KR20060012810A - 휴대단말기용 내장 배터리팩의 피시엠 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신기기와 휴대단말기 등에 주로 사용되는 배터리팩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 배터리팩의 제조과정에서 PCM기판만을 몰딩하고 몰딩된 PCM기판과 2차 전지는 접합수단에 의해 기계적으로 상호 연결하여 2차 전지가 고온에 노출되지 않도록 한 것이다.

이를 위해, 단자가 고정되는 부위에 통공(6)이 형성되고, 각종 소자(4)가 고정된 기판(5)과, 상기 기판의 통공에 위치되게 기판과 용접 고정된 단자(7)와, 상기 기판에 형성된 통공 및 단자의 상면이 외부로 노출되고 나머지는 완전히 감싸는 몰딩부재(9)와, 상기 몰딩부재의 외부로 노출된 각 단자와 상호 대응되는 단자(7)가 구비되어 기판의 통공을 통해 접합수단에 의해 전기적으로 연결된 공지의 2차 전지(10)와, 상기 2차 전지의 외주면을 감싸는 절연지(14)로 구성된 것이다.

Description

휴대단말기용 내장 배터리팩 및 그 제조방법{Internal Battery Pack for a Cellular Phone and the Method of Manufacturing Thereof}

도 1은 하단 슬라이드 삽입식 내장 배터리팩이 사용되는 휴대단말기의 사시도

도 2는 백커버 착탈식 내장 배터리팩이 사용되는 휴대단말기의 사시도

도 3은 본 발명의 기판과 단자를 분리하여 나타낸 사시도

도 4는 도 3의 조립상태 사시도

도 5는 도 4의 배면 사시도

도 6은 단자가 고정된 기판을 사출 또는 고무 몰딩한 상태의 사시도

도 7은 도 6의 종단면도

도 8은 본 발명에 적용되는 2차 전지와 절연지를 분리하여 나타낸 사시도

도 9는 본 발명의 배터리 팩의 사시도

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 기판조립체와 2차 전지의 고정과정을 설명하기 위한 종단면도

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 사시도

도 12는 도 11의 일부 종단면도

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도

도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명

5 : 기판 6 : 통공

7, 11 : 단자 7a, 7b : 외향 절곡부

7c : 절개부 7d : 돌출부

7e : 플랜지 8 : PCM기판

9 : 몰딩부재 10 : 2차 전지

13 : 기판 조립체 14 : 절연지

본 발명은 이동 통신기기와 휴대단말기 등에 주로 사용되는 배터리팩에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 배터리팩의 구조를 개선하여 배터리팩을 외부에서 기기에 착탈하지 않고 기기의 내부에 내장할 수 있도록 하는 휴대단말기용 내장배터리팩 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 내장 배터리팩(일명 "이너 팩(inner pack)은 디지털카메라, 디지털카메라 처럼 리튬 이온전지를 몸통에 직접 넣는 것으로 외부 충격에 대한 내성이 강해지는 장점을 갖는다.

이에 따라, 내장 배터리팩으로 2차 전지를 만들면 보호회로 종류가 적어져 보호회로의 수율이 크게 개선되는 것은 물론 충돌 등 외부 충격 위험에 대한 노출이 적어지게 되므로 선진국에서는 그 사용량이 점차 증대되고 있는 추세이다.

그러나 현재 국내에 널리 알려진 휴대단말기의 경우에는 배터리팩(3)을 도 1에 나타낸 바와 같이 본체(1)의 저면에 형성된 공간부(2)를 통해 탈, 부착하거나, 도 2에 나타낸 바와 같이 본체(1)의 배면에 탈, 부착하는 구조로 되어 있어 휴대 단말기의 기종마다 각기 다른 배터리팩(3)을 사용하여야만 되었다.

이에 따라, 휴대 단말기를 새로운 기종으로 교체하는 경우에도 배터리팩의 사양이 달라 사용하고 있는 배터리팩을 사용하지 못하므로 반드시 새로운 배터리팩을 구입하여야 되는 폐단이 있었다.

한편, 사용하고 있던 배터리팩을 사용하지 못하므로 인해 이를 폐기 처분하여야만 되었으므로 자원의 낭비를 물론 폐기에 따른 폐기물이 다량 발생되는 문제점도 발생되었다.

또한, 배터리팩을 제조하는 업체의 경우 배터리팩의 개발에 막대한 설비 및 경비가 소요되므로 생산원가의 상승을 초래하였음은 물론 휴대단말기를 개발하는데 소요되는 기간 또한 그 만큼 길어지게 되었다.

상기한 문제점들을 감안하여 선진국에서는 배터리팩을 본체의 내부에 내장하는 휴대단말기 및 배터리팩을 개발하여 사용하고 있다.

그러나 종래의 배터리팩은 PCM(Protection Circuit Module)기판은 물론이고 2차 전지(배터리:cell)도 함께 금형 내에 인써트(insert)하여 사출 성형하기 때문에 다음과 같은 여러 가지 문제점이 발생되었다.

첫째, 배터리팩 전체를 사출 성형하는 과정에서 2차 전지가 고온에 노출되어 파손되는 현상을 방지하기 위하여 반드시 저온 저압용 수지를 사용하여야 되었으므로 배터리팩의 강도가 떨어지게 되었음은 물론 사출품 내부에 미성형 부분이 발생되었다.

둘째, 저온 저압용 수지가 고가이어서 배터리팩의 생산원가가 상승되는 결과를 초래하게 되었다.

셋째, 배터리팩을 사출 성형하므로 인해 반드시 고가의 전용 사출기를 필요로 하며, 배터리팩의 사출 과정에서 2차 전지가 고온 고압에 노출되므로 인해 2차 전지의 수명단축은 물론이고 심한 경우 폭발의 위험성을 높이는 요인이 되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 배터리팩의 제조과정에서 PCM기판만을 몰딩하고 몰딩된 PCM기판과 2차 전지는 기계적으로 상호 연결하여 2차 전지가 고온에 노출되지 않도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 공지된 기판을 얻는 단계와, 상기 기판에 내장형 단자 및 소자를 접합수단에 의해 접합하여 PCM기판을 얻는 단계와, 상기 내장형 단자의 양면이 외부로 노출되도록 통공이 형성되게 몰딩하여 기판조립체를 얻는 단계와, 상기 기판조립체의 외부로 노출된 단자에 2차 전지의 단자를 접속하고 통공을 통해 접합수단에 의해 2차 전지와 단자를 전기적으로 연결하는 단계와, 상기 2차 전지의 외주면을 절연지로 테이핑하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 단자가 고정되는 부위에 통공이 형성되고, 각종 소자가 고정된 기판과, 상기 기판의 통공에 위치되게 기판과 용접 고정된 단자와, 상기 기판에 형성된 통공 및 단자의 상면이 외부로 노출되고 나머지는 완전히 감싸는 몰딩부재와, 상기 몰딩부재의 외부로 노출된 각 단자와 상호 대응되는 단자가 구비되어 기판의 통공을 통해 접합수단에 의해 전기적으로 연결된 공지의 2차 전지와, 상기 2차 전지의 외주면을 감싸는 절연지로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩이 제공된다.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 3 내지 도 10을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 기판과 단자를 분리하여 나타낸 사시도이고 도 8은 본 발명에 적용되는 2차 전지와 절연지를 분리하여 나타낸 사시도이며 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 기판조립체와 2차 전지의 고정과정을 설명하기 위한 종단면도로서, 본 발명은 각종 소자(4)가 고정된 공지의 기판(5)에서 단자가 고정되는 부위에 통공(6)이 형성되어 있고 상기 통공(6)에는 단자(7)가 용접 고정되어 PCM기판(8)을 구성하도록 되어 있다.

본 발명의 일 실시예로 도시한 도 2 내지 도 10에서는 기판(5)에 통공(6)을 각각 형성하고 상기 통공의 일측에 위치되게 기판(5)에 고정되는 단자(7)는 일측의 다리는 길고 다른 일측의 다리는 짧은 "ㄷ"형상으로 형성함과 동시에 다리가 긴 쪽에 외향 절곡부(7a)를 형성하여 상기 외향 절곡부(7a)가 기판(5)에 용접 고정되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 단자(7)의 외향 절곡부를 일체형으로 형성하여도 되지만, 도 3과 같이 중심부에 절개부(7c)를 형성하는 것이 보다 바람직하다.

이는, 단자(7)를 기판(5)에 납땜, 스폿, 레이저, 초음파 중 어느 하나를 이용하여 용접 고정하는 과정에서 기판에 가해지는 열충격을 최소화하고, 용접시 단자(7)의 전류 임피던스를 조절하는 역할을 할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 단자(7)의 짧은 다리의 끝단에 외향 절곡부(7b)를 형성하는 것이 보다 바람직하다.

이는, PCM기판(8)을 몰딩부재(9)가 완전히 감싸도록 사출성형 또는 고무 몰딩한 상태에서 외향 절곡부(7b)가 몰딩부재(9) 내에 함몰되도록 하여 단자(7)의 기계적 강도를 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고 도 12는 도 11의 일부 종단면도로서, 기판(5)에 통공(6)을 단일 형상의 장공으로 형성함과 동시에 통공의 양측에 위치하는 기판(5)에는 절취홈(5a)을 형성하고 단자(7)는 상기 절취홈에 끼워지는 돌출부(7d)를 갖는 "ㄷ"형상으로 이루어져 있다.

이와 같은 다른 실시예의 경우에는 단자(7)를 기판(5)에 납땜 용접에 의해서만 고정 가능하지만, 통공(6)이 단일 형상의 장공으로 이루어져 있어 2차 전지(10) 의 단자(11)와 스폿, 초음파 등을 이용하여 용접 고정하는 과정에서 통공(6)으로부터 노즐(12)을 빼내지 않고 2개의 단자를 용접 고정할 수 있게 되므로 용접작업성을 도모할 수 있는 잇점을 갖는다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도로서, 기판(5)에 통공(6)을 각각 형성하고 상기 통공에 끼워져 고정되는 단자(7)는 플랜지(7e)를 갖는 캡 형상으로 이루어져 있다.

이 경우는 플랜지(7e)를 이용하여 기판(5)에 용접 고정하므로 단자의 기계적 특성을 최대한 증대시킬 수 있는 잇점이 있다.

상기 PCM기판(8)은 금형 내에 인써트되어 몰딩부재(9)로 감싸여져 기판(5)에 형성된 통공(6) 및 단자(7)의 상면만이 외부로 노출되어 있는데, 상기 PCM기판(8)은 사출성형 또는 고무 몰딩에 의해 감싸여지게 된다.

이와 같이 기판 조립체(13)가 몰딩부재(9)에 의해 감싸여지고 나면 상기 기판 조립체(13)의 외부로 노출된 단자(7)와 공지의 2차 전지(10)의 단자(11)는 접합수단에 의해 도 10a 및 도 10b와 같이 전기적으로 상호 연결됨과 동시에 2차 전지(10)의 외주면은 절연지(14)에 의해 감싸여져 보호되도록 구성되어 있다.

상기 접합수단으로는 스폿용접, 레이저용접, 초음파용접 중 어느 하나를 적용 가능하게 됨은 이해 가능한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각종 소자(4)가 용접 고정된 기판(5)의 통공(6)에 2개의 단자(7)를 각각 용접 고정하여 PCM기판(8)을 조립하는데, 상기 단자(7)가 일 실시예로 나타낸 도 3 내지 도 10과 같은 경우에는 다리가 긴 쪽의 끝단에 형성된 외향 절곡부(7a)를 통공(6)의 일측에 위치시킨 다음 납땜, 스폿, 레이저, 초음파 중 어느 하나의 용접에 의해 고정하게 된다.

이 경우에는 단자(7)의 중심부에 절개부(7c)가 형성되어 있어 용접 과정에서 발생되는 열이 기판(5)에 전달되는 양을 최소화하여 기판의 열충격을 최소화하게 됨은 물론 단자(7)의 변형 또한 최소화하게 되므로 정밀도를 유지할 수 있게 된다.

또한, 다른 실시예로 도시한 도 11과 같은 경우에는 단자(7)의 양측에 형성된 돌출부(7d)를 기판(5)에 형성된 절취홈(5a)에 끼운 다음 납땜 용접을 실시하면 도 12에 나타낸 바와 같이 기판(5)과 단자(7)의 접속면으로 납이 흘러 들어가 융착되므로 조립 강도를 증대시킬 수 있게 된다.

한편, 또 다른 실시예로 도시한 도 13과 같은 경우에는 기판(5)에 형성된 통공(6)으로 단자(7)를 끼워 넣기만 하면 단자(7)에 형성된 플랜지(7e)가 기판(5)과 긴밀히 접속되므로 납땜, 스폿, 레이저, 초음파 중 어느 하나에 의해 단자(7)를 기판(5)에 용접 고정할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 작업에 의해 PCM기판(8)을 제작하고 나면 상기 PCM기판(8)을 금형(도시는 생략함) 내에 인써트시킨 다음 성형하여 몰딩부재(9)로 PCM기판(8)을 감싸 도 6과 같은 기판 조립체(13)를 제작하게 되는데, 상기 PCM기판(8)을 합성수지로 사출성형하거나, 고무몰딩하여 감싸게 된다.

이와 같이 몰딩부재(9)에 의해 PCM기판(8)을 감싸고 나면 기판(5)의 통공(6) 및 단자(7)의 상면만이 외부로 노출된다.

상기한 작업으로 기판 조립체(13)가 제작되고 나면 상기 기판 조립체(13)와 공지된 2차 전지(10)를 전기적으로 연결하는 용접작업을 실시하여야 되는데, 2차 전지(10)의 단자(11)가 상부를 향하고 기판 조립체(13)의 외부로 노출된 단자(7)를 하부를 향하도록 이들을 상호 접속하면 각 단자가 밀착되므로 도 10a와 같이 통공(6)을 통해 레이저를 주사하여 용접 고정하거나, 도 10b와 같이 통공(6)의 내부로 노즐(12)의 집어넣어 스폿 또는 초음파 용접하여 이들을 전기적으로 연결하게 된다.

그러나 기판(5)에 형성된 통공(6)이 다른 실시예로 도시한 도 11과 같이 단일형태의 장공인 경우에는 통공(6)으로부터 노즐(12)을 빼내지 않고 수평 이동시키면서 용접 작업을 실시할 수 있게 되므로 용접 작업성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 작업으로 기판 조립체(13)와 2차 전지(10)를 전기적으로 연결하고 나면 2차 전지(10)의 외주면을 절연지(14)로 완전히 감싸주므로써, 배터리팩의 제조작업이 완료되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 배터리팩의 제조과정에서 2차 전지를 금형 내에 인써트시키지 않고도 기판 조립체와 전기적으로 연결시킬 수 있게 되므로 2차 전지의 성능 저하를 미연에 방지하게 됨은 물론 폭발 위험성을 미연에 방지하게 된다.

둘째, 고가의 저온 저압용 수지 및 전용 사출기가 필요없게 되므로 배터리팩의 생산원가를 대폭 줄일 수 있게 된다.

셋째, 배터리팩의 공용화를 실현할 수 있게 되므로 자원의 낭비를 줄일 수 있게 된다.

Claims (17)

1. 공지된 기판을 얻는 단계와, 상기 기판에 내장형 단자 및 소자를 접합수단에 의해 접합하여 PCM기판을 얻는 단계와, 상기 내장형 단자의 양면이 외부로 노출되도록 통공이 형성되게 몰딩하여 기판조립체를 얻는 단계와, 상기 기판조립체의 외부로 노출된 단자에 2차 전지의 단자를 접속하고 통공을 통해 접합수단에 의해 2차 전지와 단자를 전기적으로 연결하는 단계와, 상기 2차 전지의 외주면을 절연지로 테이핑하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 PCM기판을 금형 내에 인써트하여 사출 성형하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 PCM기판을 금형 내에 인써트하여 고무 몰딩하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 내장형 단자를 기판에 납땜 용접하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 내장형 단자를 기판에 레이저 용접하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 내장형 단자를 기판에 초음파 용접하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 2차 전지와 단자를 전기적으로 연결하는 접합수단이 스폿용접인 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 2차 전지와 단자를 전기적으로 연결하는 접합수단이 레이저용접인 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 2차 전지와 단자를 전기적으로 연결하는 접합수단이 초음파용접인 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩의 제조방법.
10. 단자가 고정되는 부위에 통공이 형성되고, 각종 소자가 고정된 기판과, 상기 기판의 통공에 위치되게 기판과 용접 고정된 단자와, 상기 기판에 형성된 통공 및 단자의 상면이 외부로 노출되고 나머지는 완전히 감싸는 몰딩부재와, 상기 몰딩부재의 외부로 노출된 각 단자와 상호 대응되는 단자가 구비되어 기판의 통공을 통해 접합수단에 의해 전기적으로 연결된 공지의 2차 전지와, 상기 2차 전지의 외주면을 감싸는 절연지로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 기판에 통공을 각각 형성하고 상기 통공의 일측에 위치되게 기판에 고정되는 단자는 일측의 다리는 길고 다른 일측의 다리는 짧은 "ㄷ"형상으로 형성함과 동시에 다리가 긴 쪽에 외향 절곡부를 형성하여 상기 외향 절곡부가 기판에 용접 고정된 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 단자의 다리가 긴 쪽의 중심부에 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 단자의 짧은 다리의 끝단에 외향 절곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩.
14. 제 10 항에 있어서,

    상기 기판에 통공을 각각 형성하고 상기 통공에 끼워져 고정되는 단자는 플랜지를 갖는 캡 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩.
15. 제 10 항에 있어서,

    상기 통공을 단일 형상의 장공으로 형성함과 동시에 통공의 양측에 위치하는 기판에는 절취홈을 형성하고 단자는 상기 절취홈에 끼워지는 돌출부를 갖는 "ㄷ"형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩.
16. 제 10 항에 있어서,

    상기 단자가 기판에 납땜, 스폿, 레이저, 초음파 중 어느 하나에 의해 용접 고정된 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩.
17. 제 10 항에 있어서,

    상기 단자와 2차 전지의 단자가 스폿, 레이저, 초음파 중 어느 하나에 의해 용접 고정된 것을 특징으로 하는 휴대단말기용 내장 배터리팩.

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