JP6257889B2 - バスバー付きフレキシブルプリント配線板およびその製造方法、並びにバッテリシステム - Google Patents

バスバー付きフレキシブルプリント配線板およびその製造方法、並びにバッテリシステム Download PDF

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Description

本発明は、バスバー付きフレキシブルプリント配線板およびその製造方法、並びにバッテリシステム、さらに詳しくは、複数の電池セルを積層してなる電池ブロックに組み付けられるバスバー付きフレキシブルプリント配線板およびその製造方法、並びに該バスバー付きフレキシブルプリント配線板を備えるバッテリシステムに関する。
電気自動車もしくはハイブリッド自動車等の車両、または電気機器の電源として、複数の電池セル（以下、単に「セル」ともいう。）からなる電池ブロックと、各電池セルの状態（電圧、温度）を監視する回路とを備えるバッテリシステムがある。
バッテリシステムでは、従来、各電池セルの状態を監視するために電池セルと監視回路とを接続するケーブルとして、ワイヤーハーネス、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）あるいはリジッド基板を用いている。
特許文献１および特許文献２には、ワイヤーハーネスを用いた電池装置が開示されている。特許文献３には、フレキシブルフラットケーブルを用いた電池モジュールが開示されている。特許文献４には、リジッド基板を用いたバッテリシステムが開示されている。
また、特許文献３および５には、電池セルの電極に取り付けられるバスバーを、溶接やネジ止めにより、フレキシブルフラットケーブルなどの配線部材に電気的に接続することが開示されている。
特開２００９−１１７１４９号公報 特開２０１０−３６２７号公報 特開２０１１−２１０７１１号公報 特開２０１０−５６０３５号公報 特許第３７０７５９５号
従来の電池セルと監視回路の接続方法については、下記のような課題がある。
ワイヤーハーネスを用いた接続の場合は、部品点数が多く、組み付け作業が煩雑であるとともに、バッテリシステム全体の重量が重くなってしまう。
フレキシブルフラットケーブルを用いた接続の場合は、電池ブロックに組み付ける際にケーブルを折り返す手間が発生する他、監視回路をフレキシブルフラットケーブル上に設けることが困難であり、バッテリシステム全体を小型化することが容易ではない。
リジッド基板を用いた接続の場合は、電池ブロックの電極間ピッチのばらつき等により、電池ブロックにリジッド基板を組み付けることが容易ではない。特に、燃料電池のように電池セルの数が多い（数十〜百個）場合に顕著である。
また、バスバーを１個ずつネジ止めや溶接によりＦＦＣ等に電気的に接続する場合は、電池セルの数が増えるにつれて生産性が低下するという課題がある。
本発明は上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、その目的は、電池セルの数が増加しても生産性が低下せず、また、小型・軽量であり、電池ブロックへの組み付けが容易なバスバー付きフレキシブルプリント配線板およびその製造方法、並びにバッテリシステムを提供することである。
本発明の一態様によるバスバー付きフレキシブルプリント配線板は、
可撓性絶縁ベース材と、前記可撓性絶縁ベース材の一方の主面に設けられ、一端にバスバー接続用ランド部が設けられた複数の配線パターンとを有するフレキシブルプリント配線板と、
前記バスバー接続用ランド部に接着剤により固定された複数のバスバーと、
を備え、
前記複数のバスバーは、各々に対応する前記バスバー接続用ランド部に、前記バスバーおよび前記バスバー接続用ランド部の上に形成されためっき層により一括して電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の一態様によるバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法は、
複数の電池セルを積層してなる電池ブロックに組み付けられるバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
可撓性絶縁ベース材と、前記可撓性絶縁ベース材の第１の主面および第２の主面にそれぞれ設けられた第１の金属膜および第２の金属膜とを有する両面金属張り積層板を用意する工程と、
前記両面金属張り積層板を厚さ方向に貫通する導通用孔を形成する工程と、
前記両面金属張り積層板に電気めっき処理を施し、前記第１および第２の金属膜の上、および前記導通用孔の内壁に第１のめっき層を形成し、前記第１のめっき層により前記第１の金属膜と第２の金属膜とを電気的に接続する工程と、
前記両面金属張り積層板の第１の金属膜およびその上に形成された前記第１のめっき層を加工し、一端にバスバー接続用ランド部が設けられた複数の配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を形成する工程と、
前記バスバー接続用ランド部の少なくとも一部が露出するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記配線パターンを可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する工程と、
隣接する前記電池セルの電極同士を電気的に接続するためのバスバーを前記バスバー接続用ランド部の各々に固定する工程と、
複数の前記バスバーが固定された前記フレキシブルプリント配線板に電気めっき処理を施し、前記バスバーおよび前記バスバー接続用ランド部の露出した表面に第２のめっき層を形成し、前記第２のめっき層により前記バスバーと前記バスバー接続用ランド部とを一括して電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明の一態様によるバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法は、
複数の電池セルを積層してなる電池ブロックに組み付けられるバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
可撓性絶縁ベース材と、前記可撓性絶縁ベース材の第１の主面および第２の主面にそれぞれ設けられた第１の金属膜および第２の金属膜とを有する両面金属張り積層板を用意する工程と、
前記両面金属張り積層板を厚さ方向に貫通する導通用孔を形成する工程と、
前記両面金属張り積層板の第１の金属膜を加工し、一端にバスバー接続用ランド部が設けられた複数の配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を形成する工程と、
前記バスバー接続用ランド部の少なくとも一部が露出するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記配線パターンを可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する工程と、
隣接する前記電池セルの電極同士を電気的に接続するためのバスバーを前記バスバー接続用ランド部の各々に固定する工程と、
複数の前記バスバーが固定された前記フレキシブルプリント配線板に電気めっき処理を施し、前記導通用孔の内壁、前記バスバーおよび前記バスバー接続用ランド部の露出した表面にめっき層を形成し、前記めっき層により前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを電気的に接続するとともに前記バスバーと前記バスバー接続用ランド部とを一括して電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明の一態様によるバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法は、
複数の電池セルを積層してなる電池ブロックに組み付けられるバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
可撓性絶縁ベース材と、前記可撓性絶縁ベース材の一方の主面に設けられた金属膜とを有する片面金属張り積層板を用意する工程と、
前記片面金属張り積層板の金属膜を加工し、一端にバスバー接続用ランド部が設けられた複数の配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を形成する工程と、
前記バスバー接続用ランド部の少なくとも一部が露出するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記配線パターンを可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する工程と、
隣接する前記電池セルの電極同士を電気的に接続するためのバスバーを前記バスバー接続用ランド部の各々に固定する工程と、
複数の前記バスバーが固定された前記フレキシブルプリント配線板に電気めっき処理を施し、前記バスバーおよび前記バスバー接続用ランド部の露出した表面にめっき層を形成し、前記めっき層により前記バスバーと前記バスバー接続用ランド部とを一括して電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、小型・軽量であり、電池ブロックへの組み付けを容易に行うことが可能なバスバー付きフレキシブルプリント配線板を提供できる。
本発明の第１の実施形態に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の一部（領域Ｂ）を拡大した平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図３Ａに続く、本発明の第１の実施形態に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 被取付け部を有するフレキシブルプリント配線板にバスバーフレームを取り付けた状態を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の別の製造方法を説明するための工程断面図である。 図５Ａに続く、本発明の第１の実施形態に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の別の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の平面図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の平面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態および変形例について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板（以下、「バスバー付きＦＰＣ」ともいう。）１を図１および図２を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係るバスバー付きＦＰＣ１の平面図を示している。図２は、図１の領域Ｂを拡大した平面図を示している。
なお、図１および図２において、配線パターン１２，１３を絶縁保護するカバーレイ２２、および、バスバー２９，３０とバスバー接続用ランド部１２ａを電気的に接続するめっき層３３は表示していない（図７および図８も同様である）。これらの構成要素は後述の工程断面図を用いて詳しく説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るバスバー付きＦＰＣ１は、複数の電池セル９０を積層してなる電池ブロックに組み付けられるものである。各電池セル９０は、一端に＋電極、他端に−電極が設けられている。これらの電極は電池セルの上面からボルト状のものとして突出している。電池ブロックは、複数の電池セル９０を交互に逆向きに重ね合わせられてなり、重ね合わされた電池セル９０はバスバー３０により直列接続される。
図１に示すバスバー付きＦＰＣ１は、８個の電池セル９０が積層してなる電池ブロック（例えばＬｉイオン蓄電池）用のものである。バスバー付きＦＰＣ１のサイズは、電池セル９０の大きさや積層数などに依存するが、例えば、タテ４００ｍｍ（または７５０ｍｍ）×ヨコ２５０ｍｍである。
バスバー付きＦＰＣ１は、フレキシブルプリント配線板１０と、このフレキシブルプリント配線板１０に固定された複数のバスバー２９，３０とを備えている。
フレキシブルプリント配線板１０は、可撓性絶縁ベース材１１と、この可撓性絶縁ベース材１１の一方の主面（上面）に設けられた複数の配線パターンを有する。この配線パターンには、電池セル９０の電圧を測定するための配線パターン１２、二重化配線パターン（以下、単に「配線パターン」ということもある。）１５、および電池セル９０の温度を測定するための配線パターン１３がある。
なお、可撓性絶縁ベース材は、フレキシブルプリント配線板のベース材として公知のものを用いることが可能であり、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタタレート（ＰＥＴ）等を適用可能である。
図１に示すように、フレキシブルプリント配線板１０上には、チップ実装領域Ａが設けられている。このチップ実装領域Ａは、配線パターン１２，１３を介して収集された電池セル９０の電圧および温度を監視する半導体チップを実装するための領域である。
配線パターン１２は、図２に示すように、一端にバスバー接続用ランド部１２ａが設けられている。
本実施形態において、セル電圧測定用の配線パターンは、信頼性を向上させるために二重化されている。即ち、図２に示すように、フレキシブルプリント配線板１０は、可撓性絶縁ベース材１１の他方の主面（下面）に設けられ、電池セル９０の電圧を測定するための複数の二重化配線パターン１５を有する。
二重化配線パターン１５は、一端がめっきスルーホール１４を介してバスバー接続用ランド部１２ａと電気的に接続されている。ここで、めっきスルーホール１４は、可撓性絶縁ベース材１１に設けられており、可撓性絶縁ベース材１１の両面を電気的に接続するものである。二重化配線パターン１５の他端は、めっきスルーホール等の接続手段により、配線パターン１２のチップ実装用ランド部に電気的に接続されている。
このように、バスバー接続用ランド部とチップ実装用ランド部間は、配線パターン１２と二重化配線パターン１５により二重化されている。このため、片方が断線しても、電池セルの電圧を監視することができる。
配線パターン１３は、一端に温度センサ実装部１３ａが設けられている。温度センサ実装部１３ａはバスバー接続用ランド部１２ａの近傍に設けられ、その上には電池セル９０の温度を測定する温度センサ（図示せず）が実装される。なお、図１に示すように、配線パターン１３は一つの電池セル９０に対して左右２つ設けられており、二重化が図られている。
配線パターン１２，１３の他端には、チップ実装用ランド部（図示せず）が設けられている。チップ実装用ランド部は、チップ実装領域Ａ付近に設けられ、上記の半導体チップの端子とはんだを介して電気的に接続される。即ち、配線パターン１２，１３の電圧（セルの電圧・温度）を監視する半導体チップは、チップ実装用ランド部にはんだ実装されている。
次に、フレキシブルプリント配線板１０に固定されたバスバー２９，３０について説明する。
バスバー２９，３０は、銅、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの金属からなる。バスバーの表面に、スズまたはニッケルなどのめっき膜が形成されていてもよい。
バスバー２９は、電池ブロックの一端の電池セル９０と接続するための短いバスバーであり、孔３１が１個設けられている。
バスバー３０は、隣接する電池セル９０の電極同士（即ち、一方のセルの＋極と他方のセルの−極）を電気的に接続するためのものであり、孔３１が２個設けられている。
バスバー２９およびバスバー３０はいずれも、後述するバスバー接続用ランド部１２ａに接着剤により固定されている。
バスバー２９，３０は、各々が対応するバスバー接続用ランド部１２ａに、バスバー２９，３０およびバスバー接続用ランド部１２ａの上に形成されためっき層（図３Ｂのめっき層３３）により一括して電気的に接続されている。
バスバー付きＦＰＣ１を電池ブロックに組み付ける際は、各バスバーの孔３１に電池セル９０のボルト状の電極を挿通させ、ナットで固定する。このようにして、バスバー付きＦＰＣ１は、電池セル９０の電極がバスバー２９，３０に電気的に接続されるように電池ブロックに組み付けられる。
本実施形態によるバスバー付きフレキシブルプリント配線板は、可撓性を有するため、電池セルの電極位置や電池ブロックの形状に応じて屈曲させたり、捩ったりすることができる。このため、積層された電池セルの電極間のピッチがばらついている場合であっても、屈曲によりピッチのばらつきをある程度吸収可能である。また、電極が側面に設けられている電池セルであっても、バスバー付きＦＰＣを捩って組み付けることが可能である。よって、バスバー付きフレキシブルプリント配線板を電池ブロックに容易に組み付けることができる。特に、車両に搭載される二次電池のように、電池セルの数が多い場合に好適である。
また、本実施形態によるバスバー付きフレキシブルプリント配線板は、フレキシブルプリント配線板で構成されるため、ワイヤーハーネスやリジッド基板に比べて軽量である。
さらに、本実施形態によれば、セル電圧測定用の配線パターンを可撓性絶縁ベース材の両面に設けて二重化することで、片方の配線が断線した場合であってもセル電圧を測定することが可能となり、信頼性を向上させることができる。加えて、二重化配線パターンを可撓性絶縁ベース材の裏面に設けることで、配線パターンの占有面積を減らし、バスバー付きフレキシブルプリント配線板を小型化することができる。
また、本実施形態によれば、フレキシブルプリント配線板の微細加工技術を適用して微細な配線パターンを形成することが可能であるため、電池セルが多数の場合にも容易に対応可能であるとともにバスバー付きフレキシブルプリント配線板を小型化することができる。
監視用の半導体チップおよび温度センサが実装されたバスバー付きＦＰＣ１を、複数の電池セル９０を積層してなる電池ブロックに、電池セル９０の電極がバスバー２９，３０に電気的に接続されるように組み付けることで、バッテリシステムが構成される。
上記のバッテリシステムによれば、半導体チップはチップ実装領域Ａに実装されているため、半導体チップ用の実装基板を別途設ける必要がない。また、前述のように、バスバー付きＦＰＣ１自体が小型かつ軽量である。したがって、バッテリシステム全体の小型化および軽量化を図ることができる。本実施形態に係るバッテリシステムは、電気自動車またはハイブリッド自動車等の駆動源として好適である。
次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、本実施形態に係るバスバー付きＦＰＣ１の製造方法について説明する。図３Ａおよび図３Ｂは、第１の実施形態に係るバスバー付きＦＰＣ１の製造方法を説明するための工程断面図を示している。また、図３Ａおよび図３Ｂは図２のＡ−Ａ’線に沿う断面に対応している（図５Ａ，図５Ｂおよび図６も同様である）。
まず、両面金属張り積層板１９を用意する。この両面金属張り積層板１９は、図３Ａ（１）に示すように、可撓性絶縁ベース材１１と、可撓性絶縁ベース材１１の第１の主面（下面）および第２の主面（上面）にそれぞれ設けられた金属膜１８および金属膜１７とを有する。金属膜１７，１８は、可撓性絶縁ベース材１１の上に直接形成される場合に限らず、接着剤層を介して可撓性絶縁ベース材１１に設けられていてもよい。
なお、両面金属張り積層板１９は、好ましくは、金属膜１７，１８が銅箔の両面銅張積層板である。但し、金属膜１７，１８は、銅箔に限らず、他の金属（例えば銀、アルミニウム）の薄膜であってもよい。また、可撓性絶縁ベース材１１の厚さは例えば２５μｍであり、金属膜１７，１８の厚さはそれぞれ例えば３５μｍである。
次に、図３Ａ（２）に示すように、両面金属張り積層板１９を厚さ方向に貫通する導通用孔２０を形成する。この導通用孔２０は、例えば機械的なパンチ加工またはレーザ加工により、バスバー接続用ランド部１２ａの形成予定領域に形成される。
次に、図３Ａ（３）に示すように、両面金属張り積層板１９に電気めっき処理を施し、金属膜１７，１８の上、および導通用孔２０の内壁にめっき層２１を形成する。このめっき層２１により、金属膜１７と金属膜１８とを電気的に接続するめっきスルーホール１４が形成される。なお、めっき層２１の厚さは例えば１５μｍ〜２５μｍである。
次に、図３Ａ（４）に示すように、両面金属張り積層板１９の金属膜１８およびその上に形成されためっき層２１を加工し、前述の配線パターン１２，１３を形成する。また、両面金属張り積層板１９の金属膜１７およびその上に形成されためっき層２１を加工し、前述の二重化配線パターン１５を形成する。これにより、複数の配線パターン１２，１３，１５を有するフレキシブルプリント配線板１０を形成する。
なお、金属膜１７，１８およびめっき層２１からなる導電膜の加工方法としては、サブトラクティブ法など公知のパターン形成手法を用いることが可能である。
次に、図３Ａ（５）に示すように、バスバー接続用ランド部１２ａの少なくとも一部が露出するように、フレキシブルプリント配線板１０の配線パターン１２，１３を可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する。また、二重化配線パターン１５を可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する。
配線パターン１２，１３の絶縁保護は、例えば、真空プレス又は真空ラミネーター等を用いて、フレキシブルプリント配線板１０の第１の主面（下面）にカバーレイ２２を貼り合わせることにより行う。同様に、二重化配線パターン１５の絶縁保護は、例えば、フレキシブルプリント配線板１０の第２の主面（上面）にカバーレイ２３を貼り合わせることにより行う。
カバーレイ２２は、絶縁フィルム２２ａ（例えば２５μｍ厚）と、その表面に形成された接着剤層２２ｂとからなり、バスバー接続用ランド部１２ａ、温度センサ実装部１３ａおよびチップ実装用ランド部に対応する領域に開口部あるいは切り欠き部が設けられている。
カバーレイ２３は、絶縁フィルム２３ａと、その表面に形成された接着剤層２３ｂとからなる。
絶縁フィルム２２ａ，２３ａはポリアミドなどの可撓性を有する絶縁フィルムであり、接着剤層２２ｂ，２３ｂは、例えばアクリル系又はエポキシ系の接着剤からなる。
なお、配線パターンを絶縁保護する可撓性絶縁カバー材は、カバーコートとして形成してもよい。即ち、スクリーン印刷などの印刷手法を用いて、フレキシブルプリント配線板１０の所定の領域（例えば、ランド部を除く配線パターンが形成された領域）に樹脂を印刷することで、配線パターンの絶縁保護を行ってもよい。
次に、図３Ｂ（６）に示すように、バスバー３０（２９）をバスバー接続用ランド部１２ａの各々に固定する。バスバー３０（２９）の固定は接着剤を用いて行う。接触抵抗を低減する観点から、接着剤として、導電性を有する導電性接着剤を用いることが好ましい。本工程により、バスバー接続用ランド部１２ａの各々に、バスバー３０（２９）が接着剤層３２を介して固定される。
なお、バスバー３０（２９）とバスバー接続用ランド部１２ａ間の、めっき層３３（後述）による電気的接続を容易にするために、図３Ｂ（６）に示すように、バスバー接続用ランド部１２ａの一部が露出するように、バスバー３０（２９）を固定することが好ましい。
次に、図３Ｂ（７）に示すように、複数のバスバー３０（２９）が固定されたフレキシブルプリント配線板１０に電気めっき処理を施し、バスバー３０（２９）およびバスバー接続用ランド部１２ａの露出した表面にめっき層３３（例えば１５μｍ〜２５μｍ厚）を形成する。このめっき層３３により、バスバー３０（２９）とバスバー接続用ランド部１２ａとを一括して電気的に接続する。即ち、電気めっき処理により、対応するバスバー接続用ランド部１２ａに固定された複数のバスバー３０（２９）の電気的接続が一括して行われる。
なお、めっき層３３は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、すず（Ｓｎ）など、接続相手先（即ち、電池セル９０）との相性の良い材料からなることが好ましい。
上記の工程を経て図１に示すバスバー付きＦＰＣ１が得られる。その後、セルの状態（電圧、温度など）を監視する半導体チップをチップ実装領域Ａにはんだ実装し、実装された半導体チップを樹脂封止する。また、温度センサを温度センサ実装部１３ａに実装する。
本実施形態に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法によれば、電気めっき処理により複数のバスバー２９，３０を一括してフレキシブルプリント配線板１０に電気的に接続させることができる。このようにバスバーを１個ずつ電気的に接続する必要がないので、電池セルの数が増加しても生産性が低下しない。よって、本実施形態によれば、生産性を高め、バスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造コストを低減することができる。本実施形態による製造方法は、例えば電池セル数の多い燃料電池などに好適である。
なお、フレキシブルプリント配線板１０をカバーレイ２２，２３で被覆するまでの工程（図３Ａ（１）〜（５））はロールツーロール（Roll to Roll）で行うことが好ましく、これにより生産性をさらに高めることができる。
また、バスバー２９，３０の固定は、上記のように、カバーレイ２２をフレキシブルプリント配線板１０に貼り合わせた後に行うことが好ましい。これにより、バスバーの厚み（例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ）の影響で、バスバー近傍において、カバーレイ２２とフレキシブルプリント配線板１０との間に気泡が混入することを回避できる。ただし、本発明は、バスバーを固定した後に、カバーレイ２２をフレキシブルプリント配線板１０に貼り合わせることを排除するものではない。
複数のバスバーを含んだフレーム（バスバーフレーム）を用いて、バスバー２９，３０の固定を行う場合について説明する。図４は、一例によるバスバーフレーム４０をフレキシブルプリント配線板に取り付けた状態を示している。
バスバーフレーム４０は、図４に示すように、複数のバスバー２９，３０と、これら複数のバスバー２９，３０と接続部４１，４２を介して一体的に設けられた枠部４３とを有する。
接続部４２は、枠部４３の対向する二辺を接続するように十字型に設けられている。接続部４１は、バスバー２９，３０と接続部４２とを接続するように設けられている。また、枠部４３には、位置合せされた状態でバスバーフレーム４０をフレキシブルプリント配線板に位置合せされた状態で取り付けるための位置合せ孔４４が設けられている。
図４に示すように、フレキシブルプリント配線板１０は、ミクロジョイント５０を介して枠状の被取付け部１６に接続されている。この被取付け部１６の四隅には、バスバーフレーム４０と位置合せするための位置合せ孔（図示せず）が設けられている。
上記のバスバーフレーム４０を用いる場合、バスバー２９，３０を固定する工程において、複数のバスバー２９，３０が各々に対応するバスバー接続用ランド部１２ａに当接するように、バスバーフレーム４０とフレキシブルプリント配線板１０との位置合せを行う。この位置合せは、例えば、枠部４３の位置合せ孔４４と被取付け部１６の位置合せ孔（図示せず）にピンを挿通することにより行う。そして、めっき層３３を形成する電気めっき処理を行った後、図４に示す切断線Ｃに沿ってバスバー２９，３０を接続部４１から切り離す。
その後、ミクロジョイント５０を切断しフレキシブルプリント配線板１０を被取付け部１６から切り離して、バスバー付きＦＰＣ１を得る。
上記のように、バスバーフレームを用いることで、バスバーを一つずつ個別に固定する必要がなくなり、生産性をさらに高めることができる。また、バスバー２９，３０が個別に固定されたバランスの悪い不安定な状態に比べて、フレキシブルプリント配線板１０がバスバーフレーム４０に固定された状態は安定しているためハンドリング性が良く、後続の電気めっき処理等の作業性を向上させることができる。
次に、図５Ａおよび図５Ｂを参照して、本実施形態による別の製造方法について説明する。本製造方法は、電気めっき処理工程を１回にまとめたものである。前述の製造方法と重複する部分については詳細な説明を省略する。
まず、図５Ａ（１）に示すように、両面金属張り積層板１９を用意する。
次に、図５Ａ（２）に示すように、両面金属張り積層板１９を厚さ方向に貫通する導通用孔２０を形成する。
次に、図５Ａ（２）に示すように、両面金属張り積層板１９の金属膜１８を加工し、複数の配線パターン１２，１３を形成する。また、両面金属張り積層板１９の金属膜１７を加工し、複数の二重化配線パターン１５を形成する。これにより、複数の配線パターン１２，１３，１５を有するフレキシブルプリント配線板１０を形成する。
なお、配線パターンと導通用孔の形成順序は任意である。即ち、配線パターン１２，１３，１５を形成した後に、導通用孔２０を形成してもよい。
次に、図５Ａ（３）に示すように、バスバー接続用ランド部１２ａの少なくとも一部が露出するように、フレキシブルプリント配線板１０の配線パターン１２，１３を可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する。
また、図５Ａ（３）に示すように、導通用孔２０が露出するように、フレキシブルプリント配線板１０の二重化配線パターン１５を可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する。
なお、配線パターンを絶縁保護する可撓性絶縁カバー材は、前述したように、カバーレイでもカバーコートでもよい。
次に、図５Ｂ（４）に示すように、バスバー３０（２９）をバスバー接続用ランド部１２ａの各々に固定する。
次に、図５Ｂ（５）に示すように、複数のバスバー３０（２９）が固定されたフレキシブルプリント配線板１０に電気めっき処理を施し、導通用孔２０の内壁、バスバー３０（２９）およびバスバー接続用ランド部１２ａの露出した表面にめっき層３３を形成する。このめっき層３３により、金属膜１７と金属膜１８とを電気的に接続する（即ち、めっきスルーホール１４を形成する）とともに、バスバー３０（２９）とバスバー接続用ランド部１２ａとを一括して電気的に接続する。
上記の工程によっても、図１に示すバスバー付きＦＰＣ１を得ることができる。この方法の場合、電気めっき処理が１回となるので、製造工程を短縮し、生産性をさらに高めることができる。
（第１の実施形態の変形例）
次に、図６を参照して、本実施形態の変形例による製造方法について説明する。本変形例では、両面金属張り積層板１９に代えて片面金属張り積層板２５を用いる。本変形例は、例えば、二重化配線パターン１５を設けない場合に適用される。
まず、図６（１）に示すように、可撓性絶縁ベース材１１と、この可撓性絶縁ベース材１１の一方の主面（下面）に設けられた金属膜１８とを有する片面金属張り積層板２５を用意する。なお、片面金属張り積層板２５は、好ましくは、金属膜１８が銅箔の片面銅張積層板である。
次に、図６（２）に示すように、片面金属張り積層板２５の金属膜１８を加工し、複数の配線パターン１２，１３を有するフレキシブルプリント配線板を形成する。
次に、図６（３）に示すように、バスバー接続用ランド部１２ａの少なくとも一部が露出するように、フレキシブルプリント配線板の配線パターン１２，１３をカバーレイ２２で絶縁保護する。
次に、図６（４）に示すように、バスバー３０（２９）をバスバー接続用ランド部１２ａの各々に固定する。
次に、図６（５）に示すように、複数のバスバー３０（２９）が固定されたフレキシブルプリント配線板に電気めっき処理を施し、バスバー３０（２９）およびバスバー接続用ランド部１２ａの露出した表面にめっき層３３を形成する。このめっき層３３により、バスバー２９，３０とバスバー接続用ランド部１２ａとを一括して電気的に接続する。
（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係るバスバー付きＦＰＣ２について説明する。図７は、第２の実施形態に係るバスバー付きＦＰＣ２の平面図を示している。図７において、第１の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。
第２の実施形態と第１の実施形態との相違点の一つは、バスバーの構成および固定方法である。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に第２の実施形態について説明する。
バスバー付きＦＰＣ２は、複数の電池セル９１（図７では１４個）を積層してなる電池ブロックに組み付けられるものであり、例えばセル数の多い燃料電池に好適である。
図７に示すように、バスバー付きＦＰＣ２は、フレキシブルプリント配線板１０Ａと、このフレキシブルプリント配線板１０Ａに固定された複数のバスバー３４，３５とを備えている。
フレキシブルプリント配線板１０Ａは、可撓性絶縁ベース材１１と、この可撓性絶縁ベース材１１の一方の主面（上面）に設けられた配線パターン１２，１３とを有する。
なお、バスバー付きＦＰＣ２には前述の二重化配線パターン１５は設けられていないが、信頼性を向上させるために、フレキシブルプリント配線板１０Ａの下面に二重化配線パターン１５を設けてもよい。
バスバー３４は、電池ブロックの一端の電池セル９１と接続するための短いバスバーであり、孔３６が１個設けられている。バスバー３５は、隣接する電池セル９１の電極同士を電気的に接続するためのものであり、孔３６が２個設けられている。バスバー３４，３５は、前述のバスバー２９，３０と同様の材質からなり、バスバー接続用ランド部１２ａに接着剤により固定されている。
バスバー３４，３５は、表面実装機（チップマウンタ−）によりフレキシブルプリント配線板に表面実装が可能なサイズのものである。好ましくは、図７に示すように、バスバー３４，３５はバスバー接続用ランド部１２ａよりも平面形状が小さい。
バスバー３４，３５は、各々が対応するバスバー接続用ランド部１２ａに、バスバー３４，３５およびバスバー接続用ランド部１２ａの上に形成されためっき層（図示せず）により一括して電気的に接続されている。
本実施形態に係るバスバー付きＦＰＣ２を電池ブロックに組み付ける際は、孔３６に電池セル９１のボルト状の電極を挿通させ、ナットで固定する。
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、電池ブロックへの組み付けが容易になるとともに、バッテリシステム全体の小型化および軽量化を図ることができる。さらに、配線パターンを二重化することで、信頼性を向上させることができる。また、微細な配線パターンを形成することで、電池セルが多数の場合にも対応可能であるとともにバスバー付きフレキシブルプリント配線板を小型化することができる。
これに加えて、本実施形態によれば、バスバーがバスバー接続用ランド部よりも小さいため、燃料電池のように小型の電池セルを多数積層してなる電池ブロックに対応することが容易となる。
本実施形態に係るバスバー付きＦＰＣ２は、バスバーの固定方法以外については、第１の実施形態で説明した製造方法と同様にして作製することができる。即ち、本実施形態では、バスバーを固定する工程において、表面実装機を用いて、複数のバスバー接続用ランド部１２ａにバスバー３４，３５を個別に表面実装する。高速実装可能な表面実装機を使用することで、バスバーの数が多い場合でも生産性を維持することができる。
なお、バスバー３４，３５を表面実装する前に、ディスペンサ等の塗布装置を用いて、液状の接着剤をバスバー接続用ランド部１２ａ上に塗布しておく。あるいは、表面実装する前に、バスバー３４，３５の裏面（バスバー接続用ランド部１２ａと当接する面）に接着剤を塗布しておいてもよい。
（第２の実施形態の変形例）
次に、第２の実施形態の変形例に係るバスバー付きフレキシブルプリント配線板について図８を参照して説明する。図８は、本変形例に係るバスバー付きＦＰＣ３の平面図を示している。図８において、第１及び第２の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。
本変形例では、セル温度測定用の複数の配線パターン１３の一部を可撓性絶縁ベース材１１の裏面に設けることで、バスバー付きフレキシブルプリント配線板のサイズ（横幅）の小型化を図っている。
バスバー付きＦＰＣ３は、フレキシブルプリント配線板１０Ｂと、このフレキシブルプリント配線板１０Ｂに固定された複数のバスバー３４，３５とを備えている。
フレキシブルプリント配線板１０Ｂは、可撓性絶縁ベース材１１と、この可撓性絶縁ベース材１１の一方の主面（上面）に設けられた配線パターン１２と、可撓性絶縁ベース材１１の両方の主面（上面および下面）に設けられた配線パターン１３とを有する。
電池セルの温度を測定するための配線パターン１３は、図８中の上下方向に見て、可撓性絶縁ベース材１１の上面および下面に交互に設けられている。温度センサ実装部１３ａは全て可撓性絶縁ベース材１１の上面側に設けられており、可撓性絶縁ベース材１１の下面に設けられた配線パターン１３はめっきスルーホール（図示せず）を介して温度センサ実装部１３ａと電気的に接続されている。
なお、本変形例に係るバスバー付きＦＰＣ３は、可撓性絶縁ベース材１１の裏面の配線パターン１３の形成に関わる部分以外については、第２の実施形態で説明した製造方法と同様にして作製することができる。裏面の配線パターン１３の形成は以下のようにすればよい。即ち、前述の二重化配線パターン１５用のめっきスルーホール１４を形成する場合と同様にして、バスバー接続用ランド部１２ａの近傍にめっきスルーホールを形成する。そして、二重化配線パターン１５の形成の場合と同様にして、該めっきスルーホールと接続する配線パターン１３を可撓性絶縁ベース材１１の裏面に形成すればよい。
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態・変形例に限定されるものではない。異なる実施形態・変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
１，２，３ バスバー付きフレキシブルプリント配線板
１０，１０Ａ，１０Ｂ フレキシブルプリント配線板
１１ 可撓性絶縁ベース材
１２ （セル電圧測定用の）配線パターン
１２ａ バスバー接続用ランド部
１３ （セル温度測定用の）配線パターン
１３ａ 温度センサ実装部
１４ めっきスルーホール
１５ （セル電圧測定用の）二重化配線パターン
１６ 被取付け部
１７，１８ 銅箔
１９ 両面金属張り積層板
２０ 導通用孔
２１ めっき層
２１ａ めっきスルーホール
２２，２３ カバーレイ
２２ａ，２３ａ 絶縁フィルム
２２ｂ，２３ｂ 接着剤層
２４ 開口部
２５ 片面金属張り積層板
２９，３０ バスバー
３１ 孔
３２ 接着剤層
３３ めっき層
３４，３５ （表面実装用小型）バスバー
３６ 孔
４０ バスバーフレーム
４１，４２ 接続部
４３ 枠部
４４ 位置合せ孔
５０ ミクロジョイント部
９０，９１ 電池セル
Ａ チップ実装領域
Ｂ 領域
Ｃ 切断線

Claims (9)

  1. 複数の電池セルを積層してなる電池ブロックに組み付けられるバスバー付きフレキシブルプリント配線板であって、
    可撓性絶縁ベース材と、前記可撓性絶縁ベース材の一方の主面に設けられ、一端にバスバー接続用ランド部が設けられた複数の配線パターンとを有するフレキシブルプリント配線板と、
    前記バスバー接続用ランド部に接着剤により固定された複数のバスバーと、
    を備え、
    前記複数のバスバーは、隣接する前記電池セルを電気的に接続するためのものであり、
    前記複数のバスバーは、各々に対応する前記バスバー接続用ランド部に、前記バスバーおよび前記バスバー接続用ランド部の上に形成されためっき層により電気的に接続されていることを特徴とするバスバー付きフレキシブルプリント配線板。
  2. 前記可撓性絶縁ベース材の他方の主面に設けられ、前記可撓性絶縁ベース材に設けられためっきスルーホールを介して一端が前記バスバー接続用ランド部に電気的に接続されるとともに、他端が前記配線パターンの他端に電気的に接続された複数の二重化配線パターンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のバスバー付きフレキシブルプリント配線板。
  3. 前記バスバーは、前記バスバー接続用ランド部よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のバスバー付きフレキシブルプリント配線板。
  4. 前記配線パターンの他端には、チップ実装用ランド部が設けられ、
    前記チップ実装用ランド部にはんだ実装され、かつ前記配線パターンを介して前記バスバーに接続された前記電池セルの電圧を監視する半導体チップをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバスバー付きフレキシブルプリント配線板。
  5. 複数の電池セルを積層してなる電池ブロックと、
    前記電池セルの電極が前記バスバーに電気的に接続されるように、前記電池ブロックに組み付けられた、請求項４に記載のバスバー付きフレキシブルプリント配線板と、
    を備えることを特徴とするバッテリシステム。
  6. 複数の電池セルを積層してなる電池ブロックに組み付けられるバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
    可撓性絶縁ベース材と、前記可撓性絶縁ベース材の第１の主面および第２の主面にそれぞれ設けられた第１の金属膜および第２の金属膜とを有する両面金属張り積層板を用意する工程と、
    前記両面金属張り積層板を厚さ方向に貫通する導通用孔を形成する工程と、
    前記両面金属張り積層板に電気めっき処理を施し、前記第１および第２の金属膜の上、および前記導通用孔の内壁に第１のめっき層を形成し、前記第１のめっき層により前記第１の金属膜と第２の金属膜とを電気的に接続する工程と、
    前記両面金属張り積層板の第１の金属膜およびその上に形成された前記第１のめっき層を加工し、一端にバスバー接続用ランド部が設けられた複数の配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を形成する工程と、
    前記両面金属張り積層板の第２の金属膜およびその上に形成された前記第１のめっき層を加工し、前記第２の主面に配線パターンを形成する工程と、
    前記バスバー接続用ランド部の少なくとも一部が露出するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記配線パターンを可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する工程と、
    前記第２の主面に形成された配線パターンを可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する工程と、
    隣接する前記電池セルの電極同士を電気的に接続するためのバスバーを前記バスバー接続用ランド部の各々に固定する工程と、
    複数の前記バスバーが固定された前記フレキシブルプリント配線板に電気めっき処理を施し、前記バスバーおよび前記バスバー接続用ランド部の露出した表面に第２のめっき層を形成し、前記第２のめっき層により前記バスバーと前記バスバー接続用ランド部とを一括して電気的に接続する工程と、
    を備えることを特徴とするバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法。
  7. 複数の電池セルを積層してなる電池ブロックに組み付けられるバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
    可撓性絶縁ベース材と、前記可撓性絶縁ベース材の第１の主面および第２の主面にそれぞれ設けられた第１の金属膜および第２の金属膜とを有する両面金属張り積層板を用意する工程と、
    前記両面金属張り積層板を厚さ方向に貫通する導通用孔を形成する工程と、
    前記両面金属張り積層板の第１の金属膜を加工し、一端にバスバー接続用ランド部が設けられた複数の配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を形成する工程と、
    前記両面金属張り積層板の第２の金属膜を加工し、前記第２の主面に配線パターンを形成する工程と、
    前記バスバー接続用ランド部の少なくとも一部が露出するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記配線パターンを可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する工程と、
    前記導通用孔の内壁が露出するように、前記第２の主面に形成された配線パターンを可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する工程と、
    隣接する前記電池セルの電極同士を電気的に接続するためのバスバーを前記バスバー接続用ランド部の各々に固定する工程と、
    複数の前記バスバーが固定された前記フレキシブルプリント配線板に電気めっき処理を施し、前記導通用孔の内壁、前記バスバーおよび前記バスバー接続用ランド部の露出した表面にめっき層を形成し、前記めっき層により前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを電気的に接続するとともに前記バスバーと前記バスバー接続用ランド部とを一括して電気的に接続する工程と、
    を備えることを特徴とするバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法。
  8. 複数の電池セルを積層してなる電池ブロックに組み付けられるバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法であって、
    可撓性絶縁ベース材と、前記可撓性絶縁ベース材の一方の主面に設けられた金属膜とを有する片面金属張り積層板を用意する工程と、
    前記片面金属張り積層板の金属膜を加工し、一端にバスバー接続用ランド部が設けられた複数の配線パターンを有するフレキシブルプリント配線板を形成する工程と、
    前記バスバー接続用ランド部の少なくとも一部が露出するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記配線パターンを可撓性絶縁カバー材で絶縁保護する工程と、
    隣接する前記電池セルの電極同士を電気的に接続するためのバスバーを前記バスバー接続用ランド部の各々に固定する工程と、
    複数の前記バスバーが固定された前記フレキシブルプリント配線板に電気めっき処理を施し、前記バスバーおよび前記バスバー接続用ランド部の露出した表面にめっき層を形成し、前記めっき層により前記バスバーと前記バスバー接続用ランド部とを一括して電気的に接続する工程と、
    を備えることを特徴とするバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法。
  9. 導電性接着剤を用いて前記バスバーを前記バスバー接続用ランド部に固定することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のバスバー付きフレキシブルプリント配線板の製造方法。
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