JP3973165B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、前面に複数の外部出力端子を並べて配した回路基板を、素電池の前側に配置して樹脂モールドで素電池に一体化した電池パックに関する。

特許文献１では、回路基板上の電子部品などを保護するために、回路基板を樹脂モールドで被覆して素電池に一体化するとともに、外部機器の接触端子に接続するための外部出力端子を電池パックの前面に露出させたものが開示されている。

前記電池パックでは、外部機器に装着する際の位置決め用の凸部を前面に設けることがあるが、前記樹脂モールド用の樹脂では凸部の強度を十分に得ることができない。このため、前記凸部を前面に設けた高強度樹脂製のカバーを別に製作し、このカバーを回路基板の前面に配して樹脂モールドで回路基板と共に素電池に一体化することが考えられる。

特開２００４−２２１０２６号公報（段落番号００２３−００２４、図１） 特開２００２−２１６７２１号公報（段落番号０００２） 特開２０００−３１１６６７号公報（段落番号０００４）

前記電池パックにあっては、特許文献２・３に示すごとく、誤使用などによって素電池内から電解液が漏れ出すことがある。この場合、前記漏液が外部出力端子間にわたって付着すると、外部出力端子どうしが短絡することになる。特に、カバーを回路基板の前面に配した場合には、毛管現象によって漏液がカバーと回路基板との間で広がり易くなっており、外部出力端子どうしが短絡し易いところに問題がある。

そこで本発明の目的は、漏液などが回路基板とカバーとの間を通らないようにして、隣り合う外部出力端子どうしの短絡を防ぐ電池パックを提供することにある。

本発明は、図２および図３に示すごとく、扁平角箱状の素電池１と、素電池１の前側に配置される回路基板１０と、回路基板１０の前側に配置されるカバー１６と、素電池１に回路基板１０およびカバー１６を一体化する樹脂モールド２とを含み、回路基板１０の前面に複数の外部出力端子３・５が並べて配されてあるとともに、カバー１６に各外部出力端子３・５にそれぞれ対応する複数の窓口１９・２０が貫通状に設けてある電池パックＰを対象とする。ここでの回路基板１０は、外部出力端子３・５のみを配したものや、外部出力端子３・５の他に保護回路などを配したものが該当する。

かかる電池パックＰにおいて、本発明は、図１に示すごとく、少なくともカバー１６の後面側であって隣り合う窓口１９・２０の間に、樹脂モールド２の成形時に溶融樹脂を流し込むための溝２９を形成してあることを特徴とする。

具体的には、溝２９は、各窓口１９・２０を囲むように形成してある。溝２９は、各窓口１９・２０の周囲を完全に囲んでもよいが、図６に示すごとく各窓口１９・２０の周囲を部分的に囲むものでもよい。

樹脂モールド２の成形前においてカバー１６を回路基板１０の前側に仮止めするために、図６に示すごとく、回路基板１０の後面側に係止される左右横長の係止部２１・２２をカバー１６の上下端部にそれぞれ設けてあり、上下の係止部２１・２２の少なくとも一方には、樹脂モールド２の成形時において溝２９内に溶融樹脂を流し込むための切り欠き３０を形成してあるものとすることができる。

樹脂モールド２の成形用の溶融樹脂は、回路基板１０およびカバー１６との接着性に優れたポリアミド系樹脂であることが好ましい。ポリアミド系樹脂としては、ナイロン６などが該当する。

本発明によれば、樹脂モールド２の成形の際において、隣り合う窓口１９・２０の間の溝２９内に、樹脂モールド２の成形用の接着性に優れた溶融樹脂が流れ込むので、該溶融樹脂が固化したときには、溝２９内の樹脂が回路基板１０の前面およびカバー１６の溝２９の内面にしっかりと密着して、それらの間で隙間が生じることが抑えられる。したがって、水滴や素電池１内から漏れ出した漏液などの液体がいずれかの外部出力端子５・６に付着しても、その液体が、カバー１６と回路基板１０の前面との隙間を通って、隣の外部出力端子に流れ着くことが防止され、漏液などで外部出力端子５・６どうしが短絡することが防止される。

溝２９が、カバー１６の各窓口１９・２０を囲むように形成されていると、カバー１６と回路基板１０との間に漏れ出した漏液などが、外部出力端子３・５に流れ込むことが防止される。

カバー１６を回路基板１０の前側に仮止めするための係止部２１・２２に切り欠き３０を設けてあると、係止部２１・２２があっても溝２９内に溶融樹脂を確実に流し込むことができる。

図面は、本発明が対象とする電池パックＰの実施例を示しており、図２に示すごとく、電池パックＰは、扁平角箱状の素電池１と、素電池１の外周側面に配される電装品と、素電池１に電装品を一体化する樹脂モールド２とからなる。電装品には、外部に臨む外部出力端子３・５を含む。

図３において素電池１は、上下面が実質的に平坦面に形成されており、前後幅寸法および左右幅寸法に比べて上下厚み寸法が小さい長方形の扁平角箱状に仕上がっている。樹脂モールド２は、前記電装品と、素電池１の前後左右の外周側面と、素電池１の上下面の一部とを覆っており、ポリアミド系樹脂で成形される。樹脂モールド２は、電装品を外部から絶縁するとともに電装品や素電池１を保護する。

素電池１は、外装缶６の内部に電極体と電解液とを封入してあり、充放電が可能な二次電池、具体的にはリチウムイオン電池からなる。素電池１は、外装缶６の前面を塞ぐ封口板７の中央に負極端子９を備えている。外装缶６は、アルミニウムまたはその合金からなる板材を深絞り加工して形成してある。封口板７は、アルミニウム合金などの板材をプレス加工して形成されている。前記電極体は、ＬｉＣｏＯ₂ を活物質とする正極シートと、黒鉛を活物質とする負極シートとを合成樹脂製のセパレータを挟んで渦巻状に巻回してなり、全体が扁平状に押し潰し形成されている。

電装品は、素電池１の前面側にこれの左右間にわたって配される左右横長の回路基板１０と、素電池１の後面側に配される温度ヒューズ１１と、これら両者１０・１１を接続する帯板状の長いリード線１２と、先の負極端子９と回路基板１０とを接続する帯板状の短いリード線１３とを含む。短いリード線１３は、左方向にＵ字状に湾曲した状態で回路基板１０の左端部に接合され、長いリード線１２は、回路基板１０の右端部に接合される。

回路基板１０は、素電池１の充放電電流を制限する保護回路などを備えている。回路基板１０の前面側の右側寄りに前記外部出力端子３・５が左右に並べて配されている。外部出力端子３・５は、携帯電話や充電器などの外部機器の接触端子に接触接続されることで、素電池１への充放電電流の入出力を行なう。

温度ヒューズ１１は、素電池１の温度が設定値を越える場合に素電池１の充放電電流を遮断するために設けてあり、その一端が外装缶６の後面に接続されている。回路基板１０および温度ヒューズ１１の上下幅寸法は、素電池１の上下厚み寸法よりわずかに小さい。リード線１２・１３は、アルミニウムなどの導電性金属の薄シートを帯状に切断して形成されており、リード線１２・１３の上下幅寸法は、回路基板１０の上下幅寸法より小さい。素電池１の外周側面に前記電装品を仮組みすることにより、図４の中間組立品１５を得る。この中間組立品１５に樹脂モールド２が成形される。

電装品は、図３に示すごとく回路基板１０を前後から挟んで覆う前側カバー１６および後側カバー１７を備えている。前後のカバー１６・１７は、それぞれ左右方向に長くなっており、機械的強度および絶縁性に優れたポリカーボネート樹脂でそれぞれ成形される。後側カバー１７は、図８に示すごとく回路基板１０と素電池１との間に介在して、回路基板１０を封口板７や負極端子９から絶縁する。

前側カバー１６は、図５および図６に示すごとく、前記外部出力端子３・５に対応する左右一対の窓口１９・２０を貫通状に設けてある。前側カバー１６の上下端には、前側カバー１６を回路基板１０の前側に仮止めするための上下一対の係止部２１・２２が後方に向けて突設してある。

上下の係止部２１・２２は、前側カバー１６の左右端間にわたって配されており、上側係止部２１の左右両側の後端には、突片２３・２３がそれぞれ下向きに突出している。下側係止部２２の左右方向の中央部の後端には、突起２５が上向きに突出している。そして、図８に示すごとく、各突片２３が、後側カバー１７の上面の左右両側に設けた各凹部２６にそれぞれ嵌まり込んで回路基板１０の後面側に係止され、突起２５が、後側カバー１７の下面に設けた凹部２７に嵌まり込んで回路基板１０の後面側に係止される。

前側カバー１６の後面側であって、隣り合う左右の窓口１９・２０間、左側の窓口１９の左側および右側の窓口２０の右側には、図６に示すごとく、樹脂モールド２の成形時に溶融樹脂を流し込むための溝２９が、前側カバー１６の後面の上下端間にわたってそれぞれ形成される。各溝２９は、前側カバー１６の後面において、左右の窓口１９・２０の上側まで囲むように形成される。なお、左右の窓口１９・２０の下端は、下側係止部２２の前端部まで食い込んでいる。左右の窓口１９・２０の縁部１９ａ・２０ａによって、左右の窓口１９・２０と各溝２９とは隔離されている。

上側係止部２１には、各溝２９の上端にそれぞれ臨む３つの切り欠き３０が形成してあり、各切り欠き３０は、各溝２９の上端から上側係止部２１の後端にわたって切り欠いてある。樹脂モールド２の成形時には、各切り欠き３０を通って各溝２９内に溶融樹脂が流れ込む。

図５および図６に示すごとく、前側カバー１６においてリード線１３の湾曲部１３ａに臨む左端部（図６では右側）には、その左端部から後方へ延出する板状の規制部３１が配されている。規制部３１は、図１に示すごとく、短いリード線１３の湾曲部１３ａの左外側への飛び出しを規制して、前記中間組立品１５を、後述する樹脂モールド２の成形用の第１下金型４１に装着したときに、短いリード線１３の湾曲部１３ａが第１下金型４１の内面に接触することを防いでいる。

規制部３１の前端部３１ａは、前後方向に傾斜した状態に形成されており、これによって樹脂モールド２は、規制部３１の前端部３１ａと、樹脂モールド２の左前側（図１では右側）の円弧状の角の外面との間に所定厚さの肉壁を形成する。前側カバー１６の左端部１６ａは、僅かに後ろ側に凹む段差状に形成されており、前側カバー１６の左端部１６ａの前側が樹脂モールド２で覆われる。樹脂モールド２は、規制部３１の左側にも所定厚さの肉壁を形成する。つまり、規制部３１および前側カバー１６の左端部１６ａは、図１に示すごとく樹脂モールド２で覆われる。

電池パックＰを外部機器に装着する際の位置決めなどのために、前側カバー１６の前面であって、その左右両端部には、左右一対の四角柱形状の凸部３２・３２が前向きにそれぞれ突設されており、また窓口２１・２２間には、平面視でＩ字状の凸部３３が前向きに突設されている。前側カバー１６の隣り合う３つの切り欠き３０・３０間の肉壁の裏面には、図６に示すリブ３５・３５がそれぞれ設けられている。リブ３５・３５は、前側カバー１６を回路基板１０に仮止めする際に、回路基板１０を前側カバー１６の下側係止部２２側に押し付けて、前記溶融樹脂が、回路基板１０と前側カバー１６の下側係止部２２との隙間を通って外部出力端子３・５の前側に回り込むことを防いでいる。

次に、中間組立品１５の組み立て要領を説明する。回路基板１０には、これの右端部に長いリード線１２を、左端部に短いリード線１３をそれぞれ接合する。長いリード線１２の後端には温度ヒューズ１１を接合する。

図３に示す絶縁性の両面テープ３６を素電池１の封口板７の前側に貼り付け、絶縁性の両面テープ３７を素電池１の右横側面に貼り付け、素電池１の左横側面に両面テープ３９を貼り付ける。次に、短いリード線１３を負極端子９に接合したのちに、短いリード線１３を湾曲させて（図１参照）、前記前側の両面テープ３６に回路基板１０を後側カバー１７と共に貼り付け、前記右横側面の両面テープ３７に長いリード線１２を貼り付ける。

次いで、温度ヒューズ１１を素電池１の後側面に接合して、温度ヒューズ１１の後面に断熱用のテープ４０を貼り付ける。なお、前記左横側面の両面テープ３９によって、樹脂モールド２と素電池１の左横側面との接着が補強される。

この後、回路基板１０の外部出力端子３・５が前側カバー１６の窓口１９・２０に臨むようにして、前側カバー１６の各突片２３と突起２５とを回路基板１０の後面側に係止する。これによって前側カバー１６が回路基板１０の前側に仮止めされ、図４に示す中間組立品１５が形成される。

中間組立品１５は、次の１次成形工程および２次成形工程を経て樹脂モールド２が成形される。

（１次成形工程） １次成形工程では、第１上金型と前記第１下金型４１とで樹脂モールド２の１次成形部分を形成する。つまり、第１下金型４１の内部には、中間組立品１５の下半部分が装着される空間を有しており、第１上金型の内部には、中間組立品１５の上半部分が嵌り込む空間を有する。第１下金型４１の空間に臨む前面側には、前後方向にスライド操作可能なスライドコア４３を備えている。第１下金型４１の後壁側には、第１下金型４１の空間内に設置した中間組立品１５を前方に向けて押圧するプッシャーを備えている。

そして、第１下金型４１内に中間組立品１５を左右方向の位置決めを図って前後方向にはズレ動き可能に装着する。この状態でスライドコア４３を後方に進出させ、かつ、プッシャーで中間組立品１５の全体を前方に押すことにより、前側カバー１６の前側面をスライドコア４３の内側面に密着させる（図１の状態）。これで第１下金型４１に中間組立品１５が前後方向の位置決めをも図って固定される。スライドコア４３には、前側カバー１６の凸部３２・３３に嵌合する凹部４５を設けてある。

次いで、第１下金型４１に第１上金型を接合して固定する。因みに、第１下金型４１と第１上金型とを型締めしたときには、中間組立品１５の上下面は、第１下金型４１と第１上金型とで挟み保持されて位置決めが図られる。第１上金型の空間内に溶融樹脂を注入し、主に第１上金型の空間に露出する中間組立品１５の前後左右の外周側面および電装品の周囲に、樹脂モールド２の１次成形部分を形成する。

この際、前側カバー１６の各切り欠き３０を通って各溝２９内に溶融樹脂が入り込む（図７の状態）。左右の窓口１９・２０の縁部１９ａ・２０ａは、図１に示すごとく回路基板１０の前面に密着しており、溶融樹脂が各溝２９から左右の窓口１９・２０内に入り込むことがない。

尤も、１次成形部分は、第１下金型４１側において回路基板１０および前側カバー１６の左右側面および前側面の左右端部分にも上下間にわたって形成されており、かつ素電池１の下面の外周囲部分にも形成されている。前記溶融樹脂が固化したのち、第１下金型４１と第１上金型とを分離して１次成形後の中間組立品１５を取り出す。

（２次成形工程） ２次成形工程では、第２上金型と第２下金型とで樹脂モールド２の２次成形部分を形成する。つまり、１次成形後の中間組立品１５を第２下金型に装填し、第２下金型の空間を構成する内壁部で中間組立品１５の前後左右方向の位置決めを図り、第２下金型に中間組立品１５を固定する。次に、第２上金型を第２下金型に接合して固定する。この際、第２上金型の前面に設けたスライドコアを後方に進出操作させて、スライドコアの内側面を前側カバー１６の前面に密着させる。このスライドコアにも前側カバー１６の凸部３２・３３に嵌合する凹部を設けてある。

第２上金型の空間内に溶融樹脂を注入し、主に第２上金型の空間に露出する中間組立品１５の前後左右の周側面および電装品の周囲に溶融樹脂を充填し、樹脂モールド２の２次成形部分を形成する。これにより、素電池１の前後左右の外周側面および電装品を覆う樹脂モールド２が一体に形成される。溶融樹脂が固化したのち、第２上金型を第２下金型から分離し、第２下金型から２次成形後の電池を突き出し操作する。これにより、電池パックＰの製品が仕上がる。なお、電池パックＰの上下面は、シールが貼り付けられるなどによって絶縁される。

１次成形の際に前側カバー１６の各溝２９内には、図７に示すごとく、回路基板１０との接着性に優れたポリアミド系樹脂の溶融樹脂が流れ込むので、該溶融樹脂が固化したときには、各溝２９内のポリアミド系樹脂が、回路基板１０の前面に密着しているとともに各溝２９の内面に密着していて、これらの間に隙間が生じ難い。したがって、素電池１内から漏れ出した電解液などが、前側カバー１６における窓口１９・２０の間の肉壁と、回路基板１０の前面との間を通って回路基板１０の外部出力端子３・５どうしを短絡することがない。

また、各溝２９が左右の窓口１９・２０を囲むように形成されているので、漏液などが、窓口１９・２０の周辺から前側カバー１６と回路基板１０の前面との間を通って外部出力端子３・５に流れ込むことがない。

本発明に係る中間組立品を金型内に装着した状態を示す断面図 電池パックの斜視図 樹脂モールドを成形する前の電池パックの分解斜視図 中間組立品の平面図 前側カバーを前面側から見た斜視図 前側カバーを後面側から見た斜視図 図１のＡ−Ａ線断面図 図４のＢ−Ｂ線断面図

符号の説明

１ 素電池
２ 樹脂モールド
３・５ 外部出力端子
１０ 回路基板
１５ 中間組立品
１６ 前側カバー
１９・２０ 窓口
２１ 上側係止部
２２ 下側係止部
２９ 溝
３０ 切り欠き
Ｐ 電池パック

Claims (4)

1. 扁平角箱状の素電池と、前記素電池の前側に配置される回路基板と、前記回路基板の前側に配置されるカバーと、前記素電池に前記回路基板および前記カバーを一体化する樹脂モールドとを含み、
   前記回路基板の前面に複数の外部出力端子が並べて配されてあるとともに、前記カバーに前記各外部出力端子にそれぞれ対応する複数の窓口が貫通状に設けてある電池パックであって、
   少なくとも前記カバーの後面側であって隣り合う前記窓口の間に、前記樹脂モールドの成形時に溶融樹脂を流し込むための溝を形成してある電池パック。
2. 前記溝が、前記各窓口を囲むように形成されている請求項１記載の電池パック。
3. 前記カバーを前記回路基板の前側に仮止めするために、前記回路基板の後面側に係止される左右横長の係止部を前記カバーの上下端部にそれぞれ設けてあり、
   前記上下の係止部の少なくとも一方には、前記樹脂モールドの成形時において前記溝内に前記溶融樹脂を流し込むための切り欠きを形成してある請求項１又は２記載の電池パック。
4. 前記溶融樹脂が、ポリアミド系樹脂である請求項１又は２又は３記載の電池パック。

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