JP3507428B2 - 電池リード接合方法 - Google Patents
電池リード接合方法Info
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- JP3507428B2 JP3507428B2 JP2000335641A JP2000335641A JP3507428B2 JP 3507428 B2 JP3507428 B2 JP 3507428B2 JP 2000335641 A JP2000335641 A JP 2000335641A JP 2000335641 A JP2000335641 A JP 2000335641A JP 3507428 B2 JP3507428 B2 JP 3507428B2
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- battery
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハンダ付けが困難
なアルミニウム等によって形成されたリードを回路基板
に形成されたランドに超音波接合するリード接合方法に
関するもので、この接合方法を正極及び負極が金属箔リ
ードで引き出された二次電池を用いて電池電源装置を構
成するのに適用したものである。
なアルミニウム等によって形成されたリードを回路基板
に形成されたランドに超音波接合するリード接合方法に
関するもので、この接合方法を正極及び負極が金属箔リ
ードで引き出された二次電池を用いて電池電源装置を構
成するのに適用したものである。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話機やモバイルコンピュータなど
携帯機器の軽量化、薄型化を達成するために、その電源
となる電池の軽量化、薄型化が求められている。また、
電池は二次電池であって、高エネルギー密度のものが望
まれている。これらの要求を満たす電池としてラミネー
トシートを外装ケースとしたリチウムポリマー二次電池
が実用化されている。
携帯機器の軽量化、薄型化を達成するために、その電源
となる電池の軽量化、薄型化が求められている。また、
電池は二次電池であって、高エネルギー密度のものが望
まれている。これらの要求を満たす電池としてラミネー
トシートを外装ケースとしたリチウムポリマー二次電池
が実用化されている。
【０００３】このようなエネルギー密度の高い二次電池
では、二次電池を過充電や過放電、過大電流等から保護
する必要があり、電池保護回路として回路基板上に構成
される。この回路基板に二次電池を接続して組電池の形
態や電池パックの形態の電池電源装置が構成される。
では、二次電池を過充電や過放電、過大電流等から保護
する必要があり、電池保護回路として回路基板上に構成
される。この回路基板に二次電池を接続して組電池の形
態や電池パックの形態の電池電源装置が構成される。
【０００４】また、ラミネートシートを外装ケースとし
た二次電池では、外装ケース内に収容した発電要素から
正極リード及び負極リードをラミネートシートを溶着シ
ールしたシール辺から外部に引き出すことになるため、
各リードは金属箔で形成される。正極リードはアルミニ
ウム、負極リードは銅で形成され、その厚さは０．１ｍ
ｍ以下の箔状に形成されている。
た二次電池では、外装ケース内に収容した発電要素から
正極リード及び負極リードをラミネートシートを溶着シ
ールしたシール辺から外部に引き出すことになるため、
各リードは金属箔で形成される。正極リードはアルミニ
ウム、負極リードは銅で形成され、その厚さは０．１ｍ
ｍ以下の箔状に形成されている。
【０００５】この二次電池の正極リード及び負極リード
を回路基板に接続するとき、特に正極リードのアルミニ
ウムは回路基板のハンダ付けランドにハンダ付けするこ
とができない。そこで、従来技術においては、図６に示
すように、二次電池１の正極リード２及び負極リード３
の先端にそれぞれニッケル板１１を超音波接合してお
き、このニッケル板１１を回路基板３１のハンダ付けラ
ンド８にハンダ付けしている。
を回路基板に接続するとき、特に正極リードのアルミニ
ウムは回路基板のハンダ付けランドにハンダ付けするこ
とができない。そこで、従来技術においては、図６に示
すように、二次電池１の正極リード２及び負極リード３
の先端にそれぞれニッケル板１１を超音波接合してお
き、このニッケル板１１を回路基板３１のハンダ付けラ
ンド８にハンダ付けしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のリード接合方法では、二次電池１の正極リード２及
び負極リード３にニッケル板１１を超音波接合する工程
が必要となるため、電池電源装置を製造するための工数
が徒に増加する問題があった。
来のリード接合方法では、二次電池１の正極リード２及
び負極リード３にニッケル板１１を超音波接合する工程
が必要となるため、電池電源装置を製造するための工数
が徒に増加する問題があった。
【０００７】また、箔状で強度の低い正極リード２及び
負極リード３の先端部にニッケル板１１が接合された状
態で二次電池１を取り扱うと、先端部の重量が増して正
極リード２及び負極リード３に折損や曲がり等の損傷を
与えやすくなる問題点があった。
負極リード３の先端部にニッケル板１１が接合された状
態で二次電池１を取り扱うと、先端部の重量が増して正
極リード２及び負極リード３に折損や曲がり等の損傷を
与えやすくなる問題点があった。
【０００８】 本発明は、二次電池の金属箔リードを超
音波接合により回路基板のランドに直接接続することを
可能にする電池リード接合方法を提供することを目的と
する。
音波接合により回路基板のランドに直接接続することを
可能にする電池リード接合方法を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る電池リード接合方法は、電池保護回路を
備えた回路基板の表面に導体パターンによって形成され
たランド上に、二次電池の金属箔リードを配し、超音波
溶接機のアンビルにより回路基板の裏面を支持し、溶接
チップを前記金属箔リードに当接させてアンビル側に加
圧した状態で前記溶接チップに超音波振動を加え、金属
箔リードを前記ランドに超音波接合する電池リード接合
方法であって、回路基板の裏面側のアンビルが当接する
部位は、銅の導体パターンが形成され、回路基板の表面
側のランドやハンダ付け部分を除く部位がソルダレジス
トによって被覆されると共に、回路基板の裏面側の前記
銅の導体パターンが形成される部分を除く部位がソルダ
レジストによって被覆されていることを特徴とするもの
で、溶接チップによりリードをランドに加圧して超音波
振動が加えられることにより、リードはランドに超音波
接合される。リードがアルミニウムなどのハンダ付けが
できない材質のものであってもランドに直接接合できる
ので、ハンダ付けのための仲介材を使用する無駄や工数
の削減を図ることができる。また、回路基板の裏面側の
アンビルが当接する部位は、銅の導体パターンが形成さ
れ、その表面はソルダレジストが塗布されない露出状態
にしているので、アンビルと回路基板との密着性が向上
し、滑りによるロスの発生がないので、加振時間を削減
して効率的な超音波接合がなされる。
の本発明に係る電池リード接合方法は、電池保護回路を
備えた回路基板の表面に導体パターンによって形成され
たランド上に、二次電池の金属箔リードを配し、超音波
溶接機のアンビルにより回路基板の裏面を支持し、溶接
チップを前記金属箔リードに当接させてアンビル側に加
圧した状態で前記溶接チップに超音波振動を加え、金属
箔リードを前記ランドに超音波接合する電池リード接合
方法であって、回路基板の裏面側のアンビルが当接する
部位は、銅の導体パターンが形成され、回路基板の表面
側のランドやハンダ付け部分を除く部位がソルダレジス
トによって被覆されると共に、回路基板の裏面側の前記
銅の導体パターンが形成される部分を除く部位がソルダ
レジストによって被覆されていることを特徴とするもの
で、溶接チップによりリードをランドに加圧して超音波
振動が加えられることにより、リードはランドに超音波
接合される。リードがアルミニウムなどのハンダ付けが
できない材質のものであってもランドに直接接合できる
ので、ハンダ付けのための仲介材を使用する無駄や工数
の削減を図ることができる。また、回路基板の裏面側の
アンビルが当接する部位は、銅の導体パターンが形成さ
れ、その表面はソルダレジストが塗布されない露出状態
にしているので、アンビルと回路基板との密着性が向上
し、滑りによるロスの発生がないので、加振時間を削減
して効率的な超音波接合がなされる。
【００１０】上記接合方法において、ランドは、銅の表
面にニッケルメッキし、更にその表面に金メッキしてお
くことによって、酸化膜が形成され難く、溶接チップの
密着性がよく効率的に超音波接合がなされる。
面にニッケルメッキし、更にその表面に金メッキしてお
くことによって、酸化膜が形成され難く、溶接チップの
密着性がよく効率的に超音波接合がなされる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】また、回路基板上に実装されたＩＣ部品は
樹脂モールドによって回路基板に固定しておくことによ
って、ＩＣ部品の耐湿性や耐候性の向上を図るだけでな
く、超音波振動によるＩＣ部品の損傷を防止することが
できる。
樹脂モールドによって回路基板に固定しておくことによ
って、ＩＣ部品の耐湿性や耐候性の向上を図るだけでな
く、超音波振動によるＩＣ部品の損傷を防止することが
できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１５】本実施形態は、図１に示すように、ラミネ
ートシートによって外装ケースを形成した二次電池１を
３個並列接続して電池パック（電池電源装置）を構成し
た例を示すもので、各二次電池１から引き出された箔状
のリードを回路基板６に接続することにより各二次電池
１は並列に接続されると共に、回路基板６上に構成され
た電池保護回路に接続されるように構成されている。
ートシートによって外装ケースを形成した二次電池１を
３個並列接続して電池パック（電池電源装置）を構成し
た例を示すもので、各二次電池１から引き出された箔状
のリードを回路基板６に接続することにより各二次電池
１は並列に接続されると共に、回路基板６上に構成され
た電池保護回路に接続されるように構成されている。
【００１６】前記二次電池１は、図２（ａ）（ｂ）に示
すように、ラミネートシート１５を折り曲げ線Ｔで２分
した一方側に凹部１７が形成され、この凹部１７内に発
電要素を収容して折り曲げ線Ｔからラミネートシート３
０を２つ折りにして、図２（ｃ）に示すように、シール
辺Ｐ１、Ｐ２及びリード引き出し辺Ｐ３で溶着シール
し、リード引き出し辺Ｐ３から発電要素を構成する正極
板から正極リード２、負極板から負極リード３が外部に
引き出して構成されている。前記正極リード２及び負極
リード３はリード引き出し辺Ｐ３のシール部分を通して
外部に引き出すため、それぞれ厚さ０．１ｍｍ以下の金
属箔で、正極リード２はアルミニウム箔、負極リード３
は銅箔で形成されている。
すように、ラミネートシート１５を折り曲げ線Ｔで２分
した一方側に凹部１７が形成され、この凹部１７内に発
電要素を収容して折り曲げ線Ｔからラミネートシート３
０を２つ折りにして、図２（ｃ）に示すように、シール
辺Ｐ１、Ｐ２及びリード引き出し辺Ｐ３で溶着シール
し、リード引き出し辺Ｐ３から発電要素を構成する正極
板から正極リード２、負極板から負極リード３が外部に
引き出して構成されている。前記正極リード２及び負極
リード３はリード引き出し辺Ｐ３のシール部分を通して
外部に引き出すため、それぞれ厚さ０．１ｍｍ以下の金
属箔で、正極リード２はアルミニウム箔、負極リード３
は銅箔で形成されている。
【００１７】また、回路基板６は、図３（ａ）に示すよ
うに、基板９の表面側に導体パターンによりランド８を
形成すると共に、電池保護回路を構成する電子部品が実
装され、図３（ｂ）に示すように、基板９の裏面側に３
個の二次電池１を並列接続する接続パターンが形成さ
れ、表面側の導体パターンと裏面側の導体パターンとは
要所でスルーホール１３によって接続されている。ま
た、表面側のランド８やハンダ付け部分を除く部位はハ
ッチングによって示すようにソルダレジスト１４によっ
て被覆され、裏面側についてもランド８の裏側に位置す
る部分を除いてソルダレジスト１４によって被覆されて
いる。また、ランド８の裏側で回路形成に必要のない部
位にも導体パターンにより接合用ランド１５、１６が形
成されている。また、表面側に樹脂モールド１７で覆わ
れた中には、電池保護回路を構成するＩＣ部品等が埋設
されている。
うに、基板９の表面側に導体パターンによりランド８を
形成すると共に、電池保護回路を構成する電子部品が実
装され、図３（ｂ）に示すように、基板９の裏面側に３
個の二次電池１を並列接続する接続パターンが形成さ
れ、表面側の導体パターンと裏面側の導体パターンとは
要所でスルーホール１３によって接続されている。ま
た、表面側のランド８やハンダ付け部分を除く部位はハ
ッチングによって示すようにソルダレジスト１４によっ
て被覆され、裏面側についてもランド８の裏側に位置す
る部分を除いてソルダレジスト１４によって被覆されて
いる。また、ランド８の裏側で回路形成に必要のない部
位にも導体パターンにより接合用ランド１５、１６が形
成されている。また、表面側に樹脂モールド１７で覆わ
れた中には、電池保護回路を構成するＩＣ部品等が埋設
されている。
【００１８】図４に示すように、回路基板６に形成され
た６ヵ所のランド８には、各二次電池１の正極リード２
及び負極リード３が超音波接合により接続される。超音
波接合は、図５に示すように、超音波溶接機のアンビル
２１上に回路基板６を配し、ランド８上に正極リード２
を置き、溶接チップ２２により正極リード２をランド８
に押し付けるように所定圧力で加圧する。この状態で超
音波振動子２５からの超音波振動をホーン２４を通じて
溶接チップ２２に加えると、正極リード２とランド８と
が接する両界面の摩擦によって表面の酸化膜が破壊され
ると共に塑性変形が生じて新生金属面同士の密着が達成
される。更に、摩擦熱に伴う局部的な温度上昇に起因し
て原子の拡散及び再結晶が促進され、結果として強固な
圧接部が形成され、正極リード２はランド８に接合され
る。負極リード３についても同様にランド８に超音波接
合される。
た６ヵ所のランド８には、各二次電池１の正極リード２
及び負極リード３が超音波接合により接続される。超音
波接合は、図５に示すように、超音波溶接機のアンビル
２１上に回路基板６を配し、ランド８上に正極リード２
を置き、溶接チップ２２により正極リード２をランド８
に押し付けるように所定圧力で加圧する。この状態で超
音波振動子２５からの超音波振動をホーン２４を通じて
溶接チップ２２に加えると、正極リード２とランド８と
が接する両界面の摩擦によって表面の酸化膜が破壊され
ると共に塑性変形が生じて新生金属面同士の密着が達成
される。更に、摩擦熱に伴う局部的な温度上昇に起因し
て原子の拡散及び再結晶が促進され、結果として強固な
圧接部が形成され、正極リード２はランド８に接合され
る。負極リード３についても同様にランド８に超音波接
合される。
【００１９】前述したように回路基板６の裏面側の前記
アンビル２１が接する部位は、銅箔による導体パターン
が存在するように設定し、その表面にソルダレジスト１
４が塗布されないようにすると、アンビル２１と導体パ
ターン１０との間の摩擦係数が大きくなり、超音波振動
が加わったときにアンビル２１と回路基板６との間の滑
りが抑制され、加振時間が削減されて効率的な超音波溶
接が可能となる。もし、回路基板６のアンビル２１と接
する部位に導体パターン１０が存在しなかった場合、ガ
ラス布基材エポキシ樹脂等によって形成された基板９は
硬質で平滑な面に仕上げられているため、アンビル２１
との間に滑りが生じて安定した接合状態が得られない。
アンビル２１が接する部位は、銅箔による導体パターン
が存在するように設定し、その表面にソルダレジスト１
４が塗布されないようにすると、アンビル２１と導体パ
ターン１０との間の摩擦係数が大きくなり、超音波振動
が加わったときにアンビル２１と回路基板６との間の滑
りが抑制され、加振時間が削減されて効率的な超音波溶
接が可能となる。もし、回路基板６のアンビル２１と接
する部位に導体パターン１０が存在しなかった場合、ガ
ラス布基材エポキシ樹脂等によって形成された基板９は
硬質で平滑な面に仕上げられているため、アンビル２１
との間に滑りが生じて安定した接合状態が得られない。
【００２０】また、ランド８の表面に２〜３μｍの厚さ
にニッケルメッキし、更にその表面に０．０５μｍ程度
の厚さに金メッキしておくことにより、接合面に酸化膜
が形成され難く、正極リード２または負極リード３との
密着性が向上して効率的な超音波接合がなされる。
にニッケルメッキし、更にその表面に０．０５μｍ程度
の厚さに金メッキしておくことにより、接合面に酸化膜
が形成され難く、正極リード２または負極リード３との
密着性が向上して効率的な超音波接合がなされる。
【００２１】また、回路基板６上に実装されたＩＣ部品
は樹脂モールド１７内に埋設されているので、超音波振
動が回路基板６に加わったときに、振動による損傷が防
止される。
は樹脂モールド１７内に埋設されているので、超音波振
動が回路基板６に加わったときに、振動による損傷が防
止される。
【００２２】超音波接合により正極リード２及び負極リ
ード３を回路基板６に接合した３個の二次電池１と回路
基板６は、図１に示すように、パックケースを構成する
下ケース２０内の所定位置に収容され、この下ケース２
０を上ケースによって閉じることにより電池パックに形
成される。
ード３を回路基板６に接合した３個の二次電池１と回路
基板６は、図１に示すように、パックケースを構成する
下ケース２０内の所定位置に収容され、この下ケース２
０を上ケースによって閉じることにより電池パックに形
成される。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、二次
電池の金属箔リードを回路基板のランドに超音波接合で
きるので、金属箔リードがアルミニウム等のハンダ付け
が困難な材質の場合であってもランドに直接接合でき、
リード接合のための仲介材等を使用する無駄がなく、組
み立て工数を削減することができる。
電池の金属箔リードを回路基板のランドに超音波接合で
きるので、金属箔リードがアルミニウム等のハンダ付け
が困難な材質の場合であってもランドに直接接合でき、
リード接合のための仲介材等を使用する無駄がなく、組
み立て工数を削減することができる。
【図１】実施形態に係る電池パックの構成を示す平面図
である。
である。
【図２】二次電池の外装ケーとするラミネートシートの
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は二次電池の
平面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は二次電池の
平面図である。
【図３】回路基板の構成を示す（ａ）は表面側平面図、
（ｂ）は裏面側平面図、（ｃ）は側面図である。
（ｂ）は裏面側平面図、（ｃ）は側面図である。
【図４】二次電池のリードと回路基板との接合状態を示
す平面図である。
す平面図である。
【図５】超音波接合の方法を示す模式図である。
【図６】従来技術になる二次電池のリードと回路基板と
の接合状態を示す平面図である。
の接合状態を示す平面図である。
１ 二次電池
２ 正極リード
３ 負極リード
６ 回路基板
８ ランド
９ 基板
１０ 導体パターン
１４ ソルダレジスト
１５、１６ 接合用導体パターン
１７ 樹脂モールド
２１ アンビル
２２ 溶接チップ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 青木 滋夫
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平６−216505（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−286889（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−212277（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−273431（ＪＰ，Ａ)
特開2000−299550（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−144190（ＪＰ，Ａ)
特開2000−148297（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−261206（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−251752（ＪＰ，Ａ)
特開2000−124596（ＪＰ，Ａ)
特開2001−177225（ＪＰ，Ａ)
実開 昭61−4431（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 2/00 - 2/08
H01M 2/10
H01M 2/20 - 2/34
H01M 10/40
H05K 3/32 - 3/34
H01L 21/447 - 21/449
H01L 21/60 - 21/607
Claims (3)
- 【請求項１】 電池保護回路を備えた回路基板の表面に
導体パターンによって形成されたランド上に、二次電池
の金属箔リードを配し、超音波溶接機のアンビルにより
回路基板の裏面を支持し、溶接チップを前記金属箔リー
ドに当接させてアンビル側に加圧した状態で前記溶接チ
ップに超音波振動を加え、金属箔リードを前記ランドに
超音波接合する電池リード接合方法であって、回路基板
の裏面側のアンビルが当接する部位は、銅の導体パター
ンが形成され、回路基板の表面側のランドやハンダ付け
部分を除く部位がソルダレジストによって被覆されると
共に、回路基板の裏面側の前記銅の導体パターンが形成
される部分を除く部位がソルダレジストによって被覆さ
れていることを特徴とする電池リード接合方法。 - 【請求項２】 ランドは、銅の表面にニッケルメッキ
し、更にその表面に金メッキされてなる請求項１記載の
電池リード接合方法。 - 【請求項３】 電池保護回路を構成するＩＣ部品が樹脂
モールドによって回路基板に固定されてなる請求項１ま
たは２記載の電池リード接合方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335641A JP3507428B2 (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 電池リード接合方法 |
| CNB01806308XA CN1198346C (zh) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | 二次电池及其引线接合方法和采用该二次电池的电池电源装置 |
| EP01912369A EP1271672A4 (en) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | SECONDARY CELL AND CORRESPONDING WIRE FASTENING METHOD, AND BATTERY TYPE ELECTRICAL POWER SUPPLY |
| US10/220,916 US6822420B2 (en) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | Battery power source device including rechargeable battery and circuit board joined thereto |
| TW090105927A TW501291B (en) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | Secondary battery, connection method of its conducting wires, and battery power source apparatus using the battery |
| CNB2005100525829A CN1321470C (zh) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | 二次电池及其引线接合方法和采用该二次电池的电池电源装置 |
| PCT/JP2001/002030 WO2001069699A1 (fr) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | Cellule secondaire et procede de fixation des fils correspondant, et alimentation electrique du type batterie |
| KR1020027012089A KR100689574B1 (ko) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | 2차 전지와 그 리드접합방법 및 이것을 이용한 전지전원장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335641A JP3507428B2 (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 電池リード接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002141052A JP2002141052A (ja) | 2002-05-17 |
| JP3507428B2 true JP3507428B2 (ja) | 2004-03-15 |
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ID=18811350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000335641A Expired - Fee Related JP3507428B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-11-02 | 電池リード接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507428B2 (ja) |
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