(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に電子回路を構成する電子部品が実装されると共に他方の主面に金属片が溶接される端子電極を有する印刷配線板を備えたハイブリッドモジュールにおいて、
前記端子電極として溶接用の金属板が実装されていると共に、
前記印刷配線板の一方の主面上には前記端子電極に重なる領域以外の領域に前記電子部品が実装され、他方の主面に実装された前記金属板は前記印刷配線板の外周から突出しないように配置されている
ことを特徴とするハイブリッドモジュール。
【請求項２】
前記電子回路が電池保護回路であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッドモジュールに関し、特に金属片が溶接される端子電極が形成された印刷配線板を備えたハイブリッドモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話が急速に普及し、その種類も多種多様にわたっている。これに伴い、携帯電話に実装される電池パックも携帯電話の種類に応じて様々変化し、携帯電話との間の接続端子の形状及びその配置などの異なる多種の電池パックが生産されている。
【０００３】
この種の第１従来例の電池パックを図２に示す。図において２０は電池パックで、ケーシング２１の内部に電池セル２２と、電池保護モジュール２３、端子台２４が収納されて構成されている。
【０００４】
電池保護モジュール２３は、印刷配線板231上に電池保護回路を構成する電子部品232が実装され、印刷配線板231の所定位置に設けられたセル用接続端子233a,233bを介して電池セル２２の正極及び負極に接続されている。
【０００５】
さらに、電池保護モジュール２３の印刷配線板231には端子台２４が装着され、該端子台２４に設けられた複数の外部端子電極241が、ケーシング２１に設けられた開口部211を介して外部に露出されている。
【０００６】
また、セル接続用端子233a,233bにはニッケルからなる帯状の金属片２５ａ，２５ｂの一端部が溶接され、これらの帯状金属片２５ａ，２５ｂの他端部は電池セル２２の正極及び負極に接続されている。製造時においては、帯状金属片２５ａ，２５ｂは予め電池セル２２の正極と負極に溶接されており、この帯状金属片２５ａ，２５ｂを電池保護モジュール２３に接続するときに電池セル２２に熱を加えると電池セル２２が劣化或いは破壊される恐れがあるため、上記のように溶接によってセル用接続端子233a,233bと帯状金属片２５ａ，２５ｂを導電接続している。溶接では瞬間的に熱が発生するが、電池セル２２への影響は殆ど無い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したようにセル用接続端子233a,233bに金属片２５ａ，２５ｂを溶接するときには一時的にせよ高温の熱が発生するため、溶接部に発生した熱が印刷配線板231を介して端子電極231の裏側に当たる部分に実装されている電子部品232に熱伝導する。このため、溶接時の高い熱を印加された電子部品232が劣化する恐れが多分にあった。
【０００８】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、端子電極へ溶接を行うときの電子部品の劣化や破壊の発生を低減したハイブリッドモジュールを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために請求項１では、一方の主面に電子回路を構成する電子部品が実装されると共に他方の主面に金属片が溶接される端子電極を有する印刷配線板を備えたハイブリッドモジュールにおいて、前記端子電極として溶接用の金属板が実装されていると共に、前記印刷配線板の一方の主面上には前記端子電極に重なる領域以外の領域に前記電子部品が実装され、他方の主面に実装された前記金属板は前記印刷配線板の外周から突出しないように配置されているハイブリッドモジュールを提案する。
【００１０】
該ハイブリッドモジュールによれば、前記端子電極に重なる前記印刷配線板の一方の主面上領域に前記電子部品が実装されていないので、前記端子電極に金属片が溶接されるときに発生する熱は前記印刷配線板を伝導する間に低下して前記電子部品に高温の熱は印加されない。また、他方の主面に実装された金属板は実装される印刷配線板の外周から突出しないため、製造過程において、集合基板状態で金属板を実装し、基板の境界線に沿ってマトリックス状に切断して作成することが可能になり、基板材料の無駄を低減することができる。
【００１１】
また、請求項２では、請求項１に記載のハイブリッドモジュールにおいて、前記電子回路が電池保護回路であるハイブリッドモジュールを提案する。
【００１２】
該ハイブリッドモジュールは、前記電子回路として電池保護回路が形成された電池保護モジュールであり、電池パックなどに内蔵する際には電池セルとの間を接続する金属片が前記端子電極に溶接される。この溶接を行うときに発生する熱は前記印刷配線板を伝導する間に低下して前記電子部品に高温の熱は印加されないので、電池保護回路を構成する電子部品が劣化或いは破壊されることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１４】
本実施形態では、本発明のハイブリッドモジュールの一具体例として電池パックに用いる電池保護モジュールに関して説明する。図１は本発明の第１実施形態における電池パックを示す分解斜視図、図３は第１実施形態における電池保護モジュールを示す斜視図、図４は図３における樹脂層133を除いた斜視図である。図において、１０は電池パックで、ケーシング１１ａ，１１ｂの内部に電池セル１２と、電池保護モジュール１３、及び電池保護モジュール１３と電池セル１２とを接続する帯状金属片１６ａ，１６ｂが収納されている。
【００１５】
電池保護モジュール１３は、主面が長方形をなしたセラミックからなる印刷配線板131を備え、印刷配線板131の一方の主面には長手方向の中央部に電子部品実装領域１４が設定され、この電子部品実装領域１４上に電池保護回路を構成する電子部品132(132a〜132j)が実装されている。また、印刷配線板131の一方の主面上において、長手方向両端部の電子部品実装領域以外の部分には電子部品132は実装されていない。
【００１６】
さらに、印刷配線板131の一方の主面側の全域は樹脂によって封止され、樹脂層133が形成されている。樹脂層133は印刷配線板131の主面に等しい底面を有する直方体形状をなしている。また、樹脂層133は、例えば、絶縁性、防水性又は耐熱性を有する透明の熱硬化性樹脂或いは紫外線硬化性樹脂からなる。
【００１７】
また、樹脂層133を形成する樹脂は、電子部品132a〜132jの表面と印刷配線板131の表面との間の距離すなわち隙間よりも粒径の小さいものを用いている。これにより、前記隙間に樹脂を充填することができ、電子部品１２の端子間の短絡防止や強度の向上を図ることができる。ここで、樹脂の最大粒径が前記隙間よりも小さいときは任意の樹脂粒子が前記隙間に充填可能である。尚、樹脂の最小粒径のみが前記隙間よりも小さい樹脂を用いても良い。この場合は最小粒径の樹脂粒子のみが前記隙間に充填される。また、前記樹脂の平均粒径が前記隙間よりも小さい樹脂を用いた場合は、前記隙間よりも粒径が小さい樹脂粒子のみが前記隙間に充填される。
【００１８】
尚、耐薬品性を有する樹脂、例えば、電池に使用する電解液漏れによる化学変化を防止するような樹脂等、耐アルカリ性、耐酸性、耐食性のある樹脂を用いても良い。また、例えばフェライトのフィラーを含む樹脂でも良い。また、印刷配線板131はセラミック基板に限らず、ガラスエポキシ基板、紙エポキシ基板、紙フェノール基板、フレキシブル基板等でも良い。
【００１９】
一方、印刷配線板131の他方の主面には、長手方向両端部の電子部品実装領域以外の部分に対応して、導体パターンによって矩形状の電極134a,134bが設けられ、これらの電極134a,134bには矩形状の金属板１５ａ，１５ｂが半田付けされている。金属板１５ａ，１５ｂは、例えば銅、ニッケル、アルミニウム等の金属板からなる。これらの電極134a,134bと金属板１５ａ，１５ｂによって電池セル接続用の端子電極が構成されている。
【００２０】
また、印刷配線板131の他方の主面の中央部、即ち電子部品実装領域１４の裏面部分には複数の外部端子電極136が設けられている。これらの外部端子電極136は、ケーシング１１ａに設けられた開口部111を介して外部に露出されるように配置されている。
【００２１】
金属片１６ａ，１６ｂは、例えば帯状に形成されたニッケルからなり、その一端部が電池パック１２の正極と負極に溶接され、他端部が電池保護モジュール１３の金属板１５ａ，１５ｂに溶接されている。
【００２２】
上記構成よりなる電池パック１０を製造するときには、金属片１６ａ，１６ｂの一端は予め電池パック１２に接続されている。このため、電池パック１０を製造するときに各金属片１６ａ，１６ｂの他端部を電池保護モジュール１３の金属板１５ａ，１５ｂに溶接しなければならない。これは、製造時において金属片１６ａ，１６ｂが予め電池セル１２の正極と負極に溶接されており、この金属片１６ａ，１６ｂを電池保護モジュール１３に接続するときに電池セル１２に熱を加えると電池セル１２が劣化或いは破壊される恐れがあるためである。溶接によって金属板１５ａ，１５ｂと金属片１６ａ，１６ｂを導電接続すると、溶接では瞬間的に熱が発生するが電池セル１２への影響は殆ど無い。
【００２３】
さらに本実施形態によれば、印刷配線板131の一方の主面上領域において金属板１５ａ，１５ｂに重なる領域には電子部品132(132a〜132j)が実装されていないので、金属板１５ａ，１５ｂに金属片１６ａ，１６ｂが溶接されるときに発生する熱は、金属板１５ａ，１５ｂと印刷配線板131を伝導する間に発散して低下し、電子部品132(132a〜132j)に高温の熱が印加されされることがない。従って、金属板１５ａ，１５ｂに金属片１６ａ，１６ｂを溶接するときに高い熱が発生しても電子部品132(132a〜132j)が劣化したり破壊されることがない。
【００２４】
また、電子部品132a〜132jが樹脂層133によって封止されているので、電子部品132a〜132jを保護することができると共に電池パック１０の組立時において電池保護モジュール１３の絶縁処理を施す必要がない。
【００２５】
また、樹脂層133を設けて電池保護モジュール１３の形状を直方体に形成したので、トレイやテーピング或いはバルクフィーダ等の各種の部品供給方法に対応した梱包形態に容易に対応することができる。さらに、印刷配線板131が樹脂層133によって補強されているので、検査時において印刷配線板131が撓むことが無い。
【００２６】
次に、前述した電池保護モジュール１３の製造方法を図５に示す工程説明図を参照して説明する。
【００２７】
まず、複数の電池保護モジュール１３の印刷配線板131がマトリクス状に連設された集合基板３１を形成する（集合基板製造工程）。ここでは１２個の印刷配線板131を２×６のマトリクス状に配置した集合基板３１を形成した。この集合基板３１は、その周縁部にマーカー領域３１ａを有し、マーカー領域に３１ａには切断位置を示すマーク３１ｂが付けられている。さらに、集合基板３１の裏面に形成されてる電極134a,134bには、複数の金属板１５ａ，１５ｂが一体になった帯状の金属板１５が予め半田付けされている。即ち、集合基板３１を切断するときに金属板１５も同時に切断して個々の金属板１５ａ，１５ｂが形成される。尚、表示によるマーク３１に代えて切り込みや凹部等によるマークを付けても良い。
【００２８】
次いで、この集合基板３１の上面に電子部品132(132a〜132j)を実装する（電子部品実装工程）。集合基板３１に電子部品132を実装する際にこれらに対してベーキング処理を施して水分（湿気）を取り除くことが好ましい。水分を取り除かないで半田付けを行うと思わぬ短絡事故が発生する。即ち、吸湿した状態で半田付けを行うと、半田付けの際の熱によって膨張した水分による力の逃げ場が無くなり、一般にポップコーン現象と称される現象が生じて基板にクラックが発生する。このクラックに半田が流れ込んで回路を短絡することが多々ある。
【００２９】
次に、集合基板３１の上面側に真空印刷法を用いて樹脂層133を形成する（樹脂層形成工程）。真空印刷法による樹脂層131の形成は、図６に示すように、集合基板３１が水平状態で嵌入することが可能な枠部材４２に集合基板３１を装着して基台４１に載置し、２Ｔｏｒｒ（＝２６６．６４４Ｐａ）の真空にして脱法を行う（準備工程）。次いで、集合基板３１の上面側に前述した樹脂４３を印刷して樹脂を供給する（第１回目の印刷工程）。この状態では集合基板３１上の電子部品132の周囲には気泡状の空間が形成されていることが多い。
【００３０】
この後、真空度を例えば１５０Ｔｏｒｒ程度まで上げて差圧を発生させ、上記電子部品132の周囲空間に樹脂４３を充填させる（樹脂充填工程）。これにより、樹脂４３の表面には陥没が生じるので、この陥没内に樹脂４３を充填するために、真空度を解除した非真空状態で再度樹脂４３を印刷する（第２回目印刷工程）。
【００３１】
次いで、樹脂４３を硬化させてから、基台４１及び枠部材４２から集合基板３１を取り外して、樹脂層形成工程を終了する。
【００３２】
尚、樹脂層133を形成する前に集合基板３１の表面及び電子部品132の表面などに付着しているフラックスを洗浄するなどして十分に除去することが好ましい。集合基板３１の表面及び電子部品132の表面などにフラックスが付着したまま樹脂層133を形成すると、これらの表面への樹脂の接着強度が低下する。
【００３３】
次に、樹脂層133を形成した集合基板３１をダイシング装置４４を用いて切断する。このとき、個々の印刷配線板131間の境界線に沿ってマトリクス状に切断することにより電池保護モジュール１０が得られる（分離工程）。また、この切断のときに金属板１５も同時に切断されて個々の印刷配線板131毎の金属板１５ａ，１５ｂが形成される。
【００３４】
前述した電池保護モジュール１３の製造方法によれば、複数の印刷配線板がマトリクス状に連設された集合基板３１を用いているので、基板材料の無駄を大幅に低減することができる。
【００３５】
さらに、集合基板３１の状態で樹脂層133を形成すると共に集合基板３１の分離と共にバリ取り等の整形を同時に行うことができるので、集合基板を用いずに個々の印刷配線板131を用いて製造する場合に比べて工程数が削減される。
【００３６】
また、樹脂封止技術として周知であるトランスファー成型技術を用いて樹脂層133を形成した場合、金型が必要、プレス機が必要、封止したものにバリがでる、空気の巻き込みがあり封止した中にボイド（気泡）が入りやすい、といった欠点があったが、真空印刷法を用いることによりこれら全てを解消することができる。
【００３７】
さらにまた、樹脂層133を真空印刷法によって形成しているので、電子部品132の周囲に隙間無く樹脂層133を形成することができ、電池保護モジュール１３の耐久性を高めることができる。
【００３８】
また、上記電池保護モジュール１３は、樹脂層133が真空印刷法によって形成されるため、樹脂層133の表面を平面に形成できるので自動装着機による吸着が容易であると共に、高密度実装が容易に可能である。
【００３９】
尚、上記樹脂層形成工程においては、図７に示すように、集合基板３１上にノズル４５を用いて樹脂４３を流し込んで樹脂層133を形成しても良い。
【００４０】
また、真空印刷法を用いた樹脂層形成工程において、枠部材４２に代えて図８及び図９に示すようなマスク５１を用いても良い。図に示すマスク５１はトレイ形状を成し、底面の中央部に集合基板３１に対応した面積の開口部５１ａを有すると共に開口部５１ａの周囲に樹脂４３の保持領域５１ｂが設けられている。さらに、開口部５１ａの下側には開口部５１ａを囲むように遮蔽壁５１ｃが下方に突出して設けられている。集合基板３１上に樹脂層を形成するときは、図９に示すように、基台４１上に電子部品を実装した集合基板３１を載置した後、集合基板３１上でマスク５１の底面を形成対象となる樹脂層の高さに合わせて固定し、スキージ５２によって樹脂４３を開口部５１ａの全面を移動して開口部５１ａ内に流し込む。上記のマスク５１を用いることに、遮蔽壁５１ｃの高さを変更するだけで樹脂層133の高さを容易に変更することができる。
【００４１】
尚、上記実施形態は本発明の一具体例に過ぎず本発明が上記実施形態のみに限定されることはない。例えば、上記実施形態の電池保護モジュール１３では樹脂層133を形成したが樹脂層133を形成しないものであっても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記実施形態では本発明のハイブリッドモジュールの一例として電池保護モジュールに関して説明したが、電池保護モジュール以外のハイブリッドモジュールを構成する場合も適用でき、同様の効果を得られることは言うまでもないことである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１及び請求項２に記載のハイブリッドモジュールによれば、端子電極に重なる領域には電子部品が実装されていないので、端子電極に金属片等が溶接されるときに発生する熱が印刷配線板を伝導する間に発散して低下し、電子部品に高温の熱が印加されることがないので、溶接の際に高い熱が発生しても電子部品が劣化したり破壊されることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における電池パックを示す分解斜視図
【図２】従来例の電池パックを示す分解斜視図
【図３】本発明の一実施形態における電池保護モジュールを示す斜視図
【図４】図３において樹脂層を除いた印刷配線板を示す斜視図
【図５】本発明の一実施形態における電池保護モジュールの製造方法を説明する工程説明図
【図６】本発明の一実施形態における樹脂層形成工程を説明する図
【図７】本発明の一実施形態における樹脂層形成工程の他の例を説明する図
【図８】本発明の一実施形態における樹脂層形成工程の他の例を説明する図
【図９】本発明の一実施形態における樹脂層形成工程の他の例を説明する図
【符号の説明】
１０…電池パック、１１ａ，１１ｂ…ケーシング、111…開口部、１２…電池セル、１３…電池保護モジュール、131…印刷配線板、132a〜132j…電子部品、133…樹脂層、134a,134b…セル用接続用電極、136…外部端子電極、１４…電磁部品実装領域、１５，１５ａ，１５ｂ…金属板、１６ａ，１６ｂ…帯状金属片、３１…集合基板、３１ａ…マーカー領域、３１ｂ…マーク、４１…基台、４２…枠部材、４３…樹脂、４４…ダイシング装置、５１…マスク、５２…スキージ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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