JP2004303618A

JP2004303618A - 端子構造及び二次電池保護回路

Info

Publication number: JP2004303618A
Application number: JP2003096345A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Miyamoto; 欣明宮本
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】基板上の銅箔（ランド）に半田付けされる端子の取り付け強度の向上、並びに該端子を用いた二次電池保護回路の提供。
【解決手段】保護回路基板１と半田付けされる端子１０の端子構造において、該基板１と半田付けされる半田付け部１３に、穴部１０ａを有する。リフロー炉による加熱によって溶融した半田めっき１４及び半田クリーム１５が凹状端面１０ｈ及び円形の穴部１０ａの内側になじみ、広がり断面形路三角形状を呈して付着する。更に、この半田は冷却工程により硬化してフィレット５及び７を形成する。
【効果】フィレット７により端子１０の自由端を上方へ動かすときに発生する剥離に対して強度を増すことができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回路基板の端子構造及び二次電池保護回路に係り、特に基板に半田付けされる端子の取り付け強度の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の、携帯電話をはじめとする携帯端末装置は、その駆動源として電池パックを搭載している。
【０００３】
図７は電池パックの分解斜視図を示す。
【０００４】
電池パック２は主に、電池本体２０、保護回路基板１、ケース蓋２１、ケース２３から構成されている。
【０００５】
電池本体２０は、例えば、リチウムイオン蓄電池から構成されている。保護回路基板１は、電池本体２０とここでは図示しない外部端子との間に接続されており、充電時及び放電時の電池本体２０の電圧を監視して、電池本体２０の充放電を制御し、電池本体２０の保護を行うための回路が搭載され、電池本体２０とは端子板１０により接続されている。端子板１０の一端は、電池本体２０にスポット溶接され、他端は保護回路基板１に半田付けされている。
【０００６】
保護回路基板１は、例えば、多層プリント配線基板から構成されており、封止されたＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）チップなどの電子部品４２を搭載し、端子板１０が半田付けされている。保護回路基板１はこの状態で、電池パック２の組み立て先に提供される。
【０００７】
組み立て先では、提供された保護回路基板１と電池本体２０との接続を行うための端子板１０の一端をスポット溶接する。端子板１０の一端は、矢印Ａ、Ｂ方向に示すように折曲されつつ、多端が電池本体２０にスポット溶接される。
【０００８】
従来の保護回路基板における端子板、例えばニッケル板の取付け機構の一例を図８、９に示す。同図中、図７と同一構成部分には同一符号を付しその説明は省略する。
【０００９】
図９は、接着前の保護回路基板１及び端子１０を示す。保護回路基板１の長手方向端側の略中央に、銅箔（以下ランドという）１２、該ランド１２の表面にあらかじめ塗布された半田クリーム１５、こちらもあらかじめ端子１０の表面に施された半田めっき１４、端子１０の順で積層されている。
【００１０】
端子板１０と前記ランド１２に挟まれた半田めっき及び半田クリームはリフローによって溶融され前記端子１０の端面になじみ、広がりに断面形略三角形状を呈して付着する。この三角形状の半田が冷却されて後述するフィレットとなる。
【００１１】
図１０（Ａ）は硬化後の保護回路基板１及び端子板１０の平面図を、図１０（Ｂ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図を、図１１は図１０（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図を示す。他端については同一の取り付け機構であるため図を省略した。
【００１２】
端子板１０の一端１０ｇは保護回路基板１の長手方向と垂直な端面の略中央と半田により固定されており、端子板１０の他端は電池本体２０と接続されるため自由端となっている。前記半田は、リフローによる加熱後、保護回路基板側端面になじみ、冷却工程により硬化して、端面１０ｇにフィレット５を形成する。剥離強度を向上させるためには、該フィレット５を形成することが有効であるとされている。
【００１３】
図１２は図１０の変形例であり、凹状の端面形状としたものを示す。図１２（Ｂ）は、同図（Ａ）のＥ‐Ｅ線断面図を示す。保護回路基板側端面に凹状の端面１０ｈを有する端子１０が、保護回路基板の長手方向と垂直な端面の略中央と半田により固定されており、端子板１０の他端は電池本体２０と接続されるため自由端となっている。
【００１４】
端子板１０の端面１０ｈを凹状に形成したことに伴い、リフローにより加熱された半田が、保護回路基板側端面１０ｈになじみ、冷却工程により硬化して、凹状部分にフィレット５が形成される。端面を凹状とすることでフィレット５が形成される部分が増大し、端面１０ｇよりも剥離強度が増している。また、図１３に示すように、ランド１２に突起部１２ａを形成して、フィレットが形成される部分を増すことが考えられた（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
【特許文献】
特開平２００２−２６４９８（図１）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前記図７における上記従来の保護回路基板１における端子１０の取り付け機構は、保護回路基板１と電池本体２０との接続を行うために端子板１０の一端を、矢印Ａ、Ｂ方向に示すように折曲される際、端子板１０が半田付け部１３から剥離することがあった。
【００１７】
前述のとおり、剥離強度を向上させるためには、端子１０の保護回路基板側端面にフィレット５を形成することが有効であるとされていたため、図１２に示す例えば凹状の端面形状の端子１０ｈや、図１３に示すようにランドに突起部１２ａを用い、形成されるフィレット部を増大することが考えられた。しかしながら、フィレット５を形成する部分の増大により剥離強度が増すものの、なお、端子板１０の折曲等により、半田付け部が剥離するという問題があった。これは、図１０において、フィレット５の形成面が端子１０の保護回路基板側端面に向かっている（方向Ｘ）ため、図１０（Ｂ）において、端子１０の自由端を上方へ動かした場合（Ｃ）、ランド１２及び端子１０が剥離するためである。
【００１８】
なお、端子１０の保護回路基板側の端側を上方に動かして端子１０を剥離させる力（Ｄ）は、フィレット５が存在するため働かない。
【００１９】
また、前記半田めっき及び半田クリームがリフローによって溶融され前記端子１０の端面になじみ広がる過程において、凹状の端面１０ｈを取り囲む液状化した半田による不均一な圧力や、半田の冷却、硬化時に前記端子の位置がずれる可能性があり、より位置ずれしにくい端子の取り付け機構が求められていた。
【００２０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、取付け強度の高い端子構造及び回路保護基板、位置ずれしにくい端子の取り付け機構を提供することができる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板（１）と半田付けされる端子（１０）の端子構造において、前記回路保護基板（１）と半田付けされる半田付け部（１３）に、穴部（１０ａ）又は切り欠き部（１０ｂ）を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、該穴部（１０ａ）又は切り欠き部（１０ｄ）の内側にフィレット（５）が形成され、端子（１０）の自由端に向く側にフィレット（７）が形成される。この方向にフィレットが形成されると、基板側端面（１０ｇ）に形成されるフィレット（５）よりも、端子の屈曲、変形などに関し剥離強度が向上する。
【００２３】
また、前記半田めっき（１４）及び半田クリーム（１５）がリフローによって溶融されなじみ広がる過程において、溶融した半田が穴部（１０ａ）又は切り欠き部（１０ｄ）に流れ込むため、半田付け部（１３）を囲む溶融した半田からうける不均一な圧力が吸収され、端子（１０）の位置ずれが縮小する。
【００２４】
前記凹状端面１０ｈと同時に、穴部（１０ａ）又は切り欠き部（１０ｂ）を有することでフィレット（５）が増大するため、端子の屈曲、変形などに関し剥離強度が向上する。
【００２５】
また、端子（１０）の半田付け部（１３）に切り欠き部（１０ｄ）を設けると、切り欠き部に応力が集中しやすくなるため端子の屈曲等に対し切り欠き部（１０ｄ）で屈曲しやすくなり、結果剥離しにくくなる。
【００２６】
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲が限定されるものではない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
〔第１実施例〕
図１（Ａ）は、本発明の第１実施例の形態として半田付け部（１３）に円形の穴部（くりぬき部）を設けた基板及び端子の平面図を示す。なお、図１２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施例の端子１０は、保護回路基板側の半田付け部の略中央に円形の穴部１０ａを備える。
【００２８】
図２は、接着前のプリント基板１及び端子１０の側面図を、図１（Ｂ）は接着後の図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図を示す。なお、図１（Ｂ）においては硬化後に端子１０とランド１２間に介在し残留する半田は省略した。また、同図中、図９及び図１０と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２９】
本実施例では、リフロー炉による加熱によって溶融した半田めっき１４及び半田クリーム１５が端子１０の端面１０ｈ及び円形の穴部１０ａの内側になじみ、広がり断面形略三角形状を呈して付着する。更に、該半田は、前記加熱後の冷却工程により硬化してフィレット５及び７を形成する。
【００３０】
本実施例では、前記端子１０の自由端に向く端面にフィレット７が形成される点に特徴がある。これにより、端子１０の自由端を上方へ動かすときに発生する剥離に対して強度を増すことができる。
【００３１】
なお、フィレット７は正確に端子１０の自由端に向く端面に形成されていなくても剥離強度の向上が期待できる。
【００３２】
また、本実施例によれば、前記半田めっき１４及び半田クリーム１５がリフローによって溶融されなじみ広がる過程において、溶融した半田が穴部１０ａに流れ込むため、半田付け部１３を囲む溶融した半田からうける不均一な圧力が吸収され、端子１０の位置ずれが縮小する。
【００３３】
本実施例に関しては、種々の変形例が考案できる。
【００３４】
図３（Ａ）は、保護回路基板側に長方形の穴部１０ｂを備えた端子１０である。
【００３５】
本変形例では、前記端子１０の自由端に向く側にフィレット７が形成される。自由端に向くフィレット７は、端子１０を上方へ動かすことにより発生する剥離に対し強度を増加させる。
【００３６】
図３（Ｂ）は、保護回路基板側に楕円形状の穴部１０ｃを備えた端子１０の平面図を示す。
【００３７】
本変形例では、前記端子１０の自由端に向く側にフィレット７が形成される。自由端に向く側のフィレットは剥離強度を向上させることができる。また、長方形状とした穴部１０ｂでは、端子の屈曲、変形などに関し、長方形が有する４つの角部に応力が集中する恐れがあるが、本変形例の楕円形状の穴部１０ｃでは応力の集中が軽減できる。
【００３８】
なお、本変形例は、穴部の形状として長方形状、楕円形状に限られるものではなく、多角形状、星型形状などでも良い。
【００３９】
〔第２実施例〕
図４（Ａ）は、本発明の第２実施例の平面図、同（Ｂ）は本発明の第２実施例の図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図を示す。なお、図４（Ｂ）においては硬化後に端子１０とランド１２間に介在し残留する半田は省略した。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４０】
本実施例では、端子１０が保護回路基板側の半田付け部１３に切り欠き部１０ｄを備える点で第１実施例と異なる。
【００４１】
リフロー炉による加熱によって溶融した半田めっき１４及び半田クリーム１５が端子１０の切り欠き部１０ｄの内側になじみ、広がり断面形略三角形状を呈して付着する。更に、該半田は、前記加熱後の冷却工程により硬化してフィレット７を形成する。
【００４２】
第１実施例で前述したとおり、端子１０の自由端に向く方向にフィレット７が形成されると、保護回路基板側端面１０ｇに形成されるフィレット５よりも、端子の屈曲、変形などに関し、剥離強度が確保される。なお、フィレット７が正確に端子１０の自由端に向く方向でなくても剥離強度の向上が期待できる。
【００４３】
また、本実施例によれば、前記半田めっき１４及び半田クリーム１５がリフローによって溶融されなじみ広がる過程において、溶融した半田が切り欠き部１０ｄに流れ込むため、半田付け部１３を囲む溶融した半田からうける不均一な圧力が吸収され、端子１０の位置ずれが縮小する。
【００４４】
また、該実施例では切り欠き部に応力が集中しやすくなるため端子の屈曲等に対し切り欠き部で屈曲しやすくなり、その結果、剥離しにくくなるという特徴がある。
【００４５】
本実施例に関しては、種々の変形例が考案できる。
【００４６】
図５（Ａ）は、保護回路基板側の半田付け部１３に矩形の切り欠き部１０ｅを備えた端子１０の平面図である。
【００４７】
本変形例では、前記端子１０の自由端に向く側にフィレット７が形成されるが、自由端に向くフィレット７は、剥離強度を向上させることができる。
【００４８】
図５（Ｂ）は、保護回路基板側の半田付け部１３にＵ字形乃至半楕円形状の切り欠き部１０ｆを備えた端子１０の平面図である。
【００４９】
本変形例では、前記端子１０の自由端に向く側にフィレット７が形成されるが、自由端に向く側のフィレットは、剥離強度を向上させることができる。また、矩形状とした切り欠き部１０ｅでは、端子の屈曲、変形などに関し、矩形が有する角部に応力が集中する恐れがあるが、本変形例では応力の集中が軽減できるため、端子１０の破断の恐れが軽減できる。
【００５０】
図５（Ｃ）は、保護回路基板側の半田付け部１３に切り欠き部を二対備えた端子１０の平面図である。
【００５１】
本変形例では、前記端子１０の自由端に向く側にフィレット７が形成されるとともに、形成されるフィレット部分が増大し剥離強度が増す。同時に屈曲性が向上するという特徴がある。また二対の切り欠き部のうち、基板側端面に近い切り欠き部にフィレット７を形成しもう一方の切り欠き部を簡略化した形状、例えば切り込みにするなどの変形例も考えられる。該実施例では製造行程を簡易化する効果がある。
【００５２】
なお、本変形例は、切り欠き部の形状としてＶ字乃至三角形状、Ｕ字乃至半楕円形状に限られるものではなく、多角形状などでも良い。
【００５３】
〔第３実施例〕
図６は、本発明の第３実施例の平面図を示す。なお、同図中、図５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５４】
本実施例では、保護回路基板側の半田付け部１３に穴部１０ａとともに切り欠き部１０ｂを備える点で第１、２実施例と異なる。
【００５５】
前述の通り、端子１０の自由端に向く側にフィレット７が形成されることで、保護回路基板側端面１０ｇに形成されるフィレット５よりも、端子の屈曲、変形などに関し、剥離強度が確保される。また、穴部のみ又は切り欠き部のみの形状よりも形成されるフィレット５及び７を増大できるので、第１、２実施例よりも剥離強度を向上させることができる。
【００５６】
また、本実施例によれば、前記半田めっき１４及び半田クリーム１５がリフローによって溶融されなじみ広がる過程において、溶融した半田が穴部及び切り欠き部に流れ込むため、半田付け部１３を囲む溶融した半田からうける不均一な圧力が吸収され、端子１０の位置ずれが縮小する。
【００５７】
また、本実施例では切り欠き部に応力が集中しやすくなるため端子の屈曲等に対し切り欠き部で屈曲しやすくなり、結果剥離しにくくなるという特徴がある。
【００５８】
なお、本実施例においても、穴部の形状として、長方形状、楕円形状、多角形状、星型形状などでも良く、切り欠き部の形状として、Ｖ字乃至三角形状、Ｕ字乃至半楕円形状、多角形状などでも良い。
【００５９】
而して、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、取り付け強度の高い端子構造及び二次電池保護回路を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の平面図及び断面図である。
【図２】本発明の第１実施例の側面図である。
【図３】本発明の第１実施例の変形例である端子１０の平面図である。
【図４】本発明の第２実施例の平面図及び断面図である。
【図５】本発明の第２実施例の変形例である端子１０の平面図である。
【図６】本発明の第３実施例である端子１０の平面図である。
【図７】電池パックの分解斜視図である。
【図８】保護回路基板の斜視図である。
【図９】従来発明の側面図である。
【図１０】従来技術の平面図及び断面図である。
【図１１】図１０（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１２】従来技術の平面図及び断面図である。
【図１３】従来技術の平面図である。
【符号の説明】
１プリント基板
２電池パック
５半田付けされる端面に形成されたフィレット
７自由端に向く端面に形成されたフィレット
端子
１０ａ円形状の穴部
１０ｂ四角形状の穴部
１０ｃ楕円形状の穴部
１０ｄ三角形状の切り欠き部
１０ｅ矩形状の切り欠き部
１０ｆ半楕円形状の切り欠き部
１０ｇ端面
１０ｈ凹状の端面
１２ランド
１２ａランドの突起部
１３半田付け部
半田めっき
クリーム半田
２０２次電池本体
２０ａ２次電池の電極
２１電池ケースの蓋
２３電池ケース
４２封止されたＩＣチップ

Claims

基板と半田付けされる端子の端子構造において、
前記基板と半田付けされる半田付け部に、穴部又は切り欠き部を有することを特徴とする端子構造。
前記穴部又は切り欠き部は楕円形状又は多角形状であることを特徴とする請求項１記載の端子構造。
請求項１又は２に記載の端子構造を有する端子を用いて電極と接続された二次電池保護回路。