KR102640756B1 - 용착 상태 검출 방법 및 용착 상태 검출 장치 - Google Patents

Abstract

용착 상태 검출 방법은, 도전성의 복수의 시트가 서로 중첩되고, 당해 중첩된 부분이 소정의 제1 방향으로 연장되는 띠형으로 용착되어 있는 시트 부재에 있어서의, 당해 용착의 상태를 검출하는 용착 상태 검출 방법이며, (a) 상기 띠형으로 용착된 영역인 용착 영역에 있어서, 상기 제1 방향을 따라서 일렬로 배열되는 복수 개소에서, 각각, 한 쌍의 프로브의 한쪽을 상기 시트 부재의 한쪽 면에 접촉시키고, 상기 한 쌍의 프로브의 다른 쪽을 상기 시트 부재의 다른 쪽 면에 접촉시키는 공정과, (b) 상기 복수 개소에서, 각각, 상기 시트 부재의 양면에 접촉된 한 쌍의 프로브간의 저항값을 측정하는 공정을 포함한다.

Description

용착 상태 검출 방법 및 용착 상태 검출 장치

본 발명은, 시트 부재의 용착 상태를 검출하는 용착 상태 검출 방법 및 용착 상태 검출 장치에 관한 것이다.

종래부터 초음파 진동을 부여하는 혼과 앤빌 사이에 2매의 피접합재를 끼워 가압하고, 이들 피접합재의 접촉면에 평행하게 초음파 진동을 가하여 고상 접합함과 함께, 혼과 앤빌간에 전압을 인가하고, 혼과 앤빌간에 흐르는 전류를 측정하고, 인가 전압 및 전류의 측정값으로부터 접촉 저항을 산출하여 접합 상태를 판정하는 초음파 접합 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제2008-142739호 공보

그런데, 근년, 예를 들어 리튬 이차 전지 등의 전지의 전극판을, 그 단부에서 용착하여 탭 단자로 하는 것이 행해지고 있다. 이와 같은 경우, 탭 단자를 횡단하도록 띠형으로 용착된다. 그 때문에, 용착되는 영역의 면적이 넓어진다. 상술한 기술을 사용하여, 넓은 영역에서 용착된 부재의 접촉 저항을 측정하면, 용착 영역의 일부가 용착되어 있지 않은 경우라도, 용착 영역 전체로서는 접촉 저항이 저저항이 되어, 용착 영역의 부분적인 불량을 검출할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 시트 부재의 용착 상태를 파악하는 것이 용이한 용착 상태 검출 방법 및 용착 상태 검출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 예시적인 용착 상태 검출 방법은, 도전성의 복수의 시트가 서로 중첩되고, 당해 중첩된 부분이 소정의 제1 방향으로 연장되는 띠형으로 용착되어 있는 시트 부재에 있어서의, 당해 용착의 상태를 검출하는 용착 상태 검출 방법이며, (a) 상기 띠형으로 용착된 영역인 용착 영역에 있어서, 상기 제1 방향을 따라서 일렬로 배열되는 복수 개소에서, 각각, 한 쌍의 프로브의 한쪽을 상기 시트 부재의 한쪽 면에 접촉시키고, 상기 한 쌍의 프로브의 다른 쪽을 상기 시트 부재의 다른 쪽 면에 접촉시키는 공정과, (b) 상기 복수 개소에서, 각각, 상기 시트 부재의 양면에 접촉된 한 쌍의 프로브간의 저항값을 측정하는 공정을 포함한다.

또한, 본 발명의 예시적인 용착 상태 검출 장치는, 상술한 용착 상태 검출 방법을 사용한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용착 상태 검출 방법을 사용하는 용착 상태 검출 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시한 용착 상태 검출 장치의 전기적 구성을 개념적으로 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용착 상태 검출 방법에 기초하는 용착 상태 검출 장치의 동작의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용착 상태 검출 방법에 기초하는 용착 상태 검출 장치의 동작의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 5는 도 1에 도시한 통지부에 의해 표시되는 그래프의 일례를 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명에 관한 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 부호를 부여한 구성은, 동일한 구성인 것을 나타내고, 그 설명을 생략한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용착 상태 검출 방법을 사용하는 용착 상태 검출 장치(1)의 구성을 개략적으로 도시하는 개념도이다. 도 1에 도시한 용착 상태 검출 장치(1)는, 검사 대상물의 일례인, 리튬 이온 이차 전지의 탭 단자의 용착 상태를 검출하는 장치이다.

도 1에 도시한 리튬 이온 이차 전지(100)는, 복수의 정극판(101)(전극판)과, 복수의 부극판(111)(전극판)이, 도시하지 않은 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층되어, 구성되어 있다. 정극판(101)은, 예를 들어 알루미늄박 등의 금속박을 포함하는 정극 집전체(102)의 표면에, 도시하지 않은 정극 활물질이 도포되어 구성되어 있다. 부극판(111)은, 예를 들어 알루미늄박 등의 금속박을 포함하는 부극 집전체(112)의 표면에, 도시하지 않은 부극 활물질이 도포되어 구성되어 있다.

리튬 이온 이차 전지(100)의 일단측에, 각 정극 집전체(102)의 일부가 각각 리드부(103)(시트, 전극판의 일부)로서 인출되고, 각 부극 집전체(112)의 일부가 각각 리드부(113)(시트, 전극판의 일부)로서 인출되어 있다. 각 리드부(103)는 상기 일단의 편측에 치우쳐 인출되고, 각 리드부(113)는 리드부(103)와는 반대측에 치우치게 하여 인출되어 있다. 이에 의해, 리드부(103)와 리드부(113)가 겹치지 않도록 되어 있다.

각 리드부(103)는 적층, 밀착되어, 띠형의 망선을 그어 표시한 용착 영역(105)에서 서로 용착되어, 정극의 탭 단자(104)로 되어 있다. 각 리드부(113)는 적층, 밀착되어, 띠형의 망선을 그어 표시한 용착 영역(115)에서 서로 용착되어, 부극의 탭 단자(114)(시트 부재, 탭 단자)로 되어 있다. 용착 영역(105, 115)의 용착 방법으로서는, 다양한 용착 방법이 적용 가능하지만, 예를 들어 초음파 용착이 사용되고 있다. 도 1에서는, 각 리드부(103, 113)가 용착되기 전의 상태를 도시하고 있다.

도 1에 도시한 용착 상태 검출 장치(1)는, 검출부(4U, 4D)와, 검출 처리부(5)와, 통지부(6)와, 검사 대상의 리튬 이온 이차 전지(100)를 검출부(4U, 4D) 사이의 소정 위치에 보유 지지하는 도시하지 않은 전지 보유 지지부를 구비하고 있다. 검출부(4U, 4D)는, 검출 지그(3U, 3D)를 구비하고 있다. 검출부(4U, 4D)는, 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 검출 지그(3U, 3D)를, 서로 직교하는 X, Y, Z의 3축 방향으로 이동 가능하게 되고, 또한 검출 지그(3U, 3D)를, Z축을 중심으로 회동 가능하게 되어 있다.

통지부(6)는, 검출 처리부(5)에 의해 얻어진 정보를, 가시적으로 유저에게 통지하는 통지 장치이다. 통지부(6)로서는, 예를 들어 액정 표시 장치 등의 표시 장치나 프린터를 사용할 수 있다.

검출부(4U)는, 도시하지 않은 전지 보유 지지부에 고정된 리튬 이온 이차 전지(100)의 상방에 위치한다. 검출부(4D)는, 도시하지 않은 전지 보유 지지부에 고정된 리튬 이온 이차 전지(100)의 하방에 위치한다. 검출부(4U, 4D)는, 리튬 이온 이차 전지(100)의 탭 단자(104, 114)에 순차적으로 프로브 Pu, Pd를 접촉시키기 위한 검출 지그(3U, 3D)를 착탈 가능하게 구성되어 있다. 여기서, 검출 지그(3U, 3D)는, 탭 단자(104, 114)를 일괄하여 2개의 탭 단자(104, 114)에 동시에 프로브 Pu, Pd를 접촉 가능하게 해도 된다. 상방에 위치하는 검출 지그(3U)에 설치된 프로브를 프로브 Pu, 하방에 위치하는 검출 지그(3D)에 설치된 프로브를 프로브 Pd라 칭한다. 이하, 검출부(4U, 4D)를 총칭하여 검출부(4)라 칭하고, 프로브 Pu, Pd를 총칭하여 프로브 P라 칭한다.

검출 지그(3U, 3D)는, 각각, 복수의 프로브 Pu, Pd의 선단을 탭 단자(104, 114)의 용착 영역(105, 115)을 향하여 보유 지지하는 지지 부재(31)와, 베이스 플레이트(321)를 구비하고 있다. 베이스 플레이트(321)에는, 각 프로브 Pu, Pd의 후단부와 접촉하여 도통하는 도시하지 않은 전극이 마련되어 있다. 검출부(4U, 4D)는, 베이스 플레이트(321)의 각 전극과 후술하는 접속 회로(41U, 41D)를 통해 각 프로브 Pu, Pd의 후단부를, 검출 처리부(5)와 전기적으로 접속하거나, 그 접속을 전환하거나 한다.

프로브 Pu, Pd는, 전체로서 대략 막대형의 형상을 갖고 있다. 지지 부재(31)에는, 프로브 Pu, Pd를 지지하는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 지지 부재(31)는, 용착 영역(105, 115)과 대응하는 형상, 크기를 갖고 있다. 지지 부재(31)는, 용착 영역(105) 내, 또는 용착 영역(115) 내의 대략 전영역에 대하여, 대략 균등한 분포로 복수의 프로브 Pu, Pd를 접촉시키도록, 프로브 Pu, Pd를 지지한다. 복수의 프로브 Pu, Pd는, 예를 들어 격자의 교점 위치에 대응하도록 배치되어 있다.

검출 지그(3U, 3D)는, 검출부(4U, 4D)에 대한 설치 방향이 상하 반대로 되는 점을 제외하고, 서로 마찬가지로 구성되어 있다. 이하, 검출 지그(3U, 3D)를 총칭하여 검출 지그(3)라 칭한다. 검출 지그(3)는, 검사 대상의 리튬 이온 이차 전지(100)에 따라서 교체 가능하게 되어 있다.

도 2는 도 1에 도시한 용착 상태 검출 장치(1)의 전기적 구성을 개념적으로 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시한 용착 상태 검출 장치(1)는, 예를 들어 N개의 프로브 Pu1 내지 PuN, N개의 프로브 Pd1 내지 PdN, 접속 회로(41U, 41D) 및 검출 처리부(5)를 구비하고 있다. 검출 처리부(5)는, 예를 들어 전원 회로(51), 전압 검출부(52) 및 제어부(53) 등을 구비하고 있다. 도 2에서는, 탭 단자(104)에 프로브 Pu1 내지 PuN, Pd1 내지 PdN을 접촉시킨 상태를 도시하고 있다.

도 2에 도시한 탭 단자(104)는, 도 1에 도시한 탭 단자(104)를 X축 방향을 따라서 절단한 단면으로 나타내고 있다. 프로브 Pu1 내지 PuN, Pd1 내지 PdN은, X축 방향을 따라서 배열되는 각 일렬의 프로브 Pu, Pd에, 프로브 번호를 부여한 것이다. 프로브 Pu, Pd에 부여한 프로브 번호는, 각 프로브 P가 접촉하는 용착 영역(105)의 위치를 나타내는 X축 방향의 X 좌표에 대응하고 있다.

프로브 Pu, Pd는, 도 2에 도시한 프로브 P 외에, Y축 방향으로 인접하여 대략 평행하게 복수열 마련되어 있지만, 도시를 생략하였다. 프로브 P의 각 열에 번호를 부여함으로써, 당해 열의 번호는, 각 프로브 P가 접촉하는 용착 영역(105)의 위치를 나타내는 Y축 방향의 Y 좌표에 대응한다. 여기서, 프로브 P의 각 열은, 반드시 일직선형의 열일 필요는 없고, 지그재그이거나, 굽어지거나, 흐트러져 있는 열이어도 된다.

각 프로브 P는, 4단자 측정법용의 2개의 접촉자를 구비하고 있다. 즉, 각 프로브 P는, 각각, 전류 공급용의 접촉자 Ti와, 전압 측정용의 접촉자 Tv를 구비하고 있다. 이와 같이, 2개의 접촉자를 구비한 프로브로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2006-329998호 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 2개의 니들 핀(접촉자)을 한 쌍으로 한 프로브나, 예를 들어 일본 특허 공개 제2012-154670호 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 통 형상의 제1 접촉자와, 제1 접촉자의 내부에 삽입 관통된 제2 접촉자를 포함하는 동축형의 프로브를 사용할 수 있다. 혹은, 격자형으로 배치된 막대형의 프로브의 각각을 접촉자로 하고, 2개의 프로브(접촉자)를 1조로 하여 하나의 프로브로서 사용해도 된다.

접속 회로(41U)는, 검출 지그(3U)에 있어서의 베이스 플레이트(321)의 각 전극과, 전원 회로(51)의 정극 단자와, 전압 검출부(52)의 정극 단자에 접속되어 있다. 접속 회로(41D)는, 검출 지그(3D)에 있어서의 베이스 플레이트(321)의 각 전극과, 전원 회로(51)의 부극 단자와, 전압 검출부(52)의 부극 단자에 접속되어 있다. 접속 회로(41U, 41D)는, 예를 들어 복수의 스위칭 소자를 사용하여 구성되어 있다.

그리고, 접속 회로(41U, 41D)는, 제어부(53)로부터의 제어 신호에 따라서 탭 단자(104)를 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍의 프로브 Pu, Pd를 선택하고, 선택된 프로브 Pu의 접촉자 Ti에 전원 회로(51)의 정극을, 프로브 Pu의 접촉자 Tv에 전압 검출부(52)의 정극을, 프로브 Pd의 접촉자 Ti에 전원 회로(51)의 부극을, 프로브 Pd의 접촉자 Tv에 전압 검출부(52)의 부극을 접속한다.

전원 회로(51)는, 예를 들어 스위칭 전원 회로 등의 정전류 전원 회로이다. 전원 회로(51)는, 제어부(53)로부터의 제어 신호에 따라서 미리 설정된 일정 직류 전류 I를 출력한다. 전압 검출부(52)는, 예를 들어 분압 저항이나 아날로그/디지털 컨버터 등을 사용하여 구성된, 전압 측정 회로이다. 전압 검출부(52)는, 접속 회로(41U, 41D)에 의해 선택된, 한 쌍의 프로브 Pu, Pd에 있어서의, 프로브 Pu의 접촉자 Tv와 프로브 Pd의 접촉자 Tv 사이의 전압 V를 측정하고, 그 측정값을 제어부(53)로 송신한다.

제어부(53)는, 예를 들어 소정의 연산 처리를 실행하는 CPU(Central Processing Unit), 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(Random Access Memory), 소정의 제어 프로그램 등을 기억하는 기억 장치, 및 이들의 주변 회로 등을 구비하여 구성된, 소위 마이크로컴퓨터이다. 그리고, 제어부(53)는, 예를 들어 상술한 제어 프로그램을 실행함으로써, 검출 제어부(531), 측정부(532), 판정부(533) 및 그래프화부(534)로서 기능한다.

검출 제어부(531)는, 도시하지 않은 구동 기구를 제어하여 검출부(4U, 4D)를 이동, 위치 결정시키고, 리튬 이온 이차 전지(100)의 용착 영역(105, 115)에 순차적으로, 각 프로브 Pu, Pd의 선단을 접촉시킨다(공정 (a), (c)). 여기서, 검출 지그(3U, 3D)가, 용착 영역(105, 115)에 대하여 동시에 접촉 가능한 수의 프로브 Pu, Pd를 구비하고, 용착 영역(105, 115)에 동시에 프로브 Pu, Pd를 접촉시켜도 된다.

이 상태에서, 측정부(532)는, 검출 지그(3)의 각 프로브 Pu, Pd를 통해 용착 영역(105, 115)에 있어서의 각 프로브 Pu, Pd의 접촉 위치에서, 용착 영역(105, 115)을 관통하는 방향으로 검사용의 전류 I를 공급시키고, 표리 한 쌍의 프로브 Pu, Pd로부터 얻어진 전압 V에 기초하여, 각 접촉 위치에 있어서의 용착 영역(105, 115)의 두께 방향의 저항 R=V/I를 산출한다. 이에 의해, 측정부(532)는, 각 접촉 위치에 있어서, 한 쌍의 프로브 P간의 저항값을 측정할 수 있다(공정 (b), (d)).

이 경우, 각 프로브 P가 접촉자 Ti, Tv를 구비하고, 전류 공급과 전압 측정이 다른 접촉자에 의해 행해지므로, 4단자 측정법에 의한 저항 측정이 가능해진다. 그 결과, 저항 측정 정밀도가 향상된다.

여기서, 용착 상태 검출 장치(1)는, 전원 회로(51)로부터 출력된 전류 I를 측정하는 전류 측정 회로를 별도로 구비하고, 전류 측정 회로에 의해 측정된 전류 I에 기초하여 저항 R을 산출해도 된다. 또한, 전류 I가 고정값이면, 전압 V를 그대로 저항값을 나타내는 정보로서 사용해도 된다.

판정부(533)는, 측정부(532)에 의해 각 쌍의 프로브 P간에서 측정된 저항 R에 기초하여, 탭 단자(104, 114)의 용착 상태의 양부를 판정한다(공정 (e)). 그래프화부(534)는, 각 쌍의 프로브 P간에서 측정된 저항 R을, 한쪽의 축이 복수의 측정 개소에 대응하고, 다른 쪽의 축이 저항 R에 대응하도록 그래프화하고, 당해 그래프를 통지부(6)에 의해 표시시킨다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성된 용착 상태 검출 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다. 도 3, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용착 상태 검출 방법에 기초하는 용착 상태 검출 장치(1)의 동작의 일례를 설명하는 흐름도이다.

먼저, 검출 제어부(531)는, 도시하지 않은 구동 기구를 제어하여 검출부(4U, 4D)를 이동, 위치 결정시키고, 리튬 이온 이차 전지(100)에 있어서의 용착 영역(105)의 상면에 각 프로브 Pu의 선단을 접촉시키고, 용착 영역(105)의 하면에 각 프로브 Pd의 선단을 접촉시킨다(스텝 S1: 공정 (a), (c)).

다음에, 검출 제어부(531)는, 변수 j, k를 1로 초기화한다(스텝 S2). 변수 j는, 각 프로브 P의 X축 방향으로 배열되는 번호, 즉 X 좌표를 나타내는 변수이다. 변수 k는, 프로브 P의 열의 번호, 즉 Y 좌표를 나타내는 변수이다. 이하, 용착 영역(105)의 좌표 (j,k)에 있어서 탭 단자(104)에 접촉하는 프로브 Pu, Pd를, 각각 프로브 Pu(j,k), 프로브 Pd(j,k)로 기재한다. 또한, X축을 따라서 배열되는 프로브 Pu, Pd의 수를, 각각 N개로 하고, Y축을 따라서 배열되는 프로브 Pu, Pd의 열수를, 각각 M열로 한다.

부언하면, 도 2에서는, 예를 들어 제1열째의 프로브 Pu(1,1) 내지 Pu(N,1) 및 프로브 Pd(1,1) 내지 Pd(N,1)을 프로브 Pu1 내지 PuN 및 프로브 Pd1 내지 PdN으로 표기하고, 다른 열의 프로브 P의 기재를 생략하였다.

다음에, 검출 제어부(531)는, 접속 회로(41U, 41D)에 의해, 프로브 Pu(j,k), Pd(j,k)의 접촉자 Ti를 전원 회로(51)에 접속시키고, 프로브 Pu(j,k), Pd(j,k)의 접촉자 Tv를 전압 검출부(52)에 접속시킨다.

그리고, 측정부(532)는, 전원 회로(51)에 의해, 프로브 Pu(j,k)의 접촉자 Ti와 프로브 Pd(j,k)의 접촉자 Ti 사이에 용착 영역(105)을 두께 방향으로 관통하는 방향의 전류 I를 공급시키고, 그때 프로브 Pu(j,k)의 접촉자 Tv와 프로브 Pd(j,k)의 접촉자 Tv 사이의 전압, 즉 좌표 (j,k)에 있어서의 전압 V(j,k)를, 전압 검출부(52)에 의해 측정시킨다(스텝 S3).

다음에, 측정부(532)는, 좌표 (j,k)에 있어서의 용착 영역(105)의 두께 방향의 저항 R(j,k)를 하기의 식 (1)에 기초하여 산출한다(스텝 S4).

다음에, 측정부(532)는, 변수 j와 X축 방향의 프로브수 N을 비교하고(스텝 S5), 변수 j가 프로브수 N에 미치지 못했으면(스텝 S5에서 "예"), 아직 저항 R을 측정하지 않은 좌표 위치가 남아 있기 때문에, 새로운 좌표 위치에 대하여 저항 R을 측정하기 위해 변수 j에 1을 가산하고(스텝 S6), 다시 스텝 S3 이후의 처리를 반복한다.

한편, 변수 j가 프로브수 N 미만이 아니면(스텝 S5에서 "아니오"), Y 좌표가 k의 열에 대해서는 저항 R을 측정 종료한 것으로 되기 때문에, 측정부(532)는, 변수 k를 Y축 방향의 프로브열수 M과 비교한다(스텝 S7). 그리고, 변수 k가 프로브열수 M에 미치지 못했으면(스텝 S7에서 "예"), 아직 저항 R을 측정하지 않은 Y 좌표의 열이 남아 있기 때문에, 측정부(532)는, 새로운 Y 좌표(프로브열)에 대하여 저항 R을 측정하기 위해 변수 k에 1을 가산하고(스텝 S8), 다시 스텝 S3 이후의 처리를 반복한다.

한편, 변수 k가 프로브열수 M 미만이 아니면(스텝 S7에서 "아니오"), 모든 좌표 (1,1) 내지 (N,M)에 대응하는 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)을 측정한 것으로 되기 때문에, 스텝 S9로 이행한다.

이상, 스텝 S2 내지 S8이, 공정 (b) (d)의 일례에 상당한다.

용착 영역(105)에 있어서, 복수매의 리드부(103)가 정상적으로 용착된 경우, 도 2의 전류 경로 A로 나타내는 바와 같이, 전원 회로(51)로부터 공급된 전류 I는, 용착 영역(105)의 두께 방향으로 대략 최단 거리로 흐른다. 한편, 좌표 (j,k)에 있어서, 리드부(103)의 용착에 불량이 있어, 정상적으로 용착되지 않은 용착 결함 F가 존재하고 있었던 경우, 전원 회로(51)로부터 공급된 전류 I는, 도 2의 전류 경로 B, C로 나타내는 바와 같이 용착 결함 F를 우회하도록 흘러, 전류가 흐르는 경로가 전류 경로 A보다 길어진다.

따라서, 저항 R은, 용착 상태가 양호할수록 작은 값이 되고, 용착 상태가 나빠질수록 큰 값이 되는 경향이 있다. 따라서, 용착 영역(105)에 있어서의 좌표 (1,1) 내지 (N,M)의 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)을 취득함으로써, 용착 영역(105)의 각 부의 용착 상태를 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)으로부터 추정하는 것이 가능해진다.

그 때문에, 스텝 S1 내지 S8에 의하면, 용착 영역(105)의 대략 전영역에 대하여 대략 균등한 분포로 접촉하는 복수의 프로브 Pu, Pd에 기초하여, 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)이 얻어지고, 또한 용착 영역(105)의 각 부의 용착 상태가 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)에 반영된다. 따라서, 유저는, 스텝 S1 내지 S8에 의해 얻어진 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)으로부터, 탭 단자(104)의 용착 상태를, 그 용착 영역(105)의 대략 전체에 걸쳐 파악하는 것이 용이해진다.

다음에, 그래프화부(534)는, 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)을, 횡축이 X 좌표, 즉 프로브 P의 X축 방향의 번호 j로 하고, 종축이 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)에 대응하는 그래프를 통지부(6)에 의해 표시시킨다(스텝 S9: 공정 (f)).

도 5는 도 1에 도시한 통지부(6)에 의해 표시되는 그래프의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 5에 도시한 그래프는, 횡축이 1 내지 N인 X 좌표, 종축이 저항 R을 나타내고 있다. 또한, 프로브 P의 열 번호에 대응하는 Y 좌표를, Y1, Y2, Y3 내지 YM의 복수의 꺾은선으로 나타내고 있다. 도 5에 도시한 그래프에 의하면, 유저는, 일견하여 저항 R이 이상값으로 되어 있는 개소의 좌표, 즉 용착이 불충분한 개소를 파악할 수 있다.

다음에, 판정부(533)는, 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)의 평균값 Av와 표준 편차 σ를 산출한다(스텝 S11). 다음에, 판정부(533)는, 변수 j, k를 1로 초기화한다(스텝 S12).

다음에, 판정부(533)는, 저항 R(j,k)와 (Av+3σ)를 비교하고(스텝 S13), 저항 R(j,k)가 (Av+3σ)보다 크면(스텝 S13에서 "예"), 즉 저항 R(j,k)와 평균값 Av의 차가 3σ보다 크면, 좌표 (j,k)의 위치에서 용착 불량이 발생하였다고 판정하고(스텝 S14), 그 판정 결과를 통지부(6)에 의해 표시시키고, 스텝 S15로 이행한다. 한편, 저항 R(j,k)가 (Av+3σ) 이하이면(스텝 S13에서 "아니오"), 스텝 S14를 실행하지 않고 스텝 S15로 이행한다.

다음에, 판정부(533)는, 변수 j와 X축 방향의 프로브수 N을 비교하고(스텝 S15), 변수 j가 프로브수 N에 미치지 못했으면(스텝 S5에서 "예"), 아직 양부를 판정하지 않은 저항 R이 남아 있기 때문에, 새로운 저항 R에 대하여 양부를 판정하기 위해 변수 j에 1을 가산하고(스텝 S16), 다시 스텝 S13 이후의 처리를 반복한다.

한편, 변수 j가 프로브수 N 미만이 아니면(스텝 S15에서 "아니오"), Y 좌표가 k의 열에 대하여 저항 R을 평가 종료한 것으로 되기 때문에, 판정부(533)는, 변수 k를 Y축 방향의 프로브열수 M과 비교한다(스텝 S17). 그리고, 변수 k가 프로브열수 M에 미치지 못했으면(스텝 S17에서 "예"), 아직 저항 R을 평가하지 않은 Y 좌표의 열이 남아 있기 때문에, 판정부(533)는, 새로운 Y 좌표(프로브열)에 대하여 저항 R을 평가하기 위해 변수 k에 1을 가산하고(스텝 S18), 다시 스텝 S13 이후의 처리를 반복한다.

한편, 변수 k가 프로브열수 M 미만이 아니면(스텝 S17에서 "아니오"), 모든 좌표 (1,1) 내지 (N,M)에 대응하는 저항 R(1,1) 내지 R(N,M)을 평가한 것으로 되기 때문에, 스텝 S19로 이행한다.

이상, 스텝 S11 내지 S18에 의하면, 용착 불량을 검출하고, 그 불량 발생 개소의 좌표를 특정하는 것이 가능해진다. 여기서, 스텝 S13에 있어서, 판정부(533)는, 저항 R(j,k)와 평균값 Av의 차가 3σ보다 큰 경우에 용착 불량으로 판정하는 예를 나타냈지만, 예를 들어 저항 R(j,k)와 평균값 Av의 차가, 2σ보다 큰 경우나 2.5σ보다 큰 경우 등에 용착 불량으로 판정해도 되고, σ의 배수는 적절히 설정하면 된다.

판정부(533)는, 평균값 Av와 표준 편차 σ에 기초하여 용착 불량인지 여부를 판정하므로, 미리 판정을 위한 기준값을 설정할 필요가 없다. 그 때문에 유저의 편리성이 향상된다. 여기서, 용착 불량인지 여부를 판정하기 위한 판정 기준값을 미리 기억 장치에 기억해 두고, 판정부(533)는, 스텝 S13에 있어서, 저항 R(j,k)가 그 판정 기준값보다 큰 경우에 스텝 S14로 이행하는 구성으로 해도 된다.

스텝 S19에서는, 판정부(533)는, 스텝 S14에 있어서 용착 불량으로 판정한 좌표가 있었는지 여부를 체크하고, 용착 불량이 1개소도 없으면(스텝 S19에서 "예"), 탭 단자(104)의 용착 상태는 양호하다고 판정하고(스텝 S20), 그 판정 결과를 통지부(6)에 의해 표시시키고, 처리를 종료한다.

한편, 용착 불량이 1개소라도 있으면(스텝 S19에서 "아니오"), 판정부(533)는, 탭 단자(104)의 용착 상태는 불량이라고 판정하고(스텝 S21), 그 판정 결과를 통지부(6)에 의해 표시시키고, 처리를 종료한다.

이상, 스텝 S19 내지 S21에 의하면, 탭 단자(104) 전체로서 용착이 양호인지 여부를 판정할 수 있어, 탭 단자(104)의 검사를 행하는 것이 가능해진다. 이하, 탭 단자(104) 대신에 탭 단자(114)를 대상으로, 스텝 S1 내지 S21을 실행함으로써, 탭 단자(114)의 용착 상태를 검출, 검사하는 것이 가능해진다. 또한, 검출 지그(3U, 3D)에 의해, 용착 영역(105, 115)에 동시에 프로브 Pu, Pd를 접촉시킨 경우에는, 한 번에 탭 단자(104, 114)의 용착 상태를 검출, 검사하는 것도 가능하다.

여기서, 판정부(533)는, 반드시 스텝 S19 내지 S21을 실행하지는 않아도 된다. 또한, 용착 상태 검출 장치(1)는, 판정부(533)를 구비하지 않고, 스텝 S11 내지 S21을 실행하지 않아도 된다. 또한, 그래프화부(534)를 구비하지 않고, 스텝 S9를 실행하지 않아도 된다.

또한, 지지 부재(31)는, 복수열의 프로브 Pu, Pd를 보유 지지하는 예에 한하지 않고, 1열의 프로브 Pu, Pd를 보유 지지하는 구성이어도 된다. 지지 부재(31)는, 1열의 프로브 Pu, Pd를, 긴 변 방향의 전체 길이에 걸쳐 대략 균등한 분포로 용착 영역(105, 115)에 접촉시키는 구성이어도 된다. 이 경우, 스텝 S7, S8, S17, S18을 실행하지 않고, 변수 k를 1로 고정해도 된다.

또한, 각 프로브 P가 접촉자 Ti, Tv를 구비하고, 4단자 측정법에 의해 저항 R을 측정하는 예를 나타냈지만, 각 프로브 P를 단일의 접촉자(프로브)로 하여 4단자 측정법을 행하지 않고, 각 프로브 P에서 전류 공급과 전압 측정을 겸해도 된다.

또한, 검출 지그(3U, 3D)가, 각각 다침형으로 복수의 프로브 Pu, Pd를 구비하고, 복수의 프로브 Pu, Pd를 동시에 탭 단자(104, 114)에 접촉시키는 예를 나타냈지만, 예를 들어 검출 지그(3U, 3D)가 한 쌍의 이동식의 소위 플라잉 프로브 Pu, Pd를 구비하고, 상술한 각 좌표점에, 당해 한 쌍의 프로브 Pu, Pd를 순차적으로 접촉시켜 각 좌표 위치의 저항 R을 측정하는 구성으로 해도 된다.

또한, 탭 단자(104, 114)는, 리튬 이온 이차 전지의 탭 단자에 한하지 않고, 다른 전지의 탭 단자여도 된다. 또한, 시트 부재는, 전지의 탭 단자에 한하지 않고, 복수의 시트가 서로 중첩되어 용착된 것이면 된다.

즉, 본 발명의 예시적인 용착 상태 검출 방법은, 도전성의 복수의 시트가 서로 중첩되고, 당해 중첩된 부분이 소정의 제1 방향으로 연장되는 띠형으로 용착되어 있는 시트 부재에 있어서의, 당해 용착의 상태를 검출하는 용착 상태 검출 방법이며, (a) 상기 띠형으로 용착된 영역인 용착 영역에 있어서, 상기 제1 방향을 따라서 일렬로 배열되는 복수 개소에서, 각각, 한 쌍의 프로브의 한쪽을 상기 시트 부재의 한쪽 면에 접촉시키고, 상기 한 쌍의 프로브의 다른 쪽을 상기 시트 부재의 다른 쪽 면에 접촉시키는 공정과, (b) 상기 복수 개소에서, 각각, 상기 시트 부재의 양면에 접촉된 한 쌍의 프로브간의 저항값을 측정하는 공정을 포함한다.

이 방법에 의하면, 시트가 용착된 시트 부재에 있어서의 용착 영역의 일렬로 배열되는 복수 개소에서, 시트 부재의 두께 방향의 저항값을 측정할 수 있다. 시트 부재의 두께 방향의 저항값에는, 시트 부재의 용착 상태가 반영되므로, 유저는, 이와 같이 하여 얻어진 복수 개소의 저항값으로부터, 시트 부재의 용착 상태를 파악하는 것이 용이해진다.

또한, (c) 상기 용착 영역에 있어서 상기 일렬과 대략 평행한 하나 또는 복수의 열을 따라서 배열되는 복수 개소에서, 각각, 한 쌍의 프로브의 한쪽을 상기 시트 부재의 한쪽 면에 접촉시키고, 상기 한 쌍의 프로브의 다른 쪽을 상기 시트 부재의 다른 쪽 면에 접촉시키는 공정과, (d) 상기 하나 또는 복수의 열을 따라서 배열되는 복수 개소에서, 각각, 상기 시트 부재의 양면에 접촉된 한 쌍의 프로브간의 저항값을 측정하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 시트 부재의 용착 상태를, 이차원 평면형으로 확대되는 영역에 대하여 파악하는 것이 용이해진다.

또한, 상기 각 프로브는 2개의 접촉자를 포함하고, 상기 (b) 공정에서는, 상기 한 쌍의 프로브에 포함되는 4개의 접촉자를 사용하여 4단자 측정법에 의해 상기 저항값을 측정하는 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 4단자 측정법에 의해 저항값을 측정할 수 있으므로, 시트 부재에 있어서의 용착 영역의 일렬로 배열되는 복수 개소에서 측정되는 저항값의 측정 정밀도가 향상된다. 그 결과, 시트 부재의 용착 상태를 고정밀도로 파악하는 것이 용이해진다.

또한, 상기 각 프로브는 2개의 접촉자를 포함하고, 상기 (b) 공정 및 상기 (d) 공정에서는, 상기 한 쌍의 프로브에 포함되는 4개의 접촉자를 사용하여 4단자 측정법에 의해 상기 저항값을 측정하는 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 4단자 측정법에 의해 면형상으로 확대되는 영역에 있어서의, 용착 영역의 저항값의 측정 정밀도가 향상된다. 그 결과, 시트 부재의 용착 상태를 평면형으로 고정밀도로 파악하는 것이 용이해진다.

또한, 상기 프로브는 복수쌍 마련되고, 상기 (a) 공정에서는, 상기 복수 개소에 대응하는 복수쌍의 프로브를, 각각 상기 시트 부재에 접촉시키는 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 측정 대상의 복수 개소에 동시에 복수쌍의 프로브를 접촉시킬 수 있으므로, 측정 대상 개소로 순차적으로 프로브를 이동시킬 필요가 없다. 그 때문에, 복수 개소의 저항값을 측정하기 위한 시간을 단축하는 것이 용이해진다.

또한, 상기 프로브는 복수쌍 마련되고, 상기 (a) 공정 및 상기 (c) 공정에서는, 상기 복수 개소에 대응하는 복수쌍의 프로브를, 각각 상기 시트 부재에 접촉시키는 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 측정 대상의 면형상으로 확대되는 복수 개소에 동시에 복수쌍의 프로브를 접촉시킬 수 있으므로, 측정 대상 개소로 순차적으로 프로브를 이동시킬 필요가 없다. 그 때문에, 면형상으로 분포되는 복수 개소의 저항값을 측정하기 위한 시간을 단축하는 것이 용이해진다.

또한, (e) 상기 각 쌍의 프로브간에서 측정된 저항값에 기초하여, 상기 용착 상태의 양부를 판정하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 시트 부재에 있어서의 용착 영역 내에 분포하는 복수 개소의 저항값에 기초하여 용착 상태의 양부가 판정되므로, 용착 영역 전체의 저항값에 기초하는 경우와 비교하여 부분적인 용착 불량을 찾아내는 것이 용이해진다.

또한, 상기 (e) 공정은, 상기 측정된 저항값의 평균값 및 표준 편차를 산출하고, 당해 평균값 및 표준 편차에 기초하여 상기 측정된 각 저항값의 양호, 불량을 판정하고, 불량으로 판정된 저항값이 있는 경우, 당해 불량으로 판정된 저항값이 측정된 개소에서 용착 불량이 발생하였다고 판정하는 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 저항값의 평균값과 표준 편차에 기초하여 용착 불량인지 여부가 판정되므로, 미리 판정을 위한 기준값을 설정할 필요가 없다. 그 때문에 유저의 편리성이 향상된다.

또한, (f) 상기 각 쌍의 프로브간에서 측정된 저항값을, 한쪽의 축이 상기 복수의 개소에 대응하고, 다른 쪽의 축이 상기 저항값에 대응하는 그래프에 의해 나타내는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 유저는, 그래프를 일견하여 저항이 이상값으로 되어 있는 개소, 즉 용착이 불충분한 개소를 파악하는 것이 가능해진다.

또한, 복수의 시트는 전지의 전극판의 일부이며, 상기 시트 부재는 상기 전지의 탭 단자인 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 전지의 탭 단자의 용착 상태를 파악하는 것이 용이해진다.

또한, 본 발명의 예시적인 용착 상태 검출 장치는, 상술한 용착 상태 검출 방법을 사용한다.

이 구성에 의하면, 상술한 용착 상태 검출 방법과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

이와 같은 구성의 용착 상태 검출 방법은, 시트 부재의 용착 상태를 파악하는 것이 용이해진다.

이 출원은, 2017년 9월 22일에 출원된 일본 특허 출원 제2017-182528호를 기초로 하는 것이며, 그 내용은, 본원에 포함되는 것이다. 여기서, 발명을 실시하기 위한 형태의 항에 있어서 이루어진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술 내용을 명백하게 하는 것이며, 본 발명은, 그와 같은 구체예에만 한정되어 협의로 해석되어야 할 것은 아니다.

1: 용착 상태 검출 장치
3, 3U, 3D: 검출 지그
4, 4U, 4D: 검출부
5: 검출 처리부
6: 통지부
31: 지지 부재
41U, 41D: 접속 회로
51: 전원 회로
52: 전압 검출부
53: 제어부
100: 리튬 이온 이차 전지(전지)
101: 정극판(전극판)
102: 정극 집전체
103, 113: 리드부(시트, 전극판의 일부)
104, 114: 탭 단자(시트 부재)
105, 115: 용착 영역
111: 부극판(전극판)
112: 부극 집전체
321: 베이스 플레이트
531: 검출 제어부
532: 측정부
533: 판정부
534: 그래프화부
A, B, C: 전류 경로
Av: 평균값
F: 용착 결함
I: 전류
M: 프로브열수
N: 프로브수
P, Pu, Pd: 프로브
R: 저항(저항값)
Ti, Tv: 접촉자
V: 전압
σ: 표준 편차

Claims (11)

1. 도전성의 복수의 시트가 서로 중첩되고, 당해 중첩된 부분이 소정의 제1 방향으로 연장되는 띠형으로 용착되어 있는 시트 부재에 있어서의, 당해 용착의 상태를 검출하는 용착 상태 검출 방법이며,
   (a) 상기 띠형으로 용착된 영역인 용착 영역에 있어서, 상기 제1 방향을 따라서 일렬로 배열되는 복수 개소에서, 각각, 한 쌍의 프로브의 한쪽을 상기 시트 부재의 한쪽 면에 접촉시키고, 상기 한 쌍의 프로브의 다른 쪽을 상기 시트 부재의 다른 쪽 면에 접촉시키는 공정과,
   (b) 상기 복수 개소에서, 각각, 상기 시트 부재의 양면에 접촉된 한 쌍의 프로브간의 저항값을 측정하는 공정과,
   (e) 상기 각 쌍의 프로브간에서 측정된 저항값에 기초하여, 상기 용착 상태의 양부를 판정하는 공정을 포함하고,
   상기 (e) 공정은, 상기 측정된 저항값의 평균값 및 표준 편차를 산출하고, 당해 평균값 및 표준 편차에 기초하여 상기 측정된 각 저항값의 양호, 불량을 판정하고, 불량으로 판정된 저항값이 있는 경우, 당해 불량으로 판정된 저항값이 측정된 개소에서 용착 불량이 발생하였다고 판정하는 용착 상태 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,
   (c) 상기 용착 영역에 있어서 상기 일렬과 평행한 하나 또는 복수의 열을 따라서 배열되는 복수 개소에서, 각각, 한 쌍의 프로브의 한쪽을 상기 시트 부재의 한쪽 면에 접촉시키고, 상기 한 쌍의 프로브의 다른 쪽을 상기 시트 부재의 다른 쪽 면에 접촉시키는 공정과,
   (d) 상기 하나 또는 복수의 열을 따라서 배열되는 복수 개소에서, 각각, 상기 시트 부재의 양면에 접촉된 한 쌍의 프로브간의 저항값을 측정하는 공정을 더 포함하는 용착 상태 검출 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 각 프로브는 2개의 접촉자를 포함하고,
   상기 (b) 공정에서는, 상기 한 쌍의 프로브에 포함되는 4개의 접촉자를 사용하여 4단자 측정법에 의해 상기 저항값을 측정하는 용착 상태 검출 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 각 프로브는 2개의 접촉자를 포함하고,
   상기 (b) 공정 및 상기 (d) 공정에서는, 상기 한 쌍의 프로브에 포함되는 4개의 접촉자를 사용하여 4단자 측정법에 의해 상기 저항값을 측정하는 용착 상태 검출 방법.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 프로브는 복수쌍 마련되고,
   상기 (a) 공정에서는, 상기 복수 개소에 대응하는 복수쌍의 프로브를, 각각 상기 시트 부재에 접촉시키는 용착 상태 검출 방법.
6. 제2항 또는 제4항에 있어서,
   상기 프로브는 복수쌍 마련되고,
   상기 (a) 공정 및 상기 (c) 공정에서는, 상기 복수 개소에 대응하는 복수쌍의 프로브를, 각각 상기 시트 부재에 접촉시키는 용착 상태 검출 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   (f) 상기 각 쌍의 프로브간에서 측정된 저항값을, 한쪽의 축이 상기 복수의 개소에 대응하고, 다른 쪽의 축이 상기 저항값에 대응하는 그래프에 의해 나타내는 공정을 더 포함하는 용착 상태 검출 방법.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 시트는 전지의 전극판의 일부이며,
    상기 시트 부재는 상기 전지의 탭 단자인 용착 상태 검출 방법.
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 용착 상태 검출 방법을 사용하는 용착 상태 검출 장치.

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