JP6978920B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電池の保持構造に関し、特に回路基板に電池を実装する電池モジュールの構造に関する。

電子機器では、多層回路基板の表面に、コイン形あるいはボタン形と呼ばれる扁平電池を実装した電池モジュールが用いられることが多い。多くは、多層回路基板の表面に形成される実装面に、その他の電子部品と共に電池を実装して、所定の回路を構成している。

このような電池モジュールでは、低背化やケース収納性が求められるため、電池の正負電極のそれぞれに接続する電極板を用いて、多層回路基板の表面に電池を直接実装することがある。

上記の電池モジュールの実装手順では、まず、回路基板の厚み方向に貫通する電池室を形成し、電池室の周縁部に更に貫通孔を形成する。そして、電池の正負電極のそれぞれに接続する電極板を、電池室に収容された電池を挟んで、回路基板の貫通孔に固定することにより、電池を回路基板に保持する。このような実装技術が、例えば特許文献１に開示されている。

一方、上記の実装技術では、正負電極それぞれに接続する電極板そのものを、直接回路基板に固定して電池を保持するため、電池の重量を正負電極それぞれに接続する電極板及び回路基板で支持する必要があった。

特開２００７−２４２６２９号公報

しかしながら、電池モジュールの低背化やケース収納性の向上を図るためには、上記のような実装技術と並行して、回路基板の薄膜化及び省面積化も推進されており、回路基板の機械的な強度が低下する傾向がある。このような、薄膜化及び省面積化が進んだ回路基板においては、電池の重量を電極板及び回路基板で十分に支えられず、電極板の破損や電池の脱落により、電池モジュールが通電機能を喪失する問題が顕在化してきた。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回路基板に電源を供給する電池が、電極板の破損や電池の脱落による不具合を回避しながら多層回路基板上に実装された、耐衝撃性に優れる電池モジュールを提供することにある。

本発明の第１の態様である電池モジュールは、平板部及び平板部から突出する台座部を含む筐体と、台座部が挿通される貫通孔が厚み方向に形成された回路基板と、台座部に設置保持された電池と、を備える。

本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様において、回路基板の貫通孔に挿通される筐体の台座部は、貫通孔を貫通して、回路基板の表面よりも突出する。

本発明の第３の態様によれば、上記第１の態様又は第２の態様において、回路基板の貫通孔の開口寸法は、電池の外形寸法よりも小さい。

本発明の第４の態様によれば、上記第１の態様乃至第３の態様のいずれか一つにおいて、電池は、筐体の台座部に、接着材料により固定される。

本発明の第５の態様によれば、上記第１の態様において、回路基板の貫通孔の開口寸法は、電池の外形寸法よりも大きい。

本発明の第６の態様によれば、上記第５の態様において、筐体の台座部に設置保持された電池の一部が、回路基板の貫通孔内に配置される。

本発明によれば、回路基板に電源を供給する電池が、電極板の破損や電池の脱落による不具合を回避しながら回路基板上に実装された、耐衝撃性に優れる電池モジュールを提供することができる。

本発明の実施例に係る電池モジュールの外観を示す斜視図。 図１に示す電池モジュールを筐体と多層回路基板と電池とに分解した斜視図。 図１中の線分Ａ−Ａ´に沿う電池モジュールの断面図。 図１中の線分Ｂ−Ｂ´に沿う電池モジュールの断面図 本発明の変形例に係る電池モジュールの外観を示す斜視図。 図５に示す電池モジュールを筐体と多層回路基板と電池とに分解した斜視図。 図５中の線分Ｃ−Ｃ´に沿う電池モジュールの断面図。 図５中の線分Ｄ−Ｄ´に沿う電池モジュールの断面図

＜実施例＞
以下、本発明の実施例について図１から図４を参照して説明する。図１は電池モジュールの全体の外観を示し、図２はその電池モジュールの主要部分を分解した図を示し、図３はその電池モジュールの断面（図１中のＡ−Ａ´矢視）を示し、図４は多層回路基板の断面(図２中のＢ−Ｂ´矢視)を示している。

電池モジュール１は、図１乃至図４からわかるように筐体２、多層回路基板１０、電池２０、及び蓋部３０により構成される。多層回路基板１０は、導電層が１層である単層の回路基板であってもよい。

筐体２は平板部３を含み、当該平板部３から上方に突出する台座部４を含み、台座部４の上部は、概ね平坦面である上表面５となっている。多層回路基板１０の表面側には電池モジュールを形成するための複数の電子部品１６が配置され、筐体２の台座部４が挿通される貫通孔１１が厚み方向に貫通して形成されている。この貫通孔１１の周縁部の多層回路基板１０の表面には、表面から厚み方向に少し窪ませたパッド収容部１７が設けられ、パッド収容部１７内にはパッド部１８ａ、１８ｂ（図４では省略）が設けられている。

電池２０には、正負の電極それぞれに電極板２２ａ、２２ｂが取り付けられている。電極板２２ａは電池２０の一表面に設けられた正負電極のうちの一方の電極に接続され、電池２０の側方に突出するまで延伸する。更に、側方に突出した部分で屈曲して電池２０の一表面の反対側の他表面に向かって延伸し、電池２０の他表面と概ね同一平面上で電池２０の側方外向きに再度屈曲してパッド部１８ａへの接続部を形成する。

一方、電極板２２ｂは電池２０の他表面に設けられた他方の電極に接続され、電池２０の側方に突出するまで延伸し、パッド部１８ｂへの接続部を形成する。ここで、電極板２２ａのパッド部１８ａへの接続部及び電極板２２ｂのパッド部１８ｂへの接続部は、同一平面上で接続可能な位置に形成されている。

また、これら、多層回路基板１０及び電池２０を覆うように、筐体２上に蓋部３０を設置されている。すなわち、筐体２及び蓋部３０が協働して電池２０を収容する空間を形成し、密閉された当該空間内に電池２０が配置されている。

図２に示すように、多層回路基板１０は、その貫通孔１１に筐体２の台座部４を挿通させた状態で、多層回路基板１０の、複数の電子部品１６が配置された表面とは反対側の裏面が、筐体２の平板部３上に固定されて設置される。このとき、図３及び図４に示すとおり、台座部４の厚みは多層回路基板１０の厚みよりも大きいため、台座部４は多層回路基板１０の貫通孔１1を貫通し、台座部４は多層回路基板１０の表面から更に上方に突出している。

そして、台座部４が多層回路基板１０の表面から更に上方に突出した状態において、電池２０が台座部４の上表面５に設置保持される。電池２０が接着剤等の接着材料で上表面５に固定されるとなおよい。また、上表面５が多層回路基板１０の表面から上方に突出していることから、台座部４の上表面５の外形寸法を電池２０の外形寸法より小さくしても、電池２０が多層回路基板１０に直接接触しないように設置することができる。

すなわち、台座部４の上表面５の面積は、電池２０を上表面５に固定して、その重量を支えることができれば十分なので、台座部４を挿通する貫通孔１１の開口の大きさをできるだけ小さくすることができる。これにより、多層回路基板１０の面積の縮小を図ることが可能となり、且つ多層回路基板１０の機械的強度の向上にも寄与する。

また、電池２０を多層回路基板１０に接続する電極板２２ａ、２２ｂの接続部の形状は、同一平面上で接続可能に形成されている。従って、電極板２２ａ、２２ｂが多層回路基板１０の表面のパッド部１８ａ、１８ｂにそれぞれ接触するように、電池２０を台座部４の上表面５に設置することができる。

このように、電池２０は、筐体２の台座部４に接着して固定されているので、その重量はすべて筐体２のよって支えられており、電池が脱落することはない。また、電池２０の重量に起因する応力が、多層回路基板１０や電極板２２ａ、２２ｂに加わることもない。これにより多層回路基板１０及び電極板２２ａ、２２ｂの破損が抑制される。

加えて、多層回路基板１０は筐体２の平板部３上に固定して設置しておけば、たとえ薄膜化されて機械的な強度が低下した多層回路基板１０であっても、その形状が変形することはないから、多層回路基板１０から電極板２２ａ、２２ｂに応力が加わることはない。従って、電極板２２ａ、２２ｂは電極板自体の重量を支える強度があれば、電池モジュール１への外部からの衝撃等によって電極板２２ａ、２２ｂ自身が破損して電気的な導通を損なうことはない。

以上の通り、本発明は、多層回路基板１０上に実装されて電源を供給する電池２０の、電極板２２ａ、２２ｂの破損や電池２０の脱落を防止する。これにより、モジュール外部からの衝撃による電源供給機能の喪失を回避可能な耐衝撃性に優れる電池モジュール１を提供するという特有の効果を奏することができる。

＜変形例＞
上記本発明の実施例では、多層回路基板１０の貫通孔１１が電池２０よりも小さく、筐体２の台座部４の厚みが、多層回路基板１０の厚みよりも厚く、台座部４が多層回路基板１０の表面よりも上方に突出する構造である。しかしながら、電池モジュール１を構成する多層回路基板１０の厚みや電池２０の外形には様々な仕様がある。

本発明の変形例について図５から図８に示した。図５は電池モジュールの全体の外観を示し、図６はその電池モジュールの主要部分を分解した図を示し、図７はその電池モジュールの断面（図５中のＣ−Ｃ´矢視）を示し、図８は多層回路基板の断面(図５中のＤ−Ｄ´矢視)を示している。上述の実施例と同一の部分の説明は省略する。

図５に示すように、多層回路基板１０には、その厚み方向に貫通する貫通孔１１１が設置されている。そして、この貫通孔１１の周縁部の多層回路基板１０の裏面には、裏面から厚み方向に少し窪ませたパッド収容部１１７が設けられ、パッド収容部１１７内にはパッド部１１８ａ、１１８ｂが設けられている。

ここで、多層回路基板１０は、その貫通孔１１１に筐体２の台座部４を挿通可能な位置に、筐体２の平板部３上にスペーサー１２により固定して設置される。このとき、図７及び図８に示すとおり、多層回路基板１０と、筐体２の平板部３との間には空間が形成され、台座部４の上表面５は多層回路基板１０の表面から窪んだ位置にある。

そして、台座部４が多層回路基板１０の表面から窪んだ状態において、電池２０が台座部４の上表面５に設置される。電池２０が接着剤等の接着材料で上表面５に固定されるとなおよい。また、台座部４の上表面５は多層回路基板１０の表面から窪んでいるから、電池２０が多層回路基板１０に直接接触しないように、貫通孔１１１の開口寸法の大きさは電池２０の外形寸法よりも大きくしておく必要がある。

このとき、電池２０が、多層回路基板１０の貫通孔１１１内の一部分を占めて配置されるように、台座部４の上表面５が貫通孔１１１の内部にあってもよい。また、電池２０が貫通孔１１１全体を占めて配置されるように、台座部４の高さを低くして、台座部４の上表面５が、多層回路基板１０の裏面よりも下方、すなわち貫通孔１１１の外側にあってもよい。

ここで、電池２０の正負電極のそれぞれに接続された電極板２２ａ、２２ｂの形状は、それら電極板のパッド部１１８ａ、１１８ｂへの接続部が、同一平面上で接続可能に形成されている。従って、電極板２２ａ、２２ｂを多層回路基板１０の裏面のパッド部１１８ａ、１１８ｂのそれぞれに接触するように、電池２０を台座部４の上表面５上に設置することができる。

前述の本発明の実施例では、電池モジュール１の厚みは、少なくとも、筐体２の厚み、多層回路基板１０の厚み、及び電極板２２ａ、２２ｂを含む電池２０の厚みの総和よりも厚くなる（図３、図４参照）。

一方、本変形例では、多層回路基板１０の厚みには依存せず、筐体２の厚み及び電極板２２ａ、２２ｂを含む電池２０の厚みだけに依存するので（図７、図８参照）、低背化により有利である。

このように、本発明は、多層回路基板１０の厚みや電池２０の外形の仕様によって、種々の変形を行って、より最適な電池モジュール１を構成することができる。

なお、本変形例においても、多層回路基板１０及び電池２０はいずれも、筐体２の平板部３及び台座部４の上表面５にそれぞれ固定されて支えられている。

従って、上記実施例と同様に、本変形例は、多層回路基板１０上に実装されて電源を供給する電池２０の、電極板２２ａ、２２ｂの破損や電池２０の脱落を防止する。これにより、モジュール外部からの衝撃による電源供給機能の喪失を回避可能な耐衝撃性に優れる電池モジュール１を提供するという特有の効果を奏することができる。

１ 電池モジュール
２ 筐体
３ 平板部
４ 台座部
５ 上表面
１０ 多層回路基板
１１、１１１ 貫通孔
１２ スペーサー
１６ 電子部品
１７、１１７ パッド収容部
１８ａ、１８ｂ、１１８ａ、１１８ｂ パッド部
２０ 電池
２２ａ、２２ｂ 電極板
３０ 蓋部

Claims (6)

1. 平板部及び前記平板部から突出する台座部を含む筐体と、
   前記台座部が挿通される貫通孔が厚み方向に形成された回路基板と、
   前記台座部に設置保持された電池と、
   を備える電池モジュール。
2. 前記回路基板の前記貫通孔に挿通される前記筐体の前記台座部は、前記貫通孔を貫通し
   て、前記回路基板の表面よりも突出する、
   請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記回路基板の前記貫通孔の開口寸法は、前記電池の外形寸法よりも小さい、
   請求項１又は２に記載の電池モジュール。
4. 前記電池は、前記筐体の前記台座部に、接着材料により固定される、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
5. 前記回路基板の前記貫通孔の開口寸法は、前記電池の外形寸法よりも大きい、
   請求項１に記載の電池モジュール。
6. 前記筐体の前記台座部に設置保持された電池の一部が、前記回路基板の前記貫通孔内に
   配置される、請求項５に記載の電池モジュール。

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