面実装用方形蓄電セル
【課題】携帯機器等に使用される面実装用コイン形蓄電セルに関し、実装面積ロスが大きく小形大容量化が困難という課題を解決し小形大容量化で面実装時の高温度リフローに耐える面実装用方形蓄電セルを提供することを目的とする。
【解決手段】方形の蓄電素子２０と、前記蓄電素子２０を収納する方形枠状の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の凹部の嵌め込む係合部を封止樹脂２０で接合し、正負極端子板１７、１８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１９を施した構成により、実装面積のロスを低減し小形大容量化を実現することができる。
【解決手段】方形の蓄電素子２０と、前記蓄電素子２０を収納する方形枠状の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の凹部の嵌め込む係合部を封止樹脂２０で接合し、正負極端子板１７、１８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１９を施した構成により、実装面積のロスを低減し小形大容量化を実現することができる。
【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７（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７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実装における昨今の鉛フリーリフローの高温度プロファイルにも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た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、上記一対の金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し上記正／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。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明は、蓄電素子を含めた蓄電セルを方形状にすることによって小形化が図れ、実装面積を大幅に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を絶縁性ガスケットの上下面の凹部に嵌め込み、上記一対の金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し、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】
本発明の第１の発明は、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、上記一対の金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し上記正／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、上記一対の金属ケースの開放端と上記方形枠状の絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し、さらに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、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部において封止樹脂にて封止し、さらに外装樹脂にて封止する２重構造による封止を採用しており、大幅に耐熱性能を向上し、さらに大幅な小形化することを実現することができるものである。
【００１７】
本発明の第２の発明は、上記の構成に加え、前記封止樹脂を外装樹脂の成型温度よりも高い耐熱性を有する樹脂で構成したものである。上記封止樹脂において、この封止樹脂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封止樹脂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封止樹脂を選択することでこの問題を解決し、封止樹脂と外装樹脂の双方の封止性能が発揮でき、信頼性を確保することができる。
【００１８】
本発明の第３の発明は、上記の構成に加え、前記封止樹脂をフッ素系樹脂またはシリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂で形成したものである。封止樹脂においてフッ素系樹脂、シリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂を用いた場合は、耐熱性及び耐寒性に優れると共に金属ケースと熱可塑性樹脂からなる絶縁性ガスケットとの密着性に優れており、封止性能を高めることができる。
【００１９】
本発明の第４の発明は、上記の構成に加え、前記絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部内に弾力性を有する封止樹脂を形成した構成としたものである。絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部内に予め熱硬化後においても弾性を有する封止樹脂を塗布し、上記金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込み係合する構成であり、予め塗布した封止樹脂と上記金属ケースの開放端が均一に密着し封止され、硬化後において弾力性を有する樹脂で形成されているため、成型時のケースの圧接によりさらに封止性能を高めることができる。
【００２０】
本発明の第５の発明は、上記の構成に加え、前記封止樹脂を一対の金属ケースの開放端と絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部にそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケースの開放端及び絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の外周壁部の全面を覆うように施したものである。前記絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部及び前記絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の外周壁部と上記金属ケースの開放端を含む金属ケースの外表面にて広い面積で封止樹脂にて接合封止でき、より封止性能を高めることができる。
【００２１】
（実施の形態）
以下、本発明の請求項１から５に記載の発明を示す実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態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。
【００２３】
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。
【００２４】
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係合部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係合部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。
【００２５】
また、上記金属ケース１４、１５と対向させて上記絶縁性ガスケット１６の上下の凹部１６ａ内に嵌め込んで係合保持している金属ケース１４、１５の開口部１４ａ、１５ａとこの開口部１４ａ、１５ａに対面する絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂの内側の全周囲に封止樹脂２０を塗布または、注入成型により形成し接着封止する。
【００２６】
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、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上記蓄電セル１０を絶縁性の外装樹脂１９で被覆する。
【００２７】
また、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して、面実装対応の方形蓄電セルが構成される。
【００２８】
なお、上記封止樹脂２０は、本実施の形態においては、熱硬化性樹脂であるシリコン系樹脂を使用した。また、その他熱硬化性樹脂であるフッ素系樹脂やエポキシ系樹脂などを使用してもよい。
【００２９】
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。
【００３０】
また、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、本発明は、封止樹脂２０を外装樹脂１９の成型温度よりも高い耐熱性を有する樹脂で形成したものである。
【００３６】
上記封止樹脂２０において、この封止樹脂２０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で成型する温度で封止樹脂２０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封止樹脂２０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。
【００３７】
また、本発明は、封止樹脂２０がフッ素系樹脂またはシリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂の封止樹脂で構成したものである。封止樹脂２０においてフッ素系樹脂やシリコン系樹脂を用いた場合は、耐熱性及び耐寒性に優れると共に金属ケース１４、１５と熱可塑性樹脂からなる絶縁性ガスケット１６との密着性に優れており、封止性能を高めることができる。
【００３８】
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、上記封止樹脂２０としては、熱硬化性樹脂の場合、耐熱性２２０℃以上を有するフッ素系樹脂やシリコン系樹脂が適している。熱可塑性樹脂を上記封止樹脂２０として使用する場合は、耐熱性２６０℃以上を有するポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または、ガラスファイバー入りＰＰＳや耐熱性２７０℃以上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。
【００３９】
また、本発明は、前記絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａ内に弾力性を有する封止樹脂２０を形成した構成としたものである。
【００４０】
図４は、請求項４に基づく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、上記実施例で示した図１と同じであり、異なる部分について説明する。図４において、上記絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａ内に予め硬化後弾力性を有する熱硬化性樹脂を塗布し、上記金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと上記絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａのそれぞれを嵌め込み係合する構成であり、上記金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａの間に、弾力性を有する封止樹脂２０が形成され均一に密着封止され、成型時の金属ケース１４，１５の圧接によりさらに封止性能を高めることができる。上記封止樹脂２０は絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａ内に金属ケース１４、１５の開口端１４ａ、１５ａを押し付けることにより変形する弾性機能も保持した樹脂である。この封止樹脂２０は、絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａに塗布により予め形成しておき、金属ケース１４，１５の開口端１４ａ、１５ａをガスケット１６に嵌め込み、外装樹脂１９を被覆するときに金属ケース１４，１５をスライドピンにより圧接したときに、金属ケース１４，１５の開口端１４ａ、１５ａにより封止樹脂２０が変形するものである。
【００４１】
また、フッ素系樹脂やシリコン系樹脂は、耐寒性、耐熱性にも優れており、低温においても弾性機能を有し高温でも安定しており、上記金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと上記絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａのそれぞれを嵌め込み係合する部位で上記封止樹脂２０で接着封止されており、熱衝撃テストや温度サイクルにおいても封止性能が優れ、卓越した耐候性、信頼性の高い面実装用方形蓄電セルが実現できる。
【００４２】
また、フッ素系樹脂を用いた場合は、耐寒性に優れるとともに透湿性が他の樹脂やゴムよりも低いので、上記蓄電セル１０へのガスや水分の侵入を防ぐことができ、封止性能を高めることができる。
【００４３】
上記封止樹脂２０としてはフッ素系樹脂、シリコン系樹脂のいずれかが好ましい。ここではフッ素系エラストマーとして信越化学製SIFEL（登録商標）を用い、絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａに塗布した後、１５０℃で加熱して形成した。また、シリコン系樹脂としては、ケミテック製ケミシール（登録商標）などがよい。
【００４４】
また、本発明は、前記封止樹脂２０を一対の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａにそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａ及び絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の外周壁部１６ｂの全面を覆うように施したものである。
【００４５】
図５は、請求項５に基づく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、上記実施例で示した図１と同じであり、異なる部分について説明する。図５において、前記封止樹脂２０が一対の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａにそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａ及び絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の外周壁部１６ｂの全面を塗布により覆うように施したもので、絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂを全面に渡って封止樹脂２０で包み込まれ絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂと封止樹脂２０の境界部の機密性の影響を受けず、より封止性能を高めることができる。
【００４６】
なお、封止樹脂２０としては、熱硬化性樹脂である液状のフッ素系エラストマーを本実施例において使用したが、その他熱硬化性樹脂であるシリコン系樹脂やエポキシ系樹脂を使用することもできる。
【００４７】
図６は、同じく請求項５に基づくそ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、上記実施例で示した図１と同じであり、異なる部分について説明する。図６において、前記封止樹脂２０が一対の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａにそれぞれを嵌め込む係合部において、係合する上下金属ケース１４、１５から外部に露出する枠形状のすべての外周壁部１６ｂ及び、金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａから金属ケース１４、１５の折り曲げ部１４ｂ、１５ｂの方形状の全面を包むように射出成型にて封止樹脂２０を形成し封止する構成であり、絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂと封止樹脂２０の封止されている境界部の機密性の影響を受けず、また、上下金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａから、折り曲げ部１４ｂ、１５ｂまでの方形状の傾斜部全面を接着封止でき、より封止性能を高めることができる。
【００４８】
なお、封止樹脂２０としては、熱硬化性樹脂である液状射出成型用のフッ素系エラストマーを本実施例において使用したが、その他熱硬化性樹脂であるシリコン系樹脂やエポキシ系樹脂を使用することもできる。また、熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）にて射出成型により構成することも可能である。
【００４９】
また、本発明の第４の発明である前記絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａ内に弾力性を有する封止樹脂層２０を形成した構成としたものと、本発明の第５の発明である前記封止樹脂２０を一対の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａにそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａ及び絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の外周壁部１６ｂの全面を覆うように施したものとの組み合わせにより、より封止性能が向上し格別な効果が得られる。
【００５０】
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１４ａ，１５ａ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、金属ケース１４，１５の開放端１４ａ、１５ａと上記絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａを嵌め込む係合部を封止樹脂２０で接合し、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、近年の環境問題を考慮した基板実装時の鉛フリーリフローはんだ時のリフロー温度の高温化にも耐える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。
【実施例】
【００５１】
実施の形態に基づく下記３種類の実施例１〜３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７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。
【００５２】
（実施例１）
図１に示すように絶縁性ガスケットにガラス入りＰＰＳを採用し、塗布にてエポキシ系樹脂を封止樹脂として施した面実装用方形蓄電セルを実施例１とする。
【００５３】
（実施例２）
図４に示すように液状のフッ素系樹脂を絶縁性ガスケットに塗布し封止樹脂として施した面実装用方形蓄電セルを実施例２とする。
【００５４】
（実施例３）
液状のフッ素系樹脂を絶縁性ガスケットに塗布し封止樹脂として施した上に、図６に示すように熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を射出成形して封止樹脂を構成した面実装用方形蓄電セルを実施例３とする。
【００５５】
（比較例）
上記図７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。
【００５６】
【表１】
【００５７】
（表１）から明らかなように、本発明の実施例１〜３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。
【００５８】
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】
【００５９】
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、鉛フリーリフローはんだ実装時の高温度にも耐える高信頼性を実現することができ、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】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態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】本発明の実施の形態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７】（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】
【００６１】
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
１６ａ 凹部
１６ｂ 外周壁部
１６ｃ 内周壁部
１７ 正極端子板
１７ａ メッキ処理部
１８ 負極端子板
１８ａ メッキ処理部
１８ｂ 負極の段差部
１９ 外装樹脂
２０ 封止樹脂
２１ 蓄電素子
【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７（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７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実装における昨今の鉛フリーリフローの高温度プロファイルにも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た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、上記一対の金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し上記正／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。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明は、蓄電素子を含めた蓄電セルを方形状にすることによって小形化が図れ、実装面積を大幅に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を絶縁性ガスケットの上下面の凹部に嵌め込み、上記一対の金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し、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】
本発明の第１の発明は、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、上記一対の金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し上記正／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、上記一対の金属ケースの開放端と上記方形枠状の絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し、さらに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、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部において封止樹脂にて封止し、さらに外装樹脂にて封止する２重構造による封止を採用しており、大幅に耐熱性能を向上し、さらに大幅な小形化することを実現することができるものである。
【００１７】
本発明の第２の発明は、上記の構成に加え、前記封止樹脂を外装樹脂の成型温度よりも高い耐熱性を有する樹脂で構成したものである。上記封止樹脂において、この封止樹脂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封止樹脂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封止樹脂を選択することでこの問題を解決し、封止樹脂と外装樹脂の双方の封止性能が発揮でき、信頼性を確保することができる。
【００１８】
本発明の第３の発明は、上記の構成に加え、前記封止樹脂をフッ素系樹脂またはシリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂で形成したものである。封止樹脂においてフッ素系樹脂、シリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂を用いた場合は、耐熱性及び耐寒性に優れると共に金属ケースと熱可塑性樹脂からなる絶縁性ガスケットとの密着性に優れており、封止性能を高めることができる。
【００１９】
本発明の第４の発明は、上記の構成に加え、前記絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部内に弾力性を有する封止樹脂を形成した構成としたものである。絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部内に予め熱硬化後においても弾性を有する封止樹脂を塗布し、上記金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込み係合する構成であり、予め塗布した封止樹脂と上記金属ケースの開放端が均一に密着し封止され、硬化後において弾力性を有する樹脂で形成されているため、成型時のケースの圧接によりさらに封止性能を高めることができる。
【００２０】
本発明の第５の発明は、上記の構成に加え、前記封止樹脂を一対の金属ケースの開放端と絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部にそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケースの開放端及び絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の外周壁部の全面を覆うように施したものである。前記絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部及び前記絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の外周壁部と上記金属ケースの開放端を含む金属ケースの外表面にて広い面積で封止樹脂にて接合封止でき、より封止性能を高めることができる。
【００２１】
（実施の形態）
以下、本発明の請求項１から５に記載の発明を示す実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態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。
【００２３】
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。
【００２４】
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係合部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係合部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。
【００２５】
また、上記金属ケース１４、１５と対向させて上記絶縁性ガスケット１６の上下の凹部１６ａ内に嵌め込んで係合保持している金属ケース１４、１５の開口部１４ａ、１５ａとこの開口部１４ａ、１５ａに対面する絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂの内側の全周囲に封止樹脂２０を塗布または、注入成型により形成し接着封止する。
【００２６】
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、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上記蓄電セル１０を絶縁性の外装樹脂１９で被覆する。
【００２７】
また、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して、面実装対応の方形蓄電セルが構成される。
【００２８】
なお、上記封止樹脂２０は、本実施の形態においては、熱硬化性樹脂であるシリコン系樹脂を使用した。また、その他熱硬化性樹脂であるフッ素系樹脂やエポキシ系樹脂などを使用してもよい。
【００２９】
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。
【００３０】
また、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、本発明は、封止樹脂２０を外装樹脂１９の成型温度よりも高い耐熱性を有する樹脂で形成したものである。
【００３６】
上記封止樹脂２０において、この封止樹脂２０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で成型する温度で封止樹脂２０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封止樹脂２０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。
【００３７】
また、本発明は、封止樹脂２０がフッ素系樹脂またはシリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂の封止樹脂で構成したものである。封止樹脂２０においてフッ素系樹脂やシリコン系樹脂を用いた場合は、耐熱性及び耐寒性に優れると共に金属ケース１４、１５と熱可塑性樹脂からなる絶縁性ガスケット１６との密着性に優れており、封止性能を高めることができる。
【００３８】
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、上記封止樹脂２０としては、熱硬化性樹脂の場合、耐熱性２２０℃以上を有するフッ素系樹脂やシリコン系樹脂が適している。熱可塑性樹脂を上記封止樹脂２０として使用する場合は、耐熱性２６０℃以上を有するポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または、ガラスファイバー入りＰＰＳや耐熱性２７０℃以上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。
【００３９】
また、本発明は、前記絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａ内に弾力性を有する封止樹脂２０を形成した構成としたものである。
【００４０】
図４は、請求項４に基づく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、上記実施例で示した図１と同じであり、異なる部分について説明する。図４において、上記絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａ内に予め硬化後弾力性を有する熱硬化性樹脂を塗布し、上記金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと上記絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａのそれぞれを嵌め込み係合する構成であり、上記金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａの間に、弾力性を有する封止樹脂２０が形成され均一に密着封止され、成型時の金属ケース１４，１５の圧接によりさらに封止性能を高めることができる。上記封止樹脂２０は絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａ内に金属ケース１４、１５の開口端１４ａ、１５ａを押し付けることにより変形する弾性機能も保持した樹脂である。この封止樹脂２０は、絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａに塗布により予め形成しておき、金属ケース１４，１５の開口端１４ａ、１５ａをガスケット１６に嵌め込み、外装樹脂１９を被覆するときに金属ケース１４，１５をスライドピンにより圧接したときに、金属ケース１４，１５の開口端１４ａ、１５ａにより封止樹脂２０が変形するものである。
【００４１】
また、フッ素系樹脂やシリコン系樹脂は、耐寒性、耐熱性にも優れており、低温においても弾性機能を有し高温でも安定しており、上記金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと上記絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａのそれぞれを嵌め込み係合する部位で上記封止樹脂２０で接着封止されており、熱衝撃テストや温度サイクルにおいても封止性能が優れ、卓越した耐候性、信頼性の高い面実装用方形蓄電セルが実現できる。
【００４２】
また、フッ素系樹脂を用いた場合は、耐寒性に優れるとともに透湿性が他の樹脂やゴムよりも低いので、上記蓄電セル１０へのガスや水分の侵入を防ぐことができ、封止性能を高めることができる。
【００４３】
上記封止樹脂２０としてはフッ素系樹脂、シリコン系樹脂のいずれかが好ましい。ここではフッ素系エラストマーとして信越化学製SIFEL（登録商標）を用い、絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａに塗布した後、１５０℃で加熱して形成した。また、シリコン系樹脂としては、ケミテック製ケミシール（登録商標）などがよい。
【００４４】
また、本発明は、前記封止樹脂２０を一対の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａにそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａ及び絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の外周壁部１６ｂの全面を覆うように施したものである。
【００４５】
図５は、請求項５に基づく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、上記実施例で示した図１と同じであり、異なる部分について説明する。図５において、前記封止樹脂２０が一対の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａにそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａ及び絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の外周壁部１６ｂの全面を塗布により覆うように施したもので、絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂを全面に渡って封止樹脂２０で包み込まれ絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂと封止樹脂２０の境界部の機密性の影響を受けず、より封止性能を高めることができる。
【００４６】
なお、封止樹脂２０としては、熱硬化性樹脂である液状のフッ素系エラストマーを本実施例において使用したが、その他熱硬化性樹脂であるシリコン系樹脂やエポキシ系樹脂を使用することもできる。
【００４７】
図６は、同じく請求項５に基づくそ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、上記実施例で示した図１と同じであり、異なる部分について説明する。図６において、前記封止樹脂２０が一対の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａにそれぞれを嵌め込む係合部において、係合する上下金属ケース１４、１５から外部に露出する枠形状のすべての外周壁部１６ｂ及び、金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａから金属ケース１４、１５の折り曲げ部１４ｂ、１５ｂの方形状の全面を包むように射出成型にて封止樹脂２０を形成し封止する構成であり、絶縁性ガスケット１６の外周壁部１６ｂと封止樹脂２０の封止されている境界部の機密性の影響を受けず、また、上下金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａから、折り曲げ部１４ｂ、１５ｂまでの方形状の傾斜部全面を接着封止でき、より封止性能を高めることができる。
【００４８】
なお、封止樹脂２０としては、熱硬化性樹脂である液状射出成型用のフッ素系エラストマーを本実施例において使用したが、その他熱硬化性樹脂であるシリコン系樹脂やエポキシ系樹脂を使用することもできる。また、熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）にて射出成型により構成することも可能である。
【００４９】
また、本発明の第４の発明である前記絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａ内に弾力性を有する封止樹脂層２０を形成した構成としたものと、本発明の第５の発明である前記封止樹脂２０を一対の金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａと絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の凹部１６ａにそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケース１４、１５の開放端１４ａ、１５ａ及び絶縁性ガスケット１６の略Ｈ形状の外周壁部１６ｂの全面を覆うように施したものとの組み合わせにより、より封止性能が向上し格別な効果が得られる。
【００５０】
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１４ａ，１５ａ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、金属ケース１４，１５の開放端１４ａ、１５ａと上記絶縁性ガスケット１６の凹部１６ａを嵌め込む係合部を封止樹脂２０で接合し、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、近年の環境問題を考慮した基板実装時の鉛フリーリフローはんだ時のリフロー温度の高温化にも耐える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。
【実施例】
【００５１】
実施の形態に基づく下記３種類の実施例１〜３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７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。
【００５２】
（実施例１）
図１に示すように絶縁性ガスケットにガラス入りＰＰＳを採用し、塗布にてエポキシ系樹脂を封止樹脂として施した面実装用方形蓄電セルを実施例１とする。
【００５３】
（実施例２）
図４に示すように液状のフッ素系樹脂を絶縁性ガスケットに塗布し封止樹脂として施した面実装用方形蓄電セルを実施例２とする。
【００５４】
（実施例３）
液状のフッ素系樹脂を絶縁性ガスケットに塗布し封止樹脂として施した上に、図６に示すように熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を射出成形して封止樹脂を構成した面実装用方形蓄電セルを実施例３とする。
【００５５】
（比較例）
上記図７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。
【００５６】
【表１】
【００５７】
（表１）から明らかなように、本発明の実施例１〜３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。
【００５８】
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】
【００５９】
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、鉛フリーリフローはんだ実装時の高温度にも耐える高信頼性を実現することができ、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】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態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】本発明の実施の形態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７】（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】
【００６１】
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
１６ａ 凹部
１６ｂ 外周壁部
１６ｃ 内周壁部
１７ 正極端子板
１７ａ メッキ処理部
１８ 負極端子板
１８ａ メッキ処理部
１８ｂ 負極の段差部
１９ 外装樹脂
２０ 封止樹脂
２１ 蓄電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前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、前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、前記一対の金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し前記正／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面実装用方形蓄電セル。
【請求項２】
前記封止樹脂を外装樹脂の成型温度よりも高い耐熱性を有する樹脂で形成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３】
前記封止樹脂をフッ素系樹脂またはシリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂で形成したことを特徴とする請求項２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略Ｈ形状の凹部内に弾力性を有する封止樹脂を形成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５】
前記封止樹脂を一対の金属ケースの開放端と絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部にそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケースの開放端及び絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の外周壁部の全面を覆うように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。
【請求項１】
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、前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、前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、前記一対の金属ケースの開放端と上記絶縁性ガスケットの凹部のそれぞれを嵌め込む係合部を封止樹脂で接合し前記正／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面実装用方形蓄電セル。
【請求項２】
前記封止樹脂を外装樹脂の成型温度よりも高い耐熱性を有する樹脂で形成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３】
前記封止樹脂をフッ素系樹脂またはシリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂で形成したことを特徴とする請求項２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略Ｈ形状の凹部内に弾力性を有する封止樹脂を形成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５】
前記封止樹脂を一対の金属ケースの開放端と絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の凹部にそれぞれを嵌め込む係合部において金属ケースの開放端及び絶縁性ガスケットの略Ｈ形状の外周壁部の全面を覆うように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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１７０５７５（Ｐ２００９−１７０５７５Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３５３（Ｐ２００８−５３５３）
【出願日】平成２０年１月１５日（２００８．１．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１５日（２００８．１．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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