JP7396352B2 - 固体電池 - Google Patents

Description

本発明は、固体電池に関する。より具体的には、本発明は、パッケージ化された固体電池に関する。

従前より、繰り返しの充放電が可能な二次電池が様々な用途に用いられている。例えば、二次電池は、スマートフォンおよびノートパソコン等の電子機器の電源として用いられたりする。

二次電池では、充放電に寄与するイオン移動のための媒体として液体の電解質が一般に使用されている。つまり、いわゆる電解液が二次電池に用いられている。しかしながら、そのような二次電池においては、電解液の漏出防止点で安全性が一般に求められる。また、電解液に用いられる有機溶媒等は可燃性物質ゆえ、その点でも安全性が求められる。

そこで、電解液に代えて、固体電解質を用いた固体電池について研究が進められている。

特開２０１５－２２０１０７号公報 特開２００７－５２７９号公報

本願発明者は、固体電池では克服すべき課題が依然あることに気付き、そのための対策を取る必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを本願発明者は見出した。

固体電池は、電池反応を発現させる材料そのものを、外部環境から遮断し、水蒸気および異物の浸入や電池反応物質の漏洩を防止する構造が必要である。この点、二次電池として広く用いられているリチウムイオン電池については、例えばアルミラミネートフィルムをパウチとして用いて封止されている（以下では、かかるパウチを「アルミラミパウチ」とも称す）。アルミラミパウチから取り出された正負端子には、周辺回路基板を結線し、電池ごと一体化したパッケージとして供される。

かかるリチウムイオン電池では、アルミラミパウチが電池本体を保護している。電極から引き出されたタブのみがアルミラミパウチの外部に露出しており、タブを通じて電気を得る。しかしながら、アルミラミパウチは封止に供される“のりしろ部”を周囲に出っ張らせる必要があり、構造上パッケージ体積の小型化が困難である。また、周辺回路基板をアルミラミパウチの外側のスペースに格納してパッケージ化することも考えられるが、全体の体積低減には特に効かない。むしろ２重のパッケージ構造になることから、そのようなパッケージ化により無駄な体積が増えることにもなり兼ねない。

このようなことから、固体電池の封止では、リチウム電池のアルミラミパウチの考え方を踏襲することは必ずしも得策とはいえず、固体電池としてそのコンパクト化の観点などから新たな切り口で対応する必要がある。

本発明はかかる課題に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、封止特性を有しつつもコンパクト化に資する固体電池のパッケージ技術を提供することである。

本願発明者は、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記課題の解決を試みた。その結果、上記主たる目的が達成された固体電池の発明に至った。

本発明では、基板上において固体電池が被覆され、固体電池のための回路が基板上に設けられている、基板を備えた固体電池が提供される。

本発明に係る固体電池は、封止特性を有しつつもコンパクト化に好適な固体電池パッケージ品となっている。

より具体的には、水蒸気透過防止などの観点から、基板上にて固体電池が被覆されてパッケージ化が為されていると共に、コンパクト化の観点から“固体電池のための回路”が基板上に設けられている。つまり、基板の内部ではなく、基板の表面上に“固体電池のための回路”が設けられている。基板は、そもそもパッケージ化のために供されるところ、固体電池の周辺回路の設置にも利用するので、全体サイズは不都合に増していない。よって、本発明では、固体電池の封止を図りつつも全体としてコンパクトなパッケージ品がもたらされる。

図１は、固体電池の内部構成を模式的に示した断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る固体電池の構成を模式的に示した断面図である。 図３は、本発明の別の一実施形態（被覆絶縁膜および被覆無機膜から構成される被覆部材）に係る固体電池の構成を模式的に示した断面図である。 図４（ａ）～（ｄ）は、基板上に設けられた電池周辺回路の回路図（図４（ａ）：保護回路、図４（ｂ）：充電制御回路、図４（ｃ）：温度制御回路、図４（ｄ）：出力補償回路）である。 図５（ａ）～（ｃ）は、基板上に設けられた複数の電池周辺回路を組み合わせた回路図（図５（ａ）：充電制御・保護回路、図５（ｂ）：充電制御・保護・出力安定化電源回路、図５（ｃ）：充電制御・保護・出力安定化電源・出力補償回路）である。 図６Ａは、固体電池と横並びで回路が基板上に設けられる態様を説明するための模式的断面図である。 図６Ｂは、固体電池と横並びで回路が基板上に設けられる態様を説明するための模式的断面図である。 図７は、被覆絶縁膜の変更態様を説明するための模式的断面図である。 図８は、被覆無機膜の変更態様を説明するための模式的断面図である。 図９は、被覆無機膜の変更態様（金属パッド使用）を説明するための模式的断面図である。 図１０は、被覆絶縁膜および被覆無機膜の変更態様を説明するための模式的断面図である。 図１１は、本発明の別の一実施形態（被覆絶縁層のフィラー含有態様、被覆無機膜が支持基板にまで及ぶように大きく延在している態様、および、支持基板と被覆無機膜とが面一になっている態様）に係る固体電池の構成を模式的に示した断面図である。 図１２（ａ）～（ｄ）は、本発明の固体電池を得るプロセスを模式的に示した工程断面図である。 図１３は、塗布法で形成された被覆膜の形態を説明するための模式的断面図である。

以下、本発明の固体電池を詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図示する内容は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。

本発明の固体電池は、パッケージ化された固体電池に相当する。本明細書でいう「パッケージ化された固体電池」とは、広義には、外部環境から保護された固体電池を意味しており、狭義には、外部環境の水蒸気が固体電池の内部へと進入しないように封止されている固体電池のことを指している。好ましくは、そのような水分透過が防止された本発明の固体電池は、２次基板への実装に適するようにパッケージ化されており、特には表面実装に適するようにパッケージ化されている。よって、ある好適な態様では、本発明の電池はＳＭＤ（Surface Mount Device）タイプの電池となっている。

本明細書でいう「断面視」とは、固体電池を構成する各層の積層方向に基づく厚み方向に対して略垂直な方向から捉えた場合の形態（端的にいえば、厚み方向に平行な面で切り取った場合の形態）に基づいている。本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”および“左右方向”は、それぞれ図中における上下方向および左右方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材・部位または同じ意味内容を示すものとする。ある好適な態様では、鉛直方向下向き（すなわち、重力が働く方向）が「下方向」／「底面側」に相当し、その逆向きが「上方向」／「頂面側」に相当すると捉えることができる。

本発明でいう「固体電池」は、広義にはその構成要素が固体から構成されている電池を指し、狭義にはその構成要素（特に好ましくは全ての構成要素）が固体から構成されている全固体電池を指している。ある好適な態様では、本発明における固体電池は、電池構成単位を成す各層が互いに積層するように構成された積層型固体電池であり、好ましくはそのような各層が焼結体から成っている。なお、「固体電池」は、充電および放電の繰り返しが可能な、いわゆる「二次電池」のみならず、放電のみが可能な「一次電池」をも包含する。本発明のある好適な態様に従うと「固体電池」は二次電池である。「二次電池」は、その名称に過度に拘泥されるものではなく、例えば、蓄電デバイスなども包含し得る。

以下では、まず、本発明の固体電池の基本的構成について説明する。ここで説明される固体電池の構成は、あくまでも発明の理解のための例示にすぎず、発明を限定するものではない。

［固体電池の基本的構成］
固体電池は、正極・負極の電極層と固体電解質とを少なくとも有して成る。具体的には図１に示すように、固体電池１００は、正極層１１０、負極層１２０、およびそれらの間に少なくとも介在する固体電解質１３０から成る電池構成単位を含んだ固体電池積層体を有して成る。

固体電池は、それを構成する各層が焼成によって形成されるところ、正極層、負極層および固体電解質などが焼結層を成している。好ましくは、正極層、負極層および固体電解質は、それぞれが互いに一体焼成されており、それゆえ固体電池積層体が一体焼結体を成している。

正極層１１０は、少なくとも正極活物質を含んで成る電極層である。正極層は、更に固体電解質を含んで成っていてよい。ある好適な態様では、正極層は、正極活物質粒子と固体電解質粒子とを少なくとも含む焼結体から構成されている。一方、負極層は、少なくとも負極活物質を含んで成る電極層である。負極層は、更に固体電解質を含んで成っていてよい。ある好適な態様では、負極層は、負極活物質粒子と固体電解質粒子とを少なくとも含む焼結体から構成されている。

正極活物質および負極活物質は、固体電池において電子の受け渡しに関与する物質である。固体電解質を介してイオンは正極層と負極層との間で移動（伝導）して電子の受け渡しが行われることで充放電がなされる。正極層および負極層は特にリチウムイオンまたはナトリウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、固体電池は、固体電解質を介してリチウムイオンまたはナトリウムイオンが正極層と負極層との間で移動して電池の充放電が行われる全固体型二次電池であることが好ましい。

（正極活物質）
正極層に含まれる正極活物質としては、例えば、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、リチウム含有層状酸化物、および、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３、ＬｉＦｅＰＯ_４、および／またはＬｉＭｎＰＯ_４等が挙げられる。リチウム含有層状酸化物の一例としては、ＬｉＣｏＯ_２、および／またはＬｉＣｏ_１／３Ｎｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、および／またはＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４等が挙げられる。

また、ナトリウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質としては、ナシコン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、ナトリウム含有層状酸化物およびスピネル型構造を有するナトリウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも１種が挙げられる。

（負極活物質）
負極層１２０に含まれる負極活物質としては、例えば、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、ＮｂおよびＭｏから成る群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸化物、黒鉛－リチウム化合物、リチウム合金、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ならびに、スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも一種が挙げられる。リチウム合金の一例としては、Ｌｉ－Ａｌ等が挙げられる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、および／またはＬｉＴｉ_２（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。オリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３、および／またはＬｉＣｕＰＯ_４等が挙げられる。スピネル型構造を有するリチウム含有酸化物の一例としては、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等が挙げられる。

また、ナトリウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質としては、ナシコン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、オリビン型構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、およびスピネル型構造を有するナトリウム含有酸化物等から成る群から選択される少なくとも１種が挙げられる。

正極層および／または負極層は、導電助剤を含んでいてもよい。正極層および負極層に含まれる導電助剤として、銀、パラジウム、金、プラチナ、アルミニウム、銅およびニッケル等の金属材料、ならびに炭素などから成る少なくとも１種を挙げることができる。特に限定されるわけではないが、銅は、正極活物質、負極活物質および固体電解質材などと反応し難く、固体電池の内部抵抗の低減に効果を奏するのでその点で好ましい。

さらに、正極層および／または負極層は、焼結助剤を含んでいてもよい。焼結助剤としては、リチウム酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化ビスマスおよび酸化リンから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。

（固体電解質）
固体電解質は、リチウムイオンまたはナトリウムイオンが伝導可能な材質である。特に固体電池で電池構成単位を成す固体電解質は、正極層と負極層との間においてリチウムイオンまたはナトリウムイオンが伝導可能な層を成している。なお、固体電解質は、正極層と負極層との間に少なくとも設けられていればよい。つまり、固体電解質は、正極層と負極層との間からはみ出すように当該正極層および／または負極層の周囲においても存在していてもよい。具体的な固体電解質としては、例えば、ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物等が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物としては、Ｌｉ_ｘＭ_ｙ（ＰＯ_４）_３（１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、Ｍは、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、ＧａおよびＺｒから成る群より選ばれた少なくとも一種）が挙げられる。ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物の一例としては、例えば、Ｌｉ_１．２Ａｌ_０．２Ｔｉ_１．８（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。ペロブスカイト構造を有する酸化物の一例としては、Ｌａ_０．５５Ｌｉ_０．３５ＴｉＯ_３等が挙げられる。ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物の一例としては、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２等が挙げられる。

なお、ナトリウムイオンが伝導可能な固体電解質としては、例えば、ナシコン構造を有するナトリウム含有リン酸化合物、ペロブスカイト構造を有する酸化物、ガーネット型またはガーネット型類似構造を有する酸化物等が挙げられる。ナシコン構造を有するナトリウム含有リン酸化合物としては、Ｎａ_ｘＭ_ｙ（ＰＯ_４）_３（１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦２、Ｍは、Ｔｉ、Ｇｅ、Ａｌ、ＧａおよびＺｒから成る群より選ばれた少なくとも一種）が挙げられる。

固体電解質層は、焼結助剤を含んでいてもよい。固体電解質層に含まれる焼結助剤は、例えば、正極層・負極層に含まれ得る焼結助剤と同様の材料から選択されてよい。

（正極集電層および負極集電層）
正極層１１０および負極層１２０は、それぞれ正極集電層および負極集電層を備えていてもよい。正極集電層および負極集電層はそれぞれ箔の形態を有していてもよいが、一体焼成による固体電池の製造コスト低減および固体電池の内部抵抗低減などの観点から、焼結体の形態を有していてよい。なお、正極集電層および負極集電層が焼結体の形態を有する場合、導電助剤および焼結助剤を含む焼結体により構成されてもよい。正極集電層および負極集電層に含まれる導電助剤は、例えば、正極層および負極層に含まれ得る導電助剤と同様の材料から選択されてよい。正極集電層および負極集電層に含まれる焼結助剤は、例えば、正極層・負極層に含まれ得る焼結助剤と同様の材料から選択されてよい。なお、固体電池において、正極集電層および負極集電層が必須というわけではなく、そのような正極集電層および負極集電層が設けられていない固体電池も考えられる。つまり、本発明における固体電池は、集電層レスの固体電池であってもよい。

（端面電極）
固体電池には、一般に端面電極１５０が設けられている。特に、固体電池の側面に端面電極が設けられている。より具体的には、正極層１１０と接続された正極側の端面電極１５０Ａと、負極層１２０と接続された負極側の端面電極１５０Ｂとが設けられている（図１参照）。そのような端面電極は、導電率が大きい材料を含んで成ることが好ましい。端面電極の具体的な材質としては、特に制限されるわけではないが、銀、金、プラチナ、アルミニウム、銅、スズおよびニッケルから成る群から選択される少なくとも一種を挙げることができる。

［本発明の固体電池の特徴］
本発明の固体電池は、基板を備えた固体電池である。好ましくは、そのような本発明に係る電池は、パッケージ化された固体電池となっている。つまり、外部環境からの保護に資するパッケージ構造を固体電池が有している。特に、本発明では、固体電池が、その周辺回路（好ましくは固体電池制御のための回路）を支持基板上に配した状態で該周辺回路および支持基板と共にパッケージ化されている。

具体的には、基板上において固体電池が被覆されており、その固体電池のための回路が当該基板上に設けられている。特に、固体電池を支持する支持基板に回路が埋め込まれているのではなく、当該基板の表面上（特に主面上）に回路が配置されている。図２に本発明のパッケージ化電池の基本構成を示す。かかる図を参照すると、固体電池１００は、基板１０および被覆部材５０を備えており、さらには基板上の回路８０も全体として一体的に備えている。

回路８０は、固体電池のための周辺回路である。固体電池に関連する回路であれば、どのような種類の回路であってもよい。一例を挙げると、回路８０が保護回路および／または充放電制御回路となっていてよい。本発明では、そのような回路および支持基板とともに固体電池がワンパッケージ化している。図２に示す態様から分かるように、固体電池のための回路（特に固体電池を制御するための回路）が基板１０の主面に設けられており、当該回路が該基板の主面の面方向に延在していてよい。つまり、回路８０が、固体電池積層体の積層方向（即ち、固体電池の電極層の積層方向）に直交する方向に沿うように基板１０の主面上に配置されている。端的にいえば、基板主面に貼り付くように回路が設けられている。このように回路が設けられることによって、基板１０の主面を電池制御面としてより有効活用できる。また、回路と固体電池とが基板上で互いに近接しているので、そのような基板上の回路からの熱が固体電池に伝わり易く、その熱に起因して電池の充電効率が向上し得る効果も奏され得る。なお、本発明でいう「主面」とは、固体電池における電極層の積層方向に法線を有する面を指している。

図示するように、本発明に係るパッケージ品では、固体電池１００が全体に包囲されるように（固体電池を成す全ての面が外部に露出することのないように）、その周囲に基板１０および被覆部材５０が設けられている。このような封止形態ゆえ、本発明では、好ましくは水蒸気透過防止に資すべく固体電池がパッケージ化されている。特に、固体電池のための回路がパッケージ品として基板上に設けられた形態で水蒸気透過防止が図られている。

図２に示す形態から分かるように、基板１０は、少なくとも固体電池１００を支持する基板である。かかる“支持”に供すべく固体電池の主面を成す一方の側に近位となるように基板が位置付けられている。基板の主面サイズは、固体電池の主面サイズと同じというよりもむしろ固体電池の主面サイズよりも大きくなっていてよい。また、“基板”ゆえ全体として薄板状の形態を好ましくは有している。

本発明では、基板１０が、固体電池１００のみならず回路８０も該基板の表面上において支持している（図２参照）。つまり、本発明における基板１０は、固体電池１００および回路８０を共に支持する基板となっている。かかる態様ゆえ、基板２０を“支持基板”と称すこともできる（以下では基板のことを適宜「支持基板」と称して説明する）。

基板１０は、樹脂基板であってよく、あるいは、セラミック基板であってもよい。基板１０は特にシリコン基板でなくてもよい。ある好適な態様では基板１０が、セラミック基板となっている。つまり、基板１０はセラミックを含んで成り、それが基板の母材成分を占めるようになっている。セラミックから成る支持基板は、水蒸気透過防止に資するところ、実装における耐熱性などの点でも好ましい基板である。このようなセラミラック基板は、焼成を通じて得ることができ、例えばグリーンシート積層体の焼成によって得ることができる。これにつき、セラミック基板は、例えばＬＴＣＣ基板（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）であってよく、あるいは、ＨＴＣＣ基板（ＨＴＣＣ：High Temperature Co-fired Ceramic）であってもよい。あくまでも例示にすぎないが、基板の厚さは、２０μｍ以上１０００μｍ以下であってよく、例えば１００μｍ以上３００μｍ以下である。

被覆部材５０は、封止に供すべく、基板１０上の固体電池の頂面および側面を覆うように設けられていることが好ましい。また、図２に示すように、被覆部材５０は固体電池の側面を超えるように設けられていてよい。より好適な封止の観点でいえば、被覆部材５０は、図３に示すように被覆絶縁層３０および被覆無機膜４０から成ることが好ましい。例えば、固体電池１００の頂面および側面を覆うように被覆絶縁層３０が設けられ、その被覆絶縁層上に被覆無機膜４０が設けられていることが好ましい。特に水蒸気透過防止の特性が効果的に向上し得るからである。

換言すれば、被覆部材５０は、固体電池１００の頂面１００Ａおよび側面１００Ｂを少なくとも覆うように設けられた層であることが好ましい。図３に示されるように、支持基板１０上に設けられた固体電池１００は被覆部材５０によって全体として大きく包み込まれるようになっている。ある好適な態様では、固体電池１００の頂面１００Ａおよび側面１００Ｂにおける全電池面領域（少なくとも電池“頂面”領域および電池“側面”領域についていえば全て）に被覆部材５０が設けられており、図示するような断面視にて電池側面を超えて基板側に向けて延在するように被覆部材５０が設けられている。

上記説明から分かるように、本明細書でいう「頂面」とは、電池を構成する面のうちで相対的に上側に位置付けられる面のことを意味している。対向する主面が２つ存在するような典型的な固体電池を想定すると、本明細書でいう「頂面」とは、かかる主面の一方を指しており、特に支持基板に近位する主面（すなわち、後述するＳＭＤタイプの電池における実装面側）とは異なる側の主面のことを意味している。したがって、本発明でいう「固体電池の頂面および側面を覆うように設けられた」とは、固体電池を平面に据え置いたと仮定した場合、当該平面と接することになる面以外・面領域以外の電池面に対して少なくとも被覆部材が設けられていることを実質的に意味している。

被覆部材５０の被覆絶縁層３０は樹脂層に相当することが好ましい。つまり、被覆絶縁層３０は樹脂材を含んで成り、それが当該層の母材を成していることが好ましい。図示される態様から分かるように、これは支持基板１０上に設けられた固体電池が被覆絶縁層３０の樹脂材で封止されていることを意味している。このような樹脂材から成る被覆絶縁層３０は、被覆無機膜４０と相俟って好適な水蒸気バリアに資する。

被覆絶縁層３０の材質は、絶縁性を呈するものであればいずれの種類であってよい。例えば被覆絶縁層が樹脂を含んで成る場合、その樹脂は熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂のいずれであってもよい。特に制限されるわけではないが、被覆絶縁層の具体的な樹脂材としては、例えばエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂や液晶ポリマーなどを挙げることができる。あくまでも例示にすぎないが、被覆絶縁層の厚さは、３０μｍ以上１０００μｍ以下であってよく、例えば５０μｍ以上３００μｍ以下である。

被覆部材５０の被覆無機膜４０は、好ましくは被覆絶縁層３０を覆うように設けられている。かかる場合、被覆無機膜４０は、被覆絶縁層３０上に位置付けられているので、被覆絶縁層３０とともに、支持基板１０上の固体電池１００を全体として大きく包み込む形態を有している。

被覆無機膜４０は、薄膜形態を有することが好ましい。よって、被覆部材５０において、被覆無機膜４０の厚さは被覆絶縁層３０の厚さよりも小さくなっている。薄膜形態を有する無機層に資するものであれば、被覆無機膜４０の材質は特に制限されず、金属、ガラス、酸化物セラミックスまたはそれらの混合物などのいずれであってもよい。ある好適な態様では被覆無機膜４０が金属成分を含んで成っている。つまり、被覆無機膜４０が好ましくは金属薄膜となっている。あくまでも例示にすぎないが、被覆無機膜の厚さは、０．１μｍ以上１００μｍ以下であってよく、例えば１μｍ以上５０μｍ以下である。

薄膜形態を有する被覆無機膜４０はめっき膜であってよい。特に製法に依拠していえば、被覆無機膜４０は、乾式めっき膜であってよい。かかる乾式めっき膜は、物理的気相成長法（ＰＶＤ）や化学的気相成長法（ＣＶＤ）といった気相法で得られる膜であって、ナノオーダーまたはミクロンオーダーの非常に小さい厚さを有している。このような薄い乾式めっき膜は、よりコンパクトなパッケージ化に資する。乾式めっき膜は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、ケイ素／シリコン（Ｓｉ）およびＳＵＳなどから成る群から選択される少なくとも１種の金属成分・半金属成分、無機酸化物および／またはガラス成分などから成るものであってよい。このような成分から成る乾式めっき膜は、化学的および／または熱的に安定であるので、耐薬品性、耐候性および／また耐熱性などに優れ、長期信頼性がより向上した固体電池がもたらされ得る。なお、上記例示した材質から分かるように、被覆無機膜４０はタンタルからなっていなくてよい。

本発明では、固体電池を基板および被覆部材で包み込むように構成することによってパッケージ化している。特に、固体電池は表面実装に適するようにパッケージ化され、基板が端子基板となっていることが好ましい。支持基板が好ましくは端子基板になっているともいえる。これは、ある好適な態様に従った基板は、固体電池および周辺回路の支持基板を成すとともに、パッケージ化された固体電池の外部端子のための端子基板となっていることを意味している。

端子基板として支持基板を備える固体電池は、基板が介在するような形態で固体電池をプリント配線板および／またはマザーボードなどの別の２次基板上に実装することができる。例えば電子部品および／もしくはＩＣなどを備えたプリント配線板ならびに／またはマザーボードなどの外部基板に対して、端子基板として供し得る支持基板を備えた固体電池を実装してもよい。また例えば、半田リフローなどを通じで、支持基板を介して固体電池を表面実装できる。このようなことから、本発明のパッケージ化された固体電池は、ＳＭＤタイプの電池（即ち、表面実装品）であるといえる。特に端子基板がセラミック基板から成る場合では、本発明の固体電池は、耐熱性が高く、半田実装可能なＳＭＤタイプの電池となり得る。

端子基板ゆえ、基板が配線を有していることが好ましく、特に、上下表面・上下表層を電気的に結線する配線を備えていることが好ましい。つまり、ある好適な態様の支持基板は、当該基板の上下面を電気的に結線する配線を備え、パッケージ化された固体電池の外部端子のための端子基板となっている。端的にいえば、固体電池および回路を支持する支持基板は、基板の両主面を互いに電気接続する接続導通部を有していてよい。かかる態様では、固体電池からの外部端子への取り出しに支持基板の配線を使用できるので、金属タグで水蒸気バリア層でパッキングしながらパッケージ外部に取り出すといった必要がなく、外部端子の設計自由度が高くなっている。端子基板における配線は、特に制限されず、当該基板の上面と下面との間の電気的接続に資するものであれば、いずれの形態を有していてもよい。電気的接続に資するがゆえ、端子基板における配線は、基板の導電性部分１７であるともいえる（図２または図３参照）。そのような基板の導電性部分は、配線層、ビアおよび／またはランドなどの形態を有していてよい。例えば、図３に示す形態では、支持基板１０にビア１４および／またはランド１６が設けられている。ここでいう「ビア」は、支持基板の上下方向／基板厚み方向を電気的に接続するための部材を指しており、例えばフィルドビアなどが好ましく、また、インナービアの形態などであってもよい。また、ここでいう「ランド」は、支持基板の上側主面および／または下側主面に設けられた電気的接続のための端子部分・接続部分（好ましくはビアと接続されている端子部分・接続部分）を指しており、例えば角ランドであってよいし、あるいは、丸ランドなどであってもよい。

導電性部分１７を有する端子基板では、電池パッケージ品としての外部端子の引き出し位置をパッケージ下部で任意に設けることができる。また、図２および図３に示す形態から分かるように、そのような外部端子の引き出し形状は、実質的な凹凸無く、実装パッケージと同一面内で平滑な面として供すことができる。このような基板を備えた固体電池では、電池から比較的短い距離（好ましくは最短距離）でパッケージ外部に端子を取り出すことができるので、ロスの少ない電池パッケージ品がもたらされ得る。

本発明における端子基板は、対向する上面と下面とが互いに電気的に接続されている。よって、そのようなものであれば、端子基板の種類は特に制限されない。例えば、端子基板として、上下の結線が可能であり部品実装に資する基板を利用してもよい。あくまでも１つの例示であるが、上面と下面とが互いに電気的に接続されたインターポーザを用いてもよい（かかる場合、インターポーザの基板材質は、特にシリコンでなくてよく、セラミックであってよい）。

端子基板として支持基板を備える固体電池では、支持基板の配線と固体電池の端子部分とが互いに電気的に接続されている。つまり、支持基板の導電性部分と固体電池の端面電極とが互いに電気的に接続されている。例えば、固体電池の正極側の端面電極が、支持基板の正極側の導電性部分と電気的に接続されている一方、固体電池の負極側の端面電極が、支持基板の負極側の導電性部分と電気的に接続されている。これによって、支持基板の正極側および負極側の導電性部分（特に下側ランド／底面ランド）が、それぞれ、固体電池パッケージ品の正極端子および負極端子として供され得る。

本発明では、端子基板と固体電池との間の好適な電気的接続に資する部材が設けられていてよい。例えば、本発明の固体電池は、端面電極１５０と導電性部分１７とを互いに電気的に接続する導電性接続部材６０を基板上に更に有していてよい（図３参照）。導電性接続部材６０は、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）およびニッケル（Ｎｉ）などから成る群から選択される少なくとも１種を含んで成るペーストを用いて形成されるものであってよい。

図３に示す態様から分かるように、導電性接続部材６０（すなわち、固体電池の端面電極１５０と基板の配線などの導電性部分１７とを互いに電気的に接続する導電性接続部材６０）に起因してもたらされる“固体電池１００と基板１０との間の隙間”において回路８０が位置付けられている。かかる場合では、導電性接続部材６０に起因した隙間を回路８０の設置スペースとして有効活用できるので、固体電池の低背化に寄与し得る。

本発明の固体電池１００は、基板１０を用いて回路８０とともにパッケージ化されている点に少なくとも特徴を有する。つまり、本発明では、固体電池のための回路を構成する能動素子、受動素子および／または補助素子などが当該固体電池とともに基板上に配されることでパッケージ化されていてよい。能動素子としては、トランジスタ、ＩＣ、ダイオードおよびオペアンプなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。受動素子としては、抵抗、コイルおよびコンデンサなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。補助素子としては、コネクタ、端子、配線および線材などから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。このような回路素子は、チップ形態を有しているものであってもよい。

例えば、保護回路および／または充放電制御回路などの電池周辺回路のために用いられる回路素子が固体電池とともにパッケージ化されている。つまり、固体電池の過充電時の充電防止、過放電時の放電防止および／もしくは短絡時などの大電流放電の停止のための保護回路素子、ならびに／または、固体電池の充電および／もしくは放電を制御するための充放電制御回路素子などが固体電池とともに一体的にパッケージ化されている。端的にいえば、本発明において、基板上に設けられている回路は、固体電池の制御のための回路であってよい。なお、図２および図３に示すように、このような回路８０は基板１０の主面に接しつつも、固体電池１００自体には接しないようになっていてよい。これにより、電池と回路との物理的接触に起因する不都合な事象などを抑制することができる。

より広範に捉えれば、本発明では、保護回路、充電制御回路、温度制御回路、出力補償回路および出力安定化電源回路から成る群から選択される少なくとも一種の電池周辺回路が固体電池とともにパッケージ化されていてよい。

電池周辺回路が保護回路である場合、固体電池の過放電、過充電、過電流および／または過熱などを防止することができる。図４（ａ）は、基板上に設けられた回路が保護回路となる場合の回路図の一例を示す。あくまでも例示説明にすぎないが、保護回路では、所定の電圧または電流が過度にならないように制御される。

電池周辺回路が充電制御回路である場合、固体電池の充電を制御することができる。図４（ｂ）は、基板上に設けられた回路が充電制御回路となる場合の回路図の一例を示す。あくまでも例示説明にすぎないが、充電制御回路は、所望の定電流定電圧（ＣＣＣＶ）充電となるように制御する。

電池周辺回路が温度制御回路である場合、充放電効率を向上させるように固体電池を適正な温度に制御することができる。図４（ｃ）は、基板上に設けられた回路が温度制御回路となる場合の回路図の一例を示す。あくまでも例示説明にすぎないが、温度制御回路によって固体電池の温度が制御される場合、熱電対やサーミスタ等の温度検知手段によって固体電池の温度を検出し、それによって得られた温度情報をもとに、温度制御回路を介して熱電素子に電力を供給し、電池の加熱および／または冷却を行ってよい。

電池周辺回路が出力補償回路である場合、固体電池の内部インピーダンスを低く抑えることができ、電池電圧の低下を緩和することができる。図４（ｄ）は、基板上に設けられた回路が出力補償回路となる場合の回路図の一例を示す。

上記回路は、単体の機能を有するように設けられてよいものの、複数の機能を有するように組み合わせて設けられてもよい。例えば、複数のサブ回路を組み合わせて設けることで、固体電池の制御に対して各回路の特性を付与することができる。図示する例示態様として、図５（ａ）に充電制御回路および保護回路の組合せ、図５（ｂ）に充電制御回路、保護回路および出力安定化電源回路との組合せ、図５（ｃ）に充電制御回路、保護回路、出力安定化電源回路および出力補償回路との組合せを示す。なお、出力安定化電源回路は、ＤＣ－ＤＣコンバータが組み込まれたものとなっていてよい。

本発明に係るパッケージ品では、固体電池１００を支持する基板１０上に回路８０が設けられている。つまり、固体電池パッケージを構成する基板（すなわち「電池パッケージ基板」）の内部でなく、当該基板の表面上に固体電池専用の回路が配置されている。回路は、かかる電池パッケージ基板上に設けられていればよく、それゆえ、図３に示す形態に特に限らず、図６Ａおよび図６Ｂに示される形態であってもよい。

図３に示される形態では、基板１０と固体電池１００との間に回路８０が位置付けられている。つまり、基板上に設けられた固体電池は、その下側面と基板との間に隙間を有しており、かかる隙間に対して回路が設けられている。図６Ａおよび図６Ｂは、基板１０と固体電池１００との間ではないものの、固体電池１００と横並びで回路８０が基板１０の表面上に設けられている。つまり、固体電池が設けられた基板主面につき、その固体電池とオーバーラップしない非電池設置領域に回路が設けられている。

本発明は、同一基板を介して固体電池と、その電池専用の周辺回路とが一体化している。図３ならびに図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、同一基板ゆえ、専用回路と固体電池とが基板上にて互いに隣接して配置されている。ここでいう「互いに隣接して配置されている」とは、広義には、回路と固体電池とが近接した位置関係を有することを意味しており、狭義には、固体電池の直ぐ真下または直ぐ真横となるように回路が基板上に配置されていることを意味している。図示される形態から分かるように、パッケージ品として回路が設けられているものの、パッケージ品全体としてサイズが不必要に大きくなっていない。つまり、本発明では、コンパクトな固体電池パッケージ品となっており、より好適なＳＭＤ（表面実装デバイス）がもたらされている。

より具体的な態様でいえば、固体電池を制御するための回路として、ＩＣおよび／または他のチップ部品などの各種電子部品ならびに配線などが設けられていてよい。例えば、保護回路および／または充放電制御回路のためのＩＣおよび／または他のチップ部品などに代表される各種電子部品８０ならびに配線などが固体電池１００と隣接して基板の主面上に設けられている。

ここで、回路にＩＣなどが含まれていることは、その回路による制御効果以外にも発熱利用の効果が奏され得ることを意味している。回路のチップ部品などは熱を発生し得るが、本発明はその熱を有効利用できる。具体的には、回路と固体電池とが基板上にて互いに隣接して配置されているので、そのような基板上の回路からの熱が固体電池に伝わり易くなっており、その熱に起因して電池の充電効率が向上し得る効果も奏され得る。

図３ならびに図６Ａおよび図６Ｂの各形態について詳述しておく。

図３に示される形態では、基板１０と固体電池１００との隙間部分に回路８０が位置付けられている。上述したように、本発明の固体電池では、端面電極１５０と導電性部分１７とを互いに電気的に接続する導電性接続部６０が好ましくは設けられているが、かかる導電性接続部６０に起因して形成される隙間部分に回路８０が位置付けられている。固体電池と支持基板とが互いにオーバーラップする領域範囲に回路が設けられているので、回路のための電子部品や配線などの存在によりパッケージ品が嵩高くなるということはなく、コンパクトな電池パッケージ品の実現に特に寄与し易い。

コンパクトな電池パッケージ品についていえば、基板の平面視サイズ（電池が搭載されている基板主面サイズ）は、固体電池の平面視サイズ（電池主面サイズ）と略同じになっているか、それよりも大きくなっていることが好ましい。また、回路サイズよりも基板の平面視サイズの方が大きくなっていることが好ましい。例えば、基板の平面視サイズをＳ１とし、固体電池の平面視サイズをＳ２とすると、１．１×Ｓ２＜Ｓ１＜１．５×Ｓ２であってよく、それゆえ１．１×Ｓ２＜Ｓ１＜１．４×Ｓ２、１．１×Ｓ２＜Ｓ１＜１．３×Ｓ２、または１．１×Ｓ２＜Ｓ１＜１．２×Ｓ２などであってよい。基板の平面視サイズが固体電池の平面視サイズよりも大きいと、固体電池および回路の支持の点で好ましいだけでなく、基板の主面が大きくなり回路の設計自由度がより高いものとなり得る。

図３に示す態様では、固体電池１００の直下となる基板１０の主面上に回路８０が設けられているので、固体電池１００と回路８０とが互いに特に近接している。よって、回路からの熱が固体電池に効率的に伝わり易く、固体電池の充電効率が向上し得る効果が特に奏され易い。

基板と固体電池との間の導電性接続部材６０は、固体電池と基板（特に、端子基板）との相互の電気的接続に資するだけでなく、固体電池と基板との間にもたらされる回路設置用の隙間形成に寄与する。したがって、導電性接続部材がスペーサを成しており、それゆえ、このような接続部材は導電性スペーサに相当する。換言すれば、本発明の好適な態様では、基板と固体電池との間において導電性スペーサを有しているといえる。導電性スペーサは、例えば金属成分を含んで成る部材である。そのような金属成分としては、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）およびニッケル（Ｎｉ）などから成る群から選択される金属成分を例示的に挙げることができる。

導電性スペーサは、単一パーツから構成されていてよく、あるいは、少なくとも２つのパーツから構成されていてもよい。例えば、導電性スペーサは、はんだ付けにてフラックス洗浄を要しない無洗浄タイプの部材（以下では、「無洗浄タイプ接合材」とも称する）を有するものであってよい。特に、導電性スペーサの少なくとも一部が無洗浄タイプ接合材となっていてよい。これにつき、固体電池と直接的に接する部分が無洗浄タイプ接合材を含んでいてよい。無洗浄タイプの接合材は、パッケージ化プロセスに起因して設けられるものである。具体的には、無洗浄タイプの接合材は、回路を基板に設けた後にてフラックス洗浄を行わずに固体電池を基板へと実装することによって設けることができる。

本発明に係るパッケージ品では、基板と固体電池との間に樹脂材が設けられていてもよい。つまり、導電性スペーサなどの導電性接続部材の介在に起因して形成される「固体電池と支持基板との間隙」において樹脂材が設けられていてもよい。特に図３に示される態様では、基板と固体電池との間において回路を除いた隙間部分が埋められるように樹脂材３０’が設けられていてよい。例えば、図３に示されるような断面視において、導電性接続部６０の内側にて基板１０と固体電池１００との間の隙間を満たすように樹脂材３０’が設けられていてよい。なお、図示する形態から分かるように、基板１０と固体電池１００との間の隙間を満たす樹脂材３０’は被覆無機膜４０の内側に位置付けられている。

樹脂材は、熱硬化性樹脂材または熱可塑性樹脂材のいずれであってもよい。特に制限されるわけではないが、被覆絶縁層と同様、例えばエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂や液晶ポリマーなどを挙げることができる。これにつき、基板と固体電池との間の樹脂材は、上述の被覆部材（特に被覆絶縁層）と一体的に設けられてもよい。換言すれば、被覆絶縁層３０’は、固体電池１００の頂面および側面上に設けられているだけでなく、固体電池１００の底面と支持基板１０の上面との間に位置する間隙にも設けられていてもよい。このような樹脂材は、本発明に係るパッケージ品にて、基板と固体電池との間の回路を好適に保護する保護材として機能し得る。また、基板と固体電池との間の隙間が樹脂材で埋められていると、その絶縁効果に起因して回路の信頼性向上も奏され得る。よって、かかる樹脂材は、回路保護材とも称すことができる。

図６Ａおよび図６Ｂに示される形態では、基板と固体電池との隙間部分ではなく、それ以外となる基板上に回路が設けられている。固体電池が設置されている基板主面のうちで、電池設置領域からずれた基板領域に回路が設けられている。

図６Ａおよび図６Ｂの形態は、図３の形態と同様で同一基板上に固体電池専用の周辺回路が設けられているが、固体電池と基板との隙間ではないのでパッケージ品全体として高さ方向寸法の低減化を図り易い。

図６Ａでは、固体電池のための回路８０が被覆部材５０で覆われている。より具体的には、かかる回路８０に用いられるＩＣやチップ部品などの各種電子部品などが被覆部材５０で覆われている。特に、そのような回路８０の各種電子部品が被覆部材５０の被覆絶縁層３０で覆われた形態となっていることが好ましい。一方、図６Ｂでは、固体電池のための回路８０が被覆部材５０で覆われてはいない。より具体的には、基板上に設けられる回路８０に用いられるＩＣおよび／またはチップ部品などの各種電子部品などは被覆部材５０で覆われていない。封止の観点をより重視するのであれば、図６Ａのように回路８０が被覆部材５０で覆われている方が好ましいものの、回路に用いられる電子部品のサイズによっては、被覆絶縁層３０による封止に適さない場合があり得る。サイズの大きい電子部品を被覆絶縁層３０で被覆すると、必然的に被覆絶縁層３０の厚みが増してしまい、封止部が大きくなってしまうからである。なお、図６Ｂに示される態様においては、固体電池を封止している被覆部材と異なる別の被覆部材でもって、個別に回路が封止されてもよい。

このように本発明では固体電池がその回路とともにワンパッケージ化している特徴があるが、水蒸気透過防止の点でも本発明は特徴を有している。以下これについても詳述しておく。

本発明の固体電池は、支持基板、被覆絶縁層および被覆無機膜によってパッケージ化されているところ、水蒸気透過防止性が特に優れた電池となっている。つまり、本発明に係る電池パッケージ品では、支持基板上の固体電池の頂面および側面を覆う被覆絶縁層ならびに被覆無機膜に少なくとも起因して、水蒸気による電池特性の劣化（より具体的には、外部環境の水蒸気が混入して固体電池の特性が劣化してしまう事象）がより確実に防止されている。つまり、固体電池の内部の成分に対するバリアの意図というよりも、好ましくは固体電池の周囲の外部環境の水蒸気の侵入を防ぐパッケージ層として被覆絶縁層および被覆無機膜が設けられている。

好ましくは、被覆無機膜は、水蒸気バリア膜となっている。つまり、固体電池への水分進入を阻止するバリアとして好ましくは供されるように被覆無機膜が固体電池の頂面および側面を覆っている。好ましくは、被覆無機膜は図示される断面視のように基板の主面（即ち、回路が設けられている基板面）を超えるように延在していてよい。これにより、基板主面上の回路に対して被覆無機膜がより好適な水蒸気バリアとして供されることになる。本明細書でいう「バリア」とは、広義には、外部環境の水蒸気が被覆無機膜を通過して固体電池にとって不都合な特性劣化を引き起すことがない程度の水蒸気透過の阻止特性を有することを意味しており、狭義には、水蒸気透過率が１．０×１０^－３ｇ／（ｍ^２・Ｄａｙ）未満となっていることを意味している。よって、端的にいえば、水蒸気バリア膜は、好ましくは０以上１．０×１０^－３ｇ／（ｍ^２・Ｄａｙ）未満の水蒸気透過率を有しているといえる。なお、ここでいう「水蒸気透過率」は、アドバンス理工（株）社製、型式GTms-1のガス透過率測定装置を用いて、測定条件は４０℃ ９０％ＲＨ 差圧１ａｔｍによって得られた透過率のことを指している。ある好適な態様に従った本発明は、支持基板と全固体電池と非導電性材と水蒸気バリア層で構成された電池パッケージ品となっており、特に、周辺回路のコンデンサ、抵抗、ＩＣなどの電子部品が水蒸気バリア層の内側において格納されている電池パッケージ品となっている。

被覆絶縁層と被覆無機膜とが互いに一体化していてよい。よって、被覆無機膜は、被覆絶縁層とともに固体電池のための水蒸気バリアを成している。つまり、一体化した被覆絶縁層と被覆無機膜との組合せによって、外部環境の水蒸気の固体電池への侵入がより好適に防止されている。つまり、被覆無機膜は被覆絶縁層と相俟って、水蒸気バリア層となっていると共に、被覆絶縁層も被覆無機膜と相俟って水蒸気バリアになっているといえる。

本発明において、固体電池を支持する支持基板は、固体電池の下側（底側）を覆うように位置付けられているので、かかる下側（底側）からの水蒸気透過防止に資する。つまり、支持基板は、好ましくは、水蒸気バリア基板となっている。ここでいう「バリア」も、上記と同様の意味であり、外部環境の水蒸気が被覆無機膜を通過して固体電池にとって不都合な特性劣化を引き起こすことがない程度の水蒸気透過の阻止特性を有することを意味しており、狭義には、基板の水蒸気透過率が１．０×１０^－３ｇ／（ｍ^２・Ｄａｙ）未満となっていることを意味している。よって、水蒸気バリア基板は、好ましくは０以上１．０×１０^－３ｇ／（ｍ^２・Ｄａｙ）未満の水蒸気透過率を有している。このように、支持基板が水蒸気バリア基板となる場合、基板自体でバリア効果が奏されるので、基板の底面側には被覆無機膜が設けられていない態様も考えられる。換言すれば、被覆無機膜は、固体電池を大きく包み込むように設けられているといえども、支持基板の一部（具体的には、底面）に対しては設けられていない態様も考えられる（つまり、ある好適な態様では、被覆無機膜が電池パッケージ品の大部分の面に設けられているといえども、全ての面に対して設けられていなくてよい）。

支持基板がセラミック基板となる場合、支持基板の水蒸気透過防止の効果が奏され易くなる。支持基板が水蒸気バリア特性を有する場合、固体電池の上側および側方側からの水蒸気透過が主に被覆絶縁層および被覆無機膜によって防止され得る一方、固体電池の下側（底側）からの水蒸気透過は主に支持基板によって防止され得る。支持基板が好ましくは端子基板であることに鑑みれば、固体電池の下側（底側）からの水蒸気透過防止は主に端子基板によって為されているといえる。なお、図３に示す態様から分かるように、下側（底側）からの水蒸気透過は、支持基板１０のみならず、その上面に設けられた被覆絶縁層３０’との組合せによっても防止され得る。

別の切り口で捉えてみると、例えば図３に示す態様から分かるように、固体電池１００の端面電極１５０は、被覆絶縁層３０と被覆無機膜４０と支持基板１０との組合せによってその周囲が囲まれている。つまり、固体電池１００の端面電極１５０の周囲は、それら３つの部材が成す組合せによって包み込まれるように封止されているといえる。よって、固体電池１００の端面電極１５０から外部環境の水蒸気が進入する虞などはより確実に防止されている。このような封止は、固体電池の端面電極が焼結金属系から成る場合に特に有利となり得る。なぜなら、そのような端面電極では、材料、形態や製法プロセスなどによってはポア・欠陥などが生じている場合もあり得、空気中の水蒸気透過にとって必ずしも十分となっていない場合もあり得るからである。

なお、支持基板が樹脂基板である場合であっても、水蒸気バリア基板となり得る。樹脂基板そのものが水蒸気バリア基板を成すことが考えられる。また、例えば、金属層（あくまでも１つの例示であるが銅箔などの金属箔）が樹脂基板に設けられることによって基板の水蒸気透過防止効果をより高めることができる。よって、このような態様では、樹脂基板が、電池パッケージ品の水蒸気バリア基板としてより好適なものとなり得る。

ある１つの態様では、支持基板上の固体電池が被覆絶縁層を介した被覆無機膜で覆われた形態を有しているところ、被覆絶縁層が緩衝材の役目も果たし得る。具体的には、充放電や熱膨張などに起因した固体電池の膨張収縮が生じた場合であっても、その影響が直接的に被覆無機膜には及ばず、被覆絶縁層が介在することで緩衝効果で影響が緩和され得る。よって、被覆無機膜などの薄膜であっても、クラックなどの発生が減じられ、より好適な水蒸気バリアがもたらされ得る。これは、被覆絶縁層が樹脂材を含んで成る場合に特にいえ、樹脂材から成る被覆絶縁層は、そのような緩衝効果が大きくなり得る。

被覆絶縁層は、上記の固体電池の膨張収縮の影響がより効果的に抑制される弾性率を有していてよい。つまり、固体電池の膨張収縮に起因したクラックなどの発生を減じるべく、比較的低い弾性率を呈する被覆絶縁層が設けられてよい。例えば、被覆絶縁層の弾性率は１ＭＰａ以下、より具体的には０．５ＭＰａ以下または０．１ＭＰａ以下などであってよい。かかる弾性率の下限値は、特に制限はなく例えば１０Ｐａである。ここでいう「弾性率」は、いわゆるヤング率［Ｐａ］のことを指しており、その値はＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｋ ７１６１やＪＩＳ Ｋ ７１８１等）に則った手法によって得られる値を意味している。

なお、被覆絶縁層３０は、図３に示す形態に限らず、図７に示すような形態であってもよい。つまり、被覆絶縁層３０が、基板１０の側面上にまで及んでいてもよい。換言すれば、固体電池１００の頂面および側面を覆っている被覆絶縁層３０が、基板１０の側面を覆っていてもよい。これは、被覆無機膜４０だけでなく、被覆絶縁層３０も基板の側面上にまで延在していることを意味する。つまり、被覆無機膜および被覆絶縁層の双方は、図７に示される断面視のように、基板の主面（即ち、回路が設けられている基板面）を超えるように延在していてよい。これにより、基板主面上の回路に対して被覆無機膜および被覆絶縁層がより好適な水蒸気バリアとして供されることになる。なお、このような被覆無機膜および被覆絶縁層の延在形態は、固体電池の膨張収縮に起因した被覆絶縁層の不都合な剥離の回避にも寄与し得る。これについて詳述しておく。図３に示す形態で固体電池の膨張収縮（特に固体電池の積層方向における膨張収縮）が過度になる場合、被覆絶縁層３０と基板１０の主面との接合界面（特に、積層方向に直交する方向に沿って最外縁を成すような接合界面ａ）を起点にして、被覆絶縁層３０が基板１０から剥離する現象が生じ易くなるが、図７に示す形態ではそのような虞が減じられる。図７に示される被覆絶縁層３０は基板１０の主面との間で最外縁を成すような接合面を形成しておらず、それゆえ、固体電池の積層方向の膨張収縮による不都合な影響が被覆絶縁層３０に及ぼされにくいからである。

剥離についていえば、被覆無機膜４０もまた基板に対する剥離がより生じにくいものとなっていてよい。例えば、被覆無機膜４０は、図８に示すような形態であってもよい。具体的には、被覆無機膜４０が、基板１０の側面上から更に基板１０の下側主面にまで及んでいてよい。かかる場合、被覆無機膜４０と基板１０との接合面積が相対的に増えることになり、被覆無機膜４０が剥離に対してより強いものとなる。つまり、図示する断面視において、被覆無機膜４０は基板１０の外輪郭に沿うような屈曲形態を有している。また、基板がセラミックなどから成る場合、被覆無機膜４０と基板１０との接合をより強固にすべく金属パッドを介在させてもよい。例えば、基板上に金属パッド１９を設け、その金属パッド１９に及ぶように被覆無機膜４０を設けてもよい（図９参照）。このような金属パッド１９は、図示するように、例えば基板１０の裏側主面（すなわち底側主面）の周縁に設けられていてよい。

さらにいえば、被覆絶縁層３０および被覆無機膜４０は図１０に示すような形態を有していてもよい。具体的には、被覆絶縁層３０が基板１０の側面まで覆っていると共に、被覆無機膜４０が基板１０の下側主面にまで及んでいてよい。つまり、固体電池１００の頂面および側面を覆う被覆絶縁層３０が基板１０の側面にまで延在していると共に、被覆絶縁層３０上の被覆無機膜４０が基板１０の側方を超えて基板１０の下側主面にまで延在していてよい。このような形態の場合、水分透過（外部から固体電池積層体へと至るような水分透過）がより好適に防止された電池パッケージ品がもたらされ得る。

また、本発明における電池パッケージ品では、水蒸気透過が防止されているといえども、それに資する部材は、被覆絶縁層と一体化した被覆無機薄膜、および、薄板形状を有し得る支持基板であるので、パッケージ・サイズは、不都合に大きくならない。つまり、水蒸気透過が図られつつもコンパクトなパッケージ品がもたらされ得る。これは、本発明の固体電池は、水蒸気透過が防止されたエネルギー密度の高い電池（パッケージ化された電池）として供され得ることを意味している。

本発明の固体電池は、種々の態様で具現化され得る。例えば、以下の態様が考えられる。

（多層配線板の態様）
かかる態様では、支持基板が多層配線板の形態を有している。つまり、配線が複数層に及ぶ支持基板によって固体電池が支持されている。

基板が多層配線を有していると、パッケージ品として外部端子の設計自由度が増すことになる。つまり、電池パッケージ品の底面の任意の箇所に外部端子を位置付けることができる。

支持基板で配線が設けられている箇所又はその近傍は、配線と支持基板ボディ部との異種材の界面の箇所であり、水蒸気透過を意図せず引き起こす箇所になってしまう場合があるものの、支持基板が多層配線板の形態を有していると、水蒸気進入経路に相当し得る“水蒸気透過性が相対的に高い箇所”が長くなる。あくまでも例示にすぎないが、そのような水蒸気進入経路がコンデンサ端子構造（長くとも２００μｍ程度）の水蒸気透過経路長に達し得る。つまり、支持基板が多層配線板の形態を有する場合、外部環境から固体電池に至るまでの水分経路につき移動抵抗（水分が受け得る抵抗）が大きくなり、外部環境から水蒸気がより進入し難くなり、ひいては、水蒸気透過がより好適に防止された固体電池が実現され得る。ある好適な態様では、多層配線板における上下配線を直列ビアでつなぐのではなくビア位置を左右にずらして、上下方向に延在する配線を蛇行させるようにしてもよい。これにより、ビアが長くなれば水蒸気進入経路をより長くすることが可能となり、水蒸気進入のより好適な防止につながる。

（フィラー含有の態様）
かかる態様では、被覆部材５０の被覆絶縁層３０（図１１参照）がフィラーを含んでいる。被覆絶縁層３０が樹脂材から成る場合、そのような樹脂材中に無機フィラー３５が好ましくは分散している。

フィラーは、好ましくは、被覆絶縁層中に混ぜ込まれて被覆絶縁層の母材材質（例えば樹脂材）と複合一体化している。フィラーの形状は、特に制限されず、粒状、球状、針状、板状、繊維状および／または不定型などであってよい。フィラーの大きさも、特に制限されず、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であってよく、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満のナノフィラー、１００ｎｍ以上１０ｕｍ未満のミクロフィラー、あるいは、１０μｍ以上１００μｍ以下のマクロフィラーなどであってよい。フィラーの材質としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム等の金属酸化物、マイカ等の鉱物、および／またはガラス等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

フィラーは水蒸気透過防止フィラーとなっていることが好ましい。ある好適な態様では、被覆絶縁層は、その樹脂材質中に水蒸気透過防止フィラーを含んで成る。これにより、被覆絶縁層が、被覆無機膜とともに更に好適な水蒸気透過バリアとして供され易くなる。

水蒸気透過防止フィラーは、特に限定するわけではないが、板状のフィラーなどであってよい。また、水蒸気透過防止フィラーは、シリカもしくはアルミナなどの材質を有するものであってよい。更には、合成マイカなどのマイカ系などの材質を有するものであってもよい。樹脂材質中に含まれる水蒸気透過防止フィラーは、より好適な水蒸気透過防止に資すべく、被覆絶縁層の全体基準で含有量が５０重量％以上９５重量％以下となっていることが好ましく、例えば６０重量％以上９５重量％以下あるいは７０重量％以上９５重量％以下などとなっていてよい。

（スパッタ膜の態様）
かかる態様では、被覆部材５０の被覆無機膜４０（図１１参照）がスパッタ膜となっている。つまり、被覆絶縁層を覆うように設けられる乾式めっき膜としてスパッタリング薄膜が設けられている。

スパッタ膜は、スパッタリングによって得られる薄膜である。つまり、ターゲットにイオンをスパッタリングしてその原子を叩き出して被覆絶縁層上に堆積させた膜が被覆無機薄膜として用いられている。

かかるスパッタ膜は、ナノオーダーないしはマイクロオーダーの非常に薄い形態を有しつつも、緻密および／または均質な膜となるので、固体電池のための水蒸気透過バリアに好ましい。また、スパッタ膜は、原子堆積により成膜されたものゆえ付着力が比較的高く、被覆無機薄膜とより好適に一体化し得る。よって、スパッタ膜は、被覆絶縁層とともに固体電池のための水蒸気バリア膜をより好適に構成し易い。つまり、被覆絶縁層とともに固体電池の頂面および側面を少なくとも覆うように設けられているスパッタ膜は、外部環境の水蒸気が固体電池へと進入しないためのバリアとしてより好適に供され得る。

ある好適な態様では、スパッタ膜は、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）およびＴｉ（チタン）から成る群から選択される少なくとも１種を含んで成り、その膜厚は、１μｍ以上１００μｍ以下、例えば５μｍ以上５０μｍ以下である。また、特に限定されるわけではないが、スパッタ膜は、固体電池の頂面に位置する局所箇所および側面に位置する局所箇所のいずれであっても実質的に同じ厚さ寸法を有していていることが好ましい。外部環境の水蒸気の電池浸入をパッケージ品全体としてより均一に防止できるからである。

なお、このようなスパッタ膜に代表される乾式めっき膜は、水蒸気バリアの観点から、より好適な厚みで実現することができる。例えば、スパッタリングの回数を相対的に増やすことでより厚い膜として供すことができる一方、スパッタリングの回数を相対的に減らすことでより薄い膜として供することもできる。また、例えばスパッタリングに際してターゲットの種類を変えることなどを通じて積層構造を備えた被覆無機膜として供すこともできる。

なお、乾式めっき膜上には湿式めっき膜が設けられてもよい。つまり、被覆無機膜４０が乾式めっき膜および湿式めっき膜から構成されていてよい。湿式めっき膜は、乾式めっき膜よりも成膜速度が一般に速い。したがって、厚みの大きい膜を被覆無機膜として設ける場合などにおいては、乾式めっき膜を湿式めっき膜と組み合わせることで効率的な膜形成を行うことができる。

（製法起因の態様）
かかる態様では、固体電池が、そのパッケージ化に特に起因した特徴を有している。本発明のパッケージ化された固体電池は、後述する製法で得られるところ、それに起因した特徴を有している。

例えば、本発明の固体電池において、被覆無機膜は、被覆絶縁層を覆うように設けられているが、支持基板にまで及ぶように大きく設けられている。具体的には、図１１に示すように、パッケージ化された固体電池１００の断面視において、被覆無機膜４０が被覆絶縁層３０を超えて支持基板１０の側面１０Ａ上にまで及んでいる。図示する断面視の形態から分かるように、これは、被覆無機膜４０が被覆絶縁層３０と支持基板１０との境界を越える位置にまで延在していることを意味している。よって、このような被覆無機膜は、被覆絶縁層とともに固体電池の水蒸気透過バリアとしてより好適に供され得る。かかる態様の固体電池は、支持基板上の固体電池を被覆絶縁層で被覆することで得られる前駆体を被覆無機膜でさらに大きく被覆することで得ることができる。つまり、そのような大きな被覆形成に起因して、被覆無機膜４０が被覆絶縁層３０を超えて支持基板１０の側面１０Ａ上にまで及ぶことになる。例えば、支持基板上の固体電池を被覆絶縁層で被覆することで得られる前駆体に対してスパッタリングを全体的に施すことによって、そのような特異な形態の被覆無機膜を得ることができる。なお、図１１に示すような断面視においては、電池パッケージ品の側面における被覆無機膜４０は、真っ直ぐに延在する形態（断面視で捉えて上下方向に真っ直ぐ延在するような形態）を有しているが、本発明は必ずしもそれに限定されない。例えば断面視において、被覆絶縁層３０の側方外面３０Ａが全体的に支持基板１０の側面１０Ａよりも僅かに内側（左右方向・水平方向に僅かに内側）に位置付けられたような場合にあっては、それに応じて被覆無機膜４０が延在することになる。つまり、断面視において被覆無機膜４０が仮に上方から下方へと向かう方向に延在すると捉えた場合、被覆無機膜４０が被覆絶縁層３０と支持基板１０との境界の近傍で僅かに外側に広がって延在するような形態であってもよい。

ある好適な態様では、固体電池と基板との一体化物の底側面において、支持基板と被覆無機膜とは面一になっている。つまり、パッケージ化された固体電池の底側面において、好ましくは支持基板１０と被覆無機膜４０とは面一になっている（図１１参照）。つまり、固体電池のパッケージ品の実装面は、支持基板の表面レベルと、被覆無機膜のレベルとが同一または実質的に同一となっている。このような“面一”の特徴は、上記前駆体が適当な台などに置かれた状態で被覆無機膜が形成されたことに起因する。

“面一”の特徴を有する固体電池は、パッケージ品として実装面が好適に平坦化・平滑されていることを意味し、それゆえ、より好適な実装特性（特にＳＭＤ特性）を有し易い。つまり、被覆絶縁層３０を超えて支持基板１０の側面１０Ａ上にまで及んで支持基板１０と面一となっている被覆無機膜４０は、水蒸気透過防止に好適に寄与するだけでなく、より好適な表面実装特性にも寄与し得る。

以上説明を行った固体電池については、その利点を次のように要約することもできる。尚、以下の利点は、あくまでも例示であって限定されるものではなく、また、付加的な利点があってもよい。

・周辺回路込みでパッケージ・サイズを小さくでき、エネルギー密度が高い電池パッケージ品として供すことができる。
・固体電池と周辺回路との配線距離を短くでき、回路途中で不具合発生率を減らせて信頼性が高い電池パッケージ品を得ることができる。
・支持基板に実装された電子部品は、水蒸気バリアされているだけでなく、剛性度の高い支持基板に固定化されているので熱応力／たわみ落下振動衝撃などの物理的応力に強い。
・周辺回路と支持基板との電気的接点は、半田系の高信頼性接点材料で接合され得るので、信頼性が高い電池パッケージ品を得ることができる。
・多端子電子デバイスを含む周辺回路を信頼性の高く一体化でき、固体電池込みで小型モジュール化できる。
・多端子を一平面の自由な位置にＳＭＤ可能なランドで配置できる。よって、マザーボードの設計自由度が向上し、高密度化が可能となる。
・電池と直接的に接する接合材として無洗浄接合材（半田付けの後にフラックス洗浄を行う必要のない接合材）を用いることで、製造過程において、電子部品実装／洗浄後に固体電池を実装できる。よって、電子部品は、より安価で、実装面積を高密度化できる信頼性の高い半田で接合してもフラックス洗浄が可能となる。一方、固体電池は必ず無洗浄での接合が必要であるところ、パッケージ内で電池もＳＭＤ部品もともに最適な接合材で実装が可能となる。
・全固体電池を水蒸気から守るバリア膜が広域に隙間無くカバーしているので、外部環境の水蒸気による特性劣化を防止できる。
・ＳＭＤタイプの表面実装部品として、あらゆる電子機器に半田搭載できる。特に、耐熱性および／または耐薬品性が向上したＳＭＤとして半田搭載できる。
・ＳＭＤタイプの場合であって、支持基板が実装のため表面に耐候性処理（例えば、Ｎｉ／Ａｕなどのめっき処理）が施される場合においては、かかる耐候性処理に起因して水蒸気透過防止の効果がより向上する。

［固体電池の製造方法］
本発明の対象物は、正極層、負極層、およびそれらの電極間に固体電解質を有する電池構成単位を含んだ固体電池を調製し、次いで、その固体電池を周辺回路と共にパッケージ化するプロセスを経ることで得ることができる。

かかる固体電池の製造は、パッケージ化の前段階に相当する固体電池自体（以下では、「パッケージ前電池」とも称する）の製造と、支持基板の調製と、パッケージ化とに大きく分けることができる。

≪パッケージ前電池の製造方法≫
パッケージ前電池は、スクリーン印刷法等の印刷法、グリーンシートを用いるグリーンシート法、またはそれらの複合法により製造することができる。つまり、パッケージ前電池自体は、常套的な固体電池の製法に準じて作製してよい（よって、下記で説明する固体電解質、有機バインダ、溶剤、任意の添加剤、正極活物質、負極活物質などの原料物質は、既知の固体電池の製造で用いられているものを用いてよい）。

以下では、本発明のより良い理解のために、ある１つの製法を例示説明するが、本発明は当該方法に限定されない。また、以下の記載順序など経時的な事項は、あくまでも説明のための便宜上のものにすぎず、必ずしもそれに拘束されるわけではない。

（積層体ブロック形成）
・固体電解質、有機バインダ、溶剤および任意の添加剤を混合してスラリーを調製する。次いで、調製されたスラリーからシート成形によって、焼成後の厚みが約１０μｍのシートを得る。
・正極活物質、固体電解質、導電助剤、有機バインダ、溶剤および任意の添加剤を混合して正極用ペーストを作成する。同様にして、負極活物質、固体電解質、導電助剤、有機バインダー、溶剤および任意の添加剤を混合して負極用ペーストを作成する。
・シート上に正極用ペーストを印刷し、また、必要に応じて集電層および／またはネガ層を印刷する。同様にして、シート上に負極用ペーストを印刷し、また、必要に応じて集電層および／またはネガ層を印刷する。
・正極用ペーストを印刷したシートと、負極用ペーストを印刷したシートとを交互に積層して積層体を得る。なお、積層体の最外層（最上層・最下層）についていえば、それが電解質層でも絶縁層でもよく、あるいは、電極層であってもよい。

（電池焼結体形成）
積層体を圧着一体化させた後、所定のサイズにカットする。得られたカット済み積層体を脱脂および焼成に付す。これにより、焼結された積層体を得る。なお、カット前に積層体を脱脂および焼成に付し、その後にカットを行ってもよい。

（端面電極形成）
正極側の端面電極は、焼結積層体における正極露出側面に対して導電性ペーストを塗布することを通じて形成できる。同様にして、負極側の端面電極は、焼結積層体における負極露出側面に対して導電性ペーストを塗布することを通じて形成できる。正極側および負極側の端面電極は、焼結積層体の主面にまで及ぶように設けると、次工程において実装ランドに小面積で接続できるので好ましい（より具体的には、焼結積層体の主面にまで及ぶように設けられた端面電極は、折り返し部分を当該主面に有することになるが、そのような折り返し部分を支持基板へと電気接続させることができる）。端面電極の成分としては、銀、金、プラチナ、アルミニウム、銅、スズおよびニッケルから選択される少なくとも一種から選択され得る。

なお、正極側および負極側の端面電極は、積層体の焼結後に形成することに限らず、焼成前に形成し、同時焼結に付してもよい。

以上の如くの工程を経ることによって、最終的に所望のパッケージ前電池を得ることができる。

≪部品実装された支持基板の調製≫
（支持基板の調製）
支持基板の調製は、例えば、複数のグリーンシートを積層して焼成することによって得ることができる。これは支持基板がセラミック基板である場合に特にいえる。支持基板の調製は、例えばＬＴＣＣ基板の作成に準じで行うことができる。

端子基板として供される支持基板はビアおよび／またはランドを有していたりする。このような場合、例えば、グリーンシートに対してパンチプレスまたは炭酸ガスレーザなどによって孔（径サイズ：約５０μｍ～約２００μｍ）を形成し、その孔に導電性ペースト材料を充填したり、あるいは、印刷法などを実施することを通じてビア、ランドおよび／または配線層などの導電性部分／配線の前駆体を形成してよい。特に、周辺回路の部品実装に供すべく支持基板の表面にランドなどが設けられることが好ましい。また、支持基板は、水蒸気透過防止層として電気的接続が為されていない非接続金属層を有している場合がある。かかる場合、非接続金属層となる金属層（その前駆体）をグリーンシート上に形成しておいてよい。かかる金属層は印刷法で形成してもよいし、あるいは、金属箔などを配置することで形成してもよい。次いで、そのようなグリーンシートを所定の枚数重ねて熱圧着することによってグリーンシート積層体を形成し、グリーンシート積層体を焼成に付すことによって、支持基板を得ることができる。なお、ランドなどは、グリーンシート積層体の焼成後において形成することもできる。

あくまでも１つの例示にすぎず本発明を制限するものではないが、支持基板をセラミック基板として得る場合のグリーンシートについて詳述しておく。グリーンシート自体は、セラミック成分、ガラス成分および有機バインダ成分を含んで成るシート状部材であってよい。例えば、セラミック成分としては、アルミナ粉末（平均粒径：０．５～１０μｍ程度）であってよく、ガラス成分としては、ホウケイ酸塩ガラス粉末（平均粒径：１～２０μｍ程度）であってよい。そして、有機バインダ成分としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコールおよび塩化ビニル樹脂から成る群から選択される少なくとも１種以上の成分であってよい。あくまでも例示にすぎないが、グリーンシートは、アルミナ粉末４０～５０ｗｔ％、ガラス粉末を３０～４０ｗｔ％、および、有機バインダ成分１０～３０ｗｔ％であってよい（グリーンシートの全重量基準）。また、別の観点で捉えるとすると、グリーンシートは、固体成分（アルミナ粉末５０～６０ｗｔ％およびガラス粉末を４０～５０ｗｔ％：固体成分の重量基準）と有機バインダ成分との重量比、即ち、固体成分重量：有機バインダ成分重量が８０～９０：１０～２０程度となっているものであってもよい。グリーンシート成分としては、必要に応じてその他の成分が含まれていてよく、例えば、フタル酸エステル、および／またはフタル酸ジブチルなどのグリーンシートに柔軟性を付与する可塑剤、グリコールなどのケトン類の分散剤や有機溶剤などが含まれていてよい。各グリーンシートの厚さ自体は３０μｍ～５００μｍ程度であってよい。

以上の如くの工程を経ることによって、最終的に所望の支持基板を得ることができる。

（支持基板への回路形成）
まず、上記で得られた支持基板に対して半田材を供する。より具体的には、基板表面に設けられたランドに例えばメタルマスクして半田ペーストを塗布する。次いで、固体電池のための周辺回路を設ける。より具体的には、電池周辺回路に必要な能動素子、受動素子および／または補助素子といった電子部品などを基板の所定位置にマウントする。また、導電性スペーサなど、固体電池と支持基板との電気的接続（正極接続および負極接続）に資すると共に、それらの間における間隙形成に資する部材（例えば、ジャンパーピン、金属ピラーや金属の塊などの高さ調整端子ピン）もマウントする。このような所望のマウントが完了したら、支持基板をリフロー半田付けに付し、フラックス洗浄を行う。以上より、回路形成済みの支持基板が得られる。

なお、支持基板自体は、水蒸気透過率が１．０×１０^－３ｇ／（ｍ^２・Ｄａｙ）未満を有するものであれば、予め基板形態を有している基板を用いてよい。また、別法にて、水蒸気透過率が１．０×１０^－３ｇ／（ｍ^２・Ｄａｙ）未満を有し、表面に回路を備えるプリント配線基板、ＬＴＣＣ基板、またはＨＴＣＣ基板などを利用してもよい。

≪パッケージ化≫
図１２（ａ）～（ｄ）には、パッケージ化によって本発明の固体電池を得る工程が模式的に示されている。パッケージ化には、上記で得られた固体電池１００（以下では「パッケージ前電池」とも称する）および支持基板１０が用いられる（図１２（ａ））。

まず、支持基板に設けた導電性スペーサ６０’に、固体電池１００と支持基板１０との電気的接続に資する接続部材６０''を形成し、それを通じて固体電池１００を基板実装する（図１２（ｂ））。具体的には、導電性スペーサ（固体電池の正極および負極との接続にそれぞれ資する正極側および負極側の導電性スペーサ）上に例えばＡｇ導電性ペーストをディスペンサーで供給する。そして、固体電池の正極側および負極側の端面電極の底部分をそれぞれ正極側および負極側の導電性スペーサ上に載せ、Ａｇ導電性ペーストと密着させて、硬化させることで接合を行う。より具体的に例示説明しておくと、支持基板の表面に設けた正極側の導電性スペーサと固体電池の正極側の端面電極の折り返し部分とが整合するとともに、負極側の導電性スペーサと固体電池の負極側の端面電極の折り返し部分とが整合するように位置合わせを行い、Ａｇ導電性ペーストを介して接合結線する。このような接合材は、Ａｇ導電ペーストの他、ナノペーストや合金系ペースト、ロー材など、形成後にフラックスなどの洗浄を必要としない導電性ペーストであれば、それを用いることができる。電池接続材としてこのような導電性ペーストを用いることによって、結果として最終的な導電性スペーサ６０が無洗浄タイプの部材６０''を有することになる。

次いで、図１２（ｃ）に示すように、支持基板１０上の固体電池１００が覆われるように被覆絶縁層３０を形成する。それゆえ、支持基板上の固体電池が全体的に覆われるように被覆絶縁層の原料を供する。被覆絶縁層が樹脂材から成る場合、樹脂前駆体を支持基板上に設けて硬化などに付して被覆絶縁層を成型する。ある好適な態様では、金型で加圧に付すことを通じて被覆絶縁層の成型を行ってもよい。例示にすぎないが、コンプレッション・モールドを通じて支持基板上の固体電池を封止する被覆絶縁層を成型してよい。一般的にモールドで用いられる樹脂材であるならば、被覆絶縁層の原料の形態は、顆粒状でもよく、また、その種類は熱可塑性であってもよい。なお、このような成型は、金型成型に限らず、研磨加工、レーザー加工および／または化学的処理などを通じて行ってもよい。

次いで、図１２（ｄ）に示すように、被覆無機膜４０を形成する。具体的には、「個々の固体電池１００が支持基板１０上にて被覆絶縁層３０で覆われた被覆前駆体」に対して被覆無機膜４０を形成する。例えば、乾式めっきを実施し、被覆無機膜として乾式めっき膜を形成してよい。より具体的には、乾式めっきを実施し、被覆前駆体の底面以外（即ち、支持基板の底面以外）の露出面に対して被覆無機膜を形成する。ある好適な態様では、スパッタリングを実施し、スパッタ膜を被覆前駆体の底面以外の露出外面に形成する。

以上のような工程を経ることによって、回路を備えつつも支持基板上の固体電池が被覆絶縁層および被覆無機膜で全体的に覆われたパッケージ品を得ることができる。つまり、本発明に係る「パッケージ化された固体電池」を最終的に得ることができる。

このようなパッケージ化についていえば、固体電池の端子引き出しが、設計的にも接合プロセス的にも比較的容易であるといった利点がある。また、固体電池が小型化するほど、電池に対するパッケージの面積割合が小さくなるが、本発明に係わるパッケージ化ではこのエリアが極端に小さくできるため特に小容量の電池の小型化に資するものとなり得る。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。

例えば、上記説明では、支持基板のランドが上側と下側とで１対１対応となった形態が示された図面を用いたが、本発明は特にこれに限定されない。ビアで接続された上側ランドと下側ランドについて、それらの個数が互いに異なっていてもよい。例えば、ビアで互いに接続された上側ランドと下側ランドの対につき、上側ランドが１つに対して、下側ランドが２つまたはそれ以上となっていてもよい。これにより、本発明に係る電池パッケージ品として、設計自由度がより高いＳＭＤが実現され得る。

また、上記説明では、基板と固体電池との間に形成される隙間部分が主に導電性スペーサによってもたらされる態様について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、固体電池の端面電極もまた基板と固体電池との間の隙間形成に寄与し得る。具体的には、固体電池の端面電極が、焼結積層体の端面のみならず主面の一部にまで延在する場合、その主面上の端面電極部分の厚さが、基板と固体電池との間の隙間形成に寄与することになる。また、端面電極が、基板と固体電池との間の隙間形成に特に寄与する適当な脚部材を備えるものであってもよい。

さらには、上記説明では、基板上の固体電池は、それを構成する各層の積層方向が基板の主面の法線方向に沿った形態となっていることを前提としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、固体電池の積層方向が基板の主面の法線方向と直交するような向きで固体電池が基板に設けられてもよい。かかる場合、固体電池の膨張収縮（特に固体電池の積層方向の膨張収縮）に起因して電池が基板上の回路に接触するといった不都合な事象はより生じにくくなる。

さらには、上記説明では、コンプレッション・モールドを通じて基板上の固体電池を大きく封止するように被覆絶縁層を成型する態様について説明したが、本発明はこれに限定されない。被覆絶縁層は、例えばスプレー噴霧などの塗布法を利用して形成してよい。塗布法を用いる場合、図１３に示されるように、被覆絶縁層３０の断面視形状は、基板１０およびその上の固体電池１００の輪郭が比較的大きく反映されたものとなり得る。この場合、かかる被覆絶縁層３０上に設けられた被覆無機膜４０の断面視形状もまた基板１０およびその上の固体電池１００の輪郭が比較的大きく反映されたものとなり得る。

さらには、必要に応じて、被覆無機膜のさび防止などの観点から付加的な被膜を被覆無機膜上に設けてもよい。例えば、樹脂などから形成される有機被膜を被覆無機膜上に設けてよい。
尚、上述のような本発明は、次の態様を包含していることを確認的に述べておく。
第１態様：基板を備えた固体電池であって、
前記基板上において前記固体電池が被覆されており、該固体電池のための回路が該基板上に設けられている、
固体電池。
第２態様：前記固体電池のための前記回路が前記基板の主面に設けられており、該回路が該主面の面方向に延在している、第１態様の固体電池。
第３態様：前記回路と前記固体電池とが前記基板上にて互いに隣接して配置されている、第１態様または第２態様の固体電池。
第４態様：前記回路として、前記固体電池のための保護回路、充電制御回路、温度制御回路、出力補償回路および出力安定化電源回路から成る群から選択される少なくとも一種が設けられている、第１態様～第３態様のいずれかの固体電池。
第５態様：前記固体電池の頂面および側面を覆うように被覆絶縁層が設けられ、該被覆絶縁層上に被覆無機膜が設けられている、第１態様～第４態様のいずれかの固体電池。
第６態様：前記被覆無機膜が、断面視にて、前記回路が設けられている基板面を超えるように延在している、第１態様～第５態様のいずれかの固体電池。
第７態様：前記被覆無機膜および前記被覆絶縁層の双方が、断面視にて、前記回路が設けられている基板面を超えるように延在している、第１態様～第５態様のいずれかの固体電池。
第８態様：前記基板は、前記固体電池および前記回路の双方を該基板の表面で支持する支持基板となっている、第１態様～第７態様のいずれかの固体電池。
第９態様：前記基板が、該基板の上下面を電気的に結線する配線を備え、前記固体電池の外部端子のための端子基板となっている、第１態様～第８態様のいずれかの固体電池。
第１０態様：前記基板と前記固体電池との間に前記回路が位置付けられている、第１態様～第９態様のいずれかの固体電池。
第１１態様：前記基板と前記固体電池との間では前記回路を除いた隙間部分が埋まるように樹脂材が設けられている、第１０態様の固体電池。
第１２態様：前記基板と前記固体電池との間に導電性スペーサを有して成る、第１０態様または第１１態様の固体電池。
第１３態様：前記導電性スペーサは、半田付けにおいてフラックス洗浄を要しない無洗浄タイプの部材を有する、第１２態様の固体電池。
第１４態様：前記固体電池の端面電極と前記基板の前記配線とを互いに接続する導電性接続部材に起因した前記固体電池と前記基板との隙間に前記回路が位置付けられている、第９態様の固体電池。
第１５態様：前記被覆無機膜が金属薄膜である、第５態様に従属する第６態様～第１４態様のいずれかの固体電池。
第１６態様：前記被覆絶縁層が樹脂材を含んで成る、第５態様に従属する第６態様～第１５態様のいずれかの固体電池。
第１７態様：前記固体電池と前記基板との一体化物の底側面において、前記基板と前記被覆無機膜とが面一になっている、第５態様に従属する第６態様～第１６態様のいずれかの固体電池。
第１８態様：前記基板がセラミックを含んで成る、第１態様～第１７態様のいずれかの固体電池。
第１９態様：前記固体電池が焼結体から構成されている、第１態様～第１８態様のいずれかの固体電池。
第２０態様：前記固体電池の正極層および負極層は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な層となっている、第１態様～第１９態様のいずれかの固体電池。

本発明のパッケージ化された固体電池は、電池使用や蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、本発明のパッケージ化された固体電池は、エレクトロニクス実装分野で用いることができる。また、電気・電子機器などが使用される電気・情報・通信分野（例えば、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンおよびデジタルカメラ、活動量計、アームコンピューター、電子ペーパー、ＲＦＩＤタグ、カード型電子マネー、スマートウォッチなどの小型電子機などを含む電気・電子機器分野あるいはモバイル機器分野）、家庭・小型産業用途（例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野）、大型産業用途（例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野）、交通システム分野（例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野）、電力系統用途（例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野）、医療用途（イヤホン補聴器などの医療用機器分野）、医薬用途（服用管理システムなどの分野）、ならびに、ＩｏＴ分野、宇宙・深海用途（例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野）などにも本発明の電極を利用することができる。

１０ 支持基板
１４ ビア
１６ ランド
１７ 支持基板の導電性部分（基板配線）
１９ 金属パッド
３０ 被覆絶縁層
３０’ 被覆絶縁層（特に固体電池と支持基板との間の被覆絶縁層）
３５ フィラー
４０ 被覆無機膜
５０ 被覆部材
６０ 導電性接続部
８０ 固体電池のための回路
１００ 固体電池
１００Ａ 固体電池の頂面（上面）
１００Ｂ 固体電池の側面
１１０ 正極層
１２０ 負極層
１３０ 固体電解質
１５０ 端面電極
１５０Ａ 正極側の端面電極
１５０Ｂ 負極側の端面電極
２００ 電池パッケージ品（パッケージ化された固体電池）

Claims (17)

1. 基板を備えた固体電池であって、
   前記基板上において前記固体電池が被覆されており、該固体電池のための回路が該基板上に設けられており、
   前記基板と前記固体電池との間に前記回路が位置付けられており、
   前記基板と前記固体電池との間では前記回路を除いた隙間部分が埋まるように樹脂材が設けられており、
   前記回路として、前記固体電池のための保護回路、充電制御回路、温度制御回路、出力補償回路および出力安定化電源回路から成る群から選択される少なくとも一種が設けられている、固体電池。
2. 前記固体電池のための前記回路が前記基板の主面に設けられており、該回路が該主面の面方向に延在している、請求項１に記載の固体電池。
3. 前記回路と前記固体電池とが前記基板上にて互いに隣接して配置されている、請求項１または２に記載の固体電池。
4. 前記固体電池の頂面および側面を覆うように被覆絶縁層が設けられ、該被覆絶縁層上に被覆無機膜が設けられている、請求項１～３のいずれかに記載の固体電池。
5. 前記被覆無機膜が、断面視にて、前記回路が設けられている基板面を超えるように延在している、請求項４に記載の固体電池。
6. 前記被覆無機膜および前記被覆絶縁層の双方が、断面視にて、前記回路が設けられている基板面を超えるように延在している、請求項４または５に記載の固体電池。
7. 前記基板は、前記固体電池および前記回路の双方を該基板の表面で支持する支持基板となっている、請求項１～６のいずれかに記載の固体電池。
8. 前記基板が、該基板の上下面を電気的に結線する配線を備え、前記固体電池の外部端子のための端子基板となっている、請求項１～７のいずれかに記載の固体電池。
9. 前記基板と前記固体電池との間に導電性スペーサを有して成る、請求項１～８のいずれかに記載の固体電池。
10. 前記導電性スペーサは、半田付けにおいてフラックス洗浄を要しない無洗浄タイプの部材を有する、請求項９に記載の固体電池。
11. 前記固体電池の端面電極と前記基板の前記配線とを互いに接続する導電性接続部材に起因した前記固体電池と前記基板との隙間に前記回路が位置付けられている、請求項８に記載の固体電池。
12. 前記被覆無機膜が金属薄膜である、請求項４に従属する請求項５～１１のいずれかに記載の固体電池。
13. 前記被覆絶縁層が樹脂材を含んで成る、請求項４に従属する請求項５～１２のいずれかに記載の固体電池。
14. 前記固体電池と前記基板との一体化物の底側面において、前記基板と前記被覆無機膜とが面一になっている、請求項４に従属する請求項５～１３のいずれかに記載の固体電池。
15. 前記基板がセラミックを含んで成る、請求項１～１４のいずれかに記載の固体電池。
16. 前記固体電池が焼結体から構成されている、請求項１～１５のいずれかに記載の固体電池。
17. 前記固体電池の正極層および負極層は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な層となっている、請求項１～１６のいずれかに記載の固体電池。

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