JP2023143252A - solid battery package - Google Patents

solid battery package Download PDF

Info

Publication number
JP2023143252A
JP2023143252A JP2022050531A JP2022050531A JP2023143252A JP 2023143252 A JP2023143252 A JP 2023143252A JP 2022050531 A JP2022050531 A JP 2022050531A JP 2022050531 A JP2022050531 A JP 2022050531A JP 2023143252 A JP2023143252 A JP 2023143252A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid
substrate
layer
state battery
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022050531A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高之 長野
Takayuki Nagano
義人 二輪
Yoshito Niwa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2022050531A priority Critical patent/JP2023143252A/en
Publication of JP2023143252A publication Critical patent/JP2023143252A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

To provide a solid battery package which copes with: cracking of the solid battery package caused by charging/discharging of a solid battery; removal of a coating part; and fracture of an internal structure of the solid battery due to lack of binding force of the coating part.SOLUTION: A solid battery package comprises: a substrate 200; a solid battery 100 provided on the substrate; and a coating part 150 made at least of a coating insulation layer 160 provided on the substrate in a manner coating the solid battery and a coating inorganic layer 170 provided outside the coating insulation layer. The coating insulation layer contains resin and has an elastic modulus of 100 MPa or higher and a fracture strain of 2.5% or higher.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、固体電池パッケージに関する。より具体的には、本発明は、基板実装に適するようにパッケージ化された固体電池に関する。 The present invention relates to solid state battery packages. More specifically, the present invention relates to solid state batteries packaged to be suitable for board mounting.

従前より、繰り返しの充放電が可能な二次電池が様々な用途に用いられている。例えば、二次電池は、スマートフォンおよびノートパソコン等の電子機器の電源として用いられたりする。 BACKGROUND ART Secondary batteries that can be repeatedly charged and discharged have been used for various purposes. For example, secondary batteries are used as power sources for electronic devices such as smartphones and notebook computers.

二次電池においては、充放電に寄与するイオン移動のための媒体として液体の電解質が一般に使用されている。つまり、いわゆる電解液が二次電池に用いられている。しかしながら、そのような二次電池においては、電解液の漏出防止点で安全性が一般に求められる。また、電解液に用いられる有機溶媒等は可燃性物質ゆえ、その点でも安全性が求められる。 In secondary batteries, a liquid electrolyte is generally used as a medium for ion movement that contributes to charging and discharging. In other words, so-called electrolytes are used in secondary batteries. However, in such secondary batteries, safety is generally required in terms of preventing electrolyte leakage. Furthermore, since the organic solvent used in the electrolyte is a flammable substance, safety is also required in this respect.

そこで、電解液に代えて、固体電解質を用いた固体電池について研究が進められている。 Therefore, research is underway on solid-state batteries that use solid electrolytes instead of electrolytes.

国際公開第2020/031424号International Publication No. 2020/031424

固体電池は、他の電子部品と共にプリント配線板などに実装されて使用されることが考えられ、その場合には実装に適した構造が求められる。例えば、基板上に固体電池が配置されて形成される固体電池パッケージは、基板に外部との電気接続を担わせることで、実装に資するものとなる。また、固体電池パッケージにおいて、基板上に配置された固体電池を覆う被覆部が設けられることがある。 It is conceivable that a solid-state battery will be used by being mounted on a printed wiring board or the like together with other electronic components, and in that case, a structure suitable for mounting is required. For example, a solid-state battery package formed by disposing a solid-state battery on a substrate facilitates mounting by having the substrate take charge of electrical connection with the outside. Further, in a solid state battery package, a covering portion that covers a solid state battery arranged on a substrate is sometimes provided.

ここで、本発明者は下記の点で改善すべき点があることを見出した。具体的には、固体電池パッケージでは、固体電池の充放電による体積変化により、固体電池および固体電池パッケージを構成する部材(以下、「パッケージ構成部材」とも称する)に亀裂が発生し、固体電池が配置された基板から固体電池を覆う被覆部が剥離する虞がある。更には、固体電池を覆う被覆部の拘束力が不足することにより、固体電池の内部構造が破壊される虞がある。 Here, the present inventor found that there are points to be improved in the following points. Specifically, in a solid-state battery package, cracks occur in the solid-state battery and the members that make up the solid-state battery package (hereinafter also referred to as "package constituent members") due to changes in volume due to charging and discharging of the solid-state battery, causing the solid-state battery to deteriorate. There is a possibility that the covering portion covering the solid state battery may peel off from the substrate on which it is placed. Furthermore, there is a possibility that the internal structure of the solid-state battery may be destroyed due to insufficient binding force of the covering portion that covers the solid-state battery.

本発明はかかる課題に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の目的は、固体電池の充放電に起因する固体電池パッケージの亀裂発生と、被覆部の剥離の発生と、被覆部の拘束力不足による固体電池の内部構造の破壊とに対処した固体電池パッケージを提供することである。 The present invention has been made in view of this problem. That is, an object of the present invention is to deal with the occurrence of cracks in solid-state battery packages caused by charging and discharging of solid-state batteries, the occurrence of peeling of coating parts, and the destruction of the internal structure of solid-state batteries due to insufficient binding force of coating parts. Our objective is to provide solid state battery packages.

本発明の一実施形態では、基板と、前記基板に設けられた固体電池と、前記基板上で前記固体電池を覆うように設けられた被覆絶縁層と前記被覆絶縁層の外側に設けられた被覆無機層とから少なくとも構成された被覆部とを備え、
前記被覆絶縁層は樹脂を含み、弾性率が100MPa以上、かつ、破壊ひずみが2.5%以上である、固体電池パッケージが提供される。
In one embodiment of the present invention, the present invention includes a substrate, a solid state battery provided on the substrate, a covering insulating layer provided on the substrate to cover the solid state battery, and a covering provided outside the covering insulating layer. and a covering portion made up of at least an inorganic layer,
A solid battery package is provided in which the covering insulating layer contains a resin, has an elastic modulus of 100 MPa or more, and a breaking strain of 2.5% or more.

本発明の一実施形態にかかる固体電池パッケージによれば、固体電池の充放電に起因する固体電池パッケージの亀裂発生と、被覆部の剥離の発生と、被覆部の拘束力不足による固体電池の内部構造の破壊とを抑制することができる。 According to the solid-state battery package according to an embodiment of the present invention, cracks in the solid-state battery package due to charging and discharging of the solid-state battery, peeling of the coating part, and internal parts of the solid-state battery due to insufficient binding force of the coating part. Destruction of the structure can be suppressed.

図1は、固体電池の内部構成を模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of a solid-state battery. 図2は、本発明の一実施形態に係る固体電池パッケージの構成を模式的に示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a solid-state battery package according to an embodiment of the present invention. 図3Aは、本発明の一実施形態に係る固体電池パッケージの製造プロセスを模式的に示した工程断面図である。FIG. 3A is a process cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a solid-state battery package according to an embodiment of the present invention. 図3Bは、本発明の一実施形態に係る固体電池パッケージの製造プロセスを模式的に示した工程断面図である。FIG. 3B is a process cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a solid battery package according to an embodiment of the present invention. 図3Cは、本発明の一実施形態に係る固体電池パッケージの製造プロセスを模式的に示した工程断面図である。FIG. 3C is a process cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a solid battery package according to an embodiment of the present invention. 図3Dは、本発明の一実施形態に係る固体電池パッケージの製造プロセスを模式的に示した工程断面図である。FIG. 3D is a process cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a solid state battery package according to an embodiment of the present invention. 図3Eは、本発明の一実施形態に係る固体電池パッケージの製造プロセスを模式的に示した工程断面図である。FIG. 3E is a process cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of a solid battery package according to an embodiment of the present invention.

本明細書でいう「固体電池パッケージ」は、広義には、外部環境から固体電池が保護されるように構成された固体電池デバイス(または固体電池品)のことを指しており、狭義には、外部環境の水蒸気が固体電池の内部へと進入しないように透過バリアが施されている固体電池のことを指している。ここでいう「水蒸気」とは、大気中の水蒸気に代表される水分を指しており、ある好適な態様ではガス形態を有する水蒸気のみならず、液体状の水をも包括した水分を意味している。好ましくは、そのような水分透過が防止された固体電池パッケージは、基板実装に適するようにパッケージ化されており、特には表面実装に適するようにパッケージ化されている。よって、ある好適な態様では、本発明の電池はSMDタイプの電池となっている。実装に資する基板を備えると共に外部環境から固体電池が保護された固体電池品のことを指している。 In a broad sense, the term "solid battery package" as used herein refers to a solid battery device (or solid battery product) configured to protect a solid battery from the external environment, and in a narrow sense, This refers to a solid-state battery that has a permeation barrier that prevents water vapor from the external environment from entering the solid-state battery. "Water vapor" here refers to moisture represented by water vapor in the atmosphere, and in a preferred embodiment, it refers to moisture that includes not only water vapor in gas form but also liquid water. There is. Preferably, such a moisture permeation-proof solid state battery package is packaged to be suitable for board mounting, particularly for surface mounting. Therefore, in a preferred embodiment, the battery of the present invention is an SMD type battery. This refers to a solid-state battery product that is equipped with a board that facilitates mounting and that protects the solid-state battery from the external environment.

本明細書でいう「断面視」とは、固体電池を構成する各層の積層方向に基づく厚み方向に対して略垂直な方向から捉えた場合の形態(端的にいえば、厚み方向に平行な面で切り取った場合の形態)に基づいている。本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”および“左右方向”は、それぞれ図中における上下方向および左右方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材・部位または同じ意味内容を示すものとする。ある好適な態様では、鉛直方向下向き(すなわち、重力が働く方向)が「下方向」/「底面側」に相当し、その逆向きが「上方向」/「頂面側」に相当すると捉えることができる。 In this specification, "cross-sectional view" refers to the form viewed from a direction approximately perpendicular to the thickness direction based on the stacking direction of each layer constituting the solid-state battery (simply put, a plane parallel to the thickness direction). (form when cut out). The "vertical direction" and "horizontal direction" used directly or indirectly in this specification correspond to the vertical direction and the horizontal direction in the drawings, respectively. Unless otherwise specified, the same reference numerals or symbols indicate the same members/parts or the same meanings. In a preferred embodiment, the vertically downward direction (that is, the direction in which gravity acts) corresponds to the "downward direction"/"bottom side", and the opposite direction corresponds to the "upward direction"/"top side". I can do it.

本発明でいう「固体電池」は、広義にはその構成要素が固体から構成されている電池を指し、狭義にはその構成要素(特に好ましくは全ての構成要素)が固体から構成されている全固体電池を指している。ある好適な態様では、本発明における固体電池は、電池構成単位を成す各層が互いに積層するように構成された積層型固体電池であり、好ましくはそのような各層が焼結体から成っている。なお、「固体電池」は、充電および放電の繰り返しが可能な、いわゆる「二次電池」のみならず、放電のみが可能な「一次電池」をも包含する。本発明のある好適な態様に従うと「固体電池」は二次電池である。「二次電池」は、その名称に過度に拘泥されるものではなく、例えば、蓄電デバイスなども包含し得る。 In the present invention, the term "solid battery" refers to a battery whose components are made of solid materials, and in a narrow sense, it refers to batteries whose components (preferably all components) are made of solid materials. Refers to solid-state batteries. In a preferred embodiment, the solid-state battery of the present invention is a stacked solid-state battery configured such that the layers constituting the battery constituent units are stacked on each other, and preferably each layer is made of a sintered body. Note that the term "solid battery" includes not only so-called "secondary batteries" that can be repeatedly charged and discharged, but also "primary batteries" that can only be discharged. According to a preferred embodiment of the present invention, the "solid battery" is a secondary battery. The term "secondary battery" is not excessively limited by its name, and may include, for example, power storage devices.

以下では、まず、本発明の固体電池パッケージの基本的構成について説明する。ここで説明される固体電池の構成は、あくまでも発明の理解のための例示にすぎず、発明を限定するものではない。 Below, first, the basic structure of the solid state battery package of the present invention will be explained. The configuration of the solid-state battery described here is merely an example for understanding the invention, and does not limit the invention.

[固体電池の基本的構成]
固体電池は、正極・負極の電極層と固体電解質とを少なくとも有する。具体的には図1に示すように、固体電池100は、正極層110、負極層120、およびそれらの間に少なくとも介在する固体電解質130から成る電池構成単位を含んだ固体電池積層体を含む。
[Basic configuration of solid-state battery]
A solid-state battery has at least positive and negative electrode layers and a solid electrolyte. Specifically, as shown in FIG. 1, the solid-state battery 100 includes a solid-state battery stack including a battery structural unit consisting of a positive electrode layer 110, a negative electrode layer 120, and at least a solid electrolyte 130 interposed therebetween.

固体電池は、それを構成する各層が焼成によって形成されていてもよく、正極層、負極層および固体電解質などが焼成層を成していてもよい。好ましくは、正極層、負極層および固体電解質は、それぞれが互いに一体焼成されており、それゆえ固体電池積層体が一体焼成体を成していることが好ましい。 In a solid-state battery, each layer constituting the solid-state battery may be formed by firing, and a positive electrode layer, a negative electrode layer, a solid electrolyte, and the like may form the fired layers. Preferably, the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the solid electrolyte are each integrally fired, and therefore, it is preferable that the solid battery stack forms an integrally fired body.

正極層110は、少なくとも正極活物質を含む電極層である。正極層は、更に固体電解質を含んでいてよい。ある好適な態様では、正極層は、正極活物質粒子と固体電解質粒子とを少なくとも含む焼成体から構成されている。一方、負極層は、少なくとも負極活物質を含む電極層である。負極層は、更に固体電解質を含んでいてよい。ある好適な態様では、負極層は、負極活物質粒子と固体電解質粒子とを少なくとも含む焼結体から構成されている。 The positive electrode layer 110 is an electrode layer containing at least a positive electrode active material. The positive electrode layer may further contain a solid electrolyte. In a preferred embodiment, the positive electrode layer is composed of a fired body containing at least positive electrode active material particles and solid electrolyte particles. On the other hand, the negative electrode layer is an electrode layer containing at least a negative electrode active material. The negative electrode layer may further contain a solid electrolyte. In a preferred embodiment, the negative electrode layer is composed of a sintered body containing at least negative electrode active material particles and solid electrolyte particles.

正極活物質および負極活物質は、固体電池において電子の受け渡しに関与する物質である。固体電解質を介してイオンが正極層と負極層との間で移動(伝導)し、電子の受け渡しが行われることで充放電がなされる。正極層および負極層の各電極層は特にリチウムイオンまたはナトリウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、固体電池は、固体電解質を介してリチウムイオンまたはナトリウムイオンが正極層と負極層との間で移動して電池の充放電が行われる全固体型二次電池であることが好ましい。 A positive electrode active material and a negative electrode active material are materials that participate in the transfer of electrons in a solid battery. Ions move (conduct) between the positive electrode layer and the negative electrode layer via the solid electrolyte, and electrons are exchanged to perform charging and discharging. It is particularly preferable that each electrode layer of the positive electrode layer and the negative electrode layer is a layer capable of intercalating and deintercalating lithium ions or sodium ions. That is, the solid battery is preferably an all-solid-state secondary battery in which lithium ions or sodium ions move between a positive electrode layer and a negative electrode layer via a solid electrolyte to charge and discharge the battery.

(正極活物質)
正極層110に含まれる正極活物質としては、例えば、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、リチウム含有層状酸化物、および、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Li(PO等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、LiFe(PO、LiFePO、および/またはLiMnPO等が挙げられる。リチウム含有層状酸化物の一例としては、LiCoO、および/またはLiCo1/3Ni1/3Mn1/3等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、LiMn、および/またはLiNi0.5Mn1.5等が挙げられる。リチウム化合物の種類は、特に限定されないが、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物およびリチウム遷移金属リン酸化合物としてよい。リチウム遷移金属複合酸化物は、リチウムと1種類または2種類以上の遷移金属元素とを構成元素として含む酸化物の総称であると共に、リチウム遷移金属リン酸化合物は、リチウムと1種類または2種類以上の遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物の総称である。遷移金属元素の種類は、特に限定されないが、例えば、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)および鉄(Fe)などである。
(Cathode active material)
Examples of the positive electrode active material contained in the positive electrode layer 110 include a lithium-containing phosphoric acid compound having a Nasicon-type structure, a lithium-containing phosphoric acid compound having an olivine-type structure, a lithium-containing layered oxide, and a lithium-containing lithium-containing layered oxide. At least one selected from the group consisting of oxides and the like can be mentioned. An example of a lithium-containing phosphoric acid compound having a Nasicon type structure includes Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 and the like. Examples of lithium-containing phosphate compounds having an olivine structure include Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , LiFePO 4 , and/or LiMnPO 4 . Examples of lithium-containing layered oxides include LiCoO 2 and/or LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 . Examples of lithium-containing oxides having a spinel structure include LiMn 2 O 4 and/or LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 . The type of lithium compound is not particularly limited, but may be, for example, a lithium transition metal composite oxide or a lithium transition metal phosphate compound. Lithium transition metal composite oxide is a general term for oxides containing lithium and one or more types of transition metal elements as constituent elements, and lithium transition metal phosphate compounds are oxides containing lithium and one or more types of transition metal elements as constituent elements. It is a general term for phosphoric acid compounds containing transition metal elements as constituent elements. The type of transition metal element is not particularly limited, and examples thereof include cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), and iron (Fe).

また、ナトリウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質としては、ナシコン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、ナトリウム含有層状酸化物、および、スピネル型構造を有するナトリウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも1種が挙げられる。例えば、ナトリウム含有リン酸化合物の場合、Na(PO、NaCoFe(PO、NaNiFe(PO、NaFe(PO、NaFeP、NaFe(PO(P)、およびナトリウム含有層状酸化物としてNaFeOから成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。 In addition, as positive electrode active materials capable of intercalating and releasing sodium ions, sodium-containing phosphoric acid compounds having a Nasicon-type structure, sodium-containing phosphoric acid compounds having an olivine-type structure, sodium-containing layered oxides, and spinel-type structures are used. At least one selected from the group consisting of sodium-containing oxides and the like can be mentioned. For example, in the case of sodium-containing phosphate compounds, Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 , NaCoFe 2 (PO 4 ) 3 , Na 2 Ni 2 Fe (PO 4 ) 3 , Na 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , Na The sodium- containing layered oxide may include at least one selected from the group consisting of 2FeP2O7 , Na4Fe3 ( PO4 ) 2 ( P2O7 ), and NaFeO2 as the sodium - containing layered oxide.

この他、正極活物質は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物または導電性高分子等でもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガン等でもよい。二硫化物は、例えば、二硫化チタンまたは硫化モリブデン等である。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブ等でもよい。導電性高分子は、例えば、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラスチレン、ポリアセチレンまたはポリアセン等でもよい。 In addition, the positive electrode active material may be, for example, an oxide, a disulfide, a chalcogenide, or a conductive polymer. The oxide may be, for example, titanium oxide, vanadium oxide or manganese dioxide. The disulfide is, for example, titanium disulfide or molybdenum sulfide. The chalcogenide may be, for example, niobium selenide. The conductive polymer may be, for example, disulfide, polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polyparastyrene, polyacetylene or polyacene.

(負極活物質)
負極層120に含まれる負極活物質としては、例えば、チタン(Ti)、ケイ素(Si)、スズ(Sn)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、ニオブ(Nb)およびモリブデン(Mo)から成る群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸化物、黒鉛などの炭素材料、黒鉛-リチウム化合物、リチウム合金、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ならびに、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。リチウム合金の一例としては、Li-Al等が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Li(PO、および/またはLiTi(PO等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、LiFe(PO、および/またはLiCuPO等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、LiTi12等が挙げられる。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material contained in the negative electrode layer 120 includes, for example, titanium (Ti), silicon (Si), tin (Sn), chromium (Cr), iron (Fe), niobium (Nb), and molybdenum (Mo). oxides containing at least one element selected from the group, carbon materials such as graphite, graphite-lithium compounds, lithium alloys, lithium-containing phosphoric acid compounds having a Nasicon-type structure, lithium-containing phosphoric acid compounds having an olivine-type structure, and , a lithium-containing oxide having a spinel structure, and the like. An example of a lithium alloy is Li-Al. Examples of lithium-containing phosphoric acid compounds having a Nasicon type structure include Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 and/or LiTi 2 (PO 4 ) 3 . Examples of the lithium-containing phosphoric acid compound having an olivine structure include Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 and/or LiCuPO 4 . An example of a lithium-containing oxide having a spinel structure is Li 4 Ti 5 O 12 and the like.

また、ナトリウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質としては、ナシコン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、および、スピネル型構造を有するナトリウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも1種が挙げられる。 In addition, negative electrode active materials capable of intercalating and releasing sodium ions include sodium-containing phosphoric acid compounds having a Nasicon-type structure, sodium-containing phosphoric acid compounds having an olivine-type structure, and sodium-containing oxides having a spinel-type structure. At least one selected from the group consisting of:

なお、固体電池において、正極層と負極層とが同一材料から成っていてもよい。 Note that in the solid-state battery, the positive electrode layer and the negative electrode layer may be made of the same material.

正極層および/または負極層は、導電性材料を含んでいてもよい。正極層および負極層に含まれる導電性材料として、銀、パラジウム、金、プラチナ、アルミニウム、銅およびニッケル等の金属材料、ならびに炭素などから成る少なくとも1種を挙げることができる。 The positive electrode layer and/or the negative electrode layer may contain a conductive material. Examples of the conductive material contained in the positive electrode layer and the negative electrode layer include at least one metal material such as silver, palladium, gold, platinum, aluminum, copper, and nickel, and carbon.

さらに、正極層および/または負極層は、焼結助剤を含んでいてもよい。焼結助剤としては、リチウム酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化ビスマスおよび酸化リンから成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。 Furthermore, the positive electrode layer and/or the negative electrode layer may contain a sintering aid. Examples of the sintering aid include at least one selected from the group consisting of lithium oxide, sodium oxide, potassium oxide, boron oxide, silicon oxide, bismuth oxide, and phosphorus oxide.

正極層および負極層の厚みは特に限定されないが、例えば、それぞれ独立して2μm以上50μm以下、特に5μm以上30μm以下であってよい。 The thickness of the positive electrode layer and the negative electrode layer is not particularly limited, but may be, for example, independently 2 μm or more and 50 μm or less, particularly 5 μm or more and 30 μm or less.

(正極集電層/負極集電層)
電極層の必須要素ではないものの、正極層および負極層は、それぞれ正極集電層および負極集電層を備えていてもよい。正極集電層および負極集電層はそれぞれ箔の形態を有していてもよい。しかしながら、一体焼成による電子伝導性向上、固体電池の製造コスト低減および/または固体電池の内部抵抗低減などの観点をより重視するならば、正極集電層および負極集電層はそれぞれ焼成体の形態を有していてもよい。正極集電層を構成する正極集電体および負極集電体を構成する負極集電体としては、導電率が大きい材料を用いることが好ましく、例えば、銀、パラジウム、金、プラチナ、アルミニウム、銅、および/またはニッケルなどを用いてよい。正極集電体および負極集電体はそれぞれ、外部と電気的に接続するための電気接続部を有してよく、端面電極と電気的に接続可能に構成されていてよい。なお、正極集電層および負極集電層が焼成体の形態を有する場合、それらは導電性材料および焼結助剤を含む焼成体により構成されてもよい。正極集電層および負極集電層に含まれる導電性材料は、例えば、正極層および負極層に含まれ得る導電性材料と同様の材料から選択されてよい。正極集電層および負極集電層に含まれる焼結助剤は、例えば、正極層・負極層に含まれ得る焼結助剤と同様の材料から選択されてよい。上述したように、固体電池において、正極集電層および負極集電層が必須というわけではなく、そのような正極集電層および負極集電層が設けられていない固体電池も考えられる。つまり、本発明のパッケージに含まれる固体電池は、集電層レスの固体電池であってもよい。
(Positive electrode current collecting layer/Negative electrode current collecting layer)
Although not essential elements of the electrode layer, the positive electrode layer and the negative electrode layer may each include a positive electrode current collecting layer and a negative electrode current collecting layer. The positive electrode current collecting layer and the negative electrode current collecting layer may each have a foil form. However, if more emphasis is placed on improving electronic conductivity through integral firing, reducing manufacturing costs of solid-state batteries, and/or reducing internal resistance of solid-state batteries, then the positive electrode current collecting layer and the negative electrode current collecting layer should each form a fired body. It may have. As the positive electrode current collector constituting the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector constituting the negative electrode current collector, it is preferable to use a material with high electrical conductivity, such as silver, palladium, gold, platinum, aluminum, copper, etc. , and/or nickel may be used. The positive electrode current collector and the negative electrode current collector may each have an electrical connection part for electrically connecting with the outside, and may be configured to be electrically connectable to the end surface electrode. Note that when the positive electrode current collecting layer and the negative electrode current collecting layer have the form of fired bodies, they may be constituted by fired bodies containing a conductive material and a sintering aid. The conductive material contained in the positive electrode current collection layer and the negative electrode current collection layer may be selected from the same materials as the conductive materials that may be contained in the positive electrode layer and the negative electrode layer, for example. The sintering aid contained in the positive electrode current collecting layer and the negative electrode current collecting layer may be selected from the same materials as the sintering aid that may be contained in the positive electrode layer and the negative electrode layer, for example. As described above, a positive electrode current collecting layer and a negative electrode current collecting layer are not necessarily required in a solid state battery, and a solid state battery that is not provided with such a positive electrode current collecting layer and a negative electrode current collecting layer is also conceivable. That is, the solid state battery included in the package of the present invention may be a solid state battery without a current collecting layer.

(固体電解質)
固体電解質は、リチウムイオンまたはナトリウムイオンが伝導可能な材質である。特に固体電池で電池構成単位を成す固体電解質130は、正極層110と負極層120との間においてリチウムイオンが伝導可能な層を成していてよい(図1参照)。なお、固体電解質は、正極層と負極層との間に少なくとも設けられていればよい。つまり、固体電解質は、正極層と負極層との間からはみ出すように当該正極層および/または負極層の周囲において存在していてもよい。具体的な固体電解質としては、例えば、結晶性固体電解質、ガラス系固体電解質およびガラスセラミックス系固体電解質等のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
(solid electrolyte)
A solid electrolyte is a material that can conduct lithium ions or sodium ions. In particular, the solid electrolyte 130, which constitutes a battery constituent unit in a solid battery, may form a layer between the positive electrode layer 110 and the negative electrode layer 120 that can conduct lithium ions (see FIG. 1). Note that the solid electrolyte only needs to be provided at least between the positive electrode layer and the negative electrode layer. That is, the solid electrolyte may be present around the positive electrode layer and/or the negative electrode layer so as to protrude from between the positive electrode layer and the negative electrode layer. Specific solid electrolytes include, for example, one or more of a crystalline solid electrolyte, a glass-based solid electrolyte, a glass-ceramic solid electrolyte, and the like.

結晶性固体電解質は、例えば酸化物系結晶材および硫化物系結晶材などである。酸化物系結晶材は、例えば、ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物、酸化物ガラスセラミックス系リチウムイオン伝導体等が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物としては、Li(PO(1≦x≦2、1≦y≦2、Mは、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)およびジルコニウム(Zr)から成る群より選ばれた少なくとも一種)が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、例えば、Li1.2Al0.2Ti1.8(PO等が挙げられる。ペロブスカイト構造を有する酸化物の一例としては、La0.55Li0.35TiO等が挙げられる。ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物の一例としては、LiLaZr12等が挙げられる。また、硫化物系結晶材は、thio-LISICONが挙げられ、例えばLi3.25Ge0.250.75S4およびLi10GeP12などである。結晶性固体電解質は、高分子材(例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)など)を含んでいてもよい。 Examples of the crystalline solid electrolyte include oxide-based crystal materials and sulfide-based crystal materials. Examples of oxide-based crystal materials include lithium-containing phosphate compounds having a Nasicon structure, oxides having a perovskite structure, oxides having a garnet type or garnet-like structure, oxide glass ceramics-based lithium ion conductors, etc. It will be done. Lithium-containing phosphoric acid compounds having a Nasicon structure include Li x My (PO 4 ) 3 (1≦x≦2, 1≦y≦2, M is titanium (Ti), germanium (Ge), aluminum (Al ), gallium (Ga), and zirconium (Zr). An example of a lithium-containing phosphoric acid compound having a Nasicon structure includes Li 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4 ) 3 and the like. Examples of oxides having a perovskite structure include La 0.55 Li 0.35 TiO 3 and the like. An example of an oxide having a garnet type or garnet type similar structure includes Li 7 La 3 Zr 2 O 12 and the like. Examples of the sulfide-based crystal material include thio-LISICON, such as Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S4 and Li 10 GeP 2 S 12 . The crystalline solid electrolyte may include a polymeric material (eg, polyethylene oxide (PEO), etc.).

ガラス系固体電解質は、例えば、酸化物系ガラス材および硫化物系ガラス材などがある。酸化物系ガラス材は、例えば、50LiSiO・50LiBOなどがある。また、硫化物系ガラス材は、例えば、30LiS・26B・44LiI、63LiS・36SiS・1LiPO、57LiS・38SiS・5LiSiO、70LiS・30Pおよび50LiS・50GeSなどがある。 Examples of the glass-based solid electrolyte include oxide-based glass materials and sulfide-based glass materials. Examples of the oxide glass material include 50Li 4 SiO 4 .50Li 3 BO 3 . Sulfide glass materials include , for example, 30Li 2 S.26B 2 S 3.44LiI, 63Li 2 S.36SiS 2.1Li 3 PO 4 , 57Li 2 S.38SiS 2.5Li 4 SiO 4 and 70Li 2 S. Examples include 30P 2 S 5 and 50Li 2 S.50GeS 2 .

ガラスセラミックス系固体電解質は、例えば、酸化物系ガラスセラミックス材および硫化物系ガラスセラミックス材などである。酸化物系ガラスセラミックス材としては、例えば、リチウム、アルミニウムおよびチタンを構成元素に含むリン酸化合物(LATP)、リチウム、アルミニウムおよびゲルマニウムを構成元素に含むリン酸化合物(LAGP)を用いることができる。LATPは、例えばLi1.07Al0.69Ti1.46(POなどである。また、LAGPは、例えばLi1.5Al0.5Ge1.5(PO)などである。また、硫化物系ガラスセラミックス材としては、例えば、Li11およびLi3.250.95などがある。 Examples of the glass-ceramic solid electrolyte include oxide-based glass-ceramic materials and sulfide-based glass-ceramic materials. As the oxide-based glass-ceramic material, for example, a phosphoric acid compound (LATP) containing lithium, aluminum, and titanium as constituent elements, and a phosphoric acid compound (LAGP) containing lithium, aluminum, and germanium as constituent elements can be used. LATP is, for example, Li 1.07 Al 0.69 Ti 1.46 (PO 4 ) 3 . Furthermore, LAGP is, for example, Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ). Furthermore, examples of the sulfide-based glass ceramic materials include Li 7 P 3 S 11 and Li 3.25 P 0.95 S 4 .

また、ナトリウムイオンが伝導可能な固体電解質としては、例えば、ナシコン構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物等が挙げられる。ナシコン構造を有するナトリウム含有リン酸化合物としては、Na(PO(1≦x≦2、1≦y≦2、Mは、Ti、Ge、Al、GaおよびZrから成る群より選ばれた少なくとも一種)が挙げられる。 Examples of the solid electrolyte that can conduct sodium ions include sodium-containing phosphoric acid compounds having a Nasicon structure, oxides having a perovskite structure, and oxides having a garnet type or garnet type similar structure. As a sodium-containing phosphate compound having a Nasicon structure, Na x My (PO 4 ) 3 (1≦x≦2, 1≦y≦2, M is from the group consisting of Ti, Ge, Al, Ga and Zr) at least one selected type).

固体電解質は、焼結助剤を含んでいてもよい。固体電解質に含まれる焼結助剤は、例えば、正極層・負極層に含まれ得る焼結助剤と同様の材料から選択されてよい。 The solid electrolyte may contain a sintering aid. The sintering aid contained in the solid electrolyte may be selected from, for example, the same materials as the sintering aid that may be contained in the positive electrode layer and the negative electrode layer.

固体電解質の厚みは特に限定されない。正極層と負極層との間に位置する固体電解質層の厚みは、例えば1μm以上15μm以下、特に1μm以上5μm以下であってよい。 The thickness of the solid electrolyte is not particularly limited. The thickness of the solid electrolyte layer located between the positive electrode layer and the negative electrode layer may be, for example, 1 μm or more and 15 μm or less, particularly 1 μm or more and 5 μm or less.

(端面電極)
固体電池には、一般に端面電極140が設けられている。特に、固体電池の側面に端面電極が設けられている。より具体的には、正極層110と接続された正極側の端面電極140Aと、負極層120と接続された負極側の端面電極140Bとが設けられている(図1参照)。そのような端面電極は、導電率が大きい材料を含んでいることが好ましい。端面電極の具体的な材質としては、特に制限されるわけではないが、銀、金、プラチナ、アルミニウム、銅、スズおよびニッケルから成る群から選択される少なくとも一種を挙げることができる。
(end face electrode)
Solid state batteries are generally provided with end electrodes 140. In particular, end electrodes are provided on the sides of the solid state battery. More specifically, a positive end surface electrode 140A connected to the positive electrode layer 110 and a negative end surface electrode 140B connected to the negative electrode layer 120 are provided (see FIG. 1). Preferably, such end electrodes include a material with high electrical conductivity. Specific materials for the end electrodes are not particularly limited, but may include at least one selected from the group consisting of silver, gold, platinum, aluminum, copper, tin, and nickel.

[本発明の固体電池パッケージの構成]
以下、本発明の一実施形態にかかる固体電池パッケージの構成について説明する。固体電池パッケージはパッケージ化された電池である。
[Configuration of solid battery package of the present invention]
The configuration of a solid state battery package according to an embodiment of the present invention will be described below. A solid state battery package is a packaged battery.

具体的には、本発明の一実施形態にかかる固体電池パッケージ1000は、図2に示すように、基板200と、被覆絶縁層160および被覆無機層170を含む被覆部150とを備えたパッケージ構造を有している。このような電池パッケージ品では、固体電池100が全体として包囲されるように(固体電池を成す全ての面が外部に露出することなく)、その周囲に基板200、被覆絶縁層160および被覆無機層170が設けられている。 Specifically, as shown in FIG. 2, a solid state battery package 1000 according to an embodiment of the present invention has a package structure including a substrate 200 and a covering section 150 including a covering insulating layer 160 and a covering inorganic layer 170. have. In such a battery package product, a substrate 200, a covering insulating layer 160, and a covering inorganic layer are placed around the solid-state battery 100 so that the solid-state battery 100 is completely surrounded (without exposing all the surfaces forming the solid-state battery to the outside). 170 are provided.

基板200は、固体電池100が支持されるように設けられた基板である。“支持”に供すべく固体電池の主面を成す一方の側に基板が位置付けられている。また、“基板”故に全体として薄板状の形態を好ましくは有している。 The substrate 200 is a substrate provided so that the solid battery 100 is supported. A substrate is positioned on one side forming the main surface of the solid state battery to provide "support". Further, since it is a "substrate", it preferably has a thin plate-like shape as a whole.

基板200は、樹脂基板であってよく、あるいは、セラミック基板であってもよい。ある好適な態様では基板200が、セラミック基板となっている。つまり、基板200はセラミックを含んで成り、それが基板の母材成分を占めるようになっている。セラミックから成る基板は、水蒸気透過防止に資するところ、基板実装における耐熱性などの点でも好ましい基板である。このようなセラミラック基板は、焼成を通じて得ることができ、例えばグリーンシート積層体の焼成によって得ることができる。これにつき、セラミック基板は、例えばLTCC基板(LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramics)であってよく、あるいは、HTCC基板(HTCC:High Temperature Co-fired Ceramics)であってもよい。あくまでも例示にすぎないが、基板の厚さは、20μm以上1000μm以下であってよく、例えば100μm以上300μm以下である。 The substrate 200 may be a resin substrate or a ceramic substrate. In a preferred embodiment, the substrate 200 is a ceramic substrate. That is, the substrate 200 includes ceramic, which constitutes the base material component of the substrate. A substrate made of ceramic is a preferable substrate since it contributes to preventing water vapor permeation and has heat resistance during board mounting. Such a ceramic rack substrate can be obtained through firing, for example, by firing a green sheet laminate. In this regard, the ceramic substrate may be, for example, an LTCC substrate (LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramics) or an HTCC substrate (HTCC: High Temperature Co-fired Ceramics). Although this is just an example, the thickness of the substrate may be 20 μm or more and 1000 μm or less, for example, 100 μm or more and 300 μm or less.

又、基板200は、固体電池を支持するように設けられ得るため、支持基板と解することもできる。また、基板200は、端子基板ゆえ、配線または電極層などを有していることが好ましい。ある好適な態様に係る基板200は、当該基板の上下主面を電気的に結線する電極層(上側の主面電極層210、下側の主面電極層220)を備え、パッケージ化された固体電池の外部端子のための部材となっている(図2参照)。このような基板を備えた固体電池パッケージでは、基板の電極層と固体電池の端子部分とが互いに接続されている。好ましくは、基板の電極層と固体電池の端面電極とが互いに電気的に接続されている。例えば、固体電池の正極側の端面電極140Aは、正極側の基板電極層(210A、220A)と電気的に接続されている。一方、固体電池の負極側の端面電極140Bは、負極側の基板電極層(210B、220B)と電気的に接続されている。これによって、基板の正極側および負極側の電極層(特に、パッケージ品の下側・底側に位置する電極層、またはそれに接続されたランド)が、それぞれ、電池パッケージの正極端子および負極端子として供されることになる。 Further, since the substrate 200 can be provided to support a solid-state battery, it can also be understood as a support substrate. Further, since the substrate 200 is a terminal substrate, it is preferable that the substrate 200 has wiring or an electrode layer. A substrate 200 according to a preferred embodiment includes electrode layers (an upper main surface electrode layer 210, a lower main surface electrode layer 220) that electrically connects the upper and lower main surfaces of the substrate, and is a packaged solid state. It is a member for the external terminal of the battery (see Figure 2). In a solid-state battery package including such a substrate, the electrode layer of the substrate and the terminal portion of the solid-state battery are connected to each other. Preferably, the electrode layer of the substrate and the end face electrode of the solid state battery are electrically connected to each other. For example, the end face electrode 140A on the positive electrode side of the solid state battery is electrically connected to the substrate electrode layer (210A, 220A) on the positive electrode side. On the other hand, the end face electrode 140B on the negative electrode side of the solid battery is electrically connected to the substrate electrode layer (210B, 220B) on the negative electrode side. As a result, the electrode layers on the positive and negative sides of the board (in particular, the electrode layers located on the lower side/bottom side of the packaged product, or the lands connected thereto) can be used as the positive and negative terminals of the battery package, respectively. It will be served.

なお、固体電池100と基板200の基板電極層210との電気接続を可能とするために、固体電池100の端面電極140と基板200の基板電極層210とを接合部材600を介して接続することができる。この接合部材600は、固体電池100の端面電極140と基板200との電気的接続を少なくとも担うものであり、例えば導電性接着剤を含むものであり得る。一例としては、接合部材600は、Agなどの金属フィラーを含有したエポキシ系導電性接着剤から構成されていてよい。又は、接合部材600は、銀(Ag)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)およびニッケル(Ni)などから成る群から選択される少なくとも1種を含むペーストを用いて形成されるものであってよい。 Note that in order to enable electrical connection between the solid battery 100 and the substrate electrode layer 210 of the substrate 200, the end electrode 140 of the solid battery 100 and the substrate electrode layer 210 of the substrate 200 are connected via the bonding member 600. I can do it. This joining member 600 is responsible for at least the electrical connection between the end face electrode 140 of the solid battery 100 and the substrate 200, and may contain, for example, a conductive adhesive. For example, the bonding member 600 may be made of an epoxy conductive adhesive containing a metal filler such as Ag. Alternatively, the bonding member 600 is at least selected from the group consisting of silver (Ag), copper (Cu), palladium (Pd), gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), nickel (Ni), and the like. It may be formed using a paste containing one type.

被覆絶縁層160は、固体電池100の頂面100Aおよび側面100Bを少なくとも覆うように設けられた層である。図2に示されるように、基板200上に設けられた固体電池100は被覆絶縁層160によって全体として大きく包み込まれるようになっている。ある好適な態様では、固体電池100の頂面100Aおよび側面100Bにおける全電池面領域(少なくとも電池“頂面”領域および電池“側面”領域についていえば全て)に被覆絶縁層160が設けられている。 Covering insulating layer 160 is a layer provided to cover at least top surface 100A and side surface 100B of solid battery 100. As shown in FIG. 2, the solid state battery 100 provided on the substrate 200 is largely surrounded by the covering insulating layer 160. In a preferred embodiment, the covering insulating layer 160 is provided on the entire battery surface area on the top surface 100A and side surface 100B of the solid battery 100 (at least all of the battery "top" region and battery "side" region). .

上記説明から分かるように、本明細書でいう「頂面」とは、電池を構成する面のうちで相対的に上側に位置付けられる面のことを意味している。対向する主面が2つ存在するような典型的な固体電池を想定すると、本明細書でいう「頂面」とは、かかる主面の一方を指しており、特に基板に近位する主面(すなわち、後述するSMDタイプの電池における実装面側)とは異なる側の主面のことを意味している。したがって、本発明でいう「固体電池の頂面および側面を覆うように設けられた被覆絶縁層」とは、固体電池を平面に据え置いたと仮定した場合、当該平面と接することになる面以外・面領域以外の電池面に対して少なくとも被覆絶縁層が設けられていることを実質的に意味している。 As can be seen from the above description, the term "top surface" as used herein refers to a surface located relatively above among the surfaces constituting the battery. Assuming a typical solid state battery with two opposing main surfaces, the term "top surface" used herein refers to one of the main surfaces, particularly the main surface near the substrate. (That is, the main surface on the side different from the mounting surface side of an SMD type battery described later). Therefore, in the present invention, "a covering insulating layer provided to cover the top surface and side surfaces of a solid-state battery" refers to a surface other than the surface that would be in contact with the flat surface when the solid-state battery is placed on a flat surface. This essentially means that at least a covering insulating layer is provided on the battery surface other than the area.

被覆絶縁層160は樹脂層に相当することが好ましい。つまり、被覆絶縁層160は樹脂を含み、それが被覆絶縁層160の母材を成すようになっていることが好ましい。図示される態様から分かるように、これは基板200上に設けられた固体電池が被覆絶縁層160の樹脂材で封止されていることを意味している。このような樹脂材から成る被覆絶縁層160は、被覆無機層170と相俟って好適な水蒸気バリアに資する。 Preferably, the covering insulating layer 160 corresponds to a resin layer. That is, it is preferable that the insulating cover layer 160 contains resin, and that resin forms the base material of the insulating cover layer 160. As can be seen from the illustrated embodiment, this means that the solid state battery provided on the substrate 200 is sealed with the resin material of the covering insulating layer 160. The covering insulating layer 160 made of such a resin material, together with the covering inorganic layer 170, contributes to a suitable water vapor barrier.

被覆絶縁層160の材質は樹脂を含む。また、被覆絶縁層160は、絶縁性を呈し、固体電池パッケージの使用温度範囲における弾性率が100MPa以上、かつ、破壊ひずみが2.5%以上のものであればいずれの種類であってよい。被覆絶縁層160に含まれる樹脂は、特に限定されず、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂のいずれであってもよい。固体電池パッケージの使用温度範囲は、例えば、室温(25℃)から、125℃の高温下が想定される。被覆絶縁層160に含まれる具体的な樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、および/または液晶ポリマーなどを挙げることができる。例えば、被覆絶縁層160の弾性率が10GPa以下、かつ破壊ひずみが10%以下であってもよい。また、被覆絶縁層160の弾性率は、例えば、25℃から125℃における弾性率が100MPa以上でもよい。好ましくは、100MPa以上、10GPa以下であるとよい。被覆絶縁層160の破壊ひずみは、例えば、2.5%以上がよい。好ましくは、2.5%以上、10%以下であるとよい。なお、被覆絶縁層160のガラス転移温度(Tg)は特に制限はないが、-50℃以上であるとよい。なお、ガラス転移温度(Tg)を超えると弾性率が急激に小さくなる傾向にあるため、ガラス転移温度(Tg)は使用温度範囲以上であることが望ましい。より好ましくは、ガラス転移温度(Tg)は125℃以上である。あくまでも例示にすぎないが、被覆絶縁層の厚さは、30μm以上1000μm以下であってよく、例えば50μm以上300μm以下である。 The material of the covering insulating layer 160 includes resin. Further, the covering insulating layer 160 may be of any type as long as it exhibits insulating properties, has an elastic modulus of 100 MPa or more in the operating temperature range of the solid battery package, and has a breaking strain of 2.5% or more. The resin contained in the insulating cover layer 160 is not particularly limited, and may be either a thermosetting resin or a thermoplastic resin. The operating temperature range of the solid state battery package is assumed to be, for example, from room temperature (25°C) to a high temperature of 125°C. Specific examples of the resin contained in the covering insulating layer 160 include epoxy resin, silicone resin, and/or liquid crystal polymer. For example, the insulating coating layer 160 may have an elastic modulus of 10 GPa or less and a breaking strain of 10% or less. Further, the elastic modulus of the covering insulating layer 160 may be, for example, 100 MPa or more at a temperature from 25° C. to 125° C. Preferably, it is 100 MPa or more and 10 GPa or less. The breaking strain of the covering insulating layer 160 is preferably 2.5% or more, for example. Preferably, it is 2.5% or more and 10% or less. Note that the glass transition temperature (Tg) of the insulating coating layer 160 is not particularly limited, but it is preferably −50° C. or higher. In addition, since the elastic modulus tends to decrease rapidly when the glass transition temperature (Tg) is exceeded, it is desirable that the glass transition temperature (Tg) is equal to or higher than the operating temperature range. More preferably, the glass transition temperature (Tg) is 125°C or higher. Although this is just an example, the thickness of the covering insulating layer may be 30 μm or more and 1000 μm or less, for example, 50 μm or more and 300 μm or less.

被覆無機層170は、被覆絶縁層160を覆うように設けられている。図示されるように、被覆無機層170は、被覆絶縁層160上に位置付けられているので、被覆絶縁層160とともに、基板200上の固体電池100を全体として大きく包み込む形態を有している。なお、固体電池100の水蒸気透過バリアを好適に供する観点から、被覆無機層170は基板200の側面250も覆うことが好ましい。 The covering inorganic layer 170 is provided to cover the covering insulating layer 160. As illustrated, since the covering inorganic layer 170 is positioned on the covering insulating layer 160, the covering inorganic layer 170 has a form that largely envelops the solid battery 100 on the substrate 200 together with the covering insulating layer 160. Note that, from the viewpoint of suitably providing a water vapor permeation barrier for the solid state battery 100, it is preferable that the covering inorganic layer 170 also covers the side surface 250 of the substrate 200.

被覆無機層170は、薄膜形態を有することが好ましい。薄膜形態を有する無機層に資するものであれば、被覆無機層170の材質は特に制限されず、金属、ガラス、酸化物セラミックスまたはそれらの混合物などのいずれであってもよい。ある好適な態様では被覆無機層170が金属成分を含んで成っている。つまり、被覆無機層170が好ましくは金属薄膜となっている。あくまでも例示にすぎないが、このような被覆無機層の厚さは、0.1μm以上100μm以下であってよく、例えば1μm以上50μm以下である。 Preferably, the covering inorganic layer 170 has a thin film form. The material of the covering inorganic layer 170 is not particularly limited as long as it contributes to an inorganic layer having a thin film form, and may be metal, glass, oxide ceramics, or a mixture thereof. In one preferred embodiment, the inorganic coating layer 170 includes a metal component. That is, the covering inorganic layer 170 is preferably a metal thin film. By way of example only, the thickness of such a coating inorganic layer may be 0.1 μm or more and 100 μm or less, for example, 1 μm or more and 50 μm or less.

特に製法に依拠していえば、被覆無機層170は、乾式めっき層であってよい。かかる乾式めっき層は、物理的気相成長法(PVD)や化学的気相成長法(CVD)といった気相法で得られる膜であって、ナノオーダーまたはミクロンオーダーの非常に小さい厚さを有している。このような薄い乾式めっき層は、よりコンパクトな固体電池パッケージに資する。 Particularly depending on the manufacturing method, the covering inorganic layer 170 may be a dry plating layer. Such a dry plating layer is a film obtained by a vapor phase method such as physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD), and has a very small thickness on the order of nanometers or micrometers. are doing. Such thin dry plating layers lend themselves to more compact solid state battery packages.

乾式めっき層は、例えば、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、スズ(Sn)、金(Au)、銅(Cu)、チタン(Ti)、白金(Pt)、ケイ素/シリコン(Si)およびSUSなどから成る群から選択される少なくとも1種の金属成分・半金属成分、無機酸化物および/またはガラス成分などから成るものであってよい。このような成分から成る乾式めっき層は、化学的および/または熱的に安定であるので、耐薬品性、耐候性および/また耐熱性などに優れ、長期信頼性がより向上した固体電池パッケージがもたらされ得る。 The dry plating layer is made of, for example, aluminum (Al), nickel (Ni), palladium (Pd), silver (Ag), tin (Sn), gold (Au), copper (Cu), titanium (Ti), platinum (Pt). ), silicon/silicon (Si), SUS, etc., at least one metal component/metalloid component, an inorganic oxide, and/or a glass component. Dry plating layers made of such components are chemically and/or thermally stable, so solid battery packages with excellent chemical resistance, weather resistance, and/or heat resistance, and improved long-term reliability can be created. can be brought about.

本発明では、基板上において固体電池を包み込むように設けられた被覆絶縁層および被覆無機層によって固体電池がパッケージ化されている。特に、固体電池は表面実装に適するようにパッケージ化されている。この点、本発明では基板が好ましくは端子基板となっている。換言すれば、ある好適な態様に従った基板は、固体電池パッケージの外部端子のための端子基板となっている。 In the present invention, a solid state battery is packaged with a covering insulating layer and a covering inorganic layer provided on a substrate so as to surround the solid state battery. In particular, solid state batteries are packaged to be suitable for surface mounting. In this respect, in the present invention, the board is preferably a terminal board. In other words, the substrate according to a certain preferred embodiment serves as a terminal substrate for external terminals of a solid state battery package.

端子基板として基板を備える固体電池は、基板が介在するような形態で固体電池をプリント配線板などの別の2次基板上に実装することができる。例えば、半田リフローなどを通じで、基板を介して固体電池を表面実装できる。このようなことから、本発明の固体電池パッケージは、SMD(SMD:Surface Mount Device)タイプの電池であるといえる。特に端子基板がセラミック基板から成る場合では、本発明の固体電池パッケージは、耐熱性が高く、半田実装可能なSMDタイプの電池となり得る。 In a solid-state battery that includes a substrate as a terminal board, the solid-state battery can be mounted on another secondary substrate such as a printed wiring board with the substrate interposed. For example, a solid state battery can be surface mounted via a substrate through solder reflow or the like. For this reason, it can be said that the solid state battery package of the present invention is an SMD (Surface Mount Device) type battery. Particularly when the terminal board is made of a ceramic substrate, the solid battery package of the present invention can be an SMD type battery that has high heat resistance and can be soldered.

端子基板ゆえ、配線や電極層などを有していることが好ましく、特に、基板は上下主面間を電気的に結線する電極層を備えていてよい。つまり、ある好適な態様に係る基板200は、当該基板の上下主面を電気的に結線する電極層を備え、固体電池パッケージ1000の外部端子のための部材となっている。このような基板を備えた固体電池パッケージ1000では、基板の電極層と固体電池の端子部分とが互いに接続されている。具体的には、基板200の電極層と固体電池100の端面電極100Bが互いに電気的に接続されている。例えば、固体電池の正極側の端面電極が、基板の正極側の電極層と電気的に接続される一方、固体電池の負極側の端面電極が、基板の負極側の電極層と電気的に接続される。このように電気的に接続することで、基板の正極側および負極側の電極層が、それぞれ、固体電池パッケージ1000の正極端子および負極端子として供されることになる。 Since it is a terminal board, it is preferable that it has wiring, an electrode layer, etc. In particular, the board may have an electrode layer that electrically connects the upper and lower main surfaces. That is, the substrate 200 according to a certain preferred embodiment includes an electrode layer that electrically connects the upper and lower main surfaces of the substrate, and serves as a member for the external terminal of the solid battery package 1000. In the solid state battery package 1000 including such a board, the electrode layer of the board and the terminal portion of the solid state battery are connected to each other. Specifically, the electrode layer of the substrate 200 and the end face electrode 100B of the solid battery 100 are electrically connected to each other. For example, the end face electrode on the positive side of a solid state battery is electrically connected to the electrode layer on the positive side of the substrate, while the end face electrode on the negative side of the solid state battery is electrically connected to the electrode layer on the negative side of the substrate. be done. By electrically connecting in this way, the electrode layers on the positive and negative sides of the substrate serve as the positive and negative terminals of the solid battery package 1000, respectively.

このような導電性部分を有する端子基板では、電池パッケージ品としての外部端子の引き出し位置をパッケージ下部で任意に設けることができる。また、図2に示す形態から分かるように、そのような外部端子の引き出し形状は、実質的な凹凸無く、実装パッケージと同一面内で平滑な面として供すことができる。このような基板を備えた固体電池では、電池から最短距離でパッケージ外部に端子を取り出すことができるので、ロスが少ない電池パッケージ品がもたらされ得る。また、周辺回路や電池が使われる筐体にとって、最適な位置に電池パッケージ品の端子を配置することができるともいえる。 In a terminal board having such a conductive portion, the external terminal of the battery package can be drawn out at any position at the bottom of the package. Moreover, as can be seen from the form shown in FIG. 2, such an external terminal lead-out shape can be provided as a smooth surface within the same plane as the mounting package without substantial irregularities. In a solid battery equipped with such a substrate, a terminal can be taken out of the package at the shortest distance from the battery, so a battery package product with less loss can be provided. It can also be said that the terminals of the battery package product can be placed at optimal positions for the peripheral circuitry and the casing in which the battery is used.

本発明における端子基板では、対向する上面と下面とが互いに電気的に接続されている。よって、そのようなものであれば、端子基板の種類は特に制限されない。例えば、端子基板として、上下に結線でき部品実装できるインターポーザを用いてもよい。インタポーザの基板材質はセラミックであってもよい。 In the terminal board according to the present invention, the opposing upper and lower surfaces are electrically connected to each other. Therefore, the type of terminal board is not particularly limited as long as it is of such a type. For example, an interposer that can be connected vertically and that can mount components may be used as the terminal board. The substrate material of the interposer may be ceramic.

端子基板として基板を備える固体電池では、基板の配線と固体電池の端子部分とが互いに電気的に接続されている。つまり、基板の導電性部分と固体電池の端面電極とが互いに電気的に接続されている。好ましくは、基板の導電性部分と固体電池の端面電極とが互いに電気的に接続されている。例えば、固体電池の正極側の端面電極が基板の正極側の導電性部分と電気的に接続されている一方、固体電池の負極側の端面電極が、基板の負極側の導電性部分と電気的に接続されている。これによって、支持基板の正極側および負極側の導電性部分(特に下側ランド/底面ランド)が、それぞれ、固体電池パッケージ品の正極端子および負極端子として供され得る。 In a solid-state battery that includes a substrate as a terminal substrate, wiring on the substrate and terminal portions of the solid-state battery are electrically connected to each other. That is, the conductive portion of the substrate and the end face electrode of the solid state battery are electrically connected to each other. Preferably, the conductive portion of the substrate and the end face electrode of the solid state battery are electrically connected to each other. For example, the end face electrode on the positive side of a solid state battery is electrically connected to the conductive part on the positive side of the substrate, while the end face electrode on the negative side of the solid state battery is electrically connected to the conductive part on the negative side of the substrate. It is connected to the. Thereby, the conductive portions (particularly the lower lands/bottom lands) on the positive and negative sides of the support substrate can be used as the positive and negative terminals, respectively, of the solid battery package product.

本発明の固体電池パッケージは、端子基板と固体電池との間の好適な電気的接続に資する部材を更に有していてよい。例えば、本発明の固体電池は、端面電極100Bと導電性部分17とを互いに電気的に接続する導電性接続部を基板上に更に有して成っていてよい。導電性接続部は、銀(Ag)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)およびニッケル(Ni)などから成る群から選択される少なくとも1種を含んで成るペーストを用いて形成されるものであってよい。 The solid state battery package of the present invention may further include a member that contributes to a suitable electrical connection between the terminal board and the solid state battery. For example, the solid state battery of the present invention may further include a conductive connection portion on the substrate that electrically connects the end electrode 100B and the conductive portion 17 to each other. The conductive connection portion includes at least one selected from the group consisting of silver (Ag), copper (Cu), palladium (Pd), gold (Au), platinum (Pt), aluminum (Al), nickel (Ni), etc. It may be formed using a paste comprising seeds.

固体電池パッケージは、基板、被覆絶縁層および被覆無機層によってパッケージ化されているところ、水蒸気透過防止性が特に優れた電池となっている。つまり、本発明に係る電池パッケージ品では、基板上の固体電池の頂面および側面を覆う被覆絶縁層ならびに被覆無機層に少なくとも起因して、水蒸気による電池特性の劣化(より具体的には、外部環境の水蒸気が混入して固体電池の特性が劣化してしまう事象)がより確実に防止されている。 The solid battery package, which is packaged with a substrate, a covering insulating layer, and a covering inorganic layer, is a battery that has particularly excellent water vapor permeation prevention properties. In other words, in the battery package product according to the present invention, deterioration of battery characteristics due to water vapor (more specifically, deterioration of battery characteristics due to water vapor) due to at least the insulating layer and the inorganic layer covering the top and side surfaces of the solid-state battery on the substrate. The phenomenon in which the characteristics of solid-state batteries deteriorate due to the ingress of water vapor from the environment is more reliably prevented.

好ましくは、被覆無機層は、水蒸気バリア膜となっている。つまり、固体電池への水分進入を阻止するバリアとして好ましくは供されるように被覆無機層が固体電池の頂面および側面を覆っている。本明細書でいう「バリア」とは、広義には、外部環境の水蒸気が被覆無機層を通過して固体電池にとって不都合な特性劣化を引き起すことがない程度の水蒸気透過の阻止特性を有することを意味しており、狭義には、水狭義には、水蒸気透過率が5.0×10-3g/(m・Day)未満となっていることを意味している。よって、端的にいえば、水蒸気バリア膜は、好ましくは0以上5×10-3g/(m2・Day)未満の水蒸気透過率を有している。なお、本明細書でいう「水蒸気透過率」は、MORESCO社製、型式WG-15Sのガス透過率測定装置を用い、測定条件は85℃ 85%RH、MA法によって得られた透過率のことを指している。 Preferably, the coated inorganic layer is a water vapor barrier film. That is, a coated inorganic layer covers the top and side surfaces of the solid state battery so as to preferably serve as a barrier to prevent moisture from entering the solid state battery. The term "barrier" as used herein is broadly defined as having water vapor permeation blocking properties to the extent that water vapor in the external environment does not pass through the coating inorganic layer and cause characteristic deterioration that is inconvenient for solid-state batteries. In a narrow sense, it means that the water vapor permeability is less than 5.0×10 −3 g/(m 2 ·Day). Therefore, to put it simply, the water vapor barrier film preferably has a water vapor permeability of 0 or more and less than 5×10 −3 g/(m 2 ·Day). In addition, the "water vapor permeability" referred to in this specification refers to the transmittance obtained by the MA method using a gas permeability measuring device manufactured by MORESCO, model WG-15S, under measurement conditions of 85° C. and 85% RH. is pointing to.

ある好適な態様では被覆絶縁層と被覆無機層とが互いに一体化している。よって、被覆無機層は、被覆絶縁層とともに固体電池のための水蒸気バリアを成している。つまり、一体化した被覆絶縁層と被覆無機層との組合せによって、外部環境の水蒸気の固体電池への侵入がより好適に防止されている。 In one preferred embodiment, the covering insulating layer and the covering inorganic layer are integrated with each other. Therefore, the covering inorganic layer together with the covering insulating layer forms a water vapor barrier for the solid state battery. In other words, the combination of the integrated covering insulating layer and covering inorganic layer better prevents water vapor from the external environment from entering the solid state battery.

本発明において、固体電池を支持する基板は、固体電池の下側(底側)を覆うように位置付けられているので、かかる下側(底側)からの水蒸気透過防止に資する。つまり、基板は、好ましくは、水蒸気バリア基板となっている。ここでいう「バリア」も、上記と同様の意味であり、外部環境の水蒸気が被覆無機層を通過して固体電池にとって不都合な特性劣化を引き起こすことがない程度の水蒸気透過の阻止特性を有することを意味しており、狭義には、基板の水蒸気透過率が5.0×10-3g/(m・Day)となっていることを意味している。よって、水蒸気バリア基板は、好ましくは0以上5×10-3g/(m2・Day)未満の水蒸気透過率を有している。このように、支持基板が水蒸気バリア基板となる場合、基板自体でバリア効果が奏されるので、基板の底面側には被覆無機層が設けられていなくてよい。換言すれば、被覆無機層は、固体電池を大きく包み込むように設けられているといえども、基板の一部(具体的には、底面)に対しては設けられる必要は特にない(つまり、ある好適な態様では、被覆無機層が電池パッケージ品の大部分の面に設けられているといえども、全ての面に対して設けられているわけではない)。 In the present invention, the substrate supporting the solid-state battery is positioned so as to cover the lower side (bottom side) of the solid-state battery, and thus contributes to preventing water vapor from permeating from the lower side (bottom side). That is, the substrate is preferably a water vapor barrier substrate. The term "barrier" used here has the same meaning as above, and means that water vapor in the external environment does not pass through the coating inorganic layer and has the property of preventing water vapor permeation to the extent that it does not cause characteristic deterioration that is disadvantageous for solid-state batteries. In a narrow sense, this means that the water vapor permeability of the substrate is 5.0×10 −3 g/(m 2 ·Day). Therefore, the water vapor barrier substrate preferably has a water vapor permeability of 0 or more and less than 5×10 −3 g/(m 2 ·Day). In this way, when the supporting substrate is a water vapor barrier substrate, the barrier effect is produced by the substrate itself, so that there is no need to provide a covering inorganic layer on the bottom side of the substrate. In other words, although the covering inorganic layer is provided so as to largely envelop the solid-state battery, it is not particularly necessary to provide it on a part of the substrate (specifically, the bottom surface) (in other words, there is no need to provide it on a part of the substrate In a preferred embodiment, the coated inorganic layer is provided on most, but not all, sides of the battery package.

基板がセラミック基板となる場合、基板の水蒸気透過防止の効果が奏され易くなる。基板が水蒸気バリア特性を有する場合、固体電池の上側および側方側からの水蒸気透過が主に被覆絶縁層および被覆無機層によって防止され得る一方、固体電池の下側(底側)からの水蒸気透過は主に基板によって防止され得る。基板が好ましくは端子基板であることに鑑みれば、固体電池の下側(底側)からの水蒸気透過防止は主に端子基板によって為されているといえる。 When the substrate is a ceramic substrate, the effect of preventing water vapor permeation of the substrate is more likely to be achieved. If the substrate has water vapor barrier properties, water vapor permeation from the top and side sides of the solid-state battery can be mainly prevented by the covering insulating layer and the covering inorganic layer, while water vapor transmission from the bottom side (bottom side) of the solid-state battery can be prevented mainly by the covering insulating layer and the covering inorganic layer. can be mainly prevented by the substrate. Considering that the substrate is preferably a terminal substrate, it can be said that prevention of water vapor permeation from the lower side (bottom side) of the solid state battery is mainly achieved by the terminal substrate.

本発明においては、基板上の固体電池が被覆絶縁層を介した被覆無機層で覆われた形態を有しているところ、被覆絶縁層が樹脂を含み、固体電池パッケージの使用温度範囲における弾性率が100MPa以上、かつ、破壊ひずみが2.5%以上である。なお、固体電池パッケージの使用温度範囲は、例えば、室温(25℃)から、125℃の高温下が想定される。そのため、当該被覆絶縁層が緩衝材の役目を好適に果たし得る。具体的には、充放電や熱膨張などに起因した固体電池の膨張収縮が生じた場合であっても、その影響が直接的に被覆無機層には及ばず、被覆絶縁層が介在することによる緩衝効果によりその影響が緩和され得る。よって、固体電池の充放電に起因する固体電池パッケージの亀裂発生と、被覆部の剥離の発生と、被覆部の拘束力不足による固体電池の内部構造の破壊とを抑制することができる。その結果、固体電池パッケージへの亀裂や被覆部の剥離の発生抑制により、より好適な水蒸気バリアがもたらされ得る。又、固体電池の内部構造の破壊抑制により、固体電池の電池特性を好適に供することができる。なお、固体電池パッケージの使用温度範囲における弾性率が100MPa以上10GPa以下、かつ、破壊ひずみが2.5%以上10%以下である場合には、特に、そのような緩衝効果が大きくなり得る。 In the present invention, the solid battery on the substrate is covered with an inorganic coating layer via an insulating coating layer, and the insulating coating layer contains a resin and has an elastic modulus in the operating temperature range of the solid battery package. is 100 MPa or more, and the fracture strain is 2.5% or more. Note that the usage temperature range of the solid battery package is assumed to be, for example, from room temperature (25°C) to a high temperature of 125°C. Therefore, the covering insulating layer can suitably serve as a buffer material. Specifically, even if expansion and contraction of a solid-state battery occurs due to charging/discharging or thermal expansion, this effect does not directly affect the covering inorganic layer, but is caused by the intervening insulating layer. A buffering effect can alleviate that effect. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the solid-state battery package due to charging and discharging of the solid-state battery, the occurrence of peeling of the coating, and the destruction of the internal structure of the solid-state battery due to insufficient binding force of the coating. As a result, a more suitable water vapor barrier can be provided by suppressing the occurrence of cracks in the solid battery package and peeling of the coating. Moreover, by suppressing the destruction of the internal structure of the solid-state battery, the battery characteristics of the solid-state battery can be suitably provided. Note that such a buffering effect can be particularly large when the solid battery package has an elastic modulus of 100 MPa or more and 10 GPa or less and a fracture strain of 2.5% or more and 10% or less in the operating temperature range of the solid battery package.

このような電池パッケージ品では、好ましくは固体電池とバリア膜/バリア基板との間に樹脂層が成型されていると捉えることができ、機械的に強度が強く、また、内外からの応力に変形しないので、高精度な機器に電池パッケージ品を搭載することも可能である。 In such battery package products, it is preferable that a resin layer is molded between the solid battery and the barrier film/barrier substrate, which has strong mechanical strength and is resistant to deformation due to stress from inside and outside. Therefore, it is possible to install battery package products in high-precision equipment.

さらにいえば、本発明における電池パッケージ品では、水蒸気透過が防止されているといえども、それに資する部材は、被覆絶縁層と一体化した被覆無機薄膜、および、薄板形状を有し得る基板であるので、パッケージサイズは、不都合に大きくならない。つまり、ある好適な態様では、固体電池パッケージは、エネルギー密度の高い電池(パッケージ化された電池)として供され得る。 Furthermore, in the battery package product of the present invention, although water vapor permeation is prevented, the members contributing to this are a covering inorganic thin film integrated with a covering insulating layer, and a substrate that may have a thin plate shape. Therefore, the package size does not become inconveniently large. That is, in a preferred embodiment, the solid state battery package can be provided as a high energy density battery (packaged battery).

固体電池パッケージは、種々の態様で具現化され得る。例えば、以下の態様が考えられる。 Solid state battery packages can be embodied in a variety of ways. For example, the following aspects are possible.

(フィラー含有の態様)
かかる態様では、被覆絶縁層160がフィラーを含んでいてもよい。被覆絶縁層160に含まれる樹脂中に無機フィラーが分散していることが好ましい。
(Aspects of filler content)
In such an embodiment, the covering insulating layer 160 may contain a filler. Preferably, an inorganic filler is dispersed in the resin contained in the insulating cover layer 160.

フィラーは、好ましくは、被覆絶縁層中に混ぜ込まれて被覆絶縁層の母材材質(例えば樹脂)と複合一体化している。フィラーの形状は、特に制限されず、粒状、球状、針状、板状、繊維状および/または不定型などであってよい。フィラーの大きさも、特に制限されず、10nm以上100μm以下であってよく、例えば10nm以上100nm未満のナノフィラー、100nm以上10um未満のミクロフィラー、あるいは、10μm以上100μm以下のマクロフィラーなどであってよい。フィラーの材質としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム等の金属酸化物、マイカ等の鉱物,ガラス等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 The filler is preferably mixed into the insulating cover layer and integrated with the base material (for example, resin) of the insulating cover layer. The shape of the filler is not particularly limited, and may be granular, spherical, acicular, plate-like, fibrous, and/or amorphous. The size of the filler is also not particularly limited, and may be 10 nm or more and 100 μm or less, for example, a nano filler of 10 nm or more and less than 100 nm, a micro filler of 100 nm or more and less than 10 μm, or a macro filler of 10 μm or more and 100 μm or less. . Examples of the filler material include, but are not limited to, silica, alumina, metal oxides such as titanium oxide and zirconium oxide, minerals such as mica, and glass.

フィラーは水蒸気透過防止フィラーとなっていることが好ましい。ある好適な態様では、被覆絶縁層は、その樹脂材質中に水蒸気透過防止フィラーを含んで成る。これにより、被覆絶縁層が、被覆無機層とともにより好適な水蒸気透過バリアとして供され易くなる。 The filler is preferably a water vapor permeation prevention filler. In a preferred embodiment, the insulating coating layer contains a water vapor permeation preventive filler in its resin material. This makes it easier for the covering insulating layer to serve as a more suitable water vapor permeation barrier together with the covering inorganic layer.

水蒸気透過防止フィラーは、特に限定するわけではないが、板状のフィラーなどであってよい。また、水蒸気透過防止フィラーは、シリカもしくはアルミナなどの材質を有するものであってよい。更には、合成マイカなどのマイカ系などの材質を有するものであってもよい。より好ましくはシリカであるとよい。樹脂材質中に含まれる水蒸気透過防止フィラーは、より好適な水蒸気透過防止に資すべく、被覆絶縁層の全体基準で含有量が1重量%以上95重量%以下となっていることが好ましく、例えば1重量%以上60重量%以下あるいは30重量%以上60重量%以下などとなっていてよい。 The water vapor permeation preventing filler is not particularly limited, but may be a plate-shaped filler or the like. Further, the water vapor permeation preventing filler may be made of a material such as silica or alumina. Furthermore, it may be made of a mica-based material such as synthetic mica. More preferably, it is silica. The water vapor permeation prevention filler contained in the resin material preferably has a content of 1% by weight or more and 95% by weight or less based on the entire insulating coating layer, for example, 1% by weight or more and 95% by weight or less based on the entire insulating coating layer. The content may be from 30% to 60% by weight, or from 30% to 60% by weight.

(スパッタ膜の態様)
かかる態様では、被覆無機層がスパッタ膜となっている。つまり、被覆絶縁層を覆うように設けられる乾式めっき層としてスパッタリング薄膜が設けられている。
(Aspects of sputtered film)
In such an embodiment, the covering inorganic layer is a sputtered film. That is, a sputtered thin film is provided as a dry plating layer provided so as to cover the covering insulating layer.

スパッタ膜は、スパッタリングによって得られる薄膜である。つまり、ターゲットにイオンをスパッタリングしてその原子を叩き出して被覆絶縁層上に堆積させた膜が被覆無機薄膜として用いられている。 A sputtered film is a thin film obtained by sputtering. In other words, a film formed by sputtering ions onto a target to knock out the atoms and depositing the resulting insulating layer on the covering insulating layer is used as the covering inorganic thin film.

かかるスパッタ膜は、ナノオーダーないしはマイクロオーダーの非常に薄い形態を有しつつも、緻密および/または均質な膜となるので、固体電池のための水蒸気透過バリアに好ましい。また、スパッタ膜は、原子堆積により成膜されたものゆえ付着力が比較的高く、被覆無機薄膜とより好適に一体化し得る。よって、スパッタ膜は、被覆絶縁層とともに固体電池のための水蒸気バリア膜をより好適に構成し易い。つまり、被覆絶縁層とともに固体電池の頂面および側面を少なくとも覆うように設けられているスパッタ膜は、外部環境の水蒸気が固体電池へと進入しないためのバリアとしてより好適に供され得る。 Such a sputtered film is a dense and/or homogeneous film even though it has a very thin morphology on the nano- or micro-order, and is therefore preferable as a water vapor permeation barrier for solid-state batteries. Furthermore, since the sputtered film is formed by atomic deposition, it has relatively high adhesion and can be more preferably integrated with the covering inorganic thin film. Therefore, the sputtered film can easily constitute a water vapor barrier film for a solid-state battery together with the covering insulating layer. That is, the sputtered film provided to cover at least the top and side surfaces of the solid-state battery together with the covering insulating layer can be more suitably used as a barrier to prevent water vapor from the external environment from entering the solid-state battery.

ある好適な態様では、スパッタ膜は、例えばAl(アルミニウム)、Cu(銅)およびTi(チタン)から成る群から選択される少なくとも1種を含んで成り、その膜厚は、1μm以上100μm以下、例えば5μm以上50μm以下である。また、特に限定されるわけではないが、スパッタ膜は、固体電池の頂面に位置する局所箇所および側面に位置する局所箇所のいずれであっても実質的に同じ厚さ寸法を有していることが好ましい。外部環境からの水蒸気が固体電池に浸入するのをパッケージ品全体としてより均一に防止できるからである。 In a preferred embodiment, the sputtered film contains at least one member selected from the group consisting of, for example, Al (aluminum), Cu (copper), and Ti (titanium), and has a thickness of 1 μm or more and 100 μm or less, For example, it is 5 μm or more and 50 μm or less. In addition, although not particularly limited, the sputtered film has substantially the same thickness regardless of whether it is located on the top surface of the solid-state battery or on the side surface of the solid-state battery. It is preferable. This is because it is possible to more uniformly prevent water vapor from the external environment from entering the solid state battery as a whole package.

なお、このようなスパッタ膜に代表される乾式めっき層は、水蒸気バリアの観点から、より好適な厚みで実現することができる。例えば、スパッタリングの回数を相対的に増やすことでより厚い膜として供すことができる一方、スパッタリングの回数を相対的に減らすことでより薄い膜として供することもできる。また、例えばスパッタリングに際してターゲットの種類を変えることなどを通じて積層構造を備えた被覆無機層として供すこともできる。換言すれば、被覆無機層は、少なくとも2層から成る複数層構造として設けることもできる。複数層構造は、特に異種材間に限らず、同種材間であってもよい。このような複数層構造を有する被覆無機層は、固体電池のための水蒸気バリアをより好適に構成し易い。 Note that the dry plating layer represented by such a sputtered film can be realized with a more suitable thickness from the viewpoint of a water vapor barrier. For example, a thicker film can be provided by relatively increasing the number of sputtering operations, while a thinner film can be provided by relatively decreasing the number of sputtering operations. Further, it is also possible to provide a coated inorganic layer with a laminated structure by, for example, changing the type of target during sputtering. In other words, the covering inorganic layer can also be provided as a multilayer structure consisting of at least two layers. The multi-layer structure is not limited to materials of different types, but may also be formed between materials of the same type. A covering inorganic layer having such a multilayer structure can easily constitute a water vapor barrier for a solid-state battery.

乾式めっき層上には湿式めっき層が設けられてもよい。湿式めっき層は、乾式めっき層よりも成膜速度が一般に速い。したがって、厚みの大きい膜を被覆無機層として設ける場合などにおいては、乾式めっき層を湿式めっき層と組み合わせることで効率的な膜形成を行うことができる。 A wet plating layer may be provided on the dry plating layer. A wet plating layer generally has a faster film formation rate than a dry plating layer. Therefore, when a thick film is provided as a covering inorganic layer, efficient film formation can be achieved by combining a dry plating layer with a wet plating layer.

[固体電池パッケージの製造方法]
本発明の対象物は、正極層、負極層、およびそれらの電極間に固体電解質を有する電池構成単位を含んだ固体電池を調製し、次いで、その固体電池をパッケージ化するプロセスを経ることで得ることができる。
[Method for manufacturing solid battery package]
The object of the present invention is obtained by preparing a solid battery including a battery constituent unit having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a solid electrolyte between these electrodes, and then packaging the solid battery. be able to.

固体電池パッケージの製造は、パッケージ化の前段階に相当する固体電池自体(以下では、「パッケージ前電池」とも称する)の製造と、基板の調製と、パッケージ化とに大きく分けることができる。 The production of solid-state battery packages can be broadly divided into the production of the solid-state battery itself (hereinafter also referred to as "pre-packaged battery"), which corresponds to the pre-packaging stage, the preparation of the substrate, and packaging.

≪パッケージ前電池の製造方法≫
パッケージ前電池は、スクリーン印刷法等の印刷法、グリーンシートを用いるグリーンシート法、またはそれらの複合法により製造することができる。つまり、パッケージ前電池自体は、常套的な固体電池の製法に準じて作製してよい(よって、下記で説明する固体電解質、有機バインダー、溶剤、任意の添加剤、正極活物質、負極活物質などの原料物質は、既知の固体電池の製造で用いられているものを用いてよい)。
≪Method of manufacturing pre-packaged battery≫
The pre-packaged battery can be manufactured by a printing method such as a screen printing method, a green sheet method using a green sheet, or a combination thereof. In other words, the pre-packaged battery itself may be manufactured according to the conventional manufacturing method of solid-state batteries (therefore, the solid electrolyte, organic binder, solvent, optional additives, positive electrode active material, negative electrode active material, etc. described below), etc. (The raw material used in the production of known solid-state batteries may be used.)

以下では、本発明のより良い理解のために、ある1つの製法を例示説明するが、本発明は当該方法に限定されない。また、以下の記載順序など経時的な事項は、あくまでも説明のための便宜上のものにすぎず、必ずしもそれに拘束されるわけではない。 In the following, one manufacturing method will be exemplified and explained for a better understanding of the present invention, but the present invention is not limited to this method. Further, the following chronological matters such as the order of description are merely for convenience of explanation, and are not necessarily restricted thereto.

(積層体ブロック形成)
・固体電解質、有機バインダー、溶剤および任意の添加剤を混合してスラリーを調製する。次いで、調製されたスラリーからシート成形によって、焼成後の厚みが約10μmのシートを得る。
・正極活物質、固体電解質、導電助剤、有機バインダー、溶剤および任意の添加剤を混合して正極用ペーストを作製する。同様にして、負極活物質、固体電解質、導電助剤、有機バインダー、溶剤および任意の添加剤を混合して負極用ペーストを作製する。
・シート上に正極用ペーストを印刷し、また、必要に応じて集電層および/またはネガ層を印刷する。同様にして、シート上に負極用ペーストを印刷し、また、必要に応じて集電層および/またはネガ層を印刷する。
・正極用ペーストを印刷したシートと、負極用ペーストを印刷したシートとを交互に積層して積層体を得る。なお、積層体の最外層(最上層・最下層)についていえば、それが電解質層でも絶縁層でもよく、あるいは、電極層であってもよい。
(Laminated block formation)
- Prepare a slurry by mixing the solid electrolyte, organic binder, solvent, and optional additives. Next, a sheet having a thickness of about 10 μm after firing is obtained from the prepared slurry by sheet molding.
・Create a positive electrode paste by mixing the positive electrode active material, solid electrolyte, conductive aid, organic binder, solvent, and optional additives. Similarly, a negative electrode paste is prepared by mixing the negative electrode active material, solid electrolyte, conductive aid, organic binder, solvent, and optional additives.
- Print a positive electrode paste on the sheet, and also print a current collecting layer and/or a negative layer as necessary. Similarly, a negative electrode paste is printed on the sheet, and if necessary, a current collecting layer and/or a negative layer are printed.
- Obtain a laminate by alternately stacking sheets printed with positive electrode paste and sheets printed with negative electrode paste. Note that the outermost layer (top layer/bottom layer) of the laminate may be an electrolyte layer, an insulating layer, or an electrode layer.

(電池焼結体形成)
積層体を圧着一体化させた後、所定のサイズにカットする。得られたカット済み積層体を脱脂および焼成に付す。これにより、焼結された積層体を得る。なお、カット前に積層体を脱脂および焼成に付し、その後にカットを行ってもよい。
(Battery sintered body formation)
After the laminate is crimped and integrated, it is cut into a predetermined size. The obtained cut laminate is subjected to degreasing and firing. Thereby, a sintered laminate is obtained. Note that the laminate may be degreased and fired before cutting, and then the laminate may be cut.

(端面電極形成)
正極側の端面電極は、焼結積層体における正極露出側面に対して導電性ペーストを塗布することを通じて形成できる。同様にして、負極側の端面電極は、焼結積層体における負極露出側面に対して導電性ペーストを塗布することを通じて形成できる。正極側および負極側の端面電極は、焼結積層体の主面にまで及ぶように設けると、次工程において実装ランドに小面積で接続できるので好ましい(より具体的には、焼結積層体の主面にまで及ぶように設けられた端面電極は、折り返し部分を当該主面に有することになるが、そのような折り返し部分を実装ランドに電気接続させることができる)。端面電極の成分としては、銀、金、プラチナ、アルミニウム、銅、スズおよびニッケルから選択される少なくとも一種から選択され得る。
(End face electrode formation)
The end electrode on the positive electrode side can be formed by applying a conductive paste to the exposed side surface of the positive electrode in the sintered laminate. Similarly, the end electrode on the negative electrode side can be formed by applying a conductive paste to the exposed side surface of the negative electrode in the sintered laminate. It is preferable to provide the end electrodes on the positive and negative electrodes so as to cover the main surface of the sintered laminate, since this allows connection to the mounting land in a small area in the next process (more specifically, it is preferable to The end surface electrode provided so as to extend to the main surface has a folded portion on the principal surface, and such a folded portion can be electrically connected to the mounting land). The component of the end electrode may be selected from at least one selected from silver, gold, platinum, aluminum, copper, tin, and nickel.

なお、正極側および負極側の端面電極は、積層体の焼結後に形成することに限らず、焼成前に形成し、同時焼結に付してもよい。 Note that the end electrodes on the positive electrode side and the negative electrode side are not limited to being formed after sintering the laminate, but may be formed before firing and subjected to simultaneous sintering.

以上の如くの工程を経ることによって、最終的に所望のパッケージ前電池(図3Cに示す固体電池100に相当)を得ることができる。 By going through the steps described above, a desired pre-packaged battery (corresponding to the solid state battery 100 shown in FIG. 3C) can finally be obtained.

≪基板の調製≫
基板の調製は、例えば、複数のグリーンシートを積層して焼成することによって得ることができる。これは基板がセラミック基板である場合に特にいえる。基板の調製は、例えばLTCC基板の作成に準じで行うことができる。
≪Preparation of substrate≫
The substrate can be prepared, for example, by laminating and firing a plurality of green sheets. This is especially true when the substrate is a ceramic substrate. The substrate can be prepared, for example, in a similar manner to the preparation of an LTCC substrate.

端子基板として供される基板はビアおよび/またはランドを有していたりする。このような場合、例えば、グリーンシートに対してパンチプレスまたは炭酸ガスレーザなどによって孔(径サイズ:約50μm~約200μm)を形成し、その孔に導電性ペースト材料を充填したり、あるいは、印刷法などを実施することを通じてビア、ランドおよび/または配線層などの導電性部分/配線の前駆体を形成してよい。また、基板は、好ましくは、水蒸気透過防止層として電気的接続が為されていない非接続金属層を有して成る。かかる場合、非接続金属層となる金属層(その前駆体)をグリーンシート上に形成しておいてよい。かかる金属層は印刷法で形成してもよいし、あるいは、金属箔などを配置することで形成してもよい。次いで、そのようなグリーンシートを所定の枚数重ねて熱圧着することによってグリーンシート積層体を形成し、グリーンシート積層体を焼成に付すことによって、基板を得ることができる。なお、ランドなどは、グリーンシート積層体の焼成後において形成することもできる。 A board used as a terminal board may have vias and/or lands. In such cases, for example, holes (diameter size: approximately 50 μm to approximately 200 μm) may be formed in the green sheet using a punch press or a carbon dioxide laser, and the holes may be filled with a conductive paste material, or a printing method may be used. Precursors of conductive portions/wirings such as vias, lands and/or wiring layers may be formed by performing the following steps. Further, the substrate preferably includes a non-connected metal layer that is not electrically connected as a water vapor permeation prevention layer. In such a case, a metal layer (precursor thereof) serving as a non-connected metal layer may be formed on the green sheet. Such a metal layer may be formed by a printing method or by arranging metal foil or the like. Next, a green sheet laminate is formed by stacking a predetermined number of such green sheets and bonding them under thermocompression, and the green sheet laminate is fired to obtain a substrate. Note that the lands and the like can also be formed after the green sheet laminate is fired.

あくまでも1つの例示にすぎず、本発明を制限するものではないが、基板をセラミック基板として得る場合のグリーンシートについて詳述しておく。グリーンシート自体は、セラミック成分、ガラス成分および有機バインダー成分を含んで成るシート状部材であってよい。例えば、セラミック成分としては、アルミナ粉末(平均粒径:0.5~10μm程度)であってよく、ガラス成分としては、ホウケイ酸塩ガラス粉末(平均粒径:1~20μm程度)であってよい。そして、有機バインダー成分としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコールおよび塩化ビニル樹脂から成る群から選択される少なくとも1種以上の成分であってよい。あくまでも例示にすぎないが、グリーンシートは、アルミナ粉末40~50wt%、ガラス粉末を30~40wt%、および、有機バインダー成分10~30wt%であってよい(グリーンシートの全重量基準)。また、別の観点で捉えるとすると、グリーンシートは、固体成分(アルミナ粉末50~60wt%およびガラス粉末を40~50wt%:固体成分の重量基準)と有機バインダー成分との重量比、即ち、固体成分重量:有機バインダー成分重量が80~90:10~20程度となっているものであってもよい。グリーンシート成分としては、必要に応じてその他の成分が含まれていてよく、例えば、フタル酸エステル、フタル酸ジブチルなどのグリーンシートに柔軟性を付与する可塑剤、グリコールなどのケトン類の分散剤や有機溶剤などが含まれていてよい。各グリーンシートの厚さ自体は30μm~500μm程度であってよい。 Although this is just one example and does not limit the present invention, a green sheet in the case where the substrate is obtained as a ceramic substrate will be described in detail. The green sheet itself may be a sheet-like member comprising a ceramic component, a glass component and an organic binder component. For example, the ceramic component may be alumina powder (average particle size: about 0.5 to 10 μm), and the glass component may be borosilicate glass powder (average particle size: about 1 to 20 μm). . The organic binder component may be, for example, at least one component selected from the group consisting of polyvinyl butyral resin, acrylic resin, vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol, and vinyl chloride resin. By way of example only, the green sheet may contain 40-50 wt% alumina powder, 30-40 wt% glass powder, and 10-30 wt% organic binder components (based on the total weight of the green sheet). In addition, from another point of view, green sheets are based on the weight ratio of solid components (50 to 60 wt% of alumina powder and 40 to 50 wt% of glass powder: based on the weight of solid components) and organic binder components. Component weight: Organic binder component weight may be about 80-90:10-20. The green sheet component may contain other components as necessary, such as plasticizers that impart flexibility to the green sheet such as phthalate esters and dibutyl phthalate, and dispersants for ketones such as glycol. It may contain organic solvents, organic solvents, etc. The thickness of each green sheet itself may be approximately 30 μm to 500 μm.

以上の如くの工程を経ることによって、最終的に所望の基板200(図3A参照)を得ることができる。 By going through the steps described above, a desired substrate 200 (see FIG. 3A) can finally be obtained.

≪パッケージ化≫
パッケージ化に際しては、上記で得られた電池および基板が用いられる。図3A~図3Eには、パッケージ化によって固体電池パッケージを得る工程が模式的に示されている。
≪Packaging≫
For packaging, the battery and substrate obtained above are used. 3A to 3E schematically show the process of obtaining a solid battery package by packaging.

まず、図3A~図3Cに示すように、基板200上にパッケージ前電池100を配置する。つまり、基板上に“パッケージ化されていない固体電池”を配置する(以下、パッケージ化に用いる電池を単に「固体電池」とも称する)。 First, as shown in FIGS. 3A to 3C, the pre-packaged battery 100 is placed on the substrate 200. That is, an "unpackaged solid-state battery" is placed on the substrate (hereinafter, the battery used for packaging is also simply referred to as a "solid-state battery").

好ましくは、基板の導電性部分と固体電池の端面電極とが互いに電気的に接続されるように、固体電池を基板上に配置する。例えば、導電性ペーストを基板上に供し、それによって、基板の導電性部分と固体電池の端面電極とを互いに電気的に接続するようにしてよい。より具体的には、基板主面の正極側および負極側の導電性部分(特に、下側ランド/底面ランド)が、それぞれ、固体電池の正極および負極の端面電極と整合するように位置合わせを行い、導電性ペースト(例えば、Ag導電性ペースト)を用いて結合結線する。つまり、固体電池と基板との間の電気的接続を担う接合部材の前駆体を予め設けておいてよい。このような接合部材の前駆体は、Ag導電性ペーストの他、ナノペーストや合金系ペースト、ロー材など、形成後にフラックスなどの洗浄を必要としない導電性ペーストを印刷することで設けることができる。次いで、固体電池の端面電極と接合部材の前駆体とが互いに接するように基板上に固体電池を配置し、加熱処理に付すことによって、前駆体から固体電池と基板との間の電気的接続に資する接合部材が形成されることになる。 Preferably, the solid-state battery is placed on the substrate such that the conductive portion of the substrate and the end face electrode of the solid-state battery are electrically connected to each other. For example, a conductive paste may be provided on the substrate, thereby electrically connecting the conductive portion of the substrate and the end electrode of the solid state battery to each other. More specifically, the conductive parts on the positive and negative sides of the main surface of the substrate (in particular, the lower lands/bottom lands) are aligned so that they are aligned with the end face electrodes of the positive and negative electrodes of the solid-state battery, respectively. and conductive paste (for example, Ag conductive paste) is used to connect and connect the wires. That is, a precursor of a bonding member responsible for electrical connection between the solid-state battery and the substrate may be provided in advance. In addition to Ag conductive paste, the precursor of such a joining member can be provided by printing a conductive paste that does not require cleaning with flux or the like after formation, such as nanopaste, alloy paste, brazing material, etc. . Next, the solid-state battery is placed on the substrate so that the end electrode of the solid-state battery and the precursor of the bonding member are in contact with each other, and the electrical connection between the solid-state battery and the substrate is established from the precursor by subjecting it to heat treatment. A joining member that contributes to this process is formed.

次いで、図3Dに示すように、基板200上の固体電池100が覆われるように被覆絶縁層160を形成する。それゆえ、基板上の固体電池が全体的に覆われるように被覆絶縁層の原料を供する。被覆絶縁層が樹脂材から成る場合、樹脂前駆体を基板上に設けて硬化などに付して被覆絶縁層を成型する。ある好適な態様では、金型で加圧に付すことを通じて被覆絶縁層の成型を行ってもよい。例示にすぎないが、コンプレッション・モールドを通じて基板上の固体電池を封止する被覆絶縁層を成型してよい。一般的にモールドで用いられる樹脂材であるならば、被覆絶縁層の原料の形態は、顆粒状でもよく、また、その種類は熱可塑性であってもよい。なお、このような成型は、金型成型に限らず、研磨加工、レーザー加工および/または化学的処理などを通じて行ってもよい。 Next, as shown in FIG. 3D, a covering insulating layer 160 is formed so as to cover the solid state battery 100 on the substrate 200. Therefore, the raw material for the covering insulating layer is provided so that the solid state battery on the substrate is completely covered. When the insulating cover layer is made of a resin material, the insulating cover layer is formed by providing a resin precursor on the substrate and subjecting it to curing. In a preferred embodiment, the covering insulating layer may be formed by applying pressure with a mold. By way of example only, the overlying insulating layer encapsulating the solid state battery on the substrate may be formed through compression molding. As long as the resin material is generally used in molds, the raw material for the insulating coating layer may be in the form of granules, and may be thermoplastic. Note that such molding is not limited to mold molding, and may be performed through polishing, laser processing, and/or chemical treatment.

その後、図3Eに示すように、被覆無機層170を形成する。具体的には、「個々の固体電池100が基板200上において被覆絶縁層160に覆われた被覆前駆体」に対して被覆無機層170を形成する。例えば、乾式めっきを実施し、被覆無機層として乾式めっき層を形成してよい。より具体的には、乾式めっきを実施し、被覆前駆体の底面以外(即ち、基板の底面以外)の露出面に対して被覆無機層を形成する。ある好適な態様では、スパッタリングを実施し、スパッタ膜を被覆前駆体の底面以外の露出外面に形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 3E, a covering inorganic layer 170 is formed. Specifically, the covering inorganic layer 170 is formed on "a covering precursor in which each solid-state battery 100 is covered with a covering insulating layer 160 on a substrate 200". For example, dry plating may be performed to form a dry plating layer as the covering inorganic layer. More specifically, dry plating is performed to form a coating inorganic layer on exposed surfaces other than the bottom surface of the coating precursor (ie, other than the bottom surface of the substrate). In some preferred embodiments, sputtering is performed to form a sputtered film on the exposed outer surface of the coating precursor other than the bottom surface.

以上のような工程を経ることによって、基板上の固体電池が被覆絶縁層および被覆無機層に全体的に覆われたパッケージ品を得ることができる。つまり、本発明に係る「固体電池パッケージ」を最終的に得ることができる。 By going through the above steps, it is possible to obtain a packaged product in which the solid battery on the substrate is completely covered with the insulating layer and the inorganic layer. In other words, the "solid battery package" according to the present invention can finally be obtained.

このようなパッケージ化についていえば、固体電池の端子引き出しが、設計的にも接合プロセス的にも比較的容易であるといった利点がある。また、固体電池が小型化するほど、電池に対するパッケージの面積割合が小さくなるが、本発明に係わるパッケージ化ではこのエリアが極端に小さくできるため特に小容量の電池の小型化に資するものとなり得る。 Regarding such packaging, an advantage is that it is relatively easy to draw out the terminals of solid-state batteries in terms of design and bonding process. Furthermore, as solid-state batteries become smaller, the area ratio of the package to the battery becomes smaller, and the packaging according to the present invention can make this area extremely small, which can particularly contribute to the miniaturization of small-capacity batteries.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely typical examples. Those skilled in the art will readily understand that the present invention is not limited thereto, and that various embodiments can be considered without changing the gist of the present invention.

以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.

本発明に関する実証実験を行った。固体電池パッケージの構造は、図2の構造を採用した。また、固体電池パッケージを得るプロセスとしては、図3のプロセスを採用した。
具体的には、以下の表1に示す比較例1~5および実施例1~9に記載の樹脂を使用した被覆絶縁層160を備える固体電池パッケージ1000を製造した。
A demonstration experiment regarding the present invention was conducted. The structure of the solid-state battery package was as shown in Figure 2. Furthermore, the process shown in FIG. 3 was adopted as the process for obtaining the solid battery package.
Specifically, a solid battery package 1000 was manufactured that includes a covering insulating layer 160 using the resins described in Comparative Examples 1 to 5 and Examples 1 to 9 shown in Table 1 below.

被覆絶縁層に使用した樹脂のガラス転移温度(Tg)および、弾性率の値はJIS規格JIS K 7244「プラスチック―動的機械特性の試験方法」に準拠した方法で得られる値を用いた。弾性率は、動的粘弾性(DMA)法により測定し、25℃および125℃における貯蔵弾性率を採用した。ガラス転移温度(Tg)は、動的粘弾性測定によって得られた損失正接(tanδ)のピーク値を採用した。
損失正接(tanδ)= E’’(損失弾性率)/E’(貯蔵弾性率)
The values of the glass transition temperature (Tg) and elastic modulus of the resin used for the insulating coating layer were those obtained by a method based on the JIS standard JIS K 7244 "Testing method for dynamic mechanical properties of plastics." The elastic modulus was measured by the dynamic viscoelasticity (DMA) method, and the storage elastic modulus at 25°C and 125°C was used. As the glass transition temperature (Tg), the peak value of the loss tangent (tan δ) obtained by dynamic viscoelasticity measurement was adopted.
Loss tangent (tanδ) = E'' (loss modulus) / E' (storage modulus)

被覆絶縁層に使用した樹脂の破壊ひずみは、弾性率が1GPa以上の材料については、JIS規格 JIS K7171(プラスチック―曲げ特性の求め方)に準拠した方法で得られる値を、弾性率が1GPa未満の材料については、JIS規格 JIS K7161(プラスチック―引張特性の求め方)に準拠した方法で得られる値を採用した。弾性率が1GPa以上の材料については、3点曲げ試験を行い、曲げ破壊ひずみを算出した。弾性率が1GPa未満の材料については、引張試験を行い、引張破壊ひずみを算出した。 For materials with an elastic modulus of 1 GPa or more, the fracture strain of the resin used for the coating insulation layer is the value obtained by a method compliant with JIS standard JIS K7171 (Plastics - How to determine bending properties), and for materials with an elastic modulus of less than 1 GPa. For the material, values obtained by a method based on the JIS standard JIS K7161 (Plastics - How to determine tensile properties) were adopted. For materials with an elastic modulus of 1 GPa or more, a three-point bending test was performed to calculate the bending fracture strain. For materials with an elastic modulus of less than 1 GPa, a tensile test was conducted and the tensile fracture strain was calculated.

固体電池パッケージを作製した後、充放電試験を50サイクル実施した。充放電試験後の固体電池パッケージの動作確認を行い、正常に動作するかを確認し、充放電サイクル後の固体電池パッケージ異常の有無を調べた。 After producing the solid battery package, a charge/discharge test was conducted for 50 cycles. The operation of the solid-state battery package after the charge-discharge test was checked to confirm that it operated normally, and the presence or absence of any abnormalities in the solid-state battery package after the charge-discharge cycle was investigated.

測定結果を下記の表1に示す。 The measurement results are shown in Table 1 below.

Figure 2023143252000002
Figure 2023143252000002

上記結果によれば、比較例1~3の固体電池パッケージでは、充放電サイクル後、内部の固体電池の破壊が確認され、正常に動作しなかった。これは弾性率100MPa以下の樹脂を用いたため、固体電池の拘束力が低く、充放電の繰り返しにより固体電池の構造破壊が進行したためである。比較例4および5では、固体電池パッケージ内に亀裂および基板と樹脂の剥離が見られた。これは、破壊ひずみが2.5%以下であるため、被覆絶縁層の伸び率が小さく、充放電による固体電池の膨張による亀裂の発生、被覆絶縁層と基板の界面剥離が発生し動作不良を起こしたためである。弾性率100MPa以上、かつ破壊ひずみ2.5%以上の被覆絶縁層を用いた実施例1~9では、充放電サイクル後も正常に動作することを確認した。従って、固体電池を覆う被覆絶縁層は、弾性率が100MPa以上、かつ、破壊ひずみが2.5%以上であることがよいということが分かった。これにより、固体電池の充放電に起因する固体電池パッケージへの亀裂や被覆部の剥離の発生と、被覆部の拘束力不足による固体電池の内部構造の破壊とを抑制することが可能となることが分かった。 According to the above results, in the solid-state battery packages of Comparative Examples 1 to 3, destruction of the internal solid-state battery was confirmed after the charge-discharge cycle, and the packages did not operate normally. This is because a resin with an elastic modulus of 100 MPa or less was used, so the binding force of the solid-state battery was low, and structural destruction of the solid-state battery progressed due to repeated charging and discharging. In Comparative Examples 4 and 5, cracks and peeling between the substrate and the resin were observed within the solid battery package. This is because the breaking strain is 2.5% or less, so the elongation rate of the insulating coating layer is small, and cracks occur due to expansion of the solid-state battery during charging and discharging, and interface peeling between the insulating coating layer and the substrate occurs, resulting in malfunction. This is because I woke him up. It was confirmed that Examples 1 to 9 in which a covering insulating layer with an elastic modulus of 100 MPa or more and a breaking strain of 2.5% or more operated normally even after charge/discharge cycles. Therefore, it has been found that the covering insulating layer covering the solid battery preferably has an elastic modulus of 100 MPa or more and a breaking strain of 2.5% or more. This makes it possible to suppress cracks in the solid-state battery package and peeling of the coating due to charging and discharging of the solid-state battery, as well as damage to the internal structure of the solid-state battery due to insufficient binding force of the coating. I understand.

本発明の一実施形態に係る固体電池パッケージは、電池使用や蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、本発明のパッケージ化された固体電池は、エレクトロニクス実装分野で用いることができる。また、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野(例えば、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンおよびデジタルカメラ、活動量計、アームコンピューター、電子ペーパーなどのモバイル機器分野)、家庭・小型産業用途(例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野)、大型産業用途(例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野)、交通システム分野(例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野)、電力系統用途(例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野)、ならびに、IoT分野、宇宙・深海用途(例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野)などにも本発明の電極を利用することができる。 A solid state battery package according to an embodiment of the present invention can be used in various fields where battery use or power storage is expected. By way of example only, the packaged solid state battery of the present invention can be used in the electronics packaging field. In addition, the fields of electricity, information, and communication where mobile devices are used (e.g., mobile devices such as mobile phones, smartphones, notebook computers, digital cameras, activity monitors, arm computers, electronic paper, etc.), household and small industrial applications, etc. (e.g. power tools, golf carts, household/nursing care/industrial robots), large industrial applications (e.g. forklifts, elevators, harbor cranes), transportation systems (e.g. hybrid vehicles, electric vehicles) , buses, trains, electrically assisted bicycles, electric motorcycles, etc.), power system applications (e.g., various power generation, road conditioners, smart grids, home-installed power storage systems, etc.), as well as the IoT field, space and deep sea. The electrode of the present invention can also be used in applications (for example, fields such as space probes and underwater research vessels).

100 固体電池
100A 固体電池の頂面(上面)
100B 固体電池の側面
110 正極層
120 負極層
130 固体電解質
140 端面電極
140A 正極側の端面電極
140B 負極側の端面電極
150 被覆部
160 被覆絶縁層
170 被覆無機層
200 基板
210 基板電極層(基板上側)
210A 正極側の基板電極層
210B 負極側の基板電極層
220 基板電極層(実装側/基板下側)
220A 正極側の板電極層(実装側/基板下側)
220B 負極側の基板電極層(実装側/基板下側)
250 基板の側面
600 接合部材
600’ 導電性ペースト
1000 電池パッケージ品(固体電池パッケージ)
100 Solid state battery 100A Top surface (upper surface) of solid state battery
100B Side surface of solid battery 110 Positive electrode layer 120 Negative electrode layer 130 Solid electrolyte 140 End electrode 140A End electrode on positive electrode side 140B End electrode on negative electrode side 150 Covering section 160 Covering insulating layer 170 Covering inorganic layer 200 Substrate 210 Substrate electrode layer (substrate upper side)
210A Substrate electrode layer on positive electrode side 210B Substrate electrode layer on negative electrode side 220 Substrate electrode layer (mounting side/lower side of substrate)
220A Plate electrode layer on positive electrode side (mounting side/bottom side of board)
220B Negative side board electrode layer (mounting side/bottom side of board)
250 Side surface of substrate 600 Bonding member 600' Conductive paste 1000 Battery package product (solid battery package)

Claims (7)

基板と、
前記基板に設けられた固体電池と、
前記基板上で前記固体電池を覆うように設けられた被覆絶縁層と前記被覆絶縁層の外側に設けられた被覆無機層とから少なくとも構成された被覆部と
を備え、
前記被覆絶縁層は樹脂を含み、弾性率が100MPa以上、かつ、破壊ひずみが2.5%以上である、固体電池パッケージ。
A substrate and
a solid state battery provided on the substrate;
a covering portion configured of at least an insulating covering layer provided on the substrate to cover the solid-state battery and an inorganic covering layer provided outside the insulating covering layer;
A solid battery package, wherein the covering insulating layer contains a resin, has an elastic modulus of 100 MPa or more, and a breaking strain of 2.5% or more.
前記弾性率が10GPa以下、かつ、破壊ひずみが10%以下である、請求項1に記載の固体電池パッケージ。 The solid battery package according to claim 1, wherein the elastic modulus is 10 GPa or less and the fracture strain is 10% or less. 前記樹脂は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂および液晶ポリマーから成る群から少なくとも1つ選択される、請求項1又は2に記載の固体電池パッケージ。 The solid battery package according to claim 1 or 2, wherein the resin is at least one selected from the group consisting of epoxy resin, silicone resin, and liquid crystal polymer. 前記樹脂がフィラーを含む、請求項1~3のいずれかに記載の固体電池パッケージ。 The solid battery package according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin contains a filler. 前記被覆無機層が前記被覆絶縁層および前記基板の側面を覆うように設けられた、請求項1~4のいずれかに記載の固体電池パッケージ。 The solid battery package according to any one of claims 1 to 4, wherein the covering inorganic layer is provided to cover the covering insulating layer and the side surface of the substrate. 前記固体電池が焼結体から構成されている、請求項1~5のいずれかに記載の固体電池パッケージ。 The solid state battery package according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid state battery is made of a sintered body. 前記固体電池の正極層および負極層は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な層となっている、請求項1~6のいずれかに記載の固体電池パッケージ。 The solid-state battery package according to claim 1, wherein the positive electrode layer and negative electrode layer of the solid-state battery are layers capable of intercalating and deintercalating lithium ions.
JP2022050531A 2022-03-25 2022-03-25 solid battery package Pending JP2023143252A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022050531A JP2023143252A (en) 2022-03-25 2022-03-25 solid battery package

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022050531A JP2023143252A (en) 2022-03-25 2022-03-25 solid battery package

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023143252A true JP2023143252A (en) 2023-10-06

Family

ID=88219831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022050531A Pending JP2023143252A (en) 2022-03-25 2022-03-25 solid battery package

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023143252A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7192866B2 (en) solid state battery
JP7396352B2 (en) solid state battery
WO2020195381A1 (en) Solid-state battery
JPWO2020116090A1 (en) Solid state battery
JP7435615B2 (en) solid state battery
WO2021010231A1 (en) Solid-state battery
US20230163365A1 (en) Solid state battery
US20230128747A1 (en) Solid state battery
JP2023110000A (en) solid state battery
US20220328882A1 (en) Solid-state battery
US20220013816A1 (en) Solid-state battery
JP2023143252A (en) solid battery package
WO2024014260A1 (en) Solid-state battery and electronic device
WO2023189678A1 (en) Solid-state battery and electronic device
WO2022230901A1 (en) Solid battery package
WO2023167100A1 (en) Solid-state battery package
WO2023182513A1 (en) Solid-state battery package
WO2023243489A1 (en) Solid battery package
WO2024014261A1 (en) Packaged solid-state battery
WO2024009963A1 (en) Solid-state battery
WO2023181921A1 (en) Solid-state battery package
WO2022230900A1 (en) Solid-state battery package
US20240021924A1 (en) Solid state battery package
JP7131298B2 (en) electronic components
JP2023180885A (en) Solid state battery package