JP5334481B2 - 電池パック装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、枠体の空所内に互いに離間して配列され複数の保護回路基板と複数のコネクタ部品と電池本体とをモールド樹脂で一体化した電池パック装置の製造方法に関するものである。

従来、たとえば携帯電話機の電池パックと電話機本体とを接続するために、電池パックには、保護回路基板とコネクタ部品とが一体化したコネクタ装置が使用されている。コネクタ装置は、所定の保護回路基板と該保護回路基板に固定されたコネクタ部品とにより構成される。コネクタ部品に電話機本体の端子が差し込まれることで、電池パックの電力が携帯電話機に供給されることになる。そのコネクタ装置は、電池パック本体とモールド樹脂によって封止され、一体物となる態様のコネクタ装置がある。

この種のコネクタ装置の製造方法について説明する。まず、図１１に示す様に、枠体１１１０の空所内に互いに離間して配列されると共に、橋材を介して前記枠体１１１０に支持された複数の保護回路基板１０が用意され、それぞれの保護回路基板１０に所定の回路パターン１１１０ａが形成されている。その回路パターン１１１０ａには、コネクタ部品２０が接続されるランド１１２０が含まれている。その回路パターン１１１０ａの上に半田ペーストが塗布される。その回路パターン１１１０ａに、コネクタ部品２０（短冊状）と電子部品１１３０などが半田ペースト（図示せず）を介して載置される。

次に、コネクタ部品２０と電子部品１１３０などが載置された保護回路基板１０の上面（コネクタ部品が配置される面）を上に向け、保護回路基板１０を傾けてリフロー炉に通し、コネクタ部品２０、電子部品１１３０などを回路パターンに半田接合していた。

このとき、図１２に示すように、電池パック本体５０の幅Ｗ３に対して、コネクタ部品２０の幅Ｗ４が薄く設定され、コネクタ部品２０を保護回路基板１０に載置する際には、保護回路基板１０寸法のばらつき、電子部品１１３０の載置精度を考慮して、コネクタ部品２０と保護回路基板１０の配置は、保護回路基板１０の端面１１８がコネクタ部品２０の端面２７より突出するように配置され半田接合されていた。

次に、図１３に示すように、保護回路基板１０の上面にコネクタ部品２０が配置され、前記コネクタ部品２０の短手方向に傾けた状態で封止材４を封止材供給具のノズル７１より供給して、コネクタ部品２０と保護回路基板１０の隙間を封止材４で封止していた。
その後、図１１のような枠体１１１０から橋材を切断して保護回路基板１０となる部分が分割されて、保護回路基板１０とコネクタ部品２０とを一体化したコネクタ装置２６（図１７参照）が完成する。

その後、図１７のように、コネクタ装置２６と電池パック本体５０とがモールド樹脂６により一体物とされた電池パック１７が完成する。電池パック１７の表面に露出したコネクタ部品２０の接続端子２２０には、電話機本体の端子（図示せず）が差し込まれて電力が供給されることになる。なお、携帯電話機等の電池パックを開示した文献の一例として特許文献１がある。
特開２０００−６９１３７号公報

しかしながら、従来のコネクタ装置２６の製造方法では次のような問題点があった。
図１４のように、電池パック本体５の厚みＷ５が薄くなりコネクタ部品２の大きさと保護回路基板１との見直しが必要となった場合、図１５のように、コネクタ部品２の上（保護回路基板１の上面側）から封止材４をコネクタ部品２の下端部に供給しようとすると、コネクタ部品２の突出部９の先端面である第２端面２３に封止材供給具のノズル７１が衝突して、封止材４が供給できなくなる問題があった。

保護回路基板１が1枚であれば、大きく傾ければ塗布可能であるが、図１６にように保護回路基板１が互いに離間して配列されている場合は、大きく傾ければ直近のコネクタ部品２に封止材供給具のノズル７１が衝突して封止材４が供給できなくなる問題があった。
また、図１６の互いに離間して配列されている複数のコネクタ部品２（又は保護回路基板１）の間隔を広げれば、封止材供給具のノズル７１が衝突しなくなるが、生産性が落ちコスト増となる問題があった。

さらに、ノズル７１がコネクタ部品２の突出部９の先端面である第２端面２３に、最初は衝突しなくても、封止材供給具のノズル７１を使用するたびに封止材４がノズル７１の先端部に付着しノズル７１の先端部の径が大きくなり、ノズル７１がコネクタ部品２の突出部９の先端面である第２端面２３に衝突するようになる問題もあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、目的は携帯電話機のような本体機器とコネクタ装置が確実に接続されるようなコネクタ装置を適用した電池パックを生産性良く提供することである。

本発明による電池パック装置の製造方法は、枠体の空所内に互いに離間して配列されると共に、橋材を介して前記枠体に支持された複数の保護回路基板を用意する工程と、
前記各保護回路基板の上面側にコネクタ部品を装着する工程と、
前記保護回路基板の下面側から封止材供給具の先端を前記コネクタ部品に近づけ、該コネクタ部品の下端部に封止材を供給する工程と、
前記封止材を、前記コネクタ部品の下端部の周囲に沿って前記保護回路基板との間の隙間に浸透させ、該隙間を前記封止材にて封止する工程と、
前記橋材を切断して、前記各保護回路基板を前記枠体から切り離す工程と、
前記保護回路基板の下面側に電池パック本体を装着し、該電池パック本体と前記保護回路基板と前記コネクタ部品とを、一体物として樹脂モールドする工程とを備えることを特徴とする。

好ましくは、前記保護回路基板及びコネクタ部品は短冊状を成し、
該コネクタ部品の短手方向の一方側に第１端面と突出部とを備え、該突出部の先端面には第２端面を備え、
前記保護回路基板は、該保護回路基板の短手方向の一方側に第１保護回路基板端面を備え、
該第１保護回路基板端面が、前記第１端面と面一または第１端面より突出するようにに配置されることを特徴とする。

好ましくは、前記コネクタ部品の突出部の第２端面と該突出部の第２端面と対向するハウジングの端面との幅を、電池パック本体の厚みと同等にすることを特徴とする。

上記本発明の構成によれば、封止用材供給具のノズルがコネクタ部品に衝突することなく、コネクタ部品の下端部に封止材を供給して浸透させ、コネクタ部品と保護回路基板との隙間を封止することができる。

また、コネクタ部品に突出部があることで、保護回路基板のコネクタ部品が接続されていない面から封止材を供給してもコネクタ本体と回路基板の隙間に流れなかった樹脂を受け止めることができる。

実施の形態１
本発明の実施の形態１に係る保護回路基板１とコネクタ部品２とが一体化したコネクタ装置３として、携帯電話機の電池パックに使用されるコネクタ装置を説明する。図１および図２に示すように、コネクタ装置３は、保護回路基板１とコネクタ部品２とを備えて構成され、そのコネクタ部品２は、ハウジング２１とそのハウジング２１内に内装された接続端子２２により構成される。接続端子２２は保護回路基板１に形成されたランド１１２（図３参照）に接続されている。
また、保護回路基板１の第１保護回路基板端面１１５は、コネクタ部品２におけるハウジング２１の第１端面２４と面一、または第１端面２４より突出して配置される。

また、保護回路基板１には、保護回路基板１の第１保護回路基板端面１１５と対向する該保護回路基板１の端面１１６がある。
また、コネクタ部品２と保護回路基板１との位置合わせのために、ハウジング２１には、前記保護回路基板１の端面１１６と対向するようにハウジング２１に端面２５が設けられている。（図８参照）
また、保護回路基板１の上面１１ａ（コネクタ部品２が接続される面）および下面１１ｂ（コネクタ部品２が接続されない面）には所定の回路パターン１１４ａ、１１４ｂが形成され、その回路パターン１１４ａ、１１４ｂに所定の電子部品１１３、Ｎｉ板１１７ａ、１１７ｂが搭載されている。

そして、このコネクタ装置３では、コネクタ部品２と保護回路基板１との隙間を封止するように、封止材４を供給浸透させている。コネクタ部品２と保護回路基板１との隙間を封止するように封止材４が浸透されていることで、コネクタ装置３を電池パック本体５と一体物としてモールド樹脂６によって封止する際に、コネクタ部品と保護回路基板１との隙間からコネクタ部品２の内部へモールド樹脂６が侵入しない。そのため、コネクタ部品２に内装された接続端子１１２がモールド樹脂６で覆われないため、コネクタ装置３と携帯電話機本体とを確実に導通させることができる。

次に、コネクタ装置３を使用した電池パック装置の製造方法の一例について説明する。
まず、図３、図４に示すように、枠体１１１の空所内に互いに離間して配列されると共に、橋材を介して該枠体１１１に支持された複数の保護回路基板１の上面１１ａ、下面１１ｂとなる枠体１１１を用意する。複数の保護回路基板１には上面１１ａ、下面１１ｂの夫々に所定の回路パターン１１４ａ、１１４ｂが形成されている。その回路パターン１１４ａには、コネクタ部品２が接続されるランド１１２が含まれている。複数の保護回路基板１は、保護回路基板１として最終的に枠体１１１から切断されて切り離される。

まず、保護回路基板１と、保護回路基板１の上面に取付けられ、保護回路基板１における所定の端子に電気的に接続される接続端子２２および接続端子２２を保持して接続端子２２を覆うハウジング２１を有するコネクタ部品２とを接続する工程を説明すると、
図４に示すように、メタルマスクなど（図示せず）を用いて、回路パターン１１４ｂの上に鉛（Ｐｂ）フリーの半田ペースト（図示せず）を塗布し、所定の電子部品１１３、Ｎｉ板１１７ａ、１１７ｂを、半田ペーストを介在させて載置する。

次に、図５に示すように、枠体１１１の空所内に互いに離間して配列されると共に、橋材を介して該枠体１１１に支持された複数の保護回路基板１の下面１１ｂに形成された回路パターン１１４ｂを上に向け、保護回路基板１の短手方向に、枠体１１１を斜めに傾けて治具１８に取付、リフロー炉に通し、電子部品１１３、Ｎｉ板１１７ａ、１１７ｂなどを回路基板１に半田接合する。
これにより、図６に示すように電子部品１１３、Ｎｉ板１１７ａ、１１７ｂが半田接合される。
リフロー炉においては、たとえば温度約２３０℃〜２５０℃程度、時間数十秒程度の熱処理が施される。

次に、図７に示すように、メタルマスクなど（図示せず）を用いて、回路パターン１１４ａの上に鉛（Ｐｂ）フリーの半田ペースト（図示せず）を塗布し、保護回路基板１の上面１１ａ側に、コネクタ部品２が接続されるランド１１２の領域に半田ペーストを介在させてコネクタ部品２を載置する。

さらに、保護回路基板１の上面１１ａに形成された回路パターン１１４ａを上に向け、図５と同様に保護回路基板１の短手方向に、枠体１１１を斜めに傾けて治具１８に取付、リフロー炉に通し、保護回路基板１にコネクタ部品２を半田接合する。
リフロー炉においては、たとえば温度約２３０℃〜２５０℃程度、時間数十秒程度の熱処理が施される。

図８はコネクタ部品を図７のＡ―Ａ‘線で切断した断面図であるが、コネクタ部品２と保護回路基板１との関係は、リフロー炉の熱処理によって半田ペーストが溶解し、斜めに傾けられたコネクタ部品２はスライド（矢印２００）し、コネクタ部品２の端面２５が保護回路基板１の端面１１６に近づく。前記端面２５が前記端面１１６の一部に接触すると、コネクタ部品２はそれ以上スライドしなくなり、コネクタ部品２が前記端面１１６に対して自己整合的に所定の位置に位置合わせされることになる。
また、保護回路基板１の下面１１ｂに形成された回路パターン１１４ｂが下向きになるが、リフロー炉の条件を適正にすること、電子部品１１３などは一旦半田ペーストが溶けて保護回路基板１に接合されていることなどにより、リフロー炉に通しても電子部品１１３などが保護回路基板１から落ちることはない。

また、図８に示すように、コネクタ部品２の端面２５と保護回路基板１の端面１１６との間には依然としてわずかながら隙間Ｗ１が存在する場合もある。また、半田ペーストが溶解することで、半田が流れてコネクタ部品２が沈降し（矢印２０１）、コネクタ部品２の下端部と保護回路基板１との隙間が縮まるが、当初の半田ペーストの厚み等によっては、コネクタ部品２の下端部と保護回路基板１との間には依然としてわずかながら隙間Ｗ２が存在する場合もある。

そのため、コネクタ部品２と保護回路基板１との隙間を塞ぐ封止材４を供給する工程は、
図９（ａ）（ｂ）に示すように、保護回路基板１を下面に向けて、コネクタ部品２の短手方向に、斜めに傾斜させ、封止材供給具であるディスペンサ８およびシリンジ７を用いて、シリンジ７のノズル７１から封止材４を塗布する。
ここでは、封止部材４としてシリコン樹脂を使用した。
このとき、リフロー炉に通した治具と同じものに枠体１１１を載せて、封止材４を供給浸透させても良い。
封止材４を供給したとき、コネクタ部品２の下端部と保護回路基板１の隙間を毛細管現象のように浸透して封止し、常温で封止材４を乾燥させることにより封止材４が硬化して、隙間が塞がれる。図示された封止材４は保護回路基板１の上面から回ってきたものである。

封止材４を供給する時、図８（ｂ）に示すように、保護回路基板１の下面１１ｂを上に向けることで、ノズル７１がハウジング２１の突出部９の第２端面２３に衝突することがなく、さらに、枠体１１１の中で複数の保護回路基板１の間隔を広げることも無いため、生産性を落とすこともない。
また、保護回路基板１の下面を上にむけて封止材４を供給しても、ハウジング２１の突出部９があることで、コネクタ部品２の周りに浸透しなかった封止材４を受け止めることができる。

次に、枠体１１１から保護回路基板１が切断して切り離される工程によって、図１及び図２に示すように、保護回路基板１にコネクタ部品２が取付けられたコネクタ装置３が完成する。

次に、電池パック本体５と保護回路基板１とコネクタ部品２とをモールド樹脂６で、一体物として樹脂モールドする工程は、図１０に示すように、電池を内装した電池パック本体５に対して、所定の位置に保護回路基板１とコネクタ部品２から構成されるコネクタ装置３が配設される。そのコネクタ装置３および電池パック本体５が所定の金型（図示せず）内に配置される。その金型内にモールド樹脂６を注入することによって、コネクタ装置３と電池パック本体５がモールド樹脂６によって一体物として封止される。その後、金型から取り出すことで、モールド樹脂６によってコネクタ装置３と電池パック本体５が封止された電池パック１５が完成する。電池パック１５のコネクタ部品２には、接続端子７が露出している。

なお、上述したコネクタ装置３では、コネクタ部品２と保護回路基板１との隙間を封止する封止材４としてシリコン樹脂を使用した。毛細管現象を利用して隙間を封止するには、シリコン樹脂に限られず他の封止材を適用してもよい。

今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に係るコネクタ装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るコネクタ装置の下面側から見た斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るコネクタ装置の保護回路基板の上面の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るコネクタ装置の半田ペーストを介して部品取付した保護回路基板の下面斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るコネクタ装置の保護回路基板の下面を治具に取付けた斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るコネクタ装置を、リフロー炉に通して部品取付した後の保護回路基板の下面斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るコネクタ部品を取付けた保護回路基板の表面斜視図である。 図７のコネクタ部品をＡ−Ａ‘で切断したものを傾けた断面図である。 （ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態１に係るコネクタ部品への封止材を供給する工程を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るコネクタ装置と電池パックを取付る工程の斜視図である。 従来例に係る保護回路基板へのコネクタ部品の取付工程を示す斜視図である。 従来例に係るコネクタ部品と電池パック本体との幅の比較図である。 従来方法でのコネクタ部品と保護回路基板への封止材の供給工程を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るコネクタ部品と電池パック本体との幅の比較図である。 従来方法での封止材供給の説明図である。 従来方法での封止材供給不可の説明図である。 従来方法にコネクタ装置と電池パックを取付る工程の斜視図である。

符号の説明

１ 回路基板、１１ａ 上面、１１ｂ 下面、１１１枠体、１１１０枠体、１１１０ａ 回路パターン、１１２ ランド、１１２０ ランド、１１３ 電子部品、１１３０ 電子部品、１１４ａ 回路パターン、１１４ｂ 回路パターン、１１５ 保護回路基板第１端面、１１６ 保護回路基板端面、１１７ａ Ｎｉ板、１１７ｂ Ｎｉ板、１１２０ ランド、２ コネクタ部品、２０ コネクタ部品、２１ ハウジング、２１０ ハウジング、２２ 接続端子、２２０ 接続端子、２３ 第１端面、２４ 第２端面、２５ ハウジング端面、３ コネクタ装置、４ 封止部材、５ 電池パック本体、５０ 電池パック本体、６ モールド樹脂、７ シリンジ、７１ ノズル、８ ディスペンサ、９ 突出部、９０ 突出部、１５ 電池パック、１７ 電池パック、２３ 第２端面、２４ 第１端面、２５ 端面、２６ コネクタ装置、１１３ 電子部品、１１３０ 電子部品、

Claims (3)

1. 枠体の空所内に互いに離間して配列されると共に、橋材を介して前記枠体に支持された複数の保護回路基板を用意する工程と、
   前記各保護回路基板の上面側にコネクタ部品を装着する工程と、
   前記保護回路基板の下面側から封止材供給具の先端を前記コネクタ部品に近づけ、該コネクタ部品の下端部に封止材を供給する工程と、
   前記封止材を、前記コネクタ部品の下端部の周囲に沿って前記保護回路基板との間の隙間に浸透させ、該隙間を前記封止材にて封止する工程と、
   前記橋材を切断して、前記各保護回路基板を前記枠体から切り離す工程と、
   前記保護回路基板の下面側に電池パック本体を装着し、該電池パック本体と前記保護回路基板と前記コネクタ部品とを、一体物として樹脂モールドする工程とを備えることを特徴とする電池パック装置の製造方法。
2. 前記保護回路基板及びコネクタ部品は短冊状を成し、
   該コネクタ部品の短手方向の一方側に第１端面と突出部とを備え、該突出部の先端面には第２端面を備え、
   前記保護回路基板は、該保護回路基板の短手方向の一方側に第１保護回路基板端面を備え、
   該第１保護回路基板端面が、前記第１端面と面一または第１端面より突出するようにに配置されることを特徴とする請求項１に記載の電池パック装置の製造方法。
3. 前記コネクタ部品の突出部の第２端面と該突出部の第２端面と対向するハウジングの端面との幅を、電池パック本体の厚みと同等にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック装置の製造方法。