JPWO2008099872A1 - Ｉｃモジュールシステム - Google Patents

Abstract

ＩＣモジュールシステムは、直流主電源の両端にそれぞれ接続される第１及び第２の主配線と、ＩＣモジュールと、ＩＣモジュールに接続されている第１及び第２のモジュール配線と、直流主電源とは別個に設けられ、有機ラジカル電池を備える分散直流電源と、分散直流電源の両端にそれぞれ接続されている第１及び第２の分散配線と、を有する。第１の主配線は、第１のモジュール配線と第１の分散配線とに接続する。第２の主配線は、第２のモジュール配線と第２の分散配線とに接続する。

Description

本発明は、直流電力が供給されて動作するＩＣ（集積回路）モジュールを備えるＩＣモジュールシステムに関し、特に、充放電可能な二次電池からなる分散電源を備えるＩＣモジュールシステムに関する。

半導体集積回路は、一般に、直流電源から供給される電力によって動作する。特定の機能を実現するために、例えばＣＰＵ（中央処理ユニット）やメモリＩＣなどのいくつかの半導体集積回路を組み合わせて使用することもある。そこで、１または複数の半導体集積回路からなって一体のものとして構成されたものをＩＣモジュールと呼ぶ。

近年、ＩＣモジュールにおける実装の高密度化、高集積化が進んでおり、それとともに、ＩＣモジュール内に含まれる、例えばメモリやＣＰＵにおける微細化、高集積化も進んでいる。これらの技術の進展に伴い、ＩＣモジュールに動作電源として印加される電圧に関し、以下の式（Ａ１）に示すような電圧変動ΔＶが問題となってきており、電圧変動ΔＶを所定値以下に抑えることが求められている。

ここでΔＲは抵抗変動であり、ΔＣは容量変動であり、ｉは電流を示し、ｔは時間を示している。このような電源電圧の変動は、現象としては、停電等によって電力供給が途絶えることと類似している。

ＳＲＡＭ（スタティック型ランダムアクセスメモリ）等の揮発性メモリにおいては、停電等によって電力供給が途絶すると、そのメモリに蓄積されているデータが消失する。このようなデータ消失を防止するために、メモリに近接して補助電源を設けて停電時にはその補助電源からの電力をメモリに供給することが行われている。補助電源としては電池やコンデンサなどの蓄電デバイスを使用することが一般的である。例えば、特開平２−１２８２０９号公報（特許文献１）には、揮発性メモリでのデータ消失の問題を解決するために、揮発性メモリと並列に電気二重層コンデンサを配置することが記載されている。特開２００５−１８８２５号公報（特許文献２）には、揮発性メモリと並列に、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池を配置することが記載されている。特開平５−８９２６０号公報（特許文献３）には、集積回路チップをデュアルインライン型のパッケージに封止する場合に、そのパッケージにボタン型のリチウム一次電池を受け入れるソケットを設け、ソケットに装着された電池からの電力によって集積回路チップ内のメモリ回路のバックアップを行うことが記載されている。

ところで、ＳＲＡＭ等の揮発性メモリにおいてデータ保持に必要な電流は小さく、１Ｍビット程度の記憶容量のメモリでは、データ保持に必要な電流は高々数μＡ〜数十μＡである。そのため、メモリバックアップの用途には、電気二重層コンデンサのように容量の小さな蓄電デバイス、あるいは、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池のように出力電流値の小さな蓄電デバイスでも対応が可能であった。

しかしながら式（Ａ１）で問題となっていることは、ＩＣモジュールに印加される電圧の変動である。例えば、ＩＣモジュールに含まれるＣＰＵは、駆動時に十数ｍＡ〜数十ｍＡの電流が必要であり、補助電源として高出力特性を有するものを必要とする。一方、比較的長時間（数１０秒〜数分）にわたる電圧変動に対しては、補助電源として高容量特性を有するものであることが必要とされる。特開平２−１２８２０９号公報で示された電気二重層キャパシタは、ＣＰＵなどを含むＩＣモジュールに対する補助電源として用いるには容量が小さい、という課題を有する。また、特開２００５−１８８２５号公報で示されたニッケル水素電池、リチウムイオン電池は、出力電流値が低すぎる、すなわち高出力特性を有しない、という課題を有する。同様に、特開平５−８９２６０号公報に記載された構成も、小型のリチウム一次電池を使用するので、容量の点でも出力電流値の点でも不十分である。
特開平２−１２８２０９号公報 特開２００５−１８８２５号公報 特開平５−８９２６０号公報 特開２００２−１５１０８４号公報 特開２００２−３０４９９６号公報

電圧変動に対してＩＣモジュールに一定電圧を供給するために、補助電源として以下の性能を有することが要求される：
（１）十数ｍＡ〜数十ｍＡの出力電流を数十秒〜数分間にわたって供給可能であり、その際に出力電圧は一定である；
（２）ＩＣモジュールとともに実装するために、補助電源の厚さとしては望ましくは２ｍｍ以下である。

そこで本発明の目的は、ＩＣモジュールを有するＩＣモジュールシステムであって、ＩＣモジュールに電力を供給する電源の電圧変動を吸収してＩＣモジュールに対して一定電圧を供給可能な補助電源を備えたＩＣモジュールシステムを提供することにある。

本発明の目的は、直流主電源の両端に対してそれぞれ接続される第１及び第２の主配線と、ＩＣモジュールと、ＩＣモジュールに直流電力を供給するためにＩＣモジュールに接続されている第１及び第２のモジュール配線と、直流主電源とは別個に設けられ、有機ラジカル電池を備える分散直流電源と、分散直流電源の両端にそれぞれ接続されている第１及び第２の分散配線と、を有し、第１の主配線と第１のモジュール配線が接続され、第１の主配線と第１の分散配線が接続され、第２の主配線と第２のモジュール配線が接続され、第２の主配線と第２の分散配線が接続されている、ＩＣモジュールシステムによって達成される。

本発明によれば、直流主電源から直流電力が供給されるとともにＩＣモジュールと補助電源とを備えるＩＣモジュールシステムにおいて、補助電源すなわち分散直流電源として有機ラジカル電池を使用することにより、直流主電源側での電圧変動によらず、長時間にわたってＩＣモジュールに大電流で一定電圧を供給できるようになる。

本発明の一例示実施形態のＩＣモジュールシステムの構成を示す回路図である。 本発明の別の例示実施形態のＩＣモジュールシステムの構成を示す回路図である。 薄型有機ラジカル電池の斜視図である。 薄型有機ラジカル電池の内部構成を示す分解斜視図である。 実施例１のＩＣモジュールシステムを示す斜視図である。 実施例２のＩＣモジュールシステムを示す斜視図である。 実施例３のＩＣモジュールシステムを示す斜視図である。 実施例４のＩＣモジュールシステムを示す断面図である。 実施例５のＩＣモジュールシステムを示す断面図である。

本発明の基本的な例示実施形態において、ＩＣモジュールシステムは、直流主電源の両端に対してそれぞれ接続される第１及び第２の主配線と、ＩＣモジュールと、ＩＣモジュールに直流電力を供給するためにＩＣモジュールに接続されている第１及び第２のモジュール配線と、直流主電源とは別個に設けられ、有機ラジカル電池を備える分散直流電源と、分散直流電源の両端にそれぞれ接続されている第１及び第２の分散配線と、を有する。そしてこのＩＣモジュールシステムでは、第１の主配線と第１のモジュール配線が接続され、第１の主配線と第１の分散配線が接続され、第２の主配線と第２のモジュール配線が接続され、第２の主配線と第２の分散配線が接続されている。

すなわちこの基本的な例示実施形態のＩＣモジュールシステムは、直流主電源から直流電力が供給されるとともにＩＣモジュールと補助電源とを備えるＩＣモジュールシステムにおいて、補助電源すなわち分散直流電源として、２ｍｍ以下の厚さとすることが可能であり、かつ充放電が可能な有機ラジカル電池を使用することを特徴とする。このようなＩＣモジュールシステムで用いられる有機ラジカル電池は、活物質である有機ラジカル化合物の酸化還元反応を用いる電池である。例示実施形態で用いることが可能な有機ラジカル電池の例として、特開２００２−１５１０８４号公報（特許文献４）には、ニトロキシドラジカル化合物、アリールオキシラジカル化合物及び特定のアミノトリアジン構造を有する高分子化合物などのラジカル化合物を正極材料として用いる有機ラジカル電池が開示されている。また、例示実施形態では、特開２００２−３０４９９６号公報（特許文献５）に記載された有機ラジカル化合物の酸化還元反応を用いる電池を用いることもできる。特開２００２−３０４９９６号公報に記載された電池では、ニトロキシル高分子と炭素（導電付与剤）を混合した正極が用いられている。

このような有機ラジカル電池を用いることで、薄型軽量であり、ＩＣモジュール用の電圧安定化補助電源として、高出力電流かつ高容量のものを提供することができる。有機ラジカル電池は短時間での充電も可能であり、ＩＣモジュール用の補助電源としては最適である。

基本的な例示実施形態のＩＣモジュールシステムでは、例えば、配線基板にＩＣモジュールと有機ラジカル電池すなわち分散補助電源とを実装する。その際、配線基板における有機ラジカル電池とＩＣモジュールとの配置については、種々のものが考えられる。例えば、（ａ）両者を同一の配線基板において相互に接近させて配置する構成、（ｂ）両者を同一の配線基板上に設けるとともに、ＩＣモジュールを取り囲むように有機ラジカル電池を配置する構成、（ｃ）ＩＣモジュールは配線基板上に配置し、有機ラジカル電池は配線基板内に埋め込んでおく構成、（ｄ）ＩＣモジュール及び有機ラジカル電池の双方を配線基板内に埋め込んでおく構成、などを考えることができる。

以下、本発明に基づく例示実施形態のＩＣモジュールシステムについて、さらに詳しく説明する。図１及び図２は、いずれも本発明に基づくＩＣモジュールシステムの構成の例を示す回路図である。図１は、直流分散電源すなわち補助電源として用いられる有機ラジカル電池の充電電圧がＩＣモジュールの電源電圧と一致する場合の構成例を示している。図２は、ＩＣモジュールの電源電圧と有機ラジカル電池の充電電圧が異なる場合、あるいは、有機ラジカル電池への充電経路が異なる場合の構成例を示している。充電経路が異なる場合としては、例えば、有機ラジカル電池に対して別電源からの定電流充電を行う場合がある。

図１に示す構成では、ＩＣモジュール１０に対して主電源１１すなわち直流主電源から直流電力を供給するようになっており、補助電源すなわち分散直流電源として、有機ラジカル電池１２が設けられている。直流電力を供給する主電源１１の負側端子は接地されており、主電源１０の正側端子とノード１３との間に、主電源１１の側がアノードとなるように、ダイオードＤ１が挿入されている。ＩＣモジュール１０の１対の電源端子のうち、正側の電源端子はノード１３に接続し、負側の電源端子は接地されている。有機ラジカル電池１２の負極は接地され、正極はダイオードＤ２を介してノード１３に接続している。ダイオードＤ２は、有機ラジカル電池１２側がアノードとなっている。さらに、ダイオードＤ２に対して並列に抵抗Ｒ１が設けられている。

図１に示す回路では、主電源１１からダイオードＤ１を介してＩＣモジュール１０に電源が供給されるとともに、抵抗Ｒ１を介して有機ラジカル電池１２が充電されるようになっている。有機ラジカル電池１２は、主電源１１に電圧変動が発生した場合に、ＩＣモジュール１０への電力供給のバックアップをダイオードＤ２及びノード１３を介して行うものである。有機ラジカル電池１２においてはその充電経路と放電経路が異なっており、放電経路には、ダイオードＤ２のみを挿入することにより、大電流の放出が可能となるとともに、有機ラジカル電池１２へ回り込む過電流を抑制することが可能となる。有機ラジカル電池１２の充電経路は、主電源１１からダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１を経由するものであって、抵抗Ｒ１が設けられていることにより、過度に充電電流が大きくなることが防がれている。ダイオードＤ１は、主電源１１が非動作状態となったときに、有機ラジカル電池１２に蓄えられている直流電力が主電源１１側に流れ込むのを防ぐ。

図２に示す構成は、主電源１１とＩＣモジュール１０の間、及び有機ラジカル電池１１とＩＣモジュール１０の間に、ダイオードではなくスイッチトランジスタを配するとともに、副電源１８から有機ラジカル電池１２を充電するようにしたものである。主電源１１の負側端子は接地されており、主電源１１の正側端子とノード１５との間に、ＭＯＳ（金属−酸化物−半導体）トランジスタによるスイッチＳＷ２が挿入されている。ＩＣモジュール１０の１対の電源端子のうち、正側の電源端子はノード１５に接続し、負側の電源端子は接地されている。有機ラジカル電池１２の負極は接地され、正極は、抵抗Ｒ２の一端に接続する。抵抗Ｒ２の他端は、ダイオードＤ３のカソードに接続するとともに、ＭＯＳトランジスタによるスイッチＳＷ１を介してノード１５に接続している。ダイオードＤ３のアノードは副電源１８に接続している。ＩＣモジュール１０に対して並列に、すなわちノード１５と接地点との間に、コンデンサＣ１が設けられている。スイッチＳＷ２と主電源１１からの配線の接続点をノード１７とすると、ノード１７の電圧、すなわちノード１７と接地電位との間の電圧を検出して制御信号を出力する電圧検出器１６が設けられており、電圧検出器１６からの出力信号（制御信号）はスイッチＳＷ２のゲートに印加されるとともに、インバータ１４を介してスイッチＳＷ１のゲートに印加される。

図２に示す回路では、電圧検出器１６は、ノード１７において主電源１１の電圧を監視しており、その電圧が規定の電圧値の範囲に入っているかどうかをチェックする。規定の電圧範囲内であれば、電圧検出器１６は、出力信号として“１”を出力し、規定の電圧範囲外であれば、“０”を出力する。出力信号が“１”の場合、スイッチＳＷ２は導通状態に、またインバータ１４を介してスイッチＳＷ１は遮断状態となる。それにより、主電源１１からの直流電圧がＩＣモジュール１０に印加される。一方、出力信号が“０”の場合、スイッチＳＷ２は遮断状態に、スイッチＳＷ１は導通状態となるから、それにより、有機ラジカル電池１２からの直流電圧が抵抗Ｒ２を介してＩＣモジュール１０に印加されることになる。図２に示す回路では、有機ラジカル電池１２に対する充電が別系統で行われるため、有機ラジカル電池１２の急速充電が可能となり、電流の大きな変動に対して耐えられるシステムを構築することができる。

以下、図１及び図２に示した回路で用いられている各構成要素について詳しく説明する。

［薄型有機ラジカル電池］
図１及び図２に示したＩＣモジュールシステムにおいては、有機ラジカル電池１２として、薄型有機ラジカル電池を使用することが好ましい。そこで、薄型有機ラジカル電池について説明する。図３及び図４は薄型有機ラジカル電池の構成の一例を説明するための図である。

薄型有機ラジカル電池は、その厚さが０．７ｍｍ以下である薄型の有機ラジカル電池のことである。薄型有機ラジカル電池は、その基本構成において、安定ラジカル化合物を正極活物質としたラジカル正極２０２と、多孔質ポリプロピレンやセルロースなどからなるセパレータ２０３と、金属リチウムなどからなる負極２０４と、正極２０２に接続された正極リード２０５と、負極２０４に接続された負極リード２０６と、電解液と、これらを封止する外装用フィルム２０１と、を備えている。外装用フィルム２０１としては、水蒸気透過性の低いアルミニウムラミネートフィルムなどが使用される。以下、薄型有機ラジカル電池を構成する各要素について説明する。

ラジカル正極：
ラジカル正極２０２における正極活物質として、還元状態において式（Ｉ）で表わされるニトロキシドラジカルを部分構造として分子中に有し、酸化状態において式（ＩＩ）で表わされるオキソアンモニウム（ニトロキシドカチオン）を部分構造として分子中に有する、ニトロキシドラジカルポリマーを用いることができる。

これらのニトロキシドラジカルポリマーの代表的な構造の例を下記に示す。

ニトロキシドラジカルポリマーの分子量は、５００以上であることが好ましく、さらには５０００以上であることがより好ましい。これは、分子量が５００以上であると電池用電解液に溶解しづらくなり、さらに分子量５０００以上になるとほぼ不溶となるからである。重合体における分子の結合形状は、鎖状、分岐状、網目状のいずれであってもよい。また、架橋剤で架橋したような構造であってもよい。

また、ニトロキシドラジカルポリマーは、単独で用いることができるが、二種類以上のポリマーを組み合わせて用いてもよい。また、他の活物質と組み合わせて用いてもよい。

また、ニトロキシドラジカルポリマーを用いて電極を形成する場合に、インピーダンスを低下させる目的で、導電付与剤あるいは導電補助剤を混合させることもできる。導電付与剤の材料としては、例えば、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質微粒子、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子が挙げられる。

また、ニトロキシドラジカルポリマーと導電付与剤との結びつきを強めるために、結着剤を用いることもできる。このような結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、各種ポリウレタン等の樹脂バインダーが挙げられる。

ラジカル正極は、正極集電体上に形成することができ、正極集電体としては、例えば、ニッケルやアルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、ステンレス、炭素等からなる箔、金属平板などを用いることができる。

負極：
負極２０４としては、リチウム金属やリチウム合金を用いることができる。これらの形状としては特に限定されるものではなく、例えば、薄膜状、粉末を固めたもの、繊維状のもの、フレーク状のもの等であってもよい。また、これらの負極活物質を単独、もしくは組み合わせて使用できる。

負極の各構成材料間の結びつきを強めるために、結着剤を用いることもできる。このような結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、部分カルボキシ化セルロース、各種ポリウレタン等が挙げられる。

負極としては、例えば、ニッケルやアルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、ステンレス、炭素等からなる箔、金属平板などの上に形成されたものを用いることができる。

電解質：
電解質は、負極２０４と正極２０２の両極間の荷電担体輸送を行うものであり、一般には、２０℃で１０^−５〜１０^−１Ｓ／ｃｍのイオン伝導性を有していることが好ましい。電解質としては、例えば、電解質塩を溶剤に溶解した電解液を利用することができる。電解質塩として、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３Ｃ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_３Ｃ等の従来から公知の材料を用いることができる。

電解液に溶剤を用いる場合、溶剤としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の有機溶媒を用いることができる。これらの溶剤を単独もしくは２種類以上混合して用いることもできる。

さらに、電解質として固体電解質を用いることもできる。固体電解質に用いられる高分子化合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−モノフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体等のフッ化ビニリデン系重合体や、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−メチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ビニルアセテート共重合体等のアクリルニトリル系重合体、さらにポリエチレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、これらのアクリレート体やメタクリレート体の重合体などが挙げられる。これらの高分子化合物に電解液を含ませてゲル状にしたものを用いても、高分子化合物のみをそのまま用いてもよい。

セパレータ：
ラジカル正極と負極とが相互に接触しないように、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等からなる多孔質フィルム、セルロース膜、不織布などのセパレータ２０３を用いることもできる。

電池形状：
例示実施形態において、薄型有機ラジカル電池の形状は特に限定されるものではなく、二次電池として従来から公知のものを用いることができる。電池形状としては、例えば、円筒型、角型、コイン型、およびシート型等が挙げられる。このような電池は、上述した正極、負極、電解質、セパレータなどを電極積層体あるいは巻回体とし、そのような電極積層体あるいは巻回体を金属ケース、樹脂ケース、あるいはアルミニウム箔などの金属箔と合成樹脂フィルムからなるラミネートフィルム等によって封止することによって作製される。しかしながら、例示実施形態における電池の形状はこれらに限定されるものではない。薄くしやすいという観点から、電池形状は、ラミネートフィルムによって封止されたシート型等とすることが好ましい。

（薄型有機ラジカル電池の作製例）
次に、薄型有機ラジカル電池の作製例について説明する。

微粉化した上記式（１）で表されるポリラジカル化合物１．６８ｇ、炭素粉末０．６ｇ、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）９６ｍｇ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）２４ｍｇと水７．２ｍＬをホモジナイザーにて攪拌し、均一なスラリー状に調整した。このスラリーを電極作製用コーターにて、アルミニウム箔（厚さ２０μｍ）上に塗布し、さらに８０℃で３分間乾燥し、厚さ５０μｍのラジカル正極層を形成した。

次に、このようにして得られた正極を２０×２０ｍｍの正方形の形状に打ち抜いた。この正極のアルミニウム箔面に、長さ３ｃｍ、幅０．５ｍｍのニッケルリードを溶接した。また、リチウム張り合わせ銅箔（リチウム厚３０μｍ）を正極同様に２０×２０ｍｍの正方形の形状に打ち抜いて金属リチウム負極とし、長さ３ｃｍ、幅０．５ｍｍのニッケルリードを銅箔面に溶接した。正極、２５×２５ｍｍの大きさの正方形の多孔質ポリプロピレンセパレータ、負極の順に、ラジカル正極層と金属リチウム負極とを対峙する向きで重ね合わせ、ニッケルリード付電極対とした。

２枚の熱融着可能なアルミニウムラミネートフィルムの三方を熱融着することにより袋状のケースとし、ニッケルリード付電極対を入れた。各アルミニウムラミネートフィルムの寸法は、縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ×厚さ０．７６ｍｍであった。電解液［１．０ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ_６電解質塩を含むエチレンカーボネート／ジエチルカーボネート混合溶液（混合比３：７）］をアルミニウムラミネートフィルムケースの中に０．５ｃｃ入れた。この際、ニッケルリード付電極のニッケルリードの端を１ｃｍ外に出し、アルミニウムラミネートフィルムケースの未溶着の一辺を熱融着した。これにより、電極と電解液をアルミニウムラミネートフィルムケース中に完全に密閉した。

以上のようにして、外形寸法が縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ×厚さ０．４ｍｍである薄型有機ラジカル電池を作製した。この電池を１００ｍＡで３０秒充電した後に、０．１ｍＡの定電流で放電した。その結果、平均電圧３．５Ｖで５時間放電を行うことができた。すなわち、有機ラジカル電池に蓄えられるエネルギー量として、１．８ｍＷｈが達成された。

上述したＩＣモジュールシステムについて、実施例によりさらに詳しく説明する。

（実施例１）
図５は、実施例１のＩＣモジュールシステムを示す図であり、有機ラジカル電池の配置の概略を示している。ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離を短くすることにより、ＩＣモジュール１０への印加電圧の変動を小さくすることが可能となる。そのため、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離は、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２とが最も近接している位置における両者の間隔で表して、１０ｍｍ以下とすることが望ましい。また、ＣＰＵ、ＬＳＩ（大規模集積回路）、メモリチップなどのＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２とを同一の基板上に実装することが望ましく、そのために、有機ラジカル電池１２の厚さは１ｍｍ以下であることが望ましい。例えば、配線基板の一方の表面に、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２とを配置する。

図５に示すものでは、ＩＣモジュール１０、有機ラジカル電池１２及び主電源１１の相互の結線の形態として、図１に示すようにダイオードＤ１と抵抗Ｒ１とが挿入されているものを採用したが、充電用の電源すなわち副電源を主電源１１から分離させる図２に示したような結線を採用してもよい。

（実施例２）
図６は、実施例２のＩＣモジュールシステムを示す図であり、有機ラジカル電池の配置の概略を示している。ＩＣモジュール１０の近傍に有機ラジカル電池１２を配置し、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離を短くすることにより、ＩＣモジュール１０への印加電圧の変動を小さくすることが可能となる。そのため上述と同様に、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離は、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２とが最も近接している位置における両者の間隔で表して、１０ｍｍ以下とすることが望ましい。有機ラジカル電池１２の容量を増加させ、内部抵抗を減少させ、さらに、ＩＣモジュールとの配線抵抗の影響や、放熱の影響を低減させるために、ＩＣモジュール１０の少なくとも２辺を取り囲むように、有機ラジカル電池１２を配置する。すなわち、ＩＣモジュール１０の平面形状が正方形または長方形であるとして、有機ラジカル電池１２の形状を、例えば、Ｌ字型としたり、長方形の３辺に沿う形状としたり、正方形の４辺に沿う形状とする。シート型の有機ラジカル電池は、任意の平面形状のものとして製造することができるため、ＩＣモジュールを囲むように配置するのに適している。ＣＰＵ、ＬＳＩ、メモリチップなどのＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２とを同一の基板上に実装することが望ましく、そのために、有機ラジカル電池１２の厚さは１ｍｍ以下であることが望ましい。例えば、配線基板の一方の表面に、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２とを配置する。

図６に示すものでは、ＩＣモジュール１０、有機ラジカル電池１２及び主電源１１の相互の結線の形態として、図１に示すようにダイオードＤ１と抵抗Ｒ１とが挿入されているものを採用したが、充電用の電源すなわち副電源を主電源１１から分離させる図２に示したような結線を採用してもよい。

（実施例３）
図７は、実施例３のＩＣモジュールシステムの概略の構成を示している。この例では、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離を短くするために、配線基板２０の一方の主面にＬＳＩを含むＩＣモジュール１０を実装し、配線基板２０の他方の主面に有機ラジカル電池１２を実装する。ＩＣモジュール１０の電源入力端子と有機ラジカル電池の端子とは、配線基板２０に設けた貫通スルーホールないしビアを通じて電気的に接続される。これによりＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離、あるいはこれらの間の配線長を、配線基板２０の厚さと同等のものにすることができる。

（実施例４）
図８は、実施例４のＩＣモジュールシステムの概略の構成を示している。この例では、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離を短くするために、配線基板２０の一方の主面にＬＳＩを含むＩＣモジュール１０を実装し、配線基板２０の他方の主面には、ザグリ加工によって凹部（キャビティ）２１を設け、凹部２１内に有機ラジカル電池１２を実装する。この場合、有機ラジカル電池１２の少なくとも一部の表面は、外部に対して露出している。ＩＣモジュール１０の電源入力端子と有機ラジカル電池１２の端子とは、実施例３の場合と同様に、配線基板２０に設けた貫通スルーホールないしビアを通じて電気的に接続される。これによりＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離、あるいはこれらの間の配線長を、配線基板２０の厚さよりも小さくすることができる。

なお、配線基板２０の表面、つまりＩＣモジュール１０と同一面でかつ実施例２で示した有機ラジカル電源の配置に対応する位置にザグリ加工によって凹部を設け、その凹部に有機ラジカル電池を実装する構造であっても構わない。その場合、ＩＣモジュールの電源端子と有機ラジカル電池の端子とは、表層配線もしくはビアを介した表層配線によって電気的に接続される。

（実施例５）
図９は、実施例５のＩＣモジュールシステムの概略の構成を示している。この例では、ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離を短くするために、配線基板２０の内部に有機ラジカル電池１２を埋め込んでいる。有機ラジカル電池は薄く形成することが可能なので、配線基板の厚さよりも薄くして配線基板内に埋め込むことが可能である。

有機ラジカル電池１２を配線基板２０内に内蔵する方法は、配線基板２０にザグリ加工を行って凹部を形成し、その凹部内に有機ラジカル電池１２を実装した後に封止樹脂で封止する方法を用いることができる。配線基板２０が多層基板である場合には、配線基板のコア基板に有機ラジカル電池１２を実装し、その後、１枚ないし複数枚のビルドアップ樹脂を積層・圧着する方法や、コア基板にザグリ加工により形成した凹部に有機ラジカル電池を実装した後に、１枚ないし複数枚のビルドアップ樹脂をその凹部内に積層する方法を用いて構わない。

ＩＣモジュール１０の電源入力端子と有機ラジカル電池１２の端子とは、配線基板２０に設けたビアを通じて電気的に接続される。ＩＣモジュール１０と有機ラジカル電池１２との距離をできるだけ小さくするためには、有機ラジカル電池１２を配線基板２０内においてＩＣモジュール１０の直下の位置に配置することが効果的であるが、ＩＣモジュール１０に含まれるＬＳＩの消費電力が大きい場合には、動作時の発熱が大きくなり、ひいては有機ラジカル電池１２の温度も上昇するためにそのような配置は好ましくはない。しかしながら、ＬＳＩの消費電力がそれほど大きくない場合には、有機ラジカル電池１２をＩＣモジュール１０の直下に置くことも可能である。

以上、例示実施形態及び実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２００７年２月１４日に出願された日本国特許出願：特願２００７−３３３４１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (13)

1. 直流主電源の両端に対してそれぞれ接続される第１及び第２の主配線と、
   ＩＣモジュールと、
   前記ＩＣモジュールに直流電力を供給するために前記ＩＣモジュールに接続されている第１及び第２のモジュール配線と、
   前記直流主電源とは別個に設けられ、有機ラジカル電池を備える分散直流電源と、
   前記分散直流電源の両端にそれぞれ接続されている第１及び第２の分散配線と、
   を有し、
   前記第１の主配線と前記第１のモジュール配線が接続され、前記第１の主配線と前記第１の分散配線が接続され、前記第２の主配線と前記第２のモジュール配線が接続され、前記第２の主配線と前記第２の分散配線が接続されている、ＩＣモジュールシステム。
2. 前記第１の主配線と前記第１の分散配線とは、前記直流主電源への逆方向の電流を阻止するダイオードを介して接続されている、請求項１に記載のＩＣモジュールシステム。
3. 前記第１の主配線と前記第１の分散配線とは、トランジスタを介して接続されている、請求項１に記載のＩＣモジュールシステム。
4. 前記直流主電源とは別個に設けられ、前記分散直流電源を充電する副電源をさらに有する請求項３に記載のＩＣモジュールシステム。
5. 前記第１の主配線と前記第１のモジュール配線とは、トランジスタを介して接続されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＩＣモジュールシステム。
6. 前記第１の主配線と前記第２の主配線との間の電圧を検出して前記トランジスタのゲートを制御する電圧検出器をさらに備える、請求項３乃至５のいずれか１項に記載のＩＣモジュールシステム。
7. 前記直流分散電源は扁平な形状を有して厚みが２ｍｍ以下である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＩＣモジュールシステム。
8. 前記直流分散電源と前記ＩＣモジュールとが最も近接している位置における前記直流分散電源と前記ＩＣモジュールとの間隔が１０ｍｍ以下である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＩＣモジュールシステム。
9. 前記直流分散電源と前記ＩＣモジュールとが同一面内に配置されている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＩＣモジュールシステム。
10. 前記ＩＣモジュールの周囲の半分以上を取り囲むように前記直流分散電源が配置されている、請求項９に記載のＩＣモジュールシステム。
11. 前記直流分散電源が配線基板の一方の主面に実装され、前記ＩＣモジュールが前記配線基板の他方の主面に実装されている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＩＣモジュールシステム。
12. 前記直流分散電源が配線基板に形成されたキャビティー内に実装され、前記直流分散電源の一部が露出している、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＩＣモジュールシステム。
13. 前記直流分散電源が配線基板の内部に配置され、前記直流分散電源の端子が、前記配線基板に形成されたビアを介して、前記基板の表面に形成されている端子または配線に接続されている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＩＣモジュールシステム。

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