(57)【要約】      （修正有）【課題】実装基板が反りにくいあるいは反りやすい基板でも、確実に半田接合でき半田不良をなくすことができる蓄電デバイスを提供する。【解決手段】蓄電デバイス１の電極保持容器内の上側電極に接続された上側電極端子２の上側端子接続部を、前記電極保持容器内の下側電極に接続された下側電極端子３の下側端子接続部の下側に位置させ、かつ、前記電極保持容器を前記上側端子接続部の最下端部２ａと前記下側端子接続部の最下端部３ａを結ぶ面よりも上側に配置させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して上下に分断された電極を内在する電極保持容器と、前記上側電極と電気的に接続された上側電極端子と、前記下側電極と電気的に接続された下側電極端子とからなる蓄電デバイスにおいて、
上側電極端子の外部回路に接続される上側端子接続部は、下側電極端子の外部回路に接続される下側端子接続部よりも下側に位置しており、且つ、前記電極保持容器は、上側端子接続部の最下端部と下側端子接続部の最下端部を結ぶ面よりも上側に配置されていることを特徴とする蓄電デバイス。
【請求項２】
前記電極保持容器は、導電性の外装ケースと、導電性の外装蓋と、前記外装ケース及び外装蓋を電気的に絶縁する絶縁体とからなることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
前記導電性の外装ケースを下側電極端子として用いることを特徴とする請求項２に記載の蓄電デバイス。
【請求項４】
前記下側電極端子が、前記電極保持容器の下面に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項５】
前記下側電極端子が、前記電極保持容器の側面に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装基板に半田付け可能な蓄電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コイン型構造を有する蓄電デバイスは、一般的に図８に示すようなものが知られている。この蓄電デバイスは、セパレータによって上下に分断された電極内部に含み（図示せず）、上側電極に接続された導電性の外装蓋（４）と該外装蓋（４）に接続されて引出されたリード端子（１２）、下側電極に接続された導電性の外装ケース（６）と該外装ケース（６）の側面に接続されたリード端子（１１）、及び外装蓋（４）と外装ケース（６）を分離するガスケット（図示せず）で構成されたものが公知である (例えば、特許文献１参照) 。
上記のような蓄電デバイスは、デジタル機器のメモリ等のバックアップ用電源としてプリント基板等に取付けて用いられる。
【０００３】
近年、デジタル機器は高性能、多機能、小型、薄型化の傾向であり、内臓されている電子部品並びに、回路基板は高性能、多機能、小型化、薄型化が望まれている。
【０００４】
また、デジタル機器の高性能、多機能化により、多くの電子部品を基板に実装する必要があるため、蓄電デバイス等の電子部品を基板上に実装する場合、当該基板上の電子部品取付け部にクリーム半田を塗布し、当該クリーム半田塗布面に前記電子部品を載置してリフロー炉に導き、当該リフロー炉内において２００℃前後の高温で短時間加熱して半田を溶融させ、前記電子部品を基板に接続する半田付けの技術が用いられている。
【０００５】
また、電気製品に使用する電子部品及び材料は環境問題によりＰｂを使用しないＰｂフリー化となりつつある。そのため、接合に使われる半田材料についても、Ｐｂフリー材料であるＳｎ―Ａｇ系、Ｓｎ―Ａｇ―Ｃｕ系、Ｓｎ―Ｃｕ系、Ｓｎ―Ｂｉ系、Ｓｎ―Ｚｎ系など多種の種類が検討、または、導入されている。Ｐｂ含有材料であるＳｎ−Ｐｂ共晶合金半田ではほぼ９０％の濡れ広がり率に対して、Ｓｎ―Ａｇ−Ｃｕ合金を含むＰｂフリー合金半田の濡れ広がり率は８０％以下となり、Ｐｂ含有の半田材料に比べると濡れ性がやや劣る（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２００４−１６５５３７号公報(第６頁、図１)
【非特許文献１】「鉛フリーはんだ実装技術、コロナ社、２００３年、Ｐ７４」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、実装基板は、紙またはガラス布、合成繊維布などにフェノール樹脂、エポキシ樹脂を含浸させたもの、その他フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂などが使用される。その材料に銅はくが片面または両面に貼り付けられたものなどが積層されて構成されている。
【０００７】
デジタル機器では、軽薄短小をはかるため、部品の薄型化と使用実装基板の多層化、薄型化が望まれている。そのため、実装基板は、多層化、薄型化のため、構成材料を薄くし、上下の回路パターンをつなぐスルーホール、ビアなど多用されている。
また、実装基板中で、蓄電デバイスの電極端子の接続部となる銅パターンなどの金属箔部分及びその他の絶縁部分である樹脂部分などでは熱膨張の違いがあり、さらに、スルーホール、ビアなど多用されているため、多層化、薄型化された実装基板は反りを生じやすい。
【０００８】
そのため、図５（ａ）のように、蓄電デバイスにおいて電極保持容器（１８）の外装蓋（４）に接続された上側電極端子（２）の前記実装基板上の外部回路に接続される上側端子接続部の最下端部（２ａ）と、電極保持容器（１８）の外装ケース（６）に接続された下側電極端子（３）の前記実装基板上の外部回路に接続される下側端子接続部の最下端部（３ａ）との間隔であるＬ４が、Ｌ４＝０の場合、図５（ｂ）のように実装基板面（８）と前記両電極端子（２）（３）の前記両最下端部（２ａ）（３ａ）は接触する。
【０００９】
しかし、半田付けするため、熱加工となるリフロー炉に通すと、図５（ｃ）のように実装基板（７）が反ることで、前記上側電極端子（２）の前記最下端部（２ａ）と実装基板面（８）の間隔であるＬ５が、Ｌ５＞０となり前記最下端部（２ａ）が実装基板面（８）より浮き上がる。そのため、図６のように半田（９）が実装基板面（８）だけに流れ、前記最下端部（２ａ）に流れず、実装基板（７）と前記最下端部（２ａ）が接合できないことが起こる。
【００１０】
また、電気製品に使用する電子部品及び材料は環境問題によりＰｂフリー化となりつつあり、接合に使われる半田材料についても、ＰｂフリーであるＳｎ―Ａｇ系、Ｓｎ―Ａｇ―Ｃｕ系、Ｓｎ―Ｃｕ系、Ｓｎ―Ｂｉ系、Ｓｎ―Ｚｎ系など多種の種類が検討、または、導入されている。Ｐｂ含有のＳｎ−Ｐｂ共晶合金半田では約９０％の濡れ広がり率に対して、ＰｂフリーのＳｎ―Ａｇ−Ｃｕ合金半田を含むＰｂフリー合金半田の濡れ広がり率は、８０％以下でありＰｂ含有の半田材料に比べると濡れ性がやや劣る。  
【００１１】
今後、デジタル機器では軽薄短小となるため、反りやすい多層化された薄型の実装基板（７）が多く使用され、さらに、環境問題などによりＰｂフリーの半田材料も多く使用されるようになるため、蓄電デバイス（１）の半田不良が起こり易くなる。
【００１２】
また、図７のように、蓄電デバイスを実装する基板のランド（１０）が大きい場合（図では厚みを誇張してある）、半田時のズレにより、前記最下端部（２ａ）と前記電極保持容器（１８）の下面部が短絡する問題がある。
また、蓄電デバイスに使用される電解液などの耐熱温度が、リフロー炉の温度に耐えられない場合、手で半田付けすることになるため押さえる力により前記上側電極端子（２）が変形することも考慮する必要が有る。
【００１３】
さらに、デジタル機器を薄型化するには、内蔵されている個々のデバイスも薄型化する必要があり、薄くなると部品のアドバンテージとなる。
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑み、実装基板が反りにくいあるいは反りやすい基板でも確実に半田接合でき半田不良をなくすことができる蓄電デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による請求項１記載のように蓄電デバイスは、セパレータを介して上下に分断された電極を内在する電極保持容器と、前記上側電極と電気的に接続された上側電極端子と、前記下側電極と電気的に接続された下側電極端子とからなる蓄電デバイスにおいて、上側電極端子の外部回路に接続される上側端子接続部は、下側電極部の外部電極に接続される下側端子接続部よりも下側に位置しており、且つ、前記電極保持容器は、上側端子接続部の最下端部と下側端子接続部の最下端部を結ぶ面よりも上側に配置されていることを特徴とする蓄電デバイスである。
【００１６】
請求項２記載のように前記電極保持容器は、導電性の外装ケースと、導電性の外装蓋と、前記外装ケース及び外装蓋を電気的に絶縁する絶縁体とからなることが好ましい。
【００１７】
請求項３記載のように前記導電性の外装ケースを下側電極端子として用いることが好ましい。
【００１８】
請求項４記載のように前記下側電極端子が、前記電極保持容器の下面に接続されていることが好ましい。
請求項５記載のように前記下側電極端子が、前記電極保持容器の側面に接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
蓄電デバイス（１）において、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）のように、前記上側電極端子（２）の前記最下端部（２ａ）と前記下側電極端子（３）の前記最下端部（３ａ）との間隔であるＬ１とＬ２とＬ３が、それぞれＬ１＞０、Ｌ２＞０、Ｌ３＞０となるように、前記最下端部（２ａ）を前記最下端部（３ａ）より下に位置させることにより、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）のように、多層化、薄型化された実装基板（７）が反った場合においても、前記最下端部（２ａ）は、実装基板（７）から浮き上がることなく接触状態を保つことができる。
【００２０】
そのため、半田流れの良くないＰｂフリーの半田材料を使用しても、蓄電デバイス（１）の前記最下端部（２ａ）及び（３ａ）と前記実装基板面（８）が接触しているため確実に半田付けすることができる。
【００２１】
また、図１（ａ）のように電極保持容器（１８）が前記最下端部（２ａ）と前記最下端部（３ａ）を結ぶ面より上側に配置されているため、図３（ａ）のように実装基板のランド（１０）が大きくかつ半田時にズレた場合でも、電極保持容器（１８）の下面と前記最下端部（２ａ）が短絡することが無くなり、蓄電デバイスを破壊することがない。さらに、好ましくは図３（ｂ）のように、前記下側電極端子（３）を電極保持容器（１８）の下面に接続すると、実装基板面（８）と電極保持容器（１８）の隙間が広くなるため、手で半田付けする場合など蓄電デバイス（１）が押さえられても、電極保持容器（１８）の下面と実装基板のランド（１０）が接触することをより防げることができる。
【００２２】
また、図１（ａ）などのように、電極保持容器（１８）の下側電極部（６）の側面に外部電極端子（３）を接続したことによって、電極保持容器（１８）の下面に接続されている下側電極端子（３）の厚みが無くなるため、蓄電デバイス（１）全体の厚みが薄くなり、デジタル機器に対して薄型の部品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施例を、図を用いて説明する。本発明の実施形態を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
（実施例１）
蓄電デバイスに利用できる電極材料として、一般に用いられている周知材料を用いることができる。例えば、ヤシガラを利用した活性炭、フェノール樹脂を利用した活性炭素繊維、膨張炭素系材料、活性炭に微粒子を混合させた材料、活性炭表面に導電性高分子を形成させた材料、コバルト及びニッケル系リチウム複合金属酸化物などの二次電池材料が使用可能である。
【００２４】
また、電解液としては、一般に知られている強酸、強アルカリなどの水溶液及び非プロトン性有機溶媒に強酸のアルカリ金属塩あるいは四級塩を溶解した非水溶液などが用いられる。
【００２５】
本発明による蓄電デバイスの一つとして、電気二重層キャパシタの構成を説明する。図４に示すようにセパレータ（１６）によって、導通を分断されている上述した材料などで形成された電極（１５ａ）（１５ｂ）がそれぞれ正極と負極となり、一方の上側電極（１５ａ）から導電性の外装蓋（４）を経由して上側電極端子（２）に繋がっている。もう一方の下側電極（１５ｂ）は導電性の外装ケース（６）を経由して下側電極端子（３）に繋がっている。図４には書き入れてないが、上述の電解液が前記電極（１５ａ）（１５ｂ）とセパレータ（１６）に含浸させてあり、電極に電解液中のイオンが吸着及び脱着することにより充電及び放電を行う。
【００２６】
電気二重層キャパシタの作製について図４を用いて説明する。ヤシガラ活性炭、カーボンブラック、結合剤などを混合した材料を、電極厚みと同様に薄く延ばした電極材料にし、その後、電極材料を打抜き、電気二重層の上下に使用する電極（１５ａ）（１５ｂ）を作製した。
【００２７】
その後、ＳＵＳ製の外装蓋（４）に導電性接着剤（１７）を塗布し、前記上側電極（１５ａ）を外装蓋（４）に取付け電解液（図中には描かず）を含浸する。さらに、外装ケース（６）に導電性接着剤（１７）を塗布後、前記下側電極（１５ｂ）を外装ケース（６）に取付け電解液を含浸し、前記下側電極（１５ｂ）の上にセパレータ（１６）を載せ電解液を含浸させる。さらに、外装ケース（６）の周りに絶縁体のガスケット（５）を取付ける。その後、外装蓋（４）と前記ガスケット（５）と外装ケース（６）で密閉して電極保持容器（１８）を作製した。
【００２８】
その後、外装蓋（４）、及び外装ケース（６）にレーザ溶接で上側電極端子（２）及び下側電極端子（３）を接続するが、前記両電極端子接続には、図1（ａ）（ｂ）（ｃ）のように前記上側電極端子（２）の上側端子接続部の最下端部（２ａ）を、前記下側電極端子（３）の下側端子接続部の最下端部（３ａ）と比較して、前記Ｌ１と前記Ｌ２と前記Ｌ３をそれぞれＬ１＞０、Ｌ２＞０、Ｌ３＞０となるように下側に配置させて作製し完成させた。
【００２９】
次に、実装基板への半田接合試験を行うため、本実施例１の比較用として、図５（ａ）のように前記上側電極端子（２）の上側端子接続部の最下端部（２ａ）と前記下側電極端子（３）の下側端子接続部の最下端部（３ａ）との間隔であるＬ４を、Ｌ４＝０とした以外は、実施例１と同じ方法で作製した蓄電デバイスを、比較例１として用意した。
実装基板（７）としては、紙基材にフェノール樹脂を含浸させ銅箔を貼り付けて積層した反りやすい基板と、ガラス布にエポキシ樹脂を含浸させ銅箔を貼り付けて積層した反りにくい基板を用意した。
【００３０】
用意した実装基板（７）の上に、クリーム半田を塗布し、その上に電気二重層を載せ、最大２６０℃に設定したリフロー炉の中を通した。
【００３１】
本実施例品である実施例１と比較例１で、リフロー炉を通した後、実装基板での半田接合の合格数の結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１より実施例１は両方の基板とも半田接合が５個中５個でき、比較例１では、反りやすい紙基材にフェノール樹脂を含浸させた基板では５個中２個、反りにくいガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させた基板でも５個中４個しか半田接合できなかった。
【００３４】
理由として以下のようなことが考えられる。
【００３５】
比較例１では、図６のように前記最下端部（３ａ）に実装基板の凸面が位置すると、前記最下端部（２ａ）に対する実装基板面（８）は、前記最下端部（３ａ）より下に位置することになり、その結果、前記最下端部（２ａ）が、実装基板面（８）より浮上がってしまい、半田接合できなくなったと考えられる。
【００３６】
次に、実装基板による差は、紙基材にフェノール樹脂を含浸させた基板とガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させた基板の曲げ強さが、それぞれ約１９０Ｎ／ｍｍ2と約５００Ｎ／ｍｍ2、ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させた基板の曲げ強さが２．６倍大きいため、ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させた基板が反りにくく、前記最下端部（２ａ）の浮上り量が少なくなるため半田接合の合格品の数が多くなったものと考えられる。
【００３７】
しかし、本発明の実施例1品は図２（ｃ）のように、前記下側接続端子（３）部分に実装基板（７）の凸面が位置した場合、前記最下端部（２ａ）と接続する実装基板面（８）は、前記最下端部（３ａ）より下に位置するが、前記最下端部（２ａ）は前記最下端部（３ａ）より下側に配置させてあるため、必ず実装基板面（８）に接触することになり半田接合が行なわれたと考えられる。
【００３８】
従って、本発明方法を利用すれば、実装基板が反りにくくあるいは反りやすい基板でも確実に半田接合でき半田不良をなくすことができる。
（実施例２）
電気二重層の電極保持容器（１８）の下面に接続した下側接続端子（３）を側面に取付けた事以外は、実施例１と同様な方法で電気二重層を作製した。
【００３９】
この結果、電極保持容器（１８）の下面に接続した下側電極端子（３）の厚み分がなくなり、電気二重層の厚みが薄くなる。
【００４０】
本発明の方法により、蓄電デバイスが薄型化できるため、デジタル機器の軽薄短小の傾向に沿うデバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明による蓄電デバイスの側面図
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）蓄電デバイスと実装基板との接触状態図
【図３】（ａ）（ｂ）蓄電デバイスと実装基板のランドとの接触状態図
【図４】本発明の実施例１の内部断面図
【図５】従来の蓄電デバイスと実装基板との接触状態図
【図６】従来の蓄電デバイスと実装基板との半田流れ図
【図７】従来の蓄電デバイスの半田時のズレ状態とランドの関係
【図８】従来の蓄電デバイス
【符号の説明】
【００４２】
１  蓄電デバイス
２  上側電極端子
２ａ  最下端部
３  下側電極端子
３ａ  最下端部
４  外装蓋
５  ガスケット
６  外装ケース
７  実装基板
８  実装基板面
９  半田
１０  ランド
１１、１２  リード端子
１５ａ  上側電極
１５ｂ  下側電極
１６  セパレータ
１７  導電性接着剤
１８  電極保持容器
【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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