パック電池
【課題】外装ケースと蓋体とを確実に超音波溶着することにより、良好な電池性能を発揮することの可能なパック電池を提供する。
【解決手段】保護回路基板３の側部と対向する蓋体５の内部主面５０の領域において、ストライプ状に複数の基板固定リブ５１（５１ａ〜５１ｈ）を形成する。パック電池１の内部において、当該形成した基板固定リブ５１（５１ａ〜５１ｈ）の頂部と保護回路基板３の側部とが互いに近接、または当接するように設定する。
【解決手段】保護回路基板３の側部と対向する蓋体５の内部主面５０の領域において、ストライプ状に複数の基板固定リブ５１（５１ａ〜５１ｈ）を形成する。パック電池１の内部において、当該形成した基板固定リブ５１（５１ａ〜５１ｈ）の頂部と保護回路基板３の側部とが互いに近接、または当接するように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装ケースと蓋体の間に素電池を内部封止してなるパック電池に関し、特に、外装ケースと蓋体を超音波で良好に溶着するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、繰り返し充電して使用が可能な二次電池をパッケージングしてなるパック電池が広く普及している。パック電池はノートブック型パーソナルコンピュータや携帯電話、ＰＤＡ、その他各種電子機器の主電源またはバックアップ電源等として広く用いられている。
従来の代表的なパック電池は、薄型で角型のリチウム二次電池を素電池とし、素電池に保護回路基板を電気的に接続し、これを合成樹脂からなる外装体（外装ケース及び蓋体）の内部に収納したのち、外装体を内部封止した構成を持つ。
【０００３】
外装体を内部封止する方法は、一例として電池内部に配向される蓋体の内部主面の周囲に溶着リブを立設し、外装ケースの底面周囲に、頂部に溝（溶着溝）を持つ側壁を配設する。そして、外装ケースに素電池と保護回路基板とを収納した状態で、前記溶着リブが前記溶着溝に挿入されるように蓋体を外装ケースに被せる。そして蓋体の外部主面に超音波ホーンを押し当て、溶着リブを溶着溝に超音波溶着させる。
【０００４】
ここで図４（ｂ）は、従来のパック電池１ｘの保護回路基板３周辺の断面図を示す。当図では、素電池２及び保護回路基板３を外装ケース４に収納し、蓋体５ｘの周囲に形成した溶着リブ５３ｂｘ、５３ｄｘを外装ケース４の溶着溝４３に挿入して、蓋体５ｘの外部主面５０ｘの主に溶着リブ５３ｂｘ、５３ｄｘ等の上に超音波ホーンを押し当てて超音波溶着する様子を示している。
【０００５】
次に図８は、従来の外装ケース４の端子窓４１ａ、４１ｂと、溶着リブ５３ａｘとの配置関係、及び形状を示す部分拡大図である。当図に示すように、外装ケース４には、保護回路基板３上に設けられた出力端子等を外部に露出するための開口部（端子窓４１ａ、４１ｂ等）が間隔をおいて設けられている。溶着リブは、基本的には蓋体の周囲を帯状に囲繞するように設けられるが、図８の図示の如く、端子窓４１ａ、４１ｂの周辺では当該端子窓４１ａ、４１ｂに近接する溶着リブ領域Ａ１、Ａ２が切り欠かれることにより、短冊状リブ５３０ｅｘが形成されている。これは、仮に、超音波溶着時に端子窓４１ａ、４１ｂ上に溶着リブがあると、端子窓４１ａ、４１ｂ上の溶着リブには超音波が伝達しにくい等の理由により、上からの超音波ホーンを押し当てられたとき、溶接リブを介して、端子窓４１ａ、４１ｂが変形することがあるので、これを防止するために、上記切り欠きを設けたものである。また、これは、超音波溶着時に端子窓４１ａ、４１ｂ周辺で溶着リブが溶融し、比較的多くの溶融材料が発生して端子窓４１ａ、４１ｂ周辺に負荷が及び、端子窓が変形・閉塞するおそれがあるので、これを避けるべく工夫されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１３３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のパック電池の製造工程では、外装体の外装ケースと蓋体とを超音波溶着する際に問題が存在する。
外装ケースに蓋体を超音波溶着する際、溶着が十分に行えない問題がある。保護回路基板は、その側部の一部を外装ケースと蓋体の各々の内部主面に一定のクリアランスをおいて対向するように近接配置されるが、製造誤差（公差）等の理由で寸法精度にばらつきが生じ、前記側部が蓋体の内部主面に接触（接地）することがある。この状態で蓋体に超音波を与えると、保護回路基板が蓋体の正常な沈み込み（蓋体の溶着リブが外装ケースの溶着溝に正しく挿入されること）が妨げられるとともに、超音波振動のエネルギーが保護回路基板に吸収・拡散され、溶着リブに超音波振動のエネルギーが適切に伝達されず、溶着リブと溶着溝を正しく溶着することができない。また、強い振動が保護回路基板に加わることで、基板に実装された素子が破壊されるおそれもある。
【０００８】
このように現在のパック電池では、外装ケースと蓋体からなる外装体を超音波溶着により内部封止する際において、いまだ解決すべき課題が存在する。
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、外装ケースと蓋体とを確実に超音波溶着することにより、良好な電池性能を発揮することの可能なパック電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、素電池と、当該素電池に電気的に接続された基板が外装ケースに収納され、外装ケースに蓋体が超音波溶着されて内部封止されたパック電池であって、該パック電池内部において、前記基板は、その側部が前記外装ケースと蓋体の各々の内部主面に対向して配置され、前記蓋体の内部主面にはリブが突設されており、前記側部のうち蓋体と対向する部分が前記リブの頂部と当接または近接している構成とした。
【００１０】
ここで、前記基板は矩形状主面を有し、当該主面の一対の辺に対応する前記側部が、前記外装ケースと前記蓋体の各々の内部主面に対向して配する構成とすることもできる。
また、前記リブの長手方向は、前記基板の長手方向と直交する構成とすることもできる。
また前記蓋体には、前記内部主面の周縁を囲繞するように溶着リブが立設されており、前記外装ケースには、底面の周縁を囲繞するように側壁が立設されてなるとともに、前記側壁の頂部に溝が形成されており、前記蓋体の溶着リブが前記外装ケースの側壁の溝に挿入され、前記溶着リブが前記溝と超音波溶着されている構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
以上の構成を有する本発明のパック電池では、電池内部に配向された蓋体の内部主面にリブ（基板固定リブ）が突設され、当該リブの頂部に保護回路基板等の基板の側部が当接または近接するように配設される。このため、製造誤差（公差）等の寸法ばらつきによって当該基板の側部が蓋体と接触する場合があっても、基板の側部は蓋体の前記リブの頂部で接触するので、少なくとも蓋体の内部主面に直接密着して接触（接地）することがない。従って、蓋体を外装ケースと超音波溶着する際に、超音波振動のエネルギーが基板側に広く拡散・吸収されるのが抑制され、当該エネルギーが蓋体と外装ケースの接合部（蓋体の溶着リブと外装ケースの側壁上の溶着溝周辺）に集中する。これにより、良好な超音波溶着を実施できる。また、これによって基板側に超音波振動の影響が強く及ぶことがないので、基板に実装された各種素子が超音波振動で損傷するのを抑制する効果も奏される。
【００１２】
また、このような本発明の構成は蓋体の内部主面に所定形状のリブ（基板固定リブ）を形成することで実現できるため、比較的低コストで実現できるメリットも有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態におけるパック電池の構成を示す外観図と展開図である。
【図２】実施の形態におけるパック電池の組図である。
【図３】蓋体の内部主面の構成を示す正面図である。
【図４】外装ケースと蓋体の超音波溶着時の様子を示す電池断面図である。
【図５】外装ケースと蓋体の超音波溶着時の様子を示す電池断面図である。
【図６】外装ケースと蓋体の構成を示す電池側面図である。
【図７】外装ケースと蓋体の構成を示す部分拡大図である。
【図８】外装ケースと蓋体の従来構成を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を説明するが、当然ながら本発明はこれらの形式に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
＜実施の形態＞
図１（ａ）は、本発明の実施の形態におけるパック電池１の構成を示す外観図である。図１（ｂ）はパック電池１の展開図である。図２は、パック電池１の組図である。
【００１５】
パック電池１はいわゆる薄型直方体状の角型パック電池であり、その構成は、大別すると図１及び図２に示すように、素電池２、保護回路基板３、外装ケース４、蓋体５等で構成されている。パック電池１のサイズ例としては、縦（Ｙ方向長さ）４０．３５ｍｍ×横（Ｘ方向長さ）３５．４ｍｍ×厚み（Ｚ方向長さ）５．９ｍｍとすることができる。
素電池２には薄型の各種二次電池が使用でき、ここでは高エネルギー密度・容量及び出力に優れる角型リチウム二次電池を利用している。素電池２は、正極板と負極板をセパレータを介して積層してなる所定の電極体が、所定の電解液とともに角型のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる有底外装缶２ｂの内部に収納され、当該有底外装缶２ｂの開口部に封口板２ａが嵌合されてレーザー溶接で内部封止されてなる。外装缶２ｂの側面は、滑らかな曲線状の表面をなすように加工されている。素電池２のサイズ例としては、縦（Ｙ方向長さ）３４．７ｍｍ×横（Ｘ方向長さ）３３．７ｍｍ×厚み（Ｚ方向長さ）５．２５ｍｍとすることができる。
【００１６】
なお、素電池２のＹ方向底部（図１（ａ）の紙面奥側端部）には、落下などで素電池２に加わる衝撃を和らげるための樹脂製のボトムカバー（不図示）が配設されることがある。
素電池２の封口板２ａには、図２に示すように、その中央および右寄りに正極端子２１及び負極端子２２がそれぞれ配設され、左寄りに安全弁２３が配設されている。正極端子２１にはＰＴＣ３１のリード板３１１がスポット溶接により接続される。封口板２ａには電解液注入穴を塞ぐ封止栓２２を備え、封口板２ａの一端側上に、クラッド板３６を介して、ニッケル材等のリード板３４が順次接続される。
【００１７】
安全弁２３は素電池２が異常内圧を発生した際の安全機構であって、比較的厚みの薄い金属板で構成され、一定以上の圧力を受けると破れて電池内部のガスを外部に放出する仕組みになっている。
保護回路基板３は、コンポジット材料からなる短冊状の基板本体３０に各種電気素子が実装されて構成される。基板本体３０の主面形状及びサイズは素電池２の封口板２ａとほぼ同様である。図２では、基板本体３０に実装されるリード板３４、３６、ＰＴＣ３１を示す。基板本体３０の表側主面（矩形状主面）には、パック電池１の出力を給電対象の電子機器に給電するとともに、外部より充電するための外部端子部３３ａ、３３ｂ、３３ｃが配設される。また、電池の検査時に使用する信号端子部３５ａ、３５ｂも併せて配設されている。基板本体３０の裏側主面にはＰＴＣ３１、リード板３４、３６等が配設される。
【００１８】
ＰＴＣ３１は、パック電池１の充放電時において、万一、素電池２が過度に温度上昇した際に通電を遮断する安全機構として設けられ、ここではリード板３１１にＰＴＣ素子３１２を接続して構成されている。素電池２に保護回路基板３を取り付ける際には、リード板３１１が素電池２の封口板２ａ側と接触して短絡を起こさないように、封口板２ａとの間に一定のスペースを介して板状の絶縁カバー３２を配設し、この上にＰＴＣ３１が載置されるようにする（図２参照）。パック電池１の内部において、保護回路基板３はその長手方向（Ｘ方向）に沿った一対の側部が外装ケース４と蓋体５の各々の内部主面（底面４０と内部主面５０）に近接して対向配置される。
【００１９】
リード板３４、３１１は、通電性及び溶接特性に優れる金属材料（ここではニッケル）で構成される。リード板３４の下に接続されるリード板３６は、クラッド材で構成される。なお、いずれのリード板３４、３６もこれ以外の公知の導電性材料で構成することが可能である。
外装ケース４は、絶縁性、機械的強度及び耐熱性に優れるエンジニアリングプラスチック材料（ＰＣまたはＡＢＳ等）で構成され、図１（ｂ）および図２に示すように、矩形状の底面４０の４辺の周囲に側壁４４ａ〜４４ｄが立設されてなる。このうち、底面４０の一辺に配設された側壁４４ａの側面には、保護回路基板３の所定端子（３３ａ〜３３ｃ、３５ａ、３５ｂ）を外部露出させるための複数の端子窓（外部端子用の矩形状の端子窓４１ａ〜４１ｃ、信号端子用の円形の端子窓４２ａ、４２ｂが間隔をおいて形成されている。このうち端子窓４２ａ、４２ｂには、検査後にラベル６が貼着される。蓋体５と対向する側壁４４ａ〜４４ｄの頂部には、図１（ｂ）及び図２に示すように、蓋体５の溶着リブ５３ａ〜５３ｄを受け入れるための一条の溝（溶着溝４３）が、当該溶着リブ５３ａ〜５３ｄの長手方向（Ｘ方向またはＹ方向）に沿って形成されている。
【００２０】
蓋体５は、外装ケース４と同様の樹脂材料で構成されており、内部主面５０の周縁の４辺を囲繞するように、溶着リブ５３ａ〜５３ｄが立設されている。内部主面５０の形状・サイズは前記底面４０とほぼ同様に設定されている。
次に示す図３は、蓋体５の内部主面５０の構成を示す正面図である。当該内部主面５０において、保護回路基板３の配設位置周辺の領域（図３では左側領域）には、複数の帯状リブ（基板固定リブ５１ａ〜５１ｈ）がＹ方向を長手としてＸ方向にストライプ状に並設されている。いずれの基板固定リブ５１ａ〜５１ｈもＺ方向高さが同じであり、各頂部を保護回路基板３側（図３では紙面手前側）に突出させている。基板固定リブ５１ａ〜５１ｈの長手方向（Ｙ方向）は、保護回路基板３の長手方向（Ｘ方向）と直交するように配設される。ここで、保護回路基板３の側部と前記各頂部とは、通常は近接位置（数十分の一ミリ程度）で離間するように所定のクリアランスが設けられている。しかし、製造誤差（公差）等の寸法ばらつきが生じた場合には、蓋体５は基板固定リブ５１ａ〜５１ｈの各頂部において、保護回路基板３の側部と当接する。パック電池１では、保護回路基板３と基盤固定リブ５１ａ〜５１ｈの各頂部との多少の接触は許容される。なお、これらの基板固定リブ５１ａ〜５１ｈに直交するように配されているリブ（基板案内リブ５２）は、保護回路基板３をその裏側主面から保持するために設けられたものである。
【００２１】
続いて、図６（ａ）は、溶着リブ５３ａと側壁４４ａの構成を示す、パック電池１の組立時（蓋体５を外装ケース４にかぶせる直前の時）の側面図である。図６（ｂ）は従来の溶着リブ５３ａｘ（複数の短冊状リブ５３０ａｘ〜５３０ｇｘが間隔をおいて配設されてなる）と側壁４４ａｘの構成、及び配置関係を示す、パック電池１ｘの組立時の側面図である。
【００２２】
図６（ａ）に示すように、側壁４４ａには、矩形状の外部端子用端子窓４１ａ〜４１ｃが、各々の一辺が外装ケース４の底面４０の平面に平行な方向（側壁４４ａ上の溶着溝４３の長手方向と平行な方向）と一致するように、所定間隔をおいて配設されている。また、信号端子用端子窓４２ａ、４２ｂは、ここでは丸い端子窓として所定間隔をおいて配設されている。ここで、パック電池１では溶着リブ５３ａのうち、少なくとも各端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂの各中央部（Ｘ方向に沿った各中央部）に近接する部分を切り欠くとともに、切り欠き領域に臨んで残留するリブ部分が、Ｙ方向から見た形状として、外装ケース４側から蓋体５の内部主面５０側に向かって裾広がりになるように形成されている。図６（ａ）の例では、この形状の一例として台形リブ５３０ａ〜５３０ｇ（外装ケース４の底面４０側が上底、蓋体５の内部主面５０側が下底であって、蓋体５の内部主面５０側に向かってＸ方向両端部が裾広がりに傾斜している形状）が形成されている。これにより溶着リブ５３ａは、複数の台形リブ５３０ａ〜５３０ｈがＸ方向に所定間隔をおいて配設されてなる。
【００２３】
次に、各々の台形リブ５３０ａ〜５３０ｈと外装ケース４との配置関係を説明する。ここでは説明上、図７を用いて台形リブ５３０ｅと端子窓４１ａ、４１ｂとの配置関係を述べるが、全ての台形リブ５３０ａ〜５３０ｇと外装ケース４の端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂとの配置関係は同様である。
台形リブ５３０ａの上底に相当する頂部５３０３ｅは、隣接する矩形状の端子窓４１ａ、４１ｂに中心を合わせて配置される。そして、頂部５３０３ｅの両端に位置する傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅは、それぞれ端子窓４１ａ、４１ｂのＸ方向に沿った中央部に向かって、当該台形リブ５３０ａのＺ方向高さを漸減させながら近接するように形成されている（図７の点線矢印に挟まれた範囲）。
【００２４】
一方、台形リブ５３０ａ〜５３０ｃは、丸い端子窓４２ａ、４２ｂのＸ方向に沿った中央部に向かって、台形リブ５３０ｅと同様に各々の傾斜端部が近接するように配されている。
（基板固定リブの効果について）
本実施の形態のパック電池１では、蓋体５の内部主面５０に基板固定リブ５１ａ〜５１ｈを設けたことにより、製造時において蓋体５の溶着リブ５３が外装ケース４の溶着溝４３と良好に超音波溶着され、確実に内部封止が図られるようになっている。図４（ａ）は、この効果を説明するためのパック電池１の断面図（図１のＡ−Ａ線断面矢視図）である。また図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれパック電池１のＹＺ断面図とＺ部分の拡大図を示す。
【００２５】
パック電池１の製造時では、外装ケース４の底面４０の周囲に形成された側壁４４ａ〜４４ｄの溶着溝４３に蓋体５の溶着リブ５３ａ〜５３ｄを挿入するとともに、蓋体５の外部主面側（外周）に超音波ホーンを押し当て、超音波を与える（図４（ａ）、図５（ａ）参照）。このとき、保護回路基板３が蓋体５と接触する場合には、保護回路基板３はその側部が蓋体５の基板固定リブ５１ａ〜５１ｈで当接し（図４（ａ）、図５（ｂ）参照）、図４（ｂ）に示す従来のように保護回路基板３の側部が蓋体５の内部主面５０に直接接しない。したがって、蓋体５の正常な沈み込み（溶着リブ５３ａ〜５３ｄが溶着溝４３に正しく挿入されること）が妨げられるのを防止できる（図４（ａ））。
【００２６】
これにより、超音波ホーンの出力（超音波振動）は保護回路基板３側に吸収・拡散されにくいため、その分、超音波ホーンの出力（超音波振動）は効率よく溶着溝４３及び溶着リブ５３ａ〜５３ｄ周辺に集中する。この結果、溶着リブ５３ａ〜５３ｄは、いずれも良好に安定して溶着溝４３側と超音波溶着されることとなる。
また、保護回路基板３側に超音波振動が強く及ぶのが防止できるので、基板３上に実装された各種素子の破壊を防止することもできる。
【００２７】
このような本発明の効果は、蓋体５の内部主面５０に基板固定リブ５１ａ〜５１ｈを配設し、基板固定リブ５１ａ〜５１ｈと保護回路基板３の側部とを近接または当接させることで、蓋体５と保護回路基板３との接触面積を従来に比べて飛躍的に低減させた結果として得られる。したがって、外装ケース４や蓋体５と保護回路基板３のクリアランスが多少の寸法ばらつきを生じても、少なくとも保護回路基板３の側部が蓋体５の内部主面５０と密に接触しないため、安定した超音波溶着を実施することができる。
（溶着リブの効果について）
パック電池１では、外装ケース４の各々の端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂに近接する溶着リブ５３ａの領域を切り欠くとともに、Ｘ方向に沿った各端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂの中心に向かって、溶着リブ５３ａで残留している部分（台形リブ５３０ａ〜５３０ｈ）の各両端部のＺ方向高さを漸減させるとともに、従来の短冊状リブ５３０ａｘ〜５３０ｇｘに比べてＸ方向長さを延長し、各端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂに近い位置に適度に台形リブ５３０ａ〜５３０ｈが存在するように調整している。この工夫により、蓋体４と外装ケース５とを超音波溶着する際には、従来に比べて各端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂにより近い領域（図７の例では、端子窓４１ａ、４１ｂの丸みを帯びたＸ方向両端部より内側）まで超音波溶着を行えるとともに、過度の溶融材料が溶着溝４３へ流れ込むのを防止することで、端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂの周囲の変形を抑制できるようになっている。
【００２８】
すなわち従来のパック電池１ｘでは、外装ケース周辺の部分拡大図（図８）に示すように、溶着リブ５３ａｘが複数の短冊状リブ５３０ａｘ〜ｇｘを形成するように切り欠かれ、その各両端部（図８ではリブ頂部５３０３ｅｘを挟む矩形端部５３０１ｅｘ、５３０２ｅｘ）が端子窓４１ａ、４１ｂに近接する。この矩形端部５３０１ｅｘ、５３０２ｅｘは超音波溶着時に比較的多い溶融材料を生じ、端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂに近接する溶着溝４３に流れ込んで端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂに負荷を与え、これを変形・閉塞させる場合がある。これを避けるには、溶着リブ５３ａｘを大きく切り欠かざるを得ない（図８の例では、溶着リブ領域Ａ１、Ａ２を切り欠き、短冊状リブ５３０ｅｘのＸ方向長さＬ１を、端子窓４１ａ、４１ｂの各Ｒ状角にわたる範囲内に留めている）。このため、短冊状リブ５３０ａｘ〜５３０ｇｘを用いた構成では、パック電池１の超音波溶着の強度が不足するおそれがある。
【００２９】
これに対し本発明のパック電池１では、図７に示すように台形リブ５３０ｅを採用することで、Ｘ方向に沿った端子窓４１ａ、４１ｂの中心に向かって当該台形リブ５３０ｅの両端部５３０１ｅ、５３０２ｅのＺ方向高さを低くし、当該両端部５３０１ｅ、５３０２ｅ由来の溶融材料が少なくなるようにしている。これにより、比較的強度の弱い端子窓４１ａ、４１ｂ周辺の溶着溝４３に過度に溶融材料が流れ込むのが防止され、前記端子窓４１ａ、４１ｂの変形・閉塞が抑制される。
【００３０】
また、図７に示す台形リブ５３０ｅの下底のＸ方向長さ（Ｌ２）は、図８に示す従来の短冊状リブ５３０ｅｘの同方向長さ（Ｌ１）よりも長く調整されている。このように台形リブ５３０ｅの長さを従来の短冊状リブ５３０ｅｘの長さより長くしても、傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅの採用によって、端子窓４１ａ、４１ｂ周辺の溶着溝４３に溶融材料が多く流れ込むのを防止できる。すなわち図７に示すように、台形リブ５３０ｅは端子窓４１ａ、４１ｂの間隙Ｌ０の領域では従来の短冊状リブ５３０ｅｘと同様の形状・体積を有しているが、台形リブ５３０ｅの傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅが蓋体５の内部主面５０に向かって裾広がりになっているので、台形リブ５３０ｅ由来の溶融材料が傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅを伝い、溶着溝４３の底周辺に沿って流れることで端子窓４１ａ、４１ｂから離間するように案内される。従って、側壁５３ａでは台形リブ５３０ｅ〜５３０ｇのＸ方向長さをある程度延長しても、多量の溶融材料による端子窓４１ａ、４１ｂの変形や閉塞を防いで良好に超音波溶着が行える。これにより、広い範囲にわたって超音波溶着を実施することができ、溶着強度を向上させてパック電池１の封止信頼性を高めることが可能となる。
【００３１】
なお、溶着リブの溶着量を部分的に増やす技術としては、リブ先端に１または複数の突部を形成し、リブの体積を増やす技術が存在する（たとえば特開２００５−３１７３９１号公報）。しかしながら本発明は、リブの両端部を裾広がりにすることで、超音波溶着時に発生する溶融材料が過度に端子窓に近接しないように調整するものであり、溶融材料の流路を制御して溶着範囲を拡大できる点において非常に有用な技術である。
【００３２】
図７に示す蓋体５では、傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅを備える台形リブ５３０ｅを形成しているが、本発明はこのような傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅに限定するものではない。当該リブの頂部から蓋体５の主面５０側に向かって、裾広がりになる形状であればよい。当該リブの両端部のその他の主面形状としては、放物線状またはステップ状に裾広がりとなる構成が挙げられる。
＜その他の事項＞
上記実施の形態では、外装ケースに端子窓を合計５個にわたり並設する構成を示したが、本発明はこれに限定されず、これ以外の個数の端子窓を設けてもよい。
【００３３】
本発明のパック電池は、リチウムイオン二次電池に限定するものではなく、その他、公知の二次電池（たとえばニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等）にも適用することができる。パック電池に用いる素電池は複数個であってもよい。
なお、本実施の形態のパック電池は、携帯電話やデジタルカメラのような小型の電子機器への適用に限らず、パワーアシスト自転車や電動工具等、比較的大きな機器に適用しても構わない。これに伴い、パック電池のサイズも小型に限らず、大型に設計しても構わない。
【００３４】
また、本発明の基板固定リブは、蓋体だけでなく、外装ケースの底面にも設けることができる。この場合、保護回路基板の一対の辺（側部）は、いずれも基板固定リブの頂部と対向配置されるので、外装ケースおよび蓋体との接触面積が飛躍的に低減され、一層、超音波溶着による内部封止を良好に行うことができる。
また、上記実施の形態では、外装ケースの側壁の頂部に一条の溶着溝を配設したが、溶着溝はこれに限定せず、側壁の頂部に複数条に形成してもよいし、断続的に形成してもよい。さらに、端子窓が設けられた側壁４４ａと溶着リブ５３ａ以外の領域では、側壁頂部に溶着リブを形成し、蓋体側に溶着溝を形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のパック電池は、例えばパック電池はノートブック型パーソナルコンピュータや携帯電話、ＰＤＡ、その他各種デジタルハブの主電源またはバックアップ電源として広く用いることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ１、Ａ２ 切り欠かれる溶着リブ領域
１ パック電池
２ 素電池
３ 保護回路基板
４ 外装ケース
５ 蓋体
６ ラベル
３０ 基板本体
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 外部端子部
４０ 底面
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 端子窓（外部端子用）
４２ａ、４２ｂ 端子窓（信号端子用）
４３ 溶着溝
４４ａ〜４４ｄ 側壁
５０ 内部主面
５１ａ〜５１ｇ 基板固定リブ
５２ 基板案内リブ
５３ａ〜５３ｄ 溶着リブ
５３０ａ〜５３０ｇ 台形リブ
５３０ａｘ〜５３０ｇｘ 短冊状リブ（従来）
５３０１ｅ、５３０２ｅ 傾斜端部
５３０１ｅｘ、５３０２ｅｘ 矩形端部（従来）
５３０３ｅ、５３０３ｅｘ リブ頂部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装ケースと蓋体の間に素電池を内部封止してなるパック電池に関し、特に、外装ケースと蓋体を超音波で良好に溶着するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、繰り返し充電して使用が可能な二次電池をパッケージングしてなるパック電池が広く普及している。パック電池はノートブック型パーソナルコンピュータや携帯電話、ＰＤＡ、その他各種電子機器の主電源またはバックアップ電源等として広く用いられている。
従来の代表的なパック電池は、薄型で角型のリチウム二次電池を素電池とし、素電池に保護回路基板を電気的に接続し、これを合成樹脂からなる外装体（外装ケース及び蓋体）の内部に収納したのち、外装体を内部封止した構成を持つ。
【０００３】
外装体を内部封止する方法は、一例として電池内部に配向される蓋体の内部主面の周囲に溶着リブを立設し、外装ケースの底面周囲に、頂部に溝（溶着溝）を持つ側壁を配設する。そして、外装ケースに素電池と保護回路基板とを収納した状態で、前記溶着リブが前記溶着溝に挿入されるように蓋体を外装ケースに被せる。そして蓋体の外部主面に超音波ホーンを押し当て、溶着リブを溶着溝に超音波溶着させる。
【０００４】
ここで図４（ｂ）は、従来のパック電池１ｘの保護回路基板３周辺の断面図を示す。当図では、素電池２及び保護回路基板３を外装ケース４に収納し、蓋体５ｘの周囲に形成した溶着リブ５３ｂｘ、５３ｄｘを外装ケース４の溶着溝４３に挿入して、蓋体５ｘの外部主面５０ｘの主に溶着リブ５３ｂｘ、５３ｄｘ等の上に超音波ホーンを押し当てて超音波溶着する様子を示している。
【０００５】
次に図８は、従来の外装ケース４の端子窓４１ａ、４１ｂと、溶着リブ５３ａｘとの配置関係、及び形状を示す部分拡大図である。当図に示すように、外装ケース４には、保護回路基板３上に設けられた出力端子等を外部に露出するための開口部（端子窓４１ａ、４１ｂ等）が間隔をおいて設けられている。溶着リブは、基本的には蓋体の周囲を帯状に囲繞するように設けられるが、図８の図示の如く、端子窓４１ａ、４１ｂの周辺では当該端子窓４１ａ、４１ｂに近接する溶着リブ領域Ａ１、Ａ２が切り欠かれることにより、短冊状リブ５３０ｅｘが形成されている。これは、仮に、超音波溶着時に端子窓４１ａ、４１ｂ上に溶着リブがあると、端子窓４１ａ、４１ｂ上の溶着リブには超音波が伝達しにくい等の理由により、上からの超音波ホーンを押し当てられたとき、溶接リブを介して、端子窓４１ａ、４１ｂが変形することがあるので、これを防止するために、上記切り欠きを設けたものである。また、これは、超音波溶着時に端子窓４１ａ、４１ｂ周辺で溶着リブが溶融し、比較的多くの溶融材料が発生して端子窓４１ａ、４１ｂ周辺に負荷が及び、端子窓が変形・閉塞するおそれがあるので、これを避けるべく工夫されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１３３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のパック電池の製造工程では、外装体の外装ケースと蓋体とを超音波溶着する際に問題が存在する。
外装ケースに蓋体を超音波溶着する際、溶着が十分に行えない問題がある。保護回路基板は、その側部の一部を外装ケースと蓋体の各々の内部主面に一定のクリアランスをおいて対向するように近接配置されるが、製造誤差（公差）等の理由で寸法精度にばらつきが生じ、前記側部が蓋体の内部主面に接触（接地）することがある。この状態で蓋体に超音波を与えると、保護回路基板が蓋体の正常な沈み込み（蓋体の溶着リブが外装ケースの溶着溝に正しく挿入されること）が妨げられるとともに、超音波振動のエネルギーが保護回路基板に吸収・拡散され、溶着リブに超音波振動のエネルギーが適切に伝達されず、溶着リブと溶着溝を正しく溶着することができない。また、強い振動が保護回路基板に加わることで、基板に実装された素子が破壊されるおそれもある。
【０００８】
このように現在のパック電池では、外装ケースと蓋体からなる外装体を超音波溶着により内部封止する際において、いまだ解決すべき課題が存在する。
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、外装ケースと蓋体とを確実に超音波溶着することにより、良好な電池性能を発揮することの可能なパック電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、素電池と、当該素電池に電気的に接続された基板が外装ケースに収納され、外装ケースに蓋体が超音波溶着されて内部封止されたパック電池であって、該パック電池内部において、前記基板は、その側部が前記外装ケースと蓋体の各々の内部主面に対向して配置され、前記蓋体の内部主面にはリブが突設されており、前記側部のうち蓋体と対向する部分が前記リブの頂部と当接または近接している構成とした。
【００１０】
ここで、前記基板は矩形状主面を有し、当該主面の一対の辺に対応する前記側部が、前記外装ケースと前記蓋体の各々の内部主面に対向して配する構成とすることもできる。
また、前記リブの長手方向は、前記基板の長手方向と直交する構成とすることもできる。
また前記蓋体には、前記内部主面の周縁を囲繞するように溶着リブが立設されており、前記外装ケースには、底面の周縁を囲繞するように側壁が立設されてなるとともに、前記側壁の頂部に溝が形成されており、前記蓋体の溶着リブが前記外装ケースの側壁の溝に挿入され、前記溶着リブが前記溝と超音波溶着されている構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
以上の構成を有する本発明のパック電池では、電池内部に配向された蓋体の内部主面にリブ（基板固定リブ）が突設され、当該リブの頂部に保護回路基板等の基板の側部が当接または近接するように配設される。このため、製造誤差（公差）等の寸法ばらつきによって当該基板の側部が蓋体と接触する場合があっても、基板の側部は蓋体の前記リブの頂部で接触するので、少なくとも蓋体の内部主面に直接密着して接触（接地）することがない。従って、蓋体を外装ケースと超音波溶着する際に、超音波振動のエネルギーが基板側に広く拡散・吸収されるのが抑制され、当該エネルギーが蓋体と外装ケースの接合部（蓋体の溶着リブと外装ケースの側壁上の溶着溝周辺）に集中する。これにより、良好な超音波溶着を実施できる。また、これによって基板側に超音波振動の影響が強く及ぶことがないので、基板に実装された各種素子が超音波振動で損傷するのを抑制する効果も奏される。
【００１２】
また、このような本発明の構成は蓋体の内部主面に所定形状のリブ（基板固定リブ）を形成することで実現できるため、比較的低コストで実現できるメリットも有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態におけるパック電池の構成を示す外観図と展開図である。
【図２】実施の形態におけるパック電池の組図である。
【図３】蓋体の内部主面の構成を示す正面図である。
【図４】外装ケースと蓋体の超音波溶着時の様子を示す電池断面図である。
【図５】外装ケースと蓋体の超音波溶着時の様子を示す電池断面図である。
【図６】外装ケースと蓋体の構成を示す電池側面図である。
【図７】外装ケースと蓋体の構成を示す部分拡大図である。
【図８】外装ケースと蓋体の従来構成を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を説明するが、当然ながら本発明はこれらの形式に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
＜実施の形態＞
図１（ａ）は、本発明の実施の形態におけるパック電池１の構成を示す外観図である。図１（ｂ）はパック電池１の展開図である。図２は、パック電池１の組図である。
【００１５】
パック電池１はいわゆる薄型直方体状の角型パック電池であり、その構成は、大別すると図１及び図２に示すように、素電池２、保護回路基板３、外装ケース４、蓋体５等で構成されている。パック電池１のサイズ例としては、縦（Ｙ方向長さ）４０．３５ｍｍ×横（Ｘ方向長さ）３５．４ｍｍ×厚み（Ｚ方向長さ）５．９ｍｍとすることができる。
素電池２には薄型の各種二次電池が使用でき、ここでは高エネルギー密度・容量及び出力に優れる角型リチウム二次電池を利用している。素電池２は、正極板と負極板をセパレータを介して積層してなる所定の電極体が、所定の電解液とともに角型のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる有底外装缶２ｂの内部に収納され、当該有底外装缶２ｂの開口部に封口板２ａが嵌合されてレーザー溶接で内部封止されてなる。外装缶２ｂの側面は、滑らかな曲線状の表面をなすように加工されている。素電池２のサイズ例としては、縦（Ｙ方向長さ）３４．７ｍｍ×横（Ｘ方向長さ）３３．７ｍｍ×厚み（Ｚ方向長さ）５．２５ｍｍとすることができる。
【００１６】
なお、素電池２のＹ方向底部（図１（ａ）の紙面奥側端部）には、落下などで素電池２に加わる衝撃を和らげるための樹脂製のボトムカバー（不図示）が配設されることがある。
素電池２の封口板２ａには、図２に示すように、その中央および右寄りに正極端子２１及び負極端子２２がそれぞれ配設され、左寄りに安全弁２３が配設されている。正極端子２１にはＰＴＣ３１のリード板３１１がスポット溶接により接続される。封口板２ａには電解液注入穴を塞ぐ封止栓２２を備え、封口板２ａの一端側上に、クラッド板３６を介して、ニッケル材等のリード板３４が順次接続される。
【００１７】
安全弁２３は素電池２が異常内圧を発生した際の安全機構であって、比較的厚みの薄い金属板で構成され、一定以上の圧力を受けると破れて電池内部のガスを外部に放出する仕組みになっている。
保護回路基板３は、コンポジット材料からなる短冊状の基板本体３０に各種電気素子が実装されて構成される。基板本体３０の主面形状及びサイズは素電池２の封口板２ａとほぼ同様である。図２では、基板本体３０に実装されるリード板３４、３６、ＰＴＣ３１を示す。基板本体３０の表側主面（矩形状主面）には、パック電池１の出力を給電対象の電子機器に給電するとともに、外部より充電するための外部端子部３３ａ、３３ｂ、３３ｃが配設される。また、電池の検査時に使用する信号端子部３５ａ、３５ｂも併せて配設されている。基板本体３０の裏側主面にはＰＴＣ３１、リード板３４、３６等が配設される。
【００１８】
ＰＴＣ３１は、パック電池１の充放電時において、万一、素電池２が過度に温度上昇した際に通電を遮断する安全機構として設けられ、ここではリード板３１１にＰＴＣ素子３１２を接続して構成されている。素電池２に保護回路基板３を取り付ける際には、リード板３１１が素電池２の封口板２ａ側と接触して短絡を起こさないように、封口板２ａとの間に一定のスペースを介して板状の絶縁カバー３２を配設し、この上にＰＴＣ３１が載置されるようにする（図２参照）。パック電池１の内部において、保護回路基板３はその長手方向（Ｘ方向）に沿った一対の側部が外装ケース４と蓋体５の各々の内部主面（底面４０と内部主面５０）に近接して対向配置される。
【００１９】
リード板３４、３１１は、通電性及び溶接特性に優れる金属材料（ここではニッケル）で構成される。リード板３４の下に接続されるリード板３６は、クラッド材で構成される。なお、いずれのリード板３４、３６もこれ以外の公知の導電性材料で構成することが可能である。
外装ケース４は、絶縁性、機械的強度及び耐熱性に優れるエンジニアリングプラスチック材料（ＰＣまたはＡＢＳ等）で構成され、図１（ｂ）および図２に示すように、矩形状の底面４０の４辺の周囲に側壁４４ａ〜４４ｄが立設されてなる。このうち、底面４０の一辺に配設された側壁４４ａの側面には、保護回路基板３の所定端子（３３ａ〜３３ｃ、３５ａ、３５ｂ）を外部露出させるための複数の端子窓（外部端子用の矩形状の端子窓４１ａ〜４１ｃ、信号端子用の円形の端子窓４２ａ、４２ｂが間隔をおいて形成されている。このうち端子窓４２ａ、４２ｂには、検査後にラベル６が貼着される。蓋体５と対向する側壁４４ａ〜４４ｄの頂部には、図１（ｂ）及び図２に示すように、蓋体５の溶着リブ５３ａ〜５３ｄを受け入れるための一条の溝（溶着溝４３）が、当該溶着リブ５３ａ〜５３ｄの長手方向（Ｘ方向またはＹ方向）に沿って形成されている。
【００２０】
蓋体５は、外装ケース４と同様の樹脂材料で構成されており、内部主面５０の周縁の４辺を囲繞するように、溶着リブ５３ａ〜５３ｄが立設されている。内部主面５０の形状・サイズは前記底面４０とほぼ同様に設定されている。
次に示す図３は、蓋体５の内部主面５０の構成を示す正面図である。当該内部主面５０において、保護回路基板３の配設位置周辺の領域（図３では左側領域）には、複数の帯状リブ（基板固定リブ５１ａ〜５１ｈ）がＹ方向を長手としてＸ方向にストライプ状に並設されている。いずれの基板固定リブ５１ａ〜５１ｈもＺ方向高さが同じであり、各頂部を保護回路基板３側（図３では紙面手前側）に突出させている。基板固定リブ５１ａ〜５１ｈの長手方向（Ｙ方向）は、保護回路基板３の長手方向（Ｘ方向）と直交するように配設される。ここで、保護回路基板３の側部と前記各頂部とは、通常は近接位置（数十分の一ミリ程度）で離間するように所定のクリアランスが設けられている。しかし、製造誤差（公差）等の寸法ばらつきが生じた場合には、蓋体５は基板固定リブ５１ａ〜５１ｈの各頂部において、保護回路基板３の側部と当接する。パック電池１では、保護回路基板３と基盤固定リブ５１ａ〜５１ｈの各頂部との多少の接触は許容される。なお、これらの基板固定リブ５１ａ〜５１ｈに直交するように配されているリブ（基板案内リブ５２）は、保護回路基板３をその裏側主面から保持するために設けられたものである。
【００２１】
続いて、図６（ａ）は、溶着リブ５３ａと側壁４４ａの構成を示す、パック電池１の組立時（蓋体５を外装ケース４にかぶせる直前の時）の側面図である。図６（ｂ）は従来の溶着リブ５３ａｘ（複数の短冊状リブ５３０ａｘ〜５３０ｇｘが間隔をおいて配設されてなる）と側壁４４ａｘの構成、及び配置関係を示す、パック電池１ｘの組立時の側面図である。
【００２２】
図６（ａ）に示すように、側壁４４ａには、矩形状の外部端子用端子窓４１ａ〜４１ｃが、各々の一辺が外装ケース４の底面４０の平面に平行な方向（側壁４４ａ上の溶着溝４３の長手方向と平行な方向）と一致するように、所定間隔をおいて配設されている。また、信号端子用端子窓４２ａ、４２ｂは、ここでは丸い端子窓として所定間隔をおいて配設されている。ここで、パック電池１では溶着リブ５３ａのうち、少なくとも各端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂの各中央部（Ｘ方向に沿った各中央部）に近接する部分を切り欠くとともに、切り欠き領域に臨んで残留するリブ部分が、Ｙ方向から見た形状として、外装ケース４側から蓋体５の内部主面５０側に向かって裾広がりになるように形成されている。図６（ａ）の例では、この形状の一例として台形リブ５３０ａ〜５３０ｇ（外装ケース４の底面４０側が上底、蓋体５の内部主面５０側が下底であって、蓋体５の内部主面５０側に向かってＸ方向両端部が裾広がりに傾斜している形状）が形成されている。これにより溶着リブ５３ａは、複数の台形リブ５３０ａ〜５３０ｈがＸ方向に所定間隔をおいて配設されてなる。
【００２３】
次に、各々の台形リブ５３０ａ〜５３０ｈと外装ケース４との配置関係を説明する。ここでは説明上、図７を用いて台形リブ５３０ｅと端子窓４１ａ、４１ｂとの配置関係を述べるが、全ての台形リブ５３０ａ〜５３０ｇと外装ケース４の端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂとの配置関係は同様である。
台形リブ５３０ａの上底に相当する頂部５３０３ｅは、隣接する矩形状の端子窓４１ａ、４１ｂに中心を合わせて配置される。そして、頂部５３０３ｅの両端に位置する傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅは、それぞれ端子窓４１ａ、４１ｂのＸ方向に沿った中央部に向かって、当該台形リブ５３０ａのＺ方向高さを漸減させながら近接するように形成されている（図７の点線矢印に挟まれた範囲）。
【００２４】
一方、台形リブ５３０ａ〜５３０ｃは、丸い端子窓４２ａ、４２ｂのＸ方向に沿った中央部に向かって、台形リブ５３０ｅと同様に各々の傾斜端部が近接するように配されている。
（基板固定リブの効果について）
本実施の形態のパック電池１では、蓋体５の内部主面５０に基板固定リブ５１ａ〜５１ｈを設けたことにより、製造時において蓋体５の溶着リブ５３が外装ケース４の溶着溝４３と良好に超音波溶着され、確実に内部封止が図られるようになっている。図４（ａ）は、この効果を説明するためのパック電池１の断面図（図１のＡ−Ａ線断面矢視図）である。また図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれパック電池１のＹＺ断面図とＺ部分の拡大図を示す。
【００２５】
パック電池１の製造時では、外装ケース４の底面４０の周囲に形成された側壁４４ａ〜４４ｄの溶着溝４３に蓋体５の溶着リブ５３ａ〜５３ｄを挿入するとともに、蓋体５の外部主面側（外周）に超音波ホーンを押し当て、超音波を与える（図４（ａ）、図５（ａ）参照）。このとき、保護回路基板３が蓋体５と接触する場合には、保護回路基板３はその側部が蓋体５の基板固定リブ５１ａ〜５１ｈで当接し（図４（ａ）、図５（ｂ）参照）、図４（ｂ）に示す従来のように保護回路基板３の側部が蓋体５の内部主面５０に直接接しない。したがって、蓋体５の正常な沈み込み（溶着リブ５３ａ〜５３ｄが溶着溝４３に正しく挿入されること）が妨げられるのを防止できる（図４（ａ））。
【００２６】
これにより、超音波ホーンの出力（超音波振動）は保護回路基板３側に吸収・拡散されにくいため、その分、超音波ホーンの出力（超音波振動）は効率よく溶着溝４３及び溶着リブ５３ａ〜５３ｄ周辺に集中する。この結果、溶着リブ５３ａ〜５３ｄは、いずれも良好に安定して溶着溝４３側と超音波溶着されることとなる。
また、保護回路基板３側に超音波振動が強く及ぶのが防止できるので、基板３上に実装された各種素子の破壊を防止することもできる。
【００２７】
このような本発明の効果は、蓋体５の内部主面５０に基板固定リブ５１ａ〜５１ｈを配設し、基板固定リブ５１ａ〜５１ｈと保護回路基板３の側部とを近接または当接させることで、蓋体５と保護回路基板３との接触面積を従来に比べて飛躍的に低減させた結果として得られる。したがって、外装ケース４や蓋体５と保護回路基板３のクリアランスが多少の寸法ばらつきを生じても、少なくとも保護回路基板３の側部が蓋体５の内部主面５０と密に接触しないため、安定した超音波溶着を実施することができる。
（溶着リブの効果について）
パック電池１では、外装ケース４の各々の端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂに近接する溶着リブ５３ａの領域を切り欠くとともに、Ｘ方向に沿った各端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂの中心に向かって、溶着リブ５３ａで残留している部分（台形リブ５３０ａ〜５３０ｈ）の各両端部のＺ方向高さを漸減させるとともに、従来の短冊状リブ５３０ａｘ〜５３０ｇｘに比べてＸ方向長さを延長し、各端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂに近い位置に適度に台形リブ５３０ａ〜５３０ｈが存在するように調整している。この工夫により、蓋体４と外装ケース５とを超音波溶着する際には、従来に比べて各端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂにより近い領域（図７の例では、端子窓４１ａ、４１ｂの丸みを帯びたＸ方向両端部より内側）まで超音波溶着を行えるとともに、過度の溶融材料が溶着溝４３へ流れ込むのを防止することで、端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂの周囲の変形を抑制できるようになっている。
【００２８】
すなわち従来のパック電池１ｘでは、外装ケース周辺の部分拡大図（図８）に示すように、溶着リブ５３ａｘが複数の短冊状リブ５３０ａｘ〜ｇｘを形成するように切り欠かれ、その各両端部（図８ではリブ頂部５３０３ｅｘを挟む矩形端部５３０１ｅｘ、５３０２ｅｘ）が端子窓４１ａ、４１ｂに近接する。この矩形端部５３０１ｅｘ、５３０２ｅｘは超音波溶着時に比較的多い溶融材料を生じ、端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂに近接する溶着溝４３に流れ込んで端子窓４１ａ〜４１ｃ、４２ａ、４２ｂに負荷を与え、これを変形・閉塞させる場合がある。これを避けるには、溶着リブ５３ａｘを大きく切り欠かざるを得ない（図８の例では、溶着リブ領域Ａ１、Ａ２を切り欠き、短冊状リブ５３０ｅｘのＸ方向長さＬ１を、端子窓４１ａ、４１ｂの各Ｒ状角にわたる範囲内に留めている）。このため、短冊状リブ５３０ａｘ〜５３０ｇｘを用いた構成では、パック電池１の超音波溶着の強度が不足するおそれがある。
【００２９】
これに対し本発明のパック電池１では、図７に示すように台形リブ５３０ｅを採用することで、Ｘ方向に沿った端子窓４１ａ、４１ｂの中心に向かって当該台形リブ５３０ｅの両端部５３０１ｅ、５３０２ｅのＺ方向高さを低くし、当該両端部５３０１ｅ、５３０２ｅ由来の溶融材料が少なくなるようにしている。これにより、比較的強度の弱い端子窓４１ａ、４１ｂ周辺の溶着溝４３に過度に溶融材料が流れ込むのが防止され、前記端子窓４１ａ、４１ｂの変形・閉塞が抑制される。
【００３０】
また、図７に示す台形リブ５３０ｅの下底のＸ方向長さ（Ｌ２）は、図８に示す従来の短冊状リブ５３０ｅｘの同方向長さ（Ｌ１）よりも長く調整されている。このように台形リブ５３０ｅの長さを従来の短冊状リブ５３０ｅｘの長さより長くしても、傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅの採用によって、端子窓４１ａ、４１ｂ周辺の溶着溝４３に溶融材料が多く流れ込むのを防止できる。すなわち図７に示すように、台形リブ５３０ｅは端子窓４１ａ、４１ｂの間隙Ｌ０の領域では従来の短冊状リブ５３０ｅｘと同様の形状・体積を有しているが、台形リブ５３０ｅの傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅが蓋体５の内部主面５０に向かって裾広がりになっているので、台形リブ５３０ｅ由来の溶融材料が傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅを伝い、溶着溝４３の底周辺に沿って流れることで端子窓４１ａ、４１ｂから離間するように案内される。従って、側壁５３ａでは台形リブ５３０ｅ〜５３０ｇのＸ方向長さをある程度延長しても、多量の溶融材料による端子窓４１ａ、４１ｂの変形や閉塞を防いで良好に超音波溶着が行える。これにより、広い範囲にわたって超音波溶着を実施することができ、溶着強度を向上させてパック電池１の封止信頼性を高めることが可能となる。
【００３１】
なお、溶着リブの溶着量を部分的に増やす技術としては、リブ先端に１または複数の突部を形成し、リブの体積を増やす技術が存在する（たとえば特開２００５−３１７３９１号公報）。しかしながら本発明は、リブの両端部を裾広がりにすることで、超音波溶着時に発生する溶融材料が過度に端子窓に近接しないように調整するものであり、溶融材料の流路を制御して溶着範囲を拡大できる点において非常に有用な技術である。
【００３２】
図７に示す蓋体５では、傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅを備える台形リブ５３０ｅを形成しているが、本発明はこのような傾斜端部５３０１ｅ、５３０２ｅに限定するものではない。当該リブの頂部から蓋体５の主面５０側に向かって、裾広がりになる形状であればよい。当該リブの両端部のその他の主面形状としては、放物線状またはステップ状に裾広がりとなる構成が挙げられる。
＜その他の事項＞
上記実施の形態では、外装ケースに端子窓を合計５個にわたり並設する構成を示したが、本発明はこれに限定されず、これ以外の個数の端子窓を設けてもよい。
【００３３】
本発明のパック電池は、リチウムイオン二次電池に限定するものではなく、その他、公知の二次電池（たとえばニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等）にも適用することができる。パック電池に用いる素電池は複数個であってもよい。
なお、本実施の形態のパック電池は、携帯電話やデジタルカメラのような小型の電子機器への適用に限らず、パワーアシスト自転車や電動工具等、比較的大きな機器に適用しても構わない。これに伴い、パック電池のサイズも小型に限らず、大型に設計しても構わない。
【００３４】
また、本発明の基板固定リブは、蓋体だけでなく、外装ケースの底面にも設けることができる。この場合、保護回路基板の一対の辺（側部）は、いずれも基板固定リブの頂部と対向配置されるので、外装ケースおよび蓋体との接触面積が飛躍的に低減され、一層、超音波溶着による内部封止を良好に行うことができる。
また、上記実施の形態では、外装ケースの側壁の頂部に一条の溶着溝を配設したが、溶着溝はこれに限定せず、側壁の頂部に複数条に形成してもよいし、断続的に形成してもよい。さらに、端子窓が設けられた側壁４４ａと溶着リブ５３ａ以外の領域では、側壁頂部に溶着リブを形成し、蓋体側に溶着溝を形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のパック電池は、例えばパック電池はノートブック型パーソナルコンピュータや携帯電話、ＰＤＡ、その他各種デジタルハブの主電源またはバックアップ電源として広く用いることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ１、Ａ２ 切り欠かれる溶着リブ領域
１ パック電池
２ 素電池
３ 保護回路基板
４ 外装ケース
５ 蓋体
６ ラベル
３０ 基板本体
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 外部端子部
４０ 底面
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 端子窓（外部端子用）
４２ａ、４２ｂ 端子窓（信号端子用）
４３ 溶着溝
４４ａ〜４４ｄ 側壁
５０ 内部主面
５１ａ〜５１ｇ 基板固定リブ
５２ 基板案内リブ
５３ａ〜５３ｄ 溶着リブ
５３０ａ〜５３０ｇ 台形リブ
５３０ａｘ〜５３０ｇｘ 短冊状リブ（従来）
５３０１ｅ、５３０２ｅ 傾斜端部
５３０１ｅｘ、５３０２ｅｘ 矩形端部（従来）
５３０３ｅ、５３０３ｅｘ リブ頂部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素電池と、当該素電池に電気的に接続された基板が外装ケースに収納され、外装ケースに蓋体が超音波溶着されて内部封止されたパック電池であって、
該パック電池内部において、前記基板は、その側部が前記外装ケースと蓋体の各々の内部主面に対向して配置され、
前記蓋体の内部主面にはリブが突設されており、
前記側部のうち蓋体と対向する部分が前記リブの頂部と当接または近接している
ことを特徴とするパック電池。
【請求項２】
前記基板は矩形状主面を有し、当該主面の一対の辺に対応する前記側部が、前記外装ケースと前記蓋体の各々の内部主面に対向して配されている
ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
【請求項３】
前記リブの長手方向は、前記基板の長手方向と直交している
ことを特徴とする請求項１または２に記載のパック電池。
【請求項４】
前記蓋体には、前記内部主面の周縁を囲繞するように溶着リブが立設されており、
前記外装ケースには、底面の周縁を囲繞するように側壁が立設されてなるとともに、前記側壁の頂部に溝が形成されており、
前記蓋体の溶着リブが前記外装ケースの側壁の溝に挿入され、前記溶着リブが前記溝と超音波溶着されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパック電池。
【請求項１】
素電池と、当該素電池に電気的に接続された基板が外装ケースに収納され、外装ケースに蓋体が超音波溶着されて内部封止されたパック電池であって、
該パック電池内部において、前記基板は、その側部が前記外装ケースと蓋体の各々の内部主面に対向して配置され、
前記蓋体の内部主面にはリブが突設されており、
前記側部のうち蓋体と対向する部分が前記リブの頂部と当接または近接している
ことを特徴とするパック電池。
【請求項２】
前記基板は矩形状主面を有し、当該主面の一対の辺に対応する前記側部が、前記外装ケースと前記蓋体の各々の内部主面に対向して配されている
ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
【請求項３】
前記リブの長手方向は、前記基板の長手方向と直交している
ことを特徴とする請求項１または２に記載のパック電池。
【請求項４】
前記蓋体には、前記内部主面の周縁を囲繞するように溶着リブが立設されており、
前記外装ケースには、底面の周縁を囲繞するように側壁が立設されてなるとともに、前記側壁の頂部に溝が形成されており、
前記蓋体の溶着リブが前記外装ケースの側壁の溝に挿入され、前記溶着リブが前記溝と超音波溶着されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパック電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２６２７５６（Ｐ２０１０−２６２７５６Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１０６７４（Ｐ２００９−１１０６７４）
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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