(57)【要約】【課題】バッテリーパックを提供する。【解決手段】ベアセルと、ベアセルに結合されたキャッププレートと、キャッププレート上に配された保護回路モジュールと、を備え、保護回路モジュールは、第１ＰＣＢと、第１ＰＣＢ上に配された第２ＰＣＢと、を備えたバッテリーパック。これにより、充放電動作を制御するための保護回路モジュールの構造が簡単となり、製造工程が単純化される。【選択図】図１
2014123553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベアセルと、
前記ベアセルに結合されたキャッププレートと、
前記キャッププレート上に配された保護回路モジュールと、を備え、
前記保護回路モジュールは、第１ＰＣＢと、前記第１ＰＣＢ上に配された第２ＰＣＢと、を備えたことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項２】
前記第２ＰＣＢは、外部機器との接続のための複数の端子を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項３】
前記第２ＰＣＢは、各端子と隣接して配された絶縁コーティング層をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
前記第１ＰＣＢ上にＰＴＣ素子が配され、
前記ＰＴＣ素子の高さは、第２ＰＣＢの高さより低いことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記第２ＰＣＢは、
前記第２ＰＣＢの第１面に露出した第１導電パターンと、前記第２ＰＣＢの第２面に露出した第２導電パターンと、を備えた両面ＰＣＢであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記第１ＰＣＢは、単面ＰＣＢであることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
前記第２ＰＣＢは、第１導電パターンと第２導電パターンとの間に絶縁基板をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記第２ＰＣＢは、第１導電パターンと第２導電パターンとの間で、第１及び第２導電パターンを接触させる導電性充填物をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
それぞれの第１導電パターン及び第２導電パターンは、互いに積層された複数の金属層を備えたことを特徴とする請求項８に記載のバッテリーパック。
【請求項１０】
前記金属層は、シード層及びメッキ層を備えたことを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
前記導電性充填物と第１及び第２導電パターンのシード層とは、同じ素材を含むことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記金属層は、互いに異なる金属を含むことを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
前記第１ＰＣＢと第２ＰＣＢとの間に複数の電極パッドをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１４】
第１及び第２ＰＣＢは、互いにソルダリング接合されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１５】
第１ＰＣＢの端子ホールを通じて突出した電極端子をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
前記保護回路モジュールをカバーする上部カバーをさらに備え、
前記第２ＰＣＢの一部は、前記上部カバーを通じて露出されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項１７】
前記上部カバーは、前記第１ＰＣＢに嵌められるように構成された複数の組み立てリブを備えたことを特徴とする請求項１６に記載のバッテリーパック。
【請求項１８】
前記第１ＰＣＢは、それぞれの組み立てリブを収容するように構成されたグルーブを備えたことを特徴とする請求項１７に記載のバッテリーパック。
【請求項１９】
前記上部カバーは、前記上部カバーをキャッププレートに対して結合させるように構成された複数の結合突起を備えたことを特徴とする請求項１６に記載のバッテリーパック。
【請求項２０】
それぞれの結合突起は、前記上部カバーをキャッププレートに対して結合させるために、キャッププレートに形成されたそれぞれの結合溝に締りばめ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｉｔ）されることを特徴とする請求項１９に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ノート型パソコンなどのモバイル機器についての技術開発及び生産増加につれて、エネルギー源としての二次電池の需要が急増しつつある。最近は、化石燃料に代わる代替エネルギー源として、電気自動車、ハイブリッド自動車の用途にも活発な研究開発が進みつつある。
【０００３】
このような二次電池は、充放電動作を制御するための回路構成と共に一体化したバッテリーパックの形態で使われる。可燃性物質を内装している二次電池の安定性に鑑みて、過充電、過放電、過電流などの異常な動作状態を効果的に制御するための回路構成を備える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施形態は、充放電動作を制御するための保護回路モジュールの構造が簡単となり、製造工程が単純化されたバッテリーパックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記のような課題及びその他の課題を解決するために、本発明のバッテリーパックは、ベアセルと、前記ベアセルに結合されたキャッププレートと、前記キャッププレート上に配された保護回路モジュールと、を備え、前記保護回路モジュールは、第１ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）と、前記第１ＰＣＢ上に配された第２ＰＣＢと、を備える。
【０００６】
例えば、前記第２ＰＣＢは、外部機器との接続のための複数の端子を備える。
【０００７】
例えば、前記第２ＰＣＢは、各端子と隣接して配された絶縁コーティング層をさらに備える。
【０００８】
例えば、前記第１ＰＣＢ上にＰＴＣ素子が配され、前記ＰＴＣ素子の高さは、第２ＰＣＢの高さより低い。
【０００９】
例えば、前記第２ＰＣＢは、前記第２ＰＣＢの第１面に露出した第１導電パターンと、前記第２ＰＣＢの第２面に露出した第２導電パターンと、を備える両面ＰＣＢである。
【００１０】
例えば、第１ＰＣＢは、単面ＰＣＢである。
【００１１】
例えば、前記第２ＰＣＢは、第１導電パターンと第２導電パターンとの間に絶縁基板をさらに備える。
【００１２】
例えば、前記第２ＰＣＢは、第１導電パターンと第２導電パターンとの間で、第１及び第２導電パターンを接触させる導電性充填物をさらに含む。
【００１３】
例えば、それぞれの第１導電パターン及び第２導電パターンは、互いに積層された複数の金属層を備える。
【００１４】
例えば、前記金属層は、シード層及びメッキ層を備える。
【００１５】
例えば、前記導電性充填物と第１及び第２導電パターンのシード層とは、同じ素材を含む。
【００１６】
例えば、前記金属層は、互いに異なる金属を含む。
【００１７】
例えば、前記第１ＰＣＢと第２ＰＣＢとの間に複数の電極パッドをさらに備える。
【００１８】
例えば、第１及び第２ＰＣＢは、互いにソルダリング接合される。
【００１９】
例えば、第１ＰＣＢの端子ホールを通じて突出した電極端子をさらに備える。
【００２０】
例えば、前記保護回路モジュールをカバーする上部カバーをさらに備え、前記第２ＰＣＢの一部は、前記上部カバーを通じて露出される。
【００２１】
例えば、前記上部カバーは、前記第１ＰＣＢに嵌められるように構成された複数の組み立てリブを備える。
【００２２】
例えば、前記第１ＰＣＢは、それぞれの組み立てリブを収容するように構成されたグルーブを備える。
【００２３】
例えば、前記上部カバーは、前記上部カバーをキャッププレートに対して結合させるように構成された複数の結合突起を備える。
【００２４】
例えば、それぞれの結合突起は、前記上部カバーをキャッププレートに対して結合させるために、キャッププレートに形成されたそれぞれの結合溝に締りばめ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｉｔ）される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、充放電動作を制御するための保護回路モジュールの構造が簡単となり、製造工程が単純化されたバッテリーパックが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリーパックの分解斜視図である。
【図２】図１に示したバッテリーパックの側面構造を示す図面である。
【図３】図１に示した第２ＰＣＢを拡大して示す斜視図である。
【図４】図１に示した第２ＰＣＢの断面図である。
【図５】本発明との比較例による外部接続端子の斜視図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による第２ＰＣＢの製造方法を工程段階別に示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による第２ＰＣＢの製造方法を工程段階別に示す断面図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態による第２ＰＣＢの製造方法を工程段階別に示す断面図である。
【図６Ｄ】本発明の一実施形態による第２ＰＣＢの製造方法を工程段階別に示す断面図である。
【図６Ｅ】本発明の一実施形態による第２ＰＣＢの製造方法を工程段階別に示す断面図である。
【図６Ｆ】本発明の一実施形態による第２ＰＣＢの製造方法を工程段階別に示す断面図である。
【図７】上部カバーと保護回路モジュールとの組み立て状態を示す斜視図である。
【図８】図７に示す上部カバーの斜視図である。
【図９】図７に示すバッテリーパックの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本明細書に添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態によるバッテリーパックについて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの分解斜視図である。図２は、図１に示したバッテリーパックの側面構造を示す図面である。
【００２９】
図面を参照すれば、前記バッテリーパックは、ベアセル１００と、前記ベアセル１００上に搭載されて充放電動作を制御する保護回路モジュール１５０（ＰＣＭ、Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｍｏｄｕｌｅ）と、を備える。
【００３０】
前記ベアセル１００は、再充電の可能な二次電池であり、リチウム−イオン電池で構成される。前記ベアセル１００は、正極板１１、負極板１３及びセパレータ１５を備える電極組立体１０を、電解質（図示せず）と共にカン２０の内部に密封して形成される。例えば、前記ベアセル１００は、正極板１１、負極板１３、及びセパレーター１５の積層体がジェリー・ロール状に巻き取られた電極組立体１０と、電極組立体１０及び電解質を収容するように上端が開口されたカン２０と、カン２０の上端を密封するキャッププレート１０１と、を備える。前記キャッププレート１０１とカン２０との当接部分は、レーザー溶接で気密性結合を形成できる。
【００３１】
前記正極板１１と負極板１３の少なくとも一箇所には、正極タブ１９及び負極タブ１７が接続される。例えば、前記正極タブ１９は、キャッププレート１０１自体に接続され、前記負極タブ１７は、キャッププレート１０１の上面に引き出された電極端子１０５に接続される。前記電極端子１０５は、キャッププレート１０１と絶縁性結合をなし、キャッププレート１０１の上面に突出する。
【００３２】
前記保護回路モジュール１５０は、ベアセル１００の充放電動作を制御し、しきい値以上の過多な電流が流れる場合、ベアセル１００が設定値以上の高温に上昇する場合、または過充電、過放電の場合に通電を遮断し、ベアセル１００を保護するための保護動作を行う。例えば、前記保護回路モジュール１５０は、電流、電圧などの状態情報を検出するためのセンシング回路（図示せず）や充放電保護回路（図示せず）などを備える第１ＰＣＢ１１０と、前記第１ＰＣＢ１１０に取り付けられ、温度上昇に応じて充放電電流を制限するＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子１３０と、前記第１ＰＣＢ１１０上に配される第２ＰＣＢ１２０と、を備える。前記第１ＰＣＢ１１０は、複数の電気素子１１６を備えるが、例えば、充放電スイッチング素子ＦＥＴと、キャパシタ、抵抗などの素子を備える。
【００３３】
前記ＰＴＣ素子１３０は、キャッププレート１０１の電極端子１０５と第１ＰＣＢ１１０との間に電流パスを形成する。前記ＰＴＣ素子１３０は、ベアセル１００の温度が設定されたしきい値を超えれば、電気抵抗が上昇して、充放電電流を強制に低減させる機能を行う。例えば、前記ＰＴＣ素子１３０は、温度によって電気抵抗値が変わる可変抵抗体１３５と、前記可変抵抗体１３５の上下面それぞれに接続して互いに逆方向に延びる第１及び第２リード部材１３１、１３２とを備える。例えば、前記第１リード部材１３１は、第１ＰＣＢ１１０を貫通して突出する電極端子１０５と接続する一方、前記第２リード部材１３２は第１ＰＣＢ１１０上に接続する。
【００３４】
前記第１ＰＣＢ１１０には、電極端子１０５を露出させるための端子ホール１１０’が形成されているが、例えば、前記端子ホール１１０’は、第１ＰＣＢ１１０の中央領域に形成される。例えば、前記端子ホール１１０’を通じて露出された電極端子１０５は、ＰＴＣ素子１３０に接続し、さらに具体的に、ＰＴＣ素子１３０の第１リード部材１３１に接続する。一実施形態で、前記電極端子１０５とＰＴＣ素子１３０とは溶接結合されるが、端子ホール１１０’を通じて露出された電極端子１０５と第１リード部材１３１とが互いに重なった状態に溶接結合される。前記ＰＴＣ素子１３０は、電極端子１０５と第１ＰＣＢ１１０との間の充放電経路上に形成され、電極端子１０５を通じて引き出されたベアセル１００の負極と第１ＰＣＢ１１０とを互いに電気的に連結する。
【００３５】
第１ＰＣＢ１１０とキャッププレート１０１との間には、絶縁性テープのような絶縁層１０８が介在される。前記絶縁層１０８は、第１ＰＣＢ１１０とキャッププレート１０１との接合を媒介する。例えば、前記絶縁層１０８は、第１ＰＣＢ１１０と対向するようにキャッププレート１０１上に固定され、第１ＰＣＢ１１０の第１面１１０ａの全域にまたがって形成されるか、または第１面１１０ａの選択された個所に少なくとも２つ以上に分割された形態に形成される。前記絶縁層１０８には、電極端子１０５の露出のための端子ホール１０８’が形成される。前記絶縁層１０８は、キャッププレート１０１と第１ＰＣＢ  １１０との電気的な絶縁のために絶縁性素材で形成され、両面テープで形成される。
【００３６】
前記第１ＰＣＢ１１０上には第２ＰＣＢ１２０が配される。前記第２ＰＣＢ１２０は、ソルダリング素材１４０を介して第１ＰＣＢ１１０と電気的に連結される。前記第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０は、柔軟性回路基板（ＦＰＣＢ、Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）で形成される。例えば、前記第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０は、少なくとも片面に導電パターン１２１が形成された絶縁基板１１１、１２５で形成され、この時、絶縁基板１１１、１２５は、第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０の柔軟性を提供するようにＦＲ−４などの柔軟性樹脂素材で形成される。前記第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０の導電パターン１２１は、電流や信号フローを中継するための配線の機能を行うことができ、前記第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０上には電気素子１１６などが搭載される。本発明の一実施形態で、前記第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０は、同じ素材で形成された絶縁基板１１１、１２５を備え、例えば、ＦＲ−４樹脂の絶縁基板１１１、１２５を備える。
【００３７】
前記第１ＰＣＢ１１０は、いずれかの片面のみに導電パターン（図示せず）が形成された単面ＰＣＢに形成される。前記第１ＰＣＢ１１０は、キャッププレート１０１と対向する第１面１１０ａと、前記第１面１１０ａと逆の第２面１１０ｂを備え、第１ＰＣＢ１１０と接続する第２ＰＣＢ１２０、及びＰＴＣ素子１３０などは第２面１１０ｂ上にいずれも形成されるので、選択的に第２面１１０ｂのみに導電パターン（図示せず）が形成された単面ＰＣＢで形成される。
【００３８】
前記第２ＰＣＢ１２０は、両面に導電パターン１２１が形成された両面ＰＣＢで形成される。前記第２ＰＣＢ１２０は、上方に露出した第１面１２０ａと、下方の第１ＰＣＢ１１０に向かう第２面１２０ｂと、を備え、上方に露出した第１面１２０ａを通じて外部機器（図示せず）と接続を形成でき、第２面１２０ｂを通じて第１ＰＣＢ１１０と接続を形成できるので、前記第２ＰＣＢ１２０は、第１及び第２面１２０ａ、１２０ｂにいずれも導電パターン１２１が形成された両面ＰＣＢで形成される。
【００３９】
本発明の一実施形態で、前記第２ＰＣＢ１２０は、外部機器（図示せず）との電気接続を中継する外部接続端子の機能を行える。さらに具体的に、前記第２ＰＣＢ１２０は、外部負荷（例えば、モバイル機器）または外部電源供給装置との接点を形成して電力フロー及び信号送受信を中継する。このために、前記第２ＰＣＢ１２０は、第１ＰＣＢ１１０の端子領域１１５上に実装され、第１ＰＣＢ１１０の端子領域１１５を通じて入出力される電力や信号フローを中継する。
【００４０】
図３には、図１に示した第２ＰＣＢ１２０を拡大して示す斜視図が示されている。図面を参照すれば、前記第２ＰＣＢ１２０には、互いに個別化されるようにパターン形成された複数の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を備える。例えば、これらの複数の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３は、絶縁基板１２５に形成されて互いに電気的に絶縁されている。
【００４１】
さらに具体的に、第２ＰＣＢ１２０は、第１電源端子Ｃ１１及び第２電源端子Ｃ１３と、前記第１及び第２電源端子Ｃ１１、Ｃ１３の間に形成された信号伝達端子Ｃ１２と、を備える。前記第１及び第２電源端子Ｃ１１、Ｃ１３は、正極及び負極端子で構成され、充放電電流の入出力のために外部機器との電気的な接点を形成する。
【００４２】
一実施形態で、第１及び第２電源端子Ｃ１１、Ｃ１２は充放電統合端子を構成できるが、これとは異なって、充電用端子と放電用端子とが互いに別途に分離されてもよく、極性によって充電用端子と放電用端子とが統合されるか、または別途に形成されてもよいなど、第２ＰＣＢ１２０の端子数及び形態は例示されたところに限定されるものではない。
【００４３】
前記信号伝達端子Ｃ１２は、例えば、前記第１及び第２電源端子Ｃ１１、Ｃ１３の間に介在され、外部機器（図示せず）とのデータ通信のための電気的な接点を形成する。前記信号伝達端子Ｃ１２は、外部機器（図示せず）から充放電動作に関する制御信号が入力されるか、またはバッテリー内部で測定された電圧、電流、温度などの状態情報を外部機器に伝送できる。前記信号伝達端子Ｃ１２は、外部機器とのデータ伝送路を形成し、必要に応じて１つまたは２つ以上の複数で設けられる。
【００４４】
図３を参照すれば、前記第２ＰＣＢ１２０の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３は同等な幅ｗで形成される。本発明の他の実施形態で、前記電源端子Ｃ１１、Ｃ１３は電力送信ラインを構成し、自己抵抗による電力損失を回避するために相対的に広幅で形成される。そして、前記信号伝達端子Ｃ１２は信号伝達ラインを構成し、第２ＰＣＢ１２０の実装空間を節約するという観点から相対的に狭幅で形成される。
【００４５】
図２を参照すれば、前記第２ＰＣＢ１２０は、第１ＰＣＢ１１０上に実装され、第２ＰＣＢ１２０の導電パターン１２１は、第１ＰＣＢ１１０の表面に第１高さｈ１で突出する。例えば、保護回路モジュール１５０の上部には上部カバー１８０が組み立てられ、上部カバー１８０が保護回路モジュール１５０を収容してベアセル１００に結合されることで、保護回路モジュール１５０がパッキングされる。この時、第１ＰＣＢ１１０から第１高さｈ１で突出した第２ＰＣＢ１２０の導電パターン１２１は、上部カバー１８０の開口パターン１８０’を通じて外部に容易に露出され、外部機器（図示せず）との安定した接続状態を維持する。例えば、前記第２ＰＣＢ１２０の導電パターン１２１は、第１ＰＣＢ１１０上に搭載されたＰＴＣ素子１３０の第２高さｈ２より高く設定されることで、上部カバー１８０に形成された開口パターン１８０’を通じて外部機器（図示せず）と容易に電気接続される。第２ＰＣＢ１２０の構造については後述する。
【００４６】
図１を参照すれば、第１ＰＣＢ１１０とキャッププレート１０１との間には薄板の絶縁層１０８のみ介在され、絶縁層１０８以外の他の構成要素を収容するための空間が要求されない。これによって、第１ＰＣＢ１１０とキャッププレート１０１との間の空間が節約され、バッテリーパック全体のコンパクト化が可能である。言い換えれば、キャッププレート１０１と対向する第１ＰＣＢ１１０の第１面１１０ａには絶縁層１０８が配され、ＰＴＣ素子１３０及び第２ＰＣＢ１２０などは前記第１面１１０ａと逆の第２面１１０ｂ上に配されることで、バッテリーパックのスリム化及びコンパクト化が可能となる。また、保護回路モジュール１５０の構成が最小限のマージンで互いに緊密に組み立てられるため、組み立て強度が向上して落下衝撃に対する耐衝撃性が向上する。
【００４７】
前記第１ＰＣＢ１１０には、ベアセル１００との電気接続のための接続部材１１４が形成される。例えば、前記接続部材１１４は、第１ＰＣＢ１１０のエッジに形成され、図示したように、第１ＰＣＢ１１０の一端からキャッププレート１０１上に延びる。例えば、前記接続部材１１４は、第１ＰＣＢ１１０の第２面１１０ｂ上に接続した上部と、キャッププレート１０１上に当接するように延びる下部とを備えた階段状をとる。本発明の一実施形態で、前記接続部材１１４は、第１ＰＣＢ１１０とキャッププレート１０１とを互いに電気接続でき、キャッププレート１０１を通じてベアセル１００の正極と連結される。一方、前記接続部材１１４は、ニッケル薄板を所定形状に加工して形成される。
【００４８】
前記接続部材１１４は、第１ＰＣＢ１１０と一体化された後、キャッププレート１０１上に溶接固定される。例えば、前記第１ＰＣＢ１１０は、接続部材１１４及びＰＴＣ素子１３０などと一体化された後、キャッププレート１０１及び電極端子１０５に溶接されることで、キャッププレート１０１上に固定される。
【００４９】
前記接続部材１１４には貫通孔１１４’が形成される。前記貫通孔１１４’は、上部カバー１８０の結合突起１８５が嵌め込まれるためのものであり、上部カバー１８０の結合突起１８５は、接続部材１１４の貫通孔１１４’を経由してキャッププレート１０１の結合溝１０１’に嵌め込まれる。後述するように、上部カバー１８０の結合突起１８５がキャッププレート１０１の結合溝１０１’に押し込まれることで、上部カバー１８０とベアセル１００とが互いに結合される。
【００５０】
前記ベアセル１００上に搭載された保護回路モジュール１５０上には、保護回路モジュール１５０を収容するように上部カバー１８０が組み立てられる。このために、前記上部カバー１８０には、保護回路モジュール１５０を収容するための凹状の収容部Ｇが設けられる。上部カバー１８０には、第２ＰＣＢ１２０の導電パターン１２１、または端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を露出させ、外部機器（図示せず）との接続を許容するための開口パターン１８０’が形成される。一方、ベアセル１００の外周面に沿って絶縁性のラベルシート（図示せず）が巻き取られて取り付けられる。
【００５１】
図４には、図１に示した第２ＰＣＢ１２０の断面構造が示されている。以下では、図４を参照して本発明の一実施形態による第２ＰＣＢ１２０について説明する。
【００５２】
図面を参照すれば、前記第２ＰＣＢ１２０は両面ＰＣＢで形成される。両面ＰＣＢに具現された第２ＰＣＢ１２０は、絶縁基板１２５の上下両側の第１及び第２面１２０ａ、１２０ｂに第１及び第２導電パターン１２１、１２２の形成された積層構造をとり、絶縁基板１２５を貫通するように形成された導電性充填物１２３を通じて第１及び第２導電パターン１２１、１２２が互いに連結される構造を持つ。
【００５３】
さらに具体的に、前記第２ＰＣＢ１２０は、絶縁基板１２５と、前記絶縁基板１２５の互いに対向する第１及び第２面１２０ａ、１２０ｂに形成された第１及び第２導電パターン１２１、１２２と、前記第１及び第２導電パターン１２１、１２２を電気的に連結させる接続パターン１２３と、を備える。
【００５４】
前記絶縁基板１２５は、第２ＰＣＢ１２０の基体を形成し、絶縁基板１２５上にパターン形成された第１及び第２導電パターン１２１、１２２を互いに絶縁させるように絶縁性素材で形成される。例えば、前記絶縁基板１２５は、ＦＲ−４素材で形成される。
【００５５】
前記第１導電パターン１２１は、第１ＰＣＢ１１０と反対の上向きの第１面１２０ａ上にパターン形成され、例えば、複数の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を備える。前記第１導電パターン１２１の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３は、互いに隔離された位置に個別化してパターン形成され、互いに電気的に絶縁されている。例えば、前記第１導電パターン１２１は、第１及び第２電源端子Ｃ１１、Ｃ１３と信号伝達端子Ｃ１２とを備える。一方、前記第１導電パターン１２１は、充放電電流の入出力のために外部機器（図示せず）との電気的な接点を形成する。
【００５６】
前記第２導電パターン１２２は、第１ＰＣＢ１１０に面する第２面１２０ｂ上にパターン形成され、第１導電パターン１２１と対応する位置に形成された複数の端子Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３を備える。例えば、前記第２導電パターン１２２は、第１導電パターン１２１と対応する第１及び第２電源端子Ｃ２１、Ｃ２３と信号伝達端子Ｃ２２とを備える。前記第２導電パターン１２２の第１及び第２電源端子Ｃ２１、Ｃ２３と信号伝達端子Ｃ２２とは、前記第１導電パターン１２１の第１及び第２電源端子Ｃ１１、Ｃ１３と信号伝達端子Ｃ１２とそれぞれ対応する位置に形成され、電気的に連結されている。一方、前記第２導電パターン１２２は、第１ＰＣＢ１１０の端子領域１１５、または端子領域１１５に形成された電極パッド１１５ａと電気的な接点を形成する。
【００５７】
前記第１及び第２導電パターン１２１、１２２は、絶縁基板１２５の第１及び第２面１２０ａ、１２０ｂに互いに対応する位置に形成された複数の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３を備える。このように第１及び第２導電パターン１２１、１２２の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３を互いに対応する位置に形成することで、第１及び第２導電パターン１２１、１２２の各端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３は、最短距離の導電性充填物１２３を通じて互いに電気的に連結される。
【００５８】
前記第１導電パターン１２１の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３の間と、第２導電パターン１２２の端子Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３の間とには、絶縁コーティング層１２８が形成される。前記絶縁コーティング層１２８は、端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３の間を埋め込み、端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３が互いに電気的に接続されないように、これらの間に介在されて絶縁を確保する。例えば、前記絶縁コーティング層１２８は、スクリーン印刷のようにパターン化されたプリンティングを通じて塗布形成される。
【００５９】
前記第１及び第２導電パターン１２１、１２２は、互いに積層された少なくとも２つ以上の金属層１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂを備える。例えば、第１導電パターン１２１は、絶縁基板１２５の第１面１２０ａ上に形成されたシード層１２１ａと、シード層１２１ａ上に形成されたメッキ層１２１ｂとを備え、類似して、第２導電パターン１２２は、絶縁基板１２５の第２面１２０ｂ上に形成されたシード層１２２ａと、シード層１２２ａ上に形成されたメッキ層１２２ｂとを備える。
【００６０】
前記シード層１２１ａ、１２２ａは、電気メッキ工程で電極の役割を行え、電気メッキを行うための下地層になる。前記メッキ層１２１ｂ、１２２ｂは電気メッキ工程を通じて形成され、シード層１２１ａ、１２２ａ上に形成される。
【００６１】
前記シード層１２１ａ、１２２ａ及びメッキ層１２１ｂ、１２２ｂは、互いに異なる異種金属で形成されるが、互いの親和度の優れた金属素材で形成される。例えば、前記シード層１２１ａ、１２２ａは銅素材を含み、前記メッキ層１２１ｂ、１２２ｂは金素材を含む。
【００６２】
絶縁基板１２５の第１及び第２面１２０ａ、１２０ｂにそれぞれパターン形成された第１及び第２導電パターン１２１、１２２は、導電性充填物１２３を通じて互いに電気的に連結されている。本発明の一実施形態で前記導電性充填物１２３は、絶縁基板１２５を貫通するビアホールＶＨを満たすように形成される。すなわち、前記絶縁基板１２５の複数個所には、絶縁基板１２５を貫通するように形成されたビアホールＶＨがパターン形成されており、ビアホールＶＨを満たすように導電性充填物１２３が形成されることで、第１及び第２導電パターン１２１、１２２が互いに電気的に連結される。例えば、前記導電性充填物１２３は、銅、銀、金などの優秀な導電性を持つ金属素材で形成される。
【００６３】
図４を参照すれば、第２ＰＣＢ１２０は、第１ＰＣＢ１１０上に配されるが、第１ＰＣＢ１１０の端子領域１１５と対向する位置に配される。そして、前記第２ＰＣＢ１２０は、第１ＰＣＢ１１０の端子領域１１５と導通自在に接合される。例えば、第１ＰＣＢ１１０の端子領域１１５には複数の電極パッド１１５ａが形成される。さらに具体的に、前記第１ＰＣＢ１１０の端子領域１１５には、第２ＰＣＢ１２０の端子Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３と対応する位置に形成された複数の電極パッド１１５ａが形成される。互いに対向する位置に形成された第１ＰＣＢ１１０の電極パッド１１５ａと第２ＰＣＢ１２０の端子Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３とは、ソルダリング素材１４０を媒介として互いに電気的に連結される。例えば、第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０の接続では、第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０の間にソルダリング素材１４０を介在させて高温加熱することで、溶融または半溶融のソルダリング素材１４０が第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０の間を接合させるリフローソルダリングが適用される。このようなリフローソルダリングにより第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０は一体的に結合される。
【００６４】
前記リフローソルダリングでは、第１ＰＣＢ１１０上に搭載される複数の電気素子１１６（図１）への接合が同時に行われる。例えば、第１ＰＣＢ１１０上には複数の電気素子１１６が実装されるが、例えば、充放電スイッチング素子ＦＥＴと、キャパシタ、抵抗などの素子が実装される。この時、前記第１ＰＣＢ１１０上に複数の電気素子１１６を配し、第１ＰＣＢ１１０の対応するパッドと電気素子１１６との間にソルダリング素材１４０を介在させた後、１回のソルダリングによって第１ＰＣＢ１１０と電気素子１１６とを接合させると同時に、第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０の接合を１回に一括して行える。
【００６５】
図５には、本発明との比較例による外部接続端子２５０の斜視図が示されている。図面を参照すれば、前記外部接続端子２５０は、ベアセルと外部機器との電気接続を中継するために、金属製出力端子２５５と、出力端子２５５を定位置に固定させる端子ホルダー２５１と、をインサート射出で形成する。このようなインサート射出では出力端子２５５を形成した後、形成された出力端子２５５を金型内の規則位置に配置固定させて端子ホルダー用樹脂を注入するが、厳しい工程管理が要求され、複雑な段階によって高コストになり、量産性が落ちるという問題がある。
【００６６】
本発明では、外部接続端子を提供する第２ＰＣＢ１２０を両面ＰＣＢで形成することで、インサート射出のような複雑な工程が求められない。また、第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０の接続では、第２ＰＣＢ１２０を第１ＰＣＢ１１０上に配した後、第１ＰＣＢ１１０と電気素子１１６との接合時に、第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０を同時に接合させることで、工程数及びコストを低減させる効果がある。
【００６７】
図６Ａないし図６Ｆには、本発明の一実施形態による第２ＰＣＢ１２０の製造方法が工程段階別で示されている。先ず、図６Ａに示したように、絶縁基板１２５を用意する。前記絶縁基板１２５は絶縁樹脂で形成され、例えば、ＦＲ−４素材で形成される。前記絶縁基板１２５には、複数の個所にビアホールＶＨが形成され、射出成形により適正の形状に形成される。
【００６８】
次いで、図６Ｂに示したように、前記絶縁基板１２５のビアホールＶＨに導電性充填物１２３を形成し、絶縁基板１２５の第１及び第２面にそれぞれ第１及び第２導電層１２１’、１２２’を形成する。前記導電性充填物１２３と、第１及び第２導電層１２１’、１２２’とは一体的に形成されて互いに電気的に連結される。例えば、前記導電性充填物１２３及び第１及び第２導電層１２１’、１２２’は、一つの工程を通じて一括して共に形成されるか、または互いに別途の工程を通じてそれぞれ形成されてもよい。例えば、前記導電性充填物１２３及び第１及び第２導電層１２１’、１２２’は、同じ素材で形成され、銅素材で形成されてもよい。
【００６９】
次いで、図６Ｃに示したように、前記第１及び第２導電層１２１’、１２２’をパターニングする。例えば、第１及び第２導電層１２１’、１２２’の端子間の領域を除去することで、互いに個別化した複数のシード層１２１ａ、１２２ａを形成する。前記パターニングには、リソグラフィのような多様なパターン化工程が適用される。
【００７０】
次いで、図６Ｄに示したように、電気メッキを行って第１及び第２導電パターン１２１、１２２を形成する。絶縁基板１２５の第１及び第２面にパターン形成されたシード層１２１ａ、１２２ａを一電極とし、メッキ素材を他の電極とする電気メッキを行うことで、シード層１２１ａ、１２２ａ上にメッキ層１２１ｂ、１２２ｂを形成する。第１及び第２面上にパターン形成されたシード層１２１ａ、１２２ａに沿ってパターン化されたメッキ層１２１ｂ、１２２ｂが形成され、シード層１２１ａ、１２２ａとメッキ層１２１ｂ、１２２ｂとは、第１及び第２導電パターン１２１、１２２の各端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３を形成する。各端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３は、パターン化されたシード層１２１ａ、１２２ａ及びメッキ層１２１ｂ、１２２ｂによって互いに個別化された形態を持つ。例えば、金メッキが行われ、銅素材のシード層１２１ａ、１２２ａ上に、金素材のメッキ層１２１ｂ、１２２ｂが積層された複数の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３が形成される。
【００７１】
次いで、図６Ｅに示したように、選択的に前記第１及び第２導電パターン１２１、１２２の端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３の間に絶縁コーティング層１２８を形成する。例えば、前記絶縁コーティング層１２８は、端子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３を除いた第１及び第２面上に形成される。前記絶縁コーティング層１２８は、スクリーンプリンティングなどのパターンプリンティングを通じて塗布形成される。本発明の他の実施形態で、前記絶縁コーティング層１２８は、図６Ｃに示した工程、すなわち、第１及び第２金属層１２１’、１２２’（図６Ｂ）のパターニングと、図６Ｄに示したメッキ工程との間に形成されてもよい。
【００７２】
次いで、図６Ｆに示したように、第２ＰＣＢ１２０を第１ＰＣＢ１１０の端子領域１１５上に配し、第２ＰＣＢ１２０と第１ＰＣＢ１１０の端子領域１１５との間にソルダリング素材１４０を介在させる。前記ソルダリング素材１４０は、第２ＰＣＢ１２０の第２導電パターン１２２及び第１ＰＣＢ１１０の電極パッド１１５ａの間に介在される。後続のソルダリングで、第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０の接合と共に第１ＰＣＢ１１０と電気素子１１６との接合が同時に行われ、このために、本段階では第１ＰＣＢ１１０上にソルダリング素材１４０を介在させて第２ＰＣＢ１２０及び複数の電気素子１１６を共に配しておく。
【００７３】
次いで、ソルダリングを行って第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０を互いに接合させる。例えば、リフローソルダリングが適用され、ソルダリング素材１４０を高温に加熱して第１及び第２ＰＣＢ１１０、１２０を溶融または半溶融のソルダリング素材１４０を媒介として互いに融着させる。この時、第１ＰＣＢ１１０上に配された電気素子１１６も共にソルダリング接合される。
【００７４】
図７には、上部カバー１８０と保護回路モジュール１５０との組み立て状態を示す斜視図が示されており、図８には、図７に示す上部カバー１８０の斜視図が示されている。そして、図９には、図７の断面構造が示されている。以下では、図７ないし図９を参照して、上部カバー１８０と保護回路モジュール１５０との組み立て構造について説明する。
【００７５】
図面を参照すれば、ベアセル１００に搭載された保護回路モジュール１５０を収容するように、ベアセル１００上に上部カバー１８０が組み立てられる。前記上部カバー１８０には、保護回路モジュール１５０を収容するように凹状の収容部Ｇが設けられる。前記上部カバー１８０には、保護回路モジュール１５０のグルーブ１１８に嵌め込まれるように、保護回路モジュール１５０方向に下向き突出する組み立てリブ１８１が設けられる。前記組み立てリブ１８１が保護回路モジュール１５０のグルーブ１１８に嵌め込まれることで、上部カバー１８０の組み立て位置が規制され、上部カバー１８０の流動が防止される。すなわち、前記組み立てリブ１８１とグルーブ１１８との嵌め合わせによって、ベアセル１００と一体化された保護回路モジュール１５０に対して上部カバー１８０を位置整列させ、上部カバー１８０が定位置を離脱して流動しないようにする。
【００７６】
前記組み立てリブ１８１は、上部カバー１８０の収容部Ｇを定義する側壁に形成され、収容部Ｇに向かって内側方向に突設する。例えば、前記組み立てリブ１８１は、長方形に形成された上部カバー１８０の長辺方向（ｘ方向）に沿って所定位置に形成され、両側の長辺部の互いに対向する位置に対をなして形成される。対をなす組み立てリブ１８１は、互いに対向する内側方向に向かって突設される。
【００７７】
前記組み立てリブ１８１は、上部カバー１８０の長辺方向（ｘ方向）に沿って多くの個所に設けられる。例えば、組み立てリブ１８１は、上部カバー１８０の概略中央位置及び左右両側に隣接する位置に形成される。
【００７８】
前記グルーブ１１８は前記保護回路モジュール１５０に形成され、組み立てリブ１８１と対応する位置に形成される。さらに具体的に、前記グルーブ１１８は、保護回路モジュール１５０の第１ＰＣＢ１１０に形成される。前記グルーブ１１８は第１ＰＣＢ１１０の側面に形成され、第１ＰＣＢ１１０側面で凹状に引っ込まれた形状によって開放された形態に形成される。すなわち、前記グルーブ１１８は、第１ＰＣＢ１１０の側面によって外縁全部が取り囲まれた閉鎖ホール状ではなく、少なくとも一側が開放された形態を持つ。
【００７９】
例えば、前記第１ＰＣＢ１１０が略長方形に形成されるとする時、前記グルーブ１１８は、長辺方向（ｘ方向）に沿って所定位置に形成される。さらに具体的に、前記グルーブ１１８は、長辺方向（ｘ方向）に沿って複数の個所に複数形成される。例えば、前記グルーブ１１８は、該位置で第１ＰＣＢ１１０の幅を狭く制限する側面があるので、第１ＰＣＢ１１０の具体的な設計に従い、余分の空間を活用して形成され、または、第１ＰＣＢ１１０上に搭載された電気素子１１６にもグルーブ１１８が共に形成されてもよい。例えば、前記グルーブ１１８は、長辺方向（ｘ方向）に沿って互いに対向する位置に対をなして形成される。前記グルーブ１１８は、上部カバー１８０の組み立てリブ１８１に対して係止爪の作用を行うことで、上部カバー１８０の組み立て位置を規制して上部カバー１８０の流動を防止する。
【００８０】
一方、前記上部カバー１８０には結合突起１８５が形成される。前記結合突起１８５は、ベアセル１００との結合を形成するものであり、ベアセル１００に形成された結合溝１０１’に嵌め込んで組み立てられる。例えば、前記結合突起１８５は、長辺方向（ｘ方向）に両側端に対をなして形成される。前記結合突起１８５は、ベアセル１００に形成された結合溝１０１’に押し込まれ、結合突起１８５と結合溝１０１’との締りばめによって、上部カバー１８０とベアセル１００とが互いに堅く結合される。前記結合溝１０１’は、ベアセル１００のキャッププレート１０１上に形成され、結合突起１８５と対応する位置、例えば、両側端に対をなして形成される。一方、図９に示したように、前記結合溝１０１’は、キャッププレート１０１を貫通せずに厚さ方向に凹状に引っ込まれた溝状に形成され、キャッププレート１０１によって封止されたベアセル１００の絶縁に影響を与えない。
【００８１】
前記結合突起１８５及び結合溝１０１’は、上部カバー１８０とベアセル１００との結合のためのものであるが、上部カバー１８０とベアセル１００との間に介在された保護回路モジュール１５０を経由して嵌め込まれることで、保護回路モジュール１５０の位置も共に固定できる。すなわち、図７に示したように、キャッププレート１０１の一端には第１ＰＣＢ１１０から延びる接続部材１１４が位置し、この接続部材１１４には貫通孔１１４’が形成されている。そして、上部カバー１８０の結合突起１８５が接続部材１１４の貫通孔１１４’を経由してキャッププレート１０１の結合溝１０１’に嵌め込まれることで、接続部材１１４を通じて保護回路モジュール１５０が固定される。
【００８２】
一方、図７で図面番号１８８は、上部カバー１８０の外縁に沿って形成されたスカート部１８８を示す。前記スカート部１８８は、ベアセル１００の側面上を覆うように上部カバー１８０の突出部分を形成し、ベアセル１００の側面上と重なるように配された上部カバー１８０のスカート部１８８とベアセルの外周面とが共に、ラベルシート（図示せず）によって巻き取られて取り付けられることで、上部カバー１８０がベアセル１００上に堅く位置が決められる。
【００８３】
本発明は、図面に示した実施形態を参照にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、バッテリーパック関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８５】
１００  ベアセル
１０１  キャッププレート
１０１’  結合溝
１０５  電極端子
１０８  絶縁層
１１０  第１ＰＣＢ
１１０ａ  第１ＰＣＢの第１面
１１０ｂ  第１ＰＣＢの第２面
１１１  第１ＰＣＢの絶縁基板
１１４  接続部材
１１４’  接続部材の貫通孔
１１５  端子領域
１１５ａ  電極パッド
１１６  電気素子
１１８  グルーブ
１２０  第２ＰＣＢ
１２０ａ  第２ＰＣＢの第１面
１２０ｂ  第２ＰＣＢの第２面
１２１  第２導電パターン
１２１ａ、１２２ａ  シード層
１２１ｂ、１２２ｂ  メッキ層
１２２  第２導電パターン
１２１’  第２導電層
１２２’  第２導電層
１２３  導電性充填物
１２５  絶縁基板
１３０  ＰＴＣ素子
１３１  第１リード部材
１３２  第２リード部材
１３５  可変抵抗体
１４０  ソルダリング素材
１５０  保護回路モジュール
１８０  上部カバー
１８０’  開口パターン
１８１  組み立てリブ
１８５  結合突起
１８８  スカート部
Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３  第１導電パターンの端子
Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３  第２導電パターンの端子
Ｇ  上部カバーの収容部
ＶＨ  絶縁基板のビアホール
【図１】
2014123553.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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