KR101794941B1 - 방열 테이프를 포함하고 있는 보호회로모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지셀에 전기적으로 연결되어 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(Protection Circuit Module)로서, 상기 보호회로 모듈은 전기절연성의 기판에 전지셀의 과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로 및 회로소자들이 형성되어 있고, 상기 회로소자에는 방습 및 전기절연성의 방열 테이프가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈을 제공한다.

Description

방열 테이프를 포함하고 있는 보호회로모듈 {A PCM Employed with Heat dissipation Tape}

본 발명은 방열 테이프를 포함하고 있는 보호회로모듈에 관한 것이다.

최근 무선 전자 제품의 보급에 따라 다양한 전지팩 제품이 개발 및 시판되고 있다. 일반적으로 전지팩은 전지셀, 보호회로 모듈(PCM), 및 Ni 플레이트와 같은 접속부재로 이루어져 있다.

상기 전지셀은 양극판, 음극판 및 분리막으로 이루어진 전극조립체와, 이러한 전극조립체의 전극단자가 외부로 돌출되도록 수용하고 내부에 일정량의 전해질이 주입되는 셀 케이스로 이루어져 있다. 상기 보호회로 모듈은, 전지셀의 외측에 마련되고 그것의 전극단자와 전기적으로 접속되는 보호회로가 마련된 기판과, 이러한 기판의 반대편에 마련되어 외부기기(예를 들어, 무선 단말기, 노트북, 전기자동차 등)와 접속되는 외부입출력단자로 이루어져 있다. 상기 전지셀과 보호회로 모듈을 모듈 케이스에 수납 또는 용접하여 전지팩을 구성한다.

이러한 전지팩은 전지셀의 전지본체와 보호회로 모듈(PCM)을 스팟 용접 또는 솔더링을 통해 전기적 연결을 한 후, 상하부 케이스를 덮고 라벨로 감싸서 외장을 마무리함으로 완성하게 된다.

도 1에는 종래의 인쇄회로 기판의 회로도를 나타낸 모식도가 도시되어 있다.

도 1 에서 보는 바와 같이, 종래의 회로기판에서는 기판(10)의 표면에 외부 쇼트나 산화를 방지하기 위해 에폭시 수지 등의 코팅제(50)를 사용하여 외면을 절연시키도록 구성되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 코팅제는 부품의 쇼트 또는 산화방지는 가능하지만, 규소(Si) 등의 화합물로 이루어진 회로소자의 특성상 발생하는 열에 대해서는 매우 취약하다는 문제점이 있다.

즉, 앞서 설명한 바와 같이, 전지팩은 PCM과 전지셀과의 전기적 연결을 직접 또는 접속부재(예를 들어, Ni 플레이트)의 스팟 용접 등에 의해 달성하므로, 용접 과정에서 고전압, 고전류에 의한 충격 또는 발열 등으로 인하여 상기 PCM에 그대로 전달될 뿐만 아니라, 작동 과정에서도 회로 특성상 상기 PCM의 인쇄회로 기판에 형성된 다수의 회로소자들 자체에서 발생되는 열로 인하여 상기 회로소자들의 손상을 초래하고, 결국, 전지팩의 안정성을 크게 저해하는 요인인 되고 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점들을 해결하면서 근본적으로 인쇄회로 기판의 회로소자의 발열을 효과적으로 제거하여 발열에 의한 회로의 손상 등을 방지함으로써, 안정성이 담보될 수 있는 보호회로 모듈의 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 보호회로 모듈의 인쇄회로 기판에 형성되어 있는 회로소자 부위에 방습 및 전기 절연성의 방열 테이프를 부착시킴으로써, 회로 특성상 발열이 가장 심한 상기 회로소자의 열을 효과적으로 흡수하여 방출함으로써, 상기 회로소자의 손상을 방지하여 안정성이 향상된 보호회로 모듈을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보호회로모듈은,

전지셀에 전기적으로 연결되어 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(Protection Circuit Module)로서,

상기 보호회로 모듈은 전기절연성의 기판에 전지셀의 과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로 및 회로소자들이 형성되어 있고, 상기 회로소자에는 방습 및 전기절연성의 방열 테이프가 부착되어 있는 구조로 이루어져 있다.

즉, 회로 특성상 발열이 가장 심한 상기 회로소자 부위에 상기 방열 테이프가 부착되어 있으므로, 보호회로 모듈의 상기 회로소자의 발열을 효과적으로 흡수 및 방출하여 회로소자의 손상을 근본적으로 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 기판은 인쇄회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)일 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 방열 테이프는 회로소자의 외면 전체 또는 일부를 감싸는 형상으로 부착되어 있는 구조일 수 있고, 예를 들어, 상기 방열 테이프는 회로부품의 외면을 기준으로 100% 내지 200%의 크기로 부착될 수 있다. 따라서, 상기 회로소자와 접촉면적을 최대화하여 방열 효과를 극대화할 수 있다.

또 다른 구체적인 예에서, 상기 방열 테이프는 수직 단면 상으로 회로소자의 상면으로부터 단부쪽으로 기판에 평행하게 부착되어 있는 구조일 수 있다. 즉, 이 경우에 상기 회로소자 뿐만 아니라 인쇄회로 기판에서 발생되는 열도 방열시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 구조에서, 상기 방열 테이프의 단부는 회로소자의 크기 대비 외측으로 50 내지 150% 크기로 연장된 상태로 기판에 부착되어 있는 구조일 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 방열 테이프의 기재필름은 폴리이미드, 및 아크릴계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있고, 상기 방열 테이프의 두께는 0.03 내지 0.07mm 이내일 수 있다.

본 발명의 상기 방열 테이프는 기재필름과 상기 기재필름 상에 도포되어 있는 접착층으로 이루어져 있으며, 상기 기재필름 또는 접착층 또는 기재필름 및 접착층에 방열 물질이 첨가되어 있거나 또는 이들이 방열 소재로 이루어져 있어서 방열 특성이 발현되는 구조로 이루어질 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 방열 테이프는 기계적 부착 방식으로 부착되는 구조일 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 전지셀은 판상형 전지셀일 수 있고, 구체적인 예에서, 상기 판상형 전지셀은 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지일 수 있다.

또 다른 예에서, 상기 전지셀의 종류는 매우 다양할 수 있지만, 예를 들어, 리튬 이온을 매개로 하는 리튬 이차전지일 수 있다.

본 발명은, 상기 보호회로 모듈이 상기 전지셀에 장착되어 있는 구조를 포함하고, 이러한 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스 또는 금속 캔에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어진 구조일 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공하고, 이러한 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.

상기 디바이스의 바람직한 예로는 스마트폰, 휴대폰, 노트북, 테블릿 PC, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방열 테이프가 부착된 보호회로 모듈은, 보호회로 모듈의 인쇄회로 기판에 형성되어 있는 회로소자 부위에 방습 및 전기 절연성이 우수한 방열 테이프를 부착시킴으로써, 가장 발열이 심한 상기 회로소자의 열을 효과적으로 방열시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기판 회로도를 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 방열 테이브가 부착된 회로기판의 평면도이다;
도 3은 도 2의 측단면도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 테이프가 부착된 회로기판의 측단면도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 방열 테이브가 부착된 회로기판의 평면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 보호회로 모듈(100)은 전지셀(도시하지 않음)을 제어하는 보호회로 및 회로부품들(110)들 형성되어 있는 인쇄회로 기판(200)을 포함하여 구성되어 있다.

방열 테이프(300)는 회로부품들(110)의 외면을 완전히 감싸는 형상으로, 회로부품(110)의 외면에 대응하는 크기로 부착되어 있다. 또, 방열 테이프는 방습 및 방열 특성이 우수한 폴리이미드(PI) 재질로 형성되어 있고, 대략 0.05mm의 두께를 갖는다.

도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 테이프가 부착된 회로기판의 측단면도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 보호회로 모듈(500)은 전지셀(도시하지 않음)을 제어하는 보호회로 및 회로부품들(510)들 형성되어 있는 인쇄회로 기판(600)을 포함하여 구성되어 있다.

방열 테이프(500)은 수직 단면 상으로 회로부품(510)의 상면으로부터 단부쪽으로 인쇄회로 기판(600)에 평행하게 부착되어 있다. 방열 테이프(500)의 단부는 회로부품(510)의 크기 대비 외측으로 대략 30% 크기로 연장된 상태로 인쇄회로 기판(600)에 부착되어 있다. 따라서, 회로부품(510)에서 발생되는 열 뿐만 아니라, 인쇄회로 기판(600)에서 발생되는 잠열도 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (17)

1. 전지셀에 전기적으로 연결되어 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(Protection Circuit Module)로서,
   상기 보호회로 모듈은 전기절연성의 기판에 전지셀의 과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로 및 회로소자들이 형성되어 있고, 상기 회로소자에는 방습 및 전기절연성의 방열 테이프가 부착되어 있고,
   상기 기판은 인쇄회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)이며,
   상기 방열 테이프는 회로소자의 외면 전체 또는 일부를 감싸는 형상으로 부착되어 있고,
   상기 방열 테이프는 수직 단면 상으로 회로소자의 상면으로부터 단부쪽으로 기판에 평행하게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 방열 테이프는 회로부품의 외면을 기준으로 100% 내지 200%의 크기로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 방열 테이프의 단부는 회로소자의 크기 대비 외측으로 50 내지 150% 크기로 연장된 상태로 기판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 테이프의 기재필름은 폴리이미드 및 아크릴계로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 테이프의 두께는 0.03 내지 0.07mm 이내인 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 테이프는 기재필름과 상기 기재필름 상에 도포되어 있는 접착층으로 이루어져 있으며, 상기 기재필름 또는 접착층 또는 기재필름 및 접착층에 방열 물질이 첨가되어 있거나 또는 이들이 방열 소재로 이루어져 있어서 방열 특성이 발현되는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 테이프는 기계적 부착 방식으로 부착되는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈
14. 제 1 항, 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 보호회로 모듈이 전지셀에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스 또는 금속 캔에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
16. 삭제
17. 삭제

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