(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電子機能を組み込んだ取り外し可能なバッテリパッケージ及びバッテリパッケージ組立方法を実現する。【解決手段】バッテリパッケージは様々な形状を取り得る剛性又は可撓性の１個以上のバッテリセル４６と、このバッテリセルを包んでバッテリパッケージの筐体の内側ハウジングを形成するＩＣカード４３とから構成される。上記ＩＣカードはバッテリセル及びバッテリパッケージの寸法に合う、注文に応じた寸法であり、単面あるいは両面に外部接続部４４を有する。例えば、冷間溶接処理によりバッテリタブ（端子）４７と上記スマートカード間の接続を確立する。ＩＣカードには、上記バッテリセルの周りに上記ＩＣカードを折り込んだ後に、上記バッテリタブを収納するスロットが設けられている。【選択図】　　　　図４Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリセルと、
電子回路を有し、かつバッテリタブ用接点及び外部接続の領域を有するＩＣカードとを備え、上記ＩＣカードは上記バッテリセルを包み込んでバッテリパッケージの筐体の内側ハウジングを形成し、上記ＩＣカードは上記バッテリセルのタブに接続されることを特徴とする、バッテリパッケージ。
【請求項２】
上記バッテリタブと上記ＩＣカードの上記バッテリタブ用接点との間の接続は冷間溶接で行われることを特徴とする、請求項１記載のバッテリパッケージ。
【請求項３】
上記ＩＣカードには、上記バッテリセルの周りに上記ＩＣカードを折り込んだ後に、上記バッテリタブを収納するスロットが設けられていることを特徴とする、請求項１記載のバッテリパッケージ。
【請求項４】
上記ＩＣカードには、上記バッテリセルの周りに上記ＩＣカードを折り込む支援のために、折り目が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のバッテリパッケージ。
【請求項５】
製品ラベル情報が上記ＩＣカードの表に出た部分に印刷されていることを特徴とする請求項１記載のバッテリパッケージ。
【請求項６】
上記ＩＣカードの上記電子回路は上記バッテリセルの温度を検出し、外部接点を介してその情報を充電器に送ることを特徴とする、請求項１記載のバッテリパッケージ。
【請求項７】
２以上のバッテリセルを使用することを特徴とする、請求項１記載のバッテリパッケージ。
【請求項８】
剛性バッテリセルと、
電子回路を有しかつバッテリタブ用接点及び外部接続の領域を有するＩＣカードとを備え、上記ＩＣカードは上記剛性バッテリセルを包み込んでバッテリパッケージの筐体の内側ハウジングを形成し、上記ＩＣカードは上記剛性バッテリセルのタブに接続されることを特徴とする、バッテリパッケージ。
【請求項９】
上記バッテリタブと上記ＩＣカードの上記バッテリタブ用接点との間の接続は冷間溶接で行われることを特徴とする、請求項８記載のバッテリパッケージ。
【請求項１０】
上記ＩＣカードには、上記バッテリセルの周りに上記ＩＣカードを折り込んだ後に、上記バッテリタブを収納するスロットが設けられていることを特徴とする、請求項８記載のバッテリパッケージ。
【請求項１１】
上記ＩＣカードには、上記バッテリセルの周りに上記ＩＣカードを折り込むために、折り目が設けられていることを特徴とする、請求項８記載のバッテリパッケージ。
【請求項１２】
製品ラベル情報が上記ＩＣカードの可視部分に印刷されていることを特徴とする、請求項８記載のバッテリパッケージ。
【請求項１３】
上記ＩＣカードの上記電子回路は上記バッテリセルの温度を検出し、外部接点を介してその情報を充電器に送ることを特徴とする、請求項８記載のバッテリパッケージ。
【請求項１４】
２以上のバッテリセルを使用することを特徴とする、請求項８記載のバッテリパッケージ。
【請求項１５】
可撓性バッテリセルと、
電子回路を有しかつバッテリタブ用接点及び外部接続の領域を有するＩＣカードとを備え、上記ＩＣカードは可撓性接点を介して上記バッテリタブに接続されることを特徴とする、バッテリパッケージ。
【請求項１６】
上記バッテリタブと上記ＩＣカードの上記バッテリタブ用接点との間の接続は冷間溶接で行われることを特徴とする、請求項１５記載のバッテリパッケージ。
【請求項１７】
上記可撓性接点は９０度曲げられて上記外部接点をバッテリパッケージの端部に配置可能であることを特徴とする、請求項１５記載のバッテリパッケージ。
【請求項１８】
上記外部接点は組み立てられたバッテリパッケージの裏側にあることを特徴とする、請求項１５記載のバッテリパッケージ。
【請求項１９】
上記ＩＣカードは一方の面に上記バッテリを向いた接点を、他方の面に上記外部接点を有することを特徴とする、請求項１５記載のバッテリパッケージ。
【請求項２０】
製品ラベル情報は上記ＩＣカードの可視部分に印刷されていることを特徴とする、請求項１５記載のバッテリパッケージ。
【請求項２１】
２以上の可撓性バッテリセルが使用されることを特徴とする、請求項１５記載のバッテリパッケージ。
【請求項２２】
剛性バッテリセルと、
カード両面に外部接点を有する電子回路を有する両面型ＩＣカードとを備え、上記バッテリセルと接続するための外部接点は上記バッテリセルに最も近いＩＣカード面に配置されていることを特徴とする、バッテリパッケージ。
【請求項２３】
上記バッテリタブと上記ＩＣカードの上記バッテリタブ用接点との間の接続は冷間溶接で行われることを特徴とする、請求項２２記載のバッテリパッケージ。
【請求項２４】
製品ラベル情報は上記ＩＣカードの可視部分に印刷されていることを特徴とする、請求項２２記載のバッテリパッケージ。
【請求項２５】
上記ＩＣカードの上記電子回路は上記バッテリセルの温度を検出し、外部接点を介してその情報を充電器に送ることを特徴とする、請求項２２記載のバッテリパッケージ。
【請求項２６】
２以上のバッテリセルを使用することを特徴とする、請求項２２記載のバッテリパッケージ。
【請求項２７】
上記ＩＣカードには、上記バッテリセルの周りに上記ＩＣカードを折り込んだ後に上記バッテリタブを収納するスロットが設けられていることを特徴とする、請求項２２記載のバッテリパッケージ。
【請求項２８】
上記ＩＣカードには、上記バッテリセルの周りに上記ＩＣカードを折り込むために、折り目が設けられていることを特徴とする、請求項２２記載のバッテリパッケージ。
【請求項２９】
電子機能を組み込んだバッテリパッケージを組み立てるバッテリパッケージ組立方法において、
バッテリセルを用意するとともに電子回路及びバッテリタブ用接点と外部接続の領域を有する単面型ＩＣカードを用意するステップと、
ＩＣカードに回路及び接点を取り付けるステップと、
上記ＩＣカードの取り扱いを容易にするために折り目及びスロットを形成するステップと、
上記ＩＣカードで上記バッテリセルを包み込むステップと、
上記ＩＣカードと上記バッテリセルとの間の電気的接続を確立するステップとを含む、バッテリパッケージ組立方法。
【請求項３０】
冷間溶接処理が上記電気的接続を確立することに使用されることを特徴とする、請求項２９記載のバッテリパッケージ組立方法。
【請求項３１】
２以上のバッテリセルが使用されることを特徴とする、請求項２９記載のバッテリパッケージ組立方法。
【請求項３２】
電子機能を組み込んだバッテリパッケージを組み立てるバッテリパッケージ組立方法において、
バッテリセルを用意するとともに電子回路を有しかつ一方の面にバッテリタブ用接点の領域を他方の面に外部接続の領域を有する両面型ＩＣカードを用意するステップと、
ＩＣカードに回路及び接点を取り付けるステップと、
上記バッテリセルを上記ＩＣカードに載置するステップと、
上記ＩＣカードと上記バッテリセルとの間の電気的接続を確立するステップと、を含むバッテリパッケージ組立方法。
【請求項３３】
冷間溶接処理が上記電気的接続を確立することに使用されることを特徴とする、請求項３２記載のバッテリパッケージ組立方法。
【請求項３４】
２以上のバッテリセルが使用されることを特徴とする、請求項３２記載のバッテリパッケージ組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバッテリ組立体に関し、特に取り外し可能なバッテリパッケージ内に電子機能を組み込む組立技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電子機器の普及によりバッテリパッケージ（バッテリパック）の利用は著しく増大した。これらの用途の多くは取り外し可能なバッテリパックを必要とする。時には、利用されるバッテリ化学は安全保護のための電子回路（電子デバイス）を必要とする。更に、バッテリとこの電子デバイス間の信号の受け渡しを行う高度な電子モニタリング及び制御機能がバッテリパックに組み込まれる。通常、裸のバッテリセルを所要の電子回路とともに密閉したハウジングに取り付けるとともに、露出した電気接点によりバッテリパックとこれを使用する電子デバイスとを接続する。
【０００３】
バッテリパックに組み込む電子回路はバッテリパックの全コストを増大させる。今日、組込電子回路はバッテリパックの全コストのかなりの部分を占める。また、組込電子回路（電子デバイス）はバッテリパック全体の容積、サイズを増大する。
【０００４】
スマートカード（ＩＣカード）は電子デバイスに関する世界最大の単一市場である。スマートカードをコスト的に極めて有利にする、専用の高度自動化組立マシンが開発されてきた。基本のスマートカードは０．４〜０．６ｍｍ厚みの半硬質プラスティック材であり、金メッキの接点が露出し、電子素子をカード内に埋め込んだものである。
【０００５】
予め、半導体ダイをリール式リードフレームに個別に組み立て、その後、プラスティックカードに搭載する。今日では、同じ組立品内に他の電子素子も搭載することができる。
【０００６】
裸のバッテリセルは様々な形状で製造される。最も一般的な形状は筒形と角形（角柱）である。普通、端子はセルの両端に平らな金属タブとして設けられる。バッテリタブは通常、セルに冷間溶接され、このタブを介してセルと電子回路やバッテリパック外部とを接続する。一般に、バッテリタブを電子回路に接続する際には、加熱によるセルの損傷を避けるため、加熱処理は行わない。図１に従来技術として代表的な角形バッテリセル１を示し、金属の接続用タブ２は筐体に溶接される（隠れた端にも同様なタブが取り付けられているが図では隠れている）。
【０００７】
米国特許（第５，４９８，９０３号、ディクソン（Ｄｉｘｏｎ）等）には内部にバッテリを搭載した表面実装可能型の集積回路パッケージが記載されている。バッテリリードは搭載する回路基板に近接する側面とは反対側のパッケージ本体から出ており、その間に普通のバッテリが収納される。ハウジングとバッテリの間に隙間が空いている。この隙間はバッテリとパッケージ本体及びハウジングとを熱的に絶縁するので、バッテリを高温から絶縁しながら、回路をリフロー半田付けにより回路基板に取り付けることができる。
【０００８】
米国特許（第６１０９５３０号、ラーソン（Ｌａｒｓｏｎ）等）には集積回路「チップ」に電力を供給するため各種導電層及び絶縁層を使用して集積回路チップをコインセルに固定した構造のチップバッテリ・マイクロモジュール及び製造法が開示されている。チップバッテリ・マイクロモジュールはそれに直接取り付ける電子デバイス、例えばＬＣＤディスプレイやスピーカ等に電力を供給でき、あるいはスマートカードの回路や携帯電話の電子デバイスに電力を供給することができる。このチップバッテリ・マイクロモジュールはプラスティックカードに組み込むことができる。
【０００９】
米国特許（６，２８４，４０６Ｂ１号、シン（Ｘｉｎｇ）等）には電子デバイスとこの電子デバイスに電力を供給する、プラスティックカード内部に設けたバッテリとから構成されるＩＣカードが示されている。このバッテリはリチウムを含む負極とカーボンの正極と電解液を注入した多孔質ポリマーのセパレータを有するモノリシック電気化学セルで構成される。セルの厚みは０．７ｍｍ未満である。バッテリの全厚みは０．８ｍ未満である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主目的は電子機能を組み込んだバッテリパッケージを提供することである。
【００１１】
更に本発明の目的は電子機能を組み込んだバッテリパッケージを製造する、実証された、低コストの組立技術を使用することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的に基づいて、バッテリセルと、電子回路を有しかつバッテリタブ用接点及び外部接続の領域を有するＩＣカードとを備えるバッテリパッケージが実現される。上記ＩＣカードは上記バッテリセルを包み込んでバッテリパッケージの筐体の内側ハウジングを形成し、上記ＩＣカードは上記バッテリセルのタブに接続される。
【００１３】
また、本発明の目的に基づいて、剛性バッテリセルと、電子回路を有し、かつバッテリタブ用接点及び外部接続の領域を有するＩＣカードとを備えるバッテリパッケージが実現される。上記ＩＣカードは上記剛性バッテリセルを包み込んでバッテリパッケージの筐体の内側ハウジングを形成し、上記ＩＣカードは上記剛性バッテリセルのタブに接続される。
【００１４】
また、本発明の目的に基づいて、可撓性バッテリセルと、電子回路、バッテリタブ用接点及び外部接続の領域を有する任意の要求された大きさのＩＣカードと、を備えるバッテリパッケージが実現される。上記ＩＣカードは可撓性接点を介して上記バッテリセルのタブに接続される。
【００１５】
また、本発明の目的に基づいて、剛性バッテリセルと、カード両面に外部接続を有する電子回路を有する両面型ＩＣカードとを備えるバッテリパッケージが実現される。上記バッテリセルと接続するための外部接続は上記バッテリセルに最も近い方のＩＣカード面に配置される。
【００１６】
更に、本発明の目的に基づいて、電子機能を組み込んだバッテリパッケージを組み立てるバッテリパッケージ組立方法において、バッテリセルを用意するとともに電子回路及びバッテリタブ用接点と外部接続の領域を有する単面型ＩＣカードを用意するバッテリパッケージ組立方法が実現される。本方法は、第１のステップとして上記ＩＣカードに上記回路及び上記接点を取り付け、続いて上記ＩＣカードの取り扱いを容易にするために折り目及びスロットを形成する。追加ステップで、上記ＩＣカードで上記バッテリセルを包み込み、上記ＩＣカードと上記バッテリセルとの間の電気的接続を確立する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
好適な実施の形態には、バッテリパッケージを組み立てるために１以上のバッテリセルと組み合わせられるスマートカード又は「バッテリカード」、及びこのバッテリパッケージの組立方法が開示される。
【００１８】
この新しいスマートカードの使用を区別するため、本書ではバッテリカードと呼ぶことにする。
【００１９】
バッテリカードは様々な形状、構成形態を取り得る。代表的なスマートカードは常に業界の標準寸法を有するのに対し、バッテリカードの形状、形態はバッテリパックに使用するバッテリセルの形状、形態に合わせる必要がある。バッテリカードはカスタマイズされた寸法を有し、バッテリセルあるいはバッテリパックの寸法に適合する。図２に１例を示すように、バッテリカードはバッテリの上に平らに載り、狭いカード端部をバッテリの端部のタブに折り込むことができるような寸法になっている。２１はバッテリカードを表している。バッテリカードの両端にある、バッテリタブとの接続用接点及びバッテリカードの回路との接続用接点２４の領域は２３で示されている。点線はバッテリカードを１以上のバッテリセルに折り込むときの折り目を示す。両折り目間の距離はバッテリの長さに対応している。バッテリカードによりバッテリセルの温度をモニターすることもできる。バッテリカードはバッテリセルに接触しているので、バッテリカードの回路はセルの温度を測定し、その情報を外部接続２４から充電器に伝えることができる。
【００２０】
バッテリカードに設けたスロット２２を介してバッテリ接続タブはバッテリカードを通して突き出し、タブをバッテリカードに溶接することができる。図３は、例えばリチウムイオンセルとして使用される剛性角形バッテリセル３０の例である。図３はどのようにバッテリカード２１が上記剛性バッテリセル３０に折り込まれ、バッテリセルがバッテリカード２１に接続されるかを示したものである。バッテリカードに溶接された接続タブ３１はバッテリカード２１のスロット２２の脇に示される。接続カードによりセルとバッテリカードは電気的に接続される。目に見える側のカード面には任意の製品表示を印刷することができる。
【００２１】
バッテリカード構造の別の例は外部接続（外部接続部）を両面に設けた両面型バッテリカードである。したがって、携帯用外部装置への電力供給及び／又は通信に使用する外部接続はバッテリセルから最も遠い方のカード面に設け、セルとの接続に用いる外部接続（外部接続部）はバッテリの隣のカード面に設ける。このようなカード構造によりバッテリパック筐体の内側ハウジングも形成される。これによりバッテリパックのコストは更に低減される。単面型バッテリカード２１の場合と同様に、可視側のカード面には任意の製品ラベリングを印刷することができる。
【００２２】
図４Ａ、Ｂ、Ｃはこのような両面型バッテリカードを図３に示すような剛性バッテリ３０と組み合わせた使用例を示したものである。図４Ａはバッテリセル４０から最も遠い方にある、両面型バッテリカードの面を示している。この面を本書では面Ａと呼ぶことにする。携帯電話やパームトップコンピュータ等の携帯電子デバイスに対する、この両面型バッテリカードの面Ａ４０の接点は、番号４１で示す。点線４２はバッテリカードに埋め込んだ電子回路を表している。
【００２３】
図４Ｂは上記剛性バッテリセルの隣の上記両面型バッテリカードの面を４３で示したものである。この面を本書では面Ｂと呼ぶことにする。点線４２で囲んだ領域は埋め込んだ電子回路を表している。バッテリ接続４４は面Ｂの上部と下部に示される。点線４５は電子回路４２とバッテリ接続４４間を接続する埋め込み接続部を表す。
【００２４】
図４Ｃは上記剛性バッテリセル４６とともに、両面型バッテリカードを折り込む前の開いた状態の下でこのバッテリカードの面Ｂ４３とバッテリセルとの接続を示したものである。バッテリカードは後にバッテリセルに折り込むことができる。この折り込みは最終的なバッテリパックの所要形状に依存する。バッテリセルとバッテリカードとの電気的な接続はバッテリセルの接続用タブ４７を介して行われる。図４Ａ、Ｂ、Ｃの同一の詳細部について同一の番号を付けてある。
【００２５】
図５は、例えばリチウムポリマーセルのような可撓性バッテリセル５０とバッテリカード５１との組立体を示したものである。バッテリカードは単面または両面にできる。バッテリセルに関係するバッテリカードの最終的な位置付けは要求される外部接点の位置に依存する。
【００２６】
可撓性金属接点５３を有するバッテリとバッテリカード５１との接続は冷間溶接される。点線５２は埋め込まれた電子回路の領域を表す。携帯デバイスとの接続に用いる外部接点は番号５４で示す。冷間溶接されたバッテリ接点５３と埋め込み電子回路５２との間を繋ぐ不可視の電気接続は隠れ（不可視）導線５５により行われる。セル関係するバッテリカードの最終的な位置決めは要求される外部接点がどこに置かれるかに依存する。外部接点は例えば端部に設けられ（可撓性金属接点５３は９０度曲げられる）あるいは組立てられたバッテリパックの裏側に配置される。
【００２７】
図６は、単面型バッテリカードをハウジングとして用い、これに１個のバッテリセルを組み合わせたバッテリパックを組み立てる方法を示したものである。２個以上のバッテリセルを使用する場合にも同じステップを使用できる。ステップ６１により回路及び接点を上記バッテリカードに搭載する（取り付ける）。ステップ６２により折れ目とスロットをバッテリカードに形成してバッテリカードの取り扱いを容易にする。ステップ６３によりこのバッテリカードを上記バッテリセルに包み込む（折り込む）。最後のステップ６４により電気的接点が確立される。冷間溶接処理は電気的接点を確立するためのひとつの代替処理である。
【００２８】
図７は両面型バッテリカードを用いたバッテリパックの組立方法を示したものである。ステップ６２及び６３で説明した、折り目の形成と折り込み処理は両面型バッテリカードを使用するため不要である。ステップ７１により回路及び接点を両面型バッテリカードに搭載する（取り付ける）。ステップ７２では、バッテリセルをバッテリカードの該当する面に載せる。２個以上のバッテリセルを使用することができる。最後のステップ７３により電気的接点が確立される。単面型バッテリカードの場合と同様に冷間溶接を使用することができる。
【００２９】
以上、好ましい実施の形態について本発明を図示し、説明してきたが、当業者には理解されるように本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく形態及び詳細について種々の変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術における接続用タブを有する代表的な角形バッテリセルを示す。
【図２】バッテリカード上の電子組立体を示す。
【図３】バッテリカードへのバッテリセルの接続を示す。
【図４Ａ】可視カード面を示す。
【図４Ｂ】バッテリセルに近いカード面のバッテリカードを示す。
【図４Ｃ】両面型カードへのバッテリ接続を示す。
【図５】可撓性バッテリセルをバッテリカードに接続する様子を例示する。
【図６】単面型ＩＣカードを用いたバッテリパックの組立プロセスを例示する方法のフローチャートである。
【図７】両面型ＩＣカードを用いたバッテリパックの組立プロセスを示す方法のフローチャートである。
【符号の説明】
２１　　　　バッテリカード
２４　　　　外部接点
２２　　　　スロット
３１　　　　接続タブ
４０　　　　Ａ面
４２　　　　電子回路
４４　　　　バッテリ接続
４６　　　　剛性バッテリセル
４７　　　　接続タブ
５０　　　　可撓性バッテリセル
５１　　　　バッテリカード
５３　　　　可撓性金属接点
【図１】
2004055540.tif 000003
【図２】
2004055540.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2004055540.tif 000008
【図５】
2004055540.tif 000009
【図６】
2004055540.tif 000010
【図７】
2004055540.tif 000011