JPS6012679A - 情報記憶素子 - Google Patents

情報記憶素子

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JPS6012679A
JPS6012679A JP58120555A JP12055583A JPS6012679A JP S6012679 A JPS6012679 A JP S6012679A JP 58120555 A JP58120555 A JP 58120555A JP 12055583 A JP12055583 A JP 12055583A JP S6012679 A JPS6012679 A JP S6012679A
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JP
Japan
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powder
memory device
information storage
storage element
battery
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Pending
Application number
JP58120555A
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English (en)
Inventor
Tadashi Tonomura
外「村」 正
Satoshi Sekido
聰 関戸
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS6012679A publication Critical patent/JPS6012679A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/18Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Sources (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体メモリ素子等の情報記憶素子、特に、
一体化されたノ(ツクアップ用電源を有する情報記憶素
子に関する。
従来例の構成とその問題点 小型電池の電子機器における使Jつれ方は、判へ導体メ
モリ素子等の高密度情報記憶素子の発j幸によ ・す、
主電源が切れた場合においてもメモ1)保持を損なわな
いように、補助的な電源として、い臂つゆるメモリバッ
ファ・ノブ用の電源としての1吏Jフれ方が多くなって
きている。
補助電源用の電池としては、放電容量と妙・出力電流が
小さくとも、機器あるい(はブ1ノント基板力・らメモ
リ素子を着脱する場合に、メモ1)保持を損なわないよ
うに、電池とメモリ素子と力玉切り肉「されることなく
一体化されていること力;望ましい。
従来は、このような補助電源としては、コイン形状ある
いはボタン形状を有する一次電池25玉主に用いられて
いるが、電池とメモリ素子とは一体イヒされておらず、
電池の発電要素は電池用の容器内に納められ、捷だ、メ
モリ素子である集積回路チップはメモリ素子用の容器内
に収められ、それぞれ独立した電子部品として供給され
ているにすぎない。
これは、従来の電池の発電要素の素材として、液体物質
が少なからず用いられていること、また、それらが腐食
性の高い材料であることから、シリコンあるいはその他
の化合物半導体材料より構成される半導体メモリ素子4
賢積回路チップと同一容器内に納めることがはなはだ困
難であったためである。
発明の目的 本発明は、半導体メモリ素子等の情報記憶素子を電池と
を一体化し、従来は、機器の電源から切シ離された際、
保鼻されていた情報をすべて消失してしまう、いわゆる
揮発性のメモリ素子を見かけ土工揮発性のメモリ素子に
変えることを目的とする。
発明の構成 本発明に従う情報記憶素子は、その樹脂パッケージ内に
、すべて固体物質から構成され、また、くシ返し充電が
可能な2次電池系の発電要素を内蔵する。そのような発
電要素を用いることKより、必要な電池容量を、適時外
部電源から補給することができるため、電池容量を小さ
くすることができ、半導体メモリ素子等の小型化された
素子チップのパッケージ内に容易に納まる。また、固体
物質を用いているため、通常、強力な酸化剤あるいは還
元剤あるいは金属腐食剤として知られている発電要素を
、特別の電池容器を用意して閉じ込めずに、メモリ素子
チップと同一パッケージ内に封入しても、メモリ素子チ
ップに触れて、これを損なうことはない。
実施例の説明 本発明に従う電池の発電要素のうち、正極活物質および
、負極活物質としては、例えば、CunMX2(n:0
.1〜0.8;M:Ti、W、Mo、Nb;X:S、S
o)およびCunM003.Cunv205(n:0.
1〜0.8)およびCu 2 S 、 Cuで表される
無機固体物質の一群より選ぶことができる。また、電解
質材料としては、Cu @イオン導電性固体電解質が用
いられ、CuBr−DTDBr2(N、N’−ジメチル
トリメチルジアミンジプロマイド)系とか、7CuBr
・C6H12N4CH3BT とか、RbCu4 工2
−xC’3+x系とかのCu”イオン導電性固体電解質
を用いることができる。これらの電解質の中でも、特に
、RbCu I C1系は、前述した一群の正極42−
X 3+x および負極活物質材料と長期間に渡って接していても、
化学的な変化を起こし難く、長期間使用の電池用には、
最も好適に用いることができる。
第1表に、RbCu411.6Ct3.6を電解質とし
て用いた、本発明に有効に用いることができる電池系の
いくつかを、単電池の電池電圧とともに正極−負極活物
質の組み合せとして示す。
以下余白 第1表 以上、第1表に示した電池反応を総括的に示すと次のよ
うに表わされる。
正極の電池反応は、 負極の電池反応は 電池の容量は、正・負極活物質の量と、δ値により決ま
る。δの値は、良好な充・放電特性を維持するには約0
.1以下であることが好ましい。
以上のような発電要素を用いた情報記憶素子の具体例を
、図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の実施例の1つである、パッケージの
1部を電池容器とした半導体メモリ素子の断面を示した
図である。
1は、固体物質で発電要素が構成される厚さ0.8爬、
53BX51Bの単電池である02は、半導体メモリ素
子チップ、3は、半導体メモリ素子チップを一方の面に
、他方の面に単電池群を配置するだめのリードフレーム
である。4は、絶縁被膜層、5は、単電池を直列に接続
するだめの電極である。6は、電池容器を兼ねる樹脂パ
ッケージである。
第2図は、第1図の単電池1の断面の構造を詳しく示す
図でるシ、7は、正極層、8は、固体電解質層、9は負
極層である。例えば、正極活物質であるC u o、e
 V 20 sの粉末と、Cu(I3イオン導電性固体
電解質RbCu4I 、 、5C’t3.6粉末と、導
電剤である黒鉛粉末とを重量比で1:に〇、05の割合
で混合した正極合剤粉末0.08 grと、Cu69イ
オン導電性固体電解質Rb Cu 4I 1.5CZ 
3.s粉末0.05gr と、Cu2S粉末とCu粉末
とCuΦイオン導電性固体電解質RbCu411.5C
13,5粉末とを重量比で1: 4.75 : 1.2
5の割合で混合した負極合剤粉末0.15grとを、層
状に約2トン/crAの圧力でプレス成形して得た、厚
さo、sNb、大きさ5賜×58角の単電池ペレットを
用いる。
このような単電池ペレットをカーボン粉末とエポキシ樹
脂よりなる導電性接着剤で、2つづつ直列に接合して組
電池とする。第3図1に示したように、厚さ10〜20
μのポリイミド樹脂被膜よりなる絶縁被膜4が塗布焼き
付けされているIJ−ドフレーム3の一方の面上に、3
組の組電池10が導電性接着剤よりなる電極5により、
接着配置される。第3図2は、このようなリードフレー
ム3のもう一方の面の正面図を示しており、2は、半導
体メモリ素子チンプであり、メモリ容量が4キロバイト
のC−MOS スタティックRAMメモリ素子である。
メモリ保持時の電源電圧は約3V。
消費電力は0.01 m #−である。第3図に示した
ように単電池群および半導体メモリ素子チップがリード
フレームの所定の位置に配置され、ワイヤーボンディン
グによシ結線された後、全体が、トランスファー・モー
ルド成型により樹脂パッケージされる。トランスファー
・モールド用の樹脂材料としては、シリカを台布したエ
ポキシ系の樹脂が通常用いられる。また、この樹脂を加
熱溶融するのには180ないし185℃の加熱が必要で
あり、電池発電要素材料として、Cu n MX 2 
(X :S )を用いる場合は、若干のイオウの発生を
伴うので、室温で加圧するだけでトランスファー・モー
ルドか可能なアセ−タール樹脂を用いることが好ましい
第4図は、このようにして半導体メモリ素子と一体にパ
ッケージされた単電池群の室温約20 ”Cでの充・放
電時の電池電圧を示している。充・放電電流値は、3.
3μAである。充電時間、放電時間共に、300時間で
ある。放電時間が、300時間程度では、電池電圧は、
半導体メモリ素子のメモリ保持に必要な3.0v以下に
なることはない。
第5図は、充・放電電流値が3.3μAで、充電および
放電時間が300時間の、充・放電サイクルをくり返し
た際の単電池群の各々のサイクルでの放電末期の電池電
圧と、充・放電サイクル数との関係を示している。充・
放電サイクルが300回を越えても、電池電圧は、3.
0v以上を示しており、・延放電時間にして、9000
0時間(約10年)゛以上にわたシ、本電池は使用でき
る。実際、補助電源による半導体メモリ素子の記憶保持
は、夜間あるいは休日等に機器の主電源が切られた際に
必要とされるだけであるから、本発明に従う電池を備え
た半導体メモリ素子は、見かけ上電気的に情報の書き込
み、読み出しが可能な、半永久的な不揮発性メモリ素子
とすることができる。
次に、本発明の情報記憶素子を実用に供するためには、
発電要素の充・放電サイクル数の他に、充電後、電池を
開路状態で放置した際の電池放電容量の劣化の程度、す
なわち、自己放電の大きさが問題となる。これは、固体
電解質電池では、発電要素のうち、Cu0イオン導電性
固体電解質層の電子伝導性に大きく左右される。本実施
例に用いた電解質は、RbCu4工、−xCt3+工で
表される一連のCuイオン導電性固体電解質の1つであ
るが、RbCu4■2−xCt3+x(x−0,26〜
0.5)は、この中でも電子伝導度が特に小さく、これ
を用いた電池の放置中の自己放電は極めて小さい。
表2は、本実施例の発電要素のうち、Cu”イオン導電
性固体電解質として、X値の異なるRbCu4I、 −
xCi3+、を用、いた単電池群を、室温約20℃で3
.3μAの電流値で、充電300時間、放電300時間
の1サイクル600時間の充・放電を1回行った後、同
じ電流値で、300時間充電を行ない、その後、約20
 ’Cで60日間放置した際の開路電圧の値と、放電後
に、3.3μAで放電した際の、電池電圧が3.OVK
なるまでの放電容量を示したものである。
表 2 RbCu4I、 −xC13+、(X=0.25〜0.
6)の電解質が、電池放置に際して極めて優れているこ
とがわかる。
なお、本実施例では、正極活物質・負極活物質の組み合
せとして、正極活物質:Cu o、e V2O5。
負極活物質:Cu 2 S + Cu の組み合せを用
いたが、第1表で示した正極活物質、負極活物質の組み
合せ例のどれを用いても、電池電圧が約3.6vから約
6.ovになるように単電池群を構成することで、本実
施例と同様の効果を得られることは言うまでもない。
発明の効果 本発明の情報記憶素子は、全固体質の二次電池系の発電
要素を樹脂パッケージ、内に一体収納したものであり、
長期の使用に耐え、しかも小型の、補助電源内蔵型記憶
素子を実現できる0
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例における半導体メモリ素子
の構成を示す断面図、第2図は第1図における単電池の
断面の構造を示す断面図、第3図(1)及び第3図(2
〕は各々第1図に示した情報記憶素子の平面図及び裏面
図、第4図は、充・放電時の電池電圧の変化を示すグラ
フ、第5図は、電池放電末期電圧と、充・放電サイクル
数との関係を示すグラフである。 1・・・・・・単電池、2・・・・・・半導体メモリ素
子テップ、6・・・・・・樹脂パッケージ〇 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図 (f) 0

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)情報記憶素子チップを収納した樹脂パッケージ内
    に、すべて固体物質で構成される二次電池系の発電要素
    を、前記情報記憶素子チップの補助電源を構成するとと
    もに、外部からの充電が可能なよう収納し一体化した情
    報記憶素子〇
  2. (2)発電要素のうち、正極および負極が、Cu nM
    X2 (n :0.1〜0.8 ; M :T i 、
    W、Mo 、 Nb ;)(:S、Se)およびCun
    M003.Cunv206(n:o、1〜0.8)で表
    わされる無機化合物および。 Cu2S、Cu、の一群より選ばれる1種類あるいは2
    種類以上の固体物質を主体に構成されることを特徴とす
    る特許請求第1項記載の情報記憶素子。
  3. (3)発電要素のうち、電解質が、RbCu4工、−x
    Ct3+x(x :0.25〜0.5)で表されるCu
    ■イオン導電性固体電解質であることを特徴とする特許
    請求用r咽F 1項および第2項記
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