WO2023075200A1

WO2023075200A1 - 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법

Info

Publication number: WO2023075200A1
Application number: PCT/KR2022/015228
Authority: WO
Inventors: 이창복; 정상은; 김성규
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2022-10-07
Publication date: 2023-05-04
Also published as: EP4258824A1; JP2024504661A; US20230420208A1

Abstract

본 발명은 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 하부 필름층; 상기 하부 필름층 상부에 적층된 접착층; 상기 접착층 상부에 구비되고, 도전성 재료로 형성된 회로 패턴; 상기 접착층과 상기 회로 패턴 상부에 적층되며 상기 회로 패턴의 일부 또는 전부가 노출되도록 개구부가 형성된 상부 필름층; 및 상기 상부 필름층의 개구부를 커버하는 코팅층;을 포함하되, 상기 코팅층은 난연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법에 관한 것이다. (대표도) 도 6

Description

패턴 퓨즈 및 이의 제조방법

본 출원은 2021년 10월 28일자 한국 특허출원 제2021-0145980호, 2021년 11월 3일자 한국 특허출원 제2021-0149435호, 2021년 11월 3일자 한국 특허출원 제2021-0150061호, 및 2022년 9월 30일자 한국 특허출원 제2022-0125697호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.

본 발명은 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 회로 패턴의 동작 시 발생하는 열에 의한 발화를 방지하고 나아가 회로 패턴의 특정 위치에서 단선을 유도할 수 있는 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 및 에너지 저장 디바이스(ESS) 등에 적용되고 있다.

현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀은 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 복수개의 전지 셀을 직렬이나 병렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수도 있으며, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 추가적인 구성요소를 부가하여 배터리 팩을 제작하는 것이 일반적이다.

이러한, 배터리 팩에는 배터리 셀의 충방전 등을 제어하거나, 배터리 셀을 보호할 수 있는 보호 회로 모듈(PCM; Protection Circuit Module)의 기판, 전압 등의 센싱을 위한 센싱 기판 등 필요에 따라 다양한 회로 기판이 적용될 수 있다.

이와 같은 회로 기판에는 과전류 또는 단락 전류로 인한 배터리 팩의 화재나 폭발 등을 방지하기 위하여 퓨즈 소자가 구비되는 것이 일반적이며, 퓨즈 소자에는 SMD 퓨즈 또는 패턴 퓨즈 등의 종류가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 패턴 퓨즈가 형성된 회로기판을 포함하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.

특허문헌 1(한국공개특허공보 제2020-0129461호)인 도 1에 의하면, 퓨즈 소자를 대신하여 과전류 또는 단락 전류의 차단 기능을 갖는 퓨즈 패턴을 회로 기판에 형성시키고 있다.

즉, 복수의 배터리 셀(C1, C2, C3)을 포함하는 배터리 팩에서 메인 회로기판(30)과 배터리 셀(C) 사이를 연결하는 연결 회로기판(20)이 개재되고, 연결 회로기판(20)에는 퓨즈 패턴(F) 및 연결 패턴(N)을 포함하는 도전 패턴(L)이 구비되어 있다.

퓨즈 패턴(F)이 전극 탭(22)과 메인 회로기판(30) 사이에 위치함으로써, 별도의 퓨즈 소자를 실장하는 작업이나, 퓨즈 소자를 위한 공간이 필요하지 않은 장점이 있으나, 도전 패턴은 구리와 같은 금속으로 제조되는 것이 일반적이고, 이러한 금속은 녹는점이 매우 높아(구리의 녹는 점은 약1085℃) 퓨즈 패턴의 동작 시에 순간적으로 매우 높은 열과 불꽃이 발생할 수 있다.

하지만 특허문헌 1의 패턴 퓨즈는 절연 필름 내에 도전 패턴이 매립된 것으로, 패턴 퓨즈가 동작할 정도의 높은 온도에서 절연 필름에 의한 발화 등이 발생할 위험이 있다.

한편 일반적인 패턴 퓨즈는 하부 필름 위에 접착제가 도포되고, 접착제 위에 열전도성 금속층이 적층되며, 금속층 위에 상부 필름이 적층된 상태에서 상부 필름 위에 코팅제를 도포하여 제작된다.

따라서 패턴 퓨즈가 작동해야 할 정도의 높은 온도가 되었을 때 회로 패턴이 단선되기는 하지만, 회로 패턴의 단선 부위를 정확하게 예측하기 어려워 동작신뢰성을 확보하기 어렵다는 문제점도 있다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 1) 한국공개특허공보 제2020-0129461호

본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 회로 패턴 동작 시 발생하는 열로 인해 발화되는 것을 방지할 수 있는 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서는 과전류 발생시 회로 패턴의 원하는 위치에서 단선을 유도하는 것이 가능한 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패턴 퓨즈는, 하부 필름층(100); 상기 하부 필름층(100) 상부에 적층된 접착층(200); 상기 접착층(200) 상부에 구비되고, 도전성 재료로 형성된 회로 패턴(300); 상기 접착층(200)과 상기 회로 패턴(300) 상부에 적층되며 상기 회로 패턴(300)의 일부 또는 전부가 노출되도록 개구부(410)가 형성된 상부 필름층(400); 및 상기 상부 필름층(400)의 개구부(410)를 커버하는 코팅층(500);을 포함하되, 상기 코팅층(500)은 난연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈에서, 상기 난연성 물질은 UL94 기준에 따른 난연 등급이 V-0인 난연성 물질인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈에서, 상기 난연성 물질은 무기계 충전제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈에서, 상기 코팅층(500)은 상기 상부 필름층(400) 보다 열전도율이 낮은 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈에서, 상기 코팅층(500)은 폴리우레탄 또는 우레탄 계열인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈에서, 상기 하부 필름층(100) 또는 상부 필름층(400)은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈에서, 상기 회로 패턴(300)은 일측 영역은 상기 상부 필름층(400) 아래에 위치하고 타측 영역은 상기 개구부(410)에 위치하는 서로 마주 보는 한 쌍으로 이루어진 제1 금속선(310), 및 상기 한 쌍의 제1 금속선(310)을 전기적으로 연결하는 제2 금속선(320)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈에서, 상기 제1 금속선(310)은 구리이고, 상기 제2 금속선(320)은 구리보다 녹는점이 낮은 금속인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈에서, 상기 제1 금속선(310)은 구리이고, 상기 제2 금속선(320)은 구리보다 저항률이 높은 금속인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈에서, 상기 제1 금속선(310)은 구리이고, 상기 제2 금속선(320)은 알루미늄, 주석 또는 인듐인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 전술한 패턴 퓨즈를 포함하는 회로 기판인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 전술한 회로 기판이 구비된 전지 모듈인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 전술한 전지 모듈을 포함하는 전지 팩인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 패턴 퓨즈의 제조방법은, 하부 필름층(100)을 준비하는 제1 단계; 하부 필름층(100) 상부에 접착층(200)을 형성시키는 제2 단계; 접착층(200) 상부에 회로 패턴(300)을 안착시키는 제3 단계; 개구부(410)가 마련된 상부 필름층(400)을 적층하는 제4 단계; 및 상기 개구부(410)를 커버하도록 코팅층(500)을 형성하는 제5 단계를 포함하되, 상기 코팅층(500)은 난연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 패턴 퓨즈의 제조방법에서, 상기 코팅층(500)은 상기 상부 필름층(400) 보다 열전도율이 낮은 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 패턴 퓨즈의 제조방법에서, 상기 코팅층(500)은 폴리우레탄 또는 우레탄 계열이고, 상기 하부 필름층(100) 또는 상부 필름층(400)은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 패턴 퓨즈의 제조방법에서, 상기 난연성 물질은 폴리우레탄 또는 우레탄 계열인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법에 의하면, 회로 패턴 상부에 난연성 물질을 포함하는 코팅층이 구비되어 있어 패턴 퓨즈 작동에 의해 고온으로 가열되더라도 발화를 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법에 의하면, 회로 패턴의 소정 영역 상부에 저흡열성 물질을 포함하는 코팅층이 구비되어 있어, 패턴 퓨즈 작동 시 저흡열성 코팅층과 접하는 부위의 회로 패턴을 선택적으로 단선시킬 수 있어 동작 신뢰성을 높일 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 발명의 패턴 퓨즈 및 이의 제조방법에 의하면, 회로 패턴이 녹는점이나 저항률이 상이한 이종 금속으로 이루어져 있어 패턴 퓨즈 작동 시 단선 부위를 더욱 정확하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.

게다가 본 발명의 패턴 퓨즈가 회로 기판에 장착될 시에는 퓨즈 단선 표시 수단을 장착하는 공정을 생략할 수 있어 회로 기판의 제조 공정 효율 향상에도 기여할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 퓨즈 패턴이 형성된 회로기판을 포함하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 패턴 퓨즈를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.

도 3은 도 2의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다.

도 4는 도 3의 단면도에서 코팅층이 구비된 모습을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 패턴 퓨즈를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 패턴 퓨즈를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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 경우만이 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 패턴 퓨즈에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 패턴 퓨즈를 개략적으로 나타낸 분해 사시도, 도 3은 도 2의 A-A'선을 따라 절단한 단면도 그리고 도 4는 도 3의 단면도에서 코팅층이 구비된 모습을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 패턴 퓨즈(100)에 관하여 설명하면, 패턴 퓨즈는 하부 필름층(100), 접착층(200), 회로 패턴(300), 상부 필름층(400) 및 코팅층(500)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 하부 필름층(100)은 도전성 회로 패턴(300)을 외부와 절연시키는 역할을 하는 층으로 공지의 다양한 절연성의 고분자 소재로 형성될 수 있다.

특히, 하부 필름층(100) 소재로는 열적 특성이 우수한 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 등이 바람직하며, 그 중 폴리이미드(Polyimide, PI)가 열적 특성 면에서 가장 바람직하다.

하부 필름층(100) 상부에 위치하는 접착층(200)은 하부 필름층(100)에 회로 패턴(300)을 부착하기 위한 층으로, 회로 패턴(300)이 접착할 수 있다면 그 소재는 특별히 제한하지 않는다.

여기서, 전술한 회로 패턴(300)은 접착층(200)을 통해 하부 필름층(100) 상부에 고정되지만, 회로 패턴(300)의 일부는 접착층(200)에 약간 함몰된 상태일 수 있다.

회로 패턴(300)은 구리와 같은 도전성 재료를 사용하여 발열에 유리하도록 설계된 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 구불구불한 파동 형상에 제한하지 않으며 공지의 다양한 형태로 형성될 수 있다.

또한, 회로 패턴(300)은 회로 패턴(300) 양측에 연결된 한 쌍의 도선(미도시)과 동일한 재료로 형성될 수도 있고, 양측의 도선보다 녹는 점이 낮은 이종의 재료일 수 있다.

물론 회로 패턴(300)과 양측 도선의 굵기, 회로 패턴(300)의 길이 등은 패턴 퓨즈의 동작 조건에 따라 적절히 설계할 수 있다.

다음은 상부 필름층(400)에 관해 설명하기로 한다. 상부 필름층(400)은 전술한 하부 필름층(100)과 동일하게 외부와의 절연 기능을 수행하며, 따라서 하부 필름층(100)과 동일한 소재로 형성될 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 절연성의 고분자 소재로 형성이 가능하다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상부 필름층(400)의 전부가 노출되도록 상부 필름층(400) 가운데 부분에는 개구부(410)가 형성되어 있다. 물론 회로 패턴(300)의 일부만 노출될 수 있음은 자명하다.

그리고 이러한 개구부(410)는 코팅층(150), 보다 상세하게는 난연성 물질이 포함된 코팅층이 커버하게 되며, 이는 회로 패턴(300)에서의 발열이나 불꽃에 의한 화재를 방지하기 위한 것이다.

전술한 바와 같이, 패턴 퓨즈가 작동할 시에는 회로 패턴(300)을 구성하는 소재가 녹을 정도로 온도가 상승하는데, 일반적으로 회로 패턴(300)을 커버하는 필름층은 난연성이 좋지 못하여 화재로 이어지는 경우가 빈번하다.

물론 회로 패턴을 커버하는 필름층을 난연성이 우수한 소재를 채용하는 것도 가능하지만, 회로 패턴이 없는 부분까지 구비되어야 하므로 이에 따라 비용이 상승한다는 문제점이 있다.

여기서, 코팅층의 소재로는 전기 절연성이면서, 플라스틱 재료의 난연성 테스트 중 하나인 UL94 V 테스트 기준으로 V-0 등급인 난연성 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

UL 94 V 테스트란 플라스틱 제품에 수직 방향으로 불꽃을 가했을 때, 제품의 연소 양상 및 주위로의 화염 전파 정도를 평가하는 것으로, 연소 시간 등에 따라 V-0, V-1, V-2 등급으로 나눌 수 있으며, 이중 V-0 등급은 가장 난연성이 높은 등급이다.

여기서, 난연성 물질이란 고분자 수지 조성물에 난연제 및 각종 첨가제를 첨가하여 난연성을 높인 물질들을 의미한다.

이러한 난연성 물질이 될 수 있는 고분자 수지로는 폴리우레탄(Polyurethane), 우레탄(Urethane), 에폭시(Epoxy), 아크릴(Acryl) 등 공지의 다양한 소재가 있다.

물론 코팅층을 형성하기 난연성 물질에는 통상적으로 포함하는 각종 첨가제, 예를 들어 난연성을 향상시키기 위한 유리 섬유 또는 구형 실리카 등을 단독으로 또는 혼합한 무기계 충전제가 추가로 포함될 수 있다.

한편 코팅층(500)의 넓이는 개구부(410) 보다 좁게 형성할 경우에는 하부의 회로 패턴(300)을 외부로부터 완전히 차단할 수 없다. 따라서 개구부(410)만을 커버할 수 있도록 개구부(410) 면적과 동일한 것이 바람직하고, 개구부(410)를 포함하여 개구부(410) 가장자리와 일부 중첩될 수 있도록 개구부(410)보다 조금 큰 것이 더욱 바람직하다.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 패턴 퓨즈를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다. 회로 패턴과 코팅층을 제외하고 나머지 구성은 전술한 제1 실시예와 동일하므로 이하에서는 이들 상이한 구성에 관해서만 설명하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에서는 회로 패턴(300)의 특정 부분, 즉 단선될 위치를 인위적으로 제어할 수 있다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이 상부 필름층(400)의 일부, 보다 상세하게는 코팅층(500)에 의해 커버되는 영역인 상부 필름층(400) 개구부(410)에 위치하는 회로 패턴(300)의 단선을 유도할 수 있다.

패턴 퓨즈가 작동할 시에는 회로 패턴(300)을 구성하는 소재가 녹을 정도로 온도가 상승하는데, 이때 코팅층(500) 재료를 적절히 조절함으로써 개구부(410)에 위치하는 회로 패턴(300)이 먼저 녹아 단선될 수 있다.

다시 말해, 회로 패턴(300)은 작동 중에 열이 발생하는데, 이때 회로 패턴(300)을 덮고 있는 코팅층(500)의 흡열성과 열전도율을 낮게 함으로써 회로 패턴(300)이 빨리 단선되어 과전류를 조기에 차단할 수 있는 것이다.

상기와 같은 기능을 수행하기 위한 코팅층(500) 소재로는 저흡열성이면서 열전도율이 낮은 전기 절연성인 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

저흡열성 물질이란 흡열성이 낮은 물질을 의미하며, 이러한 저흡열성 물질로는 공지의 다양한 저흡열성 물질을 사용할 수 있으나, 하부 필름층(100)이나 상부 필름층(400) 소재로 적합한 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 보다 흡열성과 열전도율이 낮은 것이 바람직하다.

구체적으로 폴리우레탄(Polyurethane), 우레탄(Urethane), 에폭시(Epoxy), 아크릴(Acryl) 등일 수 있고, 특히 흡열성과 열전도율이 낮은 우레탄 계열, 폴리우레탄 계열, 또는 폴리우레탄과 폴리아크릴 혼합물이 주로 포함된 물질이 바람직하고, 열전도율이 0.10W/mK 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.05W/mK 이하인 것이 가장 바람직하다.

상기와 같은 제2 실시예에 의하면, 단선 부위를 항상 일정하게 조절할 수 있어 퓨즈로서의 동작신뢰성을 높일 수 있다는 이점이 있다. 즉, 패턴 퓨즈의 좌측이나 중간 또는 우측 등 위치에 따라 열전도 특성이 상이할 수 있고, 따라서 어느 부분에서 단선이 이루어지는지에 따라 과전류시 차단 동작 시간이 다를 수 있다.

이는 결과적으로 동작 특성에 일관성이 없음을 의미하는 것이므로 퓨즈의 신뢰성 또한 저하될 수밖에 없지만, 본 발명의 패턴 퓨즈는 항상 동일한 위치에서 단선이 이루어지도록 유도할 수 있어 동작의 신뢰성을 높이는데 기여할 수 있다.

한편 코팅층(500)으로 필름 형태로 미리 제작할 시에는 필름 내부에 공기를 함유시키는 것이 바람직하고, 일 예로 용해 발포 성형법, 주형 발포 성형법, 고상 발포 성형법 등의 발포 방법으로 공기를 형성시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 패턴 퓨즈를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다. 회로 패턴을 제외하고 나머지 구성은 전술한 제2 실시예와 동일하므로 이하에서는 이들 상이한 구성에 관해서만 설명하기로 한다.

본 발명의 제3 실시예에서의 회로 패턴(300)은 제1 금속선(310)과 제2 금속선(320)으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제1 금속선(310)은 서로 마주 보는 한 쌍으로 이루어지며, 제1 금속선(310)의 일측 영역은 상부 필름층(400) 아래에 위치하는 한편 타측 영역은 개구부(410)에 위치한다. 그리고 제2 금속선(320)은 이들 한 쌍의 제1 금속선(310)을 전기적으로 연결한다.

여기서, 제1 금속선(310)은 구리이고, 제2 금속선(320)은 구리보다 녹는점이 낮은 금속일 수 있다. 또 제1 금속선(310)은 구리이고, 제2 금속선(320)은 구리보다 저항률이 높은 금속일 수 있고, 게다가 제1 금속선(310)은 구리이고, 제2 금속선(320)은 알루미늄, 주석 또는 인듐일 수 있다.

제1 금속선(310)과 제2 금속선(320)이 전술한 어느 하나에 해당되는 경우, 패턴 퓨즈가 작동하게 되면 제2 금속선(320)이 먼저 녹거나, 제1 금속선(310)과 제2 금속선(320)의 연결부위가 끊어져 통전을 차단하게 된다.

물론 제1 금속선(310)과 제2 금속선(320)의 길이나 굵기를 조절함으로써 녹는점이나 단선 시점을 추가로 조절하는 것도 가능하다.

다음은 본 발명의 패턴 퓨즈를 제조하는 방법에 관해 설명하기로 한다.

전술한 패턴 퓨즈를 제조하는 방법은, 하부 필름층(100)을 준비하는 제1 단계, 하부 필름층(100) 상부에 접착층(200)을 형성시키는 제2 단계, 접착층(200) 상부에 회로 패턴(300)을 안착시키는 제3 단계, 개구부(410)가 마련된 상부 필름층(400)을 적층하는 제4 단계, 및 코팅층(500)을 형성시키는 제5 단계를 포함하여 구성된다.

한편 회로 패턴(300)은 원하는 모양으로 미리 준비한 패턴을 접착층(200) 상부에 안착시키거나, 접착층(200) 상부에 희망하는 모양으로 바로 형성시키는 것도 가능하다.

또 상부 필름층(400)을 적층하는 제4 단계에서는 회로 패턴(300)이 안착된 상태인 접착층(200) 상부에 상부 필름층(400)을 적층한 후, 회로 패턴(300)의 일부가 노출되도록 개구부(410)에 해당되는 영역을 제거하는 것도 가능하지만, 미리 개구부(410)를 형성시킨 상부 필름층(400)를 적층하는 것이 보다 바람직하다.

또 개구부(410)에 코팅층(500)을 형성하는 제5 단계에서는 개구부(410)에 난연성 물질, 저흡열성 물질 또는 저흡열성이면서 열전도율이 낮은 물질을 도포 및 경화시켜 코팅층(500)을 형성시킬 수 있다. 물론 이들 물질을 함유시켜 얇은 필름 형태의 코팅층(500)을 미리 준비한 후 개구부(410)를 커버하도록 적층하는 것도 가능하다.

여기서, 코팅층(500)을 구성하는 물질은 전술한 바와 같이, 폴리우레탄, 우레탄, 에폭시, 아크릴, 폴리우레탄과 폴리아크릴의 혼합물 등일 수 있고, 또 하부 필름층(100)과 상부 필름층(400)은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 수 있다.

전술한 패턴 퓨즈는 PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB(Flexible PCB)와 같은 회로 기판 상의 일정 위치에 위와 같은 공정을 통하여 형성될 수 있다.

물론, 회로 기판 상에 패턴 퓨즈를 형성시킬 시, 경우에 따라서는 하부 필름층(100) 또는 접착층(200) 중 일부 또는 전부를 형성하지 않고, 기판 상에 회로 패턴(300)을 직접 형성할 수도 있다.

한편 본 발명에서는 전술한 패턴 퓨즈가 형성된 회로 기판, 전술한 회로 기판이 장착된 전지 모듈 또는 전지 팩을 제공할 수 있으며, 또 이들 전지 모듈이나 전지 팩은 각종 디바이스에 사용될 수 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

(부호의 설명)

100: 하부 필름층

200: 접착층

300: 회로 패턴

310: 제1 금속선

320: 제2 금속선

400: 상부 필름층

410: 개구부

500: 코팅층

Claims

하부 필름층;

상기 하부 필름층 상부에 적층된 접착층;

상기 접착층 상부에 구비되고, 도전성 재료로 형성된 회로 패턴;

상기 접착층과 상기 회로 패턴 상부에 적층되며 상기 회로 패턴의 일부 또는 전부가 노출되도록 개구부가 형성된 상부 필름층; 및

상기 상부 필름층의 개구부를 커버하는 코팅층;을 포함하되,

상기 코팅층은 난연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제1항에 있어서,

상기 난연성 물질은 UL94 기준에 따른 난연 등급이 V-0인 난연성 물질인 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제2항에 있어서,

상기 난연성 물질은 무기계 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제1항에 있어서,

상기 코팅층은 상기 상부 필름층 보다 열전도율이 낮은 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제4항에 있어서,

상기 코팅층은 폴리우레탄 또는 우레탄 계열인 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제5항에 있어서,

상기 하부 필름층 또는 상부 필름층은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제1항에 있어서,

상기 회로 패턴은 일측 영역은 상기 상부 필름층 아래에 위치하고 타측 영역은 상기 개구부에 위치하는 서로 마주 보는 한 쌍으로 이루어진 제1 금속선, 및 상기 한 쌍의 제1 금속선을 전기적으로 연결하는 제2 금속선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제7항에 있어서,

상기 제1 금속선은 구리이고, 상기 제2 금속선은 구리보다 녹는점이 낮은 금속인 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제7항에 있어서,

상기 제1 금속선은 구리이고, 상기 제2 금속선은 구리보다 저항률이 높은 금속인 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제7항에 있어서,

상기 제1 금속선은 구리이고, 상기 제2 금속선은 알루미늄, 주석 또는 인듐인 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 패턴 퓨즈를 포함하는 회로 기판.
제11항에 기재된 회로 기판이 구비된 전지 모듈.
제12항에 기재된 전지 모듈을 포함하는 전지 팩.
하부 필름층을 준비하는 제1 단계;

하부 필름층 상부에 접착층을 형성시키는 제2 단계;

접착층 상부에 회로 패턴을 안착시키는 제3 단계;

개구부가 마련된 상부 필름층을 적층하는 제4 단계; 및

상기 개구부를 커버하도록 코팅층을 형성하는 제5 단계를 포함하되, 상기 코팅층은 난연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈의 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 코팅층은 상기 상부 필름층 보다 열전도율이 낮은 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈의 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 코팅층은 폴리우레탄 또는 우레탄 계열이고, 상기 하부 필름층 또는 상부 필름층은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈의 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 난연성 물질은 폴리우레탄 또는 우레탄 계열인 것을 특징으로 하는 패턴 퓨즈의 제조방법.