(57)【要約】【課題】回路基板への半田付けのためにリフロー炉に投入された場合にフィルムパッケージの膨張及び変形を生じ難い電気化学デバイスを提供する。【解決手段】この電気化学デバイスは、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０の外周面側にエポキシ樹脂から成る耐熱層５０が配置されるとともに、耐熱層５０がフィルムパッケージ３０の外周面に接触しており、また、耐熱層５０の内部には粒状のポリスチレン（融点：２３０℃）から成る複数の吸熱体５１が分散して保持されている。このため、リフロー炉内の温度が例えば２６０℃まで上昇してその熱によって外装４０、耐熱層５０及び蓄電ユニットＬＢの温度が上昇する際に、耐熱層５０の内部に分散して保持されている複数の吸熱体５１が融点において融解するとともに、その融解熱によって耐熱層５０の温度上昇が遅くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネートフィルムを用いて形成されたフィルムパッケージと、フィルムパッケージ内に封入された蓄電素子及び電解質と、一端が蓄電素子に電気的に接続され他端がフィルムパッケージの外に導出された端子とを有する蓄電ユニットと、
熱硬化性プラスチックから成り蓄電ユニットのフィルムパッケージの外周面側に配置された耐熱層と、
２５０℃以下に融点を有する材料から成るとともに耐熱層の内部に分散して保持された複数の吸熱体とを備えた電気化学デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学デバイスであって、
耐熱層の内部に分散して保持された各吸熱体が、融点以上の温度になることにより耐熱層内のそれぞれの保持位置で融解し、融点以下の温度になることにより前記それぞれの保持位置で固相に戻るように構成されている。
【請求項３】
請求項１または２の何れかに記載の電気化学デバイスであって、
耐熱層が蓄電ユニットのフィルムパッケージの外周面に接触している。
【請求項４】
請求項１、２または３の何れかに記載の電気化学デバイスであって、
蓄電ユニットのフィルムパッケージ及び耐熱層を収容する外装をさらに備え、
複数の吸熱体を分散させた熱硬化性プラスチックをフィルムパッケージと外装との間に充填して硬化させることにより吸熱体が分散して保持された耐熱層が形成されている。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の何れかに記載の電気化学デバイスであって、
熱硬化性プラスチックから成り蓄電ユニットのフィルムパッケージの外に導出された端子に接触している端子保持部と、
２５０℃以下に融点を有する材料から成るとともに端子保持部の内部に分散して保持された複数の端子用吸熱体とをさらに備えている。
【請求項６】
請求項１、２、３または４の何れかに記載の電気化学デバイスであって、
熱硬化性プラスチックから成り蓄電ユニットのフィルムパッケージの外に導出された端子に接触している第１端子保持部と、
熱硬化性プラスチックから成り蓄電ユニットのフィルムパッケージの外に導出された端子に第１端子保持部よりも基端側で接触している第２端子保持部と、
２５０℃以下に融点を有する材料から成るとともに第１端子保持部の内部に分散して保持された複数の第１の端子用吸熱体と、
第１の端子用吸熱体よりも低い融点を有する材料から成るとともに第２端子保持部の内部に分散して保持された複数の第２の端子用吸熱体とをさらに備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子及び電解質がフィルムパッケージ内に封入された構造を備える電気化学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気化学デバイスの一例である電気二重層キャパシタ（図１２及び図１３参照）を用いて背景技術を説明する。また、この説明では、図１２における左、右、下、上、手前及び奥をそれぞれ前、後、左、右、上、及び下と称する。
【０００３】
この電気二重層キャパシタＲＢは、蓄電素子２１０と、蓄電素子２１０に電気的に接続された一対の端子２２０と、蓄電素子２１０及び電解質が封入されたフィルムパッケージ２３０とを備えている。
【０００４】
蓄電素子２１０は略矩形の上面視輪郭を有し、集電極層２１１、分極性電極層２１２及びセパレートシート２１３が所定順序で繰返し積層された層構造を有する。また、プラス電極として用いられる集電極層２１１の前縁の左側には矩形の端子接続部２１１ａが該集電極層２１１と一体に設けられ、マイナス電極として用いられる集電極層２１１の前縁の右側には矩形の端子接続部２１１ｂが該集電極層２１１と一体に設けられている。
【０００５】
各端子２２０は略矩形の上面視輪郭を有し、一方の端子２２０の後端は蓄電素子２１０の一方の端子接続部２１１ａに電気的に接続され、他方の端子２２０の後端は蓄電素子２１０の他方の端子接続部２１１ｂに電気的に接続されている。また、各端子２２０の前端部は蓄電素子２１０及び電解質を封入したフィルムパッケージ２３０の前端から突出している。各端子２２０は一般にアルミニウムや白金等の導電材から成る。
【０００６】
フィルムパッケージ２３０は略矩形の上面視輪郭を有し、例えばナイロンから成る外側耐熱層、アルミニウムから成るバリア層及びポリプロピレンから成るヒートシール層が順に積層されたラミネートフィルムを用いて形成されている。
【０００７】
蓄電素子２１０及び電解質をフィルムパッケージ２３０内に封入する際は、先ず、各端子２２０が接続された蓄電素子２１０を用意するとともに、所定サイズの矩形状ラミネートフィルムを用意する。続いて、ヒートシール層が上を向くようにラミネートフィルムを配置し、各端子２２０の前端部がフィルムの一端から突出するように蓄電素子２１０を該ラミネートフィルム上に載置する。
【０００８】
続いて、下側のフィルム端に上側のフィルム端が揃うようにラミネートフィルムを２つ折りにし、その左縁と右縁の所定幅範囲を適当な加熱器具を用いて加熱することにより、該左縁と右縁のヒートシール層を相互に熱融着させる。続いて、袋状となったラミネートフィルムの前側開放部分から電解質を注入し、ラミネートフィルムの前縁の所定幅範囲を適当な加熱器具を用いて加熱することにより、該前縁のヒートシール層を相互に熱融着させ、ラミネートフィルムから成るフィルムパッケージ２３０内に蓄電素子２１０及び電解質を封入する。
【０００９】
このような電気二重層キャパシタＲＢは、ラミネートフィルムから成るフィルムパッケージ２３０を用いて蓄電素子２１０及び電解質を封入しているので、電気二重層キャパシタＲＢ自体の軽量化や薄型化に有利である。一方、電子部品の回路基板への半田付けの際にリフロー炉が用いられることが多くなってきており、フィルムパッケージを用いて蓄電素子及び電解質を封入した電気化学デバイスもその対象になってきている。リフロー炉内の温度プロファイルは様々であるが、２５０℃以上になる場合も多く、また、フィルムパッケージを用いて蓄電素子及び電解質を封入した電気化学デバイスは小型で容積が小さいものが多いことから、リフロー半田付けを行う際にフィルムパッケージの内部もリフロー炉内の温度に近い温度になり、フィルムパッケージ内で電解質の一部が気化する。
【００１０】
この場合、前述の電気二重層キャパシタＲＢはフィルムパッケージ２３０がラミネートフィルムから成るので、電解質の一部の気化によってフィルムパッケージ２３０内の内圧が上昇し、該内圧の上昇によってフィルムパッケージ２３０に膨張及び変形が生じ得る（図１４参照）。また、前述の電気二重層キャパシタＲＢはフィルムパッケージ２３０がラミネートフィルムを折り曲げて縁部を熱融着することにより形成されているので、該内圧の上昇及びフィルムパッケージ２３０の膨張及び変形により、フィルムパッケージ２３０の縁部からの電解質の漏出も生じ得る。
【００１１】
さらに、リフロー炉への投入回数も１回だけと決まっているものでもなく、例えば、一般的な温度プロファイルを有するリフロー炉内に数回投入してもフィルムパッケージの膨張及び変形に基づく電解質の漏出が生じない耐熱性がこの種の電気二重層キャパシタに求められるようになってきている。
【００１２】
また、特許文献１には、フィルムパッケージの縁部を内側から熱硬化性プラスチックによって補強している電気二重層キャパシタが開示されているが、この場合でも、リフロー炉に投入された時のフィルムパッケージの内部の温度がリフロー炉内の温度と近くなることに変わりはなく、電解質の一部が気化することによりフィルムパッケージの縁部以外の部分に膨張及び変形が生じ、繰返しの膨張及び変形によってフィルムパッケージの破損による電解質の漏出が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−０６４２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回路基板への半田付けのためにリフロー炉に投入された場合にフィルムパッケージの膨張及び変形を生じ難い電気化学デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の電気化学デバイスは前記目的を達成するために、ラミネートフィルムを用いて形成されたフィルムパッケージと、フィルムパッケージ内に封入された蓄電素子及び電解質と、一端が蓄電素子に電気的に接続され他端がフィルムパッケージの外に導出された端子とを有する蓄電ユニットと、熱硬化性プラスチックから成り蓄電ユニットのフィルムパッケージの外周面側に配置された耐熱層と、２５０℃以下に融点を有する材料から成るとともに耐熱層の内部に分散して保持された複数の吸熱体とを備えている。
【００１６】
例えば、各吸熱体として融点が２３０℃の粒状のポリスチレンを用いるとともに、耐熱層の材料としてエポキシ樹脂を用いることが可能である。また、例えばフィルムパッケージを収容可能な直方体形状の熱硬化性プラスチック製外装を用意するとともに、端子が外装から上側に突出するように蓄電ユニットを外装内に収容し、硬化前のエポキシ樹脂に粒状のポリスチレンを混合するとともに、該エポキシ樹脂を外装の内壁とフィルムパッケージとの間に流し込んで硬化させることにより、複数の吸熱体を分散して保持するとともにフィルムパッケージの外周面側に配置された耐熱層を形成することができる。
【００１７】
この電気化学デバイスを回路基板にリフロー半田付けする場合は、外装にリフロー炉内の熱が加わり、この熱によって外装、耐熱層、フィルムパッケージ、蓄電素子及び電解質の温度が上昇する。
【００１８】
ここで、本発明では、フィルムパッケージの外周面側に熱硬化性プラスチックから成る耐熱層が配置されるとともに、耐熱層がフィルムパッケージの外周面側に配置されており、また、耐熱層の内部には例えば粒状のポリスチレンから成り融点が２３０℃の複数の吸熱体が分散して保持されている。このため、リフロー炉内の温度が例えば２６０℃まで上昇してその熱によって耐熱層及び蓄電ユニットの温度が上昇する際に、耐熱層の内部に分散して保持されている各吸熱体が融点において融解するとともに、その融解熱によって耐熱層の温度上昇が遅くなる。即ち、リフロー炉内の熱によってフィルムパッケージに封入されている電解質の一部が気化すると、該気化によってフィルムパッケージ内の内圧が上昇するとともに、該内圧の上昇によってフィルムパッケージに膨張及び変形が生じ得るが、フィルムパッケージに封入されている蓄電素子及び電解質の温度上昇を遅くすることにより、電解質の気化を極力防止することができ、フィルムパッケージの膨張及び変形を低減または防止することができる。
【００１９】
また、複数の吸熱体が耐熱層の内部に分散して保持されているので、吸熱体の各粒は融点以上の温度になると耐熱層内のそれぞれの保持位置で融解し、融点以下の温度になると前記それぞれの保持位置で固相に戻る。一方、耐熱層自体は熱硬化性プラスチックから成るので、耐熱層自体はリフロー炉内の熱によって変形することがない。このため、各吸熱体が融点以上の温度及び融点以下の温度に繰返しなった場合でも、耐熱層とフィルムパッケージとの位置関係や耐熱層内における各吸熱体の保持位置が変化しない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電気化学デバイスは、回路基板への半田付けのためにリフロー炉に投入された場合でもフィルムパッケージの膨張及び変形を生じ難いので、例えば一般的な温度プロファイルを有するリフロー炉内に数回投入される場合でも、フィルムパッケージの膨張及び変形による電解質の漏出を防止可能であり、該電解質の漏出によって電気化学デバイスの機能が低下する等の不具合を回避可能である。また、各吸熱体が融点以上の温度及び融点以下の温度に繰返しなった場合でも、耐熱層とフィルムパッケージとの位置関係や耐熱層内における各吸熱体の保持位置が変化しないので、例えばリフロー炉内に数回投入される場合でも、フィルムパッケージの膨張及び変形による電解質の漏出を安定して防止可能である。
【００２１】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態の電気化学デバイスの側面断面図
【図２】一方のカバーに載置された蓄電ユニットの上面図
【図３】各カバー内に蓄電ユニットを収容する際の組立方法を示す図
【図４】耐熱層が成形された状態の電気化学デバイスの側面断面図
【図５】第２端子保持部が成形された状態の電気化学デバイスの側面断面図
【図６】第１端子保持部が成形された状態の電気化学デバイスの側面断面図
【図７】評価結果を示す表
【図８】本発明の第２実施形態の電気化学デバイスの側面断面図
【図９】本発明の第３実施形態の電気化学デバイスの側面断面図
【図１０】本発明の第４実施形態の電気化学デバイスの側面断面
【図１１】第４実施形態の変形例を示す電気化学デバイスの側面断面
【図１２】従来の電気化学デバイスの上面図
【図１３】従来の電気化学デバイスの側面断面図
【図１４】従来の電気化学デバイスのフィルムパッケージが膨張した状態を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を引用して発明を実施するための形態を説明するが、以下の説明中の方向の説明は図１〜３に示した前、後、上、下、左、及び右の方向に準ずる。
【００２４】
［第１実施形態］
図１〜図７は本発明の第１実施形態を示す。この電気化学デバイスは、蓄電素子１０と、蓄電素子１０に電気的に接続された一対の端子２０と、蓄電素子１０及び電解質（図示せず）が封入されたフィルムパッケージ３０と、フィルムパッケージ３０を覆うように形成された外装４０と、フィルムパッケージ３０と外装４０との間に設けられた耐熱層５０と、フィルムパッケージ３０から導出された各端子２０に接触している第１端子保持部６０と、フィルムパッケージの外に導出された各端子２０に第１端子保持部６０よりも基端側で接触している第２端子保持部７０とを備えている。また、蓄電素子１０、各端子２０及びフィルムパッケージ３０によって蓄電ユニットＬＢが構成されている。
【００２５】
蓄電素子１０は略矩形の上面視輪郭を有し、集電極層１１、分極性電極層１２、セパレートシート１３、分極性電極層１４及び集電極層１５が同順序で上から下に向かって積層された構造を有する。集電極層１１，１５はアルミニウムや白金等の導電材から成り、その厚さは５〜５０μｍである。また、分極性電極層１２，１４はＰＡＳ（ポリアセン系有機半導体）や活性炭等の活物質から成り、その厚さは１０〜１００μｍである。さらに、セパレートシート１３はセルロース系フィルムやプラスチック系フィルム等のイオン透過フィルムから成り、その厚さは１０〜５０μｍである。
【００２６】
また、一方極性として用いられる集電極層１１の前縁の左側には矩形状の端子接続部１１ａが該集電極層１１と一体に設けられ、他方極性として用いられる集電極層１５の前縁の右側には矩形状の端子接続部１５ａが該集電極層１５と一体に設けられている。本実施形態では５層構造の蓄電素子１０を示したが、集電極層、分極性電極層及びセパレートシートが所定の順序で積層されていれば、その層数は適宜増加可能である。
【００２７】
各端子２０は略矩形の上面視輪郭を有し、一方の端子２０の後端は蓄電素子１０の一方の端子接続部１１ａに接続され、他方の端子２０の後端は蓄電素子１０の他方の端子接続部１５ａに接続されている。各端子２０はアルミニウムや白金等の導電材から成り、その厚さは５０〜１５０μｍである。また、各端子２０の前端には半田付けのために錫や金等の金属膜がメッキにより形成されている。
【００２８】
フィルムパッケージ３０は略矩形の上面視輪郭を有し、例えばナイロンから成る外側耐熱層、アルミニウムから成るバリア層及びポリプロピレンから成るヒートシール層が順に積層されたラミネートフィルムを用いて形成されている。外側耐熱層は１０〜５０μｍの厚さを有し、バリア層は１０〜５０μｍの厚さを有し、ヒートシール層は３０〜５０μｍの厚さを有する。
【００２９】
蓄電素子１０及び電解質をフィルムパッケージ３０内に封入する際は、先ず、各端子２０が接続された蓄電素子１０を用意するとともに、所定サイズの矩形状ラミネートフィルムを用意する。続いて、ヒートシール層が上を向くようにラミネートフィルムを配置し、各端子２０の前端部がフィルムの一端から突出するように蓄電素子１０をラミネートフィルム上に載置する。
【００３０】
続いて、下側のフィルム端に上側のフィルム端が揃うようにラミネートフィルムを２つ折りにし、その後縁及び前縁の所定幅範囲を適当な加熱器具を用いて加熱することにより、該後縁及び前縁のヒートシール層が相互に熱融着し、後側封止部３０ａ及び前側封止部３０ｂが形成されている。本実施形態の場合、前側封止部３０ｂの一部を通過して各端子２０がラミネートフィルムの外側に導出されている。
【００３１】
続いて、袋状となったラミネートフィルムの左側開放部分から電解質（例えば硼弗化トリエチルメチルアンモニウムを溶媒であるプロピレンカーボネートに加えた液状のものやこれにポリアクリロニトリル等を加えてゲル状にしたもの）を注入し、ラミネートフィルムの左縁の所定幅範囲を適当な加熱器具を用いて加熱することにより、該左縁のヒートシール層が相互に熱融着して左側封止部３０ｃを形成し、ラミネートフィルムから成るフィルムパッケージ３０内に蓄電素子１０及び電解質が封入される。
【００３２】
外装４０は、図３に示すように、一対のケース４１を上下方向に接合することにより形成されている。各ケース４１は蓄電素子１０と各端子２０とフィルムパッケージ３０とから成る蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０を収容するための凹状部４１ａを有し、凹状部４１ａ内の前端側には凹状部４１ａを前後方向に仕切る仕切部４１ｂが設けられている。また、各ケース４１の凹状部４１ａ内には円柱状の突起部４１ｃが設けられ、突起部４１ｃの略中央にはケース４１を上下方向に貫通する貫通孔４１ｄが設けられている。また、例えば公知のエポキシ樹脂を所定の金型内で成形することにより各ケース４１が成形されている。
【００３３】
耐熱層５０の成形を行う場合は、先ず、図３に示すように各ケース４１の間に蓄電素子１０と各端子２０とフィルムパッケージ３０とから成る蓄電ユニットＬＢを配置するとともに、２つのケース４１を周知のエポキシ樹脂系接着剤等を用いて上下方向に接合する。これにより、蓄電ユニットＬＢの前側封止部３０ｂが各ケース４１の仕切部４１ｂによって上下方向に移動規制されるとともに、後側封止部３０ａが各ケースの後端部分によって上下方向に移動規制され、また、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０の略中央部分が各ケース４１の突起部４１ｃによって上下方向に移動規制される。続いて、エポキシ樹脂の主剤に外径が０．３μｍ程度のポリスチレン（融点：２３０℃）の粒から成る複数の吸熱体５１を３０重量％の混合比で混合した後、該主剤に硬化剤を混合し、該エポキシ樹脂を各ケース４１の中空部４１ａの仕切壁４１ｂよりも後側の範囲に充填するとともに、該エポキシ樹脂を所定の条件（例えば１００℃以下での加熱）で硬化させる。これにより、図４に示すように、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０の外周面側にエポキシ樹脂から成る耐熱層５０が形成され、耐熱層５０がフィルムパッケージ３０の外周面に接触した状態となる。また、エポキシ樹脂から成る耐熱層５０の内部にポリスチレンの粒から成る複数の吸熱体５１が分散して存在することになり、即ち吸熱体５１が耐熱層５０の内部に分散して保持された状態となる。尚、本実施形態では、各ケース４１を接合した後に凹状部４１ａ内にエポキシ樹脂を充填したものを示したが、各ケース４１の凹状部４１ａ内に予めエポキシ樹脂を充填しておき、その後に各ケース４１を接合することも可能である。
【００３４】
また、図４のように耐熱層５０が形成された後、図５に示すように、各ケース４１の中空部４１ａにおける仕切部４１ｂよりも前側の範囲に第２端子保持部７０が形成される。第２端子保持部７０の形成を行う場合は、エポキシ樹脂の主剤に外径が０．３μｍ程度の変性ポリプロピレン（融点：１２０℃）の粒から成る複数の第２の端子用吸熱体７１を３０重量％の混合比で混合した後、該主剤に硬化剤を混合し、該エポキシ樹脂を各ケース４１の中空部４１ａの仕切壁４１ｂよりも前側の範囲に流し込むとともに、該エポキシ樹脂を所定の条件（例えば１００℃以下での加熱）で硬化させる。これにより、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０から突出している各端子２０の基端側が互いに対する移動が規制されるように第２端子保持部７０によって保持され、第２端子保持部７０が各端子２０の基端側に接触した状態となる。また、エポキシ樹脂から成る第２端子保持部７０の内部に変性ポリプロピレンの粒から成る複数の第２の端子用吸熱体７１が分散して存在することになり、即ち第２の端子用吸熱体７１が第２端子保持部７０の内部に分散して保持された状態となる。
【００３５】
また、図５のように第２端子保持部７０が形成された後、図６に示すように、各ケース４１の中空部４１ａにおける第２端子保持部７０よりも前側の範囲に第１端子保持部６０が形成される。第１端子保持部６０の形成を行う場合は、エポキシ樹脂の主剤に外径が０．３μｍ程度のポリプロピレン（融点：１７０℃）の粒から成る複数の第１の端子用吸熱体６１を３０重量％の混合比で混合した後、該主剤に硬化剤を混合し、該エポキシ樹脂を各ケース４１の中空部４１ａの第２端子保持部７０よりも前側の範囲に流し込むとともに、該エポキシ樹脂を所定の条件（例えば１００℃以下での加熱）で硬化させる。これにより、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０から突出している各端子２０の第２端子保持部７０に保持されている部分よりも先端側が互いに対する移動が規制されるように第１端子保持部６０によって保持され、第１端子保持部６０が各端子２０に接触した状態となる。また、エポキシ樹脂から成る第１端子保持部６０の内部にポリプロピレンの粒から成る複数の第１の端子用吸熱体６１が分散して存在することになり、第１の端子用吸熱体６１が第１端子保持部６０の内部に分散して保持された状態となる。
【００３６】
また、図６のように第１端子保持部６０が形成された後、図１に示すように、各ケース４１の中空部４１ａにおける第１端子保持部６０よりも前側の範囲にエポキシ樹脂等の熱硬化性プラスチックから成るカバー層８０が形成される。
【００３７】
この電気化学デバイスを回路基板にリフロー半田付けする場合は、各端子２０の前側部分を必要に応じて折り曲げてから、各端子２０をクリーム半田を介して回路基板の電極パッド上に配置するとともに、チップコンデンサやチップレジスタ等の電子部品の外部電極をクリーム半田を介して回路基板の電極パッド上に配置した後、回路基板をリフロー炉に投入する。
【００３８】
回路基板上の電気化学デバイスにはリフロー半田付けの温度プロファイルに応じた熱が加わり、これにより各端子２０が半田を介して電極パッドに電気的に接合される。半田成分に応じて多少変化するが、半田が鉛フリー半田から成る場合のリフロー炉内の最高温度は概ね２４０〜２６０℃である。この時、この電気化学デバイスの外装４０の表面にはリフロー半田付けの温度プロファイルに沿った温度変化が加わる。
【００３９】
ここで、本実施形態では、フィルムパッケージ３０の外周面側にエポキシ樹脂から成る耐熱層５０が配置され、耐熱層５０の内部には粒状のポリスチレンから成る複数の吸熱体５１が分散して保持されている。このため、リフロー炉内の温度が例えば２６０℃まで上昇してその熱によって外装４０、耐熱層５０及び蓄電ユニットＬＢの温度が上昇する際に、耐熱層５０の内部に分散して保持されている複数の吸熱体５１が融点（２３０℃）において融解するとともに、その融解熱によって耐熱層５０の温度上昇が遅くなる。即ち、フィルムパッケージ３０に封入されている電解質、例えばプロピレンカーボネート（沸点：約２４０℃）の気化を極力防止することができ、フィルムパッケージ３０の膨張及び変形を低減または防止することができる。
【００４０】
また、耐熱層５０はフィルムパッケージ３０の外周面側に配置されるとともにフィルムパッケージ３０に接触しているので、各端子２０から伝わる熱によってフィルムパッケージ３０内の蓄電素子１０及び電解質の温度が上昇する場合でも、各吸熱体５１の融解によってフィルムパッケージ３０に封入されている蓄電素子１０及び電解質の温度上昇も遅くなる。即ち、フィルムパッケージ３０に封入されている電解質の気化を極力防止する上でより有利であり、フィルムパッケージ３０の膨張及び変形を効果的に低減または防止することができる。
【００４１】
従って、本実施形態の電気化学デバイスは、回路基板への半田付けのためにリフロー炉に投入された場合でもフィルムパッケージ３０の膨張及び変形を生じ難いので、例えばリフロー炉内に数回投入される場合でも、フィルムパッケージ３０の膨張及び変形による電解質の漏出を防止可能であり、該電解質の漏出によって電気化学デバイスの機能が低下する等の不具合を回避可能である。
【００４２】
また、本実施形態では、耐熱層５０がフィルムパッケージ３０を全周に亘って覆うように形成されているので、耐熱層５０の剛性によってもフィルムパッケージ３０の膨張及び変形を防止することができる。
【００４３】
また、複数の吸熱体５１が耐熱層５０の内部に分散して保持されているので、各吸熱体５１は融点以上の温度に加熱されると耐熱層５０内のそれぞれの保持位置で融解し、融点以下の温度に冷却されると前記それぞれの保持位置で固相に戻る。一方、耐熱層５０自体は熱硬化性プラスチックから成るので、耐熱層５０自体はリフロー炉内の熱によって変形することがない。このため、各吸熱体５０に繰返し吸熱及び放熱が生じた場合でも、耐熱層５０とフィルムパッケージ３０との位置関係や接触状態は変化せず、また、耐熱層５０内における各吸熱体５１の保持位置も変化しないので、フィルムパッケージ３０の膨張及び変形による電解質の漏出を安定して防止可能である。
【００４４】
さらに、各吸熱体５１は外径が０．３μｍの粒状であることから、仮に一部の吸熱体５１の表面の一部分が耐熱層５０の表面に露出している場合でも、融解した各吸熱体５１が耐熱層５０の前記それぞれの保持位置に保持され易く、融解した各吸熱体５１が耐熱層５０から漏出することを防止可能である。即ち、各吸熱体５１が融解した場合でも耐熱層５０からの吸熱体の漏出を防止可能であることから、融解した各吸熱体５１が付着することによる電気化学デバイスや回路基板の機能低下を防止する上で有利である。尚、各吸熱体５１が粒状の場合であっても、または他の形状を有する場合であっても、各吸熱体５１の最大外径、最大幅、最大長さ、最大幅または最大太さが０．３ｍｍ以下であれば、各吸熱体５１が融解した場合でも耐熱層５０からの吸熱体の漏出を防止可能である。また、各吸熱体５１が粒状ではなく他の形状を有する場合でも、各吸熱体５１の最大外径、最大幅、最大長さ、最大幅または最大太さに拘わらずに融解による耐熱層の温度上昇の抑制が可能である。
【００４５】
また、複数の吸熱体５１を分散させたエポキシ樹脂をフィルムパッケージ３０と外装４０との間に充填して硬化させることにより、吸熱体５１が分散して保持された耐熱層５０が形成されている。このため、蓄電ユニットＬＢの形状や寸法、特にフィルムパッケージ３０の形状や寸法にばらつきがあり、また、外装４０の各ケース４１の寸法にばらつきがある場合でも、各ケース４１を互いに確実に接合することができるとともに、耐熱層５０をフィルムパッケージ３０の外周面に確実に接触させることができ、フィルムパッケージ３０に封入されている蓄電素子１０及び電解質の温度上昇を防止する上で極めて有利である。
【００４６】
また、フィルムパッケージ３０の外に導出された各端子２０に接触するように第１端子保持部６０及び第２端子保持部７０が設けられ、各端子保持部６０，７０の内部には粒状の変性ポリエチレンまたはポリエチレンから成る複数の端子用吸熱体６１，７１が分散して保持されている。このため、リフロー炉内の温度が例えば２６０℃まで上昇してその熱によって各端子２０の温度が上昇する際に、各端子保持部６０，７０の内部に分散して保持されている複数の吸熱体６１，７１が融点において融解するとともに、その融解熱によって各端子保持部６０，７０の温度上昇が遅くなり、各端子保持部６０，７０に接触している各端子２０の温度上昇も遅くなる。即ち、各端子２０の後端はフィルムパッケージ３０内に配置されており、蓄電素子１０及び電解質と接触しているので、各端子２０がリフロー炉内の温度と同等の温度まで上昇すると、各端子２０に接触している蓄電素子１０及び電解質もリフロー炉内の温度と同等の温度まで上昇することになるが、各吸熱体６１，７１の融解熱によって各端子２０の温度上昇が遅くなるので、フィルムパッケージ３０に封入されている蓄電素子１０及び電解質の温度上昇を防止する上で極めて有利である。
【００４７】
また、フィルムパッケージ３０の外に導出された各端子２０に接触している第１端子保持部６０と、第１端子保持部６０よりも基端側で各端子２０に接触している第２端子保持部７０とを有し、第１端子保持部６０の内部には粒状のポリエチレン（融点：１７０℃）から成る複数の第１の端子用吸熱体６１が分散して保持され、第２端子保持部７０の内部には粒状の変性ポリエチレン（融点：１２０℃）から成る複数の第２の端子用吸熱体７１が分散して保持されている。このため、リフロー炉内の温度が例えば２６０℃まで上昇してその熱によって各端子２０の温度が上昇する際に、先ず各端子２０の温度が１２０℃程度になった際に第２の端子用吸熱体７１が融解し、続いて各端子２０の温度が１７０℃程度になった際に第１の端子用吸熱体６１が融解し、それぞれの融解熱によって各端子２０の温度上昇が遅くなる。即ち、各端子２０における蓄電素子１０及び電解質に近い側の温度上昇をより効果的に抑制することができる。
【００４８】
また、図７は、耐熱層５０及び各端子保持部６０，７０に吸熱体５１，６１，７１を入れたもの（実施例１及び２）と入れないもの（比較例１）との差を評価した結果である。実施例１は前記第１実施形態の構成を有する電気化学デバイスであり、実施例２は前記第１実施形態において各吸熱体５１をポリスチレン（融点２３０℃）からポリプロピレン（融点１７０℃）に変更したものであり、比較例１は第１実施形態において耐熱層５０及び各端子保持部６０，７０に吸熱体５１，６１，７１を入れていないものである。また、図７において、リフロー炉投入後の値は最高で２８０℃に達する温度プロファイルのリフロー炉に５分間投入した後の測定結果であり、インピーダンスの値は各電気化学デバイスの各端子２０間に１ｋＨｚの電流を印加した際のインピーダンスの測定値である。
【００４９】
これにより、耐熱層５０に融点が２３０℃の吸熱体５１を入れた場合と融点が１７０℃の吸熱体５１を入れた場合の両方において、リフロー炉に投入した後に電解質の漏れは認められず、静電容量及びインピーダンスの測定結果に殆んど変化は認められなかったが、耐熱層５０及び各端子保持部６０，７０に吸熱体５１，６１，７１を入れていない比較例１の場合は、リフロー炉に投入した後に電解質の漏れが認められ、静電容量が測定不能になるとともに、インピーダンスの測定結果にも大きな変化があらわれた。
【００５０】
尚、本実施形態では、第１及び第２端子保持部６０，７０を設けたものを示したが、何れか一方だけを設けることも可能であり、この場合でも各端子２０の温度上昇を遅くすることが可能である。
【００５１】
また、本実施形態では、第１端子保持部６０よりも前側にカバー層８０を形成したものを示したが、カバー層８０を省くことも可能である。
【００５２】
尚、本実施形態では、各吸熱体５１，６１，７１に異なる種類の熱可塑性プラスチックを用い、耐熱層５０と各端子保持部６０，７０とを別体に形成したものを示したが、各吸熱体５１，６１，７１に同一種類の熱可塑性プラスチックを用いることも可能であり、各吸熱体５１，６１，７１に複数種類の熱可塑性プラスチックを混合して用いることも可能であり、耐熱層５０と各端子保持部６０，７０の何れか一方または両方とを一体に形成することも可能である。
【００５３】
［第２実施形態］
図８は本発明の第２実施形態を示す。この電気化学デバイスは第１実施形態と同じ蓄電ユニットＬＢと、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０を覆うように形成された外装１００と、フィルムパッケージ３０と外装１００との間に設けられた耐熱層１１０とを備えている。
【００５４】
外装１００は例えば公知のエポキシ樹脂を所定の金型で成形して成り、直方体形状を有するとともに上方に開口している。また、外装１００内には蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０を収容するための中空部１００ａが形成され、また、外装１００の内壁には第１実施形態の外装４０の各突起部４１ｃと同等の機能を有する一対の突起部１００ｂが設けられている。
【００５５】
耐熱層１１０の成形を行う場合は、先ず、各端子２０が外装１００の開口部から突出するように外装１００内に蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０を配置する。続いて、エポキシ樹脂の主剤に外径が０．３μｍ程度のポリスチレン（融点：２３０℃）の粒から成る複数の吸熱体１１１を３０重量％の混合比で混合した後、該主剤に硬化剤を混合し、該エポキシ樹脂を外装１００とフィルムパッケージ３０との間に充填するとともに、該エポキシ樹脂を所定の条件（例えば１００℃以下での加熱）で硬化させる。ここで、耐熱層１１０は各端子２０の基端部に接触するように成形される。これにより、図８に示すように、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０の外周面側にエポキシ樹脂から成る耐熱層１１０が形成され、耐熱層１１０がフィルムパッケージ３０の外周面及び各端子２０に接触した状態となる。また、エポキシ樹脂から成る耐熱層１１０の内部にポリスチレンの粒から成る複数の吸熱体１１１が分散して存在することになり、即ち吸熱体１１１が耐熱層１１０の内部に分散して保持された状態となる。
【００５６】
また  耐熱層１１０が形成された後、図８に示すように、外装１００の開口部にエポキシ樹脂等の熱硬化性プラスチックから成るカバー層１２０が形成される。
【００５７】
この電気化学デバイスであっても、第１実施形態の電気化学デバイスと同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
尚、本実施形態では耐熱層１１０が各端子２０に接触しているものを示したが、耐熱層１１０が各端子２０に接触していない場合でも、耐熱層１１０がフィルムパッケージ３０の外周面側に配置されていれば、耐熱層１１０の各吸熱体１１１によってフィルムパッケージ３０の膨張及び変形による電解質の漏出を防止可能である。
【００５９】
また、耐熱層１１０がフィルムパッケージ３０の外周面に接触していれば、耐熱層１１０の各吸熱体１１１によってフィルムパッケージ３０の膨張及び変形による電解質の漏出をより効果的に防止可能である。
【００６０】
［第３実施形態］
図９は本発明の第３実施形態を示す。この電気化学デバイスは第１実施形態と同じ蓄電ユニットＬＢと、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０を覆うように形成された外装１３０と、フィルムパッケージ３０と外装１３０との間に設けられた耐熱層１４０とを備えている。
【００６１】
外装１３０は例えばナイロン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、の一種類または二種類以上の材質から成る外側耐熱層、アルミニウムから成るバリア層、及びナイロン、ＰＦＡ、ＰＥＥＫ、ポリプロピレンの一種類または二種類以上の材質から成るヒートシール層が順に積層されたラミネートフィルムを用いて形成されている。外側耐熱層は１０〜５０μｍの厚さを有し、バリア層は１０〜５０μｍの厚さを有し、ヒートシール層は３０〜５０μｍの厚さを有する。
【００６２】
外装１３０内に耐熱層１４０を形成する際は、先ず、所定サイズの矩形状ラミネートフィルムを用意し、続いて、各端子２０の前端部がフィルムの一端から突出するように蓄電ユニットＬＢをラミネートフィルム上に載置する。
【００６３】
続いて、下側のフィルム端に上側のフィルム端が揃うようにラミネートフィルムを２つ折りにし、その左縁及び右縁の所定幅範囲を適当な加熱器具を用いて加熱することにより該左縁及び右縁のヒートシール層を相互に熱融着させる。
【００６４】
続いて、エポキシ樹脂の主剤に外径が０．３μｍ程度のポリスチレン（融点：２３０℃）の粒から成る複数の吸熱体１４１を３０重量％の混合比で混合した後、該主剤に硬化剤を混合し、袋状となったらラミネートフィルムの上側開放部分から該エポキシ樹脂を流し込むとともに、ラミネートフィルムの上側開放部分を封止し、該エポキシ樹脂を所定の条件（例えば１００℃以下での加熱）で硬化させる。これにより、図９に示すように、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０の外周面側にエポキシ樹脂から成る耐熱層１４０が形成され、耐熱層１４０がフィルムパッケージ３０の外周面に接触した状態となる。また、エポキシ樹脂から成る耐熱層１４０の内部にポリスチレンの粒から成る複数の吸熱体１４１が分散して存在することになり、即ち吸熱体１４１が耐熱層１４０の内部に分散して保持された状態となる。
【００６５】
この電気化学デバイスであっても、第１実施形態の電気化学デバイスと同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
尚、本実施形態では耐熱層１４０が各端子２０に接触しているものを示したが、耐熱層１４０が各端子２０に接触していない場合でも、耐熱層１４０の吸熱体１４１によってフィルムパッケージ３０の膨張及び変形による電解質の漏出を防止可能である。
【００６７】
尚、第１〜第３実施形態では、外装４０，１００，１３０内に耐熱層５０，１１０，１４０が設けられ、耐熱層５０，１１０，１４０内に吸熱体５１，１１１，１４１が分散して保持されているものを示したが、例えば第３実施形態において外装１３０を設ける代わりに耐熱層１４０の外周面をエポキシ樹脂等の熱硬化性プラスチックによって被覆することも可能であり、また、単に外装１３０を省いた構成とすることも可能であり、これらの場合でも第１〜第３実施形態の電気化学デバイスと同様の作用効果を得ることができる。
【００６８】
また、第１〜第３実施形態では、耐熱層５０，１１０，１４０がフィルムパッケージ３０の大部分に接触しているものを示したが、耐熱層５０，１１０，１４０がフィルムパッケージ３０の外周面の３０％以上の範囲に接触している場合、第１〜第３実施形態の電気化学デバイスと同様に効率的にフィルムパッケージ３０の膨張及び変形による電解質の漏出を防止することができ、耐熱層５０，１１０，１４０がフィルムパッケージ３０の外周面の５０％以上の範囲に接触していることがより好ましい。
【００６９】
［第４実施形態］
図１０は本発明の第４実施形態を示す。この電気化学デバイスは第１実施形態と同じ蓄電ユニットＬＢと、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０を覆うように形成された外装１５０と、フィルムパッケージ３０と外装１５０との間に設けられた耐熱層１６０とを備えている。
【００７０】
外装１５０は例えば公知のエポキシ樹脂を所定の金型で成形して成り、直方体形状を有するとともに上方に開口している。
【００７１】
耐熱層１６０は、例えばエポキシ樹脂の主剤に外径が０．３μｍ程度のポリスチレン（融点：２３０℃）の粒から成る複数の吸熱体１６１を３０重量％の混合比で混合した後、該主剤に硬化剤を混合し、該エポキシ樹脂を所定の金型内で硬化させることにより成形されている。これにより、エポキシ樹脂から成る耐熱層１６０の内部にポリスチレンの粒から成る複数の吸熱体１６１が分散して存在することになり、即ち吸熱体１６１が耐熱層１６０の内部に分散して保持された状態となる。また、耐熱層１６０は直方体形状を有するとともに上方に開口しており、蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０の部分を収容可能に形成されている。
【００７２】
この電気化学デバイスを製造する場合は、図１０に示すように、先ず外装１５０内に耐熱層１６０を収容し、外装１５０と耐熱層１６０とを例えばエポキシ樹脂系の接着剤で接着する。続いて、各端子２０が外装１５０及び耐熱層１６０の開口部から突出するように耐熱層１６０内に蓄電ユニットＬＢのフィルムパッケージ３０を配置し、外装１５０及び耐熱層１６０の開口部を閉鎖するようにエポキシ樹脂等の熱硬化性プラスチックから成るカバー層１７０を形成する。ここで、フィルムパッケージ３０の外周面と耐熱層１６０の内周面とは接触していても良く、接触していなくても良い。
【００７３】
この電気化学デバイスであっても、フィルムパッケージ３０の外周面側にエポキシ樹脂から成る耐熱層１６０が配置され、耐熱層１６０の内部には粒状のポリスチレンから成る複数の吸熱体１６１が分散して保持されている。このため、リフロー炉内の温度が例えば２６０℃まで上昇してその熱によって外装１５０、耐熱層１６０及び蓄電ユニットＬＢの温度が上昇する際に、耐熱層１６０の内部に分散して保持されている複数の吸熱体１６１が融点（２３０℃）において融解するとともに、その融解熱によって耐熱層１６０の温度上昇が遅くなる。即ち、フィルムパッケージ３０に封入されている電解質、例えばプロピレンカーボネート（沸点：約２４０℃）の気化を極力防止することができ、フィルムパッケージ３０の膨張及び変形を低減または防止することができる。
【００７４】
尚、本実施形態では外装１５０を設けたものを示したが、図１１のように外装１５０を省くことも可能であり、この場合、カバー層１７０は耐熱層１６０の開口部を閉鎖するように形成される。このように外装１５０を省く場合でも前述と同様の作用効果を達成可能である。
【００７５】
また、図１０において外装１５０内にポリスチレンの粒から成る複数の吸熱体を分散して保持させることも可能であり、この場合は外装１５０も耐熱層として機能する。さらに、図１０において耐熱層１６０を省き、フィルムパッケージ３０の外周面と外装１５０の内周面との隙間を小さくし、外装１５０内にポリスチレンの粒から成る複数の吸熱体を分散して保持させることも可能であり、この場合でも外装１５０が耐熱層として機能する。さらに、図１０においてカバー層１７０にポリスチレンの粒から成る複数の吸熱体を分散して保持させることも可能であり、この場合はカバー層１７０が複数の端子用吸熱体が分散して保持された端子保持部として機能する。
【００７６】
また、本実施形態では耐熱層１６０によってフィルムパッケージ３０の全体が覆われている。これに対し、本実施形態のように蓄電素子１０を構成する集電極層１１，１５、分極性電極層１２，１４、及びセパレートシート層１３等の各層が所定方向に積層されている積層構造を有する場合、該積層方向の両側から見た時（図１１におけるＡ方向及びＢ方向の両方から見た時）のフィルムパッケージ３０の総面積のうち５０％以上の面積範囲が耐熱層１６０によって覆われていれば、第４実施形態に記載した前述と同様の作用効果を達成可能である。例えば、耐熱層１６０がフィルムパッケージ３０における前記積層方向の一方の側のみに設けられており、例えば図１１におけるＡ方向から見た時にフィルムパッケージ３０の全体が耐熱層１６０によって覆われており、Ｂ方向から見た時にはフィルムパッケージ３０が耐熱層１６０によって全く覆われていない場合には、フィルムパッケージ３０の総面積のうち５０％の面積範囲が耐熱層１６０によって覆われていることになる。また、前記積層方向の両側から見た場合におけるフィルムパケージ３０の総面積のうち７０％以上の面積範囲が耐熱層１６０によって覆われていることが好ましい。
【００７７】
また、第１〜第４施形態では、３層構成のラミネートフィルムを用いて形成されたフィルムパッケージ３０を示したが、ヒートシール層を片面に有するラミネートフィルムであれば３層構成以外のラミネートフィルムを用いることも可能であり、この場合でも第１〜第４実施形態の電気化学デバイスと同様の作用効果を得ることができる。
【００７８】
尚、第１〜第４実施形態では、各耐熱層５０，１１０，１４０，１６０及び各端子保持部６０，７０がエポキシ樹脂から成り、各吸熱体５１，１１１，１４１，１６１がポリスチレン（融点：２３０℃）から成り、各第１の端子用吸熱体６１が変性ポリプロピレン（融点：１２０℃）から成り、各第２の端子用吸熱体７１がポリプロピレン（融点：１７０℃）から成り、各耐熱層５０，１１０，１４０，１６０及び各端子保持部６０，７０のエポキシ樹脂を例えば１００℃以下で硬化させるものを示したが、エポキシ樹脂の代わりに他の公知の熱硬化性プラスチックを用いるもとともに、各吸熱体５１，６１，７１，１１１，１４１，１６１に他の公知の熱可塑性プラスチックや安息香酸（融点：１２０℃）等の公知の有機化合物を用いる場合でも、該熱硬化性プラスチックの硬化温度よりも各吸熱体５１，６１，７１，１１１，１４１，１６１の融点が高く、且つ、各吸熱体５１，６１，７１，１１１，１４１，１６１の融点が２５０℃以下であれば、第１〜第４実施形態の電気化学デバイスと同様の作用効果を得ることができる。尚、各吸熱体５１，６１，７１，１１１，１４１，１６１の融点を電解質に使用する有機溶媒の沸点以下に設定することがより好ましい。
【００７９】
また、第１〜第４実施形態では、各耐熱層５０，１１０，１４０，１６０及び各端子保持部６０，７０に吸熱体５１，６１，７１，１１１，１４１，１６１を３０重量％の混合比で混合したものを示したが、各耐熱層５０，１１０，１４０，１６０及び各端子保持部６０，７０を形成する熱硬化性プラスチックに複数の吸熱体５１，６１，７１，１１１，１４１，１６１が分散して保持されることにより、第１〜第４実施形態の電気化学デバイスと同様の作用効果を得ることができるので、吸熱体が分散して保持される範囲において該混合比を適宜設定することが可能である。
【００８０】
尚、第１〜第４実施形態では、各吸熱体５１，６１，７１，１１１，１４１，１６１がポリスチレン等の熱可塑性プラスチックの粒から成るものを示したが、各吸熱体５１，６１，７１，１１１，１４１，１６１として粉状、針形状等の他の形状の熱可塑性プラスチックや有機化合物を用いることも可能であり、この場合でも第１〜第４実施形態の電気化学デバイスと同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタやレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等の蓄電素子及び電解質がフィルムパッケージに封入された各種電気化学デバイスに広く適用でき、該適用によって前記同様の作用、効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０…蓄電素子、２０…端子、３０…フィルムパッケージ、４０…外装、５０…耐熱層、５１…吸熱体、６０…第１端子保持部、６１…第１の端子用吸熱体、７０…第２端子保持部、７１…第２の端子用吸熱体、８０…カバー層、１００…外装、１１０…耐熱層、１１１…吸熱体、１２０…カバー層、１３０…外装、１４０…耐熱層、１４１…吸熱体、１５０…外装、１６０…耐熱層、１６１…吸熱体、ＬＢ…蓄電ユニット。
【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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【図１４】
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