JP2024514792A - 開口部を含むパターンヒューズ及びこれを含む電池モジュール - Google Patents
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Abstract
本発明は回路パターンの動作の際に発生する過電流（Ｏｖｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ）による発火を防止し、断線位置を指定することができる難燃性コーティング層及び開口部を含むパターンヒューズ、これを含むフレキシブルプリント回路基板、及びこれを含む電池モジュールに関するものであり、パターンヒューズの作動によって、高温に加熱されても発火を防止することができ、特定の位置で溶断によって断線される効果を有することができる。
Description
本出願は２０２２年２月１６日付け韓国特許出願第２０２２－００１９９５２号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は開口部を含むパターンヒューズ及びこれを含む電池モジュールに関するものであり、より詳しくは、回路パターンの動作の際に発生する過電流（Ｏｖｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ）による発火を防止し、断線位置を指定することができる、難燃性コーティング層及び開口部を含むパターンヒューズ、これを含むフレキシブルプリント回路基板、及びこれを含む電池モジュールに関するものである。
スマートフォン、ノートブック型ＰＣ、デジタルカメラなどのモバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するのに伴い、充放電の可能な二次電池に関する技術が活発に研究されている。また、二次電池は大気汚染物質を発生させる化石燃料の代替エネルギー源であり、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）、及びエネルギー貯蔵デバイス（ＥＳＳ）などに適用されている。
現在広く使われる二次電池の種類には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セルは、所要出力電圧または充放電容量に応じて複数の電池セルを直列または並列に連結してバッテリーモジュールを構成することもでき、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いて追加の構成要素を付け加えてバッテリーパックを製作することが一般的である。
このようなバッテリーパックには、バッテリーセルの充放電などを制御するか、またはバッテリーセルを保護することができる保護回路モジュール（ＰＣＭ；Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ）の基板、電圧などのセンシングのためのセンシング基板などのように、必要に応じて多様な回路基板を適用することができる。
このような回路基板は、過電流または短絡電流によるバッテリーパックの火災や爆発などを防止するために、ヒューズ素子を備えることが一般的である。
特許文献１は、このようなヒューズ素子の代わりに、過電流または短絡電流の遮断機能を有するヒューズパターンを回路基板に形成したバッテリーパックを開示している。
図１では、複数のバッテリーセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３を含むバッテリーパックにおいて、メイン回路基板３０とバッテリーセルＣとを連結する連結回路基板２０が介在され、前記連結回路基板２０は、ヒューズパターンＦ及び連結パターンＮを含む導電パターンＬを備えている。
このようなヒューズパターンＦが電極タブ２２とメイン回路基板３０との間に位置することにより、別途のヒューズ素子を実装する作業やヒューズ素子のための空間が必要ではない利点がある。しかし、導電パターンは銅のような金属から製造されることが一般的であるが、このような金属は融点が非常に高いので（銅の融点は約１０８５℃）、ヒューズパターンの動作の際に瞬間的に非常に高い熱及び火花が発生することがある。
意図せぬ大電流から電気回路に設置されたそれぞれの機能素子を保護するために、ヒューズ素子が設置されている。ヒューズ素子は、それぞれの機能素子が破壊されることを抑制するために、一定の電流以上の電流が流れる場合に電流を遮断する。従来のプリント配線基板を用いて電気回路を構成する場合、リード線が付いた基板実装用ヒューズを用いていた。このような実装用ヒューズは半田付けによってプリント配線基板に実装される。
最近、例えば車両用電子デバイスにおいても、従来のプリント配線基板の代わりに、フレキシブルプリント回路基板を用いた電気回路が開発されている。フレキシブルプリント回路基板は、基材として可撓性フィルム上に配線及び機能素子を形成することができるので、従来のプリント配線基板に比べて、薄くなり、曲がることができる。フレキシブルプリント回路基板上にヒューズ素子を形成する場合、例えば、車両用電子デバイスにおいては、車両の走行中の振動や熱などによるストレスによってチップヒューズが作動しなければならない場合、発熱によって接着層から脱離したヒューズ線による問題が発生していた。
したがって、電圧、電流、温度などのセンシングのために具現される多様な回路パターンが具現されるプリント基板（ＰＣＢ）またはフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）で短絡（Ｓｈｏｒｔ）または過電流（Ｏｖｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ）による多様な問題が発生するとき、パターン状のヒューズラインが短絡しなければならないが、短絡したヒューズラインの移動及びヒューズラインのどの部分で短絡が発生するかを予測することができない問題が発生するため、過電流が持続し、発熱による火災の可能性がある。
したがって、フレキシブルプリント回路基板上に過電流による溶断（Ｆｕｓｉｎｇ）による回路線の断線が特定の部位で正確に形成されるようにする需要があるが、これに対する技術開発は確認されていないので、これに対する技術開発が要求される。
本発明は、前記のような問題点を解決するために、回路パターンの動作の際に発生する過電流（Ｏｖｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ）による発火を防止し、断線位置を指定することができる、難燃性コーティング層及び開口部を含むパターンヒューズ、これを含むフレキシブルプリント回路基板、及びこれを含む電池モジュールを提供することを目的とする。
前記のような目的を達成するための本発明によるパターンヒューズは、溶断（Ｆｕｓｉｎｇ）によって電流を遮断するように所定の長さを有し、第１フィルム層に形成された一つ以上の開口部に位置する第１導電線部（Ｆｉｒｓｔ ＥｌｅｃｔｒｏＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌｉｎｅｐｏｒｔｉｏｎ）を含むパターンヒューズである。
また、前記パターンヒューズは、前記第１フィルム層の第１面に形成されるコーティング層を含むことができる。
前記第１導電線部は、直線形、曲線形、パターン形または無定形のいずれか一つ以上の形状を含むことができる。
前記開口部に位置しない前記第１導電線部の部分は前記第１フィルム層で覆われることができる。
前記コーティング層は前記第１導電線部と接する前記第１フィルム層を完全に覆うように形成されることができる。
前記パターンヒューズは、前記第１フィルム層の第２面に形成される接着層であって、前記第１導電線部が前記第２面に接する接着層上に形成される接着層と、前記第１導電線部が形成された前記接着層の面の反対面に形成された第２フィルム層とを含むことができる。
前記第１導電線部と前記接着層との接着力が前記第１導電線部と前記コーティング層との接着力より大きくてもよい。
前記コーティング層の融点は前記第１フィルム層の融点より高く、前記コーティング層の熱伝導度は前記第１フィルム層の熱伝導度より低くてもよい。
前記開口部の面積（ＡＯＰ）に対する前記開口部に位置する前記第１導電線部の面積（ＡＥＣ）の比（ＡＥＣ／ＡＯＰ）は１～０．０１であり得る。
前記開口部は、円形、三角形、方形、多角形及び無定形のうちのいずれか一つ以上の形状を有することができる。
また、本発明は、前記パターンヒューズを含むフレキシブルプリント回路基板を提供する。
前記のような他の目的を達成するための本発明による電池モジュールは、電池セルと、前記電池セルの電圧、電流及び温度をモニタリングするＢＭＳと、前記電池セル及び前記ＢＭＳに接続されたフレキシブルプリント回路基板とを含む電池モジュールであり、前記フレキシブルプリント回路基板は、溶断（Ｆｕｓｉｎｇ）によって電流を遮断するように所定の長さを有し、第１フィルム層に形成された一つ以上の開口部に位置する第１導電線部を含むパターンヒューズを含む。
また、前記デバイスは、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、またはプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）であり得る。
本発明のパターンヒューズは難燃性コーティング層を備えるので、パターンヒューズの作動の際に発生するアーク放電またはスパーク（火花）などが外部に放出されることを防止することができる。
また、本発明の回路基板は、本発明のパターンヒューズを備えるので、別途のヒューズ素子を実装する工程なしにヒューズの機能を有することができる利点がある。
また、本発明のパターンヒューズを含むフレキシブルプリント回路基板は、特定の位置で溶断による断線が発生するように誘導して熱が集中するので、最大限短時間に断線を誘導する効果がある。
また、本発明のパターンヒューズを含むフレキシブルプリント回路基板は、他の領域に過熱及び発火などが発生することを防止することができる効果がある。
また、本発明のパターンヒューズを含むフレキシブルプリント回路基板は、該当する特定の領域の断線を誘導することによって断線動作の再現性を確保するので、予想とは異なり、断線されたヒューズ線が接着層の溶解によって移動することによって発生することがある再短絡（ｓｈｏｒｔ）などの問題を防止することができる効果がある。
本出願で、「含む」、「有する」または「備える」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、構成要素、部分品またはこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組合せなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般にわたって、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
以下、本発明によるパターンヒューズについて添付図面を参照しながら説明する。
図２は本発明の一実施例によるパターンヒューズを概略的に示す分解斜視図である。
図２～図４を参照して本発明のパターンヒューズ１００について説明すると、パターンヒューズ１００は、第２フィルム層１５０、接着層１４０、導電線１１０、第１フィルム層１２０、及びコーティング層１３０を含む。
前記導電線１１０は第１導電線部１１１及び第２導電線部１１２から構成できる。通常第１導電線部１１１で溶断（Ｆｕｓｉｎｇ）が発生する。
前記導電線１１０は導電性を有する物質から形成できれば、その材質に限定されない。好ましくは、電解箔（ＥＤ）及び圧延箔（ＲＡ）のいずれか一つから構成できる。好ましくは、圧延銅箔からなることができる。前記圧延銅箔は耐屈曲性に優れ、密度が高く、生産工程が難しいが、動く部位に有利であり得る。
まず、第２フィルム層１５０は導電性の導電線１１０を外部から絶縁させる役割を果たす層であり、公知の多様な絶縁性の高分子素材から形成できる。
特に、第２フィルム層１５０の素材としては、熱的特性に優れたポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）などが好ましく、そのうちポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）が熱的特性の面で一番好ましい。
第２フィルム層１５０の上部に位置する接着層１４０は第２フィルム層１５０に導電線１１０を付着するための層であり、導電線１１０を接着することができれば、その素材は特に限定されない。
ここで、前述した導電線１１０は接着層１４０を介して第２フィルム層１５０の上部に固定されるが、導電線１１０の一部は接着層１４０に少し陥没した状態であり得る。
導電線１１０は銅のような導電性材料を用いて発熱に有利であるように設計されたものであり、図２に示すように、曲がりくねっている波形のみならず、公知の多様な形態に形成できる。
また、導電線１１０は導電線１１０と連結された両側の導線（図示せず）と同じ材料から形成されることもでき、両側の導線より融点が低い異種の材料から形成されることもでき、導電線１１０及び両側導線との厚さ、導電線１１０の長さなどはパターンヒューズ１００の動作条件によって適宜設計することができる。
次に、第１フィルム層１２０について説明する。第１フィルム層１２０は、前述した第２フィルム層１５０と同様に、外部からの絶縁機能を果たす。よって、第２フィルム層１５０と同じ素材から形成されることもできるが、これに限定されず、多様な絶縁性の高分子素材から形成できる。
一方、図２に示すように、導電線１１０の一部、より詳細には、第１導電線部１１１の一部または全部が露出されるように、第１フィルム層１２０の中央部分には開口部１２１が形成されている。
そして、このような開口部１２１をコーティング層１３０がカバーする。コーティング層１３０は導電線１１０の発熱や火花による火災を防止するための層である。
前述したように、パターンヒューズが作動するときには、導電線１１０を構成する素材が溶けるほどに温度が上昇するが、一般的に回路パターンをカバーするフィルム層は難燃性が良くなくて火災につながる場合が頻繁である。
もちろん、回路パターンをカバーするフィルム層に難燃性に優れた素材を採用することもできるが、回路パターンがない部分まで備えなければならないので、それによって費用が上昇するという問題がある。
ここで、難燃性コーティング層の素材としては、電気絶縁性を有しながら、プラスチック材料の難燃性テストの一つであるＵＬ９４Ｖテストを基準にＶ－０等級である難燃性組成物を使用することが好ましい。
ＵＬ９４Ｖテストとは、プラスチック製品に垂直方向に火花を加えたとき、製品の燃焼様相及び周囲への火炎伝播程度を評価するものであり、燃焼時間などによってＶ－０、Ｖ－１、Ｖ－２等級に区分することができ、このうちＶ－０等級は難燃性が最も高い等級である。
ここで、難燃性組成物とは、高分子樹脂組成物に難燃剤及び各種の添加剤を添加して難燃性を高めた組成物を意味する。
このような難燃性組成物になることができる高分子樹脂としては、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎｅ）、エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）、アクリル（Ａｃｒｙｌ）などの公知の多様な素材がある。
特に、導電線１１０は熱を発生する。この際、導電線１１０を覆っているコーティング層１３０の吸熱性及び熱伝導率が低いほど導電線１１０がより早く断線されるので、過電流を早期に遮断することができるようになる。
したがって、多様な高分子樹脂のうち相対的に吸熱性及び熱伝導率が低いウレタン系、ポリウレタン系、またはポリウレタン及びポリアクリル混合物を主に含む組成物が適切であり得る。
前記高分子樹脂の特性は材料の割合や物性値によって変わり得るので、樹脂の選定の際に実際の吸熱性及び熱伝導率によって選択して適用することができるというのは明らかである。一例として、熱伝導率が０．１０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましく、０．０５Ｗ／ｍＫ以下であることがより好ましい。
前記範囲を外れると、コーティング層の機能を正常に果たすことができない。
もちろん、難燃性コーティング層を形成するための難燃性組成物は通常含まれる各種の添加剤を含むことができるというのは明らかである。
また、難燃性を向上させるための無機系充填剤、例えばガラス繊維または球形シリカなどを単独でまたは混合して添加することもできる。
一方、コーティング層１３０の広さを開口部１２１より狭く形成する場合は、下部の導電線１１０を外部から完全に遮断することができない。よって、開口部１２１のみをカバーすることができるように開口部１２１の面積と同一であることが好ましく、開口部１２１を含めて開口部１２１の縁部と一部重畳するように、開口部１２１より少し大きいことがより好ましい。
また、前記開口部の面積（ＡＯＰ）に対する前記開口部に位置する前記第１導電線部の面積（ＡＥＣ）の比（ＡＥＣ／ＡＯＰ）は１～０．０１であり得る。好ましくは１～０．５であり得、より好ましくは１～０．８であり得る。前記範囲を外れると、開口部で溶断による断線機能が正常に具現できないことがある。
次に、本発明のパターンヒューズを製造する方法について説明する。
図３は本発明の一実施例によるパターンヒューズに開口部が形成されたものを概略的に示す分解斜視図である。
溶断（Ｆｕｓｉｎｇ）によって電流を遮断するように所定の長さを有する第１導電線部は第１フィルム層に形成された一つ以上の開口部に位置するパターンヒューズであり得る。
前記第１導電線部の所定の長さは具現しようとするヒューズの定格電流によって変わり得るというのは明らかである。ヒューズの定格電流が低い場合は、一般的に抵抗を大きくするために、長さを増加させるかまたは幅を狭くすることができ、ヒューズの定格電流が高い場合は、抵抗を小さくするために、長さを減少させるかまたは幅を広くすることができる。
一実施例として、低い定格電流の構成のために、長さは５０ｍｍであり得る。この範囲を外れると、溶断が効果的に発生しないことがある。
前記所定の長さは０．０１μｍ～５００ｍｍ程度に具現できる。
一実施例として、低い定格電流の構成のためには、前記第１導電線部の幅を成す断面積は前記パターンヒューズが具現される第１導電線部の全領域にわたって一様な断面積を有することもでき、第１導電線部の特定の部分で幅が広くなるかまたは狭くなることができる。これは、第１導電線部の所定の位置及び所定の条件で溶断を発生させるためのヒューズの定格電流によって変更可能であるというのは明らかである。
一実施例として、前記幅の断面形状は、方形、円形、三角形、及び無定形のうちのいずれか一つ以上の形態を有することができるというのは明らかである。
前記第１フィルム層は、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）、及びポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）のうちのいずれか１種の素材を選択することができる。前記第１フィルム層の素材の選択において、一実施例として、前記素材の特性は材料の割合や物性値によって変わることができるので、樹脂選定の際に実際の吸熱性及び熱伝導率によって選択して適用することができるというのは明らかである。
図４は図３のＡ－Ａ線に沿って切断した（ａ）断面図、及びＢ－Ｂ線に沿って切断した（ｂ）断面図である。
前記第１導電線部は、直線形、曲線形、パターン形または無定形のうちのいずれか一つ以上の形状を有することができる。
前記第１導電線部の形状は、単位面積に形成される前記第１導電線部の長さが具現しようとする断線特性（印加電流、断線時間など）のための抵抗値を具現することができれば、特定の形状または形態に限定されない。
前記抵抗が増加することのみがよいものではなく、具現しようとする断線特性によって抵抗は減少することもでき、増加することもできる。
前記導電線部は回路を構成する銅箔から構成できる。好ましくは、圧延箔または電解箔から構成できる。
前記導電線部は導電性（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）線から構成できる。
前記導電線部は、回路の通電による電流の流れを形成する第２導電線部と、過電流の発生の際、回路上で抵抗増加による発熱によって溶断（Ｆｕｓｉｎｇ）が発生することにより、回路が断線されて電流を遮断する第１導電線部とから構成できる。
図５は本発明の一実施例によるパターンヒューズにコーティング層及び開口部が形成されたものを概略的に示す分解斜視図である。
前記パターンヒューズは、前記第１フィルム層の第１面に形成されるコーティング層を含むことができる。
前記コーティング層は、前記開口部に難燃性組成物で塗布して硬化させることによって形成できる。
前記コーティング層は前記開口部に難燃性組成物を塗布することによって形成されるフィルムであり、前記開口部を密封させることができる。
前記コーティング層は難燃性素材から構成できる。
前記難燃性組成物は、ＵＬ９４基準による難燃性等級がＶ－０である難燃性組成物であり得る。
前記難燃性組成物はポリウレタン系またはウレタン系組成物であり得る。好ましくは、前記難燃性組成物は無機系充填剤を含むことができ、前記無機系充填剤はガラス繊維または球形シリカのうちから選択されたいずれか１種以上であり得る。前記難燃性組成物はポリウレタン系及びポリアクリル系のコーティング剤を適用する場合の一実施例であり、コーティング剤の変更、コーティング層の形態、適用条件によって多様に選択することができるというのは明らかである。
前記コーティング層は前記第１フィルム層より低い熱伝導率を有することができる。
図６は図５のＡ－Ａ線に沿って切断した（ａ）断面図、及びＢ－Ｂ線に沿って切断した（ｂ）断面図である。
前記開口部に位置しない前記第１導電線部は前記第１フィルム層で覆われることができる。
前記コーティング層は前記第１導電線部に接する前記第１フィルム層を完全に覆うように形成できる。
前記パターンヒューズは、前記第１フィルム層の第２面に形成される接着層と、前記第１導電線部が形成される、前記第２面に接する接着層の反対面に形成された第２フィルム層と、を含むことができる。
前記第１導電線部と前記接着層との接着力が前記第１導電線部と前記コーティング層との接着力より大きくてもよい。
前記第１導電線部と前記接着層との接着力が前記第１導電性部と前記コーティング層との接着力より小さくてもよい。
前記第１導電線部と前記接着層との接着力が前記第１導電線部と前記コーティング層との接着力より強ければ、前記第１導電線部の過熱による気化によって前記第１フィルム層と前記接着層との間にガスが発生するとき、前記第１導電線部と前記コーティング層との間に空間が発生し得る。
前記第１導電線部、前記接着層、及び前記第２フィルム層は、前記フレキシブルプリント回路基板のパターンヒューズの下部と定義することができる。
前記第１導電線部、前記開口部を含む前記第１フィルム層、及び前記コーティング層は前記フレキシブルプリント回路基板のパターンヒューズの上部と定義することができる。
前記パターン形態に形成された前記第１導電線部が過熱によって気化してガスが発生すると、前記接着力の差によって前記パターンヒューズの下部よりはパターンヒューズの上部に空間が発生し得る。
前記コーティング層の融点が前記第１フィルム層より高くてもよく、前記コーティング層の熱伝導度は前記第１フィルム層より低くてもよい。
前記コーティング層の融点が前記第１フィルム層より高くてもよく、前記コーティング層の熱伝導度が前記第１フィルム層より低くなくてもよい。
前記コーティング層の融点及び熱伝導度は、前記コーティング層の材質、形成条件、前記パターンヒューズの運転条件による材質選定によって変更できるというのは明らかである。
図７は開口部及び第１導電線部の形態及び面積の概念図である。
前記開口部の面積（ＡＯＰ）は前記開口部に位置する前記第１導電線部の面積（ＡＥＣ）と同じかまたはその面積（ＡＥＣ）より大きくてもよい。
本発明は、前記パターンヒューズを含むフレキシブルプリント回路基板を提供することができる。
前記フレキシブルプリント回路基板は、フィルム層及び接着層から構成されるカバーレイヤー（Ｃｏｖｅｒ Ｌａｙｅｒ）、及び導電性金属線及びフィルム層から構成される銅張積層板（ＣＣＬ、Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ）からなる単面型（Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｄｅ）、２個のカバーレイヤー及び１個の銅張積層板から構成される両面型（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ）、３層以上のカバーレイヤー及び銅張積層板から構成される多層型（ＭｕｌｔｉＬａｙｅｒ）、２個のカバーレイヤー及び導電性金属線から構成されるダブルアクセス（Ｄｏｕｂｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）型、リジッド（Ｒｉｇｉｄ）型、及びビルドアップ（Ｂｕｉｌｄｕｐ）型のうちのいずれか一つであり得る。
（実施例）
本実験は定格電流の５００％を印加してパターンヒューズの溶断を実験した。ヒューズの定格電流は１Ａ、試験電流は５Ａである。
本実験は定格電流の５００％を印加してパターンヒューズの溶断を実験した。ヒューズの定格電流は１Ａ、試験電流は５Ａである。
図８は本発明の一実施例による溶断による開口部で第１導電線部が断線されたものを撮影したＸ線写真である。
本発明のパターンヒューズ構造による動作性検証結果によると、パターンヒューズの断線の際、パターンの移動がなく、すべてのサンプルの断線部位が開口部に位置することを確認した。
これから、その構造上、開口部に熱が最も早く蓄積することを確認することができ、再現性の確保によってパターンヒューズの断線動作の信頼性が確保されたことを確認することができる。
（比較例）
本実験は前記実施例の実験条件と同一であり、本発明の開口部が形成された第１フィルム層がないパターンヒューズで実験を実施したことを除き、同じ条件で実験を実施した。
本実験は前記実施例の実験条件と同一であり、本発明の開口部が形成された第１フィルム層がないパターンヒューズで実験を実施したことを除き、同じ条件で実験を実施した。
図９は、比較例として、開口部なしに第１導電線部が断線された場合（ａ）、及び第１導電線部が断線された後、短絡（ｓｈｏｒｔ）した場合（ｂ）を撮影したＸ線写真である。
実験結果の解釈
比較例結果を見ると、既存のパターンヒューズの構造であるパターンヒューズ銅箔及びフィルム層が形成された場合であり、図９の（ａ）のようにパターンヒューズの一部が適切に断線できるが、（ｂ）のように断線された後、パターンの移動によって短絡及び絶縁抵抗が確保されないリスクがあり得ることを確認することができる。
比較例結果を見ると、既存のパターンヒューズの構造であるパターンヒューズ銅箔及びフィルム層が形成された場合であり、図９の（ａ）のようにパターンヒューズの一部が適切に断線できるが、（ｂ）のように断線された後、パターンの移動によって短絡及び絶縁抵抗が確保されないリスクがあり得ることを確認することができる。
また、（ａ）のようにパターンヒューズの断線部位がランダムに形成されるので、断線領域の位置再現性を確保しにくい問題を確認することができる。
図２～図６を参照しながら説明すると、前述したパターンヒューズ１００を製造する方法は、第２フィルム層１５０を準備する第１段階と、第２フィルム層１５０の上部に接着層１４０を形成する第２段階と、接着層１４０の上部に導電線１１０を着座させる第３段階と、開口部１２１が設けられた第１フィルム層１２０を積層する第４段階と、及びコーティング層１３０を形成する第５段階とを含む。
一方、導電線１１０は、予め所望の形状に準備したパターンを接着層１４０の上部に着座させるか、または接着層１４０の上部に所望の形状に直ちに形成することもできる。
また、第１フィルム層１２０を積層する第４段階では、導電線１１０が装着された状態の接着層１４０の上部に第１フィルム層１２０を積層した後、導電線１１０の一部または全部が露出されるように開口部１２１に対応する領域を除去することもできるが、予め開口部１２１が形成された第１フィルム層１２０を積層することがより好ましい。
また、開口部１２１にコーティング層１３０を形成する第５段階では、開口部１２１に難燃性組成物を塗布して硬化させることでコーティング層１３０を形成するか、または薄いフィルム状のコーティング層１３０を予め準備した後、開口部１２１をカバーするように積層することもできる。
前述したパターンヒューズ１００はＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）またはＦＰＣＢ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＰＣＢ）のような回路基板上の一定の位置に前記のような工程で形成してバッテリーパックなどの多様なデバイスに適用することができる。
もちろん、回路基板上にパターンヒューズ１００を形成するとき、場合によって第２フィルム層１５０または接着層１４０の一部または全部を形成せず、基板上に導電線１１０を直接形成することもできる。
以上で本発明の内容の特定部分を詳細に記述したが、当該分野で通常の知識を有する者にこのような具体的技術はただ好適な実施様態であるだけで、これによって本発明の範囲が限定されるものではなく、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能であるというのは当業者に明らかなものであり、このような変形及び修正も添付の特許請求範囲に属するものであるというのは言うまでもない。
１００ パターンヒューズ
１１０ 導電線（ＥｌｅｃｔｒｏＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌｉｎｅ）
１１１ 第１導電線部（Ｆｉｒｓｔ ＥｌｅｃｔｒｏＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌｉｎｅｐｏｒｔｉｏｎ）
１１２ 第２導電線部（Ｓｅｃｏｎｄ ＥｌｅｃｔｒｏＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌｉｎｅｐｏｒｔｉｏｎ）
１２０ 第１フィルム層
１２１ 開口部
１２２ 第１面
１２３ 第２面
１３０ コーティング層
１４０ 接着層
１５０ 第２フィルム層
１１０ 導電線（ＥｌｅｃｔｒｏＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌｉｎｅ）
１１１ 第１導電線部（Ｆｉｒｓｔ ＥｌｅｃｔｒｏＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌｉｎｅｐｏｒｔｉｏｎ）
１１２ 第２導電線部（Ｓｅｃｏｎｄ ＥｌｅｃｔｒｏＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌｉｎｅｐｏｒｔｉｏｎ）
１２０ 第１フィルム層
１２１ 開口部
１２２ 第１面
１２３ 第２面
１３０ コーティング層
１４０ 接着層
１５０ 第２フィルム層
Claims (13)
- 溶断（Ｆｕｓｉｎｇ）によって電流を遮断するように所定の長さを有し、第１フィルム層に形成された一つ以上の開口部に位置する第１導電線部（Ｆｉｒｓｔ ＥｌｅｃｔｒｏＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｌｉｎｅｐｏｒｔｉｏｎ）を含む、パターンヒューズ。
- 前記第１フィルム層の第１面に形成されるコーティング層を含む、請求項１に記載のパターンヒューズ。
- 前記第１導電線部は、直線形、曲線形、パターン形または無定形のいずれか一つ以上の形状を含む、請求項１に記載のパターンヒューズ。
- 前記開口部に位置しない前記第１導電線部の部分は前記第１フィルム層で覆われている、請求項１に記載のパターンヒューズ。
- 前記コーティング層は前記第１導電線部と接する前記第１フィルム層を完全に覆うように形成される、請求項２に記載のパターンヒューズ。
- 前記第１フィルム層の第２面に形成される接着層であって、前記第１導電線部が前記第２面に接する接着層上に形成される接着層と、
前記第１導電線部が形成された前記接着層の面の反対面に形成された第２フィルム層と、を含む、請求項２に記載のパターンヒューズ。 - 前記第１導電線部と前記接着層との接着力が前記第１導電線部と前記コーティング層との接着力より大きい、請求項６に記載のパターンヒューズ。
- 前記コーティング層の融点は前記第１フィルム層の融点より高く、前記コーティング層の熱伝導度は前記第１フィルム層の熱伝導度より低い、請求項２に記載のパターンヒューズ。
- 前記開口部の面積（ＡＯＰ）に対する前記開口部に位置する前記第１導電線部の面積（ＡＥＣ）の比（ＡＥＣ／ＡＯＰ）は１～０．０１である、請求項１に記載のパターンヒューズ。
- 前記開口部は、円形、三角形、方形、多角形及び無定形のうちのいずれか一つ以上の形状を有する、請求項１に記載のパターンヒューズ。
- 請求項１～１０のいずれか一項に記載のパターンヒューズを含む、フレキシブルプリント回路基板。
- 電池セルと、
前記電池セルの電圧、電流及び温度をモニタリングするＢＭＳと、
前記電池セル及び前記ＢＭＳに接続されたフレキシブルプリント回路基板と、を含み、
前記フレキシブルプリント回路基板は、溶断（Ｆｕｓｉｎｇ）によって電流を遮断するように所定の長さを有し、第１フィルム層に形成された一つ以上の開口部に位置する第１導電線部を含むパターンヒューズを含む、電池モジュール。 - 請求項１２に記載の前記電池モジュールを含む、デバイス。
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