KR20040037547A

KR20040037547A - 이차 전지팩

Info

Publication number: KR20040037547A
Application number: KR1020020066090A
Authority: KR
Inventors: 엄정호; 손영배
Original assignee: (주)포스앤테크
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-07

Abstract

본 발명은 이차 전지팩에 관한 것으로, 이차 안전소자를 보호회로 기판 상에 직접 부착하거나, 보호회로 기판 상에 인쇄하거나, 복수의 층으로 이루어지는 보호회로 기판 내 소정의 층에 형성하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 이차 전지팩의 부피를 감소시키거나, 또는 감소된 부피 만큼 이차 전지의 크기를 늘려서 이차 전지의 충전용량을 높일 수 있으며, 제조 공정을 단순화하는 것이 가능하다는 효과가 있다.

Description

이차 전지팩{SECONDARY BATTERY PACK}

본 발명은 이차 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차 안전소자를 보호회로 기판 상에 부착하거나, 보호회로 기판 상에 인쇄하거나, 복수의 층으로 이루어지는 보호회로 기판 내 소정의 층에 형성함으로써 팩의 크기를 감소시키는 이차 전지팩에 관한 것이다.

일반적으로, 리튬이온(Li¹⁺)전지, 니켈카드뮴(NI-CA)전지 및 니켈메탈하이드리드(NI-MH)전지와 같이 반영구적으로 재충전하여 사용할 수 있는 전지를 이차 전지라 한다.

리튬이온(Li¹⁺) 이차 전지는 에너지 밀도가 높고, 작동 전압이 높을 뿐 아니라 우수한 보존 및 수명 특성을 보이는 등의 많은 장점을 지니고 있다. 따라서, 이차 전지는 근래 3C로 불리는 개인용 컴퓨터(Personal Computer), 캠코더(Camcoder) 및 셀룰러 폰(Cellular Phone) 외에도 휴대용 CD 플레이어나 PDA와 같은 휴대용 전자기기에도 폭 넓게 사용되고 있다.

그러나, 리튬이온(Li¹⁺) 이차 전지는 상온 상에서 과전류가 흐르거나, 과충전, 과방전과 같은 이상 상태에서, 폭발이 일어날 위험이 있는 등의 안전성 면에서 단점을 지니고 있어서, 현재 제품에는 이차 전지의 과방전, 과충전을 검출하여 외부회로와의 접속을 차단하여 충전 또는 방전을 강제적으로 정지시킴으로써 과충전, 과방전을 미연에 방지하여 이차 전지를 보호하는 보호회로와 더불어 이차 안전소자로 정특성 서미스터(positive characteristic thermistor, PTC), 전류 퓨즈(current fuse), 바이메탈(bimetal) 등을 채용하고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 이차 전지팩을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 이차 전지팩에서는 이차 안전소자가 주로 보호회로와는 별개로 구성되는 방식을 이용하였다. 종래에는 이차 안전소자(30)를 이차 전지(10)의 측면에 부착하고, 리드(60)를 이용하여 이차 안전소자(30)의 일측과 보호회로가 형성된 회로기판(50)을 연결하고, 이차 안전소자(30)의 다른 측과 이차 전지(10)를 연결하였다.

상기와 같이 이차 안전소자가 이차 전지의 측면에 부착되는 경우에는 이차 안전소자가 부착되는 이차 전지의 측면의 면적과 이차 안전소자의 높이와의 곱에서 얻어지는 부피 만큼 이차 전지 팩의 부피가 커지게 되었다. 이는 휴대용 전자기기가 점차로 소형화 되는 추세에 반하는 문제가 있다.

또한, 종래와 같은 구조에서는 이차 안전소자를 이차 전지에 부착시키고 리드를 이차 안전소자의 양단에 용접하여 연결해야 하는 복잡한 공정이 필요하며, 이차 안전소자와 리드와의 사이의 연결이 쉽게 끊어질 염려가 있다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 인식하고 이를 해결하기 위해 안출된 것으로서 이차 안전소자를 보호회로의 기판 상에 직접 부착하거나, 보호회로의 기판 상에 인쇄하거나, 또는, 복수의 층으로 이루어지는 보호회로 기판 내 소정의 층에 이차 안전소자 영역을 형성함으로써, 이차 전지팩의 크기를 감소시키거나, 이차 전지팩의 충전 용량을 높일 수 있는 보다 개선된 이차 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 이차 전지팩을 나타내는 도면,

도 2는 이차 전지팩의 내부 회로에 대한 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 이차 전지팩의 일예를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 이차 전지팩의 회로기판에 이차 안전소자가 형성된 것을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 이차 전지 팩의 회로기판의 하나의 회로층에 이차 안전소자 영역이 형성된 것을 나타내는 도면이다.

<도면 부호의 간단한 설명>

10 ... 이차 전지 20 ... 보호회로부

30 ... 이차 안전소자 40 ... 핸드폰 연결단자

50 ... 회로 기판 60 ... 리드

70 ... 도전층 80 ... 상부 도전층

90 ... 하부 도전층 100 ... 보호회로부를 구성하는 소자

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 이차 전지팩은 이차 전지와, 보호회로부와, 이차 안전소자와, 핸드폰 연결단자와, 상기 보호회로부와 이차 전지 및 이차 안전소자를 내장하는 하우징을 포함하고, 상기 보호회로부는 회로기판에 형성되며, 상기 이차 안전소자가 상기 회로기판에 부착되어 상기 이차 전지와 상기 보호회로부와의 사이를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이차 안전소자가 상기 회로기판에 인쇄되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회로기판이 다층의 인쇄회로기판으로 이루어지고, 상기 이차 안전소자가 상기 회로기판의 어느 하나의 층에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이차 안전소자가 정특성 서미스터(positive characteristic thermistor, PTC), 퓨즈(fuse), 및 바이메탈(bimetal) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 이차 전지팩을 이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 이차 전지팩의 내부 회로에 대한 블록도이다.

먼저, 기본적인 이차 전지 팩의 내부 회로의 구성에 대하여 간략하게 설명하기로 한다.

일반적으로 이차 전지팩은 이차 전지(10)와, 상기 이차 전지(10)의 전기적인 성능을 보호하기 위한 보호회로부(20)와, 핸드폰과 연결되어 전력을 공급하는 핸드폰 연결단자(40)와, 상기 보호회로부(20)와, 이차 안전소자(30)와, 이차 전지(10)를 내장하는 하우징(미도시)으로 구성된다.

상기 이차 안전소자(30)는 상기 보호회로부(20)와 상기 이차 전지(10)와의 사이에 연결된다.

도 3은 본 발명에 따른 이차 전지팩의 일예를 나타내는 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 이차 안전소자(30)는 보호회로부(20)가 형성된 회로기판(50)의 하면에 부착한다. 상기 이차 안전소자(30)의 일측은 리드(60)를 이용하여 이차 전지(10)의 일극과 전기적으로 연결되고 다른 측은 상기 회로기판(50)에 형성된 보호회로부(20)와 전기적으로 연결된다.

보호회로부(20)는 리드(60)를 이용하여 상기 이차 전지(10)의 다른 한극과 전기적으로 연결된다.

상기 이차 안전소자(30)와 리드(60) 간의 연결은 납땜, 저항 용접, 초음파 용접 등을 이용할 수 있다.

상기와 같은 구조에 의하여, 이차 안전소자(30)를 회로기판(50)과 이차 전지(10)와의 사이 공간에 위치시킴으로써, 종래 이차 안전소자(30)를 이차 전지(10)의 측면에 부착시키는 경우 보다는 이차 전지팩의 부피를 감소시키는 것이 가능하다. 또는, 이차 안전소자(30)를 회로기판(50) 상에 부착함으로써 얻어지는 부피 만큼 이차 전지(10)의 크기를 늘림으로써 이차 전지(10)의 충전용량을 높이는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 이차 전지 팩의 회로기판에 이차 안전소자가 형성된것을 나타내는 도면이다.

보호회로부(20)가 형성된 회로기판(50)에 이차 안전소자(30)를 도 4의 (a)와 같이 회로기판(50)의 상부에 부착하거나 도 4의 (b)와 같이 회로기판(50)의 하부에 부착하는 것이 가능하다.

또는, 도 4의 (c)와 같이 회로기판(50)에 상기 이차 안전소자(30)를 인쇄하여 형성하는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명에 따른 이차 전지팩의 회로기판 소정의 층에 이차 안전 소자영역이 형성된 것을 나타내는 도면이다.

하나 이상의 회로층과 하나 이상의 절연층으로 이루어진 회로기판(50)에서 소정의 층에 이차 안전소자(30)를 형성한다. 상기 층의 전체가 이차 안전소자(30)로 이루어 지도록 형성하는 것도 가능하며, 상기 층의 일정 영역을 이차 안전소자(30)로 형성하고 나머지 영역은 절연체로 이루어지도록 하는 것도 가능하다.

회로기판(50)이 반드시 다층 구조이어야 하는 것은 아니며, 회로층이 단층인 경우에도 회로층의 일정 영역에 이차 안전소자(30)를 형성하는 것도 가능하다.

도면에는 이차 안전소자(30)의 영역이 하나의 층에 형성되는 것으로 도시하고 있으나, 복수의 층에 이차 안전소자(30)의 영역을 복수로 형성하는 것도 가능하며, 이는 회로구성에 따라 달라진다.

이차 안전소자(30)로 이루어지는 영역의 상부와 하부는 도전체로 이루어지는 상부 도전층(80)과 하부 도전층(90)을 형성한다.

상부 도전층(80)은 보호회로부(20)를 구성하는 소자(100) 중의 어느 하나와 전기적으로 연결하고, 하부 도전층(90)은 리드(60)를 통하여 이차 전지(10)의 일극과 전기적으로 연결하며, 이차 전지(10)의 다른 한극은 리드(60)를 통하여 보호회로부(20)를 구성하는 다른 소자(100) 중의 어느 하나와 전기적으로 연결한다.

상기 상부 도전층(80)과 보호회로부(20)를 구성하는 소자(100)와의 전기적 연결 및하부 도전층(90)과 리드(60)와의 전기적 연결은 회로기판(50)에 기계적 드릴링을 행하고 이에 의해 생긴 홀에 도전성 물질을 채움으로써 연결한다.

상기 이차 안전소자(30)로는 정특성 서미스터(positive characteristic thermistor, PTC), 퓨즈(fuse), 바이메탈(bimetal)을 사용하는 것이 가능하다. 다만, 정특성 서미스터(positive characteristic thermistor, PTC)와 퓨즈(fuse)가 바이메탈(bimetal) 보다는 적은 부피를 차지하고도 과전류 방지의 기능을 수행할 수 있으며, 바이메탈(bimetal)을 회로기판(80) 상에 인쇄하는 것이 곤란하다는 점에서 정특성 서미스터(positive characteristic thermistor, PTC)나 퓨즈를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 이차 안전소자(30)를 상기 회로기판(50) 상에 직접 부착하거나 인쇄한 후 또는 복수의 층으로 이루어지는 회로기판(50) 내 소정의 층에 형성한 후에 상기 회로기판(50)의 전면은 차폐(Shield) 재질로 보호하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이차 전지 팩을 사용하는 경우에는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫 째, 이차 안전소자를 회로기판과 이차 전지와의 사이 공간에 위치시키거나, 회로기판 상에 인쇄하거나, 회로기판의 소정의 층에 형성함으로써 이차 전지팩의 부피를 감소시키거나, 감소된 부피 만큼 이차 전지의 크기를 늘림으로써 이차 전지의 충전용량을 높일 수 있는 효과가 있다.

둘 째, 종래에는 이차 안전소자의 양단에 리드를 연결하기 위한 용접이 필요하였으나, 이차 안전소자를 회로기판에 부착시킨 경우에는 이차전지와의 연결을 위한 측만 용접이 필요하게 되므로, 제조 공정을 단순화하는 것이 가능하다는 효과가 있다.

셋 째, 회로기판의 소정의 층에 이차 안전소자의 영역을 형성하는 경우에는 회로기판의 표면 상에 보다 많은 회로소자 들을 부착하여 이용할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

이차 전지 팩에 있어서,

이차 전지와, 보호회로부와, 이차 안전소자와, 핸드폰 연결단자와, 상기 보호회로부와 이차 전지 및 이차 안전소자를 내장하는 하우징을 포함하고,

상기 보호회로부는 회로기판에 형성되며,

상기 이차 안전소자가 상기 회로기판에 부착되어 상기 이차 전지와 상기 보호회로부와의 사이를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
제 1 항에 있어서,

상기 이차 안전소자가 상기 회로기판에 인쇄되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
제 1 항에 있어서,

상기 회로기판이 다층의 인쇄회로기판으로 이루어지고,

상기 이차 안전소자가 상기 회로기판의 어느 하나의 층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 하나의 항에 있어서,

상기 이차 안전소자가 정특성 서미스터(positive characteristicthermistor, PTC), 퓨즈(fuse) 및 바이메탈(bimetal) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차 전지팩.