蓄電設(shè)備及其制造方法以及制造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄電設(shè)備及其制造方法以及制造裝置、以及薄膜電容器及其制造方法以及制造裝置，尤其涉及使用基本單元(具有交替層疊至少一層蓄電體膜和多層內(nèi)部電極膜而形成的結(jié)構(gòu))構(gòu)成的層疊型的蓄電設(shè)備、薄膜電容器的改良、和有利地制造上述層疊型蓄電設(shè)備、薄膜電容器的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來(lái)，在各種電子設(shè)備、電氣設(shè)備中使用了電容器、二次電池等蓄電設(shè)備。而且，近年來(lái)，隨著針對(duì)電子設(shè)備、電氣設(shè)備的小型化的要求的提高，針對(duì)蓄電設(shè)備，也期待其結(jié)構(gòu)的小型化。因此，在最近的電子設(shè)備、電氣設(shè)備中，逐漸使用了具有如下結(jié)構(gòu)的可應(yīng)對(duì)小型化的要求的蓄電設(shè)備，該蓄電設(shè)備使用具有交替層疊至少一層蓄電體膜和多層內(nèi)部電極膜而形成的結(jié)構(gòu)的層疊體構(gòu)成。
[0003]S卩，在要求小型化的電子設(shè)備、電氣設(shè)備等中，作為蓄電設(shè)備的一種的電容器，例如，使用了日本特開(kāi)平9 - 153434號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中公開(kāi)那樣的層疊型的薄膜電容器等。該薄膜電容器通過(guò)以下方式構(gòu)成:使用將金屬化膜(在作為介電體膜的樹(shù)脂膜的單面上設(shè)置金屬蒸鍍膜而構(gòu)成)以樹(shù)脂膜和金屬蒸鍍膜交替放置的方式層疊而構(gòu)成的基本單元、或?qū)⒔饘倩?在樹(shù)脂膜的兩面上設(shè)置金屬蒸鍍膜而構(gòu)成)和樹(shù)脂膜(沒(méi)有設(shè)置任何金屬蒸鍍膜)以樹(shù)脂膜和金屬蒸鍍膜交替放置的方式層疊而構(gòu)成的基本單元，在上述基本單元中的金屬化膜的層疊方向兩側(cè)的面上，分別進(jìn)一步層疊保護(hù)膜，由此形成一個(gè)薄膜電容器元件，而且，于在與上述一個(gè)薄膜電容器元件中的基本單元的層疊方向正交的方向上對(duì)應(yīng)的兩個(gè)側(cè)面上，分別形成金屬噴鍍電極，由此構(gòu)成薄膜電容器。
[0004]另外，例如在日本特開(kāi)2011 - 181885號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)等中，還提出了可進(jìn)一步小型化的薄膜電容器，其通過(guò)以下方式構(gòu)成:在由能以納米級(jí)的膜厚進(jìn)行成膜的蒸鍍聚合膜構(gòu)成的介電體膜與金屬蒸鍍膜的基本單元的層疊方向兩側(cè)的面上，分別層疊保護(hù)膜而形成一個(gè)薄膜電容器元件，在該一個(gè)薄膜電容器元件的對(duì)應(yīng)的兩個(gè)側(cè)面上，分別形成金屬噴鍍電極，由此構(gòu)成薄膜電容器。
[0005]總之，作為蓄電設(shè)備中的一種的以往的層疊型薄膜電容器通常通過(guò)以下方式形成:在交替層疊至少一層作為蓄電體膜的介電體膜和多層由金屬蒸鍍膜形成的內(nèi)部電極膜而形成的結(jié)構(gòu)的基本單元的層疊方向兩側(cè)的面上，分別層疊電絕緣性的保護(hù)膜而得到一個(gè)薄膜電容器元件(蓄電元件)，使用該薄膜電容器元件(蓄電元件)，在該薄膜電容器元件的對(duì)應(yīng)的兩個(gè)側(cè)面上，分別形成作為外部電極的金屬噴鍍電極。
[0006]另外，對(duì)于這樣的以往的層疊型薄膜電容器而言，通常通過(guò)基本單元中的介電體膜與金屬蒸鍍膜的層疊數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)靜電電容。即，對(duì)于使用層疊金屬化膜而形成的基本單元構(gòu)成的薄膜電容器而言，其靜電電容在一個(gè)薄膜電容器元件中由在2片保護(hù)膜之間層疊的金屬化膜的片數(shù)決定。因此，以往，例如對(duì)于使用了金屬化膜的層疊型薄膜電容器而言，當(dāng)需要所要求的靜電電容的大小相互不同的多種層疊型薄膜電容器時(shí)，根據(jù)所要求的靜電電容的大小差異，準(zhǔn)備金屬化膜的層疊片數(shù)相互不同的多種薄膜電容器。
[0007]然而，像這樣，對(duì)于僅具有一個(gè)薄膜電容器元件并根據(jù)該一個(gè)薄膜電容器元件中的金屬化膜的層疊片數(shù)(基本單元中的介電體膜與金屬蒸鍍膜的層疊數(shù))的差異而可得到大小相互不同的靜電電容的薄膜電容器而言，根據(jù)其結(jié)構(gòu)，存在如下所述的問(wèn)題。
[0008]S卩，對(duì)于上述薄膜電容器而言，所需要的靜電電容越大，金屬化膜的層疊片數(shù)越要增多，一個(gè)薄膜電容器元件的尺寸就越要增大。因此，當(dāng)需要靜電電容相互不同的多種薄膜電容器時(shí)，作為薄膜電容器元件制造裝置(能夠?qū)盈B金屬化膜而得到基本單元、并且在上述基本單元的層疊方向兩側(cè)的面上分別進(jìn)一步層疊保護(hù)膜、而得到一個(gè)薄膜電容器元件)、以及在上述一個(gè)薄膜電容器元件的對(duì)應(yīng)的兩個(gè)側(cè)面上分別形成金屬噴鍍電極的金屬噴鍍電極形成裝置，通常，可以使用在金屬化膜的層疊片數(shù)最多的薄膜電容器的制造中可使用的裝置。而且，通過(guò)輪流使用上述薄膜電容器元件制造裝置和金屬噴鍍電極形成裝置，從而分別制造、準(zhǔn)備金屬化膜的層疊片數(shù)最多的薄膜電容器、和金屬化膜的層疊片數(shù)少于最多層疊片數(shù)的若干種薄膜電容器。因此，目標(biāo)薄膜電容器的種類(靜電電容)改變時(shí)，必須進(jìn)行繁瑣作業(yè):變更薄膜電容器元件制造裝置中的金屬化膜的層疊片數(shù)的設(shè)定，以及還需要相應(yīng)地變更必要設(shè)備、操作條件等。另外，由此，有可能會(huì)導(dǎo)致制造薄膜電容器的作業(yè)效率降低的問(wèn)題。而且，還存在以下這樣的不良情況:當(dāng)需要難以通過(guò)現(xiàn)有設(shè)備制造的程度的具有更大靜電電容的薄膜電容器時(shí)，需要新的設(shè)備。
[0009]此外，對(duì)于以往的薄膜電容器而言，當(dāng)在薄膜電容器元件的內(nèi)部發(fā)生絕緣擊穿時(shí)，雖然產(chǎn)生了上述絕緣擊穿的一層介電體膜可逐漸發(fā)揮自我恢復(fù)功能，但尚無(wú)阻止破壞在薄膜電容器元件的厚度方向(介電體膜和金屬蒸鍍膜的層疊方向)上進(jìn)行的手段。
[0010]另外，在使用基本單元(具有交替層疊至少一層蓄電體膜和多層內(nèi)部電極膜而形成的結(jié)構(gòu))構(gòu)成的、薄膜電容器以外的蓄電設(shè)備、例如使用鋰、鎂、鈣、鐵、鋅等作為正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì)、或作為電極的全固態(tài)二次電池、空氣二次電池等中，也存在與上述薄膜電容器所具有的問(wèn)題同樣的問(wèn)題。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平9 - 153434號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2011 - 181885號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明所要解決的課題
[0016]此處，本發(fā)明是在上述情況的背景下完成的，本發(fā)明所要解決的課題在于，提供一種結(jié)構(gòu)經(jīng)改良的層疊型蓄電設(shè)備，其不需要變更或新設(shè)制造設(shè)備，就能通過(guò)更高效的作業(yè)，來(lái)制造容量相互不同的多種層疊型蓄電設(shè)備，而且，能有利地阻止絕緣擊穿在厚度方向上的進(jìn)行。另外，本發(fā)明所要解決的課題還在于，提供可有利地制造上述層疊型蓄電設(shè)備的方法和裝置。進(jìn)而，本發(fā)明所要解決的課題在于，提供一種結(jié)構(gòu)經(jīng)改良的層疊型薄膜電容器，其不需要變更或新設(shè)制造設(shè)備，就能通過(guò)更高效的作業(yè)，來(lái)制造容量相互不同的多種層疊型薄膜電容器，而且，能有利地阻止絕緣擊穿在厚度方向上的進(jìn)行。另外，本發(fā)明所要解決的課題還在于，提供可有利地制造上述層疊型薄膜電容器的方法和裝置。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]而且，為了解決上述課題，本發(fā)明的主旨在于一種蓄電設(shè)備，其特征在于，其使用了下述蓄電元件，所述蓄電元件是在交替層疊至少一層蓄電體膜和多層內(nèi)部電極膜而形成的基本單元的層疊方向兩側(cè)的面上、分別進(jìn)一步層疊電絕緣性的保護(hù)膜而形成的，多個(gè)上述蓄電元件相互層疊，并且，在上述多個(gè)蓄電元件的層疊體的對(duì)應(yīng)的側(cè)面上，分別以跨越相互相鄰的蓄電元件的各個(gè)側(cè)面的方式形成外部電極。需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)中，蓄電體膜是指，被兩層內(nèi)部電極膜夾持地配置、具有可蓄積電的結(jié)構(gòu)的薄膜，例如介電體膜、有機(jī)固體電解質(zhì)膜、無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)膜等，另外，內(nèi)部電極膜是指由金屬材料形成的薄膜。
[0019]另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，蓄電設(shè)備由薄膜電容器、全固態(tài)二次電池及空氣二次電池中的任一種構(gòu)成。
[0020]此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，上述內(nèi)部電極膜的至少一部分由金屬蒸鍍膜、金屬濺射膜及金屬CVD膜中的任一種構(gòu)成。
[0021]而且，為了解決上述課題，本發(fā)明的主旨還在于一種蓄電設(shè)備的制造方法，其特征在于，包括以下工序:
[0022](a)工序，準(zhǔn)備蓄電元件，所述蓄電元件使用交替層疊至少一層蓄電體膜和多層內(nèi)部電極膜而形成的基本單元，是在上述基本單元的層疊方向兩側(cè)的面上分別進(jìn)一步疊合電絕緣性的保護(hù)膜而構(gòu)成的；
[0023](b)工序，從多個(gè)準(zhǔn)備的所述蓄電元件中選擇至少兩個(gè)蓄電元件；
[0024](c)工序，相互層疊選擇的所述至少兩個(gè)蓄電元件，形成該蓄電元件的層疊體；和
[0025](d)工序，在上述蓄電元件的層疊體的對(duì)應(yīng)的側(cè)面上，分別以跨越相互相鄰的蓄電元件的各個(gè)側(cè)面的方式形成外部電極。
[0026]需要說(shuō)明的是，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，在上述蓄電元件的準(zhǔn)備工序中，使第一帶狀體(其提供分別層疊于上述基本單元的層疊方向兩側(cè)的面的上述保護(hù)膜中的一方保護(hù)膜)沿其長(zhǎng)度方向連續(xù)行進(jìn)，并且，將多個(gè)該基本單元以將該基本單元的層疊方向一側(cè)的面疊合于該第一帶狀體上的方式、且以在該第一帶狀體的行進(jìn)方向上相互隔開(kāi)規(guī)定間隔地放置的方式分別載置，另一方面，以覆蓋被載置于該第一帶狀體上的該基本單元的方式，將第二帶狀體(其提供上述保護(hù)膜中的另一方保護(hù)膜)疊合于該第一帶狀體，并使所述第二帶狀體沿其長(zhǎng)度方向連續(xù)行進(jìn)，由此，在將該多個(gè)基本單元分別保持在上述第一帶狀體與第二帶狀體之間的狀態(tài)下，連續(xù)地搬運(yùn)該多個(gè)基本單元，并且，在將該基本單元夾在中間的該第一及第二帶狀體的行進(jìn)方向的上游側(cè)位置和下游側(cè)位置，分別切割疊合于該基本單元的該第一帶狀體和該第二帶狀體，由此，連續(xù)地形成多個(gè)上述蓄電元件。
[0027]另外，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選方式之一，在連續(xù)地搬運(yùn)將上述第一帶狀體和上述第二帶狀體疊合于上述基本單元而形成的疊合物的過(guò)程中，在切割上述第一及第二帶狀體之前對(duì)上述疊合物進(jìn)行加壓壓制。
[0028]而且，為了解決上述課題，本發(fā)明的主旨還在于蓄電設(shè)備的制造裝置，其特征在于，包括以下機(jī)構(gòu):
[0029](a)蓄電元件形成機(jī)構(gòu)，其形成多個(gè)蓄電元件，所述蓄電元件使用交替層疊至少一層蓄電體膜和多層內(nèi)部電極膜而形成的基本單元，是在上述基本單元的層疊方向兩側(cè)的面上分別進(jìn)一步疊合電絕緣性的保護(hù)膜而構(gòu)成的，
[0030](b)層疊體形成機(jī)構(gòu)，將多個(gè)所述形成的蓄電元件中的至少兩個(gè)相互層疊，形成該蓄電元件的層疊體，和
[0031](c)外部電極形成機(jī)構(gòu)，在上述蓄電元件的層疊體的對(duì)應(yīng)的側(cè)面上，分別以跨越相互相鄰的蓄電元件的各個(gè)側(cè)面的方式，形成外部電極。
[0032]需要說(shuō)明的是，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，上述蓄電元件形成機(jī)構(gòu)以包括以下機(jī)構(gòu)的方式構(gòu)成:
[0033](a)第一行進(jìn)機(jī)構(gòu)，使第一帶狀體沿其長(zhǎng)度方向連續(xù)行進(jìn)，所述第一帶狀體提供分別層疊于上述基本單元的層疊方向兩側(cè)的面的上述保護(hù)膜中的一方保護(hù)膜，
[0034](b)載置機(jī)構(gòu)，將多個(gè)該基本單元以將該基本單元的層疊方向一側(cè)的面疊合于該第一帶狀體上的方式、且以在該第一帶狀體的行進(jìn)方向上相互隔開(kāi)規(guī)定的間隔地放置的方式，分別載置在該第一帶狀體上，
[0035](C)第二行進(jìn)機(jī)構(gòu)，將提供上述保護(hù)膜中的另一方的第二帶狀體以覆蓋被載置于該第一帶狀體上的該基本單元的方式疊合于該第一帶狀體，并使所述第二帶狀體沿其長(zhǎng)度方向連續(xù)行進(jìn)，由此，以用該第一帶狀體和該第二帶狀體夾持多個(gè)該基本單元而成的疊合物的形式，沿上述帶狀體的行進(jìn)方向搬運(yùn)多個(gè)該基本單元，和
[0036](d)切割機(jī)構(gòu)，切割位于該疊合物的相鄰的該基本單元之間的該第一帶狀體和該第二帶狀體，分離成單個(gè)的蓄電元件。
[0037]另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，在上述蓄電元件形成機(jī)構(gòu)中進(jìn)一步設(shè)置有加壓壓制機(jī)構(gòu)，所述加壓壓制機(jī)構(gòu)被配置于比上述切割機(jī)構(gòu)更靠上述第一帶狀體和上述第二帶狀體的行進(jìn)方向的上游側(cè)，對(duì)上述疊合物進(jìn)行加壓壓制。
[0038]而且，為了解決上述課題，本發(fā)明的主旨還在于一種薄膜電容器，其特征在于，使用了多個(gè)薄膜電容器元件(該薄膜電容器元件是在交替層疊至少一層介電體膜和多層金屬蒸鍍膜而形成的基本單元的層疊方向兩側(cè)的面上、分別進(jìn)一步層疊電絕緣性的保護(hù)膜而形成的)，多個(gè)上述薄膜電容器元件相互層疊，并且，在上述多個(gè)薄膜電容器元件的層疊體的對(duì)應(yīng)的側(cè)面上，分別以跨越相互相鄰的薄膜電容器元件的各個(gè)側(cè)面的方式，形成有金屬噴鍍電極。
[0039]需要說(shuō)明的是，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，在上述多個(gè)薄膜電容器元件的層疊體的對(duì)應(yīng)的側(cè)面上，分別設(shè)置有向外側(cè)開(kāi)口、將上述金屬蒸鍍膜的一部分暴露于外部的縫隙，并且，以使上述金屬噴鍍電極的一部分侵入到該縫隙內(nèi)的狀態(tài)，在該對(duì)應(yīng)的側(cè)面上分別形成有上述金屬噴鍍電極，而且，將侵入被設(shè)置于該對(duì)應(yīng)的側(cè)面中的一方側(cè)面的該縫隙內(nèi)的該金屬噴鍍電極部分作為第一連接部，連接通過(guò)該縫隙而暴露于外部的上述金屬蒸鍍膜的暴露部分和形成于該一方的側(cè)面的該金屬噴鍍電極，另一方面，將侵入被設(shè)置于該對(duì)應(yīng)的側(cè)面中的另一方側(cè)面的該縫隙內(nèi)的該金屬噴鍍電極部分作為第二連接部，連接通過(guò)該縫隙而暴露于外部的上述金屬蒸鍍膜的暴露部分和形成于該另一方側(cè)面的該金屬噴鍍電極，進(jìn)而，將上述第一連接部和第二連接部以在上述層疊體的層疊方向上交替放置的方式配置。
[0040]而且，為了解決上述課題，本發(fā)明的主旨還在于薄膜電容器的制造方法，其特征在于，包括以下工序:
[0041 ] (a)工序，準(zhǔn)備薄膜電容器元件，所述薄膜電容器元件使用交替層疊至少一層介電體膜和多層金屬蒸鍍膜而形成的基本單元，是在上述基本單元的層疊方向兩側(cè)的面上，分別進(jìn)一步疊合電絕緣性的保護(hù)膜而構(gòu)成的，
[0042](b)工序，從多個(gè)所述準(zhǔn)備的薄膜電容器元件中選擇至少兩個(gè)，
[0043](c)工序，相互層疊所述選擇的至少兩個(gè)薄膜電容器元件，形成該薄膜電容器元件的層疊體，和
[0044](d)工序，在上述薄膜電容器元件的層疊體的對(duì)應(yīng)的側(cè)面上，分別以跨越相互相鄰的該薄膜電容器元件的各個(gè)側(cè)面的方式，形成金屬噴鍍電極。
[0045]需要說(shuō)明的是，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，在上述薄膜電容器元件的準(zhǔn)備工序中，使第一帶狀體(其提供分別層疊于上述基本單元的層疊方向兩側(cè)的面的上述保