KR20240072830A - 납땜 불량 발생을 방지할 수 있는 구조를 가진 fpcb 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 납땜 불량 발생을 방지할 수 있는 구조를 가진 FPCB 어셈블리에 관한 것으로, 구체적으로 전기회로가 인쇄된 평판 형상의 FPCB 본체부, 상기 FPCB 본체부의 일면에 전기적으로 연결되도록 밀착되는 커넥터, 상기 FPCB 본체부의 타면에 도포되는 접착부재 및 상기 접착부재에 의해 상기 FPCB 본체부에 고정되는 보강부재를 포함하되, 상기 FPCB 본체부에는 일부 면적 절개된 벤팅홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 납땜 불량 발생을 방지할 수 있는 구조를 가진 FPCB 어셈블리에 관한 것이다.

Description

납땜 불량 발생을 방지할 수 있는 구조를 가진 FPCB 어셈블리{FPCB Assembly With A Structure That Can Prevent Soldering Defects}

본 발명은 납땜 불량 발생을 방지할 수 있는 구조를 가진 FPCB 어셈블리에 관한 것으로, 구체적으로 FPCB를 형성하는 구성 사이에 유입된 공기가 제조과정에서 가해지는 열에 의해 팽창하여 평탄도 저하 등으로 납땜 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 납땜 불량 발생을 방지할 수 있는 구조를 가진 FPCB 어셈블리에 관한 것이다.

최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다.

현대사회에서 필수불가결하게 사용되고 있는 각종 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있는 이차전지는 모바일 기기의 사용량 증가 및 복잡화, 전기 자동차 등의 개발로 인해 요구되는 용량이 증가되고 있다. 사용자의 수요를 충족시키기 위해 소형 기기에는 다수의 전지 셀을 배치하고 있으나, 자동차 등에는 다수개의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 전지 모듈 또는 이러한 전지 모듈을 다수 구비한 전지 팩이 사용된다.

한편, 전지 모듈에는 FPCB가 연결되어 전기적으로 연결될 수 있는데, 이러한 FPCB는 강성을 보강하기 위해 보강부재가 추가적으로 부착 및 고정될 수 있다.

보강부재를 부착 및 고정하기 위해 접착부재를 도포 또는 부착하는데, 이 때, 접착부재를 도포 또는 부착 후 가압하는 과정에서 구성 사이에 유입된 공기가 평탄도를 저하시켜 납땜 불량이 발생할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 FPCB를 나타낸 단면도이다. 도 1에서와 같이 종래기술에 따른 FPCB는 FPCB 본체(10), 보강부재(20), 커넥터(30), 인쇄 패턴(40) 및 단자부(50)를 포함하여 이루어진다.

종래기술에 따른 FPCB는 FPCB 본체(10)와 보강부재(20)를 부착 및 고정하기 위해 양면 접착 테이프를 부착하고 가압하여 고정하고 있다.

하지만, 양면 접착 테이프를 이용하여 부착하는 과정에서 FPCB 본체(10)와 양면 접착 테이프 사이에 공기층이 형성될 수 있고, 이러한 공기층은 리플로우 솔더링(Relof Soldering) 공정에서 발생하는 열에 의해 공기층이 팽창하여 실장면의 평탄도가 저해되어 들뜸 및 납땜 불량이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제2018-0084462호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 FPCB 어셈블리의 구성 사이에 형성될 수 있는 공기층을 제거할 수 있어 납땜 불량 발생을 방지할 수 있는 구조를 가진 FPCB 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리는 전기회로가 인쇄된 평판 형상의 FPCB 본체부(100), 상기 FPCB 본체부(100)의 일면에 전기적으로 연결되도록 밀착되는 커넥터(200), 상기 FPCB 본체부(100)의 타면에 도포되는 접착부재(300) 및 상기 접착부재(300)에 의해 상기 FPCB 본체부(100)에 고정되는 보강부재(400)를 포함하되, 상기 FPCB 본체부(100)에는 일부 면적 절개된 벤팅홀(110)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리에서, 상기 접착부재(300)는 일부 면적 접착소재가 절개된 절개부(310)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리에서, 상기 벤팅홀(110)은 상기 커넥터(200)의 수직연장선상 영역과 겹치지 않도록 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리에서, 상기 벤팅홀(110)은 상기 절개부(310)의 수직연장선상 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리에서, 상기 절개부(310)의 일부분은 상기 커넥터(200)의 수직연장선상 영역과 겹치지 않도록 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리에서, 상기 접착부재(300)는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 경화제, 경화촉진제, 난연재 및 무기입자로 이루어진 군에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리에서, 상기 보강부재(400)는 내충격성을 가진 소재인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리에서, 상기 내충격성을 가진 소재는 니켈, 크롬, SUS(Steel Use Stainless), 유리섬유 보강 수지, 에폭시 수지, 에폭시 글라스, PET, 폴리이미드 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 전술한 특징을 가진 FPCB 어셈블리를 포함하는 전지 모듈일 수 있다.

또한 본 발명은 전술한 전지 모듈이 하나 이상 수납된 전지 팩일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리는 벤팅홀 접착부재를 도포 후 가압 시 형성되는 공기층의 공기가 외부로 배출되어, 가열에 의한 공기층 팽창으로 납땜 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리는 접착부재에 절개부가 형성되어 공기층의 공기가 보다 원활하게 벤팅홀로 배출할 수 있게 하고, 접착부재를 사용량 감소로 제조비용이 절감된다는 이점이 있다.

도 1는 종래기술에 따른 FPCB를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FPCB 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FPCB 어셈블리를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 도 2에 도시한 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명에 따른 납땜 불량 발생을 방지할 수 있는 구조를 가진 FPCB 어셈블리에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면서 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FPCB 어셈블리를 나타낸 사시도, 도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FPCB 어셈블리를 나타낸 분해사시도이고, 도 4는 도 2에 도시한 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 FPCB 어셈블리는 FPCB 본체부(100), 커넥터(200), 접착부재(300) 및 보강부재(400)를 포함하여 이루어질 수 있다.

FPCB 본체부(100)는 전기회로가 인쇄되어 있는 평판 형상일 수 있고, 자유로운 연결을 위해 유연성을 가진 소재일 수 있다.

또한, FPCB 본체부(100)에는 FPCB 본체부(100)를 관통하는 벤팅홀(110)이 형성될 수 있다.

이러한 벤팅홀(110)이 형성됨으로써, FPCB 본체부(100)와 FPCB 본체부(100)의 하면에 도포되는 접착부재(300) 사이에 형성되는 공기층이 FPCB 본체부(100)와 접착부재(300)의 부착을 위해 가하는 압력에 의해 외부로 배출될 수 있다.

따라서, 벤팅홀(110)을 통해 FPCB 본체부(100)와 접착부재(300) 사이에 형성될 수 있는 공기층을 제거할 수 있어, 납땜 공정에서 가해지는 열로 인한 공기층 팽창으로 납땜 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

여기서, 벤팅홀(110)은 FPCB 본체부(100)의 상면에 밀착하는 커넥터(200)의 수직연상선상 영역과 겹치지 않도록 위치하는 것이 바람직한데 이는 공기층의 공기를 배출하기 위한 벤팅홀(110)이 커넥터(200)에 의해 막히는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 도 2에서 하나의 벤팅홀(110)이 형성되어 있으나, FPCB 본체부(100)에 형성된 전기회로에 영향을 주지 않는다면 추가적으로 벤팅홀(110)이 형성되어도 무방하다.

커넥터(200)는 일측이 FPCB 본체부(100)의 상면에 실장되어 연결되고 타측이 BMS 등의 제어장치(미도시)와 연결되며, 이러한 제어장치는 FPCB 본체부(100)와 연결되어 있는 전지 셀의 전압 등에 관한 정보를 수신하고, 이러한 정보를 바탕으로 전지 모듈의 충방전 등을 제어할 수 있다.

여기서, 전지 셀은 셀 케이스, 셀 케이스 내부에 수납된 전극조립체, 한 쌍의 전극 탭, 일측은 전극 탭과 전기적으로 연결되고 타측은 셀 케이스 외측으로 돌출한 양극 리드와 음극 리드로 구성된 한 쌍의 전극 리드 및 절연 필름을 포함하여 구성된다.

셀 케이스는 외부 피복층, 금속층 및 내부 피복층으로 이루어진 라미네이트 시트를 사용하여 전극조립체를 수용할 수 있는 공간부를 형성시킨다.

내부 피복층은 전극조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다.

이러한 내부 피복층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.

내부 피복층과 접하는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 막막을 사용할 수 있다.

그리고 금속층의 타측면에는 외부 피복층이 구비되며, 이러한 외부 피복층은 전극조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.

한편, 셀 케이스에 수납되는 전극 조립체는 긴 시트형의 음극과 양극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 전극 조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 전극 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 전극 조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 전극 조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.

전극조립체는 양극과 음극을 포함할 수 있으며, 각각 양극 탭과 음극 탭이 마련되며, 이들 한 쌍의 탭은 각각 양극 리드 및 음극 리드와 스팟(Spot) 용접 등에 의해 연결된 채, 전극 리드들은 셀 케이스 외측으로 소정 길이 돌출하도록 배치된다.

그리고 절연필름은 한 쌍의 전극 리드의 상면과 하면, 보다 상세하게는 셀 케이스가 열 융착되는 실링부에 위치할 수 있다.

접착부재(300)는 평판 형상으로, FPCB 본체부(100)의 하면에 도포 또는 부착되어, FPCB 본체부(100)와 보강부재(400)를 부착 및 고정하기 위한 것이다.

접착부재(300)의 소재는 일 예로, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 경화제, 경화촉진제, 난연재 및 무기입자로 이루어진 군에서 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있다.

또한 접착부재(300)에는 일부 면적 절개된 절개부(310)가 형성되어 있고, 절개부(310)는 공기층에 형성된 공기가 벤팅홀(110)로 배출될 수 있도록 유도할 수 있다.

이 때, FPCB 본체부(100)에 형성된 벤팅홀(110)은 절개부(310)의 수직연상선상 영역 내에 위치하는 것이 바람직한데, 이는 공기층의 공기를 벤팅홀(110)로 원활하게 배출하기 위함이다.

또한, 전술한 바와 같이 FPCB 본체부(100)에 형성된 벤팅홀(110)은 절개부(310)의 수직연상선상 영역 내에 위치하기 위해 절개부(310)의 일부분은 커넥터(200)의 수직연상선상 영역과 겹치지 않도록 위치할 수도 있다.

비록 도 3에서 절개부(310)의 형상은 사각형으로 도시되어 있으나, 원형, 타원형 및 다각형 등 벤팅홀(110)로 공기층의 공기가 배출될 수 있는 형상이라면 이에 제한하지 않는다.

또, 절개부(310)의 넓이는 필요에 따라 접착력, 공기층의 제거를 위한 배출경로 확보, 접착부재(300)의 전체적인 형성 넓이 및 벤팅홀(110)의 크기 등의 조건에 따라 다르게 적용될 수 있다.

접착부재(300)에 일부면적 접착부재(300)가 형성되지 않은 절개부(310)가 형성되어 있어 이로인해 접착부재(300) 사용량 감소로 제조비용을 절감할 수 있다는 이점이 있다.

보강부재(400)는 상대적으로 강도가 약한 FPCB 본체부(100)에 밀착하여, 외부의 충격이나 흔들림 등에도 FPCB 본체부(100)의 형태를 유지할 수 있고, 이러한 FPCB 본체부(100)를 지지하기 위한 것으로 내충격성을 가진 소재일 수 있다.

내충격성 소재는 일 예로, 니켈, 크롬, SUS(Steel Use Stainless), 유리섬유 보강 수지, 에폭시 수지, 에폭시 글라스, PET, 폴리이미드 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으며, FPCB 본체부(100)의 형태 유지 및 지지할 수 있는 소재라면 이에 제한하지 않는다.

또 본 발명은 전술한 FPCB 어셈블리를 포함하는 전지 모듈일 수 있으며, 상기 기재된 전지 모듈이 하나 이상 수납된 전지 팩일 수 있다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

100: FPCB 본체부
110: 벤팅홀
200: 커넥터
300: 접착부재
310: 절개부
400: 보강부재

Claims (10)

1. 전기회로가 인쇄된 평판 형상의 FPCB 본체부;
   상기 FPCB 본체부의 일면에 전기적으로 연결되도록 밀착되는 커넥터;
   상기 FPCB 본체부의 타면에 도포되는 접착부재; 및
   상기 접착부재에 의해 상기 FPCB 본체부에 고정되는 보강부재;를 포함하되,
   상기 FPCB 본체부에는 일부 면적 절개된 벤팅홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 FPCB 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접착부재는 일부 면적 접착소재가 절개된 절개부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 FPCB 어셈블리.
3. 제2항에 있어서,
   상기 벤팅홀은 상기 커넥터의 수직연장선상 영역과 겹치지 않도록 위치하는 것을 특징으로 하는 FPCB 어셈블리.
4. 제3항에 있어서,
   상기 벤팅홀은 상기 절개부의 수직연장선상 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 FPCB 어셈블리.
5. 제2항에 있어서,
   상기 절개부의 일부분은 상기 커넥터의 수직연장선상 영역과 겹치지 않도록 위치하는 것을 특징으로 하는 FPCB 어셈블리.
6. 제1항에 있어서,
   상기 접착부재는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 경화제, 경화촉진제, 난연재 및 무기입자로 이루어진 군에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 FPCB 어셈블리.
7. 제1항에 있어서,
   상기 보강부재는 내충격성을 가진 소재인 것을 특징으로 하는 FPCB 어셈블리.
8. 제7항에 있어서,
   상기 내충격성을 가진 소재는 니켈, 크롬, SUS(Steel Use Stainless), 유리섬유 보강 수지, 에폭시 수지, 에폭시 글라스, PET, 폴리이미드 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 FPCB 어셈블리.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 FPCB 어셈블리를 포함하는 전지 모듈.
10. 제9항에 기재된 전지 모듈이 하나 이상 수납된 전지 팩.

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