WO2023063612A1 - 인쇄회로기판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

인쇄회로기판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전지 팩 Download PDF

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WO2023063612A1
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copper foil
circuit board
printed circuit
solder resist
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장재영
이진현
손민수
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a printed circuit board and a battery pack including the same, and more particularly, to a printed circuit board having excellent durability and a battery pack including the same.
  • secondary batteries capable of charging and discharging are a solution to air pollution, such as existing gasoline vehicles using fossil fuels, electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles ( P-HEV), etc., the need for development of secondary batteries is increasing.
  • a lithium secondary battery mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator therebetween, and a battery case in which the electrode assembly is sealed and housed together with an electrolyte solution.
  • lithium secondary batteries can be classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of an exterior material.
  • a battery module electrically connecting multiple battery cells this is used In this battery module, capacity and output are improved by forming a battery cell stack in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel to each other.
  • one or more battery modules may be mounted together with various control and protection systems such as a battery management system (BMS) and a cooling system to form a battery pack.
  • BMS battery management system
  • PCB printed circuit board
  • BMS Battery Management System
  • An object to be solved by the present invention is to provide a printed circuit board capable of preventing damage to an inner layer occurring during welding and a battery pack including the same.
  • a printed circuit board includes an inner layer; a first insulating layer formed on the inner layer; a first copper foil layer formed on top of the first insulating layer; and a solder resist layer formed on the first copper foil layer, wherein when a metal tab is welded on the solder resist layer, a weld portion coupling the metal tab and the first copper foil layer is formed, adjacent to the weld portion. A gap is formed in the part.
  • the gap may separate the metal tab from the first copper foil layer.
  • part or all of the solder resist layer may be removed to form the gap.
  • the gap may be 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the solder resist layer may cover the entire surface of the first copper foil layer.
  • the solder resist layer may cover a portion of the first copper foil layer.
  • the solder resist layer may cover an outer edge portion of the first copper foil layer.
  • An outer size of the solder resist layer may be larger than that of the first copper foil layer.
  • the size of the solder resist layer may be smaller than or equal to the size of the metal tab.
  • the size of the first copper foil layer may be smaller than that of the metal tab.
  • the metal tab may be connected to the first copper foil layer through the welding.
  • a method of manufacturing a printed circuit board includes forming an inner layer, a first insulating layer formed on top of the inner layer, and a first copper foil layer formed on top of the first insulating layer; and forming a solder resist layer on the first copper foil layer, wherein when welding a metal tab on the solder resist layer, a weld portion is formed to couple the quick tap and the first copper foil layer, and the weld portion and A gap is formed at the adjacent portion.
  • a battery pack according to another embodiment of the present invention may include the printed circuit board.
  • the printed circuit board of the present invention includes a solder resist layer present on the copper foil layer, thereby preventing damage to the inner layer of the printed circuit board during welding of the metal tab.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the printed circuit board of FIG. 1 viewed from above.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure before a metal tab is welded to the printed circuit board of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a printed circuit board in which the printed circuit board of FIG. 4 is partially modified.
  • FIG. 6 is a plan view of the printed circuit board of FIG. 5 viewed from above.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a structure before a quick tap is welded to the printed circuit board of FIG. 5;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a printed circuit board in the process of welding a metal tab.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc.
  • another part is in the middle.
  • a part is said to be “directly on” another part, it means that there is no other part in between.
  • a reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily be located “above” or "on” in the opposite direction of gravity does not mean no.
  • planar image it means when the target part is viewed from above, and when it is referred to as “cross-sectional image”, it means when a cross section of the target part cut vertically is viewed from the side.
  • FIGS. 1 to 3 and FIG. 8 a printed circuit board according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG. 8 .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the printed circuit board of FIG. 1 viewed from above.
  • a printed circuit board (PCB) 100 includes an inner layer 200 and a first insulating layer 310 formed on the inner layer 200; and a second insulating layer 320 formed under the inner layer 200 .
  • the printed circuit board 100 includes a first copper foil layer 410 formed on the first insulating layer 310, a second copper foil layer 420 formed on the bottom of the second insulating layer 320, and A solder resist layer 500 formed on the first copper foil layer 410 is included.
  • the inner layer 200 may be a paper core layer impregnated with epoxy resin or a glass fiber layer impregnated with epoxy resin, and more specifically, may be FR-4.
  • the first insulating layer 310 and the second insulating layer 320 may be formed of the same material, and the material may be prepreg (PPG).
  • the solder resist layer 500 according to this embodiment may be specifically a photo solder resist (PSR) layer.
  • the metal tab 600 when the metal tab 600 is welded on the solder resist layer 500, the metal tab 600 and the first copper foil layer 410 are A welded portion 700 is formed, and a gap G is formed at a portion adjacent to the welded portion 700 .
  • the metal tab 600 may be a copper tab or a nickel tab, and specifically may be a nickel tab, but is not limited thereto.
  • the gap G formed between the metal tab 600 and the first copper foil layer 410 is the thickness of the solder resist layer 500 may match or correspond to
  • the gap G may separate the metal tab 600 and the first copper foil layer 410, and in particular, the gap G is formed on both sides of the welded part 700, so that the metal tab 600 and the first copper foil It may be to secure the separation distance of the layer 410 .
  • the gap G when the metal tab 600 is welded to the printed circuit board 100, part or all of the solder resist layer 500 may be removed. This means that the solder resist layer 500 is removed by heat by welding, and even if part or all of the solder resist layer 500 is removed, a part of the metal tab 600 is removed from the first copper foil layer 410 and the first copper foil layer 410 by the welding. By being connected, the quick tap 600 may be welded on the printed circuit board 100 . At this time, the gap G increases the distance between the metal tab 600 and the inner layer 200, so that even if the metal tab 600 is welded, a portion of the molten metal tab 600 does not reach the inner layer 200. Damage to the inner layer 200 may be prevented.
  • the metal tab 600 when the metal tab 600 is welded, part or all of the solder resist layer 500 may be removed to form a gap G between the quick tab 600 and the first copper foil layer 410 . At this time, even if the gap G is formed, the metal tab 600 may be connected to the first copper foil layer 410 through the welding, and in particular, the metal tab 600 and the first copper foil layer ( 410) may be connected.
  • the thickness of the solder resist layer 500 according to this embodiment may be 50 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 75 ⁇ m to 150 ⁇ m, and more preferably 80 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the gap G may also be formed in a range of 50 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 75 ⁇ m to 150 ⁇ m, and more preferably 80 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the solder resist layer 500 may cover the entire surface of the first copper foil layer 410 .
  • the front surface of the first copper foil layer 410 may mean the entire surface of the first copper foil layer 410 viewed from above. Therefore, as shown in FIG. 2 , the solder resist layer 500 may cover the entire surface of the first copper foil layer 410 .
  • the size of the solder resist layer 500 may be equal to or greater than that of the first copper foil layer 410 . Therefore, when the size of the solder resist layer 500 is larger than that of the first copper foil layer 410, the outer surface 510 of the solder resist layer may be formed. The outer surface 510 of the solder resist layer may allow the metal tab 600 to be stably formed and welded on the printed circuit board 100 and the solder resist layer 500 .
  • the size of the solder resist layer 500 may be smaller than or equal to the size of the metal tab 600 .
  • the size of the first copper foil layer 410 may be smaller than that of the quick tap 600 .
  • FIGS. 4 to 8 Since there is overlapping content with the above-described content, only parts different from the above-described content will be described.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention.
  • 5 is a cross-sectional view showing the structure of a printed circuit board in which the printed circuit board of FIG. 4 is partially modified.
  • FIG. 6 is a plan view of the printed circuit board of FIG. 5 viewed from above.
  • 7 is a cross-sectional view showing a structure before a quick tap is welded to the printed circuit board of FIG. 5;
  • the solder resist layer 500 of the printed circuit board may cover a portion of the first copper foil layer 410 .
  • the solder resist layer 500 may cover the outer edge of the first copper foil layer 410 .
  • an inner edge portion 520 of the solder resist layer may be formed as a portion on the solder resist layer 500 at a position where the solder resist layer 500 and the outer edge portion of the first copper foil layer 410 overlap.
  • the solder resist layer 500 may be formed so as not to overlap the first copper foil layer 410 .
  • an overlapping portion of the solder resist layer 500 and the first copper foil layer 410 may be formed so that the inner edge portion 520 of the solder resist layer is formed. Therefore, the solder resist layer 500 can be stably formed on the first copper foil layer 410 by the inner edge portion 520 of the solder resist layer.
  • a quick tap 600 may be formed on the solder resist layer 500 .
  • the outer size of the solder resist layer 500 may be formed larger than the outer size of the first copper foil layer 410.
  • the outer size of the solder resist layer 500 may be the same as the outer size of the first copper foil layer 410 .
  • the outer size may mean the outer size of the solder resist layer 500 and the first copper foil layer 410 shown in FIG. 6 .
  • the inner size of the solder resist layer 500 may be smaller than the outer size of the first copper foil layer 410 .
  • the metal tab 600 can be stably formed on the solder resist layer 500, and when welding is performed, a gap G is formed to damage can be prevented.
  • the manufacturing method of the printed circuit board according to the present embodiment includes an inner layer 200, a first insulating layer 310 formed on the inner layer 200, and a first insulating layer formed on the first insulating layer 310.
  • the gap G may be formed on both sides of the welded part 700 as a center.
  • the manufacturing method of the printed circuit board according to the present embodiment the inner layer 200, the first insulating layer 310 formed on top of the inner layer 200, and the top of the first insulating layer 310
  • the step of forming the first copper foil layer 410 (S100) the second insulating layer 320 formed under the inner layer 200 and the second copper foil formed under the second insulating layer 320 It may further include forming layer 420 .
  • the gap G formed between the metal tab 600 and the first copper foil layer 410 is the thickness of the solder resist layer 500 may match or correspond to
  • the gap G may separate the metal tab 600 and the first copper foil layer 410, and in particular, the gap G is formed on both sides of the welded part 700, so that the metal tab 600 and the first copper foil It may be to secure the separation distance of the layer 410 .
  • the thickness of the solder resist layer 500 may be 50 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 75 ⁇ m to 150 ⁇ m, and more preferably 80 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the gap G may also be formed in a range of 50 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 75 ⁇ m to 150 ⁇ m, and more preferably 80 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the gap G when the metal tab 600 is welded to the printed circuit board 100, part or all of the solder resist layer 500 may be removed. This means that the solder resist layer 500 is removed by heat by welding, and even if part or all of the solder resist layer 500 is removed, a part of the metal tab 600 is removed from the first copper foil layer 410 and the first copper foil layer 410 by the welding. By being connected, the quick tap 600 may be welded on the printed circuit board 100 . At this time, the gap G increases the distance between the metal tab 600 and the inner layer 200, so that even if the metal tab 600 is welded, a portion of the molten metal tab 600 does not reach the inner layer 200. Damage to the inner layer 200 may be prevented.
  • the metal tab 600 when the metal tab 600 is welded, part or all of the solder resist layer 500 may be removed to form a gap G between the quick tab 600 and the first copper foil layer 410 . At this time, even if the gap G is formed, the metal tab 600 may be connected to the first copper foil layer 410 through the welding, and in particular, the metal tab 600 and the first copper foil layer ( 410) may be connected.
  • the solder resist layer 500 may cover the entire surface of the first copper foil layer 410 .
  • the solder resist layer 500 may cover a portion of the first copper foil layer 410 .
  • the solder resist layer 500 may cover the outer edge of the first copper foil layer 410 .
  • an inner edge portion 520 of the solder resist layer may be formed as a portion on the solder resist layer 500 at a position where the solder resist layer 500 and the outer edge portion of the first copper foil layer 410 overlap.
  • the battery pack according to this embodiment includes the above-described printed circuit board.
  • the battery pack of the present invention may have a structure in which one or more battery modules according to the present embodiment are gathered and packed by adding a battery management system (BMS) that manages the temperature or voltage of the battery and a cooling device. there is.
  • BMS battery management system
  • the printed circuit board may be used as some components of the battery management system (BMS).
  • the battery pack may be applied to various devices. These devices can be applied to means of transportation such as electric bicycles, electric vehicles, hybrid vehicles, etc., but the present invention is not limited thereto and can be applied to various devices capable of using a battery module, which also falls within the scope of the present invention. .

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  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판은 내층; 상기 내층의 상부에 형성되는 제1 절연층; 상기 제1 절연층의 상부에 형성되는 제1 동박층; 및 상기 제1 동박층의 상부에 형성되는 솔더레지스트층을 포함하고, 상기 솔더레지스트층 상에 금속 탭 용접 시, 상기 금속 탭과 상기 제1 동박층이 결합하는 용접부가 형성되고, 상기 용접부와 인접한 부분에 갭(gap)이 형성된다.

Description

인쇄회로기판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전지 팩
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 10월 12일자 한국 특허 출원 제10-2021-0134806호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로 우수한 내구성을 갖는 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
소형 기기들에 이용되는 이차 전지의 경우, 2-3개의 전지셀들이 배치되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우는, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(Battery module)이 이용된다. 이러한 전지 모듈은 다수의 전지셀이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지셀 적층체를 형성함으로써 용량 및 출력이 향상된다. 또한, 하나 이상의 전지 모듈은 BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
이때, 전지 팩의 BMS(Battery Management System) 등의 구성요소로 사용되는 인쇄회로기판(PCB)의 경우, 내층 및 상기 내층을 중심으로 상부 및 하부에 적층되는 절연층 및 동박층을 포함하는 것이 일반적이다. 이때, 인쇄회로기판 상에 금속 탭을 연결하기 위한 용접을 수행하는 경우, 용접에 의해 인쇄회로기판의 내층이 손상될 위험성이 존재하였다.
특히, 인쇄회로기판의 내층이 손상되는 경우, 내층 패턴의 손상이 발생하여 인쇄회로기판의 기능 수행이 어려울 뿐만 아니라, 절연층이 파괴되어 단선 발생 가능성이 높다.
그러므로, 인쇄회로기판 상에 금속 탭을 용접 시, 인쇄회로기판의 내층 손상을 방지할 수 있는 구조의 필요성이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 용접 시 발생하는 내층의 손상 방지가 가능한 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판은 내층; 상기 내층의 상부에 형성되는 제1 절연층; 상기 제1 절연층의 상부에 형성되는 제1 동박층; 및 상기 제1 동박층의 상부에 형성되는 솔더레지스트층을 포함하고, 상기 솔더레지스트층 상에 금속 탭 용접 시, 상기 금속 탭과 상기 제1 동박층이 결합하는 용접부가 형성되고, 상기 용접부와 인접한 부분에 갭(gap)이 형성된다.
상기 갭은 상기 금속 탭과 상기 제1 동박층을 이격시킬 수 있다.
상기 금속 탭 용접 시, 상기 솔더레지스트층의 일부 또는 전체가 제거되어 상기 갭이 형성될 수 있다.
상기 갭은 50μm 내지 200μm일 수 있다.
상기 솔더레지스트층은 상기 제1 동박층의 전면을 덮을 수 있다.
상기 솔더레지스트층은 상기 제1 동박층의 일부를 덮을 수 있다.
상기 솔더레지스트층은 상기 제1 동박층의 외곽 테두리부를 덮을 수 있다.
상기 솔더레지스트층의 외곽 크기는 상기 제1 동박층의 외곽 크기보다 크게 형성될 수 있다.
상기 솔더레지스트층의 크기는 상기 금속 탭의 크기보다 작거나 동일하게 형성될 수 있다.
상기 제1 동박층의 크기는 상기 금속 탭의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
상기 금속 탭은 상기 용접을 통해 상기 제1 동박층과 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법은 내층, 상기 내층의 상부에 형성되는 제1 절연층, 및 상기 제1 절연층의 상부에 형성되는 제1 동박층을 형성하는 단계; 상기 제1 동박층의 상부에 솔더레지스트층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 솔더레지스트층 상에 금속 탭 용접 시, 상기 급속 탭과 상기 제1 동박층이 결합하는 용접부가 형성되고, 상기 용접부와 인접하는 부분에 갭(gap)이 형성된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩은 상기 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 인쇄회로기판은, 동박층 상에 존재하는 솔더레지스트층을 포함함으로써, 금속 탭의 용접 시 인쇄회로기판의 내층 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 인쇄회로기판을 위에서 바라본 평면도이다.
도 3은 도 1의 인쇄회로기판에 금속 탭이 용접되기 전 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 인쇄회로기판을 일부 변형한 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5의 인쇄회로기판을 위에서 바라본 평면도이다.
도 7은 도 5의 인쇄회로기판에 급속 탭이 용접되기 전 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8은 금속 탭이 용접되는 과정에서의 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3, 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1의 인쇄회로기판을 위에서 바라본 평면도이다. 도 3은 도 1의 인쇄회로기판에 금속 탭이 용접되기 전 구조를 나타낸 단면도이다. 도 8은 금속 탭이 용접되는 과정에서의 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판(PCB, 100)은 내층(200), 내층(200)의 상부에 형성되는 제1 절연층(310); 및 내층(200)의 하부에 형성되는 제2 절연층(320)을 포함한다. 또한, 인쇄회로기판(100)은 제1 절연층(310)의 상부에 형성되는 제1 동박층(410), 제2 절연층(320)의 하부에 형성되는 제2 동박층(420), 및 제1 동박층(410)의 상부에 형성되는 솔더레지스트층(500)을 포함한다.
이때, 내층(200)은 에폭시 레진이 함침된 종이코어층 또는 에폭시 레진이 함침된 유리섬유층일 수 있으며, 보다 구체적으로 FR-4일 수 있다. 또한, 제1 절연층(310) 및 제2 절연층(320)은 동일한 소재로 형성될 수 있으며, 상기 소재는 프리프레그(PPG, Pre Preg)일 수 있다. 본 실시예에 따른 솔더레지스트층(500)은 구체적으로 포토솔더레지스트(PSR)층일 수 있다.
종래 인쇄회로기판은 금속 탭과 용접 시 내층이 손상되는 위험성이 존재하였다. 내층이 손상되는 경우 내층의 패턴이 손상됨은 물론 절연층이 파괴됨으로써 단선 발생 가능성이 증가하는 문제가 발생할 수 있었다.
따라서, 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판(100)은 솔더레지스트층(500) 상에 금속 탭(600) 용접 시, 금속 탭(600)과 제1 동박층(410)이 결합하는 용접부(700)가 형성되고, 용접부(700)와 인접한 부분에 갭(G)이 형성된다. 이때, 금속 탭(600)은 구리 탭 또는 니켈 탭일 수 있으며, 구체적으로 니켈 탭일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8을 자세히 살펴보면, 도 8에서는 솔더레지스트층(500)을 도시하지 않았으나, 금속 탭(600)과 제1 동박층(410) 사이에 형성되는 갭(G)은 솔더레지스트층(500)의 두께와 일치 또는 대응될 수 있다.
갭(G)은 금속 탭(600)과 제1 동박층(410)을 이격시킬 수 있으며, 특히 갭(G)은 용접부(700)를 기준으로 양측에 형성되어 금속 탭(600)과 제1 동박층(410)의 이격 거리를 확보하는 것일 수 있다.
갭(G)이 형성되기 위해서, 금속 탭(600)이 인쇄회로기판(100)에 용접 시, 솔더레지스트층(500)의 일부 또는 전체가 제거될 수 있다. 이는 용접에 의한 열에 의해 솔더레지스트층(500)이 제거되는 것으로서, 솔더레지스트층(500)의 일부 또는 전체가 제거되더라도 상기 용접에 의해 금속 탭(600)의 일부가 제1 동박층(410)과 연결됨으로써 급속 탭(600)이 인쇄회로기판(100) 상에 용접될 수 있다. 이때, 갭(G)은 금속 탭(600)과 내층(200) 간의 거리를 증가시킴으로써, 금속 탭(600)이 용접되더라도 용융된 금속 탭(600)의 일부가 내층(200)까지 도달하지 않도록 함으로써 내층(200)의 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 금속 탭(600) 용접 시, 솔더레지스트층(500)의 일부 또는 전체가 제거되어 급속 탭(600)과 제1 동박층(410) 사이의 갭(G)이 형성될 수 있다. 이때, 갭(G)이 형성되더라도, 금속 탭(600)은 상기 용접을 통해 제1 동박층(410)과 연결될 수 있으며, 특히 용접부(700)를 통해 금속 탭(600)과 제1 동박층(410)이 연결되는 것일 수 있다.
본 실시예에 따른 솔더레지스트층(500)의 두께는 50μm 내지 200μm일 수 있으며, 바람직하게는 75μm 내지 150μm일 수 있으며, 보다 바람직하게는 80μm 내지 100μm일 수 있다.
따라서, 갭(G) 또한 50μm 내지 200μm로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 75μm 내지 150μm로 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 80μm 내지 100μm로 형성될 수 있다.
한편, 솔더레지스트층(500)은 제1 동박층(410)의 전면을 덮을 수 있다. 도 2를 참조하면, 제1 동박층(410)의 전면은 제1 동박층(410)을 위에서 바라본 전체면을 의미하는 것일 수 있다. 따라서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 솔더레지스트층(500)은 제1 동박층(410)의 전면을 덮을 수 있다. 이때, 솔더레지스트층(500)의 크기는 제1 동박층(410)의 크기와 같거나 더 클 수 있다. 따라서, 솔더레지스트층(500)의 크기가 제1 동박층(410)의 크기보다 클 경우, 솔더레지스트층 외곽면(510)이 형성될 수 있다. 솔더레지스트층 외곽면(510)은 금속 탭(600)이 안정적으로 인쇄회로기판(100) 및 솔더레지스트층(500) 상부에 형성되어 용접될 수 있도록 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 솔더레지스트층(500)의 크기는 금속 탭(600)의 크기보다 작거나 동일하게 형성될 수 있다. 제1 동박층(410)의 크기는 급속 탭(600)의 크기보다 작게 형성될 수 있다. 상기 크기로 형성됨으로써, 금속 탭(600)과 인쇄회로기판(100) 간의 용접 안정성 확보가 가능할 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 인쇄회로기판에 대해 설명한다. 상술한 내용과 중복되는 내용이 존재하므로, 상기 설명한 내용과 상이한 부분만을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 5는 도 4의 인쇄회로기판을 일부 변형한 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 6은 도 5의 인쇄회로기판을 위에서 바라본 평면도이다. 도 7은 도 5의 인쇄회로기판에 급속 탭이 용접되기 전 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 솔더레지스트층(500)은 제1 동박층(410)의 일부를 덮을 수 있다. 특히, 솔더레지스트층(500)은 제1 동박층(410)의 외곽 테두리부를 덮을 수 있다. 또한, 솔더레지스트층(500)과 제1 동박층(410)의 상기 외곽 테두리부가 겹쳐지는 위치의 솔더레지스트층(500) 상의 부분으로서, 솔더레지스트층 내측 테두리부(520)가 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 솔더레지스트층(500)이 제1 동박층(410)과 겹치는 부분이 없도록 형성될 수도 있다. 또한, 도 5를 참조하면, 솔더레지스트층 내측 테두리부(520)가 형성되도록 솔더레지스트층(500)과 제1 동박층(410)이 겹쳐지는 부분이 형성될 수 있다. 따라서, 솔더레지스트층 내측 테두리부(520)에 의해 솔더레지스트층(500)이 안정적으로 제1 동박층(410)에 형성될 수 있다. 또한, 도 7에서 도시한 바와 같이, 솔더레지스트층(500)의 상부에 급속 탭(600)이 형성될 수 있다.
상기와 같이 솔더레지스트층(500)이 제1 동박층(410)의 상기 외곽 테두리부를 덮기 위해, 솔더레지스트층(500)의 외곽 크기는 제1 동박층(410)의 외곽 크기보다 크게 형성될 수 있으며, 솔더레지스트층(500)의 외곽 크기는 제1 동박층(410)의 외곽 크기와 동일할 수도 있다. 이때 상기 외곽 크기는 도 6에서 도시된 솔더레즈스트층(500) 및 제1 동박층(410)의 외곽 크기를 의미할 수 있다. 더불어, 솔더레지스트층(500)의 내곽 크기는 제1 동박층(410)의 외곽 크기보다 작게 형성될 수 있다.
상기와 같은 크기로 형성됨으로써, 도 8에서 도시한 바와 같이, 금속 탭(600)이 솔더레지스트층(500)에 안정적으로 형성될 수 있으며, 용접이 수행되는 경우 갭(G)을 형성하여 내층의 손상을 방지할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법에 대해 설명한다. 상기에서 설명한 인쇄회로기판에 대한 내용은 모두 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법에 적용될 수 있으며, 상술한 내용과 중복되는 내용이 존재하므로, 상기 설명한 내용과 상이한 부분만을 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법은, 내층(200), 내층(200)의 상부에 형성되는 제1 절연층(310), 및 제1 절연층(310)의 상부에 형성되는 제1 동박층(410)을 형성하는 단계(S100); 제1 동박층(410)의 상부에 솔더레지스트층(500)을 형성하는 단계(S200)를 포함하고, 솔더레지스트층(500) 상에 금속 탭(600) 용접 시, 급속 탭(600)과 제1 동박층(410)이 결합하는 용접부(700)가 형성되고, 용접부(700)와 인접한 부분에 갭(G)이 형성된다. 또한, 갭(G)은 용접부(700)를 중심으로 양 측면에 형성될 수 있다.
더불어, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법은, 내층(200), 내층(200)의 상부에 형성되는 제1 절연층(310), 및 제1 절연층(310)의 상부에 형성되는 제1 동박층(410)을 형성하는 단계(S100)에 있어서, 내층(200)의 하부에 형성되는 제2 절연층(320), 및 제2 절연층(320)의 하부에 형성되는 제2 동박층(420)을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
도 8을 자세히 살펴보면, 도 8에서는 솔더레지스트층(500)을 도시하지 않았으나, 금속 탭(600)과 제1 동박층(410) 사이에 형성되는 갭(G)은 솔더레지스트층(500)의 두께와 일치 또는 대응될 수 있다.
갭(G)은 금속 탭(600)과 제1 동박층(410)을 이격시킬 수 있으며, 특히 갭(G)은 용접부(700)를 기준으로 양측에 형성되어 금속 탭(600)과 제1 동박층(410)의 이격 거리를 확보하는 것일 수 있다.
이때, 솔더레지스트층(500)의 두께는 50μm 내지 200μm일 수 있으며, 바람직하게는 75μm 내지 150μm일 수 있으며, 보다 바람직하게는 80μm 내지 100μm일 수 있다.
따라서, 갭(G) 또한 50μm 내지 200μm로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 75μm 내지 150μm로 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 80μm 내지 100μm로 형성될 수 있다.
갭(G)이 형성되기 위해서, 금속 탭(600)이 인쇄회로기판(100)에 용접 시, 솔더레지스트층(500)의 일부 또는 전체가 제거될 수 있다. 이는 용접에 의한 열에 의해 솔더레지스트층(500)이 제거되는 것으로서, 솔더레지스트층(500)의 일부 또는 전체가 제거되더라도 상기 용접에 의해 금속 탭(600)의 일부가 제1 동박층(410)과 연결됨으로써 급속 탭(600)이 인쇄회로기판(100) 상에 용접될 수 있다. 이때, 갭(G)은 금속 탭(600)과 내층(200) 간의 거리를 증가시킴으로써, 금속 탭(600)이 용접되더라도 용융된 금속 탭(600)의 일부가 내층(200)까지 도달하지 않도록 함으로써 내층(200)의 손상을 방지할 수 있다.
따라서, 금속 탭(600) 용접 시, 솔더레지스트층(500)의 일부 또는 전체가 제거되어 급속 탭(600)과 제1 동박층(410) 사이의 갭(G)이 형성될 수 있다. 이때, 갭(G)이 형성되더라도, 금속 탭(600)은 상기 용접을 통해 제1 동박층(410)과 연결될 수 있으며, 특히 용접부(700)를 통해 금속 탭(600)과 제1 동박층(410)이 연결되는 것일 수 있다.
한편, 솔더레지스트층(500)은 제1 동박층(410)의 전면을 덮을 수 있다. 또한, 솔더레지스트층(500)은 제1 동박층(410)의 일부를 덮을 수 있다. 특히, 솔더레지스트층(500)은 제1 동박층(410)의 외곽 테두리부를 덮을 수 있다. 또한, 솔더레지스트층(500)과 제1 동박층(410)의 상기 외곽 테두리부가 겹쳐지는 위치의 솔더레지스트층(500) 상의 부분으로서, 솔더레지스트층 내측 테두리부(520)가 형성될 수 있다.
상기와 같은 방법으로 인쇄회로기판을 제조함으로써, 금속 탭의 용접 시 인쇄회로기판의 내층 손상을 방지할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지 팩에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 전지 팩은 앞에서 설명한 인쇄회로기판을 포함한다. 더불어, 본 발명의 전지 팩은 본 실시예에 따른 전지 모듈을 하나 이상 모아서 전지의 온도나 전압 등을 관리해주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS)과 냉각 장치 등을 추가하여 패킹한 구조일 수 있다. 따라서, 상기 인쇄회로기판은 상기 전지 관리시스템(BMS)의 일부 구성요소로서 사용될 수 있다.
또한, 상기 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
[부호의 설명]
100: 인쇄회로기판
200: 내층
310: 제1 절연층
410: 제1 동박층
500: 솔더레지스트층
600: 금속 탭
700: 용접부

Claims (19)

  1. 내층;
    상기 내층의 상부에 형성되는 제1 절연층;
    상기 제1 절연층의 상부에 형성되는 제1 동박층; 및
    상기 제1 동박층의 상부에 형성되는 솔더레지스트층을 포함하고,
    상기 솔더레지스트층 상에 금속 탭 용접 시, 상기 금속 탭과 상기 제1 동박층이 결합하는 용접부가 형성되고, 상기 용접부와 인접한 부분에 갭(gap)이 형성되는 인쇄회로기판.
  2. 제1항에서,
    상기 갭은 상기 금속 탭과 상기 제1 동박층을 이격시키는 인쇄회로기판.
  3. 제1항에서,
    상기 금속 탭 용접 시,
    상기 솔더레지스트층의 일부 또는 전체가 제거되어 상기 갭이 형성되는 인쇄회로기판.
  4. 제1항에서,
    상기 갭은 50μm 내지 200μm인 인쇄회로기판.
  5. 제1항에서,
    상기 솔더레지스트층은 상기 제1 동박층의 전면을 덮는 인쇄회로기판.
  6. 제1항에서,
    상기 솔더레지스트층은 상기 제1 동박층의 일부를 덮는 인쇄회로기판.
  7. 제6항에서,
    상기 솔더레지스트층은 상기 제1 동박층의 외곽 테두리부를 덮는 인쇄회로기판.
  8. 제7항에서,
    상기 솔더레지스트층의 외곽 크기는 상기 제1 동박층의 외곽 크기보다 크게 형성되는 인쇄회로기판.
  9. 제1항에서,
    상기 솔더레지스트층의 크기는 상기 금속 탭의 크기보다 작거나 동일하게 형성되는 인쇄회로기판.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 동박층의 크기는 상기 금속 탭의 크기보다 작게 형성되는 인쇄회로기판.
  11. 제1항에서,
    상기 금속 탭은 상기 용접을 통해 상기 제1 동박층과 연결되는 인쇄회로기판.
  12. 내층, 상기 내층의 상부에 형성되는 제1 절연층, 및 상기 제1 절연층의 상부에 형성되는 제1 동박층을 형성하는 단계;
    상기 제1 동박층의 상부에 솔더레지스트층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 솔더레지스트층 상에 금속 탭 용접 시, 상기 급속 탭과 상기 제1 동박층이 결합하는 용접부가 형성되고, 상기 용접부와 인접하는 부분에 갭(gap)이 형성되는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 갭은 상기 금속 탭과 상기 제1 동박층을 이격시키는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 금속 탭 용접 시,
    상기 솔더레지스트층의 일부 또는 전체가 제거되어 상기 갭이 형성되는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 갭은 50μm 내지 200μm인 인쇄회로기판의 제조 방법.
  16. 제12항에서,
    상기 솔더레지스트층은 상기 제1 동박층의 전면을 덮는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  17. 제12항에서,
    상기 솔더레지스트층은 상기 제1 동박층의 일부를 덮는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 솔더레지스트층은 상기 제1 동박층의 외곽 테두리부를 덮는 인쇄회로기판의 제조 방법.
  19. 제1항에 따른 인쇄회로기판을 포함하는 전지 팩.
PCT/KR2022/014178 2021-10-12 2022-09-22 인쇄회로기판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전지 팩 WO2023063612A1 (ko)

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