KR100904710B1

KR100904710B1 - 연성인쇄회로기판, 이의 접합방법 및 이를 구비하는 배터리팩

Info

Publication number: KR100904710B1
Application number: KR1020070110922A
Authority: KR
Inventors: 윤창용
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2009-06-29
Also published as: US20090117458A1; KR20090044704A; US8790130B2

Abstract

본 발명은 연성인쇄회로기판, 이의 접합방법 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것으로, 연성인쇄회로기판의 단자부의 크랙을 방지할 수 있으며, 인장력을 강화하여 인장변형에 의한 불량을 감소시킬 수 있는 연성인쇄회로기판, 이의 접합방법 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것이다.

본 발명은 단자부를 포함하는 배선, 상기 배선을 가운데에 두고 양측에 위치하는 제1 절연층 및 제2 절연층으로 이루어지는 다층 구조의 연성인쇄회로기판에 있어서, 상기 단자부의 끝단과 상기 제1 절연층의 끝단 사이에 상기 제2 절연층의 끝단이 위치하는 연성인쇄회로기판인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 서로 다른 회로기판 사이에 구비되어 회로기판을 서로 전기적으로 연결시키는 연성인쇄회로기판의 접합방법에 있어서, 제1 단자부를 포함하는 배선, 상기 배선을 가운데에 두고 양측에 위치하는 제1 절연층 및 제2 절연층의 다층 구조로 이루어지며, 상기 제1 단자부의 끝단과 상기 제1 절연층의 끝단 사이에 상기 제2 절연층의 끝단이 위치하는 연성인쇄회로기판을 제공하고, 제2 단자부를 포함하는 회로기판을 제공하고, 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부가 접합되는 것을 포함하는 연성인쇄회로기판의 접합방법인 것을 특징으로 한다.

따라서, 연성인쇄회로기판의 유동성에 의한 단자부의 크랙을 방지할 수 있으며, 인장력을 강화하여 인장변형에 의한 불량을 감소시킬 수 있다.

연성인쇄회로기판, 솔더링, 접합, 크랙, 인장력

Description

연성인쇄회로기판, 이의 접합방법 및 이를 구비하는 배터리 팩{Flexible printed circuit board, junction method thereof and battery pack using the same}

연성인쇄회로기판은 유연한 플라스틱 재질의 박판에 미세회로가 인쇄된 유동 가능한 인쇄회로를 말하는 것으로, 최근의 전기/전자 제품의 소형화, 경량화 및 복잡화 추세에 대응하기 위해 개발된 것이다.

이러한 연성인쇄회로기판은 고밀도 및 3차원 배선이 가능하고, 반복 굽힘에 대한 내구성이 높으며, 배선 오류가 없고 조립이 양호한 이점이 있다.

따라서, 카메라, 컴퓨터 및 주변기기, 휴대폰, 비디오/오디오기기, 캠코더, 프린터, TFT LCD, 위성장비, 의료장비 등에 폭넓게 사용되고 있다.

일반적으로 연성인쇄회로기판은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET : poly ethylene terephthalate), 폴리이미드(PI : polyimide) 등의 절연성 시트로 이루어지는 가요성 기판 상에 구리, 니켈 등으로 이루어지는 배선이 형성되고, 그 위에 회로보호형 절연 필름인 커버레이가 적층되는 다층 구조로 형성된다.

연성인쇄회로기판은 분리된 회로기판 사이에 구비되어 회로기판 간의 전기적 연결이 이루어지도록 한다.

예를 들면, 본체와 폴더가 힌지에 의해 접철 가능하게 결합되는 휴대폰의 경우, 연성인쇄회로기판은 본체 내부에 수용되는 메인 기판과 폴더 내부에 수용되는 LCD를 가용하기 위한 보조 기판을 연결하여 상호 송수신이 가능하도록 한다.

상기와 같이 연성인쇄회로기판이 타 회로기판과 연결되는 경우, 가요성 기판 상에 형성된 배선의 배선 단자가 노출되어 타 회로기판의 접속부와 연결된다.

종래에는 배선을 중심으로 양쪽에 위치하는 가요성 기판 및 커버레이의 일부분을 노출시키고자 하는 배선 단자만큼 제거하여 배선 단자가 노출되도록 하고 있다.

이때, 종래의 가요성 기판 및 커버레이의 일부분을 제거하여 노출된 배선 단자를 타 회로기판의 접속부와 연결하여 사용하는 경우, 반복적인 굽힘에 의해 노출된 배선 단자 부분에 크랙이 발생할 수 있으며, 인장력이 약해서 인장변형에 의한 불량이 발생할 수 있다.

본 발명은 단자부를 포함하는 배선, 상기 배선을 가운데에 두고 양측에 위치하는 제1 절연층 및 제2 절연층으로 이루어지는 다층 구조의 연성인쇄회로기판에 있어서, 상기 단자부의 끝단과 상기 제1 절연층의 끝단 사이에 상기 제2 절연층의 끝단이 위치하는 연성인쇄회로기판을 제공한다.

본 발명은 서로 다른 회로기판 사이에 구비되어 회로기판을 서로 전기적으로 연결시키는 연성인쇄회로기판의 접합방법에 있어서, 제1 단자부를 포함하는 배선, 상기 배선을 가운데에 두고 양측에 위치하는 제1 절연층 및 제2 절연층의 다층 구조로 이루어지며, 상기 제1 단자부의 끝단과 상기 제1 절연층의 끝단 사이에 상기 제2 절연층의 끝단이 위치하는 연성인쇄회로기판을 제공하고, 제2 단자부를 포함하는 회로기판을 제공하고, 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부가 접합되는 것을 포함하는 연성인쇄회로기판의 접합방법을 제공한다.

본 발명의 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부의 접합은 솔더링으로 이루어 지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 단자부는 상기 제2 단자부와 접촉되는 하부면 및 상기 하부면과 대향되는 상부면을 포함하며, 상기 상부면은 노출된 전면이 땜 납에 의해 감싸지도록 솔더링이 실시되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 하부면 측에 상기 제1 절연층이 위치하고, 상기 상부면 측에 상기 제2 절연층이 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 절연층의 끝단이 상기 회로기판과 간격을 유지하도록 접합이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 연성인쇄회로기판의 유동성에 의한 단자부의 크랙을 방지할 수 있으며, 인장력을 강화하여 인장변형에 의한 불량을 감소시킬 수 있다.

이하, 바람직한 실시예를 도시한 도면을 참조하여 본 발명의 연성인쇄회로기판 및 이의 접합방법을 설명하되, 명세서 전반에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 두께, 길이 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.

도1a는 본 발명의 실시예에 따른 연성인쇄회로기판을 이용하여 두 개의 회로기판을 연결하고 있는 평면도를 나타낸 것이고, 도1b는 도1a의 A-A´선의 단측면도를 나타낸 것이며, 도1c는 본 발명의 실시예에 따른 연성인쇄회로기판의 단측면도를 나타낸 것이다.

도1a를 참조하면, 서로 다른 회로기판(10, 20) 사이에 연성인쇄회로기판(30)이 구비되며, 연성인쇄회로기판(30)은 두 회로기판(10, 20)을 물리적, 전기적으로 연결시킨다.

이때, 회로기판(10, 20)은 전지의 일측에 구비되어 전지의 이상 동작으로부터 안전 사고를 예방하기 위한 보호회로 소자들이 실장되는 보호회로기판일 수 있으며, 또한, 핸드폰의 본체 내부에 수용되는 메인 기판, 폴더 내부에 수용되는 LCD를 가용하기 위한 보조 기판 등일 수 있다.

도1b를 참조하여 회로기판(20)과 연성인쇄회로기판(30)의 접합 구조를 살펴보면, 회로기판(20)과 연성인쇄회로기판(30)은 주석/납, 납 등의 금속류 땜 납(40)을 사용하여 솔더링함으로써 접합 및 고정된다.

본 발명의 연성인쇄회로기판(30)은 도1c를 참조하면, 제1 및 제2 절연층(31, 33) 사이에 구리, 니켈 등으로 이루어지며, 단자부를 포함하는 배선(32)을 형성하는 다층 구조로 형성될 수 있다.

상기 제1 절연층(31)은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET : poly ethylene terephthalate), 폴리이미드(PI : polyimide) 등의 절연성 시트로 이루어지는 가요성 기판일 수 있으며, 상기 제2 절연층(33)은 회로보호용 절연 필름인 커버레이일 수 있다.

이때, 연성인쇄회로기판(30)의 배선(32)에는 연성인쇄회로기판(30)의 배선(32)과 회로기판(20)의 회로부(미도시)를 전기적으로 연결하기 위한 제1 단자부(32a)가 형성되며, 제1 단자부(32a)는 회로기판(20)에 형성되는 제2 단자부(21)와 솔더링됨으로써 접합된다.

제1 단자부(32a)는 제1 절연층 및 제2 절연층(31, 33)의 끝단보다 더 외측으로 돌출되어 외부로 노출된 형상을 갖는다.

또한, 제1 단자부(32a)는 제2 단자부(21)와 접촉되는 하부면(32b), 하부면(32b)과 대향되는 상부면(32c)을 포함하여 이루어지며, 하부면(32b) 측에 위치하는 절연층(본 실시예의 제1 절연층)의 끝단보다 상부면(32c) 측에 위치하는 절연층(본 실시예의 제2 절연층)의 끝단이 더 외부로 돌출된 형상을 갖는다.

따라서, 제1 단자부(32a)의 끝단과 제1 절연층(31)의 끝단 사이에 제2 절연층(33)의 끝단이 위치하게 된다.

회로기판(20)은 연성인쇄회로기판(30)의 제1 단자부(32a)와 접합되는 제2 단자부(21)를 형성하고 있으며, 제1 단자부(32a)와 제2 단자부(21)는 주석/납, 납 등의 금속류 땜 납(40)을 사용하여 솔더링됨으로써 접합 및 고정된다.

이때, 제1 단자부(32a)의 상부면(32c)은 노출된 전면이 솔더링 시 땜 납(40)에 의해 감싸지도록 하여 상부면(32c)이 외측에 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 단자부(32a)의 하부면(32b)에 위치하는 제1 절연층(31)의 끝단이 회로기판과 간격을 유지한 채로 형성되어, 제1 단자부(32a)의 하부면(32b)의 일부가 노출되도록 하여, 연성인쇄회로기판과 회로기판 간의 유동 공간을 확보하는 것이 바람직하다.

유동 공간을 너무 좁게 하면, 연성인쇄회로기판과 회로기판 간의 유동이 자유롭지 못하게 되고, 유동 공간을 너무 넓게 하면, 반복적인 굽힘에 의해 변형이 발생하기 쉽기 때문에, 당업자에 의한 적절한 간격 선택이 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 연성인쇄회로기판의 유동성에 의해 제1 단자부에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 굽혀지더라도 제2 절연층(33)이 감싸주는 형상이므로 인장력이 증가되어 인장변형에 의한 불량을 줄일 수 있으며, 제1 단자부(32a)의 하부면만 솔더링되는 경우보다 높은 접합력을 가지고 고정된다.

또한, 제1 단자부(32a)와 제2 단자부(21)의 접합이 솔더링에 의해 이루어지기 때문에 압착 공구를 사용하는 경우 발생하는 압력과 열에 의한 손상과 같은 문제점이 발생하지 않는다.

도1a 내지 도1c는 연성인쇄회로기판을 이용하여 두 개의 회로기판을 연결하는 구조 및 방법을 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도2a는 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판을 구비한 배터리 팩의 일 실시예를 나타낸 것이고, 도2b는 도2a의 배터리 팩의 평면도를 나타낸 것이며, 도2c는 도2b의 연성인쇄회로기판의 평면도를 나타낸 것이며, 도2d는 도2b의 B-B´선의 단면도를 나타낸 것이다.

도2a 및 도2b를 참조하면, 배터리 팩(100)은 하부 케이스(111) 및 상부 케이스(113)로 이루어지는 케이스(110), 상기 케이스(110)에 수용되는 제1 및 제2 전지부(121, 123), 제1 및 제2 보호회로기판(130, 140)을 포함한다.

또한, 배터리 팩(100)은 제1 및 제2 보호회로기판(130, 140)을 전기적으로 연결하기 위한 연성인쇄회로기판(150)을 포함한다.

도2a에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(100)은 제1 및 제2 전지부(121, 123), 제1 및 제2 보호회로기판(130, 140) 및 연성인쇄회로기판(150)을 하부 케이스(111)에 수용한 후, 상부 케이스(113)로 하부 케이스(111)를 밀봉하는 형태로 이루어질 수 있으며, 배터리 팩의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 상부 케이스(113) 또는 하부 케이스(111)는 일측에 보호회로기판의 외부 연결 단자부(131)가 외부로 노출되도록 단자 인출부(115)를 포함하여 형성될 수 있다.

제1 전지부(121)는 다수개의 베어 셀을 구비하여 이루어질 수 있으며, 제2 전지부(123)는 하나 또는 다수개의 베어 셀을 구비하여 이루어질 수 있다.

베어 셀 각각은 내부에 양극판, 음극판 및 세퍼레이터가 권취된 전극 조립체와 전극 조립체를 수용하며, 일측에 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 캡 조립체를 구비하는 캔을 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 베어 셀은 원통형, 각형 또는 파우치형 등으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서 그 형상을 한정하는 것은 아니다.

제1 및 제2 보호회로기판(130, 140)은 각각 제1 및 제2 전지부(121, 123)와 전기적으로 연결되며, 어느 하나의 보호회로기판은 외부 장치와 전기적으로 연결하 기 위한 외부 연결 단자부(131)를 포함한다.

본 실시예에서는 제1 보호회로기판(130)에 외부 연결 단자부(131)가 형성되며, 이와 대응되는 단자 인출부(115)가 상부 케이스(113)에 형성됨을 도시하고 있다.

또한, 제1 보호회로기판(130)은 제1 패드(133) 및 제2 패드(135)로 이루어지는 제1 패드부(137)를 포함하며, 제2 보호회로기판(140)은 제1 패드(141) 및 제2 패드(143)로 이루어지는 제2 패드부(145)를 포함한다.

제1 및 제2 보호회로기판(130, 140)의 제1 패드(133, 141) 및 제2 패드(135, 143)는 각각 동일한 극성을 가지며, 서로 전기적으로 연결된다.

연성인쇄회로기판(150)은 제1 및 제2 보호회로기판(130, 140)의 제1 패드부(137)와 제2 패드부(145)를 전기적으로 연결하며, 상기 도1a 내지 도1c의 연성인쇄회로기판(30)과 동일한 구조를 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도2c를 참조하면, 연성인쇄회로기판(150)은 제1 패드부(137)와 연결되는 제1 단자부(155) 및 제2 패드부(145)와 연결되는 제2 단자부(156)를 포함한다.

제1 단자부(155)는 제1 패드부(137)의 제1 패드(133) 및 제2 패드(135)와 연결되는 제1 단자(151) 및 제2 단자(153)을 포함하며, 제2 단자부(158)는 제2 패드부(145)의 제1 패드(141) 및 제2 패드(143)와 연결되는 제1 단자(152) 및 제2 단자(154)를 포함한다.

본 실시예에서는 제1 및 제2 보호회로기판(130, 140)의 제1 및 제2 패드 부(137, 145)와 연성인쇄회로기판(150)의 제1 및 제2 단자부(155, 156) 각각의 단자가 2개인 것을 도시하고 있으나, 그 개수는 당업자에 의해 다양하게 선택될 수 있다.

도2d를 참조하면, 제1 보호회로기판(130)의 제1 패드부((137)의 제1 패드(133)는 연성인쇄회로기판(150)의 제1 단자부(155)의 제1 단자(151)와 연결되며, 제2 보호회로기판(140)의 제2 패드부(145)의 제1 패드(141)는 연성인쇄회로기판(150)의 제2 단자부(156)의 제1 단자(152)와 연결된다.

이때, 각각의 연결은 솔더링에 의해 이루어질 수 있으며, 따라서 솔더링부(161, 163)가 형성될 수 있다.

솔더링에 의해 연결되는 방법은 상기 도1a 내지 도1c의 상세한 설명에 기재되어 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 동일한 방법에 의해, 제1 보호회로기판(130)의 제1 패드부(137)의 제2 패드(135)는 연성인쇄회로기판(150)의 제1 단자부(155)의 제2 단자(153)와 연결되며, 제2 보호회로기판(140)의 제2 패드부(145)의 제2 패드(143)는 연성인쇄회로기판(150)의 제2 단자부(156)의 제2 단자(154)와 연결된다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 도시하고 있으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도1a는 본 발명의 실시예에 따른 연성인쇄회로기판을 이용하여 두 개의 회로기판을 연결하고 있는 평면도를 나타낸 것이다.

도1b는 도1a의 A-A´선의 단측면도를 나타낸 것이다.

도1c는 본 발명의 실시예에 따른 연성인쇄회로기판의 단측면도를 나타낸 것이다.

도2a는 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판을 구비한 배터리 팩의 일 실시예를 나타낸 것이다.

도2b는 도2a의 배터리 팩의 평면도를 나타낸 것이다.

도2c는 도2b의 연성인쇄회로기판의 평면도를 나타낸 것이다.

도2d는 도2b의 B-B´선의 단면도를 나타낸 것이다.

[도면의 주요부호에 대한 설명]

10, 20 : 회로기판 21 : 제2 단자부

30 : 연성인쇄회로기판 31 : 제1 절연층

32 : 배선 32a : 제1 단자부

32b : 하부면 32c : 상부면

33 : 제2 절연층 40 : 땜 납

100 : 배터리 팩 110 : 케이스

111 : 하부 케이스 113 : 상부 케이스

115 : 단자 인출부 121 : 제1 전지부

123 : 제2 전지부 130 : 제1 보호회로기판

131 : 외부 연결 단자부 133 : 제1 패드부의 제1 패드

135 : 제1 패드부의 제2 패드 137 : 제1 패드부

140 : 제2 보호회로기판 141 : 제2 패드부의 제1 패드

143 : 제2 패드부의 제2 패드 145 : 제2 패드부

150 : 연성인쇄회로기판 151 : 제1 단자부의 제1 단자

152 : 제2 단자부의 제1 단자 153 : 제1 단자부의 제2 단자

154 : 제2 단자부의 제2 단자 155 : 제1 단자부

156 : 제2 단자부 161, 163 : 솔더링부

Claims

단자부를 포함하는 배선, 상기 배선을 가운데에 두고 양측에 위치하는 제1 절연층 및 제2 절연층으로 이루어지는 다층 구조의 연성인쇄회로기판에 있어서,

상기 단자부의 끝단과 상기 제1 절연층의 끝단 사이에 상기 제2 절연층의 끝단이 위치하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 절연층은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리 이미드로 형성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 절연층은 회로보호용 절연 필름인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
제 1 항에 있어서,

상기 배선은 구리 또는 니켈로 형성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판.
서로 다른 회로기판 사이에 구비되어 회로기판을 서로 전기적으로 연결시키 는 연성인쇄회로기판의 접합방법에 있어서,

제1 단자부를 포함하는 배선, 상기 배선을 가운데에 두고 양측에 위치하는 제1 절연층 및 제2 절연층의 다층 구조로 이루어지며, 상기 제1 단자부의 끝단과 상기 제1 절연층의 끝단 사이에 상기 제2 절연층의 끝단이 위치하는 연성인쇄회로기판을 제공하고,

제2 단자부를 포함하는 회로기판을 제공하고,

상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부가 접합되는 것을 포함하는 연성인쇄회로기판의 접합방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부의 접합은 솔더링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 접합방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제1 단자부는 상기 제2 단자부와 접촉되는 하부면; 및

상기 하부면과 대향되는 상부면을 포함하며,

상기 상부면은 노출된 전면이 땜 납에 의해 감싸지도록 솔더링이 실시되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 접합방법.
제 7 항에 있어서,

상기 하부면 측에 상기 제1 절연층이 위치하고, 상기 상부면 측에 상기 제2 절연층이 위치하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 접합방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제1 절연층의 끝단이 상기 회로기판과 일정 간격을 유지하도록 접합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 접합방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제1 절연층은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리 이미드로 형성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 접합방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제2 절연층은 회로보호용 절연 필름인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판의 접합방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 연성인쇄회로기판을 포함하는 배터리 팩.
제 12 항에 있어서,

상기 배터리 팩은 다수개의 베어 셀로 이루어지는 제1 전지부;

하나 또는 다수개의 베어 셀로 이루어지는 제2 전지부;

상기 제1 전지부와 연결되며, 제1 패드부를 구비하는 제1 보호회로기판;

상기 제2 전지부와 연결되며, 제2 패드부를 구비하는 제2 보호회로기판을 포함하고,

상기 연성인쇄회로기판의 단자부는 제1 단자부 및 제2 단자부를 구비하며,

상기 제1 단자부는 상기 제1 패드부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 단자부는 상기 제2 패드부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 13 항에 있어서,

상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부는 상기 제1 패드부 및 상기 제2 패드부와 각각 접촉되는 하부면; 및

상기 하부면과 대향되는 상부면을 포함하고,

상기 하부면 측에 상기 제1 절연층이 위치하고, 상기 상부면 측에 상기 제2 절연층이 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.