JP3952434B2 - 電池パックおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえば携帯型電話機やノート型パソコン等の携帯用電子機器に着脱可能な電池パック、およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、たとえば携帯型電話機やノート型パソコン等では、リチウムイオン電池やマンガン電池等のバッテリ用電池を内蔵した電池パックが用意され、この電池パックが、携帯型電話機等の本体に対して着脱自在にされた構成とされている。上記電池パックを用いれば、商用電源等から電源電圧を供給することなく、一定時間、上記携帯型電話機等を使用することができる。
【0003】
図11は、このような電池パックの一例を示す斜視図であり、図12は、この電池パックに内装される回路基板の斜視図である。この電池パック1は、樹脂製の容器2と、図示しないバッテリ電池と接続される回路基板3とを備えて構成されている。回路基板3は、バッテリ電池における過充電および過放電を防止するための保護回路(図示せず)を含んでいる。
【0004】
回路基板3は、図12に示すように、その表面に基板実装型の端子台4が実装されるとともに、バッテリ電池と接続するための接続端子7が設けられている。端子台4は、その上面に複数の接触端子部5を備えており、回路基板3は、この接触端子部5が、容器2の表面に形成された開口6を介して外部に露出するように、容器2の内側に沿って支持されている。そして、回路基板3は、この端子台4の接触端子部5が、たとえば携帯型電話機の本体(図示せず)に設けられたコネクタピン(図示せず)に接触することにより本体と電気的に接続可能とされている。すなわち、回路基板3は、端子台4の各接触端子部5を通じて上記本体への電力の供給およびバッテリ電池への充電を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の携帯型電話機においては、軽量化および薄型化の要請がある一方、部品コストおよび製造コストの低減化が望まれており、これらの課題は、携帯型電話機に着脱される電池パックにおいても同様である。しかしながら、上記電池パック1における回路基板3の端子台4は、一般に高価であり、装置全体の部品コストに影響を及ぼす。また、端子台4は、回路基板3に対する実装高さが比較的高いため、電池パックの大きさに影響し、このことは軽量化および薄型化の要請に反するものであった。
【0006】
【発明の開示】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、軽量化および薄型化を図りつつ、コストの低減化を実現することのできる電池パック、およびその製造方法を提供することを、その課題とする。
【0007】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【0008】
本願発明の第1の側面に係る電池パックによれば、容器と、この容器に内装された電池と、この電池に接続された回路基板とを備え、上記容器の表面には、開口が形成されており、上記回路基板は、その表面に薄膜状の端子部が上記開口から外部に臨むようにして形成されている電池パックであって、上記端子部は、上記回路基板上に直接形成されたベース層と、このベース層上に形成されためっき層とによって構成され、上記めっき層は、ニッケルからなる第1めっき層と、その上層の金からなる第2めっき層からなっていることを特徴とする。
【0009】
本願発明によれば、たとえば携帯型電話機の本体との接続部であって、電池パックに備えられる回路基板の端子部は、回路基板上で薄膜状に形成される。そのため、従来のように端子台といった電子部品を用いていた構成に比べ、回路基板上における部品の実装高さを大幅に低くすることができるとともに、部品コストの低減化を図ることができる。したがって、これに伴い電池パックの厚みを薄くでき、ひいては携帯型電話機の薄型化、小型化および軽量化に寄与することができる。また、端子部において最上層となるめっき層は金からなるので、端子部の防食性および装飾性を高めることができる。
【0010】
本願発明の好ましい実施の形態によれば、回路基板には、端子部が形成される領域以外の領域に絶縁層が直接的に形成され、絶縁層は、回路基板の表面および/または上記ベース層の表面が外部に露出しないように、上記第2めっき層の周縁を覆うように形成されている。
【0011】
従来では、たとえばめっき層を形成する際における熱の影響で絶縁層の材質が収縮し、端子部の形成領域以外の領域に形成される絶縁層とベース層との間等に隙間が生じる場合があった。そのため、その隙間によってベース層や回路基板の表面が外部に露出していると、上記隙間に水分等が侵入した場合、めっき層を劣化させることがある。しかし、上記のように、最上層である上記第2めっき層の周縁を絶縁層が十分に覆うように形成されれば、絶縁層が多少収縮しても上記隙間が生じることを防止することができる。そのため、回路基板の表面および/またはベース層の表面が外部に露出することがなくなるので、水分等の侵入を防止でき、めっき層の表面劣化を抑制することができる。したがって、信頼性の高い電池パックを提供することができる。
【0012】
本願発明の第2の側面に係る電池パックの製造方法によれば、容器と、この容器に内装される電池と、この電池に接続される回路基板とを備える電池パックの製造方法であって、 上記回路基板の製造には、上記回路基板の表面に、銅からなるベース層、ニッケルからなる第1めっき層および金からなる第2めっき層を順次積層して端子部を形成する端子部形成工程を含むことを特徴とする。
【0013】
本願発明の第2の側面に係る製造方法によれば、本願発明の第1の側面に係る電池パックの回路基板を容易に実現することができ、本願の第1の側面に係る電池パックにおける作用効果と同様の効果を奏することができる。
【0014】
本願発明の好ましい実施の形態によれば、回路基板の製造には、端子部形成工程の後に、端子部が形成される領域以外の領域に絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含み、絶縁層形成工程では、回路基板の表面および/またはベース層の表面が外部に露出しないように、絶縁層を、上記第2めっき層の周縁を覆うように形成する。この発明によれば、端子部形成工程においてベース層、第1めっき層および第2めっき層を順次形成した後で、絶縁層形成工程において絶縁層を形成するので、上記第2めっき層の周縁を覆うように絶縁層を容易に形成することができ、本願の第1の側面に係る電池パックにおける作用効果と同様の効果を奏することができる。
【0015】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【0017】
図1は、本願発明に係る回路基板の斜視図である。なお、以下の説明では、従来の説明の欄で説明した電池パックの斜視図である図11を再び参照し、図11と同符号を示す部品については同機能を示すものとする。
【0018】
この電池パック1は、たとえば携帯型電話機の本体(図示せず)に対して着脱自在とされ、樹脂製の容器2と、容器2内に組み込まれ、たとえばリチウムイオン電池からなる図示しないバッテリ電池と、それに接続される回路基板11とを備えている。回路基板11は、バッテリ電池からの電力を携帯型電話機等の本体側に供給する機能を有している。また、上記本体はバッテリ電池を充電することができ、回路基板11は、上記本体からの充電用電力をバッテリ電池に与える機能を有し、これに伴い、回路基板11は、過放電、過充電を防止する保護回路を有している。
【0019】
容器2は、中空構造を有する略直方形状に形成され、図11に示すように、その背面に開口6が形成されている。この開口6からは、回路基板11の表面に形成される端子部12(後述)が外部に臨むようにされ、この端子部12が携帯型電話機の本体側のコネクタピン等に接触することにより、電池パック1が上記本体に電気的に接続される。
【0020】
回路基板11は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる矩形状とされたリジッド型のプリント配線基板であり、容器2内においてバッテリ電池との接触を回避するように、すなわち、容器2の長手方向一端面2aの近傍に配されている。回路基板11は、その表面に銅箔等からなる配線パターン(図示せず)が形成され、配線パターンの所定箇所においてICや抵抗等の電子部品が実装されている。また、回路基板11には、容器2内のバッテリ電池等に接続される接続端子7が設けられている。
【0021】
回路基板11の表面には、端子部12が薄膜状に形成され、この端子部12は、図2に示すように、回路基板11上に形成され銅からなるベース層14と、ベース層14の上面にめっき等により形成され、ニッケルからなる第1めっき層15と、第1めっき層15の上面に最上層となるようめっき等により形成され、金からなる第2めっき層16とによって構成されている。なお、図2には示していないが、ベース層14には、配線パターンが接続されている。また、各層14,15,16の厚みは、ベース層14が約35μm、第1めっき層15が約4μm以上、第2めっき層16が約1.5μm以上とされる。
【0022】
このように、第1めっき層15にニッケルが用いられれば、銅からなるベース層14と金からなる第2めっき層16との接合強度を高めることができる。また、端子部12において最上層となる第2めっき層に金が用いられれば、端子部12の防食性および装飾性を高めることができる。
【0023】
また、回路基板11の表面には、ベース層14が形成される領域以外の領域に、グリーンレジストと呼称され、回路基板11の表面や配線パターンを保護するための絶縁層17が形成されている。絶縁層17は、エポキシ樹脂等からなり電気絶縁性を有しており、その厚みは、約7μmとされる。
【0024】
上記のように、端子部12は、ベース層14、第1めっき層15、および第2めっき層16が積層されてなり、回路基板11上で薄膜状に形成されるので、従来のように端子台といった電子部品を用いていた構成に比べ、部品コストの低減化を図ることができるとともに、回路基板11上における部品の実装高さを大幅に低くすることができる。そのため、これに伴い電池パック1の厚みを薄くでき、ひいては携帯型電話機の薄型化、小型化および軽量化に寄与することができる。
【0025】
なお、上記のように、たとえば本体と接続される場合、回路基板11において従来の端子台に代えて薄膜状の端子部12が用いられれば、従来に比べ、回路基板11における実装高さが極端に低くなる。そのため、端子部12と、たとえば本体のコネクタピンとの接触抵抗を維持するために、回路基板11が容器2に対して適当な位置関係で備えられることが望ましい。
【0026】
ところで、上述したように、回路基板11上に薄膜状の端子部12を形成した場合、その製造方法によっては以下のような不具合が生じることがある。すなわち、上記端子部12を形成するときには、公知のフォトリソグラフィー法を用い、ベース層14が形成される。次いで、回路基板11の表面の、端子部12が形成される以外の領域に、エポキシ樹脂等からなる絶縁層17がこの場合も公知のフォトリソグラフィー法を用いて形成される。詳細には、絶縁層17の端部17aは、図2に示すように、ベース層14の周縁14aに載り上がるようにして形成される。その後、ベース層14上にニッケルによるめっきを施して第1めっき層15が形成され、第1めっき層15上に金によるめっきを施して第2めっき層16が形成される。
【0027】
この製造方法によると、めっき層15,16を形成するときの熱によって、図3に示すように、絶縁層17を形成するエポキシ樹脂等が収縮し、絶縁層17の端部17aとニッケルからなる第1めっき層15との間に隙間Dが生じ、ベース層14の表面の一部が外部に露出することがある。そして、このような隙間Dに、たとえば水分や硫化水素あるいは亜硫酸ガス等が侵入すると、第1めっき層15の表面に不純物の結晶が生じ、金からなる第2めっき層16の表面を劣化させるおそれがある。
【0028】
また、たとえば図4に示すように、ベース層14が形成された後、絶縁層17がベース層14の周囲に形成され、その後、第1および第2めっき層15,16が形成される場合、絶縁層17の、ベース層14寄りの端部17aの上部を覆うように第2めっき層16の端部16aが形成されることもある。この場合、絶縁層17が上記と同様に収縮すると、図5に示すように、絶縁層17とベース層14との間に隙間Dが生じ、ベース層14の表面および回路基板11の表面が外部に露出することがある。
【0029】
ガラスエポキシ樹脂からなる回路基板11は、図5に示すように、複数のガラス繊維11aが縦横に交差し、その交差したガラス繊維11aの隙間に樹脂成分(図示せず)が含有された構成である。しかし、上記ガラス繊維11aの編み具合等の影響によって、回路基板11の表面が外部に露出されると、水分が回路基板11に含浸することがある。その場合、ベース層14を構成する銅等がイオン化し、その銅イオン(図5における三角印参照)が回路基板11内を進行し、露出された隙間Dの領域からベース層14上を伝い、第2めっき層16上に銅化合物として析出される場合があり、これが第2めっき層16の表面を劣化させる原因となることがある。
【0030】
本実施形態では、上記不具合に対応する方法として、以下に示す構成を採用している。すなわち、回路基板11には、端子部12が形成される領域以外の領域に絶縁層17が形成されるが、その絶縁層17は、その端部17aが図6に示すように、上記ベース層14の表面が外部に露出しないように、第2めっき層16の周縁16aを覆うように形成される。このように、絶縁層17が第2めっき層16の周縁を十分に覆うように形成されれば、たとえ絶縁層17が熱等によって収縮したとしても、隙間Dが生じることがなく、ベース層14の表面は、絶縁層17によって外部に露出することがなくなる。そのため、水分や硫化水素あるいは亜硫酸ガス等の侵入を防止でき、第2めっき層16の表面劣化を抑制することができる。
【0031】
また、図5に示したように、第2めっき層16上に銅化合物が析出していた場合でも、絶縁層17が、第2めっき層16の周縁16aを覆うように形成されれば、隙間Dが生じなくなるので、回路基板11の表面およびベース層14の表面が外部に露出することはない。そのため、水分等の侵入を防止できるので、上記と同様に、第2めっき層16の表面の劣化を防止することができる。
【0032】
なお、図7に示すように、第1めっき層15および第2めっき層16が、ベース層14の周縁14aを覆うように形成され、絶縁層17の端部17aが、それらを覆うように形成された構成とされてもよい。この構成によれば、ベース層14および第1めっき層15の周縁部では、第1めっき層16および絶縁層17によって二重に覆われた構成となるので、ベース層14および第1めっき層15が外部に露出する可能性がより少なくなるので、水分等の侵入をより確実に防止できるといった利点がある。
【0033】
次に、上記回路基板11の製造方法について説明する。回路基板11は、図8に示すように、長尺状の集合基板21を用いて製作される。すなわち、集合基板21は、一般的なリジッド型の原板によって構成され、集合基板21の表面に対して、上記した回路基板11に相当する領域22(図8における一点破線内)に、上記公知のフォトリソグラフィー法により配線パターンが形成される。
【0034】
すなわち、銅箔を施した集合基板21上に対してレジスト材料を塗布し、所定のパターンが形成されたマスクを用いて露光、現像した後、エッチングによって銅箔の不要部分を除去する。これにより、回路基板11に相当する領域22に、配線パターンおよびベース層14が形成される。次いで、ベース層14上にニッケル等のめっきを施して第1めっき層15を形成する。その後、第1めっき層15上に金等のめっきを施して第2めっき層16を形成する。
【0035】
そして、回路基板11に相当する領域22の表面の、端子部12が形成される以外の領域に、この場合も公知のフォトリソグラフィー法を用いて絶縁層17を形成する。絶縁層17は、上記回路基板11の表面およびベース層14の表面が外部に露出しないように、上記端子部12の第2めっき層16の周縁16aを覆うように形成する(図6参照)。次いで、半田リフロー処理によって、配線パターンの所定位置にICや抵抗等の電子部品が実装される。
【0036】
その後、集合基板21は、図9に示すように、所定の金型によって上述した領域22に沿って打ち抜き加工し、回路基板11に相当する複数の基板品23を形成する。そして、連設部24を切断した後、接続端子7を接続することにより、図1に示す回路基板11が得られる。このようにして製作された回路基板11は、たとえば、図10に示すように、電池パック1に組み込まれる。
【0037】
すなわち、回路基板11が組み込まれた電池パック1は、たとえば携帯型電話機本体Pの背面側の所定位置に装着される。この場合、携帯型電話機の本体Pには、電池パック1の端子部12に対向する位置に、コネクタ25が設けられている。コネクタ25には、複数のコネクタピン26が設けられており、電池パック1が携帯型電話機の本体Pに取り付けられた状態では、端子部12がコネクタピン26に接触することにより、電池パック1と本体とが電気的に接続される。
【0038】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態において説明した回路基板11の端子部12の積層構造は、上記実施形態に示した構成に限るものではない。また、回路基板11は、上述した電池パック1に組み込まれて適用されることに限定されず、カメラやビデオ等の小型電子機器等に適用されるようにしてもよい。また、上記実施形態における端子部12の端子数は、上記した数に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係る電池パックに適用される回路基板の斜視図である。
【図2】図1に示す端子部の断面図である。
【図3】図2に示す端子部の拡大断面図である。
【図4】変形例の端子部の断面図である。
【図5】図4に示す端子部の拡大断面図である。
【図6】端子部の断面図である。
【図7】変形例の端子部の断面図である。
【図8】回路基板の製造方法を説明するための図である。
【図9】回路基板の製造方法を説明するための図である。
【図10】電池パックを携帯型電話機に装着するときの斜視図である。
【図11】従来の電池パックの斜視図である。
【図12】従来の電池パックに内装される回路基板の斜視図である。
【符号の説明】
1 電池パック
2 容器
3 回路基板
6 開口
12 端子部
14 ベース層
15 第1めっき層
16 第2めっき層
17 絶縁層
Claims (4)
- 容器と、この容器に内装された電池と、この電池に接続された回路基板とを備え、上記容器の表面には、開口が形成されており、上記回路基板は、その表面に薄膜状の端子部が上記開口から外部に臨むようにして形成されている電池パックであって、
上記端子部は、上記回路基板上に直接形成されたベース層と、このベース層上に形成されためっき層とによって構成され、
上記めっき層は、ニッケルからなる第1めっき層と、その上層の金からなる第2めっき層からなっていることを特徴とする、電池パック。 - 上記回路基板には、上記端子部が形成される領域以外の領域に絶縁層が直接的に形成され、
上記絶縁層は、上記回路基板の表面および/または上記ベース層の表面が外部に露出しないように、上記第2めっき層の周縁を覆うように形成された、請求項1に記載の電池パック。 - 容器と、この容器に内装される電池と、この電池に接続される回路基板とを備える電池パックの製造方法であって、
上記回路基板の製造には、上記回路基板の表面に、銅からなるベース層、ニッケルからなる第1めっき層および金からなる第2めっき層を順次積層して端子部を形成する端子部形成工程を含むことを特徴とする電池パックの製造方法。 - 上記回路基板の製造には、上記端子部形成工程の後に、上記端子部が形成される領域以外の領域に絶縁層を形成する絶縁層形成工程を含み、
上記絶縁層形成工程では、上記回路基板の表面および/または上記ベース層の表面が外部に露出しないように、上記絶縁層を、上記第2めっき層の周縁を覆うように形成する、請求項3に記載の電池パックの製造方法。
Priority Applications (3)
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