KR100859453B1 - 휴대폰배터리용 하우징 제조금형 및 이를 이용한 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰배터리용 하우징 제조금형 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로서, 내측에 휴대폰배터리용 하우징 형태가 음각되어 있고, 일 측에 용융수지를 주입할 수 있는 게이트가 형성된 금형틀, 상기 금형틀의 내측에 이격되어 설치되는 금형코어, 및 상기 용융수지가 상기 금형틀과 상기 금형코어의 사이로 주입될 시 상기 금형코어의 요동을 방지하도록 상기 금형틀과 상기 금형코어를 지지하는 적어도 하나 이상의 지지핀을 포함하는 휴대폰배터리용 하우징 제조금형을 특징으로 한다. 이에 의하여, 휴대폰배터리 하우징 제작용 금형 및 이에 의해 생산된 하우징은, 0.3mm이하의 균일한 두께를 가지는 박막으로 구성된 휴대폰배터리 하우징을 제작할 수 있는 금형을 제공하는 효과가 있고, 이에 따른 휴대폰배터리를 경량화 및 슬림화할 수 있는 장점이 있다.

휴대폰배터리, 사출금형, 하우징, 주입속도

Description

휴대폰배터리용 하우징 제조금형 및 이를 이용한 제조방법 {Manufacturing Mold for Cellular battery Housing And Method Thereof}

도 1은 일반적인 사출성형 공정을 나타내는 개념도,

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 휴대폰배터리용 하우징 제조금형의 분해사시도,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휴대폰배터리용 하우징 제조금형의 결합도,

도 4는 도 3의 A-A' 단면도,

도 5는 도 3의 B-B'의 단면도,

도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 휴대폰배터리용 하우징의 개략도,

도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 휴대폰배터리용 하우징 제조금형의 분해사시도이다.

※ 도면에 사용된 부호에 대한 설명※

10 : 금형틀 11 : 홀

20 : 금형코어 30 : 게이트

40 : 지지핀 50 : 금형내부공간

70 : 하우징 71 : 수용부

72 : 후판 73 : 측판

80 : 배터리셀

본 발명은 휴대폰배터리용 하우징 제조를 위한 금형 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 사출금형 내에 금형코어를 설치하고 용융수지 주입시 주입속도를 고속으로 하여 얇은 두께의 하우징을 제조할 수 있는 금형에 관한 것이다.

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일반적으로 최근의 휴대폰이 경량화 및 슬림화에 따라 휴대폰배터리의 크기도 경량화, 슬림화하고 있다. 이에 따라, 휴대폰배터리의 하우징은 얇은 막 즉, 박막(薄膜)으로 구성되는 것이 최근의 추세다.

휴대폰배터리용 하우징은 배터리셀을 둘러싸는 하우징을 말하며, 특히 이 하우징 두께의 결정이 동일한 크기의 휴대폰배터리의 용량을 증가시킬 수 있어 관심이 증대되고 있으며, 또한 휴대폰의 경량화 슬림화 추세에 따른 휴대폰배터리의 크기를 더욱 슬림화, 경량화한다는 측면에서 박막의 두께를 더 얇게 제작할 수 있는 것은 큰 관심사가 되었다.

이러한 박막의 두께를 가진 휴대폰배터리 하우징을 생산하기 위해서 사출성형이 주로 이용되는데, 이때 사출성형이란 플라스틱의 성형가공법의 한 방법으로 열가소성수지(熱可塑性樹脂)를 성형하는 것이 중심을 이루고 있다.

일반적인 사출성형의 제조공정은 다음과 같다. 도 1a 및 도 1b는 일반적인 사출성형 공정을 나타내는 개념도이다. 여기서 도 1a는 사출 전을 나타낸 것이고, 도 1b는 사출 후를 나타낸 것이다.

이에 도시된 바와 같이, 먼저 플라스틱에 안료, 안정제, 가소제, 충전제 등을 첨가하여 원통형 또는 사각형으로 된 수 mm의 칩으로 만든 것, 즉 컴파운드를 호퍼(110)에 넣어둔다. 게이트(140) 바로 앞에 가열실(120)이 있어, 여기서 전열, 고압수증기 등으로 가열한다. 이 경우 플라스틱의 종류에 따라 알맞게 가열하여 플라스틱을 용융상태로 만든다. 이것을 피스톤으로 게이트(140)를 통해서 금형 속으로 사출한다. 금형의 구석까지 주입되면 피스톤(130)은 오른쪽으로 되돌아오고, 금형(150)은 두 짝으로 갈라져서, 금형 속에서 굳은 플라스틱 성형품(160)을 밖으로 꺼내게 된다.

상술한 사출성형공정을 통해 박막의 하우징을 생산하기 위해서는, 사출성형조건을 다양하게 변화시켜서 요구되는 두께의 박막을 생산할 수 있게 된다.

이때 사출성형조건의 조작이란 사출성형기 조건의 조작, 금형조건의 조작, 재료조건의 조작 등의 3가지로 요약될 수 있다.

첫째, 사출성형기 조건의 조작이란, 사출압, 사출속도, 재료공급, 사출재료 의 온도 등을 조작하는 것을 말한다. 둘째, 금형조건의 조작이란, 금형에서 발생할 수 있는 조건들 즉, 게이트균형, 금형온도, 금형 내부공간(cavity)의 두께, 금형 냉각 등을 조작하는 것을 뜻한다. 세째, 재료조건의 조작이란 사출재료의 유동성, 수축률 및 재료 자체의 화학적 물성치에 관련된 조건들에 관한 것을 조작하는 것을 뜻한다.

이같은 조건들을 다양하게 변화시켜서 박막의 하우징을 생산할 수 있는데, 특히, 금형조건을 구체적으로 살펴보면 금형들은 금형 내에 가스 또는 에어를 그다지 발생하지 않는 금형 구조가 필요하며, 금형 전체에 용융된 사출재료를 균일하게 골고루 퍼지게 할 수 있는 금형구조 및 용융된 사출재료의 유동성을 높이는 금형구조가 요구된다.

또한 성형기의 조건으로서, 사출압을 조절하게 되는데, 만일 사출압을 저압으로 하여 용융된 사출재료를 주입하면 재료가 말단까지 도달하지 않고, 게이트에서 먼 부분에서는 박막의 일부가 이탈하거나 이그러지는 문제점이 발생한다.

따라서, 금형의 내부 공간(cavity)의 모든 부분, 즉 구석까지 용융된 사출재료가 흘러들어가 충진되기 위해서는 용융된 사출재료의 사출압은 상당히 고압의 상태로 주입되어야 한다. 이에 따른 금형은 사출재료에 의해 작용하는 높은 사출압을 견디기 위하여 일정 수준 이상의 강도와 강성을 가져야한다.

한편, 사출성형에 의해 제작되는 성형품이 내부에 공간(cavity)을 갖는 성형품인 경우에는 내부공간(cavity)을 형성하기 위한 코어가 금형들의 사이에 개재된다. 이때 제작될 성형품(cavity)의 두께가 매우 얇은 박막제품인 경우에는 금형들 의 사이에 개재된 코어가 지정위치를 조금만 이탈하여도 성형품의 두께에 편차가 발생한다.

또한, 제작될 성형품이 내부에 공간을 갖는 두께가 얇은 박막제품인 동시에 성형품의 폭이 좁고 높이가 큰 경우, 즉 휴대폰배터리 하우징의 경우에는 이에 따라 코어의 형상도 폭이 좁고 높이가 커지게 된다. 이러한 형상의 코어는 높이에 비해 단면적이 작기 때문에, 코어에 하중이 작용할 때, 즉 코어에 사출압이 작용할 때에 두께가 얇은 외팔보에 하중이 작용하는 것과 유사한 양상을 보인다. 따라서, 작은 하중에 의해서도 코어의 끝단의 변형량은 커지게 되고, 위치변화가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 코어의 변형 및 지정위치 이탈에 따라 제작되는 박막제품의 두께는 일정하지 않게 되는 문제가 있었다.

특히, 0.3mm이하의 두께를 가지는 휴대폰배터리 하우징은 다양한 조작조건으로 인한 기술적인 한계가 있었고, 이에 따른 비용적으로 합리적인 생산모형을 갖추는데 어려움이 있었다.

이에 따라, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

균일한 두께를 가지는 박막으로 구성된 휴대폰배터리 하우징을 제작할 수 있는 금형을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 0.3mm이하의 두께를 가지는 휴대폰배터리 하우징을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 0.3mm이하의 두께를 가지는 휴대폰배터리 하우징을 제공하여 휴대폰배터리의 슬림화 및 경량화를 그 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 내측에 휴대폰배터리 하우징 형태가 음각되어 있고, 일 측에 용융수지를 주입할 수 있는 게이트가 형성된 금형틀, 상기 금형틀의 내측에 이격되어 설치되는 금형코어 및 상기 용융수지가 상기 금형틀과 상기 금형코어의 사이로 주입될 시 상기 금형코어의 요동을 방지하도록 상기 금형틀과 상기 금형코어를 지지하는 지지핀을 포함하는 휴대폰배터리 하우징 제조금형을 제공한다.

또한, 상기 금형틀의 게이트는 경사지게 설치되는 것이 용융수지가 금형코어와 금형틀의 내부공간 말단까지 골고루 주입될 수 있어 바람직하다.

이때, 상기 금형틀은 일 측에 홀이 형성되며, 상기 홀을 통해 상기 지지핀이 관통하여 상기 금형코어를 지지할 수 있다.

한편, 상기 지지핀은 상기 금형코어를 지지할 수 있도록 상기 금형틀의 내측에 설치될 수 있다. 또한, 상기 용융수지는 PCABS일 수 있다.

본 발명의 다른 측면으로, 상기 과제는 본 발명에 따라, 내측에 휴대폰배터리용 하우징 형태가 음각되어 있고, 일 측에 용융수지를 주입할 수 있는 게이트가 형성된 금형틀이 제공되는 금형틀 제공단계, 상기 금형틀의 내측에 이격되도록 금형코어가 설치되는 금형코어 설치단계, 상기 용융수지 주입시 상기 금형코어의 요동을 방지하도록 상기 금형틀과 상기 금형코어의 사이에 지지핀이 설치되는 지지핀 설치단계, 상기 용융수지를 주입 및 경화시켜 휴대폰배터리용 하우징을 성형하는 사출성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대폰배터리용 하우징 제조방법에 의해 달성된다.

또한, 상기 금형코어 설치단계에서 상기 금형코어는 상기 금형틀과 0.1mm 내지 0.3mm 이격되도록 설치될 수 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명에 따른 휴대폰배터리용 하우징 제조금형의 제 1실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휴대폰배터리용 하우징 제조금형의 분해사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1실시예에 따른 금형은 금형틀(10), 금형코어(20), 게이트(30), 지지핀(40)으로 구성된다.

금형틀(10)은 내측에 휴대폰배터리 하우징 형태(M)가 음각되어 있고, 다수의 홀(11)이 형성되어 있다.

금형코어(20)는 상기 금형틀(10)의 내측에 위치하되, 상기 금형틀(10)과 이격되어 설치된다.

게이트(30)는 금형틀(10)의 일 측에 설치되며, 게이트(30)를 통해 금형틀(10)과 금형코어(20) 사이로 용융수지를 주입할 수 있다. 또한, 게이트(30)는 하방으로 소정각도로 경사져 설치되는데, 이는 용융수지가 금형틀(10)과 금형코어(20)가 형성하는 금형 내부공간의 말단까지 골고루 주입될 수 있도록 하기 위해 바람직하다.

지지핀(40)은 금형틀(10)과 금형코어(20) 사이로 용융수지가 주입될 시 금형코어(20)의 요동을 방지하도록, 금형틀(10)에 형성된 다수의 홀(11)을 통해 금형틀(10)을 관통하여 금형코어(20)를 지지한다.

이때 상기 용융수지는 PC(Polycarbonate)와 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymer)의 공중합체 조성물인 PCABS로서, 금속과 같이 단단하고 산과 열에 잘 견디므로, 금속 대신으로 기계 부품으로 사용하기에 바람직하다.

다음으로, 상술된 구성의 금형에 용융수지가 주입되는 것에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휴대폰배터리 제작용 금형의 결합도이고, 도 4는 도 3의 A-A'의 단면도, 도 5는 도 3의 B-B'의 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 금형틀(10)과 금형코어(20)의 사이로 용융수지가 게이트(30)을 통해 주입될 때 사출압이 높다면 용융수지의 주입속도가 높게 되고, 사출압이 낮다면 용융수지의 주입속도는 낮아진다. 따라서, 0.3mm 이하의 박막 성형품을 사출하기 위해서는 고속의 주입속도로 용융수지를 주입해야만 금형 내부공간(50) 단부까지 모두 용융수지가 주입될 수 있다.

그런데, 금형코어(20)는 고속의 주입속도로 인해 위치변화가 발생할 수 있다. 이같은 금형코어(20)의 요동 또는 위치변화를 방지하는 역할을 하는 것이 지지핀(40)이다. 도 3 및 도 5를 참조하면, 지지핀(40)이 금형틀(10)의 홀(11)을 통해 금형틀(10)에 결합되어 금형코어(20)를 지지하도록 설치되면, 고속으로 용융수지가 주입되더라도 금형코어(20)의 위치가 변화되거나 요동을 방지 또는 억제할 수 있게 된다. 이같은 구성으로 인해 박막으로 구성된 휴대폰배터리용 하우징을 사출할 있다.

다음으로, 본 발명의 다른 측면으로 상술한 구성의 금형에 의해 생산된 휴대폰배터리용 하우징에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 휴대폰배터리 하우징이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(70)은 두께가 0.1mm 내지 0.3mm이며, 직육면체 형태의 배터리셀(80)의 하측 단부를 수용하는 수용부(71)와, 수용부(71)의 후방 측에 연장부(72)가 형성되어 있다. 이 연장부(72)는 배터리셀(80)의 후면과 후면의 좌우 측면을 감싸도록 후면과 좌우 측면에 각각 대응되는 후판(72a)과 측판(72b)으로 구성된다.

이때, 상기 연장부(72)의 후판(72a)과 측판(72b)은 배터리셀(80)의 후면 및 좌우 측면의 일부를 감쌀 수 있도록 형성될 수 있고, 배터리셀(80)의 후면과 좌우 측면을 모두 감쌀 수 있도록 형성될 수도 있다.

본 발명의 제 1실시예에 따른 하우징(70)은 배터리셀을 완전히 감쌀 수 있는 형태로 제공되지는 않는다. 따라서, 배터리셀(80)을 완전히 감싸기 위해서는, 한 쌍의 하우징(70)이 서로 대향되어 조립됨으로써 배터리셀(80)을 완전히 감쌀 수 있다. 이 한 쌍의 하우징(70)은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하우징(70)으로 구성되어도 되고, 그렇지 않아도 된다.

그러나, 한 쌍 중 적어도 하나는 상술된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 두께가 0.1mm 내지 0.3mm인 휴대폰배터리 하우징인 것이 동일 크기의 휴대폰배터리의 용량을 늘리거나, 또는 휴대폰배터리의 경량화 및 슬림화에 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 제 2실시예에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 휴대폰배터리용 하우징 제조금형의 분해사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2실시예에 따른 금형은 금형틀(10), 금형코어(20), 게이트(30), 지지핀(40)으로 구성된다.

상기 금형틀(10), 금형코어(20), 게이트(30)는 제 1실시예와 동일한 구성이고, 지지핀(40)은 금형틀(10)과 금형코어(20) 사이로 용융수지가 주입될 시 금형코어(20)의 요동을 방지하도록, 금형틀(10) 내측에 다수 개가 설치되어 금형코어(20)를 지지한다.

제 2실시예는 구성상으로 제 1실시예와 지지핀(40)이 설치되는 방식상 차이점만 존재하며, 지지핀(40)이 나타내는 효과는 동일하다. 또한, 지지핀(40)의 위치를 변경하여 사출한 휴대폰배터리용 하우징 역시 동일한 성형품이므로 이하 설명은 생략한다.
상기 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예의 휴대폰배터리 하우징 제작용 금형은 모두 아래와 같은 제조방법으로 휴대폰배터리용 하우징을 제조할 수 있다.
최초, 내측에 휴대폰배터리용 하우징 형태가 음각되어 있고, 일 측에 용융수지를 주입할 수 있는 게이트가 형성된 금형틀이 제공되는 금형틀 제공한다.
다음, 상기 금형틀의 내측에 이격되도록 금형코어를 설치하되, 상기 금형코어는 상기 금형틀과 0.1mm 내지 0.3mm 이격되도록 설치한다.
이후, 용융수지를 주입하되, 상기 용융수지 주입시 금형코어의 요동을 방지하도록 상기 금형틀과 상기 금형코어의 사이에 지지핀을 설치한다.
이후, 상기 용융수지를 주입 및 경화시켜 휴대폰배터리용 하우징을 성형하여 사출한다. 이와 같은 방법으로 0.1mm 내지 0.3mm 두께의 하우징을 제조할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 변형할 수 있는 범위까지 본 발명의 청구 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대폰배터리 하우징 제작용 금 형 및 이에 의해 생산된 하우징은,

균일한 두께를 가지는 박막으로 구성된 휴대폰배터리 하우징을 제작할 수 있는 금형을 제공하는 효과가 있다.

또한, 0.3mm이하의 두께를 가지는 휴대폰배터리 하우징을 제공하여 휴대폰배터리의 슬림화 및 경량화를 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 내측에 휴대폰배터리용 하우징 형태가 음각되어 있고, 일 측에 용융수지를 주입할 수 있는 게이트가 형성된 금형틀;

   상기 금형틀의 내측에 이격되어 설치되는 금형코어; 및

   상기 용융수지가 상기 금형틀과 상기 금형코어의 사이로 주입될 시 상기 금형코어의 요동을 방지하도록 상기 금형틀과 상기 금형코어를 지지하는 적어도 하나 이상의 지지핀을 포함하는 휴대폰배터리용 하우징 제조금형.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 금형틀의 게이트는 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대폰배터리용 하우징 제조금형.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 금형틀은 일 측에 홀이 형성되며, 상기 홀을 통해 상기 지지핀이 관통하여 상기 금형코어를 지지할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대폰배터리용 하우징 제조금형.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 지지핀은 상기 금형코어를 지지할 수 있도록 상기 금형틀의 내측에 설치된 것을 특징으로 하는 휴대폰배터리용 하우징 제조금형.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 용융수지는 PCABS인 것을 특징으로 하는 휴대폰배터리용 하우징 제조금형.
6. 내측에 휴대폰배터리용 하우징 형태가 음각되어 있고, 일 측에 용융수지를 주입할 수 있는 게이트가 형성된 금형틀이 제공되는 금형틀 제공단계;

   상기 금형틀의 내측에 이격되도록 금형코어가 설치되는 금형코어 설치단계;

   상기 용융수지 주입시 상기 금형코어의 요동을 방지하도록 상기 금형틀과 상기 금형코어의 사이에 지지핀이 설치되는 지지핀 설치단계;

   상기 용융수지를 주입 및 경화시켜 휴대폰배터리용 하우징을 성형하는 사출성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대폰배터리용 하우징 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 금형코어 설치단계에서 상기 금형코어는 상기 금형틀과 0.1mm 내지 0.3mm 이격되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대폰배터리용 하우징 제조방법.

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