JP4964858B2

JP4964858B2 - 充電池用保護回路モジュール

Info

Publication number: JP4964858B2
Application number: JP2008275852A
Authority: JP
Inventors: 直也田中
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: US7657998B2; JP2009026773A; US20070014092A1; US7130198B2; US20030228502A1

Description

本願発明は、充電池用保護回路モジュールに関する。

充電池用保護回路モジュールは、充電池からの過放電や充電池への過充電を防止するものであり、例えば携帯電話の電池パックにおいて、充電池と接続された状態で内蔵されている。

特許文献１には、基板上に電子部品を搭載した上、この基板上にハウジングを設け、このハウジング内に封止樹脂を充填してバッケージを構成する技術が開示されている。しかしながら、電池パックに用いる充電池用保護回路モジュールにおいては、基板の裏面のみならず、ハウジングの上面にも外部接続用の端子を設ける場合がある。

図６及び図７（ａ）〜（ｃ）は、従来の充電池用保護回路モジュールの一例を示している。これらの図に示すように、参照符号６１で総括的に表される保護回路モジュールは、板状の基板６２と、当該基板６２の上面に実装される複数の電子部品６３と、これら電子部品６３を包み込む封止樹脂６４とを含んでいる。基板６２には、電子部品６３及び封止樹脂６４を覆うようにハウジング６５が実装されており、基板６２の長手方向の両端部には導体板６６が接合されている。

ハウジング６５は、天井壁６５ａと、この天井壁６５ａから垂下して基板６２の長手方向に延びる一対の側壁６５ｂと、同じく天井壁６５ａから垂下するが基板６２の幅方向に延びる一対の端壁６５ｃとからなり、これらの壁によって電子部品６３及び封止樹脂６４を収納する内部空間を形成している。封止樹脂６４は、保護回路モジュールが組み込まれる携帯電話の電池パックに雨水等が進入して電子部品６３が不良となるのを防止するための防水性を付与すると同時に、これら電子部品６３を外力や衝撃から保護している。

図７（ａ）〜７（ｃ）に示すように、ハウジング６５の外面には、金メッキ等による接触部６７ａを有する端子６７が設けられており、基板６２の裏面には、同じく金メッキ等が施された端子６８が設けられている。これら端子６７、６８は、携帯電話本体（図示せず）や外部充電器（図示せず）等と導通接続されるとともに、基板６２の表面に形成された配線パターン（図示せず）を介して電子部品６３と導通接続されている。また、導体板６６の内端部はハウジング６５内において配線パターン（図示せず）を介して電子部品６３と導通接続され、基板６２から突出している外端部は電池パック（図示せず）内の充電池（図示せず）と導通接続される。

以上のような構成を有する保護回路モジュール６１の製造方法は、基板６２に電子部品６３及び導体板６６を実装する工程と、電子部品６３に封止樹脂６４を塗布する工程と、基板６２にハウジング６５を実装する工程とを含んでいる。これら３つの工程のうち、電子部品６３及び導体板６６の実装工程とハウジング６５の実装工程は、いずれも半田リフローの手法により行うことができるため、可能ならばこれら２つの工程を同時に行う方が効率的であり生産性が向上する。

特開昭５２−１０３６７７号公報

しかしながら、上記の製造方法では、電子部品６３に封止樹脂６４を塗布した後でないと、基板６２に対するハウジング６５の実装工程を実施することができない。従って、図６及び図７（ａ）〜７（ｃ）に示された構成を採用する限り、前記３つの工程は、逐次的に行なわざるを得ず、作業効率を高めることが困難である。

また、基板６２にハウジング６５を半田リフローにより接合させるに際しては、既に封止樹脂６４が塗布されているため、半田リフロー時の高温に耐えるように耐熱性を有する熱硬化性樹脂を封止樹脂６４に使用せざるを得ない。このような耐熱性の熱硬化性樹脂は硬化に伴って収縮するため基板６２が反ってしまう可能性が高い。さらに、基板６２にハウジング６５を実装するための半田リフロー時に、基板６２と電子部品６３とを接合させている半田も再溶融して膨張するため電子部品間がショートする可能性もある。さらにまた、電子部品６３を実装し、封止樹脂６４を塗布した後では、基板６２に対する半田ペーストの塗布にスクリーン印刷法を用いることができないので、ハウジング６５を実装するための半田付けは手動により行うことになり、これによっても作業性が低下する。

そこで、本願発明の目的は、基板に対して複数の電子部品とハウジングとを同時に接合固定することができる保護回路モジュールを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本願発明では、次の各技術的手段を採用した。

本願発明によって提供される保護回路モジュールは、基板と、前記基板の表面に実装され、充電池の保護回路を形成するための電子部品と、前記基板の前記表面に実装され、前記電子部品を収容する内部空間を規定する天井壁を有するハウジングと、を含む充電池用保護回路モジュールであって、前記ハウジングは、平面視矩形であり、四隅において前記天井壁の下方に切欠スペースを有しているとともに、前記ハウジングは、一群の端子を備えており、各端子は、上記天井壁の上面から、前記切欠スペースを規定する起立壁に沿って前記基板に向かって延びているとともに、前記基板上の所定の配線パターンに電気的に接続されていることを特徴とする。

好ましい実施の形態では、前記基板の裏面には、前記電子部品と導通する一群の端子が形成されている。

好ましい実施の形態ではまた、前記基板の前記表面には、前記ハウジングの前記内部空間から外部へ延びる複数の導体板が実装されている。

本願発明のその他の特徴及び利点については、以下に行う好適な実施形態の説明から明らかとなるであろう。

以下、本願発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して具体的に説明する。

図１及び図２（ａ）〜（ｃ）は、本願発明の好適な実施形態に係る保護回路モジュール１を示しており、図３（ａ）及び（ｂ）は、その保護回路モジュール１が例えば防水型携帯電話の電池パック１０内に組み込まれた状態を示している。電池パック１０に組み込まれた状態において、保護回路モジュール１は、電池パック１０内の複数の充電池（図示せず）と接続され、これら充電池からの過放電や充電池への過充電を防止する役割を果たす。

図１に示すように、保護回路モジュール１は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等により長矩形の板状に形成された基板２と、この基板２の表面に実装される電子部品３と、これら電子部品３を包囲するように基板２の表面に実装されるハウジング４とを含んでいる。ハウジング４により規定される内部空間には、封止樹脂５が充填されている。

基板２の表面には、例えば銅箔をエッチングすることにより配線パターン（図示せず）が形成されている。この配線パターンは、電子部品３と電気的に接続されているとともに、複数の導体パッド（図示せず）を含んでいる。後述するように、電子部品３はこれら導体パッドを介して外部との接続が図られる。

ハウジング４は、基板２と対応する形状の天井壁４ａと、基板２の長手方向に延びる一対の側壁４ｂと、基板２の幅方向に延びる一対の端壁４ｃとを有している。各端壁４ｃを貫通して導体板６がハウジング４の内部に突入している。封止樹脂５は例えばシリコーン樹脂からなり、導体板６は例えばニッケルからなる。

ハウジング４の天井壁４ａの中央部には、開口部７が設けられている。後述するように、封止樹脂５は、この開口部７を介してハウジング４の内部空間に充填される。ハウジング４の外周部を規定する側壁４ｂと端壁４ｃとは、ハウジング４の四隅において切り欠かれている。この結果、ハウジング４の各隅部においては、基板２の幅方向に延びる起立壁４ｄと基板２の長手方向に延びる起立壁４ｅによって部分的に規定される切欠きスペースが天井壁４ａの下方に形成される。この切欠きスペースの技術的意義については後述する。

図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ハウジング４には第１のグループの端子８が形成されている。各端子８は折り曲げられた銅板からなり、例えばハウジング４を樹脂成形する際にその折り曲げ銅板をインサート成形することにより、ハウジング４に取り付けられる。ハウジング４の天井壁４ａ上においては、各端子８は金メッキ等により形成された接触部８ａを備えている。図３（ｂ）に示すように、保護回路モジュール１を電池パック１０に内蔵させた状態において、接触部８ａは電池パック１０の表面側開口部１０ａを介して外部に露出しており、携帯電話本体（図示せず）と導通接続されている。

図４に示すように、各端子８はハウジング４の天井壁４ａから基板２の表面まで下方に延びる脚部８ｂを有している。前述したように、ハウジング４の四隅の各々には切欠きスペースが形成されており、端子８の脚部８ｂは、この切欠きスペースを部分的に規定する起立壁４ｅに沿って露出されている（図１参照）。従って、端子８の脚部８ｂは、基板２表面の配線パターン（図示せず）における導体パッド（図示せず）に対してこの切欠きスペースを利用して効果的に半田付けできる。また、切欠きスペースを利用して、半田付けの良否判定を目視により容易に行うことができる。

図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、基板２の裏面には、第２のグループの端子９が形成されている。各端子９の表面には、例えば接触導通を向上させるための金メッキが施されている。図３（ａ）に示すように、保護回路モジュール１を電池パック１０に内蔵させた状態において、接触部９は電池パック１０の裏面側開口部１０ｂを介して外部に露出しており、外部充電器（図示せず）と導通接続される。また、端子９は、基板２の肉厚を貫通する導体張りスルーホール（図示せず）を介して、基板２表面の対応する導体パッド（図示せず）に導通している。

２枚の導体板６は、その一方が陽極として作用し、他方が陰極として作用する。各導体板６の内端部は、ハウジング４の内部において基板２の表面の配線パターンを介して電子部品３と導通接続されている。また、基板２から突出している各導体板６の外端部は、電池パック１０の内部の充電池（図示せず）と導通接続される。

以上のような構成を有する保護回路モジュール１は、次のようにして製造される。

まず、基板２に対して、各種の電子部品３、ハウジング４及び導体板６が載置される位置に、印刷法によって半田ペーストが塗布される。半田ペーストの塗布は、基板２の表面における配線パターン（図示せず）の対応する導体パッド（図示せず）に対して行われる。

次いで、吸着コレット等の保持装置（図示せず）を用いて、基板２に対して電子部品３、ハウジング４及び導体板６が自動的に載置される。このとき、電子部品３、ハウジング４及び導体板６は、基板２の表面における配線パターン（図示せず）の対応する導体パッド（図示せず）に対して適切に位置決めされる。

次に、リフロー炉内等において、半田ペーストを加熱・溶融した後、これを冷却・固化させる。このように、基板２に対する電子部品３、ハウジング４及び導体板６の半田リフローによる実装が一括で行われる。

その後、図５に示すように、ハウジング４の天井壁４ａに形成された開口部７に射出ノズル１０を挿入し、封止樹脂５をハウジング４の内部空間に充填させて全ての電子部品３を封止する。この際の樹脂の充填は、樹脂がハウジング４と基板２の間の隙間から漏出せず、且つ開口部７を越えてハウジング４の天井壁４ａに付着しない程度とする。具体的には、図２（ｂ）に示されるように、開口部７を介して露出する封止樹脂５の表面が同開口部７を規定する縁部から緩やかに垂れ下がる程度に樹脂を充填するのが好ましい。

以上の製造方法により、保護回路モジュール１は完成される。この製造方法によれば、ハウジング４の天井壁４ａに開口部７を形成しているので、電子部品３を防水処理するための封止樹脂５の充填は、ハウジング４が基板２に実装された後においても行える。従って、基板２に対する電子部品３、ハウジング４及び導体板６の半田リフローによる実装を一括で行うことが可能となる。この結果、基板２に半田ペーストを塗布する工程、基板２に対する電子部品３、ハウジング４及び導体板６の半田リフローにより実装する工程、電子部品３に防水処理（封止樹脂５の充填）を施す工程といった一連の工程を自動化させることができるため、作業効率は一段と向上される。また、封止樹脂５の充填が加熱を伴う半田リフロー処理の後に行うことができるので、耐熱性を考慮する必要はなく、収縮のおこらない常温硬化するシリコーン樹脂等を封止樹脂５として使用することができる。

また、図示の実施形態においては、開口部７は、ハウジング４の天井壁４ａの中央において比較的大きな寸法で形成されているため、リフロー炉内の熱をハウジング４の内部に効率よく導入することができるとともに、封止樹脂５の充填をハウジング４の内部に略均一に充填させることができる。さらに、ハウジング４の側壁４ｂ及び端壁４ｃは基板２と当接しているため、ハウジング４の内部空間に注入される封止樹脂５は、ハウジング４の外部に漏れ難くなり、樹脂漏れに起因する不具合の発生も減少させられる。

以上、本願発明の好適な実施形態を説明したが、本願発明は、その実施形態に限定されるものではない。例えば、ハウジング４及び開口部７の形状は、図示のものに限定されるものではなく、導体板６や端子８，９の形状、大きさ、位置等も図示のものに限定されない。また、半田ペーストは基板２に予め塗布する必要はなく、基板２に載置される電子部品３等に予め塗布しておいてもよい。従って、本願発明は、特許請求の範囲に記載の発明の思想及び範囲から逸脱しない限り、種々な変更が可能である。

本願発明の実施形態に係る保護回路モジュールを示す概略斜視図である。（ａ）は、同保護回路モジュールの平面図である。（ｂ）は、図２（ａ）におけるIIｂ−IIｂ線に沿う断面図である。（ｃ）は、同保護回路モジュールの底面図である。（ａ）は、同保護回路モジュールを内蔵した電池パックを示す概略斜視図である。（ｂ）は、同電池パックの別の方向からの斜視図である。図２（ｂ）におけるIV―IV線に沿う断面図である。図１の保護回路モジュールの製造方法における樹脂充填工程を示す斜視図である。従来の保護回路モジュールの一例を示す一部切欠斜視図である。（ａ）は、上記従来の保護回路モジュールの平面図である。（ｂ）は、上記従来の保護回路モジュールの長手方向断面図である。（ｃ）は、上記保護回路モジュールの底面図である。

符号の説明

１保護回路モジュール
２基板
３電子部品
４ハウジング
４ｅ起立壁
５封止樹脂
８端子
９端子
１０電池パック

Claims

基板と、前記基板の表面に実装され、充電池の保護回路を形成するための電子部品と、前記基板の前記表面に実装され、前記電子部品を収容する内部空間を規定する天井壁を有するハウジングと、を含む充電池用保護回路モジュールであって、
前記ハウジングは、平面視矩形であり、四隅において前記天井壁の下方に切欠スペースを有しているとともに、
前記ハウジングは、一群の端子を備えており、各端子は、上記天井壁の上面から、前記切欠スペースを規定する起立壁に沿って前記基板に向かって延びているとともに、前記基板上の所定の配線パターンに電気的に接続されていることを特徴とする、充電池用保護回路モジュール。
前記基板の裏面には、前記電子部品と導通する一群の端子が形成されている、請求項１に記載の充電池用保護回路モジュール。
前記基板の前記表面には、前記ハウジングの前記内部空間から外部へ延びる複数の導体板が実装されている、請求項１に記載の充電池用保護回路モジュール。