JP2009089528A - 二次電池の保護回路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池パック内で保護回路モジュールの電池側外部接続端子と二次電池を接続するための金属リードを引き回すための空間を少なくする。
【解決手段】保護回路モジュール１の配線基板２において、一表面２ａに電池側外部接続端子４ａ，４ｂが配置され、裏面２ｂに負荷側外部接続端子８ａが配置されている。配線基板２は金属板１０ａの搭載位置の一部分に切欠き２ｃを備えている。配線基板２の裏面２ｂから見て金属板１０ａの一部分が切欠き２ｃを介して露出している。金属板１０ａは、配線基板２の裏面２ｂから見て切欠き２ｃに露出している部分を配線基板２に対して動く自由端１０ａ−１にするための切込み１０ａ−２を備えている。自由端１０ａ−１の先端部は自由端１０ａ−１の基端部が折り曲げられて配線基板２の側方から見て配線基板２とは間隔をもって配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの電池側外部接続端子と複数の負荷側外部接続端子をもつ配線基板と、その配線基板に実装された１又は複数の電子部品と、上記２つの電池側外部接続端子上にそれぞれ搭載された金属板を少なくとも備えた二次電池の保護回路モジュールに関するものである。

各種携帯情報機器などに実装される電池は、繰り返しの充放電が可能な二次電池が多く使用されている。二次電池の劣化の防止、長時間の電力供給、小型化、安価が重視されている。従来から、例えばリチウムイオンバッテリーなどの電池パックなどには、電気回路の短絡や誤った充電（大電圧や逆電圧）等で流れる過電流に起因する過度の発熱で電池が劣化しないようにするための保護回路を実装した保護回路モジュールが内蔵されている（例えば特許文献１から３を参照）。

二次電池の保護回路モジュールは電子部品が実装された配線基板によって構成されている。その配線基板には、電子部品と二次電池を電気的に接続するための２つの電池側外部接続端子と複数の負荷側外部接続端子が形成されている。２つの電池側外部接続端子には半田により金属板がそれぞれ実装されている。保護回路モジュールと二次電池の接続は帯状の金属リードを介して行なわれる。具体的には、金属リードの一端が保護回路モジュールの金属板に溶接され、他端が二次電池の電極に接続される。

図８は従来の保護回路モジュールを備えた電池パックを示す概略構成図であり、（Ａ）は一部断面で示す平面図、（Ｂ）は一部断面で示す側面図である。

絶縁性部材からなる筐体１０１の内部に、保護回路モジュール１０３と、二次電池１０５と、金属リード１０７ａ，１０７ｂが配置されている。保護回路モジュール１０３の２つの電池側外部接続端子には半田を介して金属板１０９ａ，１０９ｂが搭載されている。
保護回路モジュール１０３は、負荷側外部接続端子及びテスト用端子が形成されている面を外側にし、金属板１０９ａ，１０９ｂ及び封止樹脂１１１が形成されている面を内側にして筐体１０１内に配置されている。

保護回路モジュール１０３の金属板１０９ａは、金属板１０９ａにスポット溶接された金属リード１０７ａを介して二次電池１０５の電極１０５ａに接続されている。金属リード１０７ａと電極１０５ａはスポット溶接によって接続されている。
保護回路モジュール１０３の金属板１０９ｂは、金属板１０９ｂにスポット溶接された金属リード１０７ｂを介して二次電池１０５の電極１０５ｂに接続されている。金属リード１０７ｂと電極１０５ｂはスポット溶接によって接続されている。

特開２００６−１８７１８５号公報 特開２０００−３０７０５２号公報 特開平１１−０２６０２９号公報

従来の二次電池の保護回路モジュールでは、２つの電池側外部接続端子上にそれぞれ搭載された金属板と二次電池の接続は２本の金属リードを介して行なわれているので、電池パックにおいて２本の金属リードを引き回すための空間が必要であった。

本発明は、電池パック内で保護回路モジュールの電池側外部接続端子と二次電池を接続するための金属リードを引き回すための空間を少なくする又は無くすことができる二次電池の保護回路モジュールを提供することを目的とするものである。

本発明にかかる二次電池の保護回路モジュールは、２つの電池側外部接続端子と複数の負荷側外部接続端子をもつ配線基板と、その配線基板に実装された１又は複数の電子部品と、上記２つの電池側外部接続端子上にそれぞれ搭載された金属板を少なくとも備えたものであって、上記配線基板において、一表面に上記電池側外部接続端子が配置され、上記一表面とは反対側の裏面に上記負荷側外部接続端子が配置されており、上記配線基板は少なくとも一方の上記金属板の搭載位置の一部分に切欠き又は貫通孔を備え、上記配線基板の上記裏面から見て上記金属板の一部分が上記切欠き又は上記貫通孔を介して露出しているものである。

本発明の保護回路モジュールにおいて、上記配線基板は両方の上記金属板の搭載位置の一部分にそれぞれ切欠き又は貫通孔を備えているようにしてもよい。

また、上記金属板は、上記配線基板の上記裏面から見て上記切欠き又は上記貫通孔に露出している部分を上記配線基板に対して動く自由端にするための切込みを備え、上記自由端の先端部は上記自由端の基端部が折り曲げられて上記配線基板の側方から見て上記配線基板とは間隔をもって配置されているようにしてもよい。

本発明の二次電池の保護回路モジュールでは、配線基板において、一表面に電池側外部接続端子が配置され、一表面とは反対側の裏面に負荷側外部接続端子が配置されており、配線基板は少なくとも一方の金属板の搭載位置の一部分に切欠き又は貫通孔を備え、配線基板の裏面から見て金属板の一部分が切欠き又は貫通孔を介して露出しているようにしたので、保護回路モジュールの金属板を二次電池の電極に直接溶接できる。これにより、切欠き上又は貫通孔上に搭載されている金属板については金属リードを必要としなくなるので、一方の金属板に対応して配線基板に切欠き又は貫通孔が形成されている場合に、電池パック内で保護回路モジュールの電池側外部接続端子と二次電池を接続するための金属リードを引き回すための空間を少なくすることができる。金属リードを引き回すための空間を少なくできると、電池パックのサイズを小さくすることができ、また、同一サイズの電池パックにおいて二次電池の容量を大きくすることができる。

さらに、本発明の保護回路モジュールにおいて、配線基板は両方の金属板の搭載位置の一部分にそれぞれ切欠き又は貫通孔を備えているようにすれば、両方の金属板について二次電池の電極に直接溶接できるようになるので、金属リードが不要になり、電池パック内で保護回路モジュールの電池側外部接続端子と二次電池を接続するための金属リードを引き回すための空間を無くすことができる。

また、本発明の保護回路モジュールにおいて、金属板は、配線基板の裏面から見て切欠き又は貫通孔に露出している部分を配線基板に対して動く自由端にするための切込みを備え、自由端の先端部は自由端の基端部が折り曲げられて配線基板の側方から見て配線基板とは間隔をもって配置されているようにすれば、金属板の自由端の基端部に弾力をもたせて、保護回路モジュールと二次電池の電極との間にかかる応力を吸収することができる。

図１は、保護回路モジュールの一実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図、（Ｄ）は（Ａ）のＡ−Ａ’位置での断面図である。

保護回路モジュール１は配線基板２を備えている。配線基板２の一表面２ａに２つの電池側外部接続端子４ａ，４ｂと、複数の電子部品を実装するための電子部品用電極（図示は省略）と、配線パターン（図示は省略）が形成されている。電池側外部接続端子４ａ，４ｂ、電子部品用及び配線パターンは例えば銅により形成されている。電子部品用電極は２つの電池側外部端子４ａ，４ａの間に配置されている。

配線基板２は切欠き２ｃを備えている。電池側外部接続端子４ａは切欠き２ｃを囲むように略コの字型に形成されている。
配線基板２の一表面２ａ上に絶縁性材料層６ａが形成されている。絶縁性材料層６ａには電池側外部接続端子４ａ，４ｂ上と電子部品用電極上に開口部が形成されている。

配線基板２の裏面（一表面２ａとは反対側の面）２ｂに、例えば、３つの負荷側外部接続端子８ａと、１つのテスト用端子８ｂが形成されている。負荷側外部接続端子８ａ及びテスト用端子８ｂは例えば銅により形成されている。なお、本発明の保護回路モジュールにおいて、負荷側外部接続端子の個数及びテスト用端子の個数は任意である。また、テスト用端子は必ずしも備えていなくてもよい。

配線基板２の裏面２ｂ上に絶縁性材料層６ｂが形成されている。絶縁性材料層６ｂには負荷側外部接続端子８ａ上とテスト用端子８ｂ上に開口部が形成されている。負荷側外部接続端子８ａ表面及びにテスト用端子８ｂ表面に金メッキ層（図示は省略）が形成されている。

配線基板２の一表面２ａ側で、電池側外部接続端子４ａ上に半田（図示は省略）を介して金属板１０ａが搭載され、電池側外部接続端子４ｂ上に半田（図示は省略）を介して金属板１０ｂが搭載されている。金属板１０ａ，１０ｂは例えばニッケルによって形成されている。

金属板１０ａの一部分は、配線基板２の裏面２ｂから見て切欠き２ｃを介して露出している。配線基板１０ａは、配線基板２の裏面２ｂから見て切欠き２ｃを介して露出している部分を配線基板２に対して動く自由端１０ａ−１にするための切込み１０ａ−２を備えている。金属板１０ａの自由端１０ａ−１の先端部は、自由端１０ａ−１の基端部が折り曲げられて配線基板２の側方から見て配線基板２とは間隔をもって配置されている。

配線基板２の一表面２ａ側で、電池側外部接続端子４ａ，４ｂの間に設けられた電子部品用電極上に電子部品１２が実装されている。電子部品１２として、例えば、ＩＣチップや電界効果トランジスタチップ、ＰＴＣ素子などのサーミスタ素子や、抵抗器、コンデンサなどを挙げることができる。なお、本発明の保護回路モジュールに実装される電子部品の種類及び個数は任意である。

電子部品１２の実装領域を含んで、２つの金属板１０ａ，１０ｂの間の絶縁性材料層６ａ上に封止樹脂１４が形成されている。電子部品１２は封止樹脂１４により覆われて保護されている。

図２は、図１に示した保護回路モジュールを備えた電池パックの一例を示す概略構成図であり、（Ａ）は一部断面で示す平面図、（Ｂ）は一部断面で示す側面図である。

絶縁性部材からなる筐体１６の内部に、保護回路モジュール１と、二次電池１８と、金属リード２０が配置されている。金属リード２０は例えばニッケルによって形成されている。

保護回路モジュール１は、負荷側外部接続端子８ａ及びテスト用端子８ｂが形成されている面を外側にし、金属板１０ａ，１０ｂ及び封止樹脂１４が形成されている面を内側にして筐体１６内に配置されている。筐体１６には負荷側外部接続端子８ａ及びテスト用端子８ｂに対応して開口部が形成されている。

保護回路モジュール１の金属板１０ａは、その自由端１０ａ−１が二次電池１８の電極１８ａにスポット溶接によって直接溶接されることにより、電極１８ａに接続されている。自由端１０ａ−１と電極１８ａのスポット溶接は配線基板の切欠き２ｃを介して行なわれる。

金属板１０ｂは、金属板１０ｂにスポット溶接された金属リード２０を介して二次電池１８の電極１８ｂに接続されている。金属リード２０と電極１８ｂはスポット溶接によって接続されている。

保護回路モジュール１では、配線基板２は金属板１０ａの搭載位置の一部分に切欠き２ｃを備え、配線基板２の裏面から見て金属板１０ａの自由端１０ａ−１が切欠き２ｃを介して露出しているので、保護回路モジュール１の金属板１０ａを二次電池１８の電極１８ａに直接溶接できる。これにより、金属板１０ａについては金属リードを必要としなくなるので、電池パックの筐体１６内で保護回路モジュール１の電池側外部接続端子４ａ，４ｂと二次電池１８を接続するための金属リードを引き回すための空間を、両方の電池側外部接続端子４ａ，４ｂについて金属リードを引き回す場合に比べて、少なくすることができる。金属リードを引き回すための空間を少なくできると、電池パックのサイズを小さくすることができ、また、同一サイズの電池パックにおいて二次電池の容量を大きくすることができる。

さらに、保護回路モジュール１では、金属板１０ａは、配線基板２の裏面から見て切欠き２ｃに露出している部分を配線基板２に対して動く自由端１０ａ−１にするための切込み１０ａ−２を備え、自由端１０ａ−１の先端部は自由端１０ａ−１の基端部が折り曲げられて配線基板２の側方から見て配線基板２とは間隔をもって配置されているので、金属板１０ａの自由端１０ａ−１の基端部に弾力をもたせて、保護回路モジュール１と二次電池１８の電極１８ａとの間にかかる応力を吸収することができる。

図１に示した実施例において、配線基板２は、金属板１０ａの自由端１０ａ−１を裏面２ｂ側に露出させるための切欠き２ｃを備えているが、切欠き２ｃに代えて、金属板の自由端を裏面側に露出させるための貫通孔を備えているようにしてもよい。

図３は、保護回路モジュールの他の実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図、（Ｄ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’位置での断面図である。

この実施例では、図１に示した実施例と比較して、切欠き２ｃに代えて貫通孔２ｄを備えている。電池側外部接続端子４ａは貫通孔２ｄの周囲を取り囲んで枠状に形成されている。

金属板１０ａは、図示しない半田を介して電池側外部接続端子４ａ上に搭載されている。切込み１０ａ−２は上方から見て略コの字型に形成されている。金属板１０ａの自由端１０ａ−１は配線基板２の裏面２ｂ側から見て貫通孔２ｄ内に露出している。

この実施例では、保護回路モジュール１は、配線基板２の金属板１０ａの搭載位置の一部分に貫通孔２ｄを備え、配線基板２の裏面から見て金属板１０ａの自由端１０ａ−１が貫通孔２ｄを介して露出しているので、図１に示した実施例と同様に、保護回路モジュール１の金属板１０ａを二次電池１８の電極１８ａ（図２参照）に直接溶接でき、図１に示した実施例と同様の作用及び効果を得ることができる。

さらに、この実施例でも、図１に示した実施例と同様に、金属板１０ａの自由端１０ａ−１の基端部に弾力をもたせて、保護回路モジュール１と二次電池１８の電極１８ａとの間にかかる応力を吸収することができる。
なお、図３に示した保護回路モジュール１において、金属板１０ａは図１に示した金属板１０ａのように切込み１０ａ−２が形成されたものであってもよい。

図４は、保護回路モジュールのさらに他の実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図、（Ｄ）は（Ａ）のＣ−Ｃ’位置での断面図である。

この実施例では、図１に示した実施例と比較して、切欠き２ｃ上に配置された金属板１０ａは平板形状をしている。
この実施例のように、金属板１０ａは、必ずしも図１に示した自由端１０ａ−１及び切込み１０ａ−２を備えていなくてもよい。

図５は、図４に示した保護回路モジュールを備えた電池パックの一例を示す概略構成図であり、（Ａ）は一部断面で示す平面図、（Ｂ）は一部断面で示す側面図である。図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。

保護回路モジュール１の金属板１０ａは、配線基板の切欠き２ｃに露出している部分が二次電池１８の電極１８ａにスポット溶接によって直接溶接されることにより、電極１８ａに接続されている。金属板１０ａと電極１８ａのスポット溶接は配線基板の切欠き２ｃを介して行なわれる。

図４に示した保護回路モジュールにおいても、保護回路モジュール１は、配線基板２の金属板１０ａの搭載位置の一部分に切欠き２ｃを備え、配線基板２の裏面から見て金属板１０ａの一部分が切欠き２ｃを介して露出しているので、図１に示した実施例と同様に、保護回路モジュール１の金属板１０ａを二次電池１８の電極１８ａ（図５参照）に直接溶接できる。これにより、電池パックの筐体１６内で金属リードを引き回すための空間を少なくすることができ、電池パックのサイズを小さくすることができ、また、同一サイズの電池パックにおいて二次電池の容量を大きくすることができる。

図１に示した実施例において、配線基板２は、金属板１０ａの一部分を裏面２ｂ側に露出させるための切欠き２ｃを備えているが、切欠き２ｃに代えて、金属板の一部分を裏面側に露出させるための貫通孔を備えているようにしてもよい。

図６は、保護回路モジュールのさらに他の実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ’位置での断面図である。

この実施例では、図１に示した実施例と比較して、配線基板２に電池側外部接続端子４ｂにも切欠き２ｃが形成されている。電池側外部接続端子４ｂは切欠き２ｃを囲むように略コの字型に形成されている。

金属板１０ｂは、自由端１０ａ−１及び切込み１０ａ−２を備えた金属板１０ａと同様に、自由端１０ｂ−１及び切込１０ｂ−２を備えている。金属板１０ｂの自由端１０ｂ−１は、配線基板２の裏面２ｂから見て切欠き２ｃを介して露出している。

図７は、図６に示した保護回路モジュールを備えた電池パックの一例を示す概略構成図であり、（Ａ）は一部断面で示す平面図、（Ｂ）は一部断面で示す側面図である。図２と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。

保護回路モジュール１の金属板１０ａは、その自由端１０ａ−１が二次電池１８の電極１８ａにスポット溶接によって直接溶接されることにより、電極１８ａに接続されている。自由端１０ａ−１と電極１８ａのスポット溶接は配線基板の切欠き２ｃを介して行なわれる。
金属板１０ｂは、その自由端１０ｂ−１が二次電池１８の電極１８ｂにスポット溶接によって直接溶接されることにより、電極１８ｂに接続されている。自由端１０ｂ−１と電極１８ｂのスポット溶接は配線基板の切欠き２ｃを介して行なわれる。

このように、電極１８ａ，１８ｂが１つの面に設けられている二次電池１８に対して、金属リードを用いることなく、保護回路モジュール１と二次電池１８を接続することができる。

図６に示した保護回路モジュール１では、配線基板２は金属板１０ａ，１０ｂの搭載位置の一部分に切欠き２ｃ，２ｃを備え、配線基板２の裏面から見て金属板１０ａの自由端１０ａ−１及び金属板１０ｂの自由端１０ｂ−１が切欠き２ｃ，２ｃを介して露出しているので、保護回路モジュール１の金属板１０ａを二次電池１８の電極１８ａに直接溶接でき、金属板１０ｂを二次電池１８の電極１８ｂに直接溶接できる。これにより、保護回路モジュールと二次電池を接続するための金属リードを必要としなくなるので、電池パックの筐体１６内で保護回路モジュール１の電池側外部接続端子４ａ，４ｂと二次電池１８を接続するための金属リードを引き回すための空間を無くすことができる。金属リードを引き回すための空間を無くすと、電池パックのサイズを小さくすることができ、また、同一サイズの電池パックにおいて二次電池の容量を大きくすることができる。

さらに、保護回路モジュール１では、金属板１０ａ，１０ｂにおいて、配線基板２の裏面から見て切欠き２ｃに露出している部分を配線基板２に対して動く自由端１０ａ−１，１０ｂ−１にするための切込み１０ａ−２，１０ｂ−２を備え、自由端１０ａ−１，１０ｂ−１の先端部は自由端１０ａ−１，１０ｂ−１の基端部が折り曲げられて配線基板２の側方から見て配線基板２とは間隔をもって配置されているので、金属板１０ａ，１０ｂの自由端１０ａ−１，１０ｂ−１の基端部に弾力をもたせて、保護回路モジュール１と二次電池１８の電極１８ａ，１８ｂとの間にかかる応力を吸収することができる。

図６に示した保護回路モジュール１では、配線基板２は金属板１０ａ，１０ｂの搭載位置の一部分に切欠き２ｃ，２ｃを備えているが、切欠き２ｃ，２ｃに代えて、図３に示した保護回路モジュール１と同様に、金属板１０ａ，１０ｂの搭載位置に貫通孔を備えているようにしてもよい。

また、図６に示した保護回路モジュール１において、金属板１０ａ，１０ｂは必ずしも自由端１０ａ−１，１０ｂ−１及び切込み１０ａ−２，１０ｂ−２を備えている必要はなく、図４に示した保護回路モジュールのように、金属板１０ａ，１０ｂは平板状のものであってもよい。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、形状、材料、配置などは一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

保護回路モジュールの一実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図、（Ｄ）は（Ａ）のＡ−Ａ’位置での断面図である。 図１に示した保護回路モジュールを備えた電池パックの一例を示す概略構成図であり、（Ａ）は一部断面で示す平面図、（Ｂ）は一部断面で示す側面図である。 保護回路モジュールの他の実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図、（Ｄ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’位置での断面図である。 保護回路モジュールのさらに他の実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図、（Ｄ）は（Ａ）のＣ−Ｃ’位置での断面図である。 図４に示した保護回路モジュールを備えた電池パックの一例を示す概略構成図であり、（Ａ）は一部断面で示す平面図、（Ｂ）は一部断面で示す側面図である。 保護回路モジュールのさらに他の実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ’位置での断面図である。 図６に示した保護回路モジュールを備えた電池パックの一例を示す概略構成図であり、（Ａ）は一部断面で示す平面図、（Ｂ）は一部断面で示す側面図である。 製造方法の他の例を説明するための断面図である。

符号の説明

１ 保護回路モジュール
２ 配線基板
２ａ 配線基板の一表面
２ｂ 配線基板の裏面
４ａ，４ｂ 電池側外部接続端子
６ａ，６ｂ 絶縁性材料層
８ａ 負荷側外部接続端子
８ｂ テスト用端子
１０ａ，１０ｂ 金属板
１０ａ−１，１０ｂ−１ 金属板の自由端
１０ａ−２，１０ｂ−２ 金属板の切込み
１２ 電子部品

Claims (3)

1. ２つの電池側外部接続端子と複数の負荷側外部接続端子をもつ配線基板と、その配線基板に実装された１又は複数の電子部品と、上記２つの電池側外部接続端子上にそれぞれ搭載された金属板を少なくとも備えた二次電池の保護回路モジュールにおいて、
   前記配線基板において、一表面に前記電池側外部接続端子が配置され、前記一表面とは反対側の裏面に前記負荷側外部接続端子が配置されており、
   前記配線基板は少なくとも一方の前記金属板の搭載位置の一部分に切欠き又は貫通孔を備え、
   前記配線基板の前記裏面から見て前記金属板の一部分が前記切欠き又は前記貫通孔を介して露出していることを特徴とする保護回路モジュール。
2. 前記配線基板は両方の前記金属板の搭載位置の一部分にそれぞれ切欠き又は貫通孔を備えている請求項１に記載の保護回路モジュール。
3. 前記金属板は、前記配線基板の前記裏面から見て前記切欠き又は前記貫通孔に露出している部分を前記配線基板に対して動く自由端にするための切込みを備え、
   前記自由端の先端部は前記自由端の基端部が折り曲げられて前記配線基板の側方から見て前記配線基板とは間隔をもって配置されている請求項１又は２に記載の保護回路モジュール。

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