JP5996302B2 - 電池ユニット - Google Patents

Description

本発明は、扁平形電池及び基板を備えた電池ユニットに関する。

従来より、電池と保護回路等とをユニット化した構成は知られている。このような構成としては、例えば特許文献１に開示されるように、略直方体形状の電池ケース上に保護回路等が配置されるとともに外部接続端子を備えた構成が知られている。

特開２００９−１５２１８３号公報

上述の特許文献１のような電池ユニットを外部機器に接続する場合、例えば、以下のようにして、電池ユニットと外部機器とを接続する。
（１）保護回路等に設置された外部接続端子（例えば、外部接続端子を半田付けしやすいようにピン形状としてもよい。）を、外部機器側と電気的に接続されるように外部機器に半田付けする（半田付けタイプ接続）。
（２）保護回路等に設置された外部接続端子を、外部機器側に設けられたバネ端子等に接触させる（接触タイプ接続）。
上記のようにして、電池ユニットと外部機器とを電気的に接続することで、電池ユニット内の保護回路等を動作させることができる。

しかしながら、前者の半田付けタイプ接続では、半田付けを行う作業者のスキルに応じて半田付け部分の強度や電気抵抗のばらつきが大きくなる。

一方、後者の接触タイプ接続では、電池ユニットと外部機器とをバネ端子等を介して接触させているだけなので、接点の信頼度が半田付けタイプ接続よりも劣る。

本発明は、上記課題に鑑み、扁平形電池と保護回路等とを含む電池ユニットにおいて、外部機器に対してより確実に電気的に接続可能な構成を得ることを目的とする。

本発明の一実施形態にかかる電池ユニットは、有底筒状の外装缶と該外装缶の開口側を覆う有底筒状の封口缶とを有する扁平形電池と、扁平形電池の上面及び底面のうち一方の面に対して固定される基板と、を備え、基板は扁平形電池側の面に、回路部品が実装される部品実装領域を有し、基板には、扁平形電池および回路部品を、外部機器に対して電気的に接続するための接続線が接続されている（第１の構成）。

この電池ユニットでは、電池ユニットを外部機器に対して電気的に接続するための接続線が基板に接続されているので、保護回路等を外部機器に確実に接続させることができる。

なお、この電池ユニットにおいて、接続線は、コネクタ等により脱着可能に接続されていてもよい。

前記第１の構成において、接続線は、基板における扁平形電池側の面に接続されている（第２の構成）。これにより、接続線を基板における扁平形電池側の面から引き出すことができる。

前記第１の構成において、基板は、扁平形電池側の面に、平面視で部品実装領域よりも基板の外周側に位置し、接続線が接続される接続端子領域とをさらに有する（第３の構成）。

この電池ユニットでは、基板の扁平形電池側の面において、平面視で部品実装領域よりも基板の外周側に接続端子領域を確保することができる。したがって、この電池ユニットでは、接続線を容易に接続端子領域に接続することができる。これにより、例えば、電池ユニットの製造過程において、接続端子領域に接続線を接続する作業の効率化を図ることができる。

前記第３の構成において、扁平形電池と基板との間に位置し、部品実装領域を囲むように形成されたスペーサをさらに備える（第４の構成）。

これにより、扁平形電池と基板との間に、回路部品を実装するスペース（部品実装領域上のスペース）を確保することができる。

前記第４の構成において、スペーサには、接続端子領域が露出するように切り欠き部が設けられている（第５の構成）。

これにより、スペーサの切り欠き部内に、接続端子領域を確保することができる。したがって、この電池ユニットでは、スペーサの切り欠き部内の接続端子領域に接続線を接続することで、扁平形電池、基板およびスペーサの積層方向の厚みが増大することなく、接続線を外部に引き出すことができる。

前記第１から第５の構成のうちのいずれか一つの構成において、外装缶および封口缶は、それぞれ、有底円筒状であり、扁平形電池は、外装缶の側壁の開口部側が封口缶の側壁の外周上に位置するように該外装缶と該封口缶とを組み合わせることによって形成される円柱状である（第６の構成）。

これにより、円柱状の扁平形電池を用いて、保護回路等を外部機器に確実に接続させることができる電池ユニットを実現することができる。

前記第６の構成において、基板は、平面視で扁平形電池と同等の外径を有する略円形状である（第７の構成）。

これにより、コンパクトな略円柱状の電池ユニットを実現することができる。

なお、「同等の外径」とは、「略同等の外径」を含む概念である。すなわち、「同等の外径」とは、測定誤差、設計誤差等を許容する概念であり、当業者が「略同等」であると判断（認識）する範囲を含む概念である。

本発明によれば、扁平形電池と保護回路等とを含む電池ユニットにおいて、保護回路等を外部機器に確実に接続させることができる電池ユニットを実現することができる。

図１は、実施形態に係る電池ユニットにおいて、扁平形電池以外の構成部品を断面で示す図である。 図２は、電池ユニットの底面図である。 図３は、扁平形電池において、電極体以外の構成部品を断面で示す図である。 図４は、電池側負極端子及び電池側正極端子が設けられた扁平形電池にスペーサを組み合わせた状態を示す斜視図である。 図５は、図４の構成の底面図である。 図６は、図４の構成に回路基板を重ねた状態を示す底面図である。 図７は、スペーサの概略構成を示す斜視図である。 図８は、スペーサおよび回路基板の配置関係を示す斜視図である。 図９は、電池ユニットの製造方法の一例において、製作した回路基板の概略構成を示す断面図である。 図１０は、電池ユニットの製造方法の一例において、扁平形電池にスペーサ等を取り付けた状態を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

＜１：全体構成＞
図１は、本実施形態に係る電池ユニット１の概略構成を示す図である。

図１に示すように、電池ユニット１は、コイン状の扁平形電池２と回路部４とがスペーサ３を介して一体化されたユニットである。電池ユニット１は、例えば、歩数計、補聴器、自動車用の電子キー、ＩＣタグ、センサユニットなど、コイン型電池を使用する小型機器に電源として使用される。なお、この電池ユニット１は、扁平形電池２が充放電可能な二次電池のユニットである。

そして、電池ユニット１は、図１に示すように、ワイヤー６１およびコネクタ端子６２を含むコネクタ端子付ワイヤー６を有する。この構成により、電池ユニット１からの電力等を、コネクタ端子付ワイヤー６を介して外部に取り出すことが可能となる。

図１に示すように、電池ユニット１は、扁平形電池２上に、スペーサ３および回路部４が配置されている。

スペーサ３は、図１に示すように、扁平形電池２と回路部４の回路基板４１との間に配置される。スペーサ３は、扁平形電池２と回路基板４１との間に、回路基板４１の部品実装面上に回路部品４２を配置するスペースと、コネクタ端子付ワイヤー６のワイヤーの一端を回路基板４１の部品実装面に半田付けによって接続するためのスペースと、を形成する。

回路部４は、扁平形電池２及び回路部４の積層方向から見て、該扁平形電池２の外形と同等の形状及び大きさを有する。これにより、扁平形電池２と回路部４とをそれらの厚み方向にコンパクトに配置しつつ、電池ユニット１の大きさを扁平形電池２及び回路部４の積層方向から見て該扁平形電池２の外形と同等の大きさにすることができる。

以下で、図１から図１０を用いて、扁平形電池２及び回路部４等の詳しい構成について説明する。

（１．１：扁平形電池の構成）
扁平形電池２は、図３に示すように、有底円筒状の外装缶としての正極缶２１と、該正極缶２１の開口を覆う封口缶としての負極缶２２と、正極缶２１の外周側と負極缶２２の外周側との間に配置されるガスケット２３と、正極缶２１及び負極缶２２の間に形成される空間内に収納される電極体２４とを備える。したがって、扁平形電池２は、正極缶２１と負極缶２２とを合わせることによって、全体が扁平な円柱状となる。正極缶２１と負極缶２２との間に形成される空間内には、電極体２４以外に、非水電解液（図示省略）も封入されている。なお、本実施形態において、扁平形電池２は、充放電可能なリチウムイオン電池として構成されている。

正極缶２１は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。正極缶２１は、円形状の底部２１１（平面部）と、その外周に該底部２１１と連続して形成される円筒状の周壁部２１２とを備える。この周壁部２１２は、縦断面視（図３に図示した状態）で、底部２１１の外周端からほぼ垂直に延びるように設けられている。正極缶２１は、後述するように、負極缶２２との間にガスケット２３を挟んだ状態で、周壁部２１２の開口端側が内側に折り曲げられて、該負極缶２２に対してかしめられている。よって、正極缶２１の底部２１１により、扁平形電池２の底面が構成される。

負極缶２２も、正極缶２１と同様、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。負極缶２２は、正極缶２１の周壁部２１２よりも外形が小さい円筒状の周壁部２２２と、その一方の開口を塞ぐような円形状の平面部２２１と、を有する。よって、負極缶２２の平面部２２１により、扁平形電池２の上面が構成される。

負極缶２２の周壁部２２２も、正極缶２１と同様、縦断面視で、平面部２２１に対してほぼ垂直に延びるように設けられている。周壁部２２２には、平面部２２１側の基端部２２２ａに比べて径が段状に大きくなる拡径部２２２ｂが形成されている。すなわち、周壁部２２２には、基端部２２２ａと拡径部２２２ｂとの間に段部２２２ｃが形成されている。図３に示すように、この段部２２２ｃに対して、正極缶２１の周壁部２１２の開口端側が折り曲げられてかしめられている。すなわち、正極缶２１は、その周壁部２１２の開口端側が負極缶２２の段部２２２ｃに嵌合されている。

（１．２：回路部の構成）
図１に示すように、回路部４は、回路基板４１（基板）と、該回路基板４１上に実装される複数の回路部品４２とを備えている。

複数の回路部品４２は、回路基板４１の一面側にまとめて実装されている。回路部品４２としては、例えば、保護回路を構成する保護ＩＣや、充電回路を構成する充電ＩＣ、電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータなどがある。このＤＣ／ＤＣコンバータを電池ユニット１内に設けることで、扁平形電池２の定格電圧が、使用する電気機器の定格電圧と異なる場合であっても、該電気機器の定格電圧に合わせて電池ユニット１から電圧を出力することが可能となる。よって、様々な定格電圧の扁平形電池を用いて電池ユニット１を構成することが可能になる。なお、詳しくは説明しないが、回路部４は、扁平形電池２の残量検知のために、該扁平形電池２の残容量が少なくなった場合に出力電圧を変更するように構成されている。

図１、図２及び図６に示すように、回路基板４１は、平面視で、扁平形電池２の外形と同等の形状（円形）及び大きさを有するように形成されている。これにより、回路基板４１によって電池ユニット１が扁平形電池２の直径よりも大型化するのを防止できる。

回路基板４１は、図１に示すように、扁平形電池２の負極缶２２の下に、円弧状のスペーサ３を介して配置されている。具体的には、回路基板４１は、スペーサ３によって扁平形電池２の負極缶２２から所定の間隔を有するように配置された状態で、後述の電池側負極端子５１によって負極缶２２と接続されているとともに、後述の電池側正極端子５２によって正極缶２１に接続されている。このように、扁平形電池２において変形が生じにくい負極缶２２側に、スペーサ３を介して、回路基板４１を配置することで、該扁平形電池２が変形を生じた場合でも回路部４と扁平形電池２との電気的な接続を確保することが可能になる。

回路基板４１は、円弧状のスペーサ３の内側に回路部品４２が位置するように、該スペーサ３に対して重ね合わされる（図１参照）。これにより、回路部品４２が実装された回路基板４１を、扁平形電池２に対してコンパクトに配置することができる。また、上述のような構成にすることで、回路部品４２が電池ユニット１の外に露出しないため、ユーザー等が回路部品４２に触れるのを防止できる。

また、図１に示すように、回路基板４１に実装した状態で、積層方向の厚みがスペーサ３の厚みよりも小さい回路部品４２を用いることで、スペーサ３によって形成される、扁平形電池２と回路部４の部品実装面との間のスペース内に、保護回路等を構成することができる。なお、スペーサ３の構成については後述する。

図２及び図６に示すように、回路基板４１には、その外周部分に、略半円状の切り欠き部４１ａ，４１ｃが３箇所設けられている。これらの切り欠き部４１ａ，４１ｃは、回路基板４１の外周側に周方向に約１２０度の間隔で設けられている。各切り欠き部４１ａ，４１ｃには、図６に示すように、回路基板４１の側面に、例えば錫メッキによって基板側端子４３が形成されている。各切り欠き部４１ａに設けられた基板側端子４３は、特に図示しないが、回路基板４１上に実装された回路部品４２によって構成される回路（図示省略）に電気的に接続される。

上述のように、回路基板４１に、略半円状の切り欠き部４１ａ，４１ｃを設けることにより、該切り欠き部４１ａ上に形成された基板側端子４３と後述する扁平形電池２の電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２とを半田付けする際に、半田が行き渡りやすくなる。これにより、回路基板４１の基板側端子４３と扁平形電池２の電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２とを半田によってより確実に接続することができる。

本実施形態では、図２及び図６に示すように、３つの切り欠き部４１ａ，４１ｃのうち電池側正極端子５２が位置付けられる切り欠き部４１ｃは、他の切り欠き部４１ａに比べて回路基板４１の外周側に設けられている。具体的には、半円状の切り欠き部４１ｃは、その中心の回路基板径方向の位置が、他の切り欠き部４１ａの中心の位置よりも回路基板４１の外周側に位置するように設けられている。すなわち、図６に示すように、切り欠き部４１ｃは、回路基板４１の中心から最も回路基板４１の内側に位置する部分までの距離Ｘが、他の切り欠き部４１ａの距離Ｙに比べて大きくなるように、回路基板４１に設けられている。なお、切り欠き部４１ａ，４１ｃは、いずれも同じ半径を有する半円状に形成されている。

これにより、電池側正極端子５２の部分が他の部分に比べて回路基板４１の外周側に位置付けられるので、電池ユニット１に突出部分を１箇所設けることができる。その結果、電池ユニット１の周方向の位置決めが容易となる。

図２に示すように、回路基板４１は、コネクタ端子付ワイヤー６のワイヤー６１の一端が接続される端子が設けられたワイヤー接続用ランド領域４４（接続端子領域）と、複数の回路部品が配置される部品実装領域４５とを有する。部品実装領域４５は、平面視で、スペーサ３によって囲まれる領域内に形成される。ワイヤー接続用ランド領域４４は、平面視で、スペーサ３の後述する切り欠き部３１ｄ内に位置する領域内に形成される。

ワイヤー接続用ランド領域４４は、コネクタ端子付ワイヤー６のワイヤー６１の一端を電気的に接続するための領域である。例えば、図２に示すように、ワイヤー接続用ランド領域４４には、半田付け用のランドが複数（図２の場合は、４つ）設けられている。なお、以下では、説明の便宜のため、コネクタ端子付ワイヤー６の端子数を４つとし、ワイヤー６１が４線（４つの導線）からなるものとして説明する。

ワイヤー接続用ランド領域４４に設けられた４つの半田付け用ランドは、例えば、ＧＮＤ端子用ランド４７ａ、出力端子用ランド４７ｂ、充電端子用ランド４７ｃ、及び、充電表示信号端子用ランド４７ｄである。

ワイヤー接続用ランド領域４４に設けられた４つの半田付け用ランド４７ａ〜４７ｄのそれぞれには、ワイヤー６１の各線が、半田付け等により接続される。これにより、ＧＮＤ端子４７ａ、出力端子４７ｂ、充電端子４７ｃ、及び、充電表示信号端子４７ｄを、コネクタ端子付ワイヤー６を介して、電池ユニット１の外部に引き出すことができる。

なお、上記では、ワイヤー接続用ランド領域４４に、半田付け用ランドを複数設ける場合について説明したが、これに限定されることはない。例えば、ワイヤー接続用ランド領域４４に、複数端子コネクタ（上記の場合では、４端子コネクタ）を配置して、コネクタ端子付ワイヤー６の電池ユニット１に接続する側にコネクタ端子を設け、そして、ワイヤー接続用ランド領域４４の複数端子コネクタと、コネクタ端子付ワイヤー６のコネクタ端子とを接続してもよい。この構成によっても、ＧＮＤ端子４７ａ、出力端子４７ｂ、充電端子４７ｃ、及び、充電表示信号端子４７ｄを、コネクタ端子付ワイヤー６を介して、電池ユニット１の外部に引き出すことができる。

部品実装領域４５は、図２および図８に示すように、複数の回路部品を配置するための領域である。上述の通り、回路部品４２は、扁平形電池２および回路基板４１の積層方向における厚みがスペーサ３の厚み以下であるため、該回路部品４２を部品実装領域４５に配置した状態でスペーサ３から突出しない。すなわち、当該回路部品４２を、扁平形電池２と回路部４の部品実装面との間にスペーサ３によって形成されるスペース内に収納することができる。

ここで、回路基板４１上に回路部品４２によって構成される回路（図示省略）とワイヤー接続用ランド領域４４に配置された各種端子とは電気的に接続されている。また、基板側端子４３と回路基板４１上の前記回路とは、電気的に接続されている。これにより、ワイヤー接続用ランド領域４４に設けられた各種端子と基板側端子４３とは、電気的に接続される。後述するように、基板側端子４３に扁平形電池２の電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２を接続することにより、扁平形電池２とワイヤー接続用ランド領域４４に設けられた各種端子とを電気的に接続することができる。ワイヤー接続用ランド領域４４に配置された各種端子は、上記で説明した構成により、コネクタ端子付ワイヤー６を介して、電池ユニット１の外部に引き出される。

したがって、コネクタ端子付ワイヤー６を介して、扁平形電池２と外部機器とを接続することができる。その結果、当該外部機器により、コネクタ端子付ワイヤー６を介して、例えば、扁平形電池２の充放電を行うことが可能になる。

回路基板４１には、図２に示すように、外周側で且つ周方向２箇所に、円形状の穴部４１ｂが設けられている。これらの穴部４１ｂは、回路基板４１に周方向に１８０度の間隔で設けられている。各穴部４１ｂは、回路基板４１を貫通していて、後述するスペーサ３の突起部３２が挿入可能な大きさに形成されている。なお、穴部４１ｂは、回路基板４１を貫通していなくてもよい。その場合には、穴部４１ｂは、回路基板４１に、回路部品４２が実装された面で開口するように形成される。

（１．３：電池側端子の構成）
図４は、扁平形電池２、スペーサ３、電池側負極端子５１および電池側正極端子５２を、スペーサ３側から見た斜視図である。つまり、図１と図４とでは、上下関係が逆である。

図１及び図４に示すように、扁平形電池２の負極缶２２の平面部２２１側には、電池側負極端子５１が設けられている。この電池側負極端子５１は、図４に示すように、導電性の金属材料からなる長方形状の板部材を、長手方向中央部分が厚み方向に膨出するように折り曲げることにより形成される。すなわち、電池側負極端子５１は、扁平形電池２の負極缶２２の平面部２２１に接続される電池接続部５１ａと、該電池接続部５１ａの長手方向両側に位置する基板接続部５１ｂとが一体形成された部材であり、該電池接続部５１ａが基板接続部５１ｂに対して前記部材の厚み方向に膨出している。この電池接続部５１ａが基板接続部５１ｂに対して膨出する高さは、扁平形電池２にスペーサ３を重ねた状態で該扁平形電池２に取り付けられた電池側負極端子５１の基板接続部５１ｂが該スペーサ３上に位置するような高さである。より詳しくは、電池接続部５１ａが基板接続部５１ｂに対して膨出する高さは、スペーサ３に設けられた後述する溝部３１ａの部分における該スペーサ３の厚みと同等である。

電池接続部５１ａは、扁平形電池２の負極缶２２の平面部２２１に溶接によって固定されている。詳しくは、電池接続部５１ａは、図４に示すように、電池側負極端子５１の基板接続部５１ｂがスペーサ３上に載置されるように、電池側負極端子５１の膨出側の面が負極缶２２の平面部２２１に溶接固定される。これにより、電池側負極端子５１を扁平形電池２に固定できる。しかも、電池側負極端子５１には、電池接続部５１ａによって、基板接続部５１ｂよりも凹んだ窪みが形成されるため、回路基板４１に実装される回路部品４２を該窪み内に配置することができる。したがって、より多くの回路部品４２を回路基板４１と扁平形電池２との間にコンパクトに配置することができる。

なお、電池接続部５１ａは、基板接続部５１ｂをスペーサ３に設けられた後述の溝部３１ａ内に配置した状態で、該スペーサ３の内周に接触しないような長さを有する。上述のように電池接続部５１ａと回路基板４１との間にも回路部品４２が位置付けられることを考慮すると、電池接続部５１ａは、スペーサ３の内周に接触しない範囲で、できるだけ長いほうが好ましい。

基板接続部５１ｂは、回路基板４１と半田によって固定される。詳しくは、基板接続部５１ｂと、回路基板４１の切り欠き部４１ａ内に設けられた基板側端子４３とを、図６に示すように位置付けた状態で、基板接続部５１ｂは、該基板側端子４３と半田付けされる。これにより、基板接続部５１ｂは、回路基板４１の側面と接続される。基板接続部５１ｂにおける電池側負極端子５１の長手方向両端部分の表面には、錫メッキが施されている（図５における網状のハッチング部分）。これにより、基板接続部５１ｂと基板側端子４３とを半田によってより確実に接続することができる。

基板接続部５１ｂは、スペーサ３の外周側に位置する端部が、該スペーサ３の外周に沿うように、電池側負極端子５１の長手方向に対して斜めに形成されている。すなわち、基板接続部５１ｂは、平面視で台形状に形成されている。これにより、基板接続部５１ｂを電池１の外方に突出させることなく基板接続部５１ｂを平面視で長方形状に形成した場合に比べて、回路基板４１の切り欠き部４１ａ内に露出する基板接続部５１ｂの面積を増大させることができる。したがって、電池ユニット１の大型化を防止しつつ、基板接続部５１ｂと基板側端子４３とを、半田によって、より確実に接続することができる。

図１及び図４に示すように、扁平形電池２及びスペーサ３を厚み方向に挟み込むように電池側正極端子５２が設けられている。この電池側正極端子５２は、導電性の金属材料からなる板部材によって構成されていて、その一方の端部が扁平形電池２の正極缶２１の底部２１１に溶接によって固定される一方、他方の端部はスペーサ３の回路部４側の面上に位置付けられる。

具体的には、図１及び図４に示すように、電池側正極端子５２は、正極缶２１の底部２１１に接続される電池接続部５２ａと、スペーサ３上で回路基板４１に接続される基板接続部５２ｂと、電池接続部５２ａと基板接続部５２ｂとを繋ぐ連結部５２ｃとを有する。電池接続部５２ａ及び基板接続部５２ｂは、連結部５２ｃに対して同じ方向に折り曲げられている。これにより、電池側正極端子５２を、扁平形電池２及びスペーサ３を厚み方向に挟み込むように配置することができる。

基板接続部５２ｂは、回路基板４１と半田によって固定される。詳しくは、基板接続部５２ｂと、回路基板４１の切り欠き部４１ａ内に設けられた基板側端子４３とを、図６に示すように位置付けた状態で、基板接続部５２ｂは、該基板側端子４３と半田付けされる。これにより、基板接続部５２ｂは、回路基板４１の側面と接続される。

なお、基板接続部５２ｂは、スペーサ３と重なる部分に、錫メッキが施されている（図５における網状のハッチング部分）。これにより、基板接続部５２ｂと回路基板４１の基板側端子４３とを半田によってより確実に接続することができる。

電池側正極端子５２は、連結部５２ｃが扁平形電池２の側面から離間するように、該扁平形電池２に取り付けられている。すなわち、電池側正極端子５２は、連結部５２ｃがスペーサ３に設けられた後述の突出部３１ｃに接触した状態で、扁平形電池２に取り付けられている。以上の構成により、電池側正極端子５２は、扁平形電池２の径方向外方に突出している。後述するように、電池側正極端子５２は、電池ユニット１の周方向の位置決めを行うための突出部分として機能する。

以上の構成では、回路基板４１の外周側に複数の切り欠き部４１ａ，４１ｃを設けるとともに、該切り欠き部４１ａ，４１ｃ内に形成された基板側端子４３と扁平形電池２の電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２とをそれぞれ電気的に接続する。これにより、回路基板４１の側面で、該回路基板４１上に形成された回路と扁平形電池２の電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２とを電気的に接続できる。このため、回路基板を端子の先端部分が挿通した状態で半田付けする構成に比べて、電池ユニット１の厚みを小さくすることができる。すなわち、上述の構成では、回路基板から端子の先端部分が突出したり半田によって厚みが厚くなったりすることがないため、電池ユニット１の厚みをより小さくすることができる。

また、上述のように、扁平形電池２にそれぞれ接続された電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２の３つの基板接続部５１ｂ，５２ｂによって、回路基板４１と扁平形電池２とが接続される。これにより、該回路基板４１を安定して固定することができる。

（１．４：スペーサ）
スペーサ３は、例えばポリカーボネートなどの樹脂材料からなる部材であり、図２、図４、図５、図７および図８に示すように、略円弧状に形成されている。すなわち、スペーサ３は、平面視で、リング形状から一部を切り欠いたような形状（Ｃ字形状）を有する。スペーサ３は、回路基板４１上に配置された状態で部品実装領域４５を囲むような大きさを有する。また、スペーサ３に設けられた切り欠き部３１ｄは、回路基板４１上に配置された状態でワイヤー接続用ランド領域４４よりも大きい。これにより、スペーサ３を回路基板４１上に配置した状態で、ワイヤー接続用ランド領域４４を露出させることができる。切り欠き部３１ｄは、後述する突出部３１ｃと対抗する位置に形成されている。

このような形状を有するスペーサ３を、扁平形電池２と回路部４との間に配置することで、スペーサ３の内側に、回路部品４２を実装するためのスペースを確保しつつ、切り欠き部３１ｄ内に、端子を半田付けするスペースあるいはコネクタを配置するスペースを確保することができる。

スペーサ３は、扁平形電池２の負極缶２２に接着剤によって接着固定される。すなわち、特に図示しないが、スペーサ３と扁平形電池２の正極缶２１との隙間は接着剤によって埋められる。スペーサ３の負極缶２２と接着される側の反対側には、該スペーサ３内に回路部品４２が位置付けられるように、回路基板４１が配置される。これにより、スペーサ３は、扁平形電池２と回路基板４１との間に位置する。

スペーサ３は、回路部品４２が扁平形電池２と接触しない所定の間隔が形成されるような厚みを有している（図１参照）。これにより、扁平形電池２の負極缶２２側に回路部品４２を配置するためのスペースを形成しつつ、該扁平形電池２が変形を生じても回路部品４２が該扁平形電池２に接触して損傷を受けるのを防止できる。

スペーサ３には、図２、図４、図５、図７および図８に示すように、厚み方向の一方の端面に、電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２をそれぞれ配置可能な溝部３１ａ、３１ｂが設けられている。具体的には、スペーサ３において、回路基板４１が配置される側の面に、周方向３箇所に溝部３１ａ,３１ｂが設けられている。

溝部３１ａは、平面視でスペーサ３を横断するように、電池側負極端子５１の基板接続部５１ｂに対応してスペーサ３の周方向２箇所に設けられている。すなわち、２つの溝部３１ａは、スペーサ３上の対向する位置に、同じ方向に向かって延びるように設けられている。溝部３１ａ内には、電池側負極端子５１の基板接続部５１ｂがそれぞれ位置付けられる。溝部３１ａは、その深さが電池側負極端子５１の基板接続部５１ｂの厚みよりも大きい。これにより、溝部３１ａ内に電池側負極端子５１の基板接続部５１ｂを配置した状態で、該基板接続部５１ｂがスペーサ３における回路基板４１側の端面から突出するのを防止できる。

溝部３１ｂは、電池側正極端子５２の基板接続部５２ｂに対応してスペーサ３の周方向１箇所に設けられている。溝部３１ｂは、溝部３１ａとともにスペーサ３に平面視でＴ字を形成する位置に設けられている。溝部３１ｂ内に、電池側正極端子５２の基板接続部５２ｂが位置付けられる。溝部３１ｂは、その深さが電池側正極端子５２の基板接続部５２ｂの厚みよりも大きい。これにより、溝部３１ｂ内に電池側正極端子５２の基板接続部５２ｂを配置した状態で、該基板接続部５２ｂがスペーサ３における回路基板４１側の端面から突出するのを防止できる。

図４及び図７に示すように、スペーサ３において溝部３１ｂが設けられている部分には、該スペーサ３の径方向外方に向かって突出する突出部３１ｃが設けられている。この突出部３１ｃは、平面視で長方形状に形成されているとともに、先端部分に向かって肉厚が小さくなるように、回路基板４１側の面がテーパ状に形成されている。すなわち、突出部３１ｃは、スペーサ３の径方向内方に向かって厚みが大きくなるように、回路基板４１側にテーパ面を有する。

このようにスペーサ３に突出部３１ｃを設けることにより、溝部３１ｂ内に配置される電池側正極端子５２を、スペーサ３の外周よりも該スペーサ３の径方向外方に位置付けることが可能になる。すなわち、溝部３１ｂ内に基板接続部５２ｂが配置される電池側正極端子５２は、連結部５２ｃが突出部３１ｃの先端部分に接触するため、スペーサ３の径方向外方に突出する。これにより、電池ユニット１において、周方向１箇所に突出部分を設けることができる。よって、電池ユニット１を装着する機器側に、該電池ユニット１の突出部分に対応する窪みが形成されている場合に、該機器に対して電池ユニット１を周方向に位置決めした状態で装着することができる。

しかも、突出部３１ｃには、回路基板４１側の面に、先端部分に向かって肉厚が小さくなるようなテーパが形成されているため、溝部３１ｂ内に電池側正極端子５２の基板接続部５２ｂを容易に配置することができる。すなわち、既述のとおり、電池側正極端子５２は、略Ｃ字状に形成されているため、突出部３１ｃにテーパを設けることにより、該電池側正極端子５２の基板接続部５２ｂを突出部３１ｃ上で移動させる際に、該電池側正極端子５２の電池接続部５２ａと基板接続部５２ｂとの間を容易に広げることができる。これにより、電池側正極端子５２の基板接続部５２ｂを溝部３１ｂ内に容易に位置付けて、該電池側正極端子５２によって扁平形電池２及びスペーサ３を厚み方向に挟み込むことができる。

本実施形態では、突出部３１ｃにテーパを形成したが、この限りではなく、突出部３１ｃを設けずに溝部３１ｂのスペーサ３外周側の溝底面をテーパ状に形成してもよい。

スペーサ３には、溝部３１ａ，３１ｂが設けられている面、すなわち回路基板４１側の面に、周方向２箇所に、位置合わせ用の突起部３２が設けられている。各突起部３２は、回路基板４１に設けられた円形状の穴部４１ｂ内に挿入可能なように円柱状に形成されている。これにより、スペーサ３上に回路基板４１を配置する際に、該スペーサ３に対して回路基板４１を位置決めすることができる。

２つの突起部３２は、平面視でスペーサ３の中央部分を挟んで互いに反対側に設けられている。すなわち、２つの突起部３２は、スペーサ３上に周方向に１８０度の間隔で設けられている。これにより、２つの突起部３２を回路基板４１の穴部４１ｂ内に挿入することで、回路基板４１をスペーサ３に対してより確実に位置決めすることができる。なお、図４、図５及び図７の例では、２つの突起部３２は、溝部３１ａに並んで形成されている。２つの突起部３２の配置は、上述の配置に限らず、どのような配置であってもよい。

なお、突起部３２は、スペーサ３に１つ設けてもよいし、３つ以上設けてもよい。スペーサ３に突起部３２を一つ設ける場合、該突起部３２の形状は円柱状よりも角柱状の方が好ましい。突起部が円柱状の場合には、スペーサ３に対して回路基板４１が回転するが、突起部が角柱状の場合にはスペーサ３に対して回路基板４１が回転しないため、スペーサ３に対して回路基板４１を容易に位置決めすることができる。

＜２：電池ユニットの製造方法＞
次に、上述のような構成を有する電池ユニット１の製造方法について、図９及び図１０を用いて説明する。

まず、図９に示すように、切り欠き部４１ａ及び基板側端子４３が設けられた回路基板４１の一面側に、複数の回路部品４２を実装して回路部４を形成する。回路基板４１に回路部品４２を実装する方法は従来と同様なので、詳しい説明を省略する。

また、回路基板４１のワイヤー接続用ランド領域４４に設けられた４つの半田付け用ランドに対して、ワイヤー６１の４線（４つの導線）を、それぞれ、半田４６により半田付けを行う。

なお、ワイヤー６１において電池ユニット１に接続される端子がコネクタ端子の場合には、回路基板４１のワイヤー接続用ランド領域４４に、４端子用のコネクタを設ければよい。

一方、図１０に示すように、扁平形電池２の下に弾性接着剤によってスペーサ３を接着固定するとともに、該扁平形電池２に対して電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２を溶接によって固定する。このとき、電池側負極端子５１は、スペーサ３の溝部３１ａ内に基板接続部５１ｂが位置付けられるように配置される。また、電池側正極端子５２は、スペーサ３の溝部３１ｂ内に基板接続部５２ｂが位置付けられるとともに、連結部５２ｃがスペーサ３の突出部３１ｃの先端部分に接触するように、配置される。

その後、図６に示すように、スペーサ３、電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２が取り付けられた扁平形電池２に対して、回路部４の回路基板４１を配置する。このとき、回路基板４１は、スペーサ３の内側に、回路基板４１に実装された回路部品４２が位置付けられるように、スペーサ３に対して組み立てられる。また、回路基板４１は、スペーサ３に設けられた突起部３２が回路基板４１に設けられた穴部４１ｂ内に挿入されるように、スペーサ３に対して取り付けられる。そして、回路基板４１の切り欠き部４１ａに設けられた基板側端子４３と電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２とをそれぞれ、半田によって接続する。

以上により、電池ユニット１を製造することができる。

≪実施形態の効果≫
本実施形態の電池ユニット１は、扁平形電池２、スペーサ３、および、回路部４を備える。スペーサ３は、平面視で、リング形状から円弧の一部を切り取ったような形状（Ｃ字形状）を有する。また、スペーサ３は、部品実装領域４５を囲むような大きさを有する。さらに、スペーサ３の切り欠き部３１ｄは、ワイヤー接続用ランド領域４４に対応して形成され、ワイヤー接続用ランド領域４４よりも大きな面積を有する。

したがって、スペーサ３を、扁平形電池２と回路部４との間に配置することで、回路基板４１上、かつ、スペーサ３の内側に、回路部品４２を実装するスペースを確保しつつ、回路基板４１に、ワイヤー６１を接続するスペースを確保することができる。そして、回路基板４１のワイヤー接続用ランド領域４４に設けられた端子に、コネクタ端子付ワイヤー６のワイヤー６１の一端に設けられた接続端子を接続することで、回路基板４１の所定の端子を、電池ユニット１の外部に引き出すことができる。

つまり、本実施形態によれば、扁平形電池２と回路部４（保護回路等を含む。）とを含む略円柱状の電池ユニット１のコンパクト化を図りつつ、回路部４の保護回路等を外部機器に確実に接続することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、スペーサ３に突出部３１ｃを設けて、該突出部３１ｃに電池側正極端子５２を接触させている。しかしながら、スペーサ３に突出部３１ｃを設けなくてもよい。この場合には、電池側正極端子５２を、扁平形電池２の径方向外方に突出するように配置すればよい。また、電池側正極端子５２を扁平形電池２の側面から離間して配置するのではなく、電池側正極端子５２の厚みを大きくして該電池側正極端子５２を扁平形電池２の径方向外方に突出させてもよい。

前記実施形態では、スペーサ３に溝部３１ａ，３１ｂを設けて、該溝部３１ａ，３１ｂ内に電池側負極端子５１及び電池側正極端子５２をそれぞれ配置している。しかしながら、スペーサ３に溝部を設けなくてもよい。この場合には、スペーサ３において、電池側正極端子５２が位置付けられる部分に、突出部３１ｃを設ければよい。

前記実施形態では、回路基板４１に設けた切り欠き部４１ａ，４１ｃのうち、電池側正極端子５２が位置付けられる切り欠き部４１ｃを、他の切り欠き部４１ａに比べて、回路基板４１の径方向外方側に設けている。しかしながら、切り欠き部４１ａ，４１ｂを、回路基板４１の径方向の同じ位置に設けてもよい。

前記実施形態では、回路基板４１の切り欠き部４１ａの形状を略半円状にしているが、円の一部または全部を構成する形状であってもよいし、矩形状など、円以外の形状であってもよい。

前記実施形態では、回路基板４１は扁平形電池２の外形と同等の形状及び大きさを有するが、この限りではなく、回路基板４１は、扁平形電池２よりも小さくても良いし、大きくても良い。

前記実施形態では、電池ユニット１の電池側負極端子５１や電池側正極端子５２が絶縁物で被覆されていない場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、電池ユニット１の電池側負極端子５１や電池側正極端子５２等を、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）など、熱によって収縮する樹脂材料からなるフィルム状のチューブで覆うようにしてよい。また、電池ユニット１の電池側負極端子５１や電池側正極端子５２を、樹脂材料等を用いてコーティングするようにしてもよい。また、回路部４及び扁平形電池２の積層体の側面をチューブで覆うようにしてもよい。さらに、前記積層体の側面を樹脂材料によってコーティングしてもよい。

前記実施形態では、回路部４の回路部品４２と扁平形電池２との間に所定の間隔を設けているが、この限りではなく、間隔を設けないようにしてもよい。また、回路部４を、扁平形電池２の封口缶である負極缶２２側ではなく、外装缶である正極缶２１側に配置してもよい。さらに、回路部４の回路部品４２を、回路基板４１における扁平形電池２側とは反対側の面に実装してもよい。

前記実施形態では、外装缶を正極缶２１とし、封口缶を負極缶２２としているが、この限りではなく、外装缶を負極缶とし、封口缶を正極缶としてもよい。この場合には、電池側負極端子５１を電池側正極端子とし、電池側正極端子５２を電池側負極端子とすればよい。

前記実施形態では、扁平形電池２をリチウムイオン電池として構成している。しかしながら、扁平形電池２は、充電可能な２次電池であれば、リチウムイオン電池以外の電池であってもよい。また、扁平形電池２は、１次電池であってもよい。扁平形電池２が１次電池の場合には、回路部として例えばキャパシタなどが実装される。

前記実施形態では、図１、図２等に示したコネクタ端子付ワイヤー６を用いる場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、コネクタ端子付ワイヤー６は、別々の線材からなるワイヤー群であってもよい。また、コネクタ端子付ワイヤー６は、ワイヤー接続用ランド領域４４からコネクタ端子６２に各線を平行に設置したケーブル（例えば、フレキシブル平行線材やフラットケーブル）により接続されるものであってもよいし、また、より線（ツイスト線）等により接続されるものであってもよい。

また、前記実施形態では、ワイヤー接続用ランド領域４４のランド数（端子数）およびコネクタ端子付ワイヤー６の端子数が４つである場合について説明したが、これに限定されることはなく、ワイヤー接続用ランド領域４４のランド数（端子数）およびコネクタ端子付ワイヤー６の端子数は他の数であってもよい。

また、前記実施形態において、上下関係は、一例であり、電池ユニット１の上下は逆であってもよい。

また、上記実施形態における扁平形電池の製造方法の実行順序は、必ずしも、上記実施形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。

本発明による電池ユニットは、回路が形成された基板と小型機器の電源として使用される扁平形電池とを備えた構成に利用可能である。

１：電池ユニット、２：扁平形電池、２１：正極缶（外装缶）、２１１：底部（平面部）、２２：負極缶（封口缶）、２２１：平面部、３：スペーサ、３１ｄ：切り欠き部、３２：突起部、４：回路部、４１：回路基板（基板）、４１ａ，４１ｃ：切り欠き部、４１ｂ：穴部、４３：基板側端子、４４：ワイヤー接続用ランド領域、４５：部品実装領域、５１：電池側負極端子、５２：電池側正極端子、６：コネクタ端子付ワイヤー、６１：ワイヤー、６２：コネクタ端子

Claims (4)

1. 有底筒状の外装缶と該外装缶の開口側を覆う有底筒状の封口缶とを有する扁平形電池と、
   前記扁平形電池の上面及び底面のうち一方の面に対して固定される基板と、
   前記扁平形電池と前記基板との間に位置するスペーサと、
   を備え、
   前記基板は、扁平形電池側の面に、回路部品が実装される部品実装領域と、平面視で前記部品実装領域よりも前記基板の外周側に位置する接続端子領域とを有し、
   前記スペーサは、前記部品実装領域を囲むように形成されるとともに、前記接続端子領域が露出するように前記接続端子領域よりも大きい切り欠き部を有し、
   前記接続端子領域には、前記扁平形電池および前記回路部品を、外部機器に対して電気的に接続するための接続線が接続されている、
   電池ユニット。
2. 前記接続線は、前記基板における扁平形電池側の面に接続されている、
   請求項１に記載の電池ユニット。
3. 前記外装缶および前記封口缶は、それぞれ、有底円筒状であり、
   前記扁平形電池は、前記外装缶の側壁の開口部側が前記封口缶の側壁の外周上に位置するように該外装缶と該封口缶とを組み合わせることによって形成される円柱状である、
   請求項１又は２に記載の電池ユニット。
4. 前記基板は、平面視で前記扁平形電池と同等の外径を有する略円形状である、
   請求項３に記載の電池ユニット。

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