KR100926717B1

KR100926717B1 - 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조

Info

Publication number: KR100926717B1
Application number: KR1020080022311A
Authority: KR
Inventors: 주홍표
Original assignee: 주홍표
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-11-13
Also published as: KR20090097267A

Abstract

본 발명은 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조에 관한 것으로, 배터리팩의 구성부품을 결속연결시킨 상태에서 최종적으로 배터리셀에 대한 케이스의 마감처리를 별도의 접착수단 없이 간단하게 압착체결시킬 수 있어 복잡한 접착구조의 형성 또는 사용을 구조적으로 없앨 수 있다.

이를 달성하기 위한 기술적 수단으로 배터리셀의 접속단자에 대해 기본적으로 PTC와 PCM의 해당 접속단자를 용접결합시키고 상,하부케이스를 상기 배터리셀의 상,하측으로 결속시켜 포장라벨로서 마감처리하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩에 있어서, 상기 상부케이스 내측에 원형 또는 경사진 고정돌기가 돌출형성되고 상기 상부케이스의 고정돌기가 체결고정될 수 있도록 상기 PCM의 해당위치에 돌기체결홀 또는 돌기체결홈이 형성되며, 상기 배터리셀의 상측에 상기 PCM이 용접결합된 상태에서 상기 상부케이스를 안착조립시켜 상기 상부케이스의 고정돌기가 상기 PCM의 해당 돌기체결홀 또는 돌기체결홈에 끼움고정되어 일체결합된다.

배터리셀, PCM, 돌기체결홀(홈), 상부케이스, 고정돌기, 경사체결부

Description

이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조 {Combination structure of a internal-organs type battery pack for mobile communications terminals}

본 발명은 배터리셀에 대한 케이스의 결합을 별도의 부착수단 없이 자체 결속시킬 수 있는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리팩의 구성부품을 결속연결시킨 상태에서 최종적으로 배터리셀에 대한 케이스의 마감처리를 별도의 접착수단 없이 간단하게 압착체결시킬 수 있어 복잡한 접착구조의 형성 또는 사용을 구조적으로 없앨 수 있도록 한 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조에 관한 것이다.

최근 이동통신단말기의 보급에 따라 다양한 형태의 배터리팩 제품이 소개되고 있으며, 외장형의 배터리팩보다 내장형의 배터리팩이 선호되고 있는 추세이다. 특히 이동통신단말기의 특성상 크기가 점차 소형화-슬림화됨에 따라 내장형 배터리팩도 얼마나 슬림화되는지가 중요한 관건이라 할 수 있다.

통상 내장형 배터리팩을 보면, 배터리셀의 접속단자에 대해 기본적으로 PTC(과전류방지소자)와 PCM(Protection Circuit Mode : 보호회로모듈)의 해당 접속단자를 용접결합시키고, 상부케이스와 하부케이스를 상기 배터리셀의 상측(상면)과 하측(하면)으로 결속시켜 포장라벨로서 마감처리하는 구성관계를 보이고 있다.

도 7은 지금까지 소개된 내장형 배터리셀의 발전된 구성관계의 일예로서, PCM(910)의 양측단에 양극니켈판(922)과 음극니켈판(921)의 일측을 각각 솔더링하고, 상기 양극니켈판(922)의 타측에는 PTC(923)의 일측이 스폿용접한다. 그리고 배터리셀(900)과 PCM(910), 양극니켈판(922) 및 음극니켈판(921)이 밀착되는 경로를 따라 상기 배터리셀(900)의 측면에 접착수단인 절연테입을 부착한다.

계속해서 상기 PCM(910)을 배터리셀(900)의 일측과 나란히 배치한 후에 상기 PCM의 타측 음극니켈판(921)과 상기 배터리셀(900)의 음극단자(901)를 스폿용접하고, 상기 PTC(923)의 타측을 상기 배터리셀(900)의 양극단자(902)와 스폿용접한다. 그런 다음, 배터리셀(900)에 대해 케이스(940)를 결합시키고 포장라벨(950)을 부착하여 마감처리한다.

특히, 배터리셀(900)의 상측에 형성된 양극단자(902)와 음극단자(901)에 각각 클래드메탈(910)과 바이메탈인서트 몰딩블록(920)을 스폿용접하고, 상기 배터리셀(900)의 상면에 대해 통상 접착제로서 PCM가이드블록(930)을 부착고정한다.

그러나 이와 같은 배터리셀에 대한 상부케이스의 결합방법(구조)는 제조공정 및 결합구조가 대단히 복잡할 뿐만 아니라, 복잡한 형상을 가진 PCM가이드블록 및 상부케이스블록 등의 정확한 성형을 위해 많은 공수와 시간과 비용이 소모될 수밖에 없다는 단점이 있다.

물론 배터리팩을 구성하게 되는 배터리셀에 대해 그 상측과 하측의 마감구조로서 상,하부케이스를 결합시키는 방법 또는 구조로서, 접착제 이외에도 접착테입 이나 기타 별도의 인서트(Insret) 수단이나 저압사출을 또한 순간 용용결합(결합후 냉각고정) 등의 다양한 방식이 소개되고는 있으나, 통상 배터리셀 상측에 결합고정되면서 보호회로가 실장처리된 PCM의 구조(형태)적인 특성상 상기 PCM의 구조적인 변경이나 손상없이 배터리셀 상측에 접착제나 접착테입 등을 부착시키기 매우 힘들고 곤란할 뿐만 아니라, 별도의 인서트수단이나 저압사출을 통한 순간접착 등의 결합방식에 상당한 제한과 불편이 따를 수밖에 없었다. 물론 별도의 접착수단을 통해 상부케이스를 배터리셀 상측에 결속고정시킴에 따라 구조적으로도 안정된 고정상태가 유지되기 힘들다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 기존의 배터리팩에 대한 케이스(특히 상부케이스)의 복잡한 결합방법(구조)가 갖는 제반 불편한 점을 개선하고자 개발된 것으로, 배터리셀에 대해 배터리팩의 구성부품을 결속연결시킨 상태에서 최종적으로 배터리셀에 대한 상부케이스의 마감처리를 별도의 접착수단 없이 자체 구성만으로 간단하게 체결조립시켜 구조적으로 안정되게 일체결합시킬 수 있는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조를 제공함에 그 목적이 있다.

특히 본 발명의 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조는 배터리셀 상측에 결합고정되면서 보호회로가 실장처리된 PCM 등의 구성부품에 대한 구조적인 손상없이 상부케이스 자체에 형성시킨 돌기구조를 통해 간단하게 조립체결시키더라도 구조적으로 안정된 결속상태가 유지될 수 있어, 이들 배터리셀과 상부케이스 간 의 결합고정을 위한 조립작업의 공수 및 시간과 비용 모두를 획기적으로 절감시킬 수 있도록 함에도 보다 궁극적인 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조는, 배터리셀의 접속단자에 대해 기본적으로 PTC와 PCM의 해당 접속단자를 용접결합시키고 상,하부케이스를 상기 배터리셀의 상,하측으로 결속시켜 포장라벨로서 마감처리하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩에 있어서, 상기 상부케이스 내측에 원형 또는 경사진 고정돌기가 돌출형성되고 상기 상부케이스의 고정돌기가 체결고정될 수 있도록 상기 PCM의 해당위치에 돌기체결홀 또는 돌기체결홈이 형성되며, 상기 배터리셀의 상측에 상기 PCM이 용접결합된 상태에서 상기 상부케이스를 안착조립시켜 상기 상부케이스의 고정돌기가 상기 PCM의 해당 돌기체결홀 또는 돌기체결홈에 끼움고정되어 일체결합되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조는, 상부케이스 내측에 돌출형성되는 고정돌기는 상기 PCM 양쪽에 관통형성되는 돌기체결홀에 삽입체결될 수 있도록 단면이 원형형태로 돌출형성되거나, 또는 상기 PCM의 양측이 압착끼움되어 결속고정될 수 있도록 단면형태가 상측은 경사지면서 하측이 수직인 사다리꼴형태로 돌출형성된 것을 특징으로 한다. 특히 양측에 사다리꼴형태로 고정돌기가 형성되는 PCM에 대해 구조적으로 삽입이 용이하면서 이탈이 억제될 수 있도록 상기 상부케이스의 양측 해당위치에 상기 PCM의 고정돌기보다 상대적으로 적은 돌출깊이의 돌기체결홈이 요홈형성된 것을 기술적 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조는, 배터리셀에 대해 배터리팩의 구성부품을 결속연결시킨 상태에서 최종적으로 배터리셀에 대한 상부케이스의 마감처리를 별도의 접착수단 없이 자체 구성만으로 간단하게 체결조립시켜 구조적으로 간단하면서도 안정되게 일체결합시킬 수 있다.

특히 배터리셀 상측에 결합고정되면서 보호회로가 실장처리된 PCM등의 구성부품에 대한 구조적인 손상없이 상부케이스 자체에 형성시킨 돌기구조를 통해 간단하게 조립체결시키더라도 구조적으로 안정된 결속상태가 유지될 수 있어, 이들 배터리셀과 상부케이스간의 결합고정을 위한 조립작업의 공수 및 시간과 비용 모두를 획기적으로 절감시킬 수 있는 작용효과를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만 첨부된 도면과 이하의 설명은 본 발명의 결합구조가 보다 쉽게 이해될 수 있도록 하기 위한 구성원리에 대한 바람직한 실시예로서 이에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 구성관계 설명중 접속단자인 배터리셀(10)의 양,음극단자(16)(12) 및 PTC(20)의 접속단부(22)(24), PCM(30)의 양,음극니켈판(32)(34)에 대해서는 편의상 혼용하여 설명 및 도면부호를 기재하여 설명한다.

도 1와 도 2는 본 발명의 결합구조에 따른 내장형 배터리팩의 결합상태 및 분리구조를 도시한 것이고, 도 3의 기본 실시예와 도 4의 응용 실시예는 본 발명의 결합구조를 적용시킨 내장형 배터리팩의 상부케이스(40)와 PCM(Protection Circuit Mode : 보호회로모듈)(30) 간의 결합전 분리구조를 도시한 것이며, 아울러 도 5는 본 발명의 기본 실시예의 결합구조에 따라 배터리셀(10)의 상측에 스폿용접된 PCM(30) 위로 상부케이스(40)를 안착체결시키기 전의 분리구조를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 응용 실시예에 따른 결합구조로서 고정돌기(44b)가 돌출형성된 상부케이스(40)의 내측에 돌기체결홀(38b)이 관통형성된 PCM이 안착체결된 결합구조를 도시한 것이다.

도면에서 보는 것과 같이, 본 발명의 결합구조가 적용되는 내장형 배터리팩 역시 배터리셀(10)의 접속단자(12)(16)에 대해 기본적으로 PTC(20)와 PCM(30)의 해당 접속단자(22)(24)(32)(34)를 용접결합시키고, 상부케이스(40)와 하부케이스(60)를 상기 배터리셀(10)의 상측과 하측에 대해 각각 결속고정시켜 포장라벨(50)로서 마감처리하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩을 구성관계를 따른다.

우선 발명의 결합구조가 적용되는 내장형 배터리팩은 사전에 SMT(Surface Mount Technology) 생산라인에서 PCM(30)에 대한 접속단자인 양극니켈판(32)과 음극니켈판(34)이 자동으로 상기 PCM(30)상에 표면실장으로 장착고정된다. 이는 배터리셀(10)의 상측에 형성시킨 양극단자(16) 및 음극단자(12)와의 접속단자인 PCM(30)의 양극니켈판(32)과 음극니켈판을 SMT(Surface Mount Technology) 처리를 통함으로서 용접결합에 있어, 제품회로에 대한 불량률이 높은 납땜공정을 구조적으로 없앨 수 있으면서 작업비용 또한 최소화시킬 수 있다.

그리고 본 발명에 적용되는 배터리셀(10)은 정격전압을 제공하는 리튬이온배 터리의 사용을 기본으로 하며, 상측의 음극단자(12)에 대해 과전류방지소자인 PTC(20)의 일측 접속단부(22)가 충방전시 과충전 또는 과방전으로부터 배터리셀(10)을 보호하는 바이메탈 기능을 할 수 있도록 접점고정 또는 접점분리되도록 위치하고, 상기 PTC(20)의 타측 접속단부(24)는 PCM(30) 하측의 음극니켈판(34)과 스폿용접으로 일체결합되어 통전구조를 갖게 된다.

이때 PTC(20)의 타측 접속단부(24)와 베터리셀(10)의 상측간에는 별도의 절연패드(14)가 부착되어, 상기 PCM(30)의 음극니켈판(34)이 PTC(20)의 타측 접속단부를 통해 다시 배터리셀(10)의 상측과 바로 접점통전되지 않고 상기 PTC(20)의 일측이 상기 배터리셀(10)의 음극단자(12)에 대해 바이메탈 작동구조로서 위치될 수 있도록 한다.

또한 PCM(30)을 배터리셀(10) 및 PTC(20)와 스폿용접으로 용접결합시키기 위해 상기 PCM(30)에 스폿용접홀(36)이 관통형성됨되며, 상기 PCM(30)에 표면실장처리로서 일정두께로 돌출형성되는 양,음극니켈판(32)(34)의 위치는 설명편의상 구별될 뿐, 당연히 해당 회로배치에 따라 위치 변경될 수 있다.

그리고 평판의 양,음극단자(12)(16)가 형성된 배터리셀(10) 상측에 대해 바이메탈 기능을 하는 PTC(20)의 접속단부와 과충전-과방전으로부터 부품회로를 보호하는 PCM(30)의 양,음극니켈판(32)(34)을 통상 스폿용접기(팁)를 통한 간단한 스폿용접만으로 용접결합시킨 다음, 본 발명에 따라 구조 개선된 상부케이스(40)를 상기 배터리셀(10) 상측에 대해 안착조립시켜 상기 상부케이스의 고정돌기(44a)(44b)가 상기 PCM(30)의 해당 돌기체결홈(38a) 또는 돌기체결홀(38b)에 끼움고정되어 일 체결합되도록 한다.

계속해서 상기 배터리셀(10)의 하측에 대해 하부케이스(40)를 체결고정시키고, 최종적으로 포장라벨(50)로서 이들 상부케이스(40)와 하부케이스(60)에 의해 감춰지지 않는 배터리셀(10) 표면을 전체적으로 감아 부착시켜 포장처리함으로서 마감처리하는 일련의 조립공정으로 제품형성된다.

특히 본 발명은 배터리셀(10)의 상측에 PTC(20)와 PCM(30)을 용접결합시킨 상태에서 본 발명의 요부인 상부케이스(40)을 상기 배터리셀(10)에 대해 간단하게 안착조립시켜, 상기 상부케이스(10)에 돌출형성된 고정돌기(44a)(44b)가 상기 배터리셀(10) 상측의 PCM(30)에 형성된 돌기체결홈(38a) 또는 돌기체결홀(38b)과 끼움고정되면서 결국 상기 배터리셀(10)의 상측에 간단하게 일체결합될 수 있다.

즉, 본 발명은 통상 배터리셀(10)에 별도의 접착제나 접착테입 기타 접착수단을 구성시키지 않고, 상기 배터리셀(10) 상측에 용접결합되는 PCM(30)과 함께 상부케이스(40)에 서로 끼움고정될 수 있는 암수구조를 형형성시킴으로서, 상기 상부케이스(40)을 배터리셀(10)과 편리하게 일체결합시킬 수 있는 것이다.

특히 상부케이스(10)는 도 3 및 도 5의 기본 실시예나 도 4 및 도 6의 응용 실시예에서 보는 것처럼, 기본적으로 내측에 원형 또는 경사진 고정돌기(44a)(44b)가 돌출형성되고, 상기 상부케이스의 고정돌기(44a)(44b)가 체결고정될 수 있도록 PCM(30)의 해당위치에 돌기체결홈(38a) 또는 돌기체결홀(38b)이 형성된다.

먼저 도 3 및 도 5의 기본 실시예에 의한 결합구조를 보면, 상부케이스(40) 내측에 돌출형성되는 고정돌기(44a)는 PCM(30)의 양측이 압착끼움되어 결속고정될 수 있도록, 기본적으로 단면형태가 상측이 경사체결부(46)로 경사지면서 하측은 수직걸림부(47)로 수직인 사다리꼴형태로 돌출형성된다.

그리고 양측에 사다리꼴형태로 고정돌기(44a)가 형성되는 PCM(30)에 대해 구조적으로 삽입이 용이하면서 이탈이 억제될 수 있도록, 도 3의 요부 확대구조에서 보는 것처럼 상기 상부케이스(40)의 양측 해당위치에 상기 PCM(30)의 고정돌기(44a)보다 상대적으로 적은 돌출깊이의 돌기체결홈(38a)이 요홈형성된다. 이때 상기 고정돌기(44a) 상측의 경사체결부(46) 중앙은 요홈된 형태로 가공되어 상기 PCM(30)의 삽입전진이 마찰 정도가 줄어들 수 있도록 함이 바람직하다. 물론 상기 PCM(30)에 요홈형성시키는 돌기체결홈(38a)은 재질 및 구조적인 조건상 형성시키기 않고 생략할 수도 있다.

계속해서 상부케이스(40)의 내측, 특히 양쪽 중간에 돌출형성되는 고정돌기(44b)는 도 4 및 도 6의 응용 실시예에서 보는 것처럼, PCM(30)의 양쪽에 관통형성되는 원형의 돌기체결홀(38b)에 삽입체결될 수 있도록 단면이 원형형태로 돌출형성될 수 있다. 이는 상기 PCM(30)의 양측이 상부케이스(40) 측면에 돌출시킨 고정돌기(44a)를 따라 압착전진되어 걸림고정되는 기본 실시예의 결합구조와는 달리, 상기 상부케이스(40) 양쪽에 돌출된 원형의 고정돌기(44b)가 상기 PCM(30) 양쪽에 관통된 원형의 돌기체결홀(38b)를 통해 간단하게 압착삽입되어 일체고정될 수 있다.

도 1와 도 2는 본 발명의 결합구조에 따른 내장형 배터리팩의 결합상태 및 분리상태 사시도.

도 3와 도 4는 본 발명의 결합구조를 적용시킨 내장형 배터리팩의 상부케이스와 PCM 간의 결합전 분리상태 사시도.

도 5는 본 발명의 결합구조에 따라 배터리셀의 상측에 스폿용접된 PCM 위로 상부케이스를 안착체결시키기 전의 분리상태 사시도.

도 6은 본 발명의 결합구조로서 고정돌기가 돌출형성된 상부케이스의 내측에 돌기체결홀이 관통형성된 PCM이 안착체결된 결합상태 사시도.

도 7은 종래기술의 제조방법에 따라 납땜용접과 스폿용접을 병행실시하여 구성부품들을 용접결합시키는 내장형 배터리팩의 분리상태 사시도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 배터리셀 20 : PTC(과전류방지소자)

30 : PCM(보호회로모듈) 38a : 돌기체결홈

38b : 돌기체결홀 40 : 상부케이스

44a,44b : 고정돌기 45 : 안내여유홈

46 : 경사안내부 47 : 수직체결부

50 : 포장라벨 60 : 하부케이스

Claims

배터리셀의 접속단자에 대해 기본적으로 PTC와 PCM의 해당 접속단자를 용접결합시키고 상,하부케이스를 상기 배터리셀의 상,하측으로 결속시켜 포장라벨로서 마감처리하며, 상기 상부케이스 내측에 경사진 고정돌기가 돌출형성되고 상기 상부케이스의 고정돌기가 체결고정될 수 있도록 상기 PCM의 해당위치에 돌기체결홈이 형성되며, 상기 배터리셀의 상측에 상기 PCM이 용접결합된 상태에서 상기 상부케이스를 안착조립시켜 상기 상부케이스의 고정돌기가 상기 PCM의 해당 돌기체결홈에 끼움고정되어 일체결합되도록 구성되는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩에 있어서,

상기 상부케이스 내측에 돌출형성되는 고정돌기는 상기 PCM의 양측이 압착끼움되어 결속고정될 수 있도록 단면형태가 상측은 경사지면서 하측이 수직인 사다리꼴형태로 돌출형성되며, 양측에 사다리꼴형태로 고정돌기가 형성되는 PCM에 대해 구조적으로 삽입이 용이하면서 이탈이 억제될 수 있도록 상기 상부케이스의 양측 해당위치에 상기 PCM의 고정돌기보다 상대적으로 적은 돌출깊이의 돌기체결홈이 요홈형성된 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 결합구조.
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