KR20230035100A - 전지용 패키지 및 전지 모듈 - Google Patents

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KR20230035100A
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코우타로우 나카모토
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교세라 가부시키가이샤
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Abstract

배선 도체(130)는 오목부(113)의 저면에 위치하는 제 1 전극(131), 제 1 면(111)에 있어서의 프레임부(120)와 오목부(113) 사이에 위치하는 제 2 전극(132), 제 2 면(112)에 위치하는 제 1 외부전극(134A), 및 제 2 면(112)에 위치하고 또한 제 2 전극(132)에 전기적으로 접속된 제 2 외부전극(134B)을 포함한다. 도전성 시트(140)는 제 2 전극(132)에 전기적으로 접속되고, 제 1 면(111) 상으로부터 오목부(113)의 개구에 걸쳐서 연장되어 있다.

Description

전지용 패키지 및 전지 모듈
본 개시는 전지용 패키지 및 전지 모듈에 관한 것이다.
소형 전자기기용의 전원 또는 보조전원으로서, 전자 회로 부품과 함께 실장기판에 표면 실장 가능한 다양한 형태의 것이 제안되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 전지 적층체가 기판에 실장 가능한 밀폐 케이스에 수용된 고체 전지가 기재되어 있다. 밀폐 케이스의 전극과 전지 적층체는 와이어 본딩으로 접속되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 전기이중층 커패시터가 외장 케이스의 수용공간에 탑재된 칩형 전기이중층 커패시터가 기재되어 있다. 전기이중층 커패시터의 상측의 전극과 외장 케이스의 외부단자는 도전성 시트로 전기적으로 접속되어 있다. 도전성 시트는 전기이중층 커패시터의 상측의 전극에 접속되어 있다. 도전성 시트는 굴곡해서 전기이중층 커패시터의 측방을 통과하여 수용공간에 노출되는 단자에 접속되어 있다.
특허문헌 3에는, 절연 기재와 덮개 부재를 포함하는 수용 부재에 전지 소재가 수용된 고체 전지가 기재되어 있다. 절연 기재는 전지 소재를 수용하기 위한 수용 오목부를 갖고 있고, 전지 소체의 부극층은 덮개 부재를 통해서 부극단자에 접속되어 있다.
일본국 특허공개 2010-118159호 공보 일본국 특허공개 2011-14864호 공보 국제공개 제2012/141231호
본 개시의 하나의 양태에 의한 전지용 패키지는, 제 1 면, 상기 제 1 면과는 반대측의 제 2 면, 및 상기 제 1 면에 개구되고 또한 전지를 수용하기 위한 오목부를 갖는 절연 기판과, 상기 제 1 면에 있어서 상기 오목부를 둘러싸는 프레임부와, 상기 오목부의 저면에 위치하는 제 1 전극, 상기 제 1 면에 있어서의 상기 프레임부와 상기 오목부 사이에 위치하는 제 2 전극, 상기 제 2 면에 위치하고 또한 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속된 제 1 외부전극, 및 상기 제 2 면에 위치하고 또한 상기 제 2 전극에 전기적으로 접속된 제 2 외부전극을 포함하는 배선 도체와, 상기 제 2 전극에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 면 상으로부터 상기 오목부의 개구에 걸쳐서 연장되어 있는 도전성 시트와, 상기 프레임부를 막는 덮개체를 구비한다.
본 개시의 하나의 양태에 의한 전지 모듈은, 상기 구성의 전지용 패키지와, 상기 전지용 패키지의 상기 오목부에 수용되고, 하면 전극이 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속되고, 상면 전극이 상기 도전성 시트에 전기적으로 접속된 전지를 구비한다.
도 1은 전지 모듈의 일례의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 덮개체를 분리한 상태에 있어서의 도 1의 전지 모듈의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 도 1의 전지 모듈의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 3에 있어서의 V-V선을 따른 단면도이다.
도 6은 도 3에 있어서의 VI-VI선을 따른 단면도이다.
도 7은 덮개체, 도전성 시트, 및 전지 등을 분리한 상태에 있어서의 도 1의 전지 모듈의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 1의 전지 모듈의 일례를 나타내는 하면도이다.
도 9는 절연 기판의 제 2 면에 시일 패턴이 형성된 모양을 나타내는 도 1의 전지 모듈의 하면도이다.
도 10은 절연 기판의 제 2 면에 시일 패턴이 형성된 모양을 나타내는 도 1의 전지 모듈의 하면도이다.
도 11은 전지로서 박막형의 전고체 전지를 사용한 전지 모듈의 부분 확대 단면도이다.
도 12는 전지로서 복수의 박막형의 전고체 전지를 사용한 전지 모듈의 부분 확대 단면도이다.
도 13은 덮개체를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 14는 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 13에 있어서의 XV-XV선을 따른 단면도이다.
도 16은 도 13에 있어서의 XVI-XVI선을 따른 단면도이다.
도 17은 덮개체를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 18은 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면이다.
도 19는 도 17에 있어서의 XIX-XIX선을 따른 단면도이다.
도 20은 도 17에 있어서의 XX-XX선을 따른 단면도이다.
도 21은 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 22는 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 23은 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면이다.
도 24는 도 23에 있어서의 XXIV-XXIV선을 따른 단면도이다.
도 25는 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 26은 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 27은 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 28은 도 27에 있어서의 XXVIII-XXVIII선을 따른 단면도이다.
도 29는 도 30에 있어서의 XXIX-XXIX선을 따른 단면도이다.
도 30은 전지 모듈의 다른 일례의 저면도이다.
본 개시의 실시형태의 전지용 패키지 및 전지 모듈에 대해서, 첨부의 도면을 참조해서 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 전지용 패키지에 있어서의 덮개체측, 절연 기판의 제 1 면측을 상측으로서, 전지용 패키지에 있어서의 절연 기판측, 절연 기판의 제 2 면측을 하측으로서 설명할 경우가 있다. 또한, 상하 방향을 높이 방향(두께 방향)으로서 설명할 경우가 있다. 이 상하의 구별은 편의적인 것이며, 실제로 전지 모듈 등이 사용될 때의 상하를 한정하는 것은 아니다.
도 1은 전지 모듈의 일례의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 모듈의 분해 사시도이다. 도 2에 있어서, 단부가 도트인 장파선은 전기적 접속이 있는 것을 나타내고 있다. 도 3은 덮개체를 분리한 상태에 있어서의 도 1의 전지 모듈의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 4는 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 도 1의 전지 모듈의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 5는 도 3에 있어서의 V-V선을 따른 단면도이다. 도 6은 도 3에 있어서의 VI-VI선을 따른 단면도이다. 도 7은 덮개체, 도전성 시트, 및 전지 등을 분리한 상태에 있어서의 도 1의 전지 모듈의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 8은 도 1의 전지 모듈의 일례를 나타내는 하면도이다. 도 9 및 도 10은 절연 기판의 제 2 면에 시일 패턴이 형성된 모양을 나타내는 도 1의 전지 모듈의 하면도이다. 도 11은 전지로서 박막형의 전고체 전지를 사용한 전지 모듈의 부분 확대 단면도이다. 도 12는 전지로서 복수의 박막형의 전고체 전지를 사용한 전지 모듈의 부분 확대 단면도이다. 또, 사시도, 각 평면도, 및 하면도에 있어서는, 제 1 전극 등의 일부에는 다른 것과 구별하기 쉽도록 도트 형상의 음영이 실시되어 있다.
도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 전지용 패키지(100(100A))는 절연 기판(110)을 구비하고 있고, 절연 기판(110)은 제 1 면(111), 제 1 면(111)과는 반대측의 제 2 면(112), 및 제 1 면(111)에 개구되는 오목부(113)를 갖는다. 전지용 패키지(100(100A))는, 제 1 면(111)에 있어서 오목부(113)를 둘러싸는 프레임부(프레임체)(120)와, 배선 도체(130)를 구비한다. 배선 도체(130)는, 오목부(113)의 저면에 위치하는 제 1 전극(131), 제 1 면(111)에 있어서의 프레임부(120)와 오목부(113) 사이에 위치하는 제 2 전극(132), 제 2 면(112)에 위치하는 제 1 외부전극(134A), 및 제 2 면(112)에 위치하는 제 2 외부전극(134B)을 포함한다. 전지용 패키지(100(100A))는 제 2 전극(132)에 전기적으로 접속된 도전성 시트(140)를 구비하고 있고, 도전성 시트(140)는 제 1 면(111) 상으로부터 오목부(113)의 개구에 걸쳐서 연장되어 있다. 전지용 패키지(100(100A))는 프레임부(120)를 막는 덮개체(160)를 구비하고 있다.
도 2, 도 5, 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 절연 기판(110)의 오목부(113)는 전지(200)를 수용하기 위한 것이다. 오목부(113)의 평면에서 볼 때의 크기는, 전지(200)의 평면에서 볼 때의 크기보다 한치수 크게 되어 있고, 오목부(113)의 깊이는 전지(200)의 두께와 같은 정도로 해도 좋다.
도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 절연 기판(110)의 오목부(113)의 저면에는 제 1 전극(131)이 형성되어 있다. 제 1 전극(131)은 오목부(113)의 저면으로부터 절연 기판(110)의 내부까지 연장되어 있어도 좋다. 제 1 전극(131)은 오목부(113)의 저면의 전면을 덮어도 좋다. 제 1 전극(131)의 연장된 부분과 제 1 외부전극(134A)은, 제 1 접속배선(133A)에 의해서 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 전극(131)은 오목부(113)에 수용되는 전지(200)의 하면 전극(201)에 전기적으로 접속 가능하다. 전지(200)의 하면 전극(201)은 부극 또는 정극이다.
제 1 전극(131)이 절연 기판(110)의 내부까지 연장될 경우에는, 제 1 접속배선(133A)이 절연 기판(110)의 두께가 두꺼운 부분에 위치하므로 강도의 점에서 뛰어나다. 또한, 제 1 전극(131)이 절연 기판(110)의 내부까지 연장되지 않고, 제 1 접속배선이 오목부(113)의 저면으로부터 제 2 면(112)에 걸쳐서 관통해서 제 1 외부전극(134A)에 접속해도 좋다. 이 경우에는, 전지(200)로부터 제 1 외부전극(134A)까지의 경로가 짧아 보다 저저항으로 되기 때문에, 오목부(113)에 수용되는 전지(200)로부터의 전력의 인출 효율이 좋아진다.
제 1 외부전극(134A) 및 제 2 외부전극(134B)은, 절연 기판(110)의 제 2 면(112)으로부터 측면(측면간의 각도 포함한다)으로 연장되어 있어도 좋다.
절연 기판(110)의 제 1 면(111)에 있어서의 오목부(113)의 외측에는 제 2 전극(132)이 형성되어 있다. 제 2 전극(132)과 제 2 외부전극(134B)은 제 2 접속배선(133B)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 외부전극(134A) 및 제 2 외부전극(134B)은 모두 절연 기판(110)의 제 2 면(112)에 위치하고 있기 때문에, 전지용 패키지(100(100A)), 바꾸어 말하면, 전지 모듈(500(500A))은 실장기판 상에 표면 실장 가능하다.
도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 절연 기판(110)의 제 1 면(111)에는 오목부(113)를 둘러싸는 프레임부(120)가 형성되어 있다. 프레임부(120)는 제 1 면(111)의 외연부에 형성되어 있고, 제 2 전극(132)은 프레임부(120)의 내측에 위치하고 있다. 즉, 제 2 전극(132)은 제 1 면(111)에 있어서의 프레임부(120)와 오목부(113) 사이에 위치하고 있다.
도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A))에 있어서는, 프레임부(120)는, 절연 프레임체(121)와, 절연 프레임체(121) 상의 프레임 형상 금속막(122)과, 프레임 형상 금속막(122) 상에 경납재로 접합된 금속 프레임체(123)로 구성되어 있다. 절연 프레임체(121)는 절연 기판(110)의 제 1 면(111) 상에 위치하고 있고, 절연 기판(110)과 일체로 되고 있다. 절연 기판(110)은 큰 개구의 오목부의 저면에 작은 개구의 오목부(113)를 갖는다고 간주할 수도 있다. 바꾸어 말하면, 절연 기판(110)이 2단의 오목부를 갖고 있다고 간주할 수도 있다.
프레임 형상 금속막(122)은, 예를 들면 세라믹스로 이루어지는 절연 프레임체(121)의 상면에 메탈라이즈로 형성되어도 좋다. 금속 프레임체(123)는, 예를 들면, 프레임 형상 금속막(122)에 경납재로 접합되어도 좋다. 금속 프레임체(123) 및 프레임 형상 금속막(122)의 표면에는, 경납재에 의한 접합성을 향상시키기 위해서 니켈막이 도금법으로 형성되어도 좋다. 금속 프레임체(123)로서는, 세라믹스와의 열팽창 차가 작은 것을 사용하면 좋고, 예를 들면, 철-니켈(Fe-Ni) 합금이나 철-니켈-코발트(Fe-Ni-Co) 합금을 사용해도 좋다.
그리고, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 도전성 시트(140)는 제 1 면(111) 상에서 오목부(113)의 개구의 위로 연장하여 설치되어 있다. 도전성 시트(140)는 제 2 전극(132)에 전기적으로 접속되어 있다. 도전성 시트(140)는 오목부(113)의 위에 연장되어 있기 때문에, 오목부(113)에 수용되는 전지(200)의 상면 전극(202)에 전기적으로 접속 가능하다. 전지(200)의 상면 전극(202)은 정극 또는 부극이다.
상술과 같이, 프레임부(120)는 제 1 면(111)에 위치하는 절연 프레임체(121)를 갖고 있고, 절연 프레임체(121)의 상면에 금속 프레임체(123)가 위치하고 있다. 그리고, 도전성 시트(140)는 제 1 면(111) 상에 있어서의 절연 프레임체(121)의 내측에 위치하고 있다. 도전성 시트(140)가 위치하는 면(제 1 면(111))과 금속 프레임체(123)가 위치하는 면(절연 프레임체(121)의 상면)은 높이 방향으로 상이한 위치에 있다. 이것에 의해, 절연 기판(110)에 대한 도전성 시트(140)의 위치 어긋남을 억제하면서, 도전성 시트(140)와 금속 프레임체(123) 사이의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 도전성 시트(140)와 금속 프레임체(123) 사이의 단락이 없으므로, 평면에서 볼 때에 있어서의 도전성 시트(140)와 금속 프레임체(123)의 거리를 작게 할 수 있다. 그 때문에, 보다 소형의 전지용 패키지(100(100A)) 및 전지 모듈(500(500A))을 얻을 수 있다.
도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A))에 있어서는, 제 1 면(111) 상에는 2개의 제 2 전극(132)이 형성되어 있다. 도전성 시트(140)는 2개의 제 2 전극(132)에 접속되어 있다. 즉, 도전성 시트(140)는 2개소에서 배선 도체(130)에 접속되어 있다. 도전성 시트(140)는 적어도 1개소에서 제 2 전극(132)에 접속되어 있으면 좋다.
도전성 시트(140)는 오목부(113)의 개구부를 대략 덮는 크기로 해도 좋다. 바꾸어 말하면, 도전성 시트(140)는 오목부(113)에 수용되는 전지(200)의 상면 전극(202)을 덮는 크기로 해도 좋다. 도전성 시트(140)는 오목부(113)의 개구 면적의 50% 이상을 덮은 상태로 제 2 전극(132)에 접속되어도 좋다. 이것에 의해, 도전성 시트(40)는 전지(200)의 상면 전극(202)의 면적의 적어도 50% 이상과 전기적으로 접속할 수 있다. 도전성 시트(40)와 전지(200)의 상면 전극(202)의 면적의 50%이상을 전기적으로 접속함으로써, 도전성 시트(40)와 전지(200)의 상면 전극(202)의 접속 저항을 작게 해서 전기의 인출 효율이 높아진다. 또한, 덮개체(160)의 접합시 또는 전지 모듈(500(500A))의 실장시에, 덮개체(160)로부터의 복사열로부터 전지(200)를 보호할 수 있다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 프레임부(120)의 절연 기판(110)과는 반대측(상측)의 개구는 덮개체(160)로 막혀 있다. 덮개체(160)는 프레임부(120)의 금속 프레임체(123)에 접합되어 있다. 프레임부(120)의 개구가 덮개체(160)로 막힘으로써 덮개체(160), 프레임부(120) 및 절연 기판(110)으로 둘러싸인 공간(S)이 기밀 밀봉된다. 전지 모듈(500)에 대한 공간(S)의 비율은, 예를 들면 5%∼30%로 설정되어도 좋다. 덮개체(160)와 도전성 시트(140)의 갭량은, 예를 들면 0.1㎜∼0.8㎜로 설정되어도 좋다. 공간(S) 또는 상기 갭량이 이렇게 설정됨으로써, 전지(200)가 고온으로 되어서 팽창했을 경우 또는 가스가 발생했을 경우 등에 있어서, 전지(200)의 내부응력이나 내부압력의 상승을 완화하여 전지(200)의 내구성이 향상한다. 또한, 덮개체(160)에 외부로부터 응력이 가해졌을 경우라도, 덮개체(160)와 전지(200) 사이의 공간(S)에 의해 전지(200)에 가해지는 응력이 저감된다.
질소 분위기 중, 아르곤 가스 분위기 중, 또는 진공 중 등의 분위기 중에서, 예를 들면 노점-20도 이하에서, 공간(S)을 밀봉해도 좋다. 이 경우에는, 환경 온도 및 습도가 상승해도 수분 또는 산소와 전지 소재에 의한 화학반응을 억제하여 전지(200)의 내열성 및 수명이 향상한다.
도 2, 도 5, 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 전지용 패키지(100)의 오목부(113)에 전지(200)가 수용되고, 전지(200)의 하면 전극(201)이 제 1 전극(131)에 전기적으로 접속되고 또한 전지(200)의 상면 전극(202)이 도전성 시트(140)에 전기적으로 접속됨으로써, 전지 모듈(500)이 구성된다. 바꾸어 말하면, 전지 모듈(500)은, 전지용 패키지(100)와, 전지용 패키지(100)의 오목부(113)에 수용되고 또한 제 1 전극(131) 및 도전성 시트(140)에 전기적으로 접속된 전지(200)를 구비한다.
전지(200)는, 상술과 같이, 상면 및 하면에 전극(상면 전극(202), 하면 전극(201))을 갖는 것이다. 본 개시의 전지용 패키지(100)에 상하로 전극을 갖는 전지(200)를 수용함으로써, 실장기판에 전지(200)가 표면 실장된다. 전지(200)로서는, 상면 및 하면에 전극을 갖는 것이면, 전지(200)의 내부의 구성이나 재료는 특별히 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 전지(200)로서는 고체 전해질을 정극과 부극에 의해 끼운 구조의 전고체 전지를 들 수 있다. 전지(200)는 정극 및 부극의 외측에 집전체를 갖는 것이라도 좋다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A))에 있어서, 절연 기판(110)의 제 2 면(112)에는 제 1 외부전극(134A) 및 제 2 외부전극(134B)의 주위를 둘러싸는 시일 패턴(136)이 위치해도 좋다. 시일 패턴(136)은 납땜 가능한 금속 등의 도전성 재료에 의해 구성되어 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 시일 패턴(136)은 제 1 외부전극(134A)의 주위 및 제 2 외부전극(134B)의 주위를 각각 둘러싸도 좋다.
시일 패턴(136)이 납땜 가능한 도전성 재료에 의해 구성되기 때문에, 땜납으로 시일 패턴(136)과 실장기판의 패턴을 접합함으로써 시일 패턴(136)의 내측에 위치하는 제 1 외부전극(134A) 및 제 2 외부전극(134B)을 밀봉할 수 있다. 그리고, 땜납 접합에 의한 밀봉은, 땜납에 의한 제 1 외부전극(134A) 및 제 2 외부전극(134B)과 실장기판의 전극의 접합과 동시에 행할 수 있기 때문에, 효율이 좋고 생산성이 높으며, 또한 수지 등의 다른 밀봉재가 불필요하다. 또한, 제 1 외부전극(134A) 및 제 2 외부전극(134B)이 밀봉됨으로써 전지 모듈(500(500A))의 실장 후의 세정시의 수분 등에 의한, 누전 혹은 인접해서 실장되어 있는 전자부품과의 사이의 단락 등을 방지할 수 있다.
또, 절연 기판(110)의 제 2 면(112)에 시일 패턴(136)이 위치하고 있지 않을 경우에는, 전지 모듈(500(500A))을 실장기판에 표면 실장할 때에 전지 모듈(500(500A))의 둘레 가장자리부를 수지 재료 등의 밀봉재로 밀봉할 수 있다.
본 개시의 전지용 패키지(100(100A))에 의하면, 도전성 시트(140)는 제 1 면(111) 상의 제 2 전극(132)에 접속되어 있고, 전지(200)를 수용하는 오목부(113)의 개구에 걸쳐서 연장되어 있다. 제 2 전극(132)은 절연 기판(110) 내의 제 2 접속배선(133B)에 접속되어서, 절연 기판(110)의 제 2 면(112)의 제 2 외부전극(134B)에 접속되어 있다. 그 때문에, 전지(200)를 수용하는 오목부(113)와, 오목부(113)의 측방에 위치하는 배선 도체(130)(제 2 접속배선(133B)) 사이에는, 절연 기판(110)의 절연체가 위치한다. 따라서, 오목부(113)에 수용되는 전지(200)의 상면 전극(202)과 하면 전극(201) 사이에서 단락할 가능성이 저감된 전지용 패키지(100(100A))로 된다.
또한, 본 개시의 전지용 패키지(100(100A))에 의하면, 전지(200)의 상면 전극(202)과 배선 도체(130)(제 2 전극(132))를 접속하는 도전성 시트(140)를, 오목부(113)에 수용되는 전지(200)를 덮는 광폭으로 할 수 있다. 그 때문에, 오목부(113)에 수용되는 전지(200)와 배선 도체(130)(제 2 전극(132))을 접속하는 접속 재가, 가는 와이어에 비교해서 전기저항이 작은 것으로 된다. 따라서, 본 개시의 전지용 패키지(100)는 오목부(113)에 수용되는 전지(200)로부터의 전력의 인출 효율이 뛰어나다.
또한, 본 개시의 전지용 패키지(100(100A))에 의하면, 전지(200)의 하면 전극(201)과 제 1 외부전극(134A) 사이는, 주로, 오목부(113)의 저면에 위치하는 제 1 전극(131) 및 제 1 접속배선(133A)에서 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 전극(131)은 제 1 외부전극(134A)이 위치하는 절연 기판(110)의 제 2 면(112)에 가까운 오목부(113)의 저면에 위치하고 있다. 그 때문에, 오목부(113)의 저면과 제 2 면(112) 사이에 위치하는 제 1 접속도체(133A)의 배선길이(전류경로)는 짧다. 또한, 이 전류경로에는 와이어 등의 접속부와 같은 전기 저항이 커지는 부분이 없다. 따라서, 전지(200)의 하면 전극(201)과 제 1 외부전극(134A) 사이의 전기저항이 비교적 작아, 전지(200)로부터의 전력의 인출 효율이 뛰어나다.
또한, 본 개시의 전지용 패키지(100(100A))에 의하면, 덮개체(160)는 도전성 시트(140)와 접속된 제 2 전극(132)보다 외측에 위치하는 프레임부(120)의 개구를 폐쇄하고 있다. 프레임부(120)의 개구가 도전성 시트(140)보다 상방에 위치하기 때문에, 덮개체(160)와 도전성 시트(140) 사이를 단락시키지 않고 전지(200)를 기밀밀봉할 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 전지용 패키지(100(100A))에 의하면, 전지(200)의 상면 전극(202)과 하면 전극(201) 사이에서 단락시키지 않고, 또한 덮개체(160)를 통해서 외부러 방전시키지 않고, 전지(200)를 기밀 밀봉할 수 있다. 따라서, 본 개시의 전지용 패키지(100(100A))에 의하면, 전지(200)로부터의 전력을 제 1 외부전극(134A) 및 제 2 외부전극(134B)을 통해서 외부로 효율적으로 인출하는 것이 가능하게 된다.
본 개시의 전지 모듈(500(500A))에 의하면, 상기와 같은 전지용 패키지(100(100A))에 전지(200)가 수용된 것이기 때문에, 전지 모듈(500(500A))을 실장기판 상에 표면 실장할 수 있고, 전지 모듈(500(500A))의 내부에 수용된 전지(200)의 전력을 효율적으로 인출 수 있다.
도 13은 덮개체를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면도이다. 도 14는 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면도이다. 도 15는 도 13에 있어서의 XV-XV선을 따른 단면도이다. 도 16은 도 13에 있어서의 XVI-XVI선을 따른 단면도이다. 도 17은 덮개체를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면도이다. 도 18은 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면이다. 도 19는 도 17에 있어서의 XIX-XIX선을 따른 단면도이다. 도 20은 도 17에 있어서의 XX-X X선을 따른 단면도이다.
도 13 내지 도 20에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500B, 500C))의 전지용 패키지(100(100B, 100C))는, 도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500A))의 전지용 패키지(100(100A))와 상이하고, 절연 프레임체(121)을 구비하고 있지 않다. 도 13 내지 도 20에 나타낸 바와 같이, 프레임부(120)는 절연 기판(110)의 제 1 면(111) 상에 형성된 프레임 형상 금속막(122)과, 그 위에 접합된 금속 프레임체(123)로 구성되어 있다. 이것에 의해, 전지용 패키지(100(100B, 100C)) 및 전지 모듈(500(500B, 500C))의 박형화가 촉진된다. 또, 프레임 형상 금속막(122) 및 금속 프레임체(123)의 구성은, 도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500A))의 전지용 패키지(100(100B, 100C))와 마찬가지로 해도 좋다.
도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A))는, 2개의 제 2 전극(132)을 갖고, 도전성 시트(140)와 배선 도체(130)(제 2 전극(132))가 2개소에서 접속되어 있다. 이것에 대하여, 도 13 내지 도 20에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100B, 100C))는, 오목부(113)의 개구를 따른 프레임 형상의 제 2 전극(132)을 1개 구비하고 있다. 도 13 내지 도 16에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100B))에 있어서는, 도전성 시트(140)와 배선 도체(130)(제 2 전극(132))가 4개소에서 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 도전성 시트(140)의 4개의 코너부와 배선 도체(130)(제 2 전극(132))가 접속되어 있다.
이와 같이, 전지용 패키지(100(100A, 100B))에 있어서는, 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)이 복수 개소에서 접속되어 있다. 그 때문에, 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132) 사이의 접속 면적이 증가하여, 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)의 접속이 보다 저저항의 접속으로 되고, 전지(200)의 전력을 보다 효율적으로 인출 수 있다. 또한, 도 13 내지 도 16에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100B))에 있어서는, 도전성 시트(140)의 코너부가 전지(200)와 오목부(113) 사이에 들어가서 쇼트하는 것을 회피할 수 있다.
도 17 내지 도 20에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100C))에 있어서는, 제 2 전극(132)은 오목부(113)를 둘러싸는 프레임 형상이다. 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)이 오목부(113)를 둘러싸는 전체 둘레에서 접속될 경우에는, 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)의 접속 면적이 더욱 증가한다. 따라서, 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)의 접속이 더욱 저저항의 접속으로 되고, 전지(200)의 전력을 더욱 효율적으로 인출할 수 있다. 또한, 도 17 내지 도 20에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100C))에 있어서는, 도전성 시트(140)의 코너부가 전지(200)와 오목부(113) 사이에 들어가서 쇼트하는 것을 회피할 수 있다.
상술한 바와 같이, 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)의 접속은 전기적인 접속 뿐만 아니라 기계적인 접속이기도 하다. 즉, 도전성 시트(140)는 복수 개소에서 제 2 전극(132)에 고정되어 있다. 복수의 전기적인 접속 개소는, 복수의 기계적인 고정 개소(복수의 기계적인 접속 개소)이기도 하다. 그 때문에, 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)의 기계적 접속 강도 및 접속 신뢰성이 향상한다. 또, 도전성 시트(140)는 도전성 접합재(150) 및 제 2 전극(132)을 통해서 절연 기판(110)의 제 1 면(111)에 고정되어 있다.
도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A))에서는, 도전성 시트(140)는 평면에서 볼 때에 오목부(113)를 사이에 둔 2개소에서 절연 기판(110)에 고정되어 있다. 도 13 내지 도 16에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100B))에서는, 도전성 시트(140)는 평면에서 볼 때에 오목부(113)를 둘러싸는 4개소에서 절연 기판(110)에 고정되어 있다. 4개의 접속 개소를 연결하는 형상은, 사각형상이며, 도전성 시트(140)는 평면에서 볼 때에 오목부(113)를 사이에 둔 4개소에서 절연 기판(110)에 고정되어 있다. 또한, 도 17 내지 도 20에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100C))의 제 2 전극(132)은 오목부(113)를 둘러싸는 프레임 형상이며, 도전성 시트(140)는 오목부(113)를 둘러싸는 전체 둘레에서 절연 기판(110)에 고정되어 있다. 도전성 시트(140)는 오목부(113)를 평면에서 볼 때의 전방향으로부터 끼우는 위치에서 고정되어 있다고 할 수도 있다.
이와 같이, 전지용 패키지(100(100A 등))에 있어서는, 도전성 시트(140)가 평면에서 볼 때에 오목부(113)를 사이에 둔 위치에서 제 1 면(111)에 고정되어 있기 때문에, 도전성 시트(140)의 접속 개소, 및 도전성 시트(140)의 일부이며 접속 개소에 끼워진 오목부(113)의 위에 위치하는 부분이 상하 방향으로 움직이지 않게 된다. 그 때문에, 전지(200)가 제 1 전극(131)과 도전성 시트(140)에 끼워져서 고정된다. 절연 기판(110)에 대한 전지(200)의 위치 어긋남에 의해 전지(200)의 전극과 제 1 전극(131) 및 도전성 시트(140)의 전기적 접속이 손상되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전지(200)의 전극과 제 1 전극(131) 및 도전성 시트(140)의 접속부에 있어서의 저항의 증가를 억제할 수 있다.
여기에서, 도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A))와 같이, 도전성 시트(140)와 배선 도체(130)가 2개소에서 접속되고, 2개의 접속 개소를 연결하는 선이 오목부(113)의 단부를 지날 경우라도, 도전성 시트(140)에 의해서 전지(200)를 누를 수 있다. 또한, 도 13 내지 도 16에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100B))와 같이, 도전성 시트(140)와 배선 도체(130)가 2개소에서 접속되고, 2개의 접속 개소가 오목부(113)의 중앙부를 통과할 경우에는, 도전성 시트(140)에 의해서 전지(200)를 누르는 효과가 보다 높아진다. 또한, 도 17 내지 도 20에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100C))와 같이, 도전성 시트(140)와 배선 도체(130)가 전방위(프레임 형상)에서 접속될 경우에는, 오목부(113)의 중앙부를 지나고 또한 2개의 접속 개소를 연결하는 선이 무수히 존재하게 되어, 도전성 시트(140)에 의해서 전지(200)를 누르는 효과가 더욱 높아진다.
도 13 내지 도 16에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100B))에서는, 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)의 접속을 저저항으로 하기 위해서, 도전성 시트(140)는 절연 기판(110)으로의 고정 개소는 4개소 모두 전기적으로 접속되어 있다. 전지(200)의 고정이 주목적일 경우에는, 도전성 시트(140)는 복수의 고정 개소 모두가 전기적으로 접속되어 있지 않아도 좋다. 예를 들면, 도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A))에서는, 사각형상의 도전성 시트(140)의 4개의 각부 중 2개의 각부가 제 2 전극(132)에 접속되어 있다. 도전성 시트(140)의 나머지의 2개의 각부가 절연 기판(110)의 제 1 면(111)에 접합됨으로써, 도 13 내지 도 16에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100B))와 마찬가지로, 도전성 시트(140)가 도전성 시트(140)의 대각 방향으로 오목부(113)를 사이에 둔 위치에서 제 1 면(111)에 고정되어도 좋다. 이 경우, 제 1 면(111)에 있어서의 제 2 전극(132)을 갖고 있지 않은 부분에는, 도전성 시트(140)가 전기적으로 접속되지 않고 고정된다. 도전성 시트(140)에 있어서의 전기적으로 접속되지 않는 부분은, 비도전성의 접합재로 제 1 면(111)에 접합되어도 좋다.
도 21 및 도 22는 모두 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 21에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500D))은, 도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500A))과 같은 구성이며, 프레임부(120)의 금속 프레임체(123)를 생략하고, 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)의 접속 개소가 증가하여 있는 예이다. 도 21에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500D))에 있어서는, 전지(200)의 상면이 오목부(113)의 개구부보다 상방에으로 돌출되어 있다. 전지(200)의 상면 전극(202)에 접속되어 있는 도전성 시트(140)의 중앙부는, 상방을 향해서 볼록 형상으로 만곡되어 있다.
도 22에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500E))은, 도 13 내지 도 16에 나타내는 예의 전지 모듈(500(400B))과 같은 구성이며, 도 21에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500D))에 있어서의 프레임부(120)의 구성을 바꾼 예이다. 도 22에 나타내는 예의 전지용 패키지(100E)는, 도 13 내지 도 20에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100B, 100C))와 같은 구성이다. 도 22에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500E))에 있어서는, 전지(200)의 상면이 오목부(113)의 개구부보다 하방에 위치하고 있다. 전지(200)의 상면 전극(202)에 접속되어 있는 도전성 시트(140)의 중앙부는, 하방을 향해서 볼록 형상으로 만곡되어 있다.
전지(200)의 상면 전극(202)에 접속되는 도전성 시트(140)는 얇은 시트 형상이다. 그 때문에, 도 21 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 수용되는 전지(200)의 두께와 오목부(113)의 깊이가 맞지 않을 경우라도, 도전성 시트(140)가 전지(200)의 상면의 위치에 추종해서 변형하여 도전성 시트(140)와 전지(200)의 상면 전극(202)이 확실하게 접속된다. 따라서, 본 개시의 전지용 패키지(100)는 사이즈가 상이한 전지(200)를 탑재할 수 있어, 전지용 패키지(100)의 범용성이 높아진다.
여기에서, 도 21에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100D))에 있어서는, 전지(200)의 상면(상면 전극(202))이 오목부(113)의 개구부보다 상방에 위치하고 있다. 보다 엄밀하게는, 전지(200)의 상면이 제 2 전극(132)보다 상방에 위치하고 있다. 도전성 시트(140)의 중앙부가 상방을 향해서 볼록 형상으로 만곡되어 있다. 전지(200)에 접속되어 있는 도전성 시트(140)의 중앙부는, 제 2 전극(132)이 접속되어 있는 도전성 시트(140)의 외연부보다 높은 위치에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 도전성 시트(140) 전영역 중, 전지(200)의 위에 위치하는 제 1 영역(140B)은, 절연 기판(110)의 제 1 면(111)의 위에 위치하는 제 2 영역(140A)보다 높은 위치에 위치하고 있다. 이 경우의 높이의 기준위치는, 오목부(113)의 저면에 위치하는 제 1 전극(131)의 표면(상면)이다. 이 기준위치는 절연 기판(110)의 제 2 면(112) 또는 오목부(113)의 저면이어도 좋다.
도 21에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500D))에 있어서는, 도전성 시트(140)의 전영역 중, 전지(200)의 위에 위치하는 제 1 영역(140B)의 높이(Hb) 쪽이 제 1 면(111) 상에 위치하는 제 2 영역(140A)의 높이(Ha)보다 높게 되어 있다. 상술한 바와 같이, 전지(200)는 제 1 전극(131)과 도전성 시트(140)에 끼워져서 고정된다. 도 21에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100D))에 있어서는, 도전성 시트(140)는 제 1 영역(140B)의 바깥 가장자리에서 하방으로 만곡하고, 제 2 영역(140A)이 절연 기판(110)의 제 1 면(111)에 제 2 전극(132) 등을 통해서 고정되어 있다. 바꾸어 말하면, 도전성 시트(140)는 전지(200)의, 제 2 전극(132)보다 상방으로 돌출한 부분을 덮어서 제 2 전극(132)에 고정되어 있다. 그 때문에, 도전성 시트(140)에 의해 오목부(113)의 저면을 따른 평면 방향(전지용 패키지(100)의 두께 방향에 직교하는 방향)에 있어서의 전지(200)의 위치 어긋남의 가능성이 저감한다.
도전성 시트(140)가 탄성체일 경우에는, 도전성 시트(140)를 전지(200)의 상면에 접촉시켜서 도전성 시트(140)를 조금 잡아늘려서 제 2 전극(132)에 접속함으로써, 전지(200)를 도전성 시트(140)의 탄성력에 의해 제 1 전극(131)에 압박할 수 있다. 이것에 의해, 전지(200)가 정극층(240)과 전해질층(230)과 부극층(220)이 적층된 구조일 경우에는, 도전성 시트(140)로 전지(200)을 압박함으로써, 이들 사이의 밀착성을 높일 수 있다. 그 때문에, 전지(200)를 구성하는 부재간의 박리 또는 엇긋남을 방지할 수 있다. 또한, 전지(200)를 압박하는 압력에 의해서, 정극층(240)(부극층(220))과 전해질층(230) 사이의 전기저항을 저감할 수 있기 때문에, 전기의 인출 효율을 높일 수 있다.
도 21에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500D))에 있어서는, 도전성 시트(140)가 전지(200)의 상면 전극(202)을 압박하는 구성이지만, 전지(200)의 상면 전극(202)과 도전성 시트(140) 사이에는 도전성 접합재(150)가 설치되어 있다. 또한, 전지(200)의 하면 전극(201)과 제 1 전극(131) 사이에도 도전성 접합재(150)가 설치되어 있다. 도 1 내지 도 18, 도 20에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500A 등))에 있어서도, 전지(200)의 상면 전극(202)과 도전성 시트(140) 사이, 및 전지(200)의 하면 전극(201)과 제 1 전극(131) 사이에는 도전성 접합재(150)가 각각 설치되어 있다.
이와 같이, 도 1 내지 도 22에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500A 등))에 있어서는, 전지(200)의 상면 전극(202)과 도전성 시트(140)가 도전성 접합재(150)로 접합되고, 전지(200)의 하면 전극(201)과 제 1 전극(131)이 도전성 접합재(150)로 접합된다. 전지(200)의 상면 전극(202)과 도전성 시트(140) 사이, 및 전지(200)의 하면 전극(201)과 제 1 전극(131) 사이의 전기적 접속은, 직접적인 접촉에 의한 것이라도 좋지만, 도전성 접합재(150)를 개재함으로써 그것들의 접속부의 전기 저항이 보다 작아진다. 또한, 그것들 사이의 기계적인 접속 강도가 높아지기 때문에, 절연 기판(110)에 대한 전지(200)의 위치 어긋남의 가능성이 저감되고, 전지 모듈(500(500A 등))의 전기적인 접속 신뢰성이 향상한다.
도 5, 도 6, 도 15, 도 16, 도 19 내지 도 22에 나타낸 바와 같이, 덮개체(160)는 프레임부(120)의 개구부를 폐쇄하여 프레임부(120)의 상면에 접합되어 있다. 덮개체(160)는 프레임부(120)의 개구를 막아서 밀봉할 수 있는 것이면 된다. 덮개체(160)가 세라믹스 또는 금속으로 이루어지는 것이면, 전지용 패키지(100(100A 등))가 외부로부터의 충격에 대하여 긴뢰하고 기밀 밀봉성이 뛰어난 것으로 되어, 전지(200)의 접속 신뢰성이 향상한다. 덮개체(160)의 구성 재료로서는, 세라믹스제의 절연 기판(110)과의 열팽창 차가 작은 것, 예를 들면, 철-니켈(Fe-Ni) 합금이나 철-니켈-코발트(Fe-Ni-Co) 합금을 사용해도 좋다.
덮개체(160)의 프레임부(120)에의 접합은, 예를 들면, 수지 접착제, 유리, 땜납을 포함하는 경납재 등의 접합재를 사용한 접합을 들 수 있다. 기밀성의 점에서는, 접합재로서 유리 또는 경납재를 사용한 접합이 바람직하다. 경납재로 덮개체(160)와 프레임부(120)를 접합할 경우는, 프레임부(120)의 상면에는 프레임 형상 금속막(122) 또는 금속 프레임체(123)가 위치하고 있다. 또한, 세라믹스로 이루어지는 덮개체(160)의 하면의 외연부에도, 프레임 형상 금속막(122)과 같은 것이 형성된다.
덮개체(160)가 금속일 경우에는, 덮개체(160)는 프레임부(120)에 용접으로 접합할 수 있다. 전지용 패키지(100)에 있어서, 덮개체(160)가 금속제이며, 프레임부(120)에 용접되어 있다. 전지용 패키지(100)의 기밀 밀봉성이 높아진다. 덮개체(160)는, 도 5, 도 6, 도 15, 도 16, 도 19, 도 20, 및 도 22에 나타내는 예와 같이, 프레임부(120)의 금속 프레임체(123)에 접합되어도 좋고, 도 21에 나타내는 예와 같이, 프레임부(120)의 프레임 형상 금속막(122)에 접합되어도 좋다.
덮개체(160)를 프레임부(120)의 금속 프레임체(123)에 접합(용접)할 경우에는, 예를 들면, 심 용접이 이용된다. 덮개체(160)를 프레임부(120)의 프레임 형상 금속막(122)에 접합할 경우에는, 다이렉트 심 용접, 레이저 용접, 또는 전자 빔 용접이 이용된다. 덮개체(160)의 프레임부(120)로의 접합은, 경납재 등의 접합재를 사용했을 경우에는, 리플로우 가열에 의한 전체 가열에 의해서 행하여진다. 그것에 대하여, 심 용접, 다이렉트 심 용접, 레이저 용접, 또는 전자 빔 용접의 경우에는, 접합부만의 국소가열에 의해 행하여지기 때문에, 전지(200)에 대한 열의 영향이 작아진다. 특히, 심 용접은 금속 프레임체(123)를 개재한 저항 용접이며, 접합부의 국소적인 가열에 있어서 유리하다.
프레임부(120)는 절연 프레임체(121)의 위에 프레임 형상 금속막(122)을 갖는다. 또는, 프레임부(120)는 절연 프레임체(121)의 위에 프레임 형상 금속막(122) 및 금속 프레임체(123)를 갖는다. 이들 경우에는, 덮개체(160)와 프레임 형상 금속막(122) 또는 금속 프레임체(123)의 접합부가, 전지(200)와 도전성 시트(140)의 접합부, 및 도전성 시트(140)와 제 2 전극(132)의 접속부로부터 떨어지게 된다. 이것에 의해, 덮개체(160)의 접합부로부터 전지(200) 등으로의 열전도 경로가 길고, 그 열전도 경로에 비교적 열전도율이 낮은 절연 프레임체(121)가 포함되게 된다. 그 때문에, 덮개체(160)의 프레임부(120)로의 접합시의 열에 의한 전지(200)로의 영향이 보다 작아진다.
또한, 심 용접시에는 덮개체(160)에 전류가 인가되지만, 덮개체(160)는 전지(200)에 전기적으로 접속되어 있지 않으므로, 심 용접시의 전류에 의해 전지(200)가 손상될 일이 없다. 또한, 덮개체(160)와 전지(200) 사이에는 도전성 시트(140)가 위치하고 있기 때문에, 용접시에 발생하는 덮개체(160)로부터의 복사열에 의한 전지(200)로의 영향도 저감된다.
도 23은 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면도이다. 도 24는 도 23에 있어서의 XXIV-XXIV선을 따른 단면도이다.
도 23 및 도 24에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500F))은, 도 1 내지 도 22에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500A 등))과 상이하고, 덮개체(160)와 도전성 시트(140) 사이에 스페이서(170)가 개재되어 있다. 도 23 및 도 24에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100F))에 있어서는, 스페이서(170)가 덮개체(160)와 도전성 시트(140) 사이에 위치하고, 덮개체(160) 및 도전성 시트(140)에 접해도 좋다. 스페이서(170)로서, 고무 또는 스프링 등의 탄성체를 사용해도 좋다.
예를 들면, 고무질의 수지(탄성체)로 이루어지는 스페이서(170)를 사용했을 경우에는, 덮개체(160)와 도전성 시트(140) 사이의 간격보다 스페이서(170)의 두께를 두껍게 함으로써, 스페이서(170)의 탄성력에 의해 도전성 시트(140)가 전지(200)의 상면 전극(202)에 압박된다. 보다 경질이고 변형하기 어려운 스페이서(170)를 사용했을 경우라도, 프레임부(120)(금속 프레임체(123))의 상면과 도전성 시트(140)의 상면 사이의 간격보다 스페이서(170)의 두께를 두껍게 함으로써, 박판 형상의 덮개체(160)의 탄성에 의해 스페이서(170)가 도전성 시트(140)에 압박되고, 도전성 시트(140)를 전지(200)의 상면 전극(202)에 압박할 수 있다.
또한, 스페이서(170)로서 덮개체(160)의 밀봉 후에 열팽창 가능한 부틸 고무 등을 사용해도 좋다. 이 경우에, 부틸 고무 등은 덮개체(160)의 밀봉시에 덮개체(160)와 도전성 시트(140)의 어느 한쪽에 접하고 있다. 부틸 고무 등은 덮개체(160)의 밀봉 후에 열팽창함으로써 덮개체(160)와 도전성 시트(140)의 양쪽에 접한다. 그 때문에, 덮개체(160)의 접합시의 열이 스페이서(170)를 통해서 전지(200)에 전달될 일이 없고, 전지(160)의 파손 가능성이 저감한다.
스페이서(170)에 의해서 도전성 시트(140)가 전지(200)에 압박됨으로써, 도전성 시트(140)와 전지(200) 사이의 전기 저항이 작아지고, 또한, 절연 기판(110)에 대한 전지(200)의 위치 어긋남의 가능성이 저감한다. 도 23 및 도 24에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500F))에 의하면, 도전성 시트(140)와 전지(200)의 상면 전극(202) 사이의 도전성 접합재(150)의 유무에 의하지 않고, 이러한 효과를 이룰 수 있다.
스페이서(170)는 덮개체(160)와 전지(200)의 상면 전극 사이의 단락에 의해서 덮개체(160)로부터 방전하지 않도록, 절연성 재료로 이루어지는 것을 사용해도 좋다. 스페이서(170)가 절연성이 아니어도, 스페이서(170)의 전기 저항이 도전성 시트(140)의 전기 저항에 대하여 충분히 클 경우에는, 전지(200)로부터의 전류의 대부분이 도전성 시트(140)로 흐르기 때문에, 덮개체(160)로부터의 방전을 억제할 수 있다. 바꾸어 말하면, 스페이서(170)의 전기 전도율이 도전성 시트(140)의 전기 전도율에 비교해서 충분히 작을 경우에는, 덮개체(160)로부터의 방전을 억제할 수 있다.
또, 스페이서(170)가 도전성 재료로 이루어지는 것일 경우에는, 스페이서(170)의 하면에 절연성의 피막이 형성되어도 좋다. 또는, 스페이서(170)와 도전성 시트(160) 사이에, 전지(200)를 보호하는 절연성의 보호 시트가 설치되어도 좋다.
도 25 및 도 26은 모두 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 25에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100G))에 있어서는, 덮개체(160)는 도전성 시트(140)에 접하는 볼록부(161)를 갖고 있다. 볼록부(161)는 덮개체(160)의 중앙부의 두께를 두껍게 해서, 하방을 향해서 돌출시켜서 형성되어 있다. 볼록부(161)를 갖는 덮개체(160)는, 평판에 볼록부(161)를 접합해서 제작해도 좋고, 금형 프레스 등으로 제작해도 좋다.
이러한, 덮개체(160)가 볼록부(161)를 가질 경우에는, 스페이서(170)를 사용하지 않고 도전성 시트(140)가 전지(200)의 상면 전극(202)에 압박된다. 즉, 덮개체(160)의 하면에 위치하는 볼록부(161)가 도전성 시트(140)를 전지(200)의 상면 전극(202)에 압박할 수 있다. 볼록부(161)에 의해 도전성 시트(140)가 전지(200)의 상면 전극(202)에 압박됨으로써, 도전성 시트(140)와 전지(200) 사이의 전기 저항이 작아져 전지(200)의 전력의 인출 효율이 높아진다. 특히, 볼록부(161)가 평탄한 압압면을 갖고 있으면, 도전성 시트(140)에 있어서 균일하게 압압되는 면적이 커지고, 전지(200)의 전력의 인출 효율이 보다 높아진다. 또한, 절연 기판(110)에 대한 전지(200)의 위치 어긋남의 가능성이 저감한다.
도 26에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100H))에 있어서는, 덮개체(160)는 판 형상이며, 덮개체(160)의 전역의 두께는 같은 정도이다. 덮개체(160)는 도전성 시트(140)에 접하는 볼록부(162)를 갖고 있다. 볼록부(162)는 덮개체(160)의 중앙부가 하방을 향해서 돌출해서 형성되어 있다. 볼록부(162)는 도전성 시트(140)를 전지(200)측에 압압하기 위한 평탄한 압압면(162f)을 갖고 있다. 볼록부(162)의 압압면(162f)의 면적은 오목부(113)의 개구 면적의 50% 이상이면 좋다.
볼록부(162)는 상하의 반전에 의해 도전성 시트(140)를 상방향으로부터 전지(200) 측으로 압압해도 좋다. 도 26에 있어서는, 반전하기 전의 상태의 볼록부(162)가 2점 쇄선으로 나타내어져 있다. 볼록부(162)가 상하로 용이하게 반전할 수 있게, 공간(S)을 대기압보다 감압한 상태로 밀봉하는 것이 바람직하다. 볼록부(162)를 갖는 덮개체(160)는 금속판을 펀칭 가공함으로써 제작해도 좋다. 볼록부(162)를 갖는 덮개체(160)는, 금속판을 펀칭함과 아울러 프레스 가공함으로써 제작해도 좋다. 볼록부(162)가 평탄한 압압면(162f) 대신에 만곡한 압압면을 가져도 좋다.
이러한, 덮개체(160)가 볼록부(162)를 가질 경우에는, 스페이서(170)를 사용하지 않고, 도전성 시트(140)가 전지(200)의 상면 전극(202)에 압박된다. 즉, 덮개체(160)의 하면에 위치하는 볼록부(162)가 도전성 시트(140)를 전지(200)의 상면 전극(202)에 압박할 수 있다. 볼록부(162)에 의해 도전성 시트(140)가 전지(200)의 상면 전극(202)에 압박됨으로써, 도전성 시트(140)와 전지(200) 사이의 전기 저항이 작아져 전지(200)의 전력의 인출 효율이 높아진다. 특히, 볼록부(162)가 평탄한 압압면(162f)을 갖고 있으면, 도전성 시트(140)에 있어서 균일에 압압되는 면적이 커지고, 전지(200)의 전력의 인출 효율이 보다 높아진다. 또한, 절연 기판(110)에 대한 전지(200)의 위치 어긋남의 가능성이 저감한다.
볼록부(162)가 덮개체(160)의 접합 후의 반전에 의해 도전성 시트(140)를 압압할 경우는, 볼록부(162)가 덮개체(160)의 접합시에는 반전하고 있지 않고, 도전성 시트(140)에 접하고 있지 않기 때문에, 덮개체(160)의 접합시의 열이 도전성 시트(140) 및 전지(200)에 전도되기 어렵다. 또한, 덮개체(160)의 접합이 예를 들면 심 용접(저항 용접)인 경우는, 덮개체(160)의 접합시에 인가되는 전류도 전지(200) 등에 전도하지 않는다. 그 때문에, 전지(200)가 열화, 파손할 가능성이 저감된다. 또한, 전지(200)가 고온으로 되어서 팽창했을 경우 또는 가스가 발생했을 경우에는, 볼록부(162)가 외측으로 볼록 형상으로 반전해서 내부공간(S)이 커짐으로써, 내부압력의 상승을 완화할 수 있다.
도 25 및 도 26에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500G, 500H))에 있어서, 도전성 시트(140)는 도체 시트(141)와 절연체 시트(142)로 구성되어 있다. 도체 시트(141)는 전지(200)와 배선 도체(130)(제 2 전극(132))를 전기적으로 접속한다. 절연체 시트(142)는 도체 시트(141)와 금속제의 덮개체(160) 사이의 절연성을 확보한다.
전지 모듈(500(500G, 500H))에 있어서의 도전성 시트(140)는, 예를 들면, 플렉시블 기판과 같이, 동박과 폴리이미드 수지 등의 절연성 수지를 적층한 구조를 가져도 좋다. 또한, 덮개체(160)가 금속 등의 도전성 재료로 이루어지고, 도전성 시트(140)가 절연체 시트(142)를 갖지 않을 경우에는, 덮개체(160)의 하면(도전성 시트(140)측의 면)에 있어서의, 적어도 도전성 시트(140)와 접촉하는 부분(압압면)에 절연성의 피막이 형성되어도 좋다.
덮개체(160)의 전기 저항이 도전성 시트(140)의 전기 저항에 대하여 충분히 클 경우에는, 전지(200)로부터의 전류의 대부분이 도전성 시트(140)로 흐르기 때문에 덮개체(160)로부터의 방전을 억제할 수 있다. 바꾸어 말하면, 덮개체(160)의 전기 전도율이 도전성 시트(140)의 전기 전도율에 비교해서 충분히 작을 경우에는, 덮개체(160)로부터의 방전을 억제할 수 있다. 예를 들면, 덮개체(160)가 상술한 철-니켈(Fe-Ni) 합금이나 철-니켈-코발트(Fe-Ni-Co) 합금으로 이루어지는 것일 경우에는, 도전성 시트(140)의 구성 재료로서 구리나 알루미늄 등의 저저항의 금속을 사용해도 좋다.
도 27은 덮개체 및 도전성 시트를 분리한 상태에 있어서의 전지 모듈의 다른 일례를 나타내는 평면도이다. 도 28은 도 27에 있어서의 XXVIII-XXVIII선을 따른 단면도이다.
지금까지 절연 기판(110)의 오목부(113)에 대해서는, 평면에서 볼 때 형상이 원형이고, 깊이가 일정한 원통 형상인 예를 나타냈지만, 오목부(113)의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니고, 전지(200)의 형상에 따른 형상으로 할 수 있다. 예를 들면, 도 27 및 도 28에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100I))의 오목부(113)의 평면에서 볼 때의 형상은 장방형상이다. 장방형상이란, 각이 직각인 엄밀한 장방형 뿐만 아니라, 각부를 둥글게 한 직사각형을 포함하는 것을 의미한다. 오목부(113)의 평면에서 볼 때 형상은, 사각형상 이외의 다각형상, 또는 타원형상이여도 좋다. 또한, 오목부(113)의 깊이는 일정하지 않고, 오목부(113)의 중앙부가 보다 깊은 형상이며, 오목부(113)는 2단의 오목부이다. 절연 기판(110)과 일체로 되고 있는 절연 프레임체(121)까지 포함시키면, 오목부(113)는 3단의 오목부라고 할 수도 있다.
도 27 및 도 28에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500I))의 전지(200)는, 상면 전극(202)과, 하면 전극(201)과, 상면 전극(202)과 하면 전극(201)으로 끼워진 고체 전해질(203)을 갖고 있다. 하면 전극(201)은 고체 전해질(203) 및 상면 전극(202)보다 한 사이즈 작은 형상이며, 도 27 및 도 28에 나타내는 예의 전지(200)의 단면형상은 하방을 향해서 볼록형(T자형)이다. 오목부(113)의 단면형상은, 도 27 및 도 28에 나타내는 예의 전지(200)의 단면형상에 맞춘 형상으로 되어 있다.
도 27 및 도 28에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500I))에 있어서는, 오목부(113)의 평면에서 볼 때의 크기는, 전지(200)의 평면에서 볼 때의 크기보다 크고, 전지(200)와 오목부(113)의 내벽 사이에는 간극이 있다. 그리고, 이 간극에 절연 부재(300)가 삽입되어 있다. 이와 같이, 도 27 및 도 28에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500I))에 있어서는, 전지(200)의 측면과 오목부(113)의 내측면 사이에 절연 부재(300)가 위치하고 있다. 이러한 절연 부재(300)에 의해 절연 기판(110)에 대한 전지(200)의 위치 어긋남의 가능성이 보다 저감한다. 또한, 절연 부재(300)가 접착성을 가질 경우에는, 전지(200)가 오목부(113)에 대하여 보다 강고하게 고정된다. 또한, 절연 부재(300)가 절연성이기 때문에 전지(200)의 측면과 제 2 전극(132) 사이의 절연성이 보다 높여진다. 또한, 전지(200)의 측면과 오목부(113)의 내측면 사이의 간극이 절연 부재(300)로 막아지기 때문에, 도전성 시트(140)를 통해서 상면 전극(202)과 하면 전극(201) 사이에서 단락해 버릴 가능성이 저감된다.
도 29는 도 30에 있어서의 XXIX-XXIX선을 따른 단면도이다. 도 30은 전지 모듈의 다른 일례의 저면도이다.
지금까지, 전지(200)만을 수용하는 전지용 패키지(100)의 예만을 설명했지만, 도 29 및 도 30에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100J))에는, 전지(200) 이외의 전자부품(400) 등이 수용되어도 좋다. 이 때, 전자부품(400)을 수용하는 스페이스를 설치함으로써 전지용 패키지(100(100J)) 및 전지 모듈(500(500J))이 대형화하지 않도록, 전지(200)와 전자부품(400)이 평면 투시로 겹치도록 배치해도 좋다. 그 때문에, 도 29 및 도 30의 예에 나타내는 전지용 패키지(100(100J))의 절연 기판(110)은, 전자부품(400)을 수용하기 위한 제 2 오목부(114)를 갖고 있고, 제 2 오목부(114)는 제 2 면(112)에 개구되어 있다. 이것에 의해, 전지(200)와 전자부품(400) 사이를 접속하는 배선의 배선길이를 짧게 할 수 있어 배선이 저저항으로 된다.
제 2 오목부(114)에는 전자부품(400)으로서, 예를 들면, 전지(200)를 제어하기 위한 전원 IC가 탑재되어도 좋다. 전원 IC는 전지 제어용의 반도체소자이다. 전원 IC에는, 일정한 전원전압을 공급하는 DC/DC 컨버터, 전원을 감시하는 리셋 IC, 및 전원을 온/오프하는 스위치 IC가 포함된다. 제 1 면(111)에 개구하는 오목부(113)와, 제 2 면(112)에 개구하는 제 2 오목부(114)는, 평면 투시로 겹치는 위치에 있다. 전지(200)와 전자부품(400)(전원 IC)은 평면 투시로 겹쳐서 탑재된다. 그 때문에, 전지(200)의 동작의 제어가 가능하고, 전지 모듈(500(500J))의 소형화가 도모된다.
도 29 및 도 30에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500J))에 있어서는, 전자부품(400)은, 도시하지 않은 접합재로 제 2 오목부(114)의 저면에 고정되어 있다. 또한, 전자부품(400)의 전극(도시하지 않음)과 제 2 오목부(114)의 저면에 형성된 내부전극(135)은, 본딩 와이어(도전성 접속재(410))로 전기적으로 접속되어 있다. 전자부품(400)의 전극과 내부전극(135)이 플립 칩 접속으로 전기적 및 기계적으로 접속되어도 좋다.
제 2 오목부(114)에는 전원 IC에 추가해서, 예를 들면 코일, 콘덴서 등의 전자부품(400)이 탑재되어도 좋다. 도 29 및 도 30에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500J))에 있어서는, 제 2 오목부(114)의 개구가 덮개체(도시하지 않음)로 막혀도 좋고, 또는 밀봉 수지로 전자부품(400)을 덮음으로써 밀봉되어도 좋다.
도 1 내지 도 30에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A 등)에 있어서, 절연 기판(110)의 치수는, 예를 들면, 시각형의 한 변의 길이가 1㎜∼20㎜이며, 절연 기판(110)의 두께는 0.5㎜∼5㎜이다. 절연 기판(110)의 오목부(113)의 치수는, 전지(200)의 크기에 따라서 설정할 수 있다.
도 1 내지 도 30에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A 등))에 있어서, 절연 기판(110)은 복수의 절연층이 적층되어서 형성되어 있다. 절연층은, 예를 들면 산화알루미늄질 소결체, 유리 세라믹 소결체, 뮬라이트질 소결체 또는 질화알루미늄질 소결체 등의 절연 재료로 이루어진다.
절연층이 예를 들면 산화알루미늄질 소결체로 이루어질 경우이면, 절연 기판(110)은 다음과 같이 해서 제작된다. 즉, 우선, 절연층으로 되는 세라믹 그린시트가 제작된다. 산화알루미늄 및 산화규소 등의 원료 분말을 적당한 유기 바인더 및 유기용제와 함께 시트 형상으로 성형함으로써, 사각 시트 형상의 복수의 세라믹 그린시트가 제작된다. 다음에, 이들 세라믹 그린시트를 적층함으로써 적층체가 제작된다. 오목부(113)는 세라믹 그린시트에 금형 등을 사용해서 관통 구멍을 형성함으로써 형성된다. 그 후, 적층체를 1300∼1600℃의 온도로 소성함으로써 절연 기판(110)이 제작된다. 프레임부(120)가 절연 프레임체(121)을 포함할 경우는, 절연 프레임체(121)는 절연 기판(110)과 동시에 형성된다. 금형 등으로 관통 구멍을 형성한 프레임 형상의 그린시트를 포함하는 적층체를 제작하면 좋다.
도 1 내지 도 30에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A 등))에 있어서, 절연 기판(110)의 표면 및 내부에는 배선 도체(130)(제 1 전극(131), 제 2 전극(132), 제 1 접속배선(133A), 제 2 접속배선(133B), 제 1 외부전극(134A), 제 2 외부전극(134B))가 설치되어 있다. 또한, 절연 기판(110)의 제 1 면(111) 또는 프레임부(120)의 절연 프레임체(121) 위에는, 프레임 형상 금속막(122)이 형성되어 있다.
도 1 내지 도 30에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A 등))에 있어서, 제 1 전극(131)과 제 1 외부전극(134A)을 접속하는 제 1 접속배선(133A), 및 제 2 전극(132)과 제 2 외부전극(134B)을 접속하는 제 2 접속배선(133B)이, 절연 기판(110)을 관통하는 관통도체인 예가 나타내어져 있다. 제 1 접속배선(133A) 및 제 2 접속배선(133B)은 이것에 한정되지 않고, 절연 기판(110)의 내부에서 제 1 면(111) 및 제 2 면(112)의 면 방향으로 연장되는 도체층을 포함해도 좋다. 또한, 제 1 접속배선(133A) 또는 제 2 접속배선(133B)은, 절연 기판(110)의 내부로부터 측면을 지나서 제 1 외부전극(134A) 또는 제 2 외부전극(134B)에 접속되는 것이어도 좋다. 제 1 접속배선(133A) 및 제 2 접속배선(133B)의 일부를 구성하는 측면도체는, 절연 기판(110)의 측면에 형성한 오목부(홈부) 내에 도체를 충전한 것이어도 좋다.
도 1 내지 도 30에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A 등))에 있어서, 제 1 전극(131)과 제 1 외부전극(134A)이 평면 투시에 있어서 겹치도록 해도 좋다. 제 2 전극(132)과 제 2 외부전극(134B)이 평면 투시에 있어서 겹치도록 해도 좋다. 이와 같이 했을 경우는, 관통도체로서의 제 1 접속배선(133A) 및 제 2 접속배선(133B)을 짧게 해서 배선에 의한 전력 로스를 억제할 수 있다.
도 1 내지 도 30에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A 등))에 있어서, 제 1 외부전극(134A) 및 제 2 외부전극(134B)은, 절연 기판(110)의 제 2 면(112)으로부터 측면으로 연장되는 것이여도 좋다. 또한, 배선 도체(130)의 전기 저항을 작게 해서 전지(200)로부터의 전력의 인출 효율을 향상시키기 위해서, 예를 들면, 제 1 접속배선(133A)(관통도체) 및 제 2 접속배선(133B)(관통도체)을 각각 복수로 해도 좋다. 도 1 내지 도 12에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A))에 있어서는, 제 1 접속배선(133A)(관통도체) 및 제 2 접속배선(133B)(관통도체)은 각각 1개 또는 2개이지만, 더욱 다수로 해도 좋다.
배선 도체(130) 및 프레임 형상 금속막(122)은, 예를 들면, 텅스텐, 몰리브덴, 망간, 구리, 은, 팔라듐, 금, 백금, 니켈, 코발트 등의 금속, 또는 이들 금속을 포함하는 합금의 금속 재료를 도체 재료로서 주로 포함한다. 이러한 금속 재료는, 메탈라이즈층 또는 도금층 등의 금속층으로서 절연 기판(110)의 표면에 형성되어 있다. 상기 금속층은 1층이라도 좋고, 복수층이라도 좋다. 또한, 상기 금속층은 메탈라이즈로 절연 기판(110)의 내부에 형성되어도 좋다.
제 1 면(111) 및 제 2 면(112)의 면 방향으로 연장되는 도체층, 및 프레임 형상 금속막(122)은, 예를 들면 텅스텐의 메탈라이즈층일 경우에는 다음과 같이 형성할 수 있다. 상기 도체층 및 프레임 형상 금속막(122)은, 텅스텐의 분말을 유기용제 및 유기 바인더와 혼합해서 제작한 금속 페이스트를, 절연 기판(110)으로 되는 세라믹 그린시트의 소정 위치에 스크린 인쇄법 등의 방법으로 인쇄해서 소성하는 방법으로 형성할 수 있다. 상기 도체층에는, 배선 도체(130)의 제 1 전극(131), 제 2 전극(132), 제 1 외부전극(134A), 및 제 2 외부전극(134B) 등이 포함된다. 또, 시일 패턴(136)도 배선 도체(130) 등과 같은 재료 및 제법으로 형성할 수 있고, 제 1 외부전극(134A) 및 제 2 외부전극(134B)과 동시에 인쇄할 수 있다. 그 때문에, 시일 패턴(136)의 형성이 용이하다.
제 1 전극(131), 제 2 전극(132), 제 1 외부전극(134A), 제 2 외부전극(134B), 시일 패턴(136), 및 프레임 형상 금속막(122) 등의 외부에 노출되는 메탈라이즈층의 노출 표면에는, 전해 도금법 또는 무전해 도금법 등의 도금법으로 니켈 및 금 등의 도금층이 피착되어 있어도 좋다. 또한, 제 1 접속배선(133A) 및 제 2 접속배선(133B)의 관통도체는, 상기 금속 페이스트의 인쇄에 앞서 세라믹 그린시트의 소정의 위치에 관통구멍을 형성하고, 상기 금속 페이스트를 이 관통구멍에 충전해 둠으로써 형성할 수 있다.
절연 기판(110) 및 배선 도체(130) 등을 포함하는 배선 기판은, 모기판에 배열된 복수의 기판 영역으로부터 다수개 취해서 제작되어도 좋다. 모기판을 기판 영역마다 분할함으로써, 복수의 배선 기판이 보다 효율적으로 제작된다. 이 경우에는, 모기판 중 기판 영역의 경계를 따라서 분할용의 홈이 형성되어 있어도 좋다.
도 1 내지 도 30에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A 등))에 있어서, 도전성 시트(140)는 도전성 재료로 이루어지는 시트 형상의 것이고, 전지(200)의 상면 전극(202)의 면적의 50% 이상을 덮어서 접속할 수 있는 정도의 크기이다. 도전성 재료로서는, 구리, 알루미늄 등의 금속, 스테인리스 등의 합금 등을 포함하는 것을 사용해도 좋다. 도전성 시트(140)는 도전 재료만으로 이루어지는 것이라도 좋고, 도전 재료와 절연 재료의 복합 재료로 이루어지는 것이라도 좋다. 도전성 시트(140)는, 상술한 플렉시블 기판과 같이, 동박과 폴리이미드 수지 등의 절연성 수지를 적층한 구조를 가져도 좋다.
전지 패키지(100)의 오목부(113)에 수용되는 전지(200)의 수는 1개에 한정하는 것이 아니고, 복수여도 좋다. 1개의 오목부(113)에 그 저면의 면 방향(두께 방향에 직교하는 방향)으로 복수의 전지(200)를 배열하여 수용하고, 복수의 전지(200)를 1개의 도전성 시트(140)에 접속해도 좋다. 또는, 절연 기판(110)의 제 1 면(111)에 면 방향으로 복수의 오목부(113)를 형성하고, 복수의 오목부(113)에 전지(200)를 각각 수용하고, 복수의 전지(200)를 복수의 오목부(113) 위에 겹치는 1개의 도전성 시트(140)에 접속해도 좋다. 이 경우, 복수의 오목부(113)의 저면에 각각 위치하는 복수의 제 1 전극(131)이, 1개의 제 1 외부전극(134A)에 접속해도 좋다. 또는, 제 1 외부전극(134A)에 접속된 1개의 큰 제 1 전극(131)이, 복수의 오목부(113)의 저면에 노출되어 있어도 좋다. 또한, 1개의 오목부(113)에 두께 방향(오목부의 깊이 방향)으로 복수의 전지(200)를 직렬 접속으로 되도록 겹쳐서 수용해도 좋다. 이 경우, 상하의 전지(200) 사이는 접촉 접속 또는 도전성 접합재로 접속(접합)한다.
상술한 바와 같이, 1개의 전지용 패키지(100(100A 등)) 내에 복수의 전지(200)를 탑재함으로써, 1개의 전지(200)만 탑재할 경우에 비하여 전지 모듈(500(500A 등))의 체적 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 1개의 전지(200)를 탑재한 전지용 패키지(100(100A 등))를 배열하는 것보다, 복수의 전지(200)를 1개의 전지용 패키지(100(100A 등)) 내에 탑재함으로써, 전지용 패키지(100(100A 등))의 재료 비용의 저감, 전지 탑재 영역 전체의 소형화, 실장의 효율화가 도모된다.
도 25 및 도 26에 나타내는 예의 도전성 시트(140)는, 도체 시트(141)의 덮개체(160)측의 상면만이 절연체 시트(142)로 덮여져 있다. 도체 시트(141)의 전지(200)측의 하면에 있어서의 전지(200) 및 제 2 전극(132)에 접속되는 부분 이외의 부분도 절연체 시트(142)로 덮여져도 좋다. 또한, 복합 재료로서는, 예를 들면, 도전성 재료를 수지 중에 분산시킨 도전성 수지, 또는 도전성 재료를 수지로 결합한 도전성 수지를 사용해도 좋다. 또, 도전성 시트(140)는 상술한 바와 같이, 도전성 접합재(150)를 개재해서 제 2 전극(132)에 접속되지만, 도전성 시트(140)가 금속박으로 이루어질 경우에는 저항 용접으로 제 2 전극(132)에 접합해도 좋다.
도전성 접합재(150)로서는, 땜납이나 도전성 접착제를 사용해도 좋다. 도전성 접합재(150)로서는, 저온에서의 접합 가능한 도전성 접착제를 사용해도 좋다. 도전성 접합재(150)로서는, 보다 저온에서의 전기적 접속을 하기 위해서 은나노 페이스트를 사용해도 좋다.
도 23 및 도 24에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100F))에 있어서, 스페이서(170)는 상술한 수지로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 세라믹스나 금속으로 이루어지는 것이여도 좋다. 스페이서(170)가 금속 등의 도전성 재료로 이루어질 경우에는, 스페이서(170)의 표면이 절연 재료로 덮여져도 좋다.
전지 모듈(500)은 수분을 흡수하는 건조제(도시하지 않음)를 구비해도 좋다. 건조제는 덮개체(160)의 하면에 위치해도 좋고, 전지(200)의 하면 전극(201)의 하측에 위치해도 좋다. 건조제가 전지(200)의 하면 전극(201)의 하측에 위치할 경우는, 오목부(113)의 저면에 작은 별도의 오목부를 더 형성하고, 이 별도의 오목부 내에 건조제를 배치해도 좋다. 건조제는 전지(200)의 측면과 오목부(113)의 내측면 사이에 위치해도 좋다. 전지 모듈(500)이 건조제를 구비함으로써 전지(200)의 전지 소재의 수분과의 화학 변화에 의한 열화를 억제할 수 있다. 또, 건조제로서, 예를 들면 실리카 겔이나 염화칼슘 등을 사용해도 좋다.
전지(200)는 전해질 재료, 정극, 부극, 및 세퍼레이터 등의 전지 소재를 금속용기 내에 배치해서 밀봉한 코인 전지여도 좋다. 코인 전지는 버튼 전지라고 불릴 경우도 있다. 전지(200)는 일차전지나 이차전지여도 좋다. 또한, 전지(200)는 화학전지 뿐만 아니라, 전기이중층 콘덴서, 전기이중층 커패시터와 같은 전원소자도 포함한다.
전지(200)가 단독으로는 실장기판에 표면 실장할 수 없는 코인 전지일 경우여도, 전지용 패키지(100(100A 등))에 의해 실장기판에 표면 실장할 수 있다. 예를 들면, 전지(200)의 전지 소재가 황화물계의 전지 재료여도, 이미 밀봉된 코인 전지를 사용함으로써 드라이 분위기 하 등의 특별한 작업 환경이 아니어도 용이하게 밀봉하여 표면 실장형의 전지(200)로 할 수 있다. 또한, 드라이 분위기 하 등의 특별한 작업 환경이 아니어도, 전지(코인 전지)(200)를 실장기판에 표면 실장할 수 있고, 회로 기판 장치의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 전지(코인 전지)(200)를 전지용 패키지(100(100A 등))에 의해 일반적인 코인 전지보다 높은 레벨로 기밀 밀봉할 수 있어 전지(코인 전지)(200)의 수명이 향상한다. 전지(200)의 전지 소재를 금속용기와 전지용 패키지(100(100A 등))로 이중으로 밀봉하기 때문에, 전지(코인 전지)(200)로부터의 황화물 재료의 누출을 대폭 저감할 수 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 전지 모듈(500)은 전지(200)로서 박막형의 전고체 전지를 사용해도 좋다. 박막형의 전고체 전지는, 금속판(210)에 부극층(220)과 전해질층(230)과 정극층(240)이 적층된 전지(200)이며, 금속판(210)은 집전체로서의 기능을 갖는다. 금속판(210)은, 예를 들면 구리, 알루미늄, 스테인리스강 등의 판이며, 금속판(210)의 판두께는, 예를 들면 0.1㎜∼0.5㎜이다. 금부극층(220), 전해질층(230), 및 정극층(240)은, 예를 들면 증착법 또는 스퍼터법 등에 의해 형성된다. 박막형의 전고체 전지(200)는, 부극층(220)의 끝면, 전해질층(230)의 끝면, 및 정극층(240)의 끝면을 덮는 수지 커버(250)를 구비해도 좋고, 수지 커버(250)는 절연 수지로 이루어진다.
도 11에 나타내는 예의 전지용 패키지(100(100A))의 경우는, 금속판(210)이 하면 전극(201)에 상당하고, 정극층(240)이 상면 전극(202)에 상당한다. 아래의 금속판(210)으로부터 부극층(220), 전해질층(230), 및 정극층(240)이 순차 적층되어 있지만, 부극층(220)과 정극층(240)을 반대로 적층해도 좋다. 이 경우는, 부극층(220)이 상면 전극(202)에 상당한다.
부극층(220)의 끝면의 위치, 전해질층(230)의 끝면의 위치, 및 정극층(240)의 끝면의 위치가 어긋나도록 해도 좋다. 예를 들면, 부극층(220), 전해질층(230), 정극층(240)으로 적층하는 순서대로 그것들을 작게 하거나, 크게 하거나 해도 좋다. 또한, 전해질층(230)을 정극층(240) 및 부극층(220)보다 크게 해도 좋다. 이와 같이 했을 경우에는, 측면 방향에 있어서의 정극층(240)과 부극층(220)의 단락을 예방할 수 있다.
정극층(240)과 도전성 시트(140)(도전성 접합재(150)) 사이에 별도의 금속판(210)을 개재시켜도 좋다. 이 때, 별도의 금속판(210)과 정극층(240) 사이에 도전성 접합재(150)를 개재시켜도 좋다. 이 경우, 정극층(240) 위(정극층(240)과 도전성 시트(140) 사이)의 금속판(210)이 상면 전극(202)에 상당한다. 그리고, 상면 전극(202)에 상당하는 금속판(210)과 도전성 시트(140) 사이에는, 도전성 접합재(150)를 개재시켜도 좋다.
복수의 정극층(240)의 일단끼리를 접속하고, 복수의 부극층(220)의 타단끼리를 접속해도 좋다. 이 경우에, 복수의 정극층(240) 및 복수의 부극층(200)은, 종단면으로 볼 때의 형상이 빗살 형상으로 된다. 그리고, 2개의 빗살이 맞물리도록, 복수의 정극층(240)과 복수의 부극층(220)이 배치되고, 각 정극층(240)과 각 부극층(220) 사이에 전해질층(230)이 배치된다.
또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 전지 모듈(500)은 전지(200)로서 복수의 박막형의 전고체 전지를 사용해도 좋다. 복수의 박막형의 전고체 전지(200)가 전지 패키지(100)의 오목부(113)에 직렬적으로 탑재되어도 좋다. 복수의 박막형의 전고체 전지(200) 사이에 도전성 접합재(150)가 개재하도록 해도 좋다. 전해질층(230)의 단부가 부극층(220)의 단부를 덮도록 해도 좋다. 큰 금속판 위에 박막 전지를 형성하고, 소정의 사이즈로 개편화함으로써, 복수의 박막형의 전고체 전지(200)가 효율적으로 제조된다. 복수의 박막형의 전고체 전지(200)는, 접합재를 개재하지 않고 접촉에 의한 접속이라도 좋다. 도전성 시트(140), 덮개체(160)의 볼록부(161),또는 스페이서(170)로 복수의 박막형의 전고체 전지(200)를 압압함으로써, 복수의 박막형의 전고체 전지(200)간의 접촉 저항을 작게 할 수 있다.
일반적으로, 박막의 전개체 전지는, 에너지 밀도, 안전성이 높고, 리사이클 수명에 뛰어나지만, 전지 패키지(100)의 오목부(113) 내에 박막의 전고체 전지를 형성하는 것은 곤란하고, 또한 박막만으로 구성된 전고체 전지의 핸들링도 곤란하다. 그 때문에, 박막의 전개체 전지를 가진 전지 모듈(500)의 생산성(생산 효율)이 저하한다.
이것에 대하여, 상술과 같이, 전지 모듈(500)이 금속판(210)을 가진 박막형의 전고체 전지(200)를 전지(200)로서 사용함으로써, 전지(200)의 대량 생산이 가능하게 되어 전지 모듈(500)의 생산성이 향상한다. 구체적으로는, 금속판(210) 위에 부극층(220), 전해질층(230), 정극층(240)을 형성한 후, 다이싱 등에 의해 절연 기판(110)의 오목부(113)에 매칭한 사이즈의 전지(200)를 잘라내어 절연 기판(110)의 오목부(113) 내에 설치함으로써, 전지 모듈(500)의 생산성이 향상한다.
또한, 전지 모듈(500)이 금속판(210)을 가진 박막형의 전고체 전지(200)를 전지(200)로서 사용함으로써, 금속판(210)과 부극층(220) 사이의 밀착성, 부극층(220)과 전해질층(230) 사이의 밀착성, 및 정극층(240)과 전해질층(230) 사이의 밀착성이 높아진다. 그 때문에, 전지(200)의 전력의 인출 효율이 높아진다.
도 27 및 도 28에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500I))에서는, 전지(200)의 외측면과 오목부(113)의 내측면 사이에 배치되는 절연 부재(300)의 구성 재료로서, 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 수지 재료를 들 수 있다. 절연 부재(300)의 구성재료는 세라믹 입자와 수지 재료의 복합 재료라도 좋다. 절연 부재(300)는 전지(200)와 오목부(113)의 내측면 사이의 간극에 주입한 액상의 수지를 고화해서 이루어지는 것이여도 좋다. 고형의 절연 부재(300)가 전지(200)와 오목부(113)의 내측면 사이의 간극에 삽입해서 배치되어도 좋다. 도 13에 나타내는 예의 전지 모듈(500(500I))에서는, 평면으로 볼 때의 형상이 사각 프레임 형상의 간극의 각 변부에, 둘레 방향으로 간격을 두고 4개의 절연 부재(300)가 배치되어 있지만, 이러한 배치에 한정되는 것이 아니다. 오목부(113) 및 전지(200)의 평면에서 볼 때의 형상이 원형일 경우에는, 둘레 방향으로 간격을 두고서 3개의 절연 부재(300)가 배치됨으로써, 절연 기판(110)에 대한 전지(200)의 위치 어긋남이 억제된다. 또한, 절연 부재(300)가 전지(200)의 외측의 전체 둘레에 걸쳐서 배치되어도 좋다.
이상, 본 개시의 각 실시형태에 대해서 설명했다. 그러나, 본 개시는 상기 실시형태에 한정되지 않는다.
100(100A∼100J) : 전지용 패키지
110 : 절연 기판
111 : 제 1 면
112 : 제 2 면
113 : 오목부
114 : 제 2 오목부
120 : 프레임부
121 : 절연 프레임체
122 : 프레임 형상 금속막
123 : 금속 프레임체
130 : 배선 도체
131 : 제 1 전극
132 : 제 2 전극
133A : 제 1 접속배선
133B : 제 2 접속배선
134A : 제 1 외부전극
134B : 제 2 외부전극
135 : 내부전극
136 : 시일 패턴
140 : 도전성 시트
141 : 도체 시트
142 : 절연체 시트
150 : 도전성 접합재
160 : 덮개체
161 : 볼록부
162 : 볼록부
162f : 압압면
170 : 스페이서
200 : 전지(박막형의 전고체 전지, 코인 전지)
201 : 하면 전극
202 : 상면 전극
203 : 고체 전해질
210 : 금속판
220 : 부극층
230 : 전해질층
240 : 정극층
250 : 수지 커버
300 : 절연 부재
400 : 전자부품(전원 IC)
410 : 도전성 접속재
500(500A∼500J) : 전지 모듈

Claims (18)

  1. 제 1 면, 상기 제 1 면과는 반대측의 제 2 면, 및 상기 제 1 면에 개구하고 또한 전지를 수용하기 위한 오목부를 갖는 절연 기판과,
    상기 제 1 면에 있어서 상기 오목부를 둘러싸는 프레임부와,
    상기 오목부의 저면에 위치하는 제 1 전극, 상기 제 1 면에 있어서의 상기 프레임부와 상기 오목부 사이에 위치하는 제 2 전극, 상기 제 2 면에 위치하고 또한 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속된 제 1 외부전극, 및 상기 제 2 면에 위치하고 또한 상기 제 2 전극에 전기적으로 접속된 제 2 외부전극을 포함하는 배선 도체와,
    상기 제 2 전극에 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 면 상으로부터 상기 오목부의 개구에 걸쳐서 연장되어 있는 도전성 시트와,
    상기 프레임부를 막는 덮개체를 구비하는 전지용 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 시트와 상기 제 2 전극은 복수 개소에서 접속되어 있는 전지용 패키지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 시트는, 평면에서 볼 때에 상기 오목부를 사이에 두는 위치에서 상기 제 1 면에 고정되어 있는 전지용 패키지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부는 상기 제 1 면에 위치하는 절연 프레임체를 갖고, 상기 도전성 시트는 상기 절연 프레임체의 내측에 위치하고 있는 전지용 패키지.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 덮개체는 금속제이며, 상기 프레임부에 용접되어 있는 전지용 패키지.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 덮개체와 상기 도전성 시트 사이에 위치하고, 상기 덮개체 및 상기 도전성 시트에 접하고 있는 스페이서를 구비하는 전지용 패키지.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 덮개체는 상기 도전성 시트에 접하는 볼록부를 갖고 있는 전지용 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 볼록부는 상하의 반전에 의해서 상기 도전성 시트를 상방향으로부터 압박하는 전지용 패키지.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 면에 위치하고, 납땜 가능한 도전성 재료에 의해 구성되며, 상기 제 1 외부전극 및 상기 제 2 외부전극의 주위를 둘러싸는 시일 패턴을 구비하는 전지용 패키지.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 기판은 상기 제 2 면에 개구되고 또한 전자부품을 수용하기 위한 제 2 오목부를 갖고 있는 전지용 패키지.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 전지용 패키지와,
    상기 전지용 패키지의 상기 오목부에 수용되고, 하면 전극이 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속되고, 상면 전극이 상기 도전성 시트에 전기적으로 접속된 전지를 구비하는 전지 모듈.
  12. 제 10 항에 기재된 전지용 패키지와,
    상기 전지용 패키지의 상기 오목부에 수용되고, 하면 전극이 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속되고, 상면 전극이 상기 도전성 시트에 전기적으로 접속된 전지와,
    상기 제 2 오목부에 수용된 전자부품을 구비하는 전지 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전자부품은 상기 전지를 제어하기 위한 전원 IC인 전지 모듈.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지의 상기 하면 전극과 상기 제 1 전극이 도전성 접합재로 접합되고, 상기 전지의 상기 상면 전극과 상기 도전성 시트가 도전성 접합재로 접합되어 있는 전지 모듈.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 시트의 전영역 중, 상기 전지의 상측에 위치하는 제 1 영역의 높이는 상기 제 1 면에 위치하는 제 2 영역의 높이보다 높은 전지 모듈.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지의 측면과 상기 오목부의 내측면 사이에 위치하고 있는 절연 부재를 구비한 전지 모듈.
  17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지는 금속판에 부극층과 전해질층과 정극층이 적층된 박막형의 전고체 전지인 전지 모듈.
  18. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지는 코인 전지인 전지 모듈.
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