基板单元、电化学电池单元及电化学电池单元制造方法_2

文档序号:9201964阅读:来源:国知局
)及图1 (b)所示,本实施方式的电化学电池单元I主要由电化学电池
11(相当于权利要求的“电气部件”。)和基板单元2构成。
[0045]电化学电池11是具备包含正极及负极的电极体13和收纳电极体13的外装体19的、所谓的锂离子电池。
[0046]电极体13俯视下呈大致矩形状。电极体13包含经由未图示的隔离物互相层叠的未图示的正极及负极。正极及负极与例如电解液等的非水电解质相接。
[0047]电极体13的正极例如对金属箔等的集电体附着了正极活性物质。正极活性物质是例如像钛酸锂、锰酸锂等,包含锂和过渡金属的复氧化物。负极对金属箔等的集电体附着了负极活性物质。负极活性物质为例如硅氧化物、石墨、硬碳、钛酸锂、LiAl等。隔离物具有使锂离子通过的特性。隔离物包含例如树脂多孔膜、玻璃制无纺布、树脂制无纺布的任意一种或任意二种以上的组合。通过锂离子从正极及负极的一个向另一个移动,电极体13能够蓄积电荷(充电)或释放电荷(放电)。
[0048]这样,电极体13通过将正极及负极的电极和该集电体、隔离正极和负极的隔离物卷绕或层叠而形成。另外,电解质除了液体以外,还能采用凝胶或固体的电解质,在此情况下凝胶或固体的电解质能够具有隔离物的功能。
[0049]从电极体13的侧面之中沿着电极体13的短边方向的一侧面,正极接头15及负极接头16 (均相当于权利要求中的“接头”。)沿着电极体13的长边方向向电极体13的外侧延伸出。正极接头15对电极体13的正极电气及机械地连接。负极接头16对电极体13的负极电气及机械地连接。对于正极接头15及负极接头16的细节,后面叙述。
[0050]电化学电池11具备收纳电极体13的外装体19。外装体19以将电极体13包在里面的方式形成杯状的凹陷,该凹陷部分中能够收纳电极。进而,也能够将俯视为矩形状的片弯曲。外装体19是例如具有用树脂制的膜夹住金属箔的两面并层叠的金属层的层压膜。金属箔例如用铝、镁等的阻断水分、氧的金属材料形成。树脂层的内表面例如用聚乙烯、聚丙烯、离聚物、乙烯一甲基丙烯酸酯共聚树脂等的热塑性树脂形成。具体而言本实施方式的外装体19是具备聚丙烯等树脂材料的内层、尼龙等树脂材料的外层、和铝等金属材料的中间层的三层构造的绝缘特性优异的层压膜。电极体13通过热熔敷来密封外装体19。另外,也可以具有在外装体19与正极接头15及负极接头16之间夹住接头这样的膜状构件。夹住该接头的膜与树脂层的内表面同样,由热塑性树脂构成,与层压膜一起被密封。
[0051]基板单元2由基板20、正极接头15及负极接头16构成。
[0052]基板20是由例如含有玻璃的环氧类树脂构成的、所谓的玻璃环氧树脂基板,以俯视为大致矩形状形成。基板20从正极接头15的基端部15a及负极接头16的基端部16a起沿电极体13的厚度方向分离而配置。
[0053]在基板20的主面之中,面向正极接头15的基端部15a及负极接头16的基端部16a的相反侧的第一主面21,配置有未图示的布线图案。布线图案通过贴合例如铜(Cu)等的金属材料而以层叠状形成。
[0054]在基板20的第一主面21上,安装有多个电子元件23。电子元件23是例如封装有电阻、晶体管等的开关电路的、所谓的1C。另外,在基板20的第一主面21上,安装有未图示的芯片电阻、电容器等。
[0055]安装在基板20的电子元件23及布线图案,形成有用于控制电化学电池11的充放电而防止过充电、过放电或者当发生过电流时将电化学电池11从外部设备电阻断的保护电路。
[0056]在基板20的第一主面21,形成有一对电极焊盘24A、24B。电极焊盘24A、24B在例如铜(Cu)等金属材料印刷图案后,通过蚀刻等来将多余的铜熔出,形成布线,在形成未图示的布线图案时同时形成。
[0057]在电极焊盘24A、24B,分别电气及机械地连接有正极导线25A及负极导线25B的芯线。正极导线25A及负极导线25B是用于对外部设备电连接电化学电池单元I的导线。
[0058]在基板20的与第一主面21相反侧的第二主面22,形成有一对凸台30。在一对凸台30通过电阻焊分别接合有正极接头15及负极接头16。
[0059]图2是凸台30的侧面截面图。此外,在图2中,为了方便理解起见,对于基板20、凸台30及正极接头15以外部分省略图示。另外,在图2中,对于凸台30及正极接头15的厚度,进行夸大表现。
[0060]如图2所示,凸台30对于例如用铜(Cu)配置在第二主面22上的布线图案26层叠而成膜,具有由以铜(Cu)为主成分的材料形成的第一层31、由以镍(Ni)为主成分的材料形成的第二层32、和由以金(Au)为主成分的材料形成的第三层33。
[0061]配置在第二主面22上的布线图案26,厚度为例如至少1ym以上。布线图案26的厚度更优选为30 μ m以上,进一步优选为60 μ m以上。
[0062]第二主面22上的布线图案26通过基板20内沿着基板20的厚度方向形成的中间通路28 (参照图1),与配置在第一主面21上的未图示的布线图案电连接。
[0063]第一层31对第二主面22上的布线图案26层叠,例如由铜(Cu)和锡(Sn)的合金(Cu - Sn,以下,称为“铜锡合金”。)或由铜(Cu)和镍(Ni)的合金(Cu — Ni,以下,称为“铜镍合金”。)形成。
[0064]第一层31的形成方法无特别限定。
[0065]第一层31例如通过用镍(Ni)对布线图案26的表面实施电镀后,经加热使一部分成为铜镍合金而形成。
[0066]另外,第一层31也可以通过例如对布线图案26的表面实施铜镍合金或铜锡合金的电镀而形成。
[0067]此外,在用铜锡合金形成第一层31的情况下,优选使锡(Sn )的含有比率为20 %以下。特别是,当锡(Sn)的含有比率提高到20%以上时,受到电阻焊正极接头15及负极接头16时的温度的影响,第一层31不能保持其形状。因此,在将正极接头15及负极接头16电阻焊时发生位置偏移、短路等,有无法稳定接合的担忧。
[0068]另外,在用铜镍合金形成第一层31的情况下,优选使铜(Cu)的含有比率为50%以下。这是因为当提高铜(Cu)的比率时,在形成第一层31之后表面氧化,有可能无法稳定地进行电阻焊的缘故。
[0069]第二层32以覆盖布线图案26及第一层31的表面的方式层叠,例如由锡(Sn)和镍(Ni)的合金(Sn - Ni,以下称为“铜镍合金”。)、锌(Zn)和镍(Ni)的合金(Zn — Ni,以下称为“锌镍合金”。)、铜(Cu)和镍(Ni)的合金(Cu - Ni,以下称为“铜镍合金”。)、金(Au)和镍(Ni)的合金(Au — Ni,以下称为“金镍合金”。)、磷(P)和镍(Ni)的合金(Ni — P,以下称为“磷镍合金”。)等的以Ni为主成分的合金形成。特别是,在形成第二层32的材料中,添加有磷(P),从而能够充分地确保正极接头15及负极接头16与凸台30的接合强度。另外,向镍(Ni)添加的金属能够添加至lwt%?49wt%。特别是在磷(P)的情况下,优选为lwt%?15wt%。另外,该第二层32使微晶的尺寸为10 μ m以下即可。更优选为0.1 μ m以下,进而优选为0.02 μπι以下,从而能够更加充分确保接合强度。
[0070]第二层32的形成方法无特别限定。
[0071]第二层32通过例如电解镀敷法、非电解镀敷法来形成。此外,第二层32更优选通过非电解镀敷法来形成。另外,通过利用XRD的分析,能够确认利用非电解镀敷法能够形成微晶变得极小、无峰值的宽幅(tooad)形状的镍合金层。但是,在用非电解镀敷法形成第二层32的情况下,最好不要包含硼(B)。这是因为在硼(B)添加在镍(Ni)的状态下,镍(Ni)的熔点上升,无法在合适的温度下进行焊接。因此,第二层32的硼(B)的含有率需要抑制在例如1%以下。
[0072]在此,形成第二层32的材料中添加有磷(P)。由此,能够充分地确保正极接头15及负极接头16与凸台30的接合强度。
[0073]第三层33是为防止第二层32的表面上的氧化而设置的。第三层33以覆盖第二层32的表面的方式层叠,例如由金(Au)和锡(Sn)的合金(Au — Sn,以下称为“金锡合金”。)、或金(Au)和铜(Cu)的合金(Au — Cu,以下称为“金铜合金”。)、或金(Au)和镲(Ni)的合金(Au - Ni,以下称为“金镍合金”。)形成。第三层33通过例如电解镀敷法或非电解镀敷法来形成。
[0074]除布线图案26以外的凸台30的厚度(即,第一层31、第二层32及第三层33的总厚度)例如优选为20 μ m以上,更优选为40 μ m以上100 μ m以下。
[0075]如图1 (a)及图1 (b)所示,正极接头15及负极接头16分别从电化学电池11延伸出,以在侧视下U字状弯曲地向电化学电池11侧折回的状态,使前端部15b、16b电阻焊到凸台30。正极接头15由例如以铝(Al)为主成分的材料形成。另外,负极接头16由例如以镍(Ni)为主成分的材料形成。另外,在电化学电池为电容器型的情况下,正极接头15、负极接头16都能以铝为主成分。
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