JP2014022287A - フレキシブルプリント基板 - Google Patents

Abstract

【課題】単電池間の間隔の相違等による組電池の形状歪に追随して変形し、亀裂等の損傷が生じるのが抑えられるフレキシブルプリント基板を提供する。
【解決手段】複数の単電池が整列して構成される組電池に取り付けられるフレキシブルプリント基板１０１であって、複数の単電池の整列方向に沿いつつ、複数の単電池の上面を横断するように配され、複数の単電池の整列方向を長手方向とする帯状をなすとともに、幅方向に延びる形態の切り込み部３ａ、３ｂが設けられている。切り込み部には、一方の側端Ｓ_１から他方の側端Ｓ_２へ延びる形態の第１切り込み部３ａと、他方の側端Ｓ_２から一方の側端Ｓ_１へ延びる形態の第２切り込み部３ｂと、がある。これらの切り込み部３ａ、３ｂは長手方向に沿って交互に設けられていてもよく、長手方向の略同位置に設けられていてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板に関する。更に詳しくは、本発明は、複数の単電池が整列して構成される組電池に用いられ、単電池間の間隔の変動等による組電池の形状歪に追随して変形し、亀裂等の損傷が生じるのが抑えられるフレキシブルプリント基板に関する。

従来、複数の単電池が組み合わされ、それらの単電池の電極同士が電気的に接続され、一体化されてなる組電池が知られている。この組電池は、電気自動車及びハイブリッドカー等の自動車関連分野などにおける電源として用いられている。このような組電池には、フレキシブルプリント基板が取り付けられる場合がある。その取付方法は、例えば、
フレキシブルプリント基板の両縁部の正極接続部及び負極接続部を、それぞれ、電池の正極及び負極に接続している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−４５４０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電源装置では、複数の電池間の間隔の変動等による組電池の形状歪については全く着目されていない。そのため、組電池の形状歪により、フレキシブルプリント基板の変形や、亀裂等の不具合が生じるおそれがあった。

本発明は、上述の従来の状況に鑑みてなされたものであり、組電池の形状歪によるフレキシブルプリント基板の変形や、亀裂等を低減させることを目的とする。

本発明は以下のとおりである。
１．複数の単電池が整列して構成される組電池に取り付けられるフレキシブルプリント基板であって、
前記複数の単電池の整列方向に沿いつつ、前記複数の単電池の上面を横断するように配され、
前記複数の単電池の整列方向を長手方向とする帯状をなすとともに、
幅方向に延びる形態の切り込み部が設けられていることを特徴とするフレキシブルプリント基板。
２．前記切り込み部には、一方の側端から他方の側端へ延びる形態の第１切り込み部と、前記他方の側端から前記一方の側端へ延びる形態の第２切り込み部と、があり、
前記第１切り込み部と前記第２切り込み部とは、前記長手方向に沿って交互に設けられている前記１．に記載のフレキシブルプリント基板。
３．前記第１切り込み部の前記一方の側端からの切れ込み深さと、前記第２切り込み部の前記他方の側端からの切れ込み深さと、の合計は、幅寸法よりも大きい前記２．に記載のフレキシブルプリント基板。
４．前記切り込み部は、整列された前記複数の単電池の境界部に位置するように設けられている前記３．に記載のフレキシブルプリント基板。
５．前記切り込み部には、一方の側端から他方の側端へ延びる形態の第１切り込み部と、前記他方の側端から前記一方の側端へ延びる形態の第２切り込み部と、があり、
前記第１切り込み部と前記第２切り込み部とは、前記長手方向の略同位置に設けられている前記１．に記載のフレキシブルプリント基板。
６．前記切り込み部の先端が丸みを帯びている前記１．乃至５．のうちのいずれか１項に記載のフレキシブルプリント基板。

本発明のフレキシブルプリント基板は、複数の単電池の整列方向を長手方向とする帯状をなすとともに、幅方向に延びる形態の切り込み部が設けられている。そのため、複数の単電池間の間隔の変動による組電池の形状歪に容易に追随して変形する。その結果、亀裂等の損傷が生じるのが防止される、又は少なくとも抑えられる。
また、切り込み部には、一方の側端から他方の側端へ延びる形態の第１切り込み部と、他方の側端から一方の側端へ延びる形態の第２切り込み部と、があり、第１切り込み部と第２切り込み部とが、長手方向に沿って交互に設けられている場合には、次の効果がある。すなわち、一方の側端側へも他方の側端側へもより容易に変形し得る。そのため、組電池の形状歪の方向にかかわらず、容易に追随して変形し、亀裂等の損傷を生じることのないフレキシブルプリント基板とすることができる。
更に、前記２．の発明において、第１切り込み部の一方の側端からの切れ込み深さと、第２切り込み部の他方の側端からの切れ込み深さと、の合計が、幅寸法よりも大きい場合には、次の効果がある。すなわち、フレキシブルプリント基板がより変形し易く、単電池間の変動等の形状歪がより大きいときも、この形状歪に容易に追随して変形し、亀裂等の損傷を生じることを抑制できる。
また、前記３．の発明において、切り込み部が、整列された複数の単電池の境界部に位置するように設けられている場合は、隣り合う単電池の電極間がバスバーにより接続されておらず、電極間等の間隔が特に拡がり易い側における形状歪にも追随して容易に変形することができ、亀裂等の損傷を生じることのないフレキシブルプリント基板とすることができる。
更に、切り込み部には、一方の側端から他方の側端へ延びる形態の第１切り込み部と、他方の側端から一方の側端へ延びる形態の第２切り込み部と、があり、第１切り込み部と第２切り込み部とが、長手方向の略同位置に設けられている場合には、以下の効果がある。すなわち、フレキシブルプリント基板の表面にＩＣチップ等の配置場所を確保し易くなる。
また、切り込み部の先端が丸みを帯びている場合は、先端部への応力集中を防ぐことができ、切り込み部の先端部に亀裂を生じる等の損傷をより受け難いフレキシブルプリント基板とすることができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述によって更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を表す。
組電池、及びこの組電池に取り付けて用いられる従来のフレキシブルプリント基板等を分解して表す斜視図である。 第１及び第２切り込み部が長手方向に沿って交互に設けられており、且つ各々の切り込み部の切れ込みが深いフレキシブルプリント基板の正面図である。 図２において、各々の切り込み部の切れ込みが浅いフレキシブルプリント基板の正面図である。 図２のフレキシブルプリント基板が取り付けられた組電池の正面図である。 第１及び第２切り込み部が長手方向の略同位置に設けられており、且つ各々の切り込み部の切れ込みが浅いフレキシブルプリント基板の正面図である。 図５において、各々の切り込み部の切れ込みが深いフレキシブルプリント基板の正面図である。 図５のフレキシブルプリント基板が取り付けられた組電池の正面図である。 先端が丸みを帯びている切り込み部と、先端が角部を有する切り込み部とを比較して表す説明図である。

以下、本発明を図も参照しながら詳しく説明する。
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

本発明のフレキシブルプリント基板（以下、「ＦＰＣ」と略記する。）１０１〜１０４は、複数の単電池２０が整列して構成される組電池２００に取り付けて用いられるＦＰＣである。また、このＦＰＣは、複数の単電池２０の整列方向に沿いつつ、複数の単電池２０の上面を横断するように配され、複数の単電池２０の整列方向を長手方向とする帯状をなすとともに、幅方向に延びる形態の切り込み部３ａ、３ｂが設けられている（例えば、図２、３及び５、６参照）。

尚、図１は、組電池２００、及びこの組電池２００に取り付けて用いられる従来のＦＰＣ１００の斜視図である。本発明のＦＰＣ１０１〜１０４は、切り込み部３ａ、３ｂが設けられていることを除いて従来のＦＰＣ１００と同様の構成であり、全く同様にして組電池２００に取り付けて用いられる。また、図１のＦＰＣ１００では、各々の単電池２０の電圧測定等をするための配線５が内部に配されている。そして、ＦＰＣ１００の接続部２に設けられた貫通孔２ａを各々の単電池２０の正極２０ａ及び負極２０ｂに挿通させることで、配線５と正極２０ａ及び負極２０ｂとが電気的に接続されるようになっている。本発明のＦＰＣ１０１〜１０４でも、同様にして配線が配され、同様にして配線と各電極とが接続されているが、図２〜８では、配線の図示は省略する。

［１］切り込み部
切り込み部としては、ＦＰＣ１０１〜１０４の幅方向の一方の側端Ｓ_１から他方の側端Ｓ_２へ延びる形態の第１切り込み部３ａと、ＦＰＣ１０１〜１０４の幅方向の他方の側端Ｓ_２から一方の側端Ｓ_１へ延びる形態の第２切り込み部３ｂとが設けられる。また、ＦＰＣ１０１〜１０４は、本体部１と、本体部１の両側方へ突出して設けられた接続部２とを備える。更に、一方の側端Ｓ_１は、本体部１から一方の側方へ突出して設けられた接続部２の外側端であり、他方の側端Ｓ_１は、本体部１から他方の側方へ突出して設けられた接続部２の外側端である（一方の側端Ｓ_１及び他方の側端Ｓ_２については、図２、３及び５、６で、１０１〜１０４の接続部２を結ぶ破線参照）。

ＦＰＣ１０１〜１０４は、上述の接続部２に設けられた貫通孔２ａを、各々の単電池２０の正極２０ａ及び負極２０ｂに嵌め込んで用いられる。更に、ＦＰＣ１０１〜１０４の上面からバスバー４が同様にそれぞれの単電池２０の正極２０ａ及び負極２０ｂに嵌め込まれる。そして、バスバー４の上面から各々の正極２０ａ及び負極２０ｂの外周にナット６等をねじ込むことで、ＦＰＣ１０１〜１０４がバスバー４とともに組電池２００に固定される。このように、ＦＰＣ１０１〜１０４は、貫通孔２ａが各々の単電池２０の正極２０ａ及び負極２０ｂに嵌め込まれるとともに、ＦＰＣ１０１〜１０４内に設けられた配線５（図１参照）がそれぞれの単電池２０の正極２０ａ及び負極２０ｂに電気的に接続され、各々の単電池２０の電圧測定等がなされる。

切り込み部３ａ、３ｂについては各種の形態があり、それぞれ特徴を有する。以下、切り込み部３ａ、３ｂについて詳述する。
（１）第１及び第２切り込み部が、単電池の整列方向に沿って交互に設けられている形態
第１切り込み部３aと第２切り込み部３ｂとは、単電池２０の整列方向である長手方向に沿って交互に設けられている形態とすることができる（図２、３参照）。このような形態であれば、組電池２００の形状歪が生じた位置等にかかわらず、ＦＰＣ１０１、１０２は幅方向のいずれの方向にも歪に追随して容易に変形し、ＦＰＣ１０１、１０２に亀裂が生じる等の損傷が十分に抑えられる。

上述の形態の切り込み部３ａ、３ｂの場合、第１切り込み部３ａ及び第２切り込み部３ｂの各々の切れ込み深さ、言い換えれば、ＦＰＣ１０１、１０２の一方の側端Ｓ_１又は他方の側端Ｓ_２からの幅方向への長さは特に限定されない。また、第１切り込み部３ａのＦＰＣ１０１、１０２の一方の側端Ｓ_１からの切れ込み深さと、第２切り込み部３ｂのＦＰＣ１０１、１０２の他方の側端Ｓ_２からの切れ込み深さと、の合計は、ＦＰＣ１０１、１０２の幅寸法よりも大きくてもよく、略同じでもよく、小さくてもよい。

第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの切れ込み深さの合計がＦＰＣ１０１、１０２の幅寸法以上である場合、ＦＰＣ１０１、１０２は、組電池２００の形状歪に追随して幅方向のいずれの方向にも容易に変形し、亀裂が生じる等の損傷がより十分に抑えられるため好ましい。但し、ＦＰＣ１０１、１０２の強度低下の虞があるため、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの各々の切れ込み深さは、ＦＰＣ１０１、１０２の幅寸法の５０〜８０％、特に６０〜７０％であることが好ましい。

一方、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの切れ込み深さの合計がＦＰＣ１０１、１０２の幅寸法より小さい場合、ＦＰＣ１０１、１０２の強度という観点では問題ないが、組電池２００の形状歪に追随して変形するという観点では不十分となり、ＦＰＣ１０１、１０２に亀裂等の損傷が生じることもあり得る。そのため、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの各々の切れ込み深さは、ＦＰＣ１０１、１０２の幅寸法の２０〜４５％、特に３５〜４５％であることが好ましい。

また、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの切れ込み深さの合計がＦＰＣ１０１、１０２の幅寸法より大きい、略同じ、及び小さい、のいずれの場合も、第１切り込み部３ａと第２切り込み部３ｂとのそれぞれの切れ込み深さは略同じでもよく、異なっていてもよい。但し、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの切れ込み深さの合計がＦＰＣ１０１、１０２の幅寸法より大きい、略同じ、及び小さい、のいずれの場合も、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂのそれぞれの切れ込み深さに大差がないことが好ましい。

例えば、一方が幅寸法の９０％、特に９５％を超えて深い切り込み部３ａ又は３ｂとなっているＦＰＣ１０１、１０２は、強度の観点で好ましくない。第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの各々の深さは、一方を１とした場合に、他方が０．７〜１．３、特に０．８〜１．２であることが好ましく、他方も略１，即ち、第１切り込み部３ａと第２切り込み部３ｂとは、略同じ切れ込み深さであってもよい。尚、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの切れ込み深さの合計がＦＰＣ１０１、１０２の幅寸法より小さいときは、上述のように極端に深い切れ込みでない限り、それぞれの切れ込み深さに大差があっても、強度面では問題ない。しかし、組電池２００の形状歪に伴う幅方向の両方向への変形のし易さという観点では好ましくない。

更に、第１切り込み部３ａと第２切り込み部３ｂとが、単電池２０の整列方向である長手方向に沿って交互に設けられている形態である場合、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂは、整列された複数の単電池２０の境界部に位置するように設けられていることが好ましい。これにより、隣り合う単電池２０間に形状歪が生じたときに、ＦＰＣ１０１、１０２の損傷が容易に抑えられる。また、この場合、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂは、単電池２０の境界部のうち、隣り合う単電池２０の正極２０ａと負極２０ｂとがバスバー４により接続されていない境界部に位置するように設けられていることが特に好ましい（図４参照）。隣り合う単電池２０の正極２０ａと負極２０ｂとがバスバー４により接続されておれば、単電池２０間が拡がる、捻れる等の歪は生じ難いが、バスバー４で接続されていない電極間は歪が生じ易いためである。

以上、詳述した、第１切り込み部３ａと第２切り込み部３ｂとが、単電池２０の整列方向である長手方向に沿って交互に設けられている形態では、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの切れ込み深さの合計がＦＰＣ１０１、１０２の幅寸法以上であり、幅寸法の５０〜８０％、特に６０〜７０％であることが好ましい。また、第１切り込み部３ａと第２切り込み部３ｂとのそれぞれの切れ込み深さは略同じであることがより好ましい。更に、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂは、単電池２０の境界部のうち、隣り合う単電池２０の正極２０ａと負極２０ｂとがバスバー４により接続されていない境界部に位置するように設けられていることが特に好ましい。

また、第１切り込み部３ａ及び第２切り込み部３ｂは、ＦＰＣ１０１、１０２に設けられる位置、切れ込みの深さ等にかかわらず、先端が丸みを帯びていることが好ましい。先端が丸みを帯びておれば、角部を有するときと比べ、応力集中により第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの先端部に裂け目が生じることが抑えられる（図８の丸みを帯びた先端部３ｃ、及び角部を有する先端部３ｄ参照）。
尚、第１切り込み部３ａ及び第２切り込み部３ｂは、通常、ＦＰＣ１０１、１０２の長手方向に対して略直角方向に設けられ、斜め方向に設けられた場合であっても、幅方向に対して８０〜１００°、特に８５〜９５°傾斜している程度であることが好ましい。

（２）第１及び第２切り込み部が、単電池の整列方向に沿って長手方向の略同位置に設けられている形態
切り込み部には、前述のように、第１切り込み部３ａと、第２切り込み部３ｂと、があり、第１切り込み部３ａと第２切り込み部３ｂとが、単電池２０の整列方向である長手方向の略同位置に設けられている形態とすることができる（図５、６参照）。このような形態の場合も、前記（１）に記載の形態のときと同様に、組電池２０に形状歪が生じたときに、ＦＰＣ１０３、１０４が幅方向のいずれの方向にも歪に追随して変形し、ＦＰＣ１０３、１０４に亀裂が生じる等の損傷が抑えられる。

また、上述のように、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂが、ＦＰＣ１０３、１０４の長手方向の略同位置に設けられている場合、第１切り込み部３ａ及び第２切り込み部３ｂの各々の切れ込み深さ、言い換えれば、ＦＰＣ１０３、１０４一方の側端Ｓ_１又は他方の側端Ｓ_２からの幅方向への長さは、合計が幅寸法未満であり、ＦＰＣ１０３，１０４の強度が保たれる限り、特に限定されない。

また、第１切り込み部３ａと第２切り込み部３ｂとのそれぞれの切れ込み深さは略同じでもよく、異なっていてもよいが、大差がないことが好ましい。例えば、一方が幅寸法の９０％、特に９５％を超えて深い切り込み部となっているＦＰＣ１０３、１０４は、強度の観点で好ましくない。第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの各々の深さは、一方を１とした場合に、他方が０．７〜１．３、特に０．８〜１．２であることが好ましく、他方も略１，即ち、略同じ切れ込み深さであってもよい。

第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの切れ込み深さの合計は特に限定されないが、ＦＰＣ１０３、１０４の幅寸法の、５０〜８０％、特に６０〜７０％であることが好ましい。第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの切れ込み深さの合計が５０〜８０％であれば、組電池２００の形状歪に追随して変形し、ＦＰＣ１０３、１０４に亀裂等の損傷が生じることが抑えられる。更に、切れ込み深さの合計は、６０％以下と小さくすることができ、特に５０％未満とすることもできる。このように、切れ込み深さの合計が小さい場合、組電池２００の形状歪に追随する変形のし易さは必ずしも十分ではないかもしれないが、ＦＰＣ１０３、１０４にＩＣチップ等を搭載することが容易となるため好ましい。

また、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの各々の深さが略同一であり、且つ第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂの切れ込み深さの合計が、６０％以下、特に５０％未満と小さい場合は、ＦＰＣ１０３、１０４の幅方向の中央部にＩＣチップ等を安定して搭載するための面を十分に確保することができるという観点で好ましい（図７参照）。
尚、本形態の場合も、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂは、ＦＰＣ１０３、１０４に設けられる位置、切れ込みの深さ等にかかわらず、前記（１）の場合と同様に、先端が丸みを帯びていることが好ましい。更に、前記（１）の場合と同様に、第１及び第２切り込み部３ａ、３ｂは、通常、ＦＰＣ１０１、１０２の長手方向に対して略直角方向に設けられる。

［２］ＦＰＣの材質及び単電池の種類等
組電池２００に取り付けられて用いられるＦＰＣ１０１〜１０４の材質は特に限定されないが、通常、耐熱性が高く、機械的強度が大きく、成形し易いポリイミドが用いられる。また、ＦＰＣ１０１〜１０４の厚さは、１２．５〜２５μｍであり、略一定の厚さであることが多いが、例えば、ＩＣチップ等を搭載するなどの目的で、必要であれば所定箇所を厚くすることもできる。

組電池２００を構成する単電池２０の種類は特に限定されず、公知の各種の単電池２０を用いることができる。この単電池２０としては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、及びニッケルカドミウム電池等の二次電池、及び各種の一次電池が挙げられる。また、組電池２００は、これらの単電池２０が複数個、所定方向に整列して構成される。より具体的には、隣り合う単電池２０の正極２０ａと負極２０ｂとが近接するように配置され、近接する正極２０ａと負極２０ｂとが順次バスバー４により接続され、全ての単電池２０が直列に接続されて構成されている（図４、７参照）。

尚、前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明のＦＰＣは、各種の単電池が整列して構成された組電池に用いることができ、組電池に形状歪が生じたときに、歪に容易に追随して変形し、亀裂が生じる等の損傷が抑えられるため、特に自動車関連分野及び家電関連分野等の広範な技術分野における電源用途において好適に利用することができる。

１００、１０１、１０２、１０３、１０４；ＦＰＣ、２００、２０１、２０２；組電池、２０；単電池、２０ａ；正極、２０ｂ；負極、１；ＦＰＣの本体部、Ｓ_１；一方の側端、Ｓ_２；他方の側端、３ａ、３ｂ；切り込み部、３ｃ；切り込み部の丸みを帯びた先端部、３ｄ；切り込み部の角部を有する先端部、４；バスバー、５；配線、Ｅ；ＩＣチップ。

Claims (6)

1. 複数の単電池が整列して構成される組電池に取り付けられるフレキシブルプリント基板であって、
   前記複数の単電池の整列方向に沿いつつ、前記複数の単電池の上面を横断するように配され、
   前記複数の単電池の整列方向を長手方向とする帯状をなすとともに、
   幅方向に延びる形態の切り込み部が設けられていることを特徴とするフレキシブルプリント基板。
2. 前記切り込み部には、一方の側端から他方の側端へ延びる形態の第１切り込み部と、前記他方の側端から前記一方の側端へ延びる形態の第２切り込み部と、があり、
   前記第１切り込み部と前記第２切り込み部とは、前記長手方向に沿って交互に設けられている請求項１に記載のフレキシブルプリント基板。
3. 前記第１切り込み部の前記一方の側端からの切れ込み深さと、前記第２切り込み部の前記他方の側端からの切れ込み深さと、の合計は、幅寸法よりも大きい請求項２に記載のフレキシブルプリント基板。
4. 前記切り込み部は、整列された前記複数の単電池の境界部に位置するように設けられている請求項３に記載のフレキシブルプリント基板。
5. 前記切り込み部には、一方の側端から他方の側端へ延びる形態の第１切り込み部と、前記他方の側端から前記一方の側端へ延びる形態の第２切り込み部と、があり、
   前記第１切り込み部と前記第２切り込み部とは、前記長手方向の略同位置に設けられている請求項１に記載のフレキシブルプリント基板。
6. 前記切り込み部の先端が丸みを帯びている請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載のフレキシブルプリント基板。

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