(57)【要約】【課題】補助電源の液漏れによるリアルタイムクロックＩＣの精度低下、さらには損傷を防ぐことができる。また、リアルタイムクロックモジュールを小型化することができる。【解決手段】  リアルタイムクロックモジュール１００は、実装状態で開口部が上向きとなるキャビティ１１０ａと開口部が下向きとなるダウンキャビティ１１０ｂとを有するセラミック多層基板１０５と、キャビティ１１０ａおよびダウンキャビティ１１０ｂ内にそれぞれ搭載された全固体二次電池１０およびリアルタイムクロックＩＣ１０１を備え、封止部材１０４、１０８により封止されている。【選択図】      図４
2011257139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補助電源を内蔵するリアルタイムクロックモジュールであって、
前記補助電源が全固体二次電池であることを特徴とするリアルタイムクロックモジュール。
【請求項２】
前記全固体二次電池が表面実装型の全固体二次電池であることを特徴とする請求項１に記載のリアルタイムクロックモジュール。
【請求項３】
前記全固体二次電池が硫化物系固体電解質または酸化物系固体電解質より選ばれる無機固体電解質を用いたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のリアルタイムクロックモジュール。
【請求項４】
前記全固体二次電池が少なくとも集電体、電極、固体電解質を有する電池素体からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリアルタイムクロックモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ等の情報処理装置などに使用されるクロック信号を供給するリアルタイムクロックモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話、携帯情報端末などの情報家電やコンピュータ等の情報処理装置など、多くの電子機器には時計機能が備わっており、リアルタイムクロックＩＣなどの電子素子が利用されている。リアルタイムクロックＩＣなどの電子素子は、電子機器の電源が切られていても現在時刻を刻み続けるため、電子機器本体の電源装置とは別に補助電源が必要である。
【０００３】
機器への搭載にあたっては、一般に、リアルタイムクロックＩＣと補助電源とが離れて基板上に実装されている。このため、リアルタイムクロックＩＣと補助電源との間の配線が長くなり、電力のロスが生じる。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献１に、リアルタイムクロックＩＣと補助電源を接続し一体化した電子機器モジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６２４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている電子機器用モジュールでは、リアルタイムクロックと補助電源が一体化されているものの、補助電源に、正極がＬｉ4/3Ｔｉ5/3Ｏ4、負極に人造黒鉛、電解質に有機電解液を使用したリチウムイオン電池を使用しているため、液漏れの危険性がある。
【０００７】
さらに、特許文献１に記載されているように、補助電源の多くは、小型のボタン電池型のリチウムイオン電池が使用されており、電池の小型化には限界がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、液漏れの危険性がなく、小型のリアルタイムクロックモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は補助電源を内蔵するリアルタイムクロックモジュールであって、前記補助電源が全固体二次電池であることを特徴としている。
【００１０】
この場合、補助電源が水溶液や有機電解液を使用していない全固体二次電池であるため、液漏れの危険性がない。また、リアルタイムクロックモジュールの小型化が可能である。
【００１１】
また、前記全固体二次電池が表面実装型の全固体二次電池であることが好ましい。
【００１２】
この場合、リアルタイムクロックＩＣと補助電源とを一体化する際に基板に容易に実装でき、リアルタイムクロックモジュールをさらに小型化することが可能である。
【００１３】
さらに、前記全固体二次電池が硫化物系固体電解質または酸化物系固体電解質より選ばれる無機固体電解質を用いることが好ましい。
【００１４】
この場合、全固体二次電池の電解質に無機固体電解質を用いているので、６０℃以上の高温でも使用でき、全固体二次電池とリアルタイムクロックＩＣを一体化する際の樹脂モールド時や、リアルタイムクロックモジュールを基板に実装する際など高温環境でも劣化せず電池の容量を維持することが可能である。また、有機電解液などを使用したリチウム電池などと比べ、無機固体電解質を使用した全固体二次電池は発熱による温度上昇が小さく、モジュールにおける放熱手段の簡略化が可能である。
【００１５】
また、前記全固体二次電池が少なくとも集電体、電極、固体電解質を有する電池素体からなることが好ましい。
【００１６】
この場合、リード端子などの部材を別途設けることなく、電池素体とモジュール基板などを導電性接着剤や導電性ワイヤーを用いて接続することが可能である。そのため電池素体のままモジュールに搭載することができ、製造工程を簡略化することができる。また、モジュールの更なる小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、補助電源として全固体二次電池を使用することで、液漏れの危険性がない補助電源とすることができる。そのため補助電源の液漏れによるリアルタイムクロックＩＣの精度低下、さらには損傷を防ぐことができる。また、リアルタイムクロックモジュールに、リアルタイムクロックＩＣと補助電源として作動する全固体二次電池とを一体化させることで、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る全固体二次電池の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す全固体二次電池に用いられる電池素体の一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示す電池素体の表面、側面および端面に保護膜を形成して得られた基体を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る実施例１のリアルタイムクロックモジュールを示す断面図である。
【図５】本発明に係る実施例２のリアルタイムクロックモジュールを示す断面図である。
【図６】本発明に係る実施例３のリアルタイムクロックモジュールを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２０】
本発明のリアルタイムクロックモジュールは、少なくともリアルタイムクロックＩＣと補助電源とが一体化されており、前記補助電源に全固体二次電池を用いることを特徴としている。
【００２１】
本発明のリアルタイムクロックモジュールは、リアルタイムクロックＩＣと補助電源とが同一パッケージや樹脂モールドなどの方法で一体化されていればよく、一体化の方法には特に限定されない。
【００２２】
本発明によれば、補助電源が水溶液や有機電解液を使用していない全固体二次電池であるため、液漏れの危険性がない。また、二次電池の構成要素がすべて固体であるため、電池素体のまま使用することができ、モジュールの更なる小型化を可能にする。
【００２３】
本発明におけるリアルタイムクロックＩＣは、コンピュータ等に必要な時刻およびカレンダーを計時する機能を備え、さらに、これらを計時するために必要なクロック信号と、上述した動作クロック信号の基となる基準クロック信号を発振する回路を備えている。
【００２４】
本発明における補助電源は、全固体二次電池を使用している。全固体二次電池としては、無機固体電解質を使用した全固体二次電池が好ましい。
【００２５】
無機固体電解質としては、リチウム含有酸化物、リチウム含有硫化物の少なくとも一方を含有することが好ましい。また、Ｌｉ、ＰおよびＳを含有する硫化物ガラス及び／又は硫化物ガラスセラミックスであることが好ましい。
【００２６】
また、固体電解質がＬｉ／Ｐモル比が２〜４となる原料、例えば、Ｌｉ2ＳおよびＰ2Ｓ5のような原料から作製された硫化物固体電解質であることが好ましい。硫化物系の固体電解質を使用することによって、粒子間の抵抗が低く、かつ、加圧成型に優れた全固体二次電池を作製することが可能となる。
【００２７】
また、硫化物系固体電解質の他、ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、Ｌａ0.55Ｌｉ0.35ＴｉＯ3等のぺロブスカイト構造を有する酸化物固体電解質などでもよい。酸化物系の固体電解質を使用することによって、正極、電解質および負極を一体焼結した焼結型全固体二次電池を作製することが可能となる。
【００２８】
また本発明における全固体二次電池は、正極活物質としてリチウム含有化合物などを使用することができる。具体的には、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4などのＬｉ含有遷移金属複合酸化物や、Ｌｉ2ＦｅＳ2、Ｌｉ2ＣｕＳ2、Ｌｉ2ＮｉＳ2などに代表されるＬｉ含有遷移金属複合硫化物などが挙げられる。また、ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物やオリビン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎなどの遷移金属を含むリチウム含有スピネル化合物、リチウム含有層状化合物なども用いることができる。また、負極活物質としては黒鉛−リチウム化合物、Ｌｉ−Ａｌなどのリチウム合金、Ｌｉ3Ｖ2（ＰＯ4）3やＬｉ3Ｆｅ2（ＰＯ4）3などのナシコン型のリチウム含有リン酸化合物、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12などの酸化物等を用いてもよい。
【００２９】
硫化物系固体電解質を使用した全固体二次電池では、正極活物質としてＬｉ2ＦｅＳ2を使用することが好ましい。他のリチウム含有遷移金属複合硫化物や、リチウム含有遷移金属複合酸化物と比較し、高容量であるため好ましい。また負極活物質としては炭素材料やチタン酸リチウムなどの酸化物を使用することが好ましい。
【００３０】
また、酸化物系固体電解質を使用した全固体二次電池では、正極活物質としてナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物やオリビン構造を有するリチウム含有リン酸化合物、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎなどの遷移金属を含むリチウム含有スピネル化合物、リチウム含有層状化合物などを使用することが好ましい。負極活物質としては、黒鉛−リチウム化合物、Ｌｉ−Ａｌなどのリチウム合金、Ｌｉ3Ｖ2（ＰＯ4）3やＬｉ3Ｆｅ2（ＰＯ4）3などのナシコン型のリチウム含有リン酸化合物、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12などの酸化物を使用することが好ましい。
【００３１】
硫化物系固体電解質を使用した全固体二次電池の作製方法の一例としては、正極層、固体電解質層、負極層を圧粉成形する方法がある。
【００３２】
酸化物系固体電解質を使用した全固体二次電池の作製方法の一例としては、正極層、固体電解質層、負極層を形成し、これらを積層し焼結接合する方法がある。なお、これらの作製方法は一例であり、これらの方法に限定されるものではない。
【００３３】
次に、本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は一例であり、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３４】
〔全固体二次電池の作製〕
全固体二次電池の作製方法の一例を図１〜図３に基づいて説明する。例えばＬｉ2ＳとＰ2Ｓ5とを７：３のモル比となるように秤量し混合してメカニカルミリング処理し、３００℃で２時間加熱し硫化物系ガラスセラミックスを合成し、固体電解質として使用する。
【００３５】
また、正極活物質として例えばＬｉ2ＦｅＳ2、負極活物質として例えばグラファイトを使用し、正極活物質と固体電解質とを１：１の重量比で混合し、正極材料を作製する。さらに、負極活物質と固体電解質とを１：１の重量比で混合し、負極材料を作製する。
【００３６】
次いで、固体電解質を１０ｍｍφの金型に入れ、プレスし固体電解質層１６を作製する。固体電解質層１６の片側に正極材料を、もう一方の片側に負極材料を投入した後、３３０ＭＰａの圧力でプレスしペレットを作製する。
【００３７】
ペレットの正極層１８および負極層２０上に、例えばＰｔをスパッタリングによって成膜し、集電体２４，２６を形成した後、例えば２×２×１ｍｍのサイズに切断して図２に示すような電池素体１４を作製する。この後、図３に示すように、対向する集電体の一部が露出するように保護膜２８として例えばエポキシ樹脂をコーティングし、集電体２４，２６の露出面を覆うようにして例えばＡｇ電極を設けることにより、端子電極３０，３２を形成する。この様にして、図１に示す全固体二次電池を作製することができる。以上、全固体二次電池の作製方法を述べたが、作製方法は特に制限はない。
【００３８】
〔リアルタイムクロックモジュールの作製〕
図４を例にとり、リアルタイムクロックモジュールの作製方法を説明する。図４は、全固体二次電池１０とリアルタイムクロックＩＣ１０１を有するリアルタイムクロックモジュール１００の断面図である。リアルタイムクロックモジュール１００は、実装状態で開口部が上向きとなるキャビティ１１０ａと開口部が下向きとなるダウンキャビティ１１０ｂとを有するセラミック多層基板１０５と、キャビティ１１０ａおよびダウンキャビティ１１０ｂ内にそれぞれ搭載された全固体二次電池１０およびリアルタイムクロックＩＣ１０１を備えている。
【００３９】
キャビティ１１０ａおよびダウンキャビティ１１０ｂ内に全固体二次電池１０およびリアルタイムクロックＩＣ１０１を搭載したのち、例えば金属製の封止部材１０４，１０８を取り付けて封止する。封止部材の材質は金属製に限定されることなく、セラミック多層基板１０５と同種の材料、あるいは樹脂でもよく、封止の手段も板状の部材に限らず、樹脂などでキャビティ内を埋めてもよい。
【００４０】
また、セラミック多層基板１０５は、図４に示すように所定パターンで形成された内部導体１０２を有している。内部導体１０２は、キャビティ１１０ａ内の全固体二次電池１０とダウンキャビティ１１０ｂ内のリアルタイムクロックＩＣ１０１を接続するビア導体１０２ａ、１０２ｂを有している。
【００４１】
さらに、入出力端子１０６、１０９とリアルタイムクロックＩＣ１０１とを接続するように、引き出し導体１０６ａ、１０９ａが形成され、引き出し導体１０６ａ、１０９ａとリアルタイムクロックＩＣ１０１とを接続するようにビア導体１０６ｂ、１０９ｂが形成されている。
【００４２】
上記セラミック多層基板１０５を構成するセラミック材料は特に制限されないが、セラミック材料として、例えば低温焼結セラミック材料を使用できる。
【００４３】
また、上記引き出し導体およびビア導体などの内部導体１０２は導電性金属材料によって形成することができ、導電性金属材料としては、例えばＡｇ，Ａｇ−Ｐｔ合金、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｍｏ及びＡｕの少なくとも一種を主成分とする金属を用いることができる。
【００４４】
セラミック多層基板１０５の材料として低温焼結セラミック材料を用いた場合、Ａｇ等の低抵抗で１０５０℃以下の融点をもつ金属を内部導体１０２に用いることによって、セラミック多層基板１０５と内部導体１０２とを１０５０℃以下の低温で同時焼成することができる。従って、引き出し導体およびビア導体などの内部導体１０２は、いずれも焼結金属として形成されている。
【００４５】
キャビティおよびダウンキャビティを有するセラミック多層基板の製造方法としては、例えば、セラミックスラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製し、これを積層するシート工法が挙げられるが、特に制限はなく、公知の製造方法を用いることができる。なお、本実施例ではセラミック多層基板を用いてリアルタイムクロックモジュールを作製したが、リアルタイムクロックＩＣと全固体二次電池を樹脂モールドして一体化してもよく、また金属パッケージやセラミックパッケージ中に収容したり、同一基板に実装することで一体化してもよい。
【実施例１】
【００４６】
上記に示した方法で、全固体二次電池１０および図４に示すようなリアルタイムクロックモジュール１００を作製した。つまり、リアルタイムクロックモジュール１００は、実装状態で開口部が上向きとなるキャビティ１１０ａと開口部が下向きとなるダウンキャビティ１１０ｂとを有するセラミック多層基板１０５と、キャビティ１１０ａおよびダウンキャビティ１１０ｂ内にそれぞれ搭載された全固体二次電池１０およびリアルタイムクロックＩＣ１０１を備え、封止部材１０４、１０８により封止されている。
【実施例２】
【００４７】
上記に示した方法で、全固体二次電池１０および図５に示すようなリアルタイムクロックモジュール２００を作製した。つまり、リアルタイムクロックモジュール２００は、実装状態で開口部が上向きとなるキャビティ１１０ｃを有するセラミック多層基板１０５と、キャビティ１１０ｃ内に共に搭載された全固体二次電池１０およびリアルタイムクロックＩＣ１０１を備え、キャビティ１１０ｃが封止部材１０４により封止されている。全固体二次電池１０とリアルタイムクロックＩＣ１０１はセラミック多層基板１０５中のビア導体１０２ａ、１０２ｂで接続されている。なお、全固体二次電池１０とリアルタイムクロックＩＣ１０１の接続は、ビア導体を使用せず、キャビティ１１０ｃ内に所定パターンで形成された内部導体で行っても良い。
【実施例３】
【００４８】
上記に示した方法で、電池素体１４および図６に示すようなリアルタイムクロックモジュール３００を作製した。実施例３では、全固体二次電池１０に替えて電池素体１４を直接搭載している。つまり、リアルタイムクロックモジュール３００は、実装状態で開口部が上向きとなるキャビティ１１０ｃを有するセラミック多層基板１０５と、キャビティ１１０ｃ内に共に搭載された電池素体１４およびリアルタイムクロックＩＣ１０１を備え、キャビティ１１０ｃが封止部材１０４により封止されている。電池素体１４とリアルタイムクロックＩＣ１０１はセラミック多層基板１０５中のビア導体１０２ａ、１０２ｂで接続されている。なお、図示していないが、集電体２６とビア導体１０２ａとの接続は導電接着剤を用いて接続されている。集電体２４とビア導体１０２ｂとはＡｕワイヤーを用いてワイヤーボンディング接続されている。なお、電池素体１４とリアルタイムクロックＩＣ１０１の接続は、ビア導体を使用せず、キャビティ１１０ｃ内に所定パターンで形成された内部導体で行っても良い。
【００４９】
実施例１〜実施例３で作製したリアルタイムクロックモジュールはいずれも小型で、液漏れの危険性のないリアルタイムクロックモジュールであった。また、５０℃〜１５０℃の高温環境下でも使用可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明のリアルタイムクロックモジュールは、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置や、情報家電などに適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  全固体二次電池
１２  基体
１４  電池素体
１６  固体電解質層
１８  正極層
２０  負極層
２４，２６  集電体
２８  保護膜
３０，３２  端面電極
１００,２００，３００  リアルタイムクロックモジュール
１０１  リアルタイムクロックＩＣ
１０２  内部導体
１０２ａ，１０２ｂ  ビア導体
１０４，１０８  封止部材
１０５  セラミック多層基板
１０６，１０９  入出力端子
１０６ａ，１０９ａ  引き出し導体
１０６ｂ，１０９ｂ  ビア導体
１１０ａ，１１０ｃ  キャビティ
１１０ｂ  ダウンキャビティ
【図１】
2011257139.tif 000003
【図２】
2011257139.tif 000004
【図３】
2011257139.tif 000005
【図４】
2011257139.tif 000006
【図５】
2011257139.tif 000007
【図６】
2011257139.tif 000008