KR20170119381A - 레이저용접구조 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저용접구조 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 단단한 재질로 된 버스바(20)와 유연한 재질로 된 플랙시블 기판(13)의 연결편(13')에 형성된 랜드(14) 사이의 전기적 결합을 레이저용접으로 한다. 상기 버스바(20)에는 용접엠보(28)가 적어도 2개 이상 돌출되어 형성되고, 상기 연결편(13')의 랜드(14)가 상기 용접엠보(28)에 밀착된다. 이를 위해 상기 용접엠보(28)의 양측에서 지그(30)를 사용하여 상기 플랙시블 기판(13)을 셀버스바(20)에 밀착시킨다. 이와 같이 하면 상기 용접엠보(28)의 정점에 상기 플랙시블 기판(13)의 연결편(13')에 구비된 랜드(14)가 밀착된다. 이 상태에서 레이저를 밀착부위에 조사하여 레이저용접을 수행한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 유연한 재질로 만들어진 물체의 랜드와 단단한 재질로 만들어진 물체 사이의 결합이 보다 견고하게 되는 이점이 있다.

Description

레이저용접구조 및 그 방법{Structure for laser welding and method for the same}

본 발명은 레이저용접구조 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속과 유연한 재질에 형성된 랜드와의 레이저용접구조 및 그 방법에 관한 것이다.

2개의 물체를 물리적으로 전기적으로 결합하기 위한 구조에는 다양한 것들이 있다. 예를 들면, 리벳을 사용하여 2개의 물체를 물리적 또는 전기적으로 연결할 수 있다.

최근에 레이저용접을 사용하여 금속판 사이를 물리적 전기적으로 결합하고 있다. 예를 들면, 충방전되는 배터리의 셀 리드와 버스바를 레이저 용접을 활용하여 전기적으로 그리고 물리적으로 결합할 수 있다.

일반적으로 용접은 딱딱한 2개의 물체 사이를 결합하도록 되어 있으나, 레이저용접의 경우 플랙시블 플랫 케이블과 같이 유연한 재질에 형성된 랜드와 금속판 사이를 결합하기도 한다.

레이저 용접을 하기 위해서는 서로 결합되는 2개의 물체 사이를 서로 밀착되도록 한 상태로 만들어야 한다. 하지만, 일측은 딱딱하지만 상대물은 유연한 경우에는 레이저 용접이 제대로 이루어지지 않는 경우가 있다. 이는 용접부위가 서로 정확하게 밀착되지 않기 때문이다.

즉, 유연한 재질의 물체에 형성된 랜드와 상대물이 용접된 가장자리에서 크랙이 많이 발생하여 용접품질이 떨어지는 문제점이 있다. 이는 유연한 재질의 물체에서 랜드를 제외한 나머지 부분이 상대물에 완전히 밀착되지 않기 때문에 발생하는 현상이다.

대한민국 공개특허 제10-2000-0031592호

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유연한 재질로 된 물체의 랜드와 딱딱한 재질로 된 물체 사이를 용접부에서 밀착시킨 상태로 레이저용접하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 금속재질로 되고 적어도 2개 이상의 용접엠보가 형성된 제1물체와, 상기 용접엠보가 안착되어 용접되는 랜드가 표면에 형성되고 상기 용접엠보의 양측에 해당되는 금속재질로 된 상기 제1물체의 표면에 지그에 의해 밀착되는 유연한 재질로 만들어진 제2물체를 포함한다.

상기 용접엠보가 형성된 제1물체에는 상기 용접엠보 사이에 제2파일럿공이 형성되고 상기 유연한 재질로 만들어진 제2물체의 랜드를 관통하여서는 상기 제2파일럿공과 내경이 같거나 큰 제1파일럿공이 형성된다.

상기 용접엠보는 평면도로 볼 때 타원형으로 형성된다.

상기 지그는 타원형으로 된 상기 용접엠보의 장축을 기준으로 양측에서 상기 유연한 재질로 만들어진 제2물체를 눌러준다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 금속재질로 된 제1물체와 유연한 재질로 된 제2물체에 형성된 랜드를 레이저용접하는 방법에 있어서, 상기 금속재질로 된 제1물체에 적어도 2개 이상의 용접엠보를 형성하는 단계와, 상기 용접엠보가 유연한 재질로 된 제2물체에 형성된 랜드에 안착되도록 상기 용접엠보의 양측에 압력을 가해 눌러서 상기 용접엠보의 정점에 상기 랜드가 밀착되도록 하는 단계와, 상기 용접엠보의 정점에 상기 랜드가 밀착된 상태에서 밀착된 위치에 레이저를 조사하여 용접을 수행하는 단계를 포함한다.

상기 용접엠보를 상기 유연한 재질로 된 제2물체의 랜드에 밀착시키는 단계에서는 상기 금속재질로 된 제1물체에 형성된 제1파일럿공에 유연한 재질로 된 제2물체의 제2파일럿 내에 위치되도록 한다.

본 발명에 의한 레이저용접구조 및 그 방법에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

먼저, 본 발명에서는 딱딱한 재질로 된 물체에 용접엠보를 적어도 2개 이상 형성하고, 상기 용접엠보에 유연한 재질로 된 물체의 금속으로 된 부분인 랜드를 밀착시켜서 상기 용접엠보에서 레이저용접이 이루어지도록 한다. 따라서, 용접엠보에 유연한 재질로 된 물체의 랜드가 보다 견고하고 정확하게 밀착되어 용접되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 상기 용접엠보 상에 안착된 유연한 재질로 된 물체를 상기 용접엠보의 양단에서 지그로 눌러서 레이저용접을 하므로 용접엠보의 정점에 유연한 재질로 된 물체의 랜드가 보다 확실하게 밀착된 상태에서 레이저가 조사되어 레이저 용접이 이루어지므로 용접되는 두 물체 사이에 결합이 보다 견고하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 레이저용접구조 및 그 방법의 바람직한 실시례가 적용된 배터리모듈용 직렬연결장치를 보인 사시도.
도 2는 본 발명 실시례의 구성을 보이는 확대사시도.
도 3은 본 발명 실시례의 구성을 보이기 위한 2개의 물체의 구성을 보인 분해사시도.
도 4는 본 발명 실시례의 구성을 보이기 위한 부분단면사시도.
도 5는 본 발명 실시례에서 용접엠보에 유연한 재질로 된 물체의 랜드가 밀착되는 것을 보인 설명도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서는 본 발명을 배터리모듈용 직렬연결장치를 구성하는 버스바와 플랙시블 기판에 적용된 것을 참고하여 설명하고 있다. 하지만, 본 발명은 배터리모듈용 직렬연결장치 외에도 다양한 것에 적용될 수 있다.

도면들에 도시된 바에 따르면, 베이스(10)는 절연성 재질로 만들어진다. 상기 베이스(10)는 직렬연결장치의 골격을 형성한다. 상기 베이스(10)에는 별도의 커버(도시되지 않음)가 씌워질 수도 있다. 상기 베이스(10)에는 기판안착부(12)가 중앙을 가로질러 형성되고, 상기 기판안착부(12)에는 플랙시블 기판(13)이 설치된다. 상기 플랙시블 기판(13)은 유연한 재질로 만들어지고, 내부 및/또는 표면에 회로패턴이 형성되어 있다.

상기 플랙시블 기판(13)은 유연한 재질로 만들어지는 물체이고 그 외면 일측, 즉 연결편(13')의 일측 표면에 랜드(14)가 형성된다. 상기 랜드(14)는 플랙시블 기판(13) 외부와의 전기적 연결을 위해 도전성 재질로 만들어진 것으로, 상기 연결편(13')의 표면에 노출되어 형성된다. 상기 랜드(14)가 형성된 영역의 중앙을 관통하여서는 제1파일럿공(14')이 형성되어 있다. 상기 제1파일럿공(14')은 레이저 용접시에 용접위치를 작업자가 확인할 수 있도록 하는 것이다.

상기 베이스(10)의 기판안착부(12)를 기준으로 양측에 버스바안착부(15)가 있다. 물론, 상기 버스바안착부(15)가 기판안착부(12) 일측에만 있을 수도 있다. 상기 버스바안착부(15)의 일측 단부를 따라서는 측벽(16)이 형성되어 상기 버스바안착부(15)의 내측을 베이스(10)의 외부와 구획한다.

상기 버스바안착부(15)에는 버스바안착단(18)이 다수개 구비된다. 상기 버스바안착단(18)과 인접하여서는 간격단(18')이 구비된다. 상기 간격단(18')은 상기 버스바안착단(18)과 유사한 구성을 가지는 것으로, 상기 버스바안착단(18)과 교대로 형성된다. 상기 버스바안착단(18)과 간격단(18')의 사이에는 관통부(19)가 형성되어 있다. 상기 관통부(19)는 상기 베이스(10)를 상하로 관통하여 형성된다. 상기 관통부(19)를 통해서는 배터리셀의 전극(도시되지 않음)이 관통하여 아래에서 설명될 셀버스바(20)와 전기적으로 결합된다.

상기 버스바안착단(18)에는 각각 셀버스바(20)가 배치된다. 상기 셀버스바(20)는 금속재질로 만들어지는 것으로, 다시 말해 단단한 재질로 만들어 진 물체이다. 상기 셀버스바(20)에는 상기 버스바안착단(18)에 안착되어 고정되는 장착부(22)가 있고 상기 장착부(22)의 폭방향 양단에는 결합부(24)가 있다. 상기 결합부(24)는 배터리셀의 전극와의 전기적 결합을 위한 것이다.

상기 장착부(22)의 일측 단부에는 제2파일럿공(26)이 관통되어 형성된다. 상기 제2파일럿공(26)은 상기 플랙시블기판(13)의 제1파일럿공(14')과는 크기가 다르다. 더 좋기로는 상기 제2파일럿공(26)은 상기 제1파일럿공(14')보다 크기가 작다.

상기 제2파일럿공(26)에 인접한 위치에는 용접엠보(28)가 돌출되어 있다. 상기 용접엠보(28)는 적어도 2개 이상이 구비되는 것이 좋다. 상기 용접엠보(28)는 실제로 상기 셀버스바(20)와 플랙시블기판(13)이 서로 전기적으로 결합되는 부분이다.

상기 용접엠보(28)는 본 실시례에서는 평면도로 볼 때 대략 타원형상으로 된다. 즉, 정원으로 돌출되지 않고 타원형상으로 돌출되어 상대적으로 장변의 양측에 해당되는 장착부(22)의 표면중 2개의 위치에, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플랙시블기판(13)의 결합편(13')을 지그(30)로 밀착시키도록 한다. 이와 같이 용접엠보(28)가 평면도로 볼 때 타원형상으로 되어 있게 되면 플랙시블기판(13)과 밀착되는 면적도 상대적으로 커지게 된다. 상기 용접엠보(28)는 상기 제2파일럿공(26)의 주변에 적어도 2개 이상이 돌출되어 형성된다.

상기 용접엠보(28)에 상기 플랙시블기판(13)의 연결편(13')을 밀착시킨 상태에서 상기 셀버스바(20)의 장착부(22)와 플랙시블기판(13)의 연결편(13')을 레이저용접한다. 즉, 레이저를 상기 용접엠버(28)의 정점에 해당되는 부분에 조사하면서 레이저 용접을 수행한다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 레이저용접구조 및 그 방법을 사용하여 단단한 재질의 물체와 유연한 재질로 된 물체의 랜드 사이가 레이저용접되는 것을 설명한다.

본 발명에서는 단단한 재질의 물체인 버스바(20)와 유연한 재질로 된 플랙시블 기판(13)의 결합편(13')에 있는 금속재질의 랜드(14) 사이를 레이저용접한다. 여기서 상기 버스바(20)에는 용접엠보(28)가 적어도 2개 이상 돌출되어 있다.

그리고, 상기 용접엠보(28)의 양측에서 상기 플랙시블 기판(13)의 결합편(13')을 지그(30)로 눌러서 용접엠보(28)의 정점에 상기 플랙시블 기판(13)의 결합편(13')이 밀착되어 있도록 한다. 여기서, 상기 용접엠보(28)의 정점과 이에 밀착된 결합편(13')의 랜드(14) 부분이 실질적으로 레이저용접이 되는 부분이다.

즉, 위에서와 같이 용접엠보(28)의 정점과 이에 밀착된 결합편(13')에 대해 상기 용접엠보(28)의 정점에 해당되는 위치에 레이저를 조사하여 용접을 수행한다. 즉, 상기 지그(30)로 상기 용접엠보(28)의 양측에 해당되는 상기 결합편(13')의 부분을 셀버스바(20)에 밀착시키면서 서로 밀착된 부분에 레이저를 조사하여 용접을 진행하는 것이다. 이와 같이 용접엠보(28)의 정점과 플랙시블 기판(13)의 결합편(13')에 형성된 랜드(14)가 밀착된 상태에서 레이저용접이 되므로 보다 견고한 용접이 이루어지게 된다.

한편, 상기 셀버스바(20) 상에 상기 플랙시블 기판(13)의 연결편(13')이 안착되는데, 상기 제1파일럿공(14')의 중심이 상기 제2파일럿공(26)의 중심에 있도록 하면, 상기 용접엠보(28)에 상기 결합편(13')의 랜드(14) 영역이 정확하게 밀착될 수 있다. 이를 위해서 상기 제1파일럿공(14')의 내경이 상기 제2파일럿공(26)의 내경보다 크게 했다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

예를 들면, 도시된 실시례에서는 셀버스바(20)와 플랙시블 기판(13) 사이의 레이저용접을 개시하고 있다. 하지만, 위에서도 설명한 바와 같이 단단한 재질로 만들어진 물체와 유연한 재질로 만들어진 물체의 랜드를 레이저용접하는 것이라면 어떠한 것에도 본 발명을 적용할 수 있다.

상기 제1파일럿공(14')과 제2파일럿공(26)은 내경이 같을 수도 있다.

참고로, 상기 제1파일럿공(14')과 제2파일럿공(26)을 사용하지 않을 수도 있다. 예를 들면 셀버스바(20)의 장착부(22)에 특정한 위치에 표시를 하고, 상기 표시에 맞춰서 상기 플랙시블 기판(13)의 연결편(13')을 놓으면 레이저용접 위치를 잡을 수 있다. 그리고 상기 연결편(13')의 일측을 기준으로 해서, 그 기준 부분을 상기 셀버스바(20)의 특정 위치에 맞추면 상기 파일럿공(14',26)을 두지 않을 수도 있다. 하지만, 상기 파일럿공(14',26)을 사용하는 것이 셀버스바(20)의 용접엠보(28)와 플랙시블 기판(13)의 연결편(13')의 위치를 맞추기가 가장 편리하다.

10: 베이스 12: 기판안착부
13: 플랙시블 기판 13': 연결편
14: 랜드 14': 제1파일럿공
15: 버스바안착부 16: 측벽
18: 버스바안착단 18': 간격단
19: 관통부 20: 셀버스바
22: 장착부 24: 결합부
26: 제1파일럿공 28: 용접엠보
30: 지그

Claims (6)

1. 금속재질로 되고 적어도 2개 이상의 용접엠보가 형성된 제1물체와,
   상기 용접엠보가 안착되어 용접되는 랜드가 표면에 형성되고 상기 용접엠보의 양측에 해당되는 금속재질로 된 상기 제1물체의 표면에 지그에 의해 밀착되는 유연한 재질로 만들어진 제2물체를 포함하는 레이저용접구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용접엠보가 형성된 제1물체에는 상기 용접엠보 사이에 제2파일럿공이 형성되고 상기 유연한 재질로 만들어진 제2물체의 랜드를 관통하여서는 상기 제2파일럿공과 내경이 같거나 큰 제1파일럿공이 형성되는 레이저용접구조.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 용접엠보는 평면도로 볼 때 타원형으로 형성되는 레이저용접구조.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 지그는 타원형으로 된 상기 용접엠보의 장축을 기준으로 양측에서 상기 유연한 재질로 만들어진 제2물체를 눌러주는 레이저용접구조.
   
5. 금속재질로 된 제1물체와 유연한 재질로 된 제2물체에 형성된 랜드를 레이저용접하는 방법에 있어서,
   상기 금속재질로 된 제1물체에 적어도 2개 이상의 용접엠보를 형성하는 단계와,
   상기 용접엠보가 유연한 재질로 된 제2물체에 형성된 랜드에 안착되도록 상기 용접엠보의 양측에 압력을 가해 눌러서 상기 용접엠보의 정점에 상기 랜드가 밀착되도록 하는 단계와,
   상기 용접엠보의 정점에 상기 랜드가 밀착된 상태에서 밀착된 위치에 레이저를 조사하여 용접을 수행하는 단계를 포함하는 레이저용접방법.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 용접엠보를 상기 유연한 재질로 된 제2물체의 랜드에 밀착시키는 단계에서는 상기 금속재질로 된 제1물체에 형성된 제1파일럿공에 유연한 재질로 된 제2물체의 제2파일럿 내에 위치되도록 하는 레이저용접방법.

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