JP2000106158A

JP2000106158A - 電池およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000106158A
Application number: JP10277995A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Naruse; 俊道成瀬; Sukehito Arai; 祐仁新井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の充放電回路が形成されたプリント基板
を電池と一体で取り付けるもので、このプリント基板に
取り付けられるリード板のズレを防止しする。【解決手段】混成集積回路基板３０に形成されたパッ
ド部１６５にリード板１６１を取り付ける場合、ストッ
パー１６６が設けられて有るので、半田の溶融時に、リ
ード板が移動することがない。

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、特に充放電回路等の誤動作を防止する回路が
実装された混成集積回路基板がケースに収納できるコン
パクト実装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10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14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23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35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35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32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2 1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】

【発明が解決しようとする課題】前述の通り、プリント
基板の取り付けられた電池２０は、本体ケース１０に収
納されるが、小型化が考慮されるため、そのスペースや
サイズはギリギリと成っている。

【００１５】ところが図４に於いて、リード板４２は、
半田が盛られたパッドに固着されるので、パッドサイズ
が大きいと、半田の溶融時にリード板が、例えば矢印の
方向にズレてしまい、本体ケースに収納できない場合が
あった。

【００１６】しかも図６のようにリード板４２がずれる
問題があった。斜線で示す図番５０は、パッド電極５１
の一部が露出するように絶縁樹脂５２がカバーされたパ
ッド部である。半田でリード板４２を付ける場合、矢印
５３で示す方向であるリード板の表面方向に半田が広が
ろうとし、結局リード板４２は、矢印５４の方向に移動
し、下の図のように成る問題があった。特にスリット５
５があると、半田はスリットのない相対的に面積の広い
エリアに広がろうとし、リード板４２は、下の図のよう
にずれる。特にこの状態では、電極キャップ２２と接続
されるリード板４２は、短くなり、接続エリアが狭くな
る問題があった。

【００１７】

【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、パッド部の先端で絶縁性被覆部
の上に設けられた凸状のストッパーを設け、前記ストッ
パーに先端が当接され、前記パッドに設けられた半田に
より固定される前記リードとを有する事で解決するもの
である。

【００１８】図６のように、リードがずれるので、スト
ッパーを設けることで、この移動を防止している。

【００１９】第２に凸状のストッパーを、接着剤で構成
し、硬化されている周辺でリードを当接することで解決
するものである。

【００２０】第３に、電極部または前記外装缶と電気的
に接続されるリード板が半田付けにより固着されるパッ
ド電極と、前記パッド電極の一領域が絶縁性被覆部の開
口部により露出されて形成されるパッド部とを有し、電
池用の回路が実装された混成集積回路基板を用意し、前
記パッド部の先端で前記絶縁性被覆部の上に凸状の接着
剤を塗布し、前記接着剤を硬化して形成される凸状のス
トッパーに先端に当接し、前記パッドに設けられた半田
により前記リードを固定する事で解決するものである。

【００２１】更には、硬化は、半田のリフロー前の予備
加熱で行われることで解決するものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施の形態に
ついて図１を参照して説明する。図１は、従来例で説明
した図４のプリント基板を改良したものである。従っ
て、プリント基板以外は、実質従来例と同一であるた
め、このプリント基板の説明を以下に行い、それ以外は
省略する。

【００２３】図１は、図４の第１のプリント基板３０の
両端にリード板１６０、１６１が半田固定されたもので
ある。このプリント基板３０は、必ずしも樹脂である必
要はなく、表面が絶縁処理された金属基板、セラミック
基板、ガラス基板またはフレキシブル基板でも良く、こ
こでは総称して混成集積回路基板とする。

【００２４】もちろんこれらの混成集積回路基板３０に
は、Ｃｕよりなる配線パターンが貼着されて形成され、
半導体チップ、チップコンデンサ、チップ抵抗等が半田
や銀ペーストで電気的に固定され実装されている。また
半導体チップは、ベアチップでも良く、その際は金属細
線にて接続される。そして混成集積回路基板３０に形成
された回路および／または外部の外付け回路と一緒に、
電池の充放電回路やその保護回路が構成される。

【００２５】符号１６２、１６３は、リード板１６０、
１６１を半田付けするためのパッド電極である。このパ
ッド電極１６２、１６３の一部からは、配線パターン１
６４が延在されており、この配線パターン間に前記回路
の少なくとも一部が構成されている。

【００２６】図１の下側の図面は、パッド電極１６２を
拡大した図である。混成集積回路基板３０は、絶縁処理
のため全面に絶縁性被覆膜Ｆが覆われ、一点鎖線で囲ま
れた領域が露出され、この露出された部分がパッド部１
６５として形成される。

【００２７】ここのパッド部１６５には、半田が印刷さ
れ、ここにリード板１６１が半田で固着されている。し
かしながら、発明が解決しようとする課題で述べたよう
に、リード板１６０がずれるため、本発明の特徴とする
ストッパー１６６を設けている。

【００２８】本構成では、リード板１６０，１６１に
は、スリット１６７が形成されており、このスリットが
設けられているために、リード板１６１が上方へずれる
力が、半田の溶融時に働く。従って、ストッパーを設け
ることで、リード板の移動を防止することが出来る。詳
細は、後述する。ここで混成集積回路基板に形成される
パターンは、混成集積回路基板がセラミック基板なら、
導電ペーストでも良い。つまりここの導電パターンは、
半田付け可能な材料であれば良い。

【００２９】特に、ストッパー１６６は、接着剤で成
り、ディスペンサで塗布される。またリード板１６１
は、ニッケルリードで成り、厚みが０．１〜０．１５ｍ
ｍ程度であるため、接着剤の高さは、ほぼ０．２〜０．
５ｍｍ程度である。また混成集積回路基板全体は、例え
ば絶縁性被覆材１６７で覆われており、パッド部１６５
のみが露出されているので、前記ストッパー１６６は、
リード板の先端に対応する前記絶縁性被覆材の上に塗布
される。これは、リード板とパッド部との接着力に於い
て、絶縁性被覆材が半田にまざる事による接着性低下を
無くすためである。

【００３０】続いて第２の実施の形態を説明する。図４
は、電池２０が一個で、プリント基板が外装缶２１の表
面に実装されるが、本実施の形態は、図３に示すよう
に、電池５０、５１が２個水平に配置され、回路的には
電池が並列接続されるものである。

【００３１】またプリント基板５２は、外装缶の表面に
配置されず、図３では側面Ｓの斜め右下に配置される。
プリント基板５２は、両面に銅箔パターンが形成され、
電子回路素子が実装されている。ここでは、模式的にチ
ップコンデンサ５３と半導体チップ５４だけを示した。

【００３２】符号５５、５６は、本体ケース（図４では
符号１０）の端子窓から顔を出す端子である。符号５７
〜６１は、第１〜第５のリード板であり、第１のリード
板５７と第２のリード板５８は、プリント基板５２の裏
面に形成されたパッド部と半田付けされ、側面Ｓの上に
配置されるように９０度に曲げられている。

【００３３】第３のリード板５９は、第１のリード板５
７とスポット溶接等で電気的に固着され２カ所でそれぞ
れ９０度に曲げられ、矢印が示されている側面に位置す
る突出した電極（外装缶が正極であれば負極）とスポッ
ト溶接等で固定されている。更に第４のリード板６０
は、一カ所が９０度に曲げられ、側面Ｓ、Ｓと並列に接
続された第５のリード板６１および第２のリード板５８
と一端がスポット溶接されている。また他端は、外装缶
とスポット溶接されている。当然短絡が考慮されて、第
１のリード板５７、第３のリード板５９は、外装缶との
短絡が考慮され、絶縁紙等のシートが介在されている。

【００３４】ここで図６でも説明したように、第２のリ
ード板５８が折り曲げられる前に、半田付けすると、斜
め右下の方向にズレが発生し、このリード板５８を折り
曲げた場合、第２のリード板６０との接続エリアが少な
くなる問題があった。

【００３５】この問題を解決したものが、図２のプリン
ト基板である。

【００３６】図３のプリント基板５２の裏面を示したも
のが上図であり、裏面にも配線パターン７０が形成さ
れ、スルーホール７１を介して表のパターンと電気的に
接続されている。この配線７０の一部は、リード板５
７、５８を半田付けするためのパッド電極７２、７３が
形成されている。この部分を拡大した図が下図である。
前実施の形態と同様に、混成集積回路基板５３は、絶縁
処理のため全面に絶縁性被覆膜７４が覆われ、一点鎖線
で囲まれた領域が露出され、この露出された部分がパッ
ド部７５として形成される。

【００３７】ここのパッド部７５には、半田が印刷さ
れ、ここにリード板５７，５８が半田で固着されてい
る。しかしながら、発明が解決しようとする課題で述べ
たように、リード板がずれるため、本発明の特徴とする
ストッパー７６を設けている。

【００３８】本構成では、リード板５７，５８には、ス
リット７８が形成されており、このスリットが設けられ
ているために、リード板５７，５８が上方へずれる力
が、半田の溶融時に働く。従って、ストッパーを設ける
ことで、リード板の移動を防止することが出来る。

【００３９】ここで混成集積回路基板に形成されるパタ
ーンは、混成集積回路基板がセラミック基板なら、導電
ペーストでも良い。つまりここの導電パターンは、半田
付け可能な材料であれば良い。

【００４０】図６のリード板４２の移動を再度説明す
る。まずリード板にスリットを形成する目的は、半田の
固着性である。リード板４２の先端部をパッド部５０の
ラインＬ１と一致させると、右図の断面図で示すよう
に、半田フィレットＦＬは、パッド部５０のラインＬ２
側に形成される。ここで×印で示した半田は、ラインＬ
１側にも形成しようとし、リード板４２は、上方へ移動
する。

【００４１】移動の結果、ラインＬ１にフィレットが形
成されるが、ラインＬ１とラインＬ２の半田のスリット
の形成量が異なる。つまりＬ１側は、スリットがあるた
めＬ２側のスリット量よりも少ない。その結果、永久的
にバランスが崩れリード板は上方へ移動することにな
る。

【００４２】そこで図１や図２のようにストッパーを設
ければ、この移動が防止できるわけである。

【００４３】ここで図１や図２のスリットをパッド部の
Ｌ２よりも更に下方に位置させれば、バランスが取れる
が、どちらにしてもＬ１に半田フィレットが形成される
までは、リード板は上方に動くことになる。

【００４４】図７は、従来型と本発明の場合の、ズレを
測定した結果を説明するものである。図１で説明する
と、まずリード板１６１をパッド部のＬ１とジャストで
実装した場合、矢印で示す＋側に０．５ｍｍずらした場
合、更には接着剤によるストッパーを形成した場合の３
通りで測定した。表から見ても明らかなように、ストッ
パがなければ、０．６〜０．４ｍｍ程度は、移動する。
しかしストッパの形成により、約０．１ｍｍ程度に抑え
ることができる。

【００４５】ストッパー７６、１６６は、接着剤で成
り、ディスペンサで塗布される。またリード板５７、５
８、１６２、１６３は、ニッケルリードで成り、厚みが
０．１〜０．１５ｍｍ程度であるため、接着剤の高さ
は、ほぼ０．２〜０．５ｍｍ程度である。また混成集積
回路基板全体は、例えば絶縁性被覆材７４やＦで覆われ
ており、パッド部７５、１６５のみが露出されているの
で、前記ストッパー７６、１６６は、リード板の先端に
対応する前記絶縁性被覆材の上に塗布される。従ってリ
ード板とパッド部との接着力は全く影響がない。

【００４６】前実施の形態と本実施の形態に於いても同
様であるが、簡単に製造方法を説明する。まずニッケル
リード板が取り付けられていないプリント基板を用意す
る。このプリント基板には、絶縁被覆材が設けられてお
り、半田の印刷部がエッチングにより取り除かれてい
る。

【００４７】そしてここにはスクリーン印刷等でパッド
部に半田が印刷される。

【００４８】続いて、ディスペンサによりストッパーが
塗布される。

【００４９】そして半導体チップ等のＳＭＤが、印刷さ
れた半田の上に実装されると共に、ニッケルリードも実
装される。ここでこれらの部品は、半田の粘着性により
保持されている。

【００５０】そして半田のリフローの予備加熱工程でス
トッパーが硬化される。ＳＭＤ等は、サイズが異なるた
め、急熱すると、半田の付き方にバラツキが発生した
り、フラックスが突沸したりする。そのため予備加熱が
必要となる。本発明は、この予備加熱を利用し、樹脂製
のストッパを硬化するものである。

【００５１】この後の半田溶融時には、ストッパーが硬
化されているため、リードの移動が防止され、リード板
は、ズレが無く半田付けされる。

【００５２】そして、図３のようにリード板が折り曲げ
られ、図３の構成が実現され、本体ケースに収納され
る。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、パッド
部の先端で絶縁性被覆部の上に設けられた凸状のストッ
パーを設けることで、リード板の移動を防止できる。

【００５４】従って、図３に於いて、第５のリード板と
の接続エリアを確保できる。このことにより、スポット
ウェルドできない、ウェルド面積が減少することによる
電流容量の低減、更には容量低減によりここに流れる過
大電流による発熱、溶断等を防止できる。

【００５５】更には、電池用の回路が実装された混成集
積回路基板を用意し、前記パッド部の先端で前記絶縁性
被覆部の上に凸状の接着剤を塗布し、前記接着剤を硬化
して形成される凸状のストッパーに先端に当接し、前記
パッドに設けられた半田により前記リードを固定する
と、ストッパーは、絶縁被覆部に設けられるため、リー
ド板の固着性が低減することもない。更には、硬化を、
半田のリフロー前の予備加熱で行うことで、別途工程を
賦課することなく実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池に用いられる混成集積回路基板の
説明図である。

【図２】本発明の電池に用いられる混成集積回路基板の
説明図である。

【図３】図２の混成集積回路基板を用いた電池の組立図
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】リード板の移動を説明する図である。

【図７】スットパーの有無でズレの違いを説明する図で
ある。

【符号の説明】

１６０，１６２リード板１６５パッド部１６６ストッパー１６７絶縁性被覆材５７，５８リード板７４パッド部７６ストッパー

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角型の外装
缶とによって外形が構成され、外装缶が前記電極部とは
異なる極性の電極を兼用している電池に於いて、電池用の回路が実装された混成集積回路基板と、前記混
成集積回路基板に設けられ、前記電極部または前記外装
缶と電気的に接続されるリード板が半田付けにより固着
されるパッド電極と、前記パッド電極の一領域が絶縁性
被覆部の開口部により露出されて形成されるパッド部
と、前記パッド部の先端で前記絶縁性被覆部の上に設け
られた凸状のストッパーと、前記ストッパーに先端が当
接され、前記パッドに設けられた半田により固定される
前記リードとを有する事を特徴とした電池。
【請求項２】前記凸状のストッパーは、接着剤であ
り、硬化されている周辺で当接されている請求項１記載
の電池。
【請求項３】極性を持つ突出した電極部と角型の外装
缶とによって外形が構成され、外装缶が前記電極部とは
異なる極性の電極を兼用している電池の製造方法であ
り、前記電極部または前記外装缶と電気的に接続されるリー
ド板が半田付けにより固着されるパッド電極と、前記パ
ッド電極の一領域が絶縁性被覆部の開口部により露出さ
れて形成されるパッド部とを有し、電池用の回路が実装
された混成集積回路基板を用意し、前記パッド部の先端で前記絶縁性被覆部の上に凸状の接
着剤を塗布し、前記接着剤を硬化して形成される凸状のストッパーに先
端に当接し、前記パッドに設けられた半田により前記リ
ードを固定する事を特徴とした電池の製造方法。
【請求項４】前記硬化は、半田のリフロー前の予備加
熱で行われる請求項３記載の電池の製造方法。