(57)【要約】【課題】金属片を基板に確実に固定しつつ、基板を小型化することができる回路基板及びこれを用いた電池パックを提供する。【解決手段】基板６に金属片７を接合した回路基板であって、基板６に形成した貫通孔１４と、貫通孔１４に嵌合した金属塊１５とを備えており、金属塊１５の露出部分に金属片７を接合している。このことにより、金属片７を基板６の貫通孔１４に嵌合させた金属塊１５に溶接することができる。このため、金属片７を基板６に半田付けする構成に比べ、接合領域を小さくすることができる。したがって、金属片７と基板６とを金属塊１５を介して確実に固定しつつ、基板６を小型化することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に金属片を接合した回路基板であって、
前記基板に形成した貫通孔と、
前記貫通孔に嵌合した金属塊とを備えており、
前記金属塊の露出部分に前記金属片を接合していることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記基板は積層基板であり、前記貫通孔の内周面に露出した配線部分と、前記金属塊とが当接している請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記貫通孔の内周面は、前記金属片側に向かうにつれて、前記貫通孔の直径が小さくなるようにしたテーパ面である請求項１又は２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記貫通孔は、直交する半径の長さが異なる部分がある請求項１から３のいずれかに記載の回路基板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の回路基板と素電池とを備えた電池パックであって、前記回路基板と前記素電池とが、前記金属片を介して電気的に接続されている電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気接続用の金属片が接合されている回路基板、及びこれを素電池に取り付けている電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、素電池に回路基板を取り付けた電池パックが知られている。この回路基板は、過充電・過電流・過放電等を防止するための保護手段を含んでいる。回路基板と素電池との電気接続には、基板に接続した金属片が用いられる。金属片と基板との接続方法としては、基板に金属片を直接半田付けするものが知られている。また、下記特許文献１には、基板に貫通孔を形成し、この貫通孔を覆うように第１の金属片を半田付けし、この第１の金属片に第２の金属片を溶接した構成が記載されている。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載された基板と金属片との接続構造を示す図である。図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢＢ線における断面図である。なお、図６（ａ）は、第１の金属片１０３と第２の金属片１０４とが分離した状態で図示しているが、図６（ｂ）の断面図は、第１の金属片１０３と第２の金属片１０４とを接合した状態で図示している。
【０００４】
図６（ａ）に示した回路基板１００には、基板１０１に電子部品１０２を搭載している。また、基板１０１には、あらかじめ第１の金属片１０３が半田付けされている。この第１の金属片１０３に第２の金属片１０４が溶接される。
【０００５】
具体的には、図６（ｂ）に示したように、第１の金属片１０３に第２の金属片１０４を重ね合わせ、この第１の金属片１０３に電極１０６を押し当て、貫通孔１０５側から電極１０６を第１の金属片１０２に押し当てる。この状態で第１の金属片１０３と第２の金属片１０４とをスポット溶接して両者を接合する。
【０００６】
各基板１０１は、複数の基板１０１を形成した一枚の材料基板から切り出すことになる。前記の構成によれば、第２の金属片１０４は、材料基板から切り出した後に溶接できる。このため、材料基板の状態では、各基板１０１から金属片がはみ出すことはなく、材料基板の板抜効率を高めることができる。
【特許文献１】特開２００２−２０８７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、基板に金属片を直接半田付けする方法では、十分な接合強度を確保するには、金属片と基板との接触面積をできるだけ確保する必要がある。このことは、図６の構成においても同様である。すなわち、第１の金属片１０３を確実に基板１０１に接合するには、第１の金属片１０３を十分な大きさにするとともに、貫通孔１０５部分を除いた第１の金属片１０３の全体に亘り、半田付けする必要がある。
【０００８】
したがって、前記の接続方法は、いずれも、金属片の半田付けのために、基板に一定の面積を確保する必要があり、基板の小型化には限度があった。
【０００９】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、金属片を基板に確実に固定しつつ、基板を小型化することができる回路基板及びこれを用いた電池パック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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の回路基板は、基板に金属片を接合した回路基板であって、前記基板に形成した貫通孔と、前記貫通孔に嵌合した金属塊とを備えており、前記金属塊の露出部分に前記金属片を接合していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電池パックは、前記回路基板と素電池とを備えた電池パックであって、前記回路基板と前記素電池とが、前記金属片を介して電気的に接続されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、金属片を基板を確実に固定しつつ、基板を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明によれば、金属片を基板の貫通孔に嵌合させた金属塊に溶接することができる。このため、金属片を基板に半田付けする構成に比べ、接合領域を小さくすることができる。したがって、金属片と基板とを金属塊を介して確実に固定しつつ、基板を小型化することができる。
【００１４】
また、本発明の電池パックによれば、素電池の小型化に伴う回路基板の小型化に対応し易くなり、電池パックの小型化に有利になる。
【００１５】
前記本発明の回路基板においては、前記基板は積層基板であり、前記貫通孔の内周面に露出した配線部分と、前記金属塊とが当接していることが好ましい。
【００１６】
また、前記貫通孔の内周面は、前記金属片側に向かうにつれて、前記貫通孔の直径が小さくなるようにしたテーパ面であることが好ましい。この構成によれば、金属塊の基板からの外れ防止をより確実にすることができる。
【００１７】
また、前記貫通孔は、直交する半径の長さが異なる部分があることが好ましい。この構成によれば、貫通孔内に埋め込まれた金属塊の回転防止がより確実になるので、金属片の位置ずれ防止に有利になる。
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係る電池パックの分解斜視図である。まず、図１を参照しながら、電池パックの概略構成を説明する。図１は、電池パック１、及びこれに取り付ける各種付属部品を示している。素電池２は、例えばアルミ又はアルミ合金で形成された厚さの薄い角形の外装缶３内に、発電要素を内蔵したものである。素電池２は、例えば、角形リチウムイオン電池であり、携帯電話やモバイル機器等に用いられる。本図では図示していないが、素電池２の下部に、両面テープを介して缶底カバーを取り付けるものもある。
【００２０】
回路基板４は、過充電・過電流・過放電等を防止するための保護手段、外部接続用の端子５を含んでいる。基板６に各種電子部品（図示せず）が搭載されている。また、基板６には素電池と電気接続するための金属片７が取り付けられている。
【００２１】
金属片７は基板６の両端には取り付けられており、一方の金属片７を負極端子８に溶接し、他方の金属片７を正極端子９に溶接する。金属片７の材料は、例えばＮｉである。本図の例では、金属片７を素電池の端子８、９に直接接合しているが、金属片８と素電池の端子８又は９との間に保護素子を介在させる場合もある。
【００２２】
回路基板４の素電池２への取り付けを終えると、外装カバー１０のピン１１と素電池２の孔１２とを嵌合させて、外装カバー１０を素電池２に取り付ける。ピン１１と孔１２とは接着剤等を用いて接着する。この後、素電池２の全周には、ラベル１３が貼り付けられる。
【００２３】
図２は、図１に示した電池パック１が完成した状態を示す斜視図である。本図に示した電池パック１には、回路基板４が収納されており、電池パック１を対象製品に取り付けたときに、対象製品の端子と、外部接続用の端子５とが接触して導通が図られることになる。
【００２４】
図３は図１に示した回路基板４の拡大図を示している。図３（ａ）は、基板６に金属片７を取り付ける前の拡大斜視図である。基板６の両端に、貫通孔１４を形成している。図３（ｂ）は、回路基板４の完成状態を示す斜視図である。基板６の貫通孔１４には金属塊１５が埋め込まれており、この金属塊１５と金属片７とが接合している。金属塊１５は例えばＮｉを材料とし、金型により成形することができる。金属塊１５と金属片７との接合について、図４を参照しながら、具体的に説明する。
【００２５】
図４（ａ）は、金属片７の溶接工程における側面図である。図４（ｂ）は、溶接部分近傍の断面図である。本図は図３（ｂ）のＡＡ線における断面図に相当する。基板６の貫通孔１４には金属塊１５が埋め込まれており、貫通孔１４と金属塊１５とが嵌合している。
【００２６】
溶接工程においては、一対の電極１６うち一方の電極１６を金属塊１５に押し当て、他方の電極１６を金属片７に押し当てた状態で、スポット溶接する。このことにより、貫通孔１４における金属塊１５の露出部分と金属片７とが加熱溶融され、両者は接合される。この状態で、金属片７は、金属塊１５を介して基板６に固定されることになる。
【００２７】
金属塊１５と基板６の回路部との導通は、基板６が積層基板の場合は、図４（ｂ）に示したように、貫通孔１４に、配線１７が露出するようにすればよい。また、基板６が単層の場合であっても、金属片７と基板６片面の配線パターンとを当接させるようにすればよい。また、金属塊１５の先端に金属塊１５の径方向に広がった鍔状部分を形成し、基板６と金属片７との間に、この鍔状部分を挟み込むようにしてもよい。
【００２８】
金属塊１５を貫通孔１４に圧入していれば、溶接後における金属塊１５の基板６からの外れを防止することができる。また、図４（ｂ）の構成は、貫通孔１４の内周面を、金属片７側に向かうにつれて孔の貫通孔１４の直径が小さくなるようにしたテーパ面とし、このテーパ面と嵌合するように金属塊１５の外周面にテーパ面を形成している。
【００２９】
この構成によれば、金属塊１５の基板６からの外れ防止をより確実にすることができる。金属塊の大きさとしては、例えば最大径を１．５〜２．５ｍｍ程度としたものが挙げられ、この場合の溶接用電極の径は１ｍｍ程度である。
【００３０】
ここで、金属片７を基板６に接合するには、基板６に接合領域が必要になるが、本実施の形態によれば、この領域を小さくすることができる。このことについて、本実施の形態に係る図４（ｂ）の構成と、従来例に係る図６（ｂ）の構成とを比較しながら説明する。
【００３１】
図６（ｂ）の構成では、貫通孔１０５内に電極１０６が入り込むので、貫通孔１０５の直径Ｄは、電極１０６の出入りが容易になるように、電極１０６の直径Ｄに比べ十分余裕を持った寸法にする必要がある。これに対し、図４（ｂ）の構成は、溶接電極１６は、貫通孔１４内には入らず、金属塊１５の表面に当接する。このため、貫通孔１４の直径Ｄは、図６（ｂ）の直径Ｄより小さな寸法で足りることになる。
【００３２】
次に、図６（ｂ）の構成では、第１の金属片１０３は基板１０１に半田付けしている。貫通孔１０５の外周から第１の金属片１０３の端面までの距離ｄ１、ｄ２は、前記の半田付けを確実にすることができる寸法を確保する必要がある。これに対し、図４（ｂ）の構成では、金属片７と金属塊１５との溶接によって、金属片７は基板６へ取り付けられている。このため、金属片７と基板６との間の半田付けの必要はなく、貫通孔１４の外周部と基板６の端面との間の距離ｄ１は、最小限の寸法で足りることになる。
【００３３】
以上のように、貫通孔の直径Ｄは、図４（ｂ）の構成は、図６（ｂ）の構成に比べ、小さくすることができる。そして、図４（ｂ）の距離ｄ１は、図６（ｂ）の距離ｄ１より小さくすることができる。さらに、図４（ｂ）の構成では、図６（ｂ）の距離ｄ２を確保するための領域は必要ない。したがって、搭載部品が同一仕様であれば、本実施の形態に係る金属片の接続構造によれば、基板全体の長さは、図６に示した金属片の接続構造を用いた場合に比べ、短くすることができる。
【００３４】
基板６の小型化については、図６（ｂ）の構成において、第２の金属片１０４を基板１０１に直接半田付けした構成と比較しても同様である。この構成であっても、第２の金属片１０４の半田付け領域として、第１の基板１０３の配置面積と同等の面積が必要だからである。
【００３５】
図５は、貫通孔１４の別の例を示す平面図である。貫通孔１４は、直交する半径の長さＲ１とＲ２とが異なっている。この構成によれば、貫通孔１４内に埋め込まれた金属塊１５の回転防止がより確実になるので、金属片７の位置ずれ防止に有利になる。また、回転防止には、直交する半径の長さＲ１とＲ２とが異なる箇所が部分的にあれば足りるので、貫通孔１４の形状は、例えば円の一部を変形させたものや、正方形であってもよい。
【００３６】
なお、前記実施の形態においては、貫通孔１４に金属塊１５を埋め込んだ例で説明したが、貫通孔１４に半田を充填した構成でもよい。この構成では、充填した半田と金属片７とが接合するので、溶接による接合は不要になる。
【００３７】
また、前記実施の形態において、外装カバー１０内の収納部品の構成は、図１の例に限るものではなく、基板に金属片を接合する回路基板を取り付ける電池パックであれば、本実施の形態の回路基板を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明の回路基板は、金属片を基板に確実に固定しつつ、基板を小型化することができるので、例えば電池パックに用いる回路基板として有用である。また、本発明の電池パックは、小型化に有利であるので、例えば、携帯電話やモバイル機器に用いる電池パックとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電池パックの分解斜視図。
【図２】図１に示した電池パック１が完成した状態を示す斜視図。
【図３】回路基板の拡大図であり、（ａ）図は基板６に金属片７を取り付ける前の拡大斜視図で、（ｂ）図は回路基板１の完成状態を示す斜視図。
【図４】（ａ）図は本発明の一実施の形態に係る溶接工程における側面図、（ｂ）図は溶接部分近傍の断面図。
【図５】本発明に係る回路基板の貫通孔の一実施の形態を示す平面図。
【図６】（ａ）図は従来の回路基板の一例を示す斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＢＢ線における断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１  電池パック
２  素電池
４  回路基板
７  金属片
１４  貫通孔
１５  金属塊
【図１】
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【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６】
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