(57)【要約】【課題】  端子付電気化学セルにおける端子とセルの溶接は、特定の方向に対して弱いという欠点があった。【解決手段】  回路基板にはんだ付けされることを目的に取り付けられた端子を有するコインまたはボタン型の電気化学セルの負極缶および正極缶にそれぞれ接続される端子溶接において、少なくとも片方の端子の溶接点を端子の長手方向に対し直角方向となるように配置した。  特に回路基板にはんだ付けにより実装されるとき、回路基板側となる端子において、長手方向に対し直角方向となるように溶接点を配置することが有効であった。【選択図】  図１
2005243451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子を有するコインまたはボタン型の電気化学セルにおいて、負極缶および正極缶にそれぞれ接続される前記端子の少なくても一方の端子の溶接点が２個以上あり、前記溶接点が前記端子の長手方向に対し直角方向に並んでいることを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項２】
端子付電気化学セルであって、前記端子を前記電気化学セルに溶接により固定し、かつ溶接点が２個以上あり前記端子の長手方向に対し直角方向に並んでいることを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項３】
隣接する前記溶接点の中心と中心との距離が、前記溶接点の直径の７０％〜１３０％の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２に記載の端子付電気化学セル。
【請求項４】
端子を有するコインまたはボタン型の電気化学セルにおいて、負極缶および正極缶にそれぞれ接続される前記端子の少なくても一方の端子の溶接点が２個以上あり、前記溶接点が互いに接していること特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項５】
端子を有するコインまたはボタン型の電気化学セルにおいて、負極缶および正極缶にそれぞれ接続される前記端子の少なくても一方の端子の溶接点が２個以上あり、前記溶接点の中心と中心との距離が、前記溶接点の直径の７０％〜１３０％の範囲内であることを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項６】
直角方向に並んでいる前記溶接点が互いに接していること特徴とする請求項１又は２に記載の端子付電気化学セル。
【請求項７】
前記溶接点がレーザー溶接によるものであること特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の端子付電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子を有するボタン型またはコイン型の電池及びキャパシタ等の端子付電気化学セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来コインまたはボタン型の電気化学セルにおいては、回路基板にはんだ付けされることを目的に端子が取り付けられている。溶接は、抵抗溶接法やレーザー溶接法によるスポット溶接が行われている。その場合の溶接点は、均等に配置されることが多く、端子の方向等考慮されたものはなかった。
【特許文献１】特開昭６２−２６８０５５号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】特開昭６２−２８３５５４号公報（第３頁、第１図）
【特許文献３】実開昭６１−７０３６６号公報（第１図）
【特許文献４】実開昭６２−１５７０６０号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
端子の溶接強度の評価は、一般に引き剥がしテスト等により行われるか、機器に実装した状態で落下テストを行うことにより評価されていた。そのため、回路基板に実装した状態でいろいろな方向からの力考慮し、溶接点を決めることが行われていなかった。
【０００４】
従来の溶接点は図３、４に示されるような構造をしていた。これらの端子付電気化学セルのいろいろな方向からの溶接強度を測定したところ、特に図３、４に示すＡの方向の力に対し弱いことがわかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の端子付電気化学セルは、端子を有するコインまたはボタン型の電気化学セルにおいて、負極缶および正極缶にそれぞれ接続される前記端子の少なくても一方の端子の溶接点が２個以上あり、前記溶接点が前記端子の長手方向に対し直角方向に並んでいる。
【０００６】
また、本発明の端子付電気化学セルは、前記端子を前記電気化学セルに溶接により固定し、かつ溶接点が２個以上あり前記端子の長手方向に対し直角方向に並んでいる。
【０００７】
さらに本発明の端子付電気化学セルは、端子を有するコインまたはボタン型の電気化学セルにおいて、負極缶および正極缶にそれぞれ接続される前記端子の少なくても一方の端子の溶接点が２個以上あり、前記溶接点が互いに接している。
【０００８】
または、本発明の端子付電気化学セルは負極缶および正極缶にそれぞれ接続される前記端子の少なくても一方の端子の溶接点が２個以上あり、前記溶接点の中心と中心との距離が、前記溶接点の直径の７０％〜１３０％の範囲内である。
【０００９】
好ましくは、本発明の端子付電気化学セルの隣接する前記溶接点の中心と中心との距離は、前記溶接点の直径の７０％〜１３０％の範囲内である。
【００１０】
また、直角方向に並んでいる前記溶接点が互いに接していることも好ましい。
【００１１】
さらに好ましくは、端子付電気化学セルの前記溶接点がレーザー溶接によるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の端子付電気化学セルは、溶接強度が向上し、落下等の衝撃に対しても端子外れが生じないという効果がある。
【００１３】
少なくとも電気化学セルの基板側に溶接される端子は、長手方向に対し直角方向となるように溶接点を配置することが有効である。
【００１４】
溶接点は、なるべく近接するように配位置した。実験の結果、互いに接している溶接点の中心と中心との距離が、溶接点の直径の７０％〜１３０％の範囲内となる場合に接合強度が大きくなった。溶接点同士が重なっているか、かなり近接した状態が有効である。
【００１５】
溶接方法としては、レーザー溶接法を用いたスポット溶接が溶接品質の維持、溶接位置の正確さにおいて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に本発明の端子付電気化学セルを実装した場合の回路基板側となる方向から見た図を示した。側面図を図２に示した。本発明の電気化学セルは、正極缶１０３と負極缶１０５がガスケット１０８を介して封止されている。正極端子１０４はレーザー溶接点１０１により正極缶１０３に固定されている。また負極端子１１０はレーザー溶接点１０２により負極缶１０５に固定されている。正極端子１０４には、はんだのめっき層１０９が設けれられいる。負極端子１１０には、はんだのめっき層１０７が設けられており、本発明の端子付電気化学セルは、はんだのめっき層１０７、１０９を介し回路基板１１１にはんだ付けされ固定されている。
【００１７】
図１に示したように、本発明の端子付電気化学セルの端子のレーザー溶接点１０２は負極端子１１０の長手方向に対し直角に３個並んで配置されている。レーザー溶接点１０２は同時に正極端子１０４、負極端子１１０の取り付け方向に対しても直角に配置されている。
【００１８】
図３および図４に従来の溶接点の配置を示した。本発明の端子付電気化学セルは、図１および図２に示したＡ、Ｂ、Ｃいずれの方向からの力に対しても、従来の溶接点の配置を示した端子付電気化学セルよりも強い溶接強度を示した。特に、Ａ方向に対する衝撃に対し強い強度を示した。
【００１９】
本発明の端子付電気化学セルの溶接点の配列は特に、端子が回路基板側にある場合有効であった。これは、基板側に位置する端子が回路基板に隙間なく接してはんだ付けされるため、衝撃等の力を吸収できないためと考えられる。それに対し、回路基板と反対側に位置する端子例えば、図２の正極端子１０４は、２箇所の屈曲点を持っておりある程度衝撃を吸収できるためと考えられる。
溶接点の間隔はお互いに接しているか、ある程度近づいていることが有効であった。実験の結果、隣り合う溶接点の中心と中心の距離が、溶接点の直径の７０％〜１３０％となる範囲、つまりレーザー溶接点が重なっているか、かなり近接した状態が有効であった。
【００２０】
溶接方法としては、レーザー溶接法や抵抗溶接法によるスポット溶接を用いることができる。特にレーザー溶接法を用いた場合は、溶接位置、溶け込み量等を比較的容易にコントロールできるため、端子溶接強度を安定させることができる。
【実施例１】
【００２１】
本実施例の電気化学セルの構成を図１、図２に示した。電気化学セルは直径４．８ｍｍ、高さ１．４ｍｍのものを用いた。これに、端子の長手方向に対し直角方向に溶接点が並ぶようにレーザー溶接で固定した。負極端子１１０は２×５×０．１ｍｍの大きさでステンレス製のものを用いた。レーザー溶接点１０２の大きさは約０．５ｍｍで隣同士が接するように配置した。
【００２２】
比較例１として、同様の負極端子１１０を三角系に配置したレーザー溶接点１０６で溶接した電気化学セルを作製した。溶接点は約０．５ｍｍの間隔で配置した。比較例１を図３に示した。
【００２３】
比較例２として、同様の負極端子１１０を端子の長手方向に対し平行に配置したレーザー溶接点１１２で溶接した電気化学セルを作製した。溶接点は約０．５ｍｍの間隔で配置した。比較例２を図４に示した。
【００２４】
それぞれの電気化学セルにおいて、電気化学セルの負極を上に固定し、負極端子を上方向に引っ張り、端子が外れるまでの強度を測定した。端子のはんだめっき層のある部分をつかんで上方向に引っ張った。結果を表１に示した。結果の強度の単位はニュートンで、１０個測定した平均値を示している。
【００２５】
【表１】
2005243451.tif 000003
【００２６】
強度の順位は実施例１＞比較例１＞比較例２の順番であった。本発明の溶接点の配置がもっとも有効であることがわかる。
【００２７】
次に基板落下試験を行った。実施例１、比較例１、比較例２の電気化学セルを図２に示すよう回路基板１１１にはんだのめっき層１０７、１０９を介しはんだ付けした。図１に示すＡ方向の衝撃に対する強度調べた。落下試験の回路基板を図５に示した。１０×１０ｃｍの回路基板１１１に端子付電気化学セル１１３をはんだ付けした。次に端子付電気化学セル１１３に接するように９グラムの円盤状の金属片１１４を粘着テープで軽く固定した。この回路基板１１１の図面上の上部を持ち上げ、１．５ｍの高さから落下方向１１５の方向で、コンクリートの床の上に落とし負極端子１１０の溶接が外れるかを調べた。試験は実施例及び比較例の電気化学セルに対し１０回ずつ行い外れた数を表２に示した。
【００２８】
【表２】
2005243451.tif 000004
【００２９】
強度の順位は実施例１＞比較例２＞比較例１の順番であった。本発明の溶接点の配置がもっとも有効であることがわかる。
【実施例２】
【００３０】
同様の基板落下試験を溶接点の間隔を変えて行った。実施例１のように端子の長手方向に対し直角にレーザー溶接点を３つ配置したもので試験を行った。端子付電気化学セルの構成は実施例1とほぼ同じとしたがレーザー溶接点の間隔をあけるため、負極端子１１０は３×５×０．１ｍｍの大きさの多少広幅となるステンレス製のものを用いた。レーザー溶接点の大きさは０．５ｍｍとし、レーザー溶接点の中心と中心の距離を変化させ溶接した。レーザー溶接点の中心と中心の距離が０．５ｍｍのときレーザー溶接点同士が接する位置となる。試験は実施例及び比較例の電気化学セルに対し１０回ずつ行い外れた数を表３に示した。溶接点間の距離を０．３５ｍｍから０．６５ｍｍまで変化させて実施例２−１から実施例２−５を作製した。また、溶接点間の距離を０．３ｍｍと近づけすぎたものを比較例３として、溶接点間の距離を０．７ｍｍと離し過ぎたものを比較例４として作製した。
【００３１】
【表３】
2005243451.tif 000005
【００３２】
結果から、溶接点同士は接しているか、または、近接しているものの方が図１等に示すＡの方向からの衝撃に強いことがわかった。表３の結果から溶接点の直径の約３０％以内の重なりか、約３０％以内の間隔の時良好であることがわかった。これら以上に重なっている比較例３や離れている比較例４では端子はずれが発生してしまった。
【実施例３】
【００３３】
端子付電気化学セルを回路基板１１１の上の方から見たところを図６に示した。実施例３は、正極端子１０４の長手方向に対し平行にレーザー溶接点１１６を３つ配置したものである。端子付電気化学セルの構成は実施例1とほぼ同じとした。レーザー溶接点１１６の大きさは０．５ｍｍとし、レーザー溶接点１１６の中心と中心の距離を変化させ溶接した。レーザー溶接点１１６の中心と中心の距離が０．５ｍｍのときレーザー溶接点１１６同士が接する位置となる。端子溶接後、端子付電気化学セルを回路基板にはんだ付けにより固定した。次に、電気化学セルの端子のついていない部分をつかみ、時計回りに２０度の回転を加えた。回転の早さは１００ｒｐｍとした。試験は実施例及び比較例の電気化学セルに対し１０回ずつ行い外れた数を表４に示した。溶接点間の距離を０．３５ｍｍから０．６５ｍｍまで変化させて実施例３−１から実施例３−５を作製した。また、溶接点間の距離を０．３ｍｍと近づけすぎたものを比較例５として、溶接点間の距離を０．７ｍｍと離し過ぎたものを比較例６として作製した。
【００３４】
【表４】
2005243451.tif 000006
【００３５】
結果から、溶接点同士は接しているか、または、近接しているものの方が回転に対し強いことがわかった。表４の結果から溶接点の直径の約３０％以内の重なりか、約３０％以内の間隔の時良好であることがわかった。これら以上に重なっている比較例５や離れている比較例６では端子はずれが発生してしまった。溶接点同士の間隔がある範囲で狭いものの正極端子１０４は、回転により変形しており回転力を吸収したものと考えられる。それに対し、溶接点同士の間隔が広いものは、正極端子１０４が変形する前に個々のレーザー溶接点が外れてしまったものと考えられる。溶接点がさらに近いものについては、回転トルクが近づいた溶接点に集中し、外れてしまったものと考えられる。
【実施例４】
【００３６】
端子付電気化学セルを回路基板１１１の上の方から見たところを図７に示した。実施例４は、正極端子１０４にレーザー溶接点１１７を３つ三角に配置したものである。端子付電気化学セルの構成は実施例1とほぼ同じとした。レーザー溶接点１１７の大きさは０．５ｍｍとし、レーザー溶接点１１７の中心と中心の距離を変化させ溶接した。レーザー溶接点１１７の中心と中心の距離が０．５ｍｍのときレーザー溶接点１１７同士が接する位置となる。端子溶接後、端子付電気化学セルを回路基板にはんだ付けにより固定した。次に、電気化学セルの端子のついていない部分をつかみ、時計回りに２０度の回転を加えた。回転の早さは３０ｒｐｍとした。試験は実施例及び比較例の電気化学セルに対し１０回ずつ行い外れた数を表５に示した。溶接点間の距離を０．３５ｍｍから０．６５ｍｍまで変化させて実施例４−１から実施例４−５を作製した。また、溶接点間の距離を０．３ｍｍと近づけすぎたものを比較例７として、溶接点間の距離を０．７ｍｍと離し過ぎたものを比較例８として作製した。
【００３７】
【表５】
2005243451.tif 000007
【００３８】
結果から、溶接点同士は接しているか、または、近接しているものの方が回転に対し強いことがわり、実施例３とほぼ同様の傾向を示した。表５の結果から溶接点の直径の約３０％以内の重なりか、約３０％以内の間隔の時良好であることがわかった。これら以上に重なっている比較例７や離れている比較例８では端子はずれが発生してしまった。溶接点同士の間隔がある範囲で狭いものの正極端子１０４は、回転により変形しており回転力を吸収したものと考えられる。それに対し、溶接点同士の間隔が広いものは、正極端子１０４が変形する前に個々のレーザー溶接点が外れてしまったものと考えられる。溶接点がさらに近いものについては、回転トルクによる力が近づいた溶接点に集中し、外れてしまったものと考えられる。三角、四角、円形等にレーザー溶接点を配置する場合は、溶接点が近づけば、力の集中がより顕著になるため注意が必要である。
【００３９】
本実施例では、溶接点が３点の場合について述べたが、２点以上の溶接点で効果があることを実験により確認している。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の端子付電気化学セルを実装した場合の回路基板側となる方向から見た図である。
【図２】本発明の端子付電気化学セルの側面図である。
【図３】従来例の端子付電気化学セルを実装した場合の回路基板側となる方向から見た図である。
【図４】従来例の端子付電気化学セルを実装した場合の回路基板側となる方向から見た図である。
【図５】落下試験の回路基板を示す図である。
【図６】本発明の端子付電気化学セルを実装した場合の回路基板側となる方向から見た図である。
【図７】本発明の端子付電気化学セルを実装した場合の回路基板側となる方向から見た図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  レーザー溶接点
１０２  レーザー溶接点
１０３  正極缶
１０４  正極端子
１０５  負極缶
１０６  レーザー溶接点
１０７  めっき層
１０８  ガスケット
１０９  めっき層
１１０  負極端子
１１１  回路基板
１１２  レーザー溶接点
１１３  端子付電気化学セル
１１４  金属片
１１５  落下方向
１１６  レーザー溶接点
１１７  レーザー溶接点
【図１】
2005243451.tif 000008
【図２】
2005243451.tif 000009
【図３】
2005243451.tif 000010
【図４】
2005243451.tif 000011
【図５】
2005243451.tif 000012
【図６】
2005243451.tif 000013
【図７】
2005243451.tif 000014