(57)【要約】  第１電極缶、第２電極缶、第１電極缶の底部内面に電気的に接続された第１電極、第２電極缶の底部内面に電気的に接続された第２電極、第１電極缶の底部外面に電気的に接続された第１端子、および第２電極缶の底部外面に電気的に接続された第２端子を具備し、第１端子は、第１電極缶の底部外面に接合された第１極性本体部と、第１電極缶の底部外面に対向しない第１極性平板部とを有し、第２端子は、第２電極缶の底部外面に接合された第２極性本体部と、第２電極缶の底部外面に対向しない第２極性平板部とを有し、第１極性平板部と第２極性平板部とは同一平面に位置し、かつ前記平面が、第１電極缶の底部外面と第２電極缶の底部外面との間に位置する、端子付き電気化学素子。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極缶、第２電極缶、前記第１電極缶の底部内面に電気的に接続された第１電極、前記第２電極缶の底部内面に電気的に接続された第２電極、前記第１電極缶の底部外面に電気的に接続された第１端子、および前記第２電極缶の底部外面に電気的に接続された第２端子を具備し、
前記第１端子は、前記第１電極缶の底部外面に接合された第１極性本体部と、前記第１電極缶の底部外面に対向しない第１極性平板部とを有し、
前記第２端子は、前記第２電極缶の底部外面に接合された第２極性本体部と、前記第２電極缶の底部外面に対向しない第２極性平板部とを有し、
前記第１極性平板部と前記第２極性平板部とは、同一平面に位置し、かつ前記平面が、前記第１電極缶の底部外面と前記第２電極缶の底部外面との間に位置する、端子付き電気化学素子。
【請求項２】
前記第１端子または前記第２端子は、更に、前記第１極性平板部と前記第２極性平板部と同一平面に位置する補助平板部を有する、請求項１記載の端子付き電気化学素子。
【請求項３】
前記平面の法線方向から見た形状が円の形状であり、前記第１極性平板部および前記第２極性平板部が、前記円に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されている、請求項１記載の端子付き電気化学素子。
【請求項４】
前記平面の法線方向から見た形状が円の形状であり、前記第１極性平板部、前記第２極性平板部および前記補助平板部が、前記円に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されている、請求項２記載の端子付き電気化学素子。
【請求項５】
前記電気化学素子が、電池またはキャパシタである、請求項１記載の端子付き電気化学素子。
【請求項６】
貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板、および前記貫通孔もしくは凹部に装填された請求項１記載の端子付き電気化学素子を具備し、
前記第１極性平板部および前記第２極性平板部が、前記ランドパターンに半田付けされている、実装構造体。
【請求項７】
貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板、および前記貫通孔もしくは凹部に装填された請求項２記載の端子付き電気化学素子を具備し、
前記第１極性平板部および前記第２極性平板部が、前記ランドパターンに半田付けされており、
前記補助平板部が、前記回路基板に接着されている、実装構造体。
【請求項８】
請求項１記載の電気化学素子の回路基板への実装方法であって、
貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板を供給する工程、
前記貫通孔もしくは凹部に、前記電気化学素子を装填する工程、および
リフロー法により、前記第１極性平板部および前記第２極性平板部を、前記ランドパターンに半田付けする工程、を含む端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法。
【請求項９】
請求項２記載の電気化学素子の回路基板への実装方法であって、
貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板を供給する工程、
前記貫通孔もしくは凹部に、前記電気化学素子を装填する工程、
前記補助平板部を回路基板に接着する工程、および
リフロー法により、前記第１極性平板部および前記第２極性平板部を、前記ランドパターンに半田付けする工程、を含む端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子付き電気化学素子およびこれを含む実装構造体に関し、特に端子形状と電気化学素子の回路基板への実装形態に関する。電気化学素子には、携帯用電子機器等に用いられるコイン型やボタン型形状をした電池やキャパシタ等が含まれる。また、本発明は、端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯用電子機器のバックアップ電源として、小型のコイン型やボタン型形状をした電気化学素子が広く用いられている。これらの電気化学素子は、互いに対向配置された外径の異なる第１電極缶と第２電極缶とを有する。各電極缶の所定箇所には、通常、端子が溶接されている。これらの端子は、例えばリフロー法による表面実装により、携帯用電子機器等の回路基板に半田付けされる。電気化学素子には、電池とキャパシタが含まれる。【０００３】
近年、携帯用電子機器の小型化、薄型化が進む中で、部品や回路基板等についても小型化、薄型化が要求されている。表面実装用の電気化学素子についても、以下のように、様々な提案がなされている。【０００４】
特許文献１では、回路基板側に位置する電極缶に接続された端子の形状を工夫することにより、実装面積の削減が図られている。【０００５】
特許文献２では、従来は外径の大きい方の電極缶の底部外面に溶接されていた端子を、電極缶側面に溶接することが提案されている。これにより、端子付き電気化学素子の高さを端子の厚み分だけ減らすことができる。【０００６】
特許文献３では、一方の電極缶の底部外面を直接回路基板に半田付けすることにより、実装面積の削減が図られている。【０００７】
特許文献４では、電気化学素子の外周に内接する四角形で囲まれた領域中に端子を設置することにより、実装面積の削減が図られている。【０００８】
特許文献５では、回路基板に貫通孔を設け、貫通孔に端子付き電気化学素子を収容し、リベットにより、端子を回路基板に接続することが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−９２１０２号公報
【特許文献２】特開２００４−１６５５３７号公報
【特許文献３】特開２００４−３２７２０１号公報
【特許文献４】特開２００５−３１７８５０号公報
【特許文献５】特開２００７−２４２６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および４の提案は、実装面積の削減には有効であるが、回路基板に接続された端子付き電気化学素子の高さを低減できるものではない。また、回路基板に設置する際の位置決めが容易ではない。【００１０】
特許文献２および３の提案は、端子付き電気化学素子の高さを端子の厚み分だけ減少させることができるが、これ以上の低背化は困難である。【００１１】
特許文献５は、回路基板に接続された電気化学素子の低背化には有効であるが、リフロー法による回路基板への半田付けができず、回路基板への接続が煩雑になる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、従来よりも低背化が可能であり、回路基板への実装も容易な端子付き電気化学素子およびこれを含む実装構造体を提供するものである。
すなわち、本発明は、第１電極缶、第２電極缶、第１電極缶の底部内面に電気的に接続された第１電極、第２電極缶の底部内面に電気的に接続された第２電極、第１電極缶の底部外面に電気的に接続された第１端子、および第２電極缶の底部外面に電気的に接続された第２端子を具備し、第１端子は、第１電極缶の底部外面に接合された第１極性本体部と、第１電極缶の底部外面に対向しない第１極性平板部とを有し、第２端子は、第２電極缶の底部外面に接合された第２極性本体部と、第２電極缶の底部外面に対向しない第２極性平板部とを有し、第１極性平板部と第２極性平板部とは、同一平面に位置し、かつ前記平面が、第１電極缶の底部外面と第２電極缶の底部外面との間に位置する、端子付き電気化学素子に関する。
第１極性平板部および第２極性平板部は、それぞれ回路基板のランドパターンに半田付けされる部位である。
第１極性平板部と第２極性平板部とが位置する平面とは、第１極性平板部のランドパターンとの接合面と、第２極性平板部のランドパターンとの接合面と、が位置する平面である。なお、ランドパターンの高さが異なる場合、第１極性平板部と第２極性平板部の高さを、ランドパターンの高さに応じて多少変更してもよい。このような態様の電気化学素子および実装構造体も、第１極性平板部と第２極性平板部とが同一平面に位置する態様と実質的に同じと考えることができ、本発明の効果を奏することができる。ただし、第１極性平板部と第２極性平板部の高さの差は、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。【００１３】
本発明の好ましい一態様では、第１端子または第２端子は、更に、第１極性平板部および第２極性平板部と同一平面に位置する補助平板部を有する。第１極性平板部および第２極性平板部を回路基板のランドパターンに半田付けする前に、補助平板部を回路基板に接着することにより、半田付けを効率良く行うことができる。以下、補助平板部を有さない端子付き電気化学素子を第１態様の電気化学素子、補助平板部を有する端子付き電気化学素子を第２態様の電気化学素子、と称する。
なお、補助平板部と、第１極性平板部および第２極性平板部との高さを、ランドパターンの高さに応じて多少変更してもよい。このような態様の電気化学素子および実装構造体も、補助平板部と第１極性平板部と第２極性平板部とが同一平面に位置する態様と実質的に同じと考えることができ、本発明の効果を奏することができる。ただし、補助平板部と第１極性平板部との高さの差および補助平板部と第２極性平板部との高さの差は、それぞれ０．５ｍｍ以下であることが好ましい。【００１４】
電気化学素子を、第１極性平板部および第２極性平板部とが位置する平面の法線方向から見たとき、電気化学素子の形状は「円の形状」であることが好ましい。ただし、「円の形状」は、厳密な真円形である必要はなく、例えば円径に近い楕円形のように、ほぼ円形であればよい。【００１５】
電気化学素子の第１極性平板部および第２極性平板部は、前記円（すなわち電気化学素子の上面図の輪郭）に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されていることが好ましい。【００１６】
第１端子または第２端子が、補助平板部を有する場合、補助平板部も、前記円（すなわち電気化学素子の上面図の輪郭）に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されていることが好ましい。【００１７】
本発明は、電気化学素子が、電池またはキャパシタである場合に有効である。【００１８】
本発明は、また、貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板、および前記貫通孔もしくは凹部に装填された第１態様の端子付き電気化学素子を具備し、第１極性平板部および第２極性平板部が、ランドパターンに半田付けされている、実装構造体に関する。【００１９】
本発明は、また、貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板、および貫通孔もしくは凹部に装填された第２態様の端子付き電気化学素子を具備し、第１極性平板部および第２極性平板部が、ランドパターンに半田付けされており、補助平板部が、回路基板に接着されている、実装構造体に関する。【００２０】
本発明は、更に、第１態様の電気化学素子の回路基板への実装方法であって、（i）貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板を供給する工程、（ii）貫通孔もしくは凹部に、電気化学素子を装填する工程、および（iii）リフロー法により、第１極性平板部および第２極性平板部を、ランドパターンに半田付けする工程、を含む端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法に関する。【００２１】
本発明は、更に、第２態様の電気化学素子の回路基板への実装方法であって、（i）貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板を供給する工程、（ii）貫通孔もしくは凹部に、電気化学素子を装填する工程、（iii）補助平板部を回路基板に接着する工程、および（iv）リフロー法により、第１極性平板部および第２極性平板部を、ランドパターンに半田付けする工程、を含む端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法に関する。
【発明の効果】
【００２２】
従来の実装構造体は、回路基板と端子と電気化学素子との厚みが積算された高さを有する。一方、上記のような端子付き電気化学素子を、回路基板に予め設けられた貫通孔もしくは凹部に装填する場合、電気化学素子本体は、回路基板に埋まったような状態となる。よって、実装構造体の飛躍的な低背化が可能となる。また、上記のような端子付き電気化学素子を用いることにより、従来に比べて、電気化学素子の回路基板への実装が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る端子付き電気化学素子の上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る端子付き電気化学素子の側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る実装構造体の上面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る実装構造体の一部を断面にした側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る端子付き電気化学素子の上面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る端子付き電気化学素子の側面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る端子付き電気化学素子の上面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る端子付き電気化学素子の側面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る実装構造体の上面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る実装構造体の側面図である。
【図１１】本発明の実施例１に係る実装構造体の一部を断面にした側面図である。
【図１２】本発明の実施例２に係る実装構造体の一部を断面にした側面図である。
【図１３】比較例１に係る従来の実装構造体の側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
第１実施形態
図１は、本発明の第１態様の端子付き電気化学素子の一例を示す上面図である。図２は同じ端子付き電気化学素子の側面図である。
電気化学素子は、互いに対向配置された第１電極缶１１と第２電極缶１２とを有する。第１電極缶１１の外径は第２電極缶１２の外径より大きくなっており、第２電極缶１２はその底部外面を除いて第１電極缶１１に収容されている。第１電極缶１１の底部内面には第１電極（図示せず）が電気的に接続されており、第２電極缶１２の底部内面には第２電極（図示せず）が電気的に接続されている。第１電極缶１１の側部内面は、絶縁材料１３を介して、第２電極缶１２の側部外面に密着している。第１電極缶１１および第２電極缶１２は、それぞれステンレス鋼等の金属製である。【００２５】
第１電極缶１１の底部外面に電気的に接続された第１端子１４は、段部１４ｘを有するように加工された金属板からなり、段部１４ｘの両側に第１極性本体部１４ｙおよび第１極性平板部１４ｚを有する。本体部１４ｙは、第１電極缶１１の底部外面に接合されている。平板部１４ｚは、第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置している。第１電極缶１１の底部外面に対向しない平板部１４ｚは、リフロー炉を通過する際に、回路基板に設けられたランドパターンに半田付けされる。【００２６】
第２電極缶１２の底部外面に電気的に接続された第２端子１５は、段部１５ｘを有するように加工された金属板からなり、段部１５ｘの両側に第２極性本体部１５ｙおよび第２極性平板部１５ｚを有する。本体部１５ｙは、第２電極缶１２の底部外面に接合されている。平板部１５ｚは、第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置している。第２電極缶１２の底部外面に対向しない平板部１５ｚは、リフロー炉を通過する際に、回路基板に設けられたランドパターンに半田付けされる。【００２７】
第１端子１４および第２端子１５は、それぞれステンレス鋼等の金属製である。平板部１４ｚおよび平板部１５ｚは、それぞれ第１電極缶１１および第２電極缶１２の底部外面に、レーザー溶接等により接合されている。平板部１４ｚおよび平板部１５ｚには、通常、十分な半田付け強度を確保するために、それぞれ半田メッキが施されている。【００２８】
第１端子１４の段部１４ｘおよび第２端子１５の段部１５ｘの高さは、それぞれ、平板部１４ｚおよび平板部１５ｚが同一平面に位置するように調節されている。よって、平板部１４ｚおよび平板部１５ｚが位置する平面は、第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置することになる。なお、平板部１４ｚおよび１５ｚが第２電極缶の底部外面と同じ平面に位置する場合も本発明に含まれる。すなわち、第２端子は、段部１５ｘを有してもよく、有さなくてもよい。【００２９】
なお、本発明は、第１電極缶が正極、第２電極缶が負極である場合、および、第１電極缶が負極、第２電極缶が正極である場合、の両方に適用できる。【００３０】
第２実施形態
図３は、本発明の第１態様の端子付き電気化学素子を含む実装構造体の一例を示す上面図である。図４は同じ実装構造体の側面図である。ただし、実装構造体を構成する回路基板については、電気化学素子と接続されるランドパターン周辺部のみを示す。また、図４では、回路基板、第１端子および第２端子だけを断面で示す。【００３１】
回路基板２６には、予め貫通孔２７が形成されている。貫通孔には、図１および図２に示した電気化学素子と、第１端子１４の段部１４ｘから本体部１４ｙまでの部分が装填されている。この状態で、第１端子１４の平板部１４ｚおよび第２端子１５の平板部１５ｚが、リフロー法により、回路基板２６の表面に設けられたランドパターン２８、２９に半田付けされる。よって、端子付き電気化学素子は、回路基板２６に埋設されたような状態となり、実装構造体の低背化が可能となる。【００３２】
貫通孔の代わりに回路基板２６に予め凹部を形成しておき、電気化学素子を凹部に装填する場合も、実装構造体の低背化が可能である。【００３３】
第３実施形態
図５は、本発明の第１態様の端子付き電気化学素子の他の一例を示す上面図である。図６は同じ端子付き電気化学素子の側面図である。この端子付き電気化学素子は、第１端子２４および第２端子２５の形状が異なる点以外、図１および図２に示した端子付き電気化学素子と同じ構造を有する。【００３４】
第１電極缶１１の底部外面に電気的に接続された第１端子２４は、段部２４ｘを有するように加工された金属板からなり、段部２４ｘの両側に第１極性本体部２４ｙおよび第１極性平板部２４ｚを有する。同様に、第２電極缶１２の底部外面に電気的に接続された第２端子２５は、段部２５ｘを有するように加工された金属板からなり、段部２５ｘの両側に第２極性本体部２５ｙおよび第２極性平板部２５ｚを有する。【００３５】
本体部２４ｙおよび本体部２５ｙの形状は、特に限定されないが、ランドパターンに半田付けされる平板部２４ｚおよび平板部２５ｚは、いずれも、ほぼ三角形の先端部を有する。
ここで、電気化学素子を、第１極性平板部２４ｚと第２極性平板部２５ｚとが位置する平面の法線方向から見たとき、電気化学素子の形状は、円形となっている。平板部２４ｚおよび平板部２５ｚは、この円に外接する四角形で囲まれた領域中に納められている。これにより、実装面積を小さくすることが可能となる。円に外接する四角形は、正四角形、長方形、平行四辺形、菱形などのいずれでも良いが、正四角形であることが最も好ましい。【００３６】
第４実施形態
図７は、本発明の第２態様の端子付き電気化学素子の一例を示す上面図である。図８は同じ端子付き電気化学素子の側面図である。この端子付き電気化学素子は、第２端子３５の形状が異なる点以外、図５および図６に示した端子付き電気化学素子と同じ構造を有する。【００３７】
第２端子３５は、Ｔ字状の金属板からなる。Ｔ字状の本体部３５ｙは、第２電極缶１２の底部外面に接合されている。本体部３５ｙの３つの先端近くには、それぞれ段部３５ｘａ、段部３５ｘｂおよび段部３５ｘｃならびに各段部に続く平板部３５ｚａ、平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃが形成されている。平板部３５ｚａ、平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃは、いずれも第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置している。【００３８】
第１端子２４の段部２４ｘの高さと、第２端子３５の３つの段部の高さは、それぞれ、第１端子の平板部２４ｚと、第２端子の３つの平板部とが、同一平面に位置するように調節されている。よって、平板部２４ｚ、平板部３５ｚａ、平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃが位置する平面は、第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置することになる。【００３９】
第２端子が有する３つの平板部のうち、少なくとも１つは、実装の際に回路基板に設けられたランドパターンに接続され、残りの平板部は、補助平板部として機能する。補助平板部は、回路基板がリフロー炉に導入される前に、回路基板に接着される。これにより、リフロー炉に導入される前に、端子付き電気化学素子を回路基板に固定することができ、半田付けを効率良く行うことができる。【００４０】
例えば、平板部２４ｚの反対側に位置する平板部３５ｚａが、ランドパターンに半田付けにより接続される。この場合、平板部３５ｚａには、通常、半田メッキが施される。互いに反対側に位置する平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃは、リフロー炉に導入される前に、回路基板に接着される。平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃと、回路基板との接着には、例えば耐熱性を有するエポキシ系接着剤が好適に用いられる。【００４１】
電気化学素子を、平板部２４ｚと平板部３５ｚとが位置する平面の法線方向から見たとき、平板部２４ｚ、平板部３５ｚａ、平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃは、いずれも電気化学素子に外接する四角形で囲まれた領域中に納められている。これにより、補助平板部を設けた場合でも、実装面積を小さくすることが可能となる。なお、各平板部は、それぞれ四角形の頂点に沿って配置することが好ましい。よって、回路基板もしくはランドパターンと接続される第２端子の平板部の数は、１〜３つであることが好ましい。【００４２】
第５実施形態
図９は、本発明の第２態様の端子付き電気化学素子を含む実装構造体の一例を示す上面図である。図１０は同じ実装構造体の側面図である。ただし、実装構造体を構成する回路基板については、電気化学素子と接続されるランドパターン周辺部のみを示す。【００４３】
回路基板４６には、予め凹部４７が形成されている。凹部４７には、電気化学素子および第１端子２４の段部２４ｘから本体部２４ｙまでの部分が装填されている。この状態で、まず、第２端子の平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃを、耐熱性を有する接着剤により、回路基板に接着する。これにより、電気化学素子が回路基板に固定される。【００４４】
次に、第１端子２４の平板部２４ｚおよび第２端子３５の平板部３５ｚａが、リフロー法により、回路基板１１の表面に設けられたランドパターン４８、４９に半田付けされる。その結果、端子付き電気化学素子は、回路基板４６に埋設されたような状態となる。これにより、実装構造体の低背化が可能となるだけでなく、半田付けの精度もしくは効率が向上する。【００４５】
凹部の代わりに回路基板４６に予め貫通孔を形成しておき、電気化学素子を貫通孔に装填する場合も、実装構造体の低背化が可能である。【００４６】
図９に示すように、実装面積を小さくするために、回路基板のランドパターンに接合される平板部の面積を非常に小さくする場合、リフロー法で半田付けする際に、電気化学素子が回路基板上で位置ずれを生じる場合がある。これを抑制する観点から、ランドパターンに接合される平板部の他に、回路基板に接着するための補助平板部を設けることが好ましい。補助平板部を回路基板に接着することにより、電気化学素子が装填された回路基板がリフロー炉を通過する際、回路基板による電気化学素子の保持が安定する。よって、回路基板の貫通孔や凹部に電気化学素子が宙吊り状態になることがなく、位置ずれを抑制することができる。【００４７】
なお、図７および図９では、４つの平板部がいずれも電気化学素子に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されているが、四角形の領域外に平板部が配置されていてもよい。その場合でも、電気化学素子の回路基板への保持安定性は十分に向上する。
【実施例１】
【００４８】
回路基板（厚み０．９ｍｍ）が有する所定の貫通孔１０７に、図５に示す端子付き電気化学素子（直径６ｍｍ、厚みＬ＝１．４ｍｍのボタン形電池）を実装することにより、図１１に示すような実装構造体を作製した。この実装構造体は両面に電子部品が実装されている。
まず、回路基板１０６の一方の面に電子部品ＣおよびＤを実装する。次に、他方の面に電子部品ＡおよびＢと電気化学素子を同時に実装する。
電子部品Ａの高さｄは１．２ｍｍ、電子部品Ｃの高さｅは１．０ｍｍである。一方、電気化学素子の厚みＬは１．４ｍｍである。よって、ｅ＜ｄ＜Ｌの関係がある。なお、上記寸法は図１１の実寸法とは無関係である。また、ランドの厚みは無視できる。【００４９】
電気化学素子を構成する正極缶１０１および負極缶１０２は、それぞれステンレス鋼製とし、正極缶１０１の外径（直径６ｍｍ）を負極缶１０２の外径より大きくした。
正極缶１０１の底部外面に電気的に接続する第１端子１０４は、ステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を、段部１０４ｘ（高さ１．２ｍｍ）を有するように加工して形成した。段部１０４ｘの両側には、長方形の本体部１０４ｙと、上面がほぼ三角形の平板部１０４ｚを設けた。本体部１０４ｙは、正極缶１０１の底部外面に溶接により接合した。【００５０】
負極缶１０２の底部外面に電気的に接続する第２端子１０５は、ステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を、段部１０５ｘ（高さ０．３ｍｍ）を有するように加工して形成した。段部１０５ｘの両側には、長方形の本体部１０５ｙと、上面がほぼ三角形の平板部１０５ｚを設けた。本体部１０５ｙは、負極缶１０２の底部外面に溶接により接合した。【００５１】
第１端子の平板部１０４ｚおよび第２端子の平板部１０５ｚが位置する平面は、正極缶１０１の底部外面と負極缶１０２の底部外面との間に位置した。
回路基板１０６には、第１端子の平板部１０４ｚおよび第２端子の平板部１０５ｚに対応した形状を有するランドパターン１０８および１０９をそれぞれ形成した。【００５２】
第１端子の本体部１０４ｙの外面と、回路基板１０６の近い方の表面との距離ｂは、０．３ｍｍであった。
第２端子の本体部１０５ｙの外面と、回路基板１０６の近い方の表面との距離ａは、０．４ｍｍであった。【００５３】
上記のように、ｅ＜ｄ＜Ｌの関係があるにも係わらず、実装構造体における電気化学素子の高さは、回路基板の両面において、それぞれ最大の高さを有する電子部品よりも低くすることができた。一般に電気化学素子の厚みは、両面実装回路基板における他の電子部品よりも突出して大きいため、実装構造体の薄型化を阻害する主要因となっていた。一方、上記構成によれば、回路基板の貫通孔に電気化学素子が埋まったような状態となる。よって、上記構成は、実装構造体の薄型化に有効である。
【実施例２】
【００５４】
実施例１と同じ電気化学素子（直径６ｍｍ、厚み１．４ｍｍのボタン形電池）を用い、図１２に示すような実装構造体を作製した。ここでは、回路基板（厚み０．９ｍｍ）２０６が有する所定の凹部（深さ０．７ｍｍ、回路基板の厚み０．２ｍｍ）２０７に、端子付き電気化学素子を装填した。【００５５】
正極缶１０１の底部外面に電気的に接続する第１端子２０４は、ステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を、段部２０４ｘ（高さ０．７ｍｍ）を有するように加工して形成した。段部２０４ｘの両側には、長方形の本体部２０４ｙと、上面がほぼ三角形の平板部２０４ｚを設けた。本体部２０４ｙは、正極缶１０１の底部外面に溶接により接合した。【００５６】
負極缶１０２の底部外面に電気的に接続する第２端子２０５は、Ｔ字状のステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を加工して作製した。すなわち、金属板の３つの先端近くに、それぞれ段部２０５ｘａ、段部２０５ｘｂおよび段部２０５ｘｃ（いずれも高さ０．８ｍｍ）ならびに各段部に続く上面がほぼ三角形の平板部２０５ｚａ、平板部２０５ｚｂ（図示せず）および平板部２０５ｚｃを形成した。本体部２０５ｙは、負極缶１０２の底部外面に溶接により接合した。【００５７】
第１端子の平板部２０４ｚならびに第２端子の平板部２０５ｚａ、平板部２０５ｚｂおよび平板部２０５ｚｃが位置する平面は、正極缶１０１の底部外面と負極缶１０２の底部外面との間に位置しており、正極缶の底部外面からの距離は、０．６ｍｍであった。
回路基板２０６には、第１端子の平板部２０４ｚおよび第２端子の平板部２０５ｚａに対応した形状を有するランドパターン２０８および２０９をそれぞれ形成した。第１端子の平板部２０４ｚおよび第２端子の平板部２０５ｚａには、それぞれ半田メッキを施した。【００５８】
第２端子の平板部２０５ｚｂおよび平板部２０５ｚｃには、それぞれエポキシ樹脂系接着剤を塗布し、これらを回路基板に接着した。その後、リフロー法により、第１端子の平板部２０４ｚおよび第２端子の平板部２０５ｚａを、ランドパターン２０８および２０９に半田付けした。その結果、リフロー炉中を移動する際に、電気化学素子の回路基板に対する位置ずれを防止することができた。【００５９】
《比較例１》
実施例１と同じ電気化学素子（直径６ｍｍ、厚み１．４ｍｍのボタン形電池）を用い、図１３に示すような従来の実装構造体を作製した。ここでは、貫通孔もしくは凹部を有さない回路基板（厚み０．９ｍｍ）３０６の表面に、端子付き電気化学素子を装着した。【００６０】
負極缶１０２の底部外面に電気的に接続する第２端子３０５は、ステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を、段部３０５ｘ（高さ１．４ｍｍ）を有するように加工して形成した。段部３０５ｘの両側には、長方形の本体部３０５ｙと、上面がほぼ四角形の平板部３０５ｚを設けた。本体部３０５ｙは、負極缶１０２の底部外面に溶接により接合した。【００６１】
正極缶１０１に接続する第１端子３０４は、Ｌ字状であり、正極缶１０１の側面に接合される接合部３０４ｙと、ランドパターンに半田付けされる平板部３０４ｚからなる。この場合、第１端子を電気化学素子の側面に接合することにより、実装構造体の高さを低減している。【００６２】
比較例１の実装構造体の高さは、電気化学素子の厚み１．４ｍｍと、第２端子の厚み０．１ｍｍと、回路基板の厚み０．９ｍｍとの合計（２．４ｍｍ）となる。一方、実施例２の実装構造体の高さは、電気化学素子の厚み１．４ｍｍと、第１および第２端子の厚み０．２ｍｍと、回路基板の凹部の厚み０．２ｍｍとの合計（１．８ｍｍ）となる。よって、実施例２の実装構造体の高さは、比較例１よりも０．６ｍｍの低背化が実現されている。よって、機器の薄型化に有利となる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、低背化が要求される実装構造体において有効であり、特に回路基板の両面に他の電子部品が実装される場合に有効である。本発明により、携帯用電子機器等の薄型化に対応することが容易となる。
【図１】
2008120455.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月3日(2009.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子付き電気化学素子およびこれを含む実装構造体に関し、特に端子形状と電気化学素子の回路基板への実装形態に関する。電気化学素子には、携帯用電子機器等に用いられるコイン型やボタン型形状をした電池やキャパシタ等が含まれる。また、本発明は、端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯用電子機器のバックアップ電源として、小型のコイン型やボタン型形状をした電気化学素子が広く用いられている。これらの電気化学素子は、互いに対向配置された外径の異なる第１電極缶と第２電極缶とを有する。各電極缶の所定箇所には、通常、端子が溶接されている。これらの端子は、例えばリフロー法による表面実装により、携帯用電子機器等の回路基板に半田付けされる。電気化学素子には、電池とキャパシタが含まれる。
【０００３】
近年、携帯用電子機器の小型化、薄型化が進む中で、部品や回路基板等についても小型化、薄型化が要求されている。表面実装用の電気化学素子についても、以下のように、様々な提案がなされている。
【０００４】
特許文献１では、回路基板側に位置する電極缶に接続された端子の形状を工夫することにより、実装面積の削減が図られている。
【０００５】
特許文献２では、従来は外径の大きい方の電極缶の底部外面に溶接されていた端子を、電極缶側面に溶接することが提案されている。これにより、端子付き電気化学素子の高さを端子の厚み分だけ減らすことができる。
【０００６】
特許文献３では、一方の電極缶の底部外面を直接回路基板に半田付けすることにより、実装面積の削減が図られている。
【０００７】
特許文献４では、電気化学素子の外周に内接する四角形で囲まれた領域中に端子を設置することにより、実装面積の削減が図られている。
【０００８】
特許文献５では、回路基板に貫通孔を設け、貫通孔に端子付き電気化学素子を収容し、リベットにより、端子を回路基板に接続することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−９２１０２号公報
【特許文献２】特開２００４−１６５５３７号公報
【特許文献３】特開２００４−３２７２０１号公報
【特許文献４】特開２００５−３１７８５０号公報
【特許文献５】特開２００７−２４２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１および４の提案は、実装面積の削減には有効であるが、回路基板に接続された端子付き電気化学素子の高さを低減できるものではない。また、回路基板に設置する際の位置決めが容易ではない。
【００１１】
特許文献２および３の提案は、端子付き電気化学素子の高さを端子の厚み分だけ減少させることができるが、これ以上の低背化は困難である。
【００１２】
特許文献５は、回路基板に接続された電気化学素子の低背化には有効であるが、リフロー法による回路基板への半田付けができず、回路基板への接続が煩雑になる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、従来よりも低背化が可能であり、回路基板への実装も容易な端子付き電気化学素子およびこれを含む実装構造体を提供するものである。
すなわち、本発明は、第１電極缶、第２電極缶、第１電極缶の底部内面に電気的に接続された第１電極、第２電極缶の底部内面に電気的に接続された第２電極、第１電極缶の底部外面に電気的に接続された第１端子、および第２電極缶の底部外面に電気的に接続された第２端子を具備し、第１端子は、第１電極缶の底部外面に接合された第１極性本体部と、第１電極缶の底部外面に対向しない第１極性平板部とを有し、第２端子は、第２電極缶の底部外面に接合された第２極性本体部と、第２電極缶の底部外面に対向しない第２極性平板部とを有し、第１極性平板部と第２極性平板部とは、同一平面に位置し、かつ前記平面が、第１電極缶の底部外面と第２電極缶の底部外面との間に位置する、端子付き電気化学素子に関する。
第１極性平板部および第２極性平板部は、それぞれ回路基板のランドパターンに半田付けされる部位である。
第１極性平板部と第２極性平板部とが位置する平面とは、第１極性平板部のランドパターンとの接合面と、第２極性平板部のランドパターンとの接合面と、が位置する平面である。なお、ランドパターンの高さが異なる場合、第１極性平板部と第２極性平板部の高さを、ランドパターンの高さに応じて多少変更してもよい。このような態様の電気化学素子および実装構造体も、第１極性平板部と第２極性平板部とが同一平面に位置する態様と実質的に同じと考えることができ、本発明の効果を奏することができる。ただし、第１極性平板部と第２極性平板部の高さの差は、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明の好ましい一態様では、第１端子または第２端子は、更に、第１極性平板部および第２極性平板部と同一平面に位置する補助平板部を有する。第１極性平板部および第２極性平板部を回路基板のランドパターンに半田付けする前に、補助平板部を回路基板に接着することにより、半田付けを効率良く行うことができる。以下、補助平板部を有さない端子付き電気化学素子を第１態様の電気化学素子、補助平板部を有する端子付き電気化学素子を第２態様の電気化学素子、と称する。
なお、補助平板部と、第１極性平板部および第２極性平板部との高さを、ランドパターンの高さに応じて多少変更してもよい。このような態様の電気化学素子および実装構造体も、補助平板部と第１極性平板部と第２極性平板部とが同一平面に位置する態様と実質的に同じと考えることができ、本発明の効果を奏することができる。ただし、補助平板部と第１極性平板部との高さの差および補助平板部と第２極性平板部との高さの差は、それぞれ０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
電気化学素子を、第１極性平板部および第２極性平板部とが位置する平面の法線方向から見たとき、電気化学素子の形状は「円の形状」であることが好ましい。ただし、「円の形状」は、厳密な真円形である必要はなく、例えば円径に近い楕円形のように、ほぼ円形であればよい。
【００１６】
電気化学素子の第１極性平板部および第２極性平板部は、前記円（すなわち電気化学素子の上面図の輪郭）に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されていることが好ましい。
【００１７】
第１端子または第２端子が、補助平板部を有する場合、補助平板部も、前記円（すなわち電気化学素子の上面図の輪郭）に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されていることが好ましい。
【００１８】
本発明は、電気化学素子が、電池またはキャパシタである場合に有効である。
【００１９】
本発明は、また、貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板、および前記貫通孔もしくは凹部に装填された第１態様の端子付き電気化学素子を具備し、第１極性平板部および第２極性平板部が、ランドパターンに半田付けされている、実装構造体に関する。
【００２０】
本発明は、また、貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板、および貫通孔もしくは凹部に装填された第２態様の端子付き電気化学素子を具備し、第１極性平板部および第２極性平板部が、ランドパターンに半田付けされており、補助平板部が、回路基板に接着されている、実装構造体に関する。
【００２１】
本発明は、更に、第１態様の電気化学素子の回路基板への実装方法であって、（i）貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板を供給する工程、（ii）貫通孔もしくは凹部に、電気化学素子を装填する工程、および（iii）リフロー法により、第１極性平板部および第２極性平板部を、ランドパターンに半田付けする工程、を含む端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法に関する。
【００２２】
本発明は、更に、第２態様の電気化学素子の回路基板への実装方法であって、（i）貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板を供給する工程、（ii）貫通孔もしくは凹部に、電気化学素子を装填する工程、（iii）補助平板部を回路基板に接着する工程、および（iv）リフロー法により、第１極性平板部および第２極性平板部を、ランドパターンに半田付けする工程、を含む端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法に関する。
【発明の効果】
【００２３】
従来の実装構造体は、回路基板と端子と電気化学素子との厚みが積算された高さを有する。一方、上記のような端子付き電気化学素子を、回路基板に予め設けられた貫通孔もしくは凹部に装填する場合、電気化学素子本体は、回路基板に埋まったような状態となる。よって、実装構造体の飛躍的な低背化が可能となる。また、上記のような端子付き電気化学素子を用いることにより、従来に比べて、電気化学素子の回路基板への実装が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る端子付き電気化学素子の上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る端子付き電気化学素子の側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る実装構造体の上面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る実装構造体の一部を断面にした側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る端子付き電気化学素子の上面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る端子付き電気化学素子の側面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る端子付き電気化学素子の上面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る端子付き電気化学素子の側面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る実装構造体の上面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る実装構造体の側面図である。
【図１１】本発明の実施例１に係る実装構造体の一部を断面にした側面図である。
【図１２】本発明の実施例２に係る実装構造体の一部を断面にした側面図である。
【図１３】比較例１に係る従来の実装構造体の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
第１実施形態
図１は、本発明の第１態様の端子付き電気化学素子の一例を示す上面図である。図２は同じ端子付き電気化学素子の側面図である。
電気化学素子は、互いに対向配置された第１電極缶１１と第２電極缶１２とを有する。第１電極缶１１の外径は第２電極缶１２の外径より大きくなっており、第２電極缶１２はその底部外面を除いて第１電極缶１１に収容されている。第１電極缶１１の底部内面には第１電極（図示せず）が電気的に接続されており、第２電極缶１２の底部内面には第２電極（図示せず）が電気的に接続されている。第１電極缶１１の側部内面は、絶縁材料１３を介して、第２電極缶１２の側部外面に密着している。第１電極缶１１および第２電極缶１２は、それぞれステンレス鋼等の金属製である。
【００２６】
第１電極缶１１の底部外面に電気的に接続された第１端子１４は、段部１４ｘを有するように加工された金属板からなり、段部１４ｘの両側に第１極性本体部１４ｙおよび第１極性平板部１４ｚを有する。本体部１４ｙは、第１電極缶１１の底部外面に接合されている。平板部１４ｚは、第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置している。第１電極缶１１の底部外面に対向しない平板部１４ｚは、リフロー炉を通過する際に、回路基板に設けられたランドパターンに半田付けされる。
【００２７】
第２電極缶１２の底部外面に電気的に接続された第２端子１５は、段部１５ｘを有するように加工された金属板からなり、段部１５ｘの両側に第２極性本体部１５ｙおよび第２極性平板部１５ｚを有する。本体部１５ｙは、第２電極缶１２の底部外面に接合されている。平板部１５ｚは、第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置している。第２電極缶１２の底部外面に対向しない平板部１５ｚは、リフロー炉を通過する際に、回路基板に設けられたランドパターンに半田付けされる。
【００２８】
第１端子１４および第２端子１５は、それぞれステンレス鋼等の金属製である。平板部１４ｚおよび平板部１５ｚは、それぞれ第１電極缶１１および第２電極缶１２の底部外面に、レーザー溶接等により接合されている。平板部１４ｚおよび平板部１５ｚには、通常、十分な半田付け強度を確保するために、それぞれ半田メッキが施されている。
【００２９】
第１端子１４の段部１４ｘおよび第２端子１５の段部１５ｘの高さは、それぞれ、平板部１４ｚおよび平板部１５ｚが同一平面に位置するように調節されている。よって、平板部１４ｚおよび平板部１５ｚが位置する平面は、第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置することになる。なお、平板部１４ｚおよび１５ｚが第２電極缶の底部外面と同じ平面に位置する場合も本発明に含まれる。すなわち、第２端子は、段部１５ｘを有してもよく、有さなくてもよい。
【００３０】
なお、本発明は、第１電極缶が正極、第２電極缶が負極である場合、および、第１電極缶が負極、第２電極缶が正極である場合、の両方に適用できる。
【００３１】
第２実施形態
図３は、本発明の第１態様の端子付き電気化学素子を含む実装構造体の一例を示す上面図である。図４は同じ実装構造体の側面図である。ただし、実装構造体を構成する回路基板については、電気化学素子と接続されるランドパターン周辺部のみを示す。また、図４では、回路基板、第１端子および第２端子だけを断面で示す。
【００３２】
回路基板２６には、予め貫通孔２７が形成されている。貫通孔には、図１および図２に示した電気化学素子と、第１端子１４の段部１４ｘから本体部１４ｙまでの部分が装填されている。この状態で、第１端子１４の平板部１４ｚおよび第２端子１５の平板部１５ｚが、リフロー法により、回路基板２６の表面に設けられたランドパターン２８、２９に半田付けされる。よって、端子付き電気化学素子は、回路基板２６に埋設されたような状態となり、実装構造体の低背化が可能となる。
【００３３】
貫通孔の代わりに回路基板２６に予め凹部を形成しておき、電気化学素子を凹部に装填する場合も、実装構造体の低背化が可能である。
【００３４】
第３実施形態
図５は、本発明の第１態様の端子付き電気化学素子の他の一例を示す上面図である。図６は同じ端子付き電気化学素子の側面図である。この端子付き電気化学素子は、第１端子２４および第２端子２５の形状が異なる点以外、図１および図２に示した端子付き電気化学素子と同じ構造を有する。
【００３５】
第１電極缶１１の底部外面に電気的に接続された第１端子２４は、段部２４ｘを有するように加工された金属板からなり、段部２４ｘの両側に第１極性本体部２４ｙおよび第１極性平板部２４ｚを有する。同様に、第２電極缶１２の底部外面に電気的に接続された第２端子２５は、段部２５ｘを有するように加工された金属板からなり、段部２５ｘの両側に第２極性本体部２５ｙおよび第２極性平板部２５ｚを有する。
【００３６】
本体部２４ｙおよび本体部２５ｙの形状は、特に限定されないが、ランドパターンに半田付けされる平板部２４ｚおよび平板部２５ｚは、いずれも、ほぼ三角形の先端部を有する。
ここで、電気化学素子を、第１極性平板部２４ｚと第２極性平板部２５ｚとが位置する平面の法線方向から見たとき、電気化学素子の形状は、円形となっている。平板部２４ｚおよび平板部２５ｚは、この円に外接する四角形で囲まれた領域中に納められている。これにより、実装面積を小さくすることが可能となる。円に外接する四角形は、正四角形、長方形、平行四辺形、菱形などのいずれでも良いが、正四角形であることが最も好ましい。
【００３７】
第４実施形態
図７は、本発明の第２態様の端子付き電気化学素子の一例を示す上面図である。図８は同じ端子付き電気化学素子の側面図である。この端子付き電気化学素子は、第２端子３５の形状が異なる点以外、図５および図６に示した端子付き電気化学素子と同じ構造を有する。
【００３８】
第２端子３５は、Ｔ字状の金属板からなる。Ｔ字状の本体部３５ｙは、第２電極缶１２の底部外面に接合されている。本体部３５ｙの３つの先端近くには、それぞれ段部３５ｘａ、段部３５ｘｂおよび段部３５ｘｃならびに各段部に続く平板部３５ｚａ、平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃが形成されている。平板部３５ｚａ、平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃは、いずれも第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置している。
【００３９】
第１端子２４の段部２４ｘの高さと、第２端子３５の３つの段部の高さは、それぞれ、第１端子の平板部２４ｚと、第２端子の３つの平板部とが、同一平面に位置するように調節されている。よって、平板部２４ｚ、平板部３５ｚａ、平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃが位置する平面は、第１電極缶１１の底部外面と第２電極缶１２の底部外面との間に位置することになる。
【００４０】
第２端子が有する３つの平板部のうち、少なくとも１つは、実装の際に回路基板に設けられたランドパターンに接続され、残りの平板部は、補助平板部として機能する。補助平板部は、回路基板がリフロー炉に導入される前に、回路基板に接着される。これにより、リフロー炉に導入される前に、端子付き電気化学素子を回路基板に固定することができ、半田付けを効率良く行うことができる。
【００４１】
例えば、平板部２４ｚの反対側に位置する平板部３５ｚａが、ランドパターンに半田付けにより接続される。この場合、平板部３５ｚａには、通常、半田メッキが施される。互いに反対側に位置する平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃは、リフロー炉に導入される前に、回路基板に接着される。平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃと、回路基板との接着には、例えば耐熱性を有するエポキシ系接着剤が好適に用いられる。
【００４２】
電気化学素子を、平板部２４ｚと平板部３５ｚとが位置する平面の法線方向から見たとき、平板部２４ｚ、平板部３５ｚａ、平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃは、いずれも電気化学素子に外接する四角形で囲まれた領域中に納められている。これにより、補助平板部を設けた場合でも、実装面積を小さくすることが可能となる。なお、各平板部は、それぞれ四角形の頂点に沿って配置することが好ましい。よって、回路基板もしくはランドパターンと接続される第２端子の平板部の数は、１〜３つであることが好ましい。
【００４３】
第５実施形態
図９は、本発明の第２態様の端子付き電気化学素子を含む実装構造体の一例を示す上面図である。図１０は同じ実装構造体の側面図である。ただし、実装構造体を構成する回路基板については、電気化学素子と接続されるランドパターン周辺部のみを示す。
【００４４】
回路基板４６には、予め凹部４７が形成されている。凹部４７には、電気化学素子および第１端子２４の段部２４ｘから本体部２４ｙまでの部分が装填されている。この状態で、まず、第２端子の平板部３５ｚｂおよび平板部３５ｚｃを、耐熱性を有する接着剤により、回路基板に接着する。これにより、電気化学素子が回路基板に固定される。
【００４５】
次に、第１端子２４の平板部２４ｚおよび第２端子３５の平板部３５ｚａが、リフロー法により、回路基板１１の表面に設けられたランドパターン４８、４９に半田付けされる。その結果、端子付き電気化学素子は、回路基板４６に埋設されたような状態となる。これにより、実装構造体の低背化が可能となるだけでなく、半田付けの精度もしくは効率が向上する。
【００４６】
凹部の代わりに回路基板４６に予め貫通孔を形成しておき、電気化学素子を貫通孔に装填する場合も、実装構造体の低背化が可能である。
【００４７】
図９に示すように、実装面積を小さくするために、回路基板のランドパターンに接合される平板部の面積を非常に小さくする場合、リフロー法で半田付けする際に、電気化学素子が回路基板上で位置ずれを生じる場合がある。これを抑制する観点から、ランドパターンに接合される平板部の他に、回路基板に接着するための補助平板部を設けることが好ましい。補助平板部を回路基板に接着することにより、電気化学素子が装填された回路基板がリフロー炉を通過する際、回路基板による電気化学素子の保持が安定する。よって、回路基板の貫通孔や凹部に電気化学素子が宙吊り状態になることがなく、位置ずれを抑制することができる。
【００４８】
なお、図７および図９では、４つの平板部がいずれも電気化学素子に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されているが、四角形の領域外に平板部が配置されていてもよい。その場合でも、電気化学素子の回路基板への保持安定性は十分に向上する。
【実施例１】
【００４９】
回路基板（厚み０．９ｍｍ）が有する所定の貫通孔１０７に、図５に示す端子付き電気化学素子（直径６ｍｍ、厚みＬ＝１．４ｍｍのボタン形電池）を実装することにより、図１１に示すような実装構造体を作製した。この実装構造体は両面に電子部品が実装されている。
まず、回路基板１０６の一方の面に電子部品ＣおよびＤを実装する。次に、他方の面に電子部品ＡおよびＢと電気化学素子を同時に実装する。
電子部品Ａの高さｄは１．２ｍｍ、電子部品Ｃの高さｅは１．０ｍｍである。一方、電気化学素子の厚みＬは１．４ｍｍである。よって、ｅ＜ｄ＜Ｌの関係がある。なお、上記寸法は図１１の実寸法とは無関係である。また、ランドの厚みは無視できる。
【００５０】
電気化学素子を構成する正極缶１０１および負極缶１０２は、それぞれステンレス鋼製とし、正極缶１０１の外径（直径６ｍｍ）を負極缶１０２の外径より大きくした。
正極缶１０１の底部外面に電気的に接続する第１端子１０４は、ステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を、段部１０４ｘ（高さ１．２ｍｍ）を有するように加工して形成した。段部１０４ｘの両側には、長方形の本体部１０４ｙと、上面がほぼ三角形の平板部１０４ｚを設けた。本体部１０４ｙは、正極缶１０１の底部外面に溶接により接合した。
【００５１】
負極缶１０２の底部外面に電気的に接続する第２端子１０５は、ステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を、段部１０５ｘ（高さ０．３ｍｍ）を有するように加工して形成した。段部１０５ｘの両側には、長方形の本体部１０５ｙと、上面がほぼ三角形の平板部１０５ｚを設けた。本体部１０５ｙは、負極缶１０２の底部外面に溶接により接合した。
【００５２】
第１端子の平板部１０４ｚおよび第２端子の平板部１０５ｚが位置する平面は、正極缶１０１の底部外面と負極缶１０２の底部外面との間に位置した。
回路基板１０６には、第１端子の平板部１０４ｚおよび第２端子の平板部１０５ｚに対応した形状を有するランドパターン１０８および１０９をそれぞれ形成した。
【００５３】
第１端子の本体部１０４ｙの外面と、回路基板１０６の近い方の表面との距離ｂは、０．３ｍｍであった。
第２端子の本体部１０５ｙの外面と、回路基板１０６の近い方の表面との距離ａは、０．４ｍｍであった。
【００５４】
上記のように、ｅ＜ｄ＜Ｌの関係があるにも係わらず、実装構造体における電気化学素子の高さは、回路基板の両面において、それぞれ最大の高さを有する電子部品よりも低くすることができた。一般に電気化学素子の厚みは、両面実装回路基板における他の電子部品よりも突出して大きいため、実装構造体の薄型化を阻害する主要因となっていた。一方、上記構成によれば、回路基板の貫通孔に電気化学素子が埋まったような状態となる。よって、上記構成は、実装構造体の薄型化に有効である。
【実施例２】
【００５５】
実施例１と同じ電気化学素子（直径６ｍｍ、厚み１．４ｍｍのボタン形電池）を用い、図１２に示すような実装構造体を作製した。ここでは、回路基板（厚み０．９ｍｍ）２０６が有する所定の凹部（深さ０．７ｍｍ、回路基板の厚み０．２ｍｍ）２０７に、端子付き電気化学素子を装填した。
【００５６】
正極缶１０１の底部外面に電気的に接続する第１端子２０４は、ステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を、段部２０４ｘ（高さ０．７ｍｍ）を有するように加工して形成した。段部２０４ｘの両側には、長方形の本体部２０４ｙと、上面がほぼ三角形の平板部２０４ｚを設けた。本体部２０４ｙは、正極缶１０１の底部外面に溶接により接合した。
【００５７】
負極缶１０２の底部外面に電気的に接続する第２端子２０５は、Ｔ字状のステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を加工して作製した。すなわち、金属板の３つの先端近くに、それぞれ段部２０５ｘａ、段部２０５ｘｂおよび段部２０５ｘｃ（いずれも高さ０．８ｍｍ）ならびに各段部に続く上面がほぼ三角形の平板部２０５ｚａ、平板部２０５ｚｂ（図示せず）および平板部２０５ｚｃを形成した。本体部２０５ｙは、負極缶１０２の底部外面に溶接により接合した。
【００５８】
第１端子の平板部２０４ｚならびに第２端子の平板部２０５ｚａ、平板部２０５ｚｂおよび平板部２０５ｚｃが位置する平面は、正極缶１０１の底部外面と負極缶１０２の底部外面との間に位置しており、正極缶の底部外面からの距離は、０．６ｍｍであった。
回路基板２０６には、第１端子の平板部２０４ｚおよび第２端子の平板部２０５ｚａに対応した形状を有するランドパターン２０８および２０９をそれぞれ形成した。第１端子の平板部２０４ｚおよび第２端子の平板部２０５ｚａには、それぞれ半田メッキを施した。
【００５９】
第２端子の平板部２０５ｚｂおよび平板部２０５ｚｃには、それぞれエポキシ樹脂系接着剤を塗布し、これらを回路基板に接着した。その後、リフロー法により、第１端子の平板部２０４ｚおよび第２端子の平板部２０５ｚａを、ランドパターン２０８および２０９に半田付けした。その結果、リフロー炉中を移動する際に、電気化学素子の回路基板に対する位置ずれを防止することができた。
【００６０】
《比較例１》
実施例１と同じ電気化学素子（直径６ｍｍ、厚み１．４ｍｍのボタン形電池）を用い、図１３に示すような従来の実装構造体を作製した。ここでは、貫通孔もしくは凹部を有さない回路基板（厚み０．９ｍｍ）３０６の表面に、端子付き電気化学素子を装着した。
【００６１】
負極缶１０２の底部外面に電気的に接続する第２端子３０５は、ステンレス鋼製の金属板（厚み０．１ｍｍ）を、段部３０５ｘ（高さ１．４ｍｍ）を有するように加工して形成した。段部３０５ｘの両側には、長方形の本体部３０５ｙと、上面がほぼ四角形の平板部３０５ｚを設けた。本体部３０５ｙは、負極缶１０２の底部外面に溶接により接合した。
【００６２】
正極缶１０１に接続する第１端子３０４は、Ｌ字状であり、正極缶１０１の側面に接合される接合部３０４ｙと、ランドパターンに半田付けされる平板部３０４ｚからなる。この場合、第１端子を電気化学素子の側面に接合することにより、実装構造体の高さを低減している。
【００６３】
比較例１の実装構造体の高さは、電気化学素子の厚み１．４ｍｍと、第２端子の厚み０．１ｍｍと、回路基板の厚み０．９ｍｍとの合計（２．４ｍｍ）となる。一方、実施例２の実装構造体の高さは、電気化学素子の厚み１．４ｍｍと、第１および第２端子の厚み０．２ｍｍと、回路基板の凹部の厚み０．２ｍｍとの合計（１．８ｍｍ）となる。よって、実施例２の実装構造体の高さは、比較例１よりも０．６ｍｍの低背化が実現されている。よって、機器の薄型化に有利となる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、低背化が要求される実装構造体において有効であり、特に回路基板の両面に他の電子部品が実装される場合に有効である。本発明により、携帯用電子機器等の薄型化に対応することが容易となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極缶、第２電極缶、前記第１電極缶の底部内面に電気的に接続された第１電極、前記第２電極缶の底部内面に電気的に接続された第２電極、前記第１電極缶の底部外面に電気的に接続された第１端子、および前記第２電極缶の底部外面に電気的に接続された第２端子を具備し、
前記第１端子は、前記第１電極缶の底部外面に接合された第１極性本体部と、前記第１電極缶の底部外面に対向しない第１極性平板部とを有し、
前記第２端子は、前記第２電極缶の底部外面に接合された第２極性本体部と、前記第２電極缶の底部外面に対向しない第２極性平板部とを有し、
前記第１極性平板部と前記第２極性平板部とは、同一平面に位置し、かつ前記平面が、前記第１電極缶の底部外面と前記第２電極缶の底部外面との間に位置する、端子付き電気化学素子。
【請求項２】
前記第１端子または前記第２端子は、更に、前記第１極性平板部と前記第２極性平板部と同一平面に位置する補助平板部を有する、請求項１記載の端子付き電気化学素子。
【請求項３】
前記平面の法線方向から見た形状が円の形状であり、前記第１極性平板部および前記第２極性平板部が、前記円に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されている、請求項１または２記載の端子付き電気化学素子。
【請求項４】
前記平面の法線方向から見た形状が円の形状であり、前記第１極性平板部、前記第２極性平板部および前記補助平板部が、前記円に外接する四角形で囲まれた領域中に納まるように配置されている、請求項２記載の端子付き電気化学素子。
【請求項５】
前記電気化学素子が、電池またはキャパシタである、請求項１〜４のいずれかに記載の端子付き電気化学素子。
【請求項６】
貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板、および前記貫通孔もしくは凹部に装填された請求項１〜５のいずれかに記載の端子付き電気化学素子を具備し、
前記第１極性平板部および前記第２極性平板部が、前記ランドパターンに半田付けされている、実装構造体。
【請求項７】
貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板、および前記貫通孔もしくは凹部に装填された請求項２〜５のいずれかに記載の端子付き電気化学素子を具備し、
前記第１極性平板部および前記第２極性平板部が、前記ランドパターンに半田付けされており、
前記補助平板部が、前記回路基板に接着されている、実装構造体。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の電気化学素子の回路基板への実装方法であって、
貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板を供給する工程、
前記貫通孔もしくは凹部に、前記電気化学素子を装填する工程、および
リフロー法により、前記第１極性平板部および前記第２極性平板部を、前記ランドパターンに半田付けする工程、を含む端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法。
【請求項９】
請求項２〜５のいずれかに記載の電気化学素子の回路基板への実装方法であって、
貫通孔もしくは凹部とランドパターンとを有する回路基板を供給する工程、
前記貫通孔もしくは凹部に、前記電気化学素子を装填する工程、
前記補助平板部を回路基板に接着する工程、および
リフロー法により、前記第１極性平板部および前記第２極性平板部を、前記ランドパターンに半田付けする工程、を含む端子付き電気化学素子の回路基板への実装方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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