的上下方向/基板厚度方向电连接的部件，例如优选填埋通孔等，另外，也可以是内部通孔的形态等。另外，这里所说的“焊盘”是指设置于支承基板的上侧主面和/或下侧主面的用于电连接的端子部分·连接部分(优选与通孔连接的端子部分·连接部分)，例如可以是方形焊盘，或者也可以是圆形焊盘等。
在具有导电性部分17的端子基板中，能够在封装下部任意地设置作为电池封装件的外部端子的引出位置。另外，从图2以及图3所示的形态可知，这样的外部端子的引出形状实质上没有凹凸，能够在与安装封装相同的面内用作平滑的面。在具备这样的基板的固体电池中，能够以比较短的距离(优选为最短距离)将端子从电池取出到封装外部，因此能够得到损耗较少的电池封装件。
本发明中的端子基板的对置的上表面与下表面相互电连接。因此，只要是这样的结构，则端子基板的种类没有特别限制。例如，作为端子基板，也可以利用能够上下连接且有助于部件安装的基板。虽然仅是一个例示，但也可以使用上表面与下表面相互电连接的内插器(在该情况下，内插器的基板材质不必特别是硅，也可以是陶瓷)。
在具备支承基板作为端子基板的固体电池中，支承基板的布线与固体电池的端子部分相互电连接。即，支承基板的导电性部分与固体电池的端面电极相互电连接。例如，固体电池的正极侧的端面电极与支承基板的正极侧的导电性部分电连接，另一方面，固体电池的负极侧的端面电极与支承基板的负极侧的导电性部分电连接。由此，支承基板的正极侧以及负极侧的导电性部分(特别是下侧焊盘/底面焊盘)分别能够用作固体电池封装件的正极端子以及负极端子。
在本发明中，也可以设置有助于端子基板与固体电池之间的适当的电连接的部件。例如，本发明的固体电池可以在基板上还具有将端面电极150与导电性部分17相互电连接的导电性连接部件60(参照图3)。导电性连接部件60可以使用包含选自由银(Ag)、铜(Cu)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、铝(Al)以及镍(Ni)等组成的组中的至少一种的糊剂而形成。
从图3所示的方式可知，电路80位于由导电性连接部件60(即，将固体电池的端面电极150与基板的布线等导电性部分17相互电连接的导电性连接部件60)产生的“固体电池100与基板10之间的间隙”。在该情况下，能够将由导电性连接部件60产生的间隙作为电路80的设置空间有效地利用，因此能够有助于降低固体电池的高度。
本发明的固体电池100至少在使用基板10与电路80一起被封装的方面具有特征。即，在本发明中，构成用于固体电池的电路的有源元件、无源元件和/或辅助元件等可以与该固体电池一起配置在基板上而被封装。作为有源元件，能够列举出选自由晶体管、IC、二极管以及运算放大器等组成的组中的至少一种。作为无源元件，能够列举出选自由电阻、线圈以及电容器等组成的组中的至少一种。作为辅助元件，能够列举出选自由连接器、端子、布线以及线材等组成的组中的至少一种。这样的电路元件也可以具有芯片形态。
例如，用于保护电路和/或充放电控制电路等电池周边电路的电路元件与固体电池一起被封装。即，用于固体电池的过充电时的充电防止、过放电时的放电防止和/或短路时等大电流放电的停止的保护电路元件，和/或用于控制固体电池的充电和/或放电的充放电控制电路元件等与固体电池一起一体地被封装。简而言之，在本发明中，设置在基板上的电路可以是用于控制固体电池的电路。需要说明的是，如图2以及图3所示，这样的电路80可以与基板10的主面接触，并且不与固体电池100本身接触。由此，能够抑制由于电池与电路的物理接触而引起的不良情况等。
从更广泛的角度来看，在本发明中，选自由保护电路、充电控制电路、温度控制电路、输出补偿电路以及输出稳定化电源电路组成的组中的至少一种电池周边电路可以与固体电池一起被封装。
在电池周边电路为保护电路的情况下，能够防止固体电池的过放电、过充电、过电流和/或过热等。图4的(a)表示设置在基板上的电路为保护电路的情况下的电路图的一例。虽然仅是例示说明，但通过保护电路来进行控制，使得规定的电压或电流不会过大。
在电池周边电路为充电控制电路的情况下，能够控制固体电池的充电。图4的(b)表示设置在基板上的电路为充电控制电路的情况下的电路图的一例。虽然仅是例示说明，但充电控制电路进行控制，使得成为所希望的恒流恒压(CCCV)充电。
在电池周边电路为温度控制电路的情况下，能够将固体电池控制为适当的温度以提高充放电效率。图4的(c)表示设置在基板上的电路为温度控制电路的情况下的电路图的一例。虽然仅是例示说明，但在在由温度控制电路控制固体电池的温度的情况下，可以通过热电偶、热敏电阻等温度检测单元来检测固体电池的温度，基于由此得到的温度信息，经由温度控制电路向热电元件供给电力，进行电池的加热和/或冷却。
在电池周边电路是输出补偿电路的情况下，能够将固体电池的内部阻抗抑制得较低，能够缓和电池电压的降低。图4的(d)表示设置在基板上的电路成为输出补偿电路的情况下的电路图的一例。
上述电路可以设置为具有单体的功能，也可以组合设置为具有多个功能。例如，通过组合设置多个子电路，能够对固体电池的控制赋予各电路的特性。作为图示的例示方式，图5的(a)表示充电控制电路以及保护电路的组合，图5的(b)表示充电控制电路、保护电路以及输出稳定化电源电路的组合，图5的(c)表示充电控制电路、保护电路、输出稳定化电源电路以及输出补偿电路的组合。需要说明的是，输出稳定化电源电路可以是组装有DC-DC转换器的电路。
在本发明所涉及的封装件中，在支承固体电池100的基板10上设置有电路80。即，固体电池专用的电路配置在该基板的表面上，而不是构成固体电池封装的基板(即“电池封装基板”)的内部。电路只要设置在该电池封装基板上即可，因此，并不特别限定于图3所示的形态，也可以是图6A以及图6B所示的形态。
在图3所示的形态中，电路80位于基板10与固体电池100之间。即，设置在基板上的固体电池在其下侧面与基板之间具有间隙，在该间隙中设置有电路。在图6A以及图6B中，电路80与固体电池100并排地设置在基板10的表面上，而不是基板10与固体电池100之间。即，在设置有固体电池的基板主面上，在不与该固体电池重叠的非电池设置区域设置有电路。
本发明经由同一基板使固体电池与该电池专用的周边电路一体化。如图3、图6A以及图6B所示，由于是同一基板，所以专用电路和固体电池在基板上相互相邻地配置。这里所说的“相互相邻配置”广义上是指具有电路与固体电池接近的位置关系，狭义上是指以成为固体电池的正下方或正侧面的方式将电路配置在基板上。根据图示的形态可知，虽然设置有电路作为封装件，但封装件整体上的尺寸不会不必要地变大。即，在本发明中，成为紧凑的固体电池封装件，可以得到更优选的SMD(表面安装器件)。
在更具体的方式中，作为用于控制固体电池的电路，可以设置IC和/或其他芯片部件等各种电子部件以及布线等。例如，以用于保护电路和/或充放电控制电路的IC和/或其他芯片部件等为代表的各种电子部件80以及布线等与固体电池100相邻地设置在基板的主面上。
在此，电路中包含IC等意味着除了基于该电路的控制效果以外，还能够起到利用发热的效果。电路的芯片部件等会产生热量，但本发明可以有效利用该热量。具体而言，由于电路和固体电池在基板上相互相邻地配置，因此来自这样的基板上的电路的热量容易传递到固体电池，通过该热量还能够起到提高电池的充电效率的效果。
对图3、图6A以及图6B的各形态进行详细叙述。
在图3所示的形态中，电路80位于基板10与固体电池100之间的间隙部分。如上所述，在本发明的固体电池中，优选设置将端面电极150与导电性部分17相互电连接的导电性连接部60，但电路80位于由于该导电性连接部60而形成的间隙部分。由于在固体电池与支承基板相互重叠的区域范围设置有电路，因此不会因用于电路的电子部件、布线等的存在而导致封装件体积增大，特别有助于实现紧凑的电池封装件。
对于紧凑的电池封装件而言，优选基板的俯视尺寸(搭载有电池的基板主面尺寸)与固体电池的俯视尺寸(电池主面尺寸)大致相同或比其大。另外，优选基板的俯视尺寸比电路尺寸大。例如，如果将基板的俯视尺寸设为S1，将固体电池的俯视尺寸设为S2，则可以为1.1×S2＜S1＜1.5×S2，因此，可以为1.1×S2＜S1＜1.4×S2、1.1×S2＜S1＜1.3×S2，或1.1×S2＜S1＜1.2×S2等。如果基板的俯视尺寸大于固体电池的俯视尺寸，则不仅在固体电池以及电路的支承方面优选，而且基板的主面变大，电路的设计自由度可能更高。
在图3所示的方式中，在成为固体电池100的正下方的基板10的主面上设置有电路80，因此固体电池100与电路80彼此特别接近。因此，来自电路的热量容易高效地传递到固体电池，特别容易起到能够提高固体电池的充电效率的效果。
基板与固体电池之间的导电性连接部件60不仅有助于固体电池与基板(特别是端子基板)的相互的电连接，还有助于在固体电池与基板之间形成电路设置用的间隙。因此，导电性连接部件形成间隔件，因此，这样的连接部件相当于导电性间隔件。换言之，在本发明的优选方式中，可以说在基板与固体电池之间具有导电性间隔件。导电性间隔件例如为包含金属成分的部件。作为这样的金属成分，能够例示地列举出选自由银(Ag)、铜(Cu)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、铝(Al)以及镍(Ni)等组成的组中的金属成分。
导电性间隔件可以由单一部件构成，或者也可以由至少两个部件构成。例如，导电性间隔件可以具有在焊接中不需要助焊剂清洗的非清洗型的部件(以下，也称为“非清洗型接合材料”)。特别是，可以是导电性间隔件的至少一部分为非清洗型接合材料。对此，与固体电池直接接触的部分可以包含非清洗型接合材料。非清洗型的接合材料是由于封装工艺而设置的。具体而言，非清洗型的接合材料能够通过在将电路设置于基板后不进行助焊剂清洗的情况下将固体电池向基板安装来设置。
在本发明所涉及的封装件中，也可以在基板与固体电池之间设置树脂材料。即，也可以在由于导电性间隔件等导电性连接部件的存在而形成的“固体电池与支承基板的间隙”中设置树脂材料。特别是在图3所示的方式中，也可以以在基板与固体电池之间填埋除了电路以外的间隙部分的方式设置树脂材料30’。例如，在图3所示的剖视图中，可以在导电性连接部60的内侧以填满基板10与固体电池100之间的间隙的方式设置树脂材料30’。需要说明的是，根据图示的形态可知，填满基板10与固体电池100之间的间隙的树脂材料30’位于覆盖无机膜40的内侧。
树脂材料可以是热固性树脂材料或热塑性树脂材料中的任一种。虽然没有特别限制，但与覆盖绝缘层同样，例如能够列举出环氧系树脂、硅酮系树脂、液晶聚合物等。对此，基板与固体电池之间的树脂材料也可以与上述的覆盖部件(特别是覆盖绝缘层)一体地设置。换言之，覆盖绝缘层30’不仅设置在固体电池100的顶面以及侧面上，还可以设置在位于固体电池100的底面与支承基板10的上表面之间的间隙中。这样的树脂材料在本发明所涉及的封装件中能够作为适当地保护基板与固体电池之间的电路的保护材料发挥作用。另外，如果基板与固体电池之间的间隙被树脂材料填埋，则由于该绝缘效果，也能够起到提高电路的可靠性的效果。因此，该树脂材料也能够称为电路保护材料。
在图6A以及图6B所示的形态中，不是在基板与固体电池之间的间隙部分，而是在除此以外的基板上设置有电路。在设置有固体电池的基板主面中，在偏离电池设置区域的基板区域设置有电路。
图6A以及图6B的形态与图3的形态相同，在同一基板上设置有固体电池专用的周边电路，但由于不是固体电池与基板的间隙，因此作为封装件整体容易降低高度方向尺寸。
在图6A中，用于固体电池的电路80被覆盖部件50覆盖。更具体而言，在该电路80中使用的IC、芯片部件等各种电子部件等被覆盖部件50覆盖。特别优选为这样的电路80的各种电子部件被覆盖部件50的覆盖绝缘层30覆盖的形态。另一方面，在图6B中，用于固体电池的电路80未被覆盖部件50覆盖。更具体而言，设置于基板上的电路80所使用的IC和/或芯片部件等各种电子部件等未被覆盖部件50覆盖。如果更重视密封，则优选如图6A那样电路80被覆盖部件50覆盖，但根据电路所使用的电子部件的尺寸，可能存在不适于利用覆盖绝缘层30来密封的情况。这是因为，如果用覆盖绝缘层30覆盖尺寸较大的电子部件，则覆盖绝缘层30的厚度必然增加，密封部变大。需要说明的是，在图6B所示的方式中，也可以由与密封固体电池的覆盖部件不同的其他覆盖部件单独地密封电路。
这样，本发明具有固体电池与该电路一起整合封装的特征，本发明在防止水蒸气透过的方面也具有特征。以下对其进行详细叙述。
本发明的固体电池通过支承基板、覆盖绝缘层以及覆盖无机膜而被封装，成为水蒸气透过防止性特别优异的电池。即，在本发明所涉及的电池封装件中，至少由于覆盖支承基板上的固体电池的顶面以及侧面的覆盖绝缘层以及覆盖无机膜，可以更可靠地防止由水蒸气引起的电池特性的劣化(更具体而言，外部环境的水蒸气混入而导致固体电池的特性劣化的现象)。即，优选设置覆盖绝缘层以及覆盖无机膜作为封装层，以防止固体电池的周围的外部环境的水蒸气的侵入，而不是阻隔固体电池的内部的成分。
优选的是，覆盖无机膜为水蒸气阻隔膜。即，优选使覆盖无机膜覆盖固体电池的顶面以及侧面，以作为阻止水分进入固体电池的阻隔。优选的是，覆盖无机膜如图示的剖视图那样以超过基板的主面(即，设置有电路的基板面)的方式延伸。由此，对于基板主面上的电路，覆盖无机膜用作更优选的水蒸气阻隔。本说明书中所说的“阻隔”，广义上是指具有防止水蒸气透过的特性，使得外部环境的水蒸气不会通过覆盖无机膜而引起对固体电池不利的特性劣化，狭义上是指水蒸气透过率小于1.0×10-3g/(m2·Day)。因此，简而言之，可以说水蒸气阻隔膜优选具有0以上且小于1.0×10-3g/(m2·Day)的水蒸气透过率。需要说明的是，这里所说的“水蒸气透过率”是指使用ADVANCE RIKO株式会社制、型号GTms-1的气体透过率测定装置，测定条件是通过40℃90％RH差压1atm得到的透过率。根据一个优选的方式的本发明为由支承基板、全固体电池、非导电性材料和水蒸气阻隔层构成的电池封装件，特别是为周边电路的电容器、电阻、IC等电子部件在水蒸气阻隔层的内侧收纳的电池封装件。
覆盖绝缘层和覆盖无机膜可以彼此一体化。因此，覆盖无机膜与覆盖绝缘层一起形成用于固体电池的水蒸气阻隔。即，通过一体化的覆盖绝缘层与覆盖无机膜的组合，可以更适当地防止外部环境的水蒸气侵入固体电池。即，可以说覆盖无机膜与覆盖绝缘层相辅相成而成为水蒸气阻隔层，并且覆盖绝缘层也与覆盖无机膜相辅相成而成为水蒸气阻隔。
在本发明中，支承固体电池的支承基板被定位成覆盖固体电池的下侧(底侧)，因此有助于防止来自该下侧(底侧)的水蒸气透过。即，支承基板优选为水蒸气阻隔基板。这里所说的“阻隔”也是与上述同样的含义，是指具有防止水蒸气透过的特性，使得外部环境的水蒸气不会通过覆盖无机膜而引起对固体电池不利的特性劣化，狭义上是指基板的水蒸气透过率小于1.0×10-3g/(m2·Day)。因此，水蒸气阻隔基板优选具有0以上且小于1.0×10- 3g/(m2·Day)的水蒸气透过率。这样，在支承基板为水蒸气阻隔基板的情况下，基板本身起到阻隔效果，因此也可以考虑在基板的底面侧不设置覆盖无机膜的方式。换言之，虽然覆盖无机膜被设置为大幅包围固体电池，但也可以考虑对于支承基板的一部分(具体而言，底面)不设置的方式(即，在一个优选的方式中，虽然覆盖无机膜设置于电池封装件的大部分的面，也可以不对所有的面设置)。
在支承基板为陶瓷基板的情况下，容易起到防止支承基板的水蒸气透过的效果。在支承基板具有水蒸气阻隔特性的情况下，主要可通过覆盖绝缘层以及覆盖无机膜来防止从固体电池的上侧以及侧方侧的水蒸气透过，另一方面，主要可通过支承基板来防止从固体电池的下侧(底侧)的水蒸气透过。鉴于支承基板优选为端子基板，可以说主要通过端子基板来防止来自固体电池的下侧(底侧)的水蒸气透过。需要说明的是，从图3所示的方式可知，不仅能够通过支承基板10，还能够通过与设置于其上表面的覆盖绝缘层30’的组合来防止来自下侧(底侧)的水蒸气透过。
从其他切入点来考虑，例如从图3所示的方式可知，固体电池100的端面电极150的周围被覆盖绝缘层30、覆盖无机膜40和支承基板10的组合包围。即，可以说固体电池100的端面电极150的周围以被这三个部件所成的组合包围的方式被密封。因此，能够更可靠地防止外部环境的水蒸气从固体电池100的端面电极150进入的可能性等。这样的密封在固体电池的端面电极由烧结金属系构成的情况下特别有利。这是因为，在这样的端面电极中，根据材料、形态、制法工艺等的不同，有时会产生孔·缺陷等，对于空气中的水蒸气透过而言有可能未必充分。
需要说明的是，即使在支承基板为树脂基板的情况下，也能够成为水蒸气阻隔基板。可以考虑树脂基板本身构成水蒸气阻隔基板。另外，例如，通过将金属层(例如为铜箔等金属箔，这仅是一个例示)设置于树脂基板，能够进一步提高防止基板的水蒸气透过的效果。因此，在这样的方式中，树脂基板更优选作为电池封装件的水蒸气阻隔基板。
在某一个方式中，具有支承基板上的固体电池被隔着覆盖绝缘层的覆盖无机膜覆盖的形态，并且覆盖绝缘层也能够起到缓冲材料的作用。具体而言，即使在产生由充放电、热膨胀等引起的固体电池的膨胀收缩的情况下，其影响也不会直接波及到覆盖无机膜，通过夹着覆盖绝缘层，能够利用缓冲效果缓和影响。因此，即使是覆盖无机膜等薄膜，也能够减少裂纹等的产生，得到更优选的水蒸气阻隔。特别是在覆盖绝缘层包含树脂材料的情况下，由树脂材料构成的覆盖绝缘层的缓冲效果可能变大。
覆盖绝缘层可以具有更有效地抑制上述的固体电池的膨胀收缩的影响的弹性模量。即，为了减少由固体电池的膨胀收缩引起的裂纹等的产生，可以设置呈现比较低的弹性模量的覆盖绝缘层。例如，覆盖绝缘层的弹性模量可以为1MPa以下，更具体而言为0.5MPa以下或0.1MPa以下等。该弹性模量的下限值没有特别限制，例如为10Pa。这里所说的“弹性模量”是指所谓的杨氏模量[Pa]，其值是指通过遵循JIS标准(JISK 7161、JISK 7181等)的方法而得到的值。
需要说明的是，覆盖绝缘层30不限于图3所示的形态，也可以是图7所示的形态。即，覆盖绝缘层30也可以延伸到基板10的侧面上。换言之，覆盖固体电池100的顶面以及侧面的覆盖绝缘层30也可以覆盖基板10的侧面。这意味着不仅覆盖无机膜40，覆盖绝缘层30也延伸到基板的侧面上。即，覆盖无机膜以及覆盖绝缘层双方可以如图7所示的剖视图那样，以超过基板的主面(即，设置有电路的基板面)的方式延伸。由此，对于基板主面上的电路，覆盖无机膜以及覆盖绝缘层用作更优选的水蒸气阻隔。需要说明的是，这样的覆盖无机膜以及覆盖绝缘层的延伸形态也能够有助于避免由固体电池的膨胀收缩引起的覆盖绝缘层的不良剥离。对此进行详细叙述。在图3所示的形态中，在固体电池的膨胀收缩(特别是固体电池的层叠方向上的膨胀收缩)过度的情况下，容易发生覆盖绝缘层30以覆盖绝缘层30与基板10的主面的接合界面(特别是沿着与层叠方向正交的方向形成最外缘的接合界面a)为起点而从基板10剥离的现象，但在图7所示的形态中减少了这样的可能。这是因为，图7所示的覆盖绝缘层30未形成在与基板10的主面之间形成最外缘的接合面，因此，由固体电池的层叠方向的膨胀收缩引起的不良情况的影响不易波及到覆盖绝缘层30。
对于剥离而言，覆盖无机膜40变得更难从基板上剥离。例如，覆盖无机膜40也可以是图8所示的形态。具体而言，覆盖无机膜40可以从基板10的侧面上进一步延伸至基板10的下侧主面。在该情况下，覆盖无机膜40与基板10的接合面积相对增加，并且覆盖无机膜40变得更耐剥离。即，在图示的剖视图中，覆盖无机膜40具有沿着基板10的外轮廓的弯曲形态。另外，在基板由陶瓷等构成的情况下，为了使覆盖无机膜40与基板10的接合更牢固，也可以夹设金属焊盘。例如，也可以在基板上设置金属焊盘19，以遍及该金属焊盘19的方式设置覆盖无机膜40(参照图9)。如图所示，这样的金属焊盘19例如可以设置在基板10的背面侧主面(即底侧主面)的周缘。
进一步而言，覆盖绝缘层30以及覆盖无机膜40也可以具有图10所示的形态。具体而言，覆盖绝缘层30覆盖到基板10的侧面，并且覆盖无机膜40可以延伸到基板10的下侧主面。即，覆盖固体电池100的顶面以及侧面的覆盖绝缘层30延伸至基板10的侧面，并且覆盖绝缘层30上的覆盖无机膜40可以超过基板10的侧方而延伸至基板10的下侧主面。在这样的形态的情况下，能够得到更优选地防止水分透过(水分从外部渗透到固体电池层叠体)的电池封装件。
另外，在本发明的电池封装件中，虽然可以防止水蒸气透过，但有助于此的部件是与覆盖绝缘层一体化的覆盖无机薄膜以及能够具有薄板形状的支承基板，因此封装·尺寸不会变大。即，能够得到可以实现水蒸气透过且紧凑的封装件。这意味着，本发明的固体电池能够用作可以防止水蒸气透过的能量密度较高的电池(封装后的电池)。
本发明的固体电池可以以各种方式实现。例如，可以考虑以下的方式。
(多层布线板的方式)
在该方式中，支承基板具有多层布线板的形态。即，通过布线到达多个层的支承基板支承固体电池。
当基板具有多层布线时，作为封装件，外部端子的设计自由度增加。即，能够将外部端子定位在电池封装件的底面的任意部位。
在支承基板设置有布线的部位或其附近，是布线与支承基板主体部的不同材料的界面的部位，虽然有时成为意外引起水蒸气透过的部位，但如果支承基板具有多层布线板的形态，则能够相当于水蒸气进入路径的“水蒸气透过性相对较高的部位”变长。虽然仅是例示，但这样的水蒸气进入路径能够达到电容器端子结构(最长为200μm左右)的水蒸气透过路径长度。即，在支承基板具有多层布线板的形态的情况下，对于从外部环境到固体电池为止的水分路径，移动阻力(能够承受水分的阻力)变大，水蒸气更难以从外部环境进入，进而能够实现可以更适当地防止水蒸气透过的固体电池。在一个优选的方式中，也可以不是通过串联通孔将多层布线板中的上下布线连接，而是将通孔位置向左右错开，使在上下方向上延伸的布线蜿蜒。由此，如果通孔变长，则能够使水蒸气进入路径更长，能够更适当地防止水蒸气进入。
(含有填料的方式)
在该方式中，覆盖部件50的覆盖绝缘层30(参照图11)含有填料。在覆盖绝缘层30由树脂材料构成的情况下，无机填料35优选分散在这样的树脂材料中。
填料优选混入覆盖绝缘层中而与覆盖绝缘层的母材材质(例如树脂材料)复合一体化。填料的形状没有特别限制，可以是粒状、球状、针状、板状、纤维状和/或不规则形状等。填料的大小也没有特别限制，可以为10nm以上且100μm以下，例如可以为10nm以上且小于100nm的纳米填料、100nm以上且小于10um的微填料，或者10μm以上且100μm以下的粗大填料等。作为填料的材质，能够列举出二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆等金属氧化物，云母等矿物，和/或玻璃等，但并不限定于这些。
填料优选为水蒸气透过防止填料。在一个优选的方式中，覆盖绝缘层在其树脂材质中包含水蒸气透过防止填料。由此，覆盖绝缘层容易与覆盖无机膜一起用作更优选的水蒸气透过阻隔。
水蒸气透过防止填料没有特别限定，可以为板状的填料等。另外，水蒸气透过防止填料可以具有二氧化硅或氧化铝等材质。此外，也可以具有合成云母等云母系等材质。为了更好地防止水蒸气透过，树脂材质中包含的水蒸气透过防止填料的含量以覆盖绝缘层的整体为基准，优选为50重量％以上且95重量％以下，例如可以为60重量％以上且95重量％以下或者70重量％以上且95重量％以下等。
(溅射膜的方式)
在该方式中，覆盖部件50的覆盖无机膜40(参照图11)为溅射膜。即，作为以覆盖覆盖绝缘层的方式设置的干式镀膜，设置有溅射薄膜。
溅射膜是通过溅射而得到的薄膜。即，将对靶材溅射离子而将其原子击出并堆积在覆盖绝缘层上的膜用作覆盖无机薄膜。
该溅射膜具有纳米级或微米级的非常薄的形态，并且成为致密和/或均质的膜，因此适合用作用于固体电池的水蒸气透过阻隔。另外，溅射膜因原子堆积而成膜，因此附着力比较高，能够更适当地与覆盖无机薄膜一体化。因此，溅射膜容易与覆盖绝缘层一起更适当地构成用于固体电池的水蒸气阻隔膜。即，与覆盖绝缘层一起以至少覆盖固体电池的顶面以及侧面的方式设置的溅射膜，更优选作为用于使外部环境的水蒸气不会进入固体电池的阻隔。
在一个优选的方式中，溅射膜例如包含选自由Al(铝)、Cu(铜)以及Ti(钛)组成的组中的至少一种，其膜厚为1μm以上且100μm以下，例如为5μm以上且50μm以下。另外，虽然没有特别限定，但溅射膜优选在位于固体电池的顶面的局部部位以及位于侧面的局部部位中的任一部位都具有实质上相同的厚度尺寸。这是因为，能够使封装件整体上更均匀地防止外部环境的水蒸气进入电池。
需要说明的是，从水蒸气阻隔的观点出发，这样的以溅射膜为代表的干式镀膜能够以更合适的厚度实现。例如，通过相对增加溅射的次数，能够用作更厚的膜，另一方面，通过相对减少溅射的次数，能够用作更薄的膜。另外，例如通过在溅射时改变靶材的种类，能够用作具备层叠结构的覆盖无机膜。
需要说明的是，也可以在干式镀膜上设置湿式镀膜。即，覆盖无机膜40可以由干式镀膜以及湿式镀膜构成。湿式镀膜的成膜速度通常比干式镀膜快。因此，在将厚度较大的膜设置为覆盖无机膜的情况下，通过将干式镀膜与湿式镀膜组合，能够进行高效的膜形成。
(与制法相关的方式)
在该方式中，固体电池具有与其封装相关的特征。本发明的封装后的固体电池通过后述的制法得到，并且具有与其相关的特征。
例如，在本发明的固体电池中，覆盖无机膜以覆盖覆盖绝缘层的方式设置，但以遍及支承基板的方式大幅设置。具体而言，如图11所示，在封装后的固体电池100的剖视图中，覆盖无机膜40超过覆盖绝缘层30而延伸到支承基板10的侧面10A上。从图示的剖视的形态可知，这意味着覆盖无机膜40延伸至超过覆盖绝缘层30与支承基板10的边界的位置。因此，这样的覆盖无机膜可以与覆盖绝缘层一起更适当地用作固体电池的水蒸气透过阻隔。该方式的固体电池能够通过用覆盖无机膜进一步大幅覆盖前体而得到，所述前体是通过用覆盖绝缘层覆盖支承基板上的固体电池而得到的。即，由于这样的大幅覆盖形成，覆盖无机膜40超过覆盖绝缘层30而到达支承基板10的侧面10A上。例如，通过对前体整体地实施溅射，能够得到这样的特异形态的覆盖无机膜，所述前体是通过用覆盖绝缘层覆盖支承基板上的固体电池而得到的。需要说明的是，在图11所示的剖视图中，电池封装件的侧面的覆盖无机膜40具有笔直地延伸的形态(在剖视观察时为在上下方向上笔直地延伸的形态)，但本发明未必限定于此。例如在剖视观察时，在覆盖绝缘层30的侧方外表面30A整体位于比支承基板10的侧面10A稍靠内侧(在左右方向·水平方向上稍靠内侧)的情况下，覆盖无机膜40随之延伸。即，在剖视观察时假设覆盖无机膜40在从上方朝向下方的方向上延伸的情况下，覆盖无机膜40可以是在覆盖绝缘层30与支承基板10的边界的附近稍微向外侧扩展延伸的形态。
在一个优选的方式中，在固体电池与基板的一体化物的底侧面，支承基板与覆盖无机膜成为同一平面。即，在封装后的固体电池的底侧面，优选支承基板10与覆盖无机膜40成为同一平面(参照图11)。即，在固体电池的封装件的安装面中，支承基板的表面水平与覆盖无机膜的水平相同或实质上相同。这样的“同一平面”的特征是由于，在上述前体放置于适当的台上的状态下形成覆盖无机膜。
具有“同一平面”的特征的固体电池意味着作为封装件，使安装面适当地平坦化·平滑，因此，容易具有更优选的安装特性(特别是SMD特性)。即，超过覆盖绝缘层30而延伸到支承基板10的侧面10A上而与支承基板10成为同一平面的覆盖无机膜40，不仅有助于防止水蒸气透过，而且有助于更优选的表面安装特性。
关于以上说明的固体电池，也可以将其优点概括如下。需要说明的是，以下的优点仅是例示，并不限定于此，另外，也可以具有附加的优点。
·通过包括周边电路可以减小封装·尺寸，能够用作能量密度较高的电池封装件。
·可以缩短固体电池与周边电路的布线距离，能够得到在电路中途减少故障发生率而可靠性较高的电池封装件。
·安装在支承基板上的电子部件不仅具有水蒸气阻隔性，而且被固定在刚性度较高的支承基板上，因此热应力/挠曲落下振动冲击等物理应力较强。
·由于周边电路与支承基板的电接点能够用焊料系的高可靠性接点材料接合，因此能够得到可靠性较高的电池封装件。
·能够将包含多端子电子器件的周边电路可靠性高地一体化，能够通过包括固体电池来实现小型模块化。
·在能够进行SMD的焊盘中，能够将多个端子配置在一个平面的任意位置。因此，能够提高母板的设计自由度，实现高密度化。
·作为与电池直接接触的接合材料，使用无清洗接合材料(在焊接之后不需要进行助焊剂清洗的接合材料)，从而在制造过程中，能够在电子部件安装/清洗后安装固体电池。因此，电子部件即使利用更廉价、可以使安装面积高密度化的可靠性高的焊料进行接合，也能够进行助焊剂清洗。另一方面，固体电池必须进行无清洗的接合，在封装内，电池和SMD部件都能够以最佳的接合材料进行安装。
·由于保护全固体电池免受水蒸气影响的阻隔膜在广泛区域无间隙地覆盖，因此能够防止由外部环境的水蒸气引起的特性劣化。
·作为SMD型的表面安装部件，能够焊接搭载于所有的电子设备。特别是，可以作为耐热性和/或耐药品性提高的SMD焊接搭载。
·在SMD型的情况下，在为了安装支承基板而对表面实施耐候性处理(例如Ni/Au等镀敷处理)的情况下，由于该耐候性处理，防止水蒸气透过的效果进一步提高。
[固体电池的制造方法]
本发明的对象物能够经由如下工艺得到：制备包含电池构成单元的固体电池，所述电池构成单元具有正极层、负极层，以及在这些电极之间具有固体电解质，接着，将该固体电池与周边电路一起封装。
该固体电池的制造能够大致分为相当于封装的前阶段的固体电池本身(以下，也称为“封装前电池”)的制造、支承基板的制备、封装。
《封装前电池的制造方法》
封装前电池能够通过丝网印刷法等印刷法、使用生片的生片法，或者它们的复合法来制造。即，封装前电池本身可以根据常规的固体电池的制法制作(由此，下述说明的固体电解质、有机粘合剂、溶剂、任意的添加剂、正极活性物质、负极活性物质等的原料物质可以使用在已知的固体电池的制造中使用的物质)。
以下，为了更好地理解本发明，例示说明某一个制法，但本发明并不限定于该方法。另外，以下的记载顺序等随时间推移的事项仅是为了便于说明，并不限定于此。
(层叠体块形成)
·将固体电解质、有机粘合剂、溶剂以及任意的添加剂混合而制备浆料。接着，由制备的浆料通过片材成形得到烧成后的厚度约10μm的片材。
·将正极活性物质、固体电解质、导电助剂、有机粘合剂、溶剂以及任意的添加剂混合而制作正极用糊剂。同样地，将负极活性物质、固体电解质、导电助剂、有机粘合剂、溶剂以及任意的添加剂混合而制作负极用糊剂。
·在片材上印刷正极用糊剂，另外，根据需要印刷集电层和/或负型。同样地，在片材上印刷负极用糊剂，另外，根据需要印刷集电层和/或负型。
·将印刷有正极用糊剂的片材和印刷了负极用糊剂的片材交替层叠而得到层叠体。需要说明的是，对于层叠体的最外层(最上层·最下层)而言，其既可以是电解质层也可以是绝缘层，或者也可以是电极层。
(电池烧结体形成)
将层叠体压接一体化后，切割成规定的尺寸。对得到的切割完毕的层叠体进行脱脂以及烧成。由此，得到烧结的层叠体。需要说明的是，也可以在切割前对层叠体进行脱脂以及烧成，然后进行切割。
(端面电极形成)
正极侧的端面电极可以通过对烧结层叠体中的正极露出侧面涂布导电性糊剂而形成。同样地，负极侧的端面电极可以通过对烧结层叠体中的负极露出侧面涂布导电性糊剂而形成。正极侧以及负极侧的端面电极以遍及烧结层叠体的主面的方式设置时，在下一工序中能够以小面积与安装焊盘连接，因此优选(更具体而言，以遍及烧结层叠体的主面的方式设置的端面电极在该主面具有折返部分，能够使这样的折返部分与支承基板电连接)。作为端面电极的成分，可以选择选自银、金、铂、铝、铜、锡以及镍中的至少一种。
需要说明的是，正极侧以及负极侧的端面电极并不限于在层叠体的烧结后形成，也可以在烧成前形成，并同时进行烧结。
通过经过如上所述的工序，能够最终得到所希望的封装前电池。
《部件安装后的支承基板的制备》
(支承基板的制备)
支承基板的制备例如能够通过将多个生片层叠并烧成而得到。这在支承基板为陶瓷基板的情况下特别适用。支承基板的制备例如能够根据LTCC基板的制作来进行。
用作端子基板的支承基板具有通孔和/或焊盘。在这样的情况下，例如，可以通过冲床或二氧化碳激光器等在生片上形成孔(直径尺寸：约50μm～约200μm)，在该孔中填埋导电性糊剂材料，或者通过实施印刷法等形成通孔、焊盘和/或布线层等导电性部分/布线的前体。特别是，为了用于周边电路的部件安装，优选在支承基板的表面设置焊盘等。另外，支承基板有时具有未进行电连接的非连接金属层作为水蒸气透过防止层。在该情况下，可以在生片上形成作为非连接金属层的金属层(其前体)。该金属层可以通过印刷法形成，或者也可以通过配置金属箔等来形成。接着，将这样的生片重叠规定的片数进行热压接，由此形成生片层叠体，并将生片层叠体进行烧成，由此能够得到支承基板。需要说明的是，焊盘等也可以在生片层叠体的烧成后形成。
对将支承基板作为陶瓷基板而得到的情况下的生片进行详细叙述，这仅是一个例示，并不限制本发明。生片本身可以是包含陶瓷成分、玻璃成分以及有机粘合剂成分的片状部件。例如，作为陶瓷成分，可以为氧化铝粉末(平均粒径：0.5～10μm左右)，作为玻璃成分，可以为硼硅酸盐玻璃粉末(平均粒径：1～20μm左右)。另外，作为有机粘合剂成分，例如可以为选自由聚乙烯醇缩丁醛树脂、丙烯酸树脂、乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇以及氯乙烯树脂组成的组中的至少一种以上的成分。虽然仅是例示，但生片可以是氧化铝粉末40～50wt％、玻璃粉末30～40wt％，以及有机粘合剂成分10～30wt％(以生片的总重量为基准)。另外，从其他观点来看，生片也可以是固体成分(氧化铝粉末50～60wt％以及玻璃粉末40～50wt％∶以固体成分的重量为基准)与有机粘合剂成分的重量比，即固体成分重量∶有机粘合剂成分重量为80～90∶10～20左右的生片。作为生片成分，可以根据需要包含其他成分，例如可以包含邻苯二甲酸酯和/或邻苯二甲酸二丁酯等对生片赋予柔软性的增塑剂、二醇等酮类的分散剂、有机溶剂等。各生片的厚度本身可以为30μm～500μm左右。
通过经过如上所述的工序，能够最终得到所希望的支承基板。
(向支承基板的电路形成)
首先，对上述得到的支承基板提供焊接材料。更具体而言，例如对设置于基板表面的焊盘施加金属掩模而涂布焊膏。接着，设置用于固体电池的周边电路。更具体而言，将电池周边电路所需的有源元件、无源元件和/或辅助元件等电子部件等安装在基板的规定位置。另外，有助于导电性间隔件等固体电池与支承基板的电连接(正极连接以及负极连接)，并且还安装有助于它们之间的间隙形成的部件(例如跳线引脚、金属柱或金属块等高度调整端子引脚)。在这样的所希望的安装完成后，对支承基板实施回流焊接，进行助焊剂清洗。通过以上，得到电路形成完毕的支承基板。
需要说明的是，支承基板本身只要具有水蒸气透过率小于1.0×10-3g/(m2·Day)的基板即可，可以使用预先具有基板形态的基板。另外，其他方法中，也可以利用水蒸气透过率小于1.0×10-3g/(m2·Day)且表面具备电路的印刷布线基板、LTCC基板或HTCC基板等。
《封装》
图12的(a)～(d)示意性地示出通过封装得到本发明的固体电池的工序。封装使用上述得到的固体电池100(以下也称为“封装前电池”)以及支承基板10(图12的(a))。
首先，在设置于支承基板的导电性间隔件60’上形成有助于固体电池100与支承基板10的电连接的连接部件60”，由此对固体电池100进行基板安装(图12的(b))。具体而言，在导电性间隔件(分别有助于与固体电池的正极以及负极的连接的正极侧以及负极侧的导电性间隔件)上利用分配器供给例如Ag导电性糊剂。然后，将固体电池的正极侧以及负极侧的端面电极的底部分分别载置在正极侧以及负极侧的导电性间隔件上，与Ag导电性糊剂密合，使其固化，由此进行接合。更具体地进行例示说明，设于支承基板的表面的正极侧的导电性间隔件与固体电池的正极侧的端面电极的折返部分匹配，并且以负极侧的导电性间隔件与固体电池的负极侧的端面电极的折返部分匹配的方式进行对位，经由Ag导电性糊剂进行接合连接。这样的接合材料除了Ag导电糊剂以外，只要是纳米糊剂、合金系糊剂、钎料等在形成后不需要助焊剂等的清洗的导电性糊剂，即能够使用。通过使用这样的导电性糊剂作为电池连接材料，结果最终的导电性间隔件60具有非清洗型的部件60”。
接着，如图12的(c)所示，以覆盖支承基板10上的固体电池100的方式形成覆盖绝缘层30。因此，以整体上覆盖支承基板上的固体电池的方式提供覆盖绝缘层的原料。在覆盖绝缘层由树脂材料构成的情况下，将树脂前体设置于支承基板上并实施固化等而成型覆盖绝缘层。在一个优选的方式中，也可以通过用模具进行加压来进行覆盖绝缘层的成型。虽然仅是例示，但也可以通过压缩模塑来成型对支承基板上的固体电池进行密封的覆盖绝缘层。通常，如果是在模塑成型中使用的树脂材料，则覆盖绝缘层的原料的形态可以是颗粒状，另外，其种类也可以是热塑性。需要说明的是，这样的成型不限于模具成型，也可以通过研磨加工、激光加工和/或化学处理等进行。
接着，如图12的(d)所示，形成覆盖无机膜40。具体而言，对于“各个固体电池100在支承基板10上被覆盖绝缘层30覆盖的覆盖前体”形成覆盖无机膜40。例如，可以实施干式镀敷，形成干式镀膜作为覆盖无机膜。更具体而言，实施干式镀敷，对于覆盖前体的底面以外(即，支承基板的底面以外)的露出面形成覆盖无机膜。在一个优选的方式中，实施溅射，将溅射膜形成于覆盖前体的底面以外的露出外表面。
通过经过以上的工序，能够得到具备电路且支承基板上的固体电池由覆盖绝缘层以及覆盖无机膜整体覆盖的封装件。即，能够最终得到本发明所涉及的“封装后的固体电池”。
对于这样的封装而言，具有如下优点：固体电池的端子引出在设计上和接合工艺上都比较容易。另外，固体电池越小型化，封装相对于电池的面积比例越小，但在本发明所涉及的封装中，该区域能够极小，因此能够特别有助于小容量的电池的小型化。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但仅是例示了典型例。本发明并不限定于此，本领域技术人员容易理解，在不变更本发明的主旨的范围内能够想到各种方式。
例如，在上述说明中，使用了支承基板的焊盘在上侧和下侧为1对1对应的形态的附图，但本发明并不特别限定于此。对于通过通孔连接的上侧焊盘和下侧焊盘，它们的个数也可以互不相同。例如，关于通过通孔相互连接的一对上侧焊盘和下侧焊盘，相对于一个上侧焊盘，下侧焊盘可以为两个或更多个。由此，作为本发明所涉及的电池封装件，可以实现设计自由度更高的SMD。
另外，在上述说明中，对在基板与固体电池之间形成的间隙部分主要由导电性间隔件得到的方式进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，固体电池的端面电极也能够有助于基板与固体电池之间的间隙形成。具体而言，在固体电池的端面电极不仅延伸至烧结层叠体的端面而且延伸至主面的一部分的情况下，该主面上的端面电极部分的厚度有助于基板与固体电池之间的间隙形成。另外，端面电极也可以具备特别有助于基板与固体电池之间的间隙形成的适当的脚部件。
此外，在上述说明中，以构成基板上的固体电池的各层的层叠方向为沿着基板的主面的法线方向的形态为前提，但本发明并不限定于此。例如，也可以以固体电池的层叠方向与基板的主面的法线方向正交的朝向在基板上设置固体电池。在该情况下，更难以发生由于固体电池的膨胀收缩(特别是固体电池的层叠方向的膨胀收缩)而导致电池与基板上的电路接触这样的不良情况。
此外，在上述说明中，对以通过压缩模塑将基板上的固体电池大幅密封的方式成型覆盖绝缘层的方式进行了说明，但本发明并不限定于此。覆盖绝缘层例如可以利用喷射喷雾等涂布法来形成。在使用涂布法的情况下，如图13所示，覆盖绝缘层30的剖视形状能够成为较大地反映基板10及其上方的固体电池100的轮廓的形状。在该情况下，设置于该覆盖绝缘层30上的覆盖无机膜40的剖视形状也能够成为较大地反映基板10及其上方的固体电池100的轮廓的形状。
此外，根据需要，从防止覆盖无机膜生锈等观点出发，也可以在覆盖无机膜上设置附加的覆膜。例如，可以将由树脂等形成的有机覆膜设置在覆盖无机膜上。
工业实用性
本发明的封装后的固体电池能够用于设想使用电池、蓄电的各种领域。虽然仅是例示，但本发明的封装后的固体电池能够应用于电子安装领域。另外，本发明的电极还能够应用于以下领域：使用电气·电子设备等的电气·信息·通信领域(例如，包含移动电话、智能手机、笔记本电脑以及数码相机、活动量计、臂计算机、电子纸等、RFID标签、卡型电子货币、智能手表等小型电子设备等的电气·电子设备领域或移动设备领域)；家庭·小型工业用途(例如，电动工具、高尔夫球车、家庭用·看护用·工业用机器人的领域)；大型工业用途(例如，叉车、电梯、港口起重机的领域)；交通系统领域(例如，混合动力车、电动汽车、公共汽车、电车、电动助力自行车、电动摩托车等领域)；电力系统用途(例如，各种发电、负载调节器、智能电网、一般家庭设置型蓄电系统等领域)；医疗用途(耳机助听器等医疗用设备领域)；医药用途(服用管理系统等领域)；以及IoT领域；宇宙·深海用途(例如，太空探测器、潜水调查船等领域)等。
附图标记说明
10…支承基板，14…通孔，16…焊盘，17…支承基板的导电性部分(基板布线)，19…金属焊盘，30…覆盖绝缘层，30’…覆盖绝缘层(特别是固体电池与支承基板之间的覆盖绝缘层)，35…填料，40…覆盖无机膜，50…覆盖部件，60…导电性连接部，80…用于固体电池的电路，100…固体电池，100A…固体电池的顶面(上表面)，100B…固体电池的侧面，110…正极层，120…负极层，130…固体电解质，150…端面电极，150A…正极侧的端面电极，150B…负极侧的端面电极，200…电池封装件(封装后的固体电池)。

Claims (20)

1.一种固体电池，是一种具备基板的固体电池，
在所述基板上覆盖有所述固体电池，用于该固体电池的电路设置在该基板上。
2.根据权利要求1所述的固体电池，其中，
用于所述固体电池的所述电路设置于所述基板的主面，该电路在该主面的面方向上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的固体电池，其中，
所述电路和所述固体电池在所述基板上相互相邻地配置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体电池，其中，
作为所述电路，设置有选自由用于所述固体电池的保护电路、充电控制电路、温度控制电路、输出补偿电路以及输出稳定化电源电路组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的固体电池，其中，
以覆盖所述固体电池的顶面以及侧面的方式设置有覆盖绝缘层，在该覆盖绝缘层上设置有覆盖无机膜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的固体电池，其中，
在剖视观察时，所述覆盖无机膜以超过设置有所述电路的基板面的方式延伸。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的固体电池，其中，
在剖视观察时，所述覆盖无机膜以及所述覆盖绝缘层双方以超过设置有所述电路的基板面的方式延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的固体电池，其中，
所述基板成为由该基板的表面支承所述固体电池以及所述电路双方的支承基板。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的固体电池，其中，
所述基板具备将该基板的上下表面电连接的布线，所述基板成为用于所述固体电池的外部端子的端子基板。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的固体电池，其中，
所述电路位于所述基板与所述固体电池之间。
11.根据权利要求10所述的固体电池，其中，
在所述基板与所述固体电池之间设置有树脂材料，以填埋除了所述电路以外的间隙部分。
12.根据权利要求10或11所述的固体电池，其中，
在所述基板与所述固体电池之间具有导电性间隔件。
13.根据权利要求12所述的固体电池，其中，
所述导电性间隔件具有在焊接中不需要助焊剂清洗的非清洗型的部件。
14.根据权利要求9所述的固体电池，其中，
所述电路位于所述固体电池与所述基板之间的间隙，所述间隙是由于将所述固体电池的端面电极与所述基板的所述布线相互连接的导电性连接部件而产生的。
15.根据从属于权利要求5的权利要求6至14中任一项所述的固体电池，其中，
所述覆盖无机膜为金属薄膜。
16.根据从属于权利要求5的权利要求6至15中任一项所述的固体电池，其中，
所述覆盖绝缘层包含树脂材料。
17.根据从属于权利要求5的权利要求6至16中任一项所述的固体电池，其中，
在所述固体电池与所述基板的一体化物的底侧面，所述基板与所述覆盖无机膜成为同一平面。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的固体电池，其中，
所述基板包含陶瓷。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的固体电池，其中，
所述固体电池由烧结体构成。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的固体电池，其中，
所述固体电池的正极层以及负极层为能够嵌入和脱嵌锂离子的层。
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