WO2009136660A1 - 電気化学デバイスおよびその実装構造 - Google Patents

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WO2009136660A1
WO2009136660A1 PCT/JP2009/058958 JP2009058958W WO2009136660A1 WO 2009136660 A1 WO2009136660 A1 WO 2009136660A1 JP 2009058958 W JP2009058958 W JP 2009058958W WO 2009136660 A1 WO2009136660 A1 WO 2009136660A1
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electrochemical device
electric double
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heat insulating
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和志 八幡
元輝 小林
克英 石田
直人 萩原
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太陽誘電株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical device having a structure in which at least one pair of terminals is led out from a package enclosing a power storage element, and an electrochemical device mounting structure formed by mounting the electrochemical device on a circuit board.
  • Some electrochemical devices for example, electric double layer capacitors, lithium ion capacitors, redox capacitors, lithium ion batteries, etc., have a structure in which at least one pair of terminals is derived from a package enclosing a storage element.
  • the electric double layer capacitor corresponding to the above includes an electricity storage element configured by sequentially stacking a positive electrode side electrode and a negative electrode side electrode via a separator, and a positive electrode electrically connected to the positive electrode side electrode of the electricity storage element
  • One end side of the terminal, one end side of the negative electrode terminal electrically connected to the negative electrode of the storage element, and an electrolyte are sealed in a package, and the other end of the positive electrode terminal is sealed. It has a structure in which the end side and the other end side of the negative electrode terminal are led out from the package.
  • a laminate film having a protective layer made of plastic, a barrier layer made of metal, and a heat seal layer made of plastic in order is used for the package, and the package is made of, for example, one rectangular film of a predetermined size. It is formed by bending and stacking, and then heat sealing and sealing the three sides (the part where the heat seal layers overlap).
  • the electrochemical device is mounted on a substrate or the like by high-temperature reflow soldering using lead-free solder in the same manner as general electronic components. It is desired to be able to implement it. In other words, there is a growing demand for electrochemical devices that can handle high-temperature reflow soldering using lead-free solder.
  • the temperature inside the reflow furnace used for reflow soldering using lead-free solder reaches a maximum of around 2500 ° C, for example.
  • the electrical storage element in the package may be thermally deteriorated, resulting in problems such as a significant decrease in the electrical characteristics of the electrochemical device itself.
  • Patent Document 1 discloses a structure in which an electrochemical device is housed in a case. Since the case does not actively suppress heat conduction to the package, the same problem as described above can occur.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2 0 0 0-2 8 6 1 7 1 Disclosure of Invention
  • An object of the present invention is to provide an electrochemical device capable of supporting high-temperature reflow soldering using lead-free solder, and an electrochemical device mounting structure formed by mounting the electrochemical device on a circuit board. There is. Means for solving the problem
  • the present invention provides an electrochemical device that is mounted and used by soldering, a package, a power storage element enclosed in the package, and one end electrically connected to the power storage element. And the other end side covers at least one pair of terminals led out from the package, the whole package and the base end part of the lead-out portion of the terminals, and conducts heat conduction from the outside to the package. And a heat conduction suppressing means for suppressing.
  • an electrochemical device capable of supporting high-temperature reflow soldering using lead-free solder and an electrochemical device mounting structure in which the electrochemical device is mounted on a circuit board.
  • FIG. 1 is a top view of an electric double layer capacitor showing a first embodiment in which the present invention is applied to an electric double layer capacitor.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line a 1 -a 1 in FIG. It is.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along line a2-a2 in FIG.
  • FIG. 4 is a detailed view of part A in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an implementation structure in which the electric double layer capacitor shown in FIGS. 1 to 4 is mounted on a circuit board.
  • FIG. 6 is a top view of an electric double layer capacitor showing a second embodiment in which the present invention is applied to the electric double layer capacitor.
  • Fig. 7 shows a longitudinal section along the line b l- b l in Fig. 6.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view taken along line b2-b2 of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing an implementation structure in which the electric double layer capacitor shown in FIGS. 6 to 8 is mounted on a circuit board.
  • FIG. 10 is a top view of an electric double layer capacitor showing a third embodiment in which the present invention is applied to the electric double layer capacitor.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view taken along line c 1 -c 1 in FIG.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view taken along line c 2 -c 2 in FIG.
  • FIG. 13 is a view showing a mounting structure in which the electric double layer capacitor shown in FIGS. 10 to 12 is mounted on a circuit board.
  • FIG. 14 is a top view of an electric double layer capacitor showing a fourth embodiment in which the present invention is applied to the electric double layer capacitor.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view taken along line d 1 _d 1 in FIG.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view taken along line d2-d2 of FIG.
  • FIG. 17 is a view showing a mounting structure in which the electric double layer capacitor shown in FIGS. 14 to 16 is mounted on a circuit board.
  • FIG. 18 is a top view of an electric double layer capacitor showing a fifth embodiment in which the present invention is applied to the electric double layer capacitor.
  • FIG. 19 is a longitudinal sectional view taken along line e 1 _e 1 of FIG.
  • FIG. 20 is a longitudinal sectional view taken along line e 2 -e 2 of FIG.
  • FIG. 21 is a view showing a mounting structure in which the electric double layer capacitor shown in FIGS. 18 to 20 is mounted on a circuit board. Explanation of symbols
  • FIG. 1 to 5 show a first embodiment in which the present invention is applied to an electric double layer capacitor.
  • Fig. 1 is a top view of the electric double layer capacitor
  • Fig. 2 is a vertical cross-sectional view taken along line a 1-a 1 in Fig. 1
  • Fig. 3 is a vertical cross-sectional view taken along line a 2-a 2 in Fig. 1
  • Fig. 4 is 2 is a detailed view of part A
  • FIG. 5 is a view showing a mounting structure in which the electric double layer capacitor shown in FIGS. 1 to 4 is mounted on a circuit board.
  • the electric double layer capacitor 10-1 of the first embodiment includes a power storage element 11, a pair of terminals (a positive terminal 12 and a negative terminal 13), a package 14, an electrolyte 15 and a heat insulation. And a material layer 16.
  • the electricity storage element 11 is configured by alternately stacking positive electrode (no symbol) and negative electrode (no symbol) via a separator 11 e.
  • the positive electrode is composed of a polarizable electrode for positive electrode 1 1 a and a current collector for positive electrode 1 1 b superimposed on the polarizable electrode for positive electrode 1 1 a.
  • the negative electrode (no symbol) is composed of a negative polarizable electrode 1 1 c and a negative current collector 1 1 1 d superimposed on the negative polarizable electrode 1 1 c.
  • connection pieces 1 1 b 1 (not shown) are provided at the ends of the positive electrode current collectors 11, respectively.
  • a connecting piece 1 1 d 1 is provided at the end of each negative electrode current collector 11 1 d.
  • FIG. 2 includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator lie. Although a configuration in which three units are substantially stacked is shown, the number of units to be configured may be four or more, or one.
  • current collectors 1 1 b and 1 1 d are shown in the uppermost layer and lowermost layer of power storage element 11, respectively.
  • a polarizable electrode may be provided with a separator.
  • the positive electrode terminal 12 and the negative electrode terminal 13 are formed in a strip shape from a metal such as aluminum. One end of the positive electrode terminal 12 is electrically connected to the connection piece 1 1 b 1 of the electric storage element 11. Further, one end of the negative electrode terminal 13 is electrically connected to the connection piece 1 1 b 1 of the power storage element 11.
  • the package 14 is formed of a film having a heat seal layer on at least one side. As can be seen from FIG. 2, one end side of the storage element 1 1 and the positive electrode terminal 1 2, one end side of the negative electrode terminal 1 3, and the electrolyte solution 15 are enclosed in the package 14. The other end side of the terminal 12 and the other end side of the negative terminal 13 are led out from the package 14. Regarding the sealing of the electrolytic solution 15, in addition to the method in which the storage element 11 is pre-impregnated with the electrolytic solution 15 before forming the package 14, the holes previously formed in the package 14 are formed after the package 14 is formed. For example, a method of filling the inside with electrolyte 15 and closing the hole can be employed.
  • the film for forming the package 14 includes a laminate film shown in FIG. 4, for example, a protective layer L 1 made of a plastic such as nylon, and a metal oxide such as aluminum or a metal oxide such as A 1 2 0 3.
  • a laminated film having an insulating layer L 3 made of plastic such as polyethylene terephthalate, a heat seal layer L 4 made of plastic such as polypropylene, and the like can be preferably used.
  • the barrier layer L 2 in this laminate film serves to prevent leakage of the electrolyte solution 15 from the package 14 and to prevent moisture from entering the package 14.
  • the insulating layer L 3 serves to prevent the barrier layer L 2 from contacting the power storage element 11 even when the heat sealing layer L 4 is melted by heat sealing.
  • the film for forming the package 14 a laminate film and a non-laminate film in which at least one of the protective layer L 1, the barrier layer L 2, and the insulating layer L 3 is excluded from the laminate film shown in FIG. It is also possible.
  • (E l 1) One rectangular film of a predetermined size is folded and overlapped, and then the three sides (the heat seal layers overlap) (Refer to Fig.1 and Fig.1 heat-sealing part 14a), (E1 2) After overlapping two rectangular films of a predetermined size 4 sides (heat seal layer overlaps
  • the method of heat sealing and sealing, etc. can be preferably employed.
  • the heat insulating material layer 16 has a thermal conductivity lower than that of the package 14 and is directly exposed to the furnace atmosphere of the reflow furnace during reflow soldering to a predetermined temperature (for example, 25 ° C.). It is made of a heat-resistant material that does not change in quality even when heated before and after. As can be seen from FIG. 2, the heat insulating material layer 16 covers the entire package 14 and the base end portion of the lead-out portion of the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3, and the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 The tip of 3 protrudes from the heat insulating material layer 16 to the outside.
  • a predetermined temperature for example, 25 ° C.
  • Examples of the material for forming the heat insulating material layer 16 include (E 2 1) porous glass such as silica airgel, Vycor glass and fumed silica, (E 2 2) porous alumina such as anodized type and powder cement paste. (E 2 3) Graphite foam, (E 2 4) Porous plastics such as porous fluororesin and foamed polyimide, etc. can be preferably used. These materials are basically porous materials in which a large number of vacancies are contained in a connected state, but a large number of vacancies are contained in a non-communication state as long as they have the heat insulation and heat resistance described above. It is also possible to use a porous material. .
  • a method of forming the heat insulating material layer 16 so as to cover the entire package 14 and the base end portion of the lead-out portion of the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3 is, for example, (E 3 1) Using a mold with a cavity (not shown), insert the package 14 so that the tip of the lead-out part of the positive terminal 1 2 and the negative terminal 1 3 protrudes into the cavity, and then insert a fluid material into the cavity. Then, this can be cured, and a method of taking it out of the mold after curing can be preferably employed.
  • E 3 2 A method in which a sheet material is wound around the surface of the package 14 using a material that has been processed into a sheet material in advance, and then the brazing edge is joined with an adhesive material, etc.
  • E 3 3) A method of winding a sheet material around the surface of the package 14 using a material that has been processed into a sheet material in advance and pasting it with an adhesive can be preferably employed.
  • the thickness of the heat insulating material layer 16 does not increase the size of the electric double layer capacitor 10.
  • the thickness of the heat insulating material layer 16 can be mounted on a circuit board or the like like a general electronic component. In order to stop, it is preferable to make it as thin as possible.
  • the thickness t of the heat insulating material layer 16 will be described with a specific example.
  • the space in the package where the electricity storage element is built is in contact with the laminate film, for example, the length is 3 O mm X width 17 mm X 2 and the thickness of the laminate film Is 0.3 mm.
  • the two terminals derived from the package 14 are, for example, 0.3 mm thick, 5. O mm wide, and 5. O mm long, respectively. In the following calculation, it is assumed that a temperature difference of 2600 ° C has occurred inside and outside the package 14.
  • a conventional electric double layer capacitor without insulation 16 is used with lead-free solder.
  • the amount of heat flowing into the package through the package is 266 W
  • the amount of heat flowing into the package through the positive terminal and the negative terminal is 38 W.
  • the amount of heat flowing into the former is about the same as the amount of heat flowing into the latter.
  • the thermal conductivity of the heat insulating material layer 16 of the electric double layer capacitor 10-1 is / C p (W / mK), the volume porosity is P, and a general non-porous heat insulating material If the thermal conductivity of is K b (W ⁇ ⁇ K), the following equation holds: / cp ⁇ b ⁇ (1 ⁇ ).
  • Thickness which indicates the thermal conductivity of a general non-porous heat insulating material / cb is about 0.1.
  • the numerical value 4.78 X 1 0_ 3 in this relational expression is the relationship between the amount of heat flowing into the package through the package (266W) and the amount of heat flowing into the package through the positive and negative terminals (38W). It is a numerical value calculated from
  • the thickness of the heat insulating material layer 16 is, for example, 0.
  • a material having a volume porosity p larger than 0.859 may be used as the heat insulating material layer 16.
  • the tip portions of the positive electrode terminal 12 and the negative electrode terminal 13 protruding from the heat insulating material layer 16 correspond to each.
  • the solder paste (SO) is disposed on each land LA of the circuit board SU, and the heat insulating material layer 16 is disposed on the circuit board SU.
  • Figure 5 shows that the bottom surface height of the tip of positive electrode terminal 1 2 and negative electrode terminal 1 3 is almost equal to the top surface height of each land LA with insulation layer 16 placed on circuit board SU. However, if the heights of the two do not match, the heights of the positive terminal 12 and the negative terminal 13 are adjusted by bending them appropriately before placement.
  • solder SO solder
  • Insulation layer 16 is directly exposed to the atmosphere in the reflow furnace during the passage through the reflow furnace. However, the heat conduction to the package 14 is suppressed by the heat insulating action of the heat insulating material layer 16 covering the entire package 14, and as a result, it is heated to a predetermined temperature (for example, around 2500 ° C). In addition, the amount of heat flowing into the inside through the package 14 is reduced. Further, since the heat insulating material layer 16 also covers the base end portion of the lead-out portion of the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3, the amount of heat flowing into the package 14 through the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3 is also reduced. Somewhat reduced.
  • the portion of the insulating material 16 in contact with the circuit board SU is brought into the furnace atmosphere of the reflow furnace. Since it is not directly exposed, the amount of heat conducted from the lower surface side of the insulating material 16 to the package 14 can be effectively suppressed.
  • the electric double layer capacitor 10-1 capable of supporting high-temperature reflow soldering using lead-free solder, and the electric double layer capacitor 10-1 can be provided in the same manner as general electronic components. It is possible to reliably answer the demand for mounting on a substrate by high-temperature reflow soldering using lead-free solder.
  • FIG. 6 to 9 show a second embodiment in which the present invention is applied to an electric double layer capacitor.
  • 6 is a top view of the electric double layer capacitor
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken along line bl-b 1 in FIG. 6
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view taken along line b 2 _b 2 in FIG. 6
  • FIG. 9 is a diagram showing a mounting structure formed by mounting the electric double layer capacitor shown in FIGS. 6 to 8 on a circuit board.
  • Electric double layer capacitor of the second embodiment 10 -2 force The difference between the electric double layer capacitor 1 0 -1 of the first embodiment is that the heat insulating material layer 16 is entirely covered with a force per sheet 17. In the point.
  • Other configurations are the same as those of the electric double layer capacitor 10-1 of the first embodiment, and therefore, the same reference numerals are used and description thereof is omitted.
  • the cover sheet 17 is made of a heat-resistant sheet material that does not change in quality even if it is directly exposed to the atmosphere in the reflow furnace during reflow soldering and heated to a predetermined temperature (for example, around 25 ° C.). Is formed. As can be seen from FIG. 7, the cover sheet 17 covers the entire heat insulating material layer 1 6 and the base end portion of the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3 protruding from the heat insulating material layer 1 6, The tip portions of the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3 protrude from the cover sheet 17 to the outside.
  • a predetermined temperature for example, around 25 ° C.
  • Examples of the sheet material forming the cover sheet 17 include (E 4 1) a sheet material made of plastic such as fluorine resin, and (E 4 2) a layer made of plastic such as fluorine resin and an adhesive material.
  • a sheet material having an adhesive layer in order can be preferably used.
  • the method of forming the cover sheet 17 from the sheet material (E41) described above is, for example, (E 5 1) Two rectangular sheet materials of a predetermined size are overlapped, and then the four sides thereof are coated with an adhesive material. (E 52) Folding and stacking one rectangular sheet of the specified size and then joining the three sides via adhesive , Etc. can be preferably employed.
  • the cover sheet 17 can be formed from the sheet material (E42) by, for example, (E 53) two rectangular sheet materials of a predetermined size being overlapped to insulate via the adhesive layer (adhesive material). Attaching to the surface of the material layer 16 and joining the four sides (the part where the adhesive layers overlap) (see Fig. 6 and the joint 17a), (E54) One rectangular sheet of the prescribed size A method in which the materials are folded and overlapped and attached to the surface of the heat insulating material layer 16 through an adhesive layer (adhesive material), and the three sides (portions where the adhesive layers overlap) is joined can be preferably employed.
  • the force per sheet i 7 is particularly advantageous when the methods (E 32) and (E 33) are adopted among the methods of forming the heat insulating material layer 16 described in the first embodiment. That is, when a sheet material is used as in the methods (E 32) and (E 33) described above, the sheet material can be pressed by the cover sheet 17. In the forming method, the work of joining the winding ends of the sheet material with an adhesive or the like can be omitted, and in the method of (E 33), the sheet material is packaged. It is possible to omit the work of attaching to the surface of the die 14 with an adhesive.
  • the cover sheet 17 is formed by the formation method of the above (E 5 1) and (E 52), that is, the force par sheet 17 is attached to the surface of the heat insulating material layer 16 via the adhesive material. If not, the gap between the force par sheet 17 and the heat insulating material layer 16 becomes an air layer capable of exerting a heat insulating action, so that the heat insulating action by the air layer and the heat insulating action by the heat insulating material layer 16 are In combination, the heat conduction to the package 14 can be more effectively suppressed.
  • the cover sheet 17 has an advantage that the product number and the like can be easily printed on the surface. That is, even when the heat insulating material layer 16 having surface irregularities that are not suitable for printing is used, the desired printing can be performed on the cover sheet 17 by using the force par sheet 17.
  • FIG. 10 to 13 show a third embodiment in which the present invention is applied to an electric double layer capacitor.
  • Fig. 10 is a top view of the electric double layer capacitor
  • Fig. 11 is a longitudinal sectional view taken along line cl_c1 in Fig. 10
  • Fig. 12 is a longitudinal sectional view taken along line c2_c2 in Fig. 10
  • Fig. 1 3 is Fig. 10
  • Fig. 12 is a view showing a mounting structure in which the electric double layer capacitor shown in FIG. 2 is mounted on a circuit board.
  • Electric Double Layer Capacitor 10-3 of the Third Embodiment This embodiment is different from the electric double layer capacitor 10-2 of the second embodiment in that an air vent hole 17b is formed in the cover sheet 10. It is in. Since other configurations are the same as those of the electric double layer capacitor 10 -2 of the second embodiment, the description thereof is omitted by using the same reference numerals.
  • the air vent hole 17 b is for communicating the outside and inside of the cover sheet 17.
  • two air vent holes 17 b that form a circle are shown in the center of the upper surface of the cover sheet 17, but the shape of the air vent holes 17 b may be other than circular.
  • the number of air vent holes 17 b may be one or three or more, and the air vent holes 17 b are formed at positions away from the center of the upper surface of the cover sheet 17 or the upper surface. Other positions may be used.
  • the air vent hole 1 7 b is effective when the air in the cover sheet 17 is thermally expanded due to heat during reflow soldering and the cover sheet 17 is expanded. That is, if the cover sheet 17 swells during reflow soldering, the double layer capacitor 10 -3 will be displaced due to the swell, or the leading ends of the positive terminal 12 and the negative terminal 13 will be separated from the land LA. Problems such as floating may occur, but if the air vent hole 17 b is formed, bulging can be avoided by discharging air from the air vent hole 17 b, and the occurrence of the problem can be prevented. Further, it is possible to prevent the cover sheet 17 from being deformed due to contraction of the air in the cover sheet 17 during cooling.
  • FIGS. 14 to 17 show a fourth embodiment in which the present invention is applied to an electric double layer capacitor.
  • Fig. 14 is a top view of the electric double layer capacitor
  • Fig. 15 is a longitudinal sectional view taken along line d 1 _ d 1 in Fig. 14
  • Fig. 16 is a longitudinal section taken along line d 2-d 2 in Fig. 14.
  • FIG. 17 is a diagram showing a mounting structure in which the electric double layer capacitor shown in FIGS. 14 to 16 is mounted on a circuit board.
  • the electric double layer capacitor 10 0-3 of the third embodiment differs from the electric double layer capacitor 10 0-3 in that the heat insulating material is between the heat insulating material layer 16 and the package 14.
  • the deformation suppression material 18 is interposed so as to be covered with the layer 16. Since other configurations are the same as those of the electric double layer capacitor 10-3 of the third embodiment, the same reference numerals are used and description thereof is omitted.
  • the deformation suppressing material 18 is made of a material having higher rigidity than the package 14. As can be seen from FIG. 15, the deformation suppressing material 1 8 covers the entire package 14 and the base end portion of the lead-out portion of the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3. The surface of the die 14 is in close contact with the surface of the base end portion of the lead-out portion of the positive terminal 12 and the negative terminal 13.
  • (E 7 1) a rectangular parallelepiped shape is used as a method of forming the deformation suppressing material 18 so as to cover the entire package 14 and the base end portion of the lead-out portion of the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3. After inserting the package 14 so that the leading ends of the lead-out portions of the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3 protrude into the cavity using a mold (not shown) having the following cavity, a fluid material is inserted into the cavity.
  • (E 7 2) A package formed by dividing the block 14 formed in advance so as to have a concave portion that matches the outer shape of the package 14 on the inner surface. A method of joining each other with a gap between them can be preferably employed.
  • Deformation suppression material 1 8 suppresses thermal expansion and deformation of package 14 when heat during reflow soldering is conducted to package 1 4 through cover sheet 17, insulation layer 1 6 and deformation suppression material 1 8. Demonstrate the effect. That is, when heat during reflow soldering is conducted to package 14, electrolyte solution 15 leaks or package 14 is damaged due to thermal expansion and deformation that occurs in package 14. Even in the case where the above problem can occur, the thermal expansion and deformation can be suppressed by the deformation suppressing material 18 to reliably prevent the problem.
  • FIG. 18 to FIG. 21 show a fifth embodiment in which the present invention is applied to an electric double layer capacitor.
  • Fig. 18 is a top view of the electric double layer capacitor
  • Fig. 19 is a vertical cross-sectional view along the el 2 e 1 line of Fig. 18, and
  • Fig. 20 is a vertical cross-section along the e 2-e 2 line of Fig. 18
  • FIG. 20 is a diagram showing a mounting structure in which the electric double layer capacitor shown in FIGS. 18 to 20 is mounted on a circuit board.
  • the electric double layer capacitor 10-5 of the fifth embodiment is different from the electric double layer capacitor 10-1 of the first embodiment in that the heat insulating material layer 16 is excluded and the package 14 The entire structure is covered with a cover sheet 19, and a hair layer 20 is provided between the cover sheet 19 and the package 14. Since the other configuration is the same as that of the electric double layer capacitor 10 0-1 of the first embodiment, the description thereof is omitted by using the same reference numerals.
  • the cover sheet 19 is made of a heat-resistant sheet material that does not change in quality even if it is directly exposed to the atmosphere of the reflow furnace during reflow soldering and heated to a predetermined temperature (for example, around 25 ° C.). Is formed. As can be seen from FIG. 19, the cover sheet 19 covers the entire package 14 and the base end portion of the lead-out portion of the positive terminal 1 2 and the negative terminal 1 3, and the cover sheet 19 and the package 14 There is an air layer 20 between them, and the front ends of the positive electrode terminal 12 and the negative electrode terminal 13 protrude from the cover sheet 19 to the outside.
  • the sheet material for forming the cover sheet 19 for example, (E 8 1) a sheet material made of a plastic such as a fluorine resin can be preferably used.
  • the method of forming the force par sheet 19 from the sheet material of (E 8 1) is, for example, (E 9 1) two rectangular sheet materials of a predetermined size are overlapped and then the four sides are adhered. (See Fig. 18 and joint 19a), (E 9 2) Fold and stack one rectangular sheet of the specified size, and then attach the three sides with an adhesive.
  • the method of joining, etc. can be preferably employed.
  • Examples of the method of forming the air layer 20 include: (E 1 0 1) a method in which air is actively introduced inside the force par sheet 19, and (E 1 0 2) cover sheet-1 Before forming 9 9 Cover sheet 1 9 Place a suitable number of rod-shaped spacers, spherical spacers, etc. for air layer formation on the surface of the package 14 and surround the rod-shaped spacers, spherical spacers, etc.
  • the method of forming can be preferably employed.
  • the air layer 20 exhibits the same heat insulating effect as the heat insulating material layer 16. That is, during reflow soldering, the cover sheet 19 is directly exposed to the atmosphere in the reflow furnace in the process of passing through the reflow furnace, and is heated to a predetermined temperature (for example, around 2500 ° C.). The heat conduction to the package 14 is suppressed by the heat insulating action of the air layer 20 covering the entire 14, and as a result, the amount of heat flowing into the package 14 is reduced. Further, since the air layer 20 also covers the base end portion of the lead-out portion of the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3, the amount of heat flowing into the package 14 through the positive electrode terminal 1 2 and the negative electrode terminal 1 3 is also small. Reduced.
  • thermo conduction suppressing means As an element for suppressing heat conduction from the outside to the package 14 (heat conduction suppressing means), a heat insulating material layer 16 covering the entire package 14 (first to The fourth embodiment) and the air layer 20 (the fifth embodiment) covering the entire package 14 have been shown. However, if the heat insulation function is the same as these elements, the heat insulation layer 1 6 It is also possible to use the air layer 20 instead.
  • the electric double layer capacitors 10 -1 to 1 0 -5 are of the type referred to as the multilayer type, but are referred to as the button type and the wound type. Even if the present invention is applied to an electric double layer capacitor of the same type, the same effect can be obtained.
  • the electric double layer capacitors 10-1 to 10-5 are applied to the present invention, but other electrochemical devices having similar packages, examples For example, even if a lithium ion capacitor is a redox capacitor, a lithium ion battery or the like, the same effect can be obtained by applying the present invention.
  • thermo conduction suppressing means As an element for suppressing heat conduction from the outside to the package 14 (heat conduction suppressing means), a heat insulating material layer 16 covering the entire package 14 (first to The fourth embodiment) and the air layer 20 (the fifth embodiment) covering the entire package 14 have been shown. However, if the heat insulation function is the same as these elements, the heat insulation layer 1 6 It is also possible to use the air layer 20 instead.
  • the electric double layer capacitors 10-1 to 10-5 are of the type referred to as the multilayer type, but are referred to as the potan type winding type. Even if the present invention is applied to an electric double layer capacitor of the same type, the same effect can be obtained.
  • the electric double layer capacitors 10 -1 to 10 -5 are applied to the present invention, but other electrochemical devices having similar packages, such as examples For example, even if a lithium ion capacitor is a redox capacitor, a lithium ion battery or the like, the same effect can be obtained by applying the present invention.

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Abstract

　鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気化学デバイスを提供する。 　電気二重層キャパシタ１０‐１は、蓄電素子１１を封入したパッケージ１４から正極端子１２及び負極端子１３を導出した構造を備え、パッケージ１４全体と正極端子１２及ぴ負極端子１３の導出部分の基端部とが、パッケージ１４よりも低熱伝導率の断熱材層１６によって覆われている。

Description

明細書
電気化学デバイスおよびその実装構造
技術分野
本発明は、 蓄電素子を封入したパッケージから少なくとも 1対の端子を導出した 構造を備える電気化学デバイスと、 該電気化学デバイスを回路基板に実装して成る 電気化学デバイスの実装構造に関する。 背景技術
電気化学デバイス、 例えば電気二重層キャパシタゃリチウムイオンキャパシタゃ レドックスキャパシタゃリチウムィォン電池等には、 蓄電素子を封入したパッケ一 ジから少なくとも 1対の端子を導出した構造を備えたものが存在する。
例えば、 前記に該当する電気二重層キャパシタは、 正極側電極と負極側電極どを セパレータを介して順次積層して構成された蓄電素子と、 蓄電素子の正極側電極に 電気的に接続された正極端子の一方の端部側と、 蓄電素子の負極側電極に電気的に 接続された負極端子の一方の端部側と、電解液とをノ、 °ッケージに封入すると共に、 正極端子の他方の端部側と負極端子の他方の端部側とをパッケージから導出した構 造を備えている。 前記パッケージには、 例えばプラスチック製の保護層と金属製の バリア層とプラスチック製のヒートシール層を順に有するラミネートフィルムが用 いられており、 該パッケージは、 例えば所定サイズの 1枚の矩形フィルムを折り曲 げて重ね合わせてからその 3辺 （ヒートシール層が重なり合った部分） をヒートシ ールして封止することにより形成されている。
先に例示した電気二重層キャパシタを含む電気化学デバイスの近年における小型 化に伴い、 該電気化学デバイスを一般の電子部品と同様に鉛フリ一半田を使用した 高温のリフロ一半田付けによって基板等に実装できるようにすることが要望されて いる。 換言すれば、 鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応可能な 電気化学デバイスの要求が高まつている。
し力 し、 従前の電気化学デバイスは鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田 付けに対応するものではないため、 該電気化学デバイスを一般の電子部品と同様に 鉛フリ一半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるよう にする要望に答えることができない。
即ち、 鉛フリー半田を使用したリフロー半田付けに用いられるリフロー炉の炉内 温度は最大で例えば 2 5 0 °C前後に達する。 このため、 従前の電気化学デバイスを リフロー炉に投入してリフロー半田付けを行うと、 該リフロー炉の炉内雰囲気に直 接晒されるパッケージを通じてその内側に熱が流入する。 そして、 この熱によって パッケージ内の蓄電素子が熱劣化して電気化学デバイスそれ自体の電気特性が著し く低下する等の不具合を生じ得る。
特許文献 1には電気化学デバイスをケース内に収納した構造が開示されている力 該ケースはパッケージへの熱伝導を積極的に抑制するものではないため前記同様の 不具合を生じ得る。
特許文献 1 特開 2 0 0 0— 2 8 6 1 7 1 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
本発明の目的は、 鉛フリ一半田を使用した高温のリフロ一半田付けに対応できる 電気化学デバイスと、 該電気化学デバイスを回路基板に実装して成る電気化学デバ イスの実装構造、 を提供することにある。 課題を解決するための手段
前記目的を達成するため、 本発明は、 半田付けによって実装して用いる電気化学 デバイスであって、 パッケージと、 該パッケージ内に封入された蓄電素子と、 一方 の端部が前記蓄電素子に電気的に接続され、 他方の端部側が前記パッケージから導 出された少なくとも 1対の端子と、 前記パッケージ全体と前記端子の導出部分の基 端部とを被覆し、外部から前記パッケージへの熱伝導を抑制する熱伝導抑制手段と、 を備える。
この電気化学デバイスおよびその実装構造によれば、 パッケージ全体を覆う熱伝 導抑制手段によってリフロ一半田付け時におけるパッケージへの熱伝導を抑制して、 パッケージを通じてその内側に流入する熱量を低減できる。 このため、 パッケージ 内に流入した熱によつて蓄電素子が熱劣化して電気化学デバイスそれ自体の電気特 性が著しく低下する等の不具合を確実に回避することができる。 これにより、 電気 化学デパイスを一般の電子部品と同様に鉛フリ一半田を使用したリフロ一半田付け によって基板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。 発明の効果
本宪明によれば、 鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる 電気化学デバイスと、 電気化学デバイスを回路基板に実装して成る電気化学デバイ スの実装構造を提供することができる。
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、 構成特徴と、 作用効果は、 以下の説明と 添付図面によって明らかとなる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 1実施形態を示す、 電気二 重層キャパシタの上面図である。
図 2は図 1の a 1— a 1線に沿う縦断面図である。 である。
図 3は図 1の a 2— a 2線に沿う縦断面図である。
図 4は図 2の A部の詳細図である。
図 5は図 1〜図 4に示した電気二重層キャパシタを回路基板に実装して成る実 装構造を示す図である。
図 6は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 2実施形態を示す、 電気二 重層キャパシタの上面図である。
図 7は図 6の b l— b l線に沿う縦断面図
図 8は図 6の b 2— b 2線に沿う縦断面図である。
図 9は図 6〜図 8に示した電気二重層キャパシタを回路基板に実装して成る実 装構造を示す図である。
図 1 0は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 3実施形態を示す、 電気 二重層キャパシタの上面図である。
図 1 1は図 1 0の c 1一 c 1線に沿う縦断面図である。
図 1 2は図 1 0の c 2— c 2線に沿う縦断面図である。
図 1 3は図 1 0〜図 1 2に示した電気二重層キャパシタを回路基板に実装して 成る実装構造を示す図である。
図 1 4は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 4実施形態を示す、 電気 二重層キャパシタの上面図である。
図 1 5は図 1 4の d l _ d 1線に沿う縦断面図である。
図 1 6は図 1 4の d 2— d 2線に沿う縦断面図である。
図 1 7は図 1 4〜図 1 6に示した電気二重層キャパシタを回路基板に実装して 成る実装構造を示す図である。
図 1 8は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 5実施形態を示す、 電気 二重層キャパシタの上面図である。
図 1 9は図 1 8の e 1 _ e 1線に沿う縦断面図である。
図 2 0は図 1 8の e 2— e 2線に沿う縦断面図である。
図 2 1は図 1 8〜図 2 0に示した電気二重層キャパシタを回路基板に実装して 成る実装構造を示す図である。 符号の説明
10-1, 10-2, 1 0-3, 1 0-4， 1 0-5 電気二重層キャパシタ
1 1 蓄電素子
1 2 正極端子
1 3 負極端子
14 パッケージ
1 5 電解液
1 6 断熱材層
1 7 カバーシート
1 7 b エア抜き孔
1 8 変形抑制材
1 9 カバーシート
20 エア層
SU 回路基板
LA ランド
SO 半田 発明を実施するための最良の形態
[第 1実施形態]
図 1〜図 5は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 1実施形態を示す。 図 1は電気二重層キャパシタの上面図、 図 2は図 1の a 1— a 1線に沿う縦断面図、 図 3は図 1の a 2— a 2線に沿う縦断面図、 図 4は図 2の A部の詳細図、 図 5は図 1〜図 4に示した電気二重層キャパシタを回路基板に実装して成る実装構造を示す 図である。
本第 1実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0-1は、蓄電素子 1 1と、 1対の端子 (正極端子 1 2及び負極端子 1 3) と、 パッケージ 14と、 電解液 1 5と、 断熱材 層 1 6と、 を備えている。
蓄電素子 1 1は、 正極側電極 （符号無し） と負極側電極 （符号無し） とをセパレ ータ 1 1 eを介して交互に積層して構成されている。 正極側電極は、 正極用分極性 電極 1 1 aと正極用分極性電極 1 1 aに重ねられた正極用集電体 1 1 bとから成る。 また、 負極側電極 （符号無し） は、 負極用分極性電極 1 1 cと負極用分極性電極 1 1 cに重ねられた負極用集電体 1 1 dとから成る。 また、 各正極用集電体 1 1 の 端にはそれぞれ接続片 1 1 b 1 (図示省略） が設けられている。 同様に、 各負極用 集電体 1 1 dの端にはそれぞれ接続片 1 1 d 1が設けられている。
図 2には図示の便宜上、 正極側電極と負極側電極とセパレータ l i eとから成る ュニットを実質的に 3つ重ねて構成したものを示してあるが、 構成するュニットの 数は 4つ以上、 或いは、 1つであっても良い。 また、 蓄電素子 1 1の最上層及ぴ最 下層にはそれぞれ集電体 1 1 b， 1 1 dが配置したものを示してあるが、 製造プロ セス等の関係から最上層及び最下層の外側に分極性電極ゃセパレータが付カ卩されて も良い。
正極端子 1 2と負極端子 1 3は、 アルミニウム等の金属から短冊状に形成されて いる。 正極端子 1 2はその一方の端部が蓄電素子 1 1の接続片 1 1 b 1に電気的に 接続されている。 また、 負極端子 1 3はその一方の端部が蓄電素子 1 1の接続片 1 1 b 1に電気的に接続されている。
パッケージ 1 4は、 少なくとも片面にヒートシール層をするフィルムから形成さ れている。 図 2から分かるように、 蓄電素子 1 1と正極端子 1 2の一方の端部側と 負極端子 1 3の一方の端部側と電解液 1 5とがパッケージ 1 4に封入されており、 正極端子 1 2の他方の端部側と負極端子 1 3の他方の端部側とがパッケージ 1 4か ら導出されている。 電解液 1 5の封入に関しては、 パッケージ 1 4を形成する前に 蓄電素子 1 1に電解液 1 5を予め含浸させる方法の他、 パッケージ 1 4を形成した 後に、 パッケージ 1 4に予め形成した孔を通じてその内側に電解液 1 5を充填して から該孔を塞ぐ方法等が採用できる。
このパッケージ 1 4を形成するためのフィルムには、 図 4に示すラミネートフィ ルム、 例えばナイロン等のプラスチックから成る保護層 L 1と、 アルミニウム等の 金属または A 1 203等の金属酸化物から成るパリア層 L 2と、 ポリエチレンテレフ タレ一ト等のプラスチックから成る絶縁層 L 3と、 ポリプロピレン等のプラスチッ クから成るヒートシール層 L 4を順に有するラミネートフィルム、 等が好ましく使 用できる。 このラミネートフィルムにおけるバリア層 L 2は、 パッケージ 1 4から の電解液 1 5の漏出を防止したり、 パッケージ 1 4への水分の浸入を防止したりす る等の役目を果たす。 また、 絶縁層 L 3は、 ヒートシールによってヒートシール層 L 4が溶融した場合でもバリア層 L 2が蓄電素子 1 1に接触することを防止する役 目を果たす。 因みに、 パッケージ 1 4を形成するためのフィルムには、 図 4に示す ラミネートフィルムから保護層 L 1とバリア層 L 2と絶縁層 L 3の少なくとも 1層 を除外したラミネートフィルム及び非ラミネートフィルムを用いることも可能であ る。
また、 パッケージ 1 4をラミネートフィルム及び非ラミネートフィルムから形成 する方法には、 例えば （E l 1 ) 所定サイズの 1枚の矩形フィルムを折り曲げて重 ね合わせてからその 3辺 （ヒートシール層が重なり合った部分） をヒートシールし て封止する方法 （図 1及ぴ図 1のヒートシール部 1 4 a参照） 、 （E 1 2 ) 所定サ ィズの 2枚の矩形フィルムを重ね合わせてからその 4辺 （ヒートシール層が重なり 合った部分） をヒートシールして封止する方法、 等が好ましく採用できる。
断熱材層 1 6は、 パッケージ 1 4の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有し、 且つ、 リフロー半田付け時にリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒されて所定温度 （例えば 2 5 0 °C前後） に加熱されても変質等を生じない耐熱性を有する材料から形成されて いる。 図 2から分かるように、 断熱材層 1 6はパッケージ 1 4の全体と正極端子 1 2及び負極端子 1 3の導出部分の基端部とを覆っており、 正極端子 1 2及び負極端 子 1 3の先端部は断熱材層 1 6から外部に突出している。
この断熱材層 1 6を形成する材料には、 例えば （E 2 1 ) シリカエアロジェルや バイコールグラスやフュームドシリカ等のポーラスガラス、 （E 2 2 ) 陽極酸化型 や粉末セメントペースト等のポーラスアルミナ、 （E 2 3 )グラフアイトフォーム、 (E 2 4 ) ポーラスフッ素系樹脂や発泡ポリイミ ド等のポーラスプラスチック、 等 が好ましく使用できる。 これら材料は基本的には多数の空孔が連通状態で内在する 多孔質材であるが、 先に述べた断熱性と耐熱性を有するものであれば多数の空孔が 非連通状態で内在する多孔質材を用いることも可能である。 .
また、 断熱材層 1 6をパッケージ 1 4の全体と正極端子 1 2及び負極端子 1 3の 導出部分の基端部とを覆うように形成する方法には、 例えば （E 3 1 ) 直方体形状 のキヤビティを有するモールド （図示省略） を用い、 キヤビティ内に正極端子 1 2 及び負極端子 1 3の導出部分の先端部が突出するようにパッケージ 1 4を挿入した 後、 キヤビティ内に流動性材料を 入してこれを硬化させ、 硬化後にモールドから 取り出す方法を好ましく採用することができる。 また、 （E 3 2 ) 予めシート材状 に加工されたものを用いて、シート材状物をパッケージ 1 4の表面に巻き付けた後、 卷き付け端を粘着材等によって接合する方法や、 （E 3 3 ) 予めシート材状に加工 されたものを用いて、 シート材状物をパッケージ 1 4の表面に巻き付けて粘着材を 介して貼り付ける方法、 等が好ましく採用できる。
ところで、 断熱材層 1 6の厚さは、 電気二重層キャパシタ 1 0のサイズを増加さ せないためにも、 換言すれば一般の電子部品と同じように回路基板等に実装できる ようなサイズに止めるためにも極力薄くしたほうが好ましい。 以下に、 断熱材層 1 6の厚さ tについて具体例を挙げて説明する。
ここでの電気二重層キャパシタは、 蓄電素子が内装されているパッケージ内空間 がラミネートフィルムと接する面が、 例えば、 長さ 3 O mm X幅 1 7 mm X 2面で あり、 ラミネートフィルムの厚さが 0 . 3 mmである。 また、 パッケージ 1 4から 導出される 2つの端子は、 例えば、 それぞれ厚さ 0 . 3 mm X幅 5 . O mmで、 長 さが 5 . O mmである。 以下の計算では、 パッケージ 1 4の内外で 2 6 0 °Cの温度 差が生じた状態を仮定している。
まず、 断熱材 1 6を有しない従前の電気二重層キャパシタを、 鉛フリー半田を使 用したリフロー半田付けによって回路基板等に実装するときに、 例えばパッケ一ジ を通じて該パッケージ内に流入する熱量が 266Wで、 正極端子及ぴ負極端子を通 じてパッケージ内に流入する熱量が 38 Wであると仮定する。 これに対して、 電気 二重層キャパシタ 1 0-1において断熱材層 1 6によって前者の流入する熱量を後 者の流入する熱量と同程度になるように低減させることを考える。
電気二重層キャパシタ 1 0-1の断熱材層 1 6の熱伝導率を /C p (W/m · K) と し体積空孔率を Pとし、 また、 一般的な非多孔質の断熱材料の熱伝導率を K b (W Ζπι · K) とすると、 / c pく κ b · (1—ρ) の式が成り立つ。
同式を踏まえて熱量低減を成り立たせるには、 K b ' (1 - p ) /t <4. 78 X 1 0— 3 (W/m2K) の関係式が必要条件となる。 この関係式における tは断熱材 層 1 6の
厚さであり、 一般的な非多孔質の断熱材料の熱伝導率を示す/ c bは 0. 1程度であ る。 また、 この関係式における 4. 78 X 1 0_3の数値は、 パッケージを通じて該 パッケージ内に流入する熱量 （266W) と正極端子及び負極端子を通じてパッケ ージ内に流入する熱量 （38W) との関係から算出された数値である。
従って、例えば電気二重層キャパシタ 10-1のサイズを断熱材層 1 6の存在によ つて増加させずに前記流入する熱量を低減するために、 断熱材層 1 6の厚さを例え ば 0. 1mmとするには、 体積空孔率 pが 0. 859よりも大きなものを断熱材層 1 6として用いれば良いことになる。
次に、電気二重層キャパシタ 10-1を、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー 半田付けによって回路基板 SUに実装する方法例について説明する。
電気二重層キャパシタ 1 0-1を回路基板 SUに実装するに際しては、図 5に示す ように、 断熱材層 1 6から突出する正極端子 1 2及び負極端子 1 3の先端部を各々 に対応した回路基板 SUのランド LAそれぞれに半田ペースト （SO) を介して配 置すると共に断熱材層 1 6を回路基板 SUに配置する。
図 5には、 断熱材層 1 6を回路基板 SUに配置した状態で正極端子 1 2及び負極 端子 1 3の先端部の下面高さが各ランド L Aの上面高さにほぼ一致するものを示し てあるが、 両者の高さが食い違う場合には正極端子 1 2及び負極端子 1 3の先端部 を配置前に適宜折り曲げて高さ調整を行つておく。
そして、電気二重層キャパシタ 1 0-1が配置された回路基板 SUをリフロー炉に 投入する。 半田付け箇所 （正極端子 1 2及び負極端子 1 3の先端部） はリフロー炉 を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒されて所定温度 （例えば 25 0°C前後） に加熱され、 正極端子 1 2及び負極端子 1 3の先端部が半田 SOを介し て各ランド L Aに接続される。
断熱材層 1 6はリフロー炉を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒さ れて所定温度 （例えば 2 5 0 °C前後） に加熱されるが、 パッケ ジ 1 4の全体を覆 う断熱材層 1 6の断熱作用によってパッケージ 1 4への熱伝導が抑制され、 結果的 にパッケージ 1 4を通じてその内側に流入する熱量が低減される。 また、 断熱材層 1 6は正極端子 1 2及ぴ負極端子 1 3の導出部分の基端部も覆っているので、 正極 端子 1 2及び負極端子 1 3を通じてパッケージ 1 4内に流入する熱量も多少なり低 減される。 従って、 リフロー半田付け時にパッケージ 1 4内に流入した熱によって パッケージ 1 4内の蓄電素子 1 1が熱劣化して電気二重層キャパシタそれ自体の電 気特性が著しく低下する等の不具合を確実に回避することができる。
また、 リフロー半田付け時に、 図 5に示すように絶縁材 1 6の下面を回路基板 S Uに接触させておけば、 絶縁材 1 6の回路基板 S Uに接触した部分はリフロー炉の 炉内雰囲気に直接晒されることがないので、 絶縁材 1 6の下面側からパッケージ 1 4に伝導される熱量を効果的に抑制することができる。
以上により、 鉛フリ一半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気 二重層キャパシタ 1 0 -1を提供することができ、電気二重層キャパシタ 1 0 -1を一 般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基 板等に実装できるようにする要望に確実に答えることができる。
[第 2実施形態]
図 6〜図 9は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 2実施形態を示す。 図 6は電気二重層キャパシタの上面図、 図 7は図 6の b l— b 1線に沿う縦断面図、 図 8は図 6の b 2 _ b 2線に沿う縦断面図、 図 9は図 6〜図 8に示した電気二重層 キャパシタを回路基板に実装して成る実装構造を示す図である。
本第 2実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -2力 第 1実施形態の電気二重層キ ャパシタ 1 0 -1と異なるところは、断熱材層 1 6の全体を力パーシート 1 7で覆つ た点にある。他の構成は第 1実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -1と同じである ので同一符号を用いてその説明を省略する。
カバーシート 1 7は、 リフロー半田付け時にリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒さ れて所定温度 （例えば 2 5 0 °C前後） に加熱されても変質等を生じない耐熱性を有 するシート材から形成されている。 図 7から分かるように、 カバーシート 1 7は断 熱材層 1 6の全体と正極端子 1 2及び負極端子 1 3の断熱材層 1 6からの突出部分 の基端部とを覆っており、 正極端子 1 2及び負極端子 1 3の先端部はカバーシート 1 7から外部に突出している。
このカバーシート 1 7を形成するシート材には、 例えば （E 4 1 ) フッ素系樹脂 等のプラスチックから成るシート材、 （E 4 2 ) フッ素系樹脂等のプラスチックか ら成る層と粘着材から成る粘着層とを順に有するシート材、 等が好ましく使用でき る。 また、 カバーシート 1 7を前記 （E41) のシート材から形成する方法には、 例 えば （E 5 1) 所定サイズの 2枚の矩形シート材を重ね合わせてからその 4辺を粘 着材を介して接合する方法 （図 6及び接合部 1 7 a参照） 、 （E 52) 所定サイズ の 1枚の矩形シート材を折り曲げて重ね合わせてからその 3辺を粘着材を介して接 合する方法、 等が好ましく採用できる。 また、 カバーシート 1 7を前記 (E42) のシート材から形成する方法には、 例えば （E 53) 所定サイズの 2枚の矩形シー ト材を重ね合わせて粘着層 （粘着材） を介して断熱材層 1 6の表面に貼り付け、 そ の 4辺 (粘着層が重なり合った部分）を接合する方法 (図 6及び接合部 1 7 a参照）、 (E 54) 所定サイズの 1枚の矩形シート材を折り曲げて重ね合わせて粘着層 （粘 着材） を介して断熱材層 1 6の表面に貼り付け、 その 3辺 （粘着層が重なり合った 部分） を接合する方法、 等が好ましく採用できる。
力パーシート i 7は、 第 1実施形態で述べた断熱材層 1 6の形成方法のうち特に (E 32)及び（E 33) の形成方法を採用する場合に有利である。即ち、前記（E 32) 及び （E 33) の形成方法のようにシート材状物を使用する場合にはシート 材状物の押さえ付けをカバーシート 1 7によって行えるため、 前記 （E 32) の形 成方法にあってはシート材状物の巻き付け端を粘着材等によって接合する作業を省 くことができ、 また、 前記 （E 33) の形成方法にあってはシート材状物をパッケ ージ 14の表面に粘着材を介して貼り付ける作業を省くことができる。
また、 カバーシート 1 7を前記 （E 5 1) 及び （E 52) の形成方法によって形 成する場合、 即ち、 力パーシート 1 7が粘着材を介して断熱材層 1 6の表面に貼り 付けられていない場合には、 力パーシート 1 7と断熱材層 1 6との間に存する隙間 が断熱作用を発揮し得るエア層となるため、 エア層による断熱作用と断熱材層 1 6 による断熱作用を併用してパッケージ 14への熱伝導をより効果的に抑制すること が可能となる。
さらに、 カバーシート 1 7は、 その表面に製品番号等の印字が簡単に行える利点 を奏する。 即ち、 断熱材層 1 6として印字に適さない表面凹凸を有するものを使用 した場合でも、 力パーシート 1 7を用いればカバーシート 1 7に所望の印字を行う ことができる。
第 2実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0-2により得られる他の作用効果は、第 1実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0-1により得られる作用効果と同じである のでここでの説明を省略する。
[第 3実施形態]
図 1 0〜図 1 3は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 3実施形態を示 す。 図 1 0は電気二重層キャパシタの上面図、 図 1 1は図 1 0の c l _ c 1線に沿 う縦断面図、 図 1 2は図 1 0の c 2_ c 2線に沿う縦断面図、 図 1 3は図 1 0〜図 1 2に示した電気二重層キャパシタを回路基板に実装して成る実装構造を示す図で ある。
本第 3実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -3 i 第 2実施形態の電気二重層キ ャパシタ 1 0 -2と異なるところは、カバーシート 1 0にエア抜き孔 1 7 bを形成し た点にある。他の構成は第 2実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -2と同じである ので同一符号を用いてその説明を省略する。
エア抜き孔 1 7 bは、 カバーシート 1 7の外側と内側とを連通させるためのもの である。 図面には、 円形を成す 2つのエア抜き孔 1 7 bをカバーシート 1 7の上面 のほぼ中央に形成したもの示してあるが、 エア抜き孔 1 7 bの形状は円形以外の形 状でも良く、 また、 エア抜き孔 1 7 bの数は 1つ或いは 3つ以上であっても良く、 さらに、 エア抜き孔 1 7 bの形成位置はカバーシート 1 7の上面中央から外れた位 置や上面以外の位置であっても良い。
エア抜き孔 1 7 bは、 リフロー半田付け時の熱でカバーシート 1 7内のエアが熱 膨張してカバーシート 1 7が膨らんでしまうような場合に効果を発揮する。 即ち、 · リフロー半田付け時にカバーシート 1 7が膨らんでしまうと、 膨らみによって電気 二重層キャパシタ 1 0 -3に位置ズレを生じたり、正極端子 1 2及び負極端子 1 3の 先端部がランド L Aから浮き上がってしまう等の不具合を生じ得るが、 エア抜き孔 1 7 bが形成されていればエア抜き孔 1 7 bからのエア排出によって膨らみを回避 して、 不具合の発生を防止することができる。 また、 冷却時にカバーシート 1 7内 のエアが収縮して該カバーシート 1 7が変形することを防止できる。
第 3実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -3により得られる他の作用効果は、第 2実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -2により得られる作用効果と同じである のでここでの説明を省略する。
【0 0 5 2】
[第 4実施形態]
図 1 4〜図 1 7は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 4実施形態を示 す。 図 1 4は電気二重層キャパシタの上面図、 図 1 5は図 1 4の d 1 _ d 1線に沿 う縦断面図、 図 1 6は図 1 4の d 2— d 2線に沿う縦断面図、 図 1 7は図 1 4〜図 1 6に示した電気二重層キャパシタを回路基板に実装して成る実装構造を示す図で ある。
• 本第 4実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -2力 第 3実施形態の電気二重層キ ャパシタ 1 0 - 3と異なるところは、断熱材層 1 6とパッケージ 1 4との間に断熱材 層 1 6に被覆されるように変形抑制材 1 8を介装した点にある。 他の構成は第 3実 施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -3と同じであるので同一符号を用いてその説 明を省略する。 変形抑制材 1 8は、 パッケージ 1 4よりも高い剛性の材料から形成されている。 図 1 5から分かるように、 変形抑制材 1 8はパッケージ 1 4の全体と正極端子 1 2 及び負極端子 1 3の導出部分の基端部とを覆っており、 変形抑制材 1 8はパッケ一 ジ 1 4の表面と正極端子 1 2及び負極端子 1 3の導出部分の基端部の表面に密着し ている。
この変形抑制材 1 8を形成する材料には、 例えば （E 6 1 ) アルミナ等のセラミ ッタス、 (E 6 2 ) 表面を絶縁処理した金属、 特に合金や焼入れされたアルミニゥ ム等の金属、 （E 6 3 ) エポキシ樹脂ゃァラミ ド樹脂やポリイミ ド樹脂等のプラス チック、 （E 6 4 ) これらのプラスチックに硬いフィラーを混合したもの、 等が好 ましく使用できる。 勿論、 先に述べた剛性を有するものであれば、 これら以外の材 料を用いることも可能である。 .
また、 変形抑制材 1 8をパッケージ 1 4の全体と正極端子 1 2及び負極端子 1 3 の導出部分の基端部とを覆うように形成する方法には、 例えば （E 7 1 ) 直方体形 状のキヤビティを有するモールド （図示省略） を用い、 キヤビティ内に正極端子 1 2及び負極端子 1 3の導出部分の先端部が突出するようにパッケージ 1 4を挿入し た後、 キヤビティ内に流動性材料を投入してこれを硬化させ、 硬化後にモールドか ら取り出す方法、 （E 7 2 ) パッケージ 1 4の外形に合致した凹部を内面に有する ように予め形成された 2分割のプロックをパッケージ 1 4を間に挟んで互いを結合 させる方法、 等が好ましく採用できる。
変形抑制材 1 8は、 リフロー半田付け時の熱がカバーシート 1 7， 断熱材層 1 6 及び変形抑制材 1 8を通じてパッケージ 1 4に伝導した場合に、 パッケージ 1 4の 熱膨張及び変形を抑止する効果を発揮する。 即ち、 リフロー半田付け時の熱がパッ ケージ 1 4に伝導したときに、 パッケージ 1 4に生じる熱膨張及び変形を原因とし て電解液 1 5が漏出したり、 パッケージ 1 4が破損したりする等の不具合を生じ得 る場合でも、 熱膨張及び変形を変形抑制材 1 8によって抑止して不具合を確実に防 止することができる。
第 4実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -4により得られる他の作用効果は、第 3実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 - 3により得られる作用効果と同じである のでここでの説明を省略する。
[第 5実施形態]
図 1 8〜図 2 1は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第 5実施形態を示 す。 図 1 8は電気二重層キャパシタの上面図、 図 1 9は図 1 8の e l二 e 1線に沿 う縦断面図、 図 2 0は図 1 8の e 2— e 2線に沿う縦断面図、 図 2 0は図 1 8〜図 2 0に示した電気二重層キャパシタを回路基板に実装して成る実装構造を示す図で ある。 本第 5実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -5が、第 1実施形態の電気二重層キ ャパシタ 1 0 -1と異なるところは、 断熱材層 1 6を排除した点と、パッケージ 1 4 の全体をカバーシート 1 9で覆ってカバーシート 1 9とパッケージ 1 4との間にェ ァ層 2 0を設けた点にある。他の構成は第 1実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 - 1と同じであるので同一符号を用いてその説明を省略する。
カバーシート 1 9は、 リフロー半田付け時にリフロー炉の炉内雰囲気に直接晒さ れて所定温度 （例えば 2 5 0 °C前後） に加熱されても変質等を生じない耐熱性を有 するシート材から形成されている。 図 1 9から分かるように、 カバーシート 1 9は パッケージ 1 4の全体と正極端子 1 2及び負極端子 1 3の導出部分の基端部とを覆 つており、 カバーシート 1 9とパッケージ 1 4との間にはエア層 2 0が介在し、 正 極端子 1 2及び負極端子 1 3の先端部はカバーシート 1 9から外部に突出している。 このカバーシート 1 9を形成するシート材には、 例えば （E 8 1 ) フッ素系樹脂 等のプラスチックから成るシート材、 等が好ましく使用できる。
また、 力パーシート 1 9を前記 （E 8 1 ) のシート材から形成する方法には、 例 えば （E 9 1 ) 所定サイズの 2枚の矩形シート材を重ね合わせてからその 4辺を粘 着材を介して接合する方法 （図 1 8及び接合部 1 9 a参照） 、 （E 9 2 ) 所定サイ ズの 1枚の矩形シート材を折り曲げて重ね合わせてからその 3辺を粘着材を介して 接合する方法、 等が好ましく採用できる。
エア層 2 0を形成する方法には、 例えば （E 1 0 1 ) 力パーシート 1 9を形成す るときにその内側に積極的にエアを入り込ませる方法、 （E 1 0 2 ) カバーシート- 1 9を形成する前にパッケージ 1 4の表面にエア層形成用の棒状スぺーサゃ球状ス ぺーサ等を適当数配置し、 棒状スぺーサゃ球状スぺーサ等を囲むようにしてカバー シート 1 9を形成する方法、 等が好ましく採用できる。
エア層 2 0は、 断熱材層 1 6と同様の断熱作用を発揮する。 即ち、 リフロー半田 付け時に、 カバーシート 1 9はリフロー炉を通過する過程でリフロー炉の炉内雰囲 気に直接晒されて所定温度 （例えば 2 5 0 °C前後） に加熱されるが、 パッケージ 1 4の全体を覆うエア層 2 0の断熱作用によってパッケージ 1 4への熱伝導が抑制さ れ、 結果的にパッケージ 1 4内に流入する熱量が低減される。 また、 エア層 2 0は 正極端子 1 2及び負極端子 1 3の導出部分の基端部も覆っているので、 正極端子 1 2及び負極端子 1 3を通じてパッケージ 1 4内に流入する熱量も多少なり低減され る。 従って、 リフロー半田付け時にパッケージ 1 4内に流入した熱によって該パッ ケージ 1 4内の蓄電素子 1 1が熱劣化して電気二重層キャパシタそれ自体の電気特 性が著しく低下する等の不具合を確実に回避することができる。
第 5実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 -5により得られる他の作用効果は、第 1実施形態の電気二重層キャパシタ 1 0 - 1により得られる作用効果と同じである のでここでの説明を省略する。
[他の実施形態]
( 1 ) 第 1〜第 5実施形態では、 外部からパッケージ 1 4への熱伝導を抑制する要 素 （熱伝導抑制手段） として、 パッケージ 1 4の全体を覆う断熱材層 1 6 (第 1〜 第 4実施形態） と、 パッケージ 1 4の全体を覆うエア層 2 0 (第 5実施形態） を示 したが、 これらと同様の断熱作用が得られる要素であればこの要素を断熱材層 1 6 及びエア層 2 0に代えて用いることも可能である。
( 2 ) 第 1〜第 5実施形態では、 電気二重層キャパシタ 1 0 -1〜1 0 -5として積層 型と称されるタイプのものを示したが、 ボタン型ゃ卷回型と称されるタイプの電気 二重層キャパシタに本発明を適用しても同様の作用効果を得ることができる。
( 3 ) 第 1〜第 5実施形態では、 電気二重層キャパシタ 1 0 - 1〜1 0 -5に本発明を 適用したものを例示したが、 同様のパッケージを備えた他の電気化学デバイス、 例 えばリチウムイオンキャパシタゃレドックスキャパシタゃリチウムイオン電池等で あっても本発明を適用して同様の作用効果を得ることができる。
[他の実施形態]
( 1 ) 第 1〜第 5実施形態では、 外部からパッケージ 1 4への熱伝導を抑制する要 素 （熱伝導抑制手段） として、 パッケージ 1 4の全体を覆う断熱材層 1 6 (第 1〜 第 4実施形態） と、 パッケージ 1 4の全体を覆うエア層 2 0 (第 5実施形態） を示 したが、 これらと同様の断熱作用が得られる要素であればこの要素を断熱材層 1 6 及びエア層 2 0に代えて用いることも可能である。
( 2 ) 第 1〜第 5実施形態では、電気二重層キャパシタ 1 0 - 1〜1 0 -5として積層 型と称されるタイプのものを示したが、 ポタン型ゃ卷回型と称されるタイプの電気 二重層キャパシタに本発明を適用しても同様の作用効果を得ることができる。
( 3 ) 第 1〜第 5実施形態では、 電気二重層キャパシタ 1 0 -1〜1 0 -5に本発明を 適用したものを例示したが、 同様のパッケージを備えた他の電気化学デバイス、 例 えばリチウムイオンキャパシタゃレドックスキャパシタゃリチウムイオン電池等で あっても本発明を適用して同様の作用効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 半田付けによって実装して用いる電気化学デバイスであって、 パッケージと、 該パッケージ内に封入された蓄電素子と、 一方の端部が前記蓄電素子に電気的 に接続され、 他方の端部側が前記パッケージから導出された少なくとも 1対の 端子と、 前記パッケージ全体と前記端子の導出部分の基端部とを被覆し、 外部 から前記パッケージへの熱伝導を抑制する熱伝導抑制手段と、 を備えることを 特徴とする電気化学デバイス。
2 .前記熱伝導抑制手段は、 前記パッケージの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有す る断熱材層を備えることを特徴とする請求項 1に記載の電気化学デバイス。
3 .前記熱伝導抑制手段は、 前記断熱材層と、 該断熱材層を被覆するカバーシート と、 を備えることを特徴とする請求項 2に記載の電気化学デバイス。
4 .前記カバーシートは、 粘着材を介して前記断熱材層の表面に貼り付けられてい ることを特徴とする請求項 3に記載の電気化学デバイス。
5 .前記カバーシートには、 エア抜き孔が形成されていることを特徴とする請求項
3に記載の電気化学デバイス。
6.前記パッケージと前記断熱材層との間に該断熱材層に被覆されるように介装さ れ、 前記パッケージよりも高い剛性を有し、 該パッケージ及び前記端子の導出 部分の基端部を被覆する変形抑制材を備えることを特徴とする請求項 2に記載 の電気化学デバイス。
7 .前記熱伝導抑制手段は、 前記パッケージを被覆するカバーシートと、 該カバー シートと前記パッケージとの間に存在するエア層と、 を備えることを特徴とす る請求項 1に記載の電気化学デバイス。
8 .表面にランドが形成された回路基板と、 該回路基板上に搭載され、 前記端子の 導出部分の先端が前記ランドに半田を介して接続された請求項 1〜 7のいずれ か 1項に記載の電気化学デバイスと、 を有することを特徴とする電気化学デバ イスの実装構造。
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