JP2014513864A - 薄膜電池パッケージング方法及び薄膜電池パッケージ製造装置 - Google Patents

薄膜電池パッケージング方法及び薄膜電池パッケージ製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、薄膜電池パッケージング方法を提供する。
【解決手段】前記薄膜電池パッケージング方法は、パッケージハウジング積層空間の積層深さを測定する第１の段階と、各単位電池を積層することによって形成される平均深さと前記積層深さとが同一になるように前記各単位電池の積層位置を補正し、前記の補正された積層位置で各単位電池を前記積層空間に順次積層する第２の段階、及び前記積層が完了した各単位電池を熱硬化させる第３の段階を含む。また、本発明は、薄膜電池パッケージ装置も提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜電池パッケージの製造方法に関し、より詳細には、単位電池をパッケージハウジングに安全に積層及び接合すると同時に、熱硬化させ得る薄膜電池パッケージング方法及び薄膜電池パッケージ製造装置に関する。
最近、電子機器及び素子の小型化と関連する技術が急激に発展するにつれて、これら素子を駆動させるための超小型電源として薄膜電池に対する関心が集中している。
薄膜電池は、カソード、アノード及び電解質などの電池の構成要素を全て薄膜形態で蒸着し、電池の全体厚さを数十μｍほどにした電池である。
前記薄膜の蒸着時には、主にスパッタリングなどの物理的蒸着法が用いられ、化学的蒸着法や、ゾル―ゲル法などの液相法などが用いられることもある。
特開２００４−２７３４３６号公報
このような薄膜電池の応用を拡大するためには、高い容量を使用できる薄膜電池のパッケージ技術の開発が必要である。
本発明の目的は、多様な積層深さを有するパッケージハウジングに該当の各単位電池を積層深さに至るように順次積層及び接合し、ワン・キュアリング（ｏｎｅ ｃｕｒｉｎｇ）を実施できる薄膜電池パッケージング方法及び薄膜電池パッケージ製造装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、パッケージハウジングの積層空間に各単位電池を安全に積層及び接合させ得る薄膜電池パッケージング方法及び薄膜電池パッケージ製造装置を提供することにある。
一様態において、本発明は、単位電池をパッケージハウジングの積層空間に積層させる第１の段階と、前記単位電池が前記積層空間に積層されることによって可変する補正深さを測定する第２の段階と、前記補正深さが、前記パッケージハウジングの積層空間に設定される積層深さと互いに同一になるように他の単位電池をパッケージハウジングの積層空間に積層させる第３の段階と、前記積層が完了した各単位電池を熱硬化させる第４の段階とを含む薄膜電池パッケージング方法を提供する。
他の様態において、本発明は、多数の単位電池を移動させてパッケージハウジングの積層空間に順次積層する電池移動部と、前記パッケージハウジングの積層空間に設定される積層深さと、前記各単位電池を前記積層空間に順次積層することによって可変する補正深さとが互いに同一になるように前記電池移動部を制御するパッケージ制御ユニットと、前記積層が完了した各単位電池を熱硬化させる熱提供部を含む薄膜電池パッケージ装置も提供する。
本発明は、多様な積層深さを有するパッケージハウジングに該当の各単位電池を積層深さに至るように順次積層し、ワン・キュアリングを実施できるという効果を有する。
また、本発明は、パッケージハウジングの積層空間に各単位電池を安全に積層及び接合させ得るという効果を有する。
本発明の薄膜電池パッケージ装置の構成を概略的に示す図である。 パッケージハウジングの積層深さを測定する方法を示す図である。 単位電池の平均厚さと、接合剤の平均塗布厚さに基づいて補正された積層位置と、補正された塗布位置が算出される例を示す表である。 パッケージハウジングの積層空間に１番の単位電池が積層及び接合されることを示す断面図である。 パッケージハウジングの積層空間に２番の単位電池が積層及び接合されることを示す断面図である。 各単位電池の積層が完了したパッケージハウジングを示す断面図である。 本発明の一実施例に係る薄膜電池パッケージング方法を示すフローチャートである。 パッケージハウジングにおける積層初期位置の設定過程を示す断面図である。 パッケージハウジングの積層空間に１番の単位電池が積層及び接合されることを示す断面図である。 １番の単位電池の上面までの補正深さの測定過程を示す断面図である。 パッケージハウジングの積層空間に２番の単位電池が積層及び接合されることを示す断面図である。 ２番の単位電池の上面までの補正深さの測定過程を示す断面図である。 予め積層された４番の単位電池上に５番の単位電池が積層及び接合されることを示す図である。 図１３の５番の単位電池上に６番の単位電池が積層及び接合されることを示す図である。 本発明の薄膜電池パッケージング方法を示すフローチャートである。 積層初期位置の設定過程を示すフローチャートである。 積層初期位置の設定過程を示すフローチャートである。
以下、添付の各図面を参照して、本発明の薄膜電池パッケージング方法及び薄膜電池パッケージ製造装置を説明する。
本発明の各実施例において、前記薄膜電池パッケージング方法は、前記薄膜電池パッケージ装置を使用する方法で説明する。
まず、本発明の薄膜電池パッケージ装置の構成を説明する。
図１を参照すると、前記薄膜電池パッケージ装置は、パッケージハウジング保存部１０、電池保存部２０、電池移動部１００、パッケージ制御ユニット２００及び熱提供部（図示せず）を含んで構成される。
図４を参照すると、前記パッケージハウジング保存部１０には、多数のパッケージハウジング４００が載せられる。前記各パッケージハウジング４００には、上面が開口される積層空間ａが形成される。前記積層空間ａは、開口される上面から一定の深さをなす。前記パッケージハウジング４００は、セラミックなどの絶縁体で形成される。
前記電池保存部２０には多数の単位電池２１が載せられる。前記各単位電池２１は、一定の厚さを形成する。また、前記各単位電池２１は、前記積層空間ａに投入され得る面積を形成する。例えば、前記各単位電池の厚さは７０μｍであり得る。
前記電池移動部１００は、真空提供部１３０と、前記真空提供部１３０から提供される真空を使用して前記単位電池２１を吸着又は把持する真空ノズル１１０と、前記パッケージハウジング保存部１０と電池保存部２０とをつなぐ第１の移動経路○１（丸数字１）に沿って前記真空ノズル１１０を移動させる真空ノズル駆動機１２０とを含んで構成される。
また、前記電池移動部１００は、図４及び図５に示したように、前記真空ノズル１１０に設けられ、順次積層される各単位電池２１に外部から提供されるエアを、一定の加圧力を形成するように吐出するエア吐出部１１２をさらに備えることができる。ここで、前記真空ノズル１１０には、エアが吐出されるエアホール１１１が形成される。
前記パッケージ制御ユニット２００は、図９に示したように、パッケージハウジング４００の積層空間ａに設定される積層深さＤｐと、各単位電池２１を前記積層空間ａに順次積層することによって可変する補正深さＤとが互いに同一になるように前記電池移動部１００の作動を制御し、各単位電池２１を積層空間ａに積層する。
図１及び図９を参照すると、前記パッケージ制御ユニット２００は、高さ測定部２１０及び制御部２２０を含んで構成される。
前記高さ測定部２１０は、前記真空ノズル２１０に設置され、パッケージハウジング４００の積層深さＤｐ及び前記積層空間ａに積層される単位電池２１の補正深さＤを測定することができる。
前記高さ測定部２１０は、距離値である積層深さＤｐ又は補正深さＤを接触式又は非接触式で測定することができる。非接触式の場合、図面に示していないが、高さ測定部２１０は、発光部及び受光部を有する光センサー、レーザーセンサー、距離測定センサー及び超音波センサーのうちいずれか一つを含むことができる。
前記制御部２２０は、前記高さ測定部２１０と電気的に連結され、前記の測定される補正深さＤが前記積層深さＤｐと互いに同一になるように前記電池移動部１００の作動を制御することができる。
一方、図１、図２及び図７を参照すると、本発明に係るパッケージ制御ユニット２００は、パッケージハウジング４００の積層空間ａの積層深さＤ０を測定し、各単位電池２１を積層することによって形成される平均深さと前記積層深さＤ０とが同一になるように前記各単位電池２１の積層位置を補正し、前記の補正された積層位置で各単位電池２１を前記積層空間に順次積層することもできる。
ここで、パッケージ制御ユニット２００の制御部２２０は、各単位電池２１の平均厚さを設定し、前記各単位電池２１の積層時に塗布される接合剤１の平均塗布厚さを設定し、前記各単位電池２１の平均厚さ及び前記接合剤１の平均塗布厚さを合算し、前記の合算された値を前記平均深さに設定することができる。
また、前記制御部２２０は、前記各単位電池２１の平均厚さをなす高さを各単位電池２１の積層位置に設定し、前記接合剤１の平均塗布厚さをなす高さを接合剤１の塗布位置に設定することができる。
そして、前記制御部２２０は、前記積層深さと前記平均深さとが互いに同一になるように前記積層位置と前記塗布位置を補正することができる。
前記制御部２２０は、前記電池移動部１００を使用して前記の補正された積層位置で各単位電池２１を積層し、前記接合剤塗布部３００を使用して前記の補正された塗布位置で接合剤１を塗布することができる。
そして、本発明に係る熱提供部は、前記積層が完了した各単位電池２１間の接合剤１を熱硬化又は熱処理させる。
前記接合剤１は、熱硬化されることによって電気伝導性が向上する。したがって、最終的に、各単位電池２１は電気的に並列に連結される。
ここで、前記熱提供部は、紫外線又は赤外線の光を発散する装置であり得る。
また、前記熱提供部としては、熱風循環方式のオーブンを使用することができる。
ここで、オーブンは、パッケージハウジング４００を個別的に熱処理する個別熱処理方式でもあり、レール移動式のインライン方式オーブンチャンバーでもあり得る。
また、前記熱処理時のキュアリング温度は、リチウム電池などの単位電池のアタック（ａｔｔａｃｋ）を防止するために摂氏１２０度未満に設定するとよい。
また、前記薄膜電池パッケージ製造装置は、接合剤塗布部３００を含む。
前記接合剤塗布部３００は、伝導性ペーストである接合剤１（図９参照）を供給する接合剤供給部３３０と、前記接合剤供給部３３０から接合剤を受け取り、前記積層空間ａ及び単位電池２１に伝導性接合剤１を塗布する接合剤塗布ノズル３１０と、第２の移動経路○２（丸数字２）に沿って前記接合剤塗布ノズル３１０を移動させる接合剤塗布ノズル駆動部３２０とを含んで構成される。
前記第２の移動経路○２（丸数字２）は、パッケージハウジング保存部１０と電池保存部２０とをつなぐ経路であって、これは、第１の移動経路○１（丸数字１）とは別途に構成される。
一方、図１４を参照すると、本発明に採択されるケースハウジング４００の上端には、コバール合金で形成される支持部材４１０が設けられる。
本発明に係るケースハウジング４００の上端部に位置する支持部材４１０は、ケースハウジング４００の上端に別途に形成したり、一体に形成することができる。
前記支持部材４１０は、パッケージハウジング４００の上端部に一定の高さをなして位置する。
また、前記支持部材４１０の内側面Ｗ２は、前記内部空間ａの側部を取り囲む。前記支持部材４１０の内側面Ｗ２と前記内部空間ａの内壁Ｗ１は互い違いに形成される。
すなわち、前記支持部材４１０は、外側に段差を有して形成される。
前記支持部材４１０の内側面Ｗ２は、前記内部空間ａの内壁Ｗ１の外側に一定距離ｄだけ離隔する。前記支持部材４１０の断面幅は、支持部材４１０の下方に形成されるケースハウジング４００の断面幅より狭く形成される。
前記構成を参照すると、各単位電池２１間に塗布される伝導性ペーストである接合剤１が過度に塗布される場合、これは、各単位電池２１間を介して側方に過度に突出し得る。
各単位電池２１のうち支持部材４００によって取り囲まれる上部側の４番ないし６番の単位電池２１の側方では、伝導性ペーストコーティング層１が外側に突出する。
このとき、前記支持部材４００の内側面Ｗ２が内部空間ａの内壁Ｗ１から‘ｄ'だけ離隔するので、前記側方に突出する接合剤１は、支持部材４００の内側面Ｗ２と接触しないこともある。
したがって、本発明は、各単位電池２１と金属性の支持部材４００との電気的ショート現象を未然に防止することができる。
以下では、前記のように構成される薄膜電池パッケージ装置を使用した薄膜電池パッケージ方法を説明する。
＜第１の実施例＞
図２は、パッケージハウジングに形成される積層空間の積層深さを測定する例を示す図である。
図２を参照すると、パッケージハウジング４００の積層空間ａの積層深さＤ０を測定する第１の段階を経る。
前記パッケージハウジング４００の積層空間ａは、側壁４００ａで取り囲まれ、底面には底が形成される。したがって、前記パッケージハウジング４００は、側壁４００ａと、底をなす一定厚さの底部４００ｂとを有する。
パッケージハウジング４００の下端から側壁４００ａの上端までの側壁高さＡを測定する。そして、前記パッケージハウジング４００の底部４００ｂの厚さＢを測定する。
前記側壁高さＡから底部の厚さＢを差し引くことによって、積層空間ａの深さＤ０を算出することができる。
続いて、各単位電池２１（図５参照）を積層することによって形成される平均深さと前記積層深さＤ０とが同一になるように各単位電池２１の積層位置を補正し、補正された積層位置で各単位電池２１を積層空間ａに積層する第２の段階を経る。
以下では、前記第２の段階をより詳細に説明する。
＜平均深さの設定段階＞
図７は、本発明の一実施例に係る薄膜電池パッケージング方法を示す。
図１及び図７を参照すると、制御部２２０は、各単位電池２１（図２参照）の平均厚さと、接合剤塗布ノズル３１０から吐出される平均吐出量を設定する。ここで、前記平均吐出量は、単位電池２１の上面に塗布される平均塗布厚さと比例し得る。
そして、前記制御部２２０は、前記各単位電池２１の平均厚さと、接合剤１の平均塗布厚さとを合算し、前記の合算された値を前記平均深さに設定する。
＜積層及び塗布位置の設定段階＞
制御部２２０は、各単位電池２１の平均厚さをなす高さを各単位電池２１の積層位置に設定する。前記積層位置は、仮想の積層位置である。
制御部２２０は、接合剤１の平均塗布厚さをなす高さを接合剤１の塗布位置に設定する。前記塗布位置は仮想の塗布位置である。
＜原点の補正段階＞
制御部２２０は、最初に算出された積層深さＤ０と前記平均深さとが互いに同一になるように前記積層位置と塗布位置を補正する。
すなわち、前記積層深さＤ０と平均深さとが互いに同一である場合、これら値間の偏差αは存在しない。
一方、前記積層深さＤ０と平均深さとが互いに異なる場合、これら値間には偏差αが存在する。この場合、平均深さに対して偏差αを加減することによって、各単位電池２１の初期積層位置及び接合剤１の塗布位置を補正することができる。
＜積層及び塗布段階＞
続いて、前記制御部２２０は、電池移動部１００を使用して各単位電池２１を前記の補正された積層位置で積層空間ａに積層しながら、接合剤塗布ノズル３１０を使用して接合剤１を塗布する。
図２ないし図７を参照して、各単位電池２１の積層方法を詳細に説明する。
図３は、単位電池の平均厚さと、接合剤の平均塗布厚さに基づいて補正された積層位置と、補正された塗布位置が算出される例を示す表である。
図２及び図３を参照すると、原点は、測定される積層深さＤ０での最下端位置である。すなわち、積層空間ａの底位置である。前記積層深さＤ０はＺ軸データである。
そして、各単位電池２１の平均厚さは７０μｍに設定され、接合剤の平均塗布厚さは３０μｍに設定される。
ここで、制御部２２０は、各単位電池２１の積層位置と接合剤の塗布位置を設定する。前記積層位置は、各単位電池の平均厚さに該当する高さの位置であって、接合剤の塗布位置は、平均塗布厚さに該当する高さの位置である。
制御部２２０は、前記各単位電池２１の平均厚さと、各単位電池２１間及び底に塗布される接合剤１の平均塗布厚さとを合算して平均深さを算出する。
前記制御部２２０は、前記平均深さと測定深さＤ０とが互いに同一になり得る偏差αを算出する。
前記偏差αがない場合は、平均深さと測定深さＤ０とが互いに同一な場合であって、前記偏差αがある場合は、平均深さと測定深さＤ０とが互いに異なる場合である。図３の表に示した±αは、平均深さと測定深さＤ０とが互いに同一になるように加減される定数である。
したがって、原点は０±αである位置に設定される。ここで、‘α'は、‘０'又は‘±定数’である。
図４は、前記原点の位置に接合剤を塗布する過程及び１番の単位電池を積層する過程を示す。
図４を参照すると、接合剤塗布ノズル３１０は、３０±αの高さで待機する。ここで、３０±αの高さは、補正された塗布位置である。
そして、平均塗布厚さ３０μｍになるように接合剤１を積層空間ａの底に塗布する。したがって、積層空間ａの底には、高さ３０μｍをなす接合剤１が塗布される。
特に、前記接合剤塗布ノズル３１０の端部は、３０±αから上方に一定距離だけ離隔配置されるとよい。これは、吐出される接合剤１が接合剤塗布ノズル３１０の端部に付いて引き上がることを防止するためである。
したがって、前記接合剤１は、積層空間ａの底に形成された各電極４０１と接触する。
前記のように接合剤１が塗布された後、接合剤塗布ノズル３１０は、元の位置に復帰し、真空ノズル１１０は、１番の単位電池２１を真空吸着した状態で積層空間ａの１００±αの高さをなす補正された積層位置で待機する。
そして、真空ノズル駆動部１２０は前記真空を把持する。
したがって、１番の単位電池２１は、真空ノズル１１０から離脱して積層空間ａの底に落下する。前記１番の単位電池２１の各端子２２は、電極４０１と接触した接合剤１と接合される。
これと同時に、エア吐出部１１２は、真空ノズル１１０に形成されるエアホール１１１を介して把持される１番の単位電極２１の上面に一定の加圧力を有するエアを吐出する。
したがって、前記１番の単位電池２１は、前記の吐出されるエアによって下方に押され、１番の単位電池２１の端子２２は接合剤１と安定的に接触する。
図５は、２番の単位電池が１番の単位電池の上部に積層されることを示す。
図５を参照すると、前記のように１番の単位電池２１が積層された後、接合剤塗布ノズル３１０は、積層空間ａで１３０±αの高さをなす補正された塗布位置に位置する。
そして、前記接合剤塗布ノズル３１０は、接合剤を平均吐出量で１番の単位電池２１の上面に塗布する。したがって、１番の単位電池２１の上面には、平均塗布厚さをなす接合剤１が塗布される。
続いて、前記のように接合剤１が塗布された後、接合剤塗布ノズル３１０は、元の位置に復帰し、真空ノズル１１０は、２番の単位電池２１を真空吸着した状態で積層空間ａの２００±αの高さをなす補正された積層位置で待機する。
そして、真空ノズル駆動部１２０は前記真空を把持する。
したがって、２番の単位電池２１は、真空ノズル１１０から離脱して積層空間ａの底に落下する。前記２番の単位電池２１の各端子２２は、１番の単位電池２１の上面に塗布された接合剤１と接合される。
これと同時に、エア吐出部１１２は、真空ノズル１１０に形成されるエアホール１１１を介して把持される２番の単位電池２１の上面に一定の加圧力を有するエアを吐出する。
したがって、２番の単位電池２１は下方に押される。これによって、前記１番の単位電池２１と２番の単位電池２１との間に塗布された接合剤１は、外側に一定量だけ押され出ながら１番の単位電池２１の両側面に沿って流れ、下端の接合剤１と容易に物理的に連結される。
すなわち、エア吐出を使用して単位電池２１を下方に加圧することにより、エポキシなどの接合剤１の高さを低下させ、下端の単位電池２１との接合剤の側面連結（並列連結）を容易に行うことができる。
一方、本発明で使用される接合剤１は伝導性エポキシであって、接合剤としては１液型又は伝導性ペーストを使用することができる。
また、本発明に係る接合剤１は、ＩＴＯ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉのうち少なくともいずれか一つ以上の元素を含むことができる。前記接合剤は、１液型又は２液型伝導性ペーストのうちいずれか一つであるとよい。
ここで、前記伝導性ペーストの粘度は１０，０００ないし２０，０００であるとよい。
整理すると、本発明での接合剤１は、１液型伝導性ペーストとして、ＩＴＯ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉのうち一つ以上の元素を含むこともでき、２液型の伝導性ペーストとして、ＩＴＯ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉのうち一つ以上の元素を含むこともできる。
図７は、７番の単位電池まで積層された状態を示している。
３番ないし７番の単位電池２１の積層方法及び各単位電池２１間の接合剤塗布過程は、上述した通りである。
ここで、７番の単位電池２１の補正された積層位置は、７００±α高さの補正された積層位置で６番の単位電池２１上に積層される。
前記のように各単位電池２１の積層空間ａへの積層を完了した後、各単位電池２１を熱処理する。
前記熱処理時には、熱風循環方式のオーブン（図示せず）を使用してキュアリングする。
このとき、熱提供部は、ニッケル電池である単位電池２１のアタックを防止するために熱処理温度を摂氏１２０度未満に制御する。
そして、前記オーブンは、各単位電池が積層されたパッケージハウジング４００を独立的に熱硬化させ得る装置でもあり、レール移動式のインライン形式オーブンチャンバでもあり得る。
＜第２の実施例＞
図１及び図１５を参照すると、パッケージハウジング保存部１０に載せられる各パッケージハウジング４００の積層空間ａの積層深さＤｐは予め設定される。この設定される積層深さＤｐは制御部２２０に保存される。
また、前記制御部２２０には、単位電池２１の厚さを予め保存することができる。前記制御部２２０は、前記単位電池２１の厚さを保存することによって、各単位電池２１を厚さ別にグルーピングすることもできる。
これに加えて、制御部２２０は、高さ測定部２１０を使用して各パッケージハウジング４００の積層空間ａの積層深さＤｐを予め測定し、前記の測定された積層深さＤｐを保存及び設定することもできる。
続いて、単位電池２１をパッケージハウジング４００の積層空間ａに積層させる第１の段階を経る。
前記制御部２２０は、各パッケージハウジング４００のうちいずれか一つを選択する。前記パッケージハウジング４００の選択は順次行われる。
そして、前記制御部２２０は単位電池２１を選択する。
以下では、図１、図８ないし図９を参照して、１番の単位電池の積層及び接合過程を説明する。
制御部２２０は、電池移動部１００の作動を制御し、電池保存部２０に載せられた１番の単位電池２１を吸着し、これを選択されたパッケージハウジング４００の積層空間ａの上部に位置させる。
すなわち、真空ノズル駆動部１２０は、真空ノズル１１０を第１の移動経路○１（丸数字１）に沿って１番の単位電池２１の上部に移動させる。真空提供部１３０は、真空ノズル１１０に真空を提供し、１番の単位電池２１を吸着させる。前記真空ノズル駆動部１２０は、１番の単位電池２１が吸着した真空ノズル１１０を第１の移動経路○１（丸数字１）に沿って移動させ、これを選択されたパッケージハウジング４００の積層空間ａの上部に位置させる。
図８及び図１５を参照して、積層初期位置Ｓｐの設定過程を説明する。
制御部２２０は、真空ノズル１１０を積層初期位置Ｓｐで待機させることができる。
すなわち、制御部２２０は、真空ノズル駆動部１２０の作動を制御し、真空ノズル１１０をパッケージハウジング４００の積層空間ａの上部に移動させる。
前記高さ測定部２１０は、真空ノズル１１０に設置することができる。
前記真空ノズル駆動部１２０は、ＸＹＺ方向に真空ノズル２１０を移動させ得る装置である。ここで、ＸＹ方向は第１の移動経路○１（丸数字１）に従い、Ｚ方向は、真空ノズルが任意のＸＹ座標上で直交する方向に沿って昇降する経路に従う。
前記高さ測定部２１０は、パッケージハウジング４００の測定空間ａの底までの深さＤｓを測定し、これを制御部２２０に伝送する。
前記制御部２２０は、前記の測定される深さＤｓが設定された積層深さＤｐと同一になるまで、真空ノズル駆動部１２０を使用して前記真空ノズル１１０の高さを変更するために真空ノズル１１０を昇降させる。
したがって、前記真空ノズル１１０は、積層初期位置Ｓｐで待機させることができる。前記積層初期位置Ｓｐは前記‘Ｄｓ'をなす位置である。
続いて、図９に示したように、前記制御部２２０は、真空ノズル駆動部１２０を使用して、１番の単位電池２１を積層空間ａに積層することができる。
このとき、１番の単位電池２１は、積層空間ａの底から一定高さをなす積層位置で積層させる。
図９及び図１７を参照して、積層補正位置Ｃｐの設定過程を説明する。
制御部２２０は、設定される積層深さＤｐから予め設定される補正高さＤｃを差し引いた深さ‘Ｄ＊'をなす積層補正位置Ｃｐを算出する。
そして、前記制御部２２０は、真空ノズル駆動部１２０を使用して前記真空ノズル１１０を前記積層補正位置Ｃｐに位置するように移動させる。
このような状態で、前記制御部２２０は、真空提供部１３０を使用して真空ノズル１１０に形成された真空を把持する。したがって、前記１番の単位ノズル２１は、真空ノズル１１０から離脱すると同時に、補正高さＤｃに該当する距離だけ落下して積層空間ａの底に載せられる。
これによって、１番の単位電池２１は、積層空間ａの底に安定的に積層される。
真空ノズル１１０に吸着した状態で下降しながら１番の単位電池２１が積層空間ａの底に接触すると、一定の衝撃力が発生し、この衝撃力は、１番の単位電池２１の真空ノズル１１０によって吸着した部分に伝達される。
したがって、前記のように自然に落下させる場合、前記の吸着した部分に衝撃力が伝達されることを未然に防止することができる。
そして、図１０及び図１５を参照すると、制御部２２０は、接合剤塗布部３００を使用して１番の単位電池２１の各端子２２の上面にエポキシなどの伝導性ペーストである接合剤１を一定の厚さｔだけ塗布する。前記厚さは１０μｍであり得る。
すなわち、制御部２２０は、接合剤塗布ノズル駆動部３２０を使用して接合剤塗布ノズル３１０を第２の移動経路○２（丸数字２）に沿って積層空間ａの上部に位置させる。そして、接合剤塗布ノズル３１０を使用して接合剤１を１番の単位電池２１の上面に前記厚さｔだけ塗布する。
このとき、前記各端子２２は、１番の単位電池２１の側面と隣接し、前記接合剤１は流動性を有する。したがって、前記接合剤１は、１番の単位電池２１の側面に沿って１番の単位電池２１の下面側に流れる。そして、前記１番の単位電池２１の下面側に流れた接合剤１は、積層空間ａの底に形成された各電極４０１と連結される。
続いて、１番の補正深さＤを判断する。
図１１及び図１５を参照すると、前記のように１番の単位電池２１の積層及び接合がなされると、制御部２２０は、高さ測定部２１０を使用して１番の単位電池２１の上面までの第１の補正深さＤ＊を測定する。
そして、前記高さ測定部２１０は、測定された第１の補正深さＤを制御部２２０に伝送する。
前記制御部２２０は、測定された第１の補正深さＤが、設定された積層深さＤｐと同一であるかどうかを判断する。
ここで、前記第１の補正深さＤは、積層初期位置Ｓｐから積層された１番の単位電極２１の上面までの距離である。
続いて、図１１及び図１２を参照すると、２番の単位電池２１を積層及び接合する。
前記の測定された第１の補正深さＤが、設定された積層深さＤｐと同一でない場合、図１１に示したように、前記制御部２２０は、２番の単位電池を１番の単位電池２１の上部に積層及び接合する。
前記制御部２２０は、真空ノズル１１０を使用して２番の単位電池２１を吸着し、これをパッケージハウジング４００の積層空間ａの上部に位置させる。
そして、制御部２２０は、上述したような補正された積層位置又は積層補正位置Ｃｐに２番の単位電池２１が位置するように真空ノズル駆動部１２０の作動を制御する。ここで、前記の補正された積層位置Ｄ＊は、前記第１の補正深さＤから予め設定された補正高さＤｃを差し引いた位置である。
続いて、前記制御部２２０は、補正された積層位置Ｄ＊で真空ノズル１１０に形成された真空を把持し、２番の単位電池２１を１番の単位電池２１の上部に自然に落下させる。
これと同時に、図４及び図５に示したようなエア吐出部１１２は、真空ノズル１１０に形成されるエアホール１１１を介して
真空 把持される２番の単位電極２１の上面に一定の加圧力を有するエアを吐出することができる。
したがって、前記２番の単位電池２１は、前記の吐出されるエアによって下方に押され、２番の単位電池２１の端子２２は、１番の単位電池２１の上面に塗布された接合剤１と安定的に接触することができる。
そして、制御部２２０は、上述したように、接合剤塗布部３００を使用して２番の単位電池２１の端子形成位置に一定厚さｔの接合剤１を塗布する。
塗布される接合剤１は、２番の単位電池２１の上面から側面に沿って２番の単位電池２１の下面に流動する。したがって、前記接合剤１は、２番の単位電池２１の各端子２２に連結される。
これによって、積層空間ａの各電極４０１と１番及び２番の単位電池２１の各端子２２は、互いに電気的に連結される。
続いて、第２の補正深さＤを判断する。
図１２を参照すると、前記のように２番の単位電池２１の積層及び接合がなされると、制御部２２０は、高さ測定部２１０を使用して２番の単位電池２１の上面までの第２の補正深さＤを測定する。
そして、前記高さ測定部２１０は、測定された第２の補正深さＤを制御部２２０に伝送する。
前記制御部２２０は、測定された第２の補正深さＤが設定された積層深さＤｐと同一であるかどうかを判断する（Ｄｐ＝Ｄ？）。
ここで、前記第２の補正深さＤは、積層初期位置Ｓｐから積層された２番の単位電池２１の上面までの距離である。
続いて、図１３に示したように、測定された第２の補正深さＤが設定された積層深さＤｐと同一でない場合、制御部２２０は、補正深さＤが設定された積層深さＤｐと同一になるように３番ないし６番の単位電池２１を順次積層及び接合する。
ここで、前記３番ないし６番の単位電池２１を２番ないし５番の単位電池２１の上部に積層及び接合する方法は、上述した２番の単位電池２１の積層及び接合方法と同一である。
続いて、各単位電池２１が積層及び接合されたパッケージハウジング４００は熱硬化過程を経る。
前記のように、各単位電池２１の補正深さＤが測定空間ａの設定された積層深さＤｐと同一になるように各単位電池２１が測定空間に積層されると、熱提供部は、パッケージされた各単位電池２１を硬化させる。
すなわち、各単位電池２１間の各端子２２及び測定空間ａの各電極４０１は、塗布される伝導性ペーストである接合剤１によって電気的に連結される。
したがって、前記熱硬化過程を経ると、前記接合剤１は硬化され、測定空間ａ内で各単位電池２１のパッケージ過程は完了する。
本発明での熱提供部は、紫外線光などを使用して熱を提供することができる。
本発明は、前記のように積層される各単位電池２１の補正深さＤを測定しながら、各単位電池２１を多数のパッケージハウジング４００の測定空間ａの積層深さＤｐに至るように積層及び接合できるという利点を有する。
また、本発明は、各単位電池２１を積層部分に自然に落下させて安定的に載せることによって、パッケージケース４００の測定空間ａの内部に積層するときに各単位電池２１に発生する衝撃を最小化できるという利点を有する。
そして、前記のように、積層及び接合された後、迅速に熱硬化過程を経ることによって、一度にパッケージ過程を完了できるという利点を有する。
一方、本発明は、ＥＭＣモールディング分野にも採択可能である。
１：接合剤
１０：パッケージハウジング保存部
２０：電池保存部
２１：単位電池
２２：端子
１００：電池移動部
１１０：真空ノズル
１１１：エアホール
１１２：エア吐出部
１２０：真空ノズル駆動部
１３０：真空提供部
２００：パッケージ制御ユニット
２１０：高さ測定部
２２０：制御部
３００：接合剤塗布部
３１０：接合剤塗布ノズル
３２０：接合剤塗布ノズル駆動部
３３０：接合剤供給部
４００：パッケージハウジング
４００ａ：側壁
４００ｂ：底部
４０１：電極
４１０：支持部材

Claims (34)

  1. パッケージハウジング積層空間の積層深さを測定する第１の段階と、
    各単位電池を積層することによって形成される平均深さと前記積層深さとが同一になるように前記各単位電池の積層位置を補正し、前記の補正された積層位置で各単位電池を前記積層空間に順次積層する第２の段階、及び
    前記積層が完了した各単位電池を熱硬化させる第３の段階を含むことを特徴とする薄膜電池パッケージング方法。
  2. 前記第１の段階は、
    前記パッケージハウジングの側壁の長さを測定し、
    前記積層空間の底をなす底部の厚さを測定し、
    前記側壁の長さと前記底部の厚さとの差値を算出して前記積層深さを測定することを特徴とする、請求項１に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  3. 前記第２の段階は、
    前記各単位電池の平均厚さを設定し、前記各単位電池を積層する場合、塗布される接合剤の平均塗布厚さを設定し、前記各単位電池の平均厚さ及び前記接合剤の平均塗布厚さを合算し、前記の合算された値を前記平均深さに設定する平均深さ設定段階と、
    前記各単位電池の平均厚さをなす高さを各単位電池の積層位置に設定し、前記接合剤の平均塗布厚さをなす高さを接合剤の塗布位置に設定する積層及び塗布位置設定段階と、
    前記積層深さと前記平均深さとが互いに同一になるように前記積層位置と前記塗布位置を補正する原点補正段階と、
    前記の補正された積層位置で各単位電池を積層し、前記の補正された塗布位置で接合剤を塗布する過程を交互に繰り返す積層及び塗布段階と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  4. 前記積層及び塗布段階で、
    前記各単位電池を順次積層しながら、前記各単位電池に一定の加圧力を提供することを特徴とする、請求項３に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  5. 前記各単位電池の積層方向に沿ってエアを提供して前記加圧力を形成することを特徴とする、請求項４に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  6. 前記積層及び塗布段階で、
    前記接合剤を塗布する接合剤塗布ノズルを前記各単位電池の上面から一定の高さだけ離隔させ、接合剤を塗布することを特徴とする、請求項３に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  7. 前記第３の段階で、
    熱風及び光のうちいずれか一つを使用して前記接合剤を熱硬化させることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  8. 摂氏１２０度未満に熱処理することを特徴とする、請求項１に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  9. 各単位電池がパッケージハウジングの積層空間に積層されることによって可変する補正深さを測定する第１の段階と、
    前記補正深さが、前記パッケージハウジングの積層空間に設定される積層深さと互いに同一になるように他の単位電池をパッケージハウジングの積層空間に積層させる第２の段階、及び
    前記積層が完了した各単位電池を熱硬化させる第３の段階を含むことを特徴とする薄膜電池パッケージング方法。
  10. 前記第２の段階前に、前記積層深さと、前記各単位電池の厚さを設定することを特徴とする、請求項９に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  11. 前記第１の段階前に、前記積層深さを測定することを特徴とする、請求項９に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  12. 前記第１の段階前に、前記パッケージハウジングの積層空間の上部で前記積層空間の積層深さを測定し、
    前記の測定される積層深さと前記の設定された積層深さとが互いに同一の値をなす位置を積層初期位置に設定することを特徴とする、請求項９に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  13. 前記第１の段階で、前記各単位電池を順次積層しながら、前記各単位電池にエアを使用した一定の加圧力を提供することを特徴とする、請求項９に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  14. 前記積層深さ及び前記積層空間に積層される単位電池の補正深さから、既に設定される離隔高さを差し引いて、補正された積層位置を設定し、
    前記各単位電池を前記の補正された積層位置で積層させることを特徴とする、請求項１２に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  15. 前記各単位電池の補正深さを測定するとき、
    前記各単位電池の積層時に塗布される接合剤の厚さを測定し、
    前記の測定される接合剤の厚さを前記補正深さに含ませることを特徴とする、請求項１２に記載の薄膜電池パッケージング方法。
  16. 多数の単位電池を移動させてパッケージハウジングの積層空間に順次積層する電池移動部と、
    前記パッケージハウジングの積層空間に設定される積層深さと、前記各単位電池を前記積層空間に順次積層することによって可変する補正深さとが互いに同一になるように前記電池移動部を制御するパッケージ制御ユニットと、
    前記積層空間及び単位電池に伝導性接合剤を塗布する接合剤塗布ノズルと、一定の移動経路に沿って前記接合剤塗布ノズルを移動させる接合剤塗布ノズル駆動部と、を備える接合剤塗布部、及び
    前記積層が完了した各単位電池を熱硬化させる熱提供部を含むことを特徴とする薄膜電池パッケージ装置。
  17. 前記パッケージ制御ユニットは、
    前記電池移動部に設置され、前記積層深さ及び前記積層空間に積層される単位電池の補正深さを測定する高さ測定部と、
    前記高さ測定部と電気的に連結され、前記の測定される補正深さが前記積層深さと互いに同一になるように前記電池移動部の作動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする、請求項１６に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  18. 前記制御部には、
    前記パッケージハウジングの積層深さと、前記各単位電池の厚さと、前記接合剤の塗布厚さが予め設定されることを特徴とする、請求項１７に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  19. 前記制御部は、
    前記パッケージハウジングの積層空間の積層深さを測定するように前記高さ測定部の作動を制御することを特徴とする、請求項１７に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  20. 前記高さ測定部は、
    前記積層深さと前記補正深さを非接触式及び接触式のうちいずれか一つで測定することを特徴とする、請求項１７に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  21. 前記制御部は、
    前記電池移動部が配置されるように前記電池移動部の積層初期位置を補正し、
    前記積層初期位置は、
    前記パッケージハウジングの設定される積層深さと、前記高さ測定部で測定される積層空間の積層深さとが互いに同一の値をなす位置であることを特徴とする、請求項１７に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  22. 前記制御部は、
    前記各単位電池を補正された積層位置で積層させるように前記電池移動部の作動を制御し、
    前記の補正された積層位置は、
    前記積層深さ又は前記積層空間に積層される単位電池の補正深さから、既に設定される補正高さを差し引いた位置であることを特徴とする、請求項１７に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  23. 前記補正深さは、
    前記各単位電池の積層時に塗布される接合剤の厚さを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  24. 多数の単位電池を移動させてパッケージハウジングの積層空間に順次積層する電池移動部と、
    前記パッケージハウジング積層空間の積層深さを測定し、各単位電池を積層することによって形成される平均深さと前記積層深さとが同一になるように前記各単位電池の積層位置を補正し、前記の補正された積層位置で各単位電池を前記積層空間に順次積層するパッケージ制御ユニットと、
    前記積層空間及び単位電池に伝導性接合剤を塗布する接合剤塗布ノズルと、一定の移動経路に沿って前記接合剤塗布ノズルを移動させる接合剤塗布ノズル駆動部と、を備える接合剤塗布部、及び
    前記積層が完了した各単位電池を熱硬化させる熱提供部を含むことを特徴とする薄膜電池パッケージ装置。
  25. 前記パッケージ制御ユニットは、
    前記電池移動部に設置され、前記積層深さを測定する高さ測定部と、
    前記高さ測定部と電気的に連結され、前記各単位電池を積層することによって形成される平均深さと前記積層深さとが同一になるように前記各単位電池の積層位置を補正し、前記の補正された積層位置で各単位電池を前記積層空間に順次積層するように前記電池移動部の作動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする、請求項２４に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  26. 前記制御部は、
    前記各単位電池の平均厚さを設定し、前記各単位電池の積層時に塗布される接合剤の平均塗布厚さを設定し、前記各単位電池の平均厚さ及び前記接合剤の平均塗布厚さを合算し、前記の合算された値を前記平均深さに設定し、
    前記各単位電池の平均厚さをなす高さを各単位電池の積層位置に設定し、前記接合剤の平均塗布厚さをなす高さを接合剤の塗布位置に設定し、
    前記積層深さと前記平均深さとが互いに同一になるように前記積層位置と前記塗布位置を補正し、
    前記電池移動部を使用して前記の補正された積層位置で各単位電池を積層し、前記接合剤塗布部を使用して前記の補正された塗布位置で接合剤を塗布することを特徴とする、請求項２５に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  27. 前記電池移動部は、
    外部から提供される真空を使用して前記単位電池を吸着又は把持する真空ノズルと、
    前記真空ノズルに設けられ、順次積層される各単位電池に外部から提供されるエアを、一定の加圧力を形成するように吐出するエア吐出部と、
    一定の移動経路に沿って前記真空ノズルを移動させる真空ノズル駆動部と、を備えることを特徴とする、請求項１６又は２４に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  28. 前記薄膜電池パッケージ装置は、
    積層空間が形成される多数のパッケージハウジングが配置されるパッケージ保存部と、
    一定の厚さを形成する多数の単位電池が配置される電池保存部と、をさらに備え、
    前記パッケージ制御ユニットは、
    前記多数のパッケージハウジングのうちいずれか一つを選択し、前記各単位電池を積層することを特徴とする、請求項１６又は２４に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  29. 前記パッケージハウジングは、
    上面が開口される前記積層空間が形成され、絶縁材質で形成されるハウジング本体と、
    前記ハウジング本体の上端部に外側に段差を有するように形成される金属性の支持部材と、
    前記支持部材の上面に溶接され、前記積層空間を密閉する金属性のカバーと、を備えることを特徴とする、請求項１６又は２４に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  30. 前記支持部材は、
    コバール合金で形成されることを特徴とする、請求項２９に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  31. 前記熱硬化は、
    前記熱処理時に熱風及び光のうちいずれか一つを使用し、摂氏１２０度未満に前記接合剤を熱処理することを特徴とする、請求項１６又は２６に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  32. 前記接合剤は、
    １液型及び伝導性ペーストのうちいずれか一つである伝導性エポキシであることを特徴とする、請求項１６又は２４に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  33. 前記接合剤は、
    ＩＴＯ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉのうち少なくともいずれか一つ以上の元素を含み、１液型及び２液型伝導性ペーストのうちいずれか一つであることを特徴とする、請求項１６又は２４に記載の薄膜電池パッケージ装置。
  34. 前記伝導性ペーストの粘度は１０，０００ないし２０，０００であることを特徴とする、請求項３２又は３３に記載の薄膜電池パッケージ装置。
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