KR20090081649A

KR20090081649A - 배터리 팩 제조 방법

Info

Publication number: KR20090081649A
Application number: KR1020080007633A
Authority: KR
Inventors: 김대훈
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-07-29
Also published as: CN101919087A; US9590215B2; US20110135968A1; WO2009093822A3; JP2011510470A; CN101919087B; JP5346041B2; WO2009093822A2

Abstract

본 발명은 배터리 팩 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예는 배터리 보호회로를 IC 칩으로 제작하는 공정, 상기 IC 칩을 배터리 셀에 실장하는 공정, 외부에 배터리 케이스를 장착하는 공정을 포함한다. 본 발명의 실시예에 의하면 배터리 보호회로를 하나의 IC 칩으로 구현할 수 있으므로 기존의 PCM 제조공정 단축 및 재료 생략에 따른 생산원가를 절감할 수 있다는 효과가 있다.

배터리, 보호회로, PCM, 셀, IC, 리튬이온, MCM, 공정, 제작.

Description

배터리 팩 제조 방법 {Method for manufacturing battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

일반적으로 리튬이온 배터리는 종래 전지에 비하여 에너지 밀도가 높고 작동 전압이 높으며, 방전시에 양극의 리튬이온이 중간의 물질을 경유하여 음극의 탄소격자속으로 들어가기 때문에 극판의 손실이 거의 없어 보존이 우수하고 충전용량이 증가하여 수명이 길며, 무게가 가벼워서 휴대가 용이한 장점이 있다.

이로 인해, 리튬이온 배터리는 개인용 컴퓨터(PC), 노트북 컴퓨터, 캠코더, 휴대용 전화기 등의 이동통신단말기, 휴대용 CD플레이어 등의 전자제품에 폭넓게 사용되고 있다.

반면, 리튬이온 배터리는 가연성물질이 케이스 내부에 내장되므로 4.2[V] 이상의 과충전 상태일 경우에 발열, 폭발 등이 발생할 위험성이 있어서 안정성이 떨어진다는 단점이 있다. 따라서, 리튬이온 배터리의 패키지화된 케이스 내부의 셀에 안정적인 레벨에 의해 충전이 이루어지도록 배터리 보호회로(Power Control Module, 이하 "PCM"이라 함)를 장착하여 셀의 과충전이나 과방전 등의 오동작을 방 지하게 된다.

종래 리튬이온 배터리 제작공정은 먼저 PCM 제조업체에서 FET, 제어 IC, 수동소자, 써미스터, ROM 등을 PCB(Printed Circuit Board) 위에 실장하는 방식으로 PCM을 제조하고, 이렇게 제조된 PCM을 배터리 팩 제조업체에 보내면 배터리 팩 제조업체에서는 배터리 셀과 PCM을 배터리 케이스에 조립하는 공정을 통해 리튬이온 배터리를 제작하게 된다. 종래 배터리 팩을 제조하는 공정은 제조업체마다 다르며, 그 중에서 프론트 하우징과 백 하우징으로 조립하여 패킹하는 형태의 배터리 팩 공정을 소개하면 다음과 같다.

도 1은 종래 배터리 팩의 구조를 보여주는 분해사시도이다.

도 1에서 종래 배터리 팩은 테스트 포인트 라벨(1), 프론트 하우징(2), A/S 라벨(3), PCM(4), PCM 가이드(5), Ni 플레이트(+)(6), Ni 플레이트(-)(7), 카드 페이퍼(8), 배터리 셀(9), 백 하우징(10), 배터리 라벨(11)로 이루어진다.

도 2는 종래 배터리 보호회로(PCM)의 모습을 보여주는 도면이다. 도 2 (a)는 정면도, 도 2 (b)는 후면도, 도 2 (c)는 측면도, 도 2 (d)는 PCM이 배터리 팩에 장착된 상태의 단면도이다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 종래 배터리 보호회로(PCM)는 PCB 위에 여러 개의 회로소자들이 표면실장되는 방식으로 제작된다. 그러나, 종래 이러한 PCM 제작 방식은 PCM을 제조하는 공정과 재료비 등으로 인한 제조원가 상승이라는 문제점과, PCM을 배터리 팩에 최종적으로 장착하는 공정에 있어서 공정이 복잡하고 비효율적이라는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 배터리 보호회로의 제조원가를 절감하고, 배터리 팩 제조공정을 단순화할 수 있다.

본 발명의 실시예는 배터리 보호회로를 IC 칩으로 제작하는 제1공정, 상기 IC 칩을 배터리 셀에 실장하는 제2공정, 외부에 배터리 케이스를 장착하는 제3공정을 포함한다.

본 발명에 의하면 배터리 보호회로를 하나의 IC 칩으로 구현할 수 있으므로 기존의 PCM 제조공정을 단축할 수 있고 PCM 제작에 들어가는 재료를 생략할 수 있으며, 이에 따라 생산원가를 절감할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 전체 배터리 제조공정이 단순화되고 효율적으로 수행되는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로(PCM)의 3D 모델링 도면이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에서는 배터리 보호회로를 하나의 IC 칩으로 제작하는 방식을 제안한다. 즉, 본 발명에서는 배터리 보호회로를 구성하는 회로소자들을 IC소자로 구현하고, IC소자들을 집적하여 배터리 보호회로를 IC 칩으로 구현한다. 이제 이러한 배터리 보호회로를 제작하는 방식과 배터리 보호회로를 구비한 배터리 팩 제작 방식을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.

배터리 보호회로를 IC 칩으로 제작한다(S710). S710 단계에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

다음, IC 칩을 배터리 셀에 실장한다(S720).

외부에 배터리 케이스를 장착한다(S730).

도 8은 도 7의 흐름도에서 S710 단계를 세분화한 흐름도이다.

도 8에서 S710 단계는 배터리 보호회로를 구성하는 각 소자를 베어 웨이 퍼(Bare wafer)로 제작하는 공정(S712)과, 각 소자의 베어 웨이퍼를 가공하여 IC 칩으로 제작하는 공정(S714)으로 이루어진다. 예를 들어, S712 단계에서 배터리 보호회로를 구성하는 FET와 수동소자들 각각을 베어 웨이퍼로 제작한 후에, S714 단계에서 각 베어 웨이퍼를 가공하여 배터리 보호회로 기능을 하는 IC 칩으로 제작하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서 S714 단계는 각 소자의 베어 웨이퍼를 MCM(Multi Chip Module) 공법을 이용하여 하나의 원 패키지(One Package) IC 칩으로 제작할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로의 사시도이다.

도 4에서 보는 바와 같이, IC 칩(100)은 다른 장치와의 전기적 연결을 위해 표면 일부분이 패드(Pad)(110)로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 기존의 배터리 팩을 사용하는 장치와 호환가능하도록 IC 칩(100)의 소정 부분에 패드(110)를 구비하는 것이다.

보통 배터리 팩은 사이드(side)면에 패드가 형성된 사이드 접촉형과 보텀(bottom)면에 패드가 형성된 보텀 접촉형으로 구분할 수 있다. 이제 각 형태에 따라 배터리 팩에서의 IC 칩(100) 실장 모습을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 보여주는 도면이다. 도 5는 사이드 접촉형의 배터리 팩의 모습이 도시되어 있다. 도 5 (a)는 배터리 팩 을 위에서 본 단면도이고, 도 5 (b)는 배터리 팩의 사시도이다. 배터리 팩은 IC 칩(100), 배터리 셀(미도시), 배터리 케이스(200)를 포함하여 이루어진다.

도 5에서 IC 칩(100)의 패드(110)면이 사이드면을 향하도록 IC 칩(100)이 배터리 셀(미도시)에 실장되어 있다. 도 5의 실시예에서 배터리 팩의 제작공정은 먼저 IC 칩(100)이 배터리 셀에 실장되고, 배터리 케이스(200)가 장착되는 순으로 이루어진다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 보여주는 도면이다. 도 6은 보텀 접촉형의 배터리 팩의 모습이 도시되어 있다. 도 6 (a)는 배터리 팩을 위에서 본 단면도이고, 도 6 (b)는 배터리 팩의 사시도이다. 배터리 팩은 IC 칩(100), 배터리 셀(미도시), 배터리 케이스(200)를 포함하여 이루어진다.

도 6에서 IC 칩(100)의 패드(110)면이 보텀면을 향하도록 IC 칩(100)이 배터리 셀(미도시) 실장되어 있다. 도 6의 실시예에서 배터리 팩의 제작공정은 먼저 IC 칩(100)이 배터리 셀에 실장되고, 배터리 케이스(200)가 장착되는 순으로 이루어진다.

이상에서 설명한 도 5 및 도 6의 실시예 뿐만 아니라, 본 발명에서는 IC 칩(100)과 탑(top) 케이스가 하나의 형태로 사출하는 방식으로 배터리 팩을 구현할 수도 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통 상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

도 1은 종래 배터리 팩의 구조를 보여주는 분해사시도이다.

도 2는 종래 배터리 보호회로의 모습을 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로의 3D 모델링 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 보여주는 도면이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 배터리 보호회로 110 패드

200 배터리 케이스 1 테스트 포인트 라벨

2 프론트 하우징 3 A/S 라벨

4 PCM 5 PCM 가이드

6,7 Ni 플레이트 8 카드 페이퍼

9 배터리 셀 10 백 하우징

11 배터리 라벨

Claims

배터리 보호회로를 IC 칩으로 제작하는 제1공정;

상기 IC 칩을 배터리 셀에 실장하는 제2공정; 및

외부에 배터리 케이스를 장착하는 제3공정

을 포함하는 배터리 팩 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1공정은 배터리 보호회로를 구성하는 각 소자를 베어 웨이퍼(Bare wafer)로 제작하는 제1-1공정과,

상기 각 소자의 베어 웨이퍼를 가공하여 IC 칩으로 제작하는 제1-2공정을 포함하는 배터리 팩 제조 방법.
제2항에 있어서,

상기 제1-2공정은 각 소자의 베어 웨이퍼를 MCM(Multi Chip Module) 공법을 이용하여 IC 칩으로 제작하는 것인 배터리 팩 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 IC 칩은 하나의 MCM(Multi chip Module)공법을 이용하여 제작된 하나의 원 패키지(One Package) IC인 배터리 팩 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 IC 칩은 다른 장치와의 전기적 연결을 위해 표면 일부분이 패드(Pad)로 형성되어 있는 배터리 팩 제조 방법.
제5항에 있어서,

배터리 팩이 보텀(bottom) 접촉형인 경우, 상기 제2공정은 상기 패드면이 보텀면을 향하도록 IC 칩을 배터리 셀에 실장하는 배터리 팩 제조 방법.
제5항에 있어서,

배터리 팩이 사이드(side) 접촉형인 경우, 상기 제2공정은 상기 패드면이 사이드면을 향하도록 IC 칩을 배터리 셀에 실장하는 배터리 팩 제조 방법.