JP2013236034A

JP2013236034A - 電気化学セル

Info

Publication number: JP2013236034A
Application number: JP2012109102A
Authority: JP
Inventors: Koichi Morikawa; 幸一森川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-11-21

Abstract

【課題】固着強度に優れかつ実装面積を小さくできる電気化学セルを提供することを目的とする。
【解決手段】蓋体１１の底面に接合した第１の端子１３とケース本体１２の上面に接合した第２の端子１４の端部に第１のはんだ付け部２０と第２のはんだ付け部２２を設け、さらに少なくとも端子の先端部の端面３０、３１にはんだ付け防止部２１、２３を設け、第１の端子１３は蓋体１１の外周内側から外方に向かって延在して実装面１９からケース本体１２の外周外側で上方に折り曲げられ、第１の端子１３のはんだ付け防止部２１をケース本体１２の側部１８に近接させ、第２の端子１４はケース本体１２の側部１８から下方に延在し実装面１９で折り曲げられて蓋体１１の外周内側の実装面１９に第２の端子１４の先端部を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子を備え面実装に用いる電気化学セルに関する。

電気化学セルには、コイン型、ボタン型の電気二重層コンデンサ等のコンデンサ、電池がある。

スマートフォン等の携帯機器の小型化・薄型化による電子部品の高集積化に伴い、基板上の電子部品の高集積化が進んでおり、面実装電気化学セルにおいても更なる小型化・薄型化が要望されている。

図７〜図９は、従来の電気化学セルの正面図、底面図、従来の電気化学セルを回路基板に実装した状態を夫々示している。

従来の有極性の電気化学セルの負極の蓋体５１と正極のケース本体５２の外装ケースには、溶接により負極端子５３、正極端子５４の端子が取付けられ、負極端子５３、正極端子５４の一端に設けたメッキ層５５がはんだ付けされることにより電気化学セルが回路基板６２に実装される。

負極端子５３は、蓋体５１の下面に負極端子５３の他端が固定され、蓋体５１の下側で実装面の方に延びてから実装面と同一面に形成されている。正極端子５４は、ケース本体５２の上面に正極端子５４の他端が固定され、実装面の方へ延びてから内側方向にコ字状に屈曲して形成されている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２に示すものが知られている。

特開２００４−２２１１８１号公報特開２００６−３５１８２２号公報

しかしながら、このような従来の電気化学セルでは、コ字状に折り曲げた正極端子５４と蓋体５１との間隔を狭めると、メッキ層５５が正極端子５４の一端の周囲に設けられているため、図９に示すようにはんだ付けの際に端子の上面にはんだが這い上がって形成されたはんだ層６０により正極端子５４と蓋体５１間を短絡させてしまうため、固着強度を確保しながら実装面積を小さくすることができないという課題があった。

本発明は、固着強度に優れ実装面積の小さい電気化学セルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、蓋体に接合された第１の端子と、ケース本体に接合された第２の端子と、第１の端子及び第２の端子の端部に夫々第１のはんだ付け部と第２のはんだ付け部と、を備える電気化学セルであって、第１の端子と第２の端子の少なくとも何れかの端子において少なくとも前記端子の先端部の端面にはんだ付け防止部が設けられ、前記先端部が異なる極性の外装ケースに向かって延在し、前記はんだ付け防止部が前記異なる極性の外装ケースに近接する電気化学セルである。

以上のように本発明によれば、はんだ付け防止部を少なくとも端子の先端部の端面に形成しているため、先端部と極性の異なる外装ケースと先端部とを短絡させずに、端子を外装ケースに近づけることができ、実装面積を小さくしてもはんだ付け面積を確保することができるため、固着強度に優れ実装面積の小さい電気化学セルを提供することができる。

本発明の実施の形態における電気化学セルの正面図本発明の実施の形態における電気化学セルの底面図本発明の実施の形態における電気化学セルの上面図本発明の実施の形態における電気化学セルの第１の端子側の側面図本発明の実施の形態における電気化学セルの第２の端子側の側面図本発明の実施の形態の電気化学セルを回路基板に実装した状態を示す正面図従来の電気化学セルの正面図従来の電気化学セルの底面図従来の電気化学セルを回路基板に実装した状態を示す正面図

（実施の形態）
本発明の実施の形態の面実装用の電気化学セルについて説明する。

実施の形態の電気化学セルは、図１に示すように互いに極性が異なる蓋体１１とケース本体１２と、蓋体１１及びケース本体１２の夫々に接合された第１の端子１３と第２の端子１４と、を備えているコイン型の電気二重層コンデンサである。

蓋体１１及びケース本体１２は、平坦な円形状の底部１５、１７と半弧状の曲面の側部１６、１８とを有する外形形状の金属の外装ケースであり外表面は導電性を有している。蓋体１１は、外形寸法が実装面１９に沿う方向においてケース本体１２より小さく、実装面１９側に設けられている。

さらに電気化学セルには、蓋体１１とケース本体１２の開口部の端部にリング状の絶縁性のガスケットが設けられ、ケース本体１２をカシメ加工してガスケットを圧縮することにより蓋体１１とケース本体１２とが封止され、蓋体１１とケース本体１２で構成される内側空間にコンデンサ素子と電解液とが収納されている。

コンデンサ素子は、負極と正極とをセパレータを介在させて積層したものであり、負極と正極とを夫々蓋体１１とケース本体１２の表面に電気的に導通させている。

第１の端子１３は負極の蓋体１１の底部１５に接合され、第２の端子１４は正極のケース本体１２の底部１７に接合され、接合はレーザ溶接や抵抗溶接により行われる。

第１の端子１３及び第２の端子１４は平板状のステンレス、ニッケル、ニッケル合金等の耐食性に優れた金属を基材として用いることが好ましく、ステンレスは厚さ０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍのＳＵＳ３０４等が用いられる。

第１の端子１３の端部には第１のはんだ付け部２０が設けられ、第２の端子１４の端部には第２のはんだ付け部２２が設けられ、さらに第１の端子１３と第２の端子１４の少なくとも先端部の端面３０、３１に夫々はんだ付け防止部２１、２３が設けられている。

第１のはんだ付け部２０及び第２のはんだ付け部２２のはんだ付け部は、回路基板とはんだ付けされるメッキ層であり、表層のメッキ層には、電気メッキにより形成されたＳｎ、ＳｎにＢｉ、Ａｇ等を含有するＳｎ合金等が用いられ、表層のメッキ層の厚さは３μｍ〜１５μｍが好ましい。

はんだ付け防止部２１、２３は、実装時にはんだ層の形成を防止できるものであり、「ＪＩＳＣ６００６８−２−５８：２００６」（環境試験方法−電気・電子−表面実装部品（ＳＭＤ）のはんだ付け性、電極の耐はんだ食われ性及びはんだ耐熱性試験方法）に基づき、群３用のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕのソルダペーストを用いてリフロー温度プロファイルを山形とする中−高温の温度が２３５℃〜２５０℃にて電気化学セルをはんだ付けした際に、目視にて観察すると、はんだが濡れていないと判定できる箇所である。

はんだ付け防止部２１、２３は、メッキ層を形成せずに耐食性の基材を露出させて形成する、又は基材に形成したメッキ層の下地に用いられるニッケル等のメッキ層を露出させて形成することが好ましく、このように端子構成の一部を取り除いてはんだ付け防止部２１、２３を形成することにより、はんだ付け防止部２１、２３を薄くできるので小型化、薄型化を損なうことがない。

はんだ付け防止部２１、２３は、はんだ付け防止部２１、２３が設けられた端子とは異なる極性の外装ケースに所定の間隔の空隙を有して近接している。はんだ付け防止部２１、２３を有する端子の先端部は、異なる極性の外装ケースに向かって延在し、延在するに連れて、異なる極性の外装ケースに近づいている。

図６は、本発明の実施の形態の電気化学セルを回路基板に実装した状態を示す正面図であり、はんだ付け防止部２１、２３を端子の先端部の端面３０、３１のみに設ける場合を示し、第１のはんだ付け部２０及び第２のはんだ付け部２２のはんだ付け部は、端子の端部において平板状の基材の対向する主面と側面に設けられている、すなわち端子の延在方向を軸として端子の一周面に設けられている。

図６に示すように、最も接近した端面３０、３１からのはんだの這い上がりがないため、近接させた端子と異なる極性の外装ケースとの短絡を防止することができ、はんだ付け防止部２１、２３を近接させることによりはんだ付け面積を確保できるため固着強度に優れ、かつ実装面積を小さくすることができる。

はんだ付け防止部２１、２３と異なる極性の外装ケースとの最短距離は、はんだ付け防止部２１、２３における端子の厚み寸法に対する比が１．５〜４．０であることが好ましく、より好ましくは２．０〜３．０であり、比が１．５より小さいと第１のはんだ付け部２０又は第２のはんだ付け部２２に形成されたはんだ層６０によりはんだ付け防止部２１、２３と異なる極性の外装ケースとの間で短絡してしまう場合があり、比が４．０より大きいと実装面積が小さくなり固着強度が弱くなる。

はんだ付け防止部２１、２３における端子の厚みが０．１ｍｍの場合には、はんだ付け防止部と異なる極性の外装ケースとの最短距離は０．１５ｍｍ〜０．４ｍｍが好ましい。

また、第１のはんだ付け部２０、第２のはんだ付け部２２を端子の側面と蓋体１１とケース本体１２に面しない主面に設け、はんだ付け防止部２１、２３を端子の端面と蓋体１１とケース本体１２に面する主面に設けることにより、はんだ付けによる短絡防止を確実にすることができる。

さらに、はんだ付け防止部２１、２３を蓋体１１とケース本体１２に面する主面に加え、端子の側面にも設けることにより、はんだ付けによる短絡防止をより確実にすることができる。このとき第１のはんだ付け部２０、第２のはんだ付け部２２は蓋体１１とケース本体１２に面しない主面のみに設けられる。

第１の端子１３は、図２に示すように電気化学セルの底面から見て三角翼形状であり、三角翼形状の２つの翼の先端に相当する部分はケース本体１２の外側で切断され、三角翼形状の胴体に相当する部分は翼の先端に比較してケース本体１２の外側にはみ出して設けられている。

図１に示すように第１の端子１３は、蓋体１１の外周内側から外方に向かって延在しつつ階段形状に設けられ、階段形状の下段は蓋体１１の底部１５で下方の実装面１９に向かって斜めに折り曲げられて実装面１９と同一面に設けられている。

ここで、外装ケースの外周内側と外周外側の場合の外周は、蓋体１１側から見て外装ケースの最大外周を言う。

さらに、図１、図４に示すように第１の端子１３は、ケース本体１２の外周外側における実装面１９で上方に向かって垂直に折り曲げられ、ケース本体１２が配置される高さに第１の端子１３の先端部を配置しはんだ付け防止部２１を設けている。

第１の端子１３の先端部の端面３０の位置は、ケース本体１２と蓋体１１の境界からケース本体１２の側部１８の下側の湾曲面の間に設けることが好ましく、固着強度に優れ実装面積を小さくすることができる。

このようなはんだ付け防止部２１、２３を設けた端面３０、３１は、はんだ付け部となるメッキ層がリードフレームの表面に予め形成されたメッキ層をリードフレームと共に切断して形成することができ、切断面がはんだ付け防止部２１、２３となる。

また、第１の端子１３は、階段形状を形成せずに実装面１９と同一面において蓋体１１の外周内側から外方に向かって直線状に延在し、ケース本体１２の外周外側における実装面１９で上方に向かって垂直に折り曲げられて形成してもよい。

第２の端子１４は、図３に示すように電気化学セルの上面から見て三角翼形状であり、三角翼形状の２つの翼の先端に相当する部分はケース本体１２の外側で切断され、三角翼形状の胴体に相当する部分には、図３、図５に示すように矩形状の開口部２４がケース本体１２の側部１８側に設けられている。

この開口部２４は、ケース本体１２の底部１７からケース本体１２と蓋体１１の境界の位置に渡って設けられ、この開口部２４を設けることにより第２の端子１４がケース本体１２の側部１８からはみ出さないようにできる。

第２の端子１４は、ケース本体１２が配置される高さから実装面１９に向かって垂直に延在し実装面１９で折り曲げられ、実装面１９と同一面においてケース本体１２の外周側から内方に向かって直線状に延在し、ケース本体１２の外周内側の実装面１９に第２の端子１４の先端部が設けられている。

第２の端子１４の先端部は、蓋体１１の外周内側の実装面１９に設けることがより好ましく、優れた固着強度を得ることができる。

このように第２の端子１４の先端部を蓋体１１の外周内側に設ける場合には、第１の端子１３は、蓋体１１の底部１５で実装面１９に向かって斜めに折り曲げられて実装面１９と同一面に形成されて階段形状に設けられている。

さらに、図２に示すように第２の端子１４の先端部は、蓋体１１の底部１５の円形外周に沿って円弧状に設けられている。

第１のはんだ付け部２０と第２のはんだ付け部２２は、電気化学セルの底面の中心に対し相対するように設けられ、実装面１９において端子の延在方向に直角方向となる端子幅は、同一幅に形成されることが好ましく、実装性を安定にすることができる。

以上のように、図１に示すように第１のはんだ付け部２０は、第１のはんだ付け部２０の一端がケース本体１２の直下の実装面１９に設けられ、第１のはんだ付け部２０の他端がケース本体１２の側部１８外側に渡って設けられている。一方、第２のはんだ付け部２２は、第２のはんだ付け部２２の一端がケース本体１２と蓋体１１との境界における外側に設けられ、第２のはんだ付け部２２の他端が蓋体１１の直下の実施面に渡って設けられている。さらに第１の端子１３のはんだ付け防止部２１はケース本体１２に近接し、第２の端子１４のはんだ付け防止部２３は蓋体１１に近接されている。

このようにして第１のはんだ付け部２０と第２のはんだ付け部２２は、実装面１９と実装面１９の上方とに渡って設けられている。

また、実装面１９における第１のはんだ付け部２０の面積は、第２のはんだ付け部２２の面積より小さく設けることが好ましく、第１の端子１３の段差の高さを小さくして薄型にしつつ、実装時にはんだ層６０がケース本体１２と接触してしまうことを防止することができる。

このとき、図１に示すように第１のはんだ付け部２０の最大高さとなる他端を、第２のはんだ付け部２２の最大高さとなる一端より高く設けることが好ましく、この構成により第２のはんだ付け部２２の他端を近接させても第１の端子１３と第２の端子１４とのはんだ付け面積をバランスよくすることができ、薄型にしても固着強度を確保しつつ実装性を高めることができる。

なお、第１のはんだ付け部２０及び第２のはんだ付け部２２の最大高さは、前述した位置に限定されるものではなく、電気化学セルの外形寸法、実装面１９のはんだ付け部の面積等に応じて適宜、定めることができる。

本発明の電気化学セルは、固着強度に優れかつ実装面積を小さくでき、端子を備え面実装に用いるコイン型、ボタン型等の電気化学セルに有用である。

１１蓋体
１２ケース本体
１３第１の端子
１４第２の端子
１５、１７底部
１６、１８側部
１９実装面
２０第１のはんだ付け部
２１はんだ付け防止部
２２第２のはんだ付け部
２３はんだ付け防止部
２４開口部
３０、３１端面
６０はんだ層

Claims

蓋体に接合された第１の端子と、ケース本体に接合された第２の端子と、第１の端子及び第２の端子の端部に夫々第１のはんだ付け部と第２のはんだ付け部と、を備える電気化学セルであって、
第１の端子と第２の端子の少なくとも何れかの端子において少なくとも前記端子の先端部の端面にはんだ付け防止部が設けられ、前記先端部が異なる極性の外装ケースに向かって延在し、前記はんだ付け防止部が前記異なる極性の外装ケースに近接する電気化学セル。
前記蓋体が実装面側に設けられ、第１の端子は前記蓋体の外周内側から外方に向かって延在し前記実装面で折り曲げられ、前記ケース本体が配置される高さに第１の端子のはんだ付け防止部を設けた請求項１に記載の電気化学セル。
第１のはんだ付け部と第２のはんだ付け部は前記実装面と前記実装面の上方とに渡って設けられ、前記実装面における第１のはんだ付け部の面積は、第２のはんだ付け部の面積より小さい請求項２に記載の電気化学セル。
第１のはんだ付け部と第２のはんだ付け部は前記実装面と前記実装面の上方とに渡って設けられ、第１のはんだ付け部の最大高さは第２のはんだ付け部より高く設けられた請求項２に記載の電気化学セル。
前記はんだ付け防止部を設けた前記端面は、リードフレームに予め形成されたはんだ付け部となるメッキ層をリードフレームと共に切断して形成された切断面である請求項１に記載の電気化学セル。
前記はんだ付け防止部と前記異なる極性の外装ケースとの最短距離は、前記はんだ付け防止部における端子の厚み寸法に対する比が１．５〜４．０である請求項１に記載の電気化学セル。