(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とがセパレータを介して積層された蓄電素子と、上下に対向して配置され前記蓄電素子を収納する一対の方形状の金属ケースと、断面略Ｈ形状の方形枠状の絶縁性ガスケットと、前記一対の金属ケースを被覆する外装樹脂と、前記一対の金属ケースに夫々接合され少なくとも一部を外表面に露出させた正極の端子板及び負極の端子板と、を備え、
前記一対の金属ケースは底部から階段状に折り曲げられて開放端に鍔部が設けられ、前記鍔部が前記絶縁性ガスケットの上下の凹部内に配置され、前記外装樹脂が前記一対の金属ケースを押えることにより前記鍔部と前記絶縁性ガスケットの連結部間を封止する面実装用方形蓄電セル。
【請求項２】
前記絶縁性ガスケットの内周壁部と前記金属ケースの前記底部の内面間に隙間を設けた請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
【請求項３】
前記絶縁性ガスケットの内周壁部の高さは、前記鍔部の厚みの範囲に設けられた請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
【請求項４】
前記絶縁性ガスケットの外周壁部の高さは、内周壁部の高さよりも高く設けられた請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
【請求項５】
前記絶縁性ガスケットの外周壁部は前記金属ケースとの熱溶着部を有し、かつ前記絶縁性ガスケットの連結部は前記金属ケースとの熱溶着部を有しない請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
【請求項６】
前記絶縁性ガスケットの外周壁部の前記金属ケースとの熱溶着部を、前記鍔部の外面上に設けた請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
【請求項７】
前記端子板の少なくとも正／負極のいずれかの端子板が金属ケースとの接続部以外を金属ケースから離れる方向に階段状に折り曲げて段差部を設けた構成としたことを特徴とする請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
【請求項８】
前記金属ケース又は前記端子板の少なくともいずれかの表面に外装樹脂との密着性を高める粗面化加工を施したことを特徴とする請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
【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面実装用蓄電セルの中で、特に実装面積効率を追求し、外観形状を方形状にした面実装用方形蓄電セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１（ａ）、（ｂ）は、この種の従来の面実装用蓄電セルの構成を示した正面断面図と平面図であり、図１１において、４０は二次電池またはキャパシタ等のコイン形蓄電セルであり、正／負一対の分極性電極４１ａ、４１ｂを、絶縁性セパレータ４２を介して対面するように配置し、図示していない駆動用電解液を含浸させて構成した蓄電素子４９の両面に形成した集電体４３を介して接続された上蓋金属ケース４４と下蓋金属ケース４５を、絶縁性ガスケット４６を介して機械的かしめや絞り加工により封口された構造となっている。また、このコイン形蓄電セル４０の負極に接続された負極端子板４８、同じく正極に接続された正極端子板４７の先端部には、半田メッキ部４７ａ、４８ａが形成されている。
【０００３】
従来、機器等の小形化に伴い、補助電源やメモリーのバックアップ用として用いられる１次電池やキャパシタの基板上の電子部品の面実装化が進んでおり、面実装用蓄電セルを実装する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。
【０００４】
このような要望に対し、上記上蓋金属ケース４４と下蓋金属ケース４５を、絶縁性ガスケット４６を介して機械的かしめや絞り加工により封口された構造は円周上に機械的に均一な封止性能が得られるため、円形状であるコイン状の形態で基板実装におけるリフローはんだ付けにより面実装可能な面実装用蓄電セルとして量産化されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１７０５５１号公報
【特許文献２】特開平０８−２９８２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、携帯電話などの携帯機器等のさらなる小形化が進み、電子部品の高集積化がさらに進行し、補助電源やメモリーのバックアップ用として用いられる面実装用の１次電池やキャパシタにおいてもさらに小形化要求されている。
【０００６】
また、基板への電子部品の面実装技術においても、近年の環境問題を考慮し環境負荷物質の削減のために有害物質である鉛を排除した鉛フリーはんだ付け材料が開発され、リフローはんだ付け条件のリフロー温度が高温になり、蓄電セルに対してもリフロー耐熱温度の高い高耐熱性性能で、且つ小形である面実装用蓄電セルが求められている。
【０００７】
上記従来の面実装用のコイン形状である蓄電セルでは、二次電池またはキャパシタ等の蓄電セルが円形であるため、基板実装時の蓄電セル部品としての基板を占有する方形床面積は、理論上２２％ロス（外装材料の被覆率を考慮しない理論値）することに加え、このコイン形状の蓄電セル４０に接続された負極端子板４８と正極端子板４７が蓄電セル４０の外周方向に突出するような構成であるため、蓄電セル４０の基板を占有する方形床面積にさらに外周部に突出した端子板の床面積に相当する実装面積を必要となることから、実際のコイン形蓄電セルにおける製品直径６ｍｍで約４０％の基板実装面積ロスを生んでいるのが現状である。
【０００８】
このような状況下で、携帯電話機を代表とする携帯機器等の近年更なる小形化を必要とする機器に使用される場合には、コイン形状の蓄電セルでは要求される小形大容量化の要望に対応することが困難であるという課題があった。
【０００９】
このような課題を解決するために、蓄電セルを方形状にし、正／負極端子板を蓄電セルの外形内に装備することで円形の蓄電セルより約４０％基板占有面積効率が良くなり小形化が可能であると考えられる。
【００１０】
しかしながら、一方で方形状にした場合には、蓄電セルを構成する上下金属ケースを絶縁性ガスケットを介してかしめや絞りを行う封口構造では、コーナ部で均一に封止できないために基板実装時のリフローはんだによる熱ストレスで内部の電解液が漏れるという課題があった。
【００１１】
また、金属ケースを使用せずに方形状の蓄電セルを直接樹脂モールドする構造にすることも考えられるが、蓄電セルの直接樹脂モールドは、リフローはんだ時にリフロー時の熱による電解液の膨張でモールド樹脂に亀裂が生じ、電解液が漏れるなどの信頼性に課題があった。
【００１２】
本発明はこのような従来の課題である実装面積のロスを改善するため、方形状の蓄電セルで小形化を図り、かつ、基板実装時のリフロー性能を満足する性能を実現し、近年の携帯機器等の小形化に寄与する面実装用方形蓄電セル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】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、正極と負極とがセパレータを介して積層された蓄電素子と、上下に対向して配置され前記蓄電素子を収納する一対の方形状の金属ケースと、断面略Ｈ形状の方形枠状の絶縁性ガスケットと、前記一対の金属ケースを被覆する外装樹脂と、前記一対の金属ケースに夫々接合され少なくとも一部を外表面に露出させた正極の端子板及び負極の端子板と、を備え、前記一対の金属ケースは底部から階段状に折り曲げられて開放端に鍔部が設けられ、前記鍔部が前記絶縁性ガスケットの上下の凹部内に配置され、前記外装樹脂が前記一対の金属ケースを押えることにより前記鍔部と前記絶縁性ガスケットの連結部間を封止する構成としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明は、蓄電セルを方形状にすることによって小形化が図れ、実装面積を削減すると共に、一対の方形状の金属ケースとこの一対の金属ケースの開放端の鍔部を絶縁性ガスケットの上下面の凹部内に配置し、外装樹脂で被覆することにより、機械的カシメや絞り加工せずに確実に封口することができ、基板実装時の鉛フリーのリフローはんだにも耐える高耐熱性能を有する面実装用方形蓄電セルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態は、正極となる分極性電極と負極となる分極性電極を、セパレータを介して積層した方形状の蓄電素子と、上下に対向して配置され前記蓄電素子を収納する一対の方形状の金属ケースと、この一対の金属ケースの開放端に組み込まれて封止する方形枠状の絶縁性ガスケットと、上記一対の金属ケースに夫々接合された正／負極の端子板からなる面実装用方形蓄電セルにおいて、上記絶縁性ガスケットを上下面に一対の金属ケースの開放端を嵌め込む凹部を有する断面略Ｈ形状とし、上記正／負極の端子板の一部を実装用接続端子として外表面に露出させるように全体に外装樹脂を施した構成としたものである。
【００１６】
上記方形状の蓄電素子を上記方形状の金属ケースに封入し、全体に外装樹脂を施した構成であり、蓄電セルの実装面積が従来のコイン形の円形状の蓄電セルに比べ面積効率が高く大幅に小形化が可能であり、また上記絶縁性ガスケットの断面略Ｈ形状の凹部に一対の金属ケースの開放端を嵌め込んで封止し外装樹脂を施した構成であり、従来の円形状であるコイン形の一般的な封止方法として用いられるカシメ結合において方形の各コーナ部の機械的なカシメ加工が難しくコーナ部で均一に封止できないという問題に対し、一対の方形状の金属ケースの開放端を嵌め込み封止することにより、一挙に解決することができるものである。
【００１７】
また、上記の構成に加え、上記絶縁性ガスケットを外装樹脂の成型温度よりも高い耐熱温度を有する熱可塑性樹脂で構成したものである。
【００１８】
上記絶縁性ガスケットにおいて、この絶縁性ガスケットの耐熱温度よりも高い成型温度の外装樹脂で成型加工すると、外装樹脂を形成する温度で絶縁性ガスケットが熱劣化することがあり封止性能の信頼性に欠けることがある。この課題を解決するため、外装樹脂の成型温度よりも高い耐熱温度の絶縁性ガスケットの樹脂材料を選択することで、この問題を解決し封止性能の信頼性を確保することができる。
【００１９】
また、上記の構成に加え、前記端子板の少なくとも正／負極のいずれかの端子板が金属ケースとの接続部以外を金属ケースから離れる方向に階段状に折り曲げて段差部を設けた構成としたものである。
【００２０】
この段差部の一部が外表面に露呈する状態で、上記蓄電セルを外装樹脂で方形状に被覆することにより外装樹脂の下面部に容易に正／負極の端子板を形成することができ、また、端子板近傍の外装樹脂の割れを低減し金属ケースを外装樹脂で覆うので確実な封止を行うことができる。
【００２１】
また、上記の構成に加え、前記絶縁性ガスケットの外周壁部の高さが内周壁部の高さよりも高く構成したものである。
【００２２】
面実装用蓄電セルは、小形化と合わせて、実装時に製品高さを低くした扁平構造にすることが必要不可欠な要求事項である。そのために、上記金属ケースの端面部内側と絶縁性ガスケットの内周壁部と係合しており、絶縁性ガスケットの凹部の内周壁部及び外周壁部の高さが重要である。面実装方形蓄電セルの高さを低くするために絶縁性ガスケットの内周壁部を低くし、且つ、外周壁部の高さを内周壁部の高さより高くすることで、金属ケースの開放端と対面する外周壁部の表面積を大きくし、より確実な封止で扁平構造の面実装用方形蓄電セルが実現できる。
【００２３】
また、上記の構成に加え、ガスケットの略Ｈ形状の上下の凹部に一対の金属ケースの開放端をそれぞれ嵌め込んで熱溶着して封止するように構成したものである。上記外装樹脂を形成する前に絶縁性のガスケット１６に熱を加えて金属ケースと熱溶着して封止することにより、さらに封止性能を高めることができる。
【００２４】
また、上記の構成に加え、一対の金属ケースの表面に外装樹脂との密着性を高める粗面化加工を施した構成のものである。上記一対の金属ケースの表面の表面を粗面化することにより、アンカー効果で外装樹脂との密着性を増加させより確実な封止を行うことができる。
【００２５】
また、上記の構成に加え、正／負極の端子板の表面に外装樹脂との密着性を高める粗面化加工を施した構成としたものである。正／負極の端子板の表面を粗面化することにより、アンカー効果で外装樹脂との密着性を増加させより確実な封止を行うことができる。
【００２６】
また、上記の構成に加え、前記蓄電素子を高分子電解質膜を介して金属酸化物または金属酸化物の水和物と導電性ポリマーからなる分極性電極が対面するように配置された構成としたものであり、蓄電素子より高電圧で且つ高容量、高エネルギー密度の蓄電セルを実現できる。
【００２７】
また、上記の構成に加え、前記蓄電素子を多層構造とした構成である。蓄電素子を多層構造にすることにより、蓄電素子の直列接続が可能であり、より高電圧で、且つ高エネルギー密度の蓄電セルを実現できる。
【００２８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態１である面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図、図２（ａ）〜（ｃ）は同面実装用方形蓄電セルに使用される金属ケースを示した平面図と正面断面図と要部拡大断面図、図３（ａ）〜（ｃ）は同面実装用方形蓄電セルに使用される絶縁性ガスケットを示す平面図と正面断面図と要部の拡大断面図である。
【００３０】
図１において、１０は蓄電セルを示し、この蓄電セル１０の主要部を構成する蓄電素子２０は、方形状に形成された正／負一対の分極性電極１１ａ，１１ｂが同じく方形に形成された絶縁性セパレータ１２を介して対面するように配置されることにより方形状に構成されている。この蓄電素子２０の両面にカーボン層からなる集電体１３が形成されている。
【００３１】
また、絶縁性ガスケット１６は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように熱可塑性樹脂により方形枠状に形成されており、この絶縁性ガスケット１６の一部の断面である図３（ａ）の（ａ−ａ’部）は略Ｈ形状からなり、外周壁部１６ｂと内周壁部１６ｃを連結部１６ｄにより連結し、連結部１６ｄの上下に凹部１６ａが形成された形状である。上記蓄電素子２０に図示しない駆動用電解液を含浸させた状態で、図２（ａ）〜（ｃ）で示すような方形に形成された上方の金属ケース１４の開口部に設けた鍔状の開放端１４ａを上記絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の上部凹部１６ａ内に嵌め込んで係合保持し、同様に下方の金属ケース１５の開口部に設けた鍔状の開放端１５ａを上記金属ケース１４と対向させて上記絶縁性ガスケット１６の下部凹部１６ａ内に嵌め込んで係合保持している。
【００３２】
また、上記一対の金属ケース１４，１５の外表面に板状の正／負極端子板１７、１８がそれぞれレーザ溶接にて接続され、金属ケース１４、１５の表面に沿って互いの相反する方向に引き出し、外装樹脂１９で被覆した後、それぞれの正／負極端子板１７、１８を外装樹脂１９の側面に沿って互いに同一方向に折り曲げて外装樹脂１９の底面部に正／負極端子板１７、１８の夫々にメッキ処理を施したメッキ処理部１７ａ、１８ａを外表面に露出するように構成している。また、正／負極端子板１７、１８と金属ケース１４、１５との接続は、機械的なかしめ、超音波溶接、スポット抵抗溶接で実施してもよい。
【００３３】
上記一対の分極性電極１１ａ，１１ｂは、活性炭粉末と導電性付与剤であるカーボンブラック、バインダとしてポリテトラフルオロエチレンを混合して混練機で十分に混練してペーストを作製し、このペーストを所望の大きさの方形に成型し、これを乾燥することにより形成したものである。
【００３４】
また、上記金属ケース１４，１５は、ステンレス板を用いて夫々同形状、同寸法に構成されたものである。
【００３５】
また、上記絶縁性ガスケット１６は、熱可塑性樹脂が適しており、本実施の形態１においては、ガラスファイバー入りポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を用いた。
【００３６】
また、上記外装樹脂１９としては熱硬化性樹脂が適しており、本実施の形態１においてはエポキシ系樹脂を用いた。この外装樹脂１９で被覆する際には、図示しない射出成型金型内に配置した蓄電セル１０としての金属ケース１４，１５ならびに正／負極端子板１７，１８の一部を夫々図示しないスライドピンにより圧接保持するようにしてモールド成型を行う。
【００３７】
また、上記外装樹脂１９として熱硬化性樹脂以外に熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００３８】
また、実施の形態１は、絶縁性ガスケット１６を上記外装樹脂１９の成型温度よりも高い耐熱温度を有する熱可塑性樹脂で形成したものである。
【００３９】
上記絶縁性ガスケット１６において、この絶縁性ガスケット１６の耐熱温度よりも高い成型温度の外装樹脂１９で成型加工すると、外装樹脂１９を形成する温度で絶縁性ガスケット１６が熱劣化し封止性能の信頼性に欠けることがある。この課題を解決するため、外装樹脂１９の成型温度よりも高い耐熱温度の絶縁性ガスケット１６の樹脂材料を選択することで、この問題を解決し封止性能の信頼性を確保することができる。
【００４０】
例えば、外装樹脂１９を熱硬化性樹脂であるエポキシ系樹脂とする場合は、エポキシ系樹脂による成型温度がおおよそ１５０℃から２００℃のレベルであり、絶縁性ガスケット１６の樹脂としては、耐熱性２８０℃以上を有するガラスファイバー入りポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）以外に、ガラスファイバー入りＰＰＳとブチルゴムの混合樹脂や耐熱性２７０℃レベルを有する液晶ポリマー（ＬＣＰ）、耐熱性３００℃を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ材）等が適している。また、外装樹脂１９を熱可塑性樹脂である液晶ポリマー（ＬＣＰ）とする場合は、液晶ポリマーの耐熱温度がおおよそ２７０℃のレベルであり、絶縁性ガスケット１６の樹脂としては、耐熱性２８０℃以上を有するガラスファイバー入りポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や耐熱性３００℃を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ材）等が適している。また、絶縁性ガスケット１６の材料に弾性を求めるのであれば、ブチルゴムが適している。ブチルゴムとして更に好ましくは、ノンハロゲン系ブチルゴムに補強剤としてカーボンブラックとシリカを添加し、アルキルフェノール樹脂で樹脂加硫したものを用いたものが良い。
【００４１】
また、実施の形態１は、前記正／負極端子板１７、１８の少なくともいずれか一方が金属ケース１４、１５の接続部以外を金属ケース１４，１５から離れる方向に階段状に折り曲げて段差部を設けた構成のものである。
【００４２】
図４は、実施例である面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図である。基本的な構成は、上記実施の形態１で示した図１と同じであり、異なる部分についてのみ説明する。図４において、一対の金属ケース１４，１５の外表面に正極端子板１７と負極端子板１８がそれぞれ接合され、この負極端子板１８の金属ケース１５との接合部以外を金属ケース１５から離れる方向に階段状に折り曲げて段差部１８ｂが設けられており、この段差部１８ｂの一部と上記正極端子板１７の一部を外表面に露出するように外装樹脂１９で被覆する。これにより面実装対応の方形蓄電セル１０が構成される。
【００４３】
この負極端子板１８の段差部１８ｂの一部が外装樹脂１９の外表面に露出する状態で、外装樹脂１９で方形状に被覆させることにより、負極端子板１８の長さに起因するリアクタンスを最小にし、且つ、外装樹脂１９の底部において、外装樹脂１９からの端子引き出し部で外装樹脂１９の割れのない確実な封止構造が得られ、負極端子板１８を容易に形成することができる。すなわち、前記実施例である図１の構造において、蓄電セル１０の重要な電気的特性の一つであるリアクタンスを減らすためには、負極端子板１８の長さを短くする必要があり、負極端子板１８を外装樹脂１９の底部から引き出すことにより、負極端子板１８の長さを短くできリアクタンスは低減できる。
【００４４】
しかし、正／負極端子板１７、１８を引き出す側の外装樹脂１９の底部と蓄電素子２０の間は、小形化のために肉薄部で構成されており、機械的強度は低くなっている。そのために外装樹脂１９の底部から負極端子板１８が露出する境界部において、端子板を折り曲げるために機械的応力を加えることによりこの境界部で樹脂割れが発生する課題があった。しかし、上記負極端子板１８をあらかじめ階段状に折り曲げて段差部１８ｂを設けることにより、外装樹脂１９を設けた後に負極端子板１８を折り曲げる必要がなく、外装樹脂１９に機械的応力が加わらず確実な封止を行うことができ、且つ、負極端子板１８のリアクタンスを最小にするものである。
【００４５】
また、蓄電素子２０を上下に反転した構造の正極端子板１７を蓄電セル１０の下側に配置した構造において、正極端子板１７について上記階段状に折り曲げて段差部を設ける構成も同様の効果が得られる。
【００４６】
また、実施の形態１は、前記絶縁性ガスケット１６において、この絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂの高さが、内周壁部１６ｃの高さよりも高くした構成のものである。
【００４７】
図５は、その構成における面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図である。また、図６（ａ）〜（ｃ）は、同面実装用方形蓄電セルに使用される金属ケースを示す平面図と正面断面図と要部拡大断面図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、同面実装用方形蓄電セル１６に使用される絶縁性ガスケットを示す平面図と正面断面図と要部拡大断面図である。基本的な構成は、上記実施の形態１で示した図１と同じであり、異なる部分についてのみ説明する。図５において、絶縁性ガスケット１６の断面略Ｈ形状における凹部１６ａに一対の金属ケース１４，１５の開放端１４ａ、１５ａを嵌め込み係合保持し、外装樹脂１９で覆う構造において、図７に示す絶縁性ガスケット１６の断面略Ｈ形状における外周壁部１６ｂの凹部１６ａの内面と、金属ケース１４，１５の開放端部で接合し、外装樹脂１９により封止される。この絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂの高さｈ２を内周壁部１６ｃの高さｈ１より高くすることにより、金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａとの対面する表面積を増加させ外装樹脂１９により確実な封止を行い、且つ、面実装時の製品高さを低く抑えた低背品を実現できる。
【００４８】
すなわち、図６において、一対の金属ケース１４、１５は、通常、アルミニウム平板材やステンレス平板材などが使用され、この平板材を絞り加工ないし、インパクト加工により成形される。しかしながら、絞り加工やインパクト加工後、金属ケース１４，１５の局面部１４ｂ、１５ｂにおいて割れやクラックを防止するために、金型から金属ケース１４、１５を抜く時の抜き角度（θ）や打ち抜きのエッジ部に曲率半径（Ｒ）を持たせて加工金型が設計され、加工された金属ケース１４，１５は、局面部１４ｂ、１５ｂにおいて抜き角度（θ）又は曲率（Ｒ）により、開放端１４ａ、１５ａにおいて傾斜を有している。この抜き角度や曲率による傾斜により絶縁性ガスケット１６の上下凹部１６ａに金属ケース１４，１５の開放端１４ａ、１５ａを嵌め込むと金属ケース１４、１５が絶縁性ガスケット１６の内周壁部１６ｃのエッジ部１６ｆにおいて係合時に接触するため、内周壁部１６ｃの高さ寸法が重要な要素となる。
【００４９】
一方で、携帯電話などの携帯機器は小形化と合わせて実装時に製品高さを低くした扁平構造が必要不可欠な要求事項であり、絶縁性ガスケット１６の内周壁部１６ｃの高さ寸法を高くできないという課題を有していた。
【００５０】
そこで、絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂの高さｈ２を内周壁部１６ｃの高さｈ１より高くすることで、金属ケース１４、１５との対面面積を大きくし、封止性能を維持しながら、金属ケース１４，１５の実際の加工時にできる開放端１４ａ、１５ａの傾斜を有していても面実装用方形蓄電セルの低背化が可能な構造とできる。
【００５１】
また、絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の上下の凹部１６ａに一対の金属ケース１４，１５の開放端をそれぞれ嵌め込んで熱溶着して封止する構成とすることもできる。図８は、その構成を示した面実装用方形蓄電セルの断面図である。基本的な構成は上記実施の形態１で示した図１と同じであり、異なる部分についてのみ説明する。図８において、絶縁性ガスケット１６に熱可塑性樹脂を使用している構成である場合、外装樹脂１９を形成する前に絶縁性ガスケット１６に耐熱温度を超えた温度を上下の絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂの外側より、金属ケース１４、１５の端面部に向かって加え、金属ケース１４、１５の方形状の枠全周囲において熱圧接することにより、金属ケース１４，１５との熱溶着部１６ｍを形成して封止することによりさらに封止性能を高めることができる。絶縁性ガスケット１６にポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を使用した場合は、耐熱温度を超えた３００℃程度の温度で熱溶着することにより、封止性能を高めることが可能である。
【００５２】
また、一対の金属ケース１４，１５の表面に外装樹脂１９との密着性を高める粗面化加工を施した構成とすることもできる。上記一対の金属ケース１４、１５はステンレス材を用いているが、金属ケース１４、１５の外側表面を粗面化することにより、アンカー効果で外装樹脂１９との密着性を増加させ、より確実な封止を行うことができる。金属ケース１４、１５の粗面化加工は、サンドブラストによる粗面化やダル加工、梨地処理などにより行うことができる。
【００５３】
また、正／負極端子板１７，１８の表面に外装樹脂１９との密着性を高める粗面化加工を施した構成とすることもでき、正／負極端子板１７、１８の表面を粗面化することにより、アンカー効果で外装樹脂１９との密着性を増加させより確実な封止を行うことができる。
【００５４】
また、上記正／負極端子板１７，１８はアルミニウム材またはステンレス材を用いて構成されているものであり、外装樹脂１９との密着性を向上させる目的で、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以上の粗面化加工が施されると共に、図示しない基板に実装されて半田付けされる部分には錫メッキ処理部１７ａ，１８ａが施されているものである。
【００５５】
以上のように、本発明の実施の形態による面実装用方形蓄電セルは、蓄電素子２０を含めた蓄電セル１０を方形状にすることによって実装面積のロスを低減すると共に、金属ケース１４，１５の開口端の開放端１４ａ，１５ａどうしを断面略Ｈ形状を有した絶縁性ガスケット１６で係合保持し、これを外装樹脂１９で被覆した構成により、一般的な結合方法として用いられるカシメ結合において方形の各コーナ部のカシメ加工が難しいという問題を一挙に解決することができるものであり、基板実装時のリフローはんだ時の耐熱性を満足するといった封止を含めた信頼性の高いレベルで、保証することが可能になる格別の効果も得られる。
【００５６】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について説明する。
【００５７】
図９は、他の面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図である。蓄電素子２０が高分子電解質膜を介して金属酸化物または金属酸化物の水和物と導電性ポリマーからなる分極性電極が対面するように配置された構成のものであり、蓄電素子２０の高電圧で、且つ高容量、高エネルギー密度の蓄電セル１０を実現できる。基本的な構成は、上記図１に示したものと同じであり、異なる部分についてのみ説明する。
【００５８】
図９において、蓄電セル１０を構成する蓄電素子２０は、高分子電解質膜３２を介して金属酸化物と導電性ポリマーからなる分極性電極３１ａ、３１ｂが対面するように配置し構成したものである。
【００５９】
上記金属酸化物と導電性ポリマーからなる分極性電極３１ａ、３１ｂは、金属酸化物の粒子と導電性ポリマーを、揮発性溶媒に分散または溶解させてペースト状としたのち、集電体１３とする金属箔に塗布・乾燥することにより作製することができる。
【００６０】
金属酸化物としては、ＲｕＯ2，ＣｏＯ2，Ｃｏ3Ｏ4，ＭｎＯ2，ＮｉＯ，ＰｂＯ2，ＷＯ3またはＲｕＯ2とＩｒＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5の少なくとも１種との複合物を挙げることができる。また、上記金属酸化物は、金属酸化物の水和物であってもよく、金属酸化物の粒子は０．０１〜５μｍのものが好ましい。
【００６１】
導電性ポリマーとしては、ポリアニリン類、ポリピロール類、ポリチオフェン類などの導電性高分子からなるもの、または、スルホン酸基、スルホンイミド基、カルボン酸基等のイオン性基を有するプロトン伝導性ポリマーからなるものが挙げられる。
【００６２】
また、高分子電解質膜３２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）繊維をスルホン酸基またはカルボン酸基を有する含フッ素陽イオン交換樹脂に混合して得られた膜のもの、多孔フィルムに官能基を有する含フッ素重合体の溶液を含浸して得られた膜等や、市販されているＮａｆｉｏｎ（登録商標）、Ａｃｉｐｌｅｘ（登録商標）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（登録商標）等を用いることができる。
【００６３】
また、上記集電体１３とする金属箔はステンレス、アルミニウム、チタン等の箔を用いることができる。
【００６４】
以上のように本実施による面実装用方形蓄電セルは、蓄電素子２０を高分子電解質膜３２を介して金属酸化物または金属酸化物の水和物と導電性ポリマーからなる分極性電極３１ａ、３１ｂが対面するように配置し、それを積層した構成のものを用いることにより、高い電圧で高エネルギー密度を得ることができる。
【００６５】
また、蓄電セル１０を金属ケース１４、１５内に収納しこれを外装樹脂１９で被覆して金属ケース１４、１５を外装樹脂１９で押さえられるため、より一層封止能力が向上し低インピーダンス化を図ることができ、鉛フリーハンダ付けを行っても蓄電素子２０へのリフローはんだ付けの熱ストレスを抑制でき、長寿命化を図ることができるという格別な効果が得られる。
【００６６】
なお、図１０は、本発明の他の実施例である面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図である。基本的な構成は、上記図９に基づく構成と同じであり、異なる部分についてのみ説明する。図１０において、蓄電素子２０を多層構造とした構成のものである。蓄電素子２０を多層構造にすることにより、蓄電素子２０の直列接続が可能であり、より高電圧で、且つ高エネルギー密度の蓄電セル１０を実現できる。また、上記高分子電解質膜３２を介して金属酸化物と導電性ポリマーからなる分極性電極３１ａ、３１ｂが対面するように配置し、それを３段〜６段積み重ねた蓄電素子が一対の金属ケース１４、１５で圧縮されて収納することにより、更なるインピーダンス特性の低減を図ることができる。
【実施例】
【００６７】
実施の形態１に基づく下記２種類の実施例１および実施例２の面実装用方形蓄電セル及び実施の形態２に基づく下記２種類の実施例３および実施例４の面実装用方形蓄電セルにおいて、鉛フリー半田を用いてプリント基板にリフローハンダ付け（ピーク温度２６０℃  ４０ｓｅｃ）面実装を行い、その容量変化と漏液の検査結果と、耐湿負荷試験（４０℃  ６０％ＲＨ  ２．６Ｖ負荷  １０００時間）後の容量変化の結果を（表１）に示す。なお、比較例として図１１に示した面実装用方形型電気二重層キャパシタを用いた。また、サンプル数は５０個であり、容量変化率はリフロー前後の容量変化率である。
【００６８】
（実施例１）
図５に示す絶縁性ガスケットにガラス入りＰＰＳを採用し陰極端子板に階段に折り曲げた段差部を設け、絶縁性ガスケットの外周壁部の高さを内周壁部の高さより高くし、金属ケースならびに正／負極端子板の表面に粗面化加工を施した面実装用方形蓄電セルを実施例１とする。
【００６９】
（実施例２）
図８に示す面実装用方形蓄電セルで、上記実施例１の図５に示す面実装用方形蓄電セルにおいて絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部と金属ケースの開放端とを熱溶着を施した面実装用方形蓄電セルを実施例２とする。
【００７０】
（実施例３）
図９に示す高分子電解質膜をセパレータとして使用し、分極性電極を対面するように構成した面実装用方形蓄電セルを実施例３とする。
【００７１】
（実施例４）
上記図９に示す実施例３において、絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部と金属ケースの開放端とを熱溶着を施した面実装用方形蓄電セルを実施例４とする。
【００７２】
（比較例）
上記図１１に示すようなコイン形と同じかしめ構造で金属ケースに方形のステンレスケースを用い封止加工を施した面実装用方形電気２重層キャパシタを比較例とする。
【００７３】
【表１】
0005115204.tif 000002
（表１）から明らかなように、本発明の実施例１〜４の面実装用方形蓄電セルは比較例に比べて、リフロー後の容量変化率が小さく、液漏れも無いことから、鉛フリーのリフロー温度に耐えることができる。また、耐湿負荷試験においても、比較例と比べて容量変化率が小さいことから信頼性の高い面実装用方形蓄電セルを提供することができる。
【００７４】
なお、本実施において、蓄電セル１０として電気二重層キャパシタを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二次電池などの蓄電セルであっても良いものであり、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明による面実装用方形蓄電セルは、実装面積のロスを無くして小形大容量化を図ると共に、高信頼性を実現することができるという効果を有し、特に小形化、高密度実装が要求される携帯機器用分野等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１による面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図
【図２】（ａ）同面実装用方形蓄電セルに使用される金属ケースを示す平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同要部拡大断面図
【図３】（ａ）同面実装用方形蓄電セルに使用される絶縁性ガスケットを示す平面図、（ｂ）正面断面図、（ｃ）要部拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態１による他の実施例の面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図
【図５】本発明の実施の形態１による他の実施例の面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図
【図６】（ａ）同面実装用方形蓄電セルに使用される金属ケースを示す平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同要部拡大断面図
【図７】（ａ）同面実装用方形蓄電セルに使用される絶縁性ガスケットを示す平面図、（ｂ）正面断面図、（ｃ）要部拡大断面図
【図８】本発明の実施の形態１による他の実施例の面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図
【図９】本発明の実施の形態２による実施例の面実装用方形蓄電セルの構成を示した断面図
【図１０】本発明の実施の形態２による他の実施例の面実装用方形蓄電セルの構成を示した正面図
【図１１】（ａ）従来の面実装用コイン形蓄電セル構成を示した正面断面図、（ｂ）同平面図
【符号の説明】
【００７７】
１０  蓄電セル
１１ａ，１１ｂ  分極性電極
１２  セパレータ
１３  集電体
１４，１５  金属ケース
１６  絶縁性ガスケット
１７  正極端子板
１７ａ  錫メッキ処理部
１８  負極端子板
１８ａ  錫メッキ処理部
１８ｂ  負極側の段差部
１９  外装樹脂
２０  蓄電素子
【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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