JP4016197B2 - 回路基板、回路基板への端子の接続方法及び電池パックの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンダの塗布面積を十分に確保して、接続強度を増加させ、導通抵抗を低くした回路基板、回路基板への端子の接続方法、電池パックの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来は、端子を接続するための基板上のハンダは、平面状に形成された接続ランドのパターン全体に亘って塗布されていた。
【0003】
このようなハンダ塗布では、リフロー炉を通過させてハンダ付けを行う際に、ハンダの表面張力がパターンの中央の一箇所に集中し、基板にベルトコンベア等からの振動が加わった場合に端子が回転したり、ずれてしまい、目的の位置から外れて接続される場合が多々発生した。
【0004】
これに対して、特許第3184929号では、ハンダペーストを互いに離間した複数のハンダペースト塗布部に分割することで、端子を基板のパッド上にセルフアライメントさせている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数のハンダペースト塗布部に分割することで、ハンダペーストの塗布面積、すなわち接続面積を十分に確保することができなくなり、接続強度が弱くなるほか、導通抵抗が増えてしまうという問題があり、十分ではない。
【0006】
また、回路基板を多層基板とし、スルーホールにて接続を行う場合がある。穴あきのスルーホール上にハンダを塗布すると、スルーホールの直径が大きい場合には、ハンダを熱溶解した際に、ハンダがスルーホールを通って基板の反対側に流出して盛り上がり、反対面を平らな状態にできないことがある。そのため、穴あきのスルーホールは、ハンダ塗布部の外側に配置するが、基板面積が少ない場合には、ハンダ塗布部外にスルーホールを配置することはパターン設計上では難しくなる。また、スルーホールをブラインドスルーホールとすれば、ハンダ塗布領域内に配置することもできるが、コストアップの原因となる。
【0007】
また、スルーホールの直径を小さくすると、導通抵抗値が上がるために複数のスルーホールを形成することになるが、基板の端面に近い場所にスルーホールを配置せざるを得ないため、基板の強度が弱くなり、集合基板を分割するときにこの部分が割れてしまうことがある。
【0008】
また、フレキシブル基板や薄い硬質材による基板では、端子のハンダ付けのパターンの近傍にスルーホールがあった場合は、接続された端子の基板との接続領域の反対部に基板と逆方向に力が加わるとスルーホール部分で基板が曲がりだし、パターンとスルーホールの剥離が生じてしまう。
【0009】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、ハンダペーストの塗布面積を十分に確保して、接続強度を増加させ、導通抵抗を低くした回路基板、回路基板への端子の接続方法、電池パックの製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路基板は、基板上に形成された回路パターンと、回路パターンと電気的に接続され、端子が接続される接続部とを備えた回路基板であって、上記接続部は、ハンダが所定パターンで塗布されてなるハンダ塗布部を有し、上記ハンダ塗布部は、ハンダが幅広に塗布されてなる複数のハンダ塗布領域と、上記ハンダ塗布領域よりも狭い幅でハンダが塗布され上記複数のハンダ塗布領域間を接続する接続領域と、上記ハンダ塗布部を複数のハンダ塗布領域及び上記接続領域に分割する中抜き部とを備え、上記各ハンダ塗布領域は、略均等の大きさを有し、かつ上記ハンダ塗布部内において略均等に配置され、上記各ハンダ塗布領域に囲まれた上記中抜き部にはスルーホールが形成されていることを特徴とする。
【0011】
上述したような本発明に係る回路基板では、複数のハンダ塗布領域は、上記接続領域によって接続されているので、ハンダ塗布部の面積が大きくなる。また、中抜き部に配されたスルーホールには曲げ圧が加わらないので、スルーホールと配線パターンとの断線を防ぐことができる。
【0012】
また、本発明の回路基板への端子の接続方法は、基板上に形成された回路パターンと、回路パターンと電気的に接続され、端子が接続される接続部とを備えた回路基板に、端子を接続する接続方法であって、上記回路基板の接続部上に、ハンダを所定パターンで塗布してハンダ塗布部を形成する塗布工程と、ハンダ塗布部が形成された上記接続部上に、端子の接続端を位置合わせして重ね合わせる重ね合わせ工程と、ハンダを加熱溶融することにより、上記接続部と上記端子とを接続する接続工程とを有し、上記塗布工程において、上記ハンダ塗布部は、ハンダが幅広に塗布されてなる複数のハンダ塗布領域と、上記ハンダ塗布領域よりも狭い幅でハンダが塗布され上記複数のハンダ塗布領域間を接続する接続領域と、上記ハンダ塗布部を複数のハンダ塗布領域及び上記接続領域に分割する中抜き部とを有し、上記各ハンダ塗布領域は、略均等の大きさを有し、かつ上記ハンダ塗布部内において略均等に配置され、上記各ハンダ塗布領域に囲まれた上記中抜き部にはスルーホールが形成されており、上記重ね合わせ工程において、上記端子の接続端を、上記複数のハンダ塗布領域及び上記スルーホールに跨って重ね合わせることを特徴とする。
【0013】
上述したような本発明に係る回路基板への端子の接続方法では、ハンダ塗布部が複数のハンダ塗布領域を有しているので、セルフアライメントの効果が得られるとともに、上記複数のハンダ塗布領域は、上記接続領域によって接続されているので、接続面積を増やすことができる。また、中抜き部に配されたスルーホールには曲げ圧が加わらないので、スルーホールと配線パターンとの断線を防ぐことができる。
【0014】
また、本発明の電池パックの製造方法は、正極と、負極と、ポリマー電解質とを有し、正極及び負極からそれぞれ端子が導出されたポリマー電池と、基板上に形成された回路パターンと、回路パターンと電気的に接続され、上記端子が電気的に接続される接続部とを有する回路基板とを備えた電池パックの製造方法であって、上記ポリマー電池の端子を上記回路基板の接続部に電気的に接続するに際し、上記回路基板の接続部に、ハンダを所定パターンで塗布してハンダ塗布部を形成する塗布工程と、上記ハンダ塗布部が形成された基板上に、端子の接続端を位置合わせして重ね合わせる重ね合わせ工程と、ハンダを加熱溶融することにより、上記回路基板と上記端子とを接続する接続工程とを有する。
【0015】
そして、上記塗布工程において、上記ハンダ塗布部は、ハンダが幅広に塗布されてなる複数のハンダ塗布領域と、上記ハンダ塗布領域よりも狭い幅でハンダが塗布され上記複数のハンダ塗布領域間を接続する接続領域と、上記ハンダ塗布部を複数のハンダ塗布領域及び上記接続領域に分割する中抜き部とを有し、上記各ハンダ塗布領域は、略均等の大きさを有し、かつ上記ハンダ塗布部内において略均等に配置され、上記各ハンダ塗布領域に囲まれた上記中抜き部にはスルーホールが形成されており、上記重ね合わせ工程において、端子の接続端を、上記複数のハンダ塗布領域及び上記スルーホールに跨って重ね合わせることを特徴とする。
【0016】
上述したような本発明に係る電池パックの製造方法では、ハンダ塗布部が複数のハンダ塗布領域を有しているので、セルフアライメントの効果が得られるとともに、上記複数のハンダ塗布領域は、上記接続領域によって接続されているので、接続面積を増やすことができる。また、中抜き部に配されたスルーホールには曲げ圧が加わらないので、スルーホールと配線パターンとの断線を防ぐことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した回路基板、回路基板への端子の接続方法および電池パックの製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0018】
なお、以下の説明では、回路基板として、電池の保護回路等が形成された回路基板を例に挙げ、回路基板への端子の接続方法として、ポリマー電池の端子を当該回路基板に接続する場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0019】
まず、本発明の回路基板の接続方法を説明するに先立って、本発明を適用して製造された電池パックについて説明する。
【0020】
図1及び図2に示すように、この電池パック1は、収納ケースとなる外筐2に、発電要素となるポリマー電池3と、ポリマー電池3が電気的に接続された回路基板4とが収納された構造となっている。
【0021】
外筐2は、いわゆるプラスチックケースからなり、略扁平箱状の上ハーフ2aの周壁と下ハーフ2bの周壁とを互いに突き合わすことで、内部にポリマー電池3及び回路基板4が収納される収納空間を形成すると共に、その外形形状は略矩形平板状である。また、この外筐2には、長手方向の一側端部に、回路基板4に取り付けられたコネクタ25を外部に臨ませる開口部5が形成されており、外筐2を構成する上ハーフ2a及び下ハーフ2bには、この開口部5を構成する切欠部5a,5bがそれぞれ形成されている。
【0022】
ポリマー電池3は、図3に示すように、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質電池であり、充放電といった電池反応が行われる電池素子6と、この電池素子6を封入するフィルム状の外装材7とを有している。
【0023】
ポリマー電池3において電池素子6は、帯状の正極8と、帯状の負極9との間に有機高分子や電解質塩を含有させた固体電解質10とセパレータ11とを介在させた状態で、電極の長手方向に捲回することで発電素子として機能する。
【0024】
正極8は、正極活物質と結着剤とを含有する正極合剤塗液を正極集電体12上に塗布、乾燥、加圧することにより、正極集電体12上に正極合剤層13が圧縮形成された構造となっている。正極8には、正極端子14が正極集電体12の所定の位置に、正極集電体12の幅方向に突出するように接続されている。この正極端子14には、例えばアルミニウム等の導電性金属からなる短冊状金属片等を用いる。
【0025】
負極9は、負極活物質と結着剤とを含有する負極合剤塗液を負極集電体15上に塗布、乾燥、加圧することにより、負極集電体15上に負極合剤層16が圧縮形成された構造となっている。負極9には、負極端子17が負極集電体15の所定の位置に、負極集電体15の幅方向に突出するように接続されている。この負極端子17には、例えばニッケルや銅等の導電性金属からなる短冊状金属片等を用いる。
【0026】
固体電解質10は、正極8と負極9との間で例えばリチウムイオン等の授受を行うものである。このため、この固体電解質10には、リチウムイオン導電性を有する有機固体電解質を用いる。この有機固体電解質としては、電解質塩とそれを含有させる有機高分子とによって構成される高分子固体電解質や、非水電解液を高分子マトリックスに含有させたゲル状電解質等を用いることができる。そして、固体電解質10は、正極8及び負極9の表面に、有機固体電解質を含有する電解質溶液を塗布し、固化することで電解質層として形成される。
【0027】
セパレータ11は、正極8と負極9とを離間させるものであり、この種の非水電解質電池の絶縁性多孔質膜として通常用いられている公知の材料を用いることができる。
【0028】
以上のような構成の電池素子6を封入する外装材7は、例えば樹脂層と金属層とがラミネート加工等で貼り合わされて二層以上に複合化されたラミネートフィルムであり、電池素子6と対向する面が樹脂層になるようにされている。樹脂層としては、正極端子14及び負極端子17に対して接着性を示すものであれば材料は特に限定されない。金属層としては、例えば箔状、板状等に成形されているアルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄等が用いられる。また、外装材7においては、電池1の外周層となる層に例えばナイロン等からなる樹脂層を備えることにより、破れや突き刺し等に対する強度を向上させることができる。
【0029】
外装材7の内部に、電池素子6を収納し、外装材7の周縁部を例えばヒートシール等で樹脂層同士を張り合わせることにより、電池素子7を構成する正極9及び負極10と導通された正極端子14及び負極端子17が外装材7の貼合せ面7aの間から樹脂片18を介して外部へと引き出された状態で電池素子7が外装材7に封入されて、ポリマー電池3となる。
【0030】
以上のようなポリマー電池3が接続される回路基板4は、図4に示すように、外装材7の貼合せ面8aに対応した幅で長尺状に形成されている。回路基板4の長手方向の両側には、正極端子14及び負極端子17が電気的に接続される接続部20と、ポリマー電池3を過充放電等から保護する保護回路が構成される回路部21とが設けられている。
【0031】
また、この回路基板4は、可撓性を有すると共に、パターン配線と誘電絶縁層とが交互に積層されてなる、いわゆる多層フレキシブルプリント配線基板である。そして、この回路基板4は、可撓性を有することから接続部20と回路部21との間で折り曲げ可能となっている。なお、ここでは、回路基板4としてフレキシブル基板を用いて説明しているが、このことに限定されることはなく、例えばリジッド基板等にも適用可能である。
【0032】
回路基板4において、接続部20には、上述したポリマー電池3の正極端子14及び負極端子17が電気的に接続される一対の接続ランド22a,22bが設けられている。これら一対の接続ランド22a,22bは、回路基板4の一主面上に長手方向に所定の間隔で並んでパターン配線の一部としてパターン形成されている。
【0033】
そして、正極端子14及び負極端子17は、この回路基板4の長手方向に対して直交して配置されると共に、その先端部が、後述するように、中継ぎ端子を介してハンダ接続により一対の接続ランド22a,22bと接続されている。
【0034】
また、接続部20と回路部21との間には、接続部20と回路部21との間を曲げ易くさせるための折り曲げパターン23が、接続ランド22a,22bが形成された主面とは反対側の主面に設けられている。この折り曲げパターン23は、回路基板4の短手方向と略平行な線状のパターン配線となるように、接続ランド22a,22bと同様の方法で一つ以上形成されている。
【0035】
そして、これらの接続ランド22a,22bや折り曲げパターン23は、例えば誘電絶縁層の主面全面にめっき法等で成膜された銅箔層24に、フォトリソグラフ処理等で所望のパターン配線となるようにパターニング加工が施されることで設けられる。
【0036】
この回路基板4には、回路部21の端部に取り付けられ、電池パック1が装填される電子機器と電気的に接続される外部接続用のコネクタ25と、接続部20に接続されたポリマー電池3を制御する電池制御回路部26とを有している。
【0037】
そして、回路基板4では、これらのコネクタ25、電池制御回路部26が、上述した接続ランド22a,22bが形成された主面と同一主面上に、1チップ化された電池部品として実装され、パターン配線等で互いに接続されている。
【0038】
電池制御回路部26は、例えばポリマー電池3を過充電や過放電から保護する保護回路や、ポリマー電池3の電力残量等を演算する演算回路、電池パック1が装填される電子機器との間で通信を行う通信回路等で構成されている。電池制御回路部26は、ポリマー電池3が繋がる接続ランド22a,22b等に電気的に接続されることでポリマー電池3から電力が絶えず供給され、ポリマー電池3の充放電や、電子機器との間の通信等を制御する。そして、電池制御回路部26は、回路基板4の主面上に、例えばIC(integrated circuit)チップ、LSI(Large-scale Integrated Circuit)チップ等のような集積回路にされた状態で電子部品として実装される。
【0039】
以上のような外筐2、ポリマー電池3及び回路基板4によって構成される電池パック1の組立方法について説明する。
【0040】
具体的には、ポリマー電池3の正極端子14及び負極端子17を回路基板4の接続ランド22a,22bに接続する方法について説明する。
【0041】
図4に示すように、このような回路基板4の接続ランド22a,22bに、ポリマー電池3の正極端子14及び負極端子17がそれぞれ接続されるが、正極端子14及び負極端子17は、例えばNi等からなる中継ぎ端子19a,19bを介して回路基板4に接続されている。
【0042】
上述したように、ポリマー電池3の正極端子14は、アルミニウム等から構成されている。アルミニウムは、銅とは溶着し難く、正極端子14を、銅箔層24が形成された回路基板4の接続ランド22aに直接接続することはできない。そのため、正極端子4及び負極端子17を回路基板4に接続する場合には、正極端子14及び負極端子17と回路基板4との間に、例えばNi等からなる中継ぎ端子19a,19bを介して、回路基板4に接続することになる。
【0043】
正極端子14及び負極端子17と中継ぎ端子19a,19bとは、例えば超音波溶着により接続されている。
【0044】
以下、中継ぎ端子19a,19bを介して、ポリマー電池3の正極端子14及び負極端子17を回路基板4の接続ランド22a,22bに接続する方法について説明する。なお、以下の説明では、回路基板4の接続ランド22a,22bをまとめて接続ランド22と称し、中継ぎ端子19a,19bであって、接続ランド22に接続される接続端を単に端子19と称している。
【0045】
回路基板4に端子19を接続する場合には、まず、回路基板4の接続ランド22にハンダを所定のパターンで塗布してハンダ塗布部30とする。接続ランド22は、上述したように、基板上にパターン形成された銅箔層24から構成されている。ここでは矩形状のパターンで形成されている。
【0046】
ハンダとしては、Sn−Pb系合金からなるものが挙げられるが、これに限定されず、それ以外の成分の種々の電子工業用ハンダを用いることができる。また、ハンダの塗布は、ハンダペーストを用いて、例えばスクリーン印刷により簡単に行うことができる。
【0047】
ここで本発明では、ハンダ塗布部のパターンを規定している。すなわち、ハンダ塗布部30は、同一面上において、ハンダが幅広に塗布されてなる複数のハンダ塗布領域と、上記ハンダ塗布領域よりも狭い幅でハンダが塗布されてなる接続領域とを有し、上記複数のハンダ塗布領域は、上記接続領域によって接続されている。
【0048】
図5及び図6に示す例では、ハンダ塗布部30は、矩形状のハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dと、ハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dよりも狭い幅の矩形状の接続領域32a,32b,32c、32dとを有する。ハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dは、矩形状の接続ランド22の4隅に対応してそれぞれ配されている。そして、ハンダ塗布領域31aとハンダ塗布領域31bとが接続領域32aで接続され、ハンダ塗布領域31bとハンダ塗布領域31cとが接続領域32bで接続されている。また、ハンダ塗布領域31cとハンダ塗布領域31dとが接続領域32cで接続され、ハンダ塗布領域31dとハンダ塗布領域31aとが接続領域32dで接続されている。
【0049】
なお、以下の説明では、ハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dを総称してハンダ塗布領域31と称し、接続領域32a,32b,32c、32dを総称して接続領域32と称する場合がある。
【0050】
これらのハンダ塗布領域31a,31b,31c,31d及び接続領域32a,32b,32c、32dで囲まれた、ハンダが塗布されない部分は、十字形状の中抜き部33とされている。接続ランド22上に形成された銅箔のうち、この中抜き部33の銅箔層24は、エッチング等により除去されている。
【0051】
また、この中抜き部33はレジストが塗布されてレジスト塗布部34とされている。中抜き部33にレジストを塗布しておくことで、ハンダを熱溶解したときに、ハンダが中抜き部33に流れ込むのを防止することができる。レジストを塗布する代わりに、中抜き部33にカバーフィルムを貼り付けてもよい。
【0052】
つぎに、図7に示すように、ハンダ塗布部30が形成された回路基板4の接続ランド22と端子19とを位置決めし、端子19と回路基板4とでハンダ塗布部30を挟み込むように重ね合わせる。図7では、端子19を、当該回路基板4に対して直角に位置決めし、重ね合わせている。また、このとき、端子19は、複数のハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dに跨って重ね合わせられる。
【0053】
ここで、接続ランド22上に塗布されたハンダには、面積が広くなされた各ハンダ塗布領域31の中央部に集まろうとする力、すなわち表面張力がはたらいている。
【0054】
従って、4つのハンダ塗布領域31a,31b,31c,31d上に跨って重ね合わせられた端子19は、図7中矢印で示すように、このハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dでの表面張力により引っ張られ、接続ランド22の中央からそれぞれのハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dに向かって4方向の引力を受けた状態となる。これにより端子19のセルフアライメントの効果が得られ、リフロー工程などの際に振動等が加わって端子19が回路基板4からずれてしまうことが防止される。これにより、回路基板4に対して直角に載置された端子19は、ハンダを熱溶解した際にこの角度や位置を維持するような力を受けて接続される。
【0055】
本発明では、端子19の長辺方向と短辺方向との位置あわせが行えるようにすることが好ましく、そのためには、複数のハンダ塗布領域31を少なくとも端子の長辺方向と短辺方向とに互いに位置するように配することが好ましい。
【0056】
複数のハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dは、それぞれ略同じ面積であることが好ましい。ハンダ塗布領域31に塗布されたハンダの表面張力の大きさは、ハンダ塗布領域31の面積にも依存し、ハンダ塗布領域31の面積が大きくなれは、当該ハンダ領域31に塗布されたハンダの表面張力も大きくなる。
【0057】
それぞれのハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dの面積が大きく異なると、ハンダの表面張力の大きさにもばらつきが生じてしまう。そうすると、端子19をそれぞれの方向に引っ張る力が不均等になってしまい、セルフアライメントの効果を十分に発揮することができなくなる。複数のハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dを、略同じ面積とすることで、端子19をそれぞれの方向に引っ張る力を均等にし、セルフアライメントの効果を十分に発揮することができる。
【0058】
さらに、複数のハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dは、接続ランド22上で均等に配置されていることが好ましい。複数のハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dを均等に配することで、各ハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dに塗布されたハンダの表面張力により端子19を引っ張る力の方向を均等にし、セルフアライメントの効果を十分に発揮することができる。また、表面張力により端子19を引っ張る力の方向をより均等にするために、複数のハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dは、点対称、線対称などの対称形に配されていることがより好ましい。
【0059】
このように、複数のハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dを形成し、端子19を、複数のハンダ塗布領域31a,31b,31c,31d上に跨って重ね合わせることで、セルフアライメントの効果が得られ、端子19が回路基板4からずれることなく接続される。
【0060】
また、本発明では、ハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dを、接続領域32a,32b,32c,32dで接続している。ハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dを接続領域32a,32b,32c,32dで接続することで、ハンダ塗布領域31a,31b,31c,31dを各々独立して設けた場合に比べて、回路基板4と端子19との接続面積を増やすことができる。接続面積の増加により、接続強度を向上させるとともに、接続後の導通抵抗を低下させることができる。これにより信頼性の高い接続が可能になる。
【0061】
セルフアライメントの効果を得るためには、ハンダ塗布領域31の面積をより大きく、接続領域32の面積をより小さくして両者の面積差を大きくすることが好ましい。また、接続面積を十分に確保するためには、中抜き部33等、接続ランド22上でハンダが塗布されていない部分の面積を小さく抑えることが好ましい。
【0062】
なお、特許第3184929号では、セルフアライメント効果を確実に得るためには、複数のハンダペースト塗布部を、これらの溶融時に互いに接触しないように設ける旨の記載、およびハンダペースト塗布部のそれぞれの間の寸法を大きくすることが望まれる旨の記載が見られるが、これでは接続面積が低下することとなり、接続強度が低下してしまうほか、導通抵抗も増加してしまう。
【0063】
これに対し本発明では、複数のハンダ塗布領域31を接続領域32で接続しているので、セルフアライメントの効果を得られるとともに、ハンダ塗布面積を十分に確保して接続強度を向上させ、導通抵抗を低下させることができるので、より優れていると言える。
【0064】
なお、図7では端子19がハンダ塗布部30よりも大きい場合を示しているが、図8に示すように、端子19がハンダ塗布部30よりも小さい場合でも、本発明の効果は得られる。ただし、この場合も、端子19は、複数のハンダ塗布領域31に跨って重ね合わせられる必要がある。
【0065】
ところで、回路基板4の基板面積が小さいために、両面基板以上の多層基板を使用する場合がある。この場合、端子19を接続する接続ランド22は、基板の幅いっぱいに必要になるため、回路部品との接続は他面で接続することになり、従ってスルーホールにて他面とのパターン接続が必要になる。
【0066】
回路基板4の接続ランド22にスルーホールを形成する場合には、図9及び図10に示すように、ハンダ塗布部30以外の領域、例えば中抜き部33にスルーホール39を配置する。中抜き部33にスルーホール39を配することで、図11に示すように、端子19を回路基板4にハンダ付けした後に、端子19を折り曲げても、端子19がハンダ接続されている部分、すなわち接続ランド22の部分は、基板自身の厚みにハンダ塗布部30のハンダ厚みが加わって厚くなり、曲がりにくくなる。従って、接続ランド22のうち中抜き部33に配されたスルーホール39には曲げ圧が加わらないので、スルーホールと配線パターンとの断線を防ぐことができる。
【0067】
また、振動や落下等の衝撃が加わった場合でも、端子19がハンダ接続されている接続ランド22の部分は、基板自身の厚みにハンダ塗布部30のハンダ厚みが加わり、厚くなっているので、衝撃が緩和され剥離方向の力が加わらないので、スルーホールと配線パターンとの断線を防ぐことができる。
【0068】
なお、中抜き部33にスルーホール39を配する場合には、導通の確保のために、中抜き部33に形成された銅箔層24は除去せずに残しておく。
【0069】
スルーホールをブラインドスルーホールとすれば、スルーホール上にハンダを塗布することができる。この場合にも、端子がハンダ接続されている部分は、基板自身の厚みにハンダ塗布部のハンダ厚みが加わり、スルーホールには曲げ圧や衝撃による剥離方向の力が加わらないので、スルーホールと配線パターンとの断線を防ぐことができる。しかし、スルーホールをブラインドスルーホールとするには工程やコストがかかってしまうので、上述したように、中抜き部等のように、接続ランドのうち、ハンダ塗布部以外の領域にスルーホールを配置することが好ましい。
【0070】
フレキシブル基板や板厚の薄い基板を用いたような場合には、上述したような曲げ圧や衝撃によるスルーホールと配線パターンとの断線が起こりやすい。従って、本発明はフレキシブル基板や板厚の薄い基板を用いたような場合に特に有効である。
【0071】
以上、説明したように、本発明によれば、端子19を回路基板4の接続ランド22に接続する際に、接続ランド22上に複数のハンダ塗布領域31を形成し、端子を複数のハンダ塗布領域31上に跨って重ね合わせることで、セルフアライメントの効果が得られ、端子19が回路基板4からずれることなく接続される。
【0072】
また、本発明では、ハンダ塗布領域31を、接続領域32で接続している。ハンダ塗布領域31を接続領域32で接続することで、ハンダ塗布領域31を各々独立して設けた場合に比べて、回路基板4と端子19との接続面積を増やすことができる。接続面積の増加により、接続強度を向上させるとともに、接続後の導通抵抗を低下させることができる。これにより信頼性の高い接続が可能になる。
【0073】
また、回路基板2の接続ランド22にスルーホール39を形成する場合、ハンダ塗布部30以外の部分にスルーホール39が配置されるようにする。これにより、端子19がハンダ接続されている部分は、基板自身の厚みにハンダ塗布部30のハンダ厚みが加わるので曲がりにくくなり、スルーホールと配線パターンとの断線を防ぐことができる。
【0074】
従って、本発明によれば、信頼性の高い接続が可能になる。
【0075】
なお、ハンダ塗布部のパターンは、複数の幅広の部分(ハンダ塗布領域)が幅狭の部分(接続領域)で接続されていればよく、ハンダ塗布領域や接続領域の形状は特に限定されない。
【0076】
また、ハンダ塗布領域及び接続領域とで囲まれた中抜き部の形状も、特に限定されるものではなく、上述したような十字形の他、円形、楕円形、多角形等、種々の形状とすることができる。
【0077】
ハンダ塗布部の形状を適宜選択することで、塗布されたハンダによる表面張力を調整し、それにより端子に作用する力の方向が適性化されてセルフアライメントの効果をより良好なものとすることができる。
【0078】
以下、ハンダ塗布部の他の形状例について説明する。
【0079】
例えば図12に示す例では、ハンダ塗布部40は、矩形状のハンダ塗布領域41a,41b,41c,41dと、矩形状の接続領域42a,42b,42cとを有する。ハンダ塗布領域41a,41b,41c,41dは、矩形状の接続ランド22の4隅に対応してそれぞれ配されている。そして、ハンダ塗布領域41aとハンダ塗布領域41bとを接続領域42aで接続し、ハンダ塗布領域41bとハンダ塗布領域41cとを接続領域42bで接続している。また、ハンダ塗布領域41dとハンダ塗布領域41aとを接続領域42cで接続して、凹型形状のパターンとしている。
【0080】
このように、ハンダ塗布領域41と接続領域42とで囲まれた中抜き部43は、閉じた形状とされていなくてもよく、一部が開いた形状であってもよい。
【0081】
また、接続ランド22のうち、ハンダ塗布部40以外の部分は、銅箔層24が除去されているとともにレジストが塗布されてレジスト塗布部44とされている。
【0082】
ハンダ塗布領域41a,41b,41c,41dを、接続ランド22の4隅に配することで、端子19を接続ランド22上に重ね合わせたときに、接続ランド22の中央からそれぞれのハンダ塗布領域41a,41b,41c,41dに向かう4方向の力を良好に確保することができ、より効果的にセルフアライメントの効果を発揮することができる。
【0083】
また、ハンダ塗布面積を十分に確保することができ、接続面積を大きくして、接続強度の増加、導通抵抗の低下を図ることができる。
【0084】
そして、このような凹型形状のハンダ塗布部40を有する接続ランド22にスルーホールを形成する場合には、図13に示すように、ハンダ塗布部以外のレジスト塗布部44にスルーホール49を配する。この場合には、ハンダ塗布部40以外の領域の銅箔層24は残存させておく。
【0085】
なお、本発明では、端子の長辺方向と短辺方向とにおいてセルフアライメントが行えるようにすることが好ましく、そのためには、複数のハンダ塗布領域を少なくとも端子の長辺方向と短辺方向とに互いに位置するように配することが好ましい。そのためには、ハンダ塗布領域を少なくとも3箇所形成し、それらが端子の長辺方向と短辺方向とに互いに位置するように配することが好ましい。
【0086】
例えば図14に示す例では、ハンダ塗布部50は、矩形状の3つのハンダ塗布領域51a,51b,51cと、略台形状の接続領域52a,52bとを有している。すなわちハンダ塗布領域51a,51bを矩形状の接続ランド22の一方の長辺の両端に配し、ハンダ塗布領域51cを対向する他方の長辺の中央に配して、ハンダ塗布領域51a,51b,51cを三角形の頂点に対応するような3点に配している。そしてハンダ塗布領域51aとハンダ塗布領域51bとを接続領域52aで接続し、ハンダ塗布領域51aとハンダ塗布領域51cとを接続領域52bで接続して、ハンダ塗布部50をV字形状としている。
【0087】
また、接続ランド22のうち、ハンダ塗布部50以外の部分は、銅箔層24が除去されているとともに、レジストが塗布されてレジスト塗布部53とされている。
【0088】
図14に示すようにハンダ塗布領域51a,51b,51cを3点に配することで、端子19を接続ランド22上に重ね合わせたときに、端子19の短辺方向と長辺方向に表面張力により引っ張る力がはたらき、セルフアライメントの効果が良好に得られる。
【0089】
そして、このようなV字形状のハンダ塗布部50を有する接続ランド22にスルーホールを形成する場合には、図15に示すように、ハンダ塗布部50以外のレジスト塗布部53にスルーホールを配する。この場合には、ハンダ塗布部50以外の領域の銅箔層24は残存させておく。
【0090】
また、例えば図16に示す例では、ハンダ塗布部60は、矩形状の5つのハンダ塗布領域61a,61b,61c,61d,61eと、接続領域62a,62b,62cとを有する。ハンダ塗布領域61a,61b,61c,61eは、矩形状の接続ランド22の4隅に対応して配され、ハンダ塗布領域61dは、ハンダ塗布領域61aとハンダ塗布領域61bとの間に配されている。
【0091】
そして、ハンダ塗布領域61aとハンダ塗布領域61bと接続領域61dとは、T字形状の接続領域62aで接続されている。またハンダ塗布領域61bとハンダ塗布領域61cは、矩形状の接続領域62bで接続され、ハンダ塗布領域61eとハンダ塗布領域61aは、矩形状の接続領域62cで接続されて、ハンダ塗布部60は、フォーク型形状のパターンとされている。
【0092】
また、接続ランド22のうち、ハンダ塗布部60以外の部分は、銅箔層24が除去されているとともにレジストが塗布されてレジスト塗布部63とされている。
【0093】
このように、ハンダ塗布領域61を多く配することで、端子19を接続ランド22上に重ね合わせたときに、接続ランド22の中央からそれぞれのハンダ塗布領域61a,61b,61c,61d,61eに向かう力の方向を多く、ここでは5つの方向に確保することができ、より効果的にセルフアライメントの効果を発揮することができる。
【0094】
また、ハンダ塗布面積を十分に確保することができ、接続面積を大きくして、接続強度の増加、導通抵抗の低下を図ることができる。
【0095】
そして、このようなフォーク型形状のハンダ塗布部60を有する接続ランド22にスルーホールを形成する場合には、図17に示すように、ハンダ塗布部60以外のレジスト塗布部63にスルーホール69を配する。この場合には、ハンダ塗布部60以外の領域の銅箔層24は残存させておく。
【0096】
また、図18に示す例では、ハンダ塗布部70は、4つのハンダ塗布領域71a,71b,71c,71dと、接続領域72とを有している。これら4つのハンダ塗布領域71a,71b,71c,71dは、平行な2組の辺と直角部を有する五角形状をしており、その直角部が矩形状の接続ランド22の4隅に対応して配されている。接続領域72は、ハンダ塗布領域71bとハンダ塗布領域71cとを接続する第1の接続部72aと、ハンダ塗布領域71cとハンダ塗布領域71dとを接続する第2の接続部72bと、第1の接続部72aと第2の接続部72bとを接続する第3の接続部73cとを有する。
【0097】
そして、ハンダ塗布領域71aとハンダ塗布領域71bとが第1の接続部72aで接続され、ハンダ塗布領域71cとハンダ塗布領域71dとが第2の接続部72bで接続され、さらに第1の接続部72aと第2の接続部72bとが第3の接続部73cで接続されてH字形状のパターンとされている。
【0098】
また、接続ランド22のうち、ハンダ塗布部70以外の部分は、銅箔層22が除去されているとともにレジストが塗布されてレジスト塗布部73とされている。
【0099】
このように、ハンダ塗布部70を、H字形状のパターンとした場合でも、端子19を接続ランド22上に重ね合わせたときに、接続ランド22の中央からそれぞれのハンダ塗布領域71a,71b,71c,71dに向かって4方向への引力を確保することができ、セルフアライメントの効果を発揮することができる。
【0100】
また、ハンダ塗布面積を十分に確保することができ、接続面積を大きくして、接続強度の増加、導通抵抗の低下を図ることができる。
【0101】
そして、このようなH字形状のハンダ塗布部70を有する接続ランド22にスルーホールを形成する場合には、図19に示すように、ハンダ塗布部70以外のレジスト塗布部73にスルーホールを配する。この場合には、ハンダ塗布部70以外の領域の銅箔層24は残存させておく。
【0102】
さらに、図20に示す例では、ハンダ塗布部80は、4つの矩形状のハンダ塗布領域81a,81b,81c,81dと、X字形状の接続領域82とを有している。
【0103】
そして、ハンダ塗布領域81a,81b,81c,81dは、矩形状の接続ランド22の4隅に対応して配されており、これらハンダ塗布領域81a,81b,81c,81dは、接続ランド22の中央に配されたX字形状の接続領域82の4端にそれぞれ接続されてX字形状のパターンとしている。
【0104】
また、接続ランド22のうち、ハンダ塗布部80以外の部分は、銅箔層24が除去されているとともにレジストが塗布されてレジスト塗布部83とされている。
【0105】
ハンダ塗布部80を、X字形状のパターンとすることで、端子19を接続ランド22上に重ね合わせたときに、接続ランド22の中央からそれぞれのハンダ塗布領域81a,81b,81c,81dに向かって4方向への引力を良好に確保することができ、より効果的にセルフアライメントの効果を発揮することができる。
【0106】
また、ハンダ塗布面積を十分に確保することができ、接続面積を大きくして、接続強度の増加、導通抵抗の低下を図ることができる。
【0107】
そして、このようなX字形状のハンダ塗布部80を有する接続ランド22にスルーホールを形成する場合には、図21に示すように、ハンダ塗布部80以外のレジスト塗布部83にスルーホール89を配する。この場合には、ハンダ塗布部以外の領域の銅箔層24は残存させておく。
【0108】
以上説明したように、いずれの場合にも、端子19が接続ランド22上に位置ずれなく、信頼性の高い接続が可能となる。
【0109】
以上のようにして、図22に示すように、ポリマー電池の正極端子14及び負極端子17が中継ぎ端子19a,19bを介して回路基板4の接続ランド22a,22bに実装されて、ポリマー電池3が回路基板4に取り付けられる。
【0110】
そして、ポリマー電池3が取り付けられた回路基板4を外筐2に収納する際は、先ず、図23に示すように、回路基板4の長手方向に対して直交して配置されたポリマー電池3正極端子14及び負極端子17の先端部が接続部20側の一対の接続ランド22a,22bと接続された状態から、図23に示すように、正極端子14及び負極端子17の先端部を回路基板4と共に外装材7の貼合せ面7a上に折り返す。
【0111】
次に、図24に示すように、回路基板4の回路部21を、電池制御回路部26等が実装された主面が接続部20と対向する主面とは反対側の主面、すなわち外側の主面となるように、接続部20と回路部21との間に形成された折り曲げパターン23に沿って接続部20上に折り返す。これにより、回路基板4は、図2に示すように、外装材7の貼合せ面7a上に収まるように接続部20と回路部21との間で折り曲げられた状態で、且つポリマー電池3の正極端子14及び負極端子17が突出する側の側面に沿って配置される。そして、これらポリマー電池3及び回路基板4を、外筐2の上ハーフ2aと下ハーフ2bとの間に収納した後、これら上ハーフ2aと下ハーフ2bとを接続する。以上のようにして、図1に示すような電池パック1が組み立てられる。
【0112】
以上のようにして組み立てられた電池パック1は、抵抗が小さく、接続信頼性に優れ、品質の高いものとなる。
【0113】
なお、上述した実施の形態では、回路基板の接続方法として、ポリマー電池の端子を、電池制御回路等が搭載された回路基板の接続ランドに接続する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各種端子を各種回路基板に接続する際に広く適用可能である。
【0114】
また、本発明は、回路基板の接続ランド22が形成されていない部分にハンダ付けを行う場合にも適用可能である。
【0115】
【発明の効果】
本発明によれば、端子を回路基板のランド部に接続する際に、接続ランド上に複数のハンダ塗布領域を形成し、端子を複数のハンダ塗布領域上に跨って重ね合わせることで、セルフアライメントの効果が得られ、端子が回路基板からずれることなく接続される。
【0116】
また、本発明では、ハンダ塗布領域を、接続領域で接続している。ハンダ塗布領域を接続領域で接続することで、ハンダ塗布領域を各々独立して設けた場合に比べて、回路基板と端子との接続面積を増やすことができる。接続面積の増加により、接続強度を向上させるとともに、接続後の導通抵抗を低下させることができる。これにより信頼性の高い接続が可能になる。
【0117】
また、回路基板の接続ランドにスルーホールを形成する場合、ハンダ塗布部以外の部分にスルーホールが配置されるようにする。これにより、端子がハンダ接続されている部分は、基板厚にハンダ厚が加わるので曲がりにくくなり、スルーホールと配線パターンとの断線を防ぐことができる。
【0118】
従って、本発明によれば、信頼性の高い接続が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した電池パックを示す斜視図である。
【図2】同電池パックの内部構造を示す分解斜視図である。
【図3】同電池パックに備わるポリマー電池の内部構造を示す分解斜視図である。
【図4】ポリマー電池の正極端子及び負極端子を回路基板の接続ランドに接続する様子を示す斜視図である。
【図5】接続ランド上に形成されたハンダ塗布部の形状を示す平面図である。
【図6】図5中、X1−X2線における断面図である。
【図7】ハンダ塗布部が形成された接続ランド上に端子を重ね合わせた状態を示す平面図である。
【図8】ハンダ塗布部が形成された接続ランド上にハンダ塗布部よりも小さい端子を重ね合わせた状態を示す平面図である。
【図9】接続ランド内にスルーホールを形成した状態を示す平面図である。
【図10】図10中、X3−X4線における断面図である。
【図11】スルーホールが形成された回路基板に接続された端子を折り曲げた状態を示す断面図である。
【図12】接続ランド上に形成されたハンダ接続部の他の形状例を示す平面図である。
【図13】図12の接続ランド内にスルーホールを形成した状態を示す平面図である。
【図14】接続ランド上に形成されたハンダ接続部の他の形状例を示す平面図である。
【図15】図12の接続ランド内にスルーホールを形成した状態を示す平面図である。
【図16】接続ランド上に形成されたハンダ接続部の他の形状例を示す平面図である。
【図17】図16の接続ランド内にスルーホールを形成した状態を示す平面図である。
【図18】接続ランド上に形成されたハンダ接続部の他の形状例を示す平面図である。
【図19】図18の接続ランド内にスルーホールを形成した状態を示す平面図である。
【図20】接続ランド上に形成されたハンダ接続部の他の形状例を示す平面図である。
【図21】図20の接続ランド内にスルーホールを形成した状態を示す平面図である。
【図22】ポリマー電池の正極端子及び負極端子が回路基板の接続ランドに接続された様子を示す斜視図である。
【図23】ポリマー電池及び回路基板を外筐に収納する方法を説明する図であり、回路基板が外装材の貼り合せ面上に載るように正極リード及び負極リードを折り返した状態を示す斜視図である。
【図24】ポリマー電池及び回路基板を外筐に収納する方法を説明する図であり、回路基板における回路部が接続部上に折り返された状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 電池パック、2 外筐、2a 上ハーフ、2b 下ハーフ、3 ポリマー電池、4 回路基板、5 開口部、6 電池素子、7 外装材、7a,7b,7c 貼合せ面、14 正極リード、17 負極リード、19a,19b 端子、20 接続部、21 回路部、22a,22b 接続ランド、 24 銅箔層、25 コネクタ、26 電池制御回路部、 30,40,50,60,70、80 ハンダ塗布部
Claims (17)
- 基板上に形成された回路パターンと、回路パターンと電気的に接続され、端子が接続される接続部とを備えた回路基板であって、
上記接続部は、ハンダが所定パターンで塗布されてなるハンダ塗布部を有し、
上記ハンダ塗布部は、ハンダが幅広に塗布されてなる複数のハンダ塗布領域と、上記ハンダ塗布領域よりも狭い幅でハンダが塗布され上記複数のハンダ塗布領域間を接続する接続領域と、上記ハンダ塗布部を複数のハンダ塗布領域及び上記接続領域に分割する中抜き部とを備え、
上記各ハンダ塗布領域は、略均等の大きさを有し、かつ上記ハンダ塗布部内において略均等に配置され、
上記各ハンダ塗布領域に囲まれた上記中抜き部にはスルーホールが形成されていることを特徴とする回路基板。 - 上記ハンダは、ハンダペーストであり、スクリーン印刷により接続部上に塗布されていることを特徴とする請求項1記載の回路基板。
- 上記接続部は、基板上に形成された銅箔層から構成されていることを特徴とする請求項1記載の回路基板。
- 上記接続部のうち、ハンダ塗布部以外の部分の銅箔層は除去されているとともに、レジストが塗布されていることを特徴とする請求項1記載の回路基板。
- 上記接続部のうち、ハンダ塗布部以外の部分の銅箔層は残存しており、レジストが塗布されていることを特徴とする請求項1記載の回路基板。
- 上記複数のハンダ塗布領域及び上記スルーホールを跨って端子が実装されていることを特徴とする請求項1記載の回路基板。
- 基板上に形成された回路パターンと、回路パターンと電気的に接続され、端子が接続される接続部とを備えた回路基板に、端子を接続する接続方法であって、
上記回路基板の接続部上に、ハンダを所定パターンで塗布してハンダ塗布部を形成する塗布工程と、
ハンダ塗布部が形成された上記接続部上に、端子の接続端を位置合わせして重ね合わせる重ね合わせ工程と、
ハンダを加熱溶融することにより、上記接続部と上記端子とを接続する接続工程とを有し、
上記塗布工程において、上記ハンダ塗布部は、ハンダが幅広に塗布されてなる複数のハンダ塗布領域と、上記ハンダ塗布領域よりも狭い幅でハンダが塗布され上記複数のハンダ塗布領域間を接続する接続領域と、上記ハンダ塗布部を複数のハンダ塗布領域及び上記接続領域に分割する中抜き部とを有し、上記各ハンダ塗布領域は、略均等の大きさを有し、かつ上記ハンダ塗布部内において略均等に配置され、上記各ハンダ塗布領域に囲まれた上記中抜き部にはスルーホールが形成されており、
上記重ね合わせ工程において、上記端子の接続端を、上記複数のハンダ塗布領域及び上記スルーホールに跨って重ね合わせることを特徴とする回路基板への端子の接続方法。 - 上記塗布工程において、上記ハンダは、ハンダペーストであり、スクリーン印刷により接続部上に塗布することを特徴とする請求項7記載の回路基板への端子の接続方法。
- 上記接続部は、基板上に形成された銅箔層から構成されていることを特徴とする請求項7記載の回路基板への端子の接続方法。
- 上記接続部のうち、ハンダ塗布部以外の部分の銅箔層は除去されているとともに、レジストが塗布されていることを特徴とする請求項7記載の回路基板への端子の接続方法。
- 上記接続部のうち、ハンダ塗布部以外の部分の銅箔層は残存しており、レジストが塗布されていることを特徴とする請求項7記載の回路基板への端子の接続方法。
- 正極と、負極と、ポリマー電解質とを有し、正極及び負極からそれぞれ端子が導出されたポリマー電池と、
基板上に形成された回路パターンと、回路パターンと電気的に接続され、上記端子が電気的に接続される接続部とを有する回路基板とを備えた電池パックの製造方法であって、
上記ポリマー電池の端子を上記回路基板の接続部に電気的に接続するに際し、
上記回路基板の接続部に、ハンダを所定パターンで塗布してハンダ塗布部を形成する塗布工程と、
上記ハンダ塗布部が形成された基板上に、端子の接続端を位置合わせして重ね合わせる重ね合わせ工程と、
ハンダを加熱溶融することにより、上記回路基板と上記端子とを接続する接続工程とを有し、
上記塗布工程において、上記ハンダ塗布部は、ハンダが幅広に塗布されてなる複数のハンダ塗布領域と、上記ハンダ塗布領域よりも狭い幅でハンダが塗布され上記複数のハンダ塗布領域間を接続する接続領域と、上記ハンダ塗布部を複数のハンダ塗布領域及び上記接続領域に分割する中抜き部とを有し、上記各ハンダ塗布領域は、略均等の大きさを有し、かつ上記ハンダ塗布部内において略均等に配置され、上記各ハンダ塗布領域に囲まれた上記中抜き部にはスルーホールが形成されており、
上記重ね合わせ工程において、端子の接続端を、上記複数のハンダ塗布領域及び上記スルーホールに跨って重ね合わせることを特徴とする電池パックの製造方法。 - 上記正極端子及び負極端子は、中継ぎ端子を介して回路基板の接続部に接続することを特徴とする請求項12記載の電池パックの製造方法。
- 上記塗布工程において、上記ハンダは、ハンダペーストであり、スクリーン印刷により接続部上に塗布することを特徴とする請求項12記載の電池パックの製造方法。
- 上記接続部は、基板上に形成された銅箔層から構成されていることを特徴とする請求項12記載の電池パックの製造方法。
- 上記接続部のうち、ハンダ塗布部以外の部分の銅箔層は除去されているとともに、レジストが塗布されていることを特徴とする請求項12記載の電池パックの製造方法。
- 上記接続部のうち、ハンダ塗布部以外の部分の銅箔層は残存しており、レジストが塗布されていることを特徴とする請求項12記載の電池パックの製造方法。
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