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KR100947963B1 - 이차 전지용 보호회로 기판과 이를 이용한 이차 전지 - Google Patents

이차 전지용 보호회로 기판과 이를 이용한 이차 전지 Download PDF

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KR100947963B1
KR100947963B1 KR1020070097983A KR20070097983A KR100947963B1 KR 100947963 B1 KR100947963 B1 KR 100947963B1 KR 1020070097983 A KR1020070097983 A KR 1020070097983A KR 20070097983 A KR20070097983 A KR 20070097983A KR 100947963 B1 KR100947963 B1 KR 100947963B1
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solder
secondary battery
lead plate
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박석륜
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 베어셀에 전기적으로 접속되는 보호회로 기판의 치우침 현상 등을 방지하고, 보호회로 기판과 리드 플레이트 사이의 결합력을 향상시키는데 있다.
이를 위해 본 발명은 인쇄회로 기판, 인쇄회로 기판에 실장되는 보호회로부, 보호회로부에 전기적으로 연결되며 인쇄회로 기판에 실장되는 도전 패드, 인쇄회로 기판에 실장되는 충방전 단자, 도전 패드에 접속되며 도전패드와 접속되는 면에는 하나 이상의 솔더 수용부가 형성된 리드 플레이트로 이루어지는 이차전지용 보호회로 기판을 개시한다.
따라서, 인쇄회로 기판과 리드 플레이트 간의 결합력이 향상된다. 또한, 이를 이용한 이차전지는 인쇄회로 기판과 리드 플레이트의 결합력이 향상되어 안정된 구조로 형성된다.
리드 플레이트, 솔더 수용부, 솔더 흐름 홈, 회로 기판, 도전 패드

Description

이차 전지용 보호회로 기판과 이를 이용한 이차 전지{PROTECTION CIRCUIT BOARD FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY USING THE SAME}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베어셀에 전기적으로 접속되는 보호회로 기판의 치우침 현상 등을 방지하고 결합력을 향상시킬 수 있는 이차 전지용 보호회로 기판 및 이를 이용한 이차 전지에 관한 것이다.
최근 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 휴대용 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 따라서, 휴대용 전기/전자 장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차 전지를 채용하고 있다. 대표적인 이차 전지에는 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다.
이러한 리튬 이온 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활 물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.
일반적으로 이차 전지의 제조과정은 우선, 상기 양극 활물질이 양극집전체에 코팅되며 양극탭이 연결된 양극판, 음극 활물질이 음극집전체에 코팅되며 음극 탭이 연결된 음극판 및 세퍼레이터를 적층한 후, 이를 권취하여 형성된 전극 조립체를 캔 형상으로 이루어지는 이차 전지용 케이스에 넣는다. 그런 다음, 전해액을 주입하고 캡 조립체로 밀봉하면 베어셀이 만들어진다. 그 후에 상기 베어셀과 보호 회로기판을 전기적으로 접속한 후, 금형틀에 넣어 베어셀과 보호회로기판을 용융수지로 몰딩하면 수지몰딩형 이차 전지가 완성된다.
여기서, 상기 보호회로기판과 베어셀은 통상 리드 플레이트에 의해 전기적으로 접속된다. 따라서, 상기 보호회로기판에는 상기 리드 플레이트를 접속하기 위한 도전 패드가 형성된다. 물론, 상기 도전 패드과 리드 플레이트는 솔더에 의해 상호 전기적으로 접속된다.
그러나, 상기 보호회로기판의 도전 패드와 리드 플레이트를 상호간 접속시키는 과정에서, 상기 솔더는 순간적으로 용융 상태를 유지하기 때문에 유동성이 크고, 이에 따라 상기 솔더가 평평하지 않게 형성될 수 있다. 더욱이, 도전 패드와 리드 플레이트의 형상에 따라 솔더의 퍼짐성이 불량한 경우도 있다. 따라서, 상기 보호회로 기판이 평평한 상태가 아닌 약간 치우친 상태로 베어셀에 결합됨으로써, 각종 불량을 야기한다.
예를 들면, 보호회로 기판이 치우친 상태로 베어셀에 결합되면, 추후 진행되는 수지 몰딩 공정에서 상기 보호회로 기판에 구비된 단자도 치우친 상태로 형성된다. 더욱이, 보호회로기판의 단자가 평평하지 않고 일측으로 치우지면 그 치우진 영역으로 수지의 찌꺼기 즉, 플래시가 흘러 나와 단자와 외부 장치 사이의 전기적 접속을 방해한다.
더불어, 종래의 리드 플레이트는 대략 사각 형상으로 상기 도전 패드에 접속되기 때문에, 솔더와의 접속 면적이 상대적으로 작다. 따라서, 도전 패드와 리드 플레이트 사이의 결합력이 작아 외력에 의해 도전 패드와 리드 플레이트가 쉽게 분리되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 보호회로 기판의 도전 패드와 리드 플레이트 사이에 형성되는 솔더의 평평도 및 퍼짐성을 향상시키는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 베어셀에 전기적으로 연결되는 보호회로기판이 일측으로 치우치지 않고 평평하게 위치되도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 수지 몰딩시에 보호회로기판의 단자 치우침 및 수지에 의한 플래시 유출을 방지하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 보호회로 기판의 도전 패드와 리드 플레이트 사이의 솔더에 의한 결합력을 향상시키는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차 전지용 보호회로 기판은 인쇄회로 기판, 상기 인쇄회로 기판에 실장되는 보호회로부, 상기 보호회로부에 전기적으로 연결되며 상기 인쇄회로 기판에 실장되는 도전 패드, 상기 인쇄회로 기판에 실장되는 충방전 단자를 포함하는 이차 전지용 보호회로 기판에 있어서, 일 단부가 상기 도전 패드 가운데 어느 하나의 접속부에 접속되는 면에는 하나 이상의 솔더 수용부가 형성된 리드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리드 플레이트는 한번 이상 직각으로 절곡 되고, 절곡된 리드 플레이트의 일면에 상기 솔더 수용부가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 도전 패드는 상기 솔더 수용부가 형성된 상기 리드 플레이트의 절곡된 면보다 면적이 넓게 형성될 수 있으며, 직사각형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 솔더 수용부는 모서리부가 둥근 모따기 될 수 있으며, 상기 양극 및 음극 리드 플레이트의 양 측면과 대향 하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 리드 플레이트에는 대향 하게 형성된 솔더 수용부를 잇는 솔더 흐름 홈이 더 형성될 수 있으며, 상기 솔더 수용부가 형성된 면의 중앙부에는 제 2 솔더 수용부가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 솔더 수용부가 형성된 면의 중앙부에는 제 3 솔더 수용부가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 솔더 수용부는 상기 리드 플레이트의 양 측면의 귀퉁이 주변에 적어도 두 쌍이 대향 하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 솔더 수용부는 상기 리드 플레이트의 세 측면 각각에 형성될 수 있으며, 상기 솔더 수용부가 형성된 면의 중앙부에는 제 4 솔더 수용부가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 솔더 수용부의 표면은 니켈 또는 니켈을 포함하는 합금 가운데 어느 하나를 선택하여 도금될 수 있으며, 상기 리드 플레이트는 니켈 또는 니켈을 포함하는 합금 가운데 어느 하나를 선택하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 이차 전지용 보호회로 기판을 이용한 본 발명의 이차 전지는 양극판과 음극판 및 세퍼레이터를 적층한 후 권취하여 형성된 전극조립체와, 상기 전극조립체와 전해질을 수용하는 일 단부가 개구된 캔 및, 상기 캔의 개구부를 마감하는 캡 조립체를 포함하여 형성된 베어셀; 보호회로부, 양극 및 음극 도전 패드, 검사단자, 충방전 단자와, 일 단부가 상기 양극 도전 패드에 접속되며 상기 양극 도전 패드에 접속되는 면에는 하나 이상의 솔더 수용부가 형성된 양극 리드 플레이트 및, 일 단부가 상기 음극 도전 패드에 접속되며 상기 음극 도전 패드에 접속되는 면에는 하나 이상의 솔더 수용부가 형성된 음극 리드 플레이트를 포함하는 보호회로 기판; 및 상기 베어셀과 전기적으로 접속된 양극 리드탭 및, 상기 베어셀과 전기적으로 접속된 음극 리드탭을 구비하는 리드 조립체를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호회로 기판과 리드 조립체 및 양극 및 음극 리드 플레이트는 용융수지로 몰딩되어 수지몰딩부를 형성하고, 상기 보호회로 기판의 충방전 단자의 표면은 상기 수지몰딩부에 형성된 충방전 단자홀을 통해 노출될 수 있다.
본 발명의 이차 전지용 보호회로 기판은 리드 플레이트와 보호회로기판의 도전 패드의 결합구조를 변경시켜 솔더를 할 때 그 효과가 발생한다. 그에 따른 효과로는 보호회로 기판의 실장부위와 리드 플레이트 간의 결합력이 향상된다.
또한, 상기한 이차 전지용 보호회로 기판을 이용한 이차전지는 인쇄회로 기판과 리드 플레이트의 결합력이 향상되어 안정된 구조로 형성된다.
또한, 상기한 이차 전지용 보호회로 기판을 이용한 이차전지는 베어셀에 전기적으로 연결되는 보호회로기판이 일측으로 치우치지 않고 평평하게 위치된다.
또한, 상기한 이차 전지용 보호회로 기판을 이용한 이차전지는 베어셀과 보호회로 기판을 수지로 몰딩시에 보호회로기판의 단자 치우침 및 수지에 의한 플래시 유출을 방지된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예서는 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용하기로 하명, 동일한 구성요소의 중복되는 설명은 가능한 하지 않기로 한다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 보호회로 기판을 도시한 분해 사시도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 보호회로 기판을 뒤집어서 도시한 분해 사시도이다. 도 1c은 도 1b에 도시된 보호회로 기판의 도전 패드와 리드 플레이트 사이의 결합 관계를 도시한 부분 평면도이다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이차 전지용 보호회로 기판(100)은 인쇄회로 기판(110), 보호회로부(120), 도전 패드(130), 충방전 단자(140) 및, 리드 플레이트(150)를 포함하여 형성된다.
상기 인쇄회로 기판(110)은 베이클라이트나 수지와 같은 절연기판에 동박등으로 형성된 인쇄회로 패턴을 형성한다.
상기 보호회로부(120)는 수동소자(미도시)와 능동소자(미도시) 및 보호회로(미도시)를 포함하여 형성될 수 있으며, 인쇄회로 기판(110)의 상면에 형성된 인쇄회로 패턴(미도시)에 전기적으로 솔더링 될 수 있다. 또한, 보호회로는 수동소자 및 능동소자와 전기적으로 연결되어 이차 전지의 제반상태를 관리하며 이차 전지의 전지 잔량을 체크하거나, 이차 전지의 충방전 상태에 따라 적절한 충전방식을 선택하여 충전하거나 방전을 하고, 이차 전지의 상태에 관한 전압, 전류, 온도, 전지 잔량 등의 정보를 기억하였다가 외부 기기와 통신을 통해 정보를 내보내는 역할을 한다. 이러한 보호회로는 복수 개의 논리소자와 능동 수자 및 수동 소자가 집적되어 집적회로 형태로 형성될 수 있다.
상기 도전 패드(130)는 인쇄회로 기판(110)의 양 단부에 구리 박막등의 도전체로 형성될 수 있으며, 인쇄회로 패턴과 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 도전 패드(130)는 전지의 양극과 전기적으로 연결되는 양극 도전 패드(131)와 전지의 음극과 전기적으로 열결되는 음극 도전 패드(132)로 나뉘어 형성될 수 있다. 하지만, 본 발명에서 도전 패드(131, 132)의 극성을 한정하는 것은 아니다.
상기 충방전 단자(140)는 인쇄회로 패턴과 전기적으로 연결되어 있으며, 충방전 스위치 기능을 담당하는 능동소자인 전계효과 트랜지스터나 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 충방전 관리 기능을 가진 보호회로에 의해 이차 전지가 충방전할 수 있게 전기적인 통로를 제공하는 역할을 한다. 한편, 인쇄회로 기판(110)에는 검사 단자(141)가 더 형성될 수 있다. 검사 단자(141)는 인쇄회로 패턴과 전기적으로 연결되어 보호회로의 충방전 기능이나 보호회로가 정상으로 작동하는지를 검사할 수 있는 전기적인 통로를 제공하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 상기 리드 플레이트(150)는 일 단부가 도전 패드(131, 132)에 접속되며, 도전 패드(131, 132)에 접속되는 면에는 하나 이상의 솔더 수용부(151c, 152c)가 형성될 수 있다. 여기서, 리드 플레이트(151, 152)는 전지의 양극과 전기적으로 연결되는 양극 리드 플레이트(151)와 전지의 음극과 전기적으로 연결되는 음극 리드 플레이트(152)로 나뉘어 형성될 수 있다. 상기 리드 플레이트(151, 152)는 SMD장비를 이용하여 도전 패드(131, 132)에 도포된 솔더를 경화한 후, 경화된 솔더 위에 솔더 수용부(151c, 152c)이 형성된 면이 접속된다. 그런 다음, 도전 패드(151, 152)의 주변에 경화된 솔더가 녹을 정도로 열을 가하게 되면, 솔더는 용융되어 솔더 수용부(151c, 152c)로 흘러들어 가게 되고, 그로 인해 리드플레이트(151, 152)와 도전 패드(131, 132)의 결합력이 강화된다.
또한, 리드 플레이트(151, 152)는 한번 이상 절곡 되어 솔더 수용부(131, 132)가 형성된 면(151a)과 상기 면(151a)과 대략 직각을 이루는 면(151b)이 형성되 고, 절곡된 리드 플레이트(151, 152)의 일면에 솔더 수용부(151c, 152c)가 형성될 수 있다. 리드 플레이트(151, 152)가 절곡 되는 이유는 도전 패드(231,232)에 접속되는 솔더 수용부(151c, 152c)를 형성한 리드 플레이트(151, 152)가 접속되는 면을 만들기 위해서 인데, 당연히 접속되는 면에는 솔더 수용부(151c, 152c)가 형성된다. 또한, 리드 플레이트(151, 152)는 도시된 형상에 한정하지 않고 한번 이상 절곡 될 수도 있는데, 이는 다른 구성요소와 결합을 쉽게 하기 위해 여러 가지 형상으로 실시될 수 있다.
또한, 도 1c에 도시된 바와 같이, 솔더 수용부(151c, 152c)가 형성된 리드플레이트(151)의 면과 접속되는 도전 패드(131, 132)는 솔더 수용부(151c, 152c)가 형성된 리드 플레이트(151, 152)의 면보다 그 면적이 넓게 형성될 수 있다. 여기서, 도전 패드(131, 132)는 도전 패드(131, 132)에 접속되는 솔더 수용부((151c, 152c)를 형성한 리드 플레이트(151, 152)의 넓은 면보다 도전 패드(131, 132)의 넓이를 넓게 형성하여 조립 오차에 대응할 수 있는 여유공간을 확보한다. 따라서, 도전 패드(131, 132)의 넓은 면에 접속되는 리드 플레이트(151, 152)의 솔더 수용부(151c, 152c)와, 솔더 수용부(151c, 152c)와 연결된 리드 플레이트(151, 152)의 측면은 솔더(131a, 132a)가 형성될 경우, 리드 플레이트(151, 152)와 도전 패드(131, 132) 간에 결합력을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 도전 패드(131, 132)는 직사각형으로 형성될 수 있다. 직사각형으로 형성된 도전 패드(131, 132)에 솔더 수용부(151c, 152c)를 형성한 리드 플레이트(131, 132)가 접속된 후, 솔더 수용부(151c, 152c)에는 솔더(131a, 132a)가 흘러들어 가게 되는데, 도전 패드(131, 132)는 직사각형으로 형성되어 솔더 수용부(151c, 152c)에 흘러들어간 솔더가 고일 수 있는 자리를 마련한다.
또한, 솔더 수용부(151c, 152c)는 리드 플레이트(151, 152)의 넓은 면(151a, 152a)과 수직 하게 복수 개의 홈으로 형성될 수 있다. 상기 솔더 수용부(151c, 152c)는 프레스 가공이나 절삭가공을 통해 솔더 수용부에 복수 개의 홈을 형성할 수 있는데, 프레스 가공이나 절삭 가공은 펀칭헤드(미도시)나 드릴날(미도시)를 리드 플레이트(151, 152)의 넓은 면에 수직 하게 이송시켜 한번에 홈을 형성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 솔더 수용부(151c, 152c)는 모서리부가 둥근 모따기 되어 형성될 수 있다. 리드 플레이트(151, 152)는 도전 패드(131, 132)에 실장된 후, SMD장비에 의해 솔더를 형성하게 되는데, 솔더 수용부(151c, 152c)의 모서리들이 둥굴게 모따기 되어 있으면, 용융된 솔더가 잘 흘러들어 갈 수 있게 되고, 그로 인해 솔더는 솔더 수용부(151c, 152c)에 잘 결착될 수 있다.
또한, 솔더 수용부(151c, 152c)는 리드 플레이트(151, 152)의 양 측면과 대향하게 형성될 수 있다. 상기 솔더 수용부(151c, 152c)는 도 1c에 도시된 화살표 방향으로 비틀림 힘이 작용했을 때 비틀림 힘에 대한 결합력을 최대한 발휘할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 보호회로 기판(200)의 리드 플레이트(251)에는 대향하게 형성된 솔더 수용부(151c)를 잇는 솔더 흐름 홈(251a)이 더 형성될 수 있다. 상기 솔더 흐름 홈(151c)과 대향 하게 형성된 솔더 수용부(151c)에 솔더가 형성되면, 도전 패드(131)와 접속되는 리드 플레이트(251)는 도전 패드(131)와 그 결합력이 향상된다.
도 3는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 보호회로 기판(300)의 리드 플레이트(351)는 솔더 수용부(151c)가 형성된 면의 중앙부에 하나 이상의 제 2 솔더 수용부(351a)가 더 형성될 수 있다. 상기 제 2 솔더 수용부(351a)는 리드 플레이트(351)를 도전 패드(131)에 접속하여 솔더를 하였을 때 결착력을 높인다. 이러한 효과를 형성하기 위해 제 2 솔더 수용부(351a)는 도시된 형상에 한정하지 않고 다양한 형상으로 실시될 수 있고, 그 갯수가 하나 이상으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 보호회로 기판(400)의 리드 플레이트(451)에는 대향 하게 형성된 솔더 수용부(151c)를 잇는 솔더 흐름 홈(251a)이 더 형성되고, 솔더 흐름 홈(251a)의 중앙부에는 제 2 솔더 수용 부(351a)가 더 형성되어 리드 플레이트(421)와 도전 패드(131)를 더 강하게 결합시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 보호회로 기판(500)에 형성된 리드 플레이트(551)의 솔더 수용부(551a)는 리드 플레이트(551)의 양 측면의 귀통이 주변에 적어도 두 쌍이 대향 하게 형성될 수 있는데, 상기 리드 플레이트(551)를 도전 패드(131)에 접속시키고, 귀퉁이 주변에 대향 하게 형성된 복 수개의 솔더 수용부(551a)에 솔더(미도시)를 하면, 화살표 방향으로 작용 되는 비틀림에 강한 구속력을 발휘할 뿐만 아니라, 화살표 방향과 수직한 비틀림에 대해서도 리드 플레이트(551)가 틀어지는 것을 더 예방할 수 있다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 보호회로 기판(600)의 리드 플레이트(651)는 양 측면에 두쌍이 대향하게 솔더 수용부(551a)를 형성하고, 리드 플레이트(651)의 솔더 수용부(551a)가 형성된 면(151a)의 중앙부에 하나 이상의 제 3 솔더 수용부(651a)가 더 형성되어 리드 플레이트(651)와 도전 패드(131)를 더 강하게 결합시킬 수 있다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 보호회로 기판(700)의 리드 플레이트(751)는 양 측면에 대향하게 솔더 수용부(151c)를 형성하고, 리드 플레이트(751)의 다른 측면에 솔더 수용부(751a)를 더 형성할 수 있다. 따라서, 리드 플레이트(751)는 솔더 수용부(151c)를 세 측면 각각에 형성할 수 있다. 따라서, 리드 플레이트(751)는 화살표 방향으로 작용 되는 비틀림에 강한 구속력을 발휘할 뿐만 아니라, 화살표 방향과 수직한 비틀림에 대해서도 리드 플레이트(751)가 틀어지는 것을 더 예방할 수 있다. 또한, 솔더 수용부(151c, 751a)는 세측면 각각에 하나 이상으로 형성되어 그 결합력을 증가시킬 수도 있다.
도 8는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 보호회로 기판(800)의 리드 플레이트(851)는 양 측면에 대향하게 솔더 수용부(151c)를 형성하고, 리드 플레이트(851)의 다른 측면에 솔더 수용부(751a)를 더 형성하며, 리드 플레이트(851)에는 솔더 수용부(151c, 751a)가 형성된 면의 중앙부에 제 4 솔더 수용부(851a)가 더 형성될 수 있는데, 제 4 솔더 수용부(851a)는 솔더가 형성되어 리드 플레이트(851)와 도전 패드(131)를 더 강하게 결합시킬 수 있다.
또한, 솔더 수용부(151c, 751a)의 표면은 니켈 또는 니켈을 포함하는 합금 가운데 어느 하나를 선택하여 도금될 수 있다. 니켈은 전도성이 좋음과 동시에, 솔더가 잘 들러붙게 하는 특성이 있어 리드 플레이트(851)와 도전 패드(131)를 강하게 구속시킬 수 있다.
또한, 리드 플레이트(851)는 니켈 또는 니켈을 포함하는 합금 가운데 어느 하나를 선택하여 형성될 수 있는데, 솔더 수용부(151c)의 표면에 니켈을 도금하는 공정을 시행하지 않고, 리드 플레이트 자체를 니켈 또는 니켈을 포함하는 합금으로 형성하여 제조 공정을 줄일 수 있다.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 이차 전지용 보호회로 기판을 이용한 본 발명의 이차 전지(900)는 보호회로 기판(100)과, 베어셀(910) 및, 리드 조립체(920)를 포함하여 형성된다.
상기 보호회로 기판(100)은 전술한바 있어, 이 부분에서는 중복되는 설명을 피하고, 리드 조립체(920)와 결합관계만을 설명하기로 한다.
상기 베어셀(910)은 전극조립체(911)와, 전극조립체(911)와 전해질을 수용하는 일 단부가 개구된 캔(912) 및, 캔(912)의 개구부를 마감하며 양극탭(911d) 미 음극탭(911e)과 전기적으로 접속되는 조립된 캡 조립체(913)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 전극조립체(911)는 양극판(911a)과 음극판(911b) 사이에 세퍼레이터(911c)를 개재한 후, 권취하여 형성될 수 있다.
상기 양극판(911a)은 양극집전체와 양극 활물질층으로 이루어져 있다. 양극 활물질층은 리튬을 포함하고 있는 층상화합물과, 결합력을 향상시키는 바인더, 전도성을 향상시키는 도전재로 이루어질 수 있다. 양극 집전체는 일반적으로 알루미늄이 사용되며 양극활물질층에서 발생하는 전하의 이동 통로가 되고 양극활물질층을 지지하는 역할을 하게 된다. 양극판의 일측단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 양극무지부(미도시)가 형성되어 있으며, 양극무지부에는 양극탭(911d)이 접합된다.
상기 음극판(911b)은 음극집전체와 음극 활물질층으로 이루어져 있다. 음극활물질층은 탄소를 함유하며 일반적으로 많이 쓰이는 하드 카본과, 혹은 흑연, 활물질입자 사이의 결합력을 향상시키는 바인더로 이루어질 수 있다. 음극 집전체는 일반적으로 구리가 사용되며 음극활물질층에 발생하는 전하의 이동 통로가 되고 음극활물질층을 지지하는 역할을 하게 된다. 음극판(911b)의 일측단에 음극활물층이 형성되지 않은 음극무지부(미도시)가 형성되어 있다. 음극무지부에는 음극탭(911e)이 접합된다.
상기 세퍼레이터(911c)는 양극판(911a)과 음극판(911b)의 사이에 개재되어 양극판(911a)과 음극판(911b)을 절연하고 양극판(911a)과 음극판(911b)의 전하들은 통과시킨다. 일반적으로 세퍼레이터(911c)의 재질은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)을 사용하지만 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 세퍼레이터 는(911c)는 전해질을 포함할 수도 있으며 액상이나 겔 형태로 구성될 수 있다.
상기 캔(912)은 전극조립체(911)와 전해질을 수용하며, 일 단부가 개구되어 형성될 수 있다. 캔(912)의 형상은 전극조립체(911)의 형태를 고려하여, 각형 또는 트랙(track)형의 형상으로 형성될 수 있다. 전극조립체(911)를 수용한 캔(912)은 전극조립체(911)의 상부에 절연케이스(913c)를 수용한 후에 캡조립체(910)의 캡플레이트(913a)와 용접등의 방법에 의해 밀봉된다. 케이스(912)의 재질은 주로 알루미늄이 사용되나 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 캡조립체(913)는 캔(912)의 내부에 수용된 전극조립체(110)의 상부에 안착 되어 전극조립체(911)의 상부를 절연하는 절연케이스(913c), 전극단자(913b), 캡 플레이트(913a)와 전극단자(913b)를 절연하는 절연가스킷(913d), 전극단자(913b)의 단부가 압착되어 캡 플레이트(913a)에 고정되기 위한 중앙홀을 제공하는 터미널 플레이트(913e), 터미널 플레이트(913e)와 캡플레이트(913a) 사이를 절연하는 절연 플레이트(913f)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 절연가스킷(913d)과 절연 플레이트(913f)는 폴리 프로필렌 수지나 폴리 에틸렌 수지등의 절연물질로 형성될 수 있다. 또한, 전극단자(913b)와 터미널 플레이트(913e) 및 캡 플레이트(913a)는 니켈이나 니켈을 포함하는 합금 또는 알루미늄이나 알루미늄을 포함하는 합금의 전도성 금속재질로 형성될 수 있으며, 본 발명에서 그 재질은 한정하는 것은 아니다. 또한, 캡 플레이트(913a)에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입홀(913a1)이 형성되어 이를 밀봉하는 전해액 주입홀 마개(913a2)가 더 구비되고, 캡 플레이트(913a)의 상면에는 이차 전지의 압력상승시 개봉되어 이차 전지의 폭발을 방지하는 안전벤트(913a3, Safety vent)가 더 형성될 수 있다.
상기 리드 조립체(920)는 양극 리드탭(921) 및 음극 리드탭(922)을 포함하여 형성될 수 있다. 양극 리드탭(921)은 일 단부가 캡 플레이트(913a)의 상면에 용접등의 방법으로 전기적 접속을 할 수 있으며, 그 반대 단부는 양극극 성질을 지니는 리드 플레이트(151)와 용접 또는 솔더등의 방법으로 전기적 접속을 할 수 있다. 음극 리드탭(922)은 일 단부가 전극단자(913b)에 용접등의 방법으로 전기적으로 접속될 수 있으며, 그 반대 단부는 음극의 성질을 지니는 리드 플레이트(152)와 용접 또는 솔더등의 방법으로 전기적 접속을 할 수 있다. 여기서, 음극 리드탭(922)과 캡플레이트(913a)의 사이에는 절연체(미도시)가 형성되어 음극 리드탭(922)과 캡플레이트(913a)를 절연시킬 수 있다. 상기 양극 및 음극 리드탭(921, 922)은 실장공간을 줄임과 동시에 다른 구성요소와 결합방법을 쉽게 하기 위해 절곡되어 형성될 수 있으며, 그 재질은 니켈이나 니켈을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 이차 전지(900)는 솔더 수용부(151c, 152c)가 형성되어 결합력이 강화된 리드 플레이트(151, 152) 에 의해 보호회로 기판(100)과 베어셀(910)의 결합력이 향상된다. 또한, 이차 전지(900)는 솔더 수용부(151c, 152c)에 의해 보호회로 기판(130)과 틀어지지 않아 양극 및 음극 리드탭(920)이 치우지지 않고 정해진 위치로 결합하게 된다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다. 도 10에서는 도 9에 도시된 이차 전지에 수지몰딩부가 더 형성되어 도시되었다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지(1000)는 보호회로 기판(100), 베어셀(910), 양극 및 음극 리드탭(921, 922), 양극 및 음극 리드 플레이트(151, 152) 및, 수지몰딩부(1010)를 포함하여 형성된다. 여기서, 보호회로 기판(100)의 충방전 단자(140) 및 검사 단자(141)의 표면은 노출될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 이차전지(1000)는 용융수지가 경화시켜 수지몰딩부(1010)를 형성하게 되는데, 상기 수지몰딩부(1010)의 형성방법은 베어셀(910)과 보호회로 기판(100) 및 리드 조립체(920)를 전기적으로 접속시켜 금형틀(미도시)에 넣고 몰딩하여 형성할 수 있다. 이러한 방법으로 형성된 수지몰딩부(1010)는 PC(Poly Carbonate)수지나 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)수지가 사용될 수 있지만, 본 발명에서 수지몰딩부(1010)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 수지몰딩부(1010)는 보호회로 기판(100)에 형성된 충방전 단자(140)가 용융수지에 의해 덮혀지지 않고 노출되도록 형성되어 충방전 단자(140)를 휴대용 전자제품의 배터리 수용부와 전기적으로 접속되게 한다. 더불어, 검사단자(141)도 노출되어 외부기기 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 수지몰딩부(1010)는 충전기(미도시)나 외부기기(미도시)에 접속될 때, 고정틀의 역할을 하게 되는데 이때, 양극 및 음극 리드 플레이트(151, 152)는 솔더 수용부(151c, 152c)에 의해 보호회로 기판(130)과 틀어지지 않게 결합 되고, 그에 따라 충방전 단자(140) 및 검사단자(141)의 단자면이 설계된 위치에 오게하여 노출되게 한다. 만약, 양극 및 음극 리드 플레이트(151, 152)가 틀어지게 되면 충방전 단자(140)와 검사단자(141)의 표면은 몰딩하는 과정에서 노출되지 않고, 용융수지에 의해 덮혀 버릴 수 있다. 반면, 본 발명에 의해 수지 몰딩부(1010)는 보호회로기판(130)이 틀어지지 않으므로 플래시가 형성되지 않는다.
도 1a은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지용 보호회로 기판을 도시한 분해 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 보호회로 기판을 뒤집어서 도시한 분해 사시도이다.
도 1c은 도 1b에 도시된 보호회로 기판의 도전 패드와 리드 플레이트 사이의 결합 관계를 도시한 부분 평면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 3는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 8는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 보호회로 기판의 부분 사시도이다.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300, 400, 500, 700, 800, 900; 이차전지용 보호회로 기판
110; 인쇄회로 기판
120; 보호회로부 130; 도전 패드
131a, 132a ; 솔더 140; 충방전 단자
141; 검사단자 150; 리드 플레이트
151, 251, 351, 451, 551, 651, 751, 851; 양극 리드 플레이트
152; 음극 리드 플레이트 151c,152c, 551a, 751a; 솔더 수용부
251a; 솔더 흐름 홈 300; 리드 조립체
351a; 제 2 솔더 수용부 651a; 제 3 솔더 수용부
851a; 제 4 솔더 수용부
910; 베어셀 911; 전극조립체
911a; 양극판 911b; 음극판
911c; 세퍼레이터 911d; 양극탭
911e; 음극탭 912; 캔
913; 캡 조립체 913a; 캡 플레이트
913b; 전극단자 913c; 절연 케이스
913d; 절연 가스킷 913e; 터미널 플레이트
913f; 절연 플레이트 913a1; 전해액 주입홀
913a2; 전해액 주입홀 마개 913a3; 안전밴트
920; 리드 조립체 921; 양극 리드탭
922; 음극 리드탭 1010; 수지몰딩부

Claims (18)

  1. 인쇄회로 기판, 상기 인쇄회로 기판에 전기적으로 연결되어 실장된 보호회로부, 상기 보호회로부에 전기적으로 연결된 도전 패드, 상기 보호회로부 및 도전 패드에 전기적으로 연결된 충방전 단자로 이루어진 이차 전지용 보호회로 기판에 있어서,
    상기 이차 전지용 보호회로 기판은 상기 도전 패드에 솔더에 의해 접속되는 리드 플레이트를 포함하며, 상기 리드 플레이트는 솔더 수용부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트는 한번 이상 절곡 되고, 상기 솔더 수용부를 구비한 리드 플레이트의 절곡된 일 면이 상기 도전 패드에 접속되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전 패드는 상기 솔더 수용부를 구비한 상기 리드 플레이트의 절곡된 면보다 넓은 면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전 패드는 직사각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 솔더 수용부는 상기 리드 플레이트의 넓은 면과 수직 하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 솔더 수용부는 모서리부가 둥근 모따기 되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 솔더 수용부는 상기 리드 플레이트의 양 측면과 대향 하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트에는 대향 하게 형성된 솔더 수용부를 잇는 솔더 흐름 홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 솔더 수용부가 형성된 면의 중앙부에는 적어도 하나 이상의 제 2 솔더 수용부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트에는 대향 하게 형성된 솔더 수용부를 잇는 솔더 흐름 홈이 더 형성되고, 상기 솔더 흐름 홈의 중앙부에는 제 2 솔더 수용부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 솔더 수용부는 상기 리드 플레이트의 양 측면의 귀퉁이 주변에 적어도 두 쌍이 대향 하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 솔더 수용부가 형성된 면의 중앙부에는 하나 이상의 제 3 솔더 수용부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 솔더 수용부는 상기 리드 플레이트의 세 측면 각각에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 솔더 수용부가 형성된 면의 중앙부에는 제 4 솔더 수용부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔더 수용부의 표면은 니켈 또는 니켈을 포함하는 합금 가운데 어느 하나를 선택하여 도금되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 플레이트는 니켈 또는 니켈을 포함하는 합금 가운데 어느 하나를 선택하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로 기판.
  17. 양극판과 음극판 및 세퍼레이터를 적층한 후 권취하여 형성된 전극조립체와, 일단부에 개구부가 형성되어 상기 전극조립체와 전해질을 수용하는 캔 및, 상기 캔의 개구부를 마감하는 캡 조립체를 포함하여 형성되는 베어셀(bare cell); 및
    보호회로부, 양극 및 음극 도전 패드, 충방전 단자와, 일 단부가 상기 양극 도전 패드에 접속되며 상기 양극 도전 패드에 접속되는 면에는 하나 이상의 솔더 수용부가 형성되고 상기 베어셀의 양극판과 전기적으로 접 양극 리드 플레이트 및, 일 단부가 상기 음극 도전 패드에 접속되며 상기 음극 도전 패드에 접속되는 면에는 하나 이상의 솔더 수용부가 형성되는 음극 리드 플레이트를 포함하여 형성되며, 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 보호회로 기판; 및,
    상기 베어셀과 전기적으로 접속된 양극 리드탭 및, 상기 베어셀과 전기적으로 접속된 음극 리드탭을 구비하는 리드 조립체(lead assembly module)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 보호회로 기판과 리드 조립체 및 양극 및 음극 리드 플레이트는 용융수지로 몰딩되어 수지몰딩부(resin molding part)를 형성하고, 상기 보호회로 기판의 충방전 단자와 검사 단자의 표면은 노출되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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