KR101765681B1 - 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법 - Google Patents

폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101765681B1
KR101765681B1 KR1020160025019A KR20160025019A KR101765681B1 KR 101765681 B1 KR101765681 B1 KR 101765681B1 KR 1020160025019 A KR1020160025019 A KR 1020160025019A KR 20160025019 A KR20160025019 A KR 20160025019A KR 101765681 B1 KR101765681 B1 KR 101765681B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
battery
encapsulation
base substrate
encapsulation substrate
Prior art date
Application number
KR1020160025019A
Other languages
English (en)
Inventor
김형남
김동석
Original Assignee
김형남
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김형남 filed Critical 김형남
Priority to KR1020160025019A priority Critical patent/KR101765681B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101765681B1 publication Critical patent/KR101765681B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/0241—Structural association of a fuse and another component or apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/165—Casings
    • H01H85/175—Casings characterised by the casing shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/48—Protective devices wherein the fuse is carried or held directly by the base
    • H01M2/345—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법에 관한 것으로; 배터리 보호를 위해 표면에 형성되는 복수의 전극 및 메탈이 형성된 베이스기판의 상부에 구리막 패턴이 형성된 캡슐화기판이 일체로 부착된 것을 특징으로 하는 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지과; 그와 같은 보호소자의 패키징 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 배터리 보호를 위해 표면에 형성되는 복수의 전극 및 메탈이 형성된 베이스기판의 상부에 구리막 패턴이 형성된 캡슐화기판을 일체로 부착하여 과도한 과전류, 전압, 온도 등의 외부충격 조건이 발생하더라도 배터리는 물론 보호소자의 손상을 방지하고 패키지 내부 재료의 잔해물의 외부 누출도 방지하는 효과가 있다.

Description

폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법 {BATTERY PROTECTION ELEMENT PACKAGE WITH PREVENTING EXPLOSION AND PACKAGING METHOD THEREOF}
본 발명은 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 배터리 보호소자에 과도한 충격 조건이 발생하더라도 배터리 보호소자 패키지의 손상을 방지하고 보호소자의 패키지 내부 재료의 외부 누출을 방지할 수 있는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰, 태블릿PC 등과 같은 휴대용 단말기의 보급이 급속하게 진전됨에 따라, 이들의 구동 전원으로 사용하는 배터리의 소형화 및 고용량화에 대한 필요성이 증대되고 있다.
이에 리튬 이온 배터리는 종래 전지에 대하여 에너지 밀도가 높고 작동 전압이 높으며, 방전시에 (+)극의 리튬 이온이 중간의 물질을 경유하여 (-)극의 탄소 격자속으로 들어가므로 극판의 손실이 거의 없어 우수한 보존 및 충전 용량이 크게 되어 수명이 길고, 가벼워 휴대가 편리한 장점이 있어 휴대 단말기 등의 전자제품의 배터리로서 폭넓게 사용되고 있다.
이와 같은 장점에도 리튬 이온 배터리는 Li-CIC이 케이스 내부에 설치되므로 4.2V이상 과충전 상태일 경우 발열, 폭발 등의 안정성이 떨어지는 단점을 갖고 있어, 리튬 이온 배터리의 패키지(package)화된 케이스 내부의 셀에 안정적인 레벨에 의해 충전이 이루어지도록 과충전 보호소자를 사용한다.
상기 리튬 이온 배터리에 적용가능한 보호소자의 일 예가 참고문헌 1(공개특허 제10-2005-0099523호)에 제안된 바 있다. 이의 보호 소자는, 기판형의 보호 소자(기판형 퓨즈)이고, 소정의 크기의 베이스 기판상에 용단에 의해 전류를 차단하는 퓨즈로서의 역할을 하는 저융점 금속체와, 이상시에 발열하여 상기 저융점 금속체를 용융하기 위한 발열체(히터)가 근접하여 병렬로 배치된다. 이 같은 구성에 의하면 이상시에 발열체에 통전이 이루어지고, 발열체가 발열함으로써 저융점 금속체가 용융한다. 용융한 저융점 금속체는, 저융점 금속체가 적재되어 있는 전극 표면에 대한 습윤성의 장점에 기인하여 전극 상에 가까이 끌어 당겨지고, 그 결과 저융점 금속체가 용단되어 전류가 차단된다.
그런데, 상기 공개특허를 통해 제안된 보호 소자를 리튬 이온 배터리에 적용시에는 리튬 이온 배터리 이상 시 발열체를 발열시켜 저융점 금속체를 간접가열하고 그와 같은 간접 가열을 통해 저융점 금속체를 용융하므로 저융점 금속체의 용단을 위한 시간이 많이 소요되므로, 과전류 또는 과전압으로부터 리튬 이온 배터리의 신속한 보호가 어려운 문제점이 있다. 아울러, 상기 보호소자는 과전류(통상 정격전류의 2배) 이상인 경우에는 어느 정도 회로의 보호가 가능하지만 정격전류보다는 크고 과전류보다는 작은 전류가 흘러 리튬 이온 배터리의 온도가 상승하는 경우에는 리튬 이온 배터리를 보호하지 못해 리튬 이온 배터리의 파손, 파열 등의 소손 우려가 매우 높다.
물론, 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 본 출원인은 참고문헌 2(등록특허 제10-1449921호)를 제안한 바 있다. 이는 베이스 기판의 표면에 구비되며 배터리 단자와 연결되는 배터리 전극과, 상기 베이스 기판의 표면에 구비되며 충전 단자와 연결되는 충전 전극과, 상기 배터리 전극과 충전 전극 사이에 간격을 유지하며 구비되는 중간 전극과, 상기 배터리 전극과 중간 전극 사이에 접속되어 과전류가 흐르면 단락되는 제1 과전류 반응용 저융점 메탈과, 상기 중간 전극과 충전 전극 사이에 접속되어 설정 온도에 대해 융점을 갖는 온도반응형 메탈로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 같은 구성에 의해 배터리의 충,방전 중에 과전류가 흐르는 경우에는 제1 과전류 반응용 저융점 메탈이 용융되어 회로를 단락시키고, 정격 전류와 과전류(정격전류의 2배) 사이의 전류가 흐르는 경우에는 온도반응형 메탈이 용융되어 회로를 신속하게 단락시킴으로써 폭발 또는 소손으로부터 배터리를 좀 더 안정적으로 보호할 수 있다.
그런데, 상기 참고문헌 2의 구조에 의해서도 여전히 베이스 기판의 표면에 구비되어 과전류가 흐르면 단락 되는 제1 과전류 반응용 저 융점 메탈과 중간 전극과 충전 전극 사이에 접속되어 설정 온도에 대해 융점을 갖는 온도 반응형 메탈 들이 외부로부터 가해지는 과도한 과전류, 전압, 온도 등의 충격 조건으로 인해 용단 될 때 폭발을 일으켜 배터리 보호소자 패키지의 손상 즉 깨짐, 홀(Hole), 크랙(Crack), 그을음 등을 유발시키고, 이는 소자의 패키지 내부에 사용되어지는 재료의 잔해물이 외부로 누출되는 현상이 여전히 발생하고 있다.
참고문헌 1 : 공개특허 제10-2005-0099523호 참고문헌 2 : 등록특허 제10-1449921호
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 배터리 보호를 위한 보호소자에 과도한 과전류, 전압, 온도 등의 충격 조건이 발생하더라도 배터리 보호소자의 손상을 방지하고 보호소자의 패키지 내부 재료의 잔해물이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
배터리 보호를 위해 표면에 형성되는 복수의 전극 및 메탈이 형성된 베이스기판의 상부에 구리막 패턴이 형성된 캡슐화기판이 일체로 부착된 것을 특징으로 하는 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지를 제공한다.
이때, 상기 캡슐화기판은 절연성을 갖는 Ceramic substrate, Glass epoxy substrate, Glass substrate, Resin substrate 중에 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 캡슐화기판과 베이스기판 사이에 일정한 갭(gap)을 유지하도록 하기 위해 상기 캡슐화기판에는 구리막 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은;
캡슐화기판의 표면에 구리막 패턴을 형성하는 제1단계; 상기 구리막 패턴이 형성된 캡슐화기판에 열전도성 접착 페이스트를 일정패턴으로 도포하는 제2단계; 및 상기 캡슐화기판을 복수의 전극 및 메탈이 형성된 베이스기판의 위에 올려놓고 핫프레스로 가압하여 캡슐화기판을 베이스기판에 일체로 결합하는 제3단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법도 제공한다.
그리고, 상기 제3단계 이후에 캡슐화기판과 베이스기판이 일체로 결합된 상태에서 건조시키는 제4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 배터리 보호를 위해 표면에 형성되는 복수의 전극 및 메탈이 형성된 베이스기판의 상부에 구리막 패턴이 형성된 캡슐화기판을 일체로 부착하여 과도한 과전류, 전압, 온도 등의 외부충격 조건이 발생하더라도 배터리는 물론 보호소자의 손상을 방지하고 패키지 내부 재료의 잔해물의 외부 누출도 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 베이스기판의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 베이스기판의 정단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 보호 회로를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 캡슐화기판의 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 캡슐화기판의 정단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 캡슐화기판에 열전도성 접착페이스트를 도포하는 영역을 설명하기 위해 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지의 상부를 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지의 하부를 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지의 일측 단면을 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명에 따른 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 배터리 보호소자의 폭발방지를 위해 베이스기판(102)의 표면에 캡슐화기판(200)을 일체로 부착하여서 보호소자(100)에 과도한 과전류, 전압, 온도 등의 충격 조건이 발생하더라도 배터리 보호소자(100)의 손상을 방지하고 보호소자(100)의 패키지 내부 재료의 잔해물이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 배터리 보호소자 패키지를 완성한다.
우선 배터리 보호소자(100)는 특히 리튬이온 배터리(10) 측 전극과 충전기(20) 측 전극 사이의 과전류는 물론 온도를 감지하여 배터리(10)의 폭발을 미리 차단하기 위한 것으로, 베이스 기판(Base Substrate)(102) 위에 일정 전류를 흐르게 하기 위해 갖는 과전류 반응용 저융점 메탈(110)과, 일정 온도에 대해 융점을 갖는 온도반응형 메탈(120)을 배터리 전극(130)과 충전 전극(140)의 양 전극 사이에 연결하여 이 양단에 흐르는 과전류와 온도를 차단하여 과전류와 온도 이상으로 인한 리튬이온 배터리(10)의 소손을 방지한다.
또한, 외부에서 리튬 이온 배터리(10)의 전압을 감시하여 과전압 시에는 별도의 회로를 형성하여 과전압에 대해서도 리튬 이온 배터리(10)를 보호할 수 있다.
이때, 배터리(10)는 제1 및 제2 배터리 단자(A,B)를 갖고, 충전기(20)는 제1 및 제2 충전단자(C,D)를 갖는 것으로, 보호소자(100)는 베이스 기판(Base Substrate)(102)의 표면에 구비되며 배터리(10)의 제1 배터리단자(A)와 연결되는 배터리 전극(130)과, 베이스 기판(Base Substrate)(102)의 표면에 구비되며 충전기(20)의 제1 충전 단자(C)와 연결되는 충전 전극(140)과, 상기 배터리 전극(130)과 충전 전극(140) 사이에 간격을 유지하며 구비되는 중간 전극(150)과, 상기 배터리 전극(130)과 중간 전극(150) 사이에 접속되어 과전류가 흐르는 경우 단락되는 제1 과전류 반응용 저융점 메탈(110)과, 상기 중간 전극(150)과 충전 전극(140) 사이에 접속되어 설정 온도에 대해 융점을 갖는 온도반응형 메탈(120)로 구성되어 리튬이온 배터리측 단자와 충전기측 단자 사이의 과전류는 물론 온도를 감지하여 배터리(10)의 폭발을 미리 차단할 수 있다.
그리고, 상기 보호소자(100)는 베이스 기판(102)의 표면에 배터리(10)의 단자 전압을 측정하는 전압센서(12)로부터 이상신호가 발생하면 턴온되는 스위칭소자(14)가 연결되는 전환용 전극(160)과, 상기 중간 전극(150)과 전환용 전극(160) 사이에 접속되어 과전류가 흐르는 경우 단락되는 제2과전류 반응용 저융점 메탈(170)을 더 포함하여 구성함으로써, 외부에서 리튬 이온 배터리(10)의 전압을 감시하여 과전압시에는 별도의 회로를 형성하여 과전압에 대해서도 리튬 이온 배터리(10)를 보호할 수 있고 이 경우에도 과전류가 흐르는 경우 제2과전류 반응용 저융점 메탈(170)의 단락을 통한 배터리(10) 보호를 수행할 수 있다.
이때, 상기 베이스 기판(Base Substrate)(102)은 절연성을 갖는 재질로 Ceramic substrate, Glass epoxy substrate, Glass substrate, Resin substrate 등이 사용될 수 있으나, 경제성, 공정성 등을 고려하여 열처리된 Glass epoxy substrate를 사용함이 바람직하다.
그리고, 전극들(130,140,150,160)은 전류를 흐르게 하기 위한 것으로 기본적으로 구리(Copper)를 주로 사용하며 표면 산화 방지를 위해 그 구리 표면에 은(Ag), 금(Au), 팔라듐(Pd) 등을 도금 또는 코팅한 형태로 사용할 수 있으나, 금(Au) 도금 또는 코팅한 것을 사용함이 바람직하다.
이때, 상기 배터리 전극(130)과 충전 전극(140) 및 전환용 전극(160)은 외부 회로와 연결을 위한 전극이며 베이스 기판(102)의 아랫면에 있는 전극으로 쓰루홀(Thru-Hole)(132,142,162)을 통해 외부로 연결되는 단자이고, 상기 배터리 전극(130)과 중간 전극(150)은 과전류 보호를 위한 것으로 상기 배터리 전극(130)과 중간전극(150) 사이에는 제1 과전류 반응용 저융점 메탈(110)이 접속되어 배터리(10)와 충전기(20) 사이의 과전류가 흐르는 경우 단락된다.
상기 제1 과전류 반응용 저융점 메탈(110)은 Fusing material로서, 저 융점과 낮은 고유 저항값을 갖는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납-주석(Pb-Sn), 은-구리(Ag-Cu) 등의 재료를 정격전류에 따른 값을 갖도록 도선의 길이, 폭 높이 등을 정하여 일정하게 베이스 기판(102)의 표면에 실크 인쇄 등의 방법으로 도포하여서 이루어진다.
그리고, 상기 중간 전극(150)과 충전 전극(140)은 온도 보호를 위한 것으로 상기 중간 전극(150)과 충전 전극(140) 사이에는 온도반응형 메탈(120)이 접속되어 설정 온도에 대해 융점을 갖도록 하여 설정 온도 이상이 감지되는 경우 용융되어 전류 공급을 차단함으로서 배터리(10)를 고온으로부터 보호한다.
이때, 상기 온도반응형 메탈(120)은 일정 온도 예를 들어 100 ~ 200℃의 융점을 갖는 물질(Material)로써 그 온도에 따라 우드메탈(Bi,Pb, Sn, Cd)의 혼합배율을 적절하게 조정할 수 있다.
그리고, 상기 온도반응형 메탈(120)은 중간 전극(150)과 충전 전극(140) 사이에 도포하며 온도, 정격전류에 따라 두께, 폭을 조정할 수 있다.
즉, 이상의 구조에 의해 리튬이온 배터리(10)측 단자(A)와 충전기(20)측 단자(B) 사이의 과전류는 물론 온도를 감지하여 배터리(10)의 폭발을 미리 차단할 수 있다.
그리고, 상기 제2 과전류 반응용 저융점 메탈(170)은 Fusing material로서, 저 융점과 낮은 고유 저항값을 갖는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납-주석(Pb-Sn), 은-구리(Ag-Cu) 등의 재료를 정격전류에 따른 값을 갖도록 도선의 길이, 폭 높이 등을 정하여 일정하게 베이스 기판(102)의 표면에 도포하여서 이루어지는 것으로, 상기 제1 과전류 반응용 저융점 메탈(110)과 동일한 길이, 폭, 두께를 갖도록 함이 바람직하다.
한편, 상기 캡슐화기판(200)은 배터리 보호소자(100)의 폭발방지를 위해 베이스기판(102)의 표면에 형성되는 복수의 전극(130,140,150,160) 및 메탈(110,120,170)들을 보호하면서도 과전류 또는 과열 등으로 인한 극한 상황시 메탈(110,120,170)의 열팽창으로 인한 소자의 폭발을 방지하기 위하여, 베이스기판(102)의 일체로 부착된다.
이와 같은 캡슐화기판(200)은 절연성을 갖는 재질로 Ceramic substrate, Glass epoxy substrate, Glass substrate, Resin substrate 중에 어느 하나의 재질로 이루어져 베이스기판(102)의 표면에 접착된다.
그리고, 캡슐화기판(200)과 베이스기판(102) 사이에 일정한 갭(gap)을 유지하도록 하기 위해 상기 캡슐화기판(200)에는 구리막 패턴(202)을 형성하여 소자의 메탈(110,120,170)이 용융될 수 있도록 하며 보호소자(100)의 폭발을 최소화한다.
이때, 상기 캡슐화기판(200)과 베이스기판(102) 사이의 갭(gap)은 40 ~ 60㎛로 형성이 가능하며, 바람직하게는 50㎛로 형성한다.
그리고, 상기 캡슐화기판(200)에는 베이스기판(102) 상부에 형성된 배터리 전극(130)과 충전 전극(140) 및 전환용 전극(160)과 전기적으로 연결되어 상부면에 있는 전극으로 쓰루홀(Thru-Hole)(206)을 통해 외부 회로와 연결가능하도록 구성할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 과정을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 베이스기판(102)의 표면에 형성되는 복수의 전극(130,140,150,160) 및 메탈(110,120,170)들을 형성한다. 이 경우 복수의 전극(130,140,150) 및 메탈(110,120)들만 형성함도 가능하다.
그리고, 캡슐화기판(200)의 표면에 구리막 패턴(202)을 형성한 후, 구리막 패턴(202)이 형성된 캡슐화기판(200)에 열전도성 접착 페이스트(204)를 일정패턴으로 도포한다.
이후, 캡슐화기판(200)을 지그(Jig)를 이용해 베이스기판(102)의 위에 올려놓고 핫프레스(Hot Press)로 가압하여 캡슐화기판(200)을 베이스기판(102)에 일체로 결합시킨 후 건조(Dry)시킨다.
이 경우 상기 핫프레스(Hot Press)의 가열 및 가압 조건과 건조 조건은 환경에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
이상의 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법을 정리하면, 캡슐화기판(200)의 표면에 구리막 패턴(202)을 형성하는 제1단계; 상기 구리막 패턴(202)이 형성된 캡슐화기판(200)에 열전도성 접착 페이스트(204)를 일정패턴으로 도포하는 제2단계; 및 상기 캡슐화기판(200)을 복수의 전극 및 메탈이 형성된 베이스기판(102)의 위에 올려놓고 핫프레스로 가압하여 캡슐화기판(200)을 베이스기판(102)에 일체로 결합하는 제3단계;로 구성된다.
그리고, 상기 제3단계 이후에 캡슐화기판(200)과 베이스기판(102)이 일체로 결합된 상태에서 건조시키는 제4단계;를 더 포함하여 구성한다.
이와 같이 제조되는 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지의 구조는 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같으며, 이를 통해 과도한 과전류, 전압, 온도 등의 외부충격 조건이 발생하더라도 배터리는 물론 보호소자의 손상을 방지하고 패키지 내부 재료의 잔해물의 외부 누출도 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 리튬이온 배터리 12: 전압센서
14: 스위칭소자 20: 충전기
100: 보호소자 102: 베이스 기판
110: 제1 과전류 반응용 저융점 메탈 120: 온도반응형 메탈
130: 배터리 전극 140: 충전 전극
150: 중간 전극 160: 전환용 전극
170: 제2과전류 반응용 저융점 메탈 200: 캡슐화기판
202: 구리막 패턴 204: 열전도성 접착 페이스트

Claims (5)

  1. 배터리 보호를 위해 복수의 전극 및 메탈이 표면에 형성되는 베이스기판의 상부에 캡슐화기판이 일체로 부착되고,
    상기 캡슐화기판은 절연성을 갖는 Ceramic substrate, Glass epoxy substrate, Glass substrate, Resin substrate 중에 어느 하나의 재질로 이루어지며,
    상기 메탈의 열팽창으로 인한 폭발을 방지하기 위하여 상기 캡슐화기판과 베이스기판 사이에 일정한 갭(gap)을 유지하도록 하기 위해 상기 캡슐화기판에는 구리막 패턴이 형성되며,
    상기 캡슐화기판에는 상기 전극에 대응되도록 쓰루홀을 형성하여 외부 회로와 연결가능하게 하는 것을 특징으로 하는 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 메탈의 열팽창으로 인한 폭발을 방지하기 위하여 캡슐화기판의 표면에 구리막 패턴을 형성하는 제1단계;
    상기 구리막 패턴이 형성된 캡슐화기판에 열전도성 접착 페이스트를 일정패턴으로 도포하는 제2단계;
    상기 캡슐화기판을 복수의 전극 및 메탈이 형성된 베이스기판의 위에 올려놓고 핫프레스로 가압하여 캡슐화기판을 베이스기판에 일체로 결합하는 제3단계; 및
    캡슐화기판과 베이스기판이 일체로 결합된 상태에서 건조시키는 제4단계;로 구성되고,
    상기 메탈의 열팽창으로 인한 폭발을 방지하기 위하여 상기 캡슐화기판과 베이스기판 사이에 일정한 갭(gap)을 유지하도록 하기 위해 상기 캡슐화기판에는 구리막 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법.
  5. 삭제
KR1020160025019A 2016-03-02 2016-03-02 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법 KR101765681B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160025019A KR101765681B1 (ko) 2016-03-02 2016-03-02 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160025019A KR101765681B1 (ko) 2016-03-02 2016-03-02 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101765681B1 true KR101765681B1 (ko) 2017-08-08

Family

ID=59652879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160025019A KR101765681B1 (ko) 2016-03-02 2016-03-02 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101765681B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101953110B1 (ko) 2018-06-29 2019-03-04 대한민국 배터리의 폭발 비산거리 측정 장치 및 측정 방법
KR20210001473A (ko) 2019-06-28 2021-01-06 김형남 보호소자의 화재방지를 위한 패키지 기판 및 그 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002095154A (ja) * 2000-09-14 2002-03-29 Sony Corp 電子デバイス保護回路
KR101449921B1 (ko) * 2014-03-27 2014-10-10 김형남 배터리 보호소자

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002095154A (ja) * 2000-09-14 2002-03-29 Sony Corp 電子デバイス保護回路
KR101449921B1 (ko) * 2014-03-27 2014-10-10 김형남 배터리 보호소자

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101953110B1 (ko) 2018-06-29 2019-03-04 대한민국 배터리의 폭발 비산거리 측정 장치 및 측정 방법
KR20210001473A (ko) 2019-06-28 2021-01-06 김형남 보호소자의 화재방지를 위한 패키지 기판 및 그 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI648760B (zh) 保護元件及電池組
TWI681433B (zh) 保護元件及電池組
KR101946105B1 (ko) 보호 소자 및 배터리 팩
TW201517105A (zh) 保護元件
KR102256148B1 (ko) 보호 소자
KR102202901B1 (ko) 보호 소자
US20070200657A1 (en) Thermal fuse varistor assembly with an insulating glass passivation layer
KR20150040954A (ko) 보호 소자 및 배터리 팩
JP4341085B2 (ja) 抵抗体付き温度ヒュ−ズ
KR101765681B1 (ko) 폭발방지 기능을 갖는 배터리 보호소자 패키지 및 배터리 보호소자의 폭발방지를 위한 패키징 방법
CN105706210B (zh) 保护元件
TW201611069A (zh) 保護元件及保護電路
TWI715574B (zh) 保護元件、熔絲元件
KR101449921B1 (ko) 배터리 보호소자
JP7072910B2 (ja) 安全性を向上可能なバッテリモジュール
JP2003217416A (ja) 温度ヒュ−ズおよびこれを装着した保護装置
US20230146486A1 (en) Protection element and battery pack
TW201517106A (zh) 保護元件
JP2008112735A (ja) 温度ヒュ−ズを用いた保護装置
JP2001345035A (ja) 保護素子
TWI680482B (zh) 保護元件
KR102636162B1 (ko) 보호 소자
US10892130B2 (en) Protection device and circuit protection apparatus containing the same
TW201505064A (zh) 保護元件及電子機器
JP2015005508A (ja) 回路保護装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant