電気化学セル及び表面実装型電気化学セル
【課題】気密性が高く内蔵する活物質量を減らすことなく、キャップの径を短くでき、その分だけ小形化することができる電気化学セル及び表面実装型電気化学セルを提供する。
【解決手段】ベース１１は、金属製リング１４の外周面に軟質金属層が形成され、金属製リング１４内に固着されたペレット１２に１本のリード１３が貫通固定されている。リード１３のインナーリード部１３ｂには、シート状の活物質２０が接続され、活物質２０の正極活物質シートと電気的に接続されている。電解液が注入されたキャップ３０の開口縁部に、その活物質２０の周囲を覆うように、金属製リング１４の軟質金属層を形成した外周面を圧入する。また、キャップ３０の外周面には突起電極３５が設けられ、活物質２０の負極活物質シートとキャップ３０，金属製リング１４、接続リングを介して電気的に接続されている。
【解決手段】ベース１１は、金属製リング１４の外周面に軟質金属層が形成され、金属製リング１４内に固着されたペレット１２に１本のリード１３が貫通固定されている。リード１３のインナーリード部１３ｂには、シート状の活物質２０が接続され、活物質２０の正極活物質シートと電気的に接続されている。電解液が注入されたキャップ３０の開口縁部に、その活物質２０の周囲を覆うように、金属製リング１４の軟質金属層を形成した外周面を圧入する。また、キャップ３０の外周面には突起電極３５が設けられ、活物質２０の負極活物質シートとキャップ３０，金属製リング１４、接続リングを介して電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セル及び表面実装型電気化学セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学セル、例えば、電気２重層キャパシタは、メモリのバックアップ用として携帯機器に用いられている。小型のパッケージは、コイン型が慣用されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１９０４２７号 公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、携帯機器の高機能、小型化に伴い、この種の電気化学セルもさらなる小型化が要求されている。
しかしながら、コインのパッケージの径は最も小型のものでも４ｍｍ程度の寸法を有している。さらに小径のもの、例えば、１ｍｍ程度に小さなサイズのパッケージは提案されていない。これはコイン型のキャパシタの構造が、正極と負極を電気的に絶縁するために絶縁性のガスケットを用いることに起因している。
【０００４】
そしてまた、従来のコンイ型のパッケージの外部電極端子は、正極缶及び負極缶に外部端子をレーザ等で後付しているが（同じく特許文献１参照）、外部端子の折り曲げ角度のバラツキに起因して共平面性（コプナリティ）にも劣っているので、基板に実装する際に、セルが斜めに浮いた状態で取りつけられる不具合が発生していた。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、気密性が非常に高く内蔵する活物質量を減らすことなく、キャップの径を短くでき、その分だけ小型化することができる電気化学セル及び表面実装型電気化学セルを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気化学セルは、外周面に軟質金属層を形成した円環状の金属製リング内に固着された絶縁性充填材に金属製リードを貫通固定したベースと、前記絶縁性充填材に貫通固定された前記リードのインナーリード部に接続され、前記インナーリード部と前記金属製リングがそれぞれ電気的に接続されたシート状の電極活物質と、前記リードのインナーリード部に接続された電極の周囲を覆うように、前記リングの外周面を圧入して、前記ベースに密着固定されるとともに、外周面に電極を設けた有蓋円筒形状のキャップと、前記キャップの中に充填された電解液とを有する。
【０００７】
本発明の電気化学セルによれば、ベース（金属製リング）をキャプに圧入することで、すなわち、ベースとキャップの連結が金属同士による圧入であることから、連結作業が非常に簡単となる。
【０００８】
しかも、キャップは、圧入により金属製リングの外周面に形成した軟質金属層をしまりばめする。従って、従来用いられた樹脂製のガスケットに比較して気密性が非常に高い。また、高温多湿の厳しい環境下においても、品質の劣化を抑制可能である。さらに、従来用いられた樹脂製のガスケットを用いないことから、内蔵する活物質量を減らすことなく、キャップの径を短くでき、その分だけ電気化学セルを小形化することができる。
【０００９】
このような構造のベースは、その外径を約０．５ｍｍから２ｍｍ程度に縮小させても、量産性良く製造することが可能である。また、対となるキャップも、例えば後述のように、薄板の深絞り加工で量産性良く製造することができる。
【００１０】
そして、電気化学セルは、リードのアウターリード部とキャップの電極を、例えばプリント基板に形成した対応する配線にそれぞれ接続することによってプリント基板に実装される。
【００１１】
この電気化学セルにおいて、前記金属製リングの外周面に形成した前記軟質金属層は、下地に銅層又はニッケル層を形成した後に、錫又は銀の単金属か、または、錫・銀（ＳｎＡｇ），金・錫（ＡｕＳｎ），錫・銅（ＳｎＣｕ）のいずれかの合金からなる金属膜を形成してもよい。
【００１２】
これによれば、キャップは、金属製リングの外周面に形成した軟質金属層をしまりばめし、気密性が非常に高い電気化学セルにすることができる。
この電気化学セルにおいて、前記金属製リング内に固着された絶縁性充填材は、硼珪酸ガラス又はソーダガラスであってもよい。
【００１３】
これによれば、リードはガラスによって気密を満たしながら支持固定される。
この電気化学セルにおいて、前記金属製リング及び前記リードは、ＦｅＮｉＣｏ合金、鉄ニッケル合金又はステンレスであってもよい。
【００１４】
これによれば、ＦｅＮｉＣｏ合金、鉄ニッケル合金の場合は、ベースを構成するリード、金属製リング、ペレットの熱膨張率を近似することができる。又、ステンレスを選択した場合には、ガラスの圧縮応力が加わるように寸法設計することで信頼性に優れた気密構造が可能となる。
【００１５】
この電気化学セルにおいて、前記キャップは、洋白であり、その表面をニッケル（Ｎｉ）メッキ処理してもよい。
これによれば、洋白は展延性に優れていることから、深絞り加工にて有蓋円筒状のキャップを成形することができる。また、耐食性に優れた洋白のキャップの表面にニッケルメッキをしたので、キャップの腐食を防止できる。
【００１６】
この電気化学セルにおいて、前記リードの前記電解液と接するインナーリード部は、その表面がアルミニウム膜で被覆してもよい。
これによれば、インナーリード部の表面にアルミニウムを被膜することにより、腐食を防止することができる。
【００１７】
この電気化学セルにおいて、前記リングの前記電解液と接触する部分は、アルミニウム膜で被膜してもよい。
これによれば、金属製リングの電解液と接する面にアルミニウムを被膜することにより、腐食を防止できる。
【００１８】
本発明の表面実装型電気化学セルは、上記した電気化学セルと、前記キャップに密着固定した前記ベースから突出した前記リードのアウターリード部に接続した第１外部電極端子と、前記ベースに密着固定した前記キャップに設けた電極に接続した第２外部電極端子とを有し、前記密着固定したベースとキャップを覆うとともに前記第１外部電極端子及び前記第２電極端子の一部が露出するように樹脂でモールドした。
【００１９】
本発明の表面実装型電気化学セルによれば、電気化学セルを、前記外部電極端子の一部が外部に露出するように樹脂モールドしたことにより、小型な電気化学セルのプリント基板への精度の高い実装が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図面に従って説明する。
図１は、樹脂モールドした表面実装型電気化学セル１の全体斜視図、図２は、樹脂モールドした表面実装型電気化学セル１の断面図を示す。
【００２１】
表面実装型電気化学セル１は、インサート成形にて電気化学セル１をエポキシ樹脂等の樹脂Ｊをモールドして成形されている。表面実装型電気化学セル１は、電気化学セルとしての電気二重層キャパシタ１０のアウターリード部１３ａに電気的に第１外部電極端子としての正極外部電極端子２が接続されているとともに、電気二重層キャパシタ１０の突起電極３５に電気的に第２外部電極端子としての負極外部電極端子３が接続されている。
【００２２】
正極外部電極端子２と負極外部電極端子３は、電気二重層キャパシタ１０とともに樹脂モールドされ、樹脂モールドされた表面実装型電気化学セル１の樹脂Ｊの底面１ａからその一部が露出するようにモールドされている。
【００２３】
つまり、正極外部電極端子２は、断面コ字状に形成され、その上片２ａがアウターリード部１３ａに溶接にて電気的に接続され、下片２ｂが樹脂Ｊの底面１ａから露出する。さらに、負極外部電極端子３は、断面Ｌ字状に形成され、上辺に形成した嵌合凹部３ａに嵌合された突起電極３５に溶接にて電気的に接続され、下片３ｂが樹脂Ｊの底面１ａから露出する。このとき、正極外部電極端子２の下片２ｂの下面と負極外部電極端子３の下片３ｂの下面は、面一となる。
【００２４】
そして、表面実装型電気化学セル１は、樹脂Ｊの底面１ａから露出した正極外部電極端子２の下片２ｂ及び負極外部電極端子３の下片３ｂが、プリント基板Ｐに形成された配線に接続されることによって、表面実装型電気化学セル１は、高い位置精度でプリント基板Ｐに実装される。
【００２５】
次に、樹脂モールドされた電気二重層キャパシタ１０について説明する。
図３は、電気二重層キャパシタ１０の外観を示す全体斜視図、図４は、同じく電気二重層キャパシタ１０の分解斜視図を示す。
【００２６】
図３及び図４において、電気二重層キャパシタ１０は、ベース１１を備えている。ベース１１は、絶縁性充填材としてのペレット１２、導電性材料からなるリード１３及び金属製リング１４とから構成されている。
【００２７】
ペレット１２は、図５に示すように、円柱状をなし、その本体が金属製リング１４に密着固定されて、ペレット１２の外周面が金属製リング１４の内周面と気密の状態に密着固定されている。金属製リング１４の外周面１４ａには、図６に示すように、軟金属の軟質金属層１５が形成されている。軟質金属層１５は、本実施形態では、１０μｍから５０μｍ前後の厚さで形成されている。
【００２８】
ペレット１２には、その左右両側面の中央位置を貫通する貫通穴１２ａが形成されている。その貫通穴１２ａには、リード１３を貫通させ、リード１３を貫通穴１２ａに対して気密の状態に密着固定されている。
【００２９】
なお、説明の便宜上、図４において、ペレット１２の左側面を外側面１２ｂと、ペレット１２の右側面を内側面１２ｃという。そして、そのペレット１２の貫通穴１２ａに密着固定されたリード１３について、ペレット１２の外側面１２ｂから突出した部分をアウターリード部１３ａ、ペレット１２の内側面１２ｃから突出した部分をインナーリード部１３ｂという。
【００３０】
インナーリード部１３ｂには、活物質２０が巻回されている。活物質２０は、図７に示すように、第１セパレータ２１、第２セパレータ２２、正極活物質シート２３、負極活物質シート２４からなる。第１セパレータ２１、第２セパレータ２２、正極活物質シート２３、負極活物質シート２４は、シート状に形成されている。そして、第１セパレータ２１、負極活物質シート２４、第２セパレータ２２、正極活物質シート２３の順に積層される。
【００３１】
そして、第１セパレータ２１の縦幅及び横幅は、負極活物質シート２４の縦幅及び横幅より長く形成されている。また、第２セパレータ２２の縦幅は第１セパレータ２１の縦幅と負極活物質シート２４の縦幅の間の長さに形成されているとともに、第２セパレータ２２の横幅は負極活物質シート２４の横幅と正極活物質シート２３の横幅の間の長さに形成されている。さらに、正極活物質シート２３の縦幅は負極活物質シート２４の縦幅と同じ長さに形成されているとともに、正極活物質シート２３の横幅は第２セパレータ２２の横幅より短く形成されている。
【００３２】
このとき、図７に示すように、第１セパレータ２１と第２セパレータ２２の間に配設される負極活物質シート２４が、第１セパレータ２１に完全に覆われるのに対して、第２セパレータ２２の両端側から一部露出するように配置されている。負極活物質シート２４の右側の第２セパレータ２２から露出した位置には、短冊状の接続電極２５の一端が電気的に接続されている。
【００３３】
また、負極活物質シート２４側と反対側の第２セパレータ２２に面に配設される正極活物質シート２３が、第２セパレータ２２に完全に覆われるように配置されている。
そして、第１セパレータ２１、正極活物質シート２３、第２セパレータ２２、負極活物質シート２４の順に積層配置された活物質２０を、ベース１１に設けたインナーリード部１３ｂに巻回する。
【００３４】
詳述すると、図７に示すように、インナーリード部１３ｂを、正極活物質シート２３の左端部分に当接させる。この状態から、第１セパレータ２１、第２セパレータ２２、正極活物質シート２３、負極活物質シート２４からなる活物質２０を、ベース１１の金属製リング１４に接触しないように、インナーリード部１３ｂに巻回し巻き付ける。
【００３５】
インナーリード部１３ｂに巻回し巻き付けられた活物質２０おいて、正極活物質シート２３と負極活物質シート２４は、第１セパレータ２１及び第２セパレータ２２によって、完全に被覆されるとともに互いに直接接触することはない。
【００３６】
巻き付けた後、一端が負極活物質シート２４に電気的に接続した短冊状の接続電極２５の他端を金属製リング１４の面１４ｂにスポット溶接にて電気的に接続する。従って、インナーリード部１３ｂは、活物質２０の正極活物質シート２３に電気的に接続され、金属製リング１４は、活物質２０の負極活物質シート２４に電気的に接続される。
【００３７】
活物質２０を巻回したベース１１は、電解液３１（図９参照）が入った有蓋円筒状のキャップ３０が取着されている。キャップ３０は、弾性に富む金属材料から構成された有蓋円筒型の形状をしている。有蓋円筒型のキャップ３０は、その開口端部３０ａにベース１１のリング１４の外周面１４ａを圧入することによって、キャップ３０に入った電解液３１を漏らすことなくベース１１に密着固定されている。
【００３８】
詳述すると、図６に示すように、ベース１１に活物質２０を巻回した状態で、電解液３１の入ったキャップ３０に圧入する際、キャップ３０は、その開口端部３０ａがリング１４の外周面１４ａに形成した軟質金属層１５をしまりばめしながら圧入する。従って、ベース１１とキャップ３０で形成される空間は気密が保たれるため、電解液３１が漏れることはない。
【００３９】
又、キャップ３０の先端部中央位置は、円柱状の突起電極３５をレーザ等にて溶接し電気的に接続する。
次に、表面実装型電気化学セル１の製造方法について説明する。
【００４０】
（ベース１１）
例えば、ホウ珪酸ガラスの粉末を型に入れて、貫通穴１２ａを有するペレット１２の前駆体を形成する。また、貫通穴１２ａに貫挿するリード１３を用意する。さらに、ペレット１２の外周面に密着固定する金属製リング１４を用意する。リード１３及び金属製リング１４は、ペレット１２と熱膨張率が広い範囲で近似するものが好適である。例えば、コバール（ＦｅＮｉＣｏ合金）又は鉄ニッケル合金等が候補となる。
【００４１】
また、ガラスはホウ珪酸ガラスに限られず、ソーダガラスであってもよい。ここで、ソーダガラスはソーダライムガラスやソーダバリウムガラスを選択することができる。
さらに、金属製リング１４及びリード１３の材料にステンレスを用いることができる。この場合は、部材の寸法設計により、ガラスに圧縮応力が加わるような構造にするのが好ましい。これにより、ガラスの長期信頼性が確保できる。
【００４２】
前記ペレット１２の前駆体、リード１３、金属製リング１４を所定の形状に冶具を用いて組み立てた後、焼成して一体物（ベース１１）を形成する。これにより、リード１３とペレット１２間、ペレット１２と金属製リング１４間が気密に封止固定される。
【００４３】
次に、治具を取り外した後、金属製リング１４の外周面１４ａに軟質金属層１５をメッキにて形成する。メッキは、下地に銅層やニッケル層等の被膜を５μｍ程度の厚みで形成した後、錫、錫銅合金、錫ビスマス合金、錫銀合金、金錫合金などのいずれかを約５μｍから５０μｍ程度の厚みで形成する。５μｍ以下では、膜厚が不足し、気密が保てない。また５０μｍ以上では、圧入が難しくなる。好ましくは１０μｍから２０μｍが良い。そして、洗浄後、エージングを施すことによって、ベース１１が完成する。
【００４４】
尚、インナーリード部１３ｂの表面は、アルミニウムの被膜を数十μｍ施すのが好ましい。腐食を防止する目的である。また、金属製リング１４の電解液３１と接する面１４ｂも同様に、アルミニウムの被膜を数μｍ程度施すのが好ましい。これは、アウターリード部１３ａが金属製リング１４に仮に誤接触した場合に、金属製リング１４が一方の極を形成するからである。この場合は、電解液３１に接する金属製リング１４の面１４ａにアルミニウムの膜を被覆しておくことで腐食を防止できる。
【００４５】
（キャップ３０）
有蓋円筒型のキャップ３０は、深絞り加工にて成形される。キャップ３０の材質には、展延性に優れ円筒型に深絞りし易く、かつ耐食性に優れている洋白を選定した。キャップ３０は、洋白の板材（厚み約０．１ｍｍ）をプレスで塚絞り加工を施した。この後、ニッケルメッキを内外表面に約３μから５μｍの厚みで施すことによってキャップ３０が完成する。
【００４６】
また、キャップ３０の先端中央位置に突起電極３５をレーザ等にて溶接する。
（キャパシタの組み立て）
まず、ベース１１のインナーリード部１３ｂに、活物質２０を巻回する。巻き付けた後、終端の負極活物質シート２４からのびた短冊状の接続電極２５の他端をリング１４の面１４ｂにスポット溶接にて電気的に接続する。
【００４７】
続いて、巻回した活物質２０の終端がショートしないようにセパレータシートで覆う。そして、巻回した状態の活物質２０を締め付けるように、外側からポリイミド樹脂等の絶縁性テープで巻く。その後、巻回した状態の活物質２０の外側全体をセパレータシートで覆うか、あるいは絶縁性のフィルムで覆う。
【００４８】
次に、巻回した状態の活物質２０を、図８に示すように、タンク３２に貯留した電解液３１に浸漬させてガスの発生などを促進させる。
続いて、キャップ３０に、電解液３１を所定量注入する。そして、図９に示すように、活物質２０を巻回したベース１１と電解液３１を注入したキャップ３０を位置合せした後、ベース１１をキャップ３０の開口端部３０ａに圧入し、キャップ３０内の電解液３１を封止する。このときの圧入は、冷間圧入である。なお、本作業は、電解液３１中で実施してもよい。
【００４９】
そして、洗浄した後に、キャパシタの電気特性を検査した後、電気二重層キャパシタ１０は完成する。
（電気二重層キャパシタ１０の樹脂によるモールド）
まず、プレス加工及び折り曲げ加工して、図１０に示すような、正極外部電極端子２となる正極端子部４２と、負極外部電極端子３となる負極端子部４３が複数対を成したリードフレーム４１を用意する。リードフレーム４１の板厚は、１００μｍから１５０μｍ程度が好ましく、また材質は電気二重層キャパシタ１０のリード１３と熱膨張率が近似するものが好ましい。リード材料がコバールの場合は、リードフレーム４１の材料は４２合金が適当である。
【００５０】
正極端子部４２は、正極外部電極端子２の上片２ａと下片２ｂを形成するためにコ字状に折り曲げ形成されている。負極端子部４３は、負極外部電極端子３の嵌合凹部３ａと下片３ｂを形成するために切り欠き形成されているとともにＬ字状に折り曲げ形成されている。
【００５１】
次に、対をなす正極端子部４２と負極端子部４３に対して、電気二重層キャパシタ１０を移載する。詳述すると、正極端子部４２の上片２ａに電気二重層キャパシタ１０のアウターリード部１３ａを、負極端子部４３の嵌合凹部３ａに電気二重層キャパシタ１０の突起電極３５を載置して、電気二重層キャパシタ１０を正極端子部４２と負極端子部４３の間に配置する。
【００５２】
正極端子部４２と負極端子部４３からなる各対に対して、電気二重層キャパシタ１０が配置されると、各電気二重層キャパシタ１０のアウターリード部１３ａ及び突起電極３５を、対応する各対の端子部４２，４３とレーザにて溶接し連結固定させる。これにより、各電気二重層キャパシタ１０は、アウターリード部１３ａが正極端子部４２に、突起電極３５が負極端子部４３に電気的に接続される。
【００５３】
リードフレーム４１への電気二重層キャパシタ１０を溶接完了すると、該リードフレーム４１を樹脂モールド用の上下の金型に挟み込み、エポキシ樹脂などの樹脂Ｊでモールドする。ここで、樹脂モールドの条件は、金型温度は約１６０℃から１８０℃に設定され、金型内保持時間は、約６０秒から１２０秒である。従って、電解液３１が内部に充填されているユニットでも、気密性に優れた封止構造であるので、このような樹脂モールド工程を設けても問題がない。ハロゲンフリー及びアンチモンフリーのエポキシ樹脂でも、約１８０℃程度の金型温度でモールド可能である。
【００５４】
樹脂モールドが終了すると、樹脂Ｊのバリ取り及び端子部４２，４３の樹脂から露出する部分をメッキする。メッキはＳｎメッキやＳｎＢｉ（錫ビスマス合金）メッキ等の鉛フリーメッキが好ましい。
【００５５】
メッキ後、リードフレーム４１から金型（パンチとダイ）を用いて個々の素子を切断して表面実装型電気化学セル１を取り出す。
そして、切り離した表面実装型電気化学セル１について、電気的特性を検査した後、表面実装型電気化学セル１が完成する。
【００５６】
次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
（１）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、活物質２０を巻回したリード１３を有したベース１１は、その金属製リング１４を、電解液３１を充填したキャップ３０に圧入することで、電気二重層キャパシタ１０を組み立てた。従って、圧入するだけで組み付けられるので組立作業が非常に簡単となる。
【００５７】
しかも、キャップ３０は、金属製リング１４の外周面１４ａに形成した軟質金属層１５をしまりばめする。従って、従来用いられた樹脂製のガスケットに比較して気密性が非常に高くすることができる。また、高温多湿の厳しい環境下においても、品質の劣化を抑制可能である。さらに、従来用いられた樹脂製のガスケットを用いないことから、内蔵する活物質量を減らすことなく、キャップ３０の径を短くでき、その分だけ電気二重層キャパシタ１０を小形化することができる。
【００５８】
（２）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、金属製リング１４及びリード１３は、ペレットの熱膨張率と近似するコバール（ＦｅＮｉＣｏ合金）で形成した。従って、ペレット１２の前駆体、リード１３、金属製リング１４を所定の形状に冶具を用いて組み立てた後、焼成してベース１１を形成する際、大きな熱膨張差によるベース１１の破損がなくなる。
【００５９】
（３）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、リード１３に巻回した活物質２０を、外側からポリイミド樹脂等の絶縁性テープで締め付けるように巻き、その後、巻回した状態の活物質２０の外側全体をセパレータシートで覆うか、あるいは絶縁性のフィルムで覆うようにした。従って、リード１３に巻回された活物質２０は、キャップ３０とショートすることはない。
【００６０】
（４）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、キャップ３０を展延性に優れてた洋白で成形したので、有蓋円筒状のキャップを深絞り加工にて簡単に成形することができる。また、洋白のキャップ３０の表面に耐食性に優れたニッケルメッキをしたので、キャップ３０の腐食を防止できる。
【００６１】
（５）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、インナーリード部１３ｂの表面にアルミニウムを被膜した。従って、電解液３１にてインナーリード部１３ｂが腐食されるのを防止することができる。
【００６２】
（６）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、金属製リング１４の電解液３１と接する面１４ｂにアルミニウムを被膜した。従って、電解液３１にて金属製リング１４の該電解液３１と接する面１４ｂが腐食されるのを防止することができる。
（７）本実施形態の表面実装型電気化学セル１によれば、アウターリード部１３ａに正極外部電極端子２を溶接にて電気的に接続し、突起電極３５に負極外部電極端子３を溶接にて電気的に接続した。正極外部電極端子２と負極外部電極端子３は、電気二重層キャパシタ１０とともに樹脂モールドされるとき、樹脂モールドされた表面実装型電気化学セル１の樹脂Ｊの底面１ａからその一部（互いに、面一になっている下片２ｂ、３ｂ）が露出するようにモールドされている。
【００６３】
従って、プリント基板Ｐの実装する場合、面一になっている下片２ｂ、３ｂが、プリント基板Ｐに形成された配線に接続されるため、表面実装型電気化学セル１を安定した状態に配置でき、高い位置精度で実装することができる。
【００６４】
（８）本実施形態の表面実装型電気化学セル１によれば、正極外部電極端子２及び負極外部電極端子３は、一枚のリードフレーム４１をプレス加工及び折り曲げ加工して、リードフレーム４１上に一括して加工されるので形状や寸法のバラツキが少ない。しかも、外部電極端子２、３は樹脂Ｊの中に埋め込まれる構造なので、外部から印加される力に対しても変形することがない。これによって、プリント基板Ｐに実装されるまで共平面性が保たれている。
【００６５】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
（１）上記実施形態では、電解液３１をキャップ３０内に注入させた後に、ベース１１とキャップ３０を圧入したが、これに限られない。キャップ３０の底面や側面に細孔を設け、圧入後に電解液３１を注入し、この後、細孔部を気密に塞ぐ方法でもよい。
【００６６】
（２）キャップ３０の先端部中央に設けられた突起電極３５は、キャップ３０を深絞り加工して製造する際に、先端が突起状になるように加工して形成してもよい。この場合は、先端の突起部を形成する加工工程が実施された後、連続して口径の大きいキャップ本体部分を深絞り加工する。
【００６７】
電気化学セルの発電素子として非水電解質電池を構成する場合には、正極に含まれる活物質として、ＴｉＳ2 、ＭｏＳ2 、ＮｂＳｅ3 等の金属カルゴゲン化物や、ＭｎＯ2 、ＭｏＯ3 、Ｖ2Ｏ5、ＬｉxＣｏＯ2、ＬｉxＮｉＯ2、ＬｉxＭｎ2Ｏ4 等の金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセン等の導電性高分子、およびグラファイト層間化合物等のリチウムイオン及びアニオンを吸蔵放出可能な各種の物質を用いることができる。
【００６８】
負極に含まれる活物質としては特に限定されないが、ＳｉＯ、ＷＯ2 、ＷＯ3 、ＳｎＯ、ＬｉＡｌ、Ｌｉまたは炭素材料等各種物質を用いることができる。
また、電気化学セルが電気二重層キャパシタを構成する場合には、活物質に活性炭或いは活性炭繊維を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】表面実装型電気化学セルの全体斜視図。
【図２】表面実装型電気化学セルの断面図。
【図３】電気化学セルとしての電気二重層キャパシタの外観を示す全体斜視図。
【図４】同じく電気二重層キャパシタの分解斜視図。
【図５】ベースの分解斜視図。
【図６】ベースとキャップの圧入状態を示す要部断面図。
【図７】活物質の組立を説明するための説明図。
【図８】活物質への電解液の浸漬を説明する図。
【図９】活物質を巻回したベースのキャップへの圧入を説明する図。
【図１０】リードフレームの要部斜視図。
【符号の説明】
【００７０】
１…表面実装型電気化学セル、２…正極外部電極端子、３…負極外部電極端子、
１０…電気二重層キャパシタ、１１…ベース、１２…ペレット、１２ａ…貫通穴、１３…リード、１３ａ…アウターリード部、１３ｂ…インナーリード部、１４…リング、１５…軟質金属層、２０…活物質、２１…第１セパレータ、２２…第２セパレータ、２３…正極活物質シート、２４…負極活物質シート、２５…接続電極、３０…キャップ、３０ａ…開口端部、３１…電解液、３２…タンク、３５…突起電極、Ｊ…樹脂、Ｐ…プリント基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セル及び表面実装型電気化学セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学セル、例えば、電気２重層キャパシタは、メモリのバックアップ用として携帯機器に用いられている。小型のパッケージは、コイン型が慣用されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１９０４２７号 公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、携帯機器の高機能、小型化に伴い、この種の電気化学セルもさらなる小型化が要求されている。
しかしながら、コインのパッケージの径は最も小型のものでも４ｍｍ程度の寸法を有している。さらに小径のもの、例えば、１ｍｍ程度に小さなサイズのパッケージは提案されていない。これはコイン型のキャパシタの構造が、正極と負極を電気的に絶縁するために絶縁性のガスケットを用いることに起因している。
【０００４】
そしてまた、従来のコンイ型のパッケージの外部電極端子は、正極缶及び負極缶に外部端子をレーザ等で後付しているが（同じく特許文献１参照）、外部端子の折り曲げ角度のバラツキに起因して共平面性（コプナリティ）にも劣っているので、基板に実装する際に、セルが斜めに浮いた状態で取りつけられる不具合が発生していた。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、気密性が非常に高く内蔵する活物質量を減らすことなく、キャップの径を短くでき、その分だけ小型化することができる電気化学セル及び表面実装型電気化学セルを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気化学セルは、外周面に軟質金属層を形成した円環状の金属製リング内に固着された絶縁性充填材に金属製リードを貫通固定したベースと、前記絶縁性充填材に貫通固定された前記リードのインナーリード部に接続され、前記インナーリード部と前記金属製リングがそれぞれ電気的に接続されたシート状の電極活物質と、前記リードのインナーリード部に接続された電極の周囲を覆うように、前記リングの外周面を圧入して、前記ベースに密着固定されるとともに、外周面に電極を設けた有蓋円筒形状のキャップと、前記キャップの中に充填された電解液とを有する。
【０００７】
本発明の電気化学セルによれば、ベース（金属製リング）をキャプに圧入することで、すなわち、ベースとキャップの連結が金属同士による圧入であることから、連結作業が非常に簡単となる。
【０００８】
しかも、キャップは、圧入により金属製リングの外周面に形成した軟質金属層をしまりばめする。従って、従来用いられた樹脂製のガスケットに比較して気密性が非常に高い。また、高温多湿の厳しい環境下においても、品質の劣化を抑制可能である。さらに、従来用いられた樹脂製のガスケットを用いないことから、内蔵する活物質量を減らすことなく、キャップの径を短くでき、その分だけ電気化学セルを小形化することができる。
【０００９】
このような構造のベースは、その外径を約０．５ｍｍから２ｍｍ程度に縮小させても、量産性良く製造することが可能である。また、対となるキャップも、例えば後述のように、薄板の深絞り加工で量産性良く製造することができる。
【００１０】
そして、電気化学セルは、リードのアウターリード部とキャップの電極を、例えばプリント基板に形成した対応する配線にそれぞれ接続することによってプリント基板に実装される。
【００１１】
この電気化学セルにおいて、前記金属製リングの外周面に形成した前記軟質金属層は、下地に銅層又はニッケル層を形成した後に、錫又は銀の単金属か、または、錫・銀（ＳｎＡｇ），金・錫（ＡｕＳｎ），錫・銅（ＳｎＣｕ）のいずれかの合金からなる金属膜を形成してもよい。
【００１２】
これによれば、キャップは、金属製リングの外周面に形成した軟質金属層をしまりばめし、気密性が非常に高い電気化学セルにすることができる。
この電気化学セルにおいて、前記金属製リング内に固着された絶縁性充填材は、硼珪酸ガラス又はソーダガラスであってもよい。
【００１３】
これによれば、リードはガラスによって気密を満たしながら支持固定される。
この電気化学セルにおいて、前記金属製リング及び前記リードは、ＦｅＮｉＣｏ合金、鉄ニッケル合金又はステンレスであってもよい。
【００１４】
これによれば、ＦｅＮｉＣｏ合金、鉄ニッケル合金の場合は、ベースを構成するリード、金属製リング、ペレットの熱膨張率を近似することができる。又、ステンレスを選択した場合には、ガラスの圧縮応力が加わるように寸法設計することで信頼性に優れた気密構造が可能となる。
【００１５】
この電気化学セルにおいて、前記キャップは、洋白であり、その表面をニッケル（Ｎｉ）メッキ処理してもよい。
これによれば、洋白は展延性に優れていることから、深絞り加工にて有蓋円筒状のキャップを成形することができる。また、耐食性に優れた洋白のキャップの表面にニッケルメッキをしたので、キャップの腐食を防止できる。
【００１６】
この電気化学セルにおいて、前記リードの前記電解液と接するインナーリード部は、その表面がアルミニウム膜で被覆してもよい。
これによれば、インナーリード部の表面にアルミニウムを被膜することにより、腐食を防止することができる。
【００１７】
この電気化学セルにおいて、前記リングの前記電解液と接触する部分は、アルミニウム膜で被膜してもよい。
これによれば、金属製リングの電解液と接する面にアルミニウムを被膜することにより、腐食を防止できる。
【００１８】
本発明の表面実装型電気化学セルは、上記した電気化学セルと、前記キャップに密着固定した前記ベースから突出した前記リードのアウターリード部に接続した第１外部電極端子と、前記ベースに密着固定した前記キャップに設けた電極に接続した第２外部電極端子とを有し、前記密着固定したベースとキャップを覆うとともに前記第１外部電極端子及び前記第２電極端子の一部が露出するように樹脂でモールドした。
【００１９】
本発明の表面実装型電気化学セルによれば、電気化学セルを、前記外部電極端子の一部が外部に露出するように樹脂モールドしたことにより、小型な電気化学セルのプリント基板への精度の高い実装が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図面に従って説明する。
図１は、樹脂モールドした表面実装型電気化学セル１の全体斜視図、図２は、樹脂モールドした表面実装型電気化学セル１の断面図を示す。
【００２１】
表面実装型電気化学セル１は、インサート成形にて電気化学セル１をエポキシ樹脂等の樹脂Ｊをモールドして成形されている。表面実装型電気化学セル１は、電気化学セルとしての電気二重層キャパシタ１０のアウターリード部１３ａに電気的に第１外部電極端子としての正極外部電極端子２が接続されているとともに、電気二重層キャパシタ１０の突起電極３５に電気的に第２外部電極端子としての負極外部電極端子３が接続されている。
【００２２】
正極外部電極端子２と負極外部電極端子３は、電気二重層キャパシタ１０とともに樹脂モールドされ、樹脂モールドされた表面実装型電気化学セル１の樹脂Ｊの底面１ａからその一部が露出するようにモールドされている。
【００２３】
つまり、正極外部電極端子２は、断面コ字状に形成され、その上片２ａがアウターリード部１３ａに溶接にて電気的に接続され、下片２ｂが樹脂Ｊの底面１ａから露出する。さらに、負極外部電極端子３は、断面Ｌ字状に形成され、上辺に形成した嵌合凹部３ａに嵌合された突起電極３５に溶接にて電気的に接続され、下片３ｂが樹脂Ｊの底面１ａから露出する。このとき、正極外部電極端子２の下片２ｂの下面と負極外部電極端子３の下片３ｂの下面は、面一となる。
【００２４】
そして、表面実装型電気化学セル１は、樹脂Ｊの底面１ａから露出した正極外部電極端子２の下片２ｂ及び負極外部電極端子３の下片３ｂが、プリント基板Ｐに形成された配線に接続されることによって、表面実装型電気化学セル１は、高い位置精度でプリント基板Ｐに実装される。
【００２５】
次に、樹脂モールドされた電気二重層キャパシタ１０について説明する。
図３は、電気二重層キャパシタ１０の外観を示す全体斜視図、図４は、同じく電気二重層キャパシタ１０の分解斜視図を示す。
【００２６】
図３及び図４において、電気二重層キャパシタ１０は、ベース１１を備えている。ベース１１は、絶縁性充填材としてのペレット１２、導電性材料からなるリード１３及び金属製リング１４とから構成されている。
【００２７】
ペレット１２は、図５に示すように、円柱状をなし、その本体が金属製リング１４に密着固定されて、ペレット１２の外周面が金属製リング１４の内周面と気密の状態に密着固定されている。金属製リング１４の外周面１４ａには、図６に示すように、軟金属の軟質金属層１５が形成されている。軟質金属層１５は、本実施形態では、１０μｍから５０μｍ前後の厚さで形成されている。
【００２８】
ペレット１２には、その左右両側面の中央位置を貫通する貫通穴１２ａが形成されている。その貫通穴１２ａには、リード１３を貫通させ、リード１３を貫通穴１２ａに対して気密の状態に密着固定されている。
【００２９】
なお、説明の便宜上、図４において、ペレット１２の左側面を外側面１２ｂと、ペレット１２の右側面を内側面１２ｃという。そして、そのペレット１２の貫通穴１２ａに密着固定されたリード１３について、ペレット１２の外側面１２ｂから突出した部分をアウターリード部１３ａ、ペレット１２の内側面１２ｃから突出した部分をインナーリード部１３ｂという。
【００３０】
インナーリード部１３ｂには、活物質２０が巻回されている。活物質２０は、図７に示すように、第１セパレータ２１、第２セパレータ２２、正極活物質シート２３、負極活物質シート２４からなる。第１セパレータ２１、第２セパレータ２２、正極活物質シート２３、負極活物質シート２４は、シート状に形成されている。そして、第１セパレータ２１、負極活物質シート２４、第２セパレータ２２、正極活物質シート２３の順に積層される。
【００３１】
そして、第１セパレータ２１の縦幅及び横幅は、負極活物質シート２４の縦幅及び横幅より長く形成されている。また、第２セパレータ２２の縦幅は第１セパレータ２１の縦幅と負極活物質シート２４の縦幅の間の長さに形成されているとともに、第２セパレータ２２の横幅は負極活物質シート２４の横幅と正極活物質シート２３の横幅の間の長さに形成されている。さらに、正極活物質シート２３の縦幅は負極活物質シート２４の縦幅と同じ長さに形成されているとともに、正極活物質シート２３の横幅は第２セパレータ２２の横幅より短く形成されている。
【００３２】
このとき、図７に示すように、第１セパレータ２１と第２セパレータ２２の間に配設される負極活物質シート２４が、第１セパレータ２１に完全に覆われるのに対して、第２セパレータ２２の両端側から一部露出するように配置されている。負極活物質シート２４の右側の第２セパレータ２２から露出した位置には、短冊状の接続電極２５の一端が電気的に接続されている。
【００３３】
また、負極活物質シート２４側と反対側の第２セパレータ２２に面に配設される正極活物質シート２３が、第２セパレータ２２に完全に覆われるように配置されている。
そして、第１セパレータ２１、正極活物質シート２３、第２セパレータ２２、負極活物質シート２４の順に積層配置された活物質２０を、ベース１１に設けたインナーリード部１３ｂに巻回する。
【００３４】
詳述すると、図７に示すように、インナーリード部１３ｂを、正極活物質シート２３の左端部分に当接させる。この状態から、第１セパレータ２１、第２セパレータ２２、正極活物質シート２３、負極活物質シート２４からなる活物質２０を、ベース１１の金属製リング１４に接触しないように、インナーリード部１３ｂに巻回し巻き付ける。
【００３５】
インナーリード部１３ｂに巻回し巻き付けられた活物質２０おいて、正極活物質シート２３と負極活物質シート２４は、第１セパレータ２１及び第２セパレータ２２によって、完全に被覆されるとともに互いに直接接触することはない。
【００３６】
巻き付けた後、一端が負極活物質シート２４に電気的に接続した短冊状の接続電極２５の他端を金属製リング１４の面１４ｂにスポット溶接にて電気的に接続する。従って、インナーリード部１３ｂは、活物質２０の正極活物質シート２３に電気的に接続され、金属製リング１４は、活物質２０の負極活物質シート２４に電気的に接続される。
【００３７】
活物質２０を巻回したベース１１は、電解液３１（図９参照）が入った有蓋円筒状のキャップ３０が取着されている。キャップ３０は、弾性に富む金属材料から構成された有蓋円筒型の形状をしている。有蓋円筒型のキャップ３０は、その開口端部３０ａにベース１１のリング１４の外周面１４ａを圧入することによって、キャップ３０に入った電解液３１を漏らすことなくベース１１に密着固定されている。
【００３８】
詳述すると、図６に示すように、ベース１１に活物質２０を巻回した状態で、電解液３１の入ったキャップ３０に圧入する際、キャップ３０は、その開口端部３０ａがリング１４の外周面１４ａに形成した軟質金属層１５をしまりばめしながら圧入する。従って、ベース１１とキャップ３０で形成される空間は気密が保たれるため、電解液３１が漏れることはない。
【００３９】
又、キャップ３０の先端部中央位置は、円柱状の突起電極３５をレーザ等にて溶接し電気的に接続する。
次に、表面実装型電気化学セル１の製造方法について説明する。
【００４０】
（ベース１１）
例えば、ホウ珪酸ガラスの粉末を型に入れて、貫通穴１２ａを有するペレット１２の前駆体を形成する。また、貫通穴１２ａに貫挿するリード１３を用意する。さらに、ペレット１２の外周面に密着固定する金属製リング１４を用意する。リード１３及び金属製リング１４は、ペレット１２と熱膨張率が広い範囲で近似するものが好適である。例えば、コバール（ＦｅＮｉＣｏ合金）又は鉄ニッケル合金等が候補となる。
【００４１】
また、ガラスはホウ珪酸ガラスに限られず、ソーダガラスであってもよい。ここで、ソーダガラスはソーダライムガラスやソーダバリウムガラスを選択することができる。
さらに、金属製リング１４及びリード１３の材料にステンレスを用いることができる。この場合は、部材の寸法設計により、ガラスに圧縮応力が加わるような構造にするのが好ましい。これにより、ガラスの長期信頼性が確保できる。
【００４２】
前記ペレット１２の前駆体、リード１３、金属製リング１４を所定の形状に冶具を用いて組み立てた後、焼成して一体物（ベース１１）を形成する。これにより、リード１３とペレット１２間、ペレット１２と金属製リング１４間が気密に封止固定される。
【００４３】
次に、治具を取り外した後、金属製リング１４の外周面１４ａに軟質金属層１５をメッキにて形成する。メッキは、下地に銅層やニッケル層等の被膜を５μｍ程度の厚みで形成した後、錫、錫銅合金、錫ビスマス合金、錫銀合金、金錫合金などのいずれかを約５μｍから５０μｍ程度の厚みで形成する。５μｍ以下では、膜厚が不足し、気密が保てない。また５０μｍ以上では、圧入が難しくなる。好ましくは１０μｍから２０μｍが良い。そして、洗浄後、エージングを施すことによって、ベース１１が完成する。
【００４４】
尚、インナーリード部１３ｂの表面は、アルミニウムの被膜を数十μｍ施すのが好ましい。腐食を防止する目的である。また、金属製リング１４の電解液３１と接する面１４ｂも同様に、アルミニウムの被膜を数μｍ程度施すのが好ましい。これは、アウターリード部１３ａが金属製リング１４に仮に誤接触した場合に、金属製リング１４が一方の極を形成するからである。この場合は、電解液３１に接する金属製リング１４の面１４ａにアルミニウムの膜を被覆しておくことで腐食を防止できる。
【００４５】
（キャップ３０）
有蓋円筒型のキャップ３０は、深絞り加工にて成形される。キャップ３０の材質には、展延性に優れ円筒型に深絞りし易く、かつ耐食性に優れている洋白を選定した。キャップ３０は、洋白の板材（厚み約０．１ｍｍ）をプレスで塚絞り加工を施した。この後、ニッケルメッキを内外表面に約３μから５μｍの厚みで施すことによってキャップ３０が完成する。
【００４６】
また、キャップ３０の先端中央位置に突起電極３５をレーザ等にて溶接する。
（キャパシタの組み立て）
まず、ベース１１のインナーリード部１３ｂに、活物質２０を巻回する。巻き付けた後、終端の負極活物質シート２４からのびた短冊状の接続電極２５の他端をリング１４の面１４ｂにスポット溶接にて電気的に接続する。
【００４７】
続いて、巻回した活物質２０の終端がショートしないようにセパレータシートで覆う。そして、巻回した状態の活物質２０を締め付けるように、外側からポリイミド樹脂等の絶縁性テープで巻く。その後、巻回した状態の活物質２０の外側全体をセパレータシートで覆うか、あるいは絶縁性のフィルムで覆う。
【００４８】
次に、巻回した状態の活物質２０を、図８に示すように、タンク３２に貯留した電解液３１に浸漬させてガスの発生などを促進させる。
続いて、キャップ３０に、電解液３１を所定量注入する。そして、図９に示すように、活物質２０を巻回したベース１１と電解液３１を注入したキャップ３０を位置合せした後、ベース１１をキャップ３０の開口端部３０ａに圧入し、キャップ３０内の電解液３１を封止する。このときの圧入は、冷間圧入である。なお、本作業は、電解液３１中で実施してもよい。
【００４９】
そして、洗浄した後に、キャパシタの電気特性を検査した後、電気二重層キャパシタ１０は完成する。
（電気二重層キャパシタ１０の樹脂によるモールド）
まず、プレス加工及び折り曲げ加工して、図１０に示すような、正極外部電極端子２となる正極端子部４２と、負極外部電極端子３となる負極端子部４３が複数対を成したリードフレーム４１を用意する。リードフレーム４１の板厚は、１００μｍから１５０μｍ程度が好ましく、また材質は電気二重層キャパシタ１０のリード１３と熱膨張率が近似するものが好ましい。リード材料がコバールの場合は、リードフレーム４１の材料は４２合金が適当である。
【００５０】
正極端子部４２は、正極外部電極端子２の上片２ａと下片２ｂを形成するためにコ字状に折り曲げ形成されている。負極端子部４３は、負極外部電極端子３の嵌合凹部３ａと下片３ｂを形成するために切り欠き形成されているとともにＬ字状に折り曲げ形成されている。
【００５１】
次に、対をなす正極端子部４２と負極端子部４３に対して、電気二重層キャパシタ１０を移載する。詳述すると、正極端子部４２の上片２ａに電気二重層キャパシタ１０のアウターリード部１３ａを、負極端子部４３の嵌合凹部３ａに電気二重層キャパシタ１０の突起電極３５を載置して、電気二重層キャパシタ１０を正極端子部４２と負極端子部４３の間に配置する。
【００５２】
正極端子部４２と負極端子部４３からなる各対に対して、電気二重層キャパシタ１０が配置されると、各電気二重層キャパシタ１０のアウターリード部１３ａ及び突起電極３５を、対応する各対の端子部４２，４３とレーザにて溶接し連結固定させる。これにより、各電気二重層キャパシタ１０は、アウターリード部１３ａが正極端子部４２に、突起電極３５が負極端子部４３に電気的に接続される。
【００５３】
リードフレーム４１への電気二重層キャパシタ１０を溶接完了すると、該リードフレーム４１を樹脂モールド用の上下の金型に挟み込み、エポキシ樹脂などの樹脂Ｊでモールドする。ここで、樹脂モールドの条件は、金型温度は約１６０℃から１８０℃に設定され、金型内保持時間は、約６０秒から１２０秒である。従って、電解液３１が内部に充填されているユニットでも、気密性に優れた封止構造であるので、このような樹脂モールド工程を設けても問題がない。ハロゲンフリー及びアンチモンフリーのエポキシ樹脂でも、約１８０℃程度の金型温度でモールド可能である。
【００５４】
樹脂モールドが終了すると、樹脂Ｊのバリ取り及び端子部４２，４３の樹脂から露出する部分をメッキする。メッキはＳｎメッキやＳｎＢｉ（錫ビスマス合金）メッキ等の鉛フリーメッキが好ましい。
【００５５】
メッキ後、リードフレーム４１から金型（パンチとダイ）を用いて個々の素子を切断して表面実装型電気化学セル１を取り出す。
そして、切り離した表面実装型電気化学セル１について、電気的特性を検査した後、表面実装型電気化学セル１が完成する。
【００５６】
次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
（１）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、活物質２０を巻回したリード１３を有したベース１１は、その金属製リング１４を、電解液３１を充填したキャップ３０に圧入することで、電気二重層キャパシタ１０を組み立てた。従って、圧入するだけで組み付けられるので組立作業が非常に簡単となる。
【００５７】
しかも、キャップ３０は、金属製リング１４の外周面１４ａに形成した軟質金属層１５をしまりばめする。従って、従来用いられた樹脂製のガスケットに比較して気密性が非常に高くすることができる。また、高温多湿の厳しい環境下においても、品質の劣化を抑制可能である。さらに、従来用いられた樹脂製のガスケットを用いないことから、内蔵する活物質量を減らすことなく、キャップ３０の径を短くでき、その分だけ電気二重層キャパシタ１０を小形化することができる。
【００５８】
（２）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、金属製リング１４及びリード１３は、ペレットの熱膨張率と近似するコバール（ＦｅＮｉＣｏ合金）で形成した。従って、ペレット１２の前駆体、リード１３、金属製リング１４を所定の形状に冶具を用いて組み立てた後、焼成してベース１１を形成する際、大きな熱膨張差によるベース１１の破損がなくなる。
【００５９】
（３）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、リード１３に巻回した活物質２０を、外側からポリイミド樹脂等の絶縁性テープで締め付けるように巻き、その後、巻回した状態の活物質２０の外側全体をセパレータシートで覆うか、あるいは絶縁性のフィルムで覆うようにした。従って、リード１３に巻回された活物質２０は、キャップ３０とショートすることはない。
【００６０】
（４）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、キャップ３０を展延性に優れてた洋白で成形したので、有蓋円筒状のキャップを深絞り加工にて簡単に成形することができる。また、洋白のキャップ３０の表面に耐食性に優れたニッケルメッキをしたので、キャップ３０の腐食を防止できる。
【００６１】
（５）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、インナーリード部１３ｂの表面にアルミニウムを被膜した。従って、電解液３１にてインナーリード部１３ｂが腐食されるのを防止することができる。
【００６２】
（６）本実施形態の電気二重層キャパシタ１０によれば、金属製リング１４の電解液３１と接する面１４ｂにアルミニウムを被膜した。従って、電解液３１にて金属製リング１４の該電解液３１と接する面１４ｂが腐食されるのを防止することができる。
（７）本実施形態の表面実装型電気化学セル１によれば、アウターリード部１３ａに正極外部電極端子２を溶接にて電気的に接続し、突起電極３５に負極外部電極端子３を溶接にて電気的に接続した。正極外部電極端子２と負極外部電極端子３は、電気二重層キャパシタ１０とともに樹脂モールドされるとき、樹脂モールドされた表面実装型電気化学セル１の樹脂Ｊの底面１ａからその一部（互いに、面一になっている下片２ｂ、３ｂ）が露出するようにモールドされている。
【００６３】
従って、プリント基板Ｐの実装する場合、面一になっている下片２ｂ、３ｂが、プリント基板Ｐに形成された配線に接続されるため、表面実装型電気化学セル１を安定した状態に配置でき、高い位置精度で実装することができる。
【００６４】
（８）本実施形態の表面実装型電気化学セル１によれば、正極外部電極端子２及び負極外部電極端子３は、一枚のリードフレーム４１をプレス加工及び折り曲げ加工して、リードフレーム４１上に一括して加工されるので形状や寸法のバラツキが少ない。しかも、外部電極端子２、３は樹脂Ｊの中に埋め込まれる構造なので、外部から印加される力に対しても変形することがない。これによって、プリント基板Ｐに実装されるまで共平面性が保たれている。
【００６５】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
（１）上記実施形態では、電解液３１をキャップ３０内に注入させた後に、ベース１１とキャップ３０を圧入したが、これに限られない。キャップ３０の底面や側面に細孔を設け、圧入後に電解液３１を注入し、この後、細孔部を気密に塞ぐ方法でもよい。
【００６６】
（２）キャップ３０の先端部中央に設けられた突起電極３５は、キャップ３０を深絞り加工して製造する際に、先端が突起状になるように加工して形成してもよい。この場合は、先端の突起部を形成する加工工程が実施された後、連続して口径の大きいキャップ本体部分を深絞り加工する。
【００６７】
電気化学セルの発電素子として非水電解質電池を構成する場合には、正極に含まれる活物質として、ＴｉＳ2 、ＭｏＳ2 、ＮｂＳｅ3 等の金属カルゴゲン化物や、ＭｎＯ2 、ＭｏＯ3 、Ｖ2Ｏ5、ＬｉxＣｏＯ2、ＬｉxＮｉＯ2、ＬｉxＭｎ2Ｏ4 等の金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセン等の導電性高分子、およびグラファイト層間化合物等のリチウムイオン及びアニオンを吸蔵放出可能な各種の物質を用いることができる。
【００６８】
負極に含まれる活物質としては特に限定されないが、ＳｉＯ、ＷＯ2 、ＷＯ3 、ＳｎＯ、ＬｉＡｌ、Ｌｉまたは炭素材料等各種物質を用いることができる。
また、電気化学セルが電気二重層キャパシタを構成する場合には、活物質に活性炭或いは活性炭繊維を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】表面実装型電気化学セルの全体斜視図。
【図２】表面実装型電気化学セルの断面図。
【図３】電気化学セルとしての電気二重層キャパシタの外観を示す全体斜視図。
【図４】同じく電気二重層キャパシタの分解斜視図。
【図５】ベースの分解斜視図。
【図６】ベースとキャップの圧入状態を示す要部断面図。
【図７】活物質の組立を説明するための説明図。
【図８】活物質への電解液の浸漬を説明する図。
【図９】活物質を巻回したベースのキャップへの圧入を説明する図。
【図１０】リードフレームの要部斜視図。
【符号の説明】
【００７０】
１…表面実装型電気化学セル、２…正極外部電極端子、３…負極外部電極端子、
１０…電気二重層キャパシタ、１１…ベース、１２…ペレット、１２ａ…貫通穴、１３…リード、１３ａ…アウターリード部、１３ｂ…インナーリード部、１４…リング、１５…軟質金属層、２０…活物質、２１…第１セパレータ、２２…第２セパレータ、２３…正極活物質シート、２４…負極活物質シート、２５…接続電極、３０…キャップ、３０ａ…開口端部、３１…電解液、３２…タンク、３５…突起電極、Ｊ…樹脂、Ｐ…プリント基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に軟質金属層を形成した円環状の金属製リング内に固着された絶縁性充填材に金属製リードを貫通固定したベースと、
前記絶縁性充填材に貫通固定された前記リードのインナーリード部に接続され、前記インナーリード部と前記金属製リングがそれぞれ電気的に接続されたシート状の電極活物質と、
前記リードのインナーリード部に接続された電極の周囲を覆うように、前記リングの外周面を圧入して、前記ベースに密着固定されるとともに、外周面に電極を設けた有蓋円筒形状のキャップと、
前記キャップの中に充填された電解液と
を有すること特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学セルにおいて、
前記金属製リングの外周面に形成した前記軟質金属層は、下地に銅層又はニッケル層を形成した後に、錫又は銀の単金属か、または、錫・銀（ＳｎＡｇ），金・錫（ＡｕＳｎ），錫・銅（ＳｎＣｕ）のいずれかの合金からなる金属膜を形成したことを特徴とする電気化学セル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気化学セルにおいて、
前記金属製リング内に固着された絶縁性充填材は、硼珪酸ガラス又はソーダガラスであることを特徴とする電気化学セル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の電気化学セルにおいて、
前記金属製リング及び前記リードは、ＦｅＮｉＣｏ合金、鉄ニッケル合金又はステンレスであることを特徴とする電気化学セル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の電気化学セルにおいて、
前記キャップは、洋白であり、その表面をニッケル（Ｎｉ）メッキ処理したことを特徴とする電気化学セル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の電気化学セルにおいて、
前記リードの前記電解液と接するインナーリード部は、その表面がアルミニウム膜で被覆されていることを特徴とする電気化学セル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の電気化学セルにおいて、
前記リングの前記電解液と接触する部分は、アルミニウム膜で被膜されていることを特徴とする電気化学セル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の電気化学セルと、
前記キャップに密着固定した前記ベースから突出した前記リードのアウターリード部に接続した第１外部電極端子と、
前記ベースに密着固定した前記キャップに設けた電極に接続した第２外部電極端子と
を有し、
前記密着固定したベースとキャップを覆うとともに前記第１外部電極端子及び前記第２外部電極端子の一部が露出するように樹脂でモールドしたことを特徴とする表面実装型電気化学セル。
【請求項１】
外周面に軟質金属層を形成した円環状の金属製リング内に固着された絶縁性充填材に金属製リードを貫通固定したベースと、
前記絶縁性充填材に貫通固定された前記リードのインナーリード部に接続され、前記インナーリード部と前記金属製リングがそれぞれ電気的に接続されたシート状の電極活物質と、
前記リードのインナーリード部に接続された電極の周囲を覆うように、前記リングの外周面を圧入して、前記ベースに密着固定されるとともに、外周面に電極を設けた有蓋円筒形状のキャップと、
前記キャップの中に充填された電解液と
を有すること特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学セルにおいて、
前記金属製リングの外周面に形成した前記軟質金属層は、下地に銅層又はニッケル層を形成した後に、錫又は銀の単金属か、または、錫・銀（ＳｎＡｇ），金・錫（ＡｕＳｎ），錫・銅（ＳｎＣｕ）のいずれかの合金からなる金属膜を形成したことを特徴とする電気化学セル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気化学セルにおいて、
前記金属製リング内に固着された絶縁性充填材は、硼珪酸ガラス又はソーダガラスであることを特徴とする電気化学セル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の電気化学セルにおいて、
前記金属製リング及び前記リードは、ＦｅＮｉＣｏ合金、鉄ニッケル合金又はステンレスであることを特徴とする電気化学セル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の電気化学セルにおいて、
前記キャップは、洋白であり、その表面をニッケル（Ｎｉ）メッキ処理したことを特徴とする電気化学セル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の電気化学セルにおいて、
前記リードの前記電解液と接するインナーリード部は、その表面がアルミニウム膜で被覆されていることを特徴とする電気化学セル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の電気化学セルにおいて、
前記リングの前記電解液と接触する部分は、アルミニウム膜で被膜されていることを特徴とする電気化学セル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の電気化学セルと、
前記キャップに密着固定した前記ベースから突出した前記リードのアウターリード部に接続した第１外部電極端子と、
前記ベースに密着固定した前記キャップに設けた電極に接続した第２外部電極端子と
を有し、
前記密着固定したベースとキャップを覆うとともに前記第１外部電極端子及び前記第２外部電極端子の一部が露出するように樹脂でモールドしたことを特徴とする表面実装型電気化学セル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２５９９７０（Ｐ２００９−２５９９７０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０５９５６（Ｐ２００８−１０５９５６）
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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