KR102483624B1 - 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 인쇄회로기판은, 본 발명의 일 측면에 따르면, 측면으로 개방된 캐비티가 구비된 절연재; 상기 절연재의 상기 측면보다 돌출되게 상기 캐비티에 삽입되는 금속탭; 상기 금속탭의 단부가 노출되도록 상기 절연재 상에 적층되는 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성되는 외층회로를 포함한다.

Description

인쇄회로기판 및 이를 포함하는 배터리 모듈{PRINTED CIRCUIT BOARD AND BATTERY MODULE HAVING THE SAME}
본 발명은 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로 이차전지(Rechargeable battery)의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 이차전지에는 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자가 결합될 수 있다.
일본공개특허공보 2014-007059(공개: 2014.01.16)
본 발명은 금속탭의 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 측면으로 개방된 캐비티가 구비된 절연재; 상기 절연재의 상기 측면보다 돌출되게 상기 캐비티에 삽입되는 금속탭; 상기 금속탭의 단부가 노출되도록 상기 절연재 상에 적층되는 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성되는 외층회로를 포함하는 인쇄회로기판이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전극을 포함하는 배터리 셀; 및 상기 배터리 셀에 결합되는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 인쇄회로기판은, 측면으로 개방된 캐비티가 구비된 절연재; 상기 측면보다 돌출되게 상기 캐비티에 삽입되는 금속탭; 상기 금속탭의 단부가 노출되도록 상기 절연재 상에 적층되는 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성되는 외층회로를 포함하고, 노출된 상기 금속탭의 단부는 상기 배터리 셀의 전극에 접속되는 배터리 모듈이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈이 메인보드와 결합된 상태를 나타낸 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸 도면.
본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 배터리 모듈의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
인쇄회로기판
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)을 나타낸 도면이다. 특히, 도 1(a)는 단면도, 도 1(b)는 평면도를 나타낸다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈이 메인보드(300)와 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)은, 배터리 셀(200)에 결합되어 배터리 모듈을 이룰 수 있고, 이 경우, 인쇄회로기판(100)은 보호회로모듈(Protection Circuit Module, PCM) 기판으로서 배터리 셀(200)의 과충전, 과전류 등의 비정상 상태를 방지할 수 있는 소자를 포함할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈은 인쇄회로기판(100)을 통하여 메인보드(300)와 연결될 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)에는 메인보드(300)와 접속되기 위한 커넥터 용 기판이 부가적으로 결합되거나, 본 발명의 실시에에 따른 인쇄회로기판(100) 자체에 커넥터 용 기판이 포함될 수 있다.
전자의 경우, 도 1, 도 4를 참조하여 설명하고, 후자의 경우, 도 3, 도 5, 도 6을 참조하여 설명할 수 있다. 다만, 모든 경우에 있어 공통적으로 해당되는 설명에 대해서는 도 1 내지 도 6을 모두 참조하여 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)은, 절연재(110), 금속탭(120), 절연층(130), 외층회로(140)를 포함하고, 금속층(150), 내층회로(170), 솔더레지스트(180) 등을 더 포함할 수 있다.
절연재(110)는 수지와 같은 절연물질로 조성되는 자재로, 얇은 판상일 수 있다. 절연재(110)의 수지는 열경화성 수지, 열가소성 수지 등의 다양한 소재일 수 있으며, 구체적으로 에폭시 수지, 폴리이미드, BT 수지 등일 수 있다. 여기서, 에폭시 수지는, 예를 들어, 나프탈렌계 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락계 에폭시 수지, 크레졸 노볼락계 에폭시 수지, 고무 변성형 에폭시 수지, 고리형 알리파틱계 에폭시 수지, 실리콘계 에폭시 수지, 질소계 에폭시 수지, 인계 에폭시 수지 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
절연재(110)는 상기 수지에 유리 섬유(glass cloth)와 같은 섬유 보강재가 포함되는 프리프레그(Prepreg; PPG)일 수 있다. 절연재(110)는 상기 수지에 실리카(SiO2)와 같은 무기 필러(filler)가 충진된 형태의 빌드업 필름(build up film)일 수 있다. 이러한 빌드업 필름으로는 ABF(Ajinomoto Build-up Film) 등이 사용될 수 있다. 무기필러로는 실리카(SiO2), 황산바륨(BaSO4), 알루미나(Al2O3) 중 어느 하나가 선택되어 사용되거나, 2 이상을 조합하여 사용될 수 있다. 무기충전제는 그 외에도 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 플라이 애시, 천연 실리카, 합성 실리카, 카올린, 클레이, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화티타늄, 산화아연, 수산화칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탈크, 마이카, 하이드로탈사이트, 규산알루미늄, 규산마그네슘, 규산칼슘, 소성 탈크, 규회석, 티탄산칼륨, 황산마그네슘, 황산칼슘, 인산마그네슘 등이 포함될 수 있어 그 물질이 제한되는 것은 아니다.
절연재(110)는 인쇄회로기판(100)의 코어(core)로 인쇄회로기판(100)의 중간층에 위치하고 인쇄회로기판(100)에 강성을 부여할 수 있다.
절연재(110)에는 캐비티가 구비될 수 있다. 여기서 설명하는 캐비티를 후술하는 또 다른 캐비티와 구별하기 위하여, 제1 캐비티(C1)라 칭하기로 한다.
제1 캐비티(C1)는 절연재(110)의 측면으로 개방되며, 상하면으로도 개방될 수 있다. 여기서 절연재(110)의 상하면은 판상의 절연재(110)에서 넓은 면적을 가지는 두 면을 상하면으로 정의하고, 그 외의 면들을 측면이라 정의할 수 있다. 즉, 제1 캐비티(C1)는 판상의 절연재(110)의 가장자리에 형성(펀칭)된 구멍일 수 있고, 상하면 및 일측면이 개방된 구멍이다. 제1 캐비티(C1)의 형상에는 제한은 없으나, 직육면체 형상을 가질 수 있다.
제1 캐비티(C1)는 한 개 또는 복수일 수 있고, 제1 캐비티(C1)가 한 개인 경우, 후술하는 복수의 금속탭(120)이 한 개의 제1 캐비티(C1) 내에 함께 삽입될 수 있고, 제1 캐비티(C1)가 복수인 경우 복수의 금속탭(120) 각각이 각각의 제1 캐비티(C1) 내에 삽입될 수 있다.
한편, 절연재(110)에는 제1 캐비티(C1)와 구별되는 제2 캐비티(C2)가 마련될 수 있고, 제2 캐비티(C2)는 전자부품(190)을 수용할 수 있으며, 전자부품(190)은 절연재(110)에 내장될 수 있다(도 6 참고). 제2 캐비티(C2)는 절연재(110)의 상면 및/또는 하면으로 개방될 수 있고, 제1 캐비티(C1)와 달리 측면으로는 개방되지 않는다. 한편, 제2 캐비티(C2)에 수용되는 전자부품(190)은 능동소자, 수동소자 등 다양할 수 있고, 보호회로모듈에 필요한 소자일 수 있다.
금속탭(120)은 절연재(110)의 측면보다 돌출되게 제1 캐비티(C1) 내에 삽입되며, 여기서의 '측면'은 판상의 절연재(110)의 상하면을 제외한 면들 중, 제1 캐비티(C1)가 개방된 쪽의 일측면이다. 금속탭(120)은 복수로 이루어지고 특히, 한 쌍으로 이루어질 수 있으며, 한 쌍의 금속탭(120)은 각각 배터리 셀(200)의 전극(양전극과 음전극)(210)과 대응될 수 있다(도 2 참고).
금속탭(120)의 제1 캐비티(C1)에 삽입된 부분은 제1 캐비티(C1)의 크기와 일치할 수 있지만, 제1 캐비티(C1)의 크기보다 약간 작을 수 있고, 이 경우, 금속탭(120)은 제1 캐비티(C1)의 내측벽과 서로 이격될 수 있다.
금속탭(120)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
절연층(130)은 절연재(110) 상에 적층되는 수지 등의 절연물질층으로서, 상기 절연층(130)에 있어서, 절연재(110)에 대해 앞서 설명한 사항이 동일하게 적용될 수 있다. 절연층(130)은 절연재(110)의 상하에 모두 적층될 수 있고, 절연재(110)가 인쇄회로기판(100)의 코어인 경우, 절연층(130)은 빌드업층으로서 절연재(110) 상하에 적층될 수 있다. 절연층(130)은 절연재(110)와 동일한 재료로 형성될 수 있고, 서로 다른 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 절연재(110)는 PPG, 절연층(130)은 build-up film으로 형성될 수 있다.
절연층(130)은 금속탭(120)의 단부가 노출되도록 절연재(110)에 적층된다. 즉, 금속탭(120)은 절연재(110)에 대해서도 측면으로 돌출되고, 절연재(110)에 대해서도 측면으로 돌출된다.
절연층(130)에 의하여 금속탭(120)은 제1 캐비티(C1)에 안정적으로 고정될 수 있다. 특히, 금속탭(120)과 제1 캐비티(C1)의 내측벽이 서로 이격된 경우, 절연층(130)은 급속탭과 제1 캐비티(C1)의 내측벽이 이격되어 형성된 공간 내로 충전될 수 있다.
외층회로(140)는 절연층(130) 상에 형성되는 회로이며, '회로'는 전기신호를 전달하기 위해 패턴화된 전도체이다. 외층회로(140)는 전기 전도 특성을 고려하여 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 백금(Pt) 등의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 외층회로(140)는 회로 형성 방법에 따라 다양한 층 구성을 가질 수 있고, 예를 들어, 도 1에서는 subtractive 또는 tenting 공법으로 형성된 외층회로(140)를 나타내고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
외층회로(140)의 적어도 일부는 금속탭(120)과 전기적으로 연결된다. 도 1에서는 금속탭(120) 바로 위에 위치한 외층회로(140)가 금속탭(120)과 전기적으로 연결된 상태가 도시되어 있으나, 금속탭(120)과 연결되는 외층회로(140)의 위치가 제한되는 것은 아니다.
도 1에는 외층회로(140)와 금속탭(120)이 블라인드 비아(160)를 통해서 연결된다. 블라인드 비아(160)는 금속탭(120)과 외층회로(140)를 연결하도록 절연층(130)을 관통한다. 블라인드 비아(160)는 레이저 가공 등을 통해 비아홀이 형성된 후에 비아홀이 전도성물질로 충전되어 형성될 수 있으며, 이 경우, 비아홀의 면적은 외층회로(140)에서 금속탭(120)으로 갈수록 작아질 수 있다. 또한, 절연층(130)이 절연재(110)의 상하에 적층된 경우, 외층회로(140) 역시 상하부 절연층(130) 각각에 형성되고, 블라인드 비아(160) 절연재(110)를 기준으로 상하부에 모두 형성될 수 있다.
한편, 금속탭(120) 표면에는 금속층(150)이 형성될 수 있다. 금속층(150)은 금속탭(120)과 동일하거나 다른 금속으로 이루어질 수 있고, 금속탭(120)과 절연층(130) 사이에 위치하며, 인쇄회로기판(100) 밖으로 노출된 금속탭(120)의 단부 표면에는 형성되지 않는다. 즉, 인쇄회로기판(100) 밖으로 노출되지 않은 금속탭(120)의 상하면에 금속층(150)이 형성된다.
금속탭(120) 표면에 금속층(150)이 형성된 경우, 블라인드 비아(160)는 외층회로(140)와 금속층(150) 사이에 형성되고, 외층회로(140)와 금속층(150)과 접촉될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)을 나타낸 도면이다.
도 4에서는 도 3의 블라인드 비아(160)가 관통비아(161)로 대체되었다. 즉, 외층회로(140)와 금속탭(120)을 연결하는 개체가 관통비아(161)로서, 절연층(130), 금속탭(120)을 관통하여 외층회로(140)와 연결되며, 금속탭(120) 표면에 금속층(150)이 형성된 경우, 관통비아(161)는 금속층(150)까지 관통할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 관통비아(161)는 비아홀 내벽만 전도성물질로 이루어지고 비아홀 중앙부는 전도성물질로 충전되지 않을 수 있으나, 이와 달리 관통비아(161)는 비아홀 내부 전체가 전도성물질로 채워질 수 있다.
한편, 외층회로(140)의 적어도 일부는 제2 캐비티(C2)에 수용(절연재(110)에 내장)된 전자부품(190)과 비아(V3)를 통해 연결될 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 인쇄회로기판(100)은 내층회로(170)를 더 포함할 수 있다. 내층회로(170)는 절연재(110) 상에 형성된 회로로서, 절연층(130)으로 커버되며, 외층회로(140)와 마찬가지로 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 백금(Pt) 등의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
내층회로(170)는 절연재(110)의 양면에 형성될 수 있다. 절연재(110) 양면에 형성된 내층회로(170) 간에는 비아(V1)를 통하여 층간 연결이 이루어질 수 있고, 내층회로(170)와 외층회로(140)는 비아(V2)를 통하여 연결될 수 있다. 여기서 내층회로(170)와 외층회로(140)를 연결하는 비아(V2)는 상술한 블라인드 비아(160)와 동일한 형태를 가질 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 인쇄회로기판(100)은 솔더레지스트(180)를 더 포함할 수 있다. 솔더레지스트(180)는 절연층(130) 상에 적층되어 외층회로(140)를 보호하는 한편, 외층회로(140)의 적어도 일부를 노출시킨다. 솔더레지스트(180)에는 외층회로(140)의 적어도 일부를 노출시키기 위한 개구가 마련된다. 노출된 외층회로(140)는 외부 접속 용 패드로 기능할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)은 리지드-플렉서블 기판일 수 있고, 리지드-플렉서블 기판 형태의 인쇄회로기판(100)이 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 도 3, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)이 커넥터 용 기판을 포함하는 경우를 도시한다.
도 3을 참조하면, 인쇄회로기판(100)은 두 개의 리지드부(R1, R2)와 플렉서블부(F)로 이루어질 수 있고, 플렉서블부(F)는 두 개의 리지드부(R1, R2) 사이에 위치할 수 있다. 특히, 리지드부(R1) 내에 금속탭(120)이 내장되어, 이를 매개로 리지드부(R1)가 배터리 셀(200)과 결합되고, 또 다른 리지드부(R2)가 메인보드(300)에 결합되며, 리지드부(R1, R2) 사이에 플렉서블부(F)가 위치한다. 이 경우, 리지드부(R1)는 보호회로모듈 기판으로서 기능하고, 리지드부(R2)는 배터리 모듈을 메인보드(300)에 연결시키는 커넥터 용 기판으로 기능하며, 플렉서블부(F)는 두 리지드부(R1, R2)를 연결하는 기능을 한다.
도 5 및 도 6에 도시된 인쇄회로기판(100)에서는, 도면의 편의 상 금속탭(120)과 플렉서블부(F)를 일직선 상에 위치시켰으나, 도 3에서와 같이, 금속탭(120)과 플렉서블부(F)는 직각을 이룰 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)에서, 절연재(110)는 플렉서블 절연재(111)와 리지드 절연재(112)를 포함한다. 플렉서블 절연재(111)는 폴리이미드(polyimide, PI)와 같은 유연한 소재로 이루어질 수 있다. 플렉서블 절연재(111)는 플렉서블부(F)와 리지드부(R1, R2) 전체에 걸쳐 형성된다. 리지드 절연재(112)는 플렉서블 절연재(111) 상에 적층되고 리지드 절연재(112)에 비해 상대적으로 유연하지 않은 에폭시 수지 등의 소재로 이루어질 수 있다. 리지드 절연재(112)는 플렉서블부(F)를 제외한 리지드부(R1, R2)에만 형성된다.
즉, 리지드 절연재(112)는 플렉서블 절연재(111)의 소정의 영역을 제외한 영역에 적층되며, 리지드 절연재(112)가 적층되는 영역은 두 개로 구분될 수 있고, '소정의 영역'은 리지드 절연재(112)가 적층되는 두 개의 영역 사이에 위치한다. 여기서, '리지드 절연재(112)가 적층되는 영역'을 '리지드부(R1, R2)'로, '소정의 영역'은 '플렉서블부(F)'로 이해할 수 있다.
한편, 절연층(130)은 리지드 절연재(112) 상에 적층되며, '소정이 영역' 내의 플렉서블 절연재(111) 상에 직접 적층되지 않는다. 즉, 절연층(130)은 플렉서블부(F)를 제외한 리지드부(R1, R2)에만 적층되고, 절연층(130)은 유연하지 않은 수지 소재로 이루어진다. 또한, 솔더레지스트(180)는 절연층(130) 상에 형성된다. 요컨대, 플렉서블부(F)에는 플렉서블 절연재(111)와 커버레이(173)(이에 대해서는 후술함)가 포함되고, 리지드부(R1, R2)에는 플렉서블 절연재(111), 리지드 절연재(112), 절연층(130), 솔더레지스트(180)가 모두 포함될 수 있다.
내층회로(170)는 플렉서블 절연재(111)와 리지드 절연재(112) 상에 모두 형성될 수 있다. 편의 상, 플렉서블 절연재(111) 상에 형성된 내층회로(170)를 제1 내층회로(171), 리지드 절연재(112) 상에 형성된 내층회로(170)를 제2 내층회로(172)라 구분할 수 있다.
제1 내층회로(171)는 리지드부(R1, R2)와 플렉서블부(F) 모두에 걸쳐 형성되나, 리지드부(R1, R2)에 위치한 제1 내층회로(171)는 리지드 절연재(112)로 커버되고, 플렉서블부(F)에 위치한 제1 내층회로(171)는 리지드 절연재(112)로 커버되지 않고 노출된다. 여기서, 플렉서블부(F)에 위치한 제1 내층회로(171), 즉, 상기 '소정의 영역' 내에 위치한 제1 내층회로(171)는 리지드 절연재(112) 대신 유연한 소재의 커버레이(173)로 커버될 수 있다. 요컨대, 커버레이(173)는 플렉서블 절연재(111) 상에 적층되어 '소정의 영역' 내에 위치한 제1 내층회로(171)를 커버 및 보호한다. 필요에 따라 커버레이(173)는 제1 내층회로(171) 일부를 노출시킬 수 있다.
한편, 리지드 절연재(112) 상에 형성된 제2 내층회로(172)는 절연층(130)으로 커번된다.
제1 내층회로(171)와 제2 내층회로(172) 간의 층간 연결은 비아(V1)를 통해 이루어질 수 있고, 제2 내층회로(172)와 외층회로(140) 간의 층간 연결은 비아(V2)를 통해 이루어질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 절연재(110)에는 전자부품(190)이 내장될 수 있고, 전자부품(190)은 리지드부(R1)에 형성된 제2 캐비티(C2) 내에 수용될 수 있다. 특히, 전자부품(190)은 두 개의 리지드부(R1, R2) 중 보호회로모듈 기능을 하는 리지드부(R1)에 내장된다. 또한, 절연재(110)에 내장된 전자부품(190)은 비아(V3)를 통하여 외층회로(140)와 연결될 수 있다.
배터리 모듈
도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 모듈은 전극(210)을 포함하는 배터리 셀(200); 및 배터리 셀(200)에 결합되는 인쇄회로기판(100)을 포함한다. 인쇄회로기판(100)은 상술한 바와 같으며, 금속탭(120)은 배터리 셀(200)의 전극에 전기적으로 연결된다. 노출된 금속탭(120)의 단부가 배터리 셀(200)의 전극에 접속될 수 있다.
배터리 셀(200)의 전극(210)은 양전극과 음전극을 포함하고, 한 쌍의 금속탭(120) 각각이 양전극과 음전극 각각에 대응하여 접속된다. 이 때, 금속탭(120)의 단부는 배터리 셀(200)의 전극(210)에 솔더링으로 결합될 수 있다. 즉, 금속탭(120)의 단부와 배터리 셀(200)의 전극(210) 사이에 솔더(S)가 개재될 수 있다.
또한 배터리 모듈은 메인보드(300)의 단자(310)에 인쇄회로기판(100)의 패드가 솔더링됨으로써 메인보드(300)에 결합 및 연결될 수 있다. 즉, 메인보드(300) 단자(310)와 인쇄회로기판(100) 패드 사이에 솔더가 개재될 수 있다.
인쇄회로기판(100)에 대한 설명은 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 바와 동일하기 때문에 생략하기로 한다. 즉, 상술한 인쇄회로기판(100)은 모두 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성이 될 수 있다.
인쇄회로기판 제조 방법
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 7(a)을 참조하면, 금속박(예를 들어, 동박)(L1)이 양면에 적층된 절연재(110)가 제공된다. 절연재(110) 일면 또는 양면에 동박이 적층된 원자재는 CCL(copper clad laminate)라 일컬어진다.
도 7(b)를 참조하면, CCL과 같은 원자재에 비아홀(VH)이 형성된다. 비아홀(VH)은 레이저 드릴, CNC 드릴 등으로 형성될 수 있고, 금속박(L1)과 절연재(110)를 모두 관통한다.
도 7(c)를 참조하면, 비아홀(VH) 내벽을 포함한 원자재 표면에 도금층(L2)을 형성한다. 여기서 도금층(L2)은 금속박(L1)을 인입선으로 한 전해도금층일 수 있다.
도 7(d)를 참조하면, 금속박(L1)과 도금층(L2)을 에칭 등의 방법으로 패터닝하여 내층회로(170)를 형성한다. 여기서 내층회로(170)의 층간 연결을 하는 비아(V1)도 함께 형성된다.
도 7(e)를 참조하면, 캐비티(C1)가 형성된다. 캐비티(C1)는 절연재(110)의 가장자리에 형성되며, 절연재(110)의 측면으로 개방된다. 도 7(e)에는 캐비티(C1)가 형성된 절연재(110)의 사시도(내층회로(170)는 제외됨)가 함께 도시되어 있다.
도 8(a)를 참조하면, 캐비티(C1)에 금속탭(120)이 삽입된다. 금속탭(120)의 상하면에는 금속층(150)이 부착되어있다. 여기서, 금속탭(120)은 니켈(Ni), 금속층(150)은 구리(Cu)일 수 있다. 도 8(a)에는 캐비티(C1) 내에 금속탭(120)이 삽입된 상태가 도시된 사시도(내층회로(170)는 제외됨)가 함께 도시되어 있다. 금속탭(120)은 캐비티(C1)의 크기와 동일하거나 그보다 약간 작을 수 있다. 금속탭(120)이 캐비티(C1)보다 작은 경우, 금속탭(120)과 캐비티(C1) 내측벽 사이에는 간격이 발생한다.
도 8(b)를 참조하면, 절연재(110) 상에 절연층(130)이 적층된다. 절연층(130) 일면에는 금속박(예를 들어, 동박)(L3)이 부착되어 있을 수 있다. 절연층(130)은 절연재(110)뿐만 아니라 금속탭(120)까지 커버하며, 금속탭(120)과 캐비티(C1) 내측벽 사이에 발생한 간격 내에도 충전된다.
도 8(c)를 참조하면, 절연층(130)과 금속박(L3)을 관통하는 비아홀(VH)이 형성된다. 비아홀(VH)은 레이저 드릴 등으로 형성될 수 있고, 이 경우, 비아홀(VH)의 면적은 외측에서 내측으로 갈수록 작아질 수 있다.
도 8(d)를 참조하면, 비아홀(VH) 내부 및 금속박(L3) 상에 도금층(L4)이 형성된다. 여기서, 도금층(L4)은 금속박(L3)을 인입선으로 한 전해도금층일 수 있다.
도 9(a)를 참조하면, 금속박(L3)과 도금층(L4)이 에칭 등의 방식으로 패터닝되어, 외층회로(140) 및 비아(160, V2)가 형성된다. 본 공정에서 형성된 비아는 외층회로(140)와 금속탭(120)을 연결하는 블라인드 비아(160)와 외층회로(140)와 내층회로(170)를 연결하는 비아(V2)로 구분될 수 있다. 금속박(L3)과 도금층(L4) 패터닝 시, 금속탭(120)의 최종적으로 노출될 부분 위에 위치한 금속박(L3)과 도금층(L4)은 제거된다.
도 9(b)를 참조하면, 절연층(130) 일부가 제거되어 금속탭(120)과 금속층(150)이 노출되며, 특히, 금속탭(120)의 단부가 노출된다. 결과적으로 금속탭(120)은 인쇄회로기판(100)의 측면으로 돌출된 형태를 이룬다. 절연층(130)의 제거는 박리, 현상, 레이저 드릴 등의 다양한 방식으로 가능하다.
도 9(c)를 참조하면, 노출된 금속층(150)도 제거되고, 금속탭(120)의 단부가 완전히 노출된다. 금속층(150)의 제거는 에칭으로 이루어질 수 있다. 금속층(150)과 금속탭(120)의 금속 종류가 다른 경우, 반응하는 에칭액도 다를 수 있고, 금속층(150)만 선택적으로 제거하는 것이 용이할 수 있다. 한편, 도 9(c)에는 금속층(150)이 제거되고 금속탭(120)의 단부가 노출된 인쇄회로기판(100)의 사시도(외층회로(140)는 제외됨)가 함께 도시되어 있다.
이후 단계에서 절연층(130) 상에 외층회로(140)를 커버하는 솔더레지스트(180)가 적층되고, 솔더레지스트(180)에 개구가 형성됨에 따라 외층회로(140) 일부가 노출될 수 있다.
완성된 인쇄회로기판(100)은 배터리 셀(200)과 결합될 수 있고, 노출된 금속탭(120)의 단부는 배터리 셀(200)의 전극(210)과 솔더링으로 결합될 수 있다. 금속탭(120)은 인쇄회로기판(100)에 내장되어 있기 때문에 금속탭(120)을 인쇄회로기판(100)에 솔더링으로 결합시키는 것에 비하여 신뢰성이 향상된다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 인쇄회로기판
110: 절연재
C1: 제1 캐비티
C2: 제2 캐비티
111: 플렉서블 절연재
112: 리지드 절연재
120: 금속탭
130: 절연층
140: 외층회로
150: 금속층
160: 블라인드 비아
161: 관통비아
170: 내층회로
171: 제1 내층회로
172: 제2 내층회로
173: 커버레이
180: 솔더레지스트
190: 전자부품
R1, R2: 리지드부
F: 플렉서블부
200: 배터리 셀
210: 전극
300: 메인보드
310: 단자
S: 솔더
L1, L3: 금속박
L2, L4: 도금층

Claims (25)

  1. 측면으로 개방된 캐비티가 구비된 절연재;
    상기 절연재의 상기 측면보다 돌출되게 상기 캐비티에 삽입되는 금속탭;
    상기 금속탭의 단부가 노출되도록 상기 절연재 상에 적층되는 절연층; 및
    상기 절연층 상에 형성되는 외층회로를 포함하는 인쇄회로기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속탭과 절연층 사이에 위치하도록 상기 금속탭의 표면에 형성되는 금속층을 더 포함하는 인쇄회로기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 외층회로를 연결하도록 상기 절연층을 관통하는 블라인드비아를 더 포함하는 인쇄회로기판.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 외층회로를 연결하고, 상기 절연층, 상기 금속층 및 상기 금속탭을 관통하는 관통비아를 더 포함하는 인쇄회로기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연재 상에 형성되고 상기 절연재로 커버되는 내층회로를 더 포함하는 인쇄회로기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티의 내측벽과 상기 금속탭은 서로 이격되고,
    상기 절연재는 상기 캐비티의 내측벽과 상기 금속탭 사이에 충전되는 인쇄회로기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외층회로의 적어도 일부를 노출시키도록 상기 절연층 상에 적층되는 솔더레지스트를 더 포함하는 인쇄회로기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연재 내에 내장되는 전자부품을 더 포함하는 인쇄회로기판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연재는,
    플렉서블 절연재; 및
    상기 플렉서블 절연재 상에 적층되는 리지드 절연재를 포함하고,
    상기 리지드 절연재는 상기 플렉서블 절연재의 소정의 영역을 제외한 영역에 적층되고,
    상기 절연층은 상기 리지드 절연재 상에 적층되는 인쇄회로기판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 플렉서블 절연재 및 상기 리지드 절연재 상에 형성되는 내층회로를 더 포함하는 인쇄회로기판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내층회로 중 상기 소정의 영역 내에 위치한 내층회로를 커버하도록 상기 플렉서블 절연재 상에 적층되는 커버레이를 더 포함하는 인쇄회로기판.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 리지드 절연재가 적층되는 영역은 두 개로 구분되고,
    상기 소정의 영역은 상기 리지드 절연재가 적층되는 두 개의 영역 사이에 위치하는 인쇄회로기판.
  13. 전극을 포함하는 배터리 셀; 및
    상기 배터리 셀에 결합되는 인쇄회로기판을 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은,
    측면으로 개방된 캐비티가 구비된 절연재;
    상기 측면보다 돌출되게 상기 캐비티에 삽입되는 금속탭;
    상기 금속탭의 단부가 노출되도록 상기 절연재 상에 적층되는 절연층; 및
    상기 절연층 상에 형성되는 외층회로를 포함하고,
    상기 금속탭은 상기 배터리 셀의 전극에 전기적으로 연결되는 배터리 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속탭의 단부와 상기 배터리 셀의 전극은 솔더링되는 배터리 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 금속탭과 절연층 사이에 위치하도록 상기 금속탭의 표면에 형성되는 금속층을 더 포함하는 배터리 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 금속층과 상기 외층회로를 연결하도록 상기 절연층을 관통하는 블라인드비아를 더 포함하는 배터리 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 금속층과 상기 외층회로를 연결하고, 상기 절연층, 상기 금속층 및 상기 금속탭을 관통하는 관통비아를 더 포함하는 배터리 모듈.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 절연재 상에 형성되고 상기 절연재로 커버되는 내층회로를 더 포함하는 배터리 모듈.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 캐비티의 내측벽과 상기 금속탭은 서로 이격되고,
    상기 절연재는 상기 캐비티의 내측벽과 상기 금속탭 사이에 충전되는 배터리 모듈.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 외층회로의 적어도 일부를 노출시키도록 상기 절연층 상에 적층되는 솔더레지스트를 더 포함하는 배터리 모듈.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 절연재 내에 내장되는 전자부품을 더 포함하는 배터리 모듈.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 절연재는,
    플렉서블 절연재; 및
    상기 플렉서블 절연재 상에 적층되는 리지드 절연재를 포함하고,
    상기 리지드 절연재는 상기 플렉서블 절연재의 소정의 영역을 제외한 영역에 적층되고,
    상기 절연층은 상기 리지드 절연재 상에 적층되는 배터리 모듈.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 플렉서블 절연재 및 상기 리지드 절연재 상에 형성되는 내층회로를 더 포함하는 배터리 모듈.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 내층회로 중 상기 소정의 영역 내에 위치한 내층회로를 커버하도록 상기 플렉서블 절연재 상에 적층되는 커버레이를 더 포함하는 배터리 모듈.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 리지드 절연재가 적층되는 영역은 두 개로 구분되고,
    상기 소정의 영역은 상기 리지드 절연재가 적층되는 두 개의 영역 사이에 위치하는 배터리 모듈.
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