(57)【要約】【課題】半導体素子を載置することが可能であり、その半導体素子との間の配線長を短くすることのできる小型の電池を提供すること。【解決手段】電池１０の上に実装されたＩＣチップ２０を備える。電池１０は、負極１２と、電解槽を挟んで負極１２に対向する位置に配置された正極第１部分１１ａおよび負極１２の上に絶縁層１４ａを挟んで配置された正極第３部分１１ｃを含む正極１１とを有する。ＩＣチップ２０は、負極１２と接触する電源バンプ２１ａおよび正極第３部分１１ｃと接触する電源バンプ２１ｂを有し、電源バンプ２１ａ，２１ｂによって、負極１２上および正極第３部分１１ｃ上に固定される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を介してセパレータの一方の面に対向する対向面と、第１電極を為す第１電極面とを有する第１の電極と、
前記セパレータの前記一方の面に対して前記第１の電極を支持し、前記電解液の一部を保持する第１の領域を前記セパレータと前記第１の電極と共に形成する第１の絶縁部材と、
前記セパレータの他方の面に接する第２の絶縁部材と、
前記電解液の他部を保持する第２の領域を前記セパレータと前記第２の電極と共に形成し対向する前記セパレータの前記他方の面に対して前記第２の絶縁部材よって支持される対向面と、第２電極を為す第２電極面と、を有する第２の電極と、
を備えることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記第２の電極は、屈曲されて前記対向面の一部が前記第１の電極の前記第１電極面に対向することを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記第１の電極の端部に対して前記第２の電極の前記第２電極面を絶縁する第３の絶縁部材をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項４】
前記第１電極面の一部を覆う第４の絶縁部材と、
前記第４の絶縁部材上に形成され、前記第４の絶縁部材によって前記第１電極面に対して絶縁される配線パターンと、
をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の電池。
【請求項５】
前記第１の電極の前記対向面及び前記第２の電極の前記対向面に電池材料が塗布されていることを特徴とする請求項１記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の載置を可能とした小型の電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池は、携帯可能な電子機器の主電源としてだけでなく、揮発性メモリ上に記憶された種々の設定値を保持するためのバックアップ電源として欠かせない。特に、ボタン電池やガム型電池は、小さくまたは薄いため、軽薄短小の電子機器にとって有用である。
【０００３】
例えば、ボタン電池の一種であるコイン電池は、パッケージの一部と正電極とを担う正極缶と、正極缶の底に充填された正極材料と、正極材料を封止して正極材料と負極材料とを隔離するセパレータと、セパレータ上の負極材料を包み込むとともに負電極として機能する負極キャップと、正極缶と負極キャップを絶縁するガスケットとを、基本構成としている。代表的な正極材料は二酸化マンガンであり、負極材料はリチウムである。
【０００４】
このような小型の電池は、一般に、電子機器内に設けられた電池ケースに装填される。電子機器の主機能を提供するＩＣ（Integrated Circuit）などの半導体素子は、その電池ケースから引き出された電線を介して、電池と接続される。すなわち、電池とその電池により駆動される半導体素子は、空間的に分離されている。この理由は、電池は半導体素子と比べて十分に大きなサイズを有しているために、電池の電極と半導体素子の電極端子との間の位置的な整合が困難であり、その整合を、両者間に設けられる電線によって行なう必要があるからである。
【０００５】
また、軽くて薄い電池の要望に応えるために、ラミネート電池（例えば、特許文献１参照）が提案されている。さらに、より小型化が可能な薄膜固体電池も提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８６１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の電池は半導体素子と比べて十分に大きいため、ワンチップＩＣのみで全ての機能を実現することができる電子機器であっても、その大きさは、電池の大きさと、電池とワンチップＩＣとの間の配線構造とによって制限されてしまう。すなわち、現在流通している規格化された電池を使用し且つ電池交換が可能な構造を採用する限り、電子機器のこれ以上の軽薄短小化は困難である。
【０００８】
また、電池と半導体素子との間に引き回される配線は、外部からのノイズの侵入や抵抗損失が生じるという点で、できるだけ短い方が望ましい。
【０００９】
上記したラミネート電池を用いた場合であっても、他の従来の電池と同様に、半導体素子に対する大きさや配線の問題を有している。また、薄膜固体電池は、十分に小さく形成することができるが、大電流が流せず、バッテリの基本性能が得られないという問題を有している。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、半導体素子の載置を可能とし、その半導体素子との間の配線長を短くすることが可能な小型の電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電池は、電解液を介してセパレータの一方の面に対向する対向面と、第１電極を為す第１電極面とを有する第１の電極と、前記セパレータの前記一方の面に対して前記第１の電極を支持し、前記電解液の一部を保持する第１の領域を前記セパレータと前記第１の電極と共に形成する第１の絶縁部材と、前記セパレータの他方の面に接する第２の絶縁部材と、前記電解液の他部を保持する第２の領域を前記セパレータと前記第２の電極と共に形成し対向する前記セパレータの前記他方の面に対して前記第２の絶縁部材よって支持される対向面と、第２電極を為す第２電極面と、を有する第２の電極と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型の電池を提供することができる。また、その電池の上に半導体素子を載置することが可能であり、電池と半導体素子との間の配線長を短くすることができる。これにより、半導体素子において、外部からのノイズの侵入や抵抗損失の発生を低減することができる。さらに、この電池は、半導体素子とが同程度の大きさであるので、電池一体型半導体素子を提供することも可能であり、その電池一体型半導体素子を使用した電子機器は、より小さいサイズで製造され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる電池を使用した電池一体型半導体素子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。但し、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは現実のものとは異なる。また、図面の相互間において同じ部分を指す場合であっても、互いの寸法や比率が異なって示されている部分もある。
【００１４】
（実施の形態１）
実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子は、小型の特別な電池と、その電池の表面に電源供給用のバンプを介して固定されたＩＣチップとを備えることを特徴としている。図１は、実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子の断面図（詳しくは、後述する図４のＡ−Ａ線における断面図）である。図１において、電池一体型半導体素子１００は、電池１０と、電源バンプ２１ａ，２１ｂを介して電池１０と電気的に接続され且つそれら電源バンプ２１ａ，２１ｂによって電池１０上に固定されたＩＣチップ２０と、を備えて構成される。特に、ＩＣチップ２０は、電源バンプ２１ａ，２１ｂを電源端子として有するフリップチップ（フェースアップタイプチップ）である。電源バンプ２１ａは電池１０の負極１２と接触し、電源バンプ２１ｂは電池１０の正極１１と接触している。正極１１と負極１２は、電解槽を挟んで対向している。また、負極１２は、電池１０の上面に位置する。正極１１は、電池１０の下面に位置する正極第１部分１１ａと、電池１０の側面に位置する正極第２部分１１ｂと、負極１２の上に位置するとともに、正極第１部分１１ａよりも面積の小さい正極第３部分１１ｃとを有する。換言すれば、正極１１は、電池１０の下面から上面へと折り曲げられた形状を有する。より具体的には、図１に示すように、正極第１部分１１ａと正極第２部分１１ｂと正極第３部分１１ｃとの３つの部分で鈎形状を形成する。正極第３部分１１ｃと負極１２の間と、正極第２部分１１ｂの内側には、負極１２と正極１１とを絶縁する絶縁層１４ａが配置されている。よって、正極第３部分１１ｃは、負極１２よりも、正極第３部分１１ｃと絶縁層１４ａの各厚みの分だけ、高い位置に配置されている。すなわち、正極第３部分１１ｃと負極１２との間には段差がある。
【００１５】
電池１０の大きさは、ＩＣチップ２０の大きさと同程度である。また、この電池１０において、正極１１および負極１２に対して平行な方向として定義される幅は、それら電極に対して垂直な方向として定義される高さと同程度かそれよりも大きい。すなわち、電池１０は、従来の電池よりも小さく且つ薄い。具体的には、正極１１および負極１２に対して平行な方向の面として定義される電池１０の主面の面積は１ｍｍ2〜９ｍｍ2程度であり、高さは０．３ｍｍ〜１ｍｍ程度である。
【００１６】
よって、ＩＣチップ２０は、電池１０の上面に配置された状態で、電池１０から電源電圧の供給を受ける。また、ＩＣチップ２０と電池１０との間の配線は、電源バンプ２１ａ，２１ｂのみである。
【００１７】
図２−１〜図２−１０は、電池１０の製造工程を、その断面図によって示した図である。また、図３は、電池１０の製造工程のうちの一工程における、電池１０の平面図である。従来の電池は、その外形や封止構造に曲面が多く用いられているため、その完成品は一つずつ組み立てられている。しかしながら、電池１０は小さく薄い上に角柱を基本構造としているため、以下に説明するように、複数の電池１０を一度に製造することができる。
【００１８】
以下に、マトリクス状に配置された複数の電池１０を製造するための工程を説明する。まず、格子状のマスクを用いたスクリーン印刷によって、正極１１となる金属板上の複数の箇所に所定の間隔で電極材料１３を塗布する（図２−１）。正極１１となる金属板として、例えばＴｉやＡｌを用いることができる。電極材料１３として、例えばＬｉＣｏＯ2を用いることができる。上記所定の間隔、すなわち格子状のマスクの間隔は、１ｍｍ〜３ｍｍ程度であることが望ましい。これにより、電極材料１３のサイズは１ｍｍ2程度となる。
【００１９】
次に、電極材料１３が塗布されていない領域に、格子状の絶縁物１４を貼り付ける（図２−２）。これによって、図３に示すように、格子状の絶縁物１４によって区切られた複数のセルが形成される。絶縁物１４として、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ、テフロン（登録商標）等の有機材料もしくはガラス等の無機物質を用いることができる。なお、絶縁物１４の高さは、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度であり、電極材料１３の高さより高い。
【００２０】
次に、正極１１となる金属板と同程度の大きさを有するセパレータ１５を、すべての絶縁物１４上に接触するように配置する（図２−３）。すなわち、上記した複数のセルは、セパレータ１５によって閉じられる。その後、セパレータ１５を介して、各セル内に電解液１６を充填する。これにより、下部電池アレイ１０ａを得る（図２−４）。電解液１６として、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とガンマ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）を１：２の体積比で混合した溶媒に１．５［ｍｏｌ／Ｌ］のＬｉＢＦ4を溶解させた電解液を用いることができる。また、セパレータ１５は、例えば、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を用いて形成することができる。
【００２１】
次に、図２−１および図２−２で示した工程と同様な工程によって、負極１２となる金属板上の複数の箇所に電極材料１３と同じ所定の間隔で電極材料１８を塗布し、電極材料１８が塗布されていない領域に格子状の絶縁物１９を貼り付ける。これにより、上部電池アレイ１０ｂが得られる（図２−５）。負極１２となる金属板として、例えばＣｕ、Ａｌ、Ｎｉを用いることができる。電極材料１８として、例えばカーボンやＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12を用いることができる。絶縁物１９は、絶縁物１４と同じ材料で形成され、その高さは、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度であり、電極材料１８の高さより高い。
【００２２】
次に、下部電池アレイ１０ａの上、すなわちセパレータ１５の上に、上部電池アレイ１０ｂを、絶縁物１９と絶縁物１４との位置が一致するように貼る（図２−６）。これにより、下部電池アレイ１０ａと上部電池アレイ１０ｂとが仮組みされた仮組電池アレイ１０ｃを得る。なお、この仮組電池アレイ１０ｃにおいて、上部電池アレイ１０ｂの各セル（絶縁物１９によって区切られた領域）には電解液１６が充填されていない。
【００２３】
次に、絶縁材料接着器具３０を用いて、仮組電池アレイ１０ｃにその上下方向から圧力を加えることにより、絶縁物１４および１９とセパレータ１６とを圧着する（図２−７）。この圧着は、例えば、加熱温度を１２０℃〜１８０℃とした、絶縁物１４および１９に対する加熱融着によって行なう。この圧着によって、絶縁物１４および１９が圧縮され、仮組電池アレイ１０ｃよりも薄い電池アレイ１０ｄが得られる。また、この際、下部電池アレイ１０ａに充填されていた電解液１６は、セパレータ１６を浸透して上部電池アレイ１０ｂの各セル内を満たす。これにより、電極材料１３，１８と、絶縁物１４，１８と、セパレータ１５とによって囲まれた電解槽が形成される。
【００２４】
次に、ダイシング装置を用いて、電池アレイ１０ｄの各セルを切り離す。具体的には、第１の径を有する第１ブレード４０ａと第１の径よりも大きい第２の径を有する第２ブレード４０ｂとで構成されるダイシングソー４０を、絶縁物１４および１９が配置された格子目に沿って移動させる（図２−８）。ここで、電池アレイ１０ｄの上面からダイシングソー４０を切り入れる場合、第２ブレード４０ｂは電池アレイ１０ｄの下面を貫通する位置に配置され、且つ第１ブレード４０ａはそのエッジが下部電池アレイ１０ａの絶縁物１４中に留まるように配置される。なお、第１ブレード４０ａおよび第２ブレード４０ｂは、絶縁体で構成されていることが好ましい。また、絶縁物１４および１９として有機材料を用いた場合、電池アレイ１０ｄをその厚さ方向においてガラス板で挟むことが好ましい。これにより、ダイシングソー４０の切り込みによる電池アレイ１０ｄの金属板の剥がれを防止することができる。このダイシング工程によって、正極１１が負極１２の側面に対して突出し、且つ、その突出した部分の表面に絶縁物１４の一部である絶縁層１４ａが残された構造の電池１０ｅを得る（図２−９）。
【００２５】
次に、電池１０ｅの上記突出した部分を、それが絶縁物１４の側面に接触するように電池１０ｅの上面方向に９０°折り曲げ、さらにその先端部分を、電池１０ｅの上面に接触するように９０°折り曲げる（図２−１０）。これにより、正極１１と負極１２とがともに上面に配置された電池１０を得る。特に、図２−１０に示されるように、正極１１と、負極１２と、絶縁物１４とは、電池１０の筐体も形成する。
【００２６】
発明者等は、この電池１０の一例として、２００ｕＡｈのバッテリ容量と約２．４Ｖの発生電圧を示す二次電池のサンプルを得ることができた。なお、電極材料や電解液を適当に選択することにより、電池１０を一次電池として提供することもできる。
【００２７】
図４は、図１に示した電池一体型半導体素子の平面図である。図４に示すように、ＩＣチップ２０は、電源バンプ２１ａが負極１２に接触し且つ電源バンプ２１ｂが正極第３部分１１ｃに接触するようにマウントされる。そして、例えばリフロー工程によって、それら電源バンプ２１ａ，２１ｂを各電極に固着する。これにより、電池１０とＩＣチップ２０とが一体となった電池一体型半導体素子１００を得ることができる。
【００２８】
以上に説明したように、実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子１００によれば、負極１１と正極１２とがともに上面に引き出された小型の電池１０上に、バンプ付きＩＣチップ２０がマウントされているので、電源付きの小型の半導体素子を提供することができる。また、電池１０とＩＣチップ２０との間の配線は、電源バンプ２１ａ，２１ｂのみによって実現されているので、ＩＣチップ２０に電源電圧を供給するための特別な配線が不要となり、長配線を原因とした外部からのノイズの侵入や抵抗損失の発生を低減することができる。さらに、電池１０はＩＣチップ２０と同程度の大きさであるので、この電池一体型半導体素子を使用する電子機器を、より小さいサイズで提供することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
実施の形態２にかかる電池一体型半導体素子は、実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子の構造に加え、ＩＣチップの電源端子以外の信号端子からの配線を可能にするため、負極の表面に形成された絶縁層と、その絶縁層上に形成され且つ上記信号端子と接続される配線パターンと、を備えることを特徴としている。
【００３０】
図５は、実施の形態２にかかる電池一体型半導体素子の断面図であり、図６は、その平面図である。図５は、詳しくは、図６のＢ−Ｂ線における断面図である。図５および図６において、電池一体型半導体素子２００は、実施の形態１で示した電池１０と、ＩＣチップ７０と、電池１０の負極１２の表面に形成された絶縁層６０と、絶縁層６０上に形成された配線パターン５３ａ，５３ｂと、を備えて構成される。ＩＣチップ７０は、電源バンプ２１ａ，２１ｂと、信号端子となる信号バンプ７１ａ，７１ｂとを有するフリップチップである。配線パターン５３ａは信号バンプ７１ａと接触しており、配線パターン５３ｂは信号バンプ７１ｂと接触している。
【００３１】
絶縁層６０は、例えば、圧着工程（図２−７参照）の後、電池アレイ１０ｄの負極１２の上面にポリイミドを塗布することによって形成される。絶縁層６０の形成後、絶縁層６０のうち、電源バンプ２１ａが配置される部分５２ａを除去し、その部分５２ａにおいて負極１２を露出させる。続いて、絶縁層６０の表面に、周知のフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によって、金属の配線パターン５３ａ，５３ｂを形成する。配線パターン５３ａ，５３ｂは、例えばＡｌを用いて形成することができる。
【００３２】
電池一体型半導体素子２００は、図５に示すように、配線パターンが形成された基板８０上に実装されてもよい。この場合、例えば、電池１０上の配線パターン５３ａと基板８０上の配線パターン８１ａとを金属ワイヤ８２ａによって接続し、同様に、配線パターン５３ｂと配線パターン８１ｂとを金属ワイヤ８２ｂによって接続することにより、ＩＣチップ７０への信号の入力またはＩＣチップ７０から出力された信号の受け取りを、基板８０上の配線パターン８１ａ，８１ｂにおいて行なうことができる。なお、基板８０として、エポキシ樹脂で形成されたプリント配線基板や、ポリイミドで形成されたフィルム基板を用いることができる。
【００３３】
以上に説明したように、実施の形態２にかかる電池一体型半導体素子２００によれば、電池１０の表面に形成された絶縁層６０と、その絶縁層６０の上に形成された配線パターン５３ａ，５３ｂと、を備えているので、ＩＣチップ７０の信号バンプ７１ａ，７１ｂをそれら配線パターン５３ａ，５３ｂに接続することができる。この配線パターン５３ａ，５３ｂによって、電池一体型半導体素子２００の外部において、ＩＣチップ７０との信号のやり取りが可能になる。
【００３４】
（実施の形態３）
実施の形態３にかかる電池一体型半導体素子は、実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子において、電池上に固定されるＩＣチップとしてフェースアップタイプのチップを用い、電池の正極および負極がそのチップ上の電源バンプへと折り曲げられていることを特徴としている。
【００３５】
図７は、実施の形態３にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の断面図である。図７において、電池一体型半導体素子３００は、電池３１０と、電池１０上に固定されたＩＣチップ３２０と、を備えて構成される。特に、ＩＣチップ３２０は、その上面に電源バンプ３２１ａ，３２１ｂを電源端子として有するフェースアップタイプのチップである。電池３１０の負極は、電池３１０の上面に位置する負極第１部分３１２ａと、負極第１部分３１２ａから上方へと延伸した負極第２部分３１２ｂと、負極第２部分３１２ｂからＩＣチップ３２０に向かって延伸した負極第３部分３１２ｃとで構成される。また、電池３１０の正極は、電池３１０の下面に位置する正極第１部分３１１ａと、電池３１０の側面に位置する正極第２部分３１１ｂと、正極第２部分３１１ｂからＩＣチップ３２０に向かって延伸するとともに、正極第１部分３１１ａよりも面積の小さい正極第３部分３１１ｃとで構成される。換言すれば、電池３１０の負極および正極は、それぞれ電池３１０からＩＣチップ３２０の上面へと折り曲げられた形状を有する。より具体的には、図７に示すように、正極第１部分３１１ａと正極第２部分３１１ｂと正極第３部分３１１ｃとの３つの部分で鈎形状を形成する。電源バンプ３２１ａは負極第３部分３１２ｃと接触し、電源バンプ３２１ｂは電池３１０の正極第３部分３１１ｃと接触している。これにより、ＩＣチップ３２０は、電池３２０と電気的に接続されている。また、正極第２部分３１１ｂの内側には、負極と正極とを絶縁する絶縁層３１４ａが配置されている。
【００３６】
この電池３１０もまた、実施の形態１において説明した電池１０と同様なサイズによって製造することができる。但し、電池３１０の製造工程のうち、ダイシング工程（図２−９，図２−１０参照）および電極折り曲げ工程（図２−１０参照）は、電池１０の製造工程と異なり、他の工程は同じである。すなわち、電池アレイを得るために、正極への電極材料を塗布する工程（図２−１参照）、格子状の絶縁物を貼り付ける工程（図２−２参照）、セパレータを配置する工程（図２−３参照）、電解液を充填する工程（図２−４参照）、上部電池アレイを製造する工程（図２−５参照）、下部電池アレイに上部電池アレイを貼り付ける工程（図２−６参照）、絶縁物を圧着する工程（図２−７参照）を順次行なう。但し、この電池アレイにおいて、各セルを区切る絶縁物の幅（電極の主面方向の長さ）は、図２−２に示した絶縁物１４の幅よりも十分に大きい。
【００３７】
次に、第１のダイシング工程として、図８−１に示すように、ダイシングソー３４０を、得られた電池アレイ（正極３１１となる金属板、正極用の電極材料３１３、絶縁物３１４、セパレータ３１５、負極３１２となる金属板、負極用の電極材料３１８、電解液３１６によって構成される）の各セルを区切る格子目に沿って移動させる。具体的には、格子目を構成する絶縁物３１４の側面の一方側に近い位置で、且つダイシングソー３４０のエッジが下部電池アレイの絶縁物３１４中に留まるように、電池アレイの上面からダイシングソー３４０を切り入れる。なお、この第１のダイシング工程では、各セルは切り離されない。
【００３８】
次に、第２のダイシング工程として、図８−２に示すように、格子目を構成する絶縁物３１４の側面の他方側に近い位置で、且つダイシングソー３４０のエッジが負極３１２に接触するように、電池アレイの下面からダイシングソー３４０を切り入れる。この第２のダイシング工程により、各セルが切り離される。なお、ダイシングソー３４０は、絶縁体で構成されていることが好ましい。また、実施の形態１において説明したように、これら第１および第２のダイシング工程の際にガラス板を用いることが好ましい。
【００３９】
これら第１および第２のダイシング工程によって、正極３１１と負極３１２とが絶縁物の側面から互いに反対方向に突き出た構造の電池を得る。
【００４０】
次に、正極３１１の突き出た部分と負極３１２の突き出た部分とをそれぞれ電池の上面方向に９０°折り曲げる。これにより、図８−３に示すような電池３１０ａを得る。すなわち、正極１１の一部３１１ｄは、その一部３１１ｄの表面の絶縁物３１４ｂとともに、電池の上面方向に突出し、負極１２の一部３１２ｄもまた、電池の上面方向に突出している。図８−３に示されるように、正極１１と、負極１２と、絶縁物１４とはまた電池３１０ａの筐体も形成する。
【００４１】
次に、負極３１２の表面、すなわち、負極第１部分３１２ａ上に、ＩＣチップ３２０をフェースアップとなるようにマウントする。これにより、ＩＣチップ３２０の電源バンプ３２１ａ，３２１ｂは、ＩＣチップ３２０の最上面に位置する。
【００４２】
次に、図８−３に示した負極の一部３１２ｄの先端（負極第３部分３１２ｃ）を、電源バンプ３２１ａと接触するように折り曲げるとともに、正極の一部３１１ｄの先端（正極第３部分３１１ｃ）を電源バンプ３２１ｂと接触するように折り曲げる。続いて、電源バンプを溶融させることにより、負極第３部分３１２ｃと電源バンプ３２１ａとを電気的に接続し、正極第３部分３１１ｃと電源バンプ３２１ｂとを電気的に接続する。これにより、図７に示した電池一体型半導体素子３００を得る。
【００４３】
なお、ＩＣチップ３２０をマウントする工程は、絶縁物を圧着する工程（図２−７）と第１のダイシング工程（図８−１）の間で実行されてもよい。すなわち、電池アレイの各セル上に、ＩＣチップ３２０をマウントすることもできる。
【００４４】
以上に説明したように、実施の形態３にかかる電池一体型半導体素子３００によれば、電池３１０の正極の一部と負極の一部とが、電池３１０の上方において折り曲げられているので、電池３１０の表面にワイヤボンディングタイプのＩＣチップ３２０を配置した場合であっても、電池の上方において、電池３１０とＩＣチップ３２０との電気的接続を果たすことができる。
【００４５】
（実施の形態４）
実施の形態４にかかる電池一体型半導体素子は、基板と、その基板上に信号バンプを介して実装された実施の形態３にかかる電池一体型半導体素子と、を備えることを特徴としている。
【００４６】
図９は、実施の形態４にかかる電池一体型半導体素子の断面図である。図９において、電池一体型半導体素子４００は、基板４１０と、基板４１０上に形成された配線パターン４１１ａ，４１１ｂと、実施の形態３において説明した電池一体型半導体素子３００と、を備えて構成される。この電池一体型半導体素子３００は、そのＩＣチップ３２０が下に向くように配置される。また、電源バンプ３２１ａ，３２１ｂが配置されているＩＣチップ３２０の面上には、信号バンプ４１２ａ，４１２ｂが形成されている。信号バンプ４１２ａは配線パターン４１１ａと接触し、信号バンプ４１２ｂは配線パターン４１１ｂと接触する。また、電池一体型半導体素子３００は、エポキシ系樹脂のような封止材料４２０によって覆われている。基板４１０としては、エポキシ樹脂で形成されたプリント配線基板や、ポリイミドで形成されたフィルム基板を用いることができる。
【００４７】
この構造により、ＩＣチップ３２０への信号の入力またはＩＣチップ３２０から出力された信号の受け取りを、基板４１０上の配線パターン４１１ａ，４１１ｂにおいて行なうことができる。特に、この電池一体型半導体素子４００は、封止材料４２０によって包まれているために耐久性が高く、パッケージフリーの電子機器として提供することができる。そのような電子機器の一例としてはＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグが挙げられる。
【００４８】
図１０−１は、電池一体型半導体素子４００を搭載したＲＦＩＤタグの断面図であり、図１０−２は、その平面図である。図１０−１および図１０−２において、基板４１０は、フィルム基板であり、配線パターン４１１は、ループアンテナを担う。また、電池一体型半導体素子４００内のＩＣチップ３２０は、無線通信回路および識別情報格納メモリなどのＲＦＩＤタグとして機能するのに必要な回路が集積されている。また、電池一体型半導体素子４００内の電池３１０が二次電池である場合、ＲＦＩＤタグ用の送信機などによってループアンテナに誘導された電流を、電池３１０に充電することも可能である。
【００４９】
このように、電池一体型半導体素子４００をＲＦＩＤタグにおいて用いる場合、特に、その電池一体型半導体素子４００の小さくて薄いという特徴を生かすことができる。なお、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグの場合、アンテナのサイズは長手方向が５０ｍｍ程度となるが、１ｍｍ角程度の電池一体型半導体素子４００のサイズは、フィルム基板上のアンテナ（すなわち配線パターン４１１）の特性へ影響を与えることが無く、このＲＦＩＤタグを商品に貼付する場合も貼付する場所に制限を与えることもほとんど無い。
【００５０】
以上に説明したように、実施の形態４にかかる電池一体型半導体素子４００によれば、実施の形態３において説明した電池一体型半導体素子３００と基板４１０上の配線パターンとの接続が可能となり、電池一体型半導体素子４００の外部において、ＩＣチップ３２０との信号のやり取りが可能になる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態１〜４では、一つの電池の上に一つのＩＣチップをマウントする例を示したが、一つの電池の上に複数のＩＣチップをマウントしてもよいし、電池アレイから複数の電池を１グループとして切り出し、そのグループ化された電池上に１つまたは複数のＩＣチップをマウントしてもよい。また、電池の上に実装される半導体素子は、ＩＣチップに限らず、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ（light Emitting Diode）などのディスクリート素子であってもよい。
【００５２】
また、本発明にかかる電池一体型半導体素子に搭載される電池は、図２−１０や図８−３に示した形態以外にも、図１１に示すように、正極または負極がいずれの方向にも突出していない形態の電池５００であってもよい。図１１において、正極５１１と、負極５１２と、正極用の電極材料５１３と、絶縁物５１４ａおよび５１４ｂ，５１９ａおよび５１９ｂと、セパレータ５１５と、負極用の電極材料５１８と、電解液５１６とは、それぞれ実施の形態１に示した電池１０の正極１１と、負極１２と、正極用の電極材料１３と、絶縁物１４，１９と、セパレータ１５と、負極用の電極材料１８と、電解液１６に対応し、材料および製造工程も電池１０と同様である。但し、その製造工程のうちダイシング工程のみが異なる。図１２−１および図１２−２は、電池５００を得るためのダイシング工程を、その断面図によって示した図である。具体的には、ダイシングソー５４０を、格子状の絶縁物に沿って、電池アレイの上面から下面へと貫通するように切り入れ（図１２−１）、個々の電池５００に切り離す（図１２−２）。この電池５００を利用する場合、例えば、負極５１２上にワイヤボンディングタイプのＩＣチップをマウントし、負極５１２および正極５１１とそのＩＣチップのバンプとを金属ワイヤによって接続する。
【００５３】
本発明は、上述したような特定の実施の形態に限定されるものではなく、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。すなわち、本発明にかかる実施の形態は、添付の特許請求の範囲およびその均等物にかかる発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明にかかる電池は、小型の電子機器を提供するのに有用であり、特に、ＲＦＩＤタグチップが載置される電池として利用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の断面図である。
【図２−１】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、正極となる金属板上に電極材料を塗布する工程を、その断面図によって示した図である。
【図２−２】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、格子状の絶縁物を貼り付ける工程を、その断面図によって示した図である。
【図２−３】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、セパレータを配置する工程を、その断面図によって示した図である。
【図２−４】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、電解液を充填する工程を、その断面図によって示した図である。
【図２−５】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、上部電池アレイを製造する工程を、その断面図によって示した図である。
【図２−６】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、下部電池アレイに上部電池アレイを貼り付ける工程を、その断面図によって示した図である。
【図２−７】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、絶縁物を圧着する工程を、その断面図によって示した図である。
【図２−８】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、ダイシング工程を、その断面図によって示した図である。
【図２−９】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうちのダイシング工程によって得られた電池の断面図である。
【図２−１０】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうちの電極折り曲げ工程によって得られた電池の断面図である。
【図３】実施の形態１にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、格子状の絶縁物を貼り付ける工程を、その平面図によって示した図である。
【図４】図１に示した電池一体型半導体素子の平面図である。
【図５】実施の形態２にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の断面図である。
【図６】図５に示した電池一体型半導体素子に用いる電池の平面図である。
【図７】実施の形態３にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の断面図である。
【図８−１】実施の形態３にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、第１のダイシング工程を、その断面図によって示した図である。
【図８−２】実施の形態３にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうち、第２のダイシング工程を、その断面図によって示した図である。
【図８−３】実施の形態３にかかる電池一体型半導体素子に用いる電池の製造工程のうちの第２のダイシング工程によって得られた電池の断面図である。
【図９】実施の形態４にかかる電池一体型半導体素子の断面図である。
【図１０−１】実施の形態４にかかる電池一体型半導体素子を搭載したＲＦＩＤタグの断面図である。
【図１０−２】図１０−１に示したＲＦＩＤタグの平面図である。
【図１１】本発明にかかる電池一体型半導体素子に使用される他の形態の電池の断面図である。
【図１２−１】図１１に示した電池の製造工程のうち、ダイシング工程を、その断面図によって示した図である。
【図１２−２】図１１に示した電池の製造工程のうちのダイシング工程によって得られた電池の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０，１０ｅ，３１０，５００  電池
１０ａ  下部電池アレイ
１０ｂ  上部電池アレイ
１０ｃ  仮組電池アレイ
１０ｄ  電池アレイ
１１，３１１，５１１  正極
１１ａ  正極第１部分
１１ｂ  正極第２部分
１１ｃ  正極第３部分
１２，３１２，５１２  負極
１３，１８，３１３，３１８，５１３，５１８  電極材料
１４，１９，３１４  絶縁物
１４ａ，６０，３１４ａ  絶縁層
１５，３１５，５１５  セパレータ
１６，３１６，５１６  電解液
２０，７０，３２０  ＩＣチップ
２１ａ，２１ｂ，３２１ａ，３２１ｂ  電源バンプ
３０  絶縁材料接着器具
４０，３４０，５４０  ダイシングソー
４０ａ  第１ブレード
４０ｂ  第２ブレード
５３ａ，５３ｂ，８１ａ，８１ｂ，４１１，４１１ａ，４１１ｂ  配線パターン
７１ａ，７１ｂ，４１２ａ，４１２ｂ  信号バンプ
８０，４１０  基板
８２ａ，８２ｂ  金属ワイヤ
１００，２００，３００，４００  電池一体型半導体素子
３１２ａ  負極第１部分
３１２ｂ  負極第２部分
３１２ｃ  負極第３部分
４２０  封止材料
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図２−６】
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【図２−７】
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【図２−８】
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【図２−９】
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【図２−１０】
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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８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１１】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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