JP5588338B2 - 電気化学デバイス - Google Patents
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Description
例えば、前記に該当する電気二重層キャパシタは、正極側電極と負極側電極とをセパレータを介して順次積層して構成された蓄電素子と、蓄電素子の正極側電極に電気的に接続された正極端子の一端部と、蓄電素子の負極側電極に電気的に接続された負極端子の一端部と、電解液とを、フィルムから成るパッケージに封入すると共に、正極端子の他端部と負極端子の他端部をパッケージから導出した構造を備えている。前記パッケージには、例えばプラスチック製の保護層と金属製のバリア層とプラスチック製のシール層を順に有するラミネートフィルムが用いられており、該パッケージは、例えば所定サイズの1枚の矩形フィルムをその中央で折り曲げてからフィルムが重なり合う3辺部分をシールして封止することにより形成されている。
先に例示した電気二重層キャパシタを含む電気化学デバイスの近年における小型化に伴い、該電気化学デバイスを一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望、換言すれば、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応可能な電気化学デバイスの要求が高まっている。
しかし、従前の電気化学デバイスは鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応するものではないため、該電気化学デバイスを一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に答えることができない。
即ち、鉛フリー半田を使用したリフロー半田付けに用いられるリフロー炉の炉内温度は最大で例えば250℃前後に達するため、従前の電気化学デバイスをリフロー炉に投入してリフロー半田付けを行うと、リフロー半田付け時の熱によって前記パッケージの封止部が変形を生じて封止力が低減し、該熱によって蒸気圧上昇を生じた電解液が該封止部から漏出する等の不具合を生じ得る。
この電気化学デバイスによれば、前記パッケージの少なくとも封止部の全体が前記フィルムよりも高い剛性を有する支持体によって覆われているので、リフロー半田付け時の熱による封止部の変形及び封止力の低減を該支持体によって抑止することができると共に、該熱によって蒸気圧上昇を生じた電解液が該封止部から漏出する等の不具合を確実に回避することができる。
これにより、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気化学デバイスを提供することができ、該電気化学デバイスを一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
図2は図1のa1−a1線に沿う縦断面図である。
図3は図1のa2−a2線に沿う縦断面図である。
図4は図2のA部の詳細図である。
図5は第1実施形態における封止部の第1の形状変形例及び第2の形状変形例をそれぞれ示す部分縦断面図と、支持体の第1の形状変形例及び第2の形状変形例をそれぞれ示す部分縦断面図である。
図6は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第2実施形態を示す、電気二重層キャパシタの上面図である。
図7は図6のb1−b1線に沿う縦断面図である。
図8は図6のb2−b2線に沿う縦断面図である。
図9は第2実施形態における支持体の第1の形状変形例及び第2の形状変形例をそれぞれ示す部分縦断面図である。
図10は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第3実施形態を示す、電気二重層キャパシタの上面図である。
図11は図10のc1−c1線に沿う縦断面図である。
図12は図10のc2−c2線に沿う縦断面図である。
図13は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第4実施形態を示す、電気二重層キャパシタの上面図である。
図14は図13のd1−d1線に沿う縦断面図である。
図15は図13のd2−d2線に沿う縦断面図である。
図16は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第5実施形態を示す、電気二重層キャパシタの上面図である。
図17は図16のe1−e1線に沿う縦断面図である。
図18は図16のe2−e2線に沿う縦断面図である。
図19は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第6実施形態を示す、電気二重層キャパシタの上面図である。
図20は図22のf1−f1線に沿う縦断面図である。
図21は図22のf2−f2線に沿う縦断面図である。
図22は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第7実施形態を示す、電気二重層キャパシタの上面図である。
図23は図24のg1−g1線に沿う縦断面図である。
図24は図24のg2−g2線に沿う縦断面図である。
11 蓄電素子
12 正極端子
13 負極端子
14 パッケージ
14a1〜14a3,14b,14c 封止部
15 電解液
16,16−1,16−2 支持体
17,17−1,17−2 支持体
18 パッケージ
18a1〜18a3 封止部
19 支持体
20 支持体
21 パッケージ
21a1〜21a3 封止部
22 支持体
23 パッケージ
23a1〜23a4 封止部
24 支持体
25 支持体
図1〜図4は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第1実施形態を示す。図1は電気二重層キャパシタの上面図、図2は図1のa1−a1線に沿う縦断面図、図3は図1のa2−a2線に沿う縦断面図、図4は図2のA部の詳細図である。
本第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1は、蓄電素子11と、1対の端子(正極端子12及び負極端子13)と、パッケージ14と、電解液15と、支持体16と、を備えている。
蓄電素子11は、正極側電極(符号無し)と負極側電極(符号無し)とをセパレータ11eを介して交互に積層して構成されている。正極側電極は、正極用分極性電極11aと正極用分極性電極11aに重ねられた正極用集電体11bとから成る。また、負極側電極(符号無し)は、負極用分極性電極11cと負極用分極性電極11cに重ねられた負極用集電体11dとから成る。また、各正極用集電体11bの端にはそれぞれ接続片11b1(図示省略)が設けられており、同様に、各負極用集電体11dの端にはそれぞれ接続片11d1が設けられている。
図2には図示の便宜上、正極側電極と負極側電極とセパレータ11eとから成るユニットを実質的に3つ重ねたものを示してあるが、重ねられるユニットの数は4つ以上、或いは、1つであっても良い。また、蓄電素子11の最上層及び最下層にそれぞれ集電体11b,11dを配置したものを示してあるが、製造プロセス等の関係から最上層及び最下層の外側に分極性電極やセパレータが付加されても良い。
正極端子12と負極端子13は、アルミニウム等の金属から短冊状に形成されている。正極端子12はその一端部が蓄電素子11の接続片11b1に電気的に接続されている。また、負極端子13はその一端部が蓄電素子11の接続片11d1に電気的に接続されている。
パッケージ14は、後述のフィルムから輪郭が矩形になるように形成されており、その3辺(図1中の右辺と上辺と下辺)に帯状の封止部14a1〜14a3を連続して有している。図2から分かるように、蓄電素子11と正極端子12の一端部と負極端子13の一端部と電解液15はパッケージ14に封入されており、正極端子12の他端部と負極端子13の他端部はパッケージ14の封止部14a1から導出されている。電解液15の封入に関しては、パッケージ14を形成する前に蓄電素子11に電解液15を予め含浸させる方法の他、パッケージ14を形成した後に、パッケージ14に予め形成した孔を通じてその内側に電解液15を充填してから孔を塞ぐ方法等が採用できる。
パッケージ14を形成するためのフィルムには、例えば(E1)ナイロン等のプラスチックから成る保護層L1と、アルミニウム等の金属またはAl2O3等の金属酸化物から成るバリア層L2と、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックから成る絶縁層L3と、ポリプロピレン等のプラスチックから成るシール層L4とを順に有するラミネートフィルム(図4参照)、(E2)前記E1のラミネートフィルムにおけるシール層L4を外周縁のみに設けたラミネートフィルム、等が好ましく使用できる。勿論、(E3)前記E1のラミネートフィルムから絶縁層L3を除外してシール層L4を十分に厚くしたラミネートフィルムや、(E4)十分な厚さを有するシール層L4のみとした非ラミネートフィルム、等を用いることも可能である。
因みに、前記E1,E2のラミネートフィルムにおけるバリア層L2は、パッケージ14からの電解液15の漏出を防止したり、パッケージ14への水分の浸入を防止する等の役目を果たす。また、絶縁層L3は、例えばヒートシール等によってシール層L4が溶融した場合でもバリア層L2が蓄電素子11に接触することを防止する役目を果たす。
また、パッケージ14を前記E1〜E3のラミネートフィルム及び前記E4の非ラミネートフィルムから形成する方法には、例えば(E11)所定サイズの1枚の矩形フィルムを用意し、矩形のフィルムのシール層側に蓄電素子11等を配置した後、矩形のフィルムをその中央で折り曲げてからシール層が重なり合う3辺部分をヒートシール等によりシールして封止する方法、等が好ましく採用できる。シールとしては、ヒートシール、機械的圧着によるシール、電子線照射により硬化させるシール、その他各種方法を用いることができる。また、シールをするためのエネルギーとしては、光、電磁波、熱、機械的圧縮等が挙げられる。また、シールのメカニズムとしては、硬化性、可塑性、粘着性等が挙げられる。
支持体16は、後述の材料から前記パッケージ14の封止部14a1〜14a3と封止部が存しない1辺と片面(下面)とを連続して覆うように形成されている。この支持体16はパッケージ14を構成するフィルムよりも高い剛性を有する。図1〜図3から分かるように、支持体16の上面形状は矩形枠状であり、パッケージ14の上面の4辺を除いた部分は露出している。また、図2及び図3から分かるように、パッケージ14の封止部14a1〜14a3は各々の全体が支持体16により密着状態で覆われている。さらに、図2から分かるように、パッケージ14の封止部14a1から導出された正極端子12及び負極端子13の基端部も支持体16によって密着状態で覆われており、正極端子12及び負極端子13の先端部は支持体16から外部に突出している。
支持体16を形成するための材料には、例えば(E21)アルミナ等のセラミックス、(E22)表面を絶縁処理した金属、特に合金や冷間圧延したアルミニウム等の金属、(E23)エポキシ樹脂やアラミド樹脂やポリイミド樹脂等のプラスチック、等が好ましく使用できる。勿論、先に述べた剛性を有するものであれば、これら以外の材料を用いることも可能である。剛性の測定方法としては、例えばJIS K7106が挙げられる。
また、支持体16を前記E21〜E23の材料から形成する方法には、例えば(E31)支持体16に対応した形状のキャビティを有するモールド(図示省略)を用い、キャビティ内に正極端子12及び負極端子13の導出部分の先端部が突出するようにパッケージ14を挿入した後、該キャビティ内に流動性材料を投入してこれを硬化させ、硬化後にモールドから取り出す方法、(E32)図1〜図3に示した支持体16を封止部14a1〜14a3を境にして上下に2分割したようなブロックを予め形成し、これら2つのブロックでパッケージ14を挟み込んで互いを結合させる方法、等が好ましく採用できる。
ここで、電気二重層キャパシタ10−1を、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって回路基板に実装する方法例について説明する。
電気二重層キャパシタ10−1を回路基板(図示省略)に実装するに際しては、支持体16から突出する正極端子12及び負極端子13の先端部を各々に対応した回路基板のランド(図示省略)それぞれに半田ペーストを介して配置すると共に支持体16を回路基板に配置する。
支持体16を回路基板に配置した状態で正極端子12及び負極端子13の先端部の下面高さが各ランドの上面高さと食い違う場合には、正極端子12及び負極端子13の先端部を配置前に適宜折り曲げて高さ調整を行っておく。
そして、電気二重層キャパシタ10−1が配置された回路基板をリフロー炉に投入する。半田付け箇所(正極端子12及び負極端子13の先端部)はリフロー炉を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒されて所定温度(例えば250℃前後)に加熱され、正極端子12及び負極端子13の先端部が半田を介して各ランドに接続される。
パッケージ14の封止部14a1〜14a3は各々の全体が、パッケージ14を構成するフィルムよりも高い剛性を有する支持体16によって密着状態で覆われているので、リフロー半田付け時の熱による封止部14a1〜14a3の変形及び封止力の低減を支持体16によって抑止することができると共に、熱によって蒸気圧上昇を生じた電解液15が封止部14a1〜14a3から漏出する等の不具合を確実に回避することができる。
これにより、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気二重層キャパシタ10−1を提供することができ、電気二重層キャパシタ10−1を一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。
また、支持体16はパッケージ14の封止部14a1〜14a3と封止部が存しない1辺と片面(下面)とを連続して覆うように形成されており、しかも、支持体16は、パッケージ14を構成するフィルムよりも高い剛性を有するため、支持体16によって電気二重層キャパシタ10−1のハンドリング等を容易に行うことができる。
図5(A)は封止部14a1〜14a3の第1の形状変形例を示す。同図に示した封止部14bは、フィルムの例えばヒートシール層が重なり合う3辺部分を例えばヒートシール等によりシールした後にその端部を上下一方側(図では下側)に折り畳んだ形状を有する。この折り畳み部分の内側にはヒートシール層が部分的に設けられ、ヒートシール層が向き合う箇所にもヒートシール層が部分的に設けられており、折り畳み部分と、ヒートシール層が向き合う箇所とは両ヒートシール層を利用してヒートシール等によりシールされている。この封止部14bの形状にあっては、折り畳み部分によって封止部14bの強度補助が施されている。
また、図5(B)は封止部14a1〜14a3の第2の形状変形例を示す。同図に示した封止部14cは、フィルムの例えばヒートシール層が重なり合う3辺部分を例えばヒートシール等によりシールした後にその一方側(図では上側)の延長端を上下一方側(図では下側)に折り畳んで封止部を包み込んだ形状を有する。この折り畳み部分の内側には例えばヒートシール層が存し、該ヒートシール層が向き合う箇所にヒートシール層が部分的に設けられており、折り畳み部分とヒートシール層が向き合う箇所とは両ヒートシール層を利用して例えばヒートシール等によりシールされている。この封止部14cの形状にあっては、折り畳み部分によって封止部14cの強度補助が施されている。
さらに、図5(C)は図5(A)の封止部14bの形状を採用した場合における支持体16の第1の形状変形例を示す。同図に示した支持体16−1は封止部14bの折り畳み部分(ほぼ中央から下側の部分)を主に覆っており、封止部14bの上面側は支持体16−1から露出している。この支持体16−1は支持体16のように封止部全体を覆うものではないが、図5(A)の封止部14bの形状にあってはこのような被覆形態を支持体に採用しても同様の効果を得ることができる。
さらに、図5(D)は図5(B)の封止部14dの形状を採用した場合における支持体16の第2の形状変形例を示す。同図に示した支持体16−2は封止部14cの折り畳み部分(ほぼ中央から下側の部分)を主に覆っており、封止部14cの上面側は支持体16−2から露出している。この支持体16−2は支持体16のように封止部全体を覆うものではないが、図5(B)の封止部14cの形状にあってはこのような被覆形態を支持体に採用しても同様の効果を得ることができる。
[第2実施形態]
図6〜図8は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第2実施形態を示す。図6は電気二重層キャパシタの上面図、図7は図6のb1−b1線に沿う縦断面図、図8は図6のb2−b2線に沿う縦断面図である。
本第2実施形態の電気二重層キャパシタ10−2が、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1と構成を異にするところは、支持体17の全体形状にある。他の構成は第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1と同じであるので、同一符号を引用してその説明を省略する。
支持体17は、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1の支持体16と同様の材料からパッケージ14の封止部14a1〜14a3のみを連続して覆うように形成されている。この支持体17はパッケージ14を構成するフィルムよりも高い剛性を有する。図6〜図8から分かるように、支持体16の上面形状はコ形状であり、パッケージ14の封止部が存しない1辺と、下面及び上面の3辺を除いた部分は露出している。また、図7及び図8から分かるように、パッケージ14の封止部14a1〜14a3は各々の全体が支持体17により密着状態で覆われている。さらに、図7から分かるように、パッケージ14の封止部14a1から導出された正極端子12及び負極端子13の基端部も支持体17によって密着状態で覆われており、正極端子12及び負極端子13の先端部は支持体17から外部に突出している。
支持体17を前記E21〜E23の材料から形成する方法には、例えば(E41)支持体17に対応した形状のキャビティを有するモールド(図示省略)を用い、キャビティ内に正極端子12及び負極端子13の導出部分の先端部が突出するようにパッケージ14を挿入した後、キャビティ内に流動性材料を投入してこれを硬化させ、硬化後にモールドから取り出す方法、(E42)図6〜図8に示した支持体17を封止部14a1〜14a3を境にして上下に2分割したようなブロックを予め形成し、これら2つのブロックでパッケージ14を挟み込んで互いを結合させる方法、等が好ましく採用できる。
ここで、前記電気二重層キャパシタ10−2を、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって回路基板に実装する方法例について説明する。
電気二重層キャパシタ10−2を回路基板(図示省略)に実装するに際しては、支持体17から突出する正極端子12及び負極端子13の先端部を各々に対応した回路基板のランド(図示省略)それぞれに半田ペーストを介して配置すると共にパッケージ14を回路基板に配置する。
パッケージ14を回路基板に配置した状態で正極端子12及び負極端子13の先端部の下面高さが各ランドの上面高さと食い違う場合には、正極端子12及び負極端子13の先端部を配置前に適宜折り曲げて高さ調整を行っておく。
そして、電気二重層キャパシタ10−2が配置された回路基板をリフロー炉に投入する。半田付け箇所(正極端子12及び負極端子13の先端部)はリフロー炉を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒されて所定温度(例えば250℃前後)に加熱され、正極端子12及び負極端子13の先端部が半田を介して各ランドに接続される。
パッケージ14の封止部14a1〜14a3は各々の全体が、パッケージ14を構成するフィルムよりも高い剛性を有する支持体17によって密着状態で覆われているので、リフロー半田付け時の熱による封止部14a1〜14a3の変形及び封止力の低減を該支持体17によって抑止することができると共に、熱によって蒸気圧上昇を生じた電解液15が封止部14a1〜14a3から漏出する等の不具合を確実に回避することができる。
これにより、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気二重層キャパシタ10−2を提供することができ、電気二重層キャパシタ10−2を一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。
また、支持体17はパッケージ14の封止部14a1〜14a3のみを連続して覆うように形成されており、しかも、支持体17はパッケージ14を構成するフィルムよりも高い剛性を有するため、支持体17によって電気二重層キャパシタ10−2のハンドリング等を容易に行うことができる。
尚、パッケージ14の封止部14a1〜14a3には、第1実施形態の欄の最後に説明した、図5(A)に示した封止部14bの形状と、図5(B)に示した封止部14cの形状が適宜採用できる。
図9(A)は図5(A)の封止部14bの形状を採用した場合における支持体17の第1の形状変形例を示す。同図に示した支持体17−1は封止部14bの折り畳み部分(ほぼ中央から下側の部分)を主に覆っており、封止部14bの上面側は支持体17−1から露出している。この支持体17−1は支持体17のように封止部全体を覆うものではないが、図5(A)の封止部14bの形状にあってはこのような被覆形態を支持体に採用しても同様の効果を得ることができる。
また、図9(B)は図5(B)の封止部14dの形状を採用した場合における支持体17の第2の形状変形例を示す。同図に示した支持体17−2は封止部14cの折り畳み部分(ほぼ中央から下側の部分)を主に覆っており、封止部14cの上面側は支持体17−2から露出している。この支持体17−2は支持体17のように封止部全体を覆うものではないが、図5(B)の封止部14cの形状にあってはこのような被覆形態を支持体に採用しても同様の効果を得ることができる。
[第3実施形態]
図10〜図12は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第3実施形態を示す。図10は電気二重層キャパシタの上面図、図11は図10のc1−c1線に沿う縦断面図、図12は図10のc2−c2線に沿う縦断面図である。
本第2実施形態の電気二重層キャパシタ10−3が、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1と構成を異にするところは、パッケージ18の全体形状と、支持体19の全体形状にある。他の構成は第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1と同じであるので、同一符号を引用してその説明を省略する。
パッケージ18は、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1のパッケージ14と同様のフィルムから輪郭が矩形になるように形成されており、その3辺(図10の右辺と上辺と左辺)に帯状の封止部18a1〜18a3を連続して有している。蓄電素子11と正極端子12の一端部と負極端子13の一端部と電解液15はパッケージ18に封入されており、正極端子12の他端部と負極端子13の他端部はパッケージ18の封止部18a1から導出されている。電解液15の封入に関しては、パッケージ18を形成する前に蓄電素子11に電解液15を予め含浸させる方法の他、パッケージ18を形成した後に、パッケージ18に予め形成した孔を通じてその内側に電解液15を充填してから孔を塞ぐ方法等が採用できる。
パッケージ18を前記E1〜E3のラミネートフィルム及び前記E4の非ラミネートフィルムから形成する方法には、例えば(E51)所定サイズの1枚の矩形のフィルムを用意し、矩形のフィルムのシール層側に蓄電素子11等を配置した後、矩形のフィルムをその中央で折り曲げてからフィルムの例えばヒートシール層が重なり合う3辺部分をヒートシール等によりシールして封止する方法、等が好ましく採用できる。
支持体19は、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1の支持体16と同様の材料からパッケージ18の封止部18a1〜18a3と封止部が存しない1辺と片面(下面)とを連続して覆うように形成されている。この支持体19はパッケージ18を構成するフィルムよりも高い剛性を有する。図10〜図12から分かるように、支持体19の上面形状は矩形枠状であり、パッケージ18の上面の4辺を除いた部分は露出している。また、図11及び図12から分かるように、パッケージ18の封止部18a1〜18a3は各々の全体が支持体19により密着状態で覆われている。さらに、図11から分かるように、パッケージ18の封止部18a1から導出された正極端子12及び負極端子13の基端部も支持体19によって密着状態で覆われており、正極端子12及び負極端子13の先端部は支持体19から外部に突出している。
支持体19を前記E21〜E23の材料から形成する方法には、例えば(E61)支持体19に対応した形状のキャビティを有するモールド(図示省略)を用い、キャビティ内に正極端子12及び負極端子13の導出部分の先端部が突出するようにパッケージ18を挿入した後、キャビティ内に流動性材料を投入してこれを硬化させ、硬化後にモールドから取り出す方法、(E62)図10〜図12に示した支持体19を封止部18a1〜18a3を境にして上下に2分割したようなブロックを予め形成し、これら2つのブロックでパッケージ18を挟み込んで互いを結合させる方法、等が好ましく採用できる。
ここで、電気二重層キャパシタ10−3を、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって回路基板に実装する方法例について説明する。
電気二重層キャパシタ10−3を回路基板(図示省略)に実装するに際しては、支持体19から突出する正極端子12及び負極端子13の先端部を各々に対応した回路基板のランド(図示省略)それぞれに半田ペーストを介して配置すると共に支持体19を回路基板に配置する。
支持体19を回路基板に配置した状態で正極端子12及び負極端子13の先端部の下面高さが各ランドの上面高さと食い違う場合には、正極端子12及び負極端子13の先端部を配置前に適宜折り曲げて高さ調整を行っておく。
そして、電気二重層キャパシタ10−3が配置された回路基板をリフロー炉に投入する。半田付け箇所(正極端子12及び負極端子13の先端部)はリフロー炉を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒されて所定温度(例えば250℃前後)に加熱され、正極端子12及び負極端子13の先端部が半田を介して各ランドに接続される。
パッケージ18の封止部18a1〜18a3は各々の全体がパッケージ18を構成するフィルムよりも高い剛性を有する支持体19によって密着状態で覆われているので、リフロー半田付け時の熱による封止部18a1〜18a3の変形及び封止力の低減を該支持体19によって抑止することができると共に、熱によって蒸気圧上昇を生じた電解液15が封止部18a1〜18a3から漏出する等の不具合を確実に回避することができる。
これにより、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気二重層キャパシタ10−3を提供することができ、電気二重層キャパシタ10−3を一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。
また、支持体19はパッケージ18の封止部18a1〜18a3と封止部が存しない1辺と片面(下面)とを連続して覆うように形成されており、しかも、支持体19は、パッケージ18を構成するフィルムよりも高い剛性を有するため、支持体19によって電気二重層キャパシタ10−3のハンドリング等を容易に行うことができる。
尚、パッケージ18の封止部18a1〜18a3には、第1実施形態の欄の最後に説明した、図5(A)に示した封止部14bの形状と、図5(B)に示した封止部14cの形状が適宜採用できる。
また、図5(A)の封止部14bの形状を採用した場合における支持体19には、第1実施形態の欄の最後に説明した、図5(C)に示した支持体16−1の形状及び被覆形態が適宜採用でき、また、図5(B)の封止部14cの形状を採用した場合における支持体19には、第1実施形態の欄の最後に説明した、図5(D)に示した支持体16−2の形状及び被覆形態が適宜採用できる。
[第4実施形態]
図13〜図15は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第4実施形態を示す。図13は電気二重層キャパシタの上面図、図14は図13のd1−d1線に沿う縦断面図、図15は図13のd2−d2線に沿う縦断面図である。
本第4実施形態の電気二重層キャパシタ10−4が、第3実施形態の電気二重層キャパシタ10−3と構成を異にするところは、支持体20の全体形状にある。他の構成は第3実施形態の電気二重層キャパシタ10−3と同じであるので、同一符号を引用してその説明を省略する。
支持体20は、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1の支持体16と同様の材料からパッケージ18の封止部18a1〜18a3のみを連続して覆うように形成されている。この支持体20はパッケージ18を構成するフィルムよりも高い剛性を有する。図13〜図15から分かるように、支持体20の上面形状はコ形状であり、パッケージ18の封止部が存しない1辺と、下面及び上面の3辺を除いた部分は露出している。また、図14及び図15から分かるように、パッケージ18の封止部18a1〜18a3は各々の全体が支持体20により密着状態で覆われている。さらに、図14から分かるように、パッケージ18の封止部18a1から導出された正極端子12及び負極端子13の基端部も支持体20によって密着状態で覆われており、正極端子12及び負極端子13の先端部は支持体20から外部に突出している。
支持体20を前記E21〜E23の材料から形成する方法には、例えば(E71)支持体20に対応した形状のキャビティを有するモールド(図示省略)を用い、キャビティ内に正極端子12及び負極端子13の導出部分の先端部が突出するようにパッケージ18を挿入した後、キャビティ内に流動性材料を投入してこれを硬化させ、硬化後にモールドから取り出す方法、(E72)図13〜図15に示した支持体20を封止部18a1〜18a3を境にして上下に2分割したようなブロックを予め形成し、これら2つのブロックでパッケージ18を挟み込んで互いを結合させる方法、等が好ましく採用できる。
ここで、電気二重層キャパシタ10−4を、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって回路基板に実装する方法例について説明する。
電気二重層キャパシタ10−4を回路基板(図示省略)に実装するに際しては、支持体20から突出する正極端子12及び負極端子13の先端部を各々に対応した回路基板のランド(図示省略)それぞれに半田ペーストを介して配置すると共にパッケージ18を回路基板に配置する。
パッケージ18を回路基板に配置した状態で正極端子12及び負極端子13の先端部の下面高さが各ランドの上面高さと食い違う場合には、正極端子12及び負極端子13の先端部を配置前に適宜折り曲げて高さ調整を行っておく。
そして、電気二重層キャパシタ10−4が配置された回路基板をリフロー炉に投入する。半田付け箇所(正極端子12及び負極端子13の先端部)はリフロー炉を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒されて所定温度(例えば250℃前後)に加熱され、正極端子12及び負極端子13の先端部が半田を介して各ランドに接続される。
パッケージ18の封止部18a1〜18a3は各々の全体が、パッケージ18を構成するフィルムよりも高い剛性を有する支持体20によって密着状態で覆われているので、リフロー半田付け時の熱による封止部18a1〜18a3の変形及び封止力の低減を支持体20によって抑止することができると共に、熱によって蒸気圧上昇を生じた電解液15が封止部18a1〜18a3から漏出する等の不具合を確実に回避することができる。
これにより、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気二重層キャパシタ10−4を提供することができ、電気二重層キャパシタ10−4を一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。
また、支持体20はパッケージ18の封止部18a1〜18a3のみを連続して覆うように形成されており、しかも、支持体20はパッケージ18を構成するフィルムよりも高い剛性を有するため、支持体20によって電気二重層キャパシタ10−4のハンドリング等を容易に行うことができる。
尚、パッケージ18の封止部18a1〜18a3には、第1実施形態の欄の最後に説明した、図5(A)に示した封止部14bの形状と、図5(B)に示した封止部14cの形状が適宜採用できる。
また、図5(A)の封止部14bの形状を採用した場合における支持体20には、第2実施形態の欄の最後に説明した、図9(A)に示した支持体17−1の形状及び被覆形態が適宜採用でき、また、図5(B)の封止部14cの形状を採用した場合における支持体20には、第2実施形態の欄の最後に説明した、図9(B)に示した支持体17−2の形状及び被覆形態が適宜採用できる。
[第5実施形態]
図16〜図18は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第5実施形態を示す。図16は電気二重層キャパシタの上面図、図17は図16のe1−e1線に沿う縦断面図、図18は図16のe2−e2線に沿う縦断面図である。
本第5実施形態の電気二重層キャパシタ10−5が、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1と構成を異にするところは、パッケージ21の全体形状と、支持体22の全体形状にある。他の構成は第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1と同じであるので、同一符号を引用してその説明を省略する。
パッケージ21は、後述のフィルムから輪郭が矩形になるように形成されており、その相対する2辺(図16の右辺と左辺)と片面(下面)に帯状の封止部21a1〜21a3を連続して有している。蓄電素子11と正極端子12の一端部と負極端子13の一端部と電解液15はパッケージ21に封入されており、正極端子12の他端部と負極端子13の他端部はパッケージ21の封止部21a1から導出されている。電解液15の封入に関しては、パッケージ21を形成する前に蓄電素子11に電解液15を予め含浸させる方法の他、パッケージ21を形成した後に、パッケージ21に予め形成した孔を通じてその内側に電解液15を充填してから孔を塞ぐ方法等が採用できる。
パッケージ21を形成するためのフィルムには、例えば(E81)前記E1のラミネートフィルムの保護層L1の1辺部分に封止部21a3に対応する別のシール層を部分的に形成したラミネートフィルム、(E82)前記E81のラミネートフィルムにおけるシール層L4を外周縁のみに設けたラミネートフィルム、等が好ましく使用できる。勿論、(E83)前記E81のラミネートフィルムから絶縁層L3を除外してシール層L4を十分に厚くしたラミネートフィルムや、(E84)十分な厚さを有するシール層L4のみとした非ラミネートフィルム、等を用いることも可能である。
また、パッケージ21を前記E81〜E83のラミネートフィルム及び前記E84の非ラミネートフィルムから形成する方法には、例えば(E91)所定サイズの1枚の矩形のフィルムを用意し、矩形のフィルムのシール層側に蓄電素子11等を配置した後、矩形のフィルムの両側部分を折り曲げてから片面側(下面側)でフィルムの例えばヒートシール層が重なり合う部分をヒートシール等によりシールし、そして、シール層が重なり合う2辺部分を例えばヒートシール等によりシールして封止する方法、等が好ましく採用できる。
支持体22は、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1の支持体16と同様の材料からパッケージ21の封止部21a1,21a2と封止部が存しない2辺と片面(下面)と片面(下面)に存する封止部21a3とを連続して覆うように形成されている。この支持体22はパッケージ21を構成するフィルムよりも高い剛性を有する。図16〜図18から分かるように、支持体22の上面形状は矩形枠状であり、パッケージ21の上面の4辺を除いた部分は露出している。また、図17及び図18から分かるように、パッケージ21の封止部21a1〜21a3は各々の全体が支持体22により密着状態で覆われている。さらに、図17から分かるように、パッケージ21の封止部21a1から導出された正極端子12及び負極端子13の基端部も支持体22によって密着状態で覆われており、正極端子12及び負極端子13の先端部は支持体22から外部に突出している。
支持体22を前記E21〜E23の材料から形成する方法には、例えば(E101)支持体22に対応した形状のキャビティを有するモールド(図示省略)を用い、キャビティ内に正極端子12及び負極端子13の導出部分の先端部が突出するようにパッケージ21を挿入した後、キャビティ内に流動性材料を投入してこれを硬化させ、硬化後にモールドから取り出す方法、(E102)図16〜図18に示した支持体22を封止部21a1,21a2を境にして上下に2分割したようなブロックを予め形成し、これら2つのブロックでパッケージ21を挟み込んで互いを結合させる方法、等が好ましく採用できる。
ここで、電気二重層キャパシタ10−5を、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって回路基板に実装する方法例について説明する。
電気二重層キャパシタ10−5を回路基板(図示省略)に実装するに際しては、支持体22から突出する正極端子12及び負極端子13の先端部を各々に対応した回路基板のランド(図示省略)それぞれに半田ペーストを介して配置すると共に支持体22を回路基板に配置する。
支持体22を回路基板に配置した状態で正極端子12及び負極端子13の先端部の下面高さが各ランドの上面高さと食い違う場合には、正極端子12及び負極端子13の先端部を配置前に適宜折り曲げて高さ調整を行っておく。
そして、電気二重層キャパシタ10−5が配置された回路基板をリフロー炉に投入する。半田付け箇所(正極端子12及び負極端子13の先端部)はリフロー炉を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒されて所定温度(例えば250℃前後)に加熱され、正極端子12及び負極端子13の先端部が半田を介して各ランドに接続される。
パッケージ21の封止部21a1〜21a3は各々の全体が、パッケージ21を構成するフィルムよりも高い剛性を有する支持体22によって密着状態で覆われているので、リフロー半田付け時の熱による封止部21a1〜21a3の変形及び封止力の低減を支持体22によって抑止することができると共に、熱によって蒸気圧上昇を生じた電解液15が封止部21a1〜21a3から漏出する等の不具合を確実に回避することができる。
これにより、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気二重層キャパシタ10−5を提供することができ、電気二重層キャパシタ10−5を一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。
また、支持体22はパッケージ21の封止部21a1,21a2と封止部が存しない2辺と片面(下面)と該片面(下面)に存する封止部21a3とを連続して覆うように形成されており、しかも、支持体22はパッケージ21を構成するフィルムよりも高い剛性を有するため、支持体22によって電気二重層キャパシタ10−5のハンドリング等を容易に行うことができる。
尚、パッケージ21の封止部21a1,21a2には、第1実施形態の欄の最後に説明した、図5(A)に示した封止部14bの形状と、図5(B)に示した封止部14cの形状が適宜採用できる。
また、図5(A)の封止部14bの形状を採用した場合における支持体22には、第1実施形態の欄の最後に説明した、図5(C)に示した支持体16−1の形状及び被覆形態が適宜採用でき、また、図5(B)の封止部14cの形状を採用した場合における支持体22には、第1実施形態の欄の最後に説明した、図5(D)に示した支持体16−2の形状及び被覆形態が適宜採用できる。
[第6実施形態]
図19〜図21は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第6実施形態を示す。図19は電気二重層キャパシタの上面図、図20は図22のf1−f1線に沿う縦断面図、図21は図22のf2−f2線に沿う縦断面図である。
本第6実施形態の電気二重層キャパシタ10−6が、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1と構成を異にするところは、パッケージ23の全体形状と、支持体24の全体形状にある。他の構成は第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1と同じであるので、同一符号を引用してその説明を省略する。
パッケージ23は、後述のフィルムから輪郭が矩形になるように形成されており、その4辺(図19の右辺と左辺と上辺と下辺)に帯状の封止部23a1〜23a4を連続して有している。蓄電素子11と正極端子12の一端部と負極端子13の一端部と電解液15はパッケージ23に封入されており、正極端子12の他端部と負極端子13の他端部はパッケージ23の封止部23a1から導出されている。電解液15の封入に関しては、パッケージ23を形成する前に蓄電素子11に電解液15を予め含浸させる方法の他、パッケージ23を形成した後に、パッケージ23に予め形成した孔を通じてその内側に電解液15を充填してから孔を塞ぐ方法等が採用できる。
パッケージ23を形成するためのフィルムには、例えば(E111)前記E1のラミネートフィルム(上側用)と、前記E1のラミネートフィルムの保護層L1の4辺部分に封止部23a1〜23a4に対応する別のシール層を部分的に形成したラミネートフィルム(下側用)との組み合わせ、(E112)前記E111の上側用ラミネートフィルムと下側用ラミネートフィルムにおけるシール層L4を外周縁のみに設けたラミネートフィルムの組み合わせ、等が好ましく使用できる。勿論、(E113)前記E111の上側用ラミネートフィルムと下側用ラミネートフィルムから絶縁層L3を除外してシール層L4を十分に厚くしたラミネートフィルムの組み合わせや、(E114)十分な厚さを有するシール層L4のみとした非ラミネートフィルム(上側及び下側兼用)、等を用いることも可能である。
また、パッケージ23を前記E111〜E113のラミネートフィルム及び前記E114の非ラミネートフィルムから形成する方法には、例えば(E121)所定サイズの上側用の1枚の矩形のフィルムとこれよりもサイズが小さい下側用の1枚の矩形のフィルムを用意し、下側の矩形のフィルムのシール層側に蓄電素子11等を配置した後、これを上側の矩形フィルムで覆い、上側の矩形フィルムの4辺を折り曲げてシール層が重なり合う部分を順次ヒートシール等によりシールして封止する方法、等が好ましく採用できる。因みに、上側の矩形のフィルムの4辺のうち封止部23a1に対応する1辺を折り曲げるときには正極端子12及び負極端子13との干渉を避けるための切欠きを、矩形のフィルムの1辺に予め形成しておくと良い。
支持体24は、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1の支持体16と同様の材料からパッケージ23の封止部23a1〜23a4と片面(下面)とを連続して覆うように形成されている。この支持体24はパッケージ23を構成するフィルムよりも高い剛性を有する。図19〜図21から分かるように、支持体24の上面形状は矩形枠状であり、パッケージ23の上面の4辺を除いた部分は露出している。また、図20及び図21から分かるように、パッケージ23の封止部23a1〜23a4は各々の全体が支持体24により密着状態で覆われている。さらに、図20から分かるように、パッケージ23の封止部23a1から導出された正極端子12及び負極端子13の基端部も支持体24によって密着状態で覆われており、正極端子12及び負極端子13の先端部は支持体24から外部に突出している。
支持体24を前記E23〜E23の材料から形成する方法には、例えば(E131)支持体24に対応した形状のキャビティを有するモールド(図示省略)を用い、キャビティ内に正極端子12及び負極端子13の導出部分の先端部が突出するようにパッケージ23を挿入した後、キャビティ内に流動性材料を投入してこれを硬化させ、硬化後にモールドから取り出す方法、(E132)図19〜図21に示した支持体24を封止部23a1〜23a4を境にして上下に2分割したようなブロックを予め形成し、これら2つのブロックでパッケージ23を挟み込んで互いを結合させる方法、等が好ましく採用できる。
ここで、電気二重層キャパシタ10−6を、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって回路基板に実装する方法例について説明する。
電気二重層キャパシタ10−6を回路基板(図示省略)に実装するに際しては、支持体24から突出する正極端子12及び負極端子13の先端部を各々に対応した回路基板のランド(図示省略)それぞれに半田ペーストを介して配置すると共に支持体24を回路基板に配置する。
支持体24を回路基板に配置した状態で正極端子12及び負極端子13の先端部の下面高さが各ランドの上面高さと食い違う場合には、正極端子12及び負極端子13の先端部を配置前に適宜折り曲げて高さ調整を行っておく。
そして、電気二重層キャパシタ10−6が配置された回路基板をリフロー炉に投入する。半田付け箇所(正極端子12及び負極端子13の先端部)はリフロー炉を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒されて所定温度(例えば250℃前後)に加熱され、正極端子12及び負極端子13の先端部が半田を介して各ランドに接続される。
パッケージ23の封止部23a1〜23a4は各々の全体が、パッケージ23を構成するフィルムよりも高い剛性を有する支持体24によって密着状態で覆われているので、リフロー半田付け時の熱による封止部23a1〜23a4の変形及び封止力の低減を支持体24によって抑止することができると共に、熱によって蒸気圧上昇を生じた電解液15が封止部23a1〜23a4から漏出する等の不具合を確実に回避することができる。
これにより、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気二重層キャパシタ10−6を提供することができ、電気二重層キャパシタ10−6を一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。
また、支持体24はパッケージ23の封止部23a1〜23a4と片面(下面)とを連続して覆うように形成されており、しかも、支持体24は、パッケージ23を構成するフィルムよりも高い剛性を有するため、支持体24によって電気二重層キャパシタ10−6のハンドリング等を容易に行うことができる。
尚、支持体24には、第1実施形態の欄の最後に説明した、図5(D)に示した支持体16−2の形状及び被覆形態が適宜採用できる。
[第7実施形態]
図22〜図24は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第7実施形態を示す。図22は電気二重層キャパシタの上面図、図23は図22のg1−g1線に沿う縦断面図、図24は図22のg2−g2線に沿う縦断面図である。
本第7実施形態の電気二重層キャパシタ10−7が、第6実施形態の電気二重層キャパシタ10−6と構成を異にするところは、支持体25の全体形状にある。他の構成は第6実施形態の電気二重層キャパシタ10−6と同じであるので、同一符号を引用してその説明を省略する。
支持体25は、第1実施形態の電気二重層キャパシタ10−1の支持体16と同様の材料からパッケージ23の封止部23a1〜23a4のみを連続して覆うように形成されている。この支持体25は、パッケージ23を構成するフィルムよりも高い剛性を有する。図22〜図24から分かるように、支持体24の上面形状は矩形枠状であり、パッケージ23の下面及び上面の4辺を除いた部分は露出している。また、図23及び図24から分かるように、パッケージ23の封止部23a1〜23a4は各々の全体が、支持体24により密着状態で覆われている。さらに、図23から分かるように、パッケージ23の封止部23a1から導出された正極端子12及び負極端子13の基端部も支持体25によって密着状態で覆われており、正極端子12及び負極端子13の先端部は支持体25から外部に突出している。
支持体25を前記E21〜E23の材料から形成する方法には、例えば(E141)支持体25に対応した形状のキャビティを有するモールド(図示省略)を用い、キャビティ内に正極端子12及び負極端子13の導出部分の先端部が突出するようにパッケージ23を挿入した後、キャビティ内に流動性材料を投入してこれを硬化させ、硬化後にモールドから取り出す方法、(E142)図22〜図24に示した支持体25を封止部23a1〜23a4を境にして上下に2分割したようなブロックを予め形成し、これら2つのブロックでパッケージ23を挟み込んで互いを結合させる方法、等が好ましく採用できる。
ここで、電気二重層キャパシタ10−7を、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって回路基板に実装する方法例について説明する。
電気二重層キャパシタ10−7を回路基板(図示省略)に実装するに際しては、支持体25から突出する正極端子12及び負極端子13の先端部を各々に対応した回路基板のランド(図示省略)それぞれに半田ペーストを介して配置すると共にパッケージ23を回路基板に配置する。
パッケージ23を回路基板に配置した状態で正極端子12及び負極端子13の先端部の下面高さが各ランドの上面高さと食い違う場合には、正極端子12及び負極端子13の先端部を配置前に適宜折り曲げて高さ調整を行っておく。
そして、電気二重層キャパシタ10−7が配置された回路基板をリフロー炉に投入する。半田付け箇所(正極端子12及び負極端子13の先端部)はリフロー炉を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒されて所定温度(例えば250℃前後)に加熱され、正極端子12及び負極端子13の先端部が半田を介して各ランドに接続される。
パッケージ23の封止部23a1〜23a4は各々の全体が、パッケージ23を構成するフィルムよりも高い剛性を有する支持体25によって密着状態で覆われているので、リフロー半田付け時の熱による封止部23a1〜23a4の変形及び封止力の低減を支持体25によって抑止することができると共に、熱によって蒸気圧上昇を生じた電解液15が封止部23a1〜23a4から漏出する等の不具合を確実に回避することができる。
これにより、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気二重層キャパシタ10−7を提供することができ、電気二重層キャパシタ10−7を一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。
また、支持体25はパッケージ23の封止部23a1〜23a4のみを連続して覆うように形成されており、しかも、支持体25は、パッケージ23を構成するフィルムよりも高い剛性を有するため、支持体25によって電気二重層キャパシタ10−7のハンドリング等を容易に行うことができる。
尚、支持体24には、第2実施形態の欄の最後に説明した、図9(B)に示した支持体17−2の形状及び被覆形態が適宜採用できる。
[他の実施形態]
(1)第1〜第7実施形態では、電気二重層キャパシタ10−1〜10−7に本発明を適用したものを例示したが、同様のパッケージを備えた他の電気化学デバイス、例えばリチウムイオンキャパシタやレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等であっても本発明を適用して同様の作用効果を得ることができる。
Claims (5)
- 半田付けにより実装して用いられる電気化学デバイスであって、フィルムで構成され、フィルムが重なり合う部分をシールして形成された封止部を有するパッケージと、該パッケージ内に封入された蓄電素子及び電解液と、前記フィルムよりも高い剛性を有し、且つ、封止部から電解液の漏出を回避するように前記パッケージの少なくとも封止部の全体を覆う支持体と、を備え、前記支持体が表面を絶縁処理した金属から形成されていることを特徴とする電気化学デバイス。
- 前記支持体は前記パッケージの封止部の全体及び前記パッケージの片面を覆っていることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。
- 前記支持体は前記パッケージの封止部の全体のみを覆っていることを特徴とする請求項1に記載の電気化学デバイス。
- 前記パッケージは輪郭が矩形を成し、前記パッケージの封止部は該矩形のパッケージの少なくとも3辺に設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電気化学デバイス。
- 前記パッケージは輪郭が矩形を成し、前記パッケージの封止部は該矩形のパッケージの相対する2辺および片面に設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電気化学デバイス。
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