(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池保持部と基板保持部とが互いに間隙をおいて設けられてなる成形型内部の、前記電池保持部に電池を保持させるとともに、前記基板保持部に外部入出力端子を有する基板を保持させ、前記間隙に成形材料を充填して成形を行い、前記基板保持部は、上側および下側の成形型の各内表面に形成された溝であって、前記上側および下側のそれぞれの溝内に前記基板の外周辺を一辺ずつ嵌入して、前記基板を位置決め保持させることを特徴とするパック電池の製造方法。
【請求項２】
前記成形材料の充填は、前記上側の成形型における前記基板と電池との間隙に臨む位置に設けられた注入孔から行うことを特徴とする請求項１に記載のパック電池の製造方法。
【請求項３】
前記成形材料は、ポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載のパック電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の電源などとして用いられるパック電池の製造方法およびその方法により製造されるパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話などの機器には、電池と、充放電時における過充電および過放電を防止するための保護回路などが実装された基板とが樹脂製の外装体に収納されたパック電池が用いられている。
このようなパック電池において、従来、電池と基板との固定には、上蓋と下蓋とからなる外装体に収納する方法が用いられていたが、近年、部品点数の低減および生産性の向上を目的として、基板と電池との間隙に低温成形樹脂を充填したり、電池を低温成形樹脂で覆ったりして樹脂モールドを形成する方法が採られるようになっている。
【０００３】
さらに、近年では、パック電池の小型化を目的として、パック電池と外部回路とを接続する外部入出力端子を、リード線等でパックの外部に別途取り出して形成するのではなく、基板の一面に形成し、外部に露出するように配置するようになってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的にパック電池の製造においては、外装体や樹脂モールドに対して外部入出力端子の相対位置を正確に確保する必要がある。そのために、低温成形樹脂を充填する際にも、予め基板を電池に対して位置決め保持した状態にしておくことが必要となる。具体的に、従来においては、樹脂を充填する前に基板と電池との間に樹脂性のホルダーを介挿して、基板を電池に対して位置決め保持しておき、ホルダーを介挿したまま成形する方法も採られている。
【０００５】
しかし、この方法では、間に介挿したホルダーが充填時における樹脂の流れを阻害してしまい、樹脂流れ不良を生じ易い。このように成形時に樹脂流れ不良を生じたパック電池では、樹脂モールドの内外にクラックやピンホールが生じ、樹脂モールドによって封止されるべき基板と電池との間の気密性が確保されなかったり、機械的な強度が不足したりするといった問題を有することになる。このような問題は、歩留まりの低下を招く。
【０００６】
一方、樹脂を充填する際の樹脂の充填速度を低下させたり、樹脂温度および充填圧力を上昇させたりすれば、樹脂流れ不良の発生は、抑制されるが、生産性が低下したり、電池や保護回路などに熱や圧力によるダメージを与えてしまうといった別の問題を生じる。
また、充填する樹脂材料に低粘度のものを用いれば、樹脂流れ不良の発生は、抑制されると考えられるが、現状においては、充填時に低粘度を有し、且つ完成品での樹脂モールドとしての機械的強度も兼ね備えるような材料が無い。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決しようとなされたものであって、生産性の低下および構成部品の増加を招くことなく、外部入出力端子の位置精度を確保しながら歩留まりの高いパック電池の製造方法およびその製造方法により製造されるパック電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のパック電池の製造方法は、電池保持部と基板保持部とが互いに間隙をおいて設けられている成形型内部の、電池保持部に電池を保持させるとともに、基板保持部に外部入出力端子を有する基板を保持させ、間隙に成形材料を充填して成形を行うことを特徴とする。
【０００９】
このパック電池の製造方法では、基板保持部に基板を保持させた状態で間隙に成形材料を充填するので、成形型内部における成形材料の流動によっても基板の位置ずれを生じることがない。よって、従来のようにホルダーを用いて基板を電池に保持しなくても、成形された部分に対して基板の位置精度を確保しながら成形を行うことができる。
【００１０】
従って、この製造方法では、成形の際に、成形材料の流れ不良を生じることがなく、且つ外部入出力端子の位置精度が確保されたパック電池を製造することができる。
上記パック電池の製造方法において、基板保持部を上側および下側の成形型の各内表面に形成された溝とすれば、上側および下側のそれぞれの溝内に前記基板の外周辺を１辺ずつ嵌入して、基板を位置決め保持させることが、製造上の容易性および基板位置決めの確実性などの面から望ましい。
【００１１】
また、上記製造方法において、成形材料を、上側の成形型における基板と電池との間隙に臨む位置に設けられた注入孔から充填すれば、成形材料充填空間の隅々まで成形材料を効率よく充填できるという点から望ましい。
上記の製造方法において、成形型内部に充填する成形材料は、低温（２４０℃以下）および低圧（０．５〜１ＭＰａ程度）でも十分な流動性を有するポリアミド樹脂であることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の製造方法によって作製されたパック電池は、電池と、この電池と電気的に接続された外部入出力端子を備える基板とが間隙をおいて配置され、間隙に一体構造を有する樹脂部が形成され、基板が樹脂部によって電池に固定されている。
このパック電池では、間にホルダーを介することなく、樹脂部によって基板と電池とが固定されているので、重量およびコストなどの面から優れる。
【００１３】
また、樹脂部は、形成時において、良好な樹脂流れとなるので、その内外にクラックやピンホールの無い優れた品質を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（パック電池１の構造）
本発明の実施の形態に係るパック電池１について、図１および図２を用いて説明する。図１は、パック電池１の内部構成を示す展開図であり、図２は、パック電池１の外観斜視図である。
【００１５】
パック電池１は、図１に示すように、リチウムイオン電池１０における端子１１、１２などが形成された面に対向して基板３０が配置され、図２に示すように、リチウムイオン電池１０と基板３０との間隙を充填し、且つ基板３０を覆うように樹脂モールド２０が設けられている。ただし、樹脂モールド２０からは、外部入出力端子３１、３２、３３が外部に露出されている。
【００１６】
図１に示すように、リチウムイオン電池１０における基板３０と対向する側の面には、正極端子１１、負極端子１２、安全弁１３などが形成されている。
この内、正極端子１１は、実際にはＡｌからなる外装缶上に接合されたＡｌ−Ｎｉからなるクラッド材の板である。
また、負極端子１２は、突起状の端子であり、周囲に配された絶縁体によって外装缶と電気的に隔離されている。
【００１７】
安全弁１３は、内部圧力が設定以上となった時に破れて、内部のガスを放出できるように設けられている。
一方、基板３０は、樹脂からなる板であって、その主表面に外部入出力端子３１、３２、３３などが形成されている。この基板３０は、上記リチウムイオン電池１０の対向する面とほぼ同等のサイズの長方形状を有しており、長手方向に伸びる一対の縁端部に、それぞれ二つずつ爪部３４が形成されている。
【００１８】
図中の詳細部に示すように、基板３０の上記外部入出力端子３１、３２、３３が形成された裏側の面には、回路部３５および接続用端子３６、３７を備えている。
回路部３５には、充放電時における過充電・過放電からリチウムイオン電池１０を保護するための保護回路や、ブレーカなどが形成されている。回路部３５と各外部入出力端子３１、３２、３３とは、基板３０の厚み方向に開けられた孔を通して接続されている。
【００１９】
図１に示すように、リチウムイオン電池１０と基板３０との間には、リード４１、４２および絶縁紙４３などが配置されている。
この内、リード４１、４２は、ともにＮｉからなるＬ字型の板であり、リチウムイオン電池１０の正極端子１１および負極端子１２と、基板３０の接続端子３６、３７とをそれぞれ接続するために用いられている。なお、このリード４１、４２と各端子１１、１２、３６、３７との接続には、スポット溶接が用いられている。
【００２０】
また、絶縁紙４３は、負極端子１２と接続されたリード４２と正極である外装缶との間を絶縁するために挿設されているものである。また、絶縁紙４３は、後述する樹脂モールド２０成形の際に、樹脂材料によって安全弁１３を押し破る（安全弁１３は、非常に薄いアルミ箔であるため）ことがないようにするための保護膜としての役割や、安全弁１３を覆ってしまって、万一、リチウムイオン電池１０の内圧が上昇して安全弁１３が破れて開放した場合に、ガスをパック電池１の外部に導出するガス排出経路としての役割も果たす。
【００２１】
上述のように、樹脂モールド２０における表面部（基板３０の主表面を覆う部分）には、外部入出力端子３１、３２、３３が露出されている。この内、端子３１は、正極側の端子であり、端子３２は、負極側の端子である。これらの端子３１、３２を介してパック電池１は、外部回路と電力の入出力を行う。
また、端子３３は、機種判別抵抗端子と呼ばれるものであって、パック電池１を機器に装着した際に、機器側が電池の種類を判別するために設けられたものである。
【００２２】
また、樹脂モールド２０の上面および下面には、上記爪部３４が上下に露出している（下面側については、図２では不図示）。
（樹脂モールド２０の成形方法）
上記パック電池１の製造方法の中でも、本実施の形態の特徴部分である樹脂モールド２０の成形方法について、図３および図４を用いて説明する。
【００２３】
図３に示すように、樹脂モールド２０の成形に用いる下側金型１００には、上記リチウムイオン電池１０および基板３０などを収納できるように凹部が形成されている。
リチウムイオン電池１０は、凹部内面における電池保持部１３０の上に、位置決めされた状態で収納されるようになっている。
【００２４】
また、凹部内面には、電池保持部１３０から一定の間隙をおいた領域に、突起部１１１と棚部１１２とが形成されている。基板３０は、この突起部１１１と棚部１１２とで形成される溝部によって、金型１００の内部に位置決め保持された状態で収納されるようになっている。
なお、以上では、図３を用いて下側金型１００の形状を説明したが、上側金型２００についても同様に突起部２１１および棚部２１２が形成された凹部を有する形状となっている。
【００２５】
このような金型１００、２００によって樹脂モールド２０を成型する方法について、図４を用いて説明する。図４は、リチウムイオン電池１０と基板３０とが下側金型１００および上側金型２００の内部に収納された状態を示す断面図である。
先ず、上述の図１のように対向した状態で接続されたリチウムイオン電池１０と基板３０とを、下側金型１００に収納し、上側金型２００と下側金型１００とを嵌合させる。
【００２６】
図４に示すように、上側金型２００と下側金型１００とを嵌合させた状態で、基板３０の爪部３４は、その先端が突起部１１１、２１１と棚部１１２、２１２との間の溝底についている。これによって、基板３０は、金型１００、２００にしっかりと位置決めされた状態で保持される。
以上のように、下側金型１００と上側金型２００とを嵌合させた状態で、上側金型２００に設けられた樹脂材料注入孔２３０から充填空間１１０（樹脂モールド２０を形成しようとする空間）に、ポリアミド樹脂を充填する（樹脂温度：２００〜２３０℃程度、充填圧力：０．５〜１．０ＭＰａ程度）。ここで、図４に示すように、上側金型２００の樹脂材料注入孔２３０は、樹脂が充填空間１１０の隅々まで効率よく充填されるように、リチウムイオン電池１０と基板３０との間隙に望む位置に形成されている。
【００２７】
以上のようにして樹脂モールド２０が形成されるが、ポリアミド樹脂を充填する際にも、基板３０は、下側金型１００および上側金型２００の各内面に設けられた突起部１１１、２１１と棚部１１２、２１２とで挟み込まれた状態で保持されているので、ポリアミド樹脂の充填圧力を受けても、金型１００、２００に対する位置ずれを生じない。
【００２８】
従って、上記樹脂モールド２０の成形においては、樹脂モールド２０と基板３０との位置決めも確実になされることになる。
また、上記成形方法では、リチウムイオン電池１０と基板３０との固定にホルダーを用いないので、成形時における樹脂材料の流れが阻害されることもない。即ち、この方法では、充填する樹脂の温度や圧力を上昇させたり、充填速度を低下させたりしなくても、良好な樹脂流れを確保できる。
【００２９】
よって、以上のような過程を経て製造されるパック電池１は、樹脂モールド２０に樹脂流れ不良によるクラックやピンホールなどを有することがなく、外部入出力端子３１、３２、３３の位置精度が確保される。
また、このパック電池１では、樹脂流れを良くするために充填する樹脂の温度や圧力を上昇させる必要がないので、回路部３５やリチウムイオン電池１０が熱や圧力の影響を受けることもなく、その性能も確保されている。
【００３０】
なお、本実施の形態では、内部に角型のリチウムイオン電池を一つ備えるパック電池を一例に説明したが、電池の形状、種類および実装数などは、これに限定されるものではない。例えば、円筒型のニッケル−カドミウム電池を複数備えるパック電池にも適用することが可能である。
また、樹脂モールド２０の材料には、上記ではポリアミド樹脂を用いたが、低温低圧でインサート成型でき、絶縁性を有するものであれば用いることが可能であり、例えば、ポリウレタン樹脂なども用いることができる。
【００３１】
さらに、上記実施の形態では、金型１００、２００に形成した固定の突起部１１１、２１１と棚部１１２、２１２によって基板３０を固定する溝を形成したが、基板を保持する溝の形状は、これに限定されるものではない。
また、突起部１１１をシリンダーなどを用いて上下に可動できるものとしても良い。つまり、下側金型１００にリチウムイオン電池１０と基板３０とを収納する際には、突起部１１１を高く張り出させておき、上側金型２００を嵌合するのに伴って、少し高さを低くする。こうすれば、パック電池１において、樹脂モールド２０の表面上に残る凹部を小さくすることができるので、外観品質の面から優れる。ただし、何れにせよ、突起部１１１、２１１および棚部１１２、２１２の形成においては、充填される樹脂の流れを極力妨げない形状とすることが必要である。
【００３２】
【発明の効果】
以上で説明したとおり、本発明のパック電池の製造方法は、電池保持部と基板保持部とが互いに間隙をおいて設けられている成形型内部の、電池保持部に電池を保持させるとともに、基板保持部に外部入出力端子を有する基板を保持させ、間隙に成形材料を充填して成形を行うことを特徴とする。
【００３３】
この製造方法では、成形型内部の基板保持部に基板を保持させた状態で成形材料を充填するので、外部入出力端子の位置精度が確保されるとともに、樹脂流れ不良が生じることがない。
また、本発明の製造方法によって作製されたパック電池は、電池と、この電池と電気的に接続された外部入出力端子を備える基板とが間隙をおいて配置され、間隙に一体構造を有する樹脂部が形成され、基板が樹脂部によって電池に固定されている。
【００３４】
このパック電池では、間にホルダーを介することなく、樹脂部によって基板と電池とが固定されているので、重量およびコストなどの面から優れる。
また、樹脂部は、形成時において、良好な樹脂流れとなるので、その内外にクラックやピンホールの無い優れた品質を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態に係るパック電池の内部の構成展開図である。
【図２】パック電池の外観を示す斜視図である。
【図３】パック電池の樹脂モールド成型に用いる下側金型の斜視図である。
【図４】  パック電池の樹脂モールド成形時における上下金型と電池および基板との配置関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１．パック電池
１０．  リチウムイオン電池
２０．  樹脂モールド
３０．  基板
３１、３２、３３．  外部入出力端子
３４．  爪部
１００．  下側金型
１１０．  充填領域
１１１．  突起部
１１２．  棚部
２００．  上側金型
【図１】
0003668195.tif 000002
【図２】
0003668195.tif 000003
【図３】
0003668195.tif 000004
【図４】
0003668195.tif 000005