KR101023873B1 - 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 베어셀; 및 회로기판과, 상기 회로기판의 길이방향 적어도 일측에 위치하여 상기 회로기판을 상기 베어셀에 결합시키는 결합 부재를 구비하는 보호회로모듈을 포함하며, 상기 결합 부재는 상기 회로기판에 고정되는 결합부와, 상기 결합부로부터 연장되며 상기 회로기판의 길이방향을 따라 서로 이격된 제1 지지부와 제2 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 및 그 제조 방법이 제공된다.
이차전지, 베어셀, 회로기판, 결합부재, 용접, 지지부

Description

보호회로모듈을 구비하는 이차 전지 및 그 제조방법 {SECONDARY BATTERY WITH PROTECTION CIRCUIT MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 이차 전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자, 통신 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 휴대용 전자기기의 보급이 늘어나고 있다. 휴대용 전자기기의 전원으로는 재충전이 가능한 이차 전지가 주로 사용되고 있다.
현재 팩 형태의 전지가 이차 전지로서 널리 사용되고 있다. 팩 형태의 전지는 전기 에너지원을 제공하는 베어셀과 베어셀의 충방전을 제어하는 보호회로모듈(PCM : Protection Circuit Module)이 하나의 유닛으로 통합된 형태이다. 보호회로모듈은 각종 회로 소자가 실장되며 베어셀에 결합된 회로기판을 구비한다. 얇은 각형 이차 전지는 일측으로 길게 연장된 얇은 막대(bar) 형상의 회로기판을 사용하게 되는데, 이 경우 회로기판은 베어셀에 결합하는 과정에서 쉽게 휘어질 수 있다. 그에 따라 회로기판에 형성된 충방전 단자가 상대적으로 낮아질 수 있다.
본 발명의 목적은 보호회로모듈의 회로기판이 베어셀에 결합될 때, 보호회로모듈의 회로기판이 휘어지는 것을 억제하는 결합 부재를 갖는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 보호회로모듈의 회로기판을 베어셀에 결합시킬 때, 회로기판의 휘어짐을 방지하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면,
베어셀; 및 회로기판과, 상기 회로기판의 길이방향 적어도 일측에 위치하여 상기 회로기판을 상기 베어셀에 결합시키는 결합 부재를 구비하는 보호회로모듈을 포함하며, 상기 결합 부재는 상기 회로기판에 고정되는 결합부와, 상기 결합부로부터 연장되며 상기 회로기판의 길이방향을 따라 서로 이격된 제1 지지부와 제2 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지가 제공된다.
상기 결합 부재는 2개이며, 상기 회로기판의 길이방향 양측에 각각 하나씩 구비될 수 있다. 이때, 상기 두 결합 부재는 상기 회로기판의 길이방향 양단부에 위치할 수 있다. 또한, 상기 두 결합 부재 중 적어도 하나는 전기 전도성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 결합 부재의 제1 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제1 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제1 접촉부를 연결하는 제1 지지다리를 더 구비하며, 상기 제2 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제2 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제2 접촉부를 연결하는 제2 지지다리를 더 구비하며, 상기 제1 접촉부는 상기 제2 접촉부에 비해 상기 회로기판 길이방향 바깥쪽에 위치할 수 있다.
상기 결합 부재의 제1 지지부의 제1 접촉부는 용접에 의해 상기 베어셀과 결합될 수 있다. 이때, 상기 용접은 레이저 용접일 수 있다.
상기 제1 접촉부는 상기 제1 지지 다리와 이어진 판 형태일 수 있다.
상기 제2 접촉부는 상기 제2 지지 다리와 이어진 판 형태일 수 있다.
상기 제2 접촉부는 상기 제2 지지 다리의 끝단에 형성될 수 있다.
상기 결합 부재는 판상의 부재가 절곡되어 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
베어셀 및 회로기판과 상기 회로기판의 길이방향 양측에 위치하는 결합 부재를 구비하는 보호회로모듈을 준비하는 단계; 상기 보호회로모듈의 결합 부재를 상기 베어셀에 밀착시키기 위해 가압 지그로 상기 회로기판을 가압하는 단계; 및 상기 베어셀에 상기 보호회로모듈을 결합시키기 위해 상기 베어셀의 결합 부재에 대한 용접을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 회로기판을 가압하는 단계는 상기 가압 지그로 상기 회로기판의 길이방향 중심부를 제외한 양단부를 가압하는 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면,
용접결합을 위하여 회로기판과 상기 회로기판의 길이방향 양측에 위치하는 결합 부재를 구비하는 보호회로모듈을 베어셀에 가압하는 가압 지그로서, 상기 보호회로기판의 두 결합 부재의 위치에 각각 대응하여 마련된 제1 가압부 및 제2 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 지그가 제공된다.
상기 결합 부재는 상기 회로기판에 고정되는 결합부와, 상기 결합부로부터 연장되며 상기 회로기판의 길이방향을 따라 서로 이격된 제1 지지부와 제2 지지부를 구비할 수 있다.
상기 결합 부재의 제1 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제1 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제1 접촉부를 연결하는 제1 지지다리를 더 구비하며, 상기 제2 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제2 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제2 접촉부를 연결하는 제2 지지다리를 더 구비하며, 상기 제1 접촉부는 상기 제2 접촉부에 비해 상기 회로기판 길이방향 바깥쪽에 위치할 수 있다.
상기 결합 부재는 판상의 부재가 절곡되어 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 본 발명에 따르면, 보호회로모듈에 마련된 결합 부재가 회로기판으로부터 연장된 2개의 지지부를 구비하므로 보호회로모듈의 회로기판이 베어셀에 결합될 때, 회로기판이 휘어지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 회로기판이 휘어지는 것이 억제되므로 회로기판에 형성된 충방전 단자가 회로기판의 다른 부분에 비하여 상대적으로 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 대한 사시도이고, 도2는 도1에 도시한 이차 전지의 분해 사시도이며, 도3은 도1에서 탑 케이스를 A-A선을 따라 절단하여 내부의 보호회로모듈이 장착된 상태를 도시한 측면도이다. 도4는 도3에 도시한 이차 전지의 상부 케이스를 A-A선을 따라 절단하여 내부를 도시한 단면도이다. 도5는 도3에 도시한 제1 결합 부재 및 제2 결합 부재의 사시도이다.
도1 내지 도3을 참조하면, 이차 전지(100)는 베어셀(bare cell)(110)과, 보호회로모듈(120)과, 상부 케이스(top case)(140)와, 하부 케이스(bottom case)(150)와, 라벨(160)을 구비한다.
베어셀(110)은 전기 에너지원을 제공하는 구성으로서, 전극 조립체(미도시)와, 개구부(미도시)를 통해 전극 조립체가 내부에 수용되는 캔(111)과, 캔(111)의 개구부(미도시)를 덮는 캡 조립체(114)로 이루어진다.
도시되지는 않았으나, 전극 조립체는 양극판, 음극판, 및 두 극판 사이에 개 재된 세퍼레이터가 권취되어 형성된다. 양극판 및 양극판에는 각각 양극탭 및 음극탭이 결합된다.
캔(111)은 상단에 개구부(미도시)가 형성된 대체로 직육면체 형상을 갖는 금속 재질의 용기이다. 캔(111)은 대체로 직사각형 형상인 바닥판(112)과, 바닥판(112)의 가장자리로부터 위로 연장된 측벽(113)을 구비한다. 캔(111)은 내부에 전극 조립체와 전해액이 수용되는 공간을 제공하며, 양극탭과 전기적으로 연결되어 양극 단자의 역할도 수행하게 된다. 캔()은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 금속 딥 드로잉(deep drawing)과 같은 방법으로 가공하여 제작되는 것이 바람직하다.
캡 조립체(114)는 캡 플레이트(115)와, 전극 단자(116)를 구비한다. 캡 플레이트(115)는 대체로 직사각형 형태로서, 캔(111)의 상단에 형성된 개구부(미도시)를 폐쇄한다. 캡 플레이트(115)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 전기 전도성 금속 재질로 이루어진다. 캡 플레이트(115)에는 전극 조립체의 양극탭이 전기적으로 연결되어, 캡 플레이트(115)는 양극 단자의 역할을 수행하게 된다. 전극 단자(116)는 캡 플레이트(115)의 대체로 중앙에 위치하며, 캡 플레이트(115)를 관통한다. 전극 단자(116)를 에워싸는 절연 가스켓(117)에 의해 캡 플레이트(115)와 절연된다. 전극 단자(116)에는 전극 조립체의 음극탭이 전기적으로 연결되어, 전극 단자(116)는 음극 단자의 역할을 수행하게 된다. 본 실시예에서는 캡 플레이트(115)가 양극 단자가 되고 전극 단자(116)가 음극 단자의 역할을 수행하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 전극 조립체의 양극탭 및 음극탭과의 연결 형태에 따라, 캡 플레이트(115)가 음극 단자의 역할을 수행하고, 전극 단자(116)가 양극 단자의 역할을 수행할 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
보호회로모듈(120)은 회로기판(121)과, 제1 결합 부재(130a)와, 제2 결합 부재(130b)를 구비한다. 보호회로모듈(120)은 베어셀(110)과 결합되어 충방전을 포함하는 이차 전지(100)의 작동을 제어한다.
회로기판(121)은 배선 패턴이 인쇄된 인쇄회로기판으로서, 연장축선(X)을 따라 길게 연장된 대체로 직사각형의 얇은 막대 형상이다. 회로기판(121)의 중앙부에는 관통 구멍(121a)이 마련된다. 관통 구멍(121a)을 통해 저항용접을 위한 용접봉이나 레이저 용접을 위한 레이저빔이 통과할 수 있다. 회로기판(121)은 제1 면(121b)과, 제1 면(121b)의 반대쪽 면인 제2 면(121c)을 구비한다. 제1 면(121b)의 양 끝단에는 각각 제1 결합 부재(130a)와 제2 결합 부재(130b)가 결합되어 있다. 제1 면(121b)은 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)와 이격된 거리를 두고 서로 마주본다. 회로기판(121)의 제1 면(121b)에는 전기회로소자(121d)가 실장되어 있다. 전기회로소자(121d)는 제어 IC, 충방전 스위치 등의 소자로 이루어진다. 회로기판(121)의 제1 면(121b)에는 PTC 소자(122)가 더 실장되어 있다.
PTC 소자(122)는 PTC 본체(122a)와, 제1 리드 플레이트(122b)와, 제2 리드 플레이트(122c)를 구비한다. PTC 본체(122a)의 일면에는 제1 리드 플레이트(122b)가 전기적으로 연결되고, 다른 면에는 제2 리드 플레이트(122c)가 전기적으로 연결된다. PTC 본체(122a)는 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)의 위에 위치하여 베어 셀(110)에서 발생하는 열을 감지하여 동작한다. PTC 본체(122a)의 저항은 설정된 온도 이상에서는 급격히 증가한다. 따라서, 베어셀(110)의 온도가 설정된 온도 이상으로 상승하였을 때, PTC 본체(122a)는 전류의 흐름을 차단하거나 급격히 감소시켜 이차 전지(100)를 보호하게 된다. 제1 리드 플레이트(122b)는 니켈과 같은 전기 전도성 재질로 이루어지며 회로기판(121)에 전기적으로 부착된다. 제2 리드 플레이트(122c)는 니켈과 같은 전기 전도성 재질로 이루어지며 베어셀(110)의 전극 단자(116)에 저항 용접과 같은 수단에 의해 결합되어 전기적으로 연결된다. 이때, 용접봉(미도시)이 회로기판(121)에 마련된 관통 구멍(121a)을 통해 회로기판(121)과 베어셀(110)의 캡 플레이트(115) 사이의 공간으로 들어올 수 있다.
회로기판(121)의 제2 면(121c)에는 외부 부하 또는 충전기와 전기적으로 연결되는 외부단자(121e)가 마련된다.
도2 내지 도5를 참조하면, 제1 결합 부재(130a)와 제2 결합 부재(130b)는 각각 회로기판(121)의 길이방향(X축) 양측에 위치한다. 제1 결합 부재(130a)와 제2 결합 부재(130b)는 전기 전도성 재질로 이루어져 보호회로모듈(120)의 회로기판(121)을 베어셀(110)에 결합시키며, 동시에 회로기판(121)을 베어셀(110)에 전기적으로 연결시키는 전극탭으로서 기능하게 된다. 이와는 달리, 두 결합 부재(130a, 130b) 중 어느 하나는 전기 전도성 재질이 아닌 재질로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 전기 전도성 재질로 이루어지지 않은 결합 부재는 회로기판을 지지하는 역할만 하게 된다.
제1 결합 부재(130a)는 니켈과 같은 전기 전도성 재질의 판부재가 절곡되어 형성된다. 제1 결합 부재(130a)는 결합부(131a)와, 제1 지지부(132a)와, 제2 지지부(135a)을 구비한다.
결합부(131a)는 대체로 사각형의 편평한 판상으로서, 회로기판(121)의 제1 면(121b)의 일측 단부에 부착되어 전기적으로 연결된다.
제1 지지부(132a)는 제1 지지 다리(133a)와, 제1 접촉부(134a)를 구비한다. 제1 지지 다리(133a)는 결합부(131a)의 양단부(1311a, 1312a) 중 회로기판(121)의 길이방향 바깥쪽에 위치하는 일단부(1311a)로부터 베어셀(110)의 캡 플레이트(115) 쪽으로 연장된다. 제1 지지 다리(133a)는 대체로 편평한 판상으로서, 결합부(131a)로부터 베어셀 방향으로 절곡되어 형성된다. 제1 접촉부(134a)는 대체로 편평한 판상으로서, 제1 지지 다리(133a)로부터 결합부(131a)와 반대편으로 절곡되어 형성된다. 보호회로모듈(120)이 베어셀(110)에 결합되기 전에는 도5에 도시된 바와 같이, 제1 접촉부(134a)는 그 끝단(1342a)이 제1 지지 다리(133a)의 끝단(1331a)보다 회로기판(121)으로부터 약간 더 멀리 위치하도록 하부방향으로 경사지게 형성된다. 이러한 형상에 의해, 회로기판(121)이 가압 지그에 의해 가압되어 제1 접촉부(134a)가 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)와 접촉할 때 점선으로 도시된 바와 같이 휘어져 변형되어 면 전체가 밀착하게 된다. 제1 접촉부(134a)는 레이저 용접과 같은 수단에 의해 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)에 결합된다.
제2 지지부(135a)는 제2 지지 다리(136a)와, 제2 접촉부(137a)를 구비한다. 제2 지지 다리(136a)는 결합부(136a)의 양단부(1311a, 1312a) 중 회로기판(121)의 길이방향 안쪽에 위치하는 일단부(1312a)로부터 베어셀(110)의 캡 플레이트(115) 쪽으로 연장된다. 제2 지지 다리(136a)는 대체로 편평한 판상으로서, 결합부(131a)로부터 절곡되어 형성된다. 제2 접촉부(137a)는 대체로 편평한 판상으로서, 제2 지지 다리(136a)로부터 결합부(131a)와 반대편으로 절곡되어 형성된다. 보호회로모둘(120)이 베어셀(110)에 결합되기 전에는 도5에 도시된 바와 같이, 제2 접촉부(137a)는 그 끝단(1371a)이 제2 지지 다리(136a)의 끝단(1361a)보다 회로기판(121)으로부터 약간 더 멀리 위치하도록 하부방향으로 경사지게 형성된다. 이러한 형상에 의해, 회로기판(121)이 가압 지그에 의해 가압되어 제2 접촉부(137a)가 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)와 접촉할 때 점선으로 도시된 바와 같이 휘어져 변형되어 면 전체가 밀착하게 된다. 제2 지지부(135a)는 제1 지지부(132a)보다 회로기판(121)의 길이방향 안쪽에 위치하므로, 회로기판(121)에 가해지는 휨 모멘트(bending moment)에 의해 회로기판(121)이 휘어지는 것을 효과적으로 억제하게 된다. 따라서, 회로기판(121)의 휘어짐에 따른 회로기판(121)의 제2 면(121c)에 형성된 외부단자(121e)의 깊이 불량이 방지될 수 있다.
제2 결합 부재(130b)는 결합부(130b)와, 제1 지지 다리(133b)와 제1 접촉부(134b)로 형성된 제1 지지부(132b)와, 제2 지지 다리(136b)와 제2 접촉부(137b)로 형성된 제2 지지부(135b)를 구비한다. 제2 결합 부재(130b)의 구성 및 작용은 제1 결합 부재(130a)의 구성 및 작용과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상부 케이스(140)는 보호회로모듈(120)을 내부 공간에 수용하며, 보호회로모듈(120)을 보호한다. 탑 케이스(140)는 덮개판(141)과, 덮개판(141)으로부터 아래로 연장된 측벽(144)을 구비한다.
덮개판(141)은 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)과 대체로 일치하는 형상을 갖는다. 덮개판(141)에는 관통홀(145)이 형성된다. 관통홀(145)을 통해 보호회로모듈(120)의 외부단자(121e)가 외부로 노출된다. 덮개판(141)의 내면은 보호회로모듈(120)의 회로기판(121)의 제2 면(121c)과 마주 접한다.
측벽(144)의 끝단(145)은 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)와 접하며 탑 케이스(130)를 지지한다. 측벽(144)의 끝단(145) 일부분에는 외주부가 아래로 더 연장되어 형성된 연장부(146)가 마련된다. 연장부(146)는 베어셀(110)의 캔(111)의 측벽(113)의 상부를 덮는다.
하부 케이스(150)는 바닥판(151)과, 바닥판(151)으로부터 위로 연장된 두 연장부(152)를 구비한다. 바닥판(151)은 베어셀(110)의 바닥판(112)과 대체로 동일한 형상으로서, 접착부재(153)에 의해 베어셀(110)의 바닥판(112)에 부착된다. 두 연장부(152)는 베어셀(110)의 캔(111)의 측벽(113)의 하부를 덮는다
라벨(160)은 베어셀(110)의 측면(130)을 감싸도록 부착된다. 라벨(160)은 탑 케이스(140)에 형성된 연장부(146)와 버텀 케이스(150)의 연장부(152) 위를 덮는다.
다음에는 본 발영의 다른 실시예에 따른 보호회로모듈의 결합 부재를 상세히 설명한다.
도7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호회로모듈의 결합 부재가 도시되어 있다. 도7을 참조하면, 결합 부재(230)는 니켈과 같은 전기 전도성 재질의 판부재가 절곡되어 형성된다. 결합 부재(230)는 결합부(231)와, 제1 지지부(232)와, 제2 지지부(235)를 구비한다.
결합부(230)는 대체로 사각형의 편평한 판상으로서, 회로기판(121)의 제1 면(121b)의 일측 단부에 부착되어 전기적으로 연결된다.
제1 지지부(232)는 제1 지지 다리(233)와, 제1 접촉부(234)를 구비한다. 제1 지지 다리(233)는 결합부(231)의 양단부(2311, 2312) 중 회로기판(121)의 길이방향 바깥쪽에 위치하는 일단부(2311)로부터 베어셀(110)의 캡 플레이트(115) 쪽으로 연장된다. 제1 지지 다리(233)는 대체로 편평한 판상으로서, 결합부(131a)로부터 절곡되어 형성된다. 제1 접촉부(234)는 대체로 편평한 판상으로서, 제1 지지 다리(233)로부터 결합부(231)와 반대편으로 절곡되어 형성된다. 제1 접촉부(234)는 제1 접촉부(234)의 끝단(2341)이 제1 지지 다리(233)의 끝단(2331)보다 회로기판(121)으로부터 약간 더 멀리 위치하도록 하부방향으로 경사지게 형성된다. 이러한 형상에 의해, 회로기판(121)이 가압 지그에 의해 가압되어 제1 접촉부(234)가 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)와 접촉할 때 점선으로 도시된 바와 같이 휘어져 변형되어 면 전체가 밀착하게 된다. 제1 접촉부(234)는 레이저 용접과 같은 수단에 의해 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)에 결합된다.
제2 지지부(235)는 제2 지지 다리(236)와, 제2 접촉부(237)를 구비한다. 제2 지지 다리(236)는 결합부(236)의 양단부(2311, 2312) 중 회로기판(121)의 길이방향 안쪽에 위치하는 일단부(2312)로부터 베어셀(110)의 캡 플레이트(115) 쪽으로 연장된다. 제2 지지 다리(236)는 대체로 편평한 판상으로서, 결합부(231)로부터 절곡되어 형성된다. 제2 접촉부(237)는 제2 지지 다리(236)의 끝단에 형성된다. 제2 접촉부(237)는 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)와 접촉하게 된다. 제2 지지부(235)는 제1 지지부(232)보다 회로기판(121)의 길이방향 안쪽에 위치하므로, 회로기판(121)에 가해지는 휨 모멘트(bending moment)에 의해 회로기판(121)이 휘어지는 것을 효과적으로 억제하게 된다.
도8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지를 제조하는 방법에 대한 순서도가 도시되어 있다. 도8을 참조하면, 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지를 제조하는 방법은 베어셀 및 보호회로모듈을 준비하는 단계(S10)와, 가압 지그(jig)로 회로기판을 가압하는 단계(S20)와, 용접하는 단계(S30)를 구비한다.
먼저, 베어셀 및 보호회로모듈을 준비하는 단계(S10)는 도2에 기재된 베어셀(110) 및 보호회로모듈(120)을 준비함으로써 이루어진다. 베어셀(110) 및 보호회로모듈(120)의 구성은 상기 설명한 바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한 다.
다음, 가압 지그(jig)로 회로기판을 가압하는 단계(S20)는 도8에 도시된 바와 같은 가압 지그(170)를 이용하여 회로기판(121)을 가압함으로써 이루어진다. 먼저, 가압 지그(170)의 구성을 설명한다. 도8을 참조하면, 가압 지그(170)는 제1 가압부(171)와, 제2 가압부(172)와, 두 가압부(171, 172)를 연결하는 연결부(173)를 구비한다. 제1 가압부(171)와 제2 가압부(172)는 연결부(173)에 비해 가압 방향으로 더 돌출되어 있다. 제1 가압부(171)와 제2 가압부(172)는 각각 보호회로모듈(120)의 제1 결합 부재(130a)와 제2 결합 부재(130b)에 대응하여 위치한다.
이제, 도8을 참조하여 가압 지그(170)를 이용하여 회로기판을 가압하는 단계(S20)를 상세히 설명한다. 도8에 도시된 바와 같이 보호회로모듈(120)은 제1 결합 부재(130a)의 제1, 제2 접촉부(134a, 137a)와 제2 결합 부재(130b)의 제1, 제2 접촉부(134b, 137b)가 베어셀(110)의 캡 플레이트(115) 위에 놓이도록 위치한다. 이 상태에서, 보호회로모듈(120)의 회로기판(121)은 가압 지그(170)에 의해 베어셀(110) 쪽으로 가압하게 된다. 이때, 가압 지그(170)의 두 가압부(171, 172)가 회로기판(121)의 길이방향 양단부와 접촉한다. 가압 지그(170)의 연결부(173)는 회로기판(121)과는 이격된다. 결국 가압력은 회로기판(121)의 양단부에만 작용하게 되어, 회로기판(121)에 가해지는 휨 모멘트가 최소화된다. 또한, 회로기판(121)의 길이방향 안쪽에 각각 위치하는 제1 결합 부재(130a)의 제2 지지부(135a)와 제2 결합 부재(130b)의 제2 지지부(135b)에 의해 회로기판(121)이 휘어지는 것(회로기판의 길이방향 중심부가 아래로 쳐지는 것)이 억제된다. 이때, 제1 결합 부재(130a)와 제2 결합 부재(130b)가 휘어져 변형되면서, 제1 결합 부재(130a)의 두 접촉부(134a, 137a)의 전체 면과 제2 결합 부재(130b)의 두 접촉부(134b, 137b)의 전체 면이 베어셀(110)의 캡 플레이트(115)에 밀착된다. 또한, PTC 소자(122)의 제2 리드 플레이트(122c)는 베어셀(110)의 전극 단자(116) 위에 위치하게 된다.
다음, 용접하는 단계(S30)는 보호회로모듈(120)의 제1 결합 부재(130a) 및 제2 결합 부재(130b)에 대한 용접을 수행함으로써 이루어진다. 구체적으로는, 가압 지그(170)로 회로기판(121)을 가압한 상태에서 제1 결합 부재(130a)의 제1 접촉부(134a)와 제2 결합 부재(130b)의 제1 접촉부(134b)에 레이저 용접을 수행함으로써, 보호회로모듈(120)을 베어셀(110)에 결합시킨다.
이후, 가압 지그(170)를 제거하고, PTC 소자(122)의 제2 리드 플레이트(122c)를 용접하여 베어셀(110)의 전극 단자(116)와 전기적으로 연결시켜서, 보호회로모듈(120)과 베어셀(110)의 결합을 완료한다.
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도2는 도1에 도시한 이차 전지의 분해 사시도이다.
도3은 도1에 도시한 이차 전지의 탑 케이스를 A-A선을 따라 절단하여 내부를 도시한 단면도이다.
도4는 도3에 도시한 제1 결합 부재 및 제2 결합 부재의 사시도이다.
도5는 도3에 도시한 제1 결합 부재를 확대하여 도시한 측면도이다.
도6은 도5에 도시한 제1 결합 부재의 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도8은 도7에서 가압 지그로 용접부를 밀착시키는 단계의 공정을 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 이차 전지 110 : 베어셀
120 : 보호회로모듈 121 : 회로기판
130a, 130b : 결합 부재 131a, 131b : 결합부
132a, 132b : 제1 지지부 133a, 133b : 제1 지지 다리
134a, 134b : 제1 접촉부 135a, 135b : 제2 지지부
136a, 136b : 제2 지지 다리 137a, 137b : 제2 접촉부
170 : 가압 지그 171 : 제1 가압부
172 : 제2 가압부 173 : 연결부

Claims (16)

  1. 베어셀; 및
    회로기판과, 상기 회로기판의 길이방향 적어도 일측에 위치하여 상기 회로기판을 상기 베어셀에 결합시키는 결합 부재를 구비하는 보호회로모듈을 포함하며,
    상기 결합 부재는 상기 회로기판에 고정되는 결합부와, 상기 결합부로부터 연장되며 상기 회로기판의 길이방향을 따라 서로 이격된 제1 지지부와 제2 지지부를 구비하며, 상기 제1 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제1 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제1 접촉부를 연결하는 제1 지지다리를 구비하며, 상기 제2 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제2 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제2 접촉부를 연결하는 제2 지지다리를 구비하며, 상기 제2 접촉부는 상기 제1 접촉부에 비해 상기 회로기판 길이방향 안쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결합 부재는 2개이며, 상기 회로기판의 길이방향 양측에 각각 하나씩 구비되는 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 두 결합 부재는 상기 회로기판의 길이방향 양단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지.
  4. 제2항에 있어서, 상기 두 결합 부재 중 적어도 하나는 전기 전도성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 결합 부재의 제1 지지부의 제1 접촉부는 용접에 의해 상기 베어셀과 결합되는 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 용접은 레이저 용접인 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 접촉부는 상기 제1 지지 다리와 이어진 판 형태인 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 접촉부는 상기 제2 지지 다리와 이어진 판 형태인 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 접촉부는 상기 제2 지지 다리의 끝단에 형성된 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지.
  11. 제1항에 있어서, 상기 결합 부재는 판상의 부재가 절곡되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지.
  12. 베어셀 및 회로기판과 상기 회로기판의 길이방향 양측에 위치하는 결합 부재를 구비하는 보호회로모듈을 준비하는 단계;
    상기 보호회로모듈의 결합 부재를 상기 베어셀에 밀착시키기 위해 가압 지그로 상기 회로기판을 가압하는 단계; 및
    상기 베어셀에 상기 보호회로모듈을 결합시키기 위해 상기 베어셀의 결합 부재에 대한 용접을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 결합부재는 상기 회로기판에 고정되는 결합부와, 상기 결합부로부터 연장되며 상기 회로기판의 길이방향을 따라 서로 이격된 제1 지지부와 제2 지지부를 구비하며,
    상기 제1 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제1 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제1 접촉부를 연결하는 제1 지지다리를 구비하고, 상기 제2 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제2 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제2 접촉부를 연결하는 제2 지지다리를 구비하며, 상기 제2 접촉부는 상기 제1 접촉부에 비해 상기 회로기판 길이방향으로 더 안쪽에 위치하며,
    상기 회로기판을 가압하는 단계는 상기 가압 지그로 상기 회로기판의 길이방향 중심부를 제외한 양단부를 가압하는 것을 특징으로 하는 보호회로모듈을 구비하는 이차 전지의 제조방법.
  13. 용접결합을 위하여 회로기판과 상기 회로기판의 길이방향 양측에 위치하는 결합 부재를 구비하는 보호회로모듈을 베어셀에 가압하는 가압 지그로서,
    상기 결합부재는 상기 회로기판에 고정되는 결합부와, 상기 결합부로부터 연장되며 상기 회로기판의 길이방향을 따라 서로 이격된 제1 지지부와 제2 지지부를 구비하며,
    상기 제1 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제1 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제1 접촉부를 연결하는 제1 지지다리를 구비하고, 상기 제2 지지부는 상기 베어셀에 접촉하는 제2 접촉부와, 상기 결합부와 상기 제2 접촉부를 연결하는 제2 지지다리를 구비하며, 상기 제2 접촉부는 상기 제1 접촉부에 비해 상기 회로기판 길이방향으로 더 안쪽에 위치하며,
    상기 보호회로기판의 두 결합 부재의 위치에 각각 대응하여 마련된 제1 가압부 및 제2 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압 지그.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서, 상기 결합 부재는 판상의 부재가 절곡되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 가압지그.
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