JP5777001B2 - 電子部品、電子装置、及び電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
この蓄放電機能により、電気二重層キャパシタは、例えば、電子機器の時計機能や半導体メモリなどのバックアップ電源、マイクロコンピュータやICメモリなどの電子装置の予備電源などに用いられている。
このような小型化・薄型化の要望に応えるため、下記の特許文献1では、次に説明するように、凹部を有する容器に分極用の電極と電解質を収納し、開口部を封口板で封止した電気二重層キャパシタが提案されている。
凹部113が形成されたセラミックス製の凹状容器102の底面には、金属層111が設けてあり、金属層111の上面には正極電極106が接合している。金属層111は、凹状容器102を貫通して凹状容器102の底面の正極端子112に電気的に接続しており、このため、正極電極106は、金属層111を介して正極端子112に電気的に接続している。
封口板103の下側の面には、集電体として機能する金属層115が形成されており、金属層115の表面には負極電極105が接合している。
凹状容器102の側面には、接合金属層108と凹状容器102の底面の負極端子110を接続する金属層109が形成されている。
そして、負極電極105は、金属層115、接合金属層108、金属層109を介して負極端子110に電気的に接続している。
そして、電気二重層キャパシタ100は、負極端子110、正極端子112に電圧を加えると蓄電し、当該蓄電した電荷を放電して時計機能の維持やメモリなどに電力を供給する。
これは、次の理由による。即ち、金属層111は、集電体として使用するため、電圧がかかっても電解質に溶け出さない物質で形成する必要がある。正極の集電体の場合、このような物質として、アルミニウムがあるが、アルミニウムは凹状容器102の焼成温度(1000[℃]以上が好ましい)に耐えることができない。
そこで、高温に耐えうるチタンで下地を作っておき、凹状容器102の焼成後、チタンの下地の上にアルミニウムの層を形成することにしたものである。
請求項2に記載の発明では、前記第1の電極は正極であり、前記第2の電極は負極であることを特徴とする請求項1に記載の電子部品を提供する。
請求項3に記載の発明では、前記第1の集電体は、前記貯留部内で前記第1の導電体の全てを被覆していることを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の電子部品を提供する。
請求項4に記載の発明では、前記第1の集電体は、炭素を導電材とする部材が層状に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのうちの何れか1の請求項に記載の電子部品を提供する。
請求項5に記載の発明では、前記第2の集電体は、炭素を導電材とすることを特徴とする請求項1から請求項4までのうちの何れか1の請求項に記載の電子部品を提供する。
請求項6に記載の発明では、請求項1から請求項5までのうちの何れか1つの請求項に記載の電子部品と、前記電子部品に蓄電する蓄電手段と、所定の機能を発揮する他の電子部品と、前記蓄電した電荷を用いて前記他の電子部品に電力を供給する電力供給手段と、を具備したことを特徴とする電子装置を提供する。
請求項7に記載の発明では、空洞を形成するための凹部と、前記凹部内の底部に形成された導電ペーストを貯留する凹型形状の貯留部と、前記貯留部の底面から外部に導通する第1の導電体と、を有する凹状容器を形成するステップと、前記貯留部に炭素を導電材とする導電ペーストを、前記貯留部の深さよりも浅く供給するステップと、前記供給した導電ペーストの上に第1の電極を設置するステップと、前記第1の電極が設置された導電ペーストを固化させて第1の集電体を形成するステップと、前記凹部に、第2の集電体と、前記第2の集電体に設置され、前記第1の電極と所定距離を隔てて対面する第2の電極と、前記第2の集電体に接合し、外部に導通する第2の導電体と、前記第1の電極、及び前記第2の電極に接する電解質と、を形成するステップと、前記凹部を封口するステップと、を含み、前記凹状容器を形成するステップでは、前記貯留部の内周を、前記第1の電極よりも、前記導電ペーストが供給された場合に内周面に形成される凹型のメニスカス程度大きく形成し、前記第1の電極を設置するステップでは、前記導電ペーストの供給により前記貯留部の内周面に形成された凹型のメニスカスにより前記第1の電極を位置決めする、ことを特徴とする電子部品の製造方法を提供する。
図1(a)に示したように、凹状容器2は、凹部13を有しており、当該凹部13の底部には底面に金属層11を有する貯留部17が形成されている。
金属層11は、タングステンで構成されており、凹状容器2の焼成温度に耐えることができる。
金属層11の上には、炭素を導電材とする集電体18が形成され、その上に正極として使用される電極6が固定されている。これら集電体18と電極6は、次のようにして形成される。
その後、導電ペーストを加熱し、導電ペーストを固化させることで集電体18が形成される。また、導電ペーストの上に電極6を置いて加熱すると導電ペーストが固化し、電極6が固定された集電体18が形成される。
そのため、製造コストの低減や製造プロセスの簡略化などを図り、電気二重層キャパシタ1の生産性を高めることができる。
なお、導電ペーストの上に電極6を置く場合、導電ペーストの表面張力によって電極6が貯留部17の中央に位置決めされるため、電極6の位置決めが簡単となり、これによっても生産性が向上する。
例えば、気相成長炭素の種となるニッケル系触媒粒子を含む分散溶液を塗布し、溶媒を乾燥させた後、管状炉内で600℃以上1600℃以下の温度に加熱し、メタンやアセチレンやその他の炭化水素を含むガスを還元雰囲気下で流入することで、形成が可能である。
また、この時、成型する気相成長炭素が単層、または、複層のチューブ状の炭素であっても良い。さらに、炭素質の被覆を加熱処理によって、結晶化を促進したり、更に、賦活処理をすることで、比表面積を増やすことが可能である。この時、電極6と集電体18が一体に形成することが出来るので、作業性が高まる。
(第1の実施の形態)
本実施の形態の電子部品を構成する電気化学セルについて図面を参照して説明する。なお、以下では、実施の形態として電気二重層キャパシタを例として説明するが、電子部品を非水電解質電池など、他の種類の電気化学セルとすることも可能である。
例えば、負極に、金属リチウムによって活性化された酸化ケイ素(50wt%)と導電助剤(40wt%)とポリアクリル酸系の結着剤(20wt%)で構成された電極シートを用い、正極に、リチウム−マンガン−酸素の元素がスピネル型の結晶構造を有する活物質(85wt%)と導電助剤(10wt%)とPTFE系の結着剤(5wt%)で構成された電極シートを用い、ガラス繊維で出来たセパレーターと、1MのLiN(SO2CF3)2をPCに溶解して電解液で構成される電池が可能である。ここで、正極と負極の大きさは、長さ1mm×幅1.5mm×厚み0.2mmとすることができる。
更に、上述の正極活物質以外にも、Li4Ti5O12、Li4Mn5O12、LiCoO2など用いることもできる。また、負極の活物質として、Li−Si−O、Li−ALなどを用いることもできる。
加えて、PCにLiBF4を1M溶解した電解液などを用いることで、リチウムイオン電池を構成することができる。この時、各活物資に、導電助剤や結着剤を併用できる。
端子10、12は、表面実装のための端子であり、以下では、端子10、12の側を下方向、封口板3の側を上方向とする。
なお、図1(a)では、部材の接合関係が分かりやすいように、電極5、セパレータ7、電極6の間に間隙を図示しているが、凹部13にこれらの部材を隙間なく詰め込んでもよい。
グリーンシートには、凹部13と貯留部17に対応する開口部と貫通電極21、22を設置する貫通孔に対応する孔が形成されており、これらグリーンシートを厚さ方向に積層して焼成することにより、凹部13と貫通電極21、22用の貫通孔を有する凹状容器2が形成される。ここで、貫通電極の直径は、約100μmとすることが出来る。また、各層に形成された貫通電極と貫通電極が、グリーンシートを積層する際に、ずれた際の誤差を吸収する目的で、各グリーンシートの上面に予めタングステン(W)製の導体印刷を施すことができる。
金属層11は、貯留部17の底面に対応するシート材42の表面に導体印刷し、凹状容器2を焼成することにより形成される。
ここでは、金属層11の大きさを必要最低限としてコストを低減している。なお、貯留部17の底面全体に金属層11を形成してもよい。
導体印刷は、例えば、タングステンなどの耐食性があり、凹状容器2の焼成に耐えうる高融点の金属材料を含むインキでスクリーン印刷することにより行われる。
しかし、タングステンを正極の集電体として使用する場合、電解質に接した状態で電圧を印加すると電解質中に電気化学的に溶け出す。
そこで、当該溶出を防止するために、次に説明するように電解質に接する全面(即ち、凹状容器2内の部分全て)を導電ペーストによる集電体18で被覆する必要がある。
電気化学的に、電子は、導体の鋭利な先端部に集中する傾向がある。電気化学デバイスを充放電する際に、電子が、この導体の鋭利な先端部に集中すると、その先端部の周囲にのみ、電力が集中し、劣化が促進されることが危惧される。
そこで、本発明のペーストを塗布することで、鋭利部位を無くし、電子の集中を無くすことで、電極の劣化を避けることが期待できる。
金属層11は、厚みを有するが、導電ペーストにより金属層11の厚みが均され、表面が平らな集電体18が得られる。
導電ペーストは、炭素材料と溶媒を含んだフェノール系樹脂をペースト状に加工したものを用いる。炭素材料は、導電性を付与するために添加されている。炭素材料としては、黒鉛の粉末、無定形炭素(カーボンブラック)の何れか、あるいは、両方を混合して用いることができる。
加熱により溶媒を乾燥させてフェノール系樹脂成分を重合(固化)させると、フェノール系の樹脂をバインダーとし、炭素を導電体とする樹脂製の集電体18が形成される。
貯留部17は、絶縁性のシート材42、43で形成された導電ペーストを保持するための溜め部として機能している。
電気二重層キャパシタ1を製造する際に、貯留部17に液体状の導電ペーストを貯留し、その表面に電極6を置くと、メニスカス19によって電極6が貯留部17の中央に位置決めされる。
このように、本実施の形態では、正極集電体の形成に真空蒸着などのドライプロセスが必要ないほか、電極6の位置決めも容易なため、電気二重層キャパシタ1の製造コストの低減と生産性の向上を図ることができる。
そして、当該貫通孔には、金属層11と端子12を電気的に接続する円柱形状の貫通電極22が形成されている。
貫通電極22の外径と貫通孔の内径は同じに設定されており、貫通電極22と貫通孔の内壁の間には間隙が生じないようになっている。貫通電極は、VIAとも呼ばれる。
接合金属層8は、開口部の端部の全周に形成された金属層9(メタライズ層)の上に形成されたろう材(ニッケル、金など)の層から構成されている。接合金属層8は、封口板3と凹状容器2の間の気密性を確保するためシールリングと呼ばれることもある。
後述するように、封口板3を凹部13の開口部に設置して加熱すると、ろう材の層が溶けて金属層15と融着し、凹部13が封口板3により封口される。
そして、当該貫通孔には、接合金属層8と端子10を電気的に接続する円柱形状の貫通電極21が形成されている。
貫通電極21の外径と貫通孔の内径は同じに設定されており、貫通電極21と貫通孔の内壁の間には間隙が生じないようになっている。
貫通電極21の材質や形成方法、及び中間電極28を用いて接合することなどは貫通電極22と同様である。
メッキには、電解メッキ、無電解メッキなどがあり、また、真空蒸着などの気相法によって形成してもよい。
これにより、端子10、12の高いハンダ濡れ性が確保され、電気二重層キャパシタ1を基板に良好に表面実装することができる。
なお、本実施の形態では、端子10、12を凹状容器2の外側底面部に設けたが、外側側面部に形成したり、あるいは、外側底面から側面に連続して形成してもよい。
端子10、12は、貫通孔に貫通電極21、22を設置した後に形成する。
また、端子10、12を凹状容器2の底部の端部まで形成しないようにすると、大判のシート材で電気二重層キャパシタ1を同時に多数形成する場合に、これらを切り分けするときに端子10、12の剥がれなどを防止することができる。
封口板3の下側の面には、封口板3を接合金属層8に良好に接合するために、ニッケルメッキによる金属層15が形成されている。
金属層15が接合金属層8にろう付けされると封口板3が凹部13の開口部に物理的、及び電気的に接合する。
より具体的には、ローラ電極を封口板3の縁部に適当な圧力で接触させ、通電しながら回転走行させるパラレルシーム溶接を用いることができる。接触抵抗により接合金属層8が加熱され、加圧と加熱が行われる。パラレルシーム溶接以外にも、レーザーによる加熱溶接も可能である。
または、その逆に、接合金属層8に電解ニッケルを用いた場合は、封口板3は、コバールに無電解ニッケルを施したものを用いる。これにより、必要以上に溶接パワーを上げなくて済む。更に、無電解ニッケルを行う場合は、各種還元剤を用いることができる。例えば、ジメチルアミンボラン、次亜リン酸、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウムなどが挙げられる。ここで、ろう材として、メッキに用いたニッケルを溶融させる際、ニッケルの融点が低い方が望ましい。そこで、メッキの際の還元剤には次亜リン酸を用いることで、仕上がったメッキの化学組成が、「Ni:90%-96%、P:4%-10%」である場合に、ホウ素を含有する場合に比較して、融点が低いので、ろう付けに適する。
また、接合金属層8のシールリングをセラミックスのメタライズ層に固着させるためには、金ろう、銀ろうなどのろう材やハンダ材を用いることも可能である。
電極5の材質と形状は電極6と同様である。金属層15のうち電極5と接している部分51は、集電体として機能する。そして、金属層15のうち電極5と接していない部分52は、集電体と接合する導電体として機能している。
このようにして、電極5は、金属層15、接合金属層8、貫通電極21を介して端子10に電気的に接続している。
セパレータ7の材質としては、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、変性PEEK、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などの耐熱性樹脂などの表面に親水性を付与した材料からなる不織布、またはガラス繊維を用いることができる。
電解質は、例えば、PC(プロピレンカーボネート)やSL(スルホラン)などの非水溶媒に(CH3)・(CH4)3N・BF4などの支持塩を溶かした溶液で構成されている。このように本実施の形態では支持塩として液体を用いるが、ゲル状や固体状の電解質を用いることも可能である。封止方法にも依存するが、電解質として、液体の溶媒を用いる場合は、沸点が200℃以上あることが望ましい。更に、封口時に印加された熱によって蒸気圧が上がらないことが望ましい。電解液中に沸点が100℃未満の低沸点の溶媒を添加することはできるが、少なくとも樹脂の融点における蒸気圧が0.2MPa−G以下が望ましい。電解液を注入する場合、電解液を凹部13に注液後、減圧や加熱や加圧を単独又は組み合わせることによって、電解質を電極の細部にまで含浸させることができる。
なお、固体の電解質を用いる場合、セパレータ7は不要となる。
更に、固定の電解質を用いる場合、電解質と集電体が接しないように構成すると、集電体が溶け出すことはないため、電極5を正極、電極6を負極とすることも可能である。
この場合、携帯電話は、主電源の電池を装着すると同時に電気二重層キャパシタ1を充電しておき、電池交換時や主電源の電圧が低下した場合に、電気二重層キャパシタ1に蓄積された電荷を放電してメモリに電力を供給したり、クロック等の機能を保持する。
凹状容器2をガラスやガラスセラミックスで形成する場合は、低融点のガラスやガラスセラミックスに導体印刷により配線を施し、積層した後、低温で焼成する。
凹状容器2を樹脂で構成する場合、貫通電極21、22をインサート成型することも可能である。
同様に、貫通電極21について、シート材45での直径をシート材41〜44での直径よりも大きく設定することもできる。
この例では、電気二重層キャパシタ1は、貫通電極21、22を有さず、凹状容器2の側面に形成した配線によって電極5、6を端子10、12に接続している。他の構成は、先に説明した第1の実施の形態と同様である。
金属層11は、貯留部17の底面からシート材42の表面に沿って凹状容器2の外部に貫通し、凹状容器2の側面を経て、凹状容器2の底面に形成された端子12に電気的に接続している。
金属層9は、凹状容器2の上端面で接合金属層8に接合すると共に、凹状容器2の側面を経て、凹状容器2の底面に形成された端子10に電気的に接続している。
凹状容器2の側面では、シート材41〜44の上面に補助電極が設けてあり、側面での電気的接続がより確実となるようにしている。
このように、貫通電極を用いない方式で電気二重層キャパシタ1を構成することもできる。
このように、貯留部17に導電ペーストを注入して固化するのではなく、予め固化した導電ペーストを貯留部17に設置してもよい。
なお、集電体20は、金属層11の周囲を隙間無く埋めており、電解液が金属層11に触れないようになっている。
これによって、金属層11が溶出して品質が低下するのを防ぐことができる。
シート材42に、貯留部17の底面から金属層11に至る貫通孔を形成しておき、貯留部17に導電ペーストを注入すると、導電ペーストが貫通孔に侵入して固化し、貫通電極61が形成される。
また、導電ペーストの注入後、減圧することにより、貫通電極61の位置にペーストと一緒に巻き込んだ気泡を脱泡することができる。
集電体18と貫通電極61は、一体形成されるため、電極6は、集電体18、貫通電極61、金属層11を経由して端子12に電気的に接続する。
また、この例では、接合金属層8と端子10は、貫通電極21により電気的に接続している。
図2(e)は、集電体18と金属層11との電気的接続を貫通電極61で行うとともに、接合金属層8と端子10を金属層9で電気的に接続した例である。
図3(g)は、貯留部17の底部の一部に集電体18を形成した例である。このように、貯留部17の底面全面に集電体18を形成しなくても電極6を機能させることができる。
この例では、凹部13に段部を作らずに貯留部17とし、また、貫通電極61により集電体18と金属層11を電気的に接続している。
まず、図4(a)に示したように、接合金属層8、貫通電極21、22、金属層11、端子10、12が形成された凹状容器2を用意する。
そして、貯留部17に集電体18となる導電ペーストを供給する。導電ペーストの供給量は、貯留部17の底面の全てを満たし、メニスカス19が形成される程度に設定されている。
図に示したように、貯留部17の底部には、金属層11が円形に形成されている。なお、金属層11の形状は矩形など任意でよい。
図4(c)は、凹状容器2に導電ペーストを供給したところを上方から見た図である。凹状容器2の中央に集電体18となる導電ペーストが貯留されている。
そして、180[℃]程度の温度に加熱すると、導電ペーストが固化して集電体18となり、電極6が貯留部17の中央部の固定される。
図示しないが、その後、電極6の上にセパレータ7を置き、電解質を供給して、更に、凹部13の開口部を電極5が取り付けられた封口板3で封口してろう付けすると電気二重層キャパシタ1が完成する。
この場合、貯留部17に導電ペーストを供給して加熱して固化し、その上に更に導電ペーストを供給して加熱して固化する工程を、最上層の下の層まで繰り返す。
そして、最上の層を形成する際は、最上層となる導電ペーストを供給して、その液面に電極6を設置してから加熱して最上層の導電ペーストを固化させる。このようにして、集電体18は、層状に形成される。
そのため、導電ペーストを塗布する際は、概ね50μm以上の均一な厚みに塗布することが重要である。塗布後、加熱することで、ペーストに含まれる硬化成分の主剤と固化の促進剤が化学反応によって、重合し、カーボン同士が接触することで電子導電性のネットワークを有する集電体層18が形成される。
または、導電ペーストの塗布時に巻き込んだ雰囲気の中のガス成分をも上述の小径な連通孔を形成することがある。この連通孔を介して、電解質が金属層11と接する場合、その連通孔から金属層11の金属が溶出し、活性炭の表面で、還元され金属となる場合がある。
このような金属の溶解と析出を回避するため、導電ペーストの塗布後、減圧することより、気泡を脱泡することで、前出の連通孔の生成を抑制するという効果を得ることができる。
また、導電ペーストは複数回に分けて、概ね50μm以上の均一な厚みに塗布することでも、前出の連通孔の生成を抑制するという効果を得ることができる。この時、少なくとも、2回以上に分けて塗布することがよく、より望ましくは、3回以上の塗布が望ましい。
(1)炭素材で正極の集電体18を形成することができる。
(2)導電ペーストを固化させて集電体18を形成するため真空蒸着などのドライプロセスが必要ない。
(3)凹部13の底部に貯留部17を設けることにより、液体状の導電ペーストを貯留することができ、導電ペーストのはみ出しなどを防止することができる。
(4)貯留した液体状の導電ペーストの上に電極6を置くことにより、電極6を導電ペーストの表面張力によって容易に位置決めすることができる。
図6(a)は、第2の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ1の側面断面図である。
第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
凹部13の底面には、当該底面を二分する突起部33が形成されている。そして、凹部13の底面には、突起部33によって、固化する前の導電ペーストを貯留する溜め部である2つの貯留部17a、17bが形成されている。
貯留部17a、17bで固化した導電ペーストがそれぞれ、集電体18a、18bとなる。なお、使用する導電ペーストは、第1の実施の形態と同様である。
貯留部17a、17bは、それぞれ、凹状容器2の底部に形成された貫通電極21、22によって、端子10、12に電気的に接続している。貫通電極21、22は、中間電極28によって確実に接合する。
これは、導電ペーストが液体のときに、その上に、電極5、6を置いて、導電ペーストを加熱・固化させて電極5、電極6を集電体18a、18bによって貯留部17a、17bに固定したものである。
金属層11a、11bは、必要最小限の面積に形成されており、その厚さが導電ペーストによって均されて、集電体18a、18bの上面は平らになっている。なお、金属層11a、11bは、貯留部17a、17bの底面全体に形成してもよい。
第2の実施の形態では、電極5、6が対称的に形成されているため、何れを正極としてもよい。
また、電極5、6は、突起部33の上部で対面しており、電極5、6の間には短絡を防止するセパレータ7が配置されている。セパレータ7の材質は第1の実施の形態と同様である。なお、個体の電解質を用いる場合、セパレータ7は不要となる。
含浸部材31は、ガラス材や樹脂ウィックなどからスポンジ状に形成されており、弾性及び吸液性を有している。
含浸部材31は、電極5、6、及びセパレータ7に押圧されている。これによって、含浸部材31は、電極5、6が電解質に接した状態で、電極5、6、及びセパレータ7を保持することができる。
シート材41、42には、貫通電極21、22を形成する貫通孔が形成されており、シート材43〜45には、凹部13に対応する開口部が形成されている。シート材43には、突起部33となる部分が抜かれずに残っている。
この例では、電気二重層キャパシタ1は、貫通電極21、22を有さず、凹状容器2の側面に形成した配線によって電極5、6を端子10、12に接続している。他の構成は、先に説明した第2の実施の形態と同様である。
金属層11a、11bは、それぞれ、貯留部17a、17bの底面からシート材42の表面に沿って凹状容器2の外部に貫通し、凹状容器2の側面を経て、端子10、12に電気的に接続している。金属層11a、11bは、貯留部17a、17bの底面に必要最小限の大きさで形成されているが、底面全体に形成してもよい。
このように、貫通電極を用いない方式で電気二重層キャパシタ1を構成することもできる。
凹状容器2は、樹脂製のシート材41〜45を形成して構成されている。
樹脂としては、例えば、PTFE(テトラフルオロエチレン)、PFA(ポリテトラフルオロエチレン)、FRP(繊維強化プラスチック)などを用いることができる。
PFAは、ステンレスと溶着し、PTFEは、強度が高いなど、樹脂に特有の性質があるため、例えば、シート材41をPTFE、シート材42、43をPFA、シート材44、45をPTFEにするといったように、異種の樹脂のシート材を組み合わせることができる。
金属層11a、11bは、凹状容器2の底面に曲げられて、金属層11a、11bの先端部分が端子10、12を形成する。
封口板3は、例えば、PTFEのシート材により構成され、レーザ溶接などにより、凹状容器2の開口部に溶着している。
金属層11a、11bの厚みは、導電ペーストにより均され、集電体18a、18bの上面は平らとなる。導電ペーストは多重塗装してもよい。
金属層11a、11bとして金属板を用いるとコストを低減することができる。
この例では、集電体18aと金属層11a、及び、集電体18bと金属層11bが、それぞれ、導電ペーストを固化して形成された貫通電極61a、61bにより電気的に接続されている。
まず、図8(a)に示したように、接合金属層8、貫通電極21、22、貯留部17a、17b、金属層11a、11b、端子10、12が形成された凹状容器2を用意する。
そして、貯留部17a、17bに導電ペーストを供給する。導電ペーストの供給量は、貯留部17a、17bの底面の全てを満たし、メニスカス19a、19bが形成される程度に設定されている。
図8(b)は、凹状容器2に導電ペーストを供給したところを上方から見たところを示している。貯留部17a、17bに固化すると集電体18a、18bとなる導電ペーストが貯留されている。
そして、180[℃]程度の温度に加熱すると、導電ペーストが固化し、導電ペーストが固化して集電体18a、18bとなり、電極5、6が貯留部17a、17bの中央部に固定される。
図示しないが、その後、電極5、6の間にセパレータ7を置き、電解質を供給する。更に、電解質を含浸した含浸部材31を電極5、6の上において、凹部13の開口部を封口板3で封口してろう付けすると電気二重層キャパシタ1が完成する。
封口板3で封口された凹状容器2は、凹部13が空洞部となるため、空洞部を有する容器として機能している。
金属層11及びこれに接合した貫通電極22は、前記空洞部から前記容器の外部に導通する第1の導電体として機能している。
集電体18は、前記空洞部内で前記第1の導電体と接合し、炭素を導電材とする第1の集電体として機能している。
電極6は、前記第1の集電体に接合する第1の電極として機能している。
金属層15の電極5と接しない部分52、及びこれと接合する接合金属層8、貫通電極21は、前記空洞部から前記容器の外部に導通する第2の導電体として機能している。
金属層15の電極5と接する部分51は、前記空洞部内で前記第2の導電体と接合する第2の集電体として機能している。
電極5は、前記第2の集電体に接合し、前記第1の電極と所定距離を隔てて面する第2の電極として機能している。
凹部13に封入される電解質は、前記第1の電極、及び第2の電極に接する電解質として機能している。
この場合、当該携帯電話は、電気二重層キャパシタ1で構成された電子部品と、主電源の電池を装着すると同時に前記電子部品に蓄電する蓄電手段と、メモリやクロックなどの所定の機能を発揮するほかの電子部品と、蓄電した電荷を放電してメモリやクロックに電力を供給するなど、前記蓄電した電荷を用いて前記他の電子部品に電力を供給する電力供給手段を備えた電子装置として機能している。
また、貯留部17に導電ペーストを供給して液面に電極6を設置し、その後、加熱して導電ペーストを固化させるため、当該製造工程は、前記貯留部に炭素を導電材とする導電ペーストを供給するステップと、前記供給した導電ペーストの上に第1の電極を設置するステップと、前記第1の電極が設置された導電ペーストを固化させて第1の集電体を形成するステップを有している。
更に、金属層15に電極5を接合し、凹部13に電解質を供給してセパレータ7と共に電極5を凹部13に設置するため、当該工程は、前記凹部に、第2の集電体と、前記第2の集電体に設置され、前記第1の電極と所定距離を隔てて対面する第2の電極と、前記第2の集電体に接合し、外部に導通する第2の導電体と、前記第1の電極、及び前記第2の電極に接する電解質と、を形成するステップを有している。
ろう付けして凹部13を封口板3で封口するため、当該工程は、前記凹部を封口するステップを有している。
2 凹状容器
3 封口板
5 電極
6 電極
7 セパレータ
8 接合金属層
9 金属層
10 端子
11 金属層
12 端子
13 凹部
15 金属層
17 貯留部
18 集電体
19 メニスカス
21、22 貫通電極
28 中間電極
31 含浸部材
33 突起部
41〜45 シート材
51、52 部分
61 貫通電極
100 電気二重層キャパシタ
102 凹状容器
103 封口板
105 負極電極
106 正極電極
107 セパレータ
108 接合金属層
109 金属層
110 負極端子
111 金属層
112 正極端子
113 凹部
115 金属層
Claims (7)
- 空洞部を有する容器と、
前記容器の底部に形成された凹型形状の貯留部と、
前記貯留部の底面から前記容器の外部に導通する第1の導電体と、
前記第1の導電体と接合し、前記貯留部内に当該貯留部の深さよりも浅く供給された炭素を導電材とする導電ペーストが固化することにより形成された第1の集電体と、
前記第1の集電体に接合する第1の電極と、
前記空洞部から前記容器の外部に導通する第2の導電体と、
前記空洞部内で前記第2の導電体と接合する第2の集電体と、
前記第2の集電体に接合し、前記第1の電極と所定距離を隔てて面する第2の電極と、
前記第1の電極、及び第2の電極に接する電解質と、
を具備し、
前記貯留部の内周は、前記第1の電極よりも、前記導電ペーストが供給された場合に内周面に形成される凹型のメニスカス程度大きく形成され、
前記第1の電極は、前記導電ペーストの供給により前記貯留部の内周面に形成された凹型のメニスカスにより位置決めされている、
ことを特徴とする電子部品。 - 前記第1の電極は正極であり、前記第2の電極は負極であることを特徴とする請求項1に記載の電子部品。
- 前記第1の集電体は、前記貯留部内で前記第1の導電体の全てを被覆していることを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の電子部品。
- 前記第1の集電体は、炭素を導電材とする部材が層状に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのうちの何れか1の請求項に記載の電子部品。
- 前記第2の集電体は、炭素を導電材とすることを特徴とする請求項1から請求項4までのうちの何れか1の請求項に記載の電子部品。
- 請求項1から請求項5までのうちの何れか1つの請求項に記載の電子部品と、
前記電子部品に蓄電する蓄電手段と、
所定の機能を発揮する他の電子部品と、
前記蓄電した電荷を用いて前記他の電子部品に電力を供給する電力供給手段と、
を具備したことを特徴とする電子装置。 - 空洞を形成するための凹部と、前記凹部内の底部に形成された導電ペーストを貯留する凹型形状の貯留部と、前記貯留部の底面から外部に導通する第1の導電体と、を有する凹状容器を形成するステップと、
前記貯留部に炭素を導電材とする導電ペーストを、前記貯留部の深さよりも浅く供給するステップと、
前記供給した導電ペーストの上に第1の電極を設置するステップと、
前記第1の電極が設置された導電ペーストを固化させて第1の集電体を形成するステップと、
前記凹部に、第2の集電体と、前記第2の集電体に設置され、前記第1の電極と所定距離を隔てて対面する第2の電極と、前記第2の集電体に接合し、外部に導通する第2の導電体と、前記第1の電極、及び前記第2の電極に接する電解質と、を形成するステップと、
前記凹部を封口するステップと、
を含み、
前記凹状容器を形成するステップでは、前記貯留部の内周を、前記第1の電極よりも、前記導電ペーストが供給された場合に内周面に形成される凹型のメニスカス程度大きく形成し、
前記第1の電極を設置するステップでは、前記導電ペーストの供給により前記貯留部の内周面に形成された凹型のメニスカスにより前記第1の電極を位置決めする、
ことを特徴とする電子部品の製造方法。
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