WO2010038906A1

WO2010038906A1 - 電気化学デバイス

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Publication number: WO2010038906A1
Application number: PCT/JP2009/067451
Authority: WO
Inventors: 和志八幡; 直人萩原; 克英石田
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2011-04-01
Also published as: JP5320404B2; US8619409B2; US20110176254A1; CN102709054A; CN102165544A; CN102709054B; JPWO2010038906A1; CN102165544B

Abstract

　鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気化学デバイスを提供する。　電気二重層キャパシタ１０は、蓄電素子１１と、蓄電素子１１を内部に封入したパッケージ１４と、蓄電素子から引き出され、蓄電素子とともにパッケージ１４の内部に封入された一部分とパッケージの外側に導出された他部分とを備えた正極端子１２と負極端子１３と、を備えており、正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分には、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分から該端子１２，１３を通じて蓄電素子１１に熱が伝わることを抑制するための熱抵抗増大部ＨＲ１がそれぞれ設けられている。

Description

電気化学デバイス

　本発明は、蓄電素子を封入したパッケージから少なくとも１対の端子を導出した構造を備える電気化学デバイスに関する。

　電気化学デバイス、例えば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタやレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等には、蓄電素子と該蓄電素子から引き出された少なくとも一対の端子の一部分とをパッケージの内部に封入すると共に該端子の他部分をパッケージの外側に導出した構造を備えたものが存在する。
　具体例を挙げて説明すれば、前記構造を備えた従前の電気二重層キャパシタは、正極側電極と負極側電極とをセパレータを介して順次積層して構成された蓄電素子と、蓄電素子の正極側電極から引き出された正極端子の一部分と、蓄電素子の負極側電極から引き出された負極端子の一部分と、電解液とを、パッケージの内部に封入すると共に、正極端子の他部分と、負極端子の他部分とを、パッケージの外側に導出した構造を備えている。
　前記パッケージには、例えばプラスチック製の保護層と金属製のバリア層とプラスチック製のヒートシール層を順に有するラミネートフィルムが用いられている。このパッケージは、例えば所定サイズの１枚の矩形フィルムを折り曲げて重ね合わせてからその３辺（ヒートシール層が重なり合った部分）をヒートシールして封止することにより形成されている。
　ところで、電気化学デバイスの近年における小型化に伴い、該電気化学デバイスを一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにすることが要望されている。換言すれば、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応可能な電気化学デバイスの要求が高まっている。
　しかしながら、前記構造を備えた従前の電気化学デバイスは鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応するものではないため、該電気化学デバイスを一般の電子部品と同様に鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装できるようにする要望に答えることができない。
　即ち、鉛フリー半田を使用したリフロー半田付けに用いられるリフロー炉は、炉内温度の最大値が例えば２５０℃前後に達する。そのため、前記構造を備えた従前の電気化学デバイスがリフロー炉を通過する過程では、パッケージの外側に導出された端子の他部分（被半田付け箇所）にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が付与され、該熱が端子を通じてパッケージの内部の蓄電素子に伝わる。これにより、蓄電素子に熱劣化を生じて、電気化学デバイスそれ自体の電気特性が低下する不具合を生じる恐れがある。
特開２００２−１５９５４

　本発明の目的は、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気化学デバイスを提供することにある。

　前記目的を達成するため、本発明は、半田付けによって実装して用いる電気化学デバイスであって、蓄電素子と、該蓄電素子を内部に封入したパッケージと、前記蓄電素子から引き出され、前記蓄電素子とともに前記パッケージの内部に封入された一部分と前記パッケージの外側に導出された他部分とを備えた少なくとも一対の端子と、を備え、該端子の一部分に、該端子の他部分から該端子を通じて前記蓄電素子に熱が伝わることを抑制するための熱抵抗増大部が設けられている。
　この電気化学デバイスを鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装するに際して、該電気化学デバイスがリフロー炉を通過する過程では、端子の他部分（被半田付け箇所）にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が付与される。
　しかしながら、前記電気化学デバイスの端子の一部分には熱抵抗増大部が設けられているため、端子の他部分に付与された熱が該端子を通じてパッケージの内部の蓄電素子に伝わることを該熱抵抗増大部によって抑制することができる。
　つまり、リフローハンダ付け時にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が端子の他部分に付与されても、該熱がパッケージの内部の蓄電素子に伝わることを抑制して該蓄電素子に熱劣化を生じることを回避できると共に、該熱劣化を原因として電気化学デバイスの電気特性が低下する不具合を防止することができる。

　本発明によれば、鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けに対応できる電気化学デバイスを提供することができる。
　本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。

　図１は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第１実施形態を示す、電気二重層キャパシタの上面図である。
　図２は図１のａ１−ａ１線に沿う縦断面図である。
　図３は図１のａ２−ａ２線に沿う縦断面図である。
　図４は図２のＡ部の詳細図である。
　図５は図１の要部拡大横断面図である。
　図６は第１実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例と第２変形例を示す図である。
　図７は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第２実施形態を示す、電気二重層キャパシタの要部拡大横断面図である。
　図８は第２実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例と第２変形例を示す図である。
　図９は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第３実施形態を示す、電気二重層キャパシタの要部拡大横断面図である。
　図１０は第３実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例と第２変形例を示す図である。
　図１１は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第４実施形態を示す、電気二重層キャパシタの要部拡大横断面図である。
　図１２は第４実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例と第２変形例を示す図である。
　図１３は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第５実施形態を示す、電気二重層キャパシタの上面図である。
　図１４は図１３のｂ１−ｂ１線に沿う縦断面図である。
　図１５は図１３のｂ２−ｂ２線に沿う縦断面図である。
　図１６は図１３の要部拡大横断面図である。
　図１７は第５実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例と第２変形例を示す図である。

［第１実施形態］
　図１~図５は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第１実施形態を示す。図１は電気二重層キャパシタの上面図、図２は図１のａ１−ａ１線に沿う縦断面図、図３は図１のａ２−ａ２線に沿う縦断面図、図４は図２のＡ部の詳細図、図５は図１の要部拡大横断面図である。
　第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０は、蓄電素子１１と、１対の端子（正極端子１２及び負極端子１３）と、パッケージ１４と、電解液１５と、を備えている。
　蓄電素子１１は、正極側電極（符号無し）と負極側電極（符号無し）とがセパレータ１１ｅを介して交互に積層されて構成されている。正極側電極は、正極用分極性電極１１ａと、正極用分極性電極１１ａに重ねられた正極用集電体１１ｂとから成る。また、負極側電極は、負極用分極性電極１１ｃと、負極用分極性電極１１ｃに重ねられた負極用集電体１１ｄとから成る。また、各正極用集電体１１ｂの端には接続片１１ｂ１がそれぞれ設けられている。同様に、各負極用集電体１１ｄの端には接続片１１ｄ１がそれぞれ設けられている。
　図面には、正極側電極と負極側電極とセパレータ１１ｅとから成るユニットを実質的に３つ重ねて蓄電素子１１を構成したものを示してあるが、ユニットの数は４つ以上、或いは、１つであっても良い。また、蓄電素子１１の最上層及び最下層それぞれに集電体１１ｂ，１１ｄを配置したものを示してあるが、製造プロセス等の関係から最上層及び最下層それぞれの外側に分極性電極やセパレータが付加されても良い。
　正極端子１２と負極端子１３は、アルミニウム等の金属から短冊状に形成されている。正極端子１２はその一端が蓄電素子１１の各接続片１１ｂ１に電気的に接続されている。同様に、負極端子１３はその一端が蓄電素子１１の各接続片１１ｄ１に電気的に接続されている。正極端子１２は接続片に接続された一端を含む一部分がパッケージ１４の内部に封入されている。同様に、負極端子１３は接続片に接続された一端を含む一部分がパッケージ１４の内部に封入されている。また、正極端子１２の他部分は後述の第１封止部１４ａを通じてパッケージ１４の外側に導出されている。同様に、負極端子１３の他部分は後述の第１封止部１４ａを通じてパッケージ１４の外側に導出されている。
　以下、正極端子１２のパッケージ１４の内部に封入された部分を「正極端子１２の一部分」と称し、負極端子１３のパッケージ１４の内部に封入された部分を「負極端子１３の一部分」と称する。また、正極端子１２のパッケージ１４の外側に導出された部分を「正極端子１２の他部分」と称し、負極端子１３のパッケージ１４の外側に導出された部分を「負極端子１３の他部分」と称する。
　また、正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分には、熱抵抗増大部ＨＲ１がそれぞれ設けられている。この熱抵抗増大部ＨＲ１は、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分から端子１２，１３を通じて蓄電素子１１に熱が伝わることを抑制する役目を果たす。正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ１は、正極端子１２の一部分に形成された狭幅部分から成る。この狭幅部分は、正極端子１２の両側縁に切欠き１３ａを設けることによって形成されている。同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ１は、負極端子１３の一部分に形成された狭幅部分から成る。この狭幅部分は、負極端子１３の両側縁に切欠き１３ａを設けることによって形成されている。
　さらに、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ１は、その全部が第１封止部１４ａに位置するように存在している。同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ１は、その全部が第１封止部１４ａに位置するように存在している。換言すれば、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ１は、その全てが第１封止部１４ａによって覆われている。同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ１は、その全てが第１封止部１４ａによって覆われている。
　図面には、狭幅部分を形成するための切欠き１２ａ，１３ａとして半円形のものを示してあるが、切欠き１２ａ，１３ａの形状はコ字形やＶ字形等であっても良い。また、各端子１２，１３の両側縁に切欠き１２ａ，１３ａを設けることによって狭幅部分を形成したものを示してあるが、各端子１２，１３の一側縁のみに切欠き１２ａ，１３ａを設けることによって狭幅部分を形成しても良い。
　パッケージ１４は、後述のフィルムから平面視形状が略矩形状となるように形成されている。このパッケージ１４は３つの側部（図１の右側部と下側部と上側部）に所定幅の第１~第３第１封止部１４ａ~１４ｃを連続して有している。このパッケージ１４の内部には、蓄電素子１１と、正極端子１２の一部分と、負極端子１３の一部分と、電解液１５と、が封入されている。
　電解液１５の封入に関しては、パッケージ１４を形成する前に蓄電素子１１に電解液１５を予め含浸させる方法の他、パッケージ１４を形成した後に該パッケージ１４に予め形成した孔を通じてその内側に電解液１５を充填してから孔を塞ぐ方法等が採用できる。
　パッケージ１４を形成するためのフィルムには、例えば（Ｅ１１）ナイロン等のプラスチックから成る保護層Ｌ１と、アルミニウム等の金属またはＡｌ_２Ｏ_３等の金属酸化物から成るバリア層Ｌ２と、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックから成る絶縁層Ｌ３と、ポリプロピレン等の高分子やそれらの前駆体，半硬化体等から成るシール層Ｌ４とを順に有するラミネートフィルム（図４参照）や、（Ｅ１２）Ｅ１１のラミネートフィルムから絶縁層Ｌ３を除外してシール層Ｌ４を十分に厚くしたラミネートフィルムや、（Ｅ１３）十分な厚さを有するシール層Ｌ４のみとした非ラミネートフィルム、等が好ましく使用できる。
　シール層Ｌ４によるシール法としては、ヒートシール，機械的圧着によるシール，紫外線その他の電子線照射により硬化させるシール，電磁波照射によるシール，その他各種方法を用いることができる。シールのエネルギーとしては、光，電磁波，熱，機械的圧縮等が挙げられる。また、シールのメカニズムとしては、硬化，可塑，粘着等が挙げられる。
　因みに、Ｅ１１，Ｅ１２のラミネートフィルムにおけるバリア層Ｌ２は、パッケージ１４からの電解液１５の漏出を防止したり、パッケージ１４への水分の浸入を防止したりする等の役目を果たす。また、絶縁層Ｌ３は、例えばヒートシール等によってシール層Ｌ４が溶融した場合でもバリア層Ｌ２が蓄電素子１１に接触することを防止する役目を果たす。
　また、パッケージ１４をＥ１１，Ｅ１２のラミネートフィルム及びＥ１３の非ラミネートフィルム等から形成する方法には、例えば（Ｅ２１）所定サイズの１枚の矩形フィルムを用意し、矩形フィルムのシール層側に蓄電素子１１等を配置した後、矩形フィルムをその中央部分で折り曲げてからシール層が重なり合う３辺部分を例えばヒートシール等によりシールして封止する方法、等が好ましく採用できる。
　図面には、パッケージ１４の３つの側部に第１~第３第１封止部１４ａ~１４ｃを連続して設けたものを示してあるが、４つの側部に第１~第４封止部を連続して有するパッケージをパッケージ１４の代わりに用いることも可能である。この４つの側部に封止部を連続して有するパッケージをＥ１１，Ｅ１２のラミネートフィルム及びＥ１３の非ラミネートフィルム等から形成する方法には、例えば（Ｅ２２）所定サイズの２枚の矩形フィルムを用意し、第１の矩形フィルムのシール層側に蓄電素子１１等を配置した後、第１の矩形フィルムに第２の矩形フィルムを重ねてからシール層が重なり合う４辺部分を例えばヒートシール等によりシールして封止する方法、等が好ましく採用できる。
　第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０を鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装するときには、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分を半田ペーストを介してランド等の被接続相手に接するように配置する。そして、電気二重層キャパシタ１０が配置された基板等をリフロー炉に投入する。
　鉛フリー半田を使用したリフロー半田付けに用いられるリフロー炉の炉内温度は最大で例えば２５０℃前後に達する。そのため、電気二重層キャパシタ１０がリフロー炉を通過する過程では、被半田付け箇所となる正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が付与される。
　しかしながら、前記電気二重層キャパシタ１０の正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分には熱抵抗増大部ＨＲ１が設けられているため、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分に付与された熱が端子１２，１３を通じてパッケージ１４の内部の蓄電素子１１に伝わることを熱抵抗増大部ＨＲ１によって抑制することができる。
　つまり、リフローハンダ付け時にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分に付与されても、熱がパッケージ１４の内部の蓄電素子１１に伝わることを抑制して蓄電素子１１に熱劣化を生じることを回避できると共に、熱劣化を原因として電気二重層キャパシタ１０の電気特性が低下する不具合を防止することができる。
　具体的には、正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分にそれぞれ設けられた熱抵抗増大部ＨＲ１は他よりも熱伝導面積が小さな狭幅部分から成り、熱抵抗増大部ＨＲ１は熱伝導面積を小さくすることにより増加した熱抵抗に基づいて熱伝導を抑制する作用を発揮する。一方、蓄電素子１１は予め定められた耐熱温度を有するものであるため、リフローハンダ付け時における蓄電素子１１の温度上昇を耐熱温度以下に止めることができれば、蓄電素子１１に熱劣化を生じることはない。要するに、リフローハンダ付け時における蓄電素子１１の温度上昇を耐熱温度以下に止めることができるように熱抵抗増大部ＨＲ１の熱伝導面積等を設定すれば、リフローハンダ付けによって蓄電素子１１に熱劣化を生じることを回避することができる。
　また、狭幅部分から成る熱抵抗増大部ＨＲ１はその全部がパッケージ１４の第１封止部１４ａに位置するように存在しているので、端子１２，１３からパッケージ１４の内部に伝わる熱量が減少する。このため、蓄電素子１１の熱による昇温を抑制することが可能となる。
　図６（Ａ）は第１実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ２はその一部が第１封止部１４ａに位置するように存在しており、熱抵抗増大部ＨＲ２はその一部が第１封止部１４ａによって覆われている。この熱抵抗増大部ＨＲ２は、第１実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ１と同一形状の狭幅部分から成る。この狭幅部分は、正極端子１２及び負極端子１３の両側縁に、第１実施形態の切欠き１２ａ，１３ａよりも蓄電素子１１寄りに位置するように切欠き１２ｂ，１３ｂを設けることによって形成されている。
　この第１変形例によれば、端子１２，１３からパッケージ１４の内部に伝わる熱に対して封止部１４ａの熱容量を積極的にバッファーとして用いることができ、パッケージ１４の内部へ流入する熱量を減少できる。これにより、熱抵抗と相俟って、蓄電素子１１の熱による昇温を抑制することが可能となる。
　図６（Ｂ）は第１実施形態における熱抵抗増大部の第２変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ３はその全部が第１封止部１４ａから外れるように存在しており、熱抵抗増大部ＨＲ３は第１封止部１４ａによって覆われていない。この熱抵抗増大部ＨＲ３は、第１実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ１と同一形状の狭幅部分から成る。この狭幅部分は、正極端子１２及び負極端子１３の両側縁に、第１変形例の切欠き１２ｂ，１３ｂよりもさらに蓄電素子１１寄りに位置するように切欠き１２ｃ，１３ｃを設けることによって形成されている。
　この第２変形例によれば、端子１２，１３のみならず、パッケージ１４の昇温が大きい場合に、パッケージ１４から端子１２，１３を介してパッケージ１４の内部へ流入する熱量を減少できる。これにより、蓄電素子１１の熱による昇温を抑制することが可能となる。
［第２実施形態］
　図７は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第２実施形態を示す、電気二重層キャパシタの要部拡大横断面図である。この図７は図５に示した要部と同じ部分を表している。
　第２実施形態の電気二重層キャパシタが、第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０と異なるところは、正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分に設けた熱抵抗増大部ＨＲ４の形態にある。他の構成は第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０と同じであるため、同一符号を用いその説明を省略する。
　即ち、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ４は正極端子１２の一部分に形成された狭幅部分から成る。この狭幅部分は、正極端子１２の端部に台形部分１２ｄを設けることによって形成されている。台形部分１２ｄは蓄電素子１１に向かって先細りとなる形状を有している。同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ４は負極端子１３の一部分に形成された狭幅部分から成る。この狭幅部分は、負極端子１３の端部に台形部分１３ｄを設けることによって形成されている。台形部分１３ｄは蓄電素子１１に向かって先細りとなる形状を有している。
　正極端子１２はその一端を蓄電素子１１の各接続片１１ｂ１に電気的に接続されているため、接続片に接続された一端を除く台形部分１２ｄが熱抵抗増大部ＨＲ４として機能する。同様に、負極端子１３はその一端を蓄電素子１１の各接続片１１ｄ１に電気的に接続されているため、接続片に接続された一端を除く台形部分１３ｄが熱抵抗増大部ＨＲ４として機能する。
　また、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ４はその一部が第１封止部１４ａに位置するように存在し、同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ４はその一部が第１封止部１４ａに位置するように存在している。換言すれば、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ４はその一部が第１封止部１４ａによって覆われ、同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ４はその一部が第１封止部１４ａによって覆われている。
　図面には、狭幅部分を形成するための台形部分１２ｄ，１３ｄとして両側縁が傾斜したものを示してあるが、一側縁のみが傾斜した台形部分としても良い。
　第２実施形態の電気二重層キャパシタを鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装するときには、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分を半田ペーストを介してランド等の被接続相手に接するように配置する。そして、電気二重層キャパシタが配置された基板等をリフロー炉に投入する。
　鉛フリー半田を使用したリフロー半田付けに用いられるリフロー炉の炉内温度は最大で例えば２５０℃前後に達する。そのため、電気二重層キャパシタがリフロー炉を通過する過程では、被半田付け箇所となる正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が付与される。
　しかしながら、電気二重層キャパシタの正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分には熱抵抗増大部ＨＲ４が設けられているため、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分に付与された熱が端子１２，１３を通じてパッケージ１４の内部の蓄電素子１１に伝わることを熱抵抗増大部ＨＲ４によって抑制することができる。
　つまり、リフローハンダ付け時にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分に付与されても、熱がパッケージ１４の内部の蓄電素子１１に伝わることを抑制して蓄電素子１１に熱劣化を生じることを回避できると共に、熱劣化を原因として電気二重層キャパシタ１０の電気特性が低下する不具合を防止することができる。
　具体的には、正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分にそれぞれ設けられた熱抵抗増大部ＨＲ４は他よりも熱伝導面積が小さな狭幅部分から成り、熱抵抗増大部ＨＲ４は熱伝導面積を小さくすることにより増加した熱抵抗に基づいて熱伝導を抑制する作用を発揮する。一方、蓄電素子１１は予め定められた耐熱温度を有するものであるため、リフローハンダ付け時における蓄電素子１１の温度上昇を耐熱温度以下に止めることができれば、蓄電素子１１に熱劣化を生じることはない。要するに、リフローハンダ付け時における蓄電素子１１の温度上昇を耐熱温度以下に止めることができるように熱抵抗増大部ＨＲ４の熱伝導面積等を設定すれば、リフローハンダ付けによって蓄電素子１１に熱劣化を生じることを回避することができる。
　また、狭幅部分から成る熱抵抗増大部ＨＲ４はその一部がパッケージ１４の第１封止部１４ａに位置するように存在しているので、端子１２，１３を介してパッケージ１４の内部に伝わる熱量が減少する。また、端子１２，１３の内部の熱の流れの方向に対して熱抵抗を形成する領域の長さが長い。これにより、温度勾配が緩くなり、熱抵抗が大きくなる効果に付随する温度歪による変形ストレスが小さくなる。これらによって、封止部分への熱負荷を減ずることができる。
　図８（Ａ）は第２実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ５はその一部が第１封止部１４ａに位置するように存在しており、熱抵抗増大部ＨＲ５はその一部が第１封止部１４ａによって覆われている。この熱抵抗増大部ＨＲ５は、第２実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ４と形状が異なる狭幅部分から成る。この狭幅部分は、正極端子１２の端部及び負極端子１３の端部のそれぞれに台形部分１２ｄ，１３ｄと帯状部分１２ｆ，１３ｆとを連続して設けることによって形成されている。台形部分１２ｄ，１３ｄは蓄電素子１１に向かって先細りとなる形状を有し、帯状部分１２ｆ，１３ｆは台形部分１２ｄ，１３ｄの最も幅が狭い箇所と同じ幅を有している。
　正極端子１２はその一端が蓄電素子１１の各接続片１１ｂ１に電気的に接続されているため、該接続端を除く台形部分１２ｅ及び帯状部分１２ｆが熱抵抗増大部ＨＲ５として機能する。同様に、負極端子１３はその一端を蓄電素子１１の各接続片１１ｄ１に電気的に接続されているため、接続片に接続された一端を除く台形部分１３ｅ及び帯状部分１３ｆが熱抵抗増大部ＨＲ５として機能する。
　この第１変形例によれば、蓄電素子１１への熱の流入を最も低減できる。また、端子１２，１３の内部の熱の流れ方向に対して熱抵抗を形成する領域の長さが長い。これにより、温度勾配が緩くなり、熱抵抗が大きくなる傾向に付随する温度歪による変形ストレスが小さくなる。
　図８（Ｂ）は第２実施形態における熱抵抗増大部の第２変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ６はその全部が第１封止部１４ａから外れるように存在しており、熱抵抗増大部ＨＲ６は第１封止部１４ａによって覆われていない。この熱抵抗増大部ＨＲ６は、第２実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ４と略同一形状の狭幅部分から成る。この狭幅部分は、正極端子１２の端部及び負極端子１３の端部のそれぞれに、第１実施形態の台形部分１２ｄ，１３ｄよりも蓄電素子１１寄りに位置するように台形部分１２ｇ，１３ｇを設けることによって形成されている。
　正極端子１２はその一端を蓄電素子１１の各接続片１１ｂ１に電気的に接続されているため、接続片に接続された一端を除く台形部分１２ｇが熱抵抗増大部ＨＲ６として機能する。同様に、負極端子１３はその一端を蓄電素子１１の各接続片１１ｄ１に電気的に接続されているため、接続片に接続された一端を除く台形部分１３ｇが熱抵抗増大部ＨＲ６として機能する。
　この第２変形例によれば、端子１２，１３のみならず、パッケージ１４の昇温が大きい場合に、パッケージ１４から端子１２，１３を介してパッケージ１４の内部へ流入する熱量を減少できる。これにより、蓄電素子１１の熱による昇温を抑制することが可能となる。
［第３実施形態］
　図９は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第３実施形態を示す、電気二重層キャパシタの要部拡大横断面図である。この図９は図５に示した要部と同じ部分を表している。
　第３実施形態の電気二重層キャパシタが、第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０と異なるところは、正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分に設けた熱抵抗増大部ＨＲ７の形態にある。他の構成は第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０と同じであるため、同一符号を用いその説明を省略する。
　即ち、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ７は正極端子１２の一部分に形成された屈曲部分から成り、屈曲部分は正極端子１２に略９０度で異なる向きに２度折れ曲がる部分１２ｈを設けることによって形成されている。同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ７は負極端子１３の一部分に形成された屈曲部分から成り、屈曲部分は負極端子１３に略９０度で異なる向きに２度折れ曲がる部分１２ｈを設けることによって形成されている。
　また、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ７はその全部が第１封止部１４ａに位置するように存在し、同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ７はその全部が第１封止部１４ａに位置するように存在している。換言すれば、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ７はその全部が第１封止部１４ａによって覆われ、同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ７はその全部が第１封止部１４ａによって覆われている。
　図面には、屈曲部分を形成するための折れ曲がり部分１２ｈ，１３ｈとして略９０度で異なる向きに２度折れ曲がったものを示してあるが、他の折れ曲がり角度及び折れ曲がり形態を採用しても良い。
　第３実施形態の電気二重層キャパシタを鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装するときには、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分を半田ペーストを介してランド等の被接続相手に接するように配置する。そして、電気二重層キャパシタが配置された基板等をリフロー炉に投入する。
　鉛フリー半田を使用したリフロー半田付けに用いられるリフロー炉の炉内温度は最大で例えば２５０℃前後に達する。そのため、電気二重層キャパシタがリフロー炉を通過する過程では、被半田付け箇所となる正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が付与される。
　しかしながら、前記電気二重層キャパシタの正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分には熱抵抗増大部ＨＲ７が設けられているため、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分に付与された熱が該端子１２，１３を通じてパッケージ１４の内部の蓄電素子１１に伝わることを熱抵抗増大部ＨＲ７によって抑制することができる
　つまり、リフローハンダ付け時にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分に付与されても、熱がパッケージ１４の内部の蓄電素子１１に伝わることを抑制して蓄電素子１１に熱劣化を生じることを回避できると共に、熱劣化を原因として電気二重層キャパシタ１０の電気特性が低下する不具合を防止することができる。
　具体的には、正極端子１２及び負極端子１３のそれぞれに設けられた熱抵抗増大部ＨＲ７は熱伝導長さを局部的に大きくする屈曲部分から成り、熱抵抗増大部ＨＲ７は熱伝導長さを大きくすることにより増加した熱抵抗に基づいて熱伝導を抑制する作用を発揮する。一方、蓄電素子１１は予め定められた耐熱温度を有するものであるため、リフローハンダ付け時における蓄電素子１１の温度上昇を耐熱温度以下に止めることができれば、蓄電素子１１に熱劣化を生じることはない。要するに、リフローハンダ付け時における蓄電素子１１の温度上昇を耐熱温度以下に止めることができるように熱抵抗増大部ＨＲ７の熱伝導長さ等を設定すれば、リフローハンダ付けによって蓄電素子１１に熱劣化を生じることを回避することができる。
　また、屈曲部分から成る熱抵抗増大部ＨＲ７はその一部がパッケージ１４の第１封止部１４ａに位置するように存在しているので、パッケージ１４の外側に最も近い部分に熱抵抗増大部があるとともに、封止部１４ａとの接触面積が最大となり、封止部１４ａの熱容量を最も効果的に使うことができ、蓄電素子１１の熱による昇温を抑制することができる。
　図１０（Ａ）は第３実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ８はその一部が第１封止部１４ａに位置するように存在しており、熱抵抗増大部ＨＲ８はその一部が第１封止部１４ａによって覆われている。この熱抵抗増大部ＨＲ８は、第３実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ７と同一形状の屈曲部分から成る。この屈曲部分は、正極端子１２及び負極端子１３のそれぞれに、第３実施形態の折れ曲がり部分１２ｈ，１３ｈよりも蓄電素子１１寄りに位置するように略９０度で異なる向きに２度折れ曲がる部分１２ｉ，１３ｉを設けることによって形成されている。
　この第１変形例によれば、熱抵抗を増加させるとともに、温度上昇によってパッケージ１４の内部圧力が上昇しパッケージ１４の内部体積が増加して、蓄電素子１１に平面内で移動が生じるのを防ぐ効果を有する。
　図１０（Ｂ）は第３実施形態における熱抵抗増大部の第２変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ９はその全部が第１封止部１４ａから外れるように存在しており、該熱抵抗増大部ＨＲ９は第１封止部１４ａによって覆われていない。この熱抵抗増大部ＨＲ９は、第３実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ７と略同一形状の屈曲部分から成る。この屈曲部分は、正極端子１２及び負極端子１３のそれぞれに、第１変形例の折れ曲がり部分１２ｉ，１３ｉよりもさらに蓄電素子１１寄りに位置するように略９０度で異なる向きに２度折れ曲がる部分１２ｊ，１３ｊを設けることによって形成されている。
　この第２変形例によれば、熱抵抗を増加させるとともに、温度上昇によってパッケージ１４の内部圧力が上昇しパッケージ１４の内部体積が増加して、蓄電素子１１に平面内で移動が生じる際に、力を受けることができる動きの自由度があるので、封止部分に力がかからず、開口を防ぐことができる。
［第４実施形態］
　図１１は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第４実施形態を示す、電気二重層キャパシタの要部拡大横断面図である。この図１１は図５に示した要部と同じ部分を表している。
　第４実施形態の電気二重層キャパシタが、第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０と異なるところは、正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分に設けた熱抵抗増大部ＨＲ１０の形態にある。他の構成は第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０と同じであるため、同一符号を用いその説明を省略する。
　即ち、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ１０は正極端子１２の一部分に形成された斜行部分から成り、斜行部分は正極端子１２に約３０度で傾く部分１２ｋを設けることによって形成されている。同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ１０は負極端子１３の一部分に形成された斜行部分から成り、斜行部分は負極端子１３に約３０度で傾く部分１３ｋを設けることによって形成されている。
　また、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ１０はその全部が第１封止部１４ａに位置するように存在し、同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ１０はその全部が第１封止部１４ａに位置するように存在している。換言すれば、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ１０はその全部が第１封止部１４ａによって覆われ、同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ１０はその全部が第１封止部１４ａによって覆われている。
　図面には、斜行部分を形成するための傾き部分１２ｋ，１３ｋとして約３０度で傾くものを示してあるが、鋭角範囲内で他の傾き角度を採用しても良い。
　第４実施形態の電気二重層キャパシタを鉛フリー半田を使用した高温のリフロー半田付けによって基板等に実装するときには、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分を半田ペーストを介してランド等の非接続相手に配置する。そして、電気二重層キャパシタが配置された基板等をリフロー炉に投入する。
　鉛フリー半田を使用したリフロー半田付けに用いられるリフロー炉の炉内温度は最大で例えば２５０℃前後に達する。そのため、電気二重層キャパシタがリフロー炉を通過する過程では、被半田付け箇所となる正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が付与される。
　しかしながら、前記電気二重層キャパシタの正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分には熱抵抗増大部ＨＲ１０が設けられているため、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分に付与された熱が端子１２，１３を通じてパッケージ１４の内部の蓄電素子１１に伝わることを熱抵抗増大部ＨＲ１０によって抑制することができる。
　つまり、リフローハンダ付け時にリフロー炉の炉内温度に対応した相当量の熱が正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分に付与されても、熱がパッケージ１４の内部の蓄電素子１１に伝わることを抑制して蓄電素子１１に熱劣化を生じることを回避できると共に、熱劣化を原因として電気二重層キャパシタ１０の電気特性が低下する不具合を防止することができる。
　具体的には、正極端子１２及び負極端子１３のそれぞれに設けられた熱抵抗増大部ＨＲ１０は熱伝導長さを局部的に大きくする斜行部分から成り、熱抵抗増大部ＨＲ１０は熱伝導長さを大きくすることにより増加した熱抵抗に基づいて熱伝導を抑制する作用を発揮する。一方、蓄電素子１１は予め定められた耐熱温度を有するものであるため、リフローハンダ付け時における蓄電素子１１の温度上昇を耐熱温度以下に止めることができれば、蓄電素子１１に熱劣化を生じることはない。要するに、リフローハンダ付け時における蓄電素子１１の温度上昇を耐熱温度以下に止めることができるように熱抵抗増大部ＨＲ１０の熱伝導長さ等を設定すれば、リフローハンダ付けによって蓄電素子１１に熱劣化を生じることを回避することができる。
　また、斜行部分から成る熱抵抗増大部ＨＲ１０はその一部がパッケージ１４の第１封止部１４ａに位置するように存在しているので、熱抵抗が得られることで、パッケージ１４の内部への熱流入を抑制できるとともに、端子１２，１３間の距離が広げられているので封止部分への熱負荷を分散させることができる。
　図１２（Ａ）は第４実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ１１はその一部が第１封止部１４ａに位置するように存在しており、該熱抵抗増大部ＨＲ１１はその一部が第１封止部１４ａによって覆われている。この熱抵抗増大部ＨＲ１１は、第４実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ１０と略同一形状の斜行部分から成る。この斜行部分は、正極端子１２及び負極端子１３のそれぞれに、第４実施形態の傾き部分１２ｋ，１３ｋよりも蓄電素子１１寄りに位置するように傾き部分１２ｌ，１３ｌを設けることによって形成されている。
　この第１変形例によれば、図１１のものと比較して、端子１２，１３の折り曲げが少ないので熱膨張による応力集中が軽減される。
　図１２（Ｂ）は第４実施形態における熱抵抗増大部の第２変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ１２はその全部が第１封止部１４ａから外れるように存在しており、熱抵抗増大部ＨＲ１２は第１封止部１４ａによって覆われていない。この熱抵抗増大部ＨＲ１２は、第４実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ１０と略同一形状の斜行部分から成る。この斜行部分は、正極端子１２及び負極端子１３のそれぞれに、第１変形例の傾き部分１２ｌ，１３ｌよりもさらに蓄電素子１１寄りに位置するように傾き部分１２ｍ，１３ｍを設けることによって形成されている。
　この第２変形例によれば、端子１２，１３間の距離が広げられているとともに、端子１２，１３と封止部１４ａとの接触面積が小さいので、封止部１４ａの熱負荷を最小とすることができる。
［第５実施形態］
　図１３~図１６は本発明を電気二重層キャパシタに適用した第５実施形態を示す。図１３、図１４、図１５、図１６は、それぞれ第５実施形態について、前記第１実施形態の図１、図２、図３、図５示したものと同じ部分を表している。
　第５実施形態の電気二重層キャパシタ２０が、第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０と異なるところは、パッケージ１４の外側にさらにモールド外装１６を設けた形態にある。他の構成は第１実施形態の電気二重層キャパシタ１０と同じであるため、同一符号を用いその説明を省略する。
　即ち、第５実施形態の電気二重層キャパシタ２０は、蓄電素子１１と、一対の端子（正極端子１２及び負極端子１３）と、パッケージ１４と、電解液１５と、パッケージ１４を被覆するモールド外装１６と、を備えている。そして、正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分には、第１実施形態と同様に熱抵抗増大部ＨＲ１３がそれぞれ設けられている。この熱抵抗増大部ＨＲ１３は、正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分にそれぞれ形成された幅が狭い部分から成る。この幅の狭い部分は、正極端子１２及び負極端子１３の両側縁に切欠き１２ｎ，１３ｎを設けることによって形成されている。また、本実施形態の電気二重層キャパシタ２０においては、この幅の狭い部分の全部がモールド外装１６に位置するように存在している。換言すれば、正極端子１２の熱抵抗増大部ＨＲ１３の全てがモールド外装１６によって覆われている。同様に、負極端子１３の熱抵抗増大部ＨＲ１３の全てがモールド外装１６によって覆われている。
　モールド外装１６は、エポキシなどのプラスチック、アルミナなどのセラミックからなるセメント等からなり、平面視形状が略矩形状となるように形成されている。このモールド外装１６の内部には、パッケージ１４が封入されている。そして、このパッケージ１４内には、第１実施形態と同様に、蓄電素子１１と、正極端子１２の一部分と、負極端子１３の一部分と、電解液１５と、が封入されている。
　電気二重層キャパシタ２０の正極端子１２の一部分及び負極端子１３の一部分には、熱抵抗増大部ＨＲ１３が設けられているため、正極端子１２の他部分及び負極端子１３の他部分に付与された熱が該端子１２，１３を通じてモールド外装１６の内部のパッケージ１４及び該パッケージ１４の内部の蓄電素子１１に伝わることを熱抵抗増大部ＨＲ１３によって抑制することができる。
　図１７（Ａ）は第５実施形態における熱抵抗増大部の第１変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ１４はその一部がモールド外装１６に位置するように存在しており、熱抵抗増大部ＨＲ１４はその残部がパッケージ１４の第１封止部１４ａによって覆われている。この熱抵抗増大部ＨＲ１４は、第５実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ１３と同一形状の幅の狭い部分から成る。この幅の狭い部分は、正極端子１２及び負極端子１３の両側縁に、第５実施形態の切欠き１２ｎ，１３ｎよりも蓄電素子１１寄りに位置するように切欠き１２ｏ，１３ｏを設けることによって形成されている。
　この第１変形例によれば、モールド外装１６とパッケージ１４との熱膨張率差により大きな変形応力が生じたときに、端子１２，１３が破断することにより蓄電素子１１への応力の影響を緩和することができる。
　図１７（Ｂ）は第５実施形態における熱抵抗増大部の第２変形例を示す。同図に示した熱抵抗増大部ＨＲ１５はその全部がモールド外装１６から外れるように存在しており、熱抵抗増大部ＨＲ１５はパッケージ１４の第１封止部１４ａによって覆われている。この熱抵抗増大部ＨＲ１５は、第５実施形態の熱抵抗増大部ＨＲ１３と同一形状の幅の狭い部分から成る。この幅の狭い部分は、正極端子１２及び負極端子１３の両側縁に、第１変形例の切欠き１２ｏ，１３ｏよりもさらに蓄電素子１１寄りに位置するように切欠き１２ｐ，１３ｐを設けることによって形成されている。
　この第２変形例によれば、モールド外装１６と端子１２，１３との接触面積を大きくすることで、モールド外装１６の熱容量を生かし、より効果的にパッケージ１４の内部の蓄電素子１１の温度上昇を抑制することができる。
［他の実施形態］
　（１）第１~第５実施形態では、電気二重層キャパシタに本発明を適用したものを例示したが、蓄電素子を封入したパッケージから少なくとも１対の端子を導出した構造を備える他の電気化学デバイス、例えばリチウムイオンキャパシタやレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等であっても本発明を適用して同様の作用効果を得ることができる。

１０　電気二重層キャパシタ
１１　蓄電素子
１２　正極端子
１３　負極端子
ＨＲ１~ＨＲ１５　熱抵抗増大部
１４　パッケージ
１４ａ~１４ｃ　封止部

Claims

半田付けによって実装して用いる電気化学デバイスであって、蓄電素子と、該蓄電素子を内部に封入したパッケージと、前記蓄電素子から引き出され、前記蓄電素子とともに前記パッケージの内部に封入された一部分と前記パッケージの外側に導出された他部分とを備えた少なくとも一対の端子と、を備え、該端子の一部分に、該端子の他部分から該端子を通じて前記蓄電素子に熱が伝わることを抑制するための熱抵抗増大部が設けられていることを特徴とする電気化学デバイス。
前記パッケージには封止部が設けられており、前記端子の他部分は該封止部を通じて前記パッケージの外側に導出されており、前記熱抵抗増大部は、その全部が封止部に位置するように存在していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学デバイス。
前記パッケージには封止部が設けられており、前記端子の他部分は該封止部を通じて前記パッケージの外側に導出されており、前記熱抵抗増大部は、その一部が封止部に位置するように存在していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学デバイス
前記パッケージには封止部が設けられており、前記端子の他部分は該封止部を通じて前記パッケージの外側に導出されており、前記熱抵抗増大部は、その全部が前記封止部から外れるように存在していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学デバイス。
前記熱抵抗増大部は、狭幅部分から成ることを特徴とする請求項１~４の何れか１項に記載の電気化学デバイス。
前記熱抵抗増大部は、屈曲部分から成ることを特徴とする請求項１~４の何れか１項に記載の電気化学デバイス。
前記熱抵抗増大部は、斜行部分から成ることを特徴とする請求項１~４の何れか１項に記載の電気化学デバイス。