KR100749655B1 - 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호 회로 기판에 형성된 관통홀에 삽입된 배선(wire)이나 도전성 탭 또는 리드를 비틀어 고정함으로써 납땜시 이탈을 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.

본 발명의 배터리 팩은 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하여 이루어진 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전해액을 수용하는 용기형 캔, 및 상기 캔의 개방부를 마감하는 캡 조립체를 구비하여 이루어지는 베어 셀; 상기 베어 셀에 마련된 양극 단자와 음극 단자와 전기적으로 연결되며 보호회로가 형성된 보호 회로 기판; 및 일단이 상기 베어 셀에 연결되고 타단은 상기 보호 회로 기판에 연결되는 단자선을 포함하여 이루어지며, 상기 단자선의 타단은 상기 보호 회로 기판에 형성된 장변부와 단변부를 포함하는 형태로 이루어진 관통홀의 외측으로 돌출되어 소정방향으로 비틀린 형태로 상기 관통홀의 외측 가장자리를 둘러싸는 납땜 랜드 상에 걸쳐 납땜됨을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 개략도이다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 도전성 탭이 보호 회로 기판의 관통홀에 삽입된 상태를 나타내는 평면도이다.

도 3는 도 2의 보호 회로 기판을 나타내는 측단면도이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >

100: 배터리 팩 110: 베어 셀

121,122,123,124,125: 도전성 플레이트 131,132,133,134,135: 도전성 탭

150: 보호 회로 기판 155: 관통홀

160: 도전성 탭의 타단 165: 납땜 랜드

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보호 회로 기판에 형성된 관통홀에 삽입된 배선(wire)이나 도전성 탭 또는 리드를 비틀어 고정함으로써 납땜시 이탈을 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.

일반적으로 노트북 컴퓨터 등의 휴대형 전자기기는 기기의 동작 전원으로 외부에서 공급하는 110/220V 의 상용 교류전원을 이용하는 것 외에, 상술한 교류 전원공급없이 일정시간 동안 전자기기를 사용할 수 있도록 하는 배터리 팩을 이용한다. 즉, 휴대형 전자기기에 형성된 수납 공간에 배터리 팩을 전기적 및 기계적으로 연결하여, 배터리 팩에 충전된 전원을 휴대형 전자기기의 동작 전원으로 사용함으로써, 전원이 공급되지 않는 곳에서 편리하게 사용할 수 있도록 하고 있다.

한편, 이러한 배터리 팩은 다수의 베어 셀과, 상기 베어 셀의 충방전 등을 제어하는 보호 회로가 형성된 보호 회로 기판과, 상기 베어 셀과 상기 보호 회로를 전기적으로 연결해주는 단자선을 포함하여 이루어진다. 이 베어 셀들과, 보호 회로 기판과 단자선은 소정 케이스에 수납된 채 사용될 수도 있다.

상기와 같은 배터리 팩은 다수의 베어 셀을 소정의 전압과 전류를 갖도록 직렬 또는 병렬로 탭부재를 사용하여 연결하고, 직병렬로 연결된 베어 셀들 중 한 셀의 단자에 연결된 단자선, 예를 들어 도전성 탭 또는 배선(wire)을 충방전과 다수의 베어 셀의 작동을 제어하는 보호회로를 갖는 보호 회로 기판에 연결하고 납땜을 실시하여 베어 셀과 보호 회로 기판을 전기적으로 연결한다.

이렇게 베어 셀과 전기적으로 연결되는 보호 회로와, 외부의 전자기기와 연결되는 커넥터는 보호회로 기판을 통과하는 도전구조에 의해 전기 접속되어 있다. 또한 보호 회로 기판에는 서미스터(thermistor), 열퓨즈(termer fuse), 양성온도계수(positive temperature coefficient) 소자와 같은 보호소자 등도 연결될 수 있 다.

그런데, 베어 셀에 연결된 도전성 탭 또는 배선(wire) 이나 보호소자의 리드를 보호 회로 기판에 형성된 관통홀을 통해 납땜 자리에 연결하여 납땜을 실시할 때, 상기 도전성 탭 또는 배선(wire) 이나 보호 소자의 리드가 보호 회로 기판에 형성된 관통홀로부터 이탈될 수 있다. 이는 납땜을 실시할때, 보호 회로 기판의 관통홀에 삽입된 도전성 탭 또는 배선이나 소자의 리드를 지지해주는 별도의 지지체가 없기 때문이다. 이 때문에, 외부적인 충격, 가령 납땜자가 납땜을 시작하기 전에 납땜기로 배선 또는 리드를 툭 치는 경우가 생기면, 보호 회로 기판의 관통홀에 삽입된 도전성 탭 또는 배선이나 보호소자의 리드가 쉽게 이탈될 수 있다. 또한, 납땜을 실시할 때도 납땜이 완료되기 중간, 가령 납이 굳지 않은 상태에서 외부적인 충격이 가해지면 보호 회로 기판의 관통홀로부터 배선 또는 리드가 이탈할 가능성이 있다. 이로 인해 납땜자가 관통홀에 삽입되어 돌출된 배선 또는 리드가 돌출된 상태를 유지하도록 힘을 가하면서 납땜을 하여야 하는 단점이 있다. 이에 따라, 납땜을 위한 작업시간이 지연될 수 있고 납땜불량이 발생될 수 있다. 따라서,납땜 효율이 저하되며 작업의 능률이 저하되는 문제점이 생긴다.

상기와 같은 문제로, 배선 또는 리드가 보호회로 기판에 납땜 될 때, 납땜자리의 관통홀로부터 이탈되지 않도록 하는 구조가 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보호 회로 기판에 형성된 관통홀에 삽입된 배선(wire)이나 리드의 단부를 비틀어 납땜함으로써 납땜 시 보호 회로 기판상으로부터 쉽게 이탈하지 않도록 하여 납땜 효율을 높이도록 한 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 팩은 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하여 이루어진 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전해액을 수용하는 용기형 캔, 상기 캔의 개방부를 마감하는 캡 조립체를 구비하여 이루어지는 베어 셀; 상기 베어 셀에 마련된 양극 단자와 음극 단자와 전기적으로 연결되며 보호회로가 형성된 보호 회로 기판; 및 일단이 상기 베어 셀에 연결되고 타단은 상기 보호 회로 기판에 연결되는 단자선을 포함하여 이루어지며, 상기 단자선의 타단은 상기 보호 회로 기판에 형성된 장변부와 단변부를 포함하는 형태로 이루어진 관통홀의 외측으로 돌출되어 소정방향으로 비틀린 형태로 상기 관통홀의 외측 가장자리를 둘러싸는 납땜 랜드 상에 걸쳐 납땜됨을 특징으로 한다.

상기 관통홀은 타원형, 스타디움형 또는 슬릿형으로 형성될 수 있다.

상기 관통홀을 통과하는 단자선은 상기 관통홀과 같은 형태로 형성될 수 있으며, 상기 관통홀의 형태와 같은 방향으로 상기 관통홀에 삽입될 수 있다.

상기 단자선의 타단은 30°내지 90°만큼 회전되어 비틀어질 수 있다.

상기 단자선은 상기 베어 셀 또는 보호소자를 상기 보호 회로 기판에 전기적으로 연결할 수 있다.

상기 단자선은 상기 베어 셀에 연결된 배선(wire) 또는 도전성 탭 일 수 있으며, 서미스터(thermistor), 열퓨즈, 양성온도계수(positive temperature coefficient) 소자와 같은 보호소자 중 적어도 하나의 리드일 수 있다.

상기 보호 회로 기판의 납땜 랜드에 납땜되는 도전성 탭 또는 리드 부분은 니켈 또는 구리로 이루어질 수 있다.

상기 납땜 랜드는 구리, 금도금 또는 주석으로 이루어질 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 배터리 팩에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 개략도이다.

도 1를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 다수의 베어 셀(110), 다수의 베어 셀(110)을 직렬/또는 병렬로 연결하는 도전성 플레이트(121,122,123,124,125), 보호회로를 갖는 보호 회로 기판(150)과, 도전성 플레이트(121,122,123,124,125)와 보호 회로 기판(150)을 연결하는 도전성 탭(131,132,133,134,135)을 포함하여 이루어진다.

도전성 플레이트(122,123,124)는 각 중간 지점에서 절곡이 가능하고, 이 절곡부를 기준으로 일측은 양극에 접촉 고정되고 타측은 음극에 접촉 고정됨으로써 베어 셀들(110)의 직렬 및 병렬 연결을 가능하게 한다.

도전성 플레이트(121,125)는 각각 같은 극성을 전기적으로 연결하여 병렬 연결을 가능하게 한다. 여기서, 베어 셀(110)의 상면과 바닥면은 서로 다른 극성을 나타내는데, 도면에서 볼록한 단자 모양의 상면이 양극을 나타내고, 평평한 바닥면이 음극을 나타내는 것으로 한다. 이러한 베터리 셀(110)은 도면에서는 8개로 나타냈지만, 그 갯수를 한정하는 것은 아니다.

도면에서 B+, B-는 대전류단을 표시하고, 직·병렬 연결된 베어 셀들(110)의 양 끝단의 전원부를 나타낸다. B+는 양극 전원부로서 최고 전위단, B-는 음극 전원부로서 최저 전위단을 나타낸다. 이 대전류단에는 전원 인출을 위한 도전성 탭이 연결될 수 있는데, 도 1에서는 도면 부호 131 및 135로 나타내었다. 이를 위해, 도전성 플레이트는 대략 "ㅗ"자 형상을 취할 수도 있다. 여기서, "ㅗ"자 형상 중 "ㅡ" 부분은 양극 또는 음극에 용접 고정되는 부분이고, "ı" 부분은 상기 도전성 탭이 납땜 고정되는 부분일 수 있다.

또한, B1, B2, B3는 센싱단을 표시하고, 서로 다른 극성의 베어 셀들이 직렬 연결된 부분을 나타낸다. 이 센싱단은 최고 전위단과 최저 전위단 사이의 중간 전위단을 나타낸다. 이 센싱단에는 전압 검출을 위한 도전성 탭이 연결될 수 있는데, 도 1에서는 도면 부호 132 내지 134로 나타내었다. 이를 위해, 도전성 플레이트는 절곡 전 형상이 대략 "ㅗ"자 형상을 취할 수도 있다. 여기서, "ㅗ"자 형상 중 "ㅡ" 부분은 양극 또는 음극에 용접 고정되는 부분이고, "ı" 부분은 상기 도전성 탭이 납땜 고정되는 부분일 수 있다.

이러한 도전성 탭은 니켈, 구리 또는 알루미늄 함유 금속으로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.

도면을 계속해서 보면, 상기한 도전성 탭(131,132,133,134,135)은 보호회로기판(150)에 납땜되어 보호회로기판(150)에 형성된 보호회로와 각 베어 셀의 한 전극과 전기적으로 연결해주는 역할을 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 도전성 탭이 보호 회로 기 판의 관통홀에 삽입된 상태를 나타내는 평면도이며, 도 3은 도 2의 보호회로 기판을 나타내는 측단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 탭의 단부(160)는 보호 회로 기판(150)에 형성된 관통홀(155)에 삽입되고 돌출되어 소정방향으로 비틀어져 관통홀의 외부 가장자리를 둘러싸고 도체 패턴으로 형성된 납땜 랜드(165)에 걸쳐진다.

도전성 탭은 판형으로 길게 형성되며, 그 일단은 도시되진 않았지만 베어 셀의 한 단자와 연결되고, 그 타단(160)은 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 보호 회로 기판(150)에 형성된 관통홀(155)에 삽입되어 납땜 랜드상에서 고정된 후 납땜이 이루어진다. 본 발명에서는 보호 회로 기판과(150) 베어 셀(110)을 연결할 때 도전성 탭을 이용했지만, 배선(wire)을 이용할 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 관통홀(155)은 정다각형이 아닌 장변부와 단변부를 갖는 직사각형의 슬릿으로 형성된다. 이는 도전성 탭이 베어 셀로부터 관통홀(155)을 통해 보호회로 기판(150)에 삽입된 후, 보호회로 기판의 외측으로 돌출된 도전성 탭의 타단(160)이 비틀어져, 도 3에 도시된 바와 같이 납땜 랜드(165)에 걸쳐지게 만들기 위해서다. 만약 관통홀(155)이 정다각형이면, 도전성 탭의 타단(160)을 비틀어도 걸쳐지지 않게 된다. 물론, 관통홀(155)은 장변부와 단변부를 갖는 타원형 또는 스타디움형으로도 형성될 수 있다. 이에 형태를 한정하는 것은 아니다.

상기와 같이, 도전성 탭의 타단(160)이 보호 회로 기판(150)에 형성된 관통 홀(155)에 삽입되고 외측까지 돌출되어 비틀어져 보호 회로 기판(150)에 형성된 납땜 랜드(165)에 걸쳐져 고정된다. 여기서, 납땜 랜드는(165)는 도전성 탭과 보호 회로 기판의 보호회로와의 전기적 전도를 위해 구리, 금도금 또는 주석으로 이루어진다. 이렇게 보호 회로 기판(150) 위로 돌출되어 납땜자리(165)상에서 비틀려진 도전성 탭의 타단(160)은 보호 회로와 접속되도록 납땜됨으로써, 베어 셀과 보호 회로 사이를 전기적으로 연결해 주는 역할을 한다.

보호회로는 과충전 또는 과방전을 제어하는 등 베어 셀의 이상 여부를 점검하여 배터리 팩과 이 배터리 팩이 장착된 전기장치의 손상을 방지한다.

보호회로 기판(150)에는 배터리 팩의 과충전 과방전 등을 제어하는 보호소자도 실장되어 장착된다. 예를 들어, 충전종료조건으로 정해진 온도를 감지하기 위한 서미스터, 전지가 소정의 온도 이상이 되면 회로를 차단하고 다시 소정의 온도 이하가 되면 회로를 연결하는 서모스탯, 전지가 소정의 온도 이상이 되면 회로를 차단하는 열퓨즈, 전지가 소정의 온도 이상이 되면 급격하게 저항이 증가하는 양극온도계수 소자등이 있다. 이러한 보호소자의 리드도 보호 회로 기판에 연결할때, 상기와 같은 방법으로 보호 회로 기판의 관통홀에 삽입되어 외측으로 돌출된 리드의 타단을 비틀어서 관통홀 외측을 둘러싸는 납땜 랜드에 걸치게 만들어 납땜시 이탈되지 않도록 한다.

도전성 탭의 타단(160)을 상기 관통홀(155)에 삽입하는 방법을 더 살펴보면, 직사각형의 슬릿형인 관통홀(155)에 직사각형 형태의 도전성 탭을 상기 관통홀(155)의 형태와 같은 방향으로 삽입한다. 그리고 관통홀(155)에 삽입되어 돌출된 부분인 도전성 탭의 타단(160)을 관통홀의 외측 가장자리를 둘러싸는 납땜 랜드(165)에 걸치도록 소정방향으로 소정각도로 비튼다. 이 때, 도전성 탭이 잘 빠지지 않도록 도전성 탭의 타단(160)을 30°내지 90°로 비튼다. 이렇게 도전성 탭의 타단(160)이 비틀어졌을 때, 타단(160)의 장변부는 관통홀(155)의 장변부와는 평행하지 않기 때문에 관통홀(155)로부터 빠지지 않고 걸쳐지게 된다.

상기와 같이, 베어 셀과 보호 회로 기판을 연결시, 베어 셀과 보호 회로 기판을 전기적으로 접속시키는 배선 또는 리드 혹은 소자의 리드를 보호 회로 기판의 형성된 관통홀에 삽입한 후 돌출된 끝단을 비틀어 납땜자리에 걸치도록 고정시켜 납땜함으로써 보호 회로 기판으로부터의 이탈을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 보호 회로 기판에 형성된 관통홀에 삽입된 베어셀로부터 연결된 배선(wire)이나 도전성 탭 또는 보호 소자의 리드를 비틀어 관통홀의 외측가장자리를 둘러싸는 납땜 랜드에 걸쳐 고정함으로써 납땜시 보호 회로 기판으로부터 배선이나 도전성 탭 또는 리드의 이탈을 방지할 수 있다.

이에 따라, 납땜자가 납땜할때 배선이나 도전성 탭 또는 리드가 관통홀에 삽입된 상태를 유지하도록 힘을 주는 불편함을 제거하여 납땜 불량을 줄일 수 있다. 따라서 납땜효율을 높일 수 있으며 작업 능률도 높일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발 명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

1. 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하여 이루어진 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전해액을 수용하는 용기형 캔, 상기 캔의 개방부를 마감하는 캡 조립체를 구비하여 이루어지는 베어 셀;

   상기 베어 셀에 마련된 양극 단자와 음극 단자와 전기적으로 연결되며 보호회로가 형성된 보호 회로 기판; 및

   일단이 상기 베어 셀에 연결되고 타단은 상기 보호 회로 기판에 연결되는 단자선을 포함하여 이루어지는 배터리 팩에 있어서,

   상기 단자선의 타단은 상기 보호 회로 기판에 형성된 장변부와 단변부를 포함하는 형태로 이루어진 관통홀의 외측으로 돌출되어 소정방향으로 비틀린 형태로 상기 관통홀의 외측 가장자리를 둘러싸는 납땜 랜드 상에 걸쳐 납땜됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 관통홀은 타원형, 스타디움형 또는 슬릿형으로 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 관통홀을 통과하는 단자선은 상기 관통홀과 같은 형태로 형성됨을 특징 으로 하는 배터리 팩.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 단자선은 상기 관통홀의 형태와 같은 방향으로 상기 관통홀에 삽입됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 단자선의 타단은 30°내지 90°만큼 회전되어 비틀어짐을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 단자선은 상기 베어 셀 또는 보호소자를 상기 보호 회로 기판에 전기적으로 연결함을 특징으로 하는 배터리 팩.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 단자선은 상기 베어 셀에 연결된 배선(wire) 또는 도전성 탭인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 단자선은 서미스터(thermistor), 열퓨즈, 양성온도계수(positive temperature coefficient) 소자와 같은 보호소자 중 적어도 하나의 리드인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
9. 제 7항 또는 8항에 있어서,

   상기 보호 회로 기판의 납땜 랜드에 납땜되는 도전성 탭 또는 리드 부분은 니켈 또는 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 납땜 랜드는 구리, 금도금 또는 주석으로 이루어짐을 특징으로 하는 배터리 팩.

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