(57)【要約】【課題】製造不良の発生を抑制することができる基板ユニット、電気化学セルユニットおよび電気化学セルユニット製造方法を提供する。【解決手段】配線パターン２６とランド３０とを有するとともに、電子素子が実装された基板２０と、電気化学セルから延出され、ランド３０に対して抵抗溶接により接合される接合部１７を有する正極タブ１５および負極タブ１６と、を備え、ランド３０は、銅を主成分とする材料により形成された第一層３１と、ニッケルを主成分とする材料により形成された第二層３２と、を含み、第二層３２にはリンが添加されていることを特徴としている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンとランドとを有するとともに、電子素子が実装された基板と、
電気部品から延出され、前記ランドに対して抵抗溶接により接合される接合部を有するタブと、
を備え、
前記ランドは、
銅を主成分とする材料により形成された第一層と、
ニッケルを主成分とする材料により形成された第二層と、
を含み、
前記第二層にはリンが添加されていることを特徴とする基板ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の基板ユニットであって、
前記タブはＮｉ−Ｐメッキを有することを特徴とする基板ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板ユニットであって、
前記タブは屈曲部を有していることを特徴とする基板ユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の基板ユニットであって、
前記タブの前記接合部には、前記ランドに向かって突出する凸部が形成されていることを特徴とする基板ユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の基板ユニットであって、
前記タブは、前記電気部品側に折り返された状態で、前記ランドに接合されていることを特徴とする基板ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の基板ユニットであって、
前記タブの前記接合部よりも前記電気部品側には、前記電気部品に向かって延出された放熱部を有することを特徴とする基板ユニット。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか１項に記載の基板ユニットであって、
前記基板は、延出された前記タブに対して、前記タブの厚み方向に積層配置されていることを特徴とする基板ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の基板ユニットであって、
前記基板の前記電気部品側の端部は、前記タブの接合部と前記電気部品との中間位置よりも前記電気部品側に配置されていることを特徴とする基板ユニット。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の基板ユニットを備え、前記電気部品は電気化学セルであることを特徴とする電気化学セルユニット。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気化学セルユニットであって、
前記電気化学セルは、一対の前記タブを備え、
前記電気化学セルの正極からは、一方の前記タブとしてアルミニウムを主成分とする材料により形成された正極タブが延出され、前記電気化学セルの負極からは、他方の前記タブとしてニッケルを主成分とする材料により形成された負極タブが延出されていることを特徴とする電気化学セルユニット。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電気化学セルユニットを製造するための電気化学セルユニット製造方法であって、
前記正極タブを前記ランドに対して抵抗溶接により接合するための正極側抵抗溶接工程を含み、
前記正極側抵抗溶接工程では、一対の溶接電極棒のうち、一方の溶接電極棒を前記正極タブに当接させるとともに、他方の溶接電極棒を前記ランドに当接させて行うことを特徴とする電気化学セルユニット製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電気化学セルユニットを製造するための電気化学セルユニット製造方法であって、
前記負極タブを前記ランドに対して抵抗溶接により接合するための負極側抵抗溶接工程を含み、
前記負極側抵抗溶接工程では、一対の溶接電極棒をそれぞれ前記負極タブに当接させて行うことを特徴とする電気化学セルユニット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板ユニット、電気化学セルユニットおよび電気化学セルユニット製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池、電気二重層キャパシタなどの電気化学セルは、各種デバイスの電源などに利用されている。電気化学セルの１つの形態として、例えば下記特許文献１のような電池が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、電荷を蓄える電気化学セルの正極に導電体である正極タブが接続され、電池セルの負極に導電体である負極タブが接続され、正極タブに導電体である矩形の正極プレートが接続され、負極タブに導電体である矩形の負極プレートが接続され、正極プレートと負極プレートとが保護回路基板に接続され、保護回路基板における正極プレートに相当する矩形領域の四隅に形成された同形状のランドに正極プレートがハンダ付けされ、保護回路基板における負極プレートに相当する矩形領域の四隅に形成された同形状のランドに負極プレートがハンダ付けされている電気化学セルユニットが記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の電気化学セルユニットによれば、ランドが矩形領域の四隅または四辺に配置されているので、保護回路基板に形成されたランドに、位置ずれすることなく正極プレートおよび負極プレートをランドにハンダ付けすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８３０９２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、上述の従来技術にあっては、以下のような課題がある。
従来技術にあっては、電気化学セルの正極タブおよび負極タブは、正極プレートおよび負極プレートに対して、それぞれダイレクト法によるスポット溶接等の抵抗溶接により接合される。このとき、正極プレートおよび負極プレートと、ランドとの間に介在するハンダが溶融してフラックス（松脂など）が突沸し、その際に、飛散したハンダがボール状に生成されるおそれがある。このとき形成されたハンダボールは、例えば、電気化学セルのタブや保護回路基板を短絡させ、動作不具合の原因となる。
【０００７】
このように、従来技術にあっては、ハンダボールが原因となって、電気化学セルユニットに製造不良が発生するおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、製造不良の発生を抑制することができる基板ユニット、電気化学セルユニットおよび電気化学セルユニット製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の基板ユニットは、配線パターンとランドとを有するとともに、電子素子が実装された基板と、電気部品から延出され、前記ランドに対して抵抗溶接により接合される接合部を有するタブと、を備え、前記ランドは、銅を主成分とする材料により形成された第一層と、ニッケルを主成分とする材料により形成された第二層と、を含み、前記第二層にはリンが添加されていることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、電気部品から延出されたタブの接合部は、ランドに対して抵抗溶接により直接接合されるので、ハンダボールが発生することがない。したがって、ハンダボールを原因とする製造不良の発生を抑制することができる。
また、電気部品のタブが接合されるランドは、銅を主成分とする材料により形成された第一層と、ニッケルを主成分とする材料により形成された第二層と、を含み、第二層にはリンが添加されているので、純ニッケルよりも融点を低減することが可能となり、低い熱エネルギーで溶接が可能となり、少なくとも従来の純ニッケルを用いた場合に比較してタブとランドとの接合強度を十分に確保できる。
また、抵抗溶接による接合は、ハンダによる接合と比較して加熱時間が大幅に短縮できるので、例えば電気部品や電気部品を覆うラミネートフィルム、ラミネートフィルムとタブの中間に位置するフィルム状の部材、さらに、基板に実装された電子素子等に熱的ダメージが加わるのを抑制できる。
さらに、従来技術のように、金属プレートを必要としないので、部品点数の削減による基板ユニットの小型化、薄型化および低コスト化、さらに、製造工程の削減による製造工程の簡素化による製造のリードタイム削減とコストダウンができる。
【００１１】
また、前記タブはＮｉ−Ｐメッキを有することを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、リン（Ｐ）が添加されていることにより、タブとランドとの接合強度を十分に確保できる。
【００１３】
また、前記タブは屈曲部を有していることを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、タブに屈曲部を設けることにより、強固な接合を得ることができる。
【００１５】
また、前記タブの前記接合部には、前記ランドに向かって突出する凸部が形成されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明によれば、抵抗溶接時の電流をタブの凸部に集中させて加圧することができるので、タブをランドに対して効率よく確実に抵抗溶接できる。
【００１７】
また、前記タブは、前記電気部品側に折り返された状態で、前記ランドに接合されていることを特徴としている。
【００１８】
本発明によれば、タブを折り返すことにより、基板ユニットの全長を短縮し、小型化することができる。
【００１９】
また、前記タブの前記接合部よりも前記電気部品側には、前記電気部品に向かって延出された放熱部を有することを特徴としている。
【００２０】
本発明によれば、放熱部から抵抗溶接の際に発生する熱を放出できるので、例えば電気部品や電気部品を覆うラミネートフィルム、ラミネートフィルムとタブの中間に位置するフィルム状の部材、さらに、基板に実装された電子素子等に熱的ダメージが加わるのを確実に抑制できる。
【００２１】
また、前記基板は、延出された前記タブに対して、前記タブの厚み方向に積層配置されていることを特徴としている。
【００２２】
本発明によれば、基板が延出されたタブに対して、タブの厚み方向に積層配置されるので、基板ユニットの薄型化ができる。
【００２３】
また、前記基板の前記電気部品側の端部は、前記タブの接合部と前記電気部品との中間位置よりも前記電気部品側に配置されていることを特徴としている。
【００２４】
本発明によれば、基板を電気部品側に近接させて配置することにより、基板ユニットの薄型化に加えて、基板ユニットの全長を短縮することができる。
【００２５】
また、本発明の電気化学セルユニットは、上述の基板ユニットを備え、前記電気部品は電気化学セルであることを特徴としている。
【００２６】
本発明によれば、ハンダボールを原因とする製造不良の発生を抑制することができるので、信頼性の高い電気化学セルユニットとすることができる。また、電気化学セルを覆うラミネートフィルムや電子素子等に熱的ダメージが加わるのを抑制できる。さらに、部品点数の削減による電気化学セルユニットの小型化、薄型化および低コスト化ができる。
【００２７】
また、前記電気化学セルは、一対の前記タブを備え、前記電気化学セルの正極からは、一方の前記タブとしてアルミニウムを主成分とする材料により形成された正極タブが延出され、前記電気化学セルの負極からは、他方の前記タブとしてニッケルを主成分とする材料により形成された負極タブが延出されていることを特徴としている。
【００２８】
本発明によれば、正極タブおよび負極タブをそれぞれランドに抵抗溶接する際に、ハンダボールを原因とする製造不良の発生を抑制することができるので、信頼性の高い電気化学セルユニットとすることができる。
【００２９】
また、本発明の電気化学セルユニット製造方法は、上述の電気化学セルユニットを製造するための電気化学セルユニット製造方法であって、前記正極タブを前記ランドに対して抵抗溶接により接合するための正極側抵抗溶接工程を含み、前記正極側抵抗溶接工程では、一対の溶接電極棒のうち、一方の溶接電極棒を前記正極タブに当接させるとともに、他方の溶接電極棒を前記ランドに当接させて行うことを特徴としている。
【００３０】
本発明によれば、正極側抵抗溶接工程では、一方の溶接電極棒を正極タブに当接させるとともに、他方の溶接電極棒をランドに当接させて行う、いわゆるインダイレクト溶接方法により、正極タブをランドに対して確実に接合できる。
【００３１】
また、本発明の電気化学セルユニット製造方法は、上述の電気化学セルユニットを製造するための電気化学セルユニット製造方法であって、前記負極タブを前記ランドに対して抵抗溶接により接合するための負極側抵抗溶接工程を含み、前記負極側抵抗溶接工程では、一対の溶接電極棒をそれぞれ前記負極タブに当接させて行うことを特徴としている。
【００３２】
本発明によれば、負極側抵抗溶接工程では、一対の溶接電極棒をそれぞれ負極タブに当接させて行う、いわゆるシリーズ溶接方法により、負極タブをランドに対して確実に接合できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、電気部品から延出されたタブの接合部は、ランドに対して抵抗溶接により直接接合されるので、ハンダボールが発生することがない。したがって、ハンダボールを原因とする製造不良の発生を抑制することができる。
また、電気部品のタブが接合されるランドは、銅を主成分とする材料により形成された第一層と、ニッケルを主成分とする材料により形成された第二層と、を含み、第二層にはリンが添加されているので、タブとランドとの接合強度を十分に確保できる。
また、抵抗溶接による接合は、ハンダによる接合と比較して加熱時間が大幅に短縮できるので、例えば電池の発電素子を覆うラミネートフィルム、基板に実装された電子素子等に熱的ダメージが加わるのを抑制できる。
さらに、従来技術のように、金属プレートを必要としないので、部品点数の削減による基板ユニットの小型化、薄型化および低コスト化ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第一実施形態に係る電気化学セルユニットの説明図である。
【図２】ランドの側面断面図である。
【図３】正極タブをランドに対して抵抗溶接する際の説明図である。
【図４】抵抗溶接の一態様の模式図である。
【図５】抵抗溶接の一態様の模式図である。
【図６】抵抗溶接の一態様の模式図である。
【図７】抵抗溶接の一態様の模式図である。
【図８】抵抗溶接の一態様の模式図である。
【図９】負極タブをランドに対して抵抗溶接する際の説明図である。
【図１０】ランドの他の態様の模式図である。
【図１１】第二実施形態に係る電気化学セルユニットの説明図である。
【図１２】第三実施形態に係る電気化学セルユニットの説明図である。
【図１３】第四実施形態に係る電気化学セルユニットの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（第一実施形態）
以下に、本発明の第一実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、第一実施形態に係る電気化学セルユニット１の説明図であって、図１（ａ）は電気化学セルユニット１の平面図であり、図１（ｂ）は電気化学セルユニット１の側面図である。なお、図１において、後述する被覆部材４０については、二点鎖線で図示している。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本実施形態の電気化学セルユニット１は、主に電気化学セル１１（請求項の「電気部品」に相当。）と、基板ユニット２と、により構成されている。
【００３６】
電気化学セル１１は、正極および負極を含む電極体１３と、電極体１３を収納する外装体１９と、を備えた、いわゆるリチウムイオン電池である。
電極体１３は、平面視で略矩形状をしている。電極体１３は、不図示のセパレータを介して互いに積層された不図示の正極および負極を含んでいる。正極および負極は、例えば電解液などの非水電解質に接している。
【００３７】
電極体１３の正極は、例えば、金属箔などの集電体に正極活物質を付着させたものである。正極活物質は、例えば、チタン酸リチウムやマンガン酸リチウムなどのように、リチウムと遷移金属とを含む複酸化物である。負極は、金属箔などの集電体に負極活物質を付着させたものである。負極活物質は、例えば、シリコン酸化物、グラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム、ＬｉＡｌ等である。セパレータは、リチウムイオンを通す特性を有する。セパレータは、例えば、樹脂ポーラスフィルム、ガラス製不織布、樹脂製不織布のいずれか一つ、またはいずれか二以上の組み合わせを含む。電極体１３は、正極および負極の一方から他方へリチウムイオンが移動することにより、電荷を蓄積（充電）したり電荷を放出（放電）したりすることができる。
このように、電極体１３は、正極および負極の電極とその集電体、正極と負極とを隔離するセパレータとを捲回もしくは積層して形成する。また、電解質は液体以外にも、ゲルまたは、固体の電解質を用いることもでき、その場合はゲルまたは固体の電解質がセパレータの機能を有することができる。
【００３８】
電極体１３の側面のうち電極体１３の短手方向に沿う一側面からは、正極タブ１５および負極タブ１６（いずれも請求項における「タブ」に相当。）が、電極体１３の長手方向に沿って電極体１３の外側に延出されている。正極タブ１５は、電極体１３の正極に対して電気的および機械的に接続されている。負極タブ１６は、電極体１３の負極に対して電気的および機械的に接続されている。正極タブ１５および負極タブ１６の詳細については、後述する。
【００３９】
電気化学セル１１は、電極体１３を収納する外装体１９を備える。外装体１９は、電極体１３を包み込むようにカップ状の凹みを形成され、その凹み部に電極を収納することができる。さらに、平面視矩形状のシートを折り曲げることもできる。外装体１９は、例えば金属箔の両面を樹脂製のフィルムで挟み、積層された金属層を有するラミネートフィルムである。金属箔は、例えばアルミニウムやマグネシウムなどの水分や酸素を遮断する金属材料を用いて形成されている。樹脂層の内面は、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン、アイオノマー、エチレン‐メタクリレート共重合樹脂などの熱可塑性樹脂を用いて形成される。具体的に本実施形態の外装体１９は、ポリプロピレン等の樹脂材料による内層と、ナイロン等の樹脂材料による外層と、アルミニウム等の金属材料による中間層と、を備えた三層構造の絶縁特性に優れたラミネートフィルムである。電極体１３は、外装体１９を熱溶着により封止される。また、外装体１９と、正極タブ１５および負極タブ１６との間にタブを挟む様なフィルム状の部材を有していてもよい。このタブを挟むフィルムは樹脂層の内面と同様に熱可塑性樹脂からなり、ラミネートフィルムと共に封止される。
【００４０】
基板ユニット２は、基板２０と、正極タブ１５および負極タブ１６と、により構成されている。
基板２０は、例えばガラスを含有するエポキシ系の樹脂からなる、いわゆるガラスエポキシ基板であって、平面視略矩形状に形成されている。基板２０は、正極タブ１５の基端部１５ａおよび負極タブ１６の基端部１６ａから電極体１３の厚み方向に離間して配置されている。
基板２０の主面のうち、正極タブ１５の基端部１５ａおよび負極タブ１６の基端部１６ａとは反対側に面する第一主面２１には、不図示の配線パターンが配索されている。配線パターンは、例えば銅（Ｃｕ）等の金属材料が貼り合わされることにより積層状に形成されている。
【００４１】
基板２０の第一主面２１上には、複数の電子素子２３が実装されている。電子素子２３は、例えば、抵抗やトランジスタ等のスイッチング回路がパッケージングされた、いわゆるＩＣである。また、基板２０の第一主面２１上には、不図示のチップ抵抗やコンデンサ等が実装されている。
基板２０に実装された電子素子２３および配線パターンは、電気化学セル１１の充放電を制御して過充電や過放電を防止したり、過電流が発生した時に外部機器から電気化学セル１１を電気的に遮断したりするための保護回路を形成している。
【００４２】
基板２０の第一主面２１には、一対の電極パッド２４Ａ，２４Ｂが形成されている。電極パッド２４Ａ，２４Ｂは、例えば銅（Ｃｕ）等の金属材料がパターンを印刷後、エッチング等により余分な銅を溶出し、配線が形成されており、不図示の配線パターンを形成する際に同時に形成される。
電極パッド２４Ａ，２４Ｂには、それぞれ正極導線２５Ａおよび負極導線２５Ｂの芯線が電気的および機械的に接続されている。正極導線２５Ａおよび負極導線２５Ｂは、外部機器に対して電気化学セルユニット１を電気的に接続するための導線である。
【００４３】
基板２０の第一主面２１とは反対側の第二主面２２には、一対のランド３０が形成されている。一対のランド３０には、それぞれ正極タブ１５および負極タブ１６が抵抗溶接により接合される。
【００４４】
図２は、ランド３０の側面断面図である。なお、図２では、分かり易くするために、基板２０、ランド３０および正極タブ１５以外については図示を省略している。また、図２において、ランド３０および正極タブ１５の厚みについては、誇張して表現している。
図２に示すように、ランド３０は、例えば銅（Ｃｕ）により第二主面２２上に配索された配線パターン２６に対して積層されて成膜されており、銅（Ｃｕ）を主成分とする材料により形成された第一層３１と、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする材料により形成された第二層３２と、金（Ａｕ）を主成分とする材料により形成された第三層３３と、を有している。
【００４５】
第二主面２２上に配索された配線パターン２６は、厚さが例えば少なくとも１０μｍ以上となっている。配線パターン２６の厚さは、３０μｍ以上がより好ましく、６０μｍ以上がさらに好ましい。
第二主面２２上の配線パターン２６は、基板２０内において基板２０の厚み方向に沿って形成された中間ビア２８（図１参照）によって、第一主面２１上に配索された不図示の配線パターンと電気的に接続されている。
【００４６】
第一層３１は、第二主面２２上の配線パターン２６に対して積層されており、例えば銅（Ｃｕ）と錫（Ｓｎ）との合金（Ｃｕ−Ｓｎ、以下、「銅錫合金」という。）や、銅（Ｃｕ）とニッケル（Ｎｉ）との合金（Ｃｕ−Ｎｉ、以下、「銅ニッケル合金」という。）により形成されている。
第一層３１の形成方法は、特に限定されない。
第一層３１は、例えば、配線パターン２６の表面に対してニッケル（Ｎｉ）によりメッキを施した後、加熱することにより、一部が銅ニッケル合金となることで形成される。
また、第一層３１は、例えば、配線パターン２６の表面に対して銅ニッケル合金または銅錫合金によるメッキを施すことにより形成されてもよい。
【００４７】
なお、銅錫合金により第一層３１を形成する場合、錫（Ｓｎ）の含有比率を２０％以下とすることが望ましい。特に、錫（Ｓｎ）の含有比率を２０％以上に高めると、正極タブ１５および負極タブ１６を抵抗溶接する時の温度の影響を受け、第一層３１がその形状を保てなくなる。このため、正極タブ１５および負極タブ１６を抵抗溶接する際に位置ズレやショート等が発生し、安定した接合ができないおそれがあるためである。
また、銅ニッケル合金により第一層３１を形成する場合、銅（Ｃｕ）の含有比率を５０％以下とすることが望ましい。銅（Ｃｕ）の比率を高くすると、第一層３１の形成後に表面が酸化し、抵抗溶接を安定して行うことができないおそれがあるためである。
【００４８】
第二層３２は、配線パターン２６および第一層３１の表面を覆うように積層されており、例えば錫（Ｓｎ）とニッケル（Ｎｉ）との合金（Ｓｎ−Ｎｉ、以下、「銅ニッケル合金」という。）や、亜鉛（Ｚｎ）とニッケル（Ｎｉ）との合金（Ｚｎ−Ｎｉ、以下、「亜鉛ニッケル合金」という。）や、銅（Ｃｕ）とニッケル（Ｎｉ）との合金（Ｃｕ−Ｎｉ、以下、「銅ニッケル合金」という。）や、金（Ａｕ）とニッケル（Ｎｉ）との合金（Ａｕ−Ｎｉ、以下「金ニッケル合金」という。）や、リン（Ｐ）とニッケル（Ｎｉ）との合金（Ｎｉ−Ｐ、以下「リンニッケル合金」という。）などのＮｉを主成分とした合金により形成されている。とくに、第二層３２を形成する材料には、リン（Ｐ）が添加されていることにより、正極タブ１５および負極タブ１６とランド３０との接合強度を十分に確保できる。また、ニッケル（Ｎｉ）に添加する金属は１ｗｔ％〜４９ｗｔ％まで添加することができる。特にリン（Ｐ）の場合には、１ｗｔ％〜１５ｗｔ％とすることが好ましい。また、この第二層３２は、結晶子のサイズを１０μｍ以下とするとよい。より好ましくは、０．１μ以下、さらに好ましくは、０．０２μ以下であることにより、接合強度がより十分確保することができる。
【００４９】
第二層３２の形成方法は、特に限定されない。
第二層３２は、例えば電解メッキ法や無電解メッキ法により形成される。なお、第二層３２は、無電解メッキ法により形成されるのがより好ましい。また、無電解メッキ法により結晶子が極端に小さく、ピークのないブロード形状のニッケル合金層が形成できることを、ＸＲＤの分析を用いることによって、確認できる。ただし、第二層３２を無電解メッキ法により形成する場合は、ホウ素（Ｂ）を含むものは好ましくない。ホウ素（Ｂ）がニッケル（Ｎｉ）に添加された状態では、ニッケル（Ｎｉ）の融点が上がり、適切な温度で溶接ができないためである。そのため、第二層３２のホウ素（Ｂ）の含有率は、例えば１％以下に抑える必要がある。
ここで、第二層３２を形成する材料には、リン（Ｐ）が添加されている。これにより、正極タブ１５および負極タブ１６とランド３０との接合強度を十分に確保できる。
【００５０】
第三層３３は、第二層３２の表面における酸化を防止するために設けられている。第三層３３は、第二層３２の表面を覆うように積層されており、例えば金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）との合金（Ａｕ−Ｓｎ、以下、「金錫合金」という。）や、金（Ａｕ）と銅（Ｃｕ）との合金（Ａｕ−Ｃｕ、以下、「金銅合金」という。）や、金（Ａｕ）とニッケル（Ｎｉ）との合金（Ａｕ−Ｎｉ、以下、「金ニッケル合金」という。）により形成されている。第三層３３は、例えば電解メッキ法や無電解メッキ法により形成される。
【００５１】
配線パターン２６を除いたランド３０の厚さ（すなわち、第一層３１、第二層３２および第三層３３の合計の厚さ）は、例えば２０μｍ以上が好ましく、４０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。
【００５２】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、正極タブ１５および負極タブ１６は、それぞれ電気化学セル１１から延出されており、側面視でＵ字状に湾曲するように電気化学セル１１側に折り返された状態で、先端部１５ｂ，１６ｂがランド３０に対して抵抗溶接されている。正極タブ１５は、例えばアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする材料により形成されている。また、負極タブ１６は、例えばニッケル（Ｎｉ）を主成分とする材料により形成されている。また、電気化学セルがキャパシタ型の場合は、正極タブ１５、負極タブ１６ともにアルミニウムを主成分とすることができる。
【００５３】
ここで、図２に示すように、正極タブ１５および負極タブ１６の先端部１５ｂ，１６ｂは、ランド３０に対して抵抗溶接により接合される接合部１７となっている。そして、正極タブ１５および負極タブ１６のそれぞれの接合部１７には、ランド３０に向かって突出する凸部１７ａが形成されている。接合部１７に凸部１７ａを形成することにより、後述のように抵抗溶接を行う際に、電流を正極タブ１５および負極タブ１６の凸部１７ａに集中させて加圧することができるので、正極タブ１５および負極タブ１６をランド３０に対して効率よく確実に抵抗溶接できる。
【００５４】
正極タブ１５、負極タブ１６および基板２０を含む基板ユニット２は、被覆部材４０により被覆されている。被覆部材４０は、例えばポリプロピレン等の樹脂材料による内層と、ナイロン等の樹脂材料による外層と、アルミニウム等の金属材料による中間層と、を備えた三層構造の絶縁特性に優れたラミネートフィルムや、樹脂材料等により形成された粘着テープ等を、基板ユニット２および電気化学セル１１の端部に対して複数回巻き回して固着することにより形成されている。
【００５５】
（電気化学セルユニット製造方法）
続いて、上述の電気化学セルユニット１を製造するための電気化学セルユニット製造方法について説明する。
図３は、正極タブ１５をランド３０に対して抵抗溶接する際の説明図である。なお、図３は、基板２０を第二主面２２側から見た状態を図示している。また、図３では、正極タブ１５およびランド３０の周辺部分のみを拡大して図示している。
図３に示すように、電気化学セルユニット製造方法は、正極タブ１５をランド３０に対して抵抗溶接により接合するための正極側抵抗溶接工程を含む。
正極側抵抗溶接工程では、一対の溶接電極棒６１，６２のうち、一方の溶接電極棒６１を第二主面２２側から正極タブ１５における凸部１７ａに対応した位置に当接させるとともに、他方の溶接電極棒６２をランド３０に当接させて抵抗溶接を行ういわゆるインダイレクト方式によって、正極タブ１５をランド３０に対して接合している。
【００５６】
インダイレクト方式の場合は、あらかじめ正極タブ１５の先端に、抵抗チップを超音波溶接やホットプレスなどの拡散接合などで接合しておくことにより強固な接合が得られるため好ましい。抵抗チップの材料としては、純アルミニウム（９９．９％以上）やアルミニウム合金を用いてもよく、より好ましくはニッケル箔やニッケルメッキを施したステンレスを用いることができる。厚みは１０μｍ〜２００μｍが好ましい。また、簡便な製造法として、アルミニウムからなる正極タブ１５を少なくとも１回以上折り曲げて、折り曲げた部分を抵抗チップとしてもよい。
【００５７】
図４は、抵抗溶接の一態様の模式図である。なお、図４において、溶接個所を二点鎖線で図示している。
また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、正極タブ１５に屈曲部１８を有していてもよい。屈曲部１８は屈曲部先端の正極タブ１５が離間し、その間に絶縁部材３８を挟持していてもよい。ここで、絶縁部材３８としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）やポリアミド（ポリアミドの中でも特に、ポリアラミドが好ましい）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、リキッドクリスタルポリマー（ＬＣＰ）等、一般には、エンジニアリングプラスチックと呼ばれる難燃性の高い素材を用いることが好ましい。また、ポリアミドの中でも特に、ポリアラミドが好ましい。また、作業性向上のため、これらに不織布やシートに粘着層を配して、タブに接着しても良い。その際の粘着材は、シリコーン樹脂系が望ましい。不織布やシートと粘着層の厚みは、１０μｍ〜１００μｍ程度が好ましい。
図４（ａ）に示すように、離間した正極タブ１５をそれぞれインダイレクト方式で溶接した後、離間した正極タブ１５同士を溶接すれば、より強固な接合を得ることが可能である。また、離間した正極タブ１５の片側をあらかじめ長くしておくことにより溶接がより容易になる。また、図４（ｂ）に示すように、屈曲部１８はさらに折り曲げてもよい。
【００５８】
また、その他の方法として、一対の溶接電極棒６１，６２（図３参照）をそれぞれ正極タブ１５に当接させて接合させる、いわゆるシリーズ方式を用いることも好ましい。シリーズ方式であれば、電極の幅が狭い場合や、溶接の面積が小さい場合にも強固な接合を得ることが可能である。
【００５９】
図５から図８は、それぞれ抵抗溶接の一態様の模式図である。なお、図７および図８において、溶接個所を二点鎖線で図示している。
図５に示すように、シリーズ方式を用いる場合、あらかじめ正極タブ１５に屈曲部１８を設けてもよい。屈曲部１８を設けることにより、正極タブ１５内部に流れる電流を低減させることができる。これにより、正極タブ１５とランド３０とに流れる電流の経路が長くなるので、正極タブ１５が発熱しやすくなる。したがって、正極タブ１５とランド３０との強固な接合を得ることができる。図６に示すように、さらに、屈曲部１８は、絶縁部材３８を配していてもよい。また、図７に示すように、屈曲部１８をさらに折り曲げてもよい。
また、図８に示すように、屈曲部１８は、屈曲部先端の正極タブ１５が離間し、その間に抵抗チップを挟持していてもよい。抵抗チップの材料としては、純アルミニウム（９９．９％以上）やアルミニウム合金を用いてもよく、より好ましくはニッケル箔やニッケルメッキを施したステンレスを用いることができる。厚みは１０μｍ〜２００μｍが好ましい。また、簡便な製造法として、アルミニウムからなる正極タブ１５を少なくとも一回以上折り曲げて、折り曲げた部分を抵抗チップとしてもよい。
【００６０】
図９は、負極タブ１６をランド３０に対して抵抗溶接する際の説明図である。なお、図９は、基板２０を第二主面２２側から見た状態を図示している。また、図９では、負極タブ１６およびランド３０の周辺部分のみを拡大して図示している。
図９に示すように、電気化学セルユニット製造方法は、負極タブ１６をランド３０に対して抵抗溶接により接合するための負極側抵抗溶接工程を含む。
負極側抵抗溶接工程では、一対の溶接電極棒６１，６２をそれぞれ第二主面２２側から負極タブ１６における凸部１７ａに対応した位置に当接させて抵抗溶接を行ういわゆるシリーズ方式によって、負極タブ１６をランド３０に対して接合している。
【００６１】
図１０は、ランド３０の他の態様の模式図である。なお、図１０において、正極タブ１５および負極タブ１６を二点鎖線で図示している。
図１０に示すように、このときランド３０にスリット部３０ａを有していてもよい。具体的には、正極タブ１５および負極タブ１６にそれぞれ当接させた一対の溶接電極棒６１，６２を直線で結んだ箇所にスリット部３０ａを有する。これにより、初めの溶接点から次の溶接点まで（一つの溶接電極棒からもう一方の溶接電極棒まで）の通電時の電流は、少なくとも一回以上の屈曲（複数時は蛇行）を伴うこととなる（図１０における矢印参照）。これにより、正極タブ１５とランド３０、および負極タブ１６とランド３０に流れる電流の経路が長くなり、正極タブ１５および負極タブ１６が発熱しやすくなる。よって、強固な接合を得ることができる。また、前述の正極タブ１５と同様に、負極タブ１６にも屈曲部１８（図４から図８参照）を有してもよい。
【００６２】
本実施形態によれば、電気化学セル１１から延出された正極タブ１５および負極タブ１６の接合部１７は、ランド３０に対して抵抗溶接により直接接合されるので、ハンダボールが発生することがない。したがって、ハンダボールを原因とする製造不良の発生を抑制することができる。
また、電気化学セル１１の正極タブ１５および負極タブ１６が接合されるランド３０は、銅（Ｃｕ）を主成分とする材料により形成された第一層３１と、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする材料により形成された第二層３２と、を含み、第二層３２にはリン（Ｐ）が添加されているので、正極タブ１５および負極タブ１６とランド３０との接合強度を十分に確保できる。
また、抵抗溶接による接合は、ハンダによる接合と比較して加熱時間が大幅に短縮できるので、例えば電気化学セル１１や電気化学セル１１を覆うラミネートフィルム等の外装体１９、基板２０に実装された電子素子２３等に熱的ダメージが加わるのを抑制できる。
さらに、従来技術のように、金属プレートを必要としないので、部品点数の削減による基板ユニット２の小型化、薄型化および低コスト化ができる。
【００６３】
また、正極タブ１５および負極タブ１６の接合部１７には、ランド３０に向かって突出する凸部１７ａが形成されているので、抵抗溶接時の電流を正極タブ１５および負極タブ１６の凸部１７ａに集中させて加圧することができる。したがって、正極タブ１５および負極タブ１６をランド３０に対して効率よく確実に抵抗溶接できる。
【００６４】
また、正極タブ１５および負極タブ１６は、電気化学セル１１側に折り返された状態で、ランド３０に接合されているので、基板ユニット２および電気化学セルユニット１の全長を短縮し、小型化することができる。
【００６５】
また、本実施形態の電気化学セルユニット１は、ハンダボールを原因とする製造不良の発生を抑制することができるので、信頼性の高い電気化学セルユニット１とすることができる。また、電気化学セル１１を覆うラミネートフィルム等の外装体１９やタブに接するフィルム状の部材、さらに、電子素子２３等に熱的ダメージが加わるのを抑制できる。さらに、部品点数の削減による電気化学セルユニット１の小型化、薄型化および低コスト化ができる。
【００６６】
また、本実施形態の電気化学セルユニット製造方法によれば、正極側抵抗溶接工程では、一方の溶接電極棒６１を正極タブ１５に当接させるとともに、他方の溶接電極棒６２をランド３０に当接させて行う、いわゆるインダイレクト溶接方法により、正極タブ１５をランド３０に対して確実に接合できる。また、負極側抵抗溶接工程では、一対の溶接電極棒６１，６２をそれぞれ負極タブ１６に当接させて行う、いわゆるシリーズ溶接方法により、負極タブ１６をランド３０に対して確実に接合できる。
【００６７】
（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係る電気化学セルユニット１について説明する。
図１１は、第二実施形態に係る電気化学セルユニット１の説明図であって、図１１（ａ）は電気化学セルユニット１の平面図であり、図１１（ｂ）は電気化学セルユニット１の側面図である。なお、図１１において、被覆部材４０については、二点鎖線で図示している。
第一実施形態に係る電気化学セルユニット１は、正極タブ１５および負極タブ１６の先端部１５ｂ，１６ｂが接合部１７となっていた（図１参照）。
これに対して、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、第二実施形態に係る電気化学セルユニット１は、正極タブ１５および負極タブ１６の接合部１７よりも電気化学セル１１側に、正極タブ１５および負極タブ１６の先端部１５ｂ，１６ｂが配置されている点で、第一実施形態とは異なっている。なお、以下では、第一実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００６８】
基板２０の第一主面２１には、一対のランド３０が形成されている。一対のランド３０には、それぞれ正極タブ１５および負極タブ１６が抵抗溶接により接合される。
基板２０の第二主面２２には、一対の電極パッド２４Ａ，２４Ｂが形成されている。一対の電極パッド２４Ａ，２４Ｂには、それぞれ正極導線２５Ａおよび負極導線２５Ｂの芯線が電気的および機械的に接続されている。
【００６９】
ここで、正極タブ１５および負極タブ１６の接合部１７よりも電気化学セル１１側には、正極タブ１５および負極タブ１６の先端部１５ｂ，１６ｂが配置されており、電気化学セル１１に向かって延出されている。正極タブ１５および負極タブ１６の先端部１５ｂ，１６ｂは、正極タブ１５および負極タブ１６をそれぞれランド３０に対して抵抗溶接する際に、発生する熱を放出可能な放熱部３５となっている。
第二実施形態によれば、放熱部３５から抵抗溶接の際に発生する熱を放出できるので、例えば電気化学セル１１や電気化学セル１１から導出されるタブに接続するフィルム状の部材、電気化学セル１１を覆うラミネートフィルム等の外装体１９、基板２０に実装された電子素子２３等に熱的ダメージが加わるのを確実に抑制できる。
【００７０】
（第三実施形態）
続いて、第三実施形態に係る電気化学セルユニット１について説明する。
図１２は、第三実施形態に係る電気化学セルユニット１の説明図であって、図１２（ａ）は電気化学セルユニット１の平面図であり、図１２（ｂ）は電気化学セルユニット１の側面図である。なお、図１２において、被覆部材４０については、二点鎖線で図示している。
第一実施形態に係る電気化学セルユニット１は、正極タブ１５および負極タブ１６が電気化学セル１１側に折り返された状態で、ランド３０に接合されていた（図１参照）。
これに対して、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、第三実施形態に係る電気化学セルユニット１は、正極タブ１５および負極タブ１６が折り返されることなく電気化学セルユニット１の長手方向に沿って延出されており、正極タブ１５および負極タブ１６の厚み方向に基板２０が積層配置されている点で、第一実施形態とは異なっている。なお、以下では、第一実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００７１】
基板２０の第一主面２１には、一対の電極パッド２４Ａ，２４Ｂが形成されている。一対の電極パッド２４Ａ，２４Ｂには、それぞれ正極導線２５Ａおよび負極導線２５Ｂの芯線が電気的および機械的に接続されている。
基板２０の第二主面２２には、一対のランド３０が形成されている。一対のランド３０は、基板２０の第二主面２２における電気化学セル１１側の一端部２０ａに形成されている。
【００７２】
一対のランド３０には、それぞれ正極タブ１５および負極タブ１６が抵抗溶接により接合される。このとき、基板２０の一端部２０ａは、正極タブ１５および負極タブ１６に対して、正極タブ１５および負極タブ１６の厚み方向に積層配置される。したがって、第三実施形態によれば、基板ユニット２および電気化学セルユニット１の薄型化ができる。
【００７３】
（第三実施形態の変形例）
続いて、第三実施形態の変形例に係る電気化学セルユニット１について説明する。
図１３は、第三実施形態の変形例に係る電気化学セルユニット１の説明図であって、図１３（ａ）は電気化学セルユニット１の平面図であり、図１３（ｂ）は電気化学セルユニット１の側面図である。なお、図１３において、被覆部材４０については、二点鎖線で図示している。
第三実施形態に係る電気化学セルユニット１は、基板２０の一端部２０ａが、正極タブ１５および負極タブ１６に対して、正極タブ１５および負極タブ１６の厚み方向に積層配置されていた。
これに対して、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、第三実施形態の変形例に係る電気化学セルユニット１は、基板２０の一端部２０ａから他端部２０ｂにわたって、正極タブ１５および負極タブ１６に対して正極タブ１５および負極タブ１６の厚み方向に積層配置されている点で、第三実施形態とは異なっている。なお、以下では、第三実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００７４】
基板２０の第二主面２２には、一対のランド３０が形成されている。一対のランド３０は、基板２０の第二主面２２における電気化学セル１１とは反対側の他端部２０ｂに形成されている。したがって、正極タブ１５および負極タブ１６をランド３０に対して抵抗溶接により接合することにより、正極タブ１５および負極タブ１６の先端部１５ｂ，１６ｂがそれぞれ基板２０の他端部２０ｂに位置する。これにより、基板２０の一端部２０ａは、正極タブ１５および負極タブ１６の接合部１７と電気化学セル１１との中間位置よりも電気化学セル１１側において、電気化学セル１１と基板２０の一端部２０ａとが近接配置される。
第三実施形態の変形例によれば、基板２０を電気化学セル１１側に近接させて配置することができるので、基板ユニット２の薄型化に加えて、基板ユニット２および電気化学セルユニット１の全長を短縮することができる。
【００７５】
この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００７６】
基板２０や正極タブ１５、負極タブ１６、正極導線２５Ａ、負極導線２５Ｂ、電子素子２３等の配置は、各実施形態に限定されない。したがって、例えば、正極タブ１５、負極タブ１６、正極導線２５Ａ、負極導線２５Ｂがすべて基板２０の第一主面２１に配置されていてもよいし、正極タブ１５、負極タブ１６、正極導線２５Ａ、負極導線２５Ｂがすべて基板２０の第二主面２２に配置されていてもよい。また、各実施形態では、基板２０の第一主面２１上に電子素子２３が実装されていたが、基板２０の第二主面２２上に電子素子２３が実装されていてもよい。基板２０や正極タブ１５、負極タブ１６、正極導線２５Ａ、負極導線２５Ｂ、電子素子２３等の配置は、種々変更することが可能である。
【００７７】
各実施形態では、電気部品が電気化学セル１１である場合を例に説明をしたが、電気部品は電気化学セル１１に限定されない。本発明は、タブを有する電気部品に対して広く適用することができる。また、とりわけ電気部品が電気化学セル１１でない場合には、正極タブ１５および負極タブ１６の材料は、上述の実施形態に限定されない。
【００７８】
各実施形態では、電気化学セル１１として、いわゆるリチウムイオン電池を例に説明をしたが、電気化学セル１１はリチウムイオン電池に限定されない。したがって、電気化学セル１１は、例えばリチウムイオン電池以外の非水電解質二次電池でもよいし、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等でもよい。
【００７９】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・電気化学セルユニット  ２・・・基板ユニット  １１・・・電気化学セル（電気部品）  １５・・・正極タブ（タブ）  １６・・・負極タブ（タブ）  １７・・・接合部  １７ａ・・・凸部  １８・・・屈曲部  ２０・・・基板  ２３・・・電子素子  ２６・・・配線パターン  ３０・・・ランド  ３１・・・第一層  ３２・・・第二層  ３５・・・放熱部  ６１・・・溶接電極棒  ６２・・・溶接電極棒
【図１】
2015170575.tif 000003
【図２】
2015170575.tif 000004
【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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