JP3448848B2 - 積層型電池の基板への実装構造 - Google Patents

積層型電池の基板への実装構造

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JP3448848B2 JP08933293A JP8933293A JP3448848B2 JP 3448848 B2 JP3448848 B2 JP 3448848B2 JP 08933293 A JP08933293 A JP 08933293A JP 8933293 A JP8933293 A JP 8933293A JP 3448848 B2 JP3448848 B2 JP 3448848B2
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克彦 田淵
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    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components

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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、膜形成方法を用いて作
製される積層型電池の基板への実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の電池は一般に正極、負極が別々のブロックを構成して
電解質を含むセパレータを介して対峙する構造を有して
いたが、軽量、高エネルギー密度化等を図るため、リチ
ウム電池のように、正極材、正極集電体、正極材、電解
質を含むセパレータ、負極材、負極集電体、負極材の各
シートを重ねて渦巻き状に巻き、この渦巻き状に巻いた
電池素体を円筒形のケースに収容し、ケース上面を正極
端子、ケース下面を負極端子として構成したものがあ
る。しかしこの構造によると、電池形状が従来の円柱形
に限られるため、スペース効率が悪く、占有スペースが
大になる。また、基板上に電池を搭載できれば電子機器
の基板の取扱いが容易となり、かつ電池ボックスが不要
になり、電源ラインも短くなるが、前記円筒形のもの
は、基板上に半田等によって直付けするという要求に応
えることが困難であるという問題点がある。
【0003】一方、特開平3−184276号公報に記
載のように、基板に直付けできるものとして、図10に
示すように、基板1上に集電体2、負極3、電解質4、
正極5、集電体6を印刷法によって積層したものがあ
る。しかしこの構造のものは、基板1ごとに一体に積層
電池を形成するものであって、互換性がなく、量産した
ものを通常のチップ電子部品のように例えば表面実装す
ることができないという問題点がある。また、上面側の
電極(集電体)6を一部空中に浮かせた特殊な構造とし
なければならず、作製が容易でないという問題点があ
る。
【0004】また、特開平1−124248号公報に
は、印刷法により同様の積層電池を基板上に一体に形成
した例の他、さらに別の実施例として、シート状に形成
した積層型電池の表裏面に集電体を接続し、その積層型
電池上に太陽電池を設け、これらを集電体を介して接続
したものが開示されている。しかしこのシート状に形成
した電池も表裏面に集電体を形成したものであるため、
前記同様に通常のチップ電子部品のように表面実装する
ことができないという問題点がある。
【0005】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
種々の基板に互換性を有してチップ状の電子部品と同様
に積層型電池を搭載することが可能となる積層型電池の
実装構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、複数の正極、負極およびこれらの間の電解
質または電解質を含むセパレータの積層体により積層型
電池本体を構成し、該積層型電池本体の側面に、前記正
極、負極にそれぞれ接続される外部接続用の正極用、負
極用端子電極を一体に形成し、一方、積層型電池を搭載
する基板上に、前記積層型電池の前記正極用端子電極、
負極用端子電極にそれぞれ接続させる正極用、負極用
体膜を形成し、該基板上の導体膜に前記端子電極を導電
性固着剤により固着して積層型電池を基板に実装したこ
とを特徴とする。また、本発明は、前記積層型電池本体
の取付け面に、前記側面の正極用、負極用端子電極にそ
れぞれ接続される基板への実装用の正極用、負極用端子
電極を設けたことを特徴とする。 また、本発明は、前記
基板を多層基板として、該多層基板に前記積層型電池の
充電回路と出力制御回路の各受動素子を内蔵したことを
特徴とする。
【0007】
【作用】本発明は、従来のように積層型電池の表裏面に
集電体を形成するのではなく、側面、取付け面の少なく
ともいずれかに端子電極を形成しておき、基板上に形成
した導体膜に対して半田や導電性接着剤等により端子電
極を接続することにより、電気的接続および電池の基板
への固定を行う。
【0008】
【実施例】図1(A)は本発明による積層型電池の実装
構造を示す基板の平面図、同(B)はその側面図であ
る。図中、1は基板、7は本発明により基板1上に搭載
された積層型電池、8は前記積層型電池7を充電する充
電回路であり、該充電回路8はメイン電源(図示せず)
に対して基板1上の一体に形成された導体膜9およびコ
ネクタ部10を介して接続される。11は前記積層型電
池7を電源として複数レベルの出力電圧を得てIC、ト
ランジスタ等の機能回路12〜14に供給する定電圧定
電流回路等の出力制御回路である。前記積層型電池7
は、側面部に正負の端子電極7a、7bを有し、これら
の端子電極7a、7bを、基板1上に形成された導体膜
15、16に半田あるいは導電性接着剤等よりに固着
し、これらの導体膜15、16を介して充電回路8およ
び出力制御回路11に接続している。
【0009】図2(A)は本発明による積層型電池の一
実施例を示す斜視図、同(B)はその等価回路図、図3
(A)はその断面図である。図中、21は正極、22は
負極、23は電解質または電解質を含んだセパレータ
(以下電解質で代表させる)であり、これらはスクリー
ン印刷法やシート法等の厚膜形成法、または蒸着、スパ
ッタリング、CVD等の薄膜形成法もしくはこれらを複
合した方法によって積層して一体化する。正極用端子電
7aおよび負極用端子電極7bはこのように積層した
積層体、すなわち積層型電池本体の側面にそれぞれ前記
正極21、負極22に接続して形成される。すなわち、
正極21、電解質23および負極22を組として形成さ
れる電池素体を端子電極7a、7bにより並列に接続し
た構造を有する。
【0010】前記正極21として、図3(B)に示すよ
うに、集電体となる例えばAlのような金属膜21aの
両側に例えばLiCoOのような正極活物質等をグラ
ファイトでなる導電粉とともに樹脂等でなるバインダに
より結合して形成した正極材21bを設け、また、図3
(C)に示すように、負極22として同様に集電体とな
る例えばCuのような金属膜22aの両側に負極活物質
としてのグラファイトをバインダで結合してなる負極材
22bを設けたもの等が用いられる。電解質23として
は、例えば、極性有機溶媒中に例えばLiClO等を
溶解させた液体電解質をポリプロピレン等の微細孔に含
浸させたもの等や固体電解質が用いられる。
【0011】図4はスクリーン印刷法によりこの電池の
正極21、負極22、電解質23を形成する場合のパタ
ーンの位置関係を説明する図であり、まず図4(A)に
示すように、絶縁材でなるベース24上に正極21の印
刷を行う。具体的には、正極材21bのペーストの印
刷、正極集電体となる金属膜21aのペーストの印刷、
正極材21bのペーストの印刷を同じ箇所に重ねて行
う。次に、図4(B)に示すように全面に電解質23の
ペーストを印刷する。次に、図4(C)に示すように、
前記正極21の印刷箇所より位置をずらして、負極材2
2bのペーストの印刷、負極集電体となる金属膜22a
のペーストの印刷、負極材22bのペーストの印刷を行
う。その上に前記ベース24と同じ絶縁材または電解質
23のペーストの印刷を全面に行い、さらに正極21、
電解質23、負極22を繰り返し集積する。そして、図
4(C)に示すように、正極21は一端側に露出し、負
極22は他端側に露出するように、切断代Wをもって切
断する。(場合によっては焼成してもよい。)このよう
に切断して六面体をなすように形成した積層体の対向す
る側面にメッキ、焼き付け、または蒸着、スパッタリン
グ等の薄膜形成法等により端子電極7a、7bを形成す
る。
【0012】図3(A)に示すように、この積層型電池
7を前記正極用端子電極7a、負極用端子電極7bが基
板1に形成されている正極用導体膜15、負極用導体膜
16にそれぞれ載るようにセットして半田または導電性
接着剤等の導電性固着剤20により電気的接続を行うと
共に、基板1に積層型電池7を固定する。このように、
積層型電池7の基板1への搭載は、通常のIC、トラン
ジスタ等の電子部品と同様に行える。
【0013】図5(A)はケースあるいはラミネートか
らなる外装体25で電池7の端子電極7a、7b以外の
外面を覆い、これにより内部構成部材の保護や、電解質
として液状のものを用いた場合に、電解質の蒸発の防止
を図ったものである。また図5(B)に示すように、端
子電極7、8の外面への露出部を取付け面側にして前記
導電性固着剤20により接続するようにしてもよい。
【0014】図6は本発明の実装構造を実現する積層型
電池の他の例であり、本例のものは、正極21と負極2
2とを櫛状に形成してその間に電解質23を介在させた
同じパターンのシートをa〜nで示すように積層する
か、あるいは印刷によって正極21、負極22、電解質
23をそれぞれ同じ箇所において積層し、切断すること
により、外面に正極21、負極22が露出した電池を構
成したものである。本例のものにおいても図3(B)、
(C)に示したように、金属膜21a、22aを形成
し、電池の外面にはこれらの金属膜21a、22aが露
出するように切断する。このような露出した金属膜にさ
らに端子電極7a、7bを被着したり、さらに前記外装
体25を設けてもよい。図7の例は正極21と負極22
とを渦巻き状に形成してその間に電解質23を介在させ
たシートをa〜nで示すように積層するか、あるいは印
刷法によって積層したものであり、本例の場合も図6の
場合と同様に端子電極7a、7bを被着したり、外装体
25を設ける場合もある。図6、図7の例においても、
図3(A)あるいは図5(A)、(B)に示した構造に
よって基板1に実装される。
【0015】上記例の他、内蔵電極21、22のいずれ
か一方または双方をジグザグに折り曲げて積層した構造
や、螺旋状に形成した構造等も実現でき、積層方向の両
端に端子電極7a、7bを設けてこれらを基板1に半田
20等によって固着してもよい。
【0016】また、図8(A)の平面図および同(B)
の側面図に示すように、基板1に太陽電池26を搭載
し、該太陽電池26によって充電回路8を介して積層型
電池7を充電する構成とすることにより、メイン電源に
よる充電作業が不要となる。
【0017】また、図9(A)の平面図、同(B)の側
面図および同(C)の側面断面図に示すものは、基板1
Aとして多層基板を用い、充電回路8および定電圧、定
電流回路等の出力制御回路11を多層基板1A内に誘電
体27aと内部電極27bとからなるコンデンサ27、
磁性体28aとコイル導体28bとからなるインダクタ
あるいはトランス28、抵抗29およびこれらを接続す
る側面電極(スルーホールや内部導体でもよい)30に
よって構成したものである。側面電極30は基板1Aが
搭載されるマザー基板(図示せず)上の導体膜に半田等
により接続される。このような多層基板1Aを用いれ
ば、充電回路8および出力制御回路11の搭載スペース
を基板1A上に設ける必要が無くなるため、小型化が達
成できる。
【0018】本発明は、正極、負極、電解質が上記実施
例で示したものである場合に限られず、他の種々の一
次、二次電池に適用できることはいうまでもない。
【0019】
【発明の効果】請求項1、2によれば、種々の基板に互
換性を有してチップ状の電子部品と同様に積層型電池を
搭載することが可能となり、積層型電池を量産し、各種
電子機器の基板に容易に搭載可能となる。
【0020】請求項によれば、積層型電池を搭載する
基板を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明による積層型電池の実装構造の
一実施例を示す基板の平面図、(B)はその側面図であ
る。
【図2】(A)は該実施例の積層型電池の斜視図、
(B)は等価回路図である。
【図3】(A)は本実施例の積層型電池の断面図、
(B)、(C)は素材であるシートの部分断面図であ
る。
【図4】本実施例の正極、負極、電解質の素材のパター
ンを示す図である。
【図5】(A)、(B)はそれぞれ本発明による積層型
電池の実装構造の他の実施例を示す断面図である。
【図6】本発明の実装構造を実施する積層型電池の他の
例を示す斜視図である。
【図7】本発明の実装構造を実施する積層型電池の他の
例を示す斜視図である。
【図8】(A)は本発明による積層型電池の実装構造の
他の実施例を示す基板の平面図、(B)はその側面図で
ある。
【図9】(A)は本発明による積層型電池の実装構造の
他の実施例を示す基板の平面図、(B)はその側面図、
(C)はその断面図である。
【図10】従来の積層型電池の基板への実装構造を示す
断面図である。
【符号の説明】
1 基板 7 積層型電池 7a、7b 端子電極 8 充電回路 11 出力制御回路 12〜14 機能回路 15、16 導体膜 20 導電性固着剤 21 正極 22 負極 23 電解質または電解質を含むセパレータ 25 外装体 27 コンデンサ 28 インダクタまたはトランス 29 抵抗 30 側面電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−144055(JP,A) 特開 平4−118852(JP,A) 特開 平3−184276(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 2/10 H01M 2/30 H05K 1/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の正極、負極およびこれらの間の電解
    質または電解質を含むセパレータの積層体により積層型
    電池本体を構成し、該積層型電池本体の側面に、前記正
    極、負極にそれぞれ接続される外部接続用の正極用、負
    極用端子電極を一体に形成し、一方、積層型電池を搭載
    する基板上に、前記積層型電池の前記正極用端子電極、
    負極用端子電極にそれぞれ接続させる正極用、負極用
    体膜を形成し、該基板上の導体膜に前記端子電極を導電
    性固着剤により固着して積層型電池を基板に実装したこ
    とを特徴とする積層型電池の基板への実装構造。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の積層型電池の基板への実
    装構造において、前記積層型電池本体の取付け面に、前
    記側面の正極用、負極用端子電極にそれぞれ接続される
    基板への実装用の正極用、負極用端子電極を設けたこと
    を特徴とする積層型電池の基板への実装構造。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の積層型電池の基
    板への実装構造において、前記基板を多層基板として、
    該多層基板に前記積層型電池の充電回路と出力制御回路
    の各受動素子を 内蔵したことを特徴とする積層型電池の
    基板への実装構造。
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