JP2003154467A

JP2003154467A - 電気接続処理装置、電気接続方法および電池

Info

Publication number: JP2003154467A
Application number: JP2001353846A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kayama; 俊香山; Junichi Sekine; 淳一関根; Hirotaka Kobayashi; 寛隆小林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2003-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】半田付け作業が不要であり小型化を図ること
ができ、電池の取り出し電極を配線基板の導体部に対し
て確実に電気的に接続することができる。【解決手段】超音波振動付与部６００は、対向する第
１側面部７０１と第２側面部７０２と、第１側面部７０
１と第２側面部７０２に交差して形成されて対向する第
３側面部７０３と第４側面部７０４とにより囲まれてい
るホーン４４０の端面部６１０に形成され、超音波振動
付与部６００は、端面部６１０において等間隔をおいて
配列された複数の超音波接合用突起部６３０を備え、複
数の超音波接合用突起部６３０の内の第３側面部７０３
と第４側面部７０４に隣接する複数の超音波接合用突起
部６３０が、ホーン４４０から取り出し電極５０，５２
に与える超音波横振動に対して鋭角を成す直線に沿って
配列されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池の取り出し電
極を配線基板の導体部に対して超音波接合により電気的
に接続するための電気接続処理装置、電気接続方法およ
びこの電気接続処理により接続されている電池に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の一例として携帯電話を挙げる
と、この携帯電話には筐体の背面側に電池が着脱可能に
取り付けられている。この電池は本体に装着した状態で
電源を供給し、その電池に対しては外部から充電が可能
になっている。この種の電池は、ケースと電池本体を有
している。電池本体はケースの中に収容されており、電
池本体の２つの電極の取出部は、タブに対して抵抗溶接
をした後に、このタブはケース内の基板に対して半田付
けを行っている。このようなタブを用いた半田付け作業
は作業者が手作業で行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１９は、従来の電池
本体１０００の取り出し電極１００１が配線基板１００
２の導体部１００３に対してタブ１００４を用いて電気
的に接続されている例を示している。取り出し電極１０
０１はニッケル製のものとアルミニウム製のものがあ
る。取り出し電極１００１は、ニッケル製のタブ１００
４を用いて導体部１００３に対して半田付け部１００５
により電気的に接続固定されている。このタブ１００４
により電気的に接続する場合には半田を配線基板１００
２の導体部１００３に対してリフロー等に通して接続し
た後に、タブ１００４と取り出し電極１００１を接続し
ている。このために、次のような問題がある。

【０００４】上述したように電気接続部材としてのタブ
１００４を用いて電池本体１０００の取り出し電極１０
０１と配線基板１００２の導体部１００３を電気的に接
続するようにしているために、電池本体１０００の小型
化が困難であり、半田付け作業における熱が電池本体１
０００に影響を与えるという問題もある。このタブ１０
０４が存在しているために、電池のケースの小型化が図
れず、タブ１００４の材料費や加工費が必要でありコス
トダウンも図れない。半田付け部１００５が必要である
ので環境面を配慮して無鉛半田を使用しなければならな
いとう問題もある。タブ１００４が必要であるので、そ
の分だけ電池本体１０００の容積を増やすことができな
いという問題もある。そこで本発明は上記課題を解消
し、半田付け作業が不要であり小型化を図ることがで
き、電池の取り出し電極を配線基板の導体部に対して確
実に電気的に接続することができる電気接続処理装置、
電気接続方法および電池を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電池
の取り出し電極を配線基板の導体部に対して超音波接合
により電気的に接続するための電気接続処理装置であ
り、超音波接合を行うホーンが超音波振動を与えるため
に前記取り出し電極に直接接触する超音波振動付与部を
有しており、前記超音波振動付与部は、対向する第１側
面部と第２側面部と、前記第１側面部と前記第２側面部
に交差して形成されて対向する第３側面部と第４側面部
とにより囲まれている前記ホーンの端面部に形成され、
前記超音波振動付与部は、前記端面部において等間隔を
おいて配列された複数の超音波接合用突起部を備え、複
数の前記超音波接合用突起部の内の前記第３側面部と前
記第４側面部に隣接する複数の前記超音波接合用突起部
が、前記ホーンから前記取り出し電極に与える超音波横
振動の方向に対して鋭角を成す直線に沿って配列されて
いることを特徴とする電気接続処理装置である。

【０００６】請求項１では、超音波振動付与部は複数の
超音波接合用突起部を備えている。複数の超音波接合用
突起部の内の第３側面部と第４側面部に隣接する複数の
超音波接合用突起部が、ホーンから取り出し電極に与え
る超音波横振動の方向に対して鋭角を成す直線に沿って
配列されている。これにより、電池の取り出し電極は配
線基板の導体部に対して超音波接合により電気的に接続
するので、半田が不要であり電池の取り出し電極を基板
の導体部に対して金属同士で直接接合できる。このため
に、従来用いられていたタブ等の別の電気接続部材が不
要であるので、電気的な接続部分の小型化を図れ、その
小型化を図った分だけ電池本体の容積の増大を行うこと
ができる。タブ等の付加的な電気接続部材が不要である
ので、電池の小型化や薄型化が図れ、コストダウンも図
れる。また、第３側面部と第４側面部に隣接する複数の
超音波接合用突起部が、超音波横振動の方向に対して鋭
角を成す直線に沿って配列されている。このことから第
３側面部と第４側面部の付近において生じるおそれのあ
る配線基板の導体部のクラックの発生を防げる。このよ
うにクラックの発生を防ぐことができるのは、第３側面
部と第４側面部付近において配線基板の導体部に応力が
集中するのを緩和できるためである。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載の電気
接続処理装置において、前記取り出し電極はニッケル製
の取り出し電極とアルミニウム製の取り出し電極であ
り、前記ニッケル製の取り出し電極を前記配線基板の第
１導体部に直接電気的接続し、前記アルミニウム製の取
り出し電極を前記配線基板の第２導体部に直接電気的接
続する。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１に記載の電気
接続処理装置において、前記超音波接合用突起部の先端
部には曲面部分が形成されている。請求項３では、超音
波接合用突起部の先端部の曲面部分が、電池の取り出し
電極に対して押し付けられて超音波横振動を伝える。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１に記載の電気
接続処理装置において、前記配線基板は、ガラスエポキ
シ基板又はフレキシブル配線基板である。

【００１０】請求項５の発明は、請求項１に記載の電気
接続処理装置において、前記配線基板の前記導体部は、
銅又は金又はニッケル又は半田である。

【００１１】請求項６の発明は、電池の取り出し電極を
配線基板の導体部に対して超音波接合により電気的に接
続するための電気接続処理方法であり、超音波接合を行
うホーンの超音波振動付与部は、対向する第１側面部と
第２側面部と、前記第１側面部と前記第２側面部に交差
して形成されて対向する第３側面部と第４側面部とによ
り囲まれている前記ホーンの端面部に形成され、前記超
音波振動付与部は、前記端面部において等間隔をおいて
配列された複数の超音波接合用突起部を備え、複数の前
記超音波接合用突起部の内の前記第３側面部と前記第４
側面部に隣接する複数の前記超音波接合用突起部が、前
記ホーンから前記取り出し電極に与える超音波横振動の
方向に対して鋭角を成す直線に沿って配列されており、
超音波接合を行うための超音波振動を与えるために、前
記取り出し電極に対して前記超音波振動付与部の前記超
音波接合用突起部を直接接触することを特徴とする電気
接続処理方法である。

【００１２】請求項６では、超音波振動付与部は複数の
超音波接合用突起部を備えている。複数の超音波接合用
突起部の内の第３側面部と第４側面部に隣接する複数の
超音波接合用突起部が、ホーンから取り出し電極に与え
る超音波横振動の方向に対して鋭角を成す直線に沿って
配列されている。これにより、電池の取り出し電極は配
線基板の導体部に対して超音波接合により電気的に接続
するので、半田が不要であり電池の取り出し電極を基板
の導体部に対して金属同士で直接接合できる。このため
に、従来用いられていたタブ等の別の電気接続部材が不
要であるので、電気的な接続部分の小型化を図れ、その
小型化を図った分だけ電池本体の容積の増大を行うこと
ができる。タブ等の付加的な電気接続部材が不要である
ので、電池の小型化や薄型化が図れ、コストダウンも図
れる。また、第３側面部と第４側面部に隣接する複数の
超音波接合用突起部が、超音波横振動の方向に対して鋭
角を成す直線に沿って配列されている。このことから第
３側面部と第４側面部の付近において生じるおそれのあ
る配線基板の導体部のクラックの発生を防げる。このよ
うにクラックの発生を防ぐことができるのは、第３側面
部と第４側面部付近において配線基板の導体部に応力が
集中するのを緩和できるためである。

【００１３】請求項７の発明は、請求項６に記載の電気
接続処理方法において、前記取り出し電極はニッケル製
の取り出し電極とアルミニウム製の取り出し電極であ
り、前記ニッケル製の取り出し電極を前記配線基板の第
１導体部に直接電気的接続し、前記アルミニウム製の取
り出し電極を前記配線基板の第２導体部に直接電気的接
続する。

【００１４】請求項８の発明は、請求項６に記載の電気
接続処理方法において、前記超音波接合用突起部の先端
部には曲面部分が形成されている。請求項８では、超音
波接合用突起部の先端部の曲面部分が、電池の取り出し
電極に対して押し付けられて超音波横振動を伝える。

【００１５】請求項９の発明は、請求項６に記載の電気
接続処理方法において、前記配線基板は、ガラスエポキ
シ基板又はフレキシブル配線基板である。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項６に記載の電
気接続処理方法において、前記配線基板の前記導体部
は、銅又は金又はニッケル又は半田である。

【００１７】請求項１１の発明は、取り出し電極が配線
基板の導体部に対して超音波接合により電気的に接続さ
れている電池であり、超音波接合を行うホーンの超音波
振動付与部は、対向する第１側面部と第２側面部と、前
記第１側面部と前記第２側面部に交差して形成されて対
向する第３側面部と第４側面部とにより囲まれている前
記ホーンの端面部に形成され、前記超音波振動付与部
は、前記端面部において等間隔をおいて配列された複数
の超音波接合用突起部を備え、複数の前記超音波接合用
突起部の内の前記第３側面部と前記第４側面部に隣接す
る複数の前記超音波接合用突起部が、前記ホーンから前
記取り出し電極に与える超音波横振動の方向に対して鋭
角を成す直線に沿って配列されており、前記取り出し電
極に対して前記超音波接合用突起部を直接接触して超音
波接合を行うことで超音波振動を与えて、前記取り出し
電極が前記配線基板の前記導体部に対して超音波接合に
より電気的に接続されていることを特徴とする電池であ
る。

【００１８】請求項１１では、超音波振動付与部は複数
の超音波接合用突起部を備えている。複数の超音波接合
用突起部の内の第３側面部と第４側面部に隣接する複数
の超音波接合用突起部が、ホーンから取り出し電極に与
える超音波横振動の方向に対して鋭角を成す直線に沿っ
て配列されている。これにより、電池の取り出し電極は
配線基板の導体部に対して超音波接合により電気的に接
続するので、半田が不要であり電池の取り出し電極を基
板の導体部に対して金属同士で直接接合できる。このた
めに、従来用いられていたタブ等の別の電気接続部材が
不要であるので、電気的な接続部分の小型化を図れ、そ
の小型化を図った分だけ電池本体の容積の増大を行うこ
とができる。タブ等の付加的な電気接続部材が不要であ
るので、電池の小型化や薄型化が図れ、コストダウンも
図れる。また、第３側面部と第４側面部に隣接する複数
の超音波接合用突起部が、超音波横振動の方向に対して
鋭角を成す直線に沿って配列されている。このことから
第３側面部と第４側面部の付近において生じるおそれの
ある配線基板の導体部のクラックの発生を防げる。この
ようにクラックの発生を防ぐことができるのは、第３側
面部と第４側面部付近において配線基板の導体部に応力
が集中するのを緩和できるためである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００２０】図１と図２は、本発明の電池の好ましい実
施の形態を有する電子機器の一例として携帯電話を示し
ており、この例では携帯電話１０には１つの電池１００
が着脱自在に装着されている。携帯電話１０は、筐体１
２と１つの電池（バッテリ）１００、表示部１６、アン
テナ１４、スピーカ２２、マイク２０、操作部１８等を
有している。電池１００は携帯電話１０に対して電源を
供給するためのバッテリである。筐体１２は、フロント
部２４とリヤ部２６を有している。図２に示すようにリ
ヤ部２６の下部であってフロント部２４の裏面には電池
１００が着脱可能に取り付けられている。表示部１６
は、各種情報を表示する部分であり、たとえば液晶表示
装置を用いることができる。スピーカ２２は音声を聞く
ためのものであり、マイク２０は操作者の声を入力する
部分である。操作部１８は、テンキー１８Ｃ、電話を掛
けるためのボタン１８Ａおよび電話を切るためのボタン
１８Ｂ等を有している。

【００２１】図３は、図２の電池１００の構造例を示し
ている。図３の電池１００は、概略的には上ケース３
０、下ケース３２、電池本体３４、配線基板３６、電気
接続部４０、第１導体部４２と第２導体部４４、および
ラベル４６を有している。

【００２２】図４は、上ケース３０、下ケース３２、電
池本体（セルともいう）３４、配線基板３６、電気接続
部４０、第１導体部４２と第２導体部４４の構造を拡大
して示している。上ケース３０と下ケース３２は、電池
本体３４と配線基板３６を収容する容器であり、材質と
しては、たとえばプラスチック、具体的にはＡＢＳ（ア
クリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＣ（ポリカー
ボネート）、ＰＣ／ＡＢＳ（ポリカーボネート／アクリ
ロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＢＴ（ポリブチレ
ンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファ
イド）、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等の樹
脂により作られている。図３のラベル４６は上ケース３
０の外面３０Ｂに対して貼り付けられており、このラベ
ル４６には電池１００の特性やその他の情報が記載され
ている。

【００２３】図５（Ａ）と図５（Ｂ）は、電池本体３４
の形状例を示している。図５の電池本体３４は、取り出
し電極５０，５２を有している。取り出し電極５２は、
陰極であり、たとえばアルミニウム箔により作られてお
り、もう一つの取り出し電極５０は、陽極でありたとえ
ばニッケル箔により作られている。電池本体３４は、た
とえばリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池ある
いは固体ポリマー電池等の何度も充放電可能な電池であ
り、電池本体３４は、アルミニウム等のシートにより封
止されている。

【００２４】図３と図４の配線基板３６は、上ケース３
０と下ケース３２の間に配置される基板であり、この配
線基板３６はたとえば長方形状であって、電池本体３４
を保護する保護回路を有しており、第１導体部４２と第
２導体部４４を有している。この配線基板３６の保護回
路は、安全の為に充電時の上限電圧を規定したり、放電
時の下限電圧を規定したりすることが可能となる。この
配線基板３６は、たとえばガラスエポキシ基板や紙フェ
ノール基板、フレキシブルプリント配線板、液晶ポリマ
ー基板、セラミックス基板などにより作られている。

【００２５】図３と図４に示す配線基板３６には、第１
導体部４２と第２導体部４４が設けてあり、第１導体部
４２と第２導体部４４は、表層がたとえば導電性を有す
る金属材料、たとえば銅、ニッケル、Ａｕ、半田などで
ある。

【００２６】図３の第１導体部４２は、配線基板３６の
上であって取り出し電極５０に対応した位置にあり、第
２導体部４４は、配線基板３６の上であって取り出し電
極５２に対応した位置にある。これにより、取り出し電
極５０は第１導体部４２を介して配線基板３６に接続さ
れ、取り出し電極５２は第２導体部４４を介して配線基
板に電気的に接続される。取り出し電極５０，５２は、
それぞれ対応する第１導体部４２と第２導体部４４に対
して熱をかけないようにして、確実に簡単に電気的に接
続する必要がある。すなわち、従来行われていたように
取り出し電極を配線基板側に手作業ではんだ付けにより
電気的に接続して、電池本体３４側に熱が伝わってしま
って、電池本体３４を損傷するような現象を避ける必要
がある。

【００２７】図６は、電気接続処理装置４１０と、配線
基板３６の電気接続部４２０を示している。図６（Ａ）
では、電池本体３４の取り出し電極５０と配線基板３６
の第１導体部４２が直接電気的に接続される様子を示し
ている。図６（Ｂ）では、電池本体３４の取り出し電極
５２と配線基板３６の第２導体部４４が直接電気的に接
続される様子を示している。図６（Ｃ）は図６（Ａ）と
図６（Ｂ）を横からみた図である。図６に示す電気接続
処理装置４１０は、超音波振動接合装置とも呼んでお
り、電気接続処理装置４１０は超音波発生源４３０とホ
ーン４４０と固定台４００を有している。

【００２８】取り出し電極５０は上述したようにニッケ
ル製のものであり、もう１つの取り出し電極５２はアル
ミニウム製のものである。これらの取り出し電極５０，
５２は、比較的機械的強度の弱く薄い部材であり、配線
基板３６は固定部（アンビルに相当する）４００の上に
支持している。電気接続処理装置４１０の超音波発生源
４３０は、ホーン４４０に対して電圧供給することによ
り、図６（Ａ）と図６（Ｂ）に示すようにホーン４４０
はＥ方向に沿って超音波横振動を発生する。しかも、こ
のホーン４４０は図示しないアクチュエータによりＰＳ
方向に沿って取り出し電極５０あるいは５２の表面に対
して押し付けられる。ＰＳ方向とＥ方向は直交する方向
であり、Ｅ方向は固定台４００の搭載面と平行である。

【００２９】図６（Ａ）に示す電気接続部４２０は、取
り出し電極５０と配線基板３６の第１導体部４２により
構成されている。図６（Ｂ）に示す電気接続部４２０
は、取り出し電極５２と配線基板３６の第２導体部４４
により構成されている。第１導体部４２と第２導体部４
４の表層としては、銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）または
半田またはニッケル（Ｎｉ）を採用することができる。

【００３０】取り出し電極５０，５２は、対応する第１
導体部４２と第２導体部４４に対して常温で比較的低い
圧力と強力な超音波横振動を与えることにより、溶接界
面を摩擦することで固相結合させることができ、熱をか
けずにクリーンでロスのない理想的な電気的な接合が安
定して行える。つまり溶接界面が摩擦されて、酸化被膜
や付着した不純物が機械的にクリーニングされるととも
に、急激な塑性流動が生じて、第１導体部４２と第２導
体部４４と対応する取り出し電極５０，５２は固相状態
で結合されることになる。第１導体部４２と取り出し電
極５０は電気接続装置４２０を構成し、第２導体部４４
と取り出し電極５２は別の電気接続装置４２０を構成す
る。

【００３１】このような接合は常温で行うことができる
ので、取り出し電極５０，５２には熱がかからず、従っ
て図４に示す電池本体３４に対する熱の影響を与えるこ
とが全くない。しかも従来のようなタブ等の電気接合部
材を用いる必要がないので、電池と携帯電話の小型化を
図れるとともに、部品点数を削減することができる。図
６のホーン４４０は押圧部とも呼んでおり、図示しない
アクチュエータの作動によりＰＳ方向に沿って押し下げ
たりその逆方向に上げることができる。

【００３２】次に、図６に示すホーン４４０の形状例に
ついて説明する。図７は、図６のホーン４４０の超音波
振動付与部６００の形状例を示しており、図８は図７の
Ｔ方向から見た超音波振動付与部６００の端面部６１０
の平面図である。図９は、図８におけるＡ−Ａ線（直
線）における超音波接合用突起部６３０の断面図であ
る。図１０は、図７の本発明の実施の形態の超音波振動
付与部６００との比較のために示す超音波振動付与部の
比較例を示している。図１１は図１０の超音波振動付与
部１６００の端面部１６１０の平面図である。図１２は
図１０のＢ−Ｂ線における断面図である。

【００３３】図７と図８に示す本発明の好ましい実施の
形態のホーン４４０の超音波振動付与部６００は、図７
と図８に示すような長方形状の端面部６１０を有してい
る。この端面部６１０には複数個の超音波接合用突起部
６３０がＦ方向に沿って突出して形成されている。この
各超音波接合用突起部６３０は、いわゆるダイヤ目形状
を形成しており、各超音波接合用突起部６３０の頂点に
は、極小のＲ形状部分（曲面部分に相当する）６６０が
形成されている。このＲ形状部分はもちろんとがってい
てもよい。

【００３４】超音波振動付与部６００は、第１側面部７
０１、第２側面部７０２、第３側面部７０３、第４側面
部７０４を有している。第１側面部７０１と第２側面部
７０２は対向して形成されており、第３側面部７０３と
第４側面部７０４は対向して形成されている。第１側面
部７０１〜第４側面部７０４は、長方形状の端面部６１
０を囲むように形成している。図７と図８の実施の形態
では、第１側面部７０１の稜線７０１Ａと第３側面部７
０３の稜線７０３Ａは、直交している。同様にして第３
側面部７０３の稜線７０３Ａと第２側面部７０２の稜線
７０２Ａも直交している。さらに第４側面部７０４の稜
線７０４Ａは稜線７０１Ａと稜線７０２Ａにそれぞれ直
交している。

【００３５】図７と図８に示す隣接する超音波接合用突
起部６３０は、図８に示すＡ−Ａ線（直線）に沿って並
べて形成されている。すなわち超音波接合用突起部６３
０の極小のＲ形状部分６６０がＡ−Ａ線に沿ってピッチ
Ｐ１ごとに形成されている。このピッチＰ１はたとえば
０．７５ｍｍである。しかも各極小のＲ形状部分６６０
は超音波横振動のＥ方向に沿ってピッチＰ２ごとに形成
されている。このＡ−Ａ線は、第３側面部７０３と第４
側面部７０４の面に対して鋭角θを成す直線である。従
って超音波接合用突起部６３０は、第３側面部７０３と
第４側面部７０４に対して鋭角θを成す直線であるＡ−
Ａ線に沿って配列されていることになる。この鋭角θは
たとえば３０度である。しかもＡ−Ａ線は、超音波横振
動のＥ方向に対して鋭角９０°−θ＝αを成す直線でも
ある。

【００３６】図９に示すように、隣接する超音波接合用
突起部６３０の斜面６３１は、たとえば９０度を形成し
ている。そして超音波接合用突起部６３０の極小のＲ形
状部分６６０は、端面部６１０の底面６３３に対して所
定の高さＨの高さを有している。この所定の高さＨはた
とえば０．３５ｍｍである。上述した第１側面部７０１
と第２側面部７０２は平行面であったりあるいは互いに
傾斜しているテーパ面であっても勿論構わない。第３側
面部７０３と第４側面部７０４も、平行な面であったり
あるいは互いに傾斜したテーパ面であっても構わない。
第１側面部７０１の稜線７０１Ａと第２側面部７０２の
稜線７０２Ａは、超音波横振動の方向Ｅに平行である。

【００３７】図７〜図９は、本発明の実施の形態のホー
ン４４０の超音波振動付与部６００の特徴的な形状を示
している。この本発明の実施の形態と比較するために、
図１０〜図１２を参照して超音波振動付与部の比較例を
説明する。図１０と図１１に示すように超音波振動付与
部１６００の端面部１６１０には、複数の超音波接合用
突起部１６３０が突出して形成されている。超音波接合
用突起部１６３０の頂点に形成されている極小のＲ形状
部分１６６０は第３側面部１７０３と第４側面部１７０
４に平行に配列されている。すなわち隣接する極小のＲ
形状部分１６６０は、Ｂ−Ｂ線に沿って配列されてい
る。しかし、図１０〜図１２に示す比較例のホーンを用
いると、図１３（Ｂ）に示す配線基板の導体部１５４２
に形成される図１３（Ａ）に示す超音波接合部分１５７
０が図１１の極小のＲ形状部分１６６０に対応して形成
される。これによって取り出し電極１５５０と導体部１
５４２が接合される。

【００３８】しかし、図１３（Ａ）に示すように、導体
部１５４２には、端部に位置する２つの超音波接合部分
１５７０の組の付近にクラック１７００が生じる。この
クラック１７００が生じるのは次のような理由からであ
ると考えられる。すなわち図１１に示すように端面部１
６１０の端の位置で隣接する極小のＲ形状部分１６６０
がＢ−Ｂ線に沿って第３側面部１７０３と第４側面部１
７０４に平行に配列されているために、図１３（Ａ）に
示すように端に位置している超音波接合部分１５７０の
付近に応力集中が生じてしまうことで、導体部１５４２
にはクラック１７００が発生してしまう。これは、超音
波横振動の方向Ｅに対して図１１の第３側面部１７０３
と第４側面部１７０４に隣接する極小のＲ形状部分１６
６０が超音波横振動Ｅに対して直交する方向に配列され
ているからである。

【００３９】そこで本発明の実施の形態では、図７と図
８に示すような工夫がなされている。図８に示すよう
に、隣接する超音波接合用突起部６３０，６３０の極小
のＲ形状部分６６０，６６０は、Ａ−Ａ線に沿って直線
上に配列されているであるが、このＡ−Ａ線は、超音波
横振動の方向Ｅに対して９０度−θ＝αの角度で交差し
ている。この角度αは鋭角でありたとえば６０°であ
る。このＡ−Ａ線における隣接する超音波接合用突起部
６３０，６３０は、第３側面部７０３と第４側面部７０
４に対して角度θ（たとえば３０°）傾いている。この
ようにすることで、配線基板の導体部には、図１３
（Ｂ）で説明したクラック１７００が端部の超音波接合
部分１５７０，１５７０に対応する位置には生じない。

【００４０】図１４は、ニッケルの取り出し電極とアル
ミニウムの取り出し電極のそれぞれに関して、超音波横
振動を与えて接合する場合の条件例を示し、図１５は超
音波横振動により加振する場合のモードの例を示してい
る。図１４と図１５において、ｔは加振時間を示し、Ｐ
０は取り出し電極と導体部との基準圧着力を示し、Ｐ１
は取り出し電極と導体部との最終圧着力を示し、そして
Ｐ２はトリガー力を示している。図１５の縦軸は荷重を
示し、横軸は時間を示している。図１４に示すように、
ニッケルの取り出し電極の場合がアルミニウムの取り出
し電極の場合に比べて、図１４に示す各項目の欄におい
て数値が大きくなっている。加振時間ｔと振幅の値は、
±５０％の範囲で条件を調整することができる。トリガ
ー力Ｐ２と基準圧着力Ｐ０および最終圧着力Ｐ１は固定
値である。

【００４１】図１５に示すように、図６に示すホーン４
４０が取り出し電極５０，５２に対して与えるトリガー
力Ｐ２は、基準圧着力Ｐ０よりも小さく設定されてい
る。ホーン４４０が与える圧着力は、基準圧着力Ｐ０か
ら直線的に上昇していき、時間ｔ経過すると最終圧着力
Ｐ１になる。図１４に示すような接合条件を採用するこ
とにより、図６に示す取り出し電極と導体部の直接的な
電気的な接合を、配線基板の導体部にクラックを生じさ
せずに行うことができることが判明した。

【００４２】図１６は、アルミニウムの取り出し電極と
ニッケルの取り出し電極に関するピール強度の例を示し
ている。ピール強度は図１７に示すように配線基板３６
の第１と第２導体部４２，４４に接合されている取り出
し電極５０あるいは取り出し電極５２を引っ張り方向Ｇ
に引っ張ることで測定した。アルミニウム製の取り出し
電極とニッケル製の取り出し電極のいずれにおいても、
図１６に示すように目標とするスペックの２Ｎ以上のピ
ール強度を満足することができた。

【００４３】図１８は、図６に示す配線基板３６の第１
導体部４２（基板電極とも呼ぶ）と第２導体部４４（基
板電極とも呼ぶ）に対してフラックスが付着している
と、ピール強度が６割〜８割程度低下してしまうことを
例示している。このことから明らかなように、フラック
スは除去しておく必要がある。以上説明したように、ピ
ール強度のスペックおよび配線基板に対するダメージの
観点から見ても、電池の取り出し電極を配線基板の導体
部に対して超音波接合することが十分実用化レベルに達
している。しかし、配線基板の導体部に対してフラック
スが付着しているのはよくないので、好ましくは配線基
板の導体部に対してマスキング等の対策が必要である。
上述したように本発明の超音波接合を用いることによ
り、従来と異なり電気的な接合にタブや半田を用いない
ので、作業性が向上し環境面でも有効である。

【００４４】本発明の実施の形態によれば、超音波振動
により電気接続装置を構成するので、常温下での接合可
能である。常温下の電気的な接続が行えるので、熱がた
とえば電池本体に伝わらず、熱による故障の心配がなく
なる。タブのような電気接合部材を介在させずに電気的
接続を行うことができるので、電気的接続信頼性を向上
でき、部品点数が減るので小型化、薄型化等の省スペー
ス化が図れる。超音波振動を用いて電気的な接続を行う
ので、一旦接続した後にもう一度超音波振動をかけるこ
とで取り外して、別のものと交換してもう一度接続する
ことも可能である。上述したように、超音波接合用の接
合ポイントである極小のＲ形状部分が曲面部分に相当し
ているが、曲面部分はとがった形状であってもよい。

【００４５】ところで本発明の電池が用いられる電子機
器としては携帯電話を例に挙げているが、これに限らず
他の種類の電子機器、たとえば、個人情報端末、ハード
ディスクドライブ、デジタルビデオカメラ、デジタルス
チルカメラ、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯
ゲーム機等をも含むものである。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半田付け作業が不要であり小型化を図ることができ、電
池の取り出し電極を配線基板の導体部に対して確実に電
気的に接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池を有する電子機器の一例である携
帯電話を示す正面図。

【図２】図１の携帯電話の背面図。

【図３】図１の携帯電話の電池の分解斜視図。

【図４】図３の電池の分解斜視図の拡大図。

【図５】電池の本体を示す図。

【図６】電池本体の取り出し電極と配線基板の導体部の
直接接続および電気接続処理装置を示す図。

【図７】本発明の実施の形態におけるホーンの超音波振
動付与部の構造例を示す斜視図。

【図８】図７の超音波振動付与部の形状を示す平面図。

【図９】図８のＡ−Ａ線（直線）における超音波接合用
突起部の断面を示す図。

【図１０】本発明の実施の形態に対する比較例である超
音波振動付与部の形状を示す斜視図。

【図１１】図１０の比較例の超音波振動付与部の平面
図。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ線における超音波接合用突起
部の断面図。

【図１３】比較例における超音波接合した場合の例を示
す図。

【図１４】本発明の実施の形態における各種数値の例を
示す図。

【図１５】本発明の実施の形態における基準圧着力や最
終圧着力等を示す図。

【図１６】本発明の実施の形態におけるピール強度の例
を示す図。

【図１７】ピール強度を測定する際の測定例を示す図。

【図１８】配線基板の導体部にフラックスが付着した場
合のピール強度の低下を示す図。

【図１９】従来のタブを用いた取り出し電極の接続例を
示す図。

【符号の説明】

１０・・・携帯電話（電子機器）、３４・・・電池本
体、３６・・・配線基板、４２，４４・・・配線基板の
導体部、５０，５２・・・取り出し電極、４１０・・・
電気接続処理装置、４４０・・・ホーン、６００・・・
超音波振動付与部、６１０・・・端面部、６３０・・・
超音波接合用突起部、６６０・・・平坦面（接合ポイン
ト）、７０３・・・第３側面部、７０４・・・第４側面
部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林寛隆東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 4E067 AA05 AA07 AA08 AA09 BF00 BF04 EB09 5E336 AA16 BB00 BC34 CC32 CC44 CC51 DD01 EE05 EE11 GG23 5H022 AA04 AA09 BB17 BB28 CC10 EE03 EE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池の取り出し電極を配線基板の導体部
に対して超音波接合により電気的に接続するための電気
接続処理装置であり、超音波接合を行うホーンが超音波振動を与えるために前
記取り出し電極に直接接触する超音波振動付与部を有し
ており、前記超音波振動付与部は、対向する第１側面部と第２側
面部と、前記第１側面部と前記第２側面部に交差して形
成されて対向する第３側面部と第４側面部とにより囲ま
れている前記ホーンの端面部に形成され、前記超音波振動付与部は、前記端面部において等間隔を
おいて配列された複数の超音波接合用突起部を備え、複数の前記超音波接合用突起部の内の前記第３側面部と
前記第４側面部に隣接する複数の前記超音波接合用突起
部が、前記ホーンから前記取り出し電極に与える超音波
横振動の方向に対して鋭角を成す直線に沿って配列され
ていることを特徴とする電気接続処理装置。
【請求項２】前記取り出し電極はニッケル製の取り出
し電極とアルミニウム製の取り出し電極であり、前記ニ
ッケル製の取り出し電極を前記配線基板の第１導体部に
直接電気的接続し、前記アルミニウム製の取り出し電極
を前記配線基板の第２導体部に直接電気的接続する請求
項１に記載の電気接続処理装置。
【請求項３】前記超音波接合用突起部の先端部には曲
面部分が形成されている請求項１に記載の電気接続処理
装置。
【請求項４】前記配線基板は、ガラスエポキシ基板又
はフレキシブル配線基板である請求項１に記載の電気接
続処理装置。
【請求項５】前記配線基板の前記導体部は、銅又は金
又はニッケル又は半田である請求項１に記載の電気接続
処理装置。
【請求項６】電池の取り出し電極を配線基板の導体部
に対して超音波接合により電気的に接続するための電気
接続処理方法であり、超音波接合を行うホーンの超音波振動付与部は、対向す
る第１側面部と第２側面部と、前記第１側面部と前記第
２側面部に交差して形成されて対向する第３側面部と第
４側面部とにより囲まれている前記ホーンの端面部に形
成され、前記超音波振動付与部は、前記端面部において
等間隔をおいて配列された複数の超音波接合用突起部を
備え、複数の前記超音波接合用突起部の内の前記第３側面部と
前記第４側面部に隣接する複数の前記超音波接合用突起
部が、前記ホーンから前記取り出し電極に与える超音波
横振動の方向に対して鋭角を成す直線に沿って配列され
ており、超音波接合を行うための超音波振動を与えるために、前
記取り出し電極に対して前記超音波振動付与部の前記超
音波接合用突起部を直接接触することを特徴とする電気
接続処理方法。
【請求項７】前記取り出し電極はニッケル製の取り出
し電極とアルミニウム製の取り出し電極であり、前記ニ
ッケル製の取り出し電極を前記配線基板の第１導体部に
直接電気的接続し、前記アルミニウム製の取り出し電極
を前記配線基板の第２導体部に直接電気的接続する請求
項６に記載の電気接続処理方法。
【請求項８】前記超音波接合用突起部の先端部には曲
面部分が形成されている請求項６に記載の電気接続処理
方法。
【請求項９】前記配線基板は、ガラスエポキシ基板又
はフレキシブル配線基板である請求項７に記載の電気接
続処理方法。
【請求項１０】前記配線基板の前記導体部は、銅又は
金又はニッケル又は半田である請求項６に記載の電気接
続処理方法。
【請求項１１】取り出し電極が配線基板の導体部に対
して超音波接合により電気的に接続されている電池であ
り、超音波接合を行うホーンの超音波振動付与部は、対向す
る第１側面部と第２側面部と、前記第１側面部と前記第
２側面部に交差して形成されて対向する第３側面部と第
４側面部とにより囲まれている前記ホーンの端面部に形
成され、前記超音波振動付与部は、前記端面部において
等間隔をおいて配列された複数の超音波接合用突起部を
備え、複数の前記超音波接合用突起部の内の前記第３側面部と
前記第４側面部に隣接する複数の前記超音波接合用突起
部が、前記ホーンから前記取り出し電極に与える超音波
横振動の方向に対して鋭角を成す直線に沿って配列され
ており、前記取り出し電極に対して前記超音波接合用突起部を直
接接触して超音波接合を行うことで超音波振動を与え
て、前記取り出し電極が前記配線基板の前記導体部に対
して超音波接合により電気的に接続されていることを特
徴とする電池。