JP2002291176A

JP2002291176A - ２次電池実装集積回路

Info

Publication number: JP2002291176A
Application number: JP2001086050A
Authority: JP
Inventors: Kozo Takahashi; 高蔵高橋
Original assignee: NIPPON SYSTEM PRODUCTS KK; WORLD CAPITAL KK
Current assignee: NIPPON SYSTEM PRODUCTS KK; WORLD CAPITAL KK
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽の電磁気エネルギー、物質の持つエネルギ
ー、熱電エネルギーなど自然エネルギーで充電できる自
己充電方式タイプ、又は外部からマイクロ波などの電波
を照射することにより充電できる人為充電方式タイプの
２次電池をチップ化して集積回路等に実装することによ
って電源の小型化、分散化、無停電化できる２次電池実
装集積回路を提供する。【解決手段】２次電池をチップ部品化して集積回路に実
装し、前記チップ化した２次電池が、正負両電極又は正
負電極と１個又は２個以上の制御電極を有し、制御電極
の１端子を正負両電極のどちらかに接続するか、２個の
制御電極を短絡するか、又は外部より制御電極端子に制
御信号を印加するかのいずれかによって初めて正電極又
は負電極に電圧が発生するようにして、製造時、保管時
の安全を確保する。前記チップ部品化した２次電池が、
非接触型充電方式の２次電池である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２次電池をチッ
プ部品化して集積回路に実装し、ＩＣカードや電子認証
ラベル、又は、電子機器に使用する半導体デバイスや電
子部品に２次電池を実装する技術に関する。本発明は、
電子機器に使用する集積回路にチップ部品化した２次電
池を実装することにより電源の小型化、分散化が可能と
なるので、電子機器の超小型化が図れ、これまで不可能
だった人体や遠隔地からのデータ収集・遠隔操作信号の
伝送、ロボット機構部品のアクティブ化などが可能とな
る。また、本発明は電気エネルギーを使うあらゆる電子
機器に利用でき、家庭生活の利便性向上、省ゴミ・省エ
ネルギー対策への貢献、安全保安対策への対応、自然エ
ネルギーの利用などの面で有効に作用し、さらに、将来
的にはパワーエレクトロニクス分野にも利用の可能性を
もつものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器に使用されている従来の２次
電池は、電気エネルギーが無くなれば電子機器から取り
外して充電操作を行い、その後再装填して再使用するも
のであった。したがって、２次電池を取り外している間
は電子機器が動作しないという不便があった。最近の携
帯電話等では、２次電池を取り外すことなく充電できる
ものもあるが、２次電池の脱着、充電操作は煩わしく、
２次電池を使用する電子機器の一番の欠点であり、コス
トアップの原因となっていた。また電子機器の大きさや
消費電力容量に応じて、２次電池の種類と大きさを選
択、購入、使用しなければならないという不便があっ
た。したがって、電子機器が遠隔地に置かれていたり、
２次電池が取り外しにくい場所に装着されていたりする
場合や、電力消耗の激しい電子機器の場合には、特に不
便であった。また、ペースメーカー等人体の内部に組み
込む電子機器の場合には、電池が消耗する前に手術によ
りペースメーカーを取り出し、電池の交換なり再充電な
りしなければならないので、人体への負担が大きいとい
う問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、太陽の電磁
気エネルギー、物質の持つエネルギー、熱電エネルギー
などの自然エネルギーで充電できる自己充電方式タイプ
の２次電池、又は外部からマイクロ波などの電波を照射
することにより充電できる人為充電方式タイプの２次電
池が現実化されることに鑑み、従来の２次電池に存在し
た問題点の解決を図るとともに、前記自己充電方式タイ
プ、又は前記人為充電方式タイプの２次電池の利用技術
として考案されたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、次の手段に
よって上記問題を解決した。（１）２次電池をチップ部品化して集積回路に実装して
なることを特徴とする２次電池実装集積回路。（２）前記チップ化した２次電池が、各々１個又は２個
以上の正負両電極又は正負電極と１個又は２個以上の制
御電極を有することを特徴とする前項（１）に記載の２
次電池実装集積回路。（３）前記チップ化した２次電池が、前記制御電極の１
端子を正負両電極のどちらかに接続するか、２個の制御
電極を短絡するか、又は外部より制御電極端子に制御信
号を印加するか、いずれかによって初めて正電極又は負
電極に電圧が発生するなどＯＮ−ＯＦＦ制御ができるこ
とを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の２次電池
実装集積回路。（４）前記チップ部品化した２次電池が、非接触型充電
タイプであって、太陽からの電磁気エネルギー、物質の
持つエネルギー、熱電エネルギーなどの自然エネルギー
により充電できる自己充電方式タイプ、又は外部からマ
イクロ波などの電波を照射することにより充電できる人
為充電方式タイプのものであることを特徴とする前項
（１）〜（３）のいずれか１項に記載の２次電池搭載集
積回路。（５）前記チップ部品化した２次電池に、並列に、電気
二重層コンデンサ又は蓄電容量の大きなコンデンサが接
続されていることを特徴とする前項（１）〜（４）のい
ずれか１項に記載の２次電池実装集積回路。（６）前記チップ部品化した２次電池を半導体デバイス
と組み合わせてなることを特徴とする前項（１）〜
（５）のいずれか１項に記載の２次電池実装集積回路。（７）前記チップ部品化した２次電池が、電子部品又は
複合電子部品と組み合わされてなることを特徴とする
（１）〜（６）のいずれか１項に記載の２次電池実装集
積回路。（８）前記チップ部品化した２次電池が、ＩＣカードに
装着されてなることを特徴とする前項（１）〜（６）の
いずれか１項に記載の２次電池実装集積回路。（９）前記チップ部品化した２次電池が、認証ラベルに
装着されてなることを特徴とする前項（１）〜（６）の
いずれか１項に記載の２次電池実装集積回路。（１０）前記チップ部品化した２次電池が、半導体デバ
イスや電子部品と組み合わされた集積回路でなる各種セ
ンサーと、前記センサーの信号を発信する無線又は有線
などの送受信装置に装着されていることを特徴とする前
項（１）〜（７）のいずれか１項に記載の２次電池集積
回路。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を実施例によ
って説明する。なお、図１は自己充電方式タイプの２次
電池を実装した半導体デバイスの構造の概念図、図２は
自己充電方式タイプの２次電池を実装した半導体集積回
路の概念図、図３は自己充電方式タイプの２次電池を実
装した電子部品の構成例を示す側面図、図４は自己充電
方式タイプの２次電池を実装した電子認証ラベルとその
仕組みを示すブロック図、図５は外部から電波によって
充電する非接触型充電方式２次電池への充電の仕組みを
示すブロック図である。

【０００６】

【実施例】実施例１：自己充電方式タイプの２次電池実
装半導体デバイスＤＲＡＭなどの半導体メモリは、電子機器、装置の電源
から電力の供給を受けて、記憶の書き込み、保持、読み
出しが行われている。したがって、停電が発生すると記
憶データが消失し、再書き込みしなければならない等の
問題を生じる。このような場合、図１、図２に示すよう
に、自己充電方式タイプの２次電池４を半導体デバイス
３や半導体集積回路５上面や底面又は内部に実装すれ
ば、停電による記憶データの消失を防止でき、記憶の保
持や利用面で極めて有用となる。また、半導体チップに
実装しなくても半導体パッケージ内に自己充電方式タイ
プの２次電池を作り込むことでもよい。また、マイクロ
コンピュータやメモリなどのＬＳＩに自己充電方式タイ
プ２次電池の集積化も可能である。この場合、半導体チ
ップ１個のみでシステム・オン・チップを構成できる。
ＬＳＩが完成した時点で電源が入り、回路が動作する恐
れもあるが、制御電極の操作により電気エネルギーの供
給をコントロールすれば、保安上の問題はなくなる。

【０００７】実施例２：自己充電方式タイプの２次電池
実装電子部品又は複合電子部品図３に示すように、電子部品又は複合電子部品７に自己
充電方式タイプの２次電池４を組込み、常にアクティブ
な状態にしておくと、２次電池実装集積回路として他の
電子回路へのアクセスが即時にできるなど、使い勝手の
面で有用である。

【０００８】実施例３：自己充電方式タイプの２次電池
実装ＩＣカード電池を実装した従来のＩＣカードでは、電池の寿命がく
れば交換しなければならない。このような場合、前記自
己充電方式タイプの２次電池を使用すれば電池の交換を
することなく半永久的に使用でき、記憶容量の増大、記
憶の保持、セキュリティーの点でも極めて有利になる。

【０００９】実施例４：自己充電方式タイプの２次電池
実装電子認証ラベル図４に示したような、電波を用いて人物、動物、物品、
施設などの個体を識別するデータキャリアと呼ばれるシ
ステムに使用する電子認証ラベル（ＲＦ−ＩＤ）１４
に、自己充電方式タイプの２次電池を実装した集積回路
を使用すれば、識別確度の向上が図れ、読み取りの誤り
をなくすことができる。また、各種半導体メモリ１３の
記憶容量を飛躍的に増大させることもでき、かつ、メモ
リのバックアップが可能になる。電池を使用しない電子
認証ラベルは既に各種実用されているが、その記憶容量
は多くても１０００ビット程度である。したがって、自
己充電方式タイプの２次電池を実装すれば、電子認証ラ
ベルは、データキャリアの概念を脱し、データ発信機能
を備えた装置としての位置付けができるようになる。。

【００１０】実施例５：人為充電方式タイプの２次電池
の併用方法２次電池のチップ部品化の思想は、自己充電方式タイプ
の２次電池に限ったものではない。充電しなければなら
ない従来の２次電池についても、電子機器に取り付けた
まま、非接触型充電方式である人為充電方式タイプの２
次電池を併用する方法を提供できればよいことになる。
例えば、図５に示すように、高周波発振器１４で発生し
た高周波電力を送信アンテナ１５から電磁波をとして発
射し、ループ状、ヘアピン状、コイル状、あるいはマイ
クロストリップライン状の受信アンテナ１６を備えた高
周波受信機１７と、この高周波電力を直流電力に変換す
る直流変換器１８とによって充電が行える人為充電方式
タイプの２次電池４をプリント配線板上に配設しておけ
ばよい。この場合、従来の機器に組み込まれていた過充
電防止対策モニタ等は、そのまま使用可能である。

【００１１】実施例６：非接触型充電方式２次電池への
蓄電回路の並列接続非接触型充電方式２次電池の電源供給応力は、通常使用
に対して十分であっても、負荷の急変動や初期動作時の
ダッシュカレントに対応しきれない恐れがある。そこで
非接触型充電方式の２次電池を使用した２次電池実装集
積回路においては、電気二重層コンデンサを含む蓄電回
路を並列に接続し、使用時の負荷変動や初期動作時のダ
ッシュカレントの緩衝機能と電圧低下の防止を図る。な
お、このように蓄電回路を並列に設けた２次電池実装集
積回路を用いた電子機器においても、長時間の使用など
によって電池が一時的に激しく消耗し、電子機器が動作
しない場合の発生を防ぐため、従来方法による充電方式
も併用できるよう充電端子を設けておいてもよい。

【００１２】

【発明の効果】本願発明によれば次のような効果が発
揮される。１．従来使用されてきた２次電池の電子機器への装着方
法としては、電子機器のケース内への収納、ケース自体
への埋込み等があるが、いずれも電子回路との電気的接
続に手作業を伴ったり、接点を通しての電気エネルギー
供給となる欠点があった。これに対して本発明で使用す
る自己充電方式タイプの２次電池では、充電操作が不要
でチップ部品化ができることから、本発明になる２次電
池実装集積回路には次のような利点がある。

【００１３】〔１〕超小型集積回路及び電子機器が実現
できる〔２〕電池の着脱、充電など煩わしい操作が省け、利便
性が高まる〔３〕電気的接続の確実性が高まる〔４〕点検及びリペアーが容易である〔５〕必要に応じて分散搭載できるので、省エネルギ
ー、実装コストの低減が図れるなど電子機器の低価格化
に寄与する〔６〕プリント配線板に高速搭載できるので、実装コス
トの低減が図れるなど、電子機器の低価格化に寄与する〔７〕標準化、在庫管理しやすい〔８〕電池脱着方式に比べ、組立の手作業がなくなる

〔９〕チップ部品化により、２次電池のコストダウンが
期待できるしたがって、電源コード付電子機器、乾電池や従来の２
次電池を使用した電子機器の多くを、将来、この自己充
電方式タイプの２次電池実装集積回路に置き換えること
ができる。その場合、本発明で提案したように、自己充
電方式タイプの２次電池は、脱着せず使用できることで
利便性が高まる。

【００１４】このように電子機器の応用範囲は極めて広
がる。例えば、医療、介護、セキュリティー、ディスプ
レー、看板、標識、時計、各種計測器、流通、生産ライ
ン、在庫管理、ロボット、マイクロマシン、パソコン、
ＧＰＳ、ＰＤＡ、ゲーム機などの家電製品、人体への組
み込み機器、血管内や体内の照明、人体の脈拍血流、ｐ
Ｈ、温度、湿度、心拍数などのデータ収集用リストバン
ド、携帯電話、無線通信機などあらゆる分野に適用でき
る。

【００１５】２．各種センサーに自己充電方式タイプの
２次電池を実装させた半導体デバイスや電子部品を、半
導体技術、無線技術応用すれば、温度、湿度、気圧、圧
力、力、速度、加速度、回転数、振動、周波数、波長、
流速、位置、光、色調など、電気、物理、化学的情報
を、遠隔地、僻地、地中、配管内、上空、海底、宇宙な
どから入手して伝送することも可能となる。

【００１６】３．長距離の有線又は無線通信におけるア
ナログ・デジタル信号、光パルス信号の中継を自己充電
方式タイプの２次電池の使用により、小型に安価に達成
できる。

【００１７】４．以上の多面的な使用方法の内、外部か
らマイクロ波などの電波を照射できるところには、人為
充電方式タイプの非接触型充電方式２次電池を使用する
ことにより、自然エネルギーが到達しないところでも電
池を取り外すことなく充電可能となり、機器の運用、保
守がきわめて容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自己充電方式タイプの２次電池を実装した半
導体デバイスの構造の概念図。

【図２】自己充電方式タイプの２次電池を実装した半
導体集積回路の概念図。

【図３】自己充電方式タイプの２次電池を実装した電
子部品の構成例を示す側面図。

【図４】は自己充電方式タイプの２次電池を実装した電
子認証ラベルとその仕組みを示すブロック図。

【図５】外部から電波によって充電する非接触型２次
電池への充電の仕組みを示すブロック図。

【符号の説明】

１：電源電極２：デジタル信号端
子３：半導体デバイス４：２次電池５：半導体集積回路６：シリコンチップ７：電子部品又は複合電子部品８：プリント配線板９：電極１０：コントローラ１１：送受信機１２：送受信アンテ
ナ１３：メモリ１４：電子認証ラベ
ル１５：高周波発信器１６：送信アンテナ１７：受信アンテナ１８：高周波発信器１９：直流変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5G003 FA08 GB08 5H030 AA09 AS11 BB01 BB12 BB14 DD18 5H040 AA01 AA03 AA07 AA22 AS11 AS17 AT00 DD08 DD09 DD16 DD24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次電池をチップ部品化して集積回路に
実装してなることを特徴とする２次電池実装集積回路。
【請求項２】前記チップ化した２次電池が、各々１個
又は２個以上の正負両電極又は正負電極と１個又は２個
以上の制御電極を有することを特徴とする請求項１に記
載の２次電池実装集積回路。
【請求項３】前記チップ化した２次電池が、前記制御
電極の１端子を正負両電極のどちらかに接続するか、２
個の制御電極を短絡するか、又は外部より制御電極端子
に制御信号を印加するか、いずれかによって初めて正電
極又は負電極に電圧が発生するなどＯＮ−ＯＦＦ制御が
できることを特徴とする請求項１又は２に記載の２次電
池実装集積回路。
【請求項４】前記チップ部品化した２次電池が、非接
触型充電方式の２次電池であって、太陽からの電磁気エ
ネルギー、物質の持つエネルギー、熱電エネルギーなど
の自然エネルギーにより充電できる自己充電方式タイ
プ、又は外部からマイクロ波などの電波を照射すること
により充電できる人為充電方式タイプのものであること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の２次
電池搭載集積回路。
【請求項５】前記チップ部品化した２次電池に、並列
に、電気二重層コンデンサ又は蓄電容量の大きなコンデ
ンサが接続されていることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１項に記載の２次電池実装集積回路。
【請求項６】前記チップ部品化した２次電池を半導体
デバイスと組み合わせてなることを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１項に記載の２次電池実装集積回路。
【請求項７】前記チップ部品化した２次電池が、電子
部品又は複合電子部品と組み合わされてなることを特徴
とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の２次電池実
装集積回路。
【請求項８】前記チップ部品化した２次電池が、ＩＣ
カードに装着されてなることを特徴とする請求項１〜６
のいずれか１項に記載の２次電池実装集積回路。
【請求項９】前記チップ部品化した２次電池が、認証
ラベルに装着されてなることを特徴とする請求項１〜６
のいずれか１項に記載の２次電池実装集積回路。
【請求項１０】前記チップ部品化した２次電池が、半
導体デバイスや電子部品と組み合わされた集積回路でな
る各種センサーと、前記センサーの信号を発信する無線
又は有線などの送受信装置に装着されていることを特徴
とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の２次電池集
積回路。