JP2018157082A - 電子デバイス及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース容器の底面のパッド膜にリードを超音波溶接する場合におけるベース容器の破損を抑制すると共に、良好な接続を得る。【解決手段】ベース容器２の底面に形成された金属製のパッド膜５と、ベース容器２の中に収納されるセル６と、セル６から延出され超音波溶接によりパッド膜５に接続されるセルリード８とを備えており、セルリード８におけるパッド膜５との接続部８ａに形成された複数の凹み部８ｂと、平面視において凹み部８ｂを囲むようにセルリード８とパッド膜５との境界部に形成された溶接部５ａとを備えている。【選択図】図４

Description

本発明は電子デバイス及び電子デバイスの製造方法に関する。

携帯電話等の電子機器に搭載される電子デバイスは小型化が求められると共に、リフロー処理により基板上に接続される場合は耐熱性が求められる。このような要求に対応すべくセラミックス製の凹状のベース容器を備え、当該ベース容器の内部に電極、半導体素子、水晶振動子等を収納した電子デバイスが使用されている。例えば、一組の電極シートを絶縁性のセパレータを挿んで巻回させてセルを構成し、当該セルをベース容器の内部に収納した電気化学セルが知られている（特許文献１参照）。そして、特許文献１記載の電気化学セルでは、ベース容器の底面に弁金属からなるパッド膜が形成されており、このパッド膜とセルから延びるセルリードとが、超音波溶接により溶接されている。

特開２０１３−３０７５０号公報

ここで、セラミックス製のベース容器においては、底面にパッド膜や内部に配線層が形成される。その際、応力により、ベース容器は必ずしも平たんではなく、湾曲している場合がある(図１６参照)。このようなベース容器において、底面のパッド膜に電子デバイスから延出するリードを超音波溶接により接続する場合、次のような問題が生ずる。すなわち、ベース容器をアンビルの上に設置し、ホーンを押し付けて超音波溶接を実施する際、溶接する領域が大きいとホーンを押し付ける際に大きい荷重が必要となり、その結果ベース容器が破損することがある。

そこで、本発明は、ベース容器の底面のパッド膜にリードを超音波溶接する場合におけるベース容器の破損を抑制すると共に、良好な接続を得ることが可能な電子デバイスを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の電子デバイスは、ベース容器と前記ベース容器の底面に形成された金属製のパッド膜と、前記パッド膜と接続され、かつ前記ベース容器の底面から下面にかけて形成されたベース内配線と、前記ベース容器の中に収納される電子素子と、前記電子素子から延出され、超音波溶接により前記パッド膜に接続されるリードと、を少なくとも備え、前記リードにおける前記パッド膜との接続部に形成された複数の凹み部と、平面視において前記凹み部を囲むように前記リードと前記パッド膜との境界部に形成された溶接部と、を備えている。

請求項１に記載の電子デバイスにおいて、パッド膜は電子素子から延出されるリードを接続するためのものであり、また、ベース内配線をベース容器の底面に露出させないように保護するものである。ここで、「凹み部」とは、リードにおけるパッド膜との接続部に形成されると共に、超音波溶接機のホーンの先端部が押し付けられることにより形成されるものである。当該電子デバイスにおいては、リードとパッド膜との境界部に形成される溶接部は、平面視において凹み部を囲むように形成されている。

請求項１に記載の電子デバイスでは、超音波溶接機のホーンをリードにおけるパッド膜との接続部の全面ではなく、凹み部が形成される一部の面に対して押し付けることで、リードとパッド膜との溶接が行われる。すなわち、請求項１に記載の電子デバイスによれば、ホーンの先端部をリードにおけるパッド膜との接続部の全面ではなく一部の面に対して押し付けることで、リードを保持するのに必要な圧力を変えることなく、ベース容器に掛かる荷重を小さくすることができる。これにより、ベース容器の破損が抑制される。また、凹み部の周囲に形成される溶接部により良好な接続を得ることができる。

本発明の請求項２に記載の電子デバイスは、前記溶接部の内縁と外縁との幅は、前記リードの厚さ以上である。

請求項２に記載の電子デバイスによれば、上述の作用効果に加えて厚さの薄いリードを溶接する場合でも溶接部の破断を抑制することができる。

本発明の請求項３に記載の電子デバイスは、ベース容器と前記ベース容器の底面に形成された金属製のパッド膜と、前記パッド膜と接続され、かつ前記ベース容器の底面から下面にかけて形成されたベース内配線と、前記ベース容器の中に収納される電子素子と、前記電子素子から延出され、超音波溶接により前記パッド膜に接続されるリードと、を少なくとも備え、前記リードにおける前記パッド膜との接続部に形成された複数の凹み部と、平面視における前記凹み部に対応する位置であって、前記リードと前記パッド膜との境界部に形成され、かつ前記リードの厚さ以上前記凹み部の幅以下の幅を有する溶接部と、を備えている。

請求項３に記載の電子デバイスにおける「パッド膜」や「凹み部」は、上述のとおりである。当該電子デバイスにおいては、リードとパッド膜との境界部に形成される溶接部は、平面視における前記凹み部に対応する位置に形成されており、この溶接部はリードの厚さ以上凹み部の幅以下の幅を有している。

請求項３に記載の電子デバイスでは、超音波溶接機のホーンをリードにおけるパッド膜との接続部の全面ではなく、凹み部が形成される一部の面に対して押し付けることで、リードとパッド膜との溶接が行われる。すなわち、請求項３に記載の電子デバイスによれば、ホーンの先端部をリードにおけるパッド膜との接続部の全面ではなく一部の面に対して押し付けることで、リードを保持するのに必要な圧力を変えることなく、ベース容器に掛かる荷重を小さくすることができる。これにより、ベース容器の破損が抑制される。また、凹み部の周囲に形成される溶接部により良好な接続を得ることができる。さらに、厚さの薄いリードを溶接する場合でも溶接部の破断を抑制することができる。

本発明の請求項４に記載の電子デバイスは、前記複数の溶接部は格子状に配列されており、前記溶接部の配列方向において、前記溶接部の外端部同士の距離は前記リードの幅の半分以上である。

請求項４に記載の電子デバイスによれば、溶接部の配列方向において、溶接部による固定部分の距離をリードの幅の半分以上とすることで、電子デバイスをベース容器内に収納する際のリードの折り曲げによる溶接部の破断を抑制することができる。

本発明の請求項５に記載の電子デバイスの製造方法は、請求項１〜４の何れか１項に記載の電子デバイスの製造方法であって、振動溶接機のホーンの先端部に設けられ前記リードの厚さ以上の長さを有する複数の凸状部を、前記パッド膜の表面に配置された前記リードに押し付けて前記複数の凹み部を形成し、前記振動溶接機により前記ホーンを振動させることにより、前記溶接部を形成している。

請求項５に記載の電子デバイスの製造方法において使用される振動溶接機は、ホーンの先端部にリードの厚さ以上の長さを有する複数の凸状部が形成されている。そして、ホーンの先端がパッド膜の表面に配置されたリードに押し付けられた際に、凸状部のみが当該リードに押し付けられる。すなわち、請求項５に記載の電子デバイスの製造方法によれば、ホーンの先端部をリードにおけるパッド膜との接続部の全面ではなく一部の面に対して押し付けることで、接続部を保持するのに必要な圧力を変えることなく、ベース容器に掛かる荷重を小さくすることができる。これにより、ベース容器の破損が抑制される。また、凹み部の周囲に形成される溶接部により良好な接続を得ることができる。

本発明の請求項６に記載の電子デバイスの製造方法は、複数の前記凸状部の先端には、前記リードの厚さに満たない深さの溝部及び／又は前記リードの厚さに満たない高さの突起部が形成されている。

請求項６に記載の電子デバイスの製造方法によれば、超音波溶接の際、凸状部とリードとの接触面積が小さい場合でも、振動時にずれを生じることなくリードを保持することができる。

本発明によれば、ベース容器の底面のパッド膜にリードを超音波溶接する場合におけるベース容器の破損を抑制すると共に、良好な接続を得ることが可能な電子デバイスを提供することができる。

第１の実施の形態の電子デバイスとしての電気化学セルを説明する図である。 第１の実施の形態の電気化学セルのパッド膜、ビア配線、及び接続端子の関係を示す図である。 第１の実施の形態の電気化学セルにおけるセルリードとパッド膜との溶接状態を説明する平面図である。 第１の実施の形態の電気化学セルにおけるセルリードのパッド膜との接続部の拡大図（平面図）である。 第１の実施の形態の電気化学セルにおける溶接工程を説明する断面図である。 第１の実施の形態の電気化学セルにおけるセルリードとパッド膜との溶接状態を示す拡大図（断面図）である。 第１の実施の形態の電気化学セルの製造フローを示す図である。 第２の実施の形態の電気化学セルにおけるセルリードのパッド膜との接続部の拡大図（平面図）である。 第２の実施の形態の電気化学セルにおけるセルリードとパッド膜との溶接状態を示す拡大図（断面図）である。 第３の実施の形態の電気化学セルにおけるセルリードとパッド膜との溶接状態を示す拡大図（断面図）である。 （ａ）変形例１及び（ｂ）変形例２の電気化学セルにおけるセルリードのパッド膜との接続部の拡大図（平面図）である。 （ａ）変形例３及び（ｂ）変形例４の電気化学セルにおけるセルリードのパッド膜との接続部の拡大図（平面図）である。 （ａ）変形例５及び（ｂ）変形例６の電気化学セルにおけるセルリードのパッド膜との接続部の拡大図（平面図）である。 （ａ）変形例７及び（ｂ）変形例８の電気化学セルにおけるセルリードのパッド膜との接続部の拡大図（平面図）である。 （ａ）変形例９及び（ｂ）変形例１０の電気化学セルを説明する図である。 比較例の電気化学セルにおける溶接工程を説明する断面図である。 比較例の電気化学セルにおけるセルリードのパッド膜との接続部の拡大図（平面図）である。

（第１の実施の形態）
本発明における電子デバイスの１の実施の形態である電気化学セルについて図面に基づいて説明する。第１の実施の形態の電気化学セル１は、主にパーソナルコンピューターや小型の携帯機器内部の基板に実装されて用いられる。

（電気化学セル）
図１（ａ）は、本実施の形態の電気化学セル１の外観図である。一例として直方体の形状で示されているが、トラック形状や円筒形状であっても良い。本実施の形態の電気化学セル１は、発電要素であるセル６を収納して容器として機能するベース容器２と、その開口部を気密に塞ぐための封口板として機能するリッド１０を外装部品として備えている。本実施の形態の電気化学セル１の外装容器は、このベース容器２とベース容器２の開口部を封止するリッド１０とから構成されている。

図１（ｂ）は、（ａ）のＡＡ断面を示す図である。凹状のベース容器２の中にセル６が収納され、さらに電解質７が充填され、凹状のベース容器２の上面に一周して設けられたシールリング９に押し当てられたリッド１０によって気密に封止されている。凹状のベース容器２のベース底面２ｃには、一対の集電体金属膜であるパッド膜５が並置して配置されている。また、パッド膜５の底面であって、ベース底面２ｃからベース下面２ｄにかけて複数のビア配線３が形成されている。このビア配線３は、パッド膜５とベース下面２ｄに形成された接続端子４とを電気的に接続している。

一方、外装容器内にはセル６が収納されている。このセル６は、活物質と活物質を担持する金属からなる集電体からなる一組の電極シートが絶縁性のセパレータを挿んで巻回法や積層法などで構成されたものである。正極及び負極の集電体の端部には、セルリード８が形成されている。正極、負極のそれぞれのセルリード８は、一対のパッド膜５それぞれに対して、溶接により固定されている。セル６の正極、負極は接続端子４によって、実装される基板の実装用パターンに電気的に接続されることになる。

（ベース容器）
ベース容器２は上方を開放した箱体状のセラミックスからなる容器であって、長方形状のベース底部２ａと、ベース底部２ａの外縁に立設した長方形枠状のベース壁部２ｂを有している。このベース容器２の大きさは、一辺が５〜２０ｍｍ程度、高さは１〜３ｍｍ程度とすることができる。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれベース容器２のベース底面２ｃとベース下面２ｄを示す図である。図２（ａ）に示すベース底面２ｃには、導電性材料からなる一対のパッド膜５が配置されている。パッド膜５の下面には、破線で示されるビア配線３がそれぞれ６個設けられ、ベース下面２ｄに配置された接続端子４（同じく破線で示す）に垂直に接続されている。

なお、ベース容器２の材料としては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化アルミ、ムライト及びこれらの複合材料からなる群から選ばれた少なくとも１種類を含むセラミックスが挙げられるが、これに限らない。ソーダライムガラスや耐熱ガラスなども使用可能である。ガラスは素材として長尺のものが利用できるので、小型のパッケージの場合は、１枚のガラスに多くの取り個数を設定でき、ベース部材の低コスト化が期待できる。

本実施の形態のベース容器２は、長方形状に打ち抜かれたベース底部２ａに対応するセラミックグリーンシートに、長方形枠状に打ち抜かれたベース壁部２ｂに対応するセラミックグリーンシートを貼り合せた後、焼成することにより形成される。なお、ベース底部２ａに対応するセラミックグリーンシートにパンチングによりあらかじめ孔を開けることにより貫通孔を形成することができる。

（ビア配線）
ビア配線３は、ベース容器２のベース底面２ｃからベース下面２ｄにかけて形成された配線である。このビア配線３は、まず、ベース底部２ａに、ベース底面２ｃとベース下面２ｄとを略垂直に貫通して接続する貫通孔が設けられ、そして貫通孔にはタングステンのペーストを充填することにより形成される。また、ビア配線３により、貫通孔の気密が満たされている。

なお、ビア配線３に使用するペーストとしては、炭素と樹脂を混合したペーストや、タングステン、モリブデン、ニッケル、金、又はこれらの複合材料と樹脂を混合したペーストを用いることができる。

貫通孔に充填されたペーストは、ベース容器２となるセラミックグリーンシートと共に焼成することによりビア配線３となる。

なお、前述のとおり、ベース容器２をソーダライムガラスや耐熱ガラスなどのガラス素材で形成する場合、これらのガラスに凹部や貫通孔を形成する手段としては、化学的なエッチング法、サンドブラストのような物理的方法、あるいは高温雰囲気において型を用いて凹部と貫通孔を同時に形成することができる。そして、貫通孔の内面にアルミニウム膜を形成した後、熱膨張係数をマッチングさせたガラスペーストを貫通孔に充填し、脱バインダ及び焼成を実施することにより、気密で導電性を有するビア配線３を形成することができる。このような場合は、ビア配線３が電解質７により溶解するという懸念はない。また、ビア配線３の内面を形成する膜はアルミニウムに限定されることなく、チタンなどのその他の弁金属を含む膜であってよい。

（接続端子）
図２（ｂ）に示すベース下面２ｄには、パッド膜５に対向するように一対の接続端子４が設けられている。接続端子４は、リフロー処理などにより、実装基板のパターンに設けられたクリームハンダなどで基板に固着される。

本実施の形態では、ベース容器２となるセラミックグリーンシートにあらかじめタングステンによる電極のパターンを印刷し、当該セラミックグリーンシートを焼成することにより、接続端子４を形成することができる。また、接続端子４は、印刷法により形成したタングステンのパターンに、ニッケルと金とからなるメッキ膜が施されている。さらに、ベース側面２ｅの凹部にもタングステンやこれらメッキ材料がパターニングされ接続端子の一部として機能する。

（パッド膜）
パッド膜５は、ベース底面２ｃの２箇所に配置される導電性材料からなる略矩形状の膜である。このパッド膜５は、ビア配線３の上端部と電解質７との直接の接触を防止すると共に、セルリード８を溶接により接続するための部分として設けられている。なお、本実施の形態のパッド膜５は、図２（ａ）に示されるようにベース容器２の長手方向に並置されているが、短辺方向に並置することや、長手方向の対角線方向に並べることも可能である。

パッド膜５は、アルミニウムやチタン等の化学的に安定な弁金属からなる膜であり、電解質７に溶解しにくい材料からなる。これらの膜は、例えば、蒸着、イオンプレーティングやスパッタリングなどの周知の膜形成方法によって設けることができる。これらの方法による場合は、まず、タングステンなどの金属が貫通孔に印刷法等により充填・焼成されて気密なビア配線３が仕上がった後に形成する。真空中で成膜する場合は、例えば、正負のパッド膜５をそれぞれ構成するように、互いに空間的に分離した２つの開口を持つようにパターニングした金属製等のマスクを準備して、成膜のチャンバーの中に収納し、真空排気系で所定の真空度に排気した後、弁金属材料と蒸発させたり、弁金属材料からなるターゲットを物理的にイオンで叩いて材料を飛ばすなどして、ベース底面２ｃに成膜する。これらの成膜法では、成膜の条件が制御し易いので、形成した膜の抵抗率が低く、かつ液体が浸透しにくい高密度な膜が形成できる。

また、アルミニウムの膜はスクリーン印刷法によっても形成可能である。高温では酸化しやすいアルミニウムにおいても、１５０℃以下の温度で配線パターンを形成可能な技術が開発されている。印刷法であるので、蒸着法などの薄膜形成技術に比較して厚く、数十ミクロンの厚膜も容易である。

さらに、アルミニウム膜は電気メッキ法により作製することも可能である。ジメチルスルホンと塩化アルミニウムからなるメッキ液を用いて、約４０μｍの膜厚で形成した膜が、表面が平滑で、膜の内部も均一な膜であることが知られている。

続いて、パッド膜５の厚みについて述べる。膜厚は５μｍ以上でかつ１００μｍ以下が望ましい。好ましくは、１０μｍ以上で３０μｍの範囲がよい。膜厚が薄いと膜内部に存在する微細なポーラスが繋がって電解質７がパッド膜の下にあるタングステンに浸透してタングステンの電解腐食を引き起こしやすいこと、及び、後述の様に、溶接でセルリード８と接続されるときに、溶接の条件が極めて限定されて信頼性ある接合の実現が難しくなることによる。

ここで、厚さ約１．３ｍｍのソーダライムガラス板に、パッド膜５の厚みが５μｍのアルミニウム膜をイオンプレーティング法により形成したのち、厚みが８０μｍのアルミニウムの薄板を超音波溶接で溶接させる実験を実施した。セルリード５個中１個のサンプルはガラス板に微小なクラックの発生が認められた。従って、５μｍは膜厚としては実用上の下限値である。実用的には、膜厚は１０μｍ以上あることが望ましい。

一方、蒸着法やイオンプレーティング法によるアルミニウムの蒸着レートは、１時間当たり３μｍ〜１０μｍである。蒸着時間を考慮すると３０μｍ以下の厚みが好ましく、この場合の成膜時間は長くても４〜５時間程度である。１００μｍ程度まで厚く形成した場合は、溶接でセルリード８に接続するときの溶接条件を広くとることができ、下地となるセラミックスにクラックが誘発される可能性を極めて低くすることができるが、成膜時間が長時間に及ぶ。

（セル）
続いて、電子素子であるセル６に関して説明する。セル６は、厚みが５μｍ〜１００μｍのアルミニウム箔や銅箔を集電体とし、その表面に活物質を塗工や接着法により担持した正負の一対の電極シートを、絶縁物からなるセパレータを挟んで巻回、積層、折畳みなどの手法で一体化した発電要素である。

電気二重層キャパシタの場合、活物質の代表的な材料として、活性炭ないし炭素が挙げられる。リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）等の化合物が用いられ、負極活物質としては、例えば黒鉛やコークスのほかシリコン酸化物等が用いられる。活物質ペーストは、上記の活物質に、導電補助剤、バインダ、分散剤等を混合して適当な粘度に調節したものであり、これをローラーコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード法などの方法により、集電体の両面または片面に塗工する。塗工後に、乾燥、プレス工程を得て電極シートが形成される。

セパレータは、正極及び負極の直接的な接触を規制するものであり、大きなイオン透過度を有し、所定の機械的強度を有する絶縁膜が用いられる。例えば、耐熱性が求められる環境においては、ガラス繊維の他、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフタルアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド等の樹脂を用いることができる。また、セパレータの孔径、厚みに関しては、特に限定されるものではないが、使用機器の電流値や、電気化学セル１の内部抵抗に基づいて決定される。また、セラミックスの多孔質体をセパレータとして用いることも可能である。

（電解質）
電解質７は、公知の電気二重層キャパシタや非水電解質二次電池に用いられる液体状、ゲル状のものが好ましい。

液体状及びゲル状の電解質７に用いられる有機溶媒には、アセトニトリル、ジエチルエーテル、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボーネート、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、γ−ブチロラクトン（γＢＬ）、スルホラン、プロピオン酸エステル、鎖状スルホンなどがあり、これらを単一または混合して用いことができる。

特に、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、γ−ブチロラクトン（γＢＬ）、スルホランなどの高沸点の主溶媒に対し、プロピオン酸エステルや鎖状スルホンを副溶媒として含有させたものが適しているが、これらに限定されるものではない。

液体状及びゲル状の電解質７に含まれる材料には、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＰＢＦ_４、（Ｃ_３Ｈ_７）_４ＰＢＦ_４、（ＣＨ_３）（Ｃ_２Ｈ_５）_３ＮＢＦ_４、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＮＢＦ_４、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＰＰＦ_６、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＰＣＦ_３ＳＯ_４、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＮＰＦ_６、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ_４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ_６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２］、チオシアン塩、アルミニウムフッ化塩、リチウム塩などを用いることができる。液体状の電解質７の支持塩としては、４級アンモニウム塩、４級ホスホニウム塩などが挙げられる。この４級アンモニウム塩としては、脂肪鎖のみを有する化合物、脂肪鎖と脂肪環を有する脂環式化合物、もしくは脂肪環のみを有するスピロ化合物が挙げられる。特に、スピロ化合物である５−アゾニアスピロ［４，４］ノナンテトラフルオロボレート（スピロ−（１，１’）−ビピロリジニウム：ＳＢＰ−ＢＦ４）は電気伝導率が高いため使用に適しているが、これに限定するものではない。

また、ゲル状の電解質７は、液体状の電解質をポリマーゲルに含浸させたものである。ポリマーゲルとしては、ポリエチレンオキシド、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデンが適しているが、これらに限定するものではない。

更に、ピリジン系や脂環式アミン系、脂肪族アミン系やイミダゾリウム系のイオン性液体やアミジン系等の常温溶融塩を用いても構わない。

（セルリード）
セルリード８は、セル６から電力を取り出すための端子である。このセルリード８は、集電体そのものを細く延長させた延長部や、別の細く薄い板やワイヤ状のリードを機械的に接続して延長部を形成したものが用いられる。本実施の形態のセルリード８は、集電体そのものを延長させたものであり、このセルリード８がパッド膜５と接触する接続部８ａにおいて、セルリード８とパッド膜５との界面に形成された溶接部５ａにより固定されている。

図３及び図４に示されるように、各セルリード８の接続部８ａは、後述する超音波溶接機２０の凸状部２２ｂが押し付けられることにより形成された複数の凹み部８ｂを有している。具体的に凹み部８ｂは、格子状に配列されており、詳しくは、接続部８ａにおいてセルリード８の幅方向に３列、長さ方向に２行の計６個形成されている。本実施の形態の凹み部８ｂは、平面視において正方形状（図４参照）で、かつ断面視において逆台形状（図６参照）である逆截頭四角垂状に形成されている。なお、本実施の形態の各凹み部８ｂは、その底面がパッド膜５の上面と略同じ（僅かに高い又は、図示されるように僅かに低い）位置となるように形成されており、凹み部８ｂにおいては、セルリード８が潰れきった状態とされている。

また、図４に示されるように、本実施の形態では、平面視において凹み部８ｂを囲むように、セルリード８とパッド膜５との境界部に略方形枠状の溶接部５ａが形成されている。ここで、略方形枠状の溶接部５ａの内縁と外縁との幅をＢとし、セルリード８の厚さをＴとした場合（図６参照）、溶接部５ａの幅Ｂはセルリード８の厚さＴ以上の値とされている。

さらに、本実施の形態の溶接部５ａは、配列方向において、両端部にある溶接部５ａの外端部同士の距離がセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。具体的には、図４に示されるように、セルリード８の幅方向において両端部にある溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１がセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成され、セルリード８の長さ方向において両端部にある溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ２がセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

本実施の形態のセルリード８は、図３に示されるように、セル６をベース容器２の外に置くことができる程度の長さであって、パッド膜５と溶接する際に超音波溶接機２０のホーン２２（図５参照）の移動の妨げにならない程度の長さにすることが望ましい。過度に長くすると内部抵抗が増加するからである。

なお、セル６は、セルリード８とパッド膜５とを溶接した後、ベース容器２の中に収納されるが、この際、セルリード８はベース容器２内部で折り畳まれる。また、セルリード８を折り畳む際は、セル６のショートを回避するため、セルリード８がシールリング９に接触しないように注意する必要がある。

（セルリードの溶接方法）
次に、セルリード８とパッド膜５との具体的な溶接方法を説明する。

セルリード８とパッド膜５の溶接として、例えば、超音波溶接、ビーム溶接、抵抗溶接等の局所的な溶接方法が挙げられる。即ち、これらの溶接手段は、溶接の対象となる部分が局所的であるので熱的な影響は溶接部近傍のみに留まり、セル６自体への影響を避けることがきる。また、セルリード８の材料、厚み、パッド膜５の材料と貫通孔の配置などを変更することで、溶接の機械的あるいは熱的な衝撃による構成部材への影響を低減できる。上記構成にすることで、セラミックス等の材料からなるベース容器２に対してもクラックの発生による部材への損傷を回避することが可能である。
本実施の形態では、上述の溶接方法のうち、超音波溶接を採用している。

図３は、セル６に接続する一対のセルリード８と一対のパッド膜５とを示す図である。一対のセルリード８の先端は、パッド膜５の表面に置かれた後、超音波溶接機２０により溶接され、パッド膜５とセルリード８が接合される（図５参照）。本実施の形態では、超音波溶接を用いることで、セルリード８とパッド膜５の接合界面で、それぞれの部材を構成する材料の原子的な拡散が起こり、強固な接合が可能となる。

ここで、図３及び図５に示されるように、セルリード８におけるパッド膜５との接続部分である接続部８ａは、パッド膜５においてビア配線３の被覆位置を避けるように設けられている。ビア配線３の被覆位置におけるパッド膜５は、ビア配線３の凹凸の影響をうけて、平坦ではない。そこに圧力をかけ、溶接を行うと荷重が集中してベース容器２が損傷する可能性がある。また、ビア配線３付近のパッド膜５に圧力、熱、振動が加わり密着性が失われたり、パッド膜５にクラックや破れが発生したりすると、パッド膜５とビア配線３との電気的な接続が失われると共に、ビア配線３の上端面が電解質７と接触し、ビア配線が電解質７中に溶出することになる。そのため、パッド膜５においてビア配線３の被覆位置を避ける位置にセルリード８の接続部８ａを設け、ビア配線３の被覆位置に圧力、熱、振動が伝わらないようにしている。

図５及び図６を用いて超音波溶接の具体的な方法について説明する。超音波溶接機２０は、超音波溶接を行う対象物を載置するためのアンビル２４と、対象物を振動させるためのホーン２２とを有している。ホーン２２の先端部２２ａには、平面視において正方形状で、かつ断面視において逆台形状（逆截頭四角垂状）の凸状部２２ｂが設けられている。なお、本実施の形態の凸状部２２ｂはホーン２２の先端部２２ａに一体的に形成されているが、別体のチップに凸状部２２ｂを形成し、これをホーン２２の先端部２２ａに別途取り付けてもよい。図６に示されるように、この凸状部２２ｂの長さＬは、セルリード８の厚さＴ以上となるように形成されている。また凸状部２２ｂは、先端部２２ａにおいて３列×２行の計６個設けられている。

超音波溶接では、まず、超音波溶接機２０のアンビル２４の上にベース容器２を設置すると共に、パッド膜５の上にセルリード８を位置決めして密着させる。このとき、図５に示されるように、ベース容器２は凸状部２２ｂが長手方向に３個、短手方向に２個となる向きにアンビル２４の上に設置する。また、セル６は超音波溶接機２０のホーン２２の移動の妨げにならないように、ベース容器２の外に置かれる。次に、ホーン２２を図示しない移動機構によりアンビル２４側に下降させ、凸状部２２ｂを接続部８ａにあるセルリード８の上面に押し付ける。上述のように、凸状部２２ｂは、セルリード８の厚さＴ以上の長さを有しており、凸状部２２ｂが押し付けられた接続部８ａには、逆截頭四角垂状の凹み部８ｂが形成される。このとき、先端部２２ａは接続部８ａの凹み部８ｂ以外の領域とは接触しない。

凸状部２２ｂが接続部８ａにあるセルリード８を潰れきるまで押し付けた状態で、超音波溶接機２０が図示しない発振機構により数十ｋＨｚからなる超音波をホーン２２に加えることで、凸状部２２ｂがセルリード８とパッド膜５との境界部を擦り合わせる。これにより、セルリード８とパッド膜５との界面は、金属材料の清浄な表面同士の密着面となり、数十ミリ秒から数百ミリ秒の僅かな時間で圧接することができる。本実施の形態では、平面視において凹み部８ｂを囲むように略方形枠状の溶接部５ａが形成される（図４参照）。また、接続部８ａにおいては溶接部５ａが形成されず、凸状部２２ｂに押し付けられなかった領域では、セルリード８とパッド膜５の間に僅かな隙間を保った状態となる（図６参照）。

超音波溶接によれば、接合界面に自然酸化膜などの汚染が存在しても、接続抵抗がｍΩ台、あるいはｍΩ以下の十分に低い接合が可能となる。これによって、導電性接着剤などによる接合方法に比較して、接続抵抗を１０分の１から１００分の１に低減させることが出来る。また、接続抵抗値のバラツキを抑え、かつ経時変化の少ない接合が可能となる。

また、溶接部５ａの面積を大きくすることにより、接続抵抗値を一層低減できると共に、セルリード８とパッド膜５の間の引っ張り強度を向上させることができる。そのため、セルリード８を変形させて容器の内部にセル６を収納させる製造工程において、溶接の剥がれ等の不良の発生を抑制できるほか、完成した電気化学セル１の耐振動特性や落下衝撃特性などの機械的な信頼性を向上させることができる。

一方、超音波溶接に際し、接続部８ａにあるセルリード８を押し付ける面積が大きい場合、セルリード８をずらさずに保持するための圧力を得るためには大きな荷重が必要となる。そして、セルリード８を押し付ける荷重が増加すれば、ベース容器２が破損する可能性が生ずる。本実施の形態では、接続部８ａにおいてセルリード８を凸状部２２ｂで押し付けることにより、セルリード８をずらさず保持するための圧力を変えることなく、ベース容器２に掛かる荷重を小さくしている。

なお、凸状部２２ｂがセルリード８の表面に当接する際に、大きな衝撃とならないように注意することが好ましく、移動機構には、ダンパーなどの衝撃吸収機構を備えるのがよい。これにより、ベース容器２が破損をさらに抑制できる。

なお、超音波溶接においては、振動だけでなく、熱エネルギーと機械的な圧接力を併用することも可能である。

また、１つのパッド膜に１つのセルリード８を溶接していたがセルリード８の数は、複数であっても良い。活物質を担持する集電体の長さを長くしたい場合は、集電体に複数のセルリードを設けることができる。この場合には、これら複数のセルリード８を１つのパッド膜に接続できると抵抗分を低減することができ、好ましい。

（シールリング）
シールリング９は、図３に示されるように、ベース容器２のベース壁部２ｂの上端面の形状に合わせた四角枠状の断面を有しており、ベース壁部２ｂの上端面にロウ材を介して接合されている。このシールリング９は、熱膨張係数がセラミックスの熱膨張係数と近い材料、例えば、鉄・コバルト・ニッケル合金であるコバールなどを用いることができる。また、ロウ材は、Ａｇ−Ｃｕ合金やＡｕ−Ｃｕ合金などから形成されている。

（リッド）
リッド１０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、シールリング９の上面に接合されており、ベース容器２を密封している。リッド１０には、熱膨張係数がセラミックスの熱膨張係数と近いコバールや４２ａｌｌｏｙなどの合金にニッケルメッキを施したものが使用される。具体的には、コバールの０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度の厚みを有する薄板で、表面には２μｍから４μｍ程度の厚みで電解ニッケルメッキや無電解ニッケルメッキが施されたものが用いられる。このような材料を用いたリッド１０は、例えば、抵抗シーム溶接、レーザーシーム溶接などによってシールリング９に溶接させることができ、塞がれた状態のベース容器２内部の気密性を向上させる。

リッド１０とシールリング９を溶接する方法として用いられる抵抗シーム溶接では、リッド１０をシールリング９に当接させた後に、リッド１０の長辺側の略中心の２点に、対向した台形形状のローラー電極を配置して低電圧大電流を短時間流し、リッド１０の仮溶接（スポット溶接）が行われる。このようにして、リッド１０は仮に固定され、溶接作業中の振動等で位置がずれことはない。

続いて、例えば、長辺の端からローラー電極で長辺がなぞられるようにベース容器２とリッド１０が移動して溶接される。次に、ベース容器２とリッド１０は９０度回転され、同様に短辺が溶接される。このようにして、リッド１０の一周に亘って溶接が行われる。前述した仮固定においても、本抵抗シーム溶接においても、リッド１０とシールリング９との界面で、金とニッケルの拡散が発生し、気密で強固な拡散接合層が形成される。これにより、リッド１０は、ベース容器２に気密に封止される。

リッド１０とシールリング９の溶接は、レーザーの走査照射を用いても可能である。仮溶接を前述と同様に実施した後、レーザーを、リッド１０を一周するように走査照射する。これにより、リッド１０とシールリング９の界面で拡散接合層が形成される。この場合、リッド１０の接合側の面に銀と銅からなるロウ材のシートを貼ることにより、溶融温度をロウ材の温度まで低下させることも可能である。

なお、電解質７が常温で液体状の溶媒や支持塩からなり、リッド１０を封止する前に電解質７を充填する工程を採用する場合は、液体がリッド１０とシールリング９の界面に存在する場所が有得る。このような場合でも、シーム溶接を用いた接合は可能である。シーム溶接は、ローラー電極を使用するものでも、レーザーの走査照射を用いるものでもかまわない。前記界面に液体が存在しても気密な溶接が可能となるのは、界面に存在する液体は、溶接時に近傍の温度が急激に上昇するので蒸発して飛散することによるものと考えられる。

なお、シールリング９を使用せず、ベース容器２の上端面とリッド１０とをロウ材を介して接合させてもよい。

（製造方法）
次に、図７に示す電気化学セルの製造フローを参照しながら、本実施の形態の製造方法について説明する。まず、外装容器として、図１（ａ）及び（ｂ）に示す凹状の形状をなすベース容器２と、リッド１０を準備した。ベース容器２は、長辺が１０ｍｍ、短辺が８ｍｍ、高さが１．６６ｍｍ（最大１．８ｍｍ）であり、ベース容器２の底辺の厚みは０．４ｍｍである。材料としては、セラミックスで電子部品のパッケージを製造する時の標準的な材料を用いた。このベース容器２は、長方形状に打ち抜かれたベース底部２ａに対応するセラミックグリーンシートに、長方形枠状に打ち抜かれたベース壁部２ｂに対応するセラミックグリーンシートを貼り合せた後、約１５００℃で焼成することにより形成される。ビア配線３は外径を０．２ｍｍとし、ベース底面２ｃとベース下面２ｄを直接貫通するように、正極側と負極側にそれぞれ６個ずつ設けた。また、ビア配線３の表面にニッケルと金のメッキを施した。ベース下面２ｄには、一対の接続端子４が配置され、ビア配線３に接続している。接続端子４にはニッケルを下地とした金メッキが施されている（Ｓ１０）。

次に、ベース底面２ｃに、アルミニウムの蒸着膜からなる一対のパッド膜５を形成した。パッド膜５の寸法は、短辺２．４ｍｍ、長辺５ｍｍで厚みは約１５μｍ以上である（Ｓ１１）。

一方、リッド１０は、長辺が９ｍｍ、短辺が７ｍｍ、厚み０．１２５ｍｍのコバール板を準備し、表面に電解ニッケルメッキを施した（Ｓ２０）。

続いてセル６の準備をする。２０μｍの厚みを持つアルミニウムからなる集電体に活性炭、導電補助材、バインダ及び増粘材からなる活物質を塗工法によりコーティングしてシート電極とした（Ｓ３０）。適当な長さに切断した後、集電体の一端に、厚みが８０μｍで幅が１．５ｍｍ、長さ４ｍｍのアルミニウムの薄板を超音波溶接で取り付けてセルリード８とした（Ｓ３１）。セルリード８が溶接された正負一対のシート状の電極に、ポリテトラフルオロエチレンからなるセパレータを挟持させた後、巻芯を入れて、トラック状に巻回した。その後、巻芯を取り出し、隙間を軽くつぶして巻回電極とした（Ｓ３２）。

続いて、超音波溶接を行う。先に準備したベース容器２のパッド膜５の表面に、セルリード８を密着させて位置決めした。超音波溶接は、セルリード８を片方ずつ行った（Ｓ３３）。超音波溶接機２０の発振周波数は４０ｋＨｚとした。ホーン２２は鉄製であり、先端部２２ａにおいては２．０×１．５ｍｍの領域に３列×２行の計６個の凸状部２２ｂが形成されている。この凸状部２２ｂの長さＬは０．２ｍｍである。溶接のモードは、溶接中にセルリード８に供給するエネルギーを制御するモードとし、溶接エネルギーの設定値を５０〜１００Ｊの範囲とし、溶接時間を５０〜２０００ｍｓｅｃの範囲とした。ホーン２２が、エアー機構によりアルミニムからなるセルリード８の表面に降下した後、凸状部２２ｂがセルリード８の表面に食い込んで、セルリード８とパッド膜５の界面の間で振動することにより溶接が行われる。

なお、本実施の形態では、両電極のセルリード８に対して片方ずつ超音波溶接を行ったが、これに限らず、２つの接続部８ａを覆うことが可能な幅広のホーン２２を用意し、両電極のセルリード８を同時に溶接してもよい。例えば、先端部２２ａにおいて５．６×２．１ｍｍの領域に８列×３行の計２４個の凸状部２２ｂが形成されているホーン２２を使用して、両電極のセルリード８に対して同時に超音波溶接を行うことができる。この場合、片側のセルリード８におけるパッド膜５との接続部８ａでは、３列×３行の計９個の凹み部８ｂが形成される。すなわち、パッド膜５の存在しない２列の凸状部２２ｂはセルリード８とは接触せず、両側３列の凸状部２２ｂにより凹み部８ｂが形成される。

溶接終了後、セルリード８を折り畳むようにしてセル６をベース容器２の中に収納した。この時に、セルリード８がシールリング９に接触しないように注意した（Ｓ３４）。セルのショートを回避するためである。

次に、セル６が収納されたベース容器２を、液体の電解質７の中に浸漬させ、１時間真空脱泡した。ここで、電解質７の支持塩はスピロビピロリジニウムテトラフルオロボレートであり、非水溶媒としてポリカーボネートとエチレンカーボネートの混合液を用いた（Ｓ３５）。続いて、大気圧に戻して、電解質７中からセル６が収納されたベース容器２を取り出した後に、窒素雰囲気下でリッド１０をシールリング９に当接し、長辺側の２点の仮溶接を行い、続いて長辺側と短辺側をこの順に連続して抵抗シーム溶接を行い気密に封止した（Ｓ３６）。このようにして本実施の形態の電気化学セル１を作製した。なお、最後に作製した電気化学セル１の電気特性検査を行う（Ｓ３７）。項目としては等価直列抵抗及び容量の測定であるがこれに限らない。

（第１の実施の形態のまとめ）
本実施の形態の電気化学セル１は、凹状のベース容器２の中に発電素子であるセル６が収納される共に、セル６から延出されるセルリード８がベース容器２のベース底面２ｃに形成されたパッド膜５に溶接されている。ここで、本実施の形態は、セルリード８におけるパッド膜５との接続部８ａにおいて、超音波溶接機２０のホーン２２の先端部２２ａに設けられた凸状部２２ｂが押し付けられることにより形成される複数の凹み部８ｂを有している。

超音波溶接を行う場合は、接続部８ａにおいてセルリード８が潰れきる程度に凸状部２２ｂが押し付けられると共に、ホーン２２に振動を加えることにより、セルリード８とパッド膜５との境界部に平面視において凹み部８ｂを囲むように溶接部５ａが形成される。

このように、本実施の形態では、超音波溶接機２０のホーン２２（凸状部２２ｂ）をセルリード８におけるパッド膜５との接続部８ａの全面ではなく、凹み部８ｂが形成される一部の面に対して押し付けることで、セルリード８とパッド膜５との溶接が行われる。

ここで、従来技術である比較例との対比により本実施の形態の効果を説明する。図１６及び図１７に比較例を示す。なお、本実施の形態と同じ構成には同じ符号を付している。図１６に示されるように比較例のベース容器２においてもベース底面２ｃにパッド膜５が形成されている。ここで、セルリード８におけるパッド膜５との接続部８ａに対して、超音波溶接機２０のホーン２２の先端部２２ａが押し付けられると共に振動が加えられることにより、図１７に示されるように、セルリード８とパッド膜５との境界部の全面に溶接部５ａが形成される。

ここで、セラミックス製のベース容器２のベース底部２ａにはパッド膜５やビア配線３の形成及びベース壁部２ｂの張り合わせのため、これらパッド膜５やビア配線３及びベース壁部２ｂに起因して生ずる応力により、ベース容器２は下面が湾曲している場合がある(図１６参照)。このようなベース容器２において、超音波溶接を行う際、ベース容器２をアンビル２４の上に設置し、ホーン２０をセルリード８のパッド膜５との接続部８ａ全面に押し付けると、押し付ける際の荷重によりベース容器２が破損することがある。また、ベース容器２の下面が湾曲していない場合であってもホーン２０を押し付ける荷重が大きいとベース容器２が破損することがある。

これに対し、本実施の形態の電気化学セル１によれば、超音波溶接の際、ホーン２２（凸状部２２ｂ）をセルリード８におけるパッド膜５との接続部８ａの全面ではなく一部の面に対して押し付ける。これにより、セルリード８を保持するのに必要な圧力を変えることなく、ベース容器２に掛かる荷重を小さくすることができ、ベース容器２の破損が抑制される。

また、本実施の形態では凹み部８ｂが形成されることでセルリード８が潰れきった場合でも凹み部８ｂの周囲に形成される略方形枠状の溶接部５ａにより良好な接続を得ることができる。ここで、本実施の形態では、略方形枠状の溶接部５ａの内縁と外縁との幅Ｂはセルリード８の厚さＴ以上の値となるように形成されている（図６参照）。すなわち、本実施の形態では、セルリード８の厚さＴ以上の幅の溶接部５ａが形成される。そのため、本実施の形態の電気化学セル１によれば、厚さの薄いセルリード８を溶接する場合でも溶接部５ａにおける破断を抑制することができる。

さらに、本実施の形態の溶接部５ａは、配列方向（セルリード８の幅方向又は長さ方向）において、両端部にある溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている（図４参照）。ここで、溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がセルリード８の幅Ｗの半分を下回ると、配列方向に対して斜め方向に力が集中しやすく、溶接部５ａの角部から破断しやすい。これに対して、本実施の形態では、溶接部５ａの配列方向において、溶接部５ａによる固定部分の距離はセルリード８の幅Ｗの半分以上の距離を確保している。すなわち、本実施の形態の電気化学セル１によれば、セル６をベース容器２内に収納する際、セルリード８が引っ張られたり、折り曲げられたりした場合における溶接部５ａの破断を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、３列×２行の計６個の凸状部２２ｂが形成されているホーン２２を使用して、各電極のセルリード８に対して３列×２行の計６個の凹み部８ｂを形成したが、凸状部２２ｂ及び凹み部８ｂの配列（列方向及び行方向の数）や大きさ（幅）はこの限りではない。ベース容器２、セルリード８、及びパッド膜５などの材質、形状、大きさなどによって選択することができる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、各セルリード８におけるパッド膜５との接続部分である接続部８ａにおいて複数の凹み部８ｂが形成され、それぞれの凹み部８ｂを囲むように略方形枠状の溶接部５ａが形成されていた。これに対し第２の実施の形態では、接続部８ａにおいて複数の凹み部８ｂが形成されているものの、溶接部５ａは平面視において凹み部８ｂと対応する位置に形成されている。以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

具体的には、各セルリード８の接続部８ａは、超音波溶接機２０の凸状部２２ｂが押し付けられることにより格子状に配列された６個の凹み部８ｂを有している。本実施の形態の凹み部８ｂは、平面視において正方形状（図８参照）で、かつ断面視において逆台形状（図９参照）である逆截頭四角垂状に形成されている。なお、本実施の形態の各凹み部８ｂは、図９に示されるように、その底面がパッド膜５の上面よりも高い位置となるように形成されており、凹み部８ｂにおいては、セルリード８が潰れた状態とされている。補足すると、本実施の形態では、第１の実施の形態の凹み部８ｂのようにセルリード８は潰れきってはいない。つまり、本実施の形態の凹み部８ｂは、超音波溶接機２０の凸状部２２ｂがセルリード８を押し付ける際の圧力を第１の実施の形態よりも低く設定して形成されたものである。

また、図８及び図９に示されるように、本実施の形態では、平面視における凹み部８ｂに対応する位置であって、セルリード８とパッド膜５との境界部に略正方形状の溶接部５ａが形成されている。ここで、略正方形状の溶接部５ａの幅をＢとし、セルリード８の厚さをＴ、凹み部８ｂの幅をＣとすると、溶接部５ａの幅Ｂはセルリード８の厚さＴ以上凹み部８ｂの幅Ｃ以下の値とされている。

さらに、本実施の形態の溶接部５ａは、配列方向において、両端部にある溶接部５ａの外端部同士の距離がセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。具体的には、図８に示されるように、セルリード８の幅方向において両端部にある溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１がセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成され、セルリード８の長さ方向において両端部にある溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ２がセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

ここで、セルリード８のパッド膜５への溶接方法については、第１の実施の形態と同じである。すなわち、超音波溶接に際し、ホーン２２を図示しない移動機構によりアンビル２４側に下降させ、凸状部２２ｂを接続部８ａにあるセルリード８の上面に押し付ける。このときの圧力は、セルリード８が潰れきらない程度であって、超音波溶接における振動時にセルリード８を保持する凸状部２２ｂがずれない程度とする。

そして、本実施の形態では、平面視において凹み部８ｂに対応する位置に溶接部５ａが形成される。接続部８ａにおいて溶接部５ａが形成されず、凸状部２２ｂに押し付けられなかった領域では、セルリード８とパッド膜５の間に僅かな隙間を保った状態となる（図９参照）。

（第２の実施の形態のまとめ）
以上のように構成された第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、本実施の形態の電気化学セル１によれば、超音波溶接の際、ホーン２２（凸状部２２ｂ）をセルリード８におけるパッド膜５との接続部８ａの全面ではなく一部の面に対して押し付ける。これにより、セルリード８を保持するのに必要な圧力を変えることなく、ベース容器２に掛かる荷重を小さくすることができ、ベース容器２の破損が抑制される。

また、本実施の形態では凹み部８ｂに対応する位置に形成される溶接部５ａにより良好な接続を得ることができる。特に、本実施の形態の溶接部５ａは、図８に示されるように、その幅Ｂがセルリード８の厚さＴ以上凹み部８ｂの幅Ｃ以下の値となるように形成されている。すなわち、本実施の形態では、凹み部８ｂの領域内にセルリード８の厚さＴ以上の幅の溶接部５ａが形成される。そのため、本実施の形態の電気化学セル１によれば、厚さの薄いセルリード８を溶接する場合でも溶接部５ａにおける破断を抑制することができる。

さらに、本実施の形態の溶接部５ａは、配列方向（セルリード８の幅方向又は長さ方向）において、両端部にある溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている（図８参照）。上述のように、溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がセルリード８の幅Ｗの半分を下回ると、配列方向に対して斜め方向に力が掛かりやすく、溶接部５ａの角部から破断しやすい。これに対して、本実施の形態では、溶接部５ａの配列方向において、溶接部５ａによる固定部分の距離はセルリード８の幅Ｗの半分以上の距離を確保している。すなわち、本実施の形態の電気化学セル１によれば、セル６をベース容器２内に収納する際、セルリード８が引っ張られたり、折り曲げられたりした場合における溶接部５ａの破断を抑制することができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、第２の実施の形態の特徴に加えて、次の特徴を有している。すなわち、図１０に示されるように、超音波溶接機２０のホーン２２における複数の凸状部２２ｂの先端には、セルリード８の厚さに満たない深さの溝部２２ｃが形成されている。本実施の形態の溝部２２ｃは、ホーン２２の先端部２２ａにナール加工を施すことで形成された微細な溝である。上述のとおり、溝部２２ｃの深さはセルリード８の厚さに満たない深さであって、超音波溶接の際、凸状部２２ｂがセルリード８を押し付けた場合にセルリード８の表面に適切に食い込みが生ずるように形成されている。

（第３の実施の形態のまとめ）
第３の実施の形態によれば、超音波溶接の際、凸状部２２ｂの数が少なく凸状部２２ｂとセルリード８との接触面積が小さくなる場合であっても、振動時にずれを生じることなくセルリード８は保持される。

なお、本実施の形態では、凸状部２２ｂの先端にセルリード８の厚さに満たない深さの溝部２２ｃを形成したが、この限りではない。例えば、溝部２２ｃに代えてセルリード８の厚さに満たない突起部を形成してもよいし、この突起部と溝部２２ｃとを両方形成してもよい。いずれの場合であっても、凸状部２２ｂがセルリード８を押し付けた場合にセルリード８の表面に適切に食い込みが発生すればよい。

（変形例）
以上、第１から第３の実施の形態について説明したが、各実施の形態に対しては以下の変形例を適用することが可能である。

（変形例１及び変形例２）
図１１（ａ）に変形例１、及び図１１（ｂ）に変形例２を示す。変形例１及び変形例２は、超音波溶接機２０のホーン２２の先端の形状を変更して溶接部５ａを製造した例である。具体的には、変形例１及び変形例２を製造する際に使用する超音波溶接機２０のホーン２２は、先端部２２ａに矩形枠状の凸状部を備えている。

ここで、第１の実施の形態のように、超音波溶接の際、接続部８ａにおいてセルリード８が潰れきる程度に凸状部を押し付けると共に振動を加えることにより、図１１（ａ）に示されるように、セルリード８とパッド膜５との境界部に平面視において矩形枠状の凹み部８ｂと、凹み部８ｂの内側と外側にそれぞれ略矩形枠状の溶接部５ａとを備えた変形例１が形成される。

変形例１では、内側の溶接部５ａにおける内縁と外縁との幅Ｂは、セルリード８の厚さＴ以上の値となるように形成されている。また、外側の溶接部５ａにおける内縁と外縁との幅Ｂについても、セルリード８の厚さＴ以上の値となるように形成されている。さらに、変形例１では、外側の溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

また、第２の実施の形態のように、超音波溶接の際、接続部８ａにおいてセルリード８が潰れきらない程度に凸状部を押し付けると共に振動を加えることにより、図１１（ｂ）に示されるように、セルリード８とパッド膜５との境界部に平面視において矩形枠状の凹み部８ｂと、この凹み部８ｂに対応する位置に略矩形枠状の溶接部５ａとを備えた変形例２が形成される。

変形例２では、溶接部５ａの幅Ｂは、セルリード８の厚さＴ以上凹み部８ｂの幅Ｃ以下の値となるように形成されている。さらに、変形例２では、溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

以上のように形成された変形例１は第１の実施の形態と同様の効果を奏し、変形例２は第２の実施の形態と同様の効果を奏する。

（変形例３及び変形例４）
図１２（ａ）に変形例３、及び図１２（ｂ）に変形例４を示す。変形例３及び変形例４は、超音波溶接機２０のホーン２２の先端の形状を変更して溶接部５ａを製造した例である。具体的には、変形例３及び変形例４を製造する際に使用する超音波溶接機２０のホーン２２は、先端部２２ａに円柱状の複数の凸状部を備えている。

ここで、第１の実施の形態のように、超音波溶接の際、接続部８ａにおいてセルリード８が潰れきる程度に複数の凸状部を押し付けると共に振動を加えることにより、図１２（ａ）に示されるように、セルリード８とパッド膜５との境界部に平面視において円形状の凹み部８ｂと、凹み部８ｂを囲むように円環状の溶接部５ａとを備えた変形例３が形成される。

変形例３では、溶接部５ａにおける内縁と外縁との幅Ｂは、セルリード８の厚さＴ以上の値となるように形成されている。また、変形例３では、溶接部５ａの配列方向において、溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

また、第２の実施の形態のように、超音波溶接の際、接続部８ａにおいてセルリード８が潰れきらない程度に複数の凸状部を押し付けると共に振動を加えることにより、図１２（ｂ）に示されるように、セルリード８とパッド膜５との境界部に平面視において円形状の凹み部８ｂと、この凹み部８ｂに対応する位置に円形状の溶接部５ａを備えた変形例４が形成される。

変形例４では、溶接部５ａの幅Ｂは、セルリード８の厚さＴ以上凹み部８ｂの幅Ｃ以下の値となるように形成されている。また、変形例４では、溶接部５ａの配列方向において、溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

以上のように形成された変形例３は第１の実施の形態と同様の効果を奏し、変形例４は第２の実施の形態と同様の効果を奏する。

（変形例５及び変形例６）
図１３（ａ）に変形例５、及び図１３（ｂ）に変形例６を示す。変形例５及び変形例６は、超音波溶接機２０のホーン２２の先端の形状を変更して溶接部５ａを製造した例である。具体的には、変形例５及び変形例６を製造する際に使用する超音波溶接機２０のホーン２２は、先端部２２ａに六角柱状の複数の凸状部を備えている。

ここで、第１の実施の形態のように、超音波溶接の際、接続部８ａにおいてセルリード８が潰れきる程度に複数の凸状部を押し付けると共に振動を加えることにより、図１３（ａ）に示されるように、セルリード８とパッド膜５との境界部に平面視において六角形状の凹み部８ｂと、凹み部８ｂを囲むように略六角枠状の溶接部５ａとを備えた変形例５が形成される。

変形例５では、溶接部５ａにおける内縁と外縁との幅Ｂは、セルリード８の厚さＴ以上の値となるように形成されている。また、変形例５では、溶接部５ａの配列方向において、溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

また、第２の実施の形態のように、超音波溶接の際、接続部８ａにおいてセルリード８が潰れきらない程度に複数の凸状部を押し付けると共に振動を加えることにより、図１３（ｂ）に示されるように、セルリード８とパッド膜５との境界部に平面視において六角形状の凹み部８ｂと、この凹み部８ｂに対応する位置に略六角形状の溶接部５ａを備えた変形例６が形成される。

変形例６では、溶接部５ａの幅Ｂは、セルリード８の厚さＴ以上凹み部８ｂの幅Ｃ以下の値となるように形成されている。また、変形例６では、溶接部５ａの配列方向において、溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

以上のように形成された変形例５は第１の実施の形態と同様の効果を奏し、変形例６は第２の実施の形態と同様の効果を奏する。

（変形例７及び変形例８）
図１４（ａ）に変形例７、及び図１４（ｂ）に変形例８を示す。変形例７及び変形例８は、超音波溶接機２０のホーン２２の先端の形状を変更して溶接部５ａを製造した例である。具体的には、変形例７及び変形例８を製造する際に使用する超音波溶接機２０のホーン２２は、先端部２２ａに三角柱状の複数の凸状部を備えている。

ここで、第１の実施の形態のように、超音波溶接の際、接続部８ａにおいてセルリード８が潰れきる程度に複数の凸状部を押し付けると共に振動を加えることにより、図１４（ａ）に示されるように、セルリード８とパッド膜５との境界部に平面視において三角形状の凹み部８ｂと、凹み部８ｂを囲むように略三角枠状の溶接部５ａとを備えた変形例７が形成される。

変形例７では、溶接部５ａにおける内縁と外縁との幅Ｂは、セルリード８の厚さＴ以上の値となるように形成されている。また、変形例７では、溶接部５ａの配列方向において、溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

また、第２の実施の形態のように、超音波溶接の際、接続部８ａにおいてセルリード８が潰れきらない程度に複数の凸状部を押し付けると共に振動を加えることにより、図１４（ｂ）に示されるように、セルリード８とパッド膜５との境界部に平面視において三角形状の凹み部８ｂと、この凹み部８ｂに対応する位置に略三角形状の溶接部５ａを備えた変形例８が形成される。

変形例８では、溶接部５ａの幅Ｂは、セルリード８の厚さＴ以上凹み部８ｂの幅Ｃ以下の値となるように形成されている。また、変形例８では、溶接部５ａの配列方向において、溶接部５ａの外端部同士の距離Ｄ１及びＤ２がそれぞれセルリード８の幅Ｗの半分以上となるように形成されている。

以上のように形成された変形例７は第１の実施の形態と同様の効果を奏し、変形例８は第２の実施の形態と同様の効果を奏する。

（変形例９）
本実施の形態の変形例９について図１５（ａ）に基づいて説明する。本変形例の電気化学セル１は、セラミックスの平板のみからなるベース容器２と、凹状の形状からなる金属製のキャビティ型リッド１０ａを外装容器としたものであり、図１５（ａ）は、断面図を示している。外装容器の内部には、本実施の形態と同様に、セル６と、一対のセルリード８と、電解質７とが収納され、セルリード８とベース容器２に形成されたパッド膜５とは溶接により接続されている。

図１５（ａ）に示されるように、キャビティ型リッド１０ａは、セル６等を覆うように、その開口部をベース容器２の周囲に設けられたシールリング９に当接させて溶接されている。この溶接には、レーザーによるシーム溶接が好ましい。また、シーム溶接を行う際は、図１５（ａ）矢印方向から走査照射される。ローラー電極を用いた抵抗シーム溶接では、ローラー電極がキャビティ型リッド１０ａの段差に接触しやすく、ローラー電極を接合部に適切に当接させることが難しくなる。

キャビティ型リッド１０ａでは、キャビティ型リッド１０ａの底面部（図中では上端部）に小孔を設けている。これは、ベース容器２とキャビティ型リッド１０ａを溶接した後に、電解質７をこの小孔から充填し、その後に封止栓１０ｂを用いて気密に封止できるように意図されたものである。これにより、シールリング９とキャビティ型リッド１０ａの接合面との間に電解質７が存在することによる、封止作業の能率低下を防ぐことができる。ベース容器２の内側面に形成されるパッド膜５の材料やその厚みの範囲、ビア配線３の構造やその個数、セルリード８とパッド膜５との接合手段は、前述と同様であるので記載を省略する。

本実施の形態の変形例１０について図１５（ｂ）に基づいて説明する。本変形例の電気化学セル１は、図１５（ａ）に示す変形例９と同様の構成であるが、平板状のベース容器２の周囲に配置されるシールリング９が、ベース容器２に設けられたステップにはめ込まれていて、シールリング９とベース内側面との高さの差が十分に小さく抑えられている。これにより、キャビティ型リッド１０ａを逆さまにした状態で電解質７を充填した後に、セル６をキャビティ型リッド１０ａの中に配置しても、キャビティ型リッド１０ａから溢れ出る電解質量を少なくできる。従って、図１５（ｂ）の構成にすることによって、電解質７が充填された状態でもベース容器２とキャビティ型リッド１０ａとの溶接を容易に行うことが出来る。そのため、変形例９におけるキャビティ型リッド１０ａの小孔は不要で、封止栓１０ｂによる封止工程も省略できる。

以上、変形例９及び変形例１０のセラミックスのベース容器２は平板状であるが、平板状のベース容器２に対してホーン２０を押し付けて超音波溶接を行う場合についても上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、変形例９及び変形例１０によれば、凸状部２２ｂが接続部８ａの一部の面を押し付けることで、セルリード８を保持するのに必要な圧力を変えることなく、ベース容器２に掛かる荷重を小さくすることができる。これにより、平板状のベース容器２においても破損が抑制される。

（補足）
以上、本発明における電子デバイスの実施の形態としてベース容器２の内部に発電素子であるセル６を収納した電気化学セル１について説明したが、本発明における電子デバイスはこれに限らない。例えば、ベース容器２の内部に電子素子として水晶振動子、水晶発振器、加速度センサ、角速度センサ、磁気センサ、圧力センサ、赤外線センサなどを収納した電子デバイスにも適用することができる。

各実施の形態は、本明細書に記述された変形例や実施例に限定されることなく、実施の形態の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることはもちろんである。例えば、請求項で限定しない限り、複数のリードは全てパッド膜に接続されている必要はなく、一部のリードを金属製のリッドに接続してもよい。

１ 電気化学セル（電子デバイス） ２ ベース容器
２ａ ベース底部 ２ｂ ベース壁部
２ｃ ベース底面 ２ｄ ベース下面
２ｅ ベース側面 ３ ビア配線
４ 接続端子 ５ パッド膜
５ａ 溶接部 ６ セル（電子素子）
７ 電解質 ８ セルリード（リード）
８ａ 接続部 ８ｂ 凹み部
９ シールリング １０ リッド
１０ａ キャビティ型リッド １０ｂ 封止栓
２０ 超音波溶接機 ２２ ホーン
２２ａ 先端部 ２２ｂ 凸状部
２２ｃ 溝部 ２４ アンビル

Claims (6)

1. ベース容器と
   前記ベース容器の底面に形成された金属製のパッド膜と、
   前記パッド膜と接続され、かつ前記ベース容器の底面から下面にかけて形成されたベース内配線と、
   前記ベース容器の中に収納される電子素子と、
   前記電子素子から延出され、超音波溶接により前記パッド膜に接続されるリードと、を少なくとも備え、
   前記リードにおける前記パッド膜との接続部に形成された複数の凹み部と、
   平面視において前記凹み部を囲むように前記リードと前記パッド膜との境界部に形成された溶接部と、
   を備える電子デバイス。
2. 前記溶接部の内縁と外縁との幅は、前記リードの厚さ以上である請求項１記載の電子デバイス。
3. ベース容器と
   前記ベース容器の底面に形成された金属製のパッド膜と、
   前記パッド膜と接続され、かつ前記ベース容器の底面から下面にかけて形成されたベース内配線と、
   前記ベース容器の中に収納される電子素子と、
   前記電子素子から延出され、超音波溶接により前記パッド膜に接続されるリードと、を少なくとも備え、
   前記リードにおける前記パッド膜との接続部に形成された複数の凹み部と、
   平面視における前記凹み部に対応する位置であって、前記リードと前記パッド膜との境界部に形成され、かつ前記リードの厚さ以上前記凹み部の幅以下の幅を有する溶接部と、
   を備える電子デバイス。
4. 前記複数の溶接部は格子状に配列されており、
   前記溶接部の配列方向において、前記溶接部の外端部同士の距離は前記リードの幅の半分以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の電子デバイスの製造方法であって、
   振動溶接機のホーンの先端部に設けられ前記リードの厚さ以上の長さを有する複数の凸状部を、前記パッド膜の表面に配置された前記リードに押し付けて前記複数の凹み部を形成し、
   前記振動溶接機により前記ホーンを振動させることにより、前記溶接部を形成する電子デバイスの製造方法。
6. 複数の前記凸状部の先端には、前記リードの厚さに満たない深さの溝部及び／又は前記リードの厚さに満たない高さの突起部が形成されている請求項５に記載の電子デバイスの製造方法。