JP2000215921A - 電池モジュ―ルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の外装缶に充放電用の保護回路が実奏
された実装基板を取り付ける。この実装基板には、保護
樹脂が塗布されるが、この中に形成されたモニター電極
上にもこの保護樹脂が自重で流動して塗られ、モニター
できない問題が発生した。 【解決手段】 実装基板５０上のモニター電極５３に
ピンＰを当接し、保護樹脂を塗布し、実質この保護樹脂
の流動性が無くなった時点で、このピンＰを離脱させ
る。その結果、モニター部には保護樹脂が形成されない
ため、良好なモニターが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電池モジュール
に関するものであり、電池モジュールに実装される充放
電回路等の誤動作を防止する基板のモニター端子に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子機器の小型軽量化が進ん
で、携帯しても軽くて持ち運びが簡単な機器が多数商品
化されている。携帯用の機器に対しては、駆動用の電源
として商用交流が使用できないので、電池が使用され
る。使用される電池は、長時間の連続使用や大電流によ
る放電にも耐えるような高エネルギー密度の電池が望ま
れている。

【０００３】そこで、ニッケル−カドミウム電池やニッ
ケル−水素電池のような二次電池をモジュール化したパ
ック電池が広く用いられてきた。二次電池は充放電する
ことによって繰り返し使用できるし、また複数本組み合
わせれば、簡単に高電圧や高容量の電源を得ることがで
きる。さらに、組み合わせる際に、その形状を電気機器
の電池装着部の形状に合わせることによって、その機器
に適したパック電池を構成することができる。

【０００４】また、最近では、ニッケル−カドミウム電
池よりもさらに高エネルギー密度を持ったリチウムイオ
ン電池が開発されている。しかしながら、リチウムイオ
ン電池は、過充電や過放電を行うと劣化を招きやすいこ
とから、過充電や過放電を防止する保護回路が必要とさ
れている。

【０００５】従って、リチウムイオン電池を内蔵する電
池モジュールは、保護回路を構成したプリント基板等
を、電池と一緒に収納している。

【０００６】以上の事柄を説明するものとしては、特開
平０８−３２９９１３号公報に詳細に述べられており、
図４および図５を参照して説明する。１０は箱型の本体
ケース、１１は蓋である。この本体ケース１０と蓋１１
とでパック電池の外形が構成されている。本体ケース１
０は、蓋１１を装着する部分に段差部１２を形成してお
り、ここに蓋１１が装着されることによって、本体ケー
ス１０の端面と蓋１１とがフラットになってきれいな直
方体の外形が完成する。

【０００７】本体ケース１０の短手方向の側面板には一
対の端子窓１３が開孔し、長手方向の側面板にはリブ１
４が設けられている。そして、本体ケース１０の四隅の
内、前記リブ１４が設けられた側面板側の二隅は、逆収
納防止部１５が形成されている。残りの二隅はほぼ直角
のコーナーになっている。

【０００８】２０は角型のリチウムイオン電池である。
この電池２０は角型の外装缶２１に電極部２２が突出し
た外形となっている。電極部２２は負極（または正極で
も良い）で、外装缶２１は全て正極（または負極でも良
い）となっている。２３は絶縁紙で、電極部２２が露出
するように孔が開けられている。絶縁紙２３は両面テー
プ等によって電池２０に固定されている。この絶縁紙２
３は後述するリード板４２を電極部２２に溶接した際に
リード板４２と外装缶２１とが接触してショートするこ
とを防止する。

【０００９】３０は第１のプリント基板、３１は第２の
プリント基板である。２枚のプリント基板３０、３１は
ともに細長い板状であり、第１のプリント基板３０の端
部領域３２を除いた中央部分に回路素子３３が実装され
ている。回路素子３３は背の高い素子や背の低い素子が
入り混じって、各素子間にはわずかなスペースがある。
なお、回路素子３３は前記リチウムイオン電池２０と接
続されて、過充電や過放電から電池を守る保護回路を構
成している。

【００１０】３５は温度変化に応じて抵抗値が変化する
サーミスタであり、電池２０と直列に接続されることに
よって電池２０に過大電流が流れることを防止してい
る。サーミスタ３５は絶縁紙３６によって電池の外装缶
２１との絶縁が保たれている。絶縁紙３６は両面テープ
によってサーミスタ３５に固定されている。

【００１１】また、両基板３０、３１や、サーミスタ３
５及び絶縁紙３６の幅は、電池２０の厚みと同一となっ
ており、両基板３０、３１やサーミスタ３５を電池２０
に沿わせたときに、電池２０の厚みからはみでないよう
になっている。従って、前記本体ケース１０の厚みの内
寸はほぼ電池２０の厚みと同一であって、それ以上厚く
しなくても良い。

【００１２】４０は第１のリード板、４１は第２のリー
ド板である。４２は前記電極部２２と前記サーミスタ３
５とを接続するリード板である。第１のリード板４０
は、第１のプリント基板３０と第２のプリント基板３１
とを連結している。第２のリード板４１は、第２のプリ
ント基板３１と電池の外装缶２１とを連結している。こ
れらのリード板によって、前記サーミスタ３５及び第１
のプリント基板３０とが、電池２０の長手方向の側面に
沿って配置され、第２のプリント基板３１が短手方向の
側面に沿って配置される。そして第２のリード板４１が
さらに折れ曲がって前記第１のプリント基板３０と対向
する側の外装缶２１に接続される。

【００１３】また、リード板４１は、サーミスタ３５、
第１のプリント基板３０、第２のプリント基板３１を介
して、電池の外装缶２１と電気接続される。一方、リー
ド板４２は外装缶とは異なる電極部２２と電気接続され
る。

【００１４】ここで、プリント基板（以下回路素子を実
装するため実装基板と呼ぶ。）は、２枚でその回路が構
成されているが、一枚でも良い。この実装基板を図３で
模式的に示す。符号５０が実装基板で、この上に形成さ
れたＣｕパターン５１、５２、５３が形成されている。
このＣｕパターンから成る電極５１には、チップコンデ
ンサやチップ抵抗５４が、電極５２にはＩＣチップや半
導体ディスクリート素子等の能動素子５５等が実装さ
れ、電気的に接続されている。当然前述したように充放
電等の保護回路がこれで構成されている。また電極５３
は、回路の中のモニターしたい部分から延在されている
Ｃｕ配線であり、ここには酸化防止に半田が形成されて
いる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池と
してリチウム電池を採用すると、最大のメリットである
エネルギー密度が高く、高電圧が確保できるため携帯電
話やノート型パソコン等幅広く採用されるが、逆に安全
性に問題があることが知られている。

【００１６】特に携帯機器等で採用される場合、水たま
りの中に落としたり、水がこの上にこぼれたりする機会
は非常に多く、耐湿強化のために、図３の様に保護樹脂
５６を被着していた。

【００１７】しかしこの保護樹脂５６は、被着時はある
程度の流動性を有し、前記モニター電極５３の上に樹脂
が流れてしまう問題があった。

【００１８】このモニター電極５３の上に樹脂が流れな
いようにするには、左右に示した素子５４、５５を覆う
保護樹脂５６の様に、山のように形成された部分がある
と更に流動性が増したりするため、山の高さが低い部
分、素子が近くに配置されていない部分に配置する等
の、モニター電極５３の位置に工夫が必要である問題も
あった。

【００１９】更には、この保護樹脂を人手で、あるいは
自動ディスペンサで塗布するにしても、このモニター電
極の上面に樹脂がのらないようにするには、時間と精度
が必要となり、コストアップになる問題も生じた。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題に
鑑みてなされ、モニターとなる配線パターン上の一部
に、前記保護樹脂でカバーされない露出部を設けること
で解決するものである。

【００２１】樹脂は、流動性を有するため、モニター部
にピン等の当接手段を設け、この樹脂の流動性が実質無
くなった時点で、このピンを取り除く。その結果、モニ
ター部上には、ピンを抜いた樹脂の除去部分が形成さ
れ、ここにプローブを当接して回路のモニターが可能と
なる。

【００２２】

【発明の実施の形態】まず図２を参照して本発明のポイ
ントを説明する。図２は、図３と実質同一であり、異な
る所は、符号５７で示すように除去領域（モニター部）
５７が設けられている点である。尚他は、図３で用いた
符号を用いる。

【００２３】つまりこの除去領域５７は、図６に示すピ
ンＰをモニター部５３に予め当接しておき、当接状態で
前記保護樹脂を塗布する。そしてこの保護樹脂の流動性
が実質無くなり、モニター部５３に保護樹脂が流れ無く
なった後に、前記ピンＰを上方に引き抜く。その結果、
図２のような樹脂の除去領域が形成され、後の回路モニ
ターが可能となる。

【００２４】またモニター部５３上には、半田が盛られ
る場合もある。半田は、図３の様に有る程度丸みを有す
る。そのためピンＰは、半田の頭部に当接し、それ以外
は薄い厚みの保護樹脂がカバーされる場合もある。しか
しプローブの機械的強度が高いため、プローブ時にこの
樹脂を貫いて回路測定が可能である。

【００２５】従って、組立の際、組立後に、除去領域に
露出しているモニター部を活用し、回路のチェックが可
能となる。

【００２６】では実際の実装基板５０を説明する。電池
は角型で説明するが、円柱形もある。まず図４を参照す
る。角型の外装缶２１に電極部２２が突出した外形で、
電極部２２は、負極（または正極）で、外装缶２１は、
全て正極（または負極）と成っている。そしてこの外装
缶２１の表面（ここでは外装缶と電池の間または本体ケ
ースの表面に実装される場合もある。）には、図１で示
す実装基板５０が、プリント基板、セラミック基板、金
属基板またはフレキシブル基板等で装着され、この実装
基板５０から延在されたＮｉより成るリード板７１、７
２が図４の外装缶２１や電極部２２とスポットウェルダ
等で溶接されている。

【００２７】では、図１を参照して前記リード板７１、
７２が取り付けられた実装基板５０について説明する。
まず実装基板５０は、プリント基板、セラミック基板お
よびフレキシブルシートの様に材質自身が絶縁材料が好
ましい。しかし外装缶と実装基板との間に絶縁シートが
介在されていれば金属基板でも良い。金属基板の場合、
金属基板自身が外部からのノイズをシールドするため、
実装面と外装缶とか対面し、裏面が外部雰囲気に対して
表向きになるように配置すると、その効果は大となる。
また金属基板は、この上に実装される回路に大電流が流
れ発熱しても、放熱基板やヒートシンクとして働き、発
火防止にも効果を奏する。

【００２８】以上、これらの実装基板５０上には、銅箔
によるパターン５３、７０、７３（配線、半田パッド、
ボンディングパッド等で、回路素子５４、５５と接続さ
れるパターンは省略した。）が形成され、この上には、
能動素子（ここではＩＣやディスクリート等の半導体素
子）５５、受動素子（ここではチップコンデンサ、チッ
プ抵抗等）５４が電気的に接続されている。そしてこれ
らにより、過充電や過放電から電池を守る保護回路を構
成している。

【００２９】またこの実装基板５０の周囲では、Ｎｉの
リード板７１、７２がパッド電極７３に半田を介して接
続されている。

【００３０】本発明の特徴となるモニター部５７は、実
装基板の回路のモニターすべき点から延在された配線が
延在されている。そしてこの上には、Ｃｕ箔パターンの
酸化防止とプローブのコンタクト性向上を兼ねて、半田
や銀ペースト等が形成されている場合もある。

【００３１】点線で示す７４は、塗布された保護樹脂を
示すもので、回路素子は、実装基板の上に一群となって
形成され、この中にモニター部５７が配置されている。

【００３２】この様な形状をディスペンサを用いて形成
する場合は、以下のようにするのが好ましい。

【００３３】図１のような実装基板５０は、例えば４枚
取りの大板に形成され、保護樹脂の塗布、固化の後にカ
ットされて個別部品となる。

【００３４】つまり大板の状態で実装基板５０に、回路
素子５４、５５、リード板７１、７２を取り付ける。そ
して図７に示すピンＰが取り付けられた治具８０を用
い、この治具８０に装着されたピンＰをモニター部５３
に当接する。

【００３５】そして当接させた状態で、ディスペンサー
から保護樹脂を塗布し、保護樹脂の流動性が実質無くな
った時点で、治具８０を引き抜き、樹脂の除去領域を形
成する。

【００３６】ここで保護樹脂と当接するピンＰは、保護
樹脂からの離脱を考慮してテフロン型の材質で形成され
ている。また図７に示すように、枠にピンＰが組み込ま
れた構成とし、空いた空間から簡単に樹脂が塗布できる
構成になっている。

【００３７】以上完成された実装基板が外装缶に取り付
けられた電池は、必要により本体ケースに実装されて蓋
がはめられ、電池モジュールとなる。

【００３８】本実施例は、保護樹脂が実装基板の一部に
被覆されているが、回路素子やリード板の支持・保護を
考えると保護樹脂が実装基板全面に被覆されても良い。
この場合、ピンを引き抜く以外に、エッチングしたり、
ドリル等で機械的に取り除いても良い。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、ピンをモニター部に当
接し、保護樹脂が硬化してからこのピンを取り除いた構
成にしてあるため、モニター部上への保護樹脂形成を抑
制でき、モニター部で測定が可能となる。

【００４０】また本モジュールに於いて、モニター部が
保護樹脂から突出することが無いため、モジュールサイ
ズに制限を与えることがない。

【００４１】またピンをテフロン系の樹脂で形成しする
ため、簡単に離脱でき、また図７のような枠形状である
ため、自動のディスペンサでその空き空間に塗布でき
る。従って製造工程が簡略化でき、その組立時間も短縮
できるので大幅にコストを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池モジュールに組み込まれる実装基
板の図である。

【図２】図１の実装基板を模式的に説明する図である。

【図３】従来の実装基板を模式的に説明する図である。

【図４】従来の電池の組立図である。

【図５】電池を本体ケースに実装した際の図である。

【図６】モニター部の樹脂除去方法を説明する図であ
る。

【図７】ピンが取り付けられた治具を説明する図であ
る。

【符号の説明】

５０ 実装基板 ５４、５５ 回路素子 ５７ モニター部（保護樹脂除去領域） ５６ 保護樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H020 AA04 AS04 AS13 BB01 CC02 CC13 CC37 CC41 CV01 DD02 DD12 DD20 EE06 5H030 AA03 AA04 AA10 AS05 AS11 FF41

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラス電極とマイナス電極を有する電池
   と、 前記電池を収納する本体ケースと、 前記本体ケース内に取り付けられる前記電池用の回路が
   表面に構成された実装基板と、 前記実装基板に実装された回路素子の電極を少なくとも
   被覆する保護樹脂とを有する電池モジュールに於いて、 前記実装基板には、前記回路のモニター点から延在され
   る配線パターンが設けられ、この配線パターン上の一部
   には、前記保護樹脂でカバーされない露出部が設けら
   れ、前記露出部をモニター部とする事を特徴とした電池
   モジュール。
2. 【請求項２】 本体ケース内に取り付けられる電池用の
   回路が表面に構成され、前記回路のモニター点から延在
   される配線パターンが設けられた実装基板を用意し、 前記配線パターンのモニター部をピンで当接し、前記実
   装基板を保護樹脂でカバーし、 前記保護樹脂の流動性が実質無くなった後に前記ピンを
   取り除き、前記当接部をモニター部とする事を特徴とし
   た電池モジュールの製造方法。
3. 【請求項３】 前記ピンは、テフロン系の樹脂で成る請
   求項２記載の電池モジュールの製造方法。
4. 【請求項４】 前記保護樹脂は、前記実装基板を全面封
   止する請求項２に記載の電池モジュールの製造方法。