(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子及び電解液を収容するケースにリッドを本接合する前に、
開口部が形成され、前記リッドを吸着する吸着部によって、前記ケースを封止可能な位置に前記リッドを保持し、
前記吸着部によって保持された前記リッドに前記開口部を介してレーザ光を照射することにより、前記リッドを前記ケースにレーザ溶接により仮接合する
電気化学デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記レーザ溶接では、ガルバノスキャナを用いてレーザ光の向きを調整する
電気化学デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記レーザ溶接では、前記ケースに対向する位置からレーザ光を照射する
電気化学デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電気化学デバイスの製造方法であって、
前記吸着部には、前記ケースに対向する領域より外側から延びる排気路を介して、前記リッドを吸着するための吸着力が付与される
電気化学デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の製造方法によって製造された
電気化学デバイス。
【請求項６】
蓄電ユニット及び電解液を収容するケースを保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記ケースを撮像する撮像部と、
開口部を有し、前記ケースに対応するリッドを吸着し、前記保持部に保持された前記ケースを封止可能な封止位置に前記リッドを保持する吸着部と、
前記封止位置にある前記リッドにレーザ光を照射し、前記リッドを前記ケースに接合する照射部と、
前記撮像部が撮像した画像に基づいて決定される照射位置に前記開口部を介してレーザ光を照射するように前記照射部を制御する制御部と
を具備する仮接合装置。
【請求項７】
請求項６に記載の仮接合装置であって、
前記照射部はレーザ光の向きを調整可能なガルバノスキャナを有する
仮接合装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の仮接合装置であって、
前記照射部は前記保持部に対向配置されている
仮接合装置。
【請求項９】
請求項８に記載の仮接合装置であって、
前記吸着部をポンプに接続する排気路を更に具備し、
前記排気路は、前記保持部と前記照射部との対向領域の外側から前記吸着部まで延びる
仮接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学デバイスの製造方法及び電気化学デバイス、並びに仮接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学デバイスは、リッドに封止されたケース内に蓄電素子及び電解液を収容して構成される。蓄電素子は、正極シート、セパレータ、及び負極シートにより構成され、ケース内の底面とリッドとの間に挟まれている。リッドは、一般的に、ケースに溶接されることによりケースを封止する。
【０００３】
特許文献１には、リッドがケースに本接合される前に、リッドがケースに仮接合される技術について記載されている。リッドがケースに仮接合されるとき、ケースを封止可能な位置にリッドが保持される。リッドはケースにスポット溶接によりケースに仮接合される。その後、リッドがケースにシーム溶接などにより本接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５１７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電子機器などの小型化や複雑化に伴い、当該電子機器に用いられる電気化学デバイスにも小型化が要求されている。リッドがケースに仮接合されるとき、例えば、吸着ノズルがリッドを吸着保持する。電気化学デバイスが小型化すると、吸着ノズルがリッドを吸着保持した状態では、リッド上にスポット溶接用の電極を接触させるスペースを確保することが困難になる。一方、リッドを吸着する吸着ノズルの径を小さくすると、吸着ノズルにおけるリッドへの吸着力が低下する。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、小型の電気化学デバイスにおいても、ケースとリッドとの仮接合を容易に行なうことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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の製造方法は、蓄電素子及び電解液を収容するケースにリッドを本接合する前に、上記リッドを上記ケースにレーザ溶接により仮接合する。
【０００８】
本発明の一実施形態に係る電子デバイスは、上記の製造方法によって製造されている。
【０００９】
本発明の一形態に係る仮接合装置は保持部と撮像部と吸着部と照射部と制御部とを具備する。
上記保持部は蓄電素子及び電解液を収容するケースを保持する。
上記撮像部は上記保持部に保持された上記ケースを撮像する。
上記照射部は、上記ケースに対応するリッドを吸着し、上記保持部に保持された上記ケースを封止可能な封止位置に上記リッドを保持する。
上記照射部は、上記封止位置にある上記リッドにレーザ光を照射し、上記リッドを上記ケースに接合する。
上記制御部は、上記撮像部が撮像した画像に基づいて決定される照射位置にレーザ光を照射するように上記照射部を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
小型の電気化学デバイスにおいても、ケースとリッドとの仮接合を容易に行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気化学デバイスの斜視図である。
【図２】図１に示した電気化学デバイスのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した電気化学デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図１に示した電気化学デバイスの製造過程を示す断面図である。
【図４Ｂ】図１に示した電気化学デバイスの製造過程を示す断面図である。
【図４Ｃ】図１に示した電気化学デバイスの製造過程を示す断面図である。
【図５Ａ】図１に示した電気化学デバイスの製造過程を示す断面図である。
【図５Ｂ】図１に示した電気化学デバイスの製造過程を示す断面図である。
【図６】図１に示した電気化学デバイスの製造過程を示す断面図である。
【図７】図１に示した電気化学デバイスの仮接合工程を示す断面図である。
【図８】図１に示した電気化学デバイスの製造に用いられる仮接合装置の概略構成図である。
【図９Ａ】図１に示した電気化学デバイスの製造過程におけるリッドのケースに対する位置調整の説明図である。
【図９Ｂ】図１に示した電気化学デバイスの製造過程におけるリッドのケースに対する位置調整の説明図である。
【図９Ｃ】図１に示した電気化学デバイスの製造過程におけるリッドのケースに対する位置調整の説明図である。
【図１０】図８に示した仮接合装置の概略構成図である。
【図１１】図１に示した電気化学デバイスの製造過程における仮接合の位置を示す図である。
【図１２Ａ】図８に示した仮接合装置の概略構成図である。
【図１２Ｂ】図８に示した仮接合装置の概略構成図である。
【図１３Ａ】本発明の第２の実施形態に係る仮接合装置の概略構成図である。
【図１３Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る仮接合装置の概略構成図である。
【図１４Ａ】本発明の第３の実施形態に係る仮接合装置の概略構成図である。
【図１４Ｂ】本発明の第３の実施形態に係る仮接合装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係る電気化学デバイスの製造方法は、蓄電素子及び電解液を収容するケースにリッドを本接合する前に、上記リッドを上記ケースにレーザ溶接により仮接合する。
この構成により、非接触でリッドをケースに仮接合可能となる。したがって、小型の電気化学デバイスの製造過程において、リッドに、例えば、スポット溶接用の電極を接触させるスペースが確保できない場合にも、リッドをケースに仮接合可能である。
【００１３】
上記レーザ溶接では、ガルバノスキャナを用いてレーザ光の向きを調整してもよい。
この構成により、レーザ光を照射する光源の向きを変えずに、光源が照射したレーザ光の向きを調整可能となる。
【００１４】
上記リッドを吸着する吸着部を用いて、上記ケースを封止可能な位置に上記リッドを保持した状態で、上記リッドを上記ケースに仮接合する。
この構成により、一般的な方法によりリッドを保持可能となる。
【００１５】
上記レーザ溶接では、上記ケースに対向する位置からレーザ光を照射してもよい。
この構成により、リッドにおける的確な位置にレーザ光を照射することが可能となる。また、リッドの複数の位置にレーザ光を照射する場合でも、どの位置においてもレーザ光の強度が均一になる。
【００１６】
上記吸着部には、上記ケースに対向する領域の外側から延びる排気路を介して、上記リッドを吸着するための吸着力が付与されてもよい。
この構成により、レーザ光を照射する光源の配置スペースを容易に確保可能となる。
【００１７】
上記吸着部には開口部が形成され、上記開口部を介して上記リッドにレーザ光を照射してもよい。
この構成により、リッドが吸着部より小さい場合にも、吸着部の開口部を介してリッドにレーザ光を照射可能となる。これにより、超小型の電気化学デバイスにおいてもケースとリッドとの仮接合が可能となる。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る電子デバイスは、上記の製造方法によって製造されている。
この構成により、小型の電子デバイスの歩留りが向上する。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る仮接合装置は保持部と撮像部と吸着部と照射部と制御部とを具備する。
上記保持部は蓄電素子及び電解液を収容するケースを保持する。
上記撮像部は上記保持部に保持された上記ケースを撮像する。
上記照射部は、上記ケースに対応するリッドを吸着し、上記保持部に保持された上記ケースを封止可能な封止位置に上記リッドを保持する。
上記照射部は、上記封止位置にある上記リッドにレーザ光を照射し、上記リッドを上記ケースに接合する。
上記制御部は、上記撮像部が撮像した画像に基づいて決定される照射位置にレーザ光を照射するように上記照射部を制御する。
この構成によれば、非接触でリッドをケースに仮接合可能となる。したがって、リッドをケースに仮接合する際に、リッドに、例えば、スポット溶接用の電極を接触させるスペースが確保する必要がない。
【００２０】
上記照射部はレーザ光の向きを調整可能なガルバノスキャナを有してもよい。
この構成により、照射部において、光源の向きを変えずに、光源が照射したレーザ光の向きを調整可能となる。
【００２１】
上記照射部は上記保持部に対向配置されていてもよい。
この構成により、照射部がリッドにおける的確な位置にレーザ光を照射することが可能となる。また、照射部がリッドの複数の位置にレーザ光を照射する場合でも、どの位置においてもレーザ光の強度が均一になる。
【００２２】
上記吸着部をポンプに接続する排気路を更に具備し、上記排気路は、上記保持部と上記照射部との対向領域の外側から上記吸着部まで延びていてもよい。
この構成により、照射部の配置スペースを容易に確保可能となる。
【００２３】
上記吸着部は上記照射位置に対向する開口部を更に有してもよい。
この構成により、リッドが吸着部より小さい場合にも、照射部が吸着部の開口部を介してリッドにレーザ光を照射可能となる。これにより、超小型の電気化学デバイスにおいてもケースとリッドとの仮接合が可能となる。
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面には、適宜相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は全図において共通である。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
［概略構成］
図１は本発明の第１の実施形態に係る電気化学デバイス１００の斜視図であり、図２は図１に示した電気化学デバイス１００のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。本実施形態に係る電気化学デバイス１００は、例えば、Ｘ軸方向の寸法が２．５ｍｍであり、Ｙ軸方向の寸法が３．２ｍｍである小型電気二重層キャパシタとして構成される。
【００２６】
電気化学デバイス１００はケース１１とシールリング１８とリッド１２とを具備する。ケース１１及びリッド１２は、電気化学デバイス１００の筐体としての機能を有する。
【００２７】
ケース１１は、直方体形状に形成されており、Ｚ軸方向上方に開放された空間１１ａを形成している。空間１１ａは、ケース１１の底面１１ｂ及び開口形状が矩形の内側面１１ｃに囲まれている。
【００２８】
シールリング１８はケース１１のＺ軸方向上方の縁部の全周にわたって設けられている。シールリング１８は、ケース１１とリッド１２とが溶接により密着するように設けられている。
【００２９】
リッド１２は、シールリング１８に接合され、シールリング１８に囲まれる領域を覆う長方形の平板状の部材である。リッド１２は、その周縁部がケース１１側にやや窪んでおり、当該周縁部がシールリング１８に接合されている。これにより、ケース１１内の空間１１ａがリッド１２によって気密かつ液密に閉塞されている。
【００３０】
ケース１１は、セラミック材料により形成されている。具体的には、ケース１１は、例えば、高温同時焼成セラミックス（ＨＴＣＣ：Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−  ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）や低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−  ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）により形成されている。
【００３１】
ケース１１には、正極電極１４及び負極電極１５が設けられている。正極電極１４及び負極電極１５は、ケース１１のＺ軸方向下面のＹ軸方向における両端部に露出している。正極電極１４及び負極電極１５は、例えば、コバールやタングステンや銀を主成分とする導電性材料により形成されている。正極電極１４及び負極電極１５を形成する材料は、ケース１１の焼結温度においてケース１１を形成するセラミック材料と間の熱膨張率の差が小さい材料で形成されることが好ましい。
【００３２】
また、ケース１１には、正極電極１４からＺ軸方向上方へ延び、空間１１ａの底面１１ｂまで貫通しているビア１６が設けられている。より詳細には、正極電極１４が、ケース１１の外側面まで引き出され、ケース１１の外側面に沿ってＺ軸方向上方に延び、さらにＹ軸方向にケース１１内部に向けてビア１６まで延びている。ビア１６も、正極電極１４及び負極電極１５と同様の材料で形成されている。
【００３３】
負極電極１５は、ケース１１の外側面まで引き出され、ケース１１の外側面に沿ってＺ軸方向上方に延び、さらにＹ軸方向にケース１１内部に向けて所定距離延びている。負極電極１５は、ケース１１を形成する材料内部において負極配線１７に接続され、負極配線１７はケース１１の側壁のＺ軸方向上端部まで貫通している。負極配線１７はケース１１の側壁の上端部においてシールリング１８に接続している。
【００３４】
リッド１２及びシールリング１８は金属材料で形成されている。具体的には、リッド１２及びシールリング１８はタングステンやコバールや銀を主成分とする導電性材料で形成されている。なお、リッド１２及びシールリング１８を形成する材料は、正極電極１４、負極電極１５、及びビア１６を形成する材料と同種の材料であることが好ましい。
【００３５】
電気化学デバイス１００は蓄電素子１３と電解液とを具備する。蓄電素子１３及び電解液はケース１１の空間１１ａ内に封入されている。
【００３６】
蓄電素子１３は、正極シート１３ａ、負極シート１３ｂ、及びセパレートシート１３ｃとの３枚の長方形状のシートを有する。正極シート１３ａ及び負極シート１３ｂはいずれも活性炭で形成されている。セパレートシート１３ｃは、正極シート１３ａと負極シート１３ｂとに挟持され、正極シート１３ａと負極シート１３ｂとを絶縁している。蓄電素子１３は、正極シート１３ａがケース１１の底面１１ｂに対面し、負極シート１３ｂがリッド１２に対面するように配置されている。
【００３７】
電解液は、一般的なものを用いることが可能である。電解液に用いる塩及び溶媒の組み合わせは適宜決定することができる。電解液としては、例えば、溶媒としてプロピレンカーボネートを用い、塩としてエチルメチルイミダゾリウム・テトラフルオロボラートを用いることができる。電解液の塩濃度は、例えば、２ｍｏｌ／ｌとすることができる。
【００３８】
電気化学デバイス１００は蓄電素子１３の正極側の集電膜である正極集電膜１９を具備する。正極集電膜１９は、ケース１１の底面１１ｂに設けられる。なお、電気化学デバイス１００では、リッド１２が負極集電膜の機能を兼ねる。
【００３９】
蓄電素子１３には、Ｚ軸方向を向いた両面に、導電性接着層２０，２１が設けられている。より詳細には、蓄電素子１３の正極シート１３ａには正極集電膜１９を介して導電性接着層２０が設けられ、蓄電素子１３の負極シート１３ｂには導電接着層２１が設けられている。
【００４０】
したがって、正極シート１３ａは、正極集電膜１９及び導電性接着層２０を介して、ケース１１の底面１１ｂに露出したビア１６に接続されている。また、負極シート１３ｂは、導電性接着層２１、リッド１２、及びシールリング１８を介して負極配線１７に接続されている。
【００４１】
電気化学デバイス１００は、上記の構成により、正極電極１４と負極電極１５との間に電圧を印加することにより蓄電素子１３に蓄電することができるともに、蓄電素子１３に蓄えられた電力を正極電極１４及び負極電極１５から出力することができる。
【００４２】
［電気化学デバイス１００の製造方法］
（概要）
図３は電気化学デバイス１００の製造方法を示すフローチャートである。図４Ａ〜図４Ｃは電気化学デバイス１００のケースユニット２００の製造過程における断面図である。また、図５Ａ，図５Ｂは電気化学デバイス１００のリッドユニット３００の製造過程における断面図である。更に、図６，図７は、ケースユニット２００とリッドユニット３００とを接合する過程における断面図である。以下、図３に沿って電気化学デバイス１００の製造方法の概要について説明する。
【００４３】
まず、図４Ａに示すケース１１の構造体を用意する。ケース１１の構造体は、セラミックスの積層技術を用いて電極などが形成されたセラミックスの焼結体として構成される。ケース１１の側壁上にはシールリング１８が設けられている。
【００４４】
ステップＳ１では、ケース１１内に導電性接着層２０が形成される。これにより、導電性接着層２０はビア１６に接続される。ステップＳ２では、ケース１１内に正極シート１３ａが挿入される。具体的には、正極シート１３ａが正極集電膜１９を介して導電性接着層２０上に設けられる。ステップＳ３では、正極シート１３ａの乾燥が行われる。図４ＢはステップＳ３後の状態を示している。
【００４５】
ステップＳ４では、ケース１１に電解液が注入される。電解液の注入量は適宜決定可能である。これにより、電解液が正極シート１３ａに十分に浸透する。ステップＳ５では、ケース１１にセパレータ１３ｃが挿入される。具体的には、セパレータ１３ｃが正極シート１３ａ上に設けられる。図４ＣはステップＳ５後の状態を示している。これにより、ケースユニット２００が完成する。
【００４６】
ステップＳ６では、リッド１２の内面に導電性接着層２１が形成される。図５ＡはステップＳ６後の状態を示している。ステップＳ７では、リッド１２に負極シート１３ｃが挿入される。具体的には、負極シート１３ｂが導電性接着層２１上に設けられる。ステップＳ８では、負極シート１３ｂの乾燥が行われる。ステップＳ９では、リッド１２に電解液が注入される。電解液の注入量は負極シート１３ｂに浸透可能な量とすることができる。図５ＢはステップＳ９後の状態を示している。これにより、リッドユニット３００が完成する。
【００４７】
図６は、吸着ノズル３に吸着されたリッドユニット３００がケースユニット２００上に移動する過程を示す断面図である。図７は、吸着ノズル３に吸着されたリッドユニット３００がケースユニット２００に位置決めされた状態を示した断面図である。図７に示す状態では、リッド１２がシールリング１８に接触しているとともに、吸着ノズル３がリッドユニット３００を吸着保持している。また、負極シート１３ｂがセパレータ１３ｃに当接している。
【００４８】
ステップＳ１０では、図７に示す状態で、ケースユニット２００とリッドユニット３００とが仮接合される。具体的には、ケース１２の４隅にレーザ光Ｌが照射されることにより、ケース１２がシールリング１８にレーザ溶接により接合される。ステップＳ１０の仮接合工程の詳細については後述する。
【００４９】
ステップＳ１１では、ケースユニット２００とリッドユニット３００とが本接合される。具体的には、まず、図７に示すように、吸着ノズル３によるケースユニット２００に対する吸着保持が解除される。そして、リッド１２の４辺に沿ってレーザ光Ｌが連続して照射されることにより、リッド１２とシールリング１８とがその全周にわたってレーザ溶接により接合される。これにより、リッド１２がケース１１を密封する。
【００５０】
ケースユニット２００とリッドユニット３００との本接合には、シーム溶接（抵抗溶接）を用いてもよい。しかし、ケースユニット２００とリッドユニット３００との本接合に非接触であるレーザ溶接を用いることにより、ケースユニット２００のリッドユニット３００に対する位置ずれが防止される。また、レーザ溶接では、ケースユニット２００及びリッドユニット３００に衝撃が加わることがないため、電気化学デバイス１００の歩留りが向上する。
【００５１】
（ケースユニット２００とリッドユニット３００との仮接合方法）
本実施形態では、ケースユニット２００とリッドユニット３００との仮接合が仮接合装置１を用いて行われる。なお、以下の説明における図面では、ケースユニット２００のケース１１以外の構成やリッドユニット３００のリッド１２以外の構成を適宜省略する。
【００５２】
図８は本実施形態に係る仮接合装置１の模式図である。仮接合装置１は、本体２と、本体２からＺ軸方向下方に延びる吸着ノズル３と、本体２のＺ軸方向下面に設けられたカメラ４と、ケースユニット２００を所定の位置に保持する保持部９と、本体２内に設けられた制御部１０と、を具備する。
【００５３】
吸着ノズル３は、排気路３ａを有する円筒状のパイプ部材として構成される。吸着ノズル３のＺ軸方向下端は、本体２に接続されたポンプ（不図示）による吸引力により、リッド１２を吸着可能な吸着部３ｂとして構成される。吸着ノズル３は、制御部１０による制御のもと、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動可能である。仮接合装置１は、吸着ノズル３のみが移動可能な構成であっても、吸着ノズル３が本体２とともに移動可能な構成であってもよい。
【００５４】
また、吸着ノズル３は、排気路３ａの中心を通るＺ軸方向に平行な中心軸を中心に回転可能である。つまり、吸着ノズル３はリッド１２のＸ軸方向及びＹ軸方向の向きを変化させることができる。したがって、仮接合装置１は、吸着したリッド１２の向きとケース１１の向きとが揃っていない場合、吸着ノズル３を回転させてその姿勢を変化させる。これにより、仮接合装置１は、リッド１２の向きをケース１１の向きに合わせることができる。
【００５５】
カメラ４は、ケースユニット２００をＺ軸方向上方から撮像し、撮像した画像を制御部１０に出力する撮像部として構成される。制御部１０は、カメラ４が撮像した画像を解析することにより、ケースユニット２００のシールリング１８の正確な位置を算出する。そして、仮接合装置１は、制御部１０の算出結果に基づき、シールリング１８の位置や姿勢に合わせて吸着ノズル３によってリッドユニット３００を移動させる。
【００５６】
図９Ａ〜図９Ｃは、仮接合装置１における、保持部９に保持されたケースユニット２００のシールリング１８上にリッドユニット３００のリッド１２に移動させる過程を示す模式図である。
【００５７】
図９Ａに示すように、吸着ノズル３が回転し、リッドユニット３００の向きが、ケースユニット２００の向きに合わせられる。次に、図９Ｂに示すように、吸着ノズル３がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動し、リッドユニット３００がケースユニット２００のＺ軸方向上方に配置させられる。そして、図９Ｃに示すように、吸着ノズル３がＺ軸方向下方に移動し、リッドユニット３００のリッド１２がケースユニット２００のシールリング１８の全周にわたって接触させられる。
【００５８】
図１０は仮接合装置１が吸着ノズル３によってリッドユニット３００をケースユニット２００上に保持している状態を示した図である。図１１はリッド１２における仮接合位置Ｍを示した図である。
【００５９】
図１０に示すように、吸着ノズル３がリッドユニット３００を正確な位置に吸着保持した状態でリッドユニット３００がケースユニット２００に仮接合される。これにより、仮接合装置１では、仮接合時におけるリッドユニット３００のケースユニット２００に対する位置ずれが防止される。
【００６０】
図１１はリッド１２における仮接合を行なう仮接合位置Ｍをバツ印で示している。本実施形態では、レーザ光Ｌが、照射部リッド１２の４隅にある仮接合位置Ｍに照射されることによって、リッドユニット３００のリッド１２をケースユニット２００のシールリング１８に仮接合する。リッド１２における仮接合位置Ｍは、シールリング１８に沿った位置であればよく、適宜決定される。また、仮接合位置Ｍは、１ヶ所以上であれば何カ所であっても構わないが、複数の相互に対象性のある位置であることが好ましい。
【００６１】
図１２Ａ及び図１２Ｂは仮接合装置１の模式図である。仮接合装置１は、レーザ光Ｌを照射する光源５と、光源５が照射したレーザ光Ｌの向きを調整可能なガルバノスキャナ６と、リッド１２に向けて不活性ガスを吹き出す不活性ガス導入部７とを更に具備する。
【００６２】
光源５とガルバノスキャナ６とはレーザ光Ｌをリッド１２の所定の仮接合位置Ｍに照射するための照射部８を構成する。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、光源５が照射するレーザ光Ｌは各仮接合位置Ｍに入射するようにガルバノスキャナ６によりその向きが調整される。これにより、各仮接合位置Ｍにおいてリッドユニット３００がケースユニット２００にレーザ溶接される。
【００６３】
光源５及びガルバノスキャナ６は制御部１０によって制御される。具体的には、制御部１０は、光源５によるレーザ光Ｌの出射のタイミングやガルバノスキャナ６によるレーザ光Ｌの向きの調整を制御する。制御部１０は、カメラ４が撮像した画像を解析することにより、リッドユニット３００の正確な仮接合位置Ｍを算出する。そして、仮接合装置１は、制御部１０の算出結果に基づき、照射部８によりリッドユニット３００の仮接合位置Ｍにレーザ光Ｌを照射する。
【００６４】
レーザ溶接の条件は適宜調整可能である。本実施形態では、照射部８が照射するレーザ光はファイバレーザである。レーザ光の波長は１０８０ｎｍとし、レーザ光の出力は１００Ｗとした。
【００６５】
不活性ガス導入部７は、レーザ溶接においてリッド１２などに酸化による焦げ付きが発生しないように仮接合位置Ｍに向けて不活性ガスを吹き出す。不活性ガス導入部７が吹き出す不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴンなどが採用可能である。
【００６６】
不活性ガス導入部７の構成は適宜決定可能である。仮接合装置１では、図１２Ｂに示すように２つの不活性ガス導入部７が用いている。各不活性ガス導入部７はＸＹ平面に対する角度αが６０°であり、不活性ガス導入部７間の開き角度βが１５°である。また、不活性ガスとしては窒素を用い、窒素ガスの流量は２０ｌ／ｍｉｎとした。また、各不活性ガス導入部７におけるリッド１２の上面の中心からの距離は１０ｍｍとした。
【００６７】
なお、一般的なスポット溶接による仮接合では、仮接合時にリッドにスポット溶接用の電極を接触させる必要があるため、リッドの位置がケースの位置に対してずれる場合がある。また、スポット溶接では、電極の接触によりリッド及びケースに衝撃が加わるため、ケースユニット及びリッドユニットの各構成が損傷を受ける場合がある。このような場合としては、例えば、ケース内の電解液がシールリングとリッドとの間に付着する場合が挙げられる。この場合、リッドとケースとの接合不良が発生する場合がある。一方、レーザ溶接による仮接合は、非接触であるため、リッドのケースに対する位置ずれが発生することや、リッド及びケースに衝撃が加わることがない。
【００６８】
また、一般的なスポット溶接による仮接合は、抵抗溶接として行われるため、溶接位置に電流を一定時間流す必要があり、溶接時間の短縮が困難である。一方、レーザ溶接による仮接合は、その条件を適切に設定することにより、溶接時間の短縮が可能である。
【００６９】
さらに、リッドは、一般的に打ち抜き加工により形成されるため、その端部にバリが発生する。スポット溶接では、バリに過度のジュール熱が発生することによりスポット溶接用の電極が消耗することがある。したがって、スポット溶接では、リッドのバリを除去するための手間がかかる。一方、レーザ溶接による仮接合は、バリが過熱することがないため、リッドのバリによる上記の問題は発生しない。
【００７０】
このように、本実施形態に係る仮接合装置１によれば、リッドユニット３００がケースユニット２００に正確に接合されるとともに、リッドユニット３００とケースユニット２００との溶接時間を短縮することができる。したがって、仮接合装置１によれば、電気化学デバイス１００の歩留りが向上するとともに、リッドユニット３００とケースユニット２００との仮接合のためのタクトタイムが短縮する。
【００７１】
＜第２の実施形態＞
図１３Ａ及び図１３Ｂは本発明の第２の実施形態に係る仮接合装置３１の模式図である。本実施形態に係る仮接合装置３１は、以下に説明する構成以外、第１の実施形態に係る仮接合装置１と同様に構成されている。第１の実施形態に係る仮接合装置１と同様の構成については、図１３Ａ，図１３Ｂにおいて同一の符号を付すとともに、適宜その説明を省略する。
【００７２】
仮接合装置３１は、リッドユニット３００を吸着する吸着部３３ｂが本体２からＹ軸方向にオフセットされている。詳細には、吸着ノズル３３は、本体２からＺ軸方向下方に所定距離延び、Ｙ軸方向に屈曲して所定距離延び、更にＺ軸方向下方に屈曲して吸着部３３ｂまで延びるパイプ部材として構成される。吸着ノズル３３の内部の排気路３３ａも、吸着ノズル３３とともに屈曲している。
【００７３】
仮接合装置１１では、吸着ノズル３３の吸着部３３ｂのＺ軸方向上方、つまりケースユニット２００を保持する保持部９の上方に本体２がないため、吸着部３３ｂのＺ軸方向上方に照射部８を配置することができる。そのため、仮接合装置３１の照射部８は、ケースユニット２００を保持する保持部９に対向配置可能である。つまり、吸着ノズル３３の吸着部３３ｂに吸着されたリッドユニット３００、ケースユニット２００、及び保持部９にＺ軸方向に対向するように配置されている。
【００７４】
したがって、仮接合装置３１では、リッドユニット３００の仮接合位置Ｍのほぼ直上からレーザ光Ｌを照射するため、リッドユニット３００に対して斜めにレーザ光Ｌを照射する場合よりも、レーザ光Ｌがより正確な仮接合位置Ｍに入射するようになる。これにより、仮接合装置３１では、照射部８によるレーザ光Ｌの照射位置が仮接合位置Ｍからずれることが防止される。そのため、仮接合装置３１では、仮接合不良を抑制可能である。
【００７５】
更に、仮接合装置３１では、照射部８がリッドユニット３００の仮接合位置Ｍのほぼ直上からレーザ光Ｌを照射するため、照射部８と各仮接合位置Ｍとの距離がほぼ等しくなる。そのため、各仮接合位置Ｍにおけるレーザ光Ｌの強度が均一となり、各仮接合位置Ｍにおいてリッドユニット３００がケースユニット２００に同程度に接合されるようになる。
【００７６】
＜第３の実施形態＞
図１４Ａ及び図１４Ｂは本発明の第３の実施形態に係る仮接合装置４１の模式図である。本実施形態に係る仮接合装置４１は、以下に説明する構成以外、第１の実施形態に係る仮接合装置１と同様に構成されている。第１の実施形態に係る仮接合装置１と同様の構成については、図１４Ａ，図１４Ｂにおいて同一の符号を付すとともに、適宜その説明を省略する。
【００７７】
仮接合装置４１は、第２の実施形態に係る仮接合装置３１と同様に、リッドユニット３００を吸着する吸着部４３ｂが本体２からＹ軸方向にオフセットされている。
【００７８】
仮接合装置４１は、本体２からＹ軸方向に延びる板状の吸着板４３を具備する。吸着板４３には、Ｚ軸方向下面に矩形に開口した吸着部４３ｂと、吸着部４３ｂから吸着板４３内に延びる排気路４３ａとが設けられている。また、仮接合装置４１は、本体２からＺ軸方向下方に延び、本体２と吸着板４３とを接続する接続部４２を具備する。接続部４２には、吸着板４３の排気路４３ａを本体２に接続する排気路４２ａが設けられている。
【００７９】
仮接合装置４１では、カメラ４が接続部４２の下方で、吸着板４３の下面に設けられている。しかし、カメラ４の位置は適宜決定可能であり、カメラ４は第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に本体２のＺ軸方向下面に設けられていてもよい。
【００８０】
仮接合装置４１では、吸着板４３の吸着部４３ｂのＺ軸方向上方に本体２がないため、吸着部４３ｂのＺ軸方向上方に照射部８を配置することができる。そのため、仮接合装置４１の照射部８は、吸着板４３の吸着部４３ｂに吸着されたリッドユニット３００、ケースユニット２００、及び保持部９にＺ軸方向に対向するように配置されている。
【００８１】
吸着板４３のＹ軸方向の寸法は、リッドユニット２００よりのＹ軸方向の寸法よりも大きい。吸着板４３には、リッドユニット２００の仮接合位置Ｍに対応する位置にそれぞれ開口部４３ｃが設けられている。仮接合装置４１では、照射部８が、吸着板４３の開口部４３ｃ内にレーザ光Ｌを照射する。これにより、照射部８が照射したレーザ光Ｌは、開口部４３ｃを介してリッドユニット２００の仮接合位置Ｍに照射される。
【００８２】
仮接合装置４１では、リッドユニット３００の仮接合位置Ｍのほぼ直上からレーザ光Ｌを照射するため、レーザ光Ｌが吸着板４３の開口部４３ｃ内を通過してリッドユニット２００の仮接合位置Ｍに入射する。一方、リッドユニット３００に対して斜めにレーザ光Ｌを照射する場合には、レーザ光Ｌが開口部４３ｃを通過できずに、例えば、開口部４３ｃの側面に入射する場合がある。
【００８３】
このように、仮接合装置４１では、吸着板４３に開口部４３ｃが設けられ、かつ、照射部８が吸着部４３ｂの直上に設けられていることにより、照射部８が開口部４３ｃを介してリッドユニット２００の仮接合位置Ｍにレーザ光Ｌを照射することができる。なお、照射部８の位置は、吸着板４３の厚さや開口部４３ｃの大きさに応じて変更可能である。つまり、仮接合装置４１は、照射部８が照射したレーザ光Ｌが、吸着板４３の開口部４３ｃを通過可能な構成であればよい。
【００８４】
本実施形態に係る仮接合装置４１は、特に電気化学デバイスの更なる小型化が図られる際に非常に有効である。つまり、吸着ノズルを用いてリッドユニット３００を吸着保持する場合には、吸着ノズルがリッドユニット３００の仮接合位置Ｍを遮蔽してしまう場合がある。一方、本実施形態に係る吸着板４３では、吸着板４３がリッドユニット３００より大きい場合に、リッドユニット３００の仮接合位置Ｍを開口部４３ｃによって露出させることができる。したがって、仮接合装置４１は、電気化学デバイスの更に小型化が図られる際にも、リッドユニット３００をケースユニット２００に仮接合することが可能である。
【００８５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８６】
例えば、本発明を適用可能な電気化学デバイスは電気二重層キャパシタに限らない。電気化学デバイスは、電気二重層キャパシタ以外の電気化学キャパシタであってもよい。このような電気化学キャパシタとしては、例えば、ＰＡＳ（ＰｏｌｙＡｃｅｎｉｃ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）キャパシタが挙げられる。この場合、蓄電ユニット１３の正極シート１３ａ及び負極シート１３ｂがいずれもポリアセン系有機半導体で形成されていればよい。更に、本発明は、リチウムイオン二次電池などのキャパシタ以外の電気化学デバイスにも適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１…仮接合装置
２…本体
３…吸着ノズル
４…カメラ
５…光源
６…ガルバノスキャナ
７…不活性ガス導入部
８…照射部
９…保持部
１０…制御部
１００…電気化学デバイス
２００…ケースユニット
３００…リッドユニット
【要約】
【課題】小型の電気化学デバイスにおいても、ケースとリッドとの仮接合を容易に行なうことができる技術を提供する。
【解決手段】電気化学デバイスの製造方法は、蓄電素子及び電解液を収容するケースにリッドを本接合する前に、上記リッドを上記ケースにレーザ溶接により仮接合する。この構成により、非接触でリッドをケースに仮接合可能となる。したがって、小型の電気化学デバイスの製造過程において、リッドに、例えば、スポット溶接用の電極を接触させるスペースが確保できない場合にも、リッドをケースに仮接合可能である。
【選択図】図１２Ａ【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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