JP2010135254A - パック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を極力抑えながら、高い外観品質を有するパック電池を提供する。
【解決手段】パック電池における素電池２１は、扁平直方体状の外装を有する。ＰＴＣ素子２４および保護回路基板２６は、素電池２１における一の側面（Ｘ軸方向上側面）に沿って配されている。また、樹脂モールディングは、素電池における上記一の側面上において、ＰＴＣ素子２４および保護回路基板２６を内包する状態で設けられている。ここで、保護回路基板２６は、Ｘ軸方向において、ＰＴＣ素子２４の上方に配されており、基板本体の延長部分（Ａ部分）がＰＴＣ素子２４の素子本体２４ａの上方を覆っている。
【選択図】図４

Description

本発明は、パック電池に関し、特に、素電池に接続された保護回路基板および安全素子が樹脂モールドされてなるパック電池に関する。

近年、携帯電話機などのモバイル機器の普及に伴って、それらの電源としてのパック電池が広く用いられている。従来技術に係るパック電池の構成について、図５を用い説明する。なお、図５では、パック電池の構成の内、充放電に係る主な部分であるコアパックを示している。
図５に示すように、従来技術に係るパック電池のコアパックは、扁平直方体状の外観形状を有する素電池９２１と、その正負極に接続が図られているＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子９２４および保護回路基板９２６とを主な構成要素としている。素電池９２１は、例えば、リチウムイオン電池であって、２主面９２１ａ（Ｚ軸方向下側の主面は、図示および符号を省略。）と４側面９２１ｂ〜９２１ｅを以って外装が構成されている。そして、外装体の側面（封口蓋）９２１ｂには、負極端子が形成され（図示を省略。）、Ｙ軸方向において対向関係にある側面９２１ｃにＮｉ／Ａｌのクラッド板９２８が接合されている。クラッド板９２８は、素電池９２１における正極とされる。

素電池９２１に対しては、側面９２１ｂおよび側面９２１ｄの各一部を覆うように、絶縁板９２２が配されている。絶縁板９２２には、素電池９２１の負極端子に相当する箇所に窓部９２２ｃが開設されており、当該部分を通して、素電池９２１の負極端子とリード９２３とが接合される。リード９２３は、もう一方の端部において、ＰＴＣ素子９２４の素子リード９２４ｂと接合されている。なお、リード９２３が、実際には絶縁板９２２に沿う状態に配されている。

ＰＴＣ素子９２４において、素子本体９２４ａから延出されるもう一方の素子リード９２４ｃは、クランク状に曲折加工されたリード９２５の一端部分に接合され、リード９２５の他端は、保護回路基板９２６における導電ランド（図示を省略。）に対し接合されている。
他方、素電池９２１における側面９２１ｃに接合されたクラッド板９２８に対しては、Ｌ字状のリード９２７がその一端部分で接合され、リード板９２７の他端は、保護回路基板９２６の導電ランド（図示を省略。）に対し接合されている。

なお、図５に示すコアパックに対しては、素電池９２１の側面９２１ｂ，９２１ｃを覆うようにカバーが配され、保護回路基板９２６およびこれと素電池９２１における側面９２１ｄとを覆うようにモールディングが形成される。さらに、素電池９２１における外装体の２主面９２１ａおよびＸ軸方向奥の側面９２１ｅを覆うように、外装ラベルが貼付され（図示を省略）、パック電池が構成される。
特開２００８−３４２０８号公報

しかしながら、上記従来技術に係るパック電池では、ＰＴＣ素子９２４を図５のＸ軸方向左下側より見るとき、その素子本体９２４ａは、保護回路基板９２６に対しＹ軸方向に外れた位置に配されている。このため、上記従来技術に係るパック電池では、モールディングの一部に所謂、ヒケなどが発生し、外観不良を伴う場合がある。
即ち、図６に示すように、素電池９２１を基準に考える場合において、保護回路基板９２６が存在する部分と、保護回路基板９２６が存在せずＰＴＣ素子９２４がＸ軸方向上側から見るときに露出している部分（矢印Ｂ部分、矢印Ｃ部分）とは、Ｘ軸方向に段差を生じた状態となっている。このような状態となっている部分に対し、樹脂モールディング成形を行うと、保護回路基板９２６を覆う部分に対して、矢印Ｂ部分および矢印Ｃ部分などの樹脂厚みが厚くなってしまい、樹脂流れ不良等に起因するヒケが発生しやすくなる。

また、ＰＴＣ素子９２４の素子リード９２４ｂ，９２４ｃや、これが接合されているリード９２３，９２５などが、曲げ加工前の形状に戻ろうとする力（スプリングバック）が発生し、ＰＴＣ素子９２４の位置がずれたり、モールディングの外観不良を発生したりすることが生じ得る。
本発明は、上記のような問題を解決しようとなされたものであって、コストの上昇を極力抑えながら、高い外観品質を有するパック電池を提供することを目的とする。

そこで、本発明に係るパック電池は、次の構成を有することを特徴とする。
本発明に係るパック電池は、素電池と、安全素子および保護回路基板と、樹脂モールディングとを有する。素電池は、２主面と４側面とを有し外装が構成されている。また、安全素子および保護回路基板は、素電池と外部接続端子との間の電力流通路中に介挿され、素電池における一の側面に沿って配されている。また、樹脂モールディングは、素電池における上記一の側面上において、安全素子および保護回路基板を内包する状態で設けられている。さらに、安全素子は、当該素子のリードが、保護回路基板における導電ランドに接続されている。

ここで、本発明に係るパック電池では、安全素子の素子本体と保護回路基板とを、素電池における上記一の側面をその法線方向から見るとき、安全素子の素子本体が、保護回路基板における導電ランドが設けられた箇所（安全素子のリードが接続された箇所）よりも延長された部分により覆われている、ことを特徴とする。

上記のように、本発明に係るパック電池では、安全素子の素子本体と保護回路基板とを、素電池における上記一の側面に直交する方向の外方から見るとき、安全素子の本体が保護回路基板の上記延長部分により覆われた状態となっている、ことを主な特徴とする。即ち、本発明に係るパック電池では、上記一の側面に直交する方向から見るときに、安全素子の素子本体が保護回路基板と素電池との間に配されている。このため、樹脂モールディングの形成において、安全素子が配された部分における樹脂厚みが厚くなるという従来技術のような問題を生じることがない。

また、樹脂モールディングの形成時に、流動する樹脂材料による圧力を受けてリードや安全素子が位置変動などを生じ、樹脂が固化する際にそれらが元の位置に戻ろうとする場合や、スプリングバックで加工前の形状に戻ろうとする場合にあっても、保護回路基板により上方が覆われているので、樹脂モールディングの外観不良につながり難い。
また、本発明に係るパック電池では、新たな部品を用いて安全素子の素子本体の上方を覆うのではなく、保護回路基板を用いて素子本体の上方を覆っているので、部品点数の増加やこれに起因するコストの上昇を極力抑えることができる。

従って、本発明に係るパック電池の構成では、コストの上昇を極力抑えながら、高い外観品質を有する、という効果を奏する。
本発明に係るパック電池では、次のようなバリエーションを採用することもできる。
上記本発明に係るパック電池では、安全素子の素子本体が、その外装面において、保護回路基板に対して接し、あるいは近接している、という構成を採用することができる。このような構成を採用することにより、樹脂モールディング内における保護回路基板の位置を高い精度を以って規定することができる。即ち、保護回路基板と安全素子の素子本体とを接触あるいは近接させることで、樹脂モールディング形成に係る樹脂材料の流動による安全素子などの位置変動を抑えることができる。なお、上記で「近接」とは、安全素子の素子本体と保護回路基板との間隙が、１．０［ｍｍ］未満（望ましくは、０．５［ｍｍ］未満）の状態にあることをいう。

また、上記のように、保護回路基板に対して安全素子の素子本体の上面が接している、という構成を採用する場合には、素電池における上記一の側面からの安全素子の素子本体までの距離が変動し難い。このため、本発明に係るパック電池では、安全素子と素電池との距離を設計値通りにすることができ、安全素子（例えば、ＰＴＣ素子やＮＴＣ素子）の作動を確実に保証することができる。従って、本発明に係るパック電池は、上記観点から高い安全性を有する。

また、上記本発明に係るパック電池では、安全素子の素子本体が柱状の外観形状を有し、素電池における上記一の側面に対向する面、および保護回路基板に接している面が平面である、という構成を採用することもできる。これにより、樹脂モールディング形成に係る樹脂材料の流動に対し、安全素子と保護回路基板との間の位置的安定性が増し、さらなる外観不良の低減を図ることが可能となる。

また、上記本発明に係るパック電池では、素電池における外装が、有底角筒状の外装缶と、当該外装缶の開口を塞ぐ封口蓋との組み合わせを以って構成され、封口蓋に正負極の一方の極の端子が突出形成されている、という構成と、素電池における上記一の側面が、外装缶における開口の縁を一辺とする外側壁面である、という構成を採用することができる。即ち、所謂、サイドタイプのパック電池において、本発明の構成を採用することができる。

また、上記本発明に係るパック電池では、保護回路基板が短冊状平板の基板本体を有し、当該基板本体の一部が安全素子の素子本体を覆っている、という構成を採用することができる。このように、安全素子の上方を覆うのが、保護回路基板における平板状の基板本体である構成を採用する場合、樹脂モールディングにおける樹脂厚みの均一化を図ることが可能となり、ヒケなどの外観品質上の問題をさらに生じ難い。

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる実施の形態は、本発明の構成および作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、 本発明は、その本質的部分以外に何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
［実施の形態］
１．パック電池１の外観構成
実施の形態に係るパック電池１の外観構成について、図１を用い説明する。

図１に示すように、パック電池１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の寸法に対し、Ｚ軸方向の高さが低い、扁平直方体状の外観形状を有する。パック電池１は、樹脂からなるモールディング１１とＹ軸方向の両側を覆うカバー１２，１３と、残りの部分を覆う外装ラベル１４とにより外観が構成されている。
パック電池１におけるモールディング１１には、４つの窓部１１ａが開設されており、各々からは、外部接続端子２６ａが露出している。

２．パック電池１の内部構成
次に、パック電池１の内部構成について、図２を用い説明する。図２は、パック電池１の内部構成を示す展開斜視図である。
図２に示すように、パック電池１は、素電池２１を含むコアパック２０を有している。コアパック２０における素電池２１は、２主面２１ａ（Ｚ軸方向下側の主面については、図示および符号を省略している。）と４側面２１ｂ〜２１ｅを有する扁平直方体状の外装を有する。本実施の形態では、素電池２１としてリチウムイオン電池を採用している。

図示をしていないが、素電池２１におけるＹ軸方向左奥の側面２１ｂは、封口蓋により構成されており、負極端子が突設形成されている。一方、素電池２１におけるＹ軸方向右手前の側面２１ｃには、Ｎｉ／Ａｌのクラッド板２８が接合されている。なお、素電池２１における外装缶は、アルミニウム（Ａｌ）の合金材料からなるので、クラッド板２８は、Ａｌ側面が側面２１ｃに向くようにして接合されている。

素電池２１に対しては、側面２１ｂ，２１ｄに沿うように、絶縁板２２が配されている。絶縁板２２は、素電池２１における側面２１ｂに沿う部分２２ａと、側面２１ｄに沿う部分２２ｂとが一体をなすＬ字形に形成されており、素電池２１における負極端子に相当する部分に開口２２ｃが開設されている。そして、絶縁板２２を素電池２１に当接させた場合には、開口２２ｃを通して素電池２１における負極端子が飛び出し、当該負極端子に対して、Ｌ字形をしたリード２３におけるＸ軸方向に延伸する部分２３ａの端部が接合されている。

リード２３は、Ｙ軸方向に延伸する部分２３ｂの先端において、ＰＴＣ素子２４の一方の素子リード２４ｂに接合されている。ＰＴＣ素子２４におけるもう一方の素子リード２４ｃは、クランク状に曲折加工されたリード２５の一端部に接合されており、リード２５の他端は、保護回路基板２６における導電リード（図２では、図示を省略。）に接合されている。

保護回路基板２６は、基板本体のＸ軸方向左手前側の主面に外部接続端子２６ａおよびテスト端子２６ｂが設けられている。これら端子２６ａ，２６ｂは、例えば、金属薄膜である。また、図２では符号を付していないが、保護回路基板２６におけるＸ軸方向奥側の主面には、電子部品が実装されている。
一方、素電池２１におけるクラッド板２８には、Ｌ字状に曲折加工されたリード２７が、そのＸ軸方向に延伸する部分２７ａの端部近傍で接合されている。リード２７におけるＹ軸方向に延伸する部分２７ｂの端部は、保護回路基板２６における導電ランド（図示を省略。）に接合されている。

パック電池１におけるコアパック２０は、上記構成を有している。
次に、パック電池１は、上記構成のコアパック２０に対し、素電池２１の三方の側面２１ｂ，２１ｃ，２１ｅに対応して、それぞれテープ１５および両面テープ１６，１７が当接される。そして、Ｙ軸方向に対向する両側面２１ｂ，２１ｃに対応する両面テープ１６，１７を覆うようにカバー１２，１３が接合される。各カバー１２，１３は、素電池２１におけるＺ軸方向高さに対応した溝部分１２ａ，１３ａが設けられており、カバー１２，１３は、当該溝部分１２ａ，１３ａを以って素電池２１に嵌め込まれることになる。

コアパック２０における保護回路基板２６が配された側は、樹脂からなるモールディング１１により覆われている。なお、図２では、便宜上、モールディング１１を、予め形成された部品の状態で描いているが、実際には、当該モールディング１１に相当する空間が開けられた成型用の金型にコアパック２０を収納し、その状態で低温成形法により樹脂（例えば、ポリアミド樹脂など）を流し込み（インサート成形（低温成形）法を用い）形成されたものである。

モールディング１１には、上記のように、外部接続端子２６ａが露出するように開設された窓部１１ａと、その他に、保護回路基板２６におけるテスト端子２６ｂを露出するための窓部１１ｂも開設されている。テスト端子２６ｂに対応する窓部１１ｂは、パック電池１の出荷前などのテスト終了の後、テストポイントラベル１８により塞がれる。
素電池２１における主面２１ａおよびその裏の主面とテープ１５が配された側面２１ｅは、外装ラベル１４により覆われる。これにより、装着時における不所望の短絡や、素電池２１における外装缶の電飾などの発生を抑制している。

本実施の形態に係るパック電池１は、以上のような内部構造を有する。
３．パック電池１における保護回路基板２６とＰＴＣ素子２４との配置関係
本実施の形態に係るパック電池１の最大の特徴である保護回路基板２６とＰＴＣ素子２４との相対的な配置関係について、図３および図４を用い説明する。図３は、パック電池１におけるコアパック２０の外観構成を示す外観斜視図であり、図４は、その側面図である。

図３に示すように、コアパック２０におけるＸ軸方向手前側は、保護回路基板２６により覆われた構成となっている。即ち、コアパック２０においては、ＰＴＣ素子２４は、素電池２１と保護回路基板２６との間に介挿された状態となっており、Ｙ軸方向左端部分には、リード２３だけが露出している。
図４に示すように、コアパック２０においては、素電池２１のＸ軸方向上側の側面（側面２１ｄ）に対して、保護回路基板２６の基板本体が対向配置されている。そして、ＰＴＣ素子２４は、少なくともその素子本体２４ａが素電池２１と保護回路基板２６との間に介挿されている。

保護回路基板２６には、導電ランド２６ｃ，２６ｄが形成されており、それぞれリード２７，２５と接合が図られているが、当該接合部分と素電池２１との間には、モールディング１１の樹脂が流れ込める隙間があいている。これにより、素電池２１に対するモールディング１１の接合力が確保されている。
また、図４では、保護回路基板２６における電子部品２６ｅと素電池２１に沿って配された絶縁板２２との間に隙間があいた状態となっているが、これは、電子部品２６ｅと素電池２１とがバラツキ時に、互いに干渉することを防止するためである。

４．パック電池１の優位性
以上のような構成を有するパック電池１は、次のような優位性を有する。
本実施の形態に係るパック電池１では、図４に示すように、ＰＴＣ素子２４の素子本体２４ａと保護回路基板２６とを、素電池２１における側面２１ｄ（図２を参照。）に直交する方向の外方から（図４におけるＸ軸方向上側から）見るとき、ＰＴＣ素子２４の素子本体２４ａが保護回路基板２６により覆われた状態となっている。このため、モールディング１１の形成において、表面側が保護回路基板２６により覆われているので、ＰＴＣ素子２４が配された部分における樹脂厚みが厚くなるという従来技術のような問題を生じることがない。

また、モールディング１１の形成時に、流動する樹脂材料による圧力を受けてリード２５やＰＴＣ素子２４が位置ズレなどを生じ、樹脂が固化する際にそれらが元の位置に戻ろうとする場合や、スプリングバックで曲げ加工前の状態に戻ろうとする力がかかる場合にあっても、保護回路基板２６により上方が覆われているので、モールディング１１の外観不良（例えば、ヒケなど）につながり難い。なお、パック電池１では、新たな部品を用いてＰＴＣ素子２４の素子本体２４ａの上方を覆うのではなく、保護回路基板２６の基板本体を延長して素子本体２４ａの上方を覆っているので、部品点数の増加やこれに起因するコストの上昇を極力抑えることができる。

また、パック電池１では、ＰＴＣ素子２４における素子本体２４ａのＸ軸方向上側面が、保護回路基板２６に対して接しているので、モールディング１１内における保護回路基板２６およびＰＴＣ素子２４を高い位置精度を以って配置することができる。即ち、保護回路基板２６とＰＴＣ素子２４の素子本体２４ａの上面とを接触させることで、モールディング１１形成に係る樹脂材料の流動による保護回路基板２６およびＰＴＣ素子２４の位置ズレを抑えることができる。

また、上記のように、保護回路基板２６に対してＰＴＣ素子２４の素子本体２４ａの上面が接しているか、あるいは近接している、という構成を採用するパック電池１では、モールディング１１形成時におけるＰＴＣ素子２４の位置ズレが生じ難いので、素電池２１からＰＴＣ素子２４の素子本体２４ａまでの距離が変動し難く、ＰＴＣ素子２４による素電池２１の温度感知性能を確実に保証することができる。なお、ＰＴＣ素子２４における素子本体２４ａのＸ軸方向上側面が、保護回路基板２６に対して接することなく近接状態にある場合には、この間の隙間にモールディング１１の樹脂を介在させることができる。

上記において、「近接」とは、ＰＴＣ素子２４における素子本体２４ａのＸ軸方向上側面と、保護回路基板２６との間に、１．０［ｍｍ］未満（望ましくは、０．５［ｍｍ］未満）の隙間があいた状態をいう。
［その他の事項］
上記実施の形態に係るパック電池１では、一つの素電池２１を内蔵する構成を一例として用いたが、複数の素電池を内蔵するタイプのパック電池にも本発明に係る構成を適用することで、上記同様の効果を得ることができる。また、上記実施の形態では、ＰＴＣ素子２４における素子本体２４ａが直方体状をした形態のものを採用したが、この他に、円筒状などの柱状をした素子本体を有するＰＴＣ素子を採用することもできる。

また、上記実施の形態では、素電池２１として扁平直方体状の外観を有するリチウムイオン電池を採用したが、素電池の形状および種類はこれに限定を受けるものではない。例えば、形状については、円筒型やガム型、種類についてはニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池などを採用することもできる。
また、上記実施の形態では、安全素子の一例として、ＰＴＣ素子２４を備える形態を採用したが、これ以外にも安全素子としては、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子や温度ヒューズ素子などの感熱素子、さらには他の電池制御に用いられる種々の素子を採用することができる。

本発明は、高い外観品質を有するパック電池を実現するのに有効である。

実施の形態に係るパック電池１の外観構成を示す外観斜視図である。 パック電池１の内部構成を示す展開斜視図である。 コアパック２０の外観構成を示す外観斜視図である。 コアパック２０の要部構成示す側面図である。 従来技術に係るパック電池のコアパックの構成示す展開斜視図である。 従来技術に係るコアパックでの保護回路基板９２６とＰＴＣ素子９２４との配置関係を示す側面図である。

符号の説明

１．パック電池
１１．モールディング
１２，１３．カバー
１４．外装ラベル
１５．テープ
１６，１７．両面テープ
１８．テストポイントラベル
２０．コアパック
２１．素電池
２２，２５，２７．リード
２４．ＰＴＣ素子
２６．保護回路基板
２８．クラッド板

Claims (5)

1. ２主面と４側面とを有し外装が構成されてなる素電池と、当該素電池と外部接続端子との間の電力流通路中に介挿され、前記素電池における一の側面に沿って配された安全素子および保護回路基板と、前記一の側面上において、前記安全素子および前記保護回路基板を内包する状態で設けられた樹脂モールディングとを有するパック電池であって、
   前記安全素子は、当該素子のリードが、前記保護回路基板における導電ランドに接続されており、
   前記安全素子の素子本体と前記保護回路基板とを、前記一の側面をその法線方向から見るとき、前記安全素子の素子本体は、前記保護回路基板における前記導電ランドが設けられた箇所よりも延長された部分により覆われている
   ことを特徴とするパック電池。
2. 前記安全素子の素子本体は、その外装面において、前記保護回路基板に対して接しているか、あるいは近接している
   ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
3. 前記安全素子の素子本体は、柱状の外観形状を有し、前記素電池の一の側面に対向する面、および前記保護回路基板に接している面が平面である
   ことを特徴とする請求項２に記載のパック電池。
4. 前記素電池における外装は、有底角筒状の外装缶と、当該外装缶の開口を塞ぐ封口蓋との組み合わせを以って構成され、前記封口蓋には、正負極の一方の極の端子が突出形成されており、
   前記一の側面は、前記外装缶における前記開口の縁を一辺とする外側壁面である
   ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のパック電池。
5. 前記保護回路基板は、短冊状平板の基板本体を有し、当該基板本体の一部が前記安全素子の素子本体を覆っている
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のパック電池。

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