電源回路の製造方法およびペーパー電池の接合方法
【課題】 ペーパー電池が回路基板上に接続されてなる電源回路の製造方法において、製造コストを増大させることなく、かつ、生産性を向上させる。
【解決手段】 ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１と基板３２のランド部３１ａとが対向し、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１と基板３２のランド部３１ｂとが対向するように、互いに直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃを基板３２上に搭載し、この状態で、互いに対向している部分に超音波振動を加えて超音波接合する。
【解決手段】 ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１と基板３２のランド部３１ａとが対向し、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１と基板３２のランド部３１ｂとが対向するように、互いに直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃを基板３２上に搭載し、この状態で、互いに対向している部分に超音波振動を加えて超音波接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の回路基板上にペーパー電池が搭載されてなる電源回路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池を電源として駆動する製品においては、小型化や多機能化を図るために電源部分の省スペース化を要求されるものが少なくなく、その要求に応えるための１つの手段として、ボタン型電池が用いられている。
【０００３】
さらに、近年においては、電解質層を介して正極及び負極が積層されてなるペーパー電池が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。このペーパー電池においては、電解質層によって正極と負極とが仕切られており、それにより、正極及び負極のそれぞれの電極はペーパー電池の互いに異なる面に表出している。そのため、このようなペーパー電池を回路基板上に搭載して電源回路を製造する場合、正極及び負極の電極のうちいずれか一方の電極が回路基板と対向しない状態となり、回路基板と対向しない電極については、回路基板と接続するための接続端子をはんだ付け等によって接続し、この接続端子を介して回路基板と接続されることになる。ところが、このように、ペーパー電池の電極と回路基板とを接続端子を介して接続する場合、電極と回路基板との間における抵抗値が大きくなってしまう。また、そのための作業を行う必要があるため、生産性が低下し、コストアップが生じてしまう。
【０００４】
そこで、ペーパー電池の一部を折り返し、それにより、正極及び負極の電極を同一面に形成する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。この技術においては、正極及び負極が互いに異なる面に形成されたペーパー電池の一部を折り返し、このペーパー電池を、正極及び負極の一部が表出するための穴が設けられた絶縁フィルムを介して回路基板に積層し、この穴を介してペーパー電池の正極及び負極と回路基板とが接続されている。
【０００５】
このように、ペーパー電池が回路基板上に積層されてなる電源回路においては、例えば、ペーパー電池の接続端子に異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤を塗布しておき、その後、ペーパー電池を回路基板上に搭載し、これら異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤を用いてペーパー電池と回路基板とを電気的に接続するとともに接着することが考えられる。
【特許文献１】特表２０００−５０２２０６号公報
【特許文献２】特許第２８６６３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように、ペーパー電池と回路基板とを異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤を用いて接続し、回路基板上にペーパー電池が搭載されてなる電源回路を製造する場合は、まず、ペーパー電池の電極部分に異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤を塗布しておき、次に、ペーパー電池と回路基板との仮圧着を行い、その後、ペーパー電池と回路基板との本圧着を行うというように製造工程が複雑になり、それにより、生産性が低下してしまうという問題点がある。
【０００７】
また、異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤は、その管理が容易ではなく、かつ、高価なものであるため、管理が煩雑になってしまうとともに、電源回路の製造コストが増大してしまうという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、ペーパー電池が回路基板上に接続されてなる電源回路の製造方法において、製造コストを増大させることなく、かつ、生産性を向上させることができる電源回路の製造方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、
正極及び負極の電極がそれぞれ表出してなるペーパー電池が、それぞれが前記正極及び負極のいずれか一方と接続されるための２つの接続端子を有してなる回路基板上に、前記正極及び負極が前記２つの接続端子に接続されるように搭載されてなる電源回路の製造方法であって、
前記正極及び負極と前記２つの接続端子とがそれぞれ互いに対向するように前記ペーパー電池を前記回路基板上に搭載する工程と、
互いに対向した前記正極及び負極と前記２つの接続端子とをそれぞれ超音波接合により電気的に接続する工程とを有する。
【００１０】
また、前記回路基板のうち前記２つの接続端子が形成された領域に穴部を形成する工程を有し、
前記穴部が形成された回路基板上に前記ペーパー電池を搭載することを特徴とする。
【００１１】
また、前記回路基板上に前記ペーパー電池が搭載された場合に前記回路基板の前記正極及び負極と対向する領域の一部には、前記接続端子を形成しないことを特徴とする。
【００１２】
また、正極及び負極の電極がそれぞれ表出してなる複数のペーパー電池を、互いに異なるペーパー電池の前記正極の電極と前記負極の電極とを接合することにより電気的に接続するペーパー電池の接合方法であって、
互いに異なるペーパー電池の前記正極の電極と前記負極の電極とが互いに対向するように前記複数のペーパー電池を重ね合わせる工程と、
互いに対向した前記正極の電極と前記負極の電極とを超音波接合により電気的に接続する工程とを有する。
【００１３】
上記のように構成された本発明においては、ペーパー電池の正極及び負極と回路基板に設けられた２つの接続端子とがそれぞれ互いに対向するようにペーパー電池を回路基板上に搭載した後、互いに対向した領域に超音波振動を加えると、ペーパー電池の正極及び負極が溶融し、それにより、ペーパー電池の正極及び負極と回路基板の２つの接続端子とがそれぞれ超音波接合して電気的に接続される。
【００１４】
これにより、異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤のような高価なものを用いることなく、ペーパー電池と回路基板とを電気的に接続することができるようになり、製造コストが増大することがなくなるとともに、製造工程が簡略化して生産性が向上する。
【００１５】
また、回路基板の接続端子が形成された領域に穴部を形成しておけば、超音波振動によって溶融したペーパー電池の正極及び負極部分がこの穴部に流れ込むことになり、それにより、ペーパー電池と回路基板との接着力が増大する。
【００１６】
また、回路基板上にペーパー電池が搭載された場合に回路基板の正極及び負極と対向する領域の一部に、接続端子を形成しておかなければ、回路基板の正極及び負極と対向する領域の一部が超音波振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池と回路基板との接着力が増大する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明においては、ペーパー電池の正極及び負極と回路基板に設けられた２つの接続端子とを超音波接合によって電気的に接続する構成としたため、ペーパー電池が回路基板上に接続されてなる電源回路を製造する場合に、製造コストを増大させることなく、かつ、生産性を向上させることができる。
【００１８】
また、回路基板の接続端子が形成された領域に穴部を形成する工程を有するものにおいては、超音波振動によって溶融したペーパー電池の正極及び負極部分がこの穴部に流れ込むことになり、それにより、ペーパー電池と回路基板との接着力が増大し、信頼性を向上させることができる。
【００１９】
また、回路基板上にペーパー電池が搭載された場合に回路基板の正極及び負極と対向する領域の一部には、接続端子を形成しないものにおいては、回路基板の正極及び負極と対向する領域の一部が超音波振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池と回路基板との接着力が増大し、折り曲げ等の外力に対する耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の電源回路の製造方法によって製造される電源回路に用いられるペーパー電池の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面から見た図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ’断面図である。
【００２２】
本形態におけるペーパー電池は図１に示すように、二酸化マンガン等からなる正極層１０と、亜鉛等からなる負極層２０とが、ゲル状の電解質層３０を介して積層されており、また、正極層１０側には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなり、導電性インク１１が塗布された保護フィルム１２が積層され、負極層２０側には、ＰＥＴ等からなり、導電性インク２１が塗布された保護フィルム２２が積層されて構成されている。また、導電性インク１１が塗布された保護フィルム１２は、正極層１０、負極層２０及び電解質層３０の外形から突出した突出領域１３を有し、また、導電性インク２１が塗布された保護フィルム２２は、正極層１０、負極層２０及び電解質層３０の外形から突出した突出領域２３を有し、これら突出領域１３，２３は、互いに異なる領域にて正極層１０、負極層２０及び電解質層３０の外形から突出している。なお、導電性インク１１，２１は、保護フィルム１２，２２に対して正極層１０及び負極層２０側にそれぞれ塗布されているため、突出領域１３，２３にて導電性インク１１，２１が表出する面は互いに異なる面となっている。また、保護フィルム１２，２２においては、突出領域１３，３において導電性インク１１，２１が塗布された面にて導電性インク１１，２１が塗布されずに保護フィルム１２，２２が露出した領域が存在している。
【００２３】
上記のように構成されたペーパー電池１においては、保護フィルム１２に塗布された導電性インク１１が正極層１０と導通しているため、突出領域１３における導電性インク１１が正極の電極となり、また、保護フィルム２２に塗布された導電性インク２１が負極層２０と導通しているため、突出領域２３における導電性インク２１が負極の電極となる。
【００２４】
図２は、図１に示したペーパー電池１が３つ直列に接続されるように接合された状態を示す図である。
【００２５】
図２に示すように、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃは、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ａとペーパー電池１ｂとが重ね合わされて接合され、かつ、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ｂとペーパー電池１ｃとが重ね合わされて接合されている。これにより、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃは、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１が正極の電極となり、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１が負極の電極となる、直列接続されたものとなっている。
【００２６】
以下に、上述したペーパー電池１を用いた電源回路について説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の電源回路の製造方法の第１の実施の形態によって製造される電源回路に用いられるシート状の回路基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。また、図４は、図２に示したペーパー電池１ａ〜１ｃが図３に示した回路基板に搭載された電源回路の構成を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【００２８】
本形態における回路基板は図３に示すように、ＰＥＴ等の樹脂からなるシート状の基板３２の一方の面に、演算素子３４が搭載されるとともに、図２に示したペーパー電池１ａの正極となる突出領域１３における導電性インク１１が接続されるための接続端子であるランド部３１ａが形成され、基板３２の他方の面に、図２に示したペーパー電池１ｃの負極となる突出領域２３における導電性インク２１が接続されるための接続端子であるランド部３１ｂが形成され、演算素子３４とランド部３１ａとが配線パターン３７ａを介して接続され、演算素子３４とランド部３１ｂとがスルーホール３６及び配線パターン３７ｂを介して接続されて構成されている。さらに、ランド部３１ａ，３１ｂが形成された領域のそれぞれには、複数の微細な穴部３３ａ，３３ｂが形成されている。
【００２９】
このように構成された回路基板上に図２に示したペーパー電池１ａ〜１ｃが搭載される場合、図４に示すように、ペーパー電池１ａの正極となる突出領域１３における導電性インク１１がランド部３１ａと接触し、かつ、ペーパー電池１ｃの負極となる突出領域２３における導電性インク２１がランド部３１ｂと接触するように、ペーパー電池１ａ〜１ｃが回路基板上に搭載され、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部３１ａとが超音波接合によって接着され、また、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部３１ｂとが超音波接合によって接着される。ここで、ランド部３１ａと接触するペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１はペーパー電池１ａの正極層１０と接続されているため、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部３１ａとが接着されると、ペーパー電池１ａの正極層１０とランド部３１ａとが電気的に接続されることになる。また、ランド部３１ｂと接触するペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１はペーパー電池１ｃの負極層２０と接続されているため、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部３１ｂとが接着されると、ペーパー電池１ｃの負極層２０とランド部３１ｂとが電気的に接続されることになる。これにより、直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部３１ａ，３１ｂとによって、演算素子３４に電源を供給するための電源回路が形成される。
【００３０】
以下に、上述した電源回路の製造方法について説明する。
【００３１】
図５は、図４に示した電源回路の製造方法を説明するための図である。なお、図５においては、図４に示した電源回路の一方の面しか図示していないが他方の面についても下記説明に従うものとする。
【００３２】
まず、ＰＥＴ等の樹脂からなるシート状の基板３２の一方の面にランド部３１ａ及びこのランド部３１ａと接続されるように配線パターン３７ａを形成するとともに、基板３２の他方の面にランド部３１ｂ及びこのランド部３１ｂと接続されるように配線パターン３７ｂを形成する（図５（ａ））。また、スルーホール３６についても基板３２上に形成しておく。なお、これらランド部３１ａ，３１ｂ、配線パターン３７ａ，３７ｂ及びスルーホール３６においては、例えば、銅からなり、エッチングによって形成することが考えられる。
【００３３】
次に、基板３２のランド部３１ａ，３１ｂが形成された領域のそれぞれに、０．５〜２ｍｍ程度の径を有し、基板３２の表面から裏面まで貫通する複数の穴部３３ａ，３３ｂを形成する（図５（ｂ））。なお、この穴部３３ａ，３３ｂの形成は、基板３２上にスルーホール３６を形成する工程にて同時に行ってもよい。
【００３４】
次に、配線パターン３７ａ及びスルーホール３６と接続されるように基板３２上に演算素子３４を搭載する（図５（ｃ））。
【００３５】
また、図２に示すように、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃについて、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ａとペーパー電池１ｂとを重ね合わせ、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ｂとペーパー電池１ｃとを重ね合わせ、この状態で、重ね合わされた領域にそれぞれ超音波振動を加える。すると、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池１ａの突出領域２３とペーパー電池１ｂの突出領域１３とが超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池１ｂの突出領域２３とペーパー電池１ｃの突出領域１３とが超音波接合する。これにより、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃを直列に接続する（図５（ｄ））。また、この際、ペーパー電池１ａの突出領域２３にて露出した保護フィルム２２とペーパー電池１ｂの突出領域１３にて露出した保護フィルム１２が溶融し、これらも超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３にて露出した保護フィルム２２とペーパー電池１ｃの突出領域１３にて露出した保護フィルム１２が溶融し、これらも超音波接合することになる。
【００３６】
なお、本形態においては、突出領域１３，２３において導電性インク１１，２１が塗布された面にて導電性インク１１，２１が塗布されずに保護フィルム１２，２２が露出した領域が存在し、これらの領域において保護フィルム１２，２２が超音波接合する構成としたが、保護フィルム１２の一方の面の全面に導電性インク１１が塗布され、また、保護フィルム２２の一方の面の全面に導電性インク２１が塗布されている構成としてもよい。その場合、上述したように超音波振動を加えると、ペーパー電池１ａの突出領域２３の導電性インク２１と、ペーパー電池１ｂの突出領域１３の導電性インク１１が溶融することのみによって、ペーパー電池１ａの突出領域２３とペーパー電池１ｂの突出領域１３とが超音波接合することになる。また、同様に、ペーパー電池１ｂの突出領域２３の導電性インク２１と、ペーパー電池１ｃの突出領域１３の導電性インク１１が溶融することのみによって、ペーパー電池１ｂの突出領域２３とペーパー電池１ｃの突出領域１３とが超音波接合することになる。
【００３７】
その後、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１と基板３２のランド部３１ａとが対向し、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１と基板３２のランド部３１ｂとが対向するように、互いに直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃを基板３２上に搭載し、この状態で、互いに対向している部分に超音波振動を加える。すると、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部３１ａとが超音波接合する。また、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１もこの振動によって溶融し、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部３１ｂとが超音波接合する（図５（ｅ））。これにより、直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部３１ａ，３１ｂとが電気的に接続され、ペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部３１ａ，３１ｂとによって、演算素子３４に電源を供給するための電源回路が形成される。なお、この際、超音波振動によって溶融した導電性インク１１は、ランド部３１ａに形成された穴部３３ａに流れ込み、また、超音波振動によって溶融した導電性インク２１は、ランド部３１ｂに形成された穴部３３ｂに流れ込む。
【００３８】
図６は、図５に示した製造方法によって製造された電源回路の基板３２とペーパー電池１ａ〜１ｃとの接続状態を説明するための図であり、図５（ｅ）に示したＡ−Ａ’断面を示す。
【００３９】
図６に示すように、超音波振動によって溶融した導電性インク１１，２１は、ランド部３１ａ，３１ｂに形成された穴部３３ａ，３３ｂにそれぞれ流れ込む。そのため、このように超音波接合されたペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部３１ａ、並びに、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部３１ｂとは、穴部３３ａ，３３ｂ内でも互いに接着されることになり、それにより、接着面積が広くなり、接着力が増大することになる。
【００４０】
なお、本形態においては、ランド部３１ａ，３１ｂに、基板３２の表面から裏面まで貫通する穴部３３ａ，３３ｂがそれぞれ形成されているが、超音波振動によって溶融した導電性インク１１，２１が流れ込むことができるものであれば、必ずしも貫通している必要はなく、また、穴部ではなく溝であってもよい。また、ランド部３１ａ，３１ｂの表面が粗くなるような加工を施すことも考えられる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の電源回路の製造方法の第２の実施の形態によって製造される電源回路に用いられるシート状の回路基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。また、図８は、図２に示したペーパー電池１ａ〜１ｃが図７に示した回路基板に搭載された電源回路の構成を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【００４２】
本形態における回路基板は図７に示すように、ＰＥＴ等の樹脂からなるシート状の基板１３２の一方の面に、演算素子１３４が搭載されるとともに、図２に示したペーパー電池１ａの正極となる突出領域１３における導電性インク１１が接続されるための接続端子であるランド部１３１ａが形成され、基板１３２の他方の面に、図２に示したペーパー電池１ｃの負極となる突出領域２３における導電性インク２１が接続されるための接続端子であるランド部１３１ｂが形成され、演算素子１３４とランド部１３１ａとが配線パターン１３７ａを介して接続され、演算素子１３４とランド部１３１ｂとがスルーホール１３６及び配線パターン１３７ｂを介して接続されて構成されている。ここで、本形態においては、ランド部１３１ａ，１３１ｂの形状が、図２に示したペーパー電池１ａの突出領域１３がランド部１３１ａと対向するように、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３がランド部１３１ｂと対向するようにペーパー電池１ａ〜１ｃを基板１３２上に搭載した場合に、ペーパー電池１ａの突出領域１３，２３が対向する領域の一部にランド部１３１ａ，１３１ｂが形成されていないような形状となっている。
【００４３】
このように構成された回路基板上に図２に示したペーパー電池１ａ〜１ｃが搭載される場合、図８に示すように、ペーパー電池１ａの正極となる突出領域１３における導電性インク１１がランド部１３１ａと接触し、かつ、ペーパー電池１ｃの負極となる突出領域２３における導電性インク２１がランド部１３１ｂと接触するように、ペーパー電池１ａ〜１ｃが回路基板上に搭載され、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部１３１ａとが超音波接合によって接着され、また、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部１３１ｂとが超音波接合によって接着される。ここで、ランド部１３１ａと接触するペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１はペーパー電池１ａの正極層１０と接続されているため、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部１３１ａとが接着されると、ペーパー電池１ａの正極層１０とランド部１３１ａとが電気的に接続されることになる。また、ランド部１３１ｂと接触するペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１はペーパー電池１ｃの負極層２０と接続されているため、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部１３１ｂとが接着されると、ペーパー電池１ｃの負極層２０とランド部１３１ｂとが電気的に接続されることになる。これにより、直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部１３１ａ，１３１ｂとによって、演算素子１３４に電源を供給するための電源回路が形成される。
【００４４】
以下に、上述した電源回路の製造方法について説明する。
【００４５】
図９は、図８に示した電源回路の製造方法を説明するための図である。なお、図９においては、図８に示した電源回路の一方の面しか図示していないが他方の面についても下記説明に従うものとする。
【００４６】
まず、ＰＥＴ等の樹脂からなるシート状の基板１３２の一方の面にランド部１３１ａ及びこのランド部１３１ａと接続されるように配線パターン１３７ａを形成するとともに、基板１３２の他方の面にランド部１３１ｂ及びこのランド部１３１ｂと接続されるように配線パターン１３７ｂを形成する（図９（ａ））。なお、本形態においては、ペーパー電池１ａの突出領域１３がランド部１３１ａと対向するように、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３がランド部１３１ｂと対向するようにペーパー電池１ａ〜１ｃを基板１３２上に搭載した場合に、ペーパー電池１ａの突出領域１３，２３が対向する領域の一部にはランド部１３１ａ，１３１ｂを形成しない。また、スルーホール１３６についても基板１３２上に形成しておく。なお、これらランド部１３１ａ，１３１ｂ、配線パターン１３７ａ，１３７ｂ及びスルーホール１３６においては、例えば、銅からなり、エッチングによって形成することが考えられる。
【００４７】
次に、配線パターン１３７ａ及びスルーホール１３６と接続されるように基板１３２上に演算素子１３４を搭載する（図９（ｂ））。
【００４８】
また、図２に示すように、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃについて、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ａとペーパー電池１ｂとを重ね合わせ、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ｂとペーパー電池１ｃとを重ね合わせ、この状態で、重ね合わされた領域にそれぞれ超音波振動を加える。すると、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池１ａの突出領域２３とペーパー電池１ｂの突出領域１３とが超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池１ｂの突出領域２３とペーパー電池１ｃの突出領域１３とが超音波接合する。これにより、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃを直列に接続する（図９（ｃ））。また、この際、ペーパー電池１ａの突出領域２３にて露出した保護フィルム２２とペーパー電池１ｂの突出領域１３にて露出した保護フィルム１２が溶融し、これらも超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３にて露出した保護フィルム２２とペーパー電池１ｃの突出領域１３にて露出した保護フィルム１２が溶融し、これらも超音波接合することになる。なお、本形態においても、第１の実施の形態にて示したものと同様に、保護フィルム１２，２２の全面に導電性インク１１，２１を塗布しておいた場合、ペーパー電池１ａの突出領域２３の導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３の導電性インク１１が溶融することのみによってペーパー電池１ａの突出領域２３とペーパー電池１ｂの突出領域１３とが超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３の導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３の導電性インク１１が溶融することのみによってペーパー電池１ｂの突出領域２３とペーパー電池１ｃの突出領域１３とが超音波接合することになる。
【００４９】
その後、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１と基板１３２のランド部１３１ａとが対向し、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１と基板１３２のランド部１３１ｂとが対向するように、互いに直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃを基板１３２上に搭載し、この状態で、互いに対向している部分に超音波振動を加える。すると、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部１３１ａとが超音波接合する。また、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１もこの振動によって溶融し、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部１３１ｂとが超音波接合する（図９（ｄ））。これにより、直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部１３１ａ，１３１ｂとが電気的に接続され、ペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部１３１ａ，１３１ｂとによって、演算素子１３４に電源を供給するための電源回路が形成される。なお、この際、超音波振動によって、ペーパー電池１ａの突出領域１３と対向する領域のうちランド部１３１ａが形成されていない部分も溶融し、また、超音波振動によって、ペーパー電池１ｃの突出領域２３と対向する領域のうちランド部１３１ｂが形成されていない部分も溶融する。
【００５０】
図１０は、図９に示した製造方法によって製造された電源回路の基板１３２とペーパー電池１ａ〜１ｃとの接続状態を説明するための図であり、図９（ｄ）に示したＡ−Ａ’断面を示す。
【００５１】
図１０に示すように、ペーパー電池１ａの突出領域１３と基板１３２のランド部１３１ａ、並びに、ペーパー電池１ｃの突出領域２３と基板１３２のランド部１３１ｂとがそれぞれ対向している部分の超音波振動を加えると、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１が溶融するとともに、この突出領域１３に対向する領域のうちランド部１３１ａが形成されていない領域の基板１３２が溶融し、これらが互いに接着されることになる。また、同様に、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１が溶融するとともに、この突出領域２３に対向する領域のうちランド部１３１ｂが形成されていない領域の基板１３２が溶融し、これらが互いに接着されることになる。これにより、ペーパー電池１ａ〜１ｃと基板１３２との接着力が増大することになる。
【００５２】
なお、上述した２つの実施の形態にて示したものを組み合わせることにより、ペーパー電池１ａ〜１ｃと基板との接着力をさらに増大させることも考えられる。
【００５３】
また、上述した実施の形態においては、保護フィルム１２，２２に導電性インク１１，２１を塗布することにより、ペーパー電池１ａ〜１ｃの突出領域１３，２３に正極及び負極を構成しているが、黒鉛もしくは鉄、ニッケル、チタン、銅、ステンレス鋼、およびこれらの混合物のような金属のような好適な物質のいずれかでペーパー電池１ａ〜１ｃの正極及び負極を構成することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の電源回路の製造方法によって製造される電源回路に用いられるペーパー電池の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面から見た図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ’断面図である。
【図２】図１に示したペーパー電池が３つ直列に接続されるように接合された状態を示す図である。
【図３】本発明の電源回路の製造方法の第１の実施の形態によって製造される電源回路に用いられるシート状の回路基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【図４】図２に示したペーパー電池が図３に示した回路基板に搭載された電源回路の構成を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【図５】図４に示した電源回路の製造方法を説明するための図である。
【図６】図５に示した製造方法によって製造された電源回路の基板とペーパー電池との接続状態を説明するための図である。
【図７】本発明の電源回路の製造方法の第２の実施の形態によって製造される電源回路に用いられるシート状の回路基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【図８】図２に示したペーパー電池が図７に示した回路基板に搭載された電源回路の構成を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【図９】図８に示した電源回路の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図９に示した製造方法によって製造された電源回路の基板とペーパー電池との接続状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１ａ〜１ｃ ペーパー電池
１０ 正極層
１１，２１ 導電性インク
１２，２２ 保護フィルム
１３，２３ 突出領域
２０ 負極層
３０ 電解質層
３１ａ，３１ｂ，１３１ａ，１３１ｂ ランド部
３２，１３２ 基板
３３ａ，３３ｂ 穴部
３４，１３４ 演算素子
３６，１３６ スルーホール
３７ａ，３７ｂ，１３７ａ，１３７ｂ 配線パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の回路基板上にペーパー電池が搭載されてなる電源回路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池を電源として駆動する製品においては、小型化や多機能化を図るために電源部分の省スペース化を要求されるものが少なくなく、その要求に応えるための１つの手段として、ボタン型電池が用いられている。
【０００３】
さらに、近年においては、電解質層を介して正極及び負極が積層されてなるペーパー電池が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。このペーパー電池においては、電解質層によって正極と負極とが仕切られており、それにより、正極及び負極のそれぞれの電極はペーパー電池の互いに異なる面に表出している。そのため、このようなペーパー電池を回路基板上に搭載して電源回路を製造する場合、正極及び負極の電極のうちいずれか一方の電極が回路基板と対向しない状態となり、回路基板と対向しない電極については、回路基板と接続するための接続端子をはんだ付け等によって接続し、この接続端子を介して回路基板と接続されることになる。ところが、このように、ペーパー電池の電極と回路基板とを接続端子を介して接続する場合、電極と回路基板との間における抵抗値が大きくなってしまう。また、そのための作業を行う必要があるため、生産性が低下し、コストアップが生じてしまう。
【０００４】
そこで、ペーパー電池の一部を折り返し、それにより、正極及び負極の電極を同一面に形成する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。この技術においては、正極及び負極が互いに異なる面に形成されたペーパー電池の一部を折り返し、このペーパー電池を、正極及び負極の一部が表出するための穴が設けられた絶縁フィルムを介して回路基板に積層し、この穴を介してペーパー電池の正極及び負極と回路基板とが接続されている。
【０００５】
このように、ペーパー電池が回路基板上に積層されてなる電源回路においては、例えば、ペーパー電池の接続端子に異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤を塗布しておき、その後、ペーパー電池を回路基板上に搭載し、これら異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤を用いてペーパー電池と回路基板とを電気的に接続するとともに接着することが考えられる。
【特許文献１】特表２０００−５０２２０６号公報
【特許文献２】特許第２８６６３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したように、ペーパー電池と回路基板とを異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤を用いて接続し、回路基板上にペーパー電池が搭載されてなる電源回路を製造する場合は、まず、ペーパー電池の電極部分に異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤を塗布しておき、次に、ペーパー電池と回路基板との仮圧着を行い、その後、ペーパー電池と回路基板との本圧着を行うというように製造工程が複雑になり、それにより、生産性が低下してしまうという問題点がある。
【０００７】
また、異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤は、その管理が容易ではなく、かつ、高価なものであるため、管理が煩雑になってしまうとともに、電源回路の製造コストが増大してしまうという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、ペーパー電池が回路基板上に接続されてなる電源回路の製造方法において、製造コストを増大させることなく、かつ、生産性を向上させることができる電源回路の製造方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、
正極及び負極の電極がそれぞれ表出してなるペーパー電池が、それぞれが前記正極及び負極のいずれか一方と接続されるための２つの接続端子を有してなる回路基板上に、前記正極及び負極が前記２つの接続端子に接続されるように搭載されてなる電源回路の製造方法であって、
前記正極及び負極と前記２つの接続端子とがそれぞれ互いに対向するように前記ペーパー電池を前記回路基板上に搭載する工程と、
互いに対向した前記正極及び負極と前記２つの接続端子とをそれぞれ超音波接合により電気的に接続する工程とを有する。
【００１０】
また、前記回路基板のうち前記２つの接続端子が形成された領域に穴部を形成する工程を有し、
前記穴部が形成された回路基板上に前記ペーパー電池を搭載することを特徴とする。
【００１１】
また、前記回路基板上に前記ペーパー電池が搭載された場合に前記回路基板の前記正極及び負極と対向する領域の一部には、前記接続端子を形成しないことを特徴とする。
【００１２】
また、正極及び負極の電極がそれぞれ表出してなる複数のペーパー電池を、互いに異なるペーパー電池の前記正極の電極と前記負極の電極とを接合することにより電気的に接続するペーパー電池の接合方法であって、
互いに異なるペーパー電池の前記正極の電極と前記負極の電極とが互いに対向するように前記複数のペーパー電池を重ね合わせる工程と、
互いに対向した前記正極の電極と前記負極の電極とを超音波接合により電気的に接続する工程とを有する。
【００１３】
上記のように構成された本発明においては、ペーパー電池の正極及び負極と回路基板に設けられた２つの接続端子とがそれぞれ互いに対向するようにペーパー電池を回路基板上に搭載した後、互いに対向した領域に超音波振動を加えると、ペーパー電池の正極及び負極が溶融し、それにより、ペーパー電池の正極及び負極と回路基板の２つの接続端子とがそれぞれ超音波接合して電気的に接続される。
【００１４】
これにより、異方性導電性フィルムや異方性導電性接着剤のような高価なものを用いることなく、ペーパー電池と回路基板とを電気的に接続することができるようになり、製造コストが増大することがなくなるとともに、製造工程が簡略化して生産性が向上する。
【００１５】
また、回路基板の接続端子が形成された領域に穴部を形成しておけば、超音波振動によって溶融したペーパー電池の正極及び負極部分がこの穴部に流れ込むことになり、それにより、ペーパー電池と回路基板との接着力が増大する。
【００１６】
また、回路基板上にペーパー電池が搭載された場合に回路基板の正極及び負極と対向する領域の一部に、接続端子を形成しておかなければ、回路基板の正極及び負極と対向する領域の一部が超音波振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池と回路基板との接着力が増大する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明においては、ペーパー電池の正極及び負極と回路基板に設けられた２つの接続端子とを超音波接合によって電気的に接続する構成としたため、ペーパー電池が回路基板上に接続されてなる電源回路を製造する場合に、製造コストを増大させることなく、かつ、生産性を向上させることができる。
【００１８】
また、回路基板の接続端子が形成された領域に穴部を形成する工程を有するものにおいては、超音波振動によって溶融したペーパー電池の正極及び負極部分がこの穴部に流れ込むことになり、それにより、ペーパー電池と回路基板との接着力が増大し、信頼性を向上させることができる。
【００１９】
また、回路基板上にペーパー電池が搭載された場合に回路基板の正極及び負極と対向する領域の一部には、接続端子を形成しないものにおいては、回路基板の正極及び負極と対向する領域の一部が超音波振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池と回路基板との接着力が増大し、折り曲げ等の外力に対する耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の電源回路の製造方法によって製造される電源回路に用いられるペーパー電池の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面から見た図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ’断面図である。
【００２２】
本形態におけるペーパー電池は図１に示すように、二酸化マンガン等からなる正極層１０と、亜鉛等からなる負極層２０とが、ゲル状の電解質層３０を介して積層されており、また、正極層１０側には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなり、導電性インク１１が塗布された保護フィルム１２が積層され、負極層２０側には、ＰＥＴ等からなり、導電性インク２１が塗布された保護フィルム２２が積層されて構成されている。また、導電性インク１１が塗布された保護フィルム１２は、正極層１０、負極層２０及び電解質層３０の外形から突出した突出領域１３を有し、また、導電性インク２１が塗布された保護フィルム２２は、正極層１０、負極層２０及び電解質層３０の外形から突出した突出領域２３を有し、これら突出領域１３，２３は、互いに異なる領域にて正極層１０、負極層２０及び電解質層３０の外形から突出している。なお、導電性インク１１，２１は、保護フィルム１２，２２に対して正極層１０及び負極層２０側にそれぞれ塗布されているため、突出領域１３，２３にて導電性インク１１，２１が表出する面は互いに異なる面となっている。また、保護フィルム１２，２２においては、突出領域１３，３において導電性インク１１，２１が塗布された面にて導電性インク１１，２１が塗布されずに保護フィルム１２，２２が露出した領域が存在している。
【００２３】
上記のように構成されたペーパー電池１においては、保護フィルム１２に塗布された導電性インク１１が正極層１０と導通しているため、突出領域１３における導電性インク１１が正極の電極となり、また、保護フィルム２２に塗布された導電性インク２１が負極層２０と導通しているため、突出領域２３における導電性インク２１が負極の電極となる。
【００２４】
図２は、図１に示したペーパー電池１が３つ直列に接続されるように接合された状態を示す図である。
【００２５】
図２に示すように、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃは、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ａとペーパー電池１ｂとが重ね合わされて接合され、かつ、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ｂとペーパー電池１ｃとが重ね合わされて接合されている。これにより、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃは、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１が正極の電極となり、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１が負極の電極となる、直列接続されたものとなっている。
【００２６】
以下に、上述したペーパー電池１を用いた電源回路について説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の電源回路の製造方法の第１の実施の形態によって製造される電源回路に用いられるシート状の回路基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。また、図４は、図２に示したペーパー電池１ａ〜１ｃが図３に示した回路基板に搭載された電源回路の構成を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【００２８】
本形態における回路基板は図３に示すように、ＰＥＴ等の樹脂からなるシート状の基板３２の一方の面に、演算素子３４が搭載されるとともに、図２に示したペーパー電池１ａの正極となる突出領域１３における導電性インク１１が接続されるための接続端子であるランド部３１ａが形成され、基板３２の他方の面に、図２に示したペーパー電池１ｃの負極となる突出領域２３における導電性インク２１が接続されるための接続端子であるランド部３１ｂが形成され、演算素子３４とランド部３１ａとが配線パターン３７ａを介して接続され、演算素子３４とランド部３１ｂとがスルーホール３６及び配線パターン３７ｂを介して接続されて構成されている。さらに、ランド部３１ａ，３１ｂが形成された領域のそれぞれには、複数の微細な穴部３３ａ，３３ｂが形成されている。
【００２９】
このように構成された回路基板上に図２に示したペーパー電池１ａ〜１ｃが搭載される場合、図４に示すように、ペーパー電池１ａの正極となる突出領域１３における導電性インク１１がランド部３１ａと接触し、かつ、ペーパー電池１ｃの負極となる突出領域２３における導電性インク２１がランド部３１ｂと接触するように、ペーパー電池１ａ〜１ｃが回路基板上に搭載され、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部３１ａとが超音波接合によって接着され、また、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部３１ｂとが超音波接合によって接着される。ここで、ランド部３１ａと接触するペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１はペーパー電池１ａの正極層１０と接続されているため、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部３１ａとが接着されると、ペーパー電池１ａの正極層１０とランド部３１ａとが電気的に接続されることになる。また、ランド部３１ｂと接触するペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１はペーパー電池１ｃの負極層２０と接続されているため、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部３１ｂとが接着されると、ペーパー電池１ｃの負極層２０とランド部３１ｂとが電気的に接続されることになる。これにより、直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部３１ａ，３１ｂとによって、演算素子３４に電源を供給するための電源回路が形成される。
【００３０】
以下に、上述した電源回路の製造方法について説明する。
【００３１】
図５は、図４に示した電源回路の製造方法を説明するための図である。なお、図５においては、図４に示した電源回路の一方の面しか図示していないが他方の面についても下記説明に従うものとする。
【００３２】
まず、ＰＥＴ等の樹脂からなるシート状の基板３２の一方の面にランド部３１ａ及びこのランド部３１ａと接続されるように配線パターン３７ａを形成するとともに、基板３２の他方の面にランド部３１ｂ及びこのランド部３１ｂと接続されるように配線パターン３７ｂを形成する（図５（ａ））。また、スルーホール３６についても基板３２上に形成しておく。なお、これらランド部３１ａ，３１ｂ、配線パターン３７ａ，３７ｂ及びスルーホール３６においては、例えば、銅からなり、エッチングによって形成することが考えられる。
【００３３】
次に、基板３２のランド部３１ａ，３１ｂが形成された領域のそれぞれに、０．５〜２ｍｍ程度の径を有し、基板３２の表面から裏面まで貫通する複数の穴部３３ａ，３３ｂを形成する（図５（ｂ））。なお、この穴部３３ａ，３３ｂの形成は、基板３２上にスルーホール３６を形成する工程にて同時に行ってもよい。
【００３４】
次に、配線パターン３７ａ及びスルーホール３６と接続されるように基板３２上に演算素子３４を搭載する（図５（ｃ））。
【００３５】
また、図２に示すように、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃについて、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ａとペーパー電池１ｂとを重ね合わせ、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ｂとペーパー電池１ｃとを重ね合わせ、この状態で、重ね合わされた領域にそれぞれ超音波振動を加える。すると、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池１ａの突出領域２３とペーパー電池１ｂの突出領域１３とが超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池１ｂの突出領域２３とペーパー電池１ｃの突出領域１３とが超音波接合する。これにより、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃを直列に接続する（図５（ｄ））。また、この際、ペーパー電池１ａの突出領域２３にて露出した保護フィルム２２とペーパー電池１ｂの突出領域１３にて露出した保護フィルム１２が溶融し、これらも超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３にて露出した保護フィルム２２とペーパー電池１ｃの突出領域１３にて露出した保護フィルム１２が溶融し、これらも超音波接合することになる。
【００３６】
なお、本形態においては、突出領域１３，２３において導電性インク１１，２１が塗布された面にて導電性インク１１，２１が塗布されずに保護フィルム１２，２２が露出した領域が存在し、これらの領域において保護フィルム１２，２２が超音波接合する構成としたが、保護フィルム１２の一方の面の全面に導電性インク１１が塗布され、また、保護フィルム２２の一方の面の全面に導電性インク２１が塗布されている構成としてもよい。その場合、上述したように超音波振動を加えると、ペーパー電池１ａの突出領域２３の導電性インク２１と、ペーパー電池１ｂの突出領域１３の導電性インク１１が溶融することのみによって、ペーパー電池１ａの突出領域２３とペーパー電池１ｂの突出領域１３とが超音波接合することになる。また、同様に、ペーパー電池１ｂの突出領域２３の導電性インク２１と、ペーパー電池１ｃの突出領域１３の導電性インク１１が溶融することのみによって、ペーパー電池１ｂの突出領域２３とペーパー電池１ｃの突出領域１３とが超音波接合することになる。
【００３７】
その後、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１と基板３２のランド部３１ａとが対向し、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１と基板３２のランド部３１ｂとが対向するように、互いに直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃを基板３２上に搭載し、この状態で、互いに対向している部分に超音波振動を加える。すると、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部３１ａとが超音波接合する。また、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１もこの振動によって溶融し、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部３１ｂとが超音波接合する（図５（ｅ））。これにより、直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部３１ａ，３１ｂとが電気的に接続され、ペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部３１ａ，３１ｂとによって、演算素子３４に電源を供給するための電源回路が形成される。なお、この際、超音波振動によって溶融した導電性インク１１は、ランド部３１ａに形成された穴部３３ａに流れ込み、また、超音波振動によって溶融した導電性インク２１は、ランド部３１ｂに形成された穴部３３ｂに流れ込む。
【００３８】
図６は、図５に示した製造方法によって製造された電源回路の基板３２とペーパー電池１ａ〜１ｃとの接続状態を説明するための図であり、図５（ｅ）に示したＡ−Ａ’断面を示す。
【００３９】
図６に示すように、超音波振動によって溶融した導電性インク１１，２１は、ランド部３１ａ，３１ｂに形成された穴部３３ａ，３３ｂにそれぞれ流れ込む。そのため、このように超音波接合されたペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部３１ａ、並びに、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部３１ｂとは、穴部３３ａ，３３ｂ内でも互いに接着されることになり、それにより、接着面積が広くなり、接着力が増大することになる。
【００４０】
なお、本形態においては、ランド部３１ａ，３１ｂに、基板３２の表面から裏面まで貫通する穴部３３ａ，３３ｂがそれぞれ形成されているが、超音波振動によって溶融した導電性インク１１，２１が流れ込むことができるものであれば、必ずしも貫通している必要はなく、また、穴部ではなく溝であってもよい。また、ランド部３１ａ，３１ｂの表面が粗くなるような加工を施すことも考えられる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の電源回路の製造方法の第２の実施の形態によって製造される電源回路に用いられるシート状の回路基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。また、図８は、図２に示したペーパー電池１ａ〜１ｃが図７に示した回路基板に搭載された電源回路の構成を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【００４２】
本形態における回路基板は図７に示すように、ＰＥＴ等の樹脂からなるシート状の基板１３２の一方の面に、演算素子１３４が搭載されるとともに、図２に示したペーパー電池１ａの正極となる突出領域１３における導電性インク１１が接続されるための接続端子であるランド部１３１ａが形成され、基板１３２の他方の面に、図２に示したペーパー電池１ｃの負極となる突出領域２３における導電性インク２１が接続されるための接続端子であるランド部１３１ｂが形成され、演算素子１３４とランド部１３１ａとが配線パターン１３７ａを介して接続され、演算素子１３４とランド部１３１ｂとがスルーホール１３６及び配線パターン１３７ｂを介して接続されて構成されている。ここで、本形態においては、ランド部１３１ａ，１３１ｂの形状が、図２に示したペーパー電池１ａの突出領域１３がランド部１３１ａと対向するように、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３がランド部１３１ｂと対向するようにペーパー電池１ａ〜１ｃを基板１３２上に搭載した場合に、ペーパー電池１ａの突出領域１３，２３が対向する領域の一部にランド部１３１ａ，１３１ｂが形成されていないような形状となっている。
【００４３】
このように構成された回路基板上に図２に示したペーパー電池１ａ〜１ｃが搭載される場合、図８に示すように、ペーパー電池１ａの正極となる突出領域１３における導電性インク１１がランド部１３１ａと接触し、かつ、ペーパー電池１ｃの負極となる突出領域２３における導電性インク２１がランド部１３１ｂと接触するように、ペーパー電池１ａ〜１ｃが回路基板上に搭載され、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部１３１ａとが超音波接合によって接着され、また、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部１３１ｂとが超音波接合によって接着される。ここで、ランド部１３１ａと接触するペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１はペーパー電池１ａの正極層１０と接続されているため、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部１３１ａとが接着されると、ペーパー電池１ａの正極層１０とランド部１３１ａとが電気的に接続されることになる。また、ランド部１３１ｂと接触するペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１はペーパー電池１ｃの負極層２０と接続されているため、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部１３１ｂとが接着されると、ペーパー電池１ｃの負極層２０とランド部１３１ｂとが電気的に接続されることになる。これにより、直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部１３１ａ，１３１ｂとによって、演算素子１３４に電源を供給するための電源回路が形成される。
【００４４】
以下に、上述した電源回路の製造方法について説明する。
【００４５】
図９は、図８に示した電源回路の製造方法を説明するための図である。なお、図９においては、図８に示した電源回路の一方の面しか図示していないが他方の面についても下記説明に従うものとする。
【００４６】
まず、ＰＥＴ等の樹脂からなるシート状の基板１３２の一方の面にランド部１３１ａ及びこのランド部１３１ａと接続されるように配線パターン１３７ａを形成するとともに、基板１３２の他方の面にランド部１３１ｂ及びこのランド部１３１ｂと接続されるように配線パターン１３７ｂを形成する（図９（ａ））。なお、本形態においては、ペーパー電池１ａの突出領域１３がランド部１３１ａと対向するように、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３がランド部１３１ｂと対向するようにペーパー電池１ａ〜１ｃを基板１３２上に搭載した場合に、ペーパー電池１ａの突出領域１３，２３が対向する領域の一部にはランド部１３１ａ，１３１ｂを形成しない。また、スルーホール１３６についても基板１３２上に形成しておく。なお、これらランド部１３１ａ，１３１ｂ、配線パターン１３７ａ，１３７ｂ及びスルーホール１３６においては、例えば、銅からなり、エッチングによって形成することが考えられる。
【００４７】
次に、配線パターン１３７ａ及びスルーホール１３６と接続されるように基板１３２上に演算素子１３４を搭載する（図９（ｂ））。
【００４８】
また、図２に示すように、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃについて、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ａとペーパー電池１ｂとを重ね合わせ、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１とが対向するようにペーパー電池１ｂとペーパー電池１ｃとを重ね合わせ、この状態で、重ね合わされた領域にそれぞれ超音波振動を加える。すると、ペーパー電池１ａの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池１ａの突出領域２３とペーパー電池１ｂの突出領域１３とが超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３における導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、それにより、ペーパー電池１ｂの突出領域２３とペーパー電池１ｃの突出領域１３とが超音波接合する。これにより、３つのペーパー電池１ａ〜１ｃを直列に接続する（図９（ｃ））。また、この際、ペーパー電池１ａの突出領域２３にて露出した保護フィルム２２とペーパー電池１ｂの突出領域１３にて露出した保護フィルム１２が溶融し、これらも超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３にて露出した保護フィルム２２とペーパー電池１ｃの突出領域１３にて露出した保護フィルム１２が溶融し、これらも超音波接合することになる。なお、本形態においても、第１の実施の形態にて示したものと同様に、保護フィルム１２，２２の全面に導電性インク１１，２１を塗布しておいた場合、ペーパー電池１ａの突出領域２３の導電性インク２１とペーパー電池１ｂの突出領域１３の導電性インク１１が溶融することのみによってペーパー電池１ａの突出領域２３とペーパー電池１ｂの突出領域１３とが超音波接合し、また、ペーパー電池１ｂの突出領域２３の導電性インク２１とペーパー電池１ｃの突出領域１３の導電性インク１１が溶融することのみによってペーパー電池１ｂの突出領域２３とペーパー電池１ｃの突出領域１３とが超音波接合することになる。
【００４９】
その後、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１と基板１３２のランド部１３１ａとが対向し、かつ、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１と基板１３２のランド部１３１ｂとが対向するように、互いに直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃを基板１３２上に搭載し、この状態で、互いに対向している部分に超音波振動を加える。すると、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１がこの振動によって溶融し、ペーパー電池１ａの突出領域１３とランド部１３１ａとが超音波接合する。また、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１もこの振動によって溶融し、ペーパー電池１ｃの突出領域２３とランド部１３１ｂとが超音波接合する（図９（ｄ））。これにより、直列に接続されたペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部１３１ａ，１３１ｂとが電気的に接続され、ペーパー電池１ａ〜１ｃとランド部１３１ａ，１３１ｂとによって、演算素子１３４に電源を供給するための電源回路が形成される。なお、この際、超音波振動によって、ペーパー電池１ａの突出領域１３と対向する領域のうちランド部１３１ａが形成されていない部分も溶融し、また、超音波振動によって、ペーパー電池１ｃの突出領域２３と対向する領域のうちランド部１３１ｂが形成されていない部分も溶融する。
【００５０】
図１０は、図９に示した製造方法によって製造された電源回路の基板１３２とペーパー電池１ａ〜１ｃとの接続状態を説明するための図であり、図９（ｄ）に示したＡ−Ａ’断面を示す。
【００５１】
図１０に示すように、ペーパー電池１ａの突出領域１３と基板１３２のランド部１３１ａ、並びに、ペーパー電池１ｃの突出領域２３と基板１３２のランド部１３１ｂとがそれぞれ対向している部分の超音波振動を加えると、ペーパー電池１ａの突出領域１３における導電性インク１１が溶融するとともに、この突出領域１３に対向する領域のうちランド部１３１ａが形成されていない領域の基板１３２が溶融し、これらが互いに接着されることになる。また、同様に、ペーパー電池１ｃの突出領域２３における導電性インク２１が溶融するとともに、この突出領域２３に対向する領域のうちランド部１３１ｂが形成されていない領域の基板１３２が溶融し、これらが互いに接着されることになる。これにより、ペーパー電池１ａ〜１ｃと基板１３２との接着力が増大することになる。
【００５２】
なお、上述した２つの実施の形態にて示したものを組み合わせることにより、ペーパー電池１ａ〜１ｃと基板との接着力をさらに増大させることも考えられる。
【００５３】
また、上述した実施の形態においては、保護フィルム１２，２２に導電性インク１１，２１を塗布することにより、ペーパー電池１ａ〜１ｃの突出領域１３，２３に正極及び負極を構成しているが、黒鉛もしくは鉄、ニッケル、チタン、銅、ステンレス鋼、およびこれらの混合物のような金属のような好適な物質のいずれかでペーパー電池１ａ〜１ｃの正極及び負極を構成することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の電源回路の製造方法によって製造される電源回路に用いられるペーパー電池の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面から見た図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ’断面図である。
【図２】図１に示したペーパー電池が３つ直列に接続されるように接合された状態を示す図である。
【図３】本発明の電源回路の製造方法の第１の実施の形態によって製造される電源回路に用いられるシート状の回路基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【図４】図２に示したペーパー電池が図３に示した回路基板に搭載された電源回路の構成を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【図５】図４に示した電源回路の製造方法を説明するための図である。
【図６】図５に示した製造方法によって製造された電源回路の基板とペーパー電池との接続状態を説明するための図である。
【図７】本発明の電源回路の製造方法の第２の実施の形態によって製造される電源回路に用いられるシート状の回路基板の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【図８】図２に示したペーパー電池が図７に示した回路基板に搭載された電源回路の構成を示す図であり、（ａ）は一方の面の構成を示す図、（ｂ）は他方の面の構成を示す図である。
【図９】図８に示した電源回路の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図９に示した製造方法によって製造された電源回路の基板とペーパー電池との接続状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１ａ〜１ｃ ペーパー電池
１０ 正極層
１１，２１ 導電性インク
１２，２２ 保護フィルム
１３，２３ 突出領域
２０ 負極層
３０ 電解質層
３１ａ，３１ｂ，１３１ａ，１３１ｂ ランド部
３２，１３２ 基板
３３ａ，３３ｂ 穴部
３４，１３４ 演算素子
３６，１３６ スルーホール
３７ａ，３７ｂ，１３７ａ，１３７ｂ 配線パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極及び負極の電極がそれぞれ表出してなるペーパー電池が、それぞれが前記正極及び負極のいずれか一方と接続されるための２つの接続端子を有してなる回路基板上に、前記正極及び負極が前記２つの接続端子に接続されるように搭載されてなる電源回路の製造方法であって、
前記正極及び負極と前記２つの接続端子とがそれぞれ互いに対向するように前記ペーパー電池を前記回路基板上に搭載する工程と、
互いに対向した前記正極及び負極と前記２つの接続端子とをそれぞれ超音波接合により電気的に接続する工程とを有する電源回路の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電源回路の製造方法において、
前記回路基板のうち前記２つの接続端子が形成された領域に穴部を形成する工程を有し、
前記穴部が形成された回路基板上に前記ペーパー電池を搭載することを特徴とする電源回路の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電源回路の製造方法において、
前記回路基板上に前記ペーパー電池が搭載された場合に前記回路基板の前記正極及び負極と対向する領域の一部には、前記接続端子を形成しないことを特徴とする電源回路の製造方法。
【請求項４】
正極及び負極の電極がそれぞれ表出してなる複数のペーパー電池を、互いに異なるペーパー電池の前記正極の電極と前記負極の電極とを接合することにより電気的に接続するペーパー電池の接合方法であって、
互いに異なるペーパー電池の前記正極の電極と前記負極の電極とが互いに対向するように前記複数のペーパー電池を重ね合わせる工程と、
互いに対向した前記正極の電極と前記負極の電極とを超音波接合により電気的に接続する工程とを有するペーパー電池の接合方法。
【請求項１】
正極及び負極の電極がそれぞれ表出してなるペーパー電池が、それぞれが前記正極及び負極のいずれか一方と接続されるための２つの接続端子を有してなる回路基板上に、前記正極及び負極が前記２つの接続端子に接続されるように搭載されてなる電源回路の製造方法であって、
前記正極及び負極と前記２つの接続端子とがそれぞれ互いに対向するように前記ペーパー電池を前記回路基板上に搭載する工程と、
互いに対向した前記正極及び負極と前記２つの接続端子とをそれぞれ超音波接合により電気的に接続する工程とを有する電源回路の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電源回路の製造方法において、
前記回路基板のうち前記２つの接続端子が形成された領域に穴部を形成する工程を有し、
前記穴部が形成された回路基板上に前記ペーパー電池を搭載することを特徴とする電源回路の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電源回路の製造方法において、
前記回路基板上に前記ペーパー電池が搭載された場合に前記回路基板の前記正極及び負極と対向する領域の一部には、前記接続端子を形成しないことを特徴とする電源回路の製造方法。
【請求項４】
正極及び負極の電極がそれぞれ表出してなる複数のペーパー電池を、互いに異なるペーパー電池の前記正極の電極と前記負極の電極とを接合することにより電気的に接続するペーパー電池の接合方法であって、
互いに異なるペーパー電池の前記正極の電極と前記負極の電極とが互いに対向するように前記複数のペーパー電池を重ね合わせる工程と、
互いに対向した前記正極の電極と前記負極の電極とを超音波接合により電気的に接続する工程とを有するペーパー電池の接合方法。
【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２００６−４６５６（Ｐ２００６−４６５６Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１７７０２１（Ｐ２００４−１７７０２１）
【出願日】平成１６年６月１５日（２００４．６．１５）
【出願人】（０００１１０２１７）トッパン・フォームズ株式会社 (989)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１５日（２００４．６．１５）
【出願人】（０００１１０２１７）トッパン・フォームズ株式会社 (989)
【Ｆターム（参考）】
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