(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素電池とともに回路基板がケース内に収納されてなり、当該回路基板の端部寄り
にコネクタが実装され、前記コネクタの外部接続部が前記ケース外方に露出されたパック電池であって、
前記ケースの一面において内表面には厚み方向に凹入部が形成され、前記回路基板端部が当該凹入部に挿入された構成を有する
ことを特徴とするパック電池。
【請求項２】
前記凹入部は前記ケースを貫通して加工されてなり、
さらに前記凹入部を含む前記ケースの外表面が被覆材によって被覆されている
ことを特徴とする請求項1に記載のパック電池。
【請求項３】
前記コネクタは前記コネクタの外表面から突出した取付けピンをもって、前記基板に挿入実装されている
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。
【請求項４】
前記回路基板は、前記回路基板端部の一部が前記コネクタの実装面に沿って外方に膨出した形状をし、
前記膨出部分が、前記回路基板端部として、前記ケースの前記凹入部に挿入されている
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のパック電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素電池と共に回路基板をケース内に収納し、回路基板に外部機器と接続するコネクタを搭載してなるパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のパック電池は、携帯型外部機器やPC等の電源として広く利用されている。回路基板には、電池の充放電を制御する制御回路等を形成する電子部品が実装され、二次電池と共にパック電池のケースに内蔵される。近年では外部機器の薄型化や小型化に対応して、パック電池も薄型化や小型化が望まれる傾向となっており、パック電池内の制約されたスペースを有効に利用した回路基板の配設に様々な方法が検討されている（例えば、特許文献1）。
【０００３】
ところで、パック電池は、外部機器の本体に対して着脱可能な構成とされ、外部機器の形態に適宜対応して外形が決定されるので、パック電池を外部機器に接続するためのコネクタもパック電池の様々な位置に設置される。その中で、コネクタ端部に設けられている取付けピンを回路基板の挿通孔に挿通させてハンダ付けすることで、コネクタを回路基板に搭載する方法がある。この方法は、パック電池内の制約されるスペースに簡易でかつ十分な接合強度でコネクタを配することができるため利用されることが多い。当該方法について図4を用いて説明する。図4は、回路基板におけるコネクタの実装部分、及びケースと回路基板との近接部を示す断面図である。
【０００４】
外部機器の仕様により、コネクタ4が上蓋ケース20aに近い位置に配され、回路基板7の端部は上蓋ケース20aの内面に隣接している。コネクタ4が有する取付けピン4aが、回路基板7の端部側に設けられる挿通孔4bに挿通後、ハンダ付けされることで、コネクタ4が回路基板7に搭載固定される。図4に示されるように、上記ハンダ付け領域を確保してコネクタ4を回路基板7にしっかりと固定するため、回路基板端部からコネクタ4までの間隔を空けているので、コネクタ4と上蓋ケース20aとの間にはある程度間隙が生じるので微小空間30が存在している。微小空間30におけるY方向負方向側には、上蓋ケース20aの一部領域200aが厚肉加工されていることにより、埃や水分等が微小空間30内へ侵入することを防止している。
【特許文献１】特開2001-266817号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、微小空間30は所謂デッドスペースであり、これを削除することでスペース効率を上げ、パック電池をより一層薄型化、小型化すること、もしくは回路基板における実装面積を拡大することが可能である。そこで本発明者らは、微小空間30を省略する検討を行った。
図4において、回路基板7に挿通孔4bを設ける位置を端部側（Z方向正方向側）に近づけ、つまり挿通孔4bから回線基板端部までの距離bを短くして、上蓋ケース20aの一部領域200aを厚肉加工しないで、コネクタ4と上蓋ケース20aとの距離aを零とする。このような構成とすることで微小空間30を省略することができる。
【０００６】
しかしながら、取付けピン4aを回路基板7に実装するためのハンダスペースが小さくなり、接合強度を十分に確保することが困難となる。
本発明は以上の課題に鑑みてなされており、コネクタを回路基板に接合する際に十分な接合強度を保ちつつ、スペース効率を向上させたパック電池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】
【０００７】
そこで、本発明では上記課題の解消のために以下の構成を採る。
素電池と共に回路基板がケース内に収納されてなり、当該回路基板の端部寄り
にコネクタが実装され、前記コネクタの外部接続部がケース外方に露出されたパック電池であって、前記コネクタ近傍の回路基板端部と対向する一面においてケース内表面には厚み方向に凹入部が形成され、前記回路基板端部を当該凹入部に挿入させる。
【０００８】
さらに、以下の構成にすることが望ましい。
前記凹入部は前記ケースが貫通加工されてなり、さらに前記凹入部を含む前記ケースの外表面が被覆材によって被覆されている。前記コネクタは前記コネクタの外表面から突出した取付けピンをもって、前記回路基板に挿入実装されている。そして、前記回路基板は、回路基板端部の一部がコネクタ実装面に沿って外方に膨出した形状をし、前記膨出部分が、回路基板端部として、前記ケースの前記凹入部に挿入されている。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように、ケース内方に収納されている回路基板の収納領域に臨むケース内表面に凹入部を設け、その凹入部には、コネクタが実装された回路基板の端部が挿入される構成とすることで、回路基板の端部をケースの内面よりも外面側に移動させることができる。その移動距離分だけコネクタをケース内表面に近くすることが可能となり、パック電池内におけるケースとコネクタ間の微小空間を削減することができる。その削減分だけケース内部の収納空間の容積を縮小できるので、パック電池の小型化に繋げることができる。もしくは、外部機器の仕様により、パック電池の外形を変更することができない場合においても、当該削減分だけ回路基板を拡大することができるので、回路基板における電子部品等の実装面積の拡大に繋げることもできる。
【００１０】
さらに、コネクタの位置を同方向に移動させても、挿通孔から回路基板端部までの距離は確保されているので、この領域を用いてコネクタの取付けピンを基板にハンダ付けすることによってコネクタを回路基板にしっかり固定することも容易に実施できる。本発明のように微小空間を省略することができる場合には、ケース端部を厚肉に加工する必要性がなくなり、製造工程の繁雑化を防ぐ効果もある。
【００１１】
上記凹入部が貫通している場合には、回路基板を凹入部挿入後に、当該貫通部を覆うようにしてパック電池の表面に被覆材を装着させる構成となっているので、当該被覆材を用いて、パック電池に商品名・ロゴ等の明示が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るパック電池を実施するための最良の形態について、図を用いて説明する。
（パック電池の全体構成）
先ず、図1、図2を用いてパック電池について説明する。図1は、パック電池1を分解した斜視図であり、図2は回路基板7の斜視図である。
【００１３】
本実施の形態に用いるパック電池1は、主にPC機器を対象装着機器としており、4本の素電池3が2直列かつ2並列に接続されたものに、薄い平板上の回路基板7と櫛歯形状を有するコネクタ4が接続され、上蓋ケース2aと下蓋ケース2bで形成されてなるケース2の内部空間に収納される構成を有している。上記内部空間には、4本の素電池3が2直列かつ2並列に接続されてなる電池ユニットに接続される絶縁シート11、リード線12、リード板13、13a、回路基板7、そして回路基板7に接続されるコネクタ4も収納され、上蓋ケース2aの一部には被覆材が装着されている。ただし、コネクタ4の櫛歯形状面だけは外部に露出するように、ケース2に一部開口部が設けられ、コネクタ4が接合されている回路基板7は、下蓋ケース2bの膨出部に設けられている嵌合部（不図示）によって嵌合されることで支持されている。
【００１４】
次に、パック電池1の上記構成部材のそれぞれについて説明する。
素電池3は、円筒型のリチウムイオン電池である。2直列かつ2並列に接続されている4本の素電池3からなる電池ユニットの両端部には、絶縁シート11を介してリード線12が接続されている。それぞれの両端部に接続されている2本のリード線12の内、X方向正方向側にて電池ユニットに接続されている一方のリード線12はX方向負方向側に、X方向負方向側にて電池ユニットに接続されているもう一方のリード線12はX方向正方向側に延伸している。これらは、電池ユニットのX方向略中央部分にて、薄い平板上の回路基板7に接続される。
【００１５】
上蓋ケース2aと下蓋ケース2bは樹脂材料からなり、これらによって形成される内部空間は、図1に示されているように、上記円筒型の素電池3が2直列かつ2並列に接続される電池ユニットの形状に対応すると共に、コネクタ4、回路基板7等も収納可能となるように形成されている。上蓋ケース2aのX方向略中央部には、Y方向負方向側への方形状の突出部が設けられている。当該突出部には略中央部分に矩形状の穿孔部6が設けられている。穿孔部6は回路基板7が配設される領域上に形成されており、後述する回路基板7の凸状領域7aが十分挿入可能な大きさに設定されている。また、下蓋ケース2bには、X方向略中央部に、上述したようにコネクタ4の櫛歯形状面が外部に露出するような切り欠き部が設けられている。
【００１６】
コネクタ4は、図1に示すように櫛歯形状面を有しており、当該櫛歯形状面がY方向負方向側に臨み、反対側（Y方向正方向側）の面が回路基板7と接するようにして回路基板7の略中央部分に接合され、櫛歯形状面が、ケース2に設けられている開口部から外部に露出するように配設される。コネクタ4は回路基板7と電気的に接続されており、パック電池1の形成後には、当該櫛歯形状面にて装着対象の外部機器と電気的に接続される。
【００１７】
回路基板7は、図2に示すように、X方向を長手方向とする略方形状の薄い平板である。平板7のX方向略中央部には、Z方向正方向側に突出する凸状領域が存在し、回路基板7の主要部分を占める回路基板主要部7bと一体成型されている。回路基板7には、挿通孔4bが3点設けられ、コネクタ4が有する取付けピン（不図示）が挿通孔4bに挿通され、ハンダ付けされることで、平板主面の略中央部分にコネクタ4が実装され、電気的に接続される。なお、挿通孔4bの数は3点に限らず、後述するコネクタ4の回路基板7への実装が確実に行われていれば構わない。コネクタ4が実装された回路基板7は、凸状領域7aが穿孔部6に挿通された状態で、電池ユニットのX方向略中央部に位置している。回路基板7とコネクタ4の接合状況、及び回路基板7と上蓋ケース2aの位置関係については後述する。回路基板7には、パック電池1と装着外部機器（不図示）との電力流通を行うための制御回路や、繰り返し充放電を行うことで良好な電池状態を保つための保護回路等を実現するIC等の電子部品（不図示）が形成されている。これらの電子部品の構成等については公知のものであるので、図示及びここでの説明を省略する。
【００１８】
被覆材5は、X方向を長手方向とする帯状であり、薄い樹脂材料からなる。被覆材5は、Z方向側主面に粘着性を有しており、穿孔部6を覆うようにして上蓋ケース2aに装着され、パック電池1内への浮遊物や水分などの浸入を防止するものである。上記用途は、穿孔部6のみに有効ではなく、ケース2の構成上、必要とされる他の貫通孔などを覆うように形成されていても構わない。また、当該被覆材5はパック電池1の定格ラベル、あるいはユーザーに注意を促すためのコーションラベルなどとしても使用可能であり、パック電池1のロゴ等を明示することができる効果もある。
（回路基板7の上蓋ケース2aへの配設）
コネクタ4と回路基板7との接合、及びコネクタ4が接合されている回路基板7と上蓋ケース2aとの近接部について、図3(a)、図3(b)を用いて説明する。図3(a)はパック電池1の上面図であり、図3(b)はパック電池1のB-B断面図である。なお、基板7から素電池3への配線経路等については、便宜上省略している
コネクタ4と回路基板7の接触面には、針状の取付けピン4aがY方向の正方向側に延伸するように設けられている。この取付けピン4aが、回路基板7に設けられている挿通孔4bに挿通され、コネクタ4が回路基板7に確実に接地された状態で、取付けピン4aをハンダ付けすることによって、コネクタ4が回路基板7に接合されて実装されている。なお、回路基板7における挿通孔4bの形成位置は、回路基板7の主要部7b主面上であるとともに、X方向において凸状領域7aの形成範囲と対応する範囲内である。さらに、回路基板7におけるZ方向正方向側の端部付近であるが、Z方向正方向側の縁から一定距離を隔てている。この一定距離があることによって、回路基板7の全体に面積に対して、挿通孔4bから回路基板7のZ方向正方向側の端部までの面積割合は微小ではあるが、当該ハンダ付けを実施するのに十分なスペースが確保されている。
【００１９】
次に、上記方法によってコネクタ4が実装されている回路基板7のケース2への近接状態について以下で説明する。
コネクタ4が実装されている回路基板7は、凸状領域7aが上蓋ケース2aに設けられている穿孔部6にZ方向負方向側から挿通されている状態で、ケース2内に収納され固定されている。上記穿孔部6を含む上蓋ケース2aの凸状部分の主面が、Z方向正方向側から被覆材5で被覆される。なお、上蓋ケース2aに対して挿通された凸状領域7aが上蓋ケース2aの外表面よりも突出しないように回路基板7を配設するのが望ましい。
【００２０】
上記のように、回路基板7の凸状領域7aが上蓋ケース2aの穿孔部6に挿通されることによって、図3(b)の拡大図に示されているように、回路基板端部、すなわち凸状領域7aの縁部の位置は、上蓋ケース2aの内側面よりも距離aだけZ方向正方向側に移動しており（図4参照）、上蓋ケース2aの厚みに対して略5割ほど上蓋ケース2aの内表面からZ方向正方向側に入り込んでいる。ここで、回路基板端部から挿通孔4bまでの距離が従来の場合（図4における距離b）と略同等とすると、コネクタ4と上蓋ケース2a間のデッドスペースが距離aの分だけ省略される。結果、成型されるケース2の内部空間を小さくし、パック電池の小型化に繋がる。または、外部機器に対応してケース2の外形を変更しないで、従前のまま利用する場合には、省略された距離aの分だけ回路基板7自体の面積を拡大することもできる。それにより回路基板7へ、より多くの電子部品等を実装することができ、パック電池の高機能化にも繋げることができる。
【００２１】
コネクタ4が上蓋ケース2aの内表面に略密接する状態となっているので、コネクタ4と上蓋ケース2aとの間には、外部空間に臨むような空間が発生することがない。従って、上蓋ケース2aの一部分を、従来の場合のように厚肉加工する必要もない。例えば、射出成型によって上蓋ケース2aを作製するような場合に、複雑な金型を用いる必要がないので、歩留の低下を抑制することにも繋がる。
【００２２】
本実施の形態では、上蓋ケース2aに穿孔部が設けられているが、これに限定するものではなく、凸状領域7aの縁部が上蓋ケース2aの内表面の位置よりも、Z方向正方向側にて固定される構成であれば適宜変更可能である。例えば、当該穿孔部6の形成位置に、穿孔部6の代わりに貫通していない凹入孔が設けられ、当該凹入孔に凸状領域7aが挿入されていても構わない。さらにハンダ付けを十分に行うだけのスペースが確保されていれば、当該凹入孔内部にて回路基板7の端部が嵌合される構成となっていても構わない。上記のように凹入孔が貫通していない場合には、被覆材5が上蓋ケース2aに装着されていなくても構わない。さらに、凸状領域7aの凹入孔に挿入される長さも、上蓋ケース2aの厚みに対して略5割に限定するものではない。凸状領域7aが上蓋ケース2aの外表面から突出することなく、コネクタ4と上蓋ケース2aとの間の空間を省略することができれば最適である。当該空間を省略するまでには至らず、コネクタ4と上蓋ケース2aとの間に若干の間隙が残存していても、その空間容量を縮小することができれば、パック電池の小型化の効果を得ることができるため構わない。ただし、その場合には、外部空間を臨む領域を閉じるように、上蓋ケース2aの一部を厚肉加工することが望ましい。
【００２３】
また、コネクタ4と回路基板7との接合方法についてはハンダ付けに限定するのものではなく、例えば、溶着などの方法を利用してコネクタ4を回路基板7に電気的に接続して、確実に固定することができれば適宜変更可能である。
（本実施の形態の優位性）
上述したように、上蓋ケース2aに穿孔部6を設けて、当該穿孔部6内部に回路基板7の凸状領域7aが挿入されている構成のため、パック電池1の内部空間を縮小することができ、パック電池の小型化に繋がっている。上記構成によれば、コネクタ4を回路基板7に装着するために要する回路基板7上の挿通孔4bの形成位置は従来の場合と比較しても変わらないため、パック電池1を外部機器から繰り返し着脱させても、回路基板7の強度を低下させることなく上記優位性を保つことができる。
【００２４】
パック電池1における内部空間のデッドスペースが省略されるため、パック電池1内にて発生する熱がパック電池1内に滞留することを抑制する効果もあり、パック電池1は放熱性に関しても改善されている。
また、仮に外部機器に対してパック電池1の外形を変更実施することが不可能な場合には、基板7の上記穿孔部6への移動分だけ基板7の実装面積を拡大することが可能となる。これにより、基板7に実装される素子の間隔を広げることもできるので、素子同士の熱影響を小さくすることもできる。特に、外部機器に要求される高性能化、多機能化、さらに小型化に伴って、パック電池1と外部機器との密接度が増す傾向にあり、外部機器からの発熱もパック電池1に影響を及ぼす可能性も高まる点を考慮すると、このような放熱性の改善は意味がある。
（その他の事項）
上記実施の形態については、本発明の一例であって、本発明が上記実施の形態に限定を受けるものではない。例えば、以下のような場合でも適用可能である。
（１）素電池は、円筒型のリチウムイオン二次電池に限定するものではなく、例えば、角形でも良い。また、リチウムイオン二次電池の他にもニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等のアルカリ二次電池、リチウムポリマー電池などの非水系二次電池、さらには鉛二次電池でも構わない。
（２）素電池の数は3個以下でも、5個以上でも適用可能であり、それらの接続形態に関しても、全てが直列接続又は並列接続、もしくはその他の組み合わせでも構わない。
（３）被覆材5の材料は樹脂材料以外でも粘着性及び絶縁性を有していれば構わない。
（４）回路基板7の形状は本実施の形態に限定するものではなく、上蓋ケース2aに設けられる凹入孔に挿入されるとともにパック電池内にて保持されるものであれば構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、特に、薄型化や軽量化などを図ると共に長期的に安定して電力流通を行うことのできるパック電池の作製に関して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】パック電池1を分解した斜視図である。
【図２】回路基板7の斜視図である。
【図３】(a)はパック電池1の上面図であり、(b)はパック電池1のB-B断面図である。
【図４】コネクタ4と回路基板7との接合部、及び回路基板7の上蓋ケース20aに対する近接部を示した断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
1  パック電池
2  ケース
3  素電池
4  コネクタ
5  被覆材
6  穿孔部
7  回路基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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