WO2015133340A1 - 電気化学デバイス - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrochemical device including a chargeable / dischargeable storage element.
- Electrochemical devices equipped with chargeable / dischargeable storage elements are widely used for backup power supplies and the like.
- Such an electrochemical device generally has a structure in which a storage element and an electrolytic solution are enclosed in a liquid chamber provided in an insulating case.
- a positive electrode and a negative electrode terminal are provided on the bottom surface of the electrochemical device, and the positive electrode and the negative electrode of the power storage element are electrically connected to terminals of respective polarities through wiring provided on the case.
- the terminal is soldered to the substrate so that the electrochemical device is fixed to the substrate and the storage element is electrically connected to the substrate.
- both of the electric double layer capacitors described in Patent Documents 1 and 2 have a configuration in which a terminal is provided on the bottom surface.
- the element housed therein is electrically connected to the mounting object via the terminal.
- a lid (lid) that closes the liquid chamber containing the element and the electrolyte is electrically connected to the positive electrode or the negative electrode of the element, It is common to form a conductive path between the element and the terminal.
- both of the electric double layer capacitors described in Patent Documents 1 and 2 have a configuration in which a terminal is provided on the bottom surface thereof.
- the element accommodated in the terminal is electrically connected to the mounting object via the terminal.
- JP 2001-216852 A (paragraph [0020], FIG. 1)
- JP 2006-303381 A (paragraph [0017], FIG. 1)
- solder balls may be generated when the terminals are soldered to the mounting board.
- the solder ball is a hemispherical lump of solder that protrudes from the periphery of the case. When solder balls are formed, the solder balls roll away from the mounting substrate after mounting, causing a short circuit or the like.
- an object of the present invention is to provide an electrochemical device capable of preventing the occurrence of a short circuit due to solder.
- an electrochemical device includes a case, a seal ring, a lid, a terminal, a power storage element, and an electrolytic solution.
- the case is made of an insulating material, has a concave storage space, and has an opening surface on which the opening of the storage space is located, a bottom surface opposite to the opening surface, and a position between the opening surface and the bottom surface. And a rough surface region that is formed between the terminal and the opening surface on the side surface and is rougher than other regions on the side surface.
- the seal ring is made of a conductive material, is disposed on the opening surface, and is electrically connected to the first electrode.
- the lid is joined to the seal ring and closes the housing space to form a liquid chamber.
- the terminal is disposed on the case, is exposed on the bottom surface, and is electrically connected to the second electrode.
- the power storage element is provided in the liquid chamber and includes a first electrode and a second electrode having different polarities. The electrolytic solution is accommodated in the liquid chamber.
- an electrochemical device includes a case, a lid, a terminal, a power storage element, and an electrolytic solution.
- the case is made of an insulating material, has a concave storage space, and has an opening surface on which the opening of the storage space is located, a bottom surface opposite to the opening surface, and a position between the opening surface and the bottom surface. And a rough surface region that is formed between the terminal and the opening surface on the side surface and is rougher than other regions on the side surface.
- the lid is made of a conductive material, joined to the opening surface, closes the accommodation space to form a liquid chamber, and is electrically connected to the first electrode.
- the terminal is disposed on the case, is exposed on the bottom surface, and is electrically connected to the second electrode.
- the power storage element is provided in the liquid chamber and includes a first electrode and a second electrode having different polarities.
- the electrolytic solution is accommodated in the liquid chamber.
- an electrochemical device includes a case, a lid, a power storage element, an electrolytic solution, and a terminal.
- the case has a concave accommodation space, and includes an opening surface on which the opening of the accommodation space is located, a bottom surface opposite to the opening surface, and a side surface located between the opening surface and the bottom surface, The side surface is provided with an inclined region that is continuous with the bottom surface and has an angle greater than a right angle with the bottom surface.
- the lid closes the accommodation space to form a liquid chamber.
- the power storage element is accommodated in the liquid chamber.
- the electrolytic solution is accommodated in the liquid chamber.
- the terminal is disposed on the bottom surface and is electrically connected to the power storage element.
- FIG. 1 is a perspective view of an electrochemical device according to a first embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a top view of the case of the same electrochemical device. It is a top view of the case of the same electrochemical device It is a top view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the same electrochemical device. It is a perspective view of the case of the
- An electrochemical device includes a case, a seal ring, a lid, a terminal, a power storage element, and an electrolytic solution.
- the case is made of an insulating material, has a concave storage space, and has an opening surface on which the opening of the storage space is located, a bottom surface opposite to the opening surface, and a position between the opening surface and the bottom surface. And a rough surface region that is formed between the terminal and the opening surface on the side surface and is rougher than other regions on the side surface.
- the seal ring is made of a conductive material, is disposed on the opening surface, and is electrically connected to the first electrode. The lid is joined to the seal ring and closes the housing space to form a liquid chamber.
- the terminal is disposed on the case, is exposed on the bottom surface, and is electrically connected to the second electrode.
- the power storage element is provided in the liquid chamber and includes a first electrode and a second electrode having different polarities.
- the electrolytic solution is accommodated in the liquid chamber.
- the seal ring electrically connected to the first electrode is located on the opening surface of the case, and the terminal electrically connected to the second electrode is located on the bottom surface of the case.
- solder is supplied to the terminals, and soldering is performed between the terminals provided on the mounting board.
- the terminal and the seal ring have different polarities, which may cause a short circuit between them. .
- the first electrode or the second electrode may be a positive electrode or a negative electrode.
- the electrochemical device includes a case, a lid, a terminal, a power storage element, and an electrolytic solution.
- the case is made of an insulating material, has a concave storage space, and has an opening surface on which the opening of the storage space is located, a bottom surface opposite to the opening surface, and a position between the opening surface and the bottom surface. And a rough surface region that is formed between the terminal and the opening surface on the side surface and is rougher than other regions on the side surface.
- the lid is made of a conductive material, joined to the opening surface, closes the accommodation space to form a liquid chamber, and is electrically connected to the first electrode.
- the terminal is disposed on the case, is exposed on the bottom surface, and is electrically connected to the second electrode.
- the power storage element is provided in the liquid chamber and includes a first electrode and a second electrode having different polarities.
- the electrolytic solution is accommodated in the liquid chamber.
- the lid electrically connected to the first electrode is located on the opening surface of the case, and the terminal electrically connected to the second electrode is located on the bottom surface of the case.
- the electrochemical device when the electrochemical device is mounted on the mounting substrate, there is a possibility that a short circuit occurs between the terminal and the lid.
- a rough surface region is provided on the side surface of the case, and the wet surface of the solder is prevented by the rough surface region, so that the occurrence of the short circuit can be prevented. It is.
- either the first electrode or the second electrode may be a positive electrode or a negative electrode.
- the rough surface area may be a fracture surface of the case.
- the case can be manufactured by forming a case group in which a plurality of cases are connected and dividing the case group into individual cases. At this time, by applying stress to the case group, the case group can be broken and divided into individual cases.
- the fracture surface formed at this time is rougher than other regions on the side surface, and can be used as a rough surface region.
- the arithmetic average roughness Ra of the rough surface area may be 0.75 ⁇ m or more.
- the surface area of the rough surface area is increased, and the property of the rough surface area to repel solder is improved, so that wetting of the solder can be prevented. It is.
- the case has a concave accommodation space, and includes an opening surface on which the opening of the accommodation space is located, a bottom surface opposite to the opening surface, and a side surface located between the opening surface and the bottom surface, The side surface is provided with an inclined region that is continuous with the bottom surface and has an angle greater than a right angle with the bottom surface.
- the lid closes the accommodation space to form a liquid chamber.
- the power storage element is accommodated in the liquid chamber.
- the electrolytic solution is accommodated in the liquid chamber.
- the terminal is disposed on the bottom surface and is electrically connected to the power storage element.
- the above electrochemical device can be mounted by soldering terminals provided on the bottom surface of the case to a mounting substrate.
- a slope region is provided on the side surface of the case and is continuous with the bottom surface of the case, even if a solder ball is formed by solder protruding to the periphery of the case, it is crushed in contact with the slope region, or Absorbed by rebounding. That is, in this electrochemical device, it is possible to suppress the formation of solder balls.
- the terminal may be provided adjacent to the inclined region.
- This configuration is suitable for suppressing the formation of solder balls because the solder easily comes into contact with the terminals, spreads on the terminals, and is easily absorbed.
- the case is provided on the side surface, has an inclined region that is continuous with the bottom surface, and has an angle greater than a right angle with the bottom surface,
- the electrochemical device wherein the rough surface region is a region rougher than the inclined region.
- the continuity of the side surface of the case is reduced, and the solder is prevented from spreading on the side surface during soldering. That is, in addition to the effect of the rough surface region, the provision of the inclined region also prevents the solder from spreading and prevents a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
- the said case is an electrochemical device which is formed between the said terminal and the said opening surface in the said side surface, and has a rough surface area
- the formation of solder balls is suppressed by the inclined region, and the solder surface is prevented from spreading by the rough surface region, so that it is possible to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
- the case may be made of a ceramic material.
- the ceramic material has a property of repelling solder, so that it is possible to prevent the solder from spreading by forming a rough surface region.
- the above case may be made of HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics) or LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics).
- HTCC or LTCC can be formed by laminating and sintering plate members made of ceramic materials.
- a conductive material or the like can be disposed between the layers, and the manufacturing efficiency is excellent. Therefore, it is suitable as a constituent material of the case.
- FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an electrochemical device 100 according to this embodiment
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrochemical device 100 taken along line S11-S11 (FIG. 1).
- the electrochemical device 100 includes a case 11, a lid 12, a power storage element 13, a positive electrode wiring 14, a positive electrode adhesive layer 15, a positive electrode terminal 16, a negative electrode adhesive layer 17, a seal ring 18, a negative electrode wiring 19, and It has a negative electrode terminal 20.
- the case 11 and the lid 12 are joined via the seal ring 18, and the storage element 13 and the electrolytic solution (not shown) are sealed in the liquid chamber R formed thereby. Configured.
- the case 11 forms a liquid chamber R together with the lid 12.
- 3 is a perspective view showing the case 11, FIG. 3 (a) is a view seen from the liquid chamber R side, and FIG. 3 (b) is a view seen from the opposite side.
- the case 11 has an accommodation space 11a.
- the storage space 11 a is a space that is closed by the lid 12 and forms the liquid chamber R, and is formed in the case 11 in a concave shape.
- the shape of the storage space 11 a is not limited to a rectangular parallelepiped shape as shown in the figure, and may be any shape that can form the liquid chamber R together with the lid 12.
- a via 11b through which the positive electrode wiring 14 is inserted is formed on the bottom surface of the accommodation space 11a.
- a surface on which the opening of the accommodation space 11a is located is defined as an opening surface 11c.
- the opening surface 11c corresponds to the upper surface of the side wall of the accommodation space 11a, and is a surface surrounding the periphery of the opening of the accommodation space 11a.
- a surface on the opposite side (back side) of the opening surface 11c in the case 11 is a bottom surface 11d.
- the positive electrode terminal 16 and the negative electrode terminal 20 are exposed on the bottom surface 11d.
- the surface between the opening surface 11c and the bottom face 11d be the side surface 11e.
- the side surface 11e corresponds to the outer peripheral surface of the side wall of the accommodation space 11a.
- a rough surface region 11f is formed on the side surface 11e. 3A and 3B, the rough surface region 11f is shown as a gray region.
- the rough surface region 11f is a region that is rougher and rougher than the other regions on the side surface 11e, and details thereof will be described later.
- the case 11 is made of an insulating material.
- the case 11 is made of a ceramic material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and is made of HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics) or LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics). Ceramics).
- HTCC and LTCC are obtained by laminating and sintering plate-like members formed from granular ceramic materials. By arranging a metal material or the like on the plate-like member in the lamination process, it is possible to embed the positive electrode wiring 14 and the like inside the case 11 and the manufacturing efficiency is excellent.
- the lid 12 is joined to the case 11 via the seal ring 18 to seal the liquid chamber R.
- the lid 12 can be made of any conductive material, for example, can be made of Kovar (iron-nickel-cobalt alloy). Further, the lid 12 may be a clad material in which a base material such as Kovar is coated with a coating made of a metal having high corrosion resistance such as nickel, platinum, silver, gold or palladium in order to prevent electrolytic corrosion. It is.
- the lid 12 is joined to the case 11 via the seal ring 18 after the electric storage element 13 is arranged inside the liquid chamber R, and seals the liquid chamber R.
- a direct joining method such as seam welding or laser welding can be used, or an indirect joining method via a conductive joining material can be used.
- the electricity storage element 13 is accommodated in the liquid chamber R and accumulates (accumulates) electric charge or discharges (discharges) electric charge.
- the electrical storage element 13 includes a positive electrode sheet 13a, a negative electrode sheet 13b, and a separate sheet 13c, and the separate sheet 13c is sandwiched between the positive electrode sheet 13a and the negative electrode sheet 13b. .
- the positive electrode sheet 13a is a sheet containing an active material.
- the active material is a material that adsorbs electrolyte ions (for example, BF 4 ⁇ ) on its surface to form an electric double layer, and can be, for example, activated carbon or PAS (Polyacenic Semiconductor: polyacenic organic semiconductor).
- PAS Polyacenic Semiconductor: polyacenic organic semiconductor.
- the positive electrode sheet 13a is formed by rolling a mixture of the above active material, conductive additive (for example, ketjen black) and binder (for example, PTFE (polytetrafluoroethylene)), and cutting it. it can.
- the negative electrode sheet 13b is a sheet containing an active material like the positive electrode sheet 13a.
- the negative electrode sheet 13b is formed by rolling a mixture of an active material, a conductive additive and a binder into a sheet shape, and cutting it. it can.
- the negative electrode sheet 13b can be made of the same material as the positive electrode sheet 13a, or can be made of a different material.
- the separate sheet 13c is a sheet that electrically insulates the electrodes.
- the separate sheet 13c can be a porous sheet made of glass fiber, cellulose fiber, plastic fiber or the like.
- the electrolytic solution accommodated in the liquid chamber R together with the power storage element 13 can be arbitrarily selected.
- the cation includes lithium ion, tetraethylammonium ion, triethylmethylammonium ion, 5-azoniaspiro [4.4] nonane ion, ethylmethylimidazolium ion, etc.
- the anion includes BF 4 ⁇ (tetrafluoroborate ion).
- PF 6 - hexafluorophosphate ion
- (CF 3 SO 2) 2 N - include anions such (TFSA ion), as the solvent of propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl Carbonate, sulfolane, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, ethyl isopropyl sulfone and the like can be included.
- a propylene carbonate solution of 5-azoniaspiro [4.4] nonane-BF 4 or ethylmethylimidazolium-BF 4 can be used.
- the positive electrode wiring 14 is made of a conductive material, and electrically connects the positive electrode sheet 13 a of the energy storage device 13 and the positive electrode terminal 16 through the positive electrode adhesive layer 15. Specifically, the positive electrode wiring 14 can pass through the inside of the case 11 via the via 11 b and be connected to the positive electrode terminal 16. Metal plating may be formed on the end of the positive electrode wiring 14 on the positive electrode adhesive layer 15 side in order to protect it from electrolytic corrosion due to contact with the electrolytic solution.
- the positive electrode adhesive layer 15 is made of a conductive adhesive, and adheres the positive electrode sheet 13 a to the case 11 and electrically connects the positive electrode sheet 13 a and the positive electrode wiring 14. As shown in FIG. 2, the positive electrode adhesive layer 15 is disposed on the bottom surface of the liquid chamber R and contacts the positive electrode sheet 13 a and the positive electrode wiring 14. The positive electrode adhesive layer 15 is preferably formed over the entire region of the power storage element 13 (positive electrode sheet 13a) for adhesion and electrical connection of the power storage element 13.
- the conductive adhesive constituting the positive electrode adhesive layer 15 can be a synthetic resin containing conductive particles.
- the conductive particles preferably have high chemical stability.
- graphite particles can be used.
- the synthetic resin those having low swelling property with respect to the electrolytic solution, high heat resistance, and high chemical stability are suitable.
- a phenol resin can be used.
- the positive electrode terminal 16 is a terminal disposed outside the electrochemical device 100, contacts the positive electrode wiring 14, and is connected to the positive electrode (positive electrode sheet 13 a) of the storage element 13 via the positive electrode wiring 14 and the positive electrode adhesive layer 15. Electrically connected. As shown in FIG. 3B, the positive terminal 16 is exposed at least on the bottom surface 11d. The positive terminal 16 may be exposed on the side surface 11e in addition to the bottom surface 11d. The positive electrode terminal 16 is disposed in a recess provided in the bottom surface 11d, and may form the same surface as the bottom surface 11d as shown in FIG. 3B, or may be formed so as to protrude from the bottom surface 11d. Good.
- the positive electrode terminal 16 is used to connect the electrochemical device 100 to the outside, for example, the mounting substrate and the electrochemical device 100.
- the positive electrode terminal 16 can be made of any conductive material, and its arrangement and shape are not particularly limited. Various shapes of the positive electrode terminal 16 will be described later.
- the negative electrode adhesive layer 17 is made of a conductive adhesive, and fixes the negative electrode sheet 13 b to the lid 12 and electrically connects the negative electrode sheet 13 b and the lid 12.
- the conductive adhesive constituting the negative electrode adhesive layer 17 can be a synthetic resin containing conductive particles, similarly to the positive electrode adhesive layer 15.
- the negative electrode adhesive layer 17 and the positive electrode adhesive layer 15 may be made of the same kind of conductive adhesive or may be made of another kind of conductive adhesive.
- the seal ring 18 connects the case 11 and the lid 12 to seal the liquid chamber R, and electrically connects the lid 12 and the negative electrode wiring 19.
- the seal ring 18 can be made of a conductive material such as Kovar (iron-nickel-cobalt alloy). Further, a corrosion-resistant film (for example, a nickel film and a gold film) can be formed on the surface of the seal ring 18.
- the seal ring 18 can be disposed on the case 11 and the lid 12 by brazing or the like, or can be disposed on the case 11 by printing of a conductive material or the like.
- the negative electrode wiring 19 electrically connects the negative electrode sheet 13 b of the electricity storage element 13 and the negative electrode terminal 20 via the negative electrode adhesive layer 17, the lid 12 and the seal ring 18.
- the negative electrode wiring 19 can be formed from the seal ring 18 along the outer periphery of the case 11 and connected to the negative electrode terminal 20.
- the negative electrode wiring 19 may be connected to the negative electrode terminal 20 through the inside of the case.
- the negative electrode wiring 19 is made of any conductive material, and the arrangement and shape are not particularly limited.
- the negative electrode terminal 20 is a terminal disposed outside the electrochemical device 100, contacts the negative electrode wiring 19, and is connected to the negative electrode of the electricity storage device 13 through the negative electrode wiring 19, the seal ring 18, the lid 12, and the negative electrode adhesive layer 17. (Negative electrode sheet 13b) is connected. As shown in FIG. 3B, the negative electrode terminal 20 can be provided apart from the positive electrode terminal 16 and exposed to the bottom surface 11d. The negative electrode terminal 20 may be exposed on the side surface 11e in addition to the bottom surface 11d.
- the negative electrode terminal 20 is disposed in a recess provided in the case 11, and may form the same surface as the bottom surface 11d as shown in FIG. 3B, or may be formed so as to protrude from the bottom surface 11d. Good.
- the negative electrode terminal 20 is used to connect the outside of the electrochemical device 100, for example, the mounting substrate and the electrochemical device 100, similarly to the positive electrode terminal 16.
- the negative electrode terminal 20 can be made of any conductive material, and its arrangement and shape are not particularly limited. Various shapes of the negative electrode terminal 20 will be described later.
- Electrochemical device 100 has the overall configuration as described above.
- the positive electrode terminal 16 is electrically connected to the positive electrode (positive electrode sheet 13 a) of the energy storage device 13 through the positive electrode wiring 14 and the positive electrode adhesive layer 15.
- the negative electrode terminal 20 is electrically connected to the negative electrode (negative electrode sheet 13 b) of the energy storage device 13 through the negative electrode wiring 19, the seal ring 18, the lid 12, and the negative electrode adhesive layer 17.
- the positive electrode terminal 16 which is one of the terminals provided on the bottom surface 11d and the seal ring 18 and the lid 12 provided on the opening surface 11c have different polarities.
- the positive electrode and the negative electrode of the electrochemical device 100 may be reversed. That is, the positive electrode terminal 16 is connected to the positive electrode of the energy storage device via the positive electrode wiring, the seal ring 18 and the lid 12 configured similarly to the negative electrode wiring 19, and the negative electrode terminal 20 is configured similarly to the positive electrode wiring 14. In addition, it may be connected to the negative electrode of the power storage element via the negative electrode wiring. That is, the seal ring 18 and the lid 12 function as a positive electrode conductive path. Even in this case, the negative electrode terminal 20 provided on the bottom surface 11d and the seal ring 18 and the lid 12 provided on the opening surface 11c have different polarities.
- the side surface 11e is provided with the rough surface region 11f.
- the rough surface region 11f is a region that is rougher than the region other than the rough surface region 11f on the side surface 11e, and specifically, a region having an arithmetic average roughness Ra of 0.75 ⁇ m or more (see the example). it can.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing the arrangement of the rough surface region 11f and shows the side surface 11e on the positive electrode terminal 16 side. As shown in the figure, the rough surface region 11f is provided between the positive electrode terminal 16 and the opening surface 11c on the side surface 11e. Between the positive electrode terminal 16 and the opening surface 11c means on the shortest path connecting the positive electrode terminal 16 and the opening surface 11c on the side surface 11e, and the rough surface region 11f is arranged to block at least the shortest path.
- the arrangement of the rough surface region 11f is not limited to that shown in FIG. 4, and may be any one provided at least between the positive electrode terminal 16 and the opening surface 11c.
- 5 to 11 are schematic views showing other arrangements of the rough surface region 11f. As shown in FIG. 5, the rough surface region 11 f may be provided apart from the upper side (side on the seal ring 18 side) of the positive electrode terminal 16, and provided on the peripheral edge of the positive electrode terminal 16 as shown in FIG. 6. May be.
- the rough surface region 11f may be provided on a surface where the positive electrode terminal 16 is not exposed on the side surface 11e as shown in FIG. 2, or a surface where the positive electrode terminal 16 is not exposed on the side surface 11e as shown in FIG. May not be provided. Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the side surface 11 e can be provided between the positive electrode terminal 16 and the opening surface 11 c according to the shape of the positive electrode terminal 16.
- the positive electrode terminal 16 does not necessarily have to be exposed on the side surface 11e. As shown in FIGS. 10 and 11, when the positive electrode terminal 16 is not exposed to the side surface 11e, the rough surface region 11f is arranged to block at least the shortest distance connecting the positive electrode terminal 16 and the opening surface 11c in the side surface 11e. .
- region 11f is an example in case the seal ring 18 joined to the opening surface 11c is a negative electrode.
- the rough surface region 11f is provided between the negative electrode terminal 20 and the opening surface 11c on the side surface 11e. That is, the rough surface region 11f is disposed at least between the opening surface 11c and a terminal (positive electrode terminal 16 or negative electrode terminal 20) having a polarity different from that of the seal ring 18 joined to the opening surface 11c.
- the electrochemical device 100 is mounted and used on a mounting object such as a mounting substrate.
- 12A and 12B are schematic views showing how the electrochemical device 100 is mounted.
- FIG. 12A is a view of the electrochemical device 100 viewed from the long side direction
- FIG. 12B is a short side of the electrochemical device 100. It is the figure seen from the direction.
- the electrochemical device 100 is mounted on the mounting substrate B by soldering with solder H.
- FIG. 13 is a schematic diagram showing the spread of solder when the rough surface region 11f is not provided. As shown in the figure, when soldering, the solder H wets and spreads on the side surface 11 e and contacts the seal ring 18, a short circuit occurs between the seal ring 18 and the positive terminal 16. This is because the seal ring 18 is electrically connected to the negative electrode of the power storage element 13 as described above and has a polarity different from that of the positive electrode terminal 16.
- the case 11 may be formed in a state where a plurality of cases 11 are connected. That is, when a lattice-like plate member is laminated on a flat plate-like member, as shown in the figure, each lattice forms an accommodation space 11a (see FIG. 3) and a plurality of cases 11 are connected. (Hereinafter referred to as case group).
- the plate-like member can be formed by molding a granular ceramic material.
- the positive electrode terminal 16, the negative electrode terminal 20, the positive electrode wiring 14, etc. shall be formed in the plate-shaped member before lamination
- the seal ring 18 may be previously arrange
- This case group is divided into individual cases 11. This division can be performed, for example, by a method described in “JP-A-9-11226” or “JP2001-157997”. The dividing methods described in these documents will be described according to the configuration of the present embodiment.
- the cutting blade C is inserted from both the front and back surfaces of the case 11 (see JP-A-9-11226 [0007] and JP-A-2001-157997 [0004]).
- the position where the cutting blade C is inserted is shown as a line L.
- the cutting blade C is inserted halfway through the case 11, and the case 11 is not separated by the insertion of the cutting blade C. Subsequently, the case 11 is heated to sinter the ceramic material.
- stress is applied to the case group along the long side direction and the short side direction of the case 11.
- Stress can be applied by curving the case group.
- it is possible to apply stress in the long side direction and the short side direction by bending the case group along one direction and changing the direction of the case group Japanese Patent Laid-Open No. 9-11226 [ [0007], and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-157997 [0004]).
- the portion of the case group where the cutting blade C is not inserted is broken, and the case group is separated into individual cases 11.
- minute irregularities of the constituent material of the case 11 are formed to become a rough surface region 11f. In this way, the case 11 having the rough surface region 11f on the side surface 11e is formed.
- sticking adhesive tape to both the front and back sides of the case group prevents each case 11 from falling apart when the case group is divided, and is suitable for subsequent handling. is there.
- the plate-like members constituting the case group can be formed by molding a granular ceramic material, but the roughness of the rough surface region 11f can be controlled by the particle size of the ceramic material. This is because the ceramic material is sintered before fracture, but the particle shape of the ceramic material is maintained to some extent and the particles are exposed on the fracture surface. Specifically, the roughness of the fracture surface (rough surface region 11f) can be increased by increasing the particle size of the ceramic material.
- the method for forming the rough surface region 11f is an example, and the rough surface region 11f may be formed by other methods.
- the rough surface region 11f may be formed by filing the side surface 11e, or may be formed by chemical etching or physical etching.
- FIG. 16 is a schematic view showing an electrochemical device 200 according to a modification of the present embodiment.
- 16A is a diagram of the electrochemical device 200 viewed from the long side direction
- FIG. 16B is a diagram viewed from the short side direction.
- symbol same as the electrochemical device 100 is attached
- an inclined region 11g and an inclined region 11h may be formed on the side surface 11e in addition to the rough surface region 11f.
- the inclined region 11g is a region that is continuous with the bottom surface 11d and is inclined with respect to a plane perpendicular to the bottom surface 11d so that an angle formed by the inclined region 11g and the bottom surface 11d is greater than a right angle.
- the inclined region 11h is a region that is continuous with the opening surface 11c and is inclined with respect to a surface perpendicular to the opening surface 11c so that an angle formed by the inclined region 11h and the opening surface 11c is greater than a right angle.
- the inclined regions 11g and 11h are provided, the continuity of the side surface 11e is lowered, and the solder is prevented from spreading on the side surface 11e during soldering. That is, in addition to the effect of the rough surface region 11f, the provision of the inclined region 11g and the inclined region 11h can prevent the solder from spreading and prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
- the formation method of the inclined region 11g and the inclined region 11h is not particularly limited, but the inclined region 11g and the inclined region 11h can be formed by inserting the cutting blade C into the case group as shown in FIG. is there. That is, the rough surface region 11f, the inclined region 11g, and the inclined region 11h can be formed together by this manufacturing method.
- FIGS. 17 and 18 are views showing an electrochemical device 300 according to another modified example
- FIG. 17 is a perspective view showing an appearance of the electrochemical device 300
- FIG. 18 is a line S12-S12 of the electrochemical device 300 (FIG. It is sectional drawing which follows 17).
- symbol similar to the electrochemical device 100 is attached
- the lid 12 may be directly joined to the opening surface 11c without the seal ring 18 interposed therebetween.
- the lid 12 is directly connected to the negative electrode wiring 19 and electrically connected to the negative electrode terminal 20.
- the liquid chamber R is formed.
- FIG. 19 is a perspective view showing an appearance of the electrochemical device 500 according to the present embodiment
- FIG. 20 is a cross-sectional view of the electrochemical device 500 taken along the line S11-S11 (FIG. 19).
- the electrochemical device 500 includes a case 511, a lid 512, a power storage element 513, a positive electrode wiring 514, a positive electrode adhesive layer 515, a positive electrode terminal 516, a negative electrode adhesive layer 517, a seal ring 518, a negative electrode wiring 519, and A negative electrode terminal 520 is included.
- a case 511 and a lid 512 are joined via a seal ring 518, and a storage chamber 513 and an electrolytic solution (not shown) are sealed in a liquid chamber R formed thereby. Configured.
- the case 511 forms a liquid chamber R together with the lid 512.
- 21 is a perspective view showing the case 511, FIG. 21 (a) is a view seen from the liquid chamber R side, and FIG. 21 (b) is a view seen from the opposite side.
- the case 511 has an accommodation space 511a.
- the storage space 511a is a space that is closed by the lid 512 and forms the liquid chamber R, and is formed in the case 511 in a concave shape.
- the shape of the storage space 511 a is not limited to a rectangular parallelepiped shape as shown in the figure, and may be a shape that can form the liquid chamber R together with the lid 512.
- a via 511b through which the positive electrode wiring 514 is inserted is formed on the bottom surface of the accommodation space 511a.
- an opening surface 511c a surface on which the opening of the accommodation space 511a is located.
- the opening surface 511c corresponds to the upper surface of the side wall of the accommodation space 511a, and is a surface surrounding the periphery of the opening of the accommodation space 511a.
- a surface opposite to the opening surface 511c (back side) in the case 511 is a bottom surface 511d.
- a positive electrode terminal 516 and a negative electrode terminal 520 are disposed on the bottom surface 511d.
- a surface between the opening surface 511c and the bottom surface 511d is a side surface 511e.
- the side surface 511e corresponds to the outer peripheral surface of the side wall of the accommodation space 511a.
- the inclined region 511f is formed on the side surface 511e.
- the inclined region 511f is a region that is continuous with the bottom surface 511d and has an angle greater than a right angle with the bottom surface 511d, and details thereof will be described later.
- Case 511 is made of an insulating material.
- the case 511 is made of a ceramic material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as a raw material, and is made of HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics) or LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics). Ceramics).
- HTCC and LTCC are obtained by laminating and sintering plate-like members formed from granular ceramic materials. By arranging a metal material or the like on the plate-like member in the lamination process, the positive electrode wiring 514 or the like can be embedded in the case 511, and the manufacturing efficiency is excellent.
- the lid 512 is joined to the case 511 via the seal ring 518 to seal the liquid chamber R.
- the lid 512 can be made of any conductive material, and can be made of, for example, Kovar (iron-nickel-cobalt alloy). Further, the lid 512 may be a clad material in which a base material such as Kovar is coated with a coating made of a highly corrosion-resistant metal such as nickel, platinum, silver, gold, or palladium in order to prevent electrolytic corrosion. It is.
- the lid 512 is joined to the case 511 via the seal ring 518 after the electric storage element 513 is disposed inside the liquid chamber R, and seals the liquid chamber R.
- a direct joining method such as seam welding or laser welding can be used, or an indirect joining method via a conductive joining material can be used.
- the lid 512 may be directly joined to the opening surface 511c without using the seal ring 518.
- the electricity storage element 513 is accommodated in the liquid chamber R and accumulates (accumulates) or discharges (discharges) electric charges. As shown in FIG. 20, the power storage element 513 includes a positive electrode sheet 513a, a negative electrode sheet 513b, and a separate sheet 513c, and the separate sheet 513c is sandwiched between the positive electrode sheet 513a and the negative electrode sheet 513b. .
- the positive electrode sheet 513a is a sheet containing an active material.
- the active material is a material that adsorbs electrolyte ions (for example, BF 4 ⁇ ) on its surface to form an electric double layer, and can be, for example, activated carbon or PAS (Polyacenic Semiconductor: polyacenic organic semiconductor).
- PAS Polyacenic Semiconductor: polyacenic organic semiconductor.
- the positive electrode sheet 513a is formed by rolling a mixture of the above active material, a conductive additive (for example, ketjen black) and a binder (for example, PTFE (polytetrafluoroethylene)) and cutting it. it can.
- the negative electrode sheet 513b is a sheet containing an active material like the positive electrode sheet 513a, and is formed by rolling a mixture of an active material, a conductive additive and a binder into a sheet shape, and cutting it. it can.
- the negative electrode sheet 513b can be made of the same material as the positive electrode sheet 513a, or can be made of a different material.
- the separate sheet 513c is a sheet that electrically insulates the electrodes.
- the separate sheet 513c can be a porous sheet made of glass fiber, cellulose fiber, plastic fiber or the like.
- the electrolytic solution accommodated in the liquid chamber R together with the power storage element 513 can be arbitrarily selected.
- the cation includes lithium ion, tetraethylammonium ion, triethylmethylammonium ion, 5-azoniaspiro [4.4] nonane ion, ethylmethylimidazolium ion, etc.
- the anion includes BF 4 ⁇ (tetrafluoroborate ion).
- PF 6 - hexafluorophosphate ion
- (CF 3 SO 2) 2 N - include anions such (TFSA ion), as the solvent of propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl Carbonate, sulfolane, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, ethyl isopropyl sulfone and the like can be included.
- a propylene carbonate solution of 5-azoniaspiro [4.4] nonane-BF 4 or ethylmethylimidazolium-BF 4 can be used.
- the positive electrode wiring 514 is made of a conductive material, and electrically connects the positive electrode sheet 513a of the power storage element 513 and the positive electrode terminal 516 via the positive electrode adhesive layer 515. Specifically, the positive electrode wiring 514 can pass through the inside of the case 511 through the via 511 b and be connected to the positive electrode terminal 516. Metal plating may be formed at the end of the positive electrode wiring 514 on the positive electrode adhesive layer 515 side in order to protect it from electrolytic corrosion due to contact with the electrolytic solution.
- the positive electrode adhesive layer 515 is made of a conductive adhesive, and adheres the positive electrode sheet 513a to the case 511 and electrically connects the positive electrode sheet 513a and the positive electrode wiring 514. As shown in FIG. 20, the positive electrode adhesive layer 515 is disposed on the bottom surface of the liquid chamber R and contacts the positive electrode sheet 513 a and the positive electrode wiring 514. The positive electrode adhesive layer 515 is preferably formed over the entire region of the power storage element 513 (positive electrode sheet 513a) for adhesion and electrical connection of the power storage element 513.
- the conductive adhesive constituting the positive electrode adhesive layer 515 can be a synthetic resin containing conductive particles.
- the conductive particles preferably have high chemical stability.
- graphite particles can be used.
- the synthetic resin those having low swelling property with respect to the electrolytic solution, high heat resistance, and high chemical stability are suitable.
- a phenol resin can be used.
- the positive electrode terminal 516 is a terminal disposed outside the electrochemical device 500, contacts the positive electrode wiring 514, and is connected to the positive electrode (positive electrode sheet 513 a) of the power storage element 513 through the positive electrode wiring 514 and the positive electrode adhesive layer 515. Electrically connected. As shown in FIG. 21B, the positive terminal 516 can be disposed adjacent to the inclined region 511f on the bottom surface 511d. Further, the positive electrode terminal 516 may be disposed apart from the inclined region 511f on the bottom surface 511d. As shown in the figure, the positive electrode terminal 516 may be formed so as to protrude from the bottom surface 511d, may be disposed in a recess provided in the bottom surface 511d, and may constitute the same surface as the bottom surface 511d.
- the positive electrode terminal 516 is used outside the electrochemical device 500, for example, for connecting the mounting substrate and the electrochemical device 500.
- the positive electrode terminal 516 can be made of any conductive material, and its arrangement and shape are not particularly limited. Various shapes of the positive electrode terminal 516 will be described later.
- the negative electrode adhesive layer 517 is made of a conductive adhesive, and fixes the negative electrode sheet 513b to the lid 512 and electrically connects the negative electrode sheet 513b and the lid 512.
- the conductive adhesive constituting the negative electrode adhesive layer 517 can be a synthetic resin containing conductive particles.
- the negative electrode adhesive layer 517 and the positive electrode adhesive layer 515 may be made of the same kind of conductive adhesive or may be made of another kind of conductive adhesive.
- the seal ring 518 connects the case 511 and the lid 512 to seal the liquid chamber R, and electrically connects the lid 512 and the negative electrode wiring 519.
- the seal ring 518 can be made of a conductive material such as Kovar (iron-nickel-cobalt alloy).
- a corrosion-resistant film for example, a nickel film or a gold film
- the seal ring 518 can be disposed on the case 511 and the lid 512 by brazing or the like, or can be disposed on the case 511 by printing a conductive material or the like. Note that when the lid 512 is directly joined to the opening surface 511c, the seal ring 518 may not be provided.
- the negative electrode wiring 519 electrically connects the negative electrode sheet 513b of the power storage element 513 and the negative electrode terminal 520 through the negative electrode adhesive layer 517, the lid 512, and the seal ring 518. Specifically, the negative electrode wiring 519 can be connected from the seal ring 518 through the inside of the case 511 to the negative electrode terminal 520. Further, the negative electrode wiring 519 may be disposed on the outer periphery of the case 511 and connected to the negative electrode terminal 520.
- the negative electrode wiring 519 is made of any conductive material, and its arrangement and shape are not particularly limited.
- the negative electrode terminal 520 is a terminal disposed outside the electrochemical device 500, contacts the negative electrode wiring 519, and is connected to the negative electrode of the power storage element 513 through the negative electrode wiring 519, the seal ring 518, the lid 512, and the negative electrode adhesive layer 517. (Negative electrode sheet 513b) is connected.
- the negative electrode terminal 520 can be disposed adjacent to the inclined region 511f on the bottom surface 511d, as shown in FIG. Further, the negative electrode terminal 520 may be disposed away from the inclined region 511f on the bottom surface 511d. As shown in the figure, the negative electrode terminal 520 may be formed so as to protrude from the bottom surface 511d, may be disposed in a recess provided in the bottom surface 511d, and may constitute the same surface as the bottom surface 511d.
- the negative electrode terminal 520 is used to connect the outside of the electrochemical device 500, for example, the mounting substrate and the electrochemical device 500, similarly to the positive electrode terminal 516.
- the negative electrode terminal 520 can be made of any conductive material, and its arrangement and shape are not particularly limited. Various shapes of the negative electrode terminal 520 will be described later.
- the electrochemical device 500 has the overall configuration as described above.
- the positive electrode terminal 516 is electrically connected to the positive electrode (positive electrode sheet 513 a) of the power storage element 513 through the positive electrode wiring 514 and the positive electrode adhesive layer 515.
- the negative electrode terminal 520 is electrically connected to the negative electrode (negative electrode sheet 513 b) of the power storage element 513 through the negative electrode wiring 519, the seal ring 518, the lid 512, and the negative electrode adhesive layer 517.
- the positive electrode and the negative electrode of the electrochemical device 500 may be the reverse of the above. That is, the positive electrode terminal 516 is connected to the positive electrode of the power storage element via the positive electrode wiring, the seal ring 518 and the lid 512 configured similarly to the negative electrode wiring 519, and the negative electrode terminal 520 is configured similarly to the positive electrode wiring 514. In addition, it may be connected to the negative electrode of the power storage element via the negative electrode wiring. In this case, the seal ring 518 and the lid 512 function as a positive electrode conductive path.
- the inclined region 511f is provided on the side surface 511e of the case 511.
- the inclined region 511f is a region that is continuous with the bottom surface 511d and has an angle greater than a right angle with the bottom surface 511d.
- FIG. 22 is a schematic diagram showing an angle formed by the inclined region 511f and the bottom surface 511d.
- 22A is a diagram of the case 511 viewed from the long side
- FIG. 22B is a diagram of the case 511 viewed from the short side.
- an angle (R in the figure) formed by the inclined region 511f and the bottom surface 511d is an angle larger than a right angle.
- region 511f and the bottom face 511d make may mutually be the same, and may differ.
- the inclined region 511f is formed continuously to the side where the positive electrode terminal 516 or the negative electrode terminal 520 is provided at least on the periphery of the bottom surface 511d, that is, adjacent to the positive electrode terminal 516 or the negative electrode terminal 520. Can be.
- FIG. 23 to FIG. 28 are schematic views showing the arrangement of the inclined region 511f, and are views of the case 511 viewed from the bottom surface 511d side. As shown in FIG. 23, the inclined region 511f may be provided on all side surfaces 511e, and as shown in FIG. May be.
- the inclined region 511f is provided according to the arrangement of the positive terminal 516 and the negative terminal 520. As shown in FIG. 25, the positive electrode terminal 516 and the negative electrode terminal 520 may be provided adjacent to the long side of the bottom surface 511d. In this case, the inclined region 511f is provided continuously to the long side of the bottom surface 511d. can do. Further, as shown in FIG. 26, the positive terminal 516 and the negative terminal 520 may be provided at the corner of the bottom surface 511d. In this case, the inclined region 511f is provided so as to be continuous with the long side and the short side of the bottom surface 511d. It can be.
- the inclined region 511f may be formed only on a part of the side where the positive electrode terminal 516 or the negative electrode terminal 520 is provided in the periphery of the bottom surface 511d. As shown in the figure, the inclined region 511f can be provided only in the vicinity of the positive electrode terminal 516 or the negative electrode terminal 520 in the side where the positive electrode terminal 516 or the negative electrode terminal 520 is provided.
- the positive terminal 516 and the negative terminal 520 are not necessarily provided adjacent to the periphery of the bottom surface 511d, and may be provided close to the periphery.
- the inclined region 511f is formed continuously from the peripheral edge of the bottom surface 511d to the side closest to the positive electrode terminal 516 and the side closest to the negative electrode terminal 520. Can do.
- the inclined region 511f is preferably formed continuously from both the side where the positive electrode terminal 516 is provided and the side where the negative electrode terminal 520 is provided, of the periphery of the bottom surface 511d. It may be continuous only on at least one of the sides. Only one of the positive electrode terminal 516 and the negative electrode terminal 520 may be formed on the bottom surface 511d, and the other may be connected to the outside by another method (for example, wire bonding). In this case, the inclined region 511f can be continuously formed on the side where either the positive electrode terminal 516 or the negative electrode terminal 520 is provided.
- FIG. 29 is a schematic diagram showing an aspect of mounting the electrochemical device 500. As shown in the figure, the electrochemical device 500 is mounted on the mounting substrate B by soldering with solder H.
- Solder H connects the positive terminal 516 and the terminal (not shown) on the mounting board B side, and another solder H separated from the solder H connects the negative terminal 520 and the terminal on the mounting board B side.
- solder balls may be generated.
- FIG. 30 is a schematic diagram showing an aspect of mounting the electrochemical device 600 according to the comparative example. As shown in the figure, the electrochemical device 600 has no inclined region. In addition, about another structure, it is the same as that of the electrochemical device 500, and the same code
- FIGS. 31 to 33 are enlarged views showing the manner of soldering the electrochemical device 600 and the mounting substrate B.
- FIG. 31 is a view of the electrochemical device 600 as viewed from the short side 511e side
- FIG. 32 is a view from the long side 511e side
- FIG. 33 is a view from the bottom 511d side.
- the mounting substrate B is not shown.
- surplus solder H protrudes around the case 511 and forms solder balls D.
- the solder balls D are separated from the mounting board B after mounting, causing a short circuit or the like.
- FIGS. 34 to 36 are enlarged views showing a manner of soldering the electrochemical device 500 and the mounting substrate B.
- FIG. 34 is a view of the electrochemical device 600 as viewed from the short side 511e side
- FIG. 35 is a view from the long side 511e side
- FIG. 36 is a view from the bottom 511d side.
- the mounting substrate B is not shown.
- the solder ball D is formed in the case of the electrochemical device 500, it spreads thinly and is absorbed by the solder H by wetting.
- solder ball D comes into contact with the inclined region 511f and is crushed or repels the inclined region 511f.
- the case 511 is made of a ceramic material with low solder H wettability, the repulsion of the solder balls D by the inclined region 511f becomes larger.
- the positive electrode terminal 516 and the negative electrode terminal 520 are provided adjacent to the inclined region 511f, the solder H tends to come into contact with these terminals and spread easily, which is preferable in suppressing the formation of solder balls. is there.
- the formation of the solder ball D is suppressed, and it is possible to prevent the occurrence of a short circuit or the like due to the solder ball D.
- a plurality of cases 511 can be formed in a connected state. That is, when a lattice-like plate member is laminated on a flat plate-like member, as shown in the figure, each lattice forms an accommodation space 511a (see FIG. 21), and a plurality of cases 511 are connected. (Hereinafter referred to as case group).
- the plate-like member can be formed by molding a granular ceramic material.
- the positive electrode terminal 516, the negative electrode terminal 520, the positive electrode wiring 514, and the like can be formed on the plate member before the lattice member is laminated.
- a seal ring 518 may be provided in advance on the opening surface 511c around each accommodation space 511a.
- This case group is divided into individual cases 511. This division can be performed, for example, by a method described in “JP-A-9-11226” or “JP2001-157997”. The dividing methods described in these documents will be described according to the configuration of the present embodiment.
- the cutting blade C is inserted from both the front and back surfaces of the case 511 (see Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-11226 [0007] and 2001-157997 [0004]).
- FIG. 37 the position where the cutting blade C is inserted is shown as a line L.
- FIG. 38A the cutting blade C is inserted partway through the case 511, and the case 511 is not separated by the insertion of the cutting blade C. Subsequently, the case 511 is heated to sinter the ceramic material.
- stress is applied to the case group along the long side direction and the short side direction of the case 511.
- Stress can be applied by curving the case group.
- it is possible to apply stress in the long side direction and the short side direction by bending the case group along one direction and changing the direction of the case group Japanese Patent Laid-Open No. 9-11226 [ [0007], and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-157997 [0004]).
- the portion of the case group where the cutting blade C is not inserted is broken, and the case group is separated into individual cases 511.
- the portion where the cutting blade C has been inserted becomes an inclined region 511f.
- region 11g whose angle formed with the opening surface 511c is larger than a right angle is formed also in the opening surface 511c side of the side surface 511e.
- adhesive tape is applied to both the front and back surfaces of the case group, so that the cases 511 are not separated when the case group is divided, and are suitable for subsequent handling. It is.
- region 511f is not restricted to the above-mentioned thing.
- the inclined region 511f can be formed by grinding the case 511 or the like.
- FIG. 39 is a schematic diagram showing an electrochemical device 700 according to a modification of the present embodiment.
- symbol as the electrochemical device 500 is attached
- FIG. 39 is a schematic diagram showing an electrochemical device 700 according to a modification of the present embodiment.
- symbol as the electrochemical device 500 is attached
- both or one of the rough surface region 511h (gray region in the figure) and the inclined region 511g may be formed on the side surface of the case.
- the rough surface region 511h is a region that is rougher than the other regions of the side surface 511e.
- the formation method of the rough surface region 511h is not particularly limited, but the fracture surface can be changed to the rough surface region 511h by breaking the case group as shown in FIG. In other words, the inclined region 511f, the rough surface region 511h, and the inclined region 511g can be formed together by this manufacturing method.
- the electrochemical device 100 having the rough surface region 11f and the electrochemical device having no rough surface region (hereinafter referred to as the electrochemical device 400) according to the first embodiment are created, and the arithmetic average roughness Ra is measured. did.
- FIG. 40 is a schematic diagram illustrating measurement points of the arithmetic average roughness Ra.
- the measurement locations A and B are locations where the rough surface region 11f is provided, and the measurement location C is a location where the rough surface region 11f is not provided.
- the same measurement as in FIG. 40 was performed.
- any measurement location is a location where no rough surface area is provided.
- the measurement result of arithmetic average roughness Ra is shown in FIG.
- the number of electrochemical devices measured was three each, and FIG. 41 shows the maximum value, the minimum value, and the average value of the arithmetic average roughness Ra.
- a large arithmetic average roughness Ra was measured for the measurement results (measurement points A and B of the electrochemical device 100) where the rough surface region 11f was provided. From this measurement result, the arithmetic average roughness Ra of the rough surface region 11f was set to 0.75 ⁇ m or more based on the following equation.
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Abstract
【課題】ハンダによるショートの発生を防止することが可能な電気化学デバイスを提供すること。 【解決手段】本発明に係る電気化学デバイスは、ケースと、シールリングと、リッドと、端子と、蓄電素子と、電解液とを備える。ケースは、絶縁性材料からなり、収容空間の開口が位置する開口面と、開口面と反対側の底面と、開口面と底面の間に位置する側面とを備え、側面において端子と開口面の間に形成され、側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する。シールリングは、導電性材料からなり、開口面に配設され、第1の電極に電気的に接続されている。リッドは、シールリングに接合され、収容空間を閉塞して液室を形成する。端子は、ケースに配設され、底面に露出し、第2の電極に電気的に接続されている。蓄電素子は、液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える。電解液は、液室内に収容されている。
Description
本発明は、充放電可能な蓄電素子を備える電気化学デバイスに関する。
充放電が可能な蓄電素子を備える電気化学デバイスは、バックアップ電源等に広く利用されている。このような電気化学デバイスは一般に、蓄電素子と電解液が絶縁性のケースに設けられた液室に封入された構造となっている。電気化学デバイスの底面には正極及び負極の端子が設けられ、蓄電素子の正極及び負極はケースに施された配線を介してそれぞれの極性の端子と電気的に接続される。基板に当該端子がハンダ付けされることによって、電気化学デバイスが基板に固定され、かつ蓄電素子が基板と電気的に接続されるものが一般的である。
例えば特許文献1及び2に記載の電気二重層キャパシタはいずれもその底面に端子を備える構成を有する。端子が基板にハンダ付けされると、内部に収容された素子が端子を介して実装対象物に電気的に接続される。ここで、特許文献1及び2に記載の電気二重層キャパシタのように、素子及び電解液が収容された液室を閉塞するリッド(蓋)が、素子の正極又は負極に電気的に接続され、素子と端子の間の導電経路を構成するものが一般的である。
また、例えば特許文献1及び2に記載の電気二重層キャパシタはいずれもその底面に端子を備える構成を有する。端子が実装基板にハンダ付けされると、内部に収容された素子が端子を介して実装対象物に電気的に接続される。端子を実装基板に確実に固定するため、かつ端子と実装基板との電気的接続を確実にするため、端子と実装基板の間には十分な量のハンダが供給される必要がある。
しかしながら、特許文献1及び2に記載のような構造では、端子を実装基板にハンダ付けする際、ハンダが端子以外にも濡れ広がり、リッドやリッドに導通する部材に接触するおそれがある。上述のようにリッドは導電経路として利用されるため、リッドと端子の間でハンダが濡れ広がると、両者の間でショートが発生する。
また、特許文献1及び2に記載のような構造では、端子を実装基板にハンダ付けする際に、ハンダ玉が発生するおそれがある。ハンダ玉は、ケースの周縁にはみ出したハンダが半球状の塊を形成したものである。ハンダ玉が形成されると、実装後にハンダ玉が実装基板から離れて転がり、ショート等の原因となる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ハンダによるショートの発生を防止することが可能な電気化学デバイスを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、ケースと、シールリングと、リッドと、端子と、蓄電素子と、電解液とを備える。
上記ケースは、絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面において上記端子と上記開口面の間に形成され、上記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する。
上記シールリングは、導電性材料からなり、上記開口面に配設され、上記第1の電極に電気的に接続されている。
上記リッドは、上記シールリングに接合され、上記収容空間を閉塞して液室を形成する。
上記端子は、上記ケースに配設され、上記底面に露出し、上記第2の電極に電気的に接続されている。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記ケースは、絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面において上記端子と上記開口面の間に形成され、上記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する。
上記シールリングは、導電性材料からなり、上記開口面に配設され、上記第1の電極に電気的に接続されている。
上記リッドは、上記シールリングに接合され、上記収容空間を閉塞して液室を形成する。
上記端子は、上記ケースに配設され、上記底面に露出し、上記第2の電極に電気的に接続されている。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、ケースと、リッドと、端子と、蓄電素子と、電解液とを備える。
上記ケースは、絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面において上記端子と上記開口面の間に形成され、上記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する。
上記リッドは、導電性材料からなり、上記開口面に接合され、上記収容空間を閉塞して液室を形成し、上記第1の電極に電気的に接続されている。
上記端子は、上記ケースに配設され、上記底面に露出し、上記第2の電極に電気的に接続されている。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記ケースは、絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面において上記端子と上記開口面の間に形成され、上記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する。
上記リッドは、導電性材料からなり、上記開口面に接合され、上記収容空間を閉塞して液室を形成し、上記第1の電極に電気的に接続されている。
上記端子は、上記ケースに配設され、上記底面に露出し、上記第2の電極に電気的に接続されている。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、ケースと、リッドと、蓄電素子と、電解液と、端子とを備える。
上記ケースは、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面には、上記底面に連続し、上記底面となす角が直角より大きい傾斜領域が設けられている。
上記リッドは、上記収容空間を閉塞して液室を形成する。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容されている。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記端子は、上記底面に配設され、上記蓄電素子と電気的に接続されている。
上記ケースは、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面には、上記底面に連続し、上記底面となす角が直角より大きい傾斜領域が設けられている。
上記リッドは、上記収容空間を閉塞して液室を形成する。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容されている。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記端子は、上記底面に配設され、上記蓄電素子と電気的に接続されている。
本発明の実施形態に係る電気化学デバイスは、ケースと、シールリングと、リッドと、端子と、蓄電素子と、電解液とを備える。
上記ケースは、絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面において上記端子と上記開口面の間に形成され、上記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する。
上記シールリングは、導電性材料からなり、上記開口面に配設され、上記第1の電極に電気的に接続されている。
上記リッドは、上記シールリングに接合され、上記収容空間を閉塞して液室を形成する。
上記端子は、上記ケースに配設され、上記底面に露出し、上記第2の電極に電気的に接続されている。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記ケースは、絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面において上記端子と上記開口面の間に形成され、上記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する。
上記シールリングは、導電性材料からなり、上記開口面に配設され、上記第1の電極に電気的に接続されている。
上記リッドは、上記シールリングに接合され、上記収容空間を閉塞して液室を形成する。
上記端子は、上記ケースに配設され、上記底面に露出し、上記第2の電極に電気的に接続されている。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
この構成によれば、ケースの開口面に第1の電極に電気的に接続されたシールリングが位置し、ケースの底面に第2の電極に電気的に接続された端子が位置する。電気化学デバイスを実装基板に実装する際には、端子にハンダが供給され、実装基板に設けられた端子との間でハンダ付けがなされる。ここで、端子に供給されたハンダがケースの側面上に濡れ広がり、開口面に設けられたシールリングに到達すると、端子とシールリングは極性が異なるので、両者間でショートが発生するおそれがある。しかしながら、本実施形態に係る電気化学デバイスにおいては、ケースの側面に粗面領域が設けられており、粗面領域によってハンダの濡れ広がりが防止されるため、上記ショートの発生を防止することが可能である。なお、第1の電極と第2の電極はいずれが正極又は負極であってもよい。
本実施形態に係る電気化学デバイスは、ケースと、リッドと、端子と、蓄電素子と、電解液とを備える。
上記ケースは、絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面において上記端子と上記開口面の間に形成され、上記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する。
上記リッドは、導電性材料からなり、上記開口面に接合され、上記収容空間を閉塞して液室を形成し、上記第1の電極に電気的に接続されている。
上記端子は、上記ケースに配設され、上記底面に露出し、上記第2の電極に電気的に接続されている。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記ケースは、絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面において上記端子と上記開口面の間に形成され、上記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する。
上記リッドは、導電性材料からなり、上記開口面に接合され、上記収容空間を閉塞して液室を形成し、上記第1の電極に電気的に接続されている。
上記端子は、上記ケースに配設され、上記底面に露出し、上記第2の電極に電気的に接続されている。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
この構成によれば、ケースの開口面に第1の電極に電気的に接続されたリッドが位置し、ケースの底面に第2の電極に電気的に接続された端子が位置する。上記のように、電気化学デバイスを実装基板に実装する際、端子とリッドの間でショートが発生するおそれがある。しかしながら、本実施形態に係る電気化学デバイスにおいては、ケースの側面に粗面領域が設けられており、粗面領域によってハンダの濡れ広がりが防止されるため、上記ショートの発生を防止することが可能である。なお、第1の電極と第2の電極はいずれが正極又は負極であってもよい。
上記粗面領域は、上記ケースの破断面であってもよい。
ケースは、複数のケースが連結したケース群を形成し、ケース群を個々のケースに分割することによって製造することが可能である。この際、ケース群に応力を付加することによってケース群を破断させ、個々のケースに分割することができる。この際に形成される破断面は側面の他の領域に比較して粗く、粗面領域として利用することが可能である。
上記粗面領域は、算術平均粗さRaが0.75μm以上であってもよい。
粗面領域の算術平均粗さRaが0.75μm以上であると、粗面領域の表面積が大きくなり、粗面領域がハンダをはじく性質が向上するため、ハンダの濡れ広がりを防止することが可能である。
本実施形態に係る電気化学デバイス、ケースと、リッドと、蓄電素子と、電解液と、端子とを備える。
上記ケースは、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面には、上記底面に連続し、上記底面となす角が直角より大きい傾斜領域が設けられている。
上記リッドは、上記収容空間を閉塞して液室を形成する。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容されている。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記端子は、上記底面に配設され、上記蓄電素子と電気的に接続されている。
上記ケースは、凹状の収容空間を有し、上記収容空間の開口が位置する開口面と、上記開口面と反対側の底面と、上記開口面と上記底面の間に位置する側面とを備え、上記側面には、上記底面に連続し、上記底面となす角が直角より大きい傾斜領域が設けられている。
上記リッドは、上記収容空間を閉塞して液室を形成する。
上記蓄電素子は、上記液室内に収容されている。
上記電解液は、上記液室内に収容されている。
上記端子は、上記底面に配設され、上記蓄電素子と電気的に接続されている。
上記電気化学デバイスは、ケース底面に設けられた端子を実装基板にハンダ付けすることによって実装することが可能である。ここで、ケース側面にはケース底面に連続する傾斜領域が設けられているため、ケースの周縁にはみ出したハンダによってハンダ玉が形成されても、傾斜領域に接触して潰され、あるいは傾斜領域と反発することによって吸収される。即ち、この電気化学デバイスでは、ハンダ玉の形成を抑制することが可能である。
上記端子は、上記傾斜領域に隣接して設けられていてもよい。
この構成によれば、ハンダが端子と接触しやすくなり、端子に濡れ広がり、吸収されやすくなるため、ハンダ玉の形成を抑制する上で好適である。
上記ケースは、上記側面に設けられ、上記底面に連続し、上記底面となす角が直角より大きい傾斜領域を有し、
上記粗面領域は、上記傾斜領域より粗い領域である
電気化学デバイス。
上記粗面領域は、上記傾斜領域より粗い領域である
電気化学デバイス。
この構成によれば、ケース側面の連続性が低下し、ハンダ付けの際、ハンダが側面上を濡れ広がることが防止される。即ち、粗面領域による効果に加え、傾斜領域が設けられていることによってもハンダの濡れ広がりを防止し、正極と負極のショートを防止することが可能となる。
上記ケースは、上記側面において上記端子と上記開口面の間に形成され、上記傾斜領域より粗い領域である粗面領域を有する
電気化学デバイス。
電気化学デバイス。
この構成によれば、傾斜領域によってハンダ玉の形成が抑制されることに加え、粗面領域によってハンダの濡れ広がりが防止されるため、正極と負極のショートを防止することが可能となる。
上記ケースはセラミックス材料からなるものであってもよい。
セラミックス材料はハンダをはじく性質を有するため、粗面領域を形成することにより、ハンダの濡れ広がりを防止することが可能である。
上記ケースは、HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)又はLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)からなるものであってもよい。
HTCC又はLTCCは、セラミックス材料からなる板状部材を積層し、焼結することによって形成することが可能である。層間に導電性材料等を配置することが可能であり、製造効率に優れているため、ケースの構成材料として好適である。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態に係る電気化学デバイスについて説明する。
本発明の第1の実施形態に係る電気化学デバイスについて説明する。
[電気化学デバイスの全体構成]
図1は、本実施形態に係る電気化学デバイス100の外観を示す斜視図であり、図2は電気化学デバイス100のS11-S11線(図1)に沿う断面図である。これらの図に示すように、電気化学デバイス100は、ケース11、リッド12、蓄電素子13、正極配線14、正極接着層15、正極端子16、負極接着層17、シールリング18、負極配線19及び負極端子20を有する。
図1は、本実施形態に係る電気化学デバイス100の外観を示す斜視図であり、図2は電気化学デバイス100のS11-S11線(図1)に沿う断面図である。これらの図に示すように、電気化学デバイス100は、ケース11、リッド12、蓄電素子13、正極配線14、正極接着層15、正極端子16、負極接着層17、シールリング18、負極配線19及び負極端子20を有する。
図2に示すように、電気化学デバイス100は、ケース11とリッド12がシールリング18を介して接合され、それによって形成された液室Rに蓄電素子13及び電解液(図示略)が封入されて構成されている。
ケース11は、リッド12と共に液室Rを形成する。図3はケース11を示す斜視図であり、図3(a)は液室R側からみた図、図3(b)はその反対側からみた図である。図3(a)に示すように、ケース11は収容空間11aを有する。収容空間11aはリッド12によって閉塞され、液室Rを形成する空間であり、ケース11に凹状に形成されている。収容空間11aの形状は同図に示すような直方体形状に限られず、リッド12と共に液室Rを形成できる形状であればよい。収容空間11aの底面には、正極配線14が挿通されるビア11bが形成されている。
ケース11において、収容空間11aの開口が位置する面を開口面11cとする。図3(a)に示すように開口面11cは、収容空間11aの側壁の上面に相当し、収容空間11aの開口の周囲を囲む面である。
図3(b)に示すように、ケース11において開口面11cの反対側(裏側)の面を底面11dとする。同図に示すように、底面11dには正極端子16及び負極端子20が露出している。また、図3(a)及び(b)に示すように、開口面11cと底面11dの間の面を側面11eとする。側面11eは、収容空間11aの側壁の外周面に相当する。
側面11eには、粗面領域11fが形成されている。図3(a)及び(b)において粗面領域11fを灰色の領域で示す。粗面領域11fは、側面11eにおいて他の領域より粗く粗面化されている領域であり、その詳細については後述する。
ケース11は絶縁性材料からなる。具体的にはケース11は、酸化アルミニウム(Al2O3)等のセラミックス材料を原料とする、HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics:高温焼成セラミックス)やLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics:低温焼成セラミックス)からなるものとすることができる。HTCCやLTCCは、粒状のセラミックス材料を成型した板状部材を積層し、焼結したものである。積層過程において板状部材上に金属材料等を配置することによって、ケース11の内部に正極配線14等を埋設することが可能であり、製造効率に優れる。
リッド12は、シールリング18を介してケース11と接合され、液室Rを封止する。リッド12は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、例えばコバール(鉄-ニッケル-コバルト合金)からなるものとすることができる。また、リッド12は、電解腐食を防止するため、コバール等の母材がニッケル、白金、銀、金あるいはパラジウム等の耐腐食性の高い金属からなる被膜によって被覆されたクラッド材とすることも可能である。
リッド12は、液室Rの内部に蓄電素子13が配置された後に、シールリング18を介してケース11に接合され、液室Rを封止する。シールリング18に対するリッド12の結合には、シーム溶接やレーザー溶接等の直接接合法を利用できる他、導電性接合材を介した間接接合法を利用することができる。
蓄電素子13は、液室Rに収容され、電荷を蓄積し(蓄電)あるいは放出(放電)する。図2に示すように蓄電素子13は、正極電極シート13a、負極電極シート13b及びセパレートシート13cを有し、正極電極シート13a及び負極電極シート13bによってセパレートシート13cが挟まれた構成となっている。
正極電極シート13aは、活物質を含むシートである。活物質は電解質イオン(例えばBF4
-)をその表面に吸着させ、電気二重層を形成させる物質であり、例えば活性炭やPAS(Polyacenic Semiconductor:ポリアセン系有機半導体)であるものとすることができる。正極電極シート13aは、上記活物質、導電助剤(例えばケッチェンブラック)及びバインダ(例えば、PTFE(polytetrafluoroethylene))の混合物を圧延してシート状に形成し、それを裁断したものとすることができる。
負極電極シート13bは、正極電極シート13aと同様に活物質を含むシートであり、活物質、導電助剤及びバインダの混合物を圧延してシート状に形成し、それを裁断したものとすることができる。負極電極シート13bは正極電極シート13aと同一の材料からなるものとすることもでき、異なる材料からなるものとすることもできる。
セパレートシート13cは、電極同士を電気的に絶縁するシートである。セパレートシート13cは、ガラス繊維、セルロール繊維、プラスチック繊維等からなる多孔質シートであるものとすることができる。
蓄電素子13と共に液室Rに収容される電解液は、任意に選択することが可能である。例えば、カチオンとしては、リチウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、トリエチルメチルアンモニウムイオン、5-アゾニアスピロ[4.4]ノナンイオン、エチルメチルイミダゾリウムイオン等を含み、アニオンとしてはBF4
-(四フッ化ホウ酸イオン)、PF6
-(六フッ化リン酸イオン)、(CF3SO2)2N-(TFSAイオン)等のアニオンを含み、溶媒としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、スルホラン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、エチルイソプロピルスルホン等を含むものとすることができる。具体的には、5-アゾニアスピロ[4.4]ノナン-BF4やエチルメチルイミダゾリウム-BF4のプロピレンカーボネート溶液等を用いることができる。
正極配線14は、導電性材料からなり、正極接着層15を介して蓄電素子13の正極電極シート13aと正極端子16とを電気的に接続する。具体的には、正極配線14は、上記ビア11bを介してケース11の内部を通過し、正極端子16に接続するものとすることができる。正極配線14の正極接着層15側の端部には、電解液の接触による電解腐食から保護するため、金属メッキが形成されていてもよい。
正極接着層15は、導電性接着材からなり、正極電極シート13aをケース11に接着すると共に、正極電極シート13aと正極配線14とを電気的に接続する。正極接着層15は、図2に示すように液室Rの底面上に配設され、正極電極シート13a及び正極配線14に接触する。正極接着層15は、蓄電素子13の接着と電気的接続のため、蓄電素子13(正極電極シート13a)の全領域に渡って形成されている方が好適である。
正極接着層15を構成する導電性接着材は、導電性粒子を含有する合成樹脂であるものとすることができる。導電性粒子は、化学的安定性が高いものが好適であり、例えばグラファイト粒子を利用することができる。合成樹脂は、電解液に対する膨潤性が小さく、耐熱性が高く、化学的安定性が高いものが好適であり、例えばフェノール樹脂を利用することができる。
正極端子16は、電気化学デバイス100の外側に配設される端子であり、正極配線14に当接し、正極配線14及び正極接着層15を介して蓄電素子13の正極(正極電極シート13a)と電気的に接続されている。正極端子16は、図3(b)に示すように、少なくとも底面11dに露出する。また、正極端子16は底面11dに加え側面11eに露出していてもよい。正極端子16は、底面11dに設けられた凹部に配設され、図3(b)に示すよう底面11dと同一面を構成していてもよく、底面11dから突出するように形成されていてもよい。
正極端子16は、電気化学デバイス100の外部、例えば実装基板と電気化学デバイス100の接続に用いられる。正極端子16は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、その配置や形状は特に限定されない。正極端子16の種々の形状については後述する。
負極接着層17は、導電性接着材からなり、負極電極シート13bをリッド12に固定すると共に、負極電極シート13bとリッド12を電気的に接続する。負極接着層17を構成する導電性接着材は正極接着層15のものと同様に、導電性粒子を含有する合成樹脂であるものとすることができる。なお負極接着層17と正極接着層15は、同種の導電性接着材からなるものであってもよく、他種の導電性接着材からなるものであってもよい。
シールリング18は、ケース11とリッド12を接続して液室Rを封止すると共に、リッド12と負極配線19とを電気的に接続する。シールリング18は、コバール(鉄-ニッケル-コバルト合金)等の導電性材料からなるものとすることができる。また、シールリング18の表面には、耐食性膜(例えば、ニッケル膜及び金膜等)が形成されるものとすることができる。シールリング18は、ロウ付け等によってケース11及びリッド12に配設されるものとすることができ、もしくは導電性材料の印刷等によってケース11上に配設されるものとすることもできる。
負極配線19は、負極接着層17、リッド12及びシールリング18を介して蓄電素子13の負極電極シート13bと負極端子20とを電気的に接続する。具体的には、負極配線19は、シールリング18からケース11の外周に沿って形成され、負極端子20に接続するものとすることができる。また、負極配線19はケースの内部を通過して負極端子20に接続するものであってもよい。負極配線19は任意の導電性材料からなり、配置や形状は特に限定されない。
負極端子20は、電気化学デバイス100の外側に配設される端子であり、負極配線19に接触し、負極配線19、シールリング18、リッド12及び負極接着層17を介して蓄電素子13の負極(負極電極シート13b)と接続されている。負極端子20は、図3(b)に示すように、正極端子16とは離間して設けられ、底面11dに露出するものとすることができる。また、負極端子20は底面11dに加え側面11eに露出していてもよい。負極端子20は、ケース11に設けられた凹部に配設され、図3(b)に示すよう底面11dと同一面を構成していてもよく、底面11dから突出するように形成されていてもよい。
負極端子20は、正極端子16と同様に、電気化学デバイス100の外部、例えば実装基板と電気化学デバイス100の接続に用いられる。負極端子20は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、その配置や形状は特に限定されない。負極端子20の種々の形状については後述する。
電気化学デバイス100は以上のような全体構成を有する。ここで、上記のように、正極端子16は正極配線14及び正極接着層15を介して蓄電素子13の正極(正極電極シート13a)に電気的に接続される。負極端子20は、負極配線19、シールリング18、リッド12及び負極接着層17を介して蓄電素子13の負極(負極電極シート13b)に電気的に接続される。このため、底面11dに設けられた端子の一つである正極端子16と、開口面11c上に設けられたシールリング18及びリッド12は極性が異なる。
なお、電気化学デバイス100の正極及び負極は上記の逆であってもよい。即ち、正極端子16が、上記負極配線19と同様に構成された正極配線、シールリング18及びリッド12を介して蓄電素子の正極に接続され、負極端子20が上記正極配線14と同様に構成された負極配線を介して蓄電素子の負極に接続されていてもよい。即ち、シールリング18及びリッド12は正極の導電経路として機能する。この場合でも、底面11dに設けられた負極端子20と、開口面11cに設けられたシールリング18及びリッド12は極性が異なる。
[粗面領域について]
上述のように、側面11eには、粗面領域11fが設けられている。粗面領域11fは側面11eにおいて粗面領域11f以外の領域よりも粗い領域であり、具体的には算術平均粗さRaが0.75μm以上(実施例参照)の領域であるものとすることができる。
上述のように、側面11eには、粗面領域11fが設けられている。粗面領域11fは側面11eにおいて粗面領域11f以外の領域よりも粗い領域であり、具体的には算術平均粗さRaが0.75μm以上(実施例参照)の領域であるものとすることができる。
図4は、粗面領域11fの配置を示す模式図であり、正極端子16側の側面11eを示す。同図に示すように、粗面領域11fは、側面11eにおいて正極端子16と開口面11cの間に設けられている。正極端子16と開口面11cの間とは、側面11eにおいて正極端子16と開口面11cを結ぶ最短経路上を意味し、粗面領域11fは少なくとも当該最短経路を遮るように配置される。
粗面領域11fの配置は図4に示すものに限定されず、少なくとも正極端子16と開口面11cの間に設けられているものであればよい。図5乃至図11は、粗面領域11fの他の配置を示す模式図である。粗面領域11fは、図5に示すように、正極端子16の上辺(シールリング18側の辺)から離間して設けられてもよく、図6に示すように、正極端子16の周縁に設けられてもよい。
粗面領域11fは、図2に示すように側面11eにおいて正極端子16が露出していない面にも設けられてもよく、図7に示すように側面11eにおいて正極端子16が露出していない面には設けられなくてもよい。また、図8及び図9に示すように、正極端子16の形状に応じて、側面11eにおいて正極端子16と開口面11cの間に設けられるものとすることができる。
なお、正極端子16は必ずしも側面11eに露出しなくてもよい。図10及び図11に示すように、正極端子16が側面11eに露出しない場合、粗面領域11fは、少なくとも側面11eのうち正極端子16と開口面11cを結ぶ最短距離を遮るように配置される。
なお、上記の粗面領域11fの配置は、開口面11cに接合されるシールリング18が負極である場合の例である。正極と負極が逆の場合、即ちシールリング18が正極である場合には、粗面領域11fは側面11eにおいて負極端子20と開口面11cの間に設けられる。即ち粗面領域11fは、開口面11cに接合されるシールリング18とは極性が異なる端子(正極端子16又は負極端子20)と、開口面11cの間に少なくとも配置される。
[電気化学デバイスの実装について]
電気化学デバイス100は、実装基板等の実装対象物に実装され、利用される。図12は、電気化学デバイス100の実装の態様を示す模式図であり、図12(a)は電気化学デバイス100を長辺方向からみた図、図12(b)は電気化学デバイス100を短辺方向からみた図である。これらの図に示すように、電気化学デバイス100は、ハンダHによるハンダ付けによって実装基板Bに実装される。
電気化学デバイス100は、実装基板等の実装対象物に実装され、利用される。図12は、電気化学デバイス100の実装の態様を示す模式図であり、図12(a)は電気化学デバイス100を長辺方向からみた図、図12(b)は電気化学デバイス100を短辺方向からみた図である。これらの図に示すように、電気化学デバイス100は、ハンダHによるハンダ付けによって実装基板Bに実装される。
ハンダHは正極端子16と実装基板B側の端子(図示略)を接続し、このハンダHと離間した別のハンダHは負極端子20と実装基板B側の端子を接続する。ここで、粗面領域11fが設けられていないと、ハンダ付けの際にハンダが不必要に濡れ広がるおそれがある。図13は粗面領域11fが設けられていない場合のハンダの広がりを示す模式図である。同図に示すようにハンダ付けの際、ハンダHが側面11eに濡れ広がり、シールリング18に接触すると、シールリング18と正極端子16の間でショートが発生する。上記のようにシールリング18は蓄電素子13の負極と電気的に接続されており、正極端子16とは極性が異なるためである。
これに対し、図12(a)及び(b)に示すように、正極端子16と開口面11cの間の側面11eに粗面領域11fが設けられている場合、ハンダは粗面領域11fによってはじかれ、シールリング18に到達することが防止される。粗面領域11fは他の領域より表面積が大きく、ケース表面がハンダをはじく性質が向上するためである。即ち、粗面領域11fによって、ハンダの濡れ広がりによる正極と負極間のショートが防止される。換言すれば、電気化学デバイス100の実装の際に、上記のようなハンダによるショートを考慮する必要がなくなり、電気化学デバイス100の位置合わせやハンダの供給を行うに際して取り扱いが容易となる。
[形成方法]
粗面領域11fの形成方法について説明する。図14及び図15は、粗面領域11fの形成プロセスの一例を示す模式図であり、ケース11を側面11e側からみた図である。
粗面領域11fの形成方法について説明する。図14及び図15は、粗面領域11fの形成プロセスの一例を示す模式図であり、ケース11を側面11e側からみた図である。
図14に示すようにケース11は複数が連結された状態で形成されるものとすることができる。即ち、平板状の板状部材に格子状の板状部材を積層すると、同図に示すように、各格子が収容空間11a(図3参照)を形成し、複数のケース11が連結された構造(以下ケース群)となる。板状部材は、粒状のセラミックス材料を成型したものとすることができる。なお、正極端子16、負極端子20及び正極配線14等は格子状部材の積層前に板状部材に形成されているものとすることができる。また、各収容空間11aの周囲の開口面11cにはシールリング18が予め配設されていてもよい。
このケース群を個々のケース11に分割する。この分割は例えば、「特開平9-11226号公報」や「特開2001-157997号公報」に記載の方法によって行うことができる。これらの文献に記載の分割方法を、本実施形態の構成に即して説明する。
まず、図15(a)に示すようにケース11の表裏両面からカット刃Cを挿入する(特開平9-11226号公報[0007]、特開2001-157997号公報[0004]参照)。図14に、カット刃Cが挿入される位置を線Lとして示す。図15(a)に示すようにカット刃Cはケース11の途中まで挿入し、カット刃Cの挿入によってはケース11は分離されない。続いて、ケース11を加熱し、セラミックス材料を焼結させる。
この後、ケース11の長辺方向及び短辺方向に沿って、ケース群に応力を付加する。応力はケース群を湾曲させることによって、付加することが可能である。例えばケース群を一方向に沿って湾曲させ、ケース群の向きを変えて湾曲させることにより、長辺方向及び短辺方向に応力を付加することが可能である(特開平9-11226号公報[0007]、特開2001-157997号公報[0004]参照)。
この応力によって、図15(b)に示すように、ケース群のカット刃Cが入れられていない部分が破断し、ケース群が個々のケース11に分離される。この破断面には、ケース11の構成材料の微小な凹凸が形成され、粗面領域11fとなる。このようにして、側面11eに粗面領域11fを有するケース11が形成される。
なお、ケース群に応力を付加する前に、ケース群の表裏両面に粘着テープを貼付しておくことにより、ケース群の分割の際に各ケース11がバラバラにならず、その後の取り扱いに際して好適である。
また、ケース群を構成する板状部材は、粒状のセラミックス材料を成型したものとすることができるが、セラミックス材料の粒径によって粗面領域11fの粗さを制御することが可能である。セラミックス材料は破断前に焼結されるが、セラミックス材料の粒子形状はある程度維持され、粒子が破断面に表出するためである。具体的にはセラミックス材料の粒径を大きくすることにより、破断面(粗面領域11f)の粗さを大きくすることが可能である。
なお、上記粗面領域11fの形成方法は一例であり、粗面領域11fは他の方法によって形成されてもよい。例えば粗面領域11fは、側面11eにヤスリをかけることによって形成してもよく、化学エッチングや物理エッチングによって形成してもよい。
[変形例]
図16は本実施形態の変形例に係る電気化学デバイス200を示す模式図である。図16(a)は電気化学デバイス200を長辺方向からみた図であり、図16(b)は短辺方向からみた図である。なお、電気化学デバイス200において、電気化学デバイス100と同様の構成については電気化学デバイス100と同一の符号を付する。
図16は本実施形態の変形例に係る電気化学デバイス200を示す模式図である。図16(a)は電気化学デバイス200を長辺方向からみた図であり、図16(b)は短辺方向からみた図である。なお、電気化学デバイス200において、電気化学デバイス100と同様の構成については電気化学デバイス100と同一の符号を付する。
これらの図に示すように、側面11eには、粗面領域11fに加え、傾斜領域11g及び傾斜領域11hが形成されていてもよい。傾斜領域11gは、底面11dに連続し、底面11dに垂直な面に対して、傾斜領域11gと底面11dがなす角が直角より大きくなるように傾斜する領域である。傾斜領域11hは、開口面11cに連続し、開口面11cに垂直な面に対して、傾斜領域11hと開口面11cがなす角が直角より大きくなるように傾斜する領域である。
傾斜領域11g及び11hが設けられていることにより、側面11eの連続性が低下し、ハンダ付けの際、ハンダが側面11e上を濡れ広がることが防止される。即ち、粗面領域11fによる効果に加え、傾斜領域11g及び傾斜領域11hが設けられていることによってもハンダの濡れ広がりを防止し、正極と負極のショートを防止することが可能である。
傾斜領域11g及び傾斜領域11hの形成方法は特に限定されないが、図15(a)に示すようにケース群にカット刃Cを挿入することによって傾斜領域11g及び傾斜領域11hを形成することが可能である。即ち、この製造方法によって、粗面領域11f、傾斜領域11g及び傾斜領域11hを共に形成することが可能である。
図17及び図18は別の変形例に係る電気化学デバイス300を示す図であり、図17は電気化学デバイス300の外観を示す斜視図、図18は電気化学デバイス300のS12-S12線(図17)に沿う断面図である。なお、電気化学デバイス300において、電気化学デバイス100と同様の構成については電気化学デバイス100と同様の符号を付する。
これらの図に示すように、リッド12は、シールリング18を介さず、直接に開口面11cに接合されてもよい。この場合、リッド12は、負極配線19と直接に接続され、負極端子20と電気的に接続される。リッド12とケース11が接合されることにより、液室Rが形成される。
ここで、上記実施形態の場合と同様に、ハンダが側面11e上を濡れ広がると、負極であるリッド12と正極端子16の間でショートが発生するおそれがある。しかしながら、電気化学デバイス300では、側面11eにおいて正極端子16と開口面11cの間に粗面領域11fが設けられているため、ハンダの濡れ広がりが防止され、リッド12と正極端子16の間でのショートを防止することが可能である。
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態に係る電気化学デバイスについて説明する。
本発明の第2の実施形態に係る電気化学デバイスについて説明する。
[電気化学デバイスの全体構成]
図19は、本実施形態に係る電気化学デバイス500の外観を示す斜視図であり、図20は電気化学デバイス500のS11-S11線(図19)に沿う断面図である。これらの図に示すように、電気化学デバイス500は、ケース511、リッド512、蓄電素子513、正極配線514、正極接着層515、正極端子516、負極接着層517、シールリング518、負極配線519及び負極端子520を有する。
図19は、本実施形態に係る電気化学デバイス500の外観を示す斜視図であり、図20は電気化学デバイス500のS11-S11線(図19)に沿う断面図である。これらの図に示すように、電気化学デバイス500は、ケース511、リッド512、蓄電素子513、正極配線514、正極接着層515、正極端子516、負極接着層517、シールリング518、負極配線519及び負極端子520を有する。
図20に示すように、電気化学デバイス500は、ケース511とリッド512がシールリング518を介して接合され、それによって形成された液室Rに蓄電素子513及び電解液(図示略)が封入されて構成されている。
ケース511は、リッド512と共に液室Rを形成する。図21はケース511を示す斜視図であり、図21(a)は液室R側からみた図、図21(b)はその反対側からみた図である。図21(a)に示すように、ケース511は収容空間511aを有する。収容空間511aはリッド512によって閉塞され、液室Rを形成する空間であり、ケース511に凹状に形成されている。収容空間511aの形状は同図に示すような直方体形状に限られず、リッド512と共に液室Rを形成できる形状であればよい。収容空間511aの底面には、正極配線514が挿通されるビア511bが形成されている。
ケース511において、収容空間511aの開口が位置する面を開口面511cとする。図21(a)に示すように開口面511cは、収容空間511aの側壁の上面に相当し、収容空間511aの開口の周囲を囲む面である。
図21(b)に示すように、ケース511において開口面511cの反対側(裏側)の面を底面511dとする。同図に示すように、底面511dには正極端子516及び負極端子520が配設されている。また、図21(a)及び(b)に示すように、開口面511cと底面511dの間の面を側面511eとする。側面511eは、収容空間511aの側壁の外周面に相当する。
側面511eには、傾斜領域511fが形成されている。傾斜領域511fは、底面511dに連続し、底面511dとなす角が直角より大きい領域であり、その詳細については後述する。
ケース511は絶縁性材料からなる。具体的にはケース511は、酸化アルミニウム(Al2O3)等のセラミックス材料を原料とする、HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics:高温焼成セラミックス)やLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics:低温焼成セラミックス)からなるものとすることができる。HTCCやLTCCは、粒状のセラミックス材料を成型した板状部材を積層し、焼結したものである。積層過程において板状部材上に金属材料等を配置することによって、ケース511の内部に正極配線514等を埋設することが可能であり、製造効率に優れる。
リッド512は、シールリング518を介してケース511と接合され、液室Rを封止する。リッド512は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、例えばコバール(鉄-ニッケル-コバルト合金)からなるものとすることができる。また、リッド512は、電解腐食を防止するため、コバール等の母材がニッケル、白金、銀、金あるいはパラジウム等の耐腐食性の高い金属からなる被膜によって被覆されたクラッド材とすることも可能である。
リッド512は、液室Rの内部に蓄電素子513が配置された後に、シールリング518を介してケース511に接合され、液室Rを封止する。シールリング518に対するリッド512の接合には、シーム溶接やレーザー溶接等の直接接合法を利用できる他、導電性接合材を介した間接接合法を利用することができる。また、リッド512は、シールリング518を介さず、直接に開口面511cに接合されていてもよい。
蓄電素子513は、液室Rに収容され、電荷を蓄積し(蓄電)あるいは放出(放電)する。図20に示すように蓄電素子513は、正極電極シート513a、負極電極シート513b及びセパレートシート513cを有し、正極電極シート513a及び負極電極シート513bによってセパレートシート513cが挟まれた構成となっている。
正極電極シート513aは、活物質を含むシートである。活物質は電解質イオン(例えばBF4
-)をその表面に吸着させ、電気二重層を形成させる物質であり、例えば活性炭やPAS(Polyacenic Semiconductor:ポリアセン系有機半導体)であるものとすることができる。正極電極シート513aは、上記活物質、導電助剤(例えばケッチェンブラック)及びバインダ(例えば、PTFE(polytetrafluoroethylene))の混合物を圧延してシート状に形成し、それを裁断したものとすることができる。
負極電極シート513bは、正極電極シート513aと同様に活物質を含むシートであり、活物質、導電助剤及びバインダの混合物を圧延してシート状に形成し、それを裁断したものとすることができる。負極電極シート513bは正極電極シート513aと同一の材料からなるものとすることもでき、異なる材料からなるものとすることもできる。
セパレートシート513cは、電極同士を電気的に絶縁するシートである。セパレートシート513cは、ガラス繊維、セルロール繊維、プラスチック繊維等からなる多孔質シートであるものとすることができる。
蓄電素子513と共に液室Rに収容される電解液は、任意に選択することが可能である。例えば、カチオンとしては、リチウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、トリエチルメチルアンモニウムイオン、5-アゾニアスピロ[4.4]ノナンイオン、エチルメチルイミダゾリウムイオン等を含み、アニオンとしてはBF4
-(四フッ化ホウ酸イオン)、PF6
-(六フッ化リン酸イオン)、(CF3SO2)2N-(TFSAイオン)等のアニオンを含み、溶媒としてはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、スルホラン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、エチルイソプロピルスルホン等を含むものとすることができる。具体的には、5-アゾニアスピロ[4.4]ノナン-BF4やエチルメチルイミダゾリウム-BF4のプロピレンカーボネート溶液等を用いることができる。
正極配線514は、導電性材料からなり、正極接着層515を介して蓄電素子513の正極電極シート513aと正極端子516とを電気的に接続する。具体的には、正極配線514は、上記ビア511bを介してケース511の内部を通過し、正極端子516に接続するものとすることができる。正極配線514の正極接着層515側の端部には、電解液の接触による電解腐食から保護するため、金属メッキが形成されていてもよい。
正極接着層515は、導電性接着材からなり、正極電極シート513aをケース511に接着すると共に、正極電極シート513aと正極配線514とを電気的に接続する。正極接着層515は、図20に示すように液室Rの底面上に配設され、正極電極シート513a及び正極配線514に接触する。正極接着層515は、蓄電素子513の接着と電気的接続のため、蓄電素子513(正極電極シート513a)の全領域に渡って形成されている方が好適である。
正極接着層515を構成する導電性接着材は、導電性粒子を含有する合成樹脂であるものとすることができる。導電性粒子は、化学的安定性が高いものが好適であり、例えばグラファイト粒子を利用することができる。合成樹脂は、電解液に対する膨潤性が小さく、耐熱性が高く、化学的安定性が高いものが好適であり、例えばフェノール樹脂を利用することができる。
正極端子516は、電気化学デバイス500の外側に配設される端子であり、正極配線514に当接し、正極配線514及び正極接着層515を介して蓄電素子513の正極(正極電極シート513a)と電気的に接続されている。正極端子516は、図21(b)に示すように、底面511dにおいて、傾斜領域511fに隣接して配設されるものとすることができる。また、正極端子516は、底面511dにおいて傾斜領域511fから離間して配設されてもよい。正極端子516は、同図に示すように、底面511dから突出して形成されていてもよく、底面511dに設けられた凹部に配設され、底面511dと同一面を構成していてもよい。
正極端子516は、電気化学デバイス500の外部、例えば実装基板と電気化学デバイス500の接続に用いられる。正極端子516は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、その配置や形状は特に限定されない。正極端子516の種々の形状については後述する。
負極接着層517は、導電性接着材からなり、負極電極シート513bをリッド512に固定すると共に、負極電極シート513bとリッド512を電気的に接続する。負極接着層517を構成する導電性接着材は正極接着層515のものと同様に、導電性粒子を含有する合成樹脂であるものとすることができる。なお負極接着層517と正極接着層515は、同種の導電性接着材からなるものであってもよく、他種の導電性接着材からなるものであってもよい。
シールリング518は、ケース511とリッド512を接続して液室Rを封止すると共に、リッド512と負極配線519とを電気的に接続する。シールリング518は、コバール(鉄-ニッケル-コバルト合金)等の導電性材料からなるものとすることができる。また、シールリング518の表面には、耐食性膜(例えば、ニッケル膜及び金膜等)が形成されるものとすることができる。シールリング518は、ロウ付け等によってケース511及びリッド512に配設されるものとすることができ、もしくは導電性材料の印刷等によってケース511上に配設されるものとすることもできる。なお、リッド512が開口面511cに直接に接合される場合、シールリング518は設けられなくてもよい。
負極配線519は、負極接着層517、リッド512及びシールリング518を介して蓄電素子513の負極電極シート513bと負極端子520とを電気的に接続する。具体的には、負極配線519は、シールリング518からケース511の内部を通過して負極端子520に接続するものとすることができる。また、負極配線519はケース511の外周に配設され、負極端子520に接続されてもよい。負極配線519は任意の導電性材料からなり、配置や形状は特に限定されない。
負極端子520は、電気化学デバイス500の外側に配設される端子であり、負極配線519に接触し、負極配線519、シールリング518、リッド512及び負極接着層517を介して蓄電素子513の負極(負極電極シート513b)と接続されている。負極端子520は、図21(b)に示すように、底面511dにおいて傾斜領域511fに隣接して配設されるものとすることができる。また、負極端子520は、底面511dにおいて傾斜領域511fから離間して配設されてもよい。負極端子520は、同図に示すように、底面511dから突出して形成されていてもよく、底面511dに設けられた凹部に配設され、底面511dと同一面を構成していてもよい。
負極端子520は、正極端子516と同様に、電気化学デバイス500の外部、例えば実装基板と電気化学デバイス500の接続に用いられる。負極端子520は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、その配置や形状は特に限定されない。負極端子520の種々の形状については後述する。
電気化学デバイス500は以上のような全体構成を有する。ここで、上記のように、正極端子516は正極配線514及び正極接着層515を介して蓄電素子513の正極(正極電極シート513a)に電気的に接続される。負極端子520は、負極配線519、シールリング518、リッド512及び負極接着層517を介して蓄電素子513の負極(負極電極シート513b)に電気的に接続される。
なお、電気化学デバイス500の正極及び負極は上記の逆であってもよい。即ち、正極端子516が、上記負極配線519と同様に構成された正極配線、シールリング518及びリッド512を介して蓄電素子の正極に接続され、負極端子520が上記正極配線514と同様に構成された負極配線を介して蓄電素子の負極に接続されていてもよい。この場合、シールリング518及びリッド512は正極の導電経路として機能する。
[傾斜領域について]
上述のように、ケース511の側面511eには傾斜領域511fが設けられている。傾斜領域511fは、底面511dに連続し、底面511dとなす角が直角より大きい領域である。図22は、傾斜領域511fと底面511dがなす角を示す模式図である。図22(a)はケース511を長辺側から見た図であり、図22(b)はケース511を短辺側からみた図である。これらの図に示すように、傾斜領域511fが底面511dとなす角(図中、R)は直角より大きい角度である。なお、各傾斜領域511fと底面511dがなす角は互いに同一でもよく、異なっていてもよい。
上述のように、ケース511の側面511eには傾斜領域511fが設けられている。傾斜領域511fは、底面511dに連続し、底面511dとなす角が直角より大きい領域である。図22は、傾斜領域511fと底面511dがなす角を示す模式図である。図22(a)はケース511を長辺側から見た図であり、図22(b)はケース511を短辺側からみた図である。これらの図に示すように、傾斜領域511fが底面511dとなす角(図中、R)は直角より大きい角度である。なお、各傾斜領域511fと底面511dがなす角は互いに同一でもよく、異なっていてもよい。
傾斜領域511fは、少なくとも底面511dの周縁のうち、正極端子516又は負極端子520が設けられている辺に連続して形成され、即ち、正極端子516又は負極端子520に隣接するように形成されるものとすることができる。図23乃至図28は、傾斜領域511fの配置を示す模式図であり、ケース511を底面511d側からみた図である。図23に示すように傾斜領域511fは全ての側面511eに設けられてもよく、図24に示すように底面511dのうち正極端子516又は負極端子520が設けられている辺にのみ連続して設けられてもよい。
傾斜領域511fは、正極端子516及び負極端子520の配置に応じて設けられる。図25に示すように、正極端子516及び負極端子520は底面511dの長辺に隣接して設けられてもよく、この場合、傾斜領域511fは底面511dの長辺に連続して設けられるものとすることができる。また、図26に示すように正極端子516及び負極端子520は底面511dの角に設けられてもよく、この場合、傾斜領域511fは底面511dの長辺及び短辺に連続するように設けられるものとすることができる。
ここで、図27に示すように、傾斜領域511fは、底面511dの周縁のうち、正極端子516又は負極端子520が設けられている辺の一部にのみ形成されてもよい。同図に示すように傾斜領域511fは正極端子516又は負極端子520が設けられている辺のうち、正極端子516又は負極端子520の近傍にのみ設けられるものとすることができる。
また、図28に示すように、正極端子516及び負極端子520は、必ずしも底面511dの周縁に隣接して設けられなくてもよく、当該周縁に近接して設けられてもよい。この場合、同図に示すように、傾斜領域511fは、底面511dの周縁のうち、正極端子516が最も近接する辺と負極端子520が最も近接する辺に連続して形成されるものとすることができる。
なお、傾斜領域511fは、底面511dの周縁のうち、正極端子516が設けられている辺と負極端子520が設けられている辺の両方に連続して形成されているものが好適であるが、少なくともいずれか一方の辺にのみ連続するものであってもよい。正極端子516と負極端子520のいずれか一方のみが底面511dに形成され、他方は別の方法(例えばワイヤボンディング等)によって外部と接続されるものとすることも可能である。この場合、傾斜領域511fは、正極端子516及び負極端子520のいずれかが設けられている辺に連続して形成されるものとすることができる。
[電気化学デバイスの実装について]
電気化学デバイス500は、実装基板等の実装対象物に実装され、利用される。図29は、電気化学デバイス500の実装の態様を示す模式図である。同図に示すように、電気化学デバイス500は、ハンダHによるハンダ付けによって実装基板Bに実装される。
電気化学デバイス500は、実装基板等の実装対象物に実装され、利用される。図29は、電気化学デバイス500の実装の態様を示す模式図である。同図に示すように、電気化学デバイス500は、ハンダHによるハンダ付けによって実装基板Bに実装される。
ハンダHは正極端子516と実装基板B側の端子(図示略)を接続し、このハンダHと離間した別のハンダHは負極端子520と実装基板B側の端子を接続する。ここで、傾斜領域511fが設けられていないと、ハンダ玉が発生するおそれがある。
図30は、比較例に係る電気化学デバイス600の実装の態様を示す模式図である。同図に示すように電気化学デバイス600においては、傾斜領域が設けられていない。なお、その他の構成については電気化学デバイス500と同様であり、電気化学デバイス500と同一の符号を付する。
図31乃至図33は、電気化学デバイス600と実装基板Bのハンダ付けの態様を示す拡大図である。図31は電気化学デバイス600を短辺側の側面511e側からみた図、図32は長辺側の側面511e側からみた図、図33は底面511d側からみた図である。直、図33では実装基板Bの図示は省略する。これらの図に示すように、電気化学デバイス600を実装基板Bにハンダ付けすると、余剰のハンダHがケース511の周囲にはみだし、ハンダ玉Dを形成する。ハンダ玉Dは、実装後に実装基板Bから離れ、ショート等の原因となる。
一方、図34乃至図36は、電気化学デバイス500と実装基板Bのハンダ付けの態様を示す拡大図である。図34は電気化学デバイス600を短辺側の側面511e側からみた図、図35は長辺側の側面511e側からみた図、図36は底面511d側からみた図である。なお、図36では実装基板Bの図示は省略する。これらの図に示すように、電気化学デバイス500の場合にハンダ玉Dが形成されると、薄く広がり、濡れによってハンダHに吸収される。
これは、ハンダ玉Dが傾斜領域511fに接触して潰されたり、傾斜領域511fと反発するためである。ケース511がハンダHの濡れ性が小さいセラミックス材料からなる場合、傾斜領域511fによるハンダ玉Dの反発はより大きくなる。また、正極端子516及び負極端子520が傾斜領域511fに隣接して設けられている場合、ハンダHがこれらの端子に接触して濡れ広がりやすくなるため、ハンダ玉の形成を抑制する上で好適である。
このように、電気化学デバイス500ではハンダ玉Dの形成が抑制され、ハンダ玉Dに起因するショート等の発生を防止することが可能である。
[形成方法]
傾斜領域511fの形成方法について説明する。図37及び図38は、傾斜領域511fの形成プロセスの一例を示す模式図であり、ケース511を側面511e側からみた図である。
傾斜領域511fの形成方法について説明する。図37及び図38は、傾斜領域511fの形成プロセスの一例を示す模式図であり、ケース511を側面511e側からみた図である。
図37に示すように、ケース511は複数が連結された状態で形成されるものとすることができる。即ち、平板状の板状部材に格子状の板状部材を積層すると、同図に示すように、各格子が収容空間511a(図21参照)を形成し、複数のケース511が連結された構造(以下ケース群)となる。板状部材は、粒状のセラミックス材料を成型したものとすることができる。なお、正極端子516、負極端子520及び正極配線514等は格子状部材の積層前に板状部材に形成されているものとすることができる。また、各収容空間511aの周囲の開口面511cにはシールリング518が予め配設されていてもよい。
このケース群を個々のケース511に分割する。この分割は例えば、「特開平9-11226号公報」や「特開2001-157997号公報」に記載の方法によって行うことができる。これらの文献に記載の分割方法を、本実施形態の構成に即して説明する。
まず、図38(a)に示すようにケース511の表裏両面からカット刃Cを挿入する(特開平9-11226号公報[0007]、特開2001-157997号公報[0004]参照)。図37に、カット刃Cが挿入される位置を線Lとして示す。図38(a)に示すようにカット刃Cはケース511の途中まで挿入し、カット刃Cの挿入によってはケース511は分離されない。続いて、ケース511を加熱し、セラミックス材料を焼結させる。
この後、ケース511の長辺方向及び短辺方向に沿って、ケース群に応力を付加する。応力はケース群を湾曲させることによって、付加することが可能である。例えばケース群を一方向に沿って湾曲させ、ケース群の向きを変えて湾曲させることにより、長辺方向及び短辺方向に応力を付加することが可能である(特開平9-11226号公報[0007]、特開2001-157997号公報[0004]参照)。
この応力によって、図38(b)に示すように、ケース群のカット刃Cが挿入されていない部分が破断し、ケース群が個々のケース511に分離される。ケース511において、カット刃Cが挿入されていた箇所が傾斜領域511fとなる。なお、この製造方法によれば、側面511eの開口面511c側にも開口面511cとなす角が直角より大きい傾斜領域11gが形成される。
ここで、ケース群に応力を付加する前に、ケース群の表裏両面に粘着テープを貼付しておくことにより、ケース群の分割の際に各ケース511がバラバラにならず、その後の取り扱いに際して好適である。
なお、傾斜領域511fの形成方法は上述のものに限られない。例えば、ケース511に研削加工等を施すことによって傾斜領域511fを形成することも可能である。
[変形例]
図39は本実施形態の変形例に係る電気化学デバイス700を示す模式図である。なお、電気化学デバイス700において、電気化学デバイス500と同様の構成については電気化学デバイス500と同一の符号を付する。
図39は本実施形態の変形例に係る電気化学デバイス700を示す模式図である。なお、電気化学デバイス700において、電気化学デバイス500と同様の構成については電気化学デバイス500と同一の符号を付する。
同図に示すように、ケースの側面には、傾斜領域511fに加え、粗面領域511h(図中、灰色領域)及び傾斜領域511gの両方又は一方が形成されていてもよい。粗面領域511hは側面511eの他の領域に比較して粗い領域であり、例えば算術平均粗さRaが0.75μm以上の領域とすることができる。粗面領域511hの形成方法は特に限定されないが、図38(b)に示すようにケース群を破断させることによって、その破断面を粗面領域511hとすることが可能である。即ち、この製造方法によって、傾斜領域511f、粗面領域511h及び傾斜領域511gを共に形成することが可能である。
第1の実施形態に係る、粗面領域11fを有する電気化学デバイス100と、粗面領域を有しない電気化学デバイス(以下、電気化学デバイス400とする)を作成し、算術平均粗さRaを測定した。
測定は、surfcorderET-4000A(小坂研究所社製)を用いて実施した。図40は、算術平均粗さRaの測定箇所を示す模式図である。電気化学デバイス100において測定箇所A及びBは粗面領域11fが設けられている箇所であり、測定箇所Cは粗面領域11fが設けられていない箇所である。電気化学デバイス400についても図40と同様の箇所について測定を行った。電気化学デバイス400においてはいずれの測定箇所も粗面領域が設けられていない箇所である。
算術平均粗さRaの測定結果を図41に示す。なお、測定した電気化学デバイスの数はそれぞれ3個ずつであり、図41には算術平均粗さRaの最大値、最小値及び平均値を示す。同図に示すように、粗面領域11fが設けられている箇所の測定結果(電気化学デバイス100の測定箇所A及びB)については、いずれも大きな算術平均粗さRaが測定された。この測定結果から、以下の式に基づいて粗面領域11fの算術平均粗さRaを0.75μm以上とした。
(0.91+0.58)/2=0.75
なお、式中「0.91」は電気化学デバイス100の測定箇所Bの最小値であり、「0.58」は電気化学デバイス100の測定箇所Cの最大値である。したがって、「0.75」はこれらの平均値である。
11、511…ケース
11a、511a…収容空間
11b、511b…ビア
11c、511c…開口面
11d、511d…底面
11e、511e…側面
11f、511f…粗面領域
12、512f…リッド
13、513…蓄電素子
16、516…正極端子
18、518…シールリング
20、520…負極端子
100、200、300、500、600、700…電気化学デバイス
11a、511a…収容空間
11b、511b…ビア
11c、511c…開口面
11d、511d…底面
11e、511e…側面
11f、511f…粗面領域
12、512f…リッド
13、513…蓄電素子
16、516…正極端子
18、518…シールリング
20、520…負極端子
100、200、300、500、600、700…電気化学デバイス
Claims (10)
- 絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、前記収容空間の開口が位置する開口面と、前記開口面と反対側の底面と、前記開口面と前記底面の間に位置する側面とを備えるケースと、
導電性材料からなり、前記開口面に配設されたシールリングと、
前記シールリングに接合され、前記収容空間を閉塞して液室を形成するリッドと、
前記ケースに配設され、前記底面に露出する端子と、
前記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える蓄電素子と、
前記液室内に収容された電解液と
を備え、
前記シールリングは、前記第1の電極に電気的に接続され、
前記端子は、前記第2の電極に電気的に接続され、
前記ケースは、前記側面において前記端子と前記開口面の間に形成され、前記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する
電気化学デバイス。 - 絶縁性材料からなり、凹状の収容空間を有し、前記収容空間の開口が位置する開口面と、前記開口面と反対側の底面と、前記開口面と前記底面の間に位置する側面とを備えるケースと、
導電性材料からなり、前記開口面に接合され、前記収容空間を閉塞して液室を形成するリッドと、
前記ケースに配設され、前記底面に露出する端子と、
前記液室内に収容され、極性が互いに異なる第1の電極及び第2の電極を備える蓄電素子と、
前記液室内に収容された電解液と
を備え、
前記リッドは、前記第1の電極に電気的に接続され、
前記端子は、前記第2の電極に電気的に接続され、
前記ケースは、前記側面において前記端子と前記開口面の間に形成され、前記側面の他の領域より粗い領域である粗面領域を有する
電気化学デバイス。 - 請求項1又は2に記載の電気化学デバイスであって、
前記粗面領域は、前記ケースの破断面である
電気化学デバイス。 - 請求項1又は2に記載の電気化学デバイスであって、
前記粗面領域は、算術平均粗さRaが0.75μm以上である
電気化学デバイス。 - 凹状の収容空間を有し、前記収容空間の開口が位置する開口面と、前記開口面と反対側の底面と、前記開口面と前記底面の間に位置する側面とを備え、前記側面には、前記底面に連続し、前記底面となす角が直角より大きい傾斜領域が設けられているケースと、
前記収容空間を閉塞して液室を形成するリッドと、
前記液室内に収容された蓄電素子と、
前記液室内に収容された電解液と、
前記底面に配設され、前記蓄電素子と電気的に接続された端子と
を具備する電気化学デバイス。 - 請求項1に記載の電気化学デバイスであって、
前記端子は、前記傾斜領域に隣接して設けられている
電気化学デバイス。 - 請求項1又は2に記載の電気化学デバイスであって、
前記ケースは、前記側面に設けられ、前記底面に連続し、前記底面となす角が直角より大きい傾斜領域を有し、
前記粗面領域は、前記傾斜領域より粗い領域である
電気化学デバイス。 - 請求項5に記載の電気化学デバイスであって、
前記ケースは、前記側面において前記端子と前記開口面の間に形成され、前記傾斜領域より粗い領域である粗面領域を有する
電気化学デバイス。 - 請求項1、2又は5に記載の電気化学デバイスであって、
前記ケースはセラミックス材料からなる
電気化学デバイス。 - 請求項9に記載の電気化学デバイスであって、
前記ケースは、HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)又はLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)からなる
電気化学デバイス。
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JP2014-080473 | 2014-04-09 | ||
JP2014080473A JP2018088432A (ja) | 2014-04-09 | 2014-04-09 | 電気化学デバイス |
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Publication Number | Publication Date |
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WO2015133340A1 true WO2015133340A1 (ja) | 2015-09-11 |
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PCT/JP2015/055322 WO2015133340A1 (ja) | 2014-03-03 | 2015-02-25 | 電気化学デバイス |
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WO (1) | WO2015133340A1 (ja) |
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- 2015-02-25 WO PCT/JP2015/055322 patent/WO2015133340A1/ja active Application Filing
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