JP3696097B2

JP3696097B2 - パック電池とその製造方法

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Publication number: JP3696097B2
Application number: JP2001021562A
Authority: JP
Inventors: 幹隆玉井; 真吾溝下
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: JP2002231201A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板を備えるパック電池とその製造方法に関し、とくに、プリント基板と素電池とをリード金属で接続しているパック電池とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、素電池１の電極端子２にリード金属４でプリント基板３を接続している従来のパック電池を示している。このパック電池は、電池の保護回路等を実現する電子パーツ１１を実装するプリント基板３を、リード金属４で素電池１の電極端子２に接続している。プリント基板３に接続している一対のリード金属４は、一方を素電池１の底面に、他方を素電池１の電極端子２に接続している。素電池１の電極端子２に接続しているリード金属４は２枚のリード金属からなり、一方をプリント基板３に半田付けして接続して、他方を電極端子２にスポット溶接して接続している。２枚のリード金属４は、互いに重ねてラップ部分をスポット溶接して接続している。
【０００３】
図１のパック電池は、以下のようにして製作される。
(1) プリント基板３に、保護回路等を実現する電子部品１１を実装する。
(2) プリント基板３に、リード金属４を半田付けして連結する。
(3) 素電池１の電極端子２に、短いリード金属４の先端をスポット溶接する。
このリード金属４は、プリント基板３に連結しているリード金属ではなく、別に用意しているリード金属である。
(4) プリント基板３に連結している一方の長いリード金属４の先端を、素電池１の底にスポット溶接して連結する。
(5) 電極端子２にスポット溶接しているリード金属４と、プリント基板３に半田付けして連結しているリード金属４とを重ね合わせて、ラップ部分をスポット溶接して連結する。
【０００４】
この構造のパック電池は、２枚のリード金属の途中をスポット溶接して連結するので、リード金属の接続に手間がかかる欠点がある。また、リード金属が長くなって、電気抵抗が大きくなるので、この抵抗による損失が大きくなる欠点もある。
【０００５】
この欠点を解消するパック電池として、図２と図３に示すように、プリント基板３に連結しているリード金属４を、直接に素電池１の電極端子２にスポット溶接して連結する構造が開発されている（特開２０００−２８５９６９）。このパック電池は、リード金属４の中間を素電池１の電極端子２に連結している。そして、このリード金属４は、両端を上向きに折曲して、プリント基板３に貫通させ、プリント基板３の上面で水平に折曲して折曲片４Ａをプリント基板３に半田付けして連結している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この構造のパック電池は、素電池１の電極端子２に接続するリード金属４を短くして、このリード金属４の電圧降下による損失を少なくできる。しかしながら、この構造のパック電池は、組み立てに手間がかかって、製造コストが高くなる欠点がある。それは、小さくて正確に位置決めするのが難しいリード金属を、素電池の電極端子の正確な位置に連結した後、このリード金属の両端をプリント基板の貫通孔に挿通し、その後リード金属の両端をプリント基板に沿って折曲した後、これを半田付けして固定するからである。
【０００７】
さらに、この構造のパック電池は、リード金属をプリント基板に半田付けして連結する工程で、素電池とプリント基板との相対的な連結位置が特定される。このため、リード金属をプリント基板の正確な位置に連結するために、図に示すように、リード金属４とプリント基板３との間に絶縁スペーサー１７等を設ける必要がある。さらに、この絶縁スペーサー１７を設けても、プリント基板３と素電池１とを正確な位置に連結するために、プリント基板３を正確に位置決めしてリード金属４を半田付けして連結する必要がある。このことによっても、パック電池の組み立ては難しくなり、低コストに多量生産するのが難しくなる。
【０００８】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、短いリード金属でプリント基板を素電池に連結できると共に、簡単かつ容易に、しかもプリント基板と素電池を正確に連結できるパック電池とその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、素電池１の電極端子２にリード金属４を介して接続しているプリント基板３を備える。リード金属４は、プリント基板３に連結して、プリント基板３の電池対向面に配設している。プリント基板３は、リード金属４を素電池１の電極端子２に溶着するための溶着孔９を貫通して設けている。この溶着孔９から溶着具を挿入して、あるいは光を照射して、リード金属４を素電池１の電極端子２に溶着している。
【００１０】
本発明のパック電池の製造方法は、素電池１の電極端子２にリード金属４を介してプリント基板３を接続している。パック電池の製造方法は、リード金属４を素電池１の電極端子２に溶着するための溶着孔９を貫通して設けているプリント基板３にリード金属４を連結し、溶着孔９から溶着具を挿入し、あるいは光を照射してリード金属４を素電池１の電極端子２に溶着して、リード金属４を連結しているプリント基板３を素電池１に連結する。
【００１１】
リード金属４は、両端をプリント基板３の電池対向面に連結することができる。さらに、リード金属４は、両端部をプリント基板３の電池対向面に面接触状態で半田付けできるように折曲して、折曲片４Ａを半田付けすることができる。
【００１２】
プリント基板３の溶着孔９は、両端をプリント基板３に連結しているリード金属４の中間部を素電池１の電極端子２に溶着できる位置に開口することができる。プリント基板３は、ひとつまたはふたつの溶着孔９を開口することができる。
【００１３】
プリント基板３は、電池対向面に突出して電子部品１１を固定すると共に、リード金属４を電池対向面に突出させる形状に折曲して、突出部を素電池１の電極端子２に溶着することができる。さらに、プリント基板３は、電池対向面の反対面にパック電池の出力端子７を固定することができる。さらにまた、プリント基板３と素電池１との間に基板ホルダー６を配設して、リード金属４を素電池１の電極端子２に溶着することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池とその製造方法を例示するものであって、本発明はパック電池とその製造方法を以下のものに特定しない。
【００１５】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１６】
図４の分解斜視図に示すパック電池は、ケース５と、このケース５に内蔵している素電池１と、この素電池１にリード金属４を介して接続しているプリント基板３と、プリント基板３と素電池１との間に配設している基板ホルダー６とを備える。
【００１７】
ケース５は、プラスチックで箱形に成形され、プリント基板３に固定している出力端子７を外部に表出させる一対の電極窓８を上面に開口している。パック電池は、必ずしもケースに素電池を収納する必要はない。たとえば、図示しないが、素電池にプリント基板を連結する状態で、その外側を熱収縮チューブ等のフィルムで被覆し、あるいは、表面をテープ等で被覆してパック電池とすることもできる。
【００１８】
図のパック電池は、ひとつの素電池１を内蔵しているが、パック電池は、複数の素電池を備えることもできる。複数の素電池を備えるパック電池は、全ての素電池を直列または並列に接続している。
【００１９】
素電池１は、外装缶１２の開口部を封口板１３で気密に閉塞している。素電池１は、封口板１３の周縁に凸条１４を突出させて、この凸条１４の内側に凹部１５を設け、凹部１５に基板ホルダー６の下端を嵌入する構造として、基板ホルダー６を定位置に保持できる。
【００２０】
外装缶１２は、アルミニウムやアルミニウム合金、あるいは鉄の表面を金属メッキした金属板をプレス加工して底を閉塞している筒状に成形して製作される。図の外装缶１２は、四角い筒状の形状としている。外装缶は、図示しないが、円柱ないし楕円の筒状、あるいは円柱や楕円筒を所定の厚さに押し潰した形状とすることもできる。
【００２１】
封口板１３は、電極端子２を中心に固定している。電極端子２は、絶縁パッキン（図示せず）を介して、金属製の封口板１３から絶縁して、気密の状態で固定している。電極端子２は、封口板１３の表面から突出している。
【００２２】
封口板１３は、電極端子２に安全弁を内蔵し、あるいは電極端子２とは別の位置に漏液口を開口して、ここに安全弁を設けることができる。安全弁は、電池の内圧で開弁し、あるいは破損する薄膜で製作される。薄膜の安全弁は、電池の内圧が設定圧力よりも低い状態では漏液口を気密に閉塞し、電池の内圧が設定圧力よりも高くなると、破損して電池内のガスを外部に放出する。
【００２３】
プリント基板３は、電池の保護回路を実現する電子部品１１と出力端子７を半田付けして固定している。図のプリント基板３は、電子部品１１を電池対向面である裏面に突出するように固定し、出力端子７を電池対向面の反対面である上面に固定している。プリント基板３に実装される電池の保護回路は、電池の過充電や過放電を防止する回路、あるいは、電池に過大電流が流れると電流を遮断する回路、あるいはまた、電池の温度が高くなると電流を遮断する回路等である。
【００２４】
さらに、プリント基板３は、電池対向面である裏面に突出して、リード金属４を半田付けして固定している。リード金属４は、金属板の両端を折曲加工して製作されたもので、プリント基板３の電池対向面に両端を半田付けして連結している。リード金属４の両端は、図５と図６の底面斜視図に示すように、プリント基板３の裏面に半田付けして固定される。図のリード金属４は、両端部をプリント基板３の電池対向面に面接触状態で半田付けできるように折曲して、折曲片４Ａを半田付けしている。両端をプリント基板３の電池対向面に半田付けして固定しているリード金属４は、プリント基板３に作用する荷重を支える作用をする。このため、プリント基板３が素電池１の方向に押されても、リード金属４とプリント基板３との連結部分１０が外れることがない。ただ、リード金属４は、図７の断面図に示すように、プリント基板３の上面に両端の折曲片４Ａを半田付けして連結することもできる。さらに、リード金属は、必ずしも両端をプリント基板の連結する必要はなく、一方の端部のみをプリント基板に連結して固定することもできる。
【００２５】
プリント基板３は、変形できない硬質の絶縁基板、あるいは、変形できるフレキシブル基板である。フレキシブル基板であるプリント基板３は、図８に示すように、一部を折曲して素電池１の上方に配設することができる。そして、折曲部分にもパターン配線することができる。さらに、このプリント基板３は、下方に折曲した折曲部３Ａを、基板ホルダーに併用することもできる。
【００２６】
プリント基板３は、溶着孔９を貫通して設けている。溶着孔９は、プリント基板３にリード金属４を連結する状態で、リード金属４を素電池１の電極端子２に溶着するために設けられる。プリント基板３のリード金属４は、溶着孔９から溶接用電極を挿入して、電極端子２にスポット溶接される。ただ、リード金属４と電極端子２は、溶着孔９からホーンを挿入して超音波溶着することも、溶着孔９からレーザー光を照射してレーザー溶接することもできる。溶着孔９は、両端をプリント基板３に固定しているリード金属４を素電池１の電極端子２に溶着するためのものであるから、リード金属４をプリント基板３に連結している連結部分１０の間に開口される。リード金属４は、両端をプリント基板３に連結して、中間部を素電池１の電極端子２に溶着しているので、リード金属４の中間部を電極端子２に溶着して連結できる位置に溶着孔９を開口している。
【００２７】
図５のプリント基板３は、連結部分１０の間に細長いひとつの溶着孔９を開口している。図６のプリント基板３は、連結部分１０の間に隣接するように並べてふたつの溶着孔９を開口している。図５のプリント基板３は、溶着孔９に一対の溶接用電極を挿入して、リード金属４を素電池１の電極端子２にスポット溶接できる。図６のプリント基板３は、一対の溶接用電極を各々の溶着孔９に別々に挿入して、リード金属４を素電池１の電極端子２にスポット溶接できる。
【００２８】
さらに、プリント基板３と素電池１との間に基板ホルダー６を配設して、プリント基板３をより正確な位置にしっかりと配置できる。基板ホルダー６は、プラスチック等の絶縁材でもって、プリント基板３の周囲に沿う形状に成形される。図示しないが、基板ホルダー６は、プリント基板３を嵌着する構造を上面に設け、素電池１に嵌着できる構造を下面に設けることにより、プリント基板３をより正確に、しっかりと素電池１の定位置に配置できる。プリント基板３を嵌着する基板ホルダー６は、たとえば、上面にプリント基板３を嵌着できる凹部を設けて、ここにプリント基板３を嵌入する。素電池１に嵌着する基板ホルダー６は、下面に凹部を設けてここに素電池１の上端を嵌入する。図４に示すように、外周に凸条１４を有する素電池１に嵌着する基板ホルダー６は、この凸条１４を嵌入できる凹部６Ａを設けて、ここに凸条１４を嵌入する構造とする。
【００２９】
図９と図１０は、プリント基板３を素電池１に連結する工程を示している。これ等の図に示すパック電池は、プリント基板３の電池対向面に突出するように電子部品１１を固定して、リード金属４を電池対向面に突出させる形状に折曲して、突出部を素電池１の電極端子２に溶着して連結する。この構造は、素電池１の電極端子２に連結するリード金属４で、プリント基板３を素電池１から離して連結できる。
【００３０】
図９に示すプリント基板３と素電池１は、以下の工程で連結される。
(1) プリント基板３に一対のリード金属４を半田付けして連結する。リード金属４は、リフロー半田して連結される。素電池１の電極端子２に連結されるリード金属４は、プリント基板３の電池対向面である裏面に連結する。素電池１の外装缶１２に連結するリード金属４は、プリント基板３の上面に連結する。
(2) 一方のリード金属４を素電池１の外装缶１２にスポット溶接して連結する。この状態において、プリント基板３は、上下を反転する姿勢としている。したがって、電極端子２が上面になっている。
(3) 素電池１に連結しているリード金属４を折り曲げ、プリント基板３の電池対向面を下面とする。この状態で、他方のリード金属４が素電池１の電極端子２に接触する位置に配設される。
(4) 溶着孔９に溶着溶電極を挿入して、他方のリード金属４を素電池１の電極端子２にスポット溶接して連結する。
【００３１】
図１０に示すプリント基板３と素電池１は、以下の工程で連結される。
(1) プリント基板３に一対のリード金属４を半田付けして連結する。リード金属４は、リフロー半田して連結される。素電池１の電極端子２に連結されるリード金属４は、プリント基板３の電池対向面である裏面に連結する。素電池１の外装缶１２に連結するリード金属４は、プリント基板３の上面に連結する。
(2) 素電池１の外装缶１２の底面に延長リード金属１６をスポット溶接して連結する。
(3) 一方のリード金属４を、素電池１の底面に連結している延長リード金属１６に重ね、ラップ部分をスポット溶接して連結する。この状態において、プリント基板３は垂直の姿勢とされる。
(4) 延長リード金属１６に連結しているリード金属４を折り曲げて、プリント基板３の電池対向面を下面とする。この状態で、他方のリード金属４が素電池１の電極端子２に接触する位置に配設される。
(5) 溶着孔９に溶接用電極を挿入して、他方のリード金属４を素電池１の電極端子２にスポット溶接して連結する。
【００３２】
以上の製造方法は、外装缶１２に連結するリード金属４をプリント基板３の上面に連結しているが、このリード金属は、プリント基板の下面に連結することもできる。
【００３３】
図９と図１０は、基板ホルダーを示していない。図４に示すように、基板ホルダー６を設けるパック電池は、素電池１の外装缶１２にリード金属４を連結する連結工程の前工程で、あるいは連結工程の次の工程で、プリント基板３と素電池１との間に基板ホルダー６を配置する。
【００３４】
以上にようにして、プリント基板３を素電池１に連結した後、これをケース５に入れ、あるいは熱収縮チューブやテープで被覆してパック電池とする。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のパック電池とその製造方法は、短いリード金属でプリント基板を素電池に連結できると共に、簡単かつ容易に、しかもプリント基板と素電池を正確に連結できる特長がある。それは、本発明のパック電池とその製造方法が、リード金属をプリント基板に連結してプリント基板の電池対向面に配設すると共に、プリント基板を貫通して、リード金属を素電池の電極端子に溶着するための溶着孔を設けており、この溶着孔から溶接具を挿入して、あるいは光を照射して、リード金属を素電池の電極端子に溶着しているからである。本発明のパック電池と製造方法は、プリント基板に溶着孔を設けることによって、この溶着孔から溶着具を挿入し、あるいは光を照射して溶着できるので、リード金属を短くしてプリント基板を素電池に確実に連結でき、リード金属の電圧降下による損失を少なくできる。
【００３６】
さらに、本発明の特筆すべき特長は、プリント基板に連結されたリード金属を、極めて簡単に素電池の電極端子に正確に位置決めして溶着できることである。従来のパック電池は、リード金属を素電池の電極端子に連結した後、このリード金属の両端をプリント基板に半田付けして固定するので、プリント基板と素電池とを正確な位置に連結するためには、リード金属を正確に位置決めして電極端子に連結し、さらにこのリード金属にプリント基板を正確に連結する必要がある。このため、パック電池の組み立ては難しくなり、低コストに多量生産するのが難しくなる。これに対して、本発明のパック電池とその製造方法は、リード金属が連結されたプリント基板を素電池の正確な位置に配設した後に、溶着孔から溶着具を挿入して、あるいは光を照射してリード金属を電極端子に溶着できるので、極めて簡単に、しかも確実にリード金属を素電池の電極端子に溶着して、プリント基板と素電池とを正確な位置に連結できる。したがって、パック電池の組み立てを簡単にして、低コストに多量生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパック電池の概略断面図
【図２】従来の他のパック電池の分解斜視図
【図３】図２に示すパック電池の断面図
【図４】本発明の実施例のパック電池の分解斜視図
【図５】パック電池に内蔵されるプリント基板の一例を示す底面斜視図
【図６】パック電池に内蔵されるプリント基板の他の一例を示す底面斜視図
【図７】プリント基板にリード金属を連結する他の一例を示す断面図
【図８】パック電池に内蔵されるプリント基板の他の一例を示す斜視図
【図９】本発明の実施例のパック電池の製造工程を示す概略断面図
【図１０】本発明の他の実施例のパック電池の製造工程を示す概略断面図
【符号の説明】
１…素電池
２…電極端子
３…プリント基板３Ａ…折曲部
４…リード金属４Ａ…折曲片
５…ケース
６…基板ホルダー６Ａ…凹部
７…出力端子
８…電極窓
９…溶着孔
１０…連結部分
１１…電子部品
１２…外装缶
１３…封口板
１４…凸条
１５…凹部
１６…延長リード金属
１７…絶縁スペーサー

Claims

素電池(1)の電極端子(2)にリード金属(4)を介して接続しているプリント基板(3)を備えるパック電池において、リード金属(4)をプリント基板(3)に連結して、プリント基板(3)の電池対向面にリード金属 (4) が配設され、プリント基板(3)には、これを貫通して、リード金属(4)を素電池(1)の電極端子(2)に溶着する溶着孔(9)を設けており、リード金属(4)が素電池(1)の電極端子(2)に溶着されてなることを特徴とするパック電池。
リード金属(4)の両端を、プリント基板(3)の電池対向面に連結している請求項１に記載されるパック電池。
リード金属(4)の両端部を、プリント基板(3)の電池対向面に面接触状態で半田付けできるように折曲して、折曲片(4A)を半田付けしている請求項２に記載されるパック電池。
両端をプリント基板(3)に連結しているリード金属(4)の中間部を素電池(1)の電極端子(2)に溶着できる位置にプリント基板 (3) が溶着孔(9)を開口している請求項１に記載されるパック電池。
プリント基板(3)にひとつまたはふたつの溶着孔(9)を開口している請求項１に記載されるパック電池。
プリント基板(3)が、電池対向面に突出して電子部品(11)を固定しており、リード金属(4)を電池対向面に突出させる形状に折曲して、突出部を素電池(1)の電極端子(2)に溶着して連結している請求項１に記載されるパック電池。
プリント基板(3)が、電池対向面の反対面にパック電池の出力端子(7)を固定している請求項１に記載されるパック電池。
プリント基板(3)と素電池(1)との間に基板ホルダー(6)を配設している請求項１に記載されるパック電池。
素電池(1)の電極端子(2)にリード金属(4)を介してプリント基板(3)を接続しているプリント基板(3)を備えるパック電池の製造方法において、リード金属(4)を素電池(1)の電極端子(2)に溶着する溶着孔(9)を貫通して設けているプリント基板(3)にリード金属(4)を連結し、溶着孔(9)から溶着具を挿入し、あるいは光を照射して、リード金属(4)を素電池(1)の電極端子(2)に溶着して、リード金属(4)を連結しているプリント基板(3)を素電池(1)に連結することを特徴とするパック電池の製造方法。
リード金属(4)の両端を、プリント基板(3)の電池対向面に半田付けして連結する請求項９に記載されるパック電池の製造方法。
リード金属(4)の両端部を、プリント基板(3)の電池対向面に面接触状態で半田付けできるように折曲して、折曲片(4A)を半田付けする請求項１０に記載されるパック電池の製造方法。
リード金属(4)の両端を連結する位置の中間に溶着孔(9)を設けているプリント基板(3)にリード金属(4)の両端を連結する請求項９に記載されるパック電池の製造方法。
ひとつまたはふたつの溶着孔(9)を開口しているプリント基板(3)にリード金属(4)を連結する請求項９に記載されるパック電池の製造方法。
電池対向面に突出して電子部品(11)を固定しているプリント基板(3)に、電池対向面に突出する形状に折曲しているリード金属(4)を連結し、リード金属(4)の突出部を素電池(1)の電極端子(2)に溶着して連結する請求項９に記載されるパック電池の製造方法。
電池対向面の反対面にパック電池の出力端子(7)を固定しているプリント基板(3)に連結しているリード金属(4)を素電池(1)の電極端子(2)に溶着する請求項９に記載されるパック電池の製造方法。
プリント基板(3)と素電池(1)との間に基板ホルダー(6)を配設して、リード金属(4)を素電池(1)の電極端子(2)に溶着する請求項９に記載されるパック電池の製造方法。