JP2010118276A - モジュール、モジュールの溶接方法及び該モジュールを備える電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で溶接点を安定させ、接続強度を向上させ且つバラつきを抑制するモジュール、モジュールの溶接方法及び該モジュールを備える電子装置を提供する。
【解決手段】モジュールは、配線基板と、配線基板上に形成される金属パターンと、金属リードと、を有する。金属リードは複数の突起部を設け、その複数の突起部は電圧を印加する電圧印加点からそれぞれ等間隔に設けられ、金属パターンは電圧印加点に電圧を印加することにより複数の突起部とスポット溶接で接続される。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板と金属板を溶接させたモジュール、モジュールの溶接方法及び該モジュールを備える電子装置に関する。

近年、電子装置の小型化及び軽量化が著しく進んでいる。特に、携帯電話などの携帯端末では、この傾向が顕著である。そのため、半導体装置や受動部品などの電子部品を多数搭載したプリント基板の小型化が要求されている。

このような背景にあって、例えば、携帯端末に用いられているパック型の二次電池の充電を制御する充電制御回路を電池パック内に内蔵することが求められており、特に小型化の要求が強い。

ここで、上述した電池パックに内蔵されている二次電池の電極と充電制御回路基板の接続は、一般的にニッケル板で行われる。これは、二次電池の電極から電力を引き出すための配線材としてニッケル板が用いられており、このニッケル板を電池の電極にスポット溶接で取り付けているためである。すなわち、ニッケル板をそのまま充電制御回路基板に接続することによって、新たな配線を設ける等の手間を省くとともに、小型化にも貢献できるためである。そのため、充電制御回路基板の外部接続端子にもニッケル板がスポット溶接で接続可能とすることが求められている。この要求を実現するため、プリント基板表面に形成した金属箔によるランド部に、ニッケルブロックを半田付けして外部接続端子を構成する技術が普及している。

しかし、上記した技術ではニッケルブロックと半田とを用いる必要がある。これに対して、近年では、ニッケルブロックを介してニッケル板を半田付けするのではなく、直接基板にスポット溶接する技術が開示されている。しかしながら、単に基板に直接スポット溶接する方法では、例えば、携帯端末に適用された場合に、携帯端末を携帯使用時に発生する振動により、容易に溶接が破壊されてしまう恐れがあるという問題があった。

上記問題を図７及び８を用いて説明する。ここで、図７はモジュールの構成を示し、図８はモジュールの溶接方法を示している。図７に示すように、溶接点は電圧印加ポイントの２点のみである。この状態で溶接を行うために電圧を印加すると、Ｎｉリードと銅パターンの接触位置がばらつきやすいことから、図８に示すように溶接の電流経路が定まらず、接続箇所のばらつきや接続強度のばらつきが発生する。この結果、溶接の強度が安定せず、携帯使用時に発生する振動により、容易に溶接が破壊されてしまうという問題が生じていた。

上述した問題に関連して溶接強度を向上させるために、例えば、電池缶内面にニッケル板である負極リードを溶接する技術として、負極リードに断面Ｖ字状の突起を設け、溶接機により該突起を電池缶内面に溶接する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。上記特許文献１は、具体的には、上記技術の負極リードに設けられる突起は、ニッケル板の幅方向中央部に長手に沿って直線上に設けられた断面Ｖ字状の突起であり、該突起箇所に電圧を印加して、溶接を行う技術である。
特開平０９−３３０６９７号公報

しかし、上記特許文献１に記載の技術では、突起部が１つのみであること及び突起を溶接する際に突起流れる電流が、突起の位置によってばらついてしまうことから、接続強度が不均一になってしまい、さらには接続強度が低下してしまうという問題があった。

本発明はこのような実情を鑑みてなされたものであり、簡単な構成で溶接点を安定させ、接続強度を向上させ且つバラつきを抑制するモジュール、モジュールの溶接方法及び該モジュールを備える電子装置を提供することを目的とする。

本発明のモジュールは、配線基板と、配線基板上に形成される金属パターンと、金属リードと、を有し、金属パターンと金属リードとが電圧を印加することにより溶接されるモジュールであって、金属リードは、複数の突起部を設け、複数の突起部は、電圧を印加する電圧印加点からそれぞれ等間隔に設けられ、金属パターンは、複数の突起部とスポット溶接で接続されることを特徴とする。

本発明のモジュール溶接方法は、配線基板と、配線基板上に形成される金属パターンと、金属リードと、を有するモジュールの溶接方法であって、配線基板の金属パターンが形成された面と金属リード表面とを接触させるステップと、金属リード表面から電圧を印可するステップと、を有し、金属リードは、金属パターンと接触する面に複数の突起部を設け、複数の突起部は、電圧を印加する電圧印加点からそれぞれ等間隔に設けられ、電圧印加点は、金属リードの複数の突起部が形成された領域とは異なる領域であり、金属パターンは、複数の突起部とスポット溶接で接続されることを特徴とする。

本発明の電子装置は、上記モジュールを備えることを特徴とする。

本発明によれば、接続強度の向上及び接続強度のバラつきを抑制することが可能となる。

以下に本発明の実施形態の例について、図面を用いて詳細に説明する。尚、同様の構成には同符号を付し、説明は省略する。

図１は、本実施形態に係るモジュールを実装する電池パックの例を一部断面で示す平面図である。尚、本実施形態では、モジュールとして充電制御回路モジュールを例に挙げ、該充電制御回路モジュールを備える電池パックについて説明するが、これに限定されるものでないことは言うまでもない。ここで、本実施形態に係る充電制御回路モジュールは、負荷側外部端子と二次電池を電気的に接続するためのニッケル配線（配線部材）がスポット溶接により接続されている。

図１に示すように、絶縁性部材からなる筐体２８の内部に、充電制御回路モジュール１と、二次電池３０と、ニッケル配線２６が配置されている。充電制御回路モジュール１６は裏面、すなわち、負荷側外部端子及びテスト用端子の表面に形成された金メッキ層が形成されている面を外側にし、ニッケル板１０及び封止樹脂１８が形成されている面を内側にして配置されている。筐体２８には負荷側外部端子及びテスト用端子の表面に形成された金メッキ層に対応して開口部２８ａが形成されている。

充電制御回路モジュール１６の一方のニッケル板１０に溶接されたニッケル配線２６は二次電池３０の電極３０ａに接続されている。ニッケル配線２６が接続されていないニッケル板１０は二次電池３０の電極３０ｂに接続されている。充電制御回路モジュール１６によれば、充電制御回路モジュールの小型化及び低コスト化を実現できるので、電池パックの小型化及び低コスト化を実現できる。

尚、本実施形態では一方のニッケル板１０を二次電池３０の電極３０ｂに直接接続しているが、これに限定されるものではなく、両方のニッケル板１０を二次電池３０の２つの電極３０ａ、３０ｂにニッケル配線を介して接続するようにしてもよい。

次に、ニッケル板をモジュールが有するプリント基板表面に形成された金属パターンに、スポット溶接する方法について説明する。尚、以下、本実施形態では、モジュールとしてプリント基板、プリント基板状に形成された金属パターン、金属リードを有するモジュールを例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。

（実施形態１）
図２は、本実施形態に係るモジュールの概略構成例を示す。図３は、本実施形態に係るモジュールの溶接方法を説明するための図である。本実施形態では、モジュール及びモジュールの溶接方法について、図２及び図３に示す図を用いて説明する。

図２及び図３に示すように、本実施形態に係るモジュールは、Ｎｉ（ニッケル）リード１、基板２、銅パターン４を有し、Ｎｉリード１が基板２上に形成された銅パターン４に直接スポット溶接されている。

上記Ｎｉリード１の銅パターン４と溶接される面には、プレス成形などにより形成された突起部６が複数設けられている。また、Ｎｉリード１と銅パターン４とを溶接するために、スポット溶接機５の電極を接触させて、電圧を印加する。このスポット溶接機５の電極が接する位置である電圧印加ポイント３は、該突起部６が設けられている位置とは異なる。

図３を参照すると、Ｎｉリード１と銅パターン４とを溶接する際の電流の流れが示されている。上記した突起部６を有さない図８のモジュール溶接時における電流経路は定まらなかったのに対し、本実施形態のモジュール溶接では、突起部６を介することでＮｉリード１と銅パターン４の接触位置が安定し、電流経路が一定となる。

尚、本実施形態では突起部６の形状が半球状である例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、電圧印加時に十分に金属リードと金属パターンを接触させることが可能な形状であれば、どのような形状でも適用することが可能である。また、突起部６の個数も特に限定せず、適用するモジュールの大きさ等により、適宜決定することが可能である。

本実施形態により、Ｎｉリードの表面に多数の突起部を設けることで、銅パターンとの接触点を増やし、さらには接触位置を安定させることが可能となる。これにより、溶接時の電流経路が一定となり、接続箇所の安定性及び接続強度を向上させることが可能となる。さらには、基板の放熱性を向上させることが可能となる。ここで、基板の放熱性が低い場合には、基板の熱溶解を招く問題があったが、この問題も抑制することが可能となる。

また、金属リードと金属パターンを直接溶接することが可能となるので、より簡易な構成でモジュールを溶接することが可能となり、コストを抑制することも可能となる。

（実施形態２）
図４は、本実施形態に係るモジュールの概略構成例を示す図である。図５は、本実施形態に係るモジュールの溶接方法を説明するための図である。本実施形態では、モジュール及びモジュールの溶接方法について、図４及び図５に示す図を用いて説明する。

図４及び図５に示すように、本実施形態に係るモジュールは、Ｎｉリード１、基板２、銅パターン４を有し、Ｎｉリード１が基板２上に形成された銅パターン４に直接スポット溶接されている。

上記Ｎｉリード１の銅パターン４と溶接される面が山折りとなるように、Ｎｉリードには折り目が線状に設けられている。また、Ｎｉリード１と銅パターン４とを溶接するために、スポット溶接機５の電極を接触させて、電圧を印加する。このスポット溶接機５の電極が接する位置である電圧印加ポイント３は、上記折り目とは異なる位置である。

本実施形態により、Ｎｉリードには折り目を付ける加工を行うだけなので、Ｎｉリードの加工を容易に行うことが可能となる。

（実施形態３）
図６は、本実施形態に係るモジュールの概略構成例を示す図である。本実施形態では、モジュール及びモジュールの溶接方法について、図６及び上記図３に示す図を用いて説明する。

図６及び図３に示すように、本実施形態に係るモジュールは、Ｎｉリード１、基板２、銅パターン４を有し、Ｎｉリード１が基板２上に形成された銅パターン４に直接スポット溶接されている。

また、Ｎｉリード１と銅パターン４とを溶接するために、Ｎｉリード１側にスポット溶接機５の電極を接触させて、電圧を印加する。上記Ｎｉリード１の銅パターン４と溶接される面には、プレス成形などにより形成された複数の突起部６が電圧印加ポイント３から等間隔となるように、電圧印加ポイント３の周辺に設けられている。

図３を参照すると、Ｎｉリード１と銅パターン４とを溶接する際の電流の流れが示されている。上記した突起部６を有さない図８のモジュール溶接時における電流経路は定まらなかったのに対し、本実施形態のモジュール溶接では、突起部６を介することでＮｉリード１と銅パターン４の接触位置が安定し、電流経路が一定となる。

尚、本実施形態では突起部６の形状が半球状である例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、電圧印加時に十分に金属リードと金属パターンを接触させることが可能な形状であれば、どのような形状でも適用することが可能である。また、突起部６の個数も特に限定せず、適用するモジュールの大きさ等により、適宜決定することが可能である。

また、複数の突起部６が設けられる位置は、電圧印加ポイント３から等間隔であればよく、特に限定しない。

本実施形態により、Ｎｉリードの表面に多数の突起部を設けることで、銅パターンとの接触点を増やし、さらには接触位置を安定させることが可能となる。これにより、溶接時の電流経路が一定となり、接続箇所の安定性及び接続強度を向上させることが可能となる。さらには、基板の放熱性を向上させることが可能となる。ここで、基板の放熱性が低い場合には、基板の熱溶解を招く問題があったが、この問題も抑制することが可能となる。

また、金属リードと金属パターンを直接溶接することが可能となるので、より簡易な構成でモジュールを溶接することが可能となり、コストを抑制することも可能となる。

さらに、複数の突起部を電圧印加ポイントから等間隔になるように設けることにより、各突起部に流れる電流が均等となり、接続強度を均等にすることが可能となる。

尚、上述した実施形態では、金属リードとしてＮｉリードを例に挙げ、金属パターンとして銅パターンを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。

以上好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述したモジュール、モジュールの溶接方法及び該モジュールを備える電子装置に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるということは言うまでもない。

本実施形態に係るモジュールを実装する電池パックの例を一部断面で示す平面図である。 本実施形態に係るモジュールの概略構成例を示す図である。 本実施形態に係るモジュールの溶接方法を説明するための図である。 本実施形態に係るモジュールの概略構成例を示す図である。 本実施形態に係るモジュールの溶接方法を説明するための図である。 本実施形態に係るモジュールの概略構成例を示す図である。 従来のモジュールの概略構成例を示す図である。 従来のモジュールの溶接方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 金属板
２ 基板
３ 電圧印加ポイント
４ パターン
５ スポット溶接機
６ 突起部
１０ 金属板
１６ 保護回路モジュール
１８ 封止樹脂
２６ 銅配線
２８ 筐体
３０ 二次電池
３０ａ、３０ｂ 電極

Claims (7)

1. 配線基板と、前記配線基板上に形成される金属パターンと、金属リードと、を有し、前記金属パターンと前記金属リードとが電圧を印加することにより溶接されるモジュールであって、
   前記金属リードは、複数の突起部を設け、
   前記複数の突起部は、電圧を印加する電圧印加点からそれぞれ等間隔に設けられ、
   前記金属パターンは、前記複数の突起部とスポット溶接で接続されることを特徴とするモジュール。
2. 前記突起部は、半球状であることを特徴とする請求項１記載のモジュール。
3. 前記金属リードは、ニッケルを含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のモジュール。
4. 前記電圧印加点は、前記金属リード上の前記複数の突起部が設けられた領域とは異なる領域であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のモジュール。
5. 配線基板と、前記配線基板上に形成される金属パターンと、金属リードと、を有するモジュールの溶接方法であって、
   前記配線基板の前記金属パターンが形成された面と前記金属リード表面とを接触させるステップと、
   前記金属リード表面から電圧を印可するステップと、を有し、
   前記金属リードは、前記金属パターンと接触する面に複数の突起部を設け、
   前記複数の突起部は、電圧を印加する電圧印加点からそれぞれ等間隔に設けられ、
   前記電圧印加点は、前記金属リードの前記複数の突起部が形成された領域とは異なる領域であり、
   前記金属パターンは、前記複数の突起部とスポット溶接で接続されることを特徴とするモジュールの溶接方法。
6. 前記電圧を印加するステップは、一度のみ行われ、
   前記金属パターンは、一度のスポット溶接で前記複数の突起部と接続されることを特徴とする請求校５記載のジュールの溶接方法。
7. 請求項１から４記載のモジュールを備えることを特徴とする電子装置。

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