JP5131307B2 - Electrochemical device and circuit board - Google Patents
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Description
本発明は、EDLC(電気二重層キャパシタ)等の電気化学デバイス及び回路基板に関する。 The present invention relates to an electrochemical device such as an EDLC (electric double layer capacitor) and a circuit board.
従来のフラット型の電気化学デバイスは、例えば特許文献1に記載されている。このようなフラット型の電気化学デバイスでは、平面形状が四角形の外装体の内部から外方に向けて、複数のリードが延びている。これらのリードは、電解液に対する耐性と電気導電性の双方を満たす必要から、一般にはアルミニウムからなり、半田材料によって、電極パッドに電気的に接続される。
A conventional flat-type electrochemical device is described in
しかしながら、アルミニウムからなるリードの場合、半田材料に対する濡れ性が低いため、電極パッドとリードとの間の固定強度が低くなるという問題がある。 However, in the case of a lead made of aluminum, since the wettability with respect to the solder material is low, there is a problem that the fixing strength between the electrode pad and the lead is low.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、電極パッドとリードとの間の固定強度を向上可能な電気化学デバイス及び回路基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an electrochemical device and a circuit board capable of improving the fixing strength between an electrode pad and a lead.
上述の課題を解決するため、本発明に係る電気化学デバイスは、外装体内に収容された充放電体と、前記充放電体から延びたリードと、を有する電気化学デバイスにおいて、前記リードは、Alを含むリード本体と、前記リード本体の先端部に設けられ、前記リード本体の側面位置を境界として折り曲げられ、前記リード本体の上下面及び側面を被覆し、所定領域が前記リード本体に溶接された金属薄膜と、を備え、前記金属薄膜は、Niを含む薄膜本体と、折り曲げられた前記薄膜本体の少なくとも外側表面を被覆しSnを含むメッキ層と、を有し、折り曲げられた前記薄膜本体の内側表面の特定領域と、前記リード本体の表面とは、前記所定領域において、前記メッキ層を介することなく、直接接触して溶接されており、前記金属薄膜は、前記リード本体の上下面双方に溶接されており、折り曲げられた前記金属薄膜の折り曲げ軸方向の両端位置近傍において、前記薄膜本体の内側表面上には、前記薄膜本体の長手方向に沿って前記メッキ層が形成されていることを特徴とする。なお、回路基板上に電気化学デバイスを搭載する場合において、リード本体における回路基板側に位置する面を下面とし、これとは逆側の面を上面とする。 In order to solve the above-described problems, an electrochemical device according to the present invention includes a charge / discharge body accommodated in an exterior body, and a lead extending from the charge / discharge body. A lead body including: a lead body including a lead body, bent at a side face position of the lead body, covering the top and bottom surfaces and side faces of the lead body, and a predetermined region welded to the lead body A thin film body including Ni, and a plating layer covering at least the outer surface of the folded thin film body and including Sn, and the folded thin film body. a specific region of the inner surface, wherein the lead body surface, in the predetermined area, without passing through the plating layer is welded in direct contact, the metal thin film The plating is welded to both the upper and lower surfaces of the lead body, and the plating is performed along the longitudinal direction of the thin film body on the inner surface of the thin film body in the vicinity of both end positions in the bending axis direction of the bent metal thin film. A layer is formed . In addition, when mounting an electrochemical device on a circuit board, let the surface located in the circuit board side in a lead body be a lower surface, and let the surface on the opposite side be an upper surface.
金属薄膜の表面にはSnを含むメッキ層が含まれており、半田材料との濡れ性が高いため、金属薄膜と電極パッドとは半田材料を介して強固に固定される。ここで、メッキ層が形成される薄膜本体にはNiが含まれているため、NiとSnとは強固に接合している。また、折り曲げられた金属薄膜の外側表面の上面まで、半田材料は這い上がることができるため、更に電極パッドと金属薄膜との間の固定強度を高めることができる。金属薄膜のメッキ層が形成されていない領域は、Alを含むリード本体に溶接されているが、NiとAlとは強固に溶接可能であるため、金属薄膜とリード本体とも強固に固定される。したがって、電極パッドとリードとの間の固定強度を著しく向上させることが可能となる。 Since the surface of the metal thin film includes a plating layer containing Sn and has high wettability with the solder material, the metal thin film and the electrode pad are firmly fixed via the solder material. Here, since the thin film main body on which the plating layer is formed contains Ni, Ni and Sn are firmly bonded. Further, since the solder material can crawl up to the upper surface of the outer surface of the bent metal thin film, the fixing strength between the electrode pad and the metal thin film can be further increased. The region where the plating layer of the metal thin film is not formed is welded to the lead body containing Al. However, since Ni and Al can be welded firmly, the metal thin film and the lead body are firmly fixed. Therefore, the fixing strength between the electrode pad and the lead can be remarkably improved.
また、本発明の電気化学デバイスでは、前記金属薄膜は、前記リード本体の上下面双方に溶接されていることを特徴とする。金属薄膜とリード本体とは上下面双方で溶接されるため、これらの固定強度が高くなる。 In the electrochemical device of the present invention, the metal thin film is welded to both the upper and lower surfaces of the lead body. Since the metal thin film and the lead body are welded on both the upper and lower surfaces, their fixing strength is increased.
また、本発明の電気化学デバイスは、前記メッキ層は、折り曲げられた前記金属薄膜の折り曲げ軸方向の両端位置近傍において、前記薄膜本体の内側表面上には、前記薄膜本体の長手方向に沿って前記メッキ層が形成されていることを特徴とする。 In the electrochemical device of the present invention, the plating layer is formed on the inner surface of the thin film main body along the longitudinal direction of the thin film main body in the vicinity of both end positions in the bending axis direction of the bent metal thin film. The plating layer is formed.
この両端位置(例:リードの幅方向両端位置)近傍において、メッキ層を形成しておくことで、メッキ層の断面形状(例:リード長手方向に垂直な断面形状)の輪郭線が直線性を帯びてくる。換言すれば、メッキ層の厚みのバラツキが少なくなるため、製品誤差が少なくなり、安定した品質の電気化学デバイスを提供することができる。 By forming a plating layer in the vicinity of both end positions (eg, both ends in the width direction of the lead), the contour line of the cross-sectional shape of the plating layer (eg, the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the lead) becomes linear. Come on. In other words, since variations in the thickness of the plating layer are reduced, product errors are reduced, and an electrochemical device with stable quality can be provided.
また、本発明の電気化学デバイスでは、前記メッキ層の厚みは、0.5μm以上10μm以下であることを特徴とする。すなわち、厚みが0.5μm未満の場合、メッキ層に欠陥が発生する可能性があり、10μmを超える場合には溶接を妨害する傾向があるからである。 In the electrochemical device of the present invention, the plating layer has a thickness of 0.5 μm or more and 10 μm or less. That is, if the thickness is less than 0.5 μm, defects may occur in the plating layer, and if it exceeds 10 μm, there is a tendency to interfere with welding.
また、本発明の電気化学デバイスでは、前記薄膜本体の厚みは、50μm以上500μm以下であることを特徴とする。薄膜本体の厚みが50μmを下回る場合には、上述のメッキ層構造を形成する場合において、薄膜本体の非メッキ領域に粘着テープを貼り付けてから、メッキを行い、しかる後に、粘着テープをはがすことになるが、この際に、薄膜本体が振動して、薄膜本体にシワ、よじれ、折れ曲がりなどが生じる傾向があり、このような不良は制御できないので、製品の品質に誤差が発生する。また、薄膜本体の厚みが500μmを超える場合には、リードとの接合が困難になるという現象が生じるため好ましくない。本発明では、薄膜本体の厚みを上述の範囲内に設定することにより、これらの不具合を抑制することが可能となる。 In the electrochemical device of the present invention, the thickness of the thin film body is 50 μm or more and 500 μm or less. When the thickness of the thin film main body is less than 50 μm, in the case of forming the above-mentioned plated layer structure, the adhesive tape is applied to the non-plated area of the thin film main body, then plated, and then the adhesive tape is peeled off. However, at this time, the thin film main body tends to vibrate, and the thin film main body tends to be wrinkled, kinked, bent, and the like. Since such defects cannot be controlled, an error occurs in product quality. In addition, when the thickness of the thin film main body exceeds 500 μm, a phenomenon that it becomes difficult to join the lead occurs, which is not preferable. In the present invention, it is possible to suppress these problems by setting the thickness of the thin film body within the above range.
また、本発明の電気化学デバイスでは、折り曲げられた前記金属薄膜の前記リード長手方向の寸法は、1mm以上であることを特徴とする。 In the electrochemical device of the present invention, the dimension of the bent metal thin film in the lead longitudinal direction is 1 mm or more.
この寸法が1mm未満の場合には半田による電極パッドとの接合強度が低下する傾向があり、1mm以上の場合、特に2mm以上の場合には接合強度が得られる。なお、この寸法は5mm以下であることが好ましく、この場合には十分な接続強度を得ることができる。 When this dimension is less than 1 mm, the bonding strength of the solder to the electrode pad tends to be reduced, and when it is 1 mm or more, particularly when it is 2 mm or more, the bonding strength can be obtained. In addition, it is preferable that this dimension is 5 mm or less, and in this case, sufficient connection strength can be obtained.
また、本発明の電気化学デバイスでは、前記メッキ層は、98±1(質量%)のSnと2±1(質量%)のCuを含むことを特徴とする。±1(質量%)は許容される誤差である。 In the electrochemical device of the present invention, the plating layer contains 98 ± 1 (mass%) Sn and 2 ± 1 (mass%) Cu. ± 1 (% by mass) is an allowable error.
この場合には、半田接合時に半田の融点が下がり、容易に接合することができるという効果がある。 In this case, there is an effect that the melting point of the solder is lowered at the time of solder joining, and the joining can be easily performed.
また、リード本体の幅よりも、金属薄膜の幅の方が大きい場合、リード本体から突き出た部分の金属薄膜にも半田材料がのりやすくなり、引っ張り強度やねじり強度などが増すことになる。 In addition, when the width of the metal thin film is larger than the width of the lead body, the solder material is easily applied to the metal thin film protruding from the lead body, and the tensile strength and torsion strength are increased.
また、本発明の回路基板は、上述のいずれかの電気化学デバイスと、前記電気化学デバイスが搭載され、電極パッドを備えた基板と、前記外装体の裏面と、前記基板との間に介在する両面粘着テープと、前記電極パッドと前記金属薄膜との間に介在すると共に、前記金属薄膜の外側上面上に至る半田材料と、を備えることを特徴とする。 The circuit board of the present invention is interposed between any one of the above-described electrochemical devices, the substrate on which the electrochemical device is mounted, and provided with electrode pads, the back surface of the exterior body, and the substrate. A double-sided pressure-sensitive adhesive tape, and a solder material interposed between the electrode pad and the metal thin film and reaching the outer upper surface of the metal thin film are provided.
この場合、リードと電極パッドとが強固に固定されると共に、外装体の裏面と基板とが両面粘着テープによって強固に固定されるため、振動に対して強い回路基板となる。 In this case, since the lead and the electrode pad are firmly fixed, and the back surface of the outer package and the substrate are firmly fixed by the double-sided adhesive tape, the circuit substrate is strong against vibration.
また、本発明の回路基板において、前記半田材料は、Sn及びCuを含むことを特徴とする。このような材料の場合にはメッキ層に含まれるSnとの親和性がよいため、半田材料の濡れ性が高くなるが、Cuが含まれているため半田接合時に半田の融点が下がり,容易に接合することができるという効果がある。また、この半田材料には微量のAgが含まれていることが更に好ましい。この場合には、半田接合後の耐久性が向上するという効果がある。 In the circuit board according to the present invention, the solder material contains Sn and Cu. In the case of such a material, since the affinity with Sn contained in the plating layer is good, the wettability of the solder material is increased. However, since Cu is contained, the melting point of the solder is lowered at the time of soldering, and it is easily performed. There is an effect that it can be joined. Further, it is more preferable that this solder material contains a small amount of Ag. In this case, there is an effect that durability after soldering is improved.
本発明の電気化学デバイス及び回路基板によれば、電極パッドとリードとの間の固定強度を向上させることができるため、信頼性に優れるものとなる。 According to the electrochemical device and the circuit board of the present invention, since the fixing strength between the electrode pad and the lead can be improved, the reliability is excellent.
以下、実施の形態に係る電気化学デバイスについて説明する。同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the electrochemical device according to the embodiment will be described. The same reference numerals are used for the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
図1は、実施形態に係る電気化学デバイスの斜視図、図2は、この電気化学デバイスのII−II矢印断面図、図3は、この電気化学デバイスのIII−III矢印断面図である。また、図8は、電気化学デバイスが取り付けられた回路基板のXZ断面図である。 FIG. 1 is a perspective view of an electrochemical device according to an embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along arrow II-II of the electrochemical device, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along arrow III-III of the electrochemical device. FIG. 8 is an XZ sectional view of a circuit board to which an electrochemical device is attached.
この電気化学デバイス10は、外装体1内に収容された充放電体2と、充放電体2から延びた複数のリード3とを有している。外装体1は、方形の上部ラミネートシート1Aと、方形の下部ラミネートシート1Bとを重ね合わせ、これらの周囲の4辺近傍領域を接着してなる。ラミネートシート1A,1Bは、それぞれアルミニウム薄膜の内側表面を樹脂層で被覆してなるものである。外装体1の厚み方向をZ軸とし、幅方向をY軸、長さ方向をX軸として、図1に記載のように三次元直交座標系を設定する。外装体1のY軸方向の両端近傍部位1Y1,1Y2は、X軸に沿った境界線を境に内側に折り曲げられており、外装体1の機械的強度が向上している。
The
外装体1の密閉された内部空間内には、電解液と共に電池素体としての充放電体2が配置されている。リード3を介して、充放電体2には電荷を蓄積することができると共に、蓄積された電荷を放出することも可能である。充放電体2の構造としては、種々のものがあるが、ここでは直列接続されたキャパシタであるものとする。すなわち、この場合には電気化学デバイス10は、EDLC(電気二重層キャパシタ)を構成している。
A charge /
ここで、EDLCの内部の電気回路構造を図14に示す。 Here, an electric circuit structure inside the EDLC is shown in FIG.
充放電体2は、キャパシタ2Aとキャパシタ2Bとを直列に接続してなり、これらの接続点にはリード32が電気的に接続され、キャパシタ2A及びキャパシタ2Bの前述の接続点とは異なる端子にはリード31及びリード33がそれぞれ電気的に接続されている。外装体1の内部は、ポリプロピレン等からなるシーラント1Sにより2つの収容部に仕切られており、各収容部にキャパシタ2Aとキャパシタ2Bとが別々に収容されている。外装体1内部の各収容部には、電解液LQ1,LQ2が充填されている。キャパシタ2A,2Bを構成する各端子電極は、活物質層と集電体を積層してなる。また、キャパシタ2A,2Bを構成する各端子電極間には、絶縁層としてのセパレータS1,S2がそれぞれ介在している。EDLCにおいては、分極性導電体と電解質(液)との間には電荷が薄い層となって配列し、これらの間のバイアス印加によって電荷が蓄えられるが、中央のリード32は、直列接続されたキャパシタ2A及び2Bの接続点における電位を制御するために用いられている。
活物質層は分極性電極である。この分極性電極は、多孔質材料からなり、活性炭にバインダ樹脂を混ぜて製造する。バインダ樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素を含む高分子化合物、又は、スチレンブタジエンゴムのようなゴム系の高分子化合物や,カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。必要に応じてカーボンブラック、カーボンナノチューブ、又は黒鉛の微粒子、微細繊維を導電助剤として配合することもできる。製造時においては、これらの材料を、集電体の片面もしくは両面に塗布する。 The active material layer is a polarizable electrode. This polarizable electrode is made of a porous material, and is manufactured by mixing activated carbon with a binder resin. Examples of the binder resin include fluorine-containing polymer compounds such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, rubber-based polymer compounds such as styrene butadiene rubber, and carboxymethyl cellulose. If necessary, carbon black, carbon nanotubes, fine particles of graphite, or fine fibers can be blended as a conductive aid. At the time of manufacture, these materials are applied to one side or both sides of the current collector.
集電体は金属箔からなり、平滑面を有するアルミニウム箔やチタン箔の他、これらの表面をエンボス加工やエッチング処理によって粗く加工したもの使用することができる。なお、電極製造方法として、活性炭に導電補助剤とバインダを加えてシート状にして集電体に接着する方法のほか、活性炭をスラリー状にして集電体に塗工する方法などもある。塗工する方法としては、アプリケータ方式、グラビア方式、リバースロール方式、エクストルージョン(ノズル)方式、ディップ方式等がある。 The current collector is made of a metal foil, and in addition to an aluminum foil and a titanium foil having a smooth surface, those whose surfaces are roughened by embossing or etching can be used. As an electrode manufacturing method, there is a method in which a conductive auxiliary agent and a binder are added to activated carbon to form a sheet and adhere to the current collector, or a method in which activated carbon is formed into a slurry and applied to the current collector. Examples of the coating method include an applicator method, a gravure method, a reverse roll method, an extrusion (nozzle) method, and a dip method.
セパレータS1,S2は、例えば質量比10%以上のポリオレフィン系樹脂を含有した不織布または多孔質フィルムからなる。ポリオレフィン系樹脂の軟化点温度以上の温度環境下で、一対の分極性電極に圧力を加えることにより、分極性電極とセパレータとは接着することもできる。セパレータとして、セルロース不織布やアラミド繊維の不織布を用いることもできる。 Separator S1, S2 consists of a nonwoven fabric or a porous film containing polyolefin resin with a mass ratio of 10% or more, for example. The polarizable electrode and the separator can be bonded together by applying pressure to the pair of polarizable electrodes in a temperature environment equal to or higher than the softening point temperature of the polyolefin resin. A cellulose nonwoven fabric or an aramid fiber nonwoven fabric can also be used as the separator.
電解液としては水溶液系と有機系のものが知られている。有機系の電解液の溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、スルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシアセトニトリルなどあり、溶質としては、アンモニウム塩、アミン塩、或いはアミジン塩などが知られている。 As the electrolytic solution, an aqueous solution type and an organic type are known. Solvents for organic electrolytes include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, dimethylformamide, sulfolane, acetonitrile, propionitrile, methoxyacetonitrile, etc. Ammonium salts, amine salts, amidine salts and the like are known.
図1〜図3に戻り、電気化学デバイス10の構造について説明する。
Returning to FIGS. 1 to 3, the structure of the
電気化学デバイス10において、リード3は、Alを含むリード本体3Aとその先端に固定された金属薄膜3aとを備えている。金属薄膜3aは、リード本体3Aの先端部に固定されており、リード本体3Aの側面位置を境界として折り曲げられている。また、図1に示す例では、金属薄膜3aは、リード本体3Aの上下面(XY面)及び側面(YZ面)を被覆している。更に、図2に示すように、金属薄膜3aの所定領域(R3U,R3L)はリード本体3Aに溶接されている。なお、リード本体3Aにおいては、Alは主成分であるが、微量の不純物を含んでいても良い。リード本体3AにおけるAlの含有率は少なくとも50質量%以上であり、電気伝導性と電解液に対する耐性を考慮すると、好適には95質量%以上である。
In the
金属薄膜3aは、Niを含む薄膜本体3a1と、折り曲げられた薄膜本体3a1の少なくとも外側表面を被覆しSnを含むメッキ層3a2とを有している。溶接される所定領域はR3UとR3Lである。溶接される箇所は、金属薄膜3aの全領域ではなく、一部領域である。すなわち、折り曲げられた薄膜本体3a1の内側表面の特定領域(所定領域R3U,R3Lを含み、メッキ層3a2で被覆されていない露出領域)と、リード本体3Aの表面(XY面)とは、メッキ層3a2を介することなく、直接接触しており、所定領域R3U,R3Lにおいて、露出した特定領域とリード本体3Aの表面は溶接されている。
The metal
金属薄膜3aの折り曲げ軸の近傍の内側表面と、リード本体3Aとの間には若干の隙間Sが存在しており、この隙間S内には、若干の半田材料が入りこみ、接続強度を高めることができる。
There is a slight gap S between the inner surface of the metal
薄膜本体3a1におけるNiの含有率は少なくとも50質量%以上であり、Alとの溶着が強固に行われる点を考慮すると、好適には95質量%以上である。また、メッキ層3a2におけるSnの含有率は、半田材料との親和性等を考慮して決定されるが、本例の電気化学デバイスにおいては、メッキ層3a2は、98±1(質量%)のSnと2±1(質量%)のCuを含む。±1(質量%)は許容される誤差である。この場合には、半田濡れ性とウィスカの非成長において改善効果がある。 The Ni content in the thin film main body 3a1 is at least 50 mass% or more, and is preferably 95 mass% or more in consideration of the fact that welding with Al is performed firmly. The Sn content in the plating layer 3a2 is determined in consideration of the affinity with the solder material, etc. In the electrochemical device of this example, the plating layer 3a2 has 98 ± 1 (mass%). Sn and 2 ± 1 (mass%) Cu are contained. ± 1 (% by mass) is an allowable error. In this case, there is an improvement effect in solder wettability and non-growth of whiskers.
金属薄膜3aの表面にはSnを含むメッキ層3a2が含まれており、半田材料SD(図8参照)との濡れ性が高いため、金属薄膜3aと電極パッドE1とは半田材料SDを介して強固に固定される。図8の半田材料SDは、メッキ層3a2及び電極パッドE1の双方に接触している。ここで、図2及び図3に示されるメッキ層3a2が形成される薄膜本体3a1にはNiが含まれているため、NiとSnとは強固に接合している。
Since the surface of the metal
また、折り曲げられた金属薄膜3aの外側表面の上面(Z軸正方向のXY面)まで、図8の半田材料SDは這い上がる(半田材料を上から滴下した場合に上面に残留する)ことができるため、更に電極パッドE1と金属薄膜3aとの間の固定強度を高めることができる。すなわち、Alは溶融した半田材料を弾く性質を有しており、Alのリード本体3Aの側面が露出している場合には、この露出面が障害となって、半田材料SDがそれ以上の高さまで這い上がることができず、上側から押さえるような形状で半田材料SDを塗布することができないが、上述の実施形態に係る構造の場合には、リード本体3AのAl側面が露出していないので、かかる不具合を解消し、強固な固定状態を形成することができる。
Further, the solder material SD in FIG. 8 may creep up to the upper surface (XY plane in the positive direction of the Z axis) of the outer surface of the bent metal
図2を参照すると、金属薄膜3aのメッキ層3a2が形成されていない領域(折り曲げ前の長手方向中央線CLに沿った領域(図4参照))は、Alを含むリード本体3Aに溶接されているが、NiとAlとは強固に溶接可能であるため、金属薄膜3aとリード本体3Aとも強固に固定される。したがって、電極パッドE1(図8)とリード3との間の固定強度を著しく向上させることが可能となる。
Referring to FIG. 2, the region of the metal
また、本例の電気化学デバイス10では、金属薄膜3aは、図2に示すように、リード本体3Aの上下面双方に溶接されており、金属薄膜3aとリード本体3Aとは上下面双方で溶接されるため、これらの固定強度が高くなる。
Further, in the
更に、図2を参照すると、折り曲げられた金属薄膜3aのリード長手方向(X軸方向)の寸法Xaは、1mm以上であること好ましい。この寸法Xaが1mm未満の場合には半田による電極パッドとの接合強度が低下する傾向があり、1mm以上の場合、特に2mm以上の場合には接続に必要な接合強度が得られる。なお、この寸法は5mm以下であることが好ましく、この場合には十分な接続強度が得られる。また、外装体1との境界位置からリード3のX軸方向の先端位置までのリード3の寸法XAと、寸法Xaの比率ra(=XA/Xa)は、1.2以上であることが好ましい。寸法の比率raが1.2未満の場合には、外装体と接して外装体表面の樹脂層を傷つける場合があり、ショート不良率を増加させる傾向がある。
Furthermore, referring to FIG. 2, the dimension Xa of the bent metal
図4は、折り曲げ前の金属薄膜3aの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of the metal
メッキ層3a2(メッキ層3a21、3a22、3a23、3a24、3a25を含む)に関して説明すると、折り曲げられた金属薄膜3aの折り曲げ軸BL(Y軸)方向の両端位置近傍(各側面から金属薄膜3aの折り曲げ軸BL方向の幅の1%から20%以内の領域)において、薄膜本体3a1の(折り曲げ後の)内側表面上には、薄膜本体3a1の長手方向に沿って帯状のメッキ層3a21、3a22が形成されている。
The plating layer 3a2 (including the plating layers 3a21, 3a22, 3a23, 3a24, and 3a25) will be described. Near the both ends of the bent metal
図5(A)には金属薄膜3aのYZ断面図が示されている。図4の折り曲げ軸BL(Y軸)方向の両端位置(リードの幅方向両端位置)近傍において、メッキ層3a21、3a22を形成しておくことで、メッキ層3a2の断面形状(リード長手方向に垂直な断面形状(YZ断面))の輪郭線が、これを形成しない場合(B)に比較して、直線性を帯びてくる。図5(B)では、図5(A)に対応するメッキ層3a21,3a22は形成されておらず、両端位置近傍のメッキ層が丸みを帯びて厚くなっている。一方、図5(A)の形状の場合、側面のメッキ層3a23,3a24は均一な厚みであって、YZ断面内において輪郭線が直線性を有しており、裏面側のメッキ層3a25の輪郭線に対して概ね直交している。このように、図5(A)の形状の場合、メッキ層3a2の厚みのバラツキが少なくなるため、製品誤差が少なくなり、安定した品質の電気化学デバイスを提供することができる。
FIG. 5A shows a YZ sectional view of the metal
このようなメッキ層の形成は、一般に良く知られている方法を用いれば良い。メッキ層の形成方法はアルカリ性、酸性、中性のメッキ浴で大別できる。 A generally well-known method may be used to form such a plating layer. The formation method of the plating layer can be roughly classified into alkaline, acidic and neutral plating baths.
アルカリ性のメッキ浴は,スズ酸カリウムまたはスズ酸ナトリウムと、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムとから構成される。4価のスズから電着を行い、70℃前後の温度で反応を行うと安定したメッキ層が形成できる。なお、後述の実施例に係る実験では、メッキ用の溶液として、スズ酸カリウムと水酸化カリウムの水溶液を用いたアルカリ性のメッキ浴を採用した。 The alkaline plating bath is composed of potassium stannate or sodium stannate and potassium hydroxide or sodium hydroxide. When electrodeposition is performed from tetravalent tin and a reaction is performed at a temperature of about 70 ° C., a stable plating layer can be formed. In the experiments related to Examples described later, an alkaline plating bath using an aqueous solution of potassium stannate and potassium hydroxide was employed as a plating solution.
酸性のメッキ浴は、硫酸スズやほうフッ化スズなどで構成される。 The acidic plating bath is composed of tin sulfate or tin borofluoride.
中性のメッキ浴は、塩化スズを用いる。 Tin chloride is used for the neutral plating bath.
要求される密着度合によって、メッキ下地処理として銅やニッケルメッキを1〜10μm厚で形成する場合もある。ウィスカ対策として、メッキ後、溶融加熱処理や約180℃で約1時間程度加熱する場合もある。 Depending on the required degree of adhesion, copper or nickel plating may be formed with a thickness of 1 to 10 μm as a plating base treatment. As a countermeasure against whisker, after plating, there are cases where it is heated for about 1 hour by melting heat treatment or at about 180 ° C.
また、メッキ層3a2の厚み(平均値)は、0.5μm以上10μm以下であることを特徴とする。すなわち、厚みが0.5μm未満の場合、メッキ層に欠陥(ピンホール)が発生する可能性があり、10μmを超える場合には溶接を妨害する傾向があるからである。Snメッキ層3a2の厚みは、2μm程度あれば半田濡れ性は良好となる。半田の濡れ性は、例えば、標準化機関である半導体技術協会(JEDEC)の半導体電子部品の単体での信頼性試験の規格(JESD22−B102E)により規定される。このような条件で作製された薄膜上のスズメッキ層では、例えば半田温度245℃、浸漬速度1.8mm/秒、浸漬時間3秒、浸漬深さ2mmの条件で、半田浸漬面積の95%以上に半田の層を形成することができる。 Further, the thickness (average value) of the plating layer 3a2 is 0.5 μm or more and 10 μm or less. That is, if the thickness is less than 0.5 μm, defects (pinholes) may occur in the plating layer, and if it exceeds 10 μm, there is a tendency to interfere with welding. If the thickness of the Sn plating layer 3a2 is about 2 μm, the solder wettability will be good. The solder wettability is defined by, for example, a standard (JESD22-B102E) for a reliability test of a single semiconductor electronic component of the semiconductor engineering association (JEDEC), which is a standardization organization. In the tin plating layer on the thin film manufactured under such conditions, for example, at a solder temperature of 245 ° C., an immersion speed of 1.8 mm / second, an immersion time of 3 seconds, and an immersion depth of 2 mm, the solder immersion area is 95% or more. A solder layer can be formed.
また、Niの薄膜本体3a1の厚みが100μm程度であるとき、Snメッキ層3a2の厚みが10μmを超えると、折り曲げ部分に応力がかかりNiの薄膜本体3a1とSnメッキ層3a2の界面にクラックが生じる場合がある。このようなクラックは接合強度を低下させる傾向がある。また、Snメッキ層3a2に応力が多く残っている場合にはウィスカが発生しやすく、その結果、端子近傍でショートを生じやすくなる傾向がある。Snメッキ層3a2を有する金属薄膜3aをAlリード本体3Aに取り付けることで、半田濡れ性(フィレット形成容易性)は著しく改善する。
Further, when the thickness of the Ni thin film body 3a1 is about 100 μm, if the thickness of the Sn plating layer 3a2 exceeds 10 μm, stress is applied to the bent portion and a crack is generated at the interface between the Ni thin film body 3a1 and the Sn plating layer 3a2. There is a case. Such cracks tend to reduce the bonding strength. Further, when a lot of stress remains in the Sn plating layer 3a2, whiskers are likely to occur, and as a result, there is a tendency that a short circuit is likely to occur near the terminals. By attaching the metal
更に、薄膜本体3a1の厚みは、50μm以上500μm以下であることが好ましい。薄膜本体3a1の厚みが50μmを下回る場合には、上述のメッキ層構造を形成する場合において、薄膜本体3a1の非メッキ領域(図4の中央線CLに沿った領域)に粘着テープを貼り付けてから、メッキを行い、しかる後に、粘着テープをはがすことになるが、この際に、薄膜本体3a1が振動して、薄膜本体にシワ、よじれ、折れ曲がりなどが生じる傾向がある。このような不良は制御できないので、製品の品質に誤差が発生する。また、薄膜本体3a1の厚みが500μmを超える場合には、リードとの接合が困難になるという現象が生じるため好ましくない。薄膜本体の厚みを上述の範囲内に設定することにより、これらの不具合を抑制することが可能となる。 Furthermore, the thickness of the thin film body 3a1 is preferably 50 μm or more and 500 μm or less. When the thickness of the thin film body 3a1 is less than 50 μm, in the case of forming the above-described plated layer structure, an adhesive tape is applied to the non-plated area (area along the center line CL in FIG. 4) of the thin film body 3a1. Therefore, the adhesive tape is peeled off after plating, but at this time, the thin film body 3a1 vibrates, and the thin film body tends to be wrinkled, kinked, bent, and the like. Since such a defect cannot be controlled, an error occurs in the product quality. Moreover, when the thickness of the thin film main body 3a1 exceeds 500 μm, a phenomenon that it becomes difficult to bond with the lead occurs, which is not preferable. By setting the thickness of the thin film main body within the above range, these problems can be suppressed.
上述のように、Snメッキした面のNiタブ(金属薄膜)とAlリード本体3Aとの接合(超音波融着)は困難であることから、接合面にはメッキ処理は施していない。金属薄膜3aの全ての側面はSnメッキ層で被覆されている方がフィレット形成に優位であるため好ましいが、Ni下地が露出していても多少の効果はある。Snメッキ処理は連続して行い、Alリード本体3Aと接合前に必要量(例えば20mm程度)を切り出して使用する。そのため、切断面にはSnメッキ層は存在しないが、この部分はフィレット形成に影響を及ぼさないので問題ない。
As described above, since joining (ultrasonic fusion) between the Ni tab (metal thin film) on the Sn-plated surface and the Al lead
図8は、上述の電気化学デバイス10が基板に取り付けられてなる回路基板のXZ断面図である。特徴の明確化のため、外装体1の部分は断面ではなく側面を示すこととする。
FIG. 8 is an XZ sectional view of a circuit board in which the above-described
この回路基板は、電気化学デバイス10が搭載され、電極パッドE1を備えた基板SBとを備えている。基板SBの主材料は絶縁体であり、その表面上に電極パッドE1が形成されている。基板SB上には各種の電子部品を搭載することができるが、本例では特徴となる電気化学デバイス10の部分のみを示している。
This circuit board includes a substrate SB on which an
この回路基板は、外装体1の裏面と、基板SBとの間に介在する両面粘着テープ4と、電極パッドE1と金属薄膜3aとの間に介在すると共に、金属薄膜3aの外側上面上に至る半田材料SDとを備えている。
The circuit board is interposed between the back surface of the
この場合、上述のように、リード3と電極パッドE1とが強固に固定されると共に、外装体1の裏面と基板SBとが両面粘着テープ4によって強固に固定されるため、振動に対して強い回路基板となる。
In this case, as described above, the
また、この回路基板において、半田材料SDは、Sn及びCuを含んでいる。このような材料は、メッキ層3a2(図4参照)に含まれるSnとの親和性がよいため、半田材料SDの濡れ性が高くなるが、Cuが含まれているおり、融点が下がるため、半田作業性が向上したり、半田濡れ性が向上するという効果がある。また、この半田材料には微量のAgが含まれていることが更に好ましい。この場合には、半田接合後の耐久性が向上するという効果がある。本例における半田材料SDにおける各元素の比率(質量パーセント比)は、以下の通りであり、各数値は±1(質量%)の変動を許容できる(但し、Cuの比率>0質量%である)。
Sn:Cu:Ag=96.5(質量%):0.5(質量%):3(質量%)
In this circuit board, the solder material SD contains Sn and Cu. Since such a material has good affinity with Sn contained in the plating layer 3a2 (see FIG. 4), the wettability of the solder material SD is increased, but since Cu is contained and the melting point is lowered, There is an effect that solder workability is improved and solder wettability is improved. Further, it is more preferable that this solder material contains a small amount of Ag. In this case, there is an effect that durability after soldering is improved. The ratio (mass percent ratio) of each element in the solder material SD in this example is as follows, and each numerical value can tolerate a variation of ± 1 (mass%) (provided that the ratio of Cu> 0 mass%). ).
Sn: Cu: Ag = 96.5 (mass%): 0.5 (mass%): 3 (mass%)
次の上述のリードの組み立て方法について説明する。 Next, a method for assembling the above lead will be described.
図6は、リード本体と金属薄膜の溶接工程を示す斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing a welding process between the lead body and the metal thin film.
リード本体3Aと、金属薄膜3aとを用意し、これらの長手方向がX軸に一致するように一部領域を重ねる。リード本体3AのY軸方向の幅Y2、金属薄膜3aの幅Y1、溶接領域R3Uの幅Y0はX軸に沿って一定であるが、溶接領域R3Uの幅Y0は、リード本体3Aの幅Y2よりも小さく、溶接領域R3Uは、Y軸方向の両端に位置するメッキ層3a21,3a22(図4参照)には原則的には重なっていない。
A lead
リード本体3AのY軸方向の幅Y2は、金属薄膜3aの幅Y1以下であり、同図では、リード本体3Aの幅Y2が、金属薄膜3aの幅Y1よりも小さく示されているが、これらは一致していてもよい。厚み方向の上下位置には、超音波溶接を行うための超音波振動ヘッド20,21が位置しており、これらの少なくとも一方に機械的に接続された振動子を振動させることで、超音波振動ヘッド20,21に接触した溶接領域R3Uが溶解し、Alからなるリード本体3Aと、金属薄膜3aの下面露出領域(Ni)とが融着する。
The width Y2 of the
図7は、リード本体と金属薄膜の固定方法を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a method of fixing the lead body and the metal thin film.
これらの固定方法には、図7(A)に示す方法(以下、折り曲げ型の製造方法とする)と、図7(B)に示す方法(以下、被せ型の製造方法とする)とが考えられる。 These fixing methods include a method shown in FIG. 7A (hereinafter referred to as a bending mold manufacturing method) and a method illustrated in FIG. 7B (hereinafter referred to as a covering mold manufacturing method). It is done.
まず、方法(A)について説明する。図6に示した工程は、図7(A)の(a)に示されている。この工程では、リード本体3Aと金属薄膜3aとを超音波溶接して物理的及び電気的に接続している。次に、図7(A)の(b)に示すように、リード本体3Aと金属薄膜3aを治具23、22によって挟み、同図の矢印で示されるように、治具から突き出ている金属薄膜3aを、Y軸を折り曲げ軸として折り曲げる。治具23、22のX軸の正方向端は、Y軸に平行であり、これらの正方向端がリード本体3AのX軸正方向端位置に一致している。下部の治具23は、XZ平面内において、断面形状が直角三角形であって、その斜面がX軸に対して鋭角となるように傾斜している(治具の角度は90度以下(特に30度程度))。
First, the method (A) will be described. The process shown in FIG. 6 is shown in (a) of FIG. In this process, the lead
したがって、治具23の斜面に押し付けるように、金属薄膜3aを折り曲げると、図7(A)の(c)で示されるように、金属薄膜3aがY軸を折り曲げ軸として折り曲げられる。次に、図7(A)の(d)に示されるように、下部の治具23を取り外し、同図の矢印の方向(Z軸正方向)に、浮いた状態の金属薄膜3aを押すことで、金属薄膜3aが完全に折れ曲がり、リード本体3Aの裏面に接触する。最後に、図7(A)の(e)に示されるように、再度、リード本体3Aと金属薄膜3aを超音波融着する。この超音波融着工程は、金属薄膜3aが折れ曲がっている点を除いて、図6及び図7(A)の(a)に示した工程と同一である。この工程により、下部の溶接領域R3L(図2参照)が形成され、金属薄膜3aの薄膜本体3a1とリード本体3Aとが溶接され、これらが物理的及び電気的に接続される。
Therefore, when the metal
なお、上記工程において、金属薄膜3aの折り曲げ軸は、同図では、Y軸に平行であるが、これは後述のように、X軸に平行であってもよい。
In addition, in the said process, although the bending axis | shaft of the metal
次に、図7(B)の方法について説明する。図7(B)の方法においては、まず、図7(B)の(a)に示すように、金属薄膜3aにおける、メッキ層の形成されていない露出領域がある面が、内側になるように、予め、金属薄膜3aをU字型(もしくはV字型,コの字型)に折り曲げておく。次に、図7(B)の(b)に示すように、折り曲げられた金属薄膜3aを、リード本体3Aの先端に被せて挟み、リード本体3Aの上下面及び側面を、金属薄膜3aで覆う。金属薄膜3aの折り曲げ軸は、同図では、Y軸に平行であるが、これは後述のように、X軸に平行であってもよい。最後に、図7(B)の(c)に示すように、図7(A)の(e)において示した方法と同様に、超音波融着を行う。この工程により、上部及び下部の溶接領域R3U、R3L(図2参照)が形成され、金属薄膜3aの薄膜本体3a1とリード本体3Aとが上下双方の位置において溶接され、これらが物理的及び電気的に接続される。
Next, the method of FIG. 7 (B) is demonstrated. In the method of FIG. 7B, first, as shown in (a) of FIG. 7B, the surface of the metal
上述の電気化学デバイスについて、取り付けの強度を測定するための実験を行った。 An experiment for measuring the strength of attachment was performed on the electrochemical device described above.
本例では、以下の手順を経てEDLCを製造した。まず、活性炭と導電助剤、バインダー(PVDF:ポリフッ化ビニリデン)及び溶剤(NMP:(N-メチルピロリドン)を混合して塗料を作製し、これを集電箔(アルミニウム箔)に塗布して乾燥させ、キャパシタの電極端子となる電極シートを得た。この電極シートを12mm×17mmに打抜き、セパレータを介して電極面が対向するように積層した。各箔の電極取り出し部にAlリード(アルミニウム:厚み100μm)を超音波溶接し、アルミリード付きの積層体を得た。これをPP(ポリプロピレン)を介して2つ、外装体を構成するアルミニウムラミネート箔に入れて3辺を封口し、電解液を注液した後、最後の1辺を封口し、EDLCを得た。このAlリード先端を下記例のように作製した。評価は、ガラスエポキシ(FlameRetardant Type 4)(1.6mm厚み)からなる基板SB上に5mm×3mmの電極パッドE1を配置し、EDLCのリード先端部を半田材料SDで接続して、水平引張り強度試験を行い、その強度を測定した。 In this example, EDLC was manufactured through the following procedures. First, a paint is prepared by mixing activated carbon, a conductive additive, a binder (PVDF: polyvinylidene fluoride) and a solvent (NMP: (N-methylpyrrolidone)), and this is applied to a collector foil (aluminum foil) and dried. An electrode sheet to be used as an electrode terminal of the capacitor was obtained, and the electrode sheet was punched into 12 mm × 17 mm and laminated so that the electrode surfaces faced each other through a separator. 100 μm thick) was ultrasonically welded to obtain a laminate with aluminum leads, two of which were put through PP (polypropylene) and sealed on three sides of the aluminum laminate foil constituting the exterior body, and the electrolyte solution Then, the last side was sealed to obtain an EDLC, and the tip of the Al lead was prepared as shown in the following example. t Type 4) A 5 mm x 3 mm electrode pad E1 is placed on a substrate SB made of 1.6 mm thick, the lead tip of the EDLC is connected with a solder material SD, and a horizontal tensile strength test is performed. Was measured.
図9は、実施例に係る実験方法を説明するための図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining the experimental method according to the example.
回路基板SBの電極パッドE2上に、電気化学デバイス10のリード3を配置し、このリード3上に、半田材料SDを溶融して滴下した後、冷却して、これらを固定した。なお、図8に示した粘着テープは用いずに、同図の矢印方向(X軸の負方向)に、電気化学デバイス10を引っ張り、水平方向の引張り強度を測定した。
The
図10は、比較例1に係る実験方法を説明するための図である。 FIG. 10 is a diagram for explaining an experimental method according to Comparative Example 1.
比較例1では、実施例と比較して、折り曲げられた金属薄膜3aの代わりに、折り曲げないNi薄膜本体をSnメッキした金属薄膜3bを用い、これをリード本体3Aの下面に上記と同様の方法で超音波融着接続したものを用いた。半田材料SDは、金属薄膜3bと電極パッドE1との間に介在するが、アルミニウムからなるリード本体3Aの露出側面を這い上がることはできず、上方から溶融した半田材料SDを滴下すると、この半田材料SDは、リード本体3Aの下側に移動してから固化した。この電気化学デバイス10も、同図の矢印方向(X軸の負方向)に、引っ張り、水平方向の引張り強度を測定した。
In Comparative Example 1, a metal
図11は、比較例2に係る実験方法を説明するための図である。 FIG. 11 is a diagram for explaining an experimental method according to Comparative Example 2.
比較例2では、比較例1と比較して、金属薄膜3bの先端が、リード本体3Aの先端から突出するようにこれに取り付け、金属薄膜3bの先端に、溶融した半田ボール3cを滴下後に冷却して固定し、半田ボール3cと電極パッドE1とを半田材料SDで固定した。半田材料SDは、半田ボール3cと電極パッドE1との間及び半田ボール3cの上面上に位置することができるが、金属薄膜3bの露出側面を這い上がることはできず、上方から溶融した半田材料SDを滴下すると、この半田材料SDは、半田ボール3cの近傍に集まってから固化した。この電気化学デバイス10も、同図の矢印方向(X軸の負方向)に、引っ張り、水平方向の引張り強度を測定した。
In Comparative Example 2, compared to Comparative Example 1, the tip of the metal
図12は、各種実施例に係る金属薄膜の構造と取付法を説明するための図である。 FIG. 12 is a diagram for explaining the structure and attachment method of the metal thin film according to various embodiments.
(実施例1)
実施例1(実施例1−1〜実施例1−7)では、リード本体3Aの幅Y2と、金属薄膜3aの幅Y1(図6参照)とが、同一であり、金属薄膜3aの折り曲げ軸がY軸に平行であって、リード先端部において、X軸方向の先端のリード本体3Aの側面を、金属薄膜3aが被覆している。図2及び図6を参照して、各寸法は以下の通りである。
X0=2mm
Y0=2mm
Y1=3mm
Y2=3mm
XA=5mm
Xa=3mm
Example 1
In Example 1 (Example 1-1 to Example 1-7), the width Y2 of the
X0 = 2mm
Y0 = 2mm
Y1 = 3mm
Y2 = 3mm
XA = 5mm
Xa = 3mm
なお、薄膜本体3a1の厚みは100μmであり、Snメッキ層3a2の厚みは、0.3μm(実施例1−1)、0.5μm(実施例1−2)、2μm(実施例1−3)、5μm(実施例1−4)、7μm(実施例1−5)、10μm(実施例1−6)、10.5μm(実施例1−7)である。なお、超音波融着には、Branson社製のEa2000を用い、ウェルディングエネルギー=12.0J、ウェルディング時間=0.1sec)とし、金属薄膜の折り返し前と後に、それぞれ上下から超音波融着を行った。 The thin film body 3a1 has a thickness of 100 μm, and the Sn plating layer 3a2 has a thickness of 0.3 μm (Example 1-1), 0.5 μm (Example 1-2), 2 μm (Example 1-3). 5 μm (Example 1-4), 7 μm (Example 1-5), 10 μm (Example 1-6), and 10.5 μm (Example 1-7). For ultrasonic welding, Ea2000 manufactured by Branson is used, welding energy = 12.0 J, welding time = 0.1 sec), and ultrasonic welding from above and below before and after the metal thin film is folded. Went.
この方法は、Alリード本体3Aの先端に一部重ならないように金属薄膜3aを配置した後に、これらを接続し、その重ならない部分をAlリード本体3Aを包むように折り曲げ、再度Alリード本体3Aと接続されていない面の金属薄膜3aをAlリード本体3Aと接続し、Alリード本体3Aに金属薄膜3aを取り付ける方法である。
In this method, after the metal
(実施例2)リード本体3Aの幅Y2よりも、折り曲げ前の金属薄膜3aの幅Y1が広く、金属薄膜3aの折り曲げ軸がX軸に平行であって、リード先端部において、Y軸方向に沿ったリード本体3Aの一側面を、金属薄膜3aが被覆している。
X0=2mm
Y0=2mm
Y1=3.5mm
Y2=3mm
XA=5mm
Xa=1.5mm
その他の条件は実施例1−3と同一であるが、メッキ層の形成されていない領域(中心線CL近傍の領域;図4)は、Y軸方向に延びるように形成した。
(Example 2) The width Y1 of the metal
X0 = 2mm
Y0 = 2mm
Y1 = 3.5mm
Y2 = 3mm
XA = 5mm
Xa = 1.5mm
Other conditions were the same as in Example 1-3, but the region where the plating layer was not formed (region in the vicinity of the center line CL; FIG. 4) was formed to extend in the Y-axis direction.
(実施例3)リード本体3Aの幅Y2よりも、折り曲げ前の金属薄膜3aの幅Y1が広く、金属薄膜3aの折り曲げ軸がY軸に平行であって、リード先端部において、X軸方向の先端のリード本体3Aの側面を、金属薄膜3aが被覆している。
X0=2mm
Y0=2mm
Y1=3.5mm
Y2=3mm
XA=5mm
Xa=3mm
その他の条件は実施例1−3と同一である。
(Example 3) The width Y1 of the metal
X0 = 2mm
Y0 = 2mm
Y1 = 3.5mm
Y2 = 3mm
XA = 5mm
Xa = 3mm
Other conditions are the same as in Example 1-3.
(実施例4)リード本体3Aの幅Y2よりも、折り曲げ前の金属薄膜3aの幅Y1が広く、金属薄膜3aの折り曲げ軸がX軸に平行であって、リード先端部において、Y軸方向に沿ったリード本体3Aの一側面を、金属薄膜3aが被覆しているが、X軸正方向に沿って金属薄膜3aの先端がリード本体3Aよりも突き出ている。
X0=2mm
Y0=2mm
Y1=3.5mm
Y2=3mm
XA=5.5mm
Xa=3.5mm
X軸方向に突出した寸法=0.5mm
その他の条件は実施例2と同一である。
(Example 4) The width Y1 of the metal
X0 = 2mm
Y0 = 2mm
Y1 = 3.5mm
Y2 = 3mm
XA = 5.5mm
Xa = 3.5mm
Dimensions protruding in the X-axis direction = 0.5 mm
Other conditions are the same as those in the second embodiment.
(実施例5)構造は実施例1に示したものと同一であるが、実施例1〜4が折り曲げ型製造法であったのに対して、実施例5及び6は、被せ型の製造法を用いた点で異なる。すなわち、Y軸を折り曲げ軸として、予めU字型に折り曲げた金属薄膜3aを、先端方向からリード本体3Aに被せ、被せた後に、上記と同様に上下から超音波融着を行い、X軸方向の先端のリード本体3Aの側面を、金属薄膜3aが被覆している。
X0=2mm
Y0=2mm
Y1=3mm
Y2=3mm
XA=5mm
Xa=3mm
その他の条件は実施例1−3と同一である。この実施例5及び6の方法は、予めSnメッキされていない領域のある面を内側にして折り曲げられた金属薄膜3aを、Alリード本体3Aに被せた後、上下からAlリード本体と金属薄膜3aを一度に接続し、Alリード本体3Aに金属薄膜3aを取り付ける方法である。
(Embodiment 5) The structure is the same as that shown in
X0 = 2mm
Y0 = 2mm
Y1 = 3mm
Y2 = 3mm
XA = 5mm
Xa = 3mm
Other conditions are the same as in Example 1-3. In the methods of Examples 5 and 6, after the metal
(実施例6)構造は実施例2に示したものと同一であるが、本例では、被せ型の製造法を用いている。すなわち、X軸を折り曲げ軸として、予めU字型に折り曲げた金属薄膜3aをリード本体3Aに幅方向から被せ、被せた後に、上記と同様に上下から超音波融着を行い、リード先端部において、Y軸方向に沿ったリード本体3Aの一側面を、金属薄膜3aが被覆している。
X0=2mm
Y0=2mm
Y1=3.5mm
Y2=3mm
XA=5mm
Xa=1.5mm
その他の条件は実施例2と同一である。
(Embodiment 6) The structure is the same as that shown in
X0 = 2mm
Y0 = 2mm
Y1 = 3.5mm
Y2 = 3mm
XA = 5mm
Xa = 1.5mm
Other conditions are the same as those in the second embodiment.
図13は、実験結果を示す図表である。サンプル数nは100個であり、水平引っ張り強度の平均値(N)と標準偏差(N)が示されている。 FIG. 13 is a chart showing experimental results. The number of samples n is 100, and the average value (N) and standard deviation (N) of the horizontal tensile strength are shown.
実施例1〜6では、25Nの力を水平方向に加えても、リードが断線したり外れたりすることはなかった。また、実施例1−1〜実施例1−7に示されるように、メッキの厚みを0.3μm以上10.5μm以下の範囲内で変更しても、水平方向の引張り強度に変化はなかった。なお、25Nは測定装置の測定限界である。一方、比較例1,2では、それぞれ7.8N、17.3Nの力を加えると、リードが電極パッドE1から外れた。比較例1,2では、ばらつきもある。 In Examples 1 to 6, even when a force of 25 N was applied in the horizontal direction, the leads were not disconnected or disconnected. Further, as shown in Example 1-1 to Example 1-7, even when the plating thickness was changed within the range of 0.3 μm or more and 10.5 μm or less, there was no change in the tensile strength in the horizontal direction. . 25N is a measurement limit of the measuring device. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, when a force of 7.8 N and 17.3 N was applied, the lead was detached from the electrode pad E1. In Comparative Examples 1 and 2, there is also variation.
リードの接続状態に関した結果について、実施例1−1においては、サンプル100個中において、94個は良品であったが、6個は、半田濡れ性が十分でない箇所が観察された(接続状態評価結果:△)。実施例1−7においては、サンプル100個中において、95個は良品であったが、5個は、Ni箔からなる薄膜本体3a1とSnのメッキ層3a2との界面にクラックを有する箇所が観察された(接続状態評価結果:△)。比較例1では、サンプル100個中において、98個は、半田濡れ性が悪い箇所が観察された(接続状態評価結果:×)。比較例2では、サンプル100個中において、80個のサンプルにおいて、半田濡れ性が悪い箇所が観察された(接続状態評価結果:×)。その他の実施例1−2〜1−6及び実施例2〜6においては、全てのサンプルにおいて、良品であり、上記のような半田濡れ性が十分でない箇所や、クラックが発生する箇所の存在は認められなかった(接続状態評価結果:○) Regarding the results relating to the connection state of the leads, in Example 1-1, 94 of the 100 samples were non-defective products, but 6 of the samples were observed to have insufficient solder wettability (connection state). Evaluation result: Δ). In Example 1-7, 95 out of 100 samples were non-defective products, but five were observed to have cracks at the interface between the thin film body 3a1 made of Ni foil and the Sn plating layer 3a2. (Connection state evaluation result: Δ). In Comparative Example 1, 98 of the 100 samples were observed to have poor solder wettability (connection state evaluation result: x). In Comparative Example 2, a portion having poor solder wettability was observed in 80 samples out of 100 samples (connection state evaluation result: x). In other Examples 1-2 to 1-6 and Examples 2 to 6, in all the samples, there is a non-defective product, where there is insufficient solder wettability as described above, or where cracks occur. Not recognized (connection status evaluation result: ○)
なお、半田濡れ性が十分でないとは、具体的には、上方から溶融した半田材料SDを滴下したあと、金属薄膜3aの上面で充分に広がらず、上面の50%以下しか覆わない状態を指す。これはメッキ層の欠陥(ピンホール)によるもので、実施例1−1では、メッキ層に多数の欠陥が存在したためである。半田濡れ性が悪いとは、具体的には、上方から溶融した半田材料SDを滴下したあと、金属薄膜3aの上面で充分に広がらず、上面の25%以下しか覆わない、もしくは全く覆わない状態を指す。比較例1においてはリードの上面がアルミニウムであり、滴下した半田材料SDが弾かれて上面に残っていなく、比較例2においては、半田ボール3cの近傍で固化したが、リード3b上面に流れるように広がらなかったため、接続状態が悪い結果となった。また、界面にクラックを有するとは、具体的には、薄膜本体3a1とSnのメッキ層3a2との界面に、長さ100μm程度、幅10μm程度のクラックが1から数個観察されることを指す。特に金属薄膜3aの折り返し部において発生が顕著である。
Note that the solder wettability is not sufficient, specifically, a state in which after the molten solder material SD is dropped from above, it does not spread sufficiently on the upper surface of the metal
これらの結果を考察するに、比較例1の構造の場合、半田材料は、Alに弾かれて十分なフィレットを形成することができず、信頼性が十分ではないと考えられる。これに対し、Alリード本体に金属薄膜(Niタブ)を折り曲げて形成した実施例1〜6の構造では、金属薄膜の上面から電極パッドまで綺麗なフィレットを形成することができ、十分な接続強度を得ることができており、十分な信頼性が得られている。 Considering these results, in the case of the structure of Comparative Example 1, it is considered that the solder material cannot be repelled by Al to form a sufficient fillet, and the reliability is not sufficient. On the other hand, in the structures of Examples 1 to 6 formed by bending a metal thin film (Ni tab) on the Al lead body, a beautiful fillet can be formed from the upper surface of the metal thin film to the electrode pad, and sufficient connection strength is obtained. Can be obtained, and sufficient reliability is obtained.
リード本体3Aの先端部に金属薄膜3aを取り付けた場合において、実施例2,3,4,6に記載のように、金属薄膜3aの幅がリード本体3Aより大きいときは、半田材料(フィレット)SDの体積が増すだけでなく、幅方向の側面部分にもフィレットが形成されやすくなる。X軸方向先端部、Y軸方向側面部、及びリードの下面部位の3箇所(3方向)にフィレットが形成されることで各方向への引っ張り強度やねじり強度などが増すことになる、リード本体3Aの幅よりも、金属薄膜3aの幅の方が大きいため、リード本体3Aから横方向に突き出た部分の金属薄膜3aにも半田材料がのりやすくなり、引っ張り強度やねじり強度などが増すことになる。
When the metal
リード本体3Aの側面部に金属薄膜3aを取り付けた場合において、実施例4のように、金属薄膜3aがリード本体3Aの先端よりはみ出している場合は、その先端部にもフィレットが形成されやすくなるため、上記3方向にフィレットが形成されることで各方向への引っ張り強度やねじり強度などが増すことになる。
When the metal
上述のように、各実施例の構造によれば、リードの接合後に想定されるEDLCへの負荷(引っ張りやねじれ)に対して強くなる。 As described above, according to the structure of each embodiment, the structure is strong against a load (pulling or twisting) on the EDLC assumed after the joining of the leads.
リード本体3Aと金属薄膜3aとの超音波融着は、上下の金属薄膜3aとリード本体3Aがしっかりと接続されている方が好ましい。大電流(例えば1アンペア以上)を扱う場合には、これらの間の接触抵抗が非常に大きなロスを生むことになってしまうため,リード本体3Aと金属薄膜3aは上下からしっかりと融着し、その接触抵抗を極力小さくする必要がある。
For ultrasonic fusion between the
また、比較例2では、予備半田としての半田ボールが不均一であるため、形成されるフィレットも不均一となり(底面のみの場合もある)、接続強度にばらつきが生じる。その結果、長期信頼性での接続寿命に問題を生じるものが混在する可能性があるが、実施例1〜6に係る構造の場合、メッキ面にフィレットを形成することができることから、安定した接続強度を確保できるようになる。したがって、実施例の構造によれば、長期信頼性での接続寿命が著しく改善される。 Further, in Comparative Example 2, since the solder balls as the preliminary solder are non-uniform, the formed fillet is also non-uniform (there may be only the bottom surface), and the connection strength varies. As a result, there is a possibility that a problem occurs in the connection life with long-term reliability, but in the case of the structure according to Examples 1 to 6, since the fillet can be formed on the plated surface, the stable connection Strength can be secured. Therefore, according to the structure of the embodiment, the connection life with long-term reliability is remarkably improved.
以上、説明したように、ラミネート外装体を用いた薄型EDLCは、プリント基板への半田接続能が要求されるが、EDLCのリードには電解液に対する耐性と電気導電性の双方を満たす必要から、半田濡れ性の悪いAlが採用されてきたが、接続強度を向上させることができなかった。本実施形態では、折り曲げた金属薄膜を用いることで、その固定強度を向上させることができた。この手法は、メッキと溶着という再現性に優れた工程を採用しているため、自動化が容易であり、生産性の面でも望ましい。このような平型リード端子形状を有する電子部品としては、EDLCの他、リチウムイオン電池や、電解コンデンサが知られており、本発明はこれらの部品に適用することができる。 As described above, the thin EDLC using the laminate outer package is required to have the ability to connect the solder to the printed circuit board, but the EDLC lead needs to satisfy both the resistance to the electrolyte and the electrical conductivity. Although Al with poor solder wettability has been adopted, the connection strength could not be improved. In this embodiment, the fixation strength could be improved by using a bent metal thin film. This method employs a process with excellent reproducibility such as plating and welding, so that it is easy to automate and is desirable in terms of productivity. As electronic parts having such a flat lead terminal shape, lithium ion batteries and electrolytic capacitors are known in addition to EDLC, and the present invention can be applied to these parts.
3…リード、3A…リード本体、3a…金属薄膜、3a1…薄膜本体、3a2…メッキ層、R3U,R3L…所定領域。
3 ... Lead, 3A ... Lead body, 3a ... Metal thin film, 3a1 ... Thin film body, 3a2 ... Plating layer, R3U, R3L ... Predetermined region.
Claims (8)
前記リードは、
Alを含むリード本体と、
前記リード本体の先端部に設けられ、前記リード本体の側面位置を境界として折り曲げられ、前記リード本体の上下面及び側面を被覆し、所定領域が前記リード本体に溶接された金属薄膜と、
を備え、
前記金属薄膜は、
Niを含む薄膜本体と、
折り曲げられた前記薄膜本体の少なくとも外側表面を被覆しSnを含むメッキ層と、
を有し、
折り曲げられた前記薄膜本体の内側表面の特定領域と、前記リード本体の表面とは、前記所定領域において、前記メッキ層を介することなく、直接接触して溶接されており、
前記金属薄膜は、前記リード本体の上下面双方に溶接されており、
折り曲げられた前記金属薄膜の折り曲げ軸方向の両端位置近傍において、前記薄膜本体の内側表面上には、前記薄膜本体の長手方向に沿って前記メッキ層が形成されている、
ことを特徴とする電気化学デバイス。 In an electrochemical device having a charge / discharge body housed in an exterior body, and a lead extending from the charge / discharge body,
The lead is
A lead body containing Al;
A metal thin film that is provided at the tip of the lead body, is bent with the side surface position of the lead body as a boundary, covers the upper and lower surfaces and side surfaces of the lead body, and a predetermined region is welded to the lead body;
With
The metal thin film is
A thin film body containing Ni;
A plating layer covering at least the outer surface of the folded thin film body and containing Sn;
Have
The specific region of the inner surface of the folded thin film body and the surface of the lead body are welded in direct contact with each other in the predetermined region without the plating layer ,
The metal thin film is welded to both the upper and lower surfaces of the lead body ,
The plating layer is formed along the longitudinal direction of the thin film main body on the inner surface of the thin film main body in the vicinity of both end positions in the bending axis direction of the bent metal thin film .
An electrochemical device characterized by that .
前記電気化学デバイスが搭載され、電極パッドを備えた基板と、
前記外装体の裏面と、前記基板との間に介在する両面粘着テープと、
前記電極パッドと前記金属薄膜との間に介在すると共に、前記金属薄膜の外側上面上に至る半田材料と、
を備えることを特徴とする回路基板。 The electrochemical device according to any one of claims 1 to 6 ,
A substrate on which the electrochemical device is mounted and provided with electrode pads;
A double-sided adhesive tape interposed between the back surface of the exterior body and the substrate;
A solder material interposed between the electrode pad and the metal thin film and reaching the outer upper surface of the metal thin film;
A circuit board comprising:
The circuit board according to claim 7 , wherein the solder material contains Sn and Cu.
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