(57)【要約】      （修正有）【課題】保護回路基板を封止すると共に外装を形成する樹脂の種類の選択自由度を制限することなく、封止部の形成工程での電池セルの熱劣化を軽減する仕組みを提供する。【解決手段】電池ユニットは、電池セル１０１と、セル実装部及び部品実装部が表面側に設けられ、セル実装部に電池セル１０１が固定されるとともに、部品実装部に電池セル１０１を保護する保護回路１２１が実装され、電池セル１０１と保護回路１２１とが接続部材１０２ａを介して電気的に接続される保護回路基板１１０と、セル実装部に固定された電池セル１０１を覆うカバー部材１０４と、保護回路１２１、接続部材１０２ａ、及カバー部材１０４の一部を封止する封止部１０５と、を備える。カバー部材１０４は、電池セル１０１に比べて熱伝導率の低い材料で形成され、封止部１０５と電池セル１０１とは、カバー部材１０４により隔離されている。【選択図】図５
2014164859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルと、
セル実装部及び部品実装部が表面側に設けられ、前記セル実装部に前記電池セルが固定されるとともに、前記部品実装部に前記電池セルを保護する保護回路が実装され、前記電池セルと前記保護回路とが接続部材を介して電気的に接続される保護回路基板と、
前記セル実装部に固定された前記電池セルを覆うカバー部材と、
前記保護回路、前記接続部材、及び前記カバー部材の一部を封止する封止部と、を備え、
前記カバー部材は、前記電池セルに比べて熱伝導率の低い材料で形成され、
前記封止部と前記電池セルとは、前記カバー部材により隔離されていることを特徴とする電池ユニット。
【請求項２】
前記保護回路基板の前記セル実装部、及び前記セル実装部の裏面側には、スルーホールにより互いに接続される熱伝導部がそれぞれ設けられ、
前記電池セルは、前記セル実装部に設けられた前記熱伝導部に熱伝導性を有するスペーサを介して固定され、
前記セル実装部の裏面側に設けられた前記熱伝導部は、前記電池セルを前記セル実装部に固定した後、前記封止部を形成する工程で冷却されることを特徴とする請求項１に記載の電池ユニット。
【請求項３】
前記封止部は、熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リチウムイオン二次電池セル等を基板に実装した電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、スマートフォン等の電子機器の小型化に伴い、その駆動電源として使用されるリチウムイオン二次電池セル等を使用した電池ユニットにもさらなる小型化が求められている。
【０００３】
従来、電池セルと保護回路基板とを電気的に接続した電池ユニットを金型内に固定し、金型内に溶融した合成樹脂を注入して、電池ユニットの外装を形成する技術が知られている。しかし、このように、金型内に高温の溶融した合成樹脂を注入すると、電池セルが熱劣化するおそれがある。
【０００４】
そこで、電池セルを予め所定の温度に冷却した後、金型内に固定し、溶融した合成樹脂を金型内に注入する技術が提案されている（特許文献１）。この提案では、金型内に溶融樹脂を注入する前に、電池セルを予め所定の温度に冷却しているので、電池セルの熱劣化を軽減することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０００４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１では、保護回路基板を被覆するとともに外装を形成する合成樹脂材料として、熱硬化性樹脂を使用しているので、熱硬化時に電池セルに熱が伝わってしまう。このため、電池セルの温度が上昇して電池セルの熱劣化を十分に軽減することが難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、保護回路基板を封止する合成樹脂材料として、熱硬化性樹脂を用いる場合であっても、電池セルの熱劣化を軽減する仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の電池ユニットは、電池セルと、セル実装部及び部品実装部が表面側に設けられ、前記セル実装部に前記電池セルが固定されるとともに、前記部品実装部に前記電池セルを保護する保護回路が実装され、前記電池セルと前記保護回路とが接続部材を介して電気的に接続される保護回路基板と、前記セル実装部に固定された前記電池セルを覆うカバー部材と、前記保護回路、前記接続部材、及び前記カバー部材の一部を封止する封止部と、を備え、前記カバー部材は、前記電池セルに比べて熱伝導率の低い材料で形成され、前記封止部と前記電池セルとは、前記カバー部材により隔離されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、保護回路基板を封止する合成樹脂として、熱硬化性樹脂を用いる場合であっても、電池セルの熱劣化を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の実施形態の一例である電池ユニットの斜視図である。
【図２】図１に示す電池ユニットを裏面から見た斜視図である。
【図３】図１に示す電池ユニットの樹脂被覆前の状態を示す斜視図である。
【図４】図３の分解斜視図である。
【図５】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】治具に設置された電池ユニットに樹脂被覆部が形成された状態を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態の一例である電池ユニットの斜視図、図２は図１に示す電池ユニットを裏面から見た斜視図である。図３は図１に示す電池ユニットの封止前の状態を示す斜視図、図４は図３の分解斜視図、図５は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１３】
図１乃至図５に示すように、本実施形態の電池ユニット１００は、保護回路基板１１０と、保護回路基板１１０に電気的に接続される電池セル１０１とを有する。
【００１４】
電池セル１０１は、リチウムイオン二次電池セル等で構成され、熱伝導性を有する例えばシリコン系シートで形成されたスペーサ１０３を介して保護回路基板１１０のセル実装部１３０に接着固定される。
【００１５】
スペーサ１０３は、充放電の繰り返しによる電池セル１０１の熱膨張により電池ユニット１００の厚みを増加させないために、電池セル１０１の中央部を避けて配置される。
【００１６】
電池セル１０１の側面には、正極１０１ａおよび負極１０１ｂが設けられている。電池セル１０１の正極１０１ａには、正極リード板１０２ａの一端がスポット溶接等により電気的に接続され、正極リード板１０２ａの他端は、保護回路基板１１０の正極接続部１２２ａにはんだ付け等により電気的に接続される。
【００１７】
また、電池セル１０１の負極１０１ｂには、負極リード板１０２ｂの一端がスポット溶接等により電気的に接続され、負極リード板１０２ｂの他端は、保護回路基板１１０の負極接続部１２２ｂにはんだ付け等により電気的に接続される。ここで、正極リード板１０２ａ、及び負極リード板１０２ｂは、本発明の接続部材の一例に相当する。
【００１８】
保護回路基板１１０は、表面側に部品実装部１２０、及びセル実装部１３０が互いに隣接して配置される。セル実装部１３０には、熱伝導用パターン１３１ａが配置され、この熱伝導用パターン１３１ａ上に、上述したスペーサ１０３を介して電池セル１０１が接着固定される。
【００１９】
部品実装部１２０には、電池セル１０１の過充電および過放電等を保護するための保護回路１２１が例えばＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）実装されるとともに、正極接続部１２２ａ、及び負極接続部１２２ｂが設けられる。正極接続部１２２ａ、及び負極接続部１２２ｂには、上述したように、それぞれ正極リード板１０２ａの他端、及び負極リード板１０２ｂの他端がはんだ付け等により電気的に接続される。
【００２０】
保護回路基板１１０の部品実装部１２０の裏面側には、電池セル１０１の充放電を行うための＋端子１４０、−端子１４２、および−端子１４２との間にサーミスタが接続された温度端子１４１が配置されている。
【００２１】
また、保護回路基板１１０のセル実装部１３０の裏面側には、熱伝導用パターン１３１ｂが配置されている。保護回路基板１１０の裏面側の熱伝導用パターン１３１ｂと表面側の熱伝導用パターン１３１ａとは、スルーホール１３２を介して接続されている。これにより、後述する封止部１０５を形成する工程で、スペーサ１０３を介して電池セル１０１を効率的に冷却することができる。ここで、熱伝導用パターン１３１ａ，１３１ｂは、本発明の熱伝導部の一例に相当する。
【００２２】
カバー部材１０４は、電池セル１０１に比べて熱伝導率の低い例えばセラミック等の材料で形成され、電池セル１０１を覆うように配置されて、保護回路基板１１０に接着等により固定される。カバー部材１０４を比較的熱伝導率の低い材料で形成することにより、後述する封止部１０５を形成する工程で、ヒータ３１２（図６参照）の熱が電池セル１０１に伝わり難くすると共に、後述する熱硬化性樹脂の熱硬化温度を十分に確保するようにしている。
【００２３】
封止部１０５は、封止材として、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いて形成され、部品実装部１２０の保護回路１２１、正極接続部１２２ａ、負極接続部１２２ｂ、およびカバー部材１０４の一部を被覆する。封止部１０５は、カバー部材１０４により電池セル１０１と隔離されている。
【００２４】
次に、図６を参照して、封止部１０５の形成工程の一例について説明する。図６は、治具３００に設置された電池ユニット１００に封止部１０５が形成された状態を示す要部断面図である。
【００２５】
図６に示すように、治具３００は、下側ユニット３０１及び上側ユニット３１１を有する。下側ユニット３０１には、電池ユニット１００の保護回路基板１１０を位置決めするストッパ３０２，３０３、及び冷却部３０４が設けられている。冷却部３０４には、冷却回路３０５が内蔵されている。また、上側ユニット３１１には、ヒータ３１２が設けられている。
【００２６】
下側ユニット３０１のストッパ３０２，３０３の間に、封止部１０５を形成する前の電池ユニット１００の保護回路基板１１０が載置されて位置決めされる。この状態では、保護回路基板１１０の裏面側の熱伝導用パターン１３１ｂが下側ユニット３０１の冷却部３０４に当接する。
【００２７】
そして、保護回路基板１１０の部品実装部１２０の保護回路１２１、正極接続部１２２ａ、負極接続部１２２ｂ、およびカバー部材１０４の一部を溶融状態のエポキシ樹脂で被覆する。
【００２８】
その後、上側ユニット３１１を下側ユニット３０１に嵌合させ、ヒータ３１２によりエポキシ樹脂を加熱して硬化させるとともに、冷却部３０４に内蔵された冷却回路３０５に冷却水を循環させる。
【００２９】
これにより、封止部１０５が形成されると共に、保護回路基板１１０の裏面側の熱伝導用パターン１３１ｂから表面側の熱伝導用パターン１３１ａ、及びスペーサ１０３を介して電池セル１０１が冷却される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態では、カバー部材１０４により、電池セル１０１と封止部１０５とを隔離することによって、ヒータ３１２で加熱されたエポキシ樹脂の熱が電池セル１０１へ伝わりにくくすることができる。これにより、保護回路基板１１０を被覆するとともに外装を形成する樹脂の種類の選択自由度を制限することなく、封止部１０５の形成工程での電池セル１０１の熱劣化を軽減することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、ヒータ３１２でエポキシ樹脂を加熱中に冷却部３０４の冷却回路３０５に冷却水を循環させて電池セル１０１を冷却している。このため、ヒータ３１２の熱により電池セル１０１が高温になるのを防止することができ、封止部１０５の形成工程での電池セル１０１の熱劣化をより効果的に軽減することができる。
【００３２】
なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００３３】
例えば、上記実施形態では、保護回路基板１１０の裏面側に＋端子１４０、−端子１４２、及び温度端子１４１のパターンを配置した場合を例示したが、これらのパターンを保護回路基板１１０の表面側に配置してもよい。また、＋端子１４０、−端子１４２、及び温度端子１４１がパターンではなく、コネクタを実装してケーブルで接続する形態であってもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、保護回路基板１１０の部品実装部１２０の保護回路１２１等を溶融状態の熱硬化性樹脂で被覆した後、ヒータ３１２で熱硬化性樹脂を加熱硬化させる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、冷却回路を内蔵した冷却部を有する金型内に保護回路基板１１０を裏面側の熱伝導用パターン１３１ｂが冷却部に当接するように固定し、その後、溶融樹脂を金型内に注入して固化させることで、封止部１０５を一体成形するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１００  電池ユニット
１０１  電池セル
１０２ａ  正極リード板
１０２ｂ  負極リード板
１０３  スペーサ
１０４  カバー部材
１０５  封止部
１１０  保護回路基板
１２０  部品実装部
１２１  保護回路
１３０  セル実装部
１３１ａ，１３１ｂ  熱伝導用パターン
１３２  スルーホール
【図１】
2014164859.tif 000003
【図２】
2014164859.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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