JP2001321631A

JP2001321631A - 調湿複合材を内蔵した電子部品

Info

Publication number: JP2001321631A
Application number: JP2000145637A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nishino; 西野　　敦; Yohei Kawaguchi; 洋平川口; Hidehiko Maki; 英彦牧; Masayuki Fujimori; 雅之藤森; Kanehito Oyama; 兼人大山
Original assignee: Dynic Corp
Current assignee: Dynic Corp
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2001-11-20

Abstract

(57)【要約】【課題】急激な環境変化に対して調湿可能な調湿複合材
を電子デバイス、電池、電子部品等の内部に挿入し、外
装ケース内の湿度を常に一定の湿度を保つことにより、
これら電子部品等に悪影響を及ぼすことなく、長期にわ
たって安定した特性を維持する手段を提供する。【解決手段】電子部品、電池又は電子デバイスを収納す
るキャビティ内に存在する微量水分を調湿できる無機化
合物と有機化合物からなる調湿複合材を内蔵し、当該調
湿複合材が調湿層と表面スキン層の少なくとも２層以上
で構成されることを特徴とする電子部品（電池、電子部
品又は電子デバイス）に係る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、調湿複合材を内蔵
した電子部品に関する。特に、有機電解質を用いる各種
リチウム電池、有機電解質又は固体電解質を用いる各種
キャパシタのような電子部品、無機ＥＬ、有機ＥＬ、液
晶等の電子デバイス等であって、長期間安定で信頼性の
高い特性を維持できる電池、電子部品、電子デバイス等
（本発明では、これらをまとめて「電子部品」と総称す
る）に関する。

【０００２】

【従来技術】電池、キャパシタ、表示デバイス等の電子
部品は、超小型化・超軽量化の一途をたどっている。こ
れらの電子部品は必ず、外装部の封止工程でシール材料
としてゴム系シール材やＵＶ樹脂のような樹脂系接着材
を用いて封止を行っている。このような封止方法では、
電子部品の外部環境の相対湿度の急激な変化に応じて、
シール材を通過する水分のため電子部品の長期安定化が
困難である。これを解決するためにハーメチクシールや
金属の溶接の手段をとると、外装ケースに収納された機
能部品、機能デバイスの反応によるガス発生や反応収縮
のため、外装ケースの膨れや内圧の減圧による歪みが生
じ、内部の機能材料の化学変化が生じ、電子部品や電子
デバイスが長期間の安定性や信頼性に欠くことになる。

【０００３】また、電池、電子部品、電子デバイス等の
組立工程で全工程を湿度０にすることは、量産上きわめ
て困難である。このため、このような電子部品の各種部
材は、製造工程や組立工程で吸収した水分を電子部品の
完成後のエージング工程中に脱湿する必要がある。

【０００４】上記のように、組立工程中に吸収した水分
や外装ケースの外部と内部との環境変化により、外装ケ
ースの機械的歪みのほかに外部からの湿度の進入による
水分のため、外装ケース内のデバイスの腐食が生じる。
また、有機電解質を用いる電池やコンデンサでは、有機
電解質に水が混入すると電気伝導度の変化や侵入水分の
電気分解が発生し、端子間の電圧の降下やガス発生によ
る外装ケースの機械的歪みや漏液が生じることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電子部品や電子デバイ
スは短時間に急激な温度変化にさらされることになる。
例えば、スイスを観光する場合、２０℃に暖房された観
光列車でユングフラオ駅に到着し、−１５℃の車外に出
て、アイガー北壁を写真やビデオを撮影する場合、短時
間に３５℃の温度変化を伴うこととにる。

【０００６】このような場合、液晶、有機ＥＬ等の表示
デバイスは、その内部で一部結露、凍結等を伴う。ま
た、有機電解質を用いるリチウム電池やアルミニウム電
解コンデンサ、電気二重層キャパシタ等のような電子部
品は、ケース内の結露水が電解質に混入したり、電気伝
導度を低下させたり、吸収水分の電気分解による機械的
歪みや漏液を伴うことになる。

【０００７】本発明の主な目的は、このような急激な環
境変化に対して調湿可能な調湿複合材を電子デバイス、
電池、電子部品等の内部に挿入し、外装ケース内の湿度
を常に一定の湿度を保つことにより、これら電子部品等
に悪影響を及ぼすことなく、長期にわたって安定した特
性を維持する手段を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、電
子部品、電池又は電子デバイスを収納するキャビティ内
に存在する微量水分を調湿できる無機化合物と有機化合
物からなる調湿複合材を内蔵し、当該調湿複合材が調湿
層と表面スキン層の少なくとも２層以上で構成されるこ
とを特徴とする電子部品（電池、電子部品又は電子デバ
イス）に係るものである。

【０００９】上記の課題を解決するために、本発明の調
湿複合材は、湿度を十分吸湿しても潮解性を示さず固体
状態を維持し、また電池、電子部品、電子デバイスの気
密度の高いキャビティ内での急激な湿度の変化にも対応
可能なように考慮されている。この対策として、調湿複
合材には、湿度勾配が徐々に進行するように調湿複合材
が少なくとも片面に調湿拡散スキン層が設けられてい
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】調湿複合材は、潮解性を示さず限
率乾燥を示す乾燥剤と、場合によってはガス吸収剤とこ
れらをシート状又はペレット状に加工可能な樹脂で構成
されている。すなわち、本発明の調湿複合材の基本組成
は、乾燥剤、場合によってはガス吸収剤、樹脂からなり
たっている。また、調湿複合材の基本組成は、湿度勾配
が徐々に進行するように調湿複合材の少なくとも片面に
調湿拡散スキン層が設けられ、この調湿拡散層は樹脂単
体又は微粒子状の人工マイカやアルミ箔を分散させた複
合材の箔層で表面スキン層を構成している。

【００１１】上記調湿複合材の乾燥剤には、潮解性を示
さず、かつ、電子部品等に腐食性を示さず、安全性の高
いアルカリ土類金属の酸化物が好ましい。アルカリ金属
や第５族のリンのような化合物、ハロゲン化合物は潮解
性又は腐食性を示すので好ましくない。

【００１２】上記調湿複合材中のガス吸収剤には、多孔
性シリカ、ゼオライト、モレキュラシーブ等の人工の高
純度製品が好ましい。

【００１３】上記調湿複合材中の乾燥剤とガス吸収剤
は、いずれも微細な粉末状であるため作業性が悪く、ま
た電池、電子部品、電子デバイスのキャビティ内で流動
すると種々の悪影響を及ぼすために、これらの乾燥剤と
ガス吸収剤を固定化する必要がある。本発明では、これ
を固定化するためにポリオレフィン系（ＰＥＯ）、ポリ
アクリル系（ＰＡＮ）、ポリメタクリル系（ＰＭＭ
Ａ）、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリカーボネー
ト（ＰＣ）を用いることができる。量産性と低コスト化
を考慮するとポリオレフィン系（ＰＥＯ）が好ましい。

【００１４】上記の調湿複合材の片面又は両面には、表
面スキン層が構成され、この表面スキン層は、調湿複合
材の粉末の分散を防止するとともに、リーフィング現象
を利用し、徐放性を付与させるために人工マイカやアル
ミ箔等の微粉を分散させることが好ましい。その他に
も、各種の顔料、染料等を分散させることができる。こ
の表面スキン層は、調湿複合材との密着性が重要である
ため、調湿複合材の樹脂にポリオレフィン系のポリエチ
レンを用いる場合には表面スキン層の樹脂も同じポリエ
チレンを用いることが密着性と均等拡散性の観点から好
ましい。

【００１５】次に、本発明の具体的な実施の形態につい
て、図面を参照しながら具体的に説明する。図１〜図６
は、本発明の調湿複合材の基本構成を示す。

【００１６】図１は、本発明の調湿複合材のもっとも簡
単な構成であり、調湿複合材（１）の片面に表面スキン
層（２）を重ねた構造である。調湿複合材の厚みは、電
池、キャパシタ、表示デバイス等の大きさにより異なる
が、一般に１００〜２００μｍとすることが好ましい。
また、表面スキン層の厚みも使用する電子部品の大きさ
に依存するが、一般に０．５〜４０μｍが加工しやす
く、本発明の目的とする機能にも好ましい。

【００１７】図２は、調湿複合材（１）の両面に表面ス
キン層（２）を積層した構成である。図３は、図２の調
湿複合材の片面に無機ＥＬや有機ＥＬ表示デバイスの密
封キャビティ内に接着を容易にするために接着層（３）
と接着離形紙（４）を設けた構成になっている。

【００１８】図４は、電子デバイスの対象物によって
は、例えば有機ＥＬ表示デバイス等では接着剤中の溶剤
が電子デバイスの機能性化学物質と反応し、表示機能を
劣化させる場合があるため、無溶剤型の接着剤が必要に
なる。図４の無溶剤型接着剤（５）としては、例えば融
着可能なポリオレフィン系の低分子量のもの、例えばＥ
ＶＯＨが好ましい。

【００１９】図５は、造粒状調湿複合材の構成を示す。
図６は、成形状の調湿複合材の構成を示している。それ
ぞれ調湿複合材（１）の表面に表面スキン層（２）が積
層されている。造粒状、成形状の大きさは、電池や電子
部品の大きさに依存する。通常は、造粒状の場合は、粒
径０．８〜２ｍｍ程度とすれば良い。また、成形状で
は、通常は５〜１０ｍｍ角で厚さ２〜５ｍｍ程度とすれ
ば良い。図５及び図６に示す調湿複合材は、アルミニウ
ム電解コンデンサ、電気二重層キャパシタのような電子
部品、あるいはリチウムイオン電池のような電池に錠剤
状で電解質中に添加すると効果を発揮する。

【００２０】図７は、表面スキン層の構成断面図を示
す。リーフィング現象を示すアルミニウムや人工マイカ
の鱗片状の粉末（６）は、急激な温度と湿度の変化に対
して湿度調湿機能を徐放性の機能と調湿複合材の調湿機
能の長寿命化を図る。

【００２１】図８は、有機ＥＬ表示デバイスの構成断面
図である。ガラス基板（１１）に表示素子（１２）を形
成し、金属製キャビティ（１３）に収納され、ＵＶ樹脂
（１５）で封口されている。その底部に本発明の調湿複
合材（１４）が熱融着により固定されている。キャビテ
ィ内（１６）は真空である。

【００２２】次に、調湿複合材の製法を示す。本発明の
調湿複合材の構成材料として、乾燥剤にはＣａＯ、Ｂａ
Ｏ等が好ましい。また、ガス吸収剤を用いる場合には、
合成ゼオライト、モレキュラシーブ、多孔性シリカ等が
不純物がなく、本発明に最適である。また、乾燥剤とガ
ス吸収剤を保持する樹脂として、分子量１０万程度のポ
リエチレンを用いることができる。

【００２３】乾燥剤とガス吸収剤を９００℃で１時間十
分脱水させ、１８０〜２００℃に限率乾燥雰囲気中で冷
却し、乾燥剤とガス吸収剤の無機固体成分を６５〜８５
重量％、ポリエチレン４０〜１５重量％を乾燥下で乾式
混合する。その後、２２０〜２４０℃で溶融混練し、３
軸Ｔダイを用いて、図２及び図３の構成を有する調湿複
合材をＴダイ成型機で図１、図２に示す調湿複合材を製
造する。図５の調湿複合材は２軸造粒機で押し出し成形
し、図６はホットプレスで成形する。

【００２４】図１、図２の構成の調湿複合材は、図３に
示す接着剤層（３）と離形紙（４）からなる接着剤層を
構成し、電子部品や電子デバイスの密閉キャビティ内部
に接着できるように構成する。しかし、一般に接着剤は
溶剤を含有するために、溶剤を用いることのできない有
機ＥＬのようなデバイスには、融着部（５）を設け、図
８に示す電子デバイスのキャビティ内表面の一部を図８
に示すように表面粗度（Ｒａ）０．２〜０．６μｍに表
面拡大化処理を行い、熱融着させ、ケース（７）に固定
する。

【００２５】このように本発明の調湿複合材を電子部
品、電池、電子デバイスに簡単に装着することが可能に
なり、この調湿複合材を装着することにより各種電子部
品、各種電池、各種電子デバイスの組立工程中に吸収し
た水分の除去や完成したこれらの部品、デバイスの保存
中や使用中に進入した外部水分を吸収又は調湿すること
により電子機器の長期間の信頼性と安定性を改善するこ
とができる。

【００２６】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明確にする。但し、本発明は、これら実
施例に限定されるものではない。

【００２７】実施例１調湿複合材中の乾燥剤としてＣａＯ、ＢａＯを用い、ガ
ス吸収剤として人工ゼオライト（ＺＯ）、合成マイカ
（ＭＯ）を用い、複合材中の分子量１０万のポリエチレ
ンを用い、図５に示す構成の１．５ｍｍφのペレット状
の調湿複合材を製造した。また、合成マイカとアルミ箔
の微粉を用い、樹脂としてポリオレフィン樹脂を用いて
表面スキン層を形成した。

【００２８】実施例の評価を有機電解質を用いた電気二
重層キャパシタ２５００Ｆの大型キャパシタを作成し、
上記の複合材を１ｇ／２５００Ｆの割合でケース内に添
加した。評価試験は、８５℃、相対湿度９０％で、加速
促進試験を行い、２０Ａの定電流充放電を繰り返し、１
０００回目と１００００回目の標準品（Ｎｏ．８）の特
性を１００として比較した。乾燥剤、ガス吸収剤及び表
面スキン層の各組成の配合（重量部）を表１のＮｏ．１
〜Ｎｏ．７に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１の試験結果から理解されるように、２
５００Ｆのような超大型電気二重層キャパシタは、製造
に長時間を要し、製造中に大気からの湿度を吸収するこ
とになる。また、大型であるために外装ケースの封口も
難しく、完全な封口が難しい現状である。

【００３１】しかし、本発明の調湿複合材を添加したも
のは、８５℃・９０％の厳しい条件下でも充放電サイク
ル数１０００回目、１００００回目ともに著しく改善さ
れていることがわかる。これは、電気二重層キャパシタ
の端子電圧が２．５Ｖと高いために外部からの吸収水分
が電気分解され、発生ガスの外部への逸散時に有機電解
質を放出するため電解質不足となり、従来の方法では特
性劣化が大きいものと考えられる。

【００３２】実施例２本発明の実施例を用い、リチウムイオン電池（ＣＧＲ−
Ａ／２型）を試作し、図２に示す厚さ２００μｍのシー
ト状の調湿複合材を電池の合剤シートの内部に挿入し、
電池での評価を行った。

【００３３】リチウム電池の評価を２０、４５℃で、１
４４ｍｍＡの定電流、充放電試験を行い、標準品（Ｎ
ｏ．１５）との比較を行った。

【００３４】この試験結果を表１に示す。有機電解質を
用いるリチウムイオン電池は、電気二重層キャパシタよ
りも端子電圧が高いため、外装ケースの外部からの進入
水分や電池組立中に吸収される水分の電池特性に及ぼす
悪影響は、厳しいものがある。電池の組立は、ドライボ
ックスで行うが、陽極、陰極の製造工程とこれらの電池
部材の保管中に外部から水分を吸収することになる。

【００３５】調湿複合材のシートは、これらの水分の脱
湿と電池保存中や使用中に外部環境の環境変化からの影
響で、パッキング部材を通過する水分が電池特性に悪影
響を及ぼしている。

【００３６】これに対して、実施例Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１
４は、標準Ｎｏ．１５に比較していずれも改善されてい
ることが認められる。特に、４５℃での改善が著しいこ
とは本発明の重要点である。

【００３７】実施例３調湿複合材中の乾燥剤としてＣａＯ、ＢａＯを用いて、
複合材中の樹脂を分子量１０万のポリエチレンを用い、
図５に示す構成の１．５ｍｍφのペレット状の調湿複合
材を合成した。また、樹脂として低密度ポリエチレン樹
脂を用い、厚さ１μｍの表面スキン層を形成した。

【００３８】この乾燥剤を、話題の有機ＥＬ映像素子に
応用した効果を述べる。図９は、有機ＥＬ表示素子であ
る。ガラス基盤（１１）には、有機ディスプレイ（１
２）が装着されている。このディスプレイ素子（１２）
は、ディスプレイ外装ケース（１３）に収納され、その
底部に本発明の図４に示す調湿複合材（１４）が融着さ
れ、外装ケースに固着されている。外装ケースとガラス
製有機ＥＬ素子は、ＵＶエポキシ封口用接着剤（１５）
で固着されている。ディスプレイ真空キャビティ（１
６）は、本来真空であるが、これらの表示デバイス組立
時に表示デバイスの部材に吸収された水分や封口部接着
剤を介して、水分がキャビティ内部（１６）に進入し、
表示部に腐食によるダークスポットを生じ、輝度劣化を
伴うことになる。

【００３９】しかし、図９に示す実施例では、１０００
時間の連続試験で輝度劣化やダークスポットの成長はほ
とんど生じなかった。

【００４０】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明は、電
池、電子部品、電子デバイスの組立時又は使用時に外部
からキャビティ内に進入する水分やキャビティ内で発生
する水分、ガスを吸収し、キャビティ内の水分を調湿可
能な調湿複合材をキャビティ内に装着することにより、
キャビティ内の条件を長期にわたって一定に維持するこ
とが可能となり、電池、電子部品、電子デバイスの信頼
性と寿命特性を著しく改善することが可能で工業的価値
がきわめて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の調湿複合材の構成図である。

【図２】本発明の調湿複合材の構成図である。

【図３】本発明の調湿複合材の構成図である。

【図４】本発明の調湿複合材の構成図である。

【図５】本発明の調湿複合材の構成図である。

【図６】本発明の調湿複合材の構成図である。

【図７】本発明の調湿複合材の構成図である。

【図８】デバイス外装金属の内面融着部を示す図であ
る。

【図９】本発明の電子デバイス（有機ＥＬ表示デバイ
ス）の構成図である。

【符号の説明】

１…本発明の調湿複合材２…表面スキン層３…接着層４…離形紙５…熱融着部６…箔状粒子７…外装ケース８…融着接合面の表面拡大化処理部１１…ガラス基盤１２…有機ＥＬディスプレイ１３…ディスプレイ外装ケース１４…本発明の図４に示す調湿複合材１５…ＵＶエポキシ封口用接着剤１６…ディスプレイ真空キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/04 Ｈ０１Ｇ 9/02 ３２１ (72)発明者牧英彦滋賀県犬上郡多賀町大字多賀270番地ダイニック株式会社滋賀工場内 (72)発明者藤森雅之滋賀県犬上郡多賀町大字多賀270番地ダイニック株式会社滋賀工場内 (72)発明者大山兼人滋賀県犬上郡多賀町大字多賀270番地ダイニック株式会社滋賀工場内Ｆターム(参考） 3K007 AB00 AB11 AB13 BB05 DA00 FA02 4D052 CA02 HA05 HB02 5H029 AJ01 AJ04 AJ13 AL01 AM01 BJ02 CJ02 CJ05 CJ25 DJ08 DJ12 DJ13 EJ03 EJ12 HJ04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品、電池又は電子デバイスを収納す
るキャビティ内に存在する微量水分を調湿できる無機化
合物と有機化合物からなる調湿複合材を内蔵し、当該調
湿複合材が調湿層と表面スキン層の少なくとも２層以上
で構成されることを特徴とする電子部品（電池、電子部
品又は電子デバイス）。
【請求項２】調湿層が調湿剤とガス吸収剤で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
【請求項３】表面スキン層が調湿複合材断面の片面又は
両表面層の０．５〜２０μｍで構成されることを特徴と
する請求項１又は２に記載の電子部品。
【請求項４】表面スキン層が、リーフィング現象を示す
ように構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の電子部品。
【請求項５】調湿剤が、アルカリ土類金属の酸化物、化
合物で構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
かに記載の電子部品。
【請求項６】調湿機能を有する複合材の有機化合物が、
ポリオレフィン系、ポリアクリル系、ポリアクリロニト
リル系、ポリアマイド系、ポリエステル系、エポキシ系
の単体又はこれらの混合物で構成することを特徴とする
請求項１〜５のいずれかに記載の電子部品。
【請求項７】ガス吸収剤が、シリカ、アルミナ、合成ゼ
オライト等のような無機化合物の多孔質体で構成するこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子部
品。
【請求項８】調湿複合材の少なくとも片面に接着層を設
けることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の
電子部品。
【請求項９】調湿複合材に設けた接着層が、熱融着可能
であることを特徴とする請求項７記載の電子部品。
【請求項１０】収納ケースの内表面を表面拡大化処理
し、その上に調湿複合材を熱溶着することを特徴とする
請求項１〜９のいずれかに記載の電子部品。