KR100540348B1 - 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정격전압을 제공하는 배터리 셀(9); 중앙에 홀(Hole)이 형성된 직사각형 판체이고, 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면 일측의 정극단자(+)에 스폿용접되어 융착된 클래드 메탈(13); 바이메탈(5) 및 상기 바이메탈(5)의 수직 일면에 붙은 니켈판(6)을 삽입몰딩하여 사출되어 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 부착된 바이메탈 삽입몰딩 블록(15); 양측에 홀(Hole)이 형성되어 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 본드로 부착된 PCM 가이드 블록(14); 일측 표면 양측에 부극 니켈판(4) 및 정극 니켈판(7)이 솔더링(Soldering)되고, 상기 PCM 가이드 블록(14)의 윗면에 안착되어 스폿용접된 PCM 어셈블리(3); 상기 PCM 가이드 블록(14)에 끼워진 상태로 안착되어 상기 PCM 가이드 블록(14) 표면에 세워진 로커(Locker)로 고정되는 상부 케이스 블록(2);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법에 관한 것이다.
이동통신단말기, 내장형 배터리, 상부 케이스 방식, 스폿용접

Description

이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법{INNER BATTERY PACK FOR MOBILE COMMUNICATION TERMINAL AND METHOD OF ASSEMBLING THE SAME}
도 1은 종래 내장형 배터리팩이 구비된 이동통신단말기에서 배터리팩이 해체된 상태의 분해사시도.
도 2a 내지 도 2c는 종래 내장형 배터리팩의 유형별 사시도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 유형별 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 분해 사시도.
도 5a는 본 발명에 따른 양측 스폿용접(Spot welding)이 가능한 구조를 갖는 PCM 어셈블리의 정면도.
도 5b는 도 5a의 본 발명에 따른 PCM 어셈블리에 정극 니켈판 및 부극 니켈판이 스폿용접된 상태의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 바이메탈에 니켈판이 스폿용접된 상태의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 바이메탈 삽입몰딩 블록의 사시도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 조립 방법을 나타낸 전체 공정도.
도 9 내지 도 16은 도 8a 및 도 8b에 나타난 각각의 단계를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 테스트 포인트 라벨(Test Point Label)
2: 상부 케이스 블록(Top case block)
3: PCM 어셈블리(Protection Circuit Module Assembly)
4: 부극 니켈판(- Ni-Plate) 5: 바이메탈(Bimetal)
6: 니켈판(Ni-Plate)
7: 정극 니켈판(+ Ni-Plate)
8: 바이메탈 삽입 몰딩(Bimetal insert molding)
9: 배터리 셀(Battery cell) 10: 랩핑 라벨(Wrapping Label)
11: 양면 테이프 12: 하부 케이스(Bottom case)
13: 클래드 메탈(Clad metal) 14: PCM 가이드 블록(PCM guide block)
15: 바이메탈 삽입몰딩 블록(Bimetal insert molding block)
본 발명은 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래 발생이 불가피하였던 여러 가지 제작상의 어려움을 해결 하고, 조립에 필요한 작업공정을 획기적으로 단축하며, 배터리 셀을 직접 사출성형하는 공정을 거치지 않도록 하여 배터리 셀의 신뢰성을 확보하는 등의 다양한 효과를 발생시키는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 내장형 배터리팩이 구비된 이동통신단말기에서 배터리팩이 해체된 상태의 분해사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 내장형 배터리팩이 구비된 이동통신단말기[셀룰러폰(Cellular Phone; CDMA 단말기), PCS(Personal Communication Services), GSM 단말기 등의 휴대용 단말기]는 본체(100), 배터리 수납부(110), 배터리팩(120), 배터리 커버(130)로 구성되어, 배터리팩(120)이 본체(100)의 내부에 장착되고, 그 배터리팩(120)을 감싸도록 덮개가 설치되는 구조를 형성한다. 외장형 배터리가 사용되는 경우 본체의 후면에 하드팩 상태의 배터리가 착·탈 가능하게 설치되어 외부에 노출되는 반면, 도 1에 따른 이동통신단말기에는 배터리와 보호회로가 실장된 회로기판이 수지로 된 외장체에 수납된 형태의 내장형 배터리팩이 사용된다. 이와 같은 내장형 배터리팩에 있어서, 배터리와 보호회로기판을 고정하기 위하여 상측덮개와 하측덮개로 된 외장체에 수납하는 방법이 일반화되었고, 최근에는 부품 개수의 저감 및 생산성 향상을 목적으로 보호회로기판과 배터리와의 간극에 저온 성형 수지를 충전하거나, 배터리를 저온 성형 수지로 피복하여 수지몰드를 성형하는 방법이 채용되고 있다.
또한, 배터리팩의 소형화를 목적으로 배터리팩과 외부 회로를 접속하는 외부 입출력 단자를 터미널 블록(terminal block)이나 리드선(lead wire) 등으로 배터리팩의 외부에 별도로 취부하는 것이 아니라 보호회로기판의 일면에 형성하여 외부로 노출되도록 배치하고 있다.
도 2a 내지 도 2c는 종래 내장형 배터리팩의 유형별 사시도로서, 하드케이스(hard case) 타입, 삽입몰딩(insert molding) 타입, 두 가지를 모두 채용한 이중 타입의 내장형 배터리팩이 각각 도시되어 있다.
이와 같은 형태의 배터리팩에 기반하여 산요(SANYO; 회사명)의 전지 보유 지지부와 기판 보유 지지부가 서로 간극을 갖고 설치되는 금형 내부에서, 전지 보유 지지부에 전지를 보유 지지시킴과 동시에 기판 보유 지지부에 외부 입출력 단자를 기판을 보유 지지시키고, 간극에 성형 재료를 충전하여 성형을 행하는 방법, 엘지(LG; 회사명)의 정·부극 니켈판(+, - Ni-Plate)을 PCM에 수직으로 붙여서 PCM 전체 몰딩을 하고, 셀(cell)의 부극단자(-)에 바이메탈(bimetal)과 니켈판을 수직으로 세워 붙이고, 정극단자(+)에 니켈판을 수직으로 세워 붙여서 PCM 몰딩 부분과 셀 부분을 양쪽 측면에서 초음파로 스폿(spot)하는 방법, 삼성에스디아이(SS SDI; 회사명)의 케이스 사출에 셀과 PCM을 붙인 후에 소프트팩을 넣는 방법 등이 제안된 바 있다.
그러나, 도 1과 같은 내장형 배터리팩의 경우, 배터리팩의 제조 공정에 있어 외장체나 수지몰드에 대하여 외부 입출력 단자의 상대적 위치를 정확하게 확보할 필요가 있고, 이를 위해 저온 성형 수지를 충전할 때에도 미리 보호회로기판을 배터리에 대하여 설정된 위치에 정확히 고정하여야 하는 등 제조 공정의 불편이 있었 으며, 도 2a 내지 도 2c와 같은 내장형 배터리팩의 경우에도 여러 가지 제작상의 어려움과 번거로움을 내포하고 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 발생이 불가피하였던 여러 가지 제작상의 어려움을 해결하고, 조립에 필요한 작업공정을 획기적으로 단축할 수 있는 새로운 유형의 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 원부자재의 부품수를 줄여 원가 절감과 제조 공정 개선을 통한 생산성 증대 및 품질확보를 가능하게 하고, 불량 발생시 배터리 셀과 PCM 어셈블리 등 주요부품의 재활용도 기여도를 획기적으로 높이는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리 셀을 직접 사출성형하는 공정을 거치지 않도록 하여 배터리 셀의 신뢰성을 확보하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩은, 이동통신단말기의 내부에 착탈 가능하게 장착되어 그 이동통신단말기의 정격전압을 제공하는 배터리팩에 있어서, 수직 상부면에 정극단자(+) 및 부극단자(-)가 형성되어 정격전압을 제공하는 배터리 셀(9)과, 중앙에 홀(Hole)이 형성된 직사각 형 판체이고, 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면 일측의 정극단자(+)에 스폿용접되어 융착된 클래드 메탈(13)과, 바이메탈(5) 및 상기 바이메탈(5)의 수직 일면에 붙은 니켈판(6)을 삽입몰딩하여 사출되어 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 부착된 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)과, 양측에 홀(Hole)이 형성되어 상기 클래드 메탈(13), 상기 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)이 부착된 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 본드로 부착된 PCM 가이드 블록(14)과, 일측 표면 양측에 부극 니켈판(4) 및 정극 니켈판(7)이 솔더링(Soldering)되고, 상기 PCM 가이드 블록(14)의 윗면에 안착되어 상기 정극 니켈판(7)은 상기 클래드 메탈(13)에, 상기 부극 니켈판(4)은 상기 바이메탈(5)에 각각 스폿용접된 PCM 어셈블리(3)와, 상기 PCM 가이드 블록(14)에 끼워진 상태로 안착되어 상기 PCM 가이드 블록(14) 표면에 세워진 로커(Locker)로 고정되는 상부 케이스 블록(2)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 셀(9)에서 정극단자(+) 및 부극단자(-)가 형성된 수직 상부면의 외곽선을 따라 소정의 길이만큼 알루미늄 탑캔(Top can)을 세워 상기 배터리 셀(9)의 몸체를 변형하고, 상기 상부 케이스 블록(2)이 상기 배터리 셀(9)에 세워진 상기 알루미늄 탑캔의 내부로 밀어 넣어져 안착되도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 셀(9) 및 상기 배터리 셀(9)에 부착된 상기 상부 케이스 블록(2)을 모두 감싸도록 케이스 바디(Case body)가 형성되어 상기 상부 케이스 블록(2)을 상기 배터리 셀(9)에 부착한 후 미리 성형된 상기 케이스 바디에 관통되도록 밀어 넣어져 고정되도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 셀(9)의 하부에는 하부 케이스(12)가 양면 테이프(11)를 이용해 부착되고, 상기 상부 케이스 블록(2)의 수직 상부면 중앙측에는 테스트 포인트(2a)가 가공되어 테스트 포인트 라벨(1)이 부착되며, 상기 배터리 셀(9), 상기 클래드 메탈(13), 상기 바이메탈 삽입몰딩 블록(15), 상기 PCM 가이드 블록(14), 상기 PCM 어셈블리(3), 상기 상부 케이스 블록(2)을 전체적으로 감싸 보호하는 랩핑 라벨(10)이 부착되도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면 일측에는 통풍공(9a)이 가공되고, 상기 클래드 메탈(13) 중앙에 홀(Hole)이 상기 통풍공(9a)과 겹쳐지도록 부착되어 상기 배터리 셀(9)의 이상 발생시 통풍공(9a)이 열려 가스(Gas)가 빠져 나가도록 구성될 수 있다.
상기 클래드 메탈(13)은 알루미늄과 동으로 이루어진 2중층 금속체로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 조립 방법은, 이동통신단말기의 내부에 착탈 가능하게 장착되어 그 이동통신단말기의 정격전압을 제공하는 배터리팩을 제조하는 방법에 있어서, 클래드 메탈(13)을 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 스폿용접하여 융착하는 단계(S11)와, 바이메탈(5)과 니켈판(6)을 삽입몰딩하여 사출된 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)을 상기 배터리 셀(9)에 본드를 사용하여 부착하고 니켈판(6)을 부극단자(-)인 탑캔(9b; Top can)에 스폿용접하는 단계(S12)와, PCM 가이드 블록(14)의 밑면에 본드를 도포하여 상기 클래드 메탈(13), 상기 바이메탈 삽입몰딩 블록(15) 및 상기 부극 니켈판(6)이 부착된 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 안착시키고 고정하는 단계(S13)와, 양측에 부극 니켈판(4) 및 정극 니켈판(7)이 솔더링(Soldering)된 PCM 어셈블리(3)를 상기 PCM 가이드 블록(14) 윗면에 안착시키고, 상기 PCM 어셈블리(3)의 정·부극 니켈판(4, 7)을 상기 클래드 메탈(13)과 상기 바이메탈(5)에 각각 스폿용접하는 단계(S14)와, 상부 케이스 블록(2)을 상기 PCM 가이드 블록(14)에 끼워넣어 안착시켜 상기 PCM 가이드 블록(14) 표면에 세워진 로커(Locker)에 고정시키는 단계(S16)와, 상기 상부 케이스 블록(2) 윗면에 테스트 포인트 라벨(1)을 부착하는 단계(S17)와, 하부 케이스(12)에 부착된 양면 테이프(11)의 겉지를 제거하고 상기 배터리 셀(9)의 하부면에 부착하는 단계(S20)와, 랩핑 라벨(10)을 상기 배터리 셀(9)에 부착하는 단계(S21)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하에서 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 유형별 사시도를 나타낸 것으로서, 라벨 타입 내장형 배터리팩, 배터리 셀 변형 타입 내장형 배터리팩, 케이스 삽입 타입 내장형 배터리팩의 사시도를 각각 도시하고 있다.
도 3a 내지 도 3c의 유형별 내장형 배터리팩은 공통적으로 도 4와 같은 기본 구성을 가지며, 상부 케이스 조립방식을 적용하여 제조한다. 도 4에서는 라벨 타입 내장형 배터리팩을 통해 본 발명에 따른 상부 케이스 조립방식을 적용한 내장형 배터리팩의 분해 사시도를 나타내고 있으나, 이러한 내부 구성 및 조립방식은 기본적으로 케이스 바디(Case body)를 만들어서 배터리 셀(9)을 삽입하는 케이스 삽입 타입 내장형 배터리팩과 수직 상부에 기둥 형식으로 알루미늄 탑캔을 세워 배터리 셀(9)의 몸체를 변형한 배터리 셀 변형 타입 내장형 배터리팩에 모두 적용 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩은 테스트 포인트 라벨(1), 상부 케이스 블록(2), PCM 어셈블리(3), 부극 니켈판(4), 바이메탈(5), 니켈판(6), 정극 니켈판(7), 바이메탈 삽입 몰딩(8), 배터리 셀(9), 랩핑 라벨(10), 양면 테이프(11), 하부 케이스(12), 클래드 메탈(13), PCM 가이드 블록(14), 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)을 구비한다.
먼저, PCM 어셈블리(3) 일면의 양측에 정극 니켈판(7) 및 부극 니켈판(4)을 SMD 타입으로 솔더링하고, 솔더링되어 있는 정극 니켈판(7) 및 부극 니켈판(4)을 배터리 셀(9)과 일체화된 바이메탈 삽입몰딩 블록(15), 클래드 메탈(13) 및 PCM 가이드 블록(14)에 안착하여 스폿용접으로 연결한다. 그 후, 상부 케이스 블록(2)을 끼워넣어 고정하는 방식으로, 배터리 셀(9)이 직접적인 삽입몰딩을 거치지 않아 배터리 셀(9)의 신뢰성 확보 및 작업공정 개선으로 인한 품질확보 및 원가절감을 기대할 수 있다.
배터리 셀(9)은 수직 상부면에 정극단자(+) 및 부극단자(-)가 형성되어 정격전압을 제공하는 리튬이온배터리이다. 배터리 셀(9)에서 정극단자(+) 및 부극단자(-) 등이 형성된 수직 상부면에 PCM 어셈블리(3)가 대향 배치된다. 이때, PCM 어셈블리(3)를 덮어 감싸는 상부 케이스 블록(2)이 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 설치되는 방식이 적용되고, PCM 어셈블리(3) 일면에 가공된 외부 입출력 단자인 터미널(3a)이 외부로 노출된다.
PCM 어셈블리(3)와 대항하는 측면이 되는 배터리 셀(9)의 수직 상부면에는 정극단자(+), 부극단자(-) 등이 형성되어 있다. 이 중 정극단자(+)에는 알루미늄으로 이루어지는 외장캔 상에 접합된 알루미늄-니켈(Al-Ni)로 이루어지는 클래드 메탈(13)이 스폿용접되어 붙어있다. 또한, 부극단자(-)는 돌기모양의 단자이며, 주위에 배치된 절연체에 의해서 외장캔과 전기적으로 격리되어 있다.
한편, PCM 어셈블리(3)는 배터리 셀(9)의 수직 상부면과 거의 동일한 크기의 직사각형 모양을 가지고 있는 수지재 판체이고, 주표면이 되는 일면에 외부 입출력 단자인 터미널(3a; +, -, TX, VF, CF) 등이 금도금되어 형성되어 있다. 외부 입출력 단자인 터미널(3a)이 형성된 이면에는 회로부 및 접속용 단자를 구비하고 있다. 회로부에는 충방전시에 있어서 과충전, 과방전으로부터 배터리 셀(9)을 보호하기 위한 보호회로나, 표면실장형 PTC(티탄산바륨계(系) 도자기로 온도가 상승하면 전 기저항이 급격히 커지는 반도체소자, 정특성 서미스터라고도 함) 또는 바이메탈(Bimetal) 등이 형성되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(9)과 PCM 어셈블리(3) 사이에는 바이메탈(5)과 니켈판(6)을 삽입몰딩하여 사출된 바이메탈 삽입몰딩 블록(15) 및 PCM 가이드 블록(14) 등이 배치되어 있다. 여기서, PCM 가이드 블록(14)은 배터리 셀(9)에 안정적으로 안착될 수 있도록 밑면이 가공되어 있으며, 상측은 PCM 어셈블리(3)를 움직이지 않도록 고정시키기 위한 다수개의 PCM 로커(14a)가 세워진 구조로 되어 있다.
정극 니켈판(7) 및 부극 니켈판(4)은 모두 니켈로 이루어진 'Z'자형(혹은 'R'자형이나 'ㄷ'자형도 가능함) 판체이고, PCM 어셈블리(3)에 솔더링하여 부착된다. 정극 니켈판(7) 및 부극 니켈판(4)이 부착된 PCM 어셈블리(3) 윗면에 안착되는 상부 케이스 블록(2)은 PCM 가이드 블록(14)에 끼워넣어 PCM 로커(14a)로 고정되는데, 이 때, 리드로 부착된 정극 니켈판(7) 및 부극 니켈판(4)이 사용된다. 테스트 포인트 라벨(1)은 침수시 색깔이 변하여 소비자 과실을 확인할 수 있도록 하는 마크(Mark)이고, 랩핑 라벨(10)은 배터리 셀(9)의 제조정보를 인쇄하여 배터리 셀(9)에 부착함으로써 정보를 제공하도록 하는 것이며, 하부 케이스(12)는 낙하 및 충격시 배터리 셀(9)을 보호하는 역할을 하는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 셀 변형 타입 내장형 배터리팩은 라벨 타입 내장형 배터리팩과 기본적인 내부 구성은 동일하며, 배터리 셀(9)의 수직 상부면에서 외곽선을 따라 알루미늄 탑캔이 기둥 형식으로 돌출 형성되도록 하고, 로커, 로커 홈, 클램퍼 등을 이용해 구조체들을 고정하여 결합관계를 단단히 한 것이다.
배터리 셀 변형 타입 내장형 배터리팩에서는, 알루미늄 탑캔을 배터리 셀(9)의 정극단자(+) 및 부극단자(-)가 형성된 수직 상부면의 외곽선을 따라 소정의 길이만큼 돌출 형성하여 그 안쪽의 상측 좌우에는 로커홈(Locker home)을 가공한다. 그리고, 상부 케이스 블록(2)의 좌우 표면에는 로커(Locker)를 형성하여 상부 케이스 블록(2)을 알루미늄 탑캔 내부로 밀어넣어 삽입 장착할 때, 상부 케이스 블록(2) 좌우 표면의 로커와 알루미늄 탑캔 내부의 로커홈이 결합 체결되도록 한 것이다. 이 때, 알루미늄 탑캔의 상부 끝단에 돌출된 다수개의 클램퍼(Clamper)를 가공하여 상부 케이스 블록(2)이 내부로 안착된 후 돌출된 클램퍼들을 구부려 보다 공고하게 결합시킬 수 있다.
또한, 케이스 삽입 타입 내장형 배터리팩은 라벨 타입 내장형 배터리팩과 기본적인 내부 구성은 동일하며, 배터리 셀(9) 및 배터리 셀(9)에 부착된 상부 케이스 블록(2)을 모두 감싸도록 케이스 바디를 형성하고, 로커, 로커홈 등을 이용해 구조체들을 고정하여 결합관계를 단단히 한 것이다.
케이스 삽입 타입 내장형 배터리팩은 상부 케이스 블록(2)을 배터리 셀(9)에 부착한 후 미리 성형된 케이스 바디에 관통되도록 밀어 넣어 로커로 고정되도록 한 것이다. 케이스 바디는 배터리 셀(9)의 외곽 전체를 감싸는 내부가 비어있는 형체로서, 배터리 셀(9)의 수직 하부면으로부터 수직 상부면까지를 모두 감싸 보호함과 동시에 배터리 셀(9)의 수직 상부면으로부터 상부 케이스 블록(2)이 삽입될 수 있을 정도의 소정의 길이만큼 돌출시킨다.
상부 케이스 블록(2)의 좌우 표면 및 하부 케이스(12)의 좌우 표면에는 로커를 가공하고, 케이스 바디의 내면 상·하측 좌우에는 로커홈을 가공하여, 상부 케이스 블록(2) 및 하부 케이스(12)가 배터리 셀(9)의 상·하부에 각각 장착될 때, 로커와 로커홈이 결합 체결되도록 하여 결합을 공고히 할 수 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 양측 스폿용접(Spot welding)이 가능한 구조를 갖는 PCM 어셈블리의 정면도이고, 도 5b는 도 5a의 본 발명에 따른 PCM 어셈블리에 정극 니켈판 및 부극 니켈판이 스폿용접된 상태의 사시도이다.
도 5a에서는, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩을 구성하는 PCM 어셈블리(3)가 양측 스폿용접이 가능하도록 구성된 경우를 도시하고 있다. PCM 어셈블리(3)는 배터리 셀(9)의 수직 상부면과 동일한 크기의 직사각형에 유사한 형상을 가진 수지재 판체로 형성하고, 배터리 셀(9)의 수직 상부면과 대향 배치되는 일면의 양측 모서리 부분에는 용접 패드를 형성하여 'Z'형태의 부극 니켈판(4) 및 정극 니켈판(7)을 용접 패드에 표면실장형(SMD; Surface Mounted Device)으로 솔더링(Soldering)하여 고정시킨다. 그 이면이 되는 다른 일면에는 금도금되어 형성된 상기 외부 입출력 단자인 터미널(3a)을 구성한다. 이 상태로 PCM 어셈블리(3)를 배터리 셀(9)과 결합된 PCM 가이드 블록(14)에 삽입하여 스폿용접으로 융착시키고, 상부 케이스 블록(2)을 닫아 PCM 가이드 블록(14)에 세워진 PCM 로커(14a)로 고정시킨다. 이 때, 정극 니켈판(7) 및 부극 니켈판(4)의 구조는 위치나 쓰임에 따라서 'Z'자형 이외에도 'ㄱ'자형, 'ㄷ'자형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 바이메탈에 니켈판이 스폿용접된 상태의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 바이메탈 삽입몰딩 블록의 사시도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)은 바이메탈(5)에 부극 니켈판(4)이 스폿용접으로 연결된 것을 PC(Polycarbonate) 또는 PC(polyethylene) 재질로 삽입몰딩하여 하나로 결합된 형태를 가진다. 도 6에서는 바이메탈(5)과 니켈판(6)을 스폿용접으로 연결할 수도 있고, 바이메탈(5)의 리드(lead)를 원하는 크기만큼 길게 만들 수도 있다. 도 7에서는 바이메탈(5)과 부극 니켈판(4)을 스폿용접으로 연결한 것을 삽입몰딩하여 하나의 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)으로 일체화시켰다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 조립 방법을 나타낸 전체 공정도이다.
본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 조립 방법을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다. PCM 어셈블리(3)의 일측 표면 양측에 용접 패드를 형성하여 정극 니켈판(7) 및 부극 니켈판(4)을 솔더링하고, 바이메탈(5)을 삽입몰딩하여 형성한 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)을 배터리 셀(9)의 부극단자(-)가 되는 탑캔(9b)에 스폿용접한 후, 클래드 메탈(13)을 배터리 셀(9)에 스폿용접으로 연결하는 것이다. 또한, 상부 케이스 블록(2)을 그 위에 안착하여 수직으로 세워진 PCM 로커(14a; PCM Locker)를 통하여 고정시키고 테스트 포인트 라벨(1)과 하부 케이스(12)를 부착한 후 랩핑 라벨(10)로 감싼다. 기타 여러 가지 비슷한 변형이 가능하다.
도 8a 및 도 8b를 참조하여 보다 자세히 살펴보면, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 조립 방법은 다음과 같은 단계를 거쳐 이루어진다.
1) 배터리 셀(9)을 검사하는 단계(S10)
2) 클래드 메탈(13)을 배터리 셀(9)에 스폿용접하여 융착하는 단계(S11)
3) 바이메탈(5)과 니켈판(6)을 삽입몰딩하여 사출된 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)을 배터리 셀(9)에 본드를 사용하여 부착하고 부극 니켈판(6)을 부극단자(-)인 탑캔(9b)에 스폿용접하는 단계(S12)
4) 3)의 상태로, PCM 가이드 블록(14)의 밑면에 본드를 도포하여 3)에 안착시키고 고정하는 단계(S13)
5) 4)의 상태로, 양측에 니켈판이 솔더링(Soldering)된 PCM 어셈블리(3)를 4)에 안착시키고, PCM 어셈블리(3)의 정극 니켈판(4) 및 부극 니켈판(7)을 바이메탈(5)과 클래드 메탈(13)에 스폿용접하는 단계(S14)
6) 전기적인 특성을 검사하는 1차 기능검사 단계(S15)
7) 5)의 상태로, 상부 케이스 블록(2)을 5)에 끼워넣어 안착시켜 로커(Locker)에 고정시키는 단계(S16)
8) 7)의 상태로, 테스트 포인트 라벨(1)을 부착하는 단계(S17)
9) 전기적인 특성을 검사하는 2차 기능검사 및 전장(Electric) 길이 측정(S18)
10) 1차 외관검사 단계(S19)
11) 하부 케이스(12)에 부착된 양면 테이프(11)의 겉지를 제거하고 배터리 셀(9)의 하부면에 부착하는 단계(S20)
12) 랩핑 라벨(10)을 배터리 셀(9)에 부착하는 단계(S21)
13) 2차 외관검사 및 포장 단계(S22)
도 9 내지 도 16은 도 8a 및 도 8b에 나타난 각각의 단계를 나타낸 도면이다.
도 9는 클래드 메탈(13)을 배터리 셀(9)에 스폿용접하여 융착하는 단계(S11)를 도시한 것으로, 클래드 메탈(13)을 배터리 셀(9)의 몸체에 스폿용접으로 융착하는 작업을 나타낸다. 배터리 셀(9)의 수직 상부면에는 통풍공(9a; Vent), 부극단자(-)가 되는 탑캔(9b), 전해액 주입구(9c)를 가공한다. 여기서, 클래드 메탈(13)은 중앙에 홀(Hole)을 가공하여 배터리 셀(9)의 이상 발생시 통풍공(9a)이 열려 가스(Gas)가 빠져 나갈 수 있도록 만든다. 또한, 클래드 메탈(13)은 배터리 셀(9)과 PCM 어셈블리(3)의 정극 니켈판(7) 및 부극 니켈판(4)을 스폿용접으로 융착하기 위하여 알루미늄과 동으로 이루어진 2중층 금속체이다.
도 10은 바이메탈(5)과 니켈판(6)을 삽입몰딩하여 사출된 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)을 배터리 셀(9)에 본드를 사용하여 부착하고 부극 니켈판(6)을 부극단자(-)인 탑캔(9b)에 스폿용접하는 단계(S12)를 도시한 것이다. 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)의 밑면에 본드를 도포하여 배터리 셀(9)의 부극단자(-)인 탑캔(9b) 쪽에 안착시키고, 니켈판(6)과 배터리 셀(9)의 탑캔(9b)을 스폿용접하여 고정시키는 공정을 나타낸다.
도 11은 PCM 가이드 블록(14)의 밑면에 본드를 도포하여 안착시키고 고정하는 단계(S13)를 도시한 것이다. 도 10의 상태에서 PCM 가이드 블록(14)의 밑면에 본드를 도포하여 안착시킨 후에 배터리 셀(9)과 PCM 가이드 블록(14)을 견고하게 고착되도록 압착을 가하는 공정을 나타낸다. 여기서, PCM 가이드 블록(14)은 PCM 어셈블리(3)를 스폿용접하기 위하여 양측에 홀(Hole)이 뚫려 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)과 클래드 메탈(13)이 보이도록 형성하고, 밑면은 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)과 클래드 메탈(13)의 굴곡을 고려하여 고정될 수 있도록 PCM 가이드 블록(14)의 사출물을 가공하여 만든다. 또한, 상단면에는 상부 케이스 블록(2)이 움직이지 않도록 고정시키기 위하여 PCM 로커(14a)가 6개 배치되어 있다. PCM 로커(14a)의 개수는 고정하는 강도에 따라 조절 가능하다.
도 12는 양측에 니켈판이 솔더링(Soldering)된 PCM 어셈블리(3)를 안착시키고, PCM 어셈블리(3)의 정극 니켈판(4) 및 부극 니켈판(7)을 바이메탈(5)과 클래드 메탈(13)에 스폿용접하는 단계(S14)를 도시한 것이다. 도 11의 조립 상태에서 PCM 어셈블리(3)를 배터리 셀(9)에 안착시킨 후 PCM 어셈블리(3) 양측의 정극 니켈판(7) 및 부극 니켈판(4)을 각각 바이메탈(5)과 클래드 메탈(13)에 스폿용접으로 융착시켜 고정하는 공정을 나타낸다.
도 13은 상부 케이스 블록(2)을 끼워넣어 안착시켜 로커(Locker)에 고정시키는 단계(S16)를 도시한 것이다. 도 12의 조립 상태에서 상부 케이스 블록(2)을 밀 어넣어 PCM 가이드 블록(14)의 PCM 로커(14a)에 걸리게 하여 고정시키는 공정을 나타낸다. 상부 케이스 블록(2)에는 차후 테스트 포인트 라벨(1)이 부착되는 테스트 포인트(2a), 로킹 홀(2b; Locking hole), PCM 어셈블리(3)의 터미널(3a) 위치에 겹쳐지는 터미널 홀(2c; Terminal hole) 등이 가공된다.
도 14는 테스트 포인트 라벨(1)을 부착하는 단계(S17)를 도시한 것으로, 테스트 포인트 라벨(1)을 테스트 포인트(2a) 위치에 부착시키는 공정을 나타낸다.
도 15는 하부 케이스(12)에 부착된 양면 테이프(11)의 겉지를 제거하고 배터리 셀(9)의 하부면에 부착하는 단계(S20)를 도시한 것으로, 배터리 셀(9)의 하부면에 양면 테이프(11)가 부착된 하부 케이스(12)를 부착하는 공정을 나타낸다.
도 16은 랩핑 라벨(10)을 배터리 셀(9)에 부착하는 단계(S21)를 도시한 것으로, 도 15의 조립 상태에서 인쇄된 랩핑 라벨(10)을 사용하여 배터리 셀(9)을 감싸도록 부착하는 공정을 나타낸다.
상기 본 발명은 당업자의 요구에 따라 기본 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래 발생이 불가피하였던 여러 가지 제작상의 어려움을 해결하고, 조립에 필요한 작업공정을 획기적으로 단축할 수 있는 새로운 유형의 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 원부자재의 부품수를 줄여 원가 절감과 제조 공정 개선을 통해 생산성 증대를 가능하게 하고, 불량 발생시 배터리 셀과 PCM 어셈블리 등 주요부품의 재활용도 기여도를 획기적으로 높이는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리 셀을 직접 사출성형하는 공정을 거치지 않도록 하여 배터리 셀의 신뢰성을 확보하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩 및 그 조립 방법이 제공된다.

Claims (7)

  1. 이동통신단말기의 내부에 착탈 가능하게 장착되어 그 이동통신단말기의 정격전압을 제공하는 배터리팩에 있어서,
    수직 상부면에 정극단자(+) 및 부극단자(-)가 형성되어 정격전압을 제공하는 배터리 셀(9); 중앙에 홀(Hole)이 형성된 직사각형 판체이고, 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면 일측의 정극단자(+)에 스폿용접되어 융착된 클래드 메탈(13); 바이메탈(5) 및 상기 바이메탈(5)의 수직 일면에 붙은 니켈판(6)을 삽입몰딩하여 사출되어 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 부착된 바이메탈 삽입몰딩 블록(15); 양측에 홀(Hole)이 형성되어 상기 클래드 메탈(13), 상기 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)이 부착된 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 본드로 부착된 PCM 가이드 블록(14); 일측 표면 양측에 부극 니켈판(4) 및 정극 니켈판(7)이 솔더링(Soldering)되고, 상기 PCM 가이드 블록(14)의 윗면에 안착되어 상기 정극 니켈판(7)은 상기 클래드 메탈(13)에, 상기 부극 니켈판(4)은 상기 바이메탈(5)에 각각 스폿용접된 PCM 어셈블리(3); 상기 PCM 가이드 블록(14)에 끼워진 상태로 안착되어 상기 PCM 가이드 블록(14) 표면에 세워진 로커(Locker)로 고정되는 상부 케이스 블록(2);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀(9)에서 정극단자(+) 및 부극단자(-)가 형성된 수직 상부면의 외곽선을 따라 소정의 길이만큼 알루미늄 탑캔(Top can)을 세워 상기 배터리 셀(9)의 몸체를 변형하고, 상기 상부 케이스 블록(2)이 상기 배터리 셀(9)에 세워진 상기 알루미늄 탑캔의 내부로 밀어 넣어져 안착되도록 구성한 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀(9) 및 상기 배터리 셀(9)에 부착된 상기 상부 케이스 블록(2)을 모두 감싸도록 케이스 바디(Case body)를 형성하여 상기 상부 케이스 블록(2)을 상기 배터리 셀(9)에 부착한 후 미리 성형된 상기 케이스 바디(Case body)에 관통되도록 밀어 넣어져 고정되도록 구성한 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀(9)의 하부에는 하부 케이스(12)가 양면 테이프(11)를 이용해 부착되고, 상기 상부 케이스 블록(2)의 수직 상부면 중앙측에는 테스트 포인트(2a)가 가공되어 테스트 포인트 라벨(1)이 부착되며, 상기 배터리 셀(9), 상기 클래드 메탈(13), 상기 바이메탈 삽입몰딩 블록(15), 상기 PCM 가이드 블록(14), 상기 PCM 어셈블리(3), 상기 상부 케이스 블록(2)을 전체적으로 감싸 보호하는 랩핑 라벨(10)이 부착되는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면 일측에는 통풍공(9a)이 가공되고, 상기 클래드 메탈(13) 중앙에 홀(Hole)이 상기 통풍공(9a)과 겹쳐지도록 부착되어 상기 배터리 셀(9)의 이상 발생시 통풍공(9a)이 열려 가스(Gas)가 빠져 나갈 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 클래드 메탈(13)은 알루미늄과 동으로 이루어진 2중층 금속체인 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩.
  7. 이동통신단말기의 내부에 착탈 가능하게 장착되어 그 이동통신단말기의 정격전압을 제공하는 배터리팩을 제조하는 방법에 있어서,
    클래드 메탈(13)을 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 스폿용접하여 융착하는 단 계(S11); 바이메탈(5)과 니켈판(6)을 삽입몰딩하여 사출된 바이메탈 삽입몰딩 블록(15)을 상기 배터리 셀(9)에 본드를 사용하여 부착하고 니켈판(6)을 부극단자(-)인 탑캔(9b; Top can)에 스폿용접하는 단계(S12); PCM 가이드 블록(14)의 밑면에 본드를 도포하여 상기 클래드 메탈(13), 상기 바이메탈 삽입몰딩 블록(15) 및 상기 부극 니켈판(6)이 부착된 상기 배터리 셀(9)의 수직 상부면에 안착시키고 고정하는 단계(S13); 양측에 부극 니켈판(4) 및 정극 니켈판(7)이 솔더링(Soldering)된 PCM 어셈블리(3)를 상기 PCM 가이드 블록(14) 윗면에 안착시키고, 상기 PCM 어셈블리(3)의 정·부극 니켈판(4, 7)을 상기 클래드 메탈(13)과 상기 바이메탈(5)에 각각 스폿용접하는 단계(S14); 상부 케이스 블록(2)을 상기 PCM 가이드 블록(14)에 끼워넣어 안착시켜 상기 PCM 가이드 블록(14) 표면에 세워진 로커(Locker)에 고정시키는 단계(S16); 상기 상부 케이스 블록(2) 윗면에 테스트 포인트 라벨(1)을 부착하는 단계(S17); 하부 케이스(12)에 부착된 양면 테이프(11)의 겉지를 제거하고 상기 배터리 셀(9)의 하부면에 부착하는 단계(S20); 랩핑 라벨(10)을 상기 배터리 셀(9)에 부착하는 단계(S21);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 내장형 배터리팩의 조립 방법.
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