JP3109805B2 - 薄型電子機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、扁平形電池を内蔵した薄型電子機器に関す
る。

［従来の技術及び課題］ 近年、小形電子式計算機の薄形化により、樹脂シート
間に集積回路チップと該回路に電力を供給する電源を備
えたカード形電卓やメモリ機能及び時計機能を有するIC
カード等が開発されている。

上述した薄型電子機器に用いられている電源は、厚さ
1mm以下にする必要があり、メモリ機能を持たせないカ
ード形電卓等では厚さ200μｍと薄い太陽電池が使用さ
れている。しかしながら、メモリ機能や時計機能を備え
た薄型電子機器では太陽電池を使用すると、光源がない
場合、発電が停止して集積回路チップのメモリ回路や時
計回路に電力が供給されなくなってしまい、メモリの保
持や時計機能に支障を及ぼす。このため、前記ICカード
等のメモリ機能を持たせた電子機器には常時電力を供給
できる扁平形電池が要求されている。

このような要求に対し、第９図に示す如く外装と集電
体を兼ねる正負極端子板１、２の間に正極活物質３、負
極活物質４及びこれら活物質３、４の間にセパレータ５
を介在させた発電要素６を収納し、かつ前記正負極端子
板１、２の間の周縁に枠状の絶縁封口体７を介在して密
閉した構造の扁平形電池（特開昭49−12823）が提案さ
れている。なお、前記扁平形電池の正負極端子板１、２
の端部には該正負極端子板１、２を外方に延出せしめる
ことによりリード端子1a、2aが設けられている。

一方、上述した薄型電子機器では例えば外表面に磁気
ストライプやエンボス等の情報記録部を設けることによ
って従来から使用されているATM（自動現金支払い装
置）、印字用インプリンター等が使用でき、便利で安全
性に優れた薄型電子機器として実用価値を飛躍的に向上
することができる。このような機能を備え、かつ前記扁
平形電池を組込んだ薄型電子機器は第10図に示す構造の
ものが知られている。即ち、図中の11、12は対向する合
成樹脂からなる上下面シートである。これらのシート1
1、12間には回路基板13及び前述した第９図図示の扁平
形電池14が収納されている。前記回路基板13表面には、
LSIチップ15、コンデンサ16などの受動素子等が搭載さ
れている。また、前記回路基板13の表裏面の図示しない
配線部には前記扁平形電池14のリード端子1a、2aが接続
されており、これらリード端子1a、2aを通して前記扁平
形電池14の電力が回路基板13のLSIチップ15等に供給で
きるようになっている。前記上下面シート11、12間の周
辺には合成樹脂からなる枠状シール部17が介装され、各
上下面シート11、12と枠状シール部17間を熱融着または
接着剤を介して貼着することにより前記LSIチップ15等
を搭載した回路基板13及び扁平形電池14を密閉してい
る。図中の18は、前記扁平形電池14の発電要素６に対応
する前記上面シート12部分に接着された金属板であり、
この金属板18表面にはエンボスが刻印されている。な
お、前記上面シート12上には前記金属板18の他に例えば
磁気ストライプ等の情報記録部が必要に応じて併設した
り、磁気ストライプのみを設けたりしてもよい。

ところで、上述した薄型電子機器上に感熱紙等を載置
しゴム等からなるローラによって金属板18に刻印したエ
ンボスの文字等をインプリントすると、ローラが金属板
18表面と接触、移動して前記上面シート12に圧力（例え
ば100Kg/cm²程度）が加えられる。また、かかる圧力は
薄型電子機器使用時のたびに扁平形電池14等に加えられ
る。その結果、上面シート12を介して金属板18に対応し
た扁平形電池14の発電要素６に大きな圧力が加わるた
め、発電要素６を構成する強度の弱いセパレータ５に損
傷、穴あき等が発生して正極活物質３と負極活物質４と
が導通し内部短絡を生じる。従って、かかる扁平形電池
を搭載した薄型電子機器は使用回数が増えるに従って故
障しやすくなり、信頼性、安定性に欠けるという問題が
あった。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされた
もので、ATM、インプリンター等で使用されても搭載さ
れた扁平形電池の内部短絡等の故障が生じない薄型電子
機器を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係わる薄型電子機器は、上下面シートと、前
記上下面シート間に配置された枠状シール部と、前記上
下面シート及び前記枠状シール部で囲まれた空間内に配
置されると共に、対向する一対の正負極端子板間に、正
極シートとセパレータと負極シートとがこの順序で積層
してなる発電ユニットを介在させ、この発電ユニットを
囲繞するように枠状の絶縁封口体を配置して前記正負極
端子板と絶縁封口体とで密封口した扁平形電池と、前記
上下面シートのうち少なくとも一方のシートの外表面に
前記扁平形電池の絶縁封口体の二辺と対応する部分をま
たがるように形成された情報記録部とを具備し、使用時
に前記情報記録部が加圧される薄型電子機器であって、 前記扁平形電池の絶縁封口体は、前記発電ユニットが
位置する部位の厚さより厚い部分を有することを特徴と
するものである。

本発明に係わる別の薄型電子機器は、上下面シート
と、前記上下面シート間に配置された枠状シール部と、
前記上下面シート及び前記枠状シール部で囲まれた空間
内に配置されると共に、対向する一対の正負極端子板間
に、正極シートとセパレータと負極シートとがこの順序
で積層してなる発電ユニットを介在させ、この発電ユニ
ットを囲繞するように枠状の絶縁封口体を配置して前記
正負極端子板と絶縁封口体とで密封口した扁平形電池
と、前記上下面シートのうち少なくとも一方のシートの
外表面に前記扁平形電池の絶縁封口体の二辺と対応する
部分をまたがるように形成された情報記録部とを具備
し、使用時に前記情報記録部が加圧される薄型電子機器
であって、 前記扁平形電池の絶縁封口体が位置する部分の厚さを
前記発電ユニットが位置する部分の厚さより厚くするた
めの肉厚調整部材を備えることを特徴とするものであ
る。

前記絶縁封口体の厚さ（もしくは前記絶縁封口体が位
置する部分の厚さ）と前記発電ユニットが位置する部分
の厚さとの差は、0.05mm以上であることが好ましい。こ
の理由は、前記差が0.05mm未満であると、該扁平形電池
が搭載された薄型電子機器にエンボス等を介して外部か
ら圧力を加えた場合、発電ユニットにまで前記圧力が加
わってしまい内部短絡等の故障を生じさせる恐れがある
からである。また、前記絶縁封口体の厚さ（もしくは前
記絶縁封口体が位置する部分の厚さ）と前記発電ユニッ
トが位置する部分の厚さとの差の上限値は、電池の総厚
によって適宜設定される。具体的には、総厚が厚い場合
には放電容量との関係で前記上限値を大きくできるが、
総厚が薄い電池の場合には同放電容量との関係で前記上
限値を小さくすることが好ましい。

前記扁平形電池の絶縁封口体が位置する部分の厚さを
増加させるための肉厚調整部材は、薄型電子機器の回路
基板か、または回路基板と扁平形電池の周縁部との間に
介在されたスペーサによって構成され、かかる肉厚調整
部材により扁平形電池の絶縁封口体が位置する部分の厚
さと発電ユニットが位置する部分の厚さとの差を設定で
きる。

［作用］ 本発明によれば、絶縁封口体が位置する周縁部の厚さ
を発電ユニットが位置する中央部の厚さよりも厚くする
ことによって、該扁平形電池を薄型電子機器に搭載し、
該薄型電子機器における加圧を受ける合成樹脂シートの
扁平形電池に対応する部分にエンボス等を設けた構造に
おいて、前記シートが使用時等でエンボス等を介して加
圧されても、その加圧力は発電ユニットが位置する中央
部より突出した上下方向からの加圧力に強い絶縁封口体
に加わるため、該加圧力が扁平形電池の発電ユニットに
直接加わるのを回避できる。従って、扁平形電池の内部
短絡等が発生せず、信頼性、安定性に優れた薄型電子機
器を得ることができる。

［実施例］ 以下、本発明を扁平形の非水電解液電池を用いた薄型
電子機器に適用した例について第１図〜第５図を参照に
して詳細に説明する。

実施例１ 第１図は、本実施例１に用いる扁平形電池を示す断面
図である。図中の21は、肉厚0.03mm、縦16mm、横34mm形
状のオーステナイトステンレス鋼からなる正極端子板で
あり、この正極端子板21の周縁には変性ポリエチレンか
らなる枠状の絶縁封口体22が設けられている。この絶縁
封口体22は、外周縁が前記正極端子板21の縦及び横と同
寸法で幅2mmの内周部の厚さを0.52mm、幅3mmの外周部の
厚さを0.6mmに熱成形した変性ポリエチレン枠状体を用
い、これを前記正極端子板21上にヒータ温度260℃で10K
g/cm²の加圧力によって２秒間熱圧着することにより形
成される。前記正極端子板21と絶縁封口体22とで形成さ
れる空間には、加熱焼成した二酸化マンガンの正極活物
質、黒鉛及びポリテトラフルオロエチレンからなる正極
合剤からなる正極シート23と、過塩素酸リチウムを溶解
したプロピレンカーボネイトが含浸されたポリプロピレ
ン不織布からなるセパレータ24と、リチウムよりなる負
極シート25とがこの順序で積層して構成される発電ユニ
ット26が載置されている。前記絶縁封口体22の内周部に
は、厚さ0.03mm、縦10mm、横28mmのステンレス鋼板から
なる負極端子板27がヒータ温度180℃、加圧力5Kg/cm²の
条件で１秒間加熱されて熱圧着されている。前記正負極
端子板21、27の端部には、前記絶縁封口体22の外周部よ
り延出したリード端子21a、27aが形成されている。な
お、前記正極端子板21のリード端子21aは該正極端子板2
1の一辺中央部を延出することにより形成され、前記負
極端子板27のリード端子27aは該負極端子板27の一辺中
央部を前記絶縁封口体22外周部の一部に設けた切り欠き
部を通して外部に延出させることにより形成されてい
る。このようにして得られた扁平形電池は、前記絶縁封
口体22が位置する周縁部の厚さが0.63mmとして絶縁封口
体22の周縁部を肉厚調整部材とする。前記発電ユニット
26が位置する中央部の厚さが0.58mmの形状でそれらの厚
さの差が0.05mmとなっている。

次に、前述した扁平形電池を第２図に示す薄型電子機
器に搭載した。即ち、図中の31は、0.075mmの厚さの塩
化ビニール製の下面シートである。この下面シート31上
には、回路基板32と前述した扁平形電池33が載置されて
いる。前記回路基板32は、LSIチップ34、コンデンサー3
5等のチップ部品からなる各種の電子機能素子等が搭載
され構成されている。また、この回路基板32の表裏面の
図示しない配線部には前記扁平形電池33のリード端子21
a、27aが接続されており、このリード端子21a、27aを通
して該扁平形電池33の電力が回路基板32のLSIチップ34
等に供給できるようになっている。前記下面シート31上
には、前記回路基板32等の各部材を囲繞するようにステ
ンレス製の枠状シール部36が設けられている。この枠状
シール部36上には、例えば厚さ0.075mmの塩化ビニール
からなる上面シート37が配置され、前記下面シート31、
上面シート37と枠状シール部36とを加熱、加圧すること
により圧着一体化して前述した回路基板32等の各部材を
密閉している。また、前記機器の各シート31、37と枠状
シール部36とで囲まれた空間内における回路基板32等の
収納空間以外には、折曲げ等の変形に対する強度を高め
る目的で充填材（図示しない）が配置されている。

前記上面シート37の外表面には、情報記録部としての
金属板38が前記扁平形電池33の絶縁封口体22の対向する
二辺に対応する部分をまたがるように接着され、かつ該
金属板38の表面にはエンボスが刻印されている。このよ
うな構造の薄型電子機器はISO規格に定めるカード形状
と同一形状となる。

実施例２ 絶縁封口体の内周部の厚さを0.40mm、肉厚調整部材を
兼ねる外周部の厚さを0.6mmとした以外、実施例１と同
様な構造の扁平形電池を組立て、この扁平形電池を実施
例１と同様な構造の薄型電子機器に搭載した。なお、前
記電池における絶縁封口体が位置する周縁部の厚さと発
電ユニットが位置する中央部の厚さとの差は0.17mmとな
っている。

実施例３ 絶縁封口体の内周部の厚さを0.27mm、肉厚調整部材を
兼ねる外周部の厚さを0.6mmとした以外、実施例１と同
様な構造の扁平形電池を組立て、この扁平形電池を実施
例１と同様な構造の薄型電子機器に搭載した。なお、前
記電池における絶縁封口体が位置する周縁部の厚さと発
電ユニットが位置する中央部の厚さとの差は0.30mmとな
っている。

実施例４ 本実施例４は、第３図に示すように薄型電子機器の回
路基板32を肉厚調整部材としたものである。第３図にお
いて、扁平形電池33は絶縁封口体22と熱圧着される正極
端子板21の周縁を平坦状とし、この周縁を除く部分を断
面台形状に屈曲させた他は前記実施例１で説明した第１
図と同様に組立てられて薄型電子機器に搭載している。
なお、第３図においては回路基板32と電池33のリード端
子との接続は図示していない。前記扁平形電池33は、絶
縁封口体22上の正極端子板21の平坦状の周縁上に肉厚調
整部材を兼ねる回路基板32の一部周縁が重ねられてい
る。即ち、扁平形電池33と薄型電子機器の回路基板32と
の関係を示す第４図の上面図のように回路基板32を扁平
形電池33の周縁部全周に亙り載置する枠部と回路基板32
の一角部を直角に切断して夫々扁平形電池33の周縁部上
に載置されている。この扁平形電池33の発電ユニット26
が位置する中央部が0.58mm、扁平形電池33の周縁部の肉
厚が0.2mm、回路基板32の肉厚が0.43mmとしてので、発
電ユニット26との寸法差が0.05mmとなっている。

実施例５ 本実施例５の薄型電子機器は、第５図に示すように肉
厚調整部材としての回路基板32が薄い場合に肉厚を補足
するためにスペーサ39を用いた例を示している。この薄
型電子機器に搭載される扁平形電池33は前記実施例４と
同様である。回路基板32の肉厚寸法は、0.2mmであり、
扁平形電池33の周縁部の肉厚は0.2mmであるので、厚さ
不足分を補足するために厚さ0.18mmのポリエチレンシー
トを枠状に打ち抜いたスペーサ39を扁平形電池93の周縁
部上面と回路基板32の下面の間に介在して発電ユニット
26の中央部肉厚0.58mmに対して寸法差を0.05mmとした。

比較例 絶縁封口体の内周部の厚さを0.57mm、外周部の厚さを
0.6mmとした以外、実施例１と同様な構造の扁平形電池
を組立て、この扁平形電池を実施例１と同様な構造の薄
型電子機器に搭載した。なお、この電池の絶縁封口体が
位置する周縁部の厚さと発電ユニットが位置する中央部
の厚さとは同じ厚さとなっている。

しかして、本実施例１〜５及び比較例の薄型電子機器
夫々についてインプリンターによって200回のインプリ
ント試験を行なった。その結果、比較例の電池において
はインプリント試験によって内部短絡が生じて放電を行
なうことができなかった。この電池を分解しその原因を
調べると、セパレータが破れて正極シートと負極シート
との接触が生じていた。これはインプリント時の圧力が
電池内部に伝わり、発電ユニットのセパレータが破れた
ためと思われる。

前記放電不能状態の比較例の電池を除き、実施例１〜
３の扁平形電池それぞれ10個について30kΩの定抵抗放
電を行なった。その結果、第６図に示す特性図を得た。
なお、図中のＡは実施例１の電池を、図中のＢは実施例
２の電池を、図中のＣは実施例３の電池を示す。この第
６図から明らかなように絶縁封口体が位置する周縁部の
厚さと発電ユニットが位置する中央部の厚さとの差が大
きくなると、放電容量が減少する傾向にあることがわか
る。

なお、上記実施例１〜３では絶縁封口体にその周縁部
より厚さの薄い内周部を形成し、この内周部上にのみ負
極端子板を熱圧着して扁平形電池を構成したがこれに限
定されない。例えば、第７図に示すように絶縁封口体の
外周部と内周部の両方に載置される形状の負極端子板41
によって密閉し扁平形電池を構成してもよい。また、第
８図に示すように正負極いずれか一方の（例えば負極端
子板）の端子板42を周縁を除く部分を断面台形状に屈曲
させ、かつ絶縁封口体43の内周部の厚さと外周部の厚さ
との厚さの差を大きくした形状に成形し、前記負極端子
板42を該絶縁封口体43の内周部で封口して周縁部を肉厚
調整部材とする扁平形電池を構成してもよい。

上記実施例では、情報記録部としてエンボスが刻印さ
れた金属板を扁平形電池の絶縁封口体の対向する二辺に
対応する部分をまたがるよう上面シートの外表面に接着
したがこれに限定されない。例えば、磁気ストライプと
金属板等の組合わせからなる情報記録部を上面シートの
ISO規格で定める外表面の適当な部分に設けてもよい。
また、情報記録部は上面シートに限らず、下面シートに
又は両面シートに設けてもよい。

上記実施例では、薄型電子機器の扁平形電池に対応す
るシート上に情報記録部としての金属板を載置し、この
金属板を介して上面シートが加圧された場合について述
べたがこれに限定されない。例えば使用時、貯蔵時等で
人為的に上面シートに直接圧力が加わえられた場合でも
扁平形電池の発電ユニットが加圧されるのを回避して該
電池の短絡等を防止できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によればATM、インプリ
ンター等で使用されても搭載された扁平形電池の内部短
絡等の故障が生じない信頼性、安定性に優れた薄型電子
機器を提供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例１に使用される扁平形電池の断
面図、第２図は第１図に示される扁平形電池が搭載され
た薄型電子機器の要部断面図、第３図は本実施例４の薄
型電子機器を示す要部断面図、第４図は第３図の要部上
面図、第５図は本実施例５の薄型電子機器を示す要部断
面図、第６図は本実施例１〜３の定抵抗放電における端
子電圧と持続時間との関係を示す特性図、第７図及び第
８図は夫々本発明に用いられる他の扁平形電池を示す断
面図、第９図は従来の扁平形電池を示す断面図、第10図
は第９図に示される扁平形電池が搭載された薄型電子機
器の断面図である。 21……正極端子板、22……絶縁封口体、23……正極シー
ト、24……セパレータ、25……負極シート、27……負極
端子板、32……回路基板、37……スペーサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奈良 精悦 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝柳町工場内 (72)発明者 湖上 泰任 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東 芝電池株式会社内 (72)発明者 鎌形 智明 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東 芝電池株式会社内 (72)発明者 宮本 邦彦 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東 芝電池株式会社内 (72)発明者 寺岡 浩仁 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東 芝電池株式会社内 (72)発明者 鈴木 信太郎 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東 芝電池株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−208546（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 6/02 H01M 2/02 H05K 5/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下面シートと、 前記上下面シート間に配置された枠状シール部と、 前記上下面シート及び前記枠状シール部で囲まれた空間
   内に配置されると共に、対向する一対の正負極端子板間
   に、正極シートとセパレータと負極シートとがこの順序
   で積層してなる発電ユニットを介在させ、この発電ユニ
   ットを囲繞するように枠状の絶縁封口体を配置して前記
   正負極端子板と絶縁封口体とで密封口した扁平形電池
   と、 前記上下面シートのうち少なくとも一方のシートの外表
   面に前記扁平形電池の絶縁封口体の二辺と対応する部分
   をまたがるように形成された情報記録部と を具備し、使用時に前記情報記録部が加圧される薄型電
   子機器であって、 前記扁平形電池の絶縁封口体は、前記発電ユニットが位
   置する部位の厚さより厚い部分を有することを特徴とす
   る薄型電子機器。
2. 【請求項２】上下面シートと、 前記上下面シート間に配置された枠状シール部と、 前記上下面シート及び前記枠状シール部で囲まれた空間
   内に配置されると共に、対向する一対の正負極端子板間
   に、正極シートとセパレータと負極シートとがこの順序
   で積層してなる発電ユニットを介在させ、この発電ユニ
   ットを囲繞するように枠状の絶縁封口体を配置して前記
   正負極端子板と絶縁封口体とで密封口した扁平形電池
   と、 前記上下面シートのうち少なくとも一方のシートの外表
   面に前記扁平形電池の絶縁封口体の二辺と対応する部分
   をまたがるように形成された情報記録部と を具備し、使用時に前記情報記録部が加圧される薄型電
   子機器であって、 前記扁平形電池の絶縁封口体が位置する部分の厚さを前
   記発電ユニットが位置する部分の厚さより厚くするため
   の肉厚調整部材を備えることを特徴とする薄型電子機
   器。