JP4978699B2 - コイン型電気二重層キャパシタおよびキャパシタ実装体 - Google Patents

Description

本発明は電子機器のバックアップ用電源に用いられ、特に電源などの内部の基板に実装されるコイン型電気二重層キャパシタに関する発明である。

近年、様々な目的から電子機器の内部装置の小型化が進められていく中で内部装置を構成する各部品、例えば電源なども小型化が求められている。しかし、小型化された内部装置において用いる実装基板も小型化されるため、この実装基板に対して実装する各部品の接続面積を十分に確保することができず、各部品の固定強度を維持できないことが課題となっている。さらに、このような部品としてコイン型電気二重層キャパシタの携帯用電子機器への搭載が始まって以来、機器の様々な利用状況を想定したあらゆる方向からの衝撃に耐え得る固定強度がコイン型電気二重層キャパシタに対しても求められている。

ところで、効率よく大量生産することを考慮してコイン型電気二重層キャパシタを実装基板に接続するための固定方法としては、リフローによるはんだ付けが一般的に行われている。しかしながら、このリフローによるはんだ付けを用いて、コイン型電気二重層キャパシタを固定した実装基板を大量生産する場合に、それぞれの実装基板ごとにはんだによるコイン型電気二重層キャパシタの固定具合を均一にすることが難しい。したがって、固定強度が十分でなくコイン型電気二重層キャパシタの実装基板への固定が不十分なものも作られてしまうことがあるという課題があった。

このような従来のコイン型電気二重層キャパシタの実装基板への接続に対する課題について図を用いて具体的に説明する。

図６Ａは、従来のコイン型電気二重層キャパシタの構成を示した上面図、図６Ｂは、同コイン型電気二重層キャパシタの構成を示した側面図である。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、従来のコイン型電気二重層キャパシタの構造は、電気の蓄電および放電を行うキャパシタ素子（図示せず）を内部に配置して金属製の上蓋６０１と下蓋６０２とを用いて囲み、絶縁性を有したリング状のパッキンを介してかしめ込んだ構造としている。そして、上蓋６０１と下蓋６０２とをキャパシタ素子と電気的に接続することにより、上蓋６０１と下蓋６０２とはそれぞれ異なった極性を有するようになり、コイン型電気二重層キャパシタの本体部を構成している。

また、上側端子板６０４は、上蓋６０１の外表面６０１ａと電気的に接続している。この上側端子板６０４は、長手方向にステップ形状を形成し、コイン型電気二重層キャパシタより下に位置する実装基板（図示せず）と接面した状態で電気的に接続されることとなる。さらに、この上側端子板６０４が実装基板と電気的に接続する長手方向の一端部分にメッキ加工を施したメッキ部６０４ｂを有した構成となっている。さらに、このメッキ部６０４ｂの幅方向の両側面へ切り欠き部６０７が設けられている。

下側端子板６０３は、下蓋６０２の外表面６０２ａと電気的に接続している。下側端子板６０３は平板状であり、この下側端子板６０３の下に位置する実装基板と接面した状態で電気的に接続されることとなる。下側端子板６０３も、上側端子板６０４と同様に実装基板と電気的に接続される長手方向の一端部分にメッキ加工を施したメッキ部６０３ｂを有した構成となっている。さらに、上側端子板６０４と同様にこのメッキ部６０３ｂの幅方向の両側面へ切り欠き部６０８が設けられている。

このような構成とすることにより、上側端子板６０４と下側端子板６０３をそれぞれ実装基板にはんだを介して接続する際に、従来のコイン型電気二重層キャパシタは、切り欠き部６０７、６０８を設けたことによって、メッキ部６０３ｂ、６０４ｂの側面の表面積が拡張され、はんだフィレットを形成する面積が増加する。このことにより、メッキ部６０３ｂ、６０４ｂと実装基板との接続部分の面積を増大させることができるのでコイン型電気二重層キャパシタの実装基板への固定強度の強化を行うことができる。

すなわち、メッキ部６０３ｂ、６０４ｂにそれぞれ切り欠き部６０７、６０８が無い場合では、メッキ部６０３ｂ、６０４ｂの長手方向の側面と幅方向の両側面とに形成されるはんだフィレットにより、メッキ部６０３ｂ、６０４ｂと実装基板との接続部分が固定されている。これに対して、メッキ部６０３ｂ、６０４ｂにそれぞれの切り欠き部６０７、６０８がある場合には、メッキ部６０３ｂ、６０４ｂの長手方向の側面に形成されるはんだフィレットが切り欠き部６０７、６０８の側面にも形成されて増加する。このことにより、メッキ部６０３ｂ、６０４ｂと実装基板との接続部分の固定強度を効果的に強化することができる。

なお、この先行技術に関する文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

しかしながら、コイン型電気二重層キャパシタに関してはさらなる小型化が求められており、さらに小型化されたコイン型電気二重層キャパシタを実装基板に接続したときの固定強度を確保することが難しいという課題があった。すなわち、コイン型電気二重層キャパシタを実装基板に対してリフローによるはんだ付けを行うときに、一層小型化され、かつ実装基板との接続部分の固定強度を十分確保できるコイン型電気二重層キャパシタを実現することが難しいという課題があった。

特開２００７−２０８１３７号公報

本発明は、上記課題を解決し、リフローはんだ付けを行っても優れた固定強度を有し、同時に小型化も成し遂げたコイン型電気二重層キャパシタを提供するものである。

すなわち、本発明のコイン型電気二重層キャパシタは、一対の電極が絶縁性のセパレータを介して対面するように配置されたキャパシタ素子と、このキャパシタ素子に電解液を含浸させて収納する下蓋と、この下蓋の開口部を絶縁性のパッキングを介して密封する上蓋と、上記上蓋の外表面に一方の端部を接続した上側端子板と、上記下蓋の外表面に一方の端部を接続し、他方の端部に貫通孔を設けた下側端子板とを備えている。そして、本発明のコイン型電気二重層キャパシタは、前記貫通孔の開口部の少なくとも一部を前記下蓋の外表面の外形線が横切る位置に配置し、下蓋の底部の外表面により覆われずに開口している構成からなる。

このように、下側端子板の実装基板と接続する部分に貫通孔を設けた構成とすることにより、実装基板にはんだで固定する際に、はんだフィレットを下側端子板の外周面だけでなく、例えば下側端子板の端部の略中央部にも分散して形成することができ、実装基板への固定強度を高めることができる。

さらに、下側端子板における貫通孔の位置を、貫通孔が下蓋の底部の外表面により覆われることなく、その一部が必ず外気と接する部分を有するように開口している構成としている。

このことにより、はんだ付けする際のガス抜きを確実に行い、貫通孔の内周面を覆うはんだフィレットが安定して形成されている。

したがって、実装基板との接続部分において強い固定強度を確保することができる。それと同時に、コイン型電気二重層キャパシタの本体部からの下側端子板の突出寸法を最小限に抑えることができるので、コイン型電気二重層キャパシタの小型化を図ることができる。

また、本発明のキャパシタ実装体は、上記記載のコイン型電気二重層キャパシタと、このコイン型電気二重層キャパシタを実装する実装基板と、この実装基板上に前記コイン型電気二重層キャパシタを電気的に接続するはんだと、を備えている。そして、キャパシタ実装体は、上記コイン型電気二重層キャパシタを上記実装基板上に上記はんだで固定する場合に、上記下側端子板の上記貫通孔の上記内周面および上記外周面にそれぞれ形成されたフィレットと、これらのフィレットに連続して上記下側端子板の上面に表出して広がるはんだとが、上記貫通孔の少なくとも一部を用いて一体となっている構成からなる。

このような構成とすることにより、実装基板との接続部分において強い固定強度を確保することができ、同時に、コイン型電気二重層キャパシタの本体部からの下側端子板の突出寸法を最小限に抑えることができる小型でコンパクトなキャパシタ実装体を実現することができる。

本発明の実施の形態１におけるコイン型電気二重層キャパシタの構成を示した側面図 本発明の実施の形態１におけるコイン型電気二重層キャパシタの構成を示した下面図 本実施の形態１における上側端子板および下側端子板に接続する前のコイン型電気二重層キャパシタの一部切り欠き斜視図 本発明の実施の形態２におけるコイン型電気二重層キャパシタが実装基板上にはんだで固定された場合の断面図 本発明の実施の形態２におけるコイン型電気二重層キャパシタが実装基板上にはんだで固定された場合の要部拡大斜視図 本発明の実施の形態２におけるコイン型電気二重層キャパシタの要部を示した拡大斜視図 本発明の実施の形態２におけるコイン型電気二重層キャパシタの他の例の要部を示した拡大斜視図 本発明の実施の形態２におけるコイン型電気二重層キャパシタの要部を示した拡大斜視図 従来のコイン型電気二重層キャパシタの要部を示した拡大斜視図 従来のコイン型電気二重層キャパシタの他の例の要部を示した拡大斜視図 従来のコイン型電気二重層キャパシタの他の例の要部を示した拡大斜視図 従来のコイン型電気二重層キャパシタの構成を示した上面図 従来のコイン型電気二重層キャパシタの構成を示した側面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。以下の図面においては、同じ要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ本発明の実施の形態１におけるコイン型電気二重層キャパシタの構成を示した側面図および下面図である。

図２は、本発明の実施の形態１におけるコイン型電気二重層キャパシタの上側端子板および下側端子板に接続する前のコイン型電気二重層キャパシタの一部切り欠き斜視図である。

図１Ａおよび図１Ｂには、上蓋１、下蓋２、下側端子板３、上側端子板４、貫通孔５などを備えた本発明のコイン型電気二重層キャパシタの構成が示されているが、これらの詳細については後述する。

まず、図２を用いて実施の形態１によるコイン型電気二重層キャパシタの主要部を構成するキャパシタ素子１０の内部構成の説明を行う。

図２において、電極６ａおよび６ｂは、それぞれ正の電極および負の電極を示している。電極６ａ、６ｂにおいて、それぞれアルミニウム製の集電体７ａ、７ｂの片面に活性炭とその活性炭を束ねる結着剤と導電助剤とで構成された分極性電極層８ａ、８ｂを形成している。そして、電極６ａ、６ｂは、互いにもう一方の電極６ｂ、６ａの方向へ分極性電極層８ａ、８ｂを形成した面が対向するように配設して配置されている。この電極６ａ、６ｂを介して、コンデンサ内部で蓄えられた電気を集め外部の回路などへ放出することや、再度外部の回路などから電気を蓄えることができる。なお、集電体７ａ、７ｂは、一例としてアルミニウムの導電層を用いたが、銀や銅などの金属やカーボンなどの導電層を用いてもよい。また、この導電層には板状のものだけではなく、銀ペーストや金ペーストなどのペースト状のものを用いてもよい。

図２に示すセパレータ９は、絶縁性を有し、例えば紙製の材料を使用している。セパレータ９は、電極６ａ、６ｂの間に介在する位置に配設されている。

上述したようにキャパシタ素子１０は、電極６ａ、６ｂ、集電体７ａ、７ｂ、分極性電極層８ａ、８ｂ、セパレータ９を含んで図２に示すように構成されている。

このように構成されたキャパシタ素子１０は、例えば駆動用電解液などの電解液（図示せず）を含浸して、上蓋１と下蓋２とにより上下から挟み込まれて収納されている。このときにキャパシタ素子１０は上蓋１の開口部と下蓋２の開口部とをかしめこんで封止されている。また同時に、上蓋１と下蓋２とは、それぞれキャパシタ素子１０の電極６ａ、６ｂの集電体７ａ、７ｂと接続されて、キャパシタ素子１０の引出電極の役割も担っている。

上蓋１と下蓋２とをかしめ込む際、図２に示すように下蓋２の内部側面に密着するように絶縁性を有したリング状パッキング１１を配設している。そして、上蓋１の開口部の先端に上蓋１の中心軸から遠ざかる方向へ曲げ加工を施して曲げ加工部１２を形成し、曲げ加工部１２とリング状パッキング１１とが、圧着するような構成として配置している。そして、下蓋２の開口部の先端に下蓋２の中心軸に向かってカーリング加工を施すことにより、リング状パッキング１１の一部を下蓋２の開口部の先端と圧着する。これにより、曲げ加工部１２以外の上蓋１の本体が、曲げ加工部１２より内側にあるため、上蓋１と下蓋２との直接の接触をリング状パッキング１１により防いだ状態で、上蓋１と下蓋２とを組み合わせることができる。

ここで、上蓋１の材料には、例えばステンレス鋼のＳＵＳ３０４などを用い、下蓋２の材料には、例えば高耐食性ステンレスを用いるとよい。どちらも、耐食性、加工性に優れた材料である。

次に、図１Ａおよび図１Ｂを用いて本実施の形態１のコイン型電気二重層キャパシタの説明を具体的に行う。図２においてコイン型電気二重層キャパシタのキャパシタ素子１０およびこれを収納するのに用いる上蓋１および下蓋２について説明したので、次にこれらに接続された下側端子板３と上側端子板４について説明する。

まず、上側端子板４を説明する。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように上側端子板４は、上蓋１に対して溶接部分４ａを溶接することにより電気的に接続されている。この上側端子板４の溶接部分４ａの形状（図示せず）は、例えば図１Ｂに示す下側端子板３の溶接部分３ａと同様に略三角形を成している。さらに、上側端子板４は、溶接部分４ａの一端から平板部を伸張し、下方へ屈曲させ、この平板部の先端部分に平坦な外部接続部分である接続部分４ｂを有する構成となっている。

また、接続部分４ｂは、後述する下側端子板３の溶接部分４ａと略同じ高さで、かつ平行となるように構成している。なお、上側端子板４の素材には、例えばステンレス鋼のＳＵＳ３０４などを用いている。

次に、下側端子板３を説明する。

下側端子板３は、平板形状であり、下蓋２と溶接により電気的に接続している部分である溶接部分３ａは、接続面積および溶接面積を確保するために、例えば図１Ｂに示すような略三角形の形状を成している。さらに、下側端子板３は、溶接部分３ａの一端から伸びた外部接続部分である接続部分３ｂを有する構成となっている。なお、下側端子板３の素材には、上側端子板４と同様に、例えばステンレス鋼のＳＵＳ３０４などを用いている。

この下側端子板３の外部接続部分である接続部分３ｂと実装基板の表面上にあるランド部分（図示せず）との電気的な接続は、一般的に量産性を考慮して短時間で簡便に大量の接続処理ができるリフローによるはんだ付けによって行われる。本実施の形態１で用いるはんだは、例えばクリームはんだであり、例えばすず、銅、銀、そしてフラックスなどが主に含まれている。また、本実施の形態１で下側端子板３に用いられているステンレス鋼のＳＵＳ３０４は、融解したはんだをそれ単体では表面に付着させることができない。このことにより、予め接続部分３ｂの表面全体に、例えばニッケルのフラッシュメッキをまず施し、その上にすずメッキを施して、クリームはんだを用いたリフローによるはんだ付けが容易にできるようにしている。

さらに、下側端子板３の接続部分３ｂには、貫通孔５を設ける構成としている。一般的にリフローによるはんだ付けは接続部分３ｂの実装基板との接面部分におけるはんだの接着具合よりも、接続部分３ｂの側面３ｃに形成されるはんだフィレット（以下「フィレット」とする）の形成範囲の広さによって、その箇所におけるはんだ付けの固着強度が決まることとなる。なぜなら、フィレットは他の接合箇所と比較してはんだ内のボイド（空洞）が少なく、その結果、構造上はんだ自体の強度が高いからである。そこで、接続部分３ｂとなっている下側端子板３の接続部分３ｂの端部において、その端部の略中央に貫通孔５を設けている。このことにより、接続部分３ｂの端部の略中央の貫通孔５の内周面５ｃにフィレットを形成する。このことは、ただ単にフィレットの形成範囲を接続部分３ｂの側面３ｃに加えて貫通孔５の内周面５ｃにまで拡大するだけではなく、フィレットを接続部分３ｂの異なる複数の箇所に分散して形成し、接続部分の固着強度を大幅に向上することができる。

そして、コイン型電気二重層キャパシタの更なる小型化を図るために、貫通孔５を設ける位置をできる限り溶接部分３ａに近接させている。このことにより、下側端子板３が下蓋２から突出する寸法を抑制するものである。しかし、貫通孔５を設ける位置が、過度に溶接部分３ａに近接すると、下蓋２の底部の外表面２ａにより、貫通孔５の開口部が完全に覆われてしまい外気と接する開口面積がゼロになってしまう。このことにより、リフローによるはんだ付けを行う際に、はんだ上に密封された空間が生まれ、この密封された空間の内部の圧力により融解したはんだが、表面張力を利用して接続部分３ｂの側面を上っていくことが困難となり、フィレット形成が不完全となってしまう。その結果、接続部分３ｂの固着強度が低下してしまう。

しかしながら、本実施の形態１のコイン型電気二重層キャパシタは、一対の電極６ａ、６ｂが絶縁性のセパレータ９を介して対面するように配置されたキャパシタ素子１０と、このキャパシタ素子１０に電解液を含浸させて収納する下蓋２と、この下蓋２の開口部を絶縁性のリング状パッキング１１を介して密封する上蓋１と、この上蓋１の外表面１ａに一方の端部を接続した上側端子板４と、上記下蓋２の外表面２ａに一方の端部を接続し、他方の端部に貫通孔５を設けた下側端子板３とを備えている。そして、本実施の形態１のコイン型電気二重層キャパシタは、上記貫通孔５の少なくとも一部が、下蓋２の底部の外表面２ａにより覆われずに開口している。

このように、下側端子板３の実装基板（図示せず）と接続する部分に貫通孔５を設けた構成とすることにより、実装基板にはんだで固定する際に、フィレットを下側端子板３の外周面５ｄだけでなく、例えば下側端子板３の端部の略中央部にも分散して形成することができ、実装基板への固定強度を高めることができる。

さらに、下側端子板３における貫通孔５の位置を、貫通孔５が下蓋２の底部に配置された外表面２ａにより覆われることなく、その一部が必ず外気と接する部分を有するように開口５ｅとして設けている。このことにより、はんだ付けする際のガス抜きを確実に行い、貫通孔５の内周面５ｃを覆うフィレットが安定して形成されている。

したがって、実装基板との接続部分において強い固定強度を確保することができる。それと同時に、コイン型電気二重層キャパシタにおいてキャパシタ素子１０からの下側端子板３の突出寸法を最小限に抑えることができるので、コイン型電気二重層キャパシタの小型化を図ることができる。

また、上述のコイン型電気二重層キャパシタにおいて貫通孔５を設ける位置については、貫通孔５の開口部の少なくとも一部を下蓋２の外表面２ａの外形線が横切る位置にに配置していることとしている。しかしながら、下蓋２の底部の外表面２ａの外形線の外側に貫通孔５を形成して配置していても、貫通孔５を設けることによって得られるフィレットを安定して形成し実装基板との接続部分において強い固定強度を確保する効果は失われない。

また、下側端子板３を階段状とし、下蓋２との溶接部分３ａと、実装基板との接続部分３ｂに段差を設ける構成とした場合も、下蓋２の底部の外表面２ａによって貫通孔５の開口部を塞がないようにすると同時に下側端子板３の下蓋２からの突出寸法を抑えることができる。よって、この構成は、図６Ａおよび図６Ｂに示した従来のコイン型電気二重層キャパシタの構成と比較すると、実装基板への固定強度をより高めることができると共に、コイン型電気二重層キャパシタ全体の小型化を図ることができる。一方、前述の平板状の下側端子板３を用いた本発明のコイン型電気二重層キャパシタの場合と比較すると、コイン型電気二重層キャパシタの高さが若干高くなる。

なお、本実施の形態１では、貫通孔５の形状は、例えば方形状としたが、円形状、楕円形状、三角形状、多角形状など貫通孔５が形成されて配置されたものであれば、どのような形状であっても同様の効果を奏するものである。また、貫通孔５は１個だけでなく複数個が形成されていてもよい。

（実施の形態２）
図３Ａは、本発明の実施の形態２におけるコイン型電気二重層キャパシタが実装基板上にはんだで固定された場合の断面図である。図３Ｂは、同コイン型電気二重層キャパシタが実装基板上にはんだで固定された場合の斜視図である。ここでキャパシタ素子１１０は上蓋１０１と下蓋１０２とに取り囲まれて配置され、この上蓋１０１と下蓋１０２とはリング状パッキング１１１を介して密着している。

図３Ａおよび図３Ｂのコイン型電気二重層キャパシタにおいて、図１に示した実施の形態１におけるコイン型電気二重層キャパシタと相違する点は、次に説明する点である。

すなわち、図３Ａおよび図３Ｂに示すように下側端子板１０３を貫通孔１０５の位置で、実装基板上にはんだで固定する際に、貫通孔１０５の内周面１０５ｃにフィレット１１３ａを形成している。それと共に下側端子板１０３の上面１０３ｃに表出して広がっているはんだ１１３ｃと、下側端子板１０３の外周面１０３ｄにフィレット１１３ｂとを形成している。これらのフィレット１１３ａ、１１３ｂを形成しているはんだと、下側端子板１０３の上面１０３ｃに表出して広がっているはんだ１１３ｃとが一体となるように配置している点が実施の形態１におけるコイン型電気二重層キャパシタと相違する点である。なお、上側端子板１０４は溶接部分１０４ａを介して上蓋１０１と電気的に接続され、下側端子板１０３は溶接部分１０３ａを介して下蓋１０２と電気的に接続されている。上側端子板１０４は、実施の形態１と同様に図３Ａに示すように途中で折り曲げられた形状をしており接続部分１０４ｂにより実装基板１１４に電気的に接続されている。

ここで、コイン型電気二重層キャパシタを実装基板１１４上にはんだを用いて固定する場合、貫通孔１０５の内周面１０５ｃにフィレット１１３ａを形成している。なお、このフィレット１１３ａは、内周面１０５ｃに隣接して接触するように形成されている。このときに、フィレット１１３ａにおいて、融解したはんだはバックフィレットを形成するだけでなく、貫通孔１０５の内周面１０５ｃを這い上がり、下側端子板１０３の上面１０３ｃに表出して広がってくる。このような現象は、はんだの融解によりはんだ内部からガス抜きされて生じた空気の一部が貫通孔１０５を通過していくときに起こると考えられる。すなわち、この空気の一部の流れが、バックフィレットを形成しようとして貫通孔１０５を上るはんだを後押ししてはんだが広がることにさらに勢いを付ける。このことにより、はんだは接続部分１０３ｂから上面１０３ｃへ表出する程の勢いを付与される結果によるものである。

一方で、下側端子板１０３の外周面１０３ｄにおいても、融解したはんだは、バックフィレットを形成するだけでなく、下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄを這い上がり、同様に下側端子板１０３の上面１０３ｃに表出して広がってくる。

しかしながら、はんだが、貫通孔１０５の内周面１０５ｃから這い上がって広がる範囲、及び下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄから這い上がって広がる範囲には限りがある。このため、下側端子板１０３における貫通孔１０５の位置を、貫通孔１０５の内周面１０５ｃから這い上がって広がるはんだと、下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄから這い上がって広がるはんだとが接触できる距離に配置している。

このような配置に構成することにより、貫通孔１０５の内周面１０５ｃから這い上がって広がるはんだと、下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄから這い上がって広がるはんだとが接触して一体となる。すなわち、フィレット１１３ａ、１１３ｂがはんだ１１３ｃにより接続されて図３Ａおよび図３Ｂに示すようにはんだとして一体となる。

このことにより、はんだが、実装基板１１４の接続部となる下側端子板１０３の端部の大部分の表面を覆うという効果が得られることとなる。この結果、コイン型電気二重層キャパシタが実装基板１１４に固定される強度は、フィレット１１３ａ、１１３ｂが形成されてこれらのフィレット１１３ａ、１１３ｂだけによる固定強度よりも、遥かに強固な固定強度を得ることができる。

すなわち、本実施の形態２のコイン型電気二重層キャパシタは、実装基板１１４上にはんだで固定される場合に、貫通孔１０５の内周面１０５ｃと下側端子板１０３の外周面１０３ｄとにはんだによるフィレット１１３ａ、１１３ｂが形成される。それと共に、下側端子板１０３の上面１０３ｃに形成されたはんだがフィレット１１３ａ、１１３ｂと一体となる所定の位置に、下側端子板１０３における貫通孔１０５を配置した構成としている。

なお、この貫通孔１０５は、実装基板１１４の接続部となる下側端子板１０３の端部にできるだけ近い位置に近接して配置している。このときの貫通孔１０５が近接する位置の下限は、下側端子板１０３自身の機械強度において、下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄと貫通孔１０５との間の端子板の材料強度が実装基板１１４にコイン型電気二重層キャパシタを接続し固定するのに十分に確保できる程度までとしている。

また、貫通孔１０５の位置を、貫通孔１０５の内周面１０５ｃから這い上がって広がるはんだと、下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄから這い上がって広がるはんだとが接触できる距離を設定する手段として以下の構成とするのが効果的である。

すなわち、下側端子板１０３における貫通孔１０５の位置を調整する以外に、下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄと貫通孔１０５との間において、下側端子板１０３の厚みを部分的に薄くする。このことにより、端子板の材料強度が十分に確保できると共に、貫通孔１０５の内周面１０５ｃから這い上がって広がるはんだと、下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄから這い上がって広がるはんだとを接触し易くでき、これらのはんだを一体化し易くすることができる。

ところで、本実施の形態２において、図３Ａおよび図３Ｂに示すように上述のコイン型電気二重層キャパシタと、このコイン型電気二重層キャパシタを実装する実装基板１１４と、この実装基板１１４上に上述のコイン型電気二重層キャパシタを電気的に接続するはんだ１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃと、を備えたキャパシタ実装体を構成してもよい。そして、このキャパシタ実装体は、上述のコイン型電気二重層キャパシタを実装基板１１４上にはんだ１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃで固定する場合に、下側端子板１０３の貫通孔１０５の内周面１０５ｃおよび外周面１０３ｄにそれぞれ形成されたフィレット１１３ａ、１１３ｂと、これらのフィレット１１３ａ、１１３ｂに連続して下側端子板１０３の上面１０３ｃに表出して広がるはんだ１１３ｃとが、貫通孔１０５の少なくとも一部を用いて一体となっている構成としている。

このような構成とすることにより、実装基板１１４との接続部分において強い固定強度を確保することができ、同時に、コイン型電気二重層キャパシタの本体部からの下側端子板１０３の突出寸法を最小限に抑えることができる小型でコンパクトなキャパシタ実装体を実現することができる。

以下、実施例を用いてさらに具体的に説明する。

（実施例１）
実施例１は、図１Ａ、図１Ｂおよび図２に示す実施の形態１におけるコイン型電気二重層キャパシタの一例についての実施例であり、以下の手順によって作製した。ここで、図４Ａは、本発明の実施の形態１におけるコイン型電気二重層キャパシタの要部拡大斜視図であり、この図４Ａも併せて用いて説明する。

まず、コイン型電気二重層キャパシタのキャパシタ素子１０を含む本体部を以下の手順で作成した。図２に示すように、例えばアルミニウム製の集電体７ａ、７ｂのそれぞれの片面に活性炭とその活性炭を束ねる結着剤と導電助剤とで構成された分極性電極層８ａ、８ｂをそれぞれ形成し、正の電極６ａおよび負の電極６ｂとした。

次に、分極性電極層８ａ、８ｂを形成した面を互いに対向させて配置し、正の電極６ａと負の電極６ｂとの間に、例えば絶縁性の紙製のセパレータ９を介在させ、これらを積層することによりキャパシタ素子１０を形成した。

その後、キャパシタ素子１０に、例えば駆動用の電解液を含浸させた。そののちに、例えば高耐食性ステンレスの材料で製作された下蓋２にキャパシタ素子１０を収納した。このとき、キャパシタ素子１０の正の電極６ａの集電体７ａが下蓋２に接触するように配置している。

次に、この下蓋２の開口部に、絶縁性のリング状パッキング１１を介して、例えばステンレス鋼のＳＵＳ３０４製の上蓋１の開口部を合わせた。そして、上蓋１と下蓋２とを合わせた箇所をかしめ込み、上蓋１の開口部と下蓋２の開口部とにリング状パッキング１１を圧着させて密封した。このとき、キャパシタ素子１０の負の電極６ｂの集電体７ｂが上蓋１に接触するようにした。以上のようにしてコイン型電気二重層キャパシタのキャパシタ素子１０を含む本体部を作製した。

続いて、以下の手順で上記コイン型電気二重層キャパシタの本体部に外部端子板を接続して表面実装できるようにした。

まず、図１Ａに示すように、コイン型電気二重層キャパシタの本体部の上面、すなわち上蓋１に、例えばステンレス鋼のＳＵＳ３０４製の上側端子板４を接続した。この上側端子板４は、予め屈曲加工しておき、実装基板（図示せず）と接触する部分には、平坦な外部接続部分である接続部分４ｂを設けておいた。

その後、図１Ｂおよび図４Ａに示すように、コイン型電気二重層キャパシタの本体部の下面、すなわち下蓋２に、例えばステンレス鋼のＳＵＳ３０４製の下側端子板３を接続した。このとき、下側端子板３の一方の端部を下蓋２より突出させるように配置し、実装基板との接続部分３ｂを設けるようにした。この接続部分３ｂは、例えば方形状の厚み０．１ｍｍの平板であり、予め形成された貫通孔５を有し、この貫通孔５の開口部が、下蓋２の底部の外表面２ａにより完全には覆われないようにした。すなわち、貫通孔５の少なくとも一部が、下蓋２の底部に位置する外表面２ａにより覆われずに開口として配置されている。また、図４Ａに示すように、下側端子板３における貫通孔５の位置として、下側端子板３の接続部分３ｂの先端面からの距離Ｘおよび下側端子板３の接続部分３ｂの両側側面からの距離Ｙが、例えば共に０．９ｍｍとなるようにした。

（実施例２）
実施例２は、図１Ａ、図１Ｂおよび図２に示す実施の形態１におけるコイン型電気二重層キャパシタの他の例を示したものである。また、図４Ｂは、本発明の実施の形態２におけるコイン型電気二重層キャパシタの他の例の要部拡大斜視図であり、この図４Ｂも併せて用いて説明する。

図４Ｂに示すように、実施例２が実施例１と相違する点は、貫通孔２０５の開口部全体を外部に露出させて下蓋２に隠れないようにして下側端子板２０３の接続部分２０３ｂを下蓋２に接続したことである。

このような構成とすることにより、コイン型電気二重層キャパシタをはんだによって実装基板上に固定する場合に発生するガスが、貫通孔２０５の開口部からより効率的に排出され、実装基板にコイン型電気二重層キャパシタを強固に接続できる。

（実施例３）
実施例３は、図３Ａおよび図３Ｂに示す実施の形態２におけるコイン型電気二重層キャパシタのさらに別の例を示したものである。また、図４Ｃは、本発明の実施の形態２におけるコイン型電気二重層キャパシタの要部拡大斜視図であり、この図４Ｃも併せて用いて説明する。

図４Ｃに示すように、実施例３が実施例１と相違する点は、下側端子板１０３の接続部分１０３ｂにおける貫通孔１０５の位置である。

実施例３では、下側端子板１０３における貫通孔１０５の位置として、貫通孔１０５の内周面１０５ｃから下側端子板１０３の接続部分１０３ｂの外周面１０３ｄまでの距離Ｘ’および下側端子板１０３の接続部分１０３ｂの両側側面までの距離Ｙ’が、例えばそれぞれ０．３ｍｍ、０．５ｍｍとなるようにした。つまり、実施例１と比較すると、下側端子板１０３における貫通孔１０５の位置が、下側端子板１０３の先端側である外周面１０３ｄ側にさらに近接している。

（比較例）
比較例は、上記実施例１から３と比較して本発明のコイン型電気二重層キャパシタの顕著な効果を検証するために、従来のコイン型電気二重層キャパシタについて以下に示す比較例１から３を作製して比較した。

図５Ａは、従来のコイン型電気二重層キャパシタの要部を示した拡大斜視図である。図５Ｂおよび図５Ｃは、従来のコイン型電気二重層キャパシタの他の例の要部を示した拡大斜視図である。

（比較例１）
図５Ａに示すように、比較例１が実施例１と相違する点は、スリッド孔に代えて、下側端子板３０３の接続部分３０３ｂの側面に切り欠き部３１５を設けている。そして、その切り欠き部３１５の全体をさらに外部に露出させ、下蓋２に覆われないようにして下側端子板３０３を下蓋２に接続している点が相違していることである。

（比較例２）
図５Ｂに示すように、比較例２が実施例１と相違する点は、貫通孔４０５の開口部全体を下蓋２の底部の外表面で覆うようにして下側端子板４０３の接続部分４０３ｂを下蓋２に接続したことである。

（比較例３）
図５Ｃに示すように、比較例３が実施例１と相違する点は、下側端子板５０３の接続部分５０３ｂに貫通孔も切り欠き部も設けないようにしたことである。

ここで、実施例１から３および比較例１から３のコイン型電気二重層キャパシタについて、それぞれ２０個の試料をリフローにより作製した。すなわち、例えばピーク温度２６０℃以上、５秒以下の一般的なリフロー条件の下、実装基板上にはんだでコイン型電気二重層キャパシタを固定した。そして、実装基板上に固定された試料の固着強度を比較調査した。その結果を下記の表１に示す。なお、このときのクリームはんだ厚は、例えば１００μｍから８０μｍの厚さで行った。

また、固着強度の測定方法としては、実装基板において、コイン型電気二重層キャパシタを実装した位置に貫通孔を開け、この貫通孔よりピンを挿入してコイン型電気二重層キャパシタを突き上げ、コイン型電気二重層キャパシタが外れてしまう限界強度を計測した。この計測値を一覧表としてまとめたのが表１である。

この表１から明らかなように、固着強度の平均値において実施例１から３は２７Ｎ以上、３３Ｎ以下の値の範囲を示し、比較例１から３は１７Ｎ以上、２３Ｎ以下の値の範囲を示している。したがって、固着強度の平均値から見て、明らかに本発明の実施例１から３の試料の方が固着強度が強いことがわかる。このことにより、下側端子板３、１０３、２０３に貫通孔５、１０５、２０５を設けたことにより、比較例１から３と比較して固着強度が大きく向上していることがわかる。

また、実施例１は、貫通孔５の開口部を完全に覆わなければ、強固な固着強度を維持でき、さらに下側端子板３の下蓋２からの突出寸法を抑え、コイン型電気二重層キャパシタ小形化することができる。

また、実施例３では、下側端子板１０３における貫通孔１０５の位置を制御することによって、貫通孔１０５の内周面１０５ｃから這い上がって広がったはんだと、下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄから這い上がって広がったはんだとが接触して一体化させている。したがって、下側端子板１０３の端部の接続部分１０３ｂの大部分の表面をはんだで覆うことができる。このため、貫通孔５、２０５を設けただけの実施例１や実施例２以上に強固な固着強度を得ることができる。このことは、表１の固着強度の平均値を見ても明らかで、実施例３の固着強度の平均値は、実施例１および実施例２の固着強度の平均値の１．２倍の強度を示している。

なお、実施例３を例とすると、貫通孔１０５の内周面１０５ｃから這い上がって広がったはんだと、下側端子板１０３の端部の外周面１０３ｄから這い上がって広がったはんだとを安定して一体化するには、図４Ｃに示した、Ｘ’、Ｙ’の寸法の上限値を０．７ｍｍ以下に設定するとよい。ここで、Ｘ’、Ｙ’の寸法の上限値が０．７ｍｍを超えると、量産工程においてはんだの一体化が不十分な試料が発生する場合があった。

一方、固着強度には、下側端子板１０３自身の機械強度が影響するため、Ｘ’、Ｙ’寸法の下限値は、０．２ｍｍ以上とするとよい。すなわち、Ｘ’、Ｙ’寸法の下限値が０．２ｍｍより小さくなると、量産工程において下側端子板１０３の破断により固着強度が低下してしまう試料が発生する場合があった。特に下側端子板１０３の厚みに対し、クリームはんだの厚みが同等以下である場合、前記寸法条件で下側端子板１０３における貫通孔１０４の位置を制御すると、顕著に固着強度を向上することができる。

さらに、下側端子板１０３における貫通孔１０５の位置を、貫通孔１０５が下蓋１０２の底部の外表面によって完全に覆われることなく、その一部が必ず外気と接する部分を有するように設ける。このことにより、はんだ付けする際のガス抜きを確実に行い、貫通孔１０５の内周面１０５ｃを覆うフィレットが安定して形成され、優れた固着強度を得ることができる。それと同時に、コイン型電気二重層キャパシタの本体部からの下側端子板１０３の突出寸法を最小限に抑えることができ、コイン型電気二重層キャパシタ全体の小型化を図ることができる。

また、図３Ａおよび図３Ｂに示すようなコイン型電気二重層キャパシタを含むキャパシタ実装体を構成している場合に、下側端子板１０３の上面１０３ｃに表出して広がるはんだ１１３ｃがフィレット１１３ａ、１１３ｂと一体となる所定の位置に、下側端子板１０３における貫通孔１０５を配置している。このような場合にキャパシタ実装体における上述のはんだ１１３ｃがフィレット１１３ａ、１１３ｂと一体となる所定の位置は、下側端子板１０３の外周面１０３ｄからの貫通孔１０５の内周面１０５ｃまでの距離が、０．２ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下である位置としている。

このような構成とすることにより、コイン型電気二重層キャパシタにおいて説明した内容と同様に、優れた固着強度をもつ高信頼性のキャパシタ実装体を実現することができる。それと同時に、コイン型電気二重層キャパシタの本体部からの下側端子板１０３の突出寸法を最小限に抑えることができるので、キャパシタ実装体の小型化およびコンパクト化を実現することができる。

本発明のコイン型電気二重層キャパシタは、特に実装基板との接続において優れた機械強度を有し小型化にも適しているため、小型化が推し進められ使用において様々な衝撃に対する耐性を必要とする携帯電子機器などの電源のバックアップ用として利用されることが期待でき有用である。

１，１０１ 上蓋
２，１０２ 下蓋
３，１０３，２０３，３０３，４０３，５０３ 下側端子板
３ａ，４ａ，１０３ａ，１０４ａ 溶接部分
３ｂ，４ｂ，１０３ｂ，１０４ｂ，２０３ｂ，３０３ｂ，４０３ｂ，５０３ｂ 接続部分
３ｃ 側面
４，１０４ 上側端子板
５，１０５，２０５，４０５ 貫通孔
５ｃ，１０５ｃ 内周面
５ｄ，１０３ｄ 外周面
５ｅ 開口
６ａ，６ｂ 電極
７ａ，７ｂ 集電体
８ａ，８ｂ 分極性電極層
９ セパレータ
１０，１１０ キャパシタ素子
１１，１１１ リング状パッキング
１２ 曲げ加工部
１０３ｃ 上面
１１３ａ，１１３ｂ フィレット（はんだ）
１１３ｃ はんだ
１１４ 実装基板
３１５ 切り欠き部

Claims (5)

1. 一対の電極が絶縁性のセパレータを介して対面するように配置されたキャパシタ素子と、このキャパシタ素子に電解液を含浸させて収納する下蓋と、この下蓋の開口部を絶縁性のパッキングを介して密封する上蓋と、前記上蓋の外表面に一方の端部を接続した上側端子板と、前記下蓋の外表面に一方の端部を接続し、他方の端部に貫通孔を設けた下側端子板とを備え、前記貫通孔の開口部の少なくとも一部を前記下蓋の外表面の外形線が横切る位置に配置し、前記貫通孔の少なくとも一部が、下蓋の底部の外表面により覆われずに開口しているコイン型電気二重層キャパシタ。
2. コイン型電気二重層キャパシタを実装基板上にはんだで固定する場合に、前記貫通孔の内周面と前記下側端子板の外周面とにはんだによるフィレットが形成されると共に、前記下側端子板の上面に形成されたはんだが前記フィレットと一体となる所定の位置に、前記下側端子板における前記貫通孔を配置した請求項１に記載のコイン型電気二重層キャパシタ。
3. 前記所定の位置は、前記下側端子板の外周面からの前記貫通孔の内周面までの距離が、０．２ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下である請求項１に記載のコイン型電気二重層キャパシタ。
4. 請求項１に記載のコイン型電気二重層キャパシタと、
   このコイン型電気二重層キャパシタを実装する実装基板と、
   この実装基板上に前記コイン型電気二重層キャパシタを電気的に接続するはんだと、を備え、
   前記コイン型電気二重層キャパシタを前記実装基板上に前記はんだで固定する場合に、前記下側端子板の前記貫通孔の前記内周面および前記外周面にそれぞれ形成されたフィレットと、これらのフィレットに連続して前記下側端子板の上面に表出して広がるはんだとが、前記貫通孔の少なくとも一部を用いて一体となっているキャパシタ実装体。
5. 前記下側端子板の上面に表出して広がる前記はんだが前記フィレットと一体となる所定の位置に、前記下側端子板における前記貫通孔を配置し、前記所定の位置は、前記下側端子板の前記外周面からの前記貫通孔の内周面までの距離が、０．２ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下である請求項４に記載のキャパシタ実装体。

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