JP2000011973A

JP2000011973A - 電池

Info

Publication number: JP2000011973A
Application number: JP10172790A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Toyooka; 伸一豊岡
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2000-01-14

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。しかし外装缶や電極とリ
ード板が溶接により取り付けられる際、折り曲げるた
め、リード板のピーリング強度を増強しなければならな
かった。【解決手段】実装基板５１のパッド電極５５に対応
するリード板５０には、複数の凹み部５７を設け、半田
の厚みを制御するとともに、ピリーング強度を増強して
いる。特に、矢印Ｅで示した、ピーリングの際支点とな
る部分は、半田が厚く付くように凹み部の深さを厚くす
ることで、更にピーリング強度を向上させることができ
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、電池に関するも
のであり、電池に実装される充放電回路等の誤動作を防
止する基板に取り付けられるリード板の改良に関するも
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複数本組み合わせた
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
合わせることによって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パ
ック電池は、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た。

【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７および図８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。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２３は後述するリード板４２を電極部２
２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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】

【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。

【００１４】特に充放電時が問題であり、リード板の機
械的強度も充分高い必要がある。また、リード板４１、
４２は、外装缶２１や電極キャップ２２とスポットウェ
ルダーで溶接されるため、Ｎｉで構成されていた。しか
しＮｉは、半田との濡れ性が悪く、Ｎｉリードとパッド
電極間の半田量もコントロールしにくいため、この接合
部の剥離強度はばらつきが大きく、非常に弱いものが発
生する問題があった。

【００１５】

【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、第１に、パッド電極に対応するリード板
には、複数の凹み部が設けられ、パッド電極とリード板
との間に隙間を設ける事で解決するものである。

【００１６】第２に、凹み部の底部は、少なくとも３点
でパッド電極の面を支持することで解決するものであ
る。

【００１７】第３に、リード板は、実装基板の側辺上で
は厚く、前記実装基板上に位置する端部では薄い間隔で
配置されるように凹み部を設けることで解決するもので
ある

【００１８】。

【実施例】本発明は、図７と同様に、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の表面には、
プリント基板３１、３１、セラミック基板、金属基板ま
たはフレキシブル基板等の実装基板が装着され、この実
装基板から延在されたＮｉより成るリード板が前述した
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。

【００１９】では、図１を参照して前記リード板５０が
取り付けられた実装基板５１について説明する。まず実
装基板５１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熱が発生して
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。

【００２０】以上、これらの実装基板５１上には、銅箔
によるパターン５２（配線、半田パッド、ボンディング
パッド等）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）５３、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。

【００２１】またこの実装基板５１の周囲では、Ｎｉの
リード板５０がパッド電極５５に半田５６を介して接続
されている。

【００２２】本発明の特徴は、Ｎｉのリード板５０に複
数の凹み部５７を設けることにある。

【００２３】以下、凹み部５７を設ける理由を述べる。
つまりリード板５０は、図７に示すように折り曲げを必
要とし、図２、図３に示す矢印Ｙの方向のピーリング強
度が必要となる。そのため、図９に示す実験を行った。
半田をのせるパッド電極のサイズを４ｍｍ×４ｍｍと
し、リード板のサイズを４ｍｍ×４０ｍｍ、厚みは０．
１５ｍｍとした。そして図２の様にリード板とパッド電
極が平行になる傾き無しのタイプ、図９の左下のように
右下がりの半田固着をした傾きＡのタイプおよび図９の
右下のように左下がりの傾きＢのタイプの３種類で実験
した。半田の量は、ここでは半田のショット数で制御
し、１ショットにつき２．９ｍｇである。Ｎｉリード
は、前処理無しで、引っ張り方向は、９０度垂直方向、
引っ張り速度は３０ｍｍ／ｍｉｎ、測定温度は約２０度
である。

【００２４】図９の表に於いて、傾き無しのタイプ左か
ら四つまでは、ショット数が増加するほどピーリング強
度が増加している。つまり半田の量が増えて行くに従い
ピーリング強度が高くなっている。また傾きＡよりも傾
きＢの方が、約倍の強度を有している。

【００２５】また数字の後のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは、破
壊モードを示し、ａは、Ｎｉと半田の間で、ｂは半田
で、ｃは半田とパッド電極（ランド）の間で、ｄは、パ
ッドとガラスエポキシ基板の間で、ｅは、ガラスエポキ
シ基板が破壊していることを示す。

【００２６】以上の実験結果により、二つのことが言え
る。

【００２７】半田の量が増加するとピーリング強度が
増加する。

【００２８】剥がす際、支点となる半田の部分が厚けれ
ば、支点に集中する応力が分散されるのであろう。

【００２９】傾きＢにすることで、ピーリング強度を
増加できる。、ここでは図２の実装基板の端部（短辺
Ｂ、Ｃ）に対応する部分、つまり図２の矢印Ｅで示す部
分の半田を、矢印Ｄで示す部分の半田量よりも多くす
る。しかし半田の量が多ければよいものでもない。例え
ば図２、図３の場合は、素子が実装されているために、
それほど半田厚に規制はないが、図６の場合は、この実
装基板の厚み（符号Ｈ）が半田の量に影響される。その
ため、ケース１０と外装缶２１との間に実装基板が配置
できない場合も生ずる。

【００３０】つまり図１のリード板５０に於いて、半田
を盛るパッド電極５５に対応する部分に凹み部を少なく
とも３点設け、この凹み部５７の深さを調整することで
半田厚を調整すれば、所定の強度を得ると同時に、実装
基板のサイズＨもコントロールすることができる。

【００３１】また図３の場合は、実装基板に向かって配
置された端部側（符号Ｄ）の凹み部５７ａの深さを浅
く、実装基板の短辺側辺上の近傍に配置された凹み部５
７ｂを深く形成することで、傾きも半田の量も調整で
き、ピーリング強度を増強できる。

【００３２】更にリード板の間隔と厚みを制御するため
のパターンとして、図４の凹み部５７のように縦長二本
（または横長二本）で細長く形成しても良い。当然５７
ｂを深くすれば、図３の斜めはが可能である。また図
５は、バッド電極の各部に配置された４つの凹み部で支
持するものである。

【００３３】以上、実装基板の表、または裏に配置され
たパッド電極５５の上に半田クリーム等で半田を盛り、
実装基板のパッド電極とリード板を重ね、熱を加えて溶
融する。(特にリ−ド板のマウント時、または溶融時に
加圧すれば、)凹み部(凸部)が設けられているため、半
田は所定の厚みに制御でき、所定のピーリング強度でバ
ラツキの少ないものを実現できる。

【００３４】本発明では、前記加圧の必要性は、問題で
はないが、加圧した方が溶融時のリード板のズレ、浮き
を防止できる。

【００３５】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、製品となる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、第１に、パッド電極に
対応するリード板には、複数の凹み部が設けられ、パッ
ド電極とリード板との間には凸部により隙間を設ける事
ができるので、半田の厚みを制御でき、ピーリング強度
の向上、実装基板の厚みの制御が可能となる。

【００３７】第２に、凹み部の底部は、少なくとも３点
でパッド電極の面を支持することで、半田溶融時に加圧
しても、リード板が安定状態で固着可能となる。

【００３８】第３に、リード板は、実装基板の側辺上で
は厚く、前記実装基板上に位置する端部では薄い間隔で
配置されるように凹み部を設けることで、リード板の平
行配置よりも更に強度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池に取り付けられる実装基板の図で
ある。

【図２】図１の実装基板とリード板の関係を説明する図
である。

【図３】図１の実装基板とリード板の関係を説明する図
である。

【図４】図１の実装基板とリード板の関係を説明する図
である。

【図５】図１の実装基板とリード板の関係を説明する図
である。

【図６】図１の実装基板とリード板の関係を説明する図
である。

【図７】従来の電池の組立図である。

【図８】電池を本体ケースに実装した際の図である。

【図９】リード板のピーリング実験結果を説明する図で
ある。

【符号の説明】

５０Ｎｉリード板５１実装基板５２導電パターン５３能動素子５４受動素子５５パッド電極５６半田５７凹み部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】極性を持つ突出した電極部と、前記電極部とは極性の異なる電極となる角型の外装缶
と、前記外装缶の表面に配置され、前記電池用の回路が表面
に構成された実装基板と、この実装基板表面（または実装基板裏面）の周囲に設け
られた半田付着が可能なパッド電極と、前記パッド電極に半田を介して接続されたリード板とを
有する電池に於いて、前記パッド電極に対応する前記リード板には、複数の凹
み部が設けられ、前記パッド電極と前記リード板との間
に隙間が設けられていることを特徴とした電池。
【請求項２】前記凹み部の底部は、少なくとも３点で
前記パッド電極の面を支持しされる請求項２記載の電
池。
【請求項３】極性を持つ突出した電極部と、前記電極部とは極性の異なる電極となる角型の外装缶
と、前記外装缶の表面に配置され、前記電池用の回路が表面
に構成された実装基板と、この実装基板表面（または実装基板裏面）の周囲に設け
られた半田付着が可能なパッド電極と、前記パッド電極に半田を介して接続されたリード板とを
有する電池に於いて、前記リード板は、実装基板の側辺上では厚く、前記実装
基板上に位置する端部では薄い間隔で配置されるように
凹み部が設けられ、この間に半田が固着される事を特徴
とした電池。