(57)【要約】【課題】通常よりも高温で処理するリフローハンダ時の耐漏液性を向上させたコイン形蓄電素子を提供することを目的とする。【解決手段】一対の電極１７が絶縁性のセパレータ１９を介して対面するように配置された素子と、この素子を金属ケース１１（陽極側）内に収納して絶縁性のリングパッキン１５を介して密封する上蓋１３（陰極側）からなるコイン形蓄電素子であって、前記リングパッキン１５の金属ケース１１の底面と接する部分に突起部１６を設けた構成とすることにより、カーリングする際の応力をリングパッキン１５の突起部１６に集中させることができるので、高温リフローに対する耐熱性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極が絶縁性のセパレータを介して対面するように配置された素子と、この素子を金属ケース（陽極側）内に収納して絶縁性のリングパッキンを介して密封する上蓋（陰極側）からなるコイン形蓄電素子であって、前記リングパッキンの金属ケースの底面と接する部分に突起部を設けたコイン形蓄電素子。
【請求項２】
一対の電極が絶縁性のセパレータを介して対面するように配置された素子と、この素子を金属ケース（陽極側）内に収納して絶縁性のリングパッキンを介して密封する上蓋（陰極側）からなるコイン形蓄電素子であって、前記金属ケースの外周部にリングパッキンを押圧する突起部を設けたコイン形蓄電素子。
【請求項３】
金属ケースの底面にリングパッキンを配置する位置よりも内側に凸状円環隆起部を設けた請求項１または２に記載のコイン形蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサや電池等のコイン形蓄電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のコイン形蓄電素子には、電気二重層コンデンサやボタン電池等があり、これらコイン形蓄電素子の一例としての電気二重層コンデンサの構成を図６に示す。同図に示すように、活性炭電極からなる陽極性の分極性電極４１と、活性炭電極からなる陰極側の分極性電極４２とをセパレータ４３を介して対向配置し、そして陽極側の分極性電極４１には陽極集電体４４を設け、かつ陰極側の分極性電極４２には陰極集電体４５を設け、その後、前記一対の分極性電極４１，４２およびセパレータ４３に電解液４６を含浸させて、これらを陰極端子となる上ケース４７と陽極端子となる下ケース４８で構成される収納空間部に収納し、そして上ケース４７の外周部に形成した折り曲げ部５０と下ケース４８の外周部との間に電気絶縁性を有するパッキン４９を配置して下ケース４８の外周部の先端部５１をカーリングすることにより、パッキン４９で上ケース４７の折り曲げ部５０を外側から包み込んで一対の分極性電極４１，４２を収納している収納空間部の気密封口を行うようにしている。
【０００３】
このような電気二重層コンデンサは、携帯電話をはじめとする小型携帯機器の主電源及びメモリバックアップ用電源として幅広く利用されており、その需要は、電子機器の小型化の流れに乗って、年々増加傾向にある。このような時代背景を踏まえ、電子機器の重要な構成要素である電気二重層コンデンサに対しては、長期にわたって高い信頼性を確保することが不可欠である。
【０００４】
前記信頼性を確保する方法として、特許文献１には下ケース内底部の分極性電極周囲にガイド部を設けることにより、分極性電極を所定の位置に接着することができ、電極のずれを防止することができるということが提案されている。
【０００５】
また、この電気二重層コンデンサの耐漏液性の向上は、品質上重要な課題である。電解液の漏液は、蓄電素子の特性劣化の要因となるばかりでなく、周辺回路及び機器の故障を引き起こす可能性もある。
【０００６】
このような耐漏液性の向上に対しては、特許文献２では、上ケースの外周部折曲げ部分を平坦部にし、その平坦部の幅を上ケースの厚みの７５〜１５０％の範囲にすることにより、耐漏液性が向上できるということが提案されている。
【０００７】
一方、ボタン電池においても、正極と負極の間にセパレータを介した電極を２つ合わせの金属容器内に収容されており、その外観構造は前記電気二重層コンデンサと同じような構成を有している。
【特許文献１】特開２００３−２２９３５号公報
【特許文献２】特開２０００−４８７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、機器の小型化による電子部品の高集積化に伴い、基板上の電子部品の高集積化が進んでいる。これに適したハンダ付け方法として、リフローハンダ付けによる面実装が主流となってきている。リフローハンダ付けとは、ハンダの塗布されたプリント基板に載置した蓄電素子を基板ごと２００℃以上の高温雰囲気の炉内を通過させ、ハンダ付けを行う方法である。さらに、環境問題を考慮したハンダの鉛フリー化の進行に伴い、鉛系ハンダよりも融点が２０℃程度高い銀系のハンダによるリフローハンダ付けが行われるようになり、基板に塔載される電子部品に対しても、より高い耐熱性が求められるようになってきている。
【０００９】
しかしながら前記従来の電気二重層コンデンサにおいては、ハンダ付け温度が２５０℃程度に達する鉛フリーのリフローハンダ付け時に、高温状態で有機電解液の溶媒の蒸気圧が高まり、蓄電素子の内圧が著しく上昇することにより下ケース４８とパッキン４９底面のシール面に隙間が生じ、電解液４６が外部に漏液するという課題を有している。
【００１０】
本発明はこのような従来の課題を解決し、高温リフローに対する耐熱性を向上させたコイン形蓄電素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、一対の電極が絶縁性のセパレータを介して対面するように配置された素子と、この素子を金属ケース（陽極側）内に収納して絶縁性のリングパッキンを介して密封する上蓋（陰極側）からなるコイン形蓄電素子であって、前記リングパッキンの金属ケースの底面と接する部分に突起部を設けた構成とすることにより、気密性を向上させることができ、高温リフローに対する耐熱性を向上させることができるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、一対の電極が絶縁性のセパレータを介して対面するように配置された素子と、この素子を金属ケース（陽極側）内に収納して絶縁性のリングパッキンを介して密封する上蓋（陰極側）からなるコイン形蓄電素子であって、前記金属ケースの外周部にリングパッキンを押圧する突起部を設けた構成とすることにより、リングパッキンの収縮率が高くなり、上蓋末端折り曲げ部との応力が上昇することから気密性を向上させることができ、高温リフローに対する耐熱性を向上させることができるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、金属ケースの底面にリングパッキンを配置する位置よりも内側に凸状円環隆起部を設けた構成とするものであり、高温リフロー時の内圧上昇に伴う金属ケースの膨れを凸状円環隆起部の内側すなわち製品中心部に集中することで低減でき、その結果、高温リフローに対しても気密性及び耐漏液性が低下しないという作用を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、金属ケースの外周部と上蓋の外周部との間に配設されるリングパッキンの金属ケースの底面と接する部分に突起部を設けた構成とすることにより、かしめる際の応力をリングパッキンの突起部に集中させることができるので、リングパッキン底面の圧縮率を部分的に高くすることができ、金属ケースの折り曲げ圧縮位置を下げすぎることなく気密性を向上させることができ、高温リフローに対する耐熱性の向上を図ることができる。
【００１５】
また、金属ケースの外周部にリングパッキンを押圧する突起部を設けた構成とすることにより、リングパッキンと金属ケースが接触する際の水平方向の応力を上蓋末端折り曲げ部に集中させることができるので、リングパッキン側面の圧縮率を部分的に高くすることができ、気密性及び高温リフローに対する耐熱性の向上を図ることができる。
【００１６】
また、前記金属ケースの底面にリングパッキンを配設する位置よりも内側に凸状円環隆起部を設けた構成とすることにより、高温リフロー時の内圧上昇に耐えるシール性を保持することができるという効果を奏するものである。
【００１７】
なお、リングパッキンの金属ケースの底面と接する部分に設けた突起部の設置位置は、金属ケースの底面と接する面の中心部に近ければより好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明をする。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示した部分断面図である。同図において、金属ケース１１と上蓋１３の内底面に集電材１８をそれぞれ塗布し、一対の分極性電極１７がセパレータ１９を介して集電材１８と接触するように金属ケース１１と上蓋１３に挿入されている。また、一対の分極性電極１７には電解液２０が含浸されている。
【００２０】
そして上蓋１３の外周部に形成した折り曲げ部１４と金属ケース１１の外周部１２との間に電気絶縁性を有するリングパッキン１５を配置して金属ケース１１の外周部１２の先端をカーリングすることにより、リングパッキン１５が押圧されて上蓋１３の折り曲げ部１４を包み込んで気密封口される。
【００２１】
前記リングパッキン１５は図２に示すような形状からなり、カーリングすることによりリングパッキン１５に設けた突起部１６が金属ケース１１の内底面に押しつぶされて密着されるので気密性の高い封口を行うことができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示した部分断面図である。同図において、金属ケース２１と上蓋２３の内底面に集電材２８をそれぞれ塗布し、一対の分極性電極２７がセパレータ２９を介して集電材２８と接触するように金属ケース２１と上蓋２３に挿入されている。また、一対の分極性電極２７には電解液３０が含浸されている。
【００２３】
そして上蓋２３の外周部に形成した折り曲げ部２４と金属ケース２１の外周部２２との間に電気絶縁性を有するリングパッキン２５を配置して金属ケース２１の外周部２２の先端をカーリングすることにより、リングパッキン２５が押圧されて上蓋２３の折り曲げ部２４を包み込んで気密封口される。
【００２４】
前記金属ケース２１の外周部２２にリングパッキン２５を押圧する突起部２６を設けているので、カーリングすることにより金属ケース２１の外周部２２に設けた突起部２６がリングパッキン２５の側面に応力が集中し、その応力は上蓋２３の折り曲げ部２４へ伝達され、これにより、気密性の高い封口を行うことができる。
【００２５】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示した部分断面図である。同図において、前記図３と同様に一対の分極性電極２７が絶縁性のセパレータ２９を介して対面するように配置され、この一対の分極性電極２７を金属ケース２１内に収納して絶縁性のリングパッキン２５を介して上蓋２３で密閉してあるもので、前記金属ケース２１の外周部２２にリングパッキン２５を押圧する突起部２６を設けており、また、金属ケース２１の底面にはリングパッキン２５を配設する位置よりも内側に凸状円環隆起部３１を設けた構成としたものである。
【００２６】
以下、前記各実施の形態の具体的な実施例について説明する。
【００２７】
（実施例１）
前記実施の形態１において、分極性電極は平均粒径５μｍの石油コークス系活性炭粉末と導電性付与剤として平均粒径０．０５μｍのカーボンブラック、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと略す）を分散した水溶性バインダー溶液（ＰＴＦＥ濃度：６０％）を１０：２：１の重量比に混合して混練機で充分に混練した後、水の分散溶媒を少しずつ加えてさらに混練してペーストを作製し、その後、このペーストを成型機にて成形して、１００℃の大気中で１時間乾燥して成型体を得た。
【００２８】
この成型体を寸法６０ｍｍの円板状に切断して２枚１組の分極性電極を得た。
【００２９】
次に、この２枚の分極性電極と厚さ５０μｍで６５ｍｍの円板状のセパレータに、プロピレンカーボネートの溶媒に４エチルアンモニウム４フッ化ホウ素を溶解した電解液を含浸した。
【００３０】
次に、この一対の分極性電極がその間にセパレータを介在して対面するようにし、続いて、ステンレスの金属ケースと上蓋の内面に導電層を介して前記分極性電極が接するように配置して、その周縁部を絶縁性のリングパッキンにより密閉して、直径６．８ｍｍ、高さ１．４ｍｍのコイン形電気二重層キャパシタを得た。
【００３１】
（実施例２）
前記実施例１において、電解液として溶媒にスルホランを用いた以外は前記実施例１と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサを作製した。
【００３２】
（実施例３）
前記実施の形態２において、前記実施例１と同様の分極性電極と電解液を用いた以外は前記実施の形態２と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサを作製した。
【００３３】
（実施例４）
前記実施例３において、電解液として溶媒にスルホランを用いた以外は前記実施例３と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサを作製した。
【００３４】
（実施例５）
前記実施の形態３において、前記実施例１と同様の分極性電極と電解液を用いた以外は前記実施の形態３と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサを作製した。
【００３５】
（実施例６）
前記実施例５において、電解液として溶媒にスルホランを用いた以外は前記実施例５と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサを作製した。
【００３６】
（比較例１）
前記実施例１において、リングパッキン１５に突起部を設けないようにした以外は前記実施例１と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサを作製した。
【００３７】
（比較例２）
前記実施例２において、リングパッキン１５に突起部を設けないようにした以外は前記実施例２と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサを作製した。
【００３８】
前記実施例１〜６および比較例１および２のコイン形電気二重層コンデンサについて、図５に示す温度プロファイルでリフローハンダ付けを行い、その容量変化と漏液の検査結果を（表１）に示す。なお、サンプル数は２０個であり、容量変化はリフロー前後の容量変化率である。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
（表１）から明らかなように、前記実施例１〜６のコイン形電気二重層コンデンサは比較例のコイン形電気二重層コンデンサに比べて、リングパッキン１５から外部に漏液がなく、極めて安定したコイン形電気二重層コンデンサを得ることができた。
【００４１】
このように本発明の電気二重層コンデンサは、リングパッキンの金属ケースの底面と接する部分に突起部を設ける、或いは、金属ケースの外周部にリングパッキンを押圧する突起部を設けた構成にすることにより、従来の電気二重層コンデンサに比較して、カーリング時の応力を一部分に集中させることができるので、電気二重層コンデンサの気密性が向上し、高温リフローに対する耐熱性の向上を図ることができるものである。
【００４２】
また、前記金属ケースの底面にリングパッキンを配設する位置よりも内側に凸状円環隆起部を設けた構成とすることにより、高温リフロー時の内圧上昇に耐えるシール性を保持することができるという効果を奏するものである。
【００４３】
なお、本実施の形態では電気二重層コンデンサについて説明をしたが、コイン形電池などのコイン形蓄電素子にも用いることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のコイン形蓄電素子はコンデンサや電池に使用することができ、高温リフロー時の内圧上昇に耐えうるシール性を有し、鉛フローのリフローハンダ付けによる面実装が必要な電子機器の主電源及びメモリバックアップ電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示す部分断面図
【図２】同実施の形態１によるリングパッキンの部分拡大図
【図３】同実施の形態２によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示す部分断面図
【図４】同実施の形態３によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示す部分断面図
【図５】リフローハンダ付け時の温度プロファイル図
【図６】従来の電気二重層コンデンサの断面図
【符号の説明】
【００４６】
１１  金属ケース
１２  金属ケースの外周部
１３  上蓋
１４  上蓋の折り曲げ部
１５  リングパッキン
１６  突起部
１７  一対の分極性電極
１８  集電材
１９  セパレータ
２０  電解液
【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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