KR20220167204A - 용접 상태 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 용접 상태 검사 장치는, 분리막을 사이에 두고 적층된 복수개의 전극에서 돌출된 탭과, 상기 탭에 용접된 리드 간 용접 상태를 검사할 수 있다.
상기 용접 상태 검사 장치는, 상기 탭에 접촉하고 상기 탭의 폭 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 탭 프로브; 및 상기 리드에 접촉하고 상기 리드의 폭 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 리드 프로브를 포함할 수 있다.

Description

용접 상태 검사 장치 및 검사 방법{DETECTIGN APPRATUS AND METHOD OF WELDING DEFECT}
본 발명은, 분리막을 사이에 두고 적층된 복수개의 전극에서 돌출된 탭과, 상기 탭에 용접된 리드 간 용접 상태를 검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
한편, 리튬 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이 셀(bi-cell) 또는 풀 셀(full-cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 가벼운 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로 많은 관심을 모으고 있고 또한 그 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 전극 활물질이 각각 도포된 복수개의 전극이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
도 1은 일반적인 전극 조립체의 사시도이다.
전극 조립체(10)에는 복수 개의 전극으로부터 연장된 복수개의 탭(20)이 구비되며, 이러한 복수개의 탭(20)은 각각 리드(30)와 용접 결합된다. 여기서, 복수개의 탭(20)은 복수개의 양극에서 연장된 복수개의 양극 탭과, 복수개의 음극에서 연장된 복수개의 음극 탭을 포함할 수 있다. 그리고, 복수개의 양극 탭에 연결된 리드(30)는 양극 리드이고, 복수개의 음극 탭에 연결된 리드(30)는 음극 리드일 수 있다. 도 1에는 양극 탭과 음극 탭이 서로 반대 방향으로 돌출된 전극 조립체(10)가 도시된다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 양극 탭과 음극 탭이 동일한 방향으로 돌출되는 구성도 가능함은 물론이다.
탭(20) 및 리드(30)를 용접할 때, 탭(20)과 탭(20) 사이, 탭(20)과 리드(30)의 사이의 용접을 약하게 행하는 경우에는 용접 불량이 발생하므로, 이 같은 약용접에 의한 용접 불량 여부를 검사하는 과정이 필요하다.
용접부의 약용접 불량을 검사하기 위한 방법으로, 종래에는 피용접물에 대해 용접부를 중심으로 반대 방향으로 잡아당겨 인장 강도를 측정하는 방식을 사용하였다. 그러나, 이 같은 방식은 인장 강도를 측정하는 과정에서 탭(20)이나 리드(30)가 손상되므로, 오차 발생의 가능성이 크고 전수 조사가 불가능한 한계가 있었다.
따라서, 용접부의 약용접 여부를 검사함에 있어서, 전수 검사가 가능하면서도 검출력이 우수한 검사 장치에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 탭과 리드의 용접 상태를 정밀하고 정확하게 판별할 수 있으며 전수 조사가 가능한 용접 상태 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 용접 상태 검사 장치는, 분리막을 사이에 두고 적층된 복수개의 전극에서 돌출된 탭과, 상기 탭에 용접된 리드 간 용접 상태를 검사할 수 있다.
상기 용접 상태 검사 장치는, 상기 탭에 접촉하고 상기 탭의 폭 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 탭 프로브; 및 상기 리드에 접촉하고 상기 리드의 폭 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 리드 프로브를 포함할 수 있다.
상기 용접 상태 검사 장치는, 상기 한 쌍의 탭 프로브 간 제1저항값, 일 탭 프로브와 일 리드 프로브 간 제2저항값, 타 탭 프로브와 타 리드 프로브 간 제3저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1저항값, 제2저항값 및 제3저항값 중 적어도 하나가 기설정된 임계 저항값을 초과하면, 약용접으로 판단할 수 있다.
상기 용접 상태 검사 장치는, 상기 한 쌍의 탭 프로브 간 제1저항값, 일 탭 프로브와 일 리드 프로브 간 제2저항값, 타 탭 프로브와 타 리드 프로브 간 제3저항값 및 상기 한 쌍의 리드 프로브 간 제4저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 탭 프로브와 상기 리드 프로브는, 상기 탭 및 리드를 사이에 두고 서로 마주보게 위치할 수 있다.
상기 한 쌍의 탭 프로브는 상기 탭의 폭 방향 양측에 접촉하고, 상기 한 쌍의 리드 프로브는 상기 리드의 폭 방향 양측에 접촉할 수 있다.
상기 탭 프로브 및 리드 프로브 각각은, 어느 하나는 전류를 인가하고 다른 하나는 전압을 감지하는 한 쌍의 프로브 부재를 포함할 수 있다. 각 프로브 부재의 단부에는, 상기 탭 또는 리드에 접촉하며 뾰족하게 형성된 팁; 또는 상기 탭 또는 리드를 마주보는 대향면 및 상기 대향면에서 돌출되어 상기 탭 또는 리드에 접촉하는 복수개의 돌기가 구비될 수 있다.
상기 탭 프로브 및 리드 프로브 중 어느 하나는, 상기 한 쌍의 프로브 부재의 단부에 상기 팁이 구비되고, 상기 탭 프로브 및 리드 프로브 중 다른 하나는, 상기 한 쌍의 프로브 부재의 단부에 상기 대향면 및 복수개의 돌기가 구비될 수 있다.
상기 탭 프로브 및 리드 프로브는, 상기 프로브 부재가 돌출되도록 탄성력을 가하는 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 용접 상태 검사 방법은, 분리막을 사이에 두고 적층된 복수개의 전극에서 돌출된 탭과, 상기 탭에 용접된 리드 간 용접 상태를 검사할 수 있다. 상기 용접 상태 검사 방법은, 상기 리드에 한 쌍의 리드 프로브를 접촉시키고, 상기 탭에 한 쌍의 탭 프로브를 접촉시키는 프로브 접촉 단계; 상기 한 쌍의 탭 프로브 간 제1저항값과, 일 탭 프로브와 일 리드 프로브 간 제2저항값과, 타 탭 프로브와 타 리드 프로브 간 제3저항값을 측정하는 저항 측정단계; 및 상기 제1저항값, 제2저항값 및 제3저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하는 판별 단계를 포함할 수 있다.
상기 판별 단계에서, 상기 제1저항값, 제2저항값 및 제3저항값 중 적어도 하나가 기설정된 임계 저항값을 초과하면 약용접으로 판단할 수 있다.
상기 저항 측정 단계는, 상기 한 쌍의 리드 프로브 간 제4저항값을 더 측정하고, 상기 판별 단계는, 상기 제4저항값을 더 고려하여 약용접 여부를 판별할 수 있다.
상기 프로브 접촉 단계에서, 상기 한 쌍의 리드 프로브는 상기 리드의 폭 방향 양측에 접촉되고, 상기 한 쌍의 탭 프로브는 상기 탭의 폭 방향 양측에 접촉될 수 있다.
상기 프로브 접촉 단계에서, 상기 리드 프로브 및 탭 프로브는, 상기 리드 및 탭을 사이에 두고 서로 마주보게 위치할 수 있다.
상기 탭 프로브 및 리드 프로브는, 어느 하나는 전류를 인가하고 다른 하나는 전압을 감지하는 한 쌍의 프로브 부재를 포함할 수 있다. 상기 탭 프로브 및 리드 프로브 중 어느 하나는, 상기 한 쌍의 프로브 부재의 단부에 팁이 구비될 수 있다. 상기 탭 프로브 및 리드 프로브 중 다른 하나는, 상기 한 쌍의 프로브 부재의 단부에, 상기 탭 또는 리드를 마주보는 대향면 및 상기 대향면에서 돌출된 복수개의 돌기가 구비될 수 있다.
상기 프로브 접촉 단계에서, 상기 복수개의 돌기가 상기 탭 또는 리드 중 어느 하나에 접촉한 이후, 상기 팁이 상기 탭 또는 리드 중 다른 하나에 접촉할 수 있다.
상기 리드 및 탭이 서로 마주보는 영역은, 폭방향 중앙에 위치하며 용접 비드가 형성된 센터 영역; 폭방향 양 단에 위치하며 용접 비드가 형성된 사이드 영역; 및 상기 센터 영역과 사이드 영역의 사이에 위치하며 용접 비드가 미형성된 피접촉 영역을 포함할 수 있다. 상기 프로브 접촉 단계에서, 상기 리드 프로브 및 탭 프로브는 상기 피접촉 영역에 접촉할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 저항 측정 방식을 사용하여 용접 상태를 검사하므로, 인장에 의한 파괴 검사 등을 수행할 필요가 없고, 전수 조사가 가능한 이점이 있다.
또한, 한 쌍의 탭 프로브 및 한 쌍의 리드 프로브에 의해 측정되는 복수의 저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하므로, 한 쌍의 프로브 간 단일의 저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하는 종래 방식보다 정밀하고 정확한 측정이 가능한 이점이 있다.
도 1은 일반적인 전극조립체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 상태 검사 장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 상태 검사 장치의 작용을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 상태 검사 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 상태 검사 장치의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탭 프로브의 분해도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 프로브의 분해도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 상태 검사 장치의 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 상태 검사 장치의 작용을 나타낸 모식도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 상태 검사 장치(이하, '검사 장치')는, 전극 조립체(10)의 탭(20)과 리드(30) 사이의 용접 상태를 검사할 수 있다.
탭(20)과 리드(30)가 서로 마주보는 영역(50)의 적어도 일부는 서로 용접될 수 있으며, 용접의 종류는 한정되지 않는다. 예를 들어, 탭(20)과 리드(30)는 초음파 용접, 레이저 용접 또는 전자기 펄스 용접 중 어느 하나의 방식으로 용접될 수 있다.
상기 검사 장치는, 탭(20)에 접촉하는 탭 프로브(110)와, 리드(30)에 접촉하는 리드 프로브(120)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 탭 프로브(110) 및 한 쌍의 리드 프로브(120)는 미세 저항 측정용 프로브일 수 있다.
좀 더 상세히, 탭 프로브(110)는 탭(20) 측에서 상기 영역(50)에 접촉할 수 있고, 리드 프로브(120)는 리드(30) 측에서 상기 영역(50)에 접촉할 수 있다.
탭 프로브(110)는, 탭(20)의 폭 방향으로 서로 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다. 리드 프로브(120)는, 리드(30)의 폭 방향으로 서로 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다. 좀 더 상세히, 한 쌍의 탭 프로브(110)는 탭(20)의 폭 방향 양측에 접촉하고, 한 쌍의 리드 프로브(120)는 리드(30)의 폭 방향 양측에 접촉할 수 있다.
탭 프로브(110)와 리드 프로브(120)는, 탭(20) 및 리드(30)를 사이에 두고 서로 마주보게 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 한 쌍의 탭 프로브(110) 중 일 탭 프로브(110)는, 한 쌍의 리드 프로브(120) 중 일 리드 프로브(120)를 마주볼 수 있다. 마찬가지로, 한 쌍의 탭 프로브(110) 중 타 탭 프로브(110)는, 한 쌍의 리드 프로브(120) 중 타 리드 프로브(120)를 마주볼 수 있다.
따라서, 탭(20) 및 리드(30)는, 한 쌍의 탭 프로브(110) 및 한 쌍의 리드 프로브(120)의 사이에서 구속된 상태로 저항이 측정될 수 있다.
검사 장치에 포함된 제어부(미도시)는, 한 쌍의 탭 프로브(110) 및 한 쌍의 리드 프로브(120) 중 2개의 프로브 간 저항을 측정할 수 있다. 상기 제어부는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
각 프로브(110)(120)는 전압 프로브 부재(112a)(122a) 및 전류 프로브 부재(112b)(122b)를 포함하고, 제어부는 4 선식 저항 측정 방식을 사용할 수 있다. 이러한 4 선식 저항 측정 방식은, 2선식 저항 측정 방식에 비해 접촉 저항의 영향을 거의 받지 않으므로 보다 미세 저항을 정밀하게 측정할 수 있는 이점이 있다. 2 선식 및 4 선식 저항 측정 방식은 주지 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
좀 더 상세히, 제어부는, 한 쌍의 탭 프로브(110) 간 제1저항값과, 일 탭 프로브(110)와 일 리드 프로브(120) 간 제2저항값과, 타 탭 프로브(110)와 타 리드 프로브(110) 간 제3저항값을 측정할 수 있다. 그리고, 상기 제어부는 상기 제1 내지 제3저항값을 기반으로 탭(20)과 리드(30) 사이의 약용접 여부를 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 제1저항값을 기반으로 복수개의 탭(20) 간의 약용접 여부를 판단하는 것도 가능하다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제어부는, 한 쌍의 리드 프로브(120) 간 제4저항값을 더 측정할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 제1내지 제4저항값을 기반으로 탭(20)과 리드(30) 사이의 약용접 여부를 판단할 수 있다.
이하, 각 프로브(110)(120)의 상세한 구성에 대해 설명한다.
각 프로브(110)(120)는, 몸체(111)(121) 및 상기 몸체(111)(121)에서 돌출된 한 쌍의 프로브 부재(112)(122)를 포함할 수 있다.
각 몸체(111)(121)는 탭(20) 또는 리드(30)의 표면과 직교하는 방향으로 연장된 중공통 형상일 수 있다. 다만, 몸체(111)(121)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
몸체(111)(121)는 탭(20)이나 리드(30)에 접근하거나, 탭(20)이나 리드(30)로부터 멀어지도록 이동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 몸체(111)(121)에는 승강 메커니즘이 연결될 수 있다. 따라서, 각 프로브(110)(120)는 탭(20) 또는 리드(30)에 선택적으로 접촉할 수 있다.
각 프로브 부재(112)(122)는 몸체(111)(121)에서 탭(20) 또는 리드(30)를 향해 돌출될 수 있다.
몸체(111)(121)의 내부에는 각 프로브 부재(112)(122)를 돌출 방향으로 가압하는 스프링(117)(127)(도 6 참조)이 구비될 수 있다. 따라서, 프로브 부재(112)(122)는 상기 스프링(117)(127)이 압축되며 탭(20) 또는 리드(30)와 접촉함으로써, 탭(20) 또는 리드(30)가 파손되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에는 도시되어 있지 않으나, 몸체(111)(121)에는 프로브 부재(112)(122)의 노출을 최소화하는 실드(116)(126)(도 6 및 도 7 참조)가 구비될 수 있다. 따라서, 프로브 부재(112)(122)에 의한 저항 측정시에 노이즈가 최소화될 수 있다.
각 몸체(111)(121)에서 돌출된 한 쌍의 프로브 부재(112)(122) 중 어느 하나는 전압을 감지하는 전압 프로브 부재(112a)(122a)이고, 다른 하나는 전류를 인가하는 전류 프로브 부재(112b)(122b)일 수 있다.
이에 따라, 제어부는, 한 쌍의 탭 프로브(110)의 전류 프로브 부재(112a)를 통해 흐르는 전류값과, 한 쌍의 탭 프로브(110)의 전압 프로브 부재(112b) 사이에서 측정된 전압값으로부터, 상기 제1저항값을 결정할 수 있다.
또한, 제어부는, 일 탭 프로브(110)의 전류 프로브 부재(112a) 및 일 리드 프로브(120)의 전류 프로브 부재(122a)를 통해 흐르는 전류값과, 일 탭 프로브(110)의 전압 프로브 부재(112b) 및 일 리드 프로브(120)의 전압 프로브 부재(122b) 사이에서 측정된 전압값으로부터, 상기 제2저항값을 결정할 수 있다.
또한, 제어부는, 타 탭 프로브(110)의 전류 프로브 부재(112a) 및 타 리드 프로브(120)의 전류 프로브 부재(122a)를 통해 흐르는 전류값과, 타 탭 프로브(110)의 전압 프로브 부재(112b) 및 타 리드 프로브(120)의 전압 프로브 부재(122b) 사이에서 측정된 전압값으로부터, 상기 제3저항값을 결정할 수 있다.
따라서, 제어부는 상기 제1 내지 제3저항값을 기반으로 약용접 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 상기 제1저항값, 제2저항값 및 제3저항값 중 적어도 하나가 기설정된 임계 저항값을 초과하면 약용접으로 판단할 수 있다.
추가적으로, 제어부는, 한 쌍의 리드 프로브(120)의 전류 프로브 부재(122a)를 통해 흐르는 전류값과, 한 쌍의 리드 프로브(120)의 전압 프로브 부재(122b) 사이에서 측정된 전압값으로부터, 상기 제4저항값을 결정할 수 있다.
이 경우, 제어부는 상기 제1 내지 제4저항값을 기반으로 약용접 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 상기 제1저항값, 제2저항값, 제3저항값 및 제4저항값 중 적어도 하나가 기설정된 임계 저항값을 초과하면 약용접으로 판단할 수 있다.
한편, 탭 프로브(110) 및 리드 프로브(120)는 용접에 의해 형성된 용접 비드(b)와 비접촉할 수 있다.
좀 더 상세히, 리드(30)와 탭(20)이 서로 마주보는 영역(50)은, 폭방향 중앙에 위치한 센터 영역(51)과, 폭방향 양 단에 위치한 사이드 영역(53)과, 센터 영역(51)과 사이드 영역(53)의 사이에 위치하며 탭 프로브(110) 및 리드 프로브(120)가 접촉하는 피접촉 영역(52)을 포함할 수 있다.
센터 영역(51)에는 용접에 의해 형성된 복수개의 용접 비드(bead)(b)가 그룹을 이루어 형성될 수 있다. 또한, 사이드 영역(53)에도 용접 비드(b)가 형성될 수 있다. 반면, 피접촉 영역(52)에는 용접 비드(b)가 형성되지 않을 수 있다. 즉, 탭 프로브(110) 및 리드 프로브(120)는 용접 비드(b)와 비접촉할 수 있다.
탭 프로브(110) 및 리드 프로브(120)가 피접촉 영역(52)에 접촉함으로써, 용접 비드(b)에 의한 접촉 저항을 줄일 수 있다. 따라서, 좀 더 정밀한 저항의 측정이 가능하다.
또한, 사이드 영역(53)에 의해 상기 영역(50)의 양측 모서리가 들뜨거나 박리되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 용접 상태의 정밀한 측정을 위해서는 사이드 영역(53)을 최소화하는 것이 바람직하다. 따라서, 탭(20)이나 리드(30)의 폭방향에 대해, 센터 영역(51)의 길이는 사이드 영역(53)의 길이보다 길 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 상태 검사 방법의 순서도이다.
본 실시예에 따른 용접 상태 검사 방법(이하, '검사 방법')은, 탭(20)과 리드(30) 간 용접 상태를 검사하는 방법일 수 있다. 즉, 상기 검사 방법은, 앞서 설명한 검사 장치의 제어 방법일 수 있다.
상기 검사 방법은, 프로브 접촉 단계(S10)와, 저항 측정 단계(S20)와, 판별 단계(S30)를 포함할 수 있다.
프로브 접촉 단계(S10)는, 리드(30)에 한 쌍의 리드 프로브(120)를 접촉시키고, 탭(20)에 한 쌍의 탭 프로브(110)를 접촉시키는 단계일 수 있다.
이 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 리드 프로브(120) 및 탭 프로브(110)는 피접촉 영역(52)에 접촉할 수 있다. 리드 프로브(120)와 탭 프로브(110)는 피접촉 영역(52)에 동시에 접촉하거나, 소정의 시간차를 두고 순차적으로 접촉할 수 있다.
저항 측정 단계(S20)는, 한 쌍의 탭 프로브(110) 간 제1저항값과, 일 탭 프로브(110)와 일 리드 프로브(120) 간 제2저항값과, 타 탭 프로브(110)와 타 리드 프로브(120) 간 제3저항값을 측정하는 단계일 수 있다. 저항 측정 단계(S20)는, 한 쌍의 리드 프로브(120) 간 제4저항값을 더 측정할 수도 있다. 이에 대해서는 앞서 설명한 내용을 원용한다.
판별 단계(S30)는 상기 제1 내지 제3저항값을 기반으로 탭(20)과 리드(30) 사이의 약용접 여부를 판별하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 제어부는, 상기 제1 내지 제3저항값 중 적어도 하나가 기설정된 임계 저항값을 초과하면 약용접으로 판단할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3저항값에 대응되는 임계 저항값은 서로 다를 수 있다.
저항 측정 단계(S20)에서 상기 제4저항값을 더 측정하는 경우, 판별 단계(S30)는 상기 제1 내지 제3저항값뿐만 아니라, 제4저항값도 고려하여 탭(20)과 리드(30) 사이의 약용접 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 상기 제1 내지 제4저항값 중 적어도 하나가 기설정된 임계 저항값을 초과하면 약용접으로 판단할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제4저항값에 대응되는 임계 저항값은 서로 다를 수 있다.
상기 임계 저항값은, 표본 집단에 대해 획득한 저항값 데이터를 통계적 방식으로 처리하여 기 설정될 수 있다. 좀 더 상세히, 대량의 표본 집단에 대해 획득한 저항값 데이터들은 정규 분포 곡선을 이루게 되는데, 정규 분포 곡선에서 편차가 큰 개체는 통계적 확률상 불량으로 추정해도 무방하다. 따라서, 정규 분포 곡선을 나타내는 표본 집단의 저항값 데이터는, 대다수가 평균값과 근접한 값을 가지게 되고, 상기 평균값에 비해 편차가 큰 개체는 불량으로 추정할 수 있다. 따라서, 상기 평균값에 표준편차의 n배(n은 자연수)를 더한 값을 임계 저항값으로 설정할 수 있다. 일 예로, 임계 저항값은 상기 평균값에 표준편차의 6배를 더한 값일 수 있다. 정규 분포 곡선에서 평균값 대비 표준편차의 6배 편차를 갖는 개체가 발생할 확률은 0.0000001%이므로, 이러한 임계 저항값보다 큰 저항값은 약용접에 의한 불량으로 추정하더라도 그 신뢰도가 충분히 높을 수 있다.
판별 단계(S30)에서 복수의 저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하므로, 한 쌍의 프로브 간 단일의 저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하는 종래 방식보다 정밀하고 정확한 측정이 가능한 이점이 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 상태 검사 장치의 모식도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탭 프로브의 분해도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 프로브의 분해도이다.
본 실시예의 경우, 각 프로브 부재(112)(122)를 제외하고는 앞서 설명한 일 실시예와 동일하므로, 이하에서 중복되는 내용은 원용하고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 실시예에 따른 각 프로브 부재(112)(122)의 단부에는, 탭(20) 또는 리드(30)에 접촉하는 팁(113)이 구비되거나, 탭(20) 또는 리드(30)를 마주보는 대향면(123) 및 상기 대향면(123)에서 돌출되어 탭(20) 또는 리드(30)에 접촉하는 복수개의 돌기(124)가 구비될 수 있다.
좀 더 상세히, 탭 프로브(110) 및 리드 프로브(120) 중 어느 하나의 프로브 부재의 단부에는, 상기 팁(113)이 구비되고, 다른 하나의 프로브 부재의 단부에는, 상기 대향면(123) 및 복수개의 돌기(124)가 구비될 수 있다.
이와 관련하여, 본 실시예에 따른 검사장치에 의한 검사 방법은, 프로브 접촉 단계(S10)(도 4 참조)에서 복수개의 돌기(124)가 탭(20) 또는 리드(30) 중 어느 하나에 접촉한 이후에, 팁(113)이 탭(20) 또는 리드(30) 중 다른 하나에 접촉할 수 있다.
즉, 대향면(123) 및 복수개의 돌기(124)가 탭(20) 및 리드(30)를 넓은 면적으로 지지한 상태에서 팁(113)이 접촉 동작할 수 있다. 이로써, 팁(113)의 접촉 동작에 의해 탭(20) 또는 리드(30)가 변형될 우려를 최소화할 수 있다.
또한, 탭(20) 및 리드(30)를 사이에 두고 서로 마주보는 탭 프로브(110)와 리드 프로브(120)의 정렬이 정확하게 일치하지 않더라도, 탭 프로브(110) 및 리드 프로브(120)의 접촉 동작에 의해 탭(20) 및 리드(30)가 변형되는 것을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 탭 프로브(110)의 프로브 부재(112) 단부에 팁(113)이 구비되고, 리드 프로브(120)의 프로브 부재(122) 단부에 대향면(123) 및 돌기(124)가 구비된 경우를 예로 설명한다. 다만 당업자는 반대의 경우도 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
각 탭 프로브(110)에 구비된 한 쌍의 프로브 부재(112)의 단부에는, 탭(20)에 접촉하는 팁(113)이 구비될 수 있다. 팁(113)은 몸체(111), 좀 더 상세히는 실드(116)의 외측으로 돌출될 수 있다.
팁(113)은 말단으로 갈수록 단면적이 좁아지게 형성될 수 있다. 즉, 팁(113)은 뾰족하게 형성될 수 있다. 따라서, 탭(20)의 표면상에 산화막이 존재하는 경우, 팁(113)은 상기 산화막을 파고들 수 있다. 이로써 상기 산화막에 의해 저항값이 정확하게 측정되지 않을 우려를 해소할 수 있다.
각 리드 프로브(120)에 구비된 한 쌍의 프로브 부재(122)의 단부에는, 리드(30)를 마주보는 대향면(123)과, 상기 대향면(123)에서 돌출되어 리드(30)에 접촉하는 복수개의 돌기(124)가 구비될 수 있다.
대향면(123)은 프로브 부재에서 반경 외측 방향으로 확장된 판형일 수 있다. 대향면(123)은 몸체(121), 좀 더 상세히는 실드(126)의 외부에 위치할 수 있다.
돌기(124)는 말단으로 갈수록 단면적이 좁아지게 형성될 수 있다. 즉, 돌기(124)은 뾰족하게 형성될 수 있다. 따라서, 리드(30)의 표면상에 산화막이 존재하는 경우, 돌기(124)은 상기 산화막을 파고들 수 있다. 이로써 상기 산화막에 의해 저항값이 정확하게 측정되지 않을 우려를 해소할 수 있다.
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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.
20: 탭 30: 리드
51: 센터 영역 52: 피접촉 영역
53: 사이드 영역 110: 탭 프로브
111: (탭 프로브의) 몸체 112: (탭 프로브의) 프로브 부재
113: 팁
116: (탭 프로브의) 실드 117: (탭 프로브의) 스프링
120; 리드 프로브
121; (리드 프로브의) 몸체 122: (리드 프로브의) 프로브 부재
123: 대향면 124: 돌기
126: (리드 프로브의) 실드 127: (리드 프로브의) 스프링

Claims (17)

  1. 분리막을 사이에 두고 적층된 복수개의 전극에서 돌출된 탭과, 상기 탭에 용접된 리드 간 용접 상태를 검사하는 장치로서,
    상기 탭에 접촉하고 상기 탭의 폭 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 탭 프로브; 및
    상기 리드에 접촉하고 상기 리드의 폭 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 리드 프로브를 포함하는 용접 상태 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 탭 프로브 간 제1저항값, 일 탭 프로브와 일 리드 프로브 간 제2저항값, 타 탭 프로브와 타 리드 프로브 간 제3저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하는 제어부를 더 포함하는 용접 상태 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1저항값, 제2저항값 및 제3저항값 중 적어도 하나가 기설정된 임계 저항값을 초과하면, 약용접으로 판단하는 용접 상태 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 탭 프로브 간 제1저항값, 일 탭 프로브와 일 리드 프로브 간 제2저항값, 타 탭 프로브와 타 리드 프로브 간 제3저항값 및 상기 한 쌍의 리드 프로브 간 제4저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하는 제어부를 더 포함하는 용접 상태 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탭 프로브와 상기 리드 프로브는, 상기 탭 및 리드를 사이에 두고 서로 마주보게 위치한 용접 상태 검사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 탭 프로브는 상기 탭의 폭 방향 양측에 접촉하고,
    상기 한 쌍의 리드 프로브는 상기 리드의 폭 방향 양측에 접촉하는 용접 상태 검사 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 탭 프로브 및 리드 프로브 각각은,
    어느 하나는 전류를 인가하고 다른 하나는 전압을 감지하는 한 쌍의 프로브 부재를 포함하고,
    각 프로브 부재의 단부에는,
    상기 탭 또는 리드에 접촉하며 뾰족하게 형성된 팁; 또는
    상기 탭 또는 리드를 마주보는 대향면 및 상기 대향면에서 돌출되어 상기 탭 또는 리드에 접촉하는 복수개의 돌기가 구비된 용접 상태 검사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탭 프로브 및 리드 프로브 중 어느 하나는, 상기 한 쌍의 프로브 부재의 단부에 상기 팁이 구비되고,
    상기 탭 프로브 및 리드 프로브 중 다른 하나는, 상기 한 쌍의 프로브 부재의 단부에 상기 대향면 및 복수개의 돌기가 구비된 용접 상태 검사 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 탭 프로브 및 리드 프로브는,
    상기 프로브 부재가 돌출되도록 탄성력을 가하는 스프링을 더 포함하는 용접 상태 검사 장치.
  10. 분리막을 사이에 두고 적층된 복수개의 전극에서 돌출된 탭과, 상기 탭에 용접된 리드 간 용접 상태를 검사하는 방법으로서,
    상기 리드에 한 쌍의 리드 프로브를 접촉시키고, 상기 탭에 한 쌍의 탭 프로브를 접촉시키는 프로브 접촉 단계;
    상기 한 쌍의 탭 프로브 간 제1저항값과, 일 탭 프로브와 일 리드 프로브 간 제2저항값과, 타 탭 프로브와 타 리드 프로브 간 제3저항값을 측정하는 저항 측정단계; 및
    상기 제1저항값, 제2저항값 및 제3저항값을 기반으로 약용접 여부를 판별하는 판별 단계를 포함하는 용접 상태 검사 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 판별 단계에서,
    상기 제1저항값, 제2저항값 및 제3저항값 중 적어도 하나가 기설정된 임계 저항값을 초과하면 약용접으로 판단하는 용접 상태 검사 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 저항 측정 단계는, 상기 한 쌍의 리드 프로브 간 제4저항값을 더 측정하고,
    상기 판별 단계는, 상기 제4저항값을 더 고려하여 약용접 여부를 판별하는 용접 상태 검사 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로브 접촉 단계에서,
    상기 한 쌍의 리드 프로브는 상기 리드의 폭 방향 양측에 접촉되고, 상기 한 쌍의 탭 프로브는 상기 탭의 폭 방향 양측에 접촉되는 용접 상태 검사 방법
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로브 접촉 단계에서,
    상기 리드 프로브 및 탭 프로브는, 상기 리드 및 탭을 사이에 두고 서로 마주보게 위치하는 용접 상태 검사 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 탭 프로브 및 리드 프로브는,
    어느 하나는 전류를 인가하고 다른 하나는 전압을 감지하는 한 쌍의 프로브 부재를 포함하고,
    상기 탭 프로브 및 리드 프로브 중 어느 하나는, 상기 한 쌍의 프로브 부재의 단부에 팁이 구비되며,
    상기 탭 프로브 및 리드 프로브 중 다른 하나는, 상기 한 쌍의 프로브 부재의 단부에, 상기 탭 또는 리드를 마주보는 대향면 및 상기 대향면에서 돌출된 복수개의 돌기가 구비된 용접 상태 검사 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로브 접촉 단계에서,
    상기 복수개의 돌기가 상기 탭 또는 리드 중 어느 하나에 접촉한 이후, 상기 팁이 상기 탭 또는 리드 중 다른 하나에 접촉하는 용접 상태 검사 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 리드 및 탭이 서로 마주보는 영역은,
    폭방향 중앙에 위치하며 용접 비드가 형성된 센터 영역;
    폭방향 양 단에 위치하며 용접 비드가 형성된 사이드 영역; 및
    상기 센터 영역과 사이드 영역의 사이에 위치하며 용접 비드가 미형성된 피접촉 영역을 포함하고,
    상기 프로브 접촉 단계에서,
    상기 리드 프로브 및 탭 프로브는 상기 피접촉 영역에 접촉하는 용접 상태 검사 방법.
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