KR100551406B1

KR100551406B1 - 이차 전지용 몰드

Info

Publication number: KR100551406B1
Application number: KR1020040017436A
Authority: KR
Inventors: 윤희상
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2006-02-09
Also published as: CN100435402C; KR20050092294A; CN1694295A

Abstract

본 발명의 기술분야는 이차 전지용 몰드에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 수지의 낭비를 최소화하고, 성형 시간을 단축하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 상면에 일정 길이의 직선 형태로서 수지가 주입되어 통과될 수 있도록 일정 깊이의 제1런너가 형성되고, 제1런너에 연결되어서는 수지가 일정 방향으로 안내될 수 있도록 일정 깊이의 제1게이트가 적어도 한 개 이상 형성되며, 제1런너의 일측으로서 제1게이트에는 전지 캔 및 보호회로 기판이 전기적으로 연결된 동시에 일정 간극을 가지며 수납되도록 일정 깊이의 제1캐비티가 형성된 하부 몰드와, 하면에 제1런너와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2런너가 형성되고, 제1게이트와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2게이트가 형성되며, 제1캐비티와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2캐비티가 형성된 상부 몰드가 제공된다.

이와 같은 이차 전지용 몰드는 리튬 이온 이차 전지의 제조 공정중 보호회로 기판과 이차 전지 캔을 기계적으로 고정시키는 용도로 이용된다.

몰드, 런너, 게이트, 캐비티, 보호회로 기판, 전지 캔

Description

이차 전지용 몰드{Mold for secondary battery}

도 1a는 수지로 성형되기 전의 이차 전지 캔, 보호회로 기판 등을 도시한 분해 사시도이고, 도 1b는 보호회로 기판의 후면 사시도이다.

도 2는 수지로 성형된 후의 이차 전지를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 이차 전지용 몰드를 도시한 분해 사시도이다.

도 4는 하부 몰드의 제1캐비티에 전지 캔 및 보호회로 기판이 장착된 상태를 도시한 평면도이다.

도 5a는 도 4의 1-1선 단면도이고, 도 5b는 도 4의 2-2선 단면도이며, 도 5c는 도 4의 3-3선 단면도로서, 모두 하부 몰드에 상부 몰드가 밀착된 상태까지 도시한 것이고, 도 5d는 도 4의 4영역 확대 평면도이다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 의한 이차 전지용 몰드에서 하부 몰드를 통한 수지의 충진 상태를 도시한 평면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10; 전지 캔(can) 11; 안전변

12; 절연체 13; 음극 단자

14; 양극 단자 15; 음극 리드(lead)

16; 양극 리드 17; 보호회로 기판

18; 수지 19; 기종 판단 단자

20; 외부 음극 단자 21; 외부 양극 단자

22a,22b; 라운드(round)형 돌기 23; 보호회로부

24; 음극 접속 단자 25; 양극 접속 단자

26; 절연지 27; 간극

100; 하부 몰드(mold) 110; 제1런너(runner)

120; 제1게이트(gate) 121; 경사면

130; 제1캐비티(cavity) 131; 단변

132; 장변 200; 상부 몰드

210; 제2런너 220; 제2게이트

221; 경사면 230; 제2캐비티

231; 단변 232; 장변

본 발명은 이차 전지용 몰드에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 보호회로기판을 이차 전지에 고정시키는 수지의 낭비를 최소화하고, 수지에 의한 성형 시간을 단축할 수 있는 이차 전지용 몰드에 관한 것이다.

일반적으로 이차 전지, 특히 리튬 이온 이차 전지는 과충전, 과방전 및 과전류 등을 방지하기 위해 보호회로 기판이 전지 캔의 음극 단자 및 양극 단자에 전기 적으로 연결된다. 또한, 상기 전지 캔과 보호회로 기판 사이의 기계적 결합 강도를 높이기 위해, 상측 덮개 및 하측 덮개로 된 외장체에 상기 전지 캔 및 보호회로 기판을 함께 수납하여 제품으로 출하한다.

한편, 최근에는 부품의 개수를 줄이고 생산성 향상을 위해 전지 캔과 보호회로 기판 사이의 간극에 수지를 충진하거나, 전지 캔 및 보호회로 기판 전체를 수지로 피복하는 방법도 이용되고 있다. 즉, 전지 캔 및 보호회로 기판이 수납될 수 있도록 캐비티가 구비되고, 상기 캐비티에 연결되어서는 수지의 충진 통로가 되는 게이트 및 런너가 구비된 상부 몰드 및 하부 몰드를 구비한다. 그런 후, 상기 상,하부 몰드의 캐비티에 전지 캔 및 보호회로 기판을 적절히 위치시킨 후, 상기 런너를 통해 상기 캐비티 쪽으로 고온 고압의 수지를 주입시킴으로써, 상기 전지 캔과 보호회로 기판이 기계적으로 단단히 고정되도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 몰드는 수지의 통로가 되는 런너가 캐비티로부터 멀리 떨어져 형성됨과 동시에 그 길이가 매우 길게 형성됨으로써, 막상 전지 캔과 보호회로 기판 사이의 간극에 충진되는 수지의 량보다 런너 및 게이트에 남아 있는 수지의 량이 더 많아서 그 수지가 과도하게 낭비되는 단점이 있다. 즉, 몰드를 이용한 수지 성형후에는 상기 몰드에서 전지를 취출하게 되는데, 이후 상기 몰드의 런너 및 게이트에 남아 있는 수지는 이미 딱딱하게 경화된 상태이므로, 이를 다시 이용하기 불편하고 따라서, 상기 런너 및 게이트로부터 딱딱한 고가의 수지를 모두 떼어내어 폐기 처분하기 때문이다.

더불어, 종래의 몰드는 런너가 캐비티로부터 멀리 떨어져 있고, 또한 그 길 이가 길기 때문에 수지가 캐비티까지 도달하는 시간이 오래 걸린다. 따라서, 수지의 충진 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 상기 캐비티 즉, 전지 캔과 보호회로 기판 사이의 간극에 수지가 완전히 충진되지 않은 채로 공정이 완료되는 경우도 있어, 이차 전지의 수지 성형 불량이 다량 발생하는 문제도 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 보호회로 기판을 전지 캔에 고정시키는 수지의 낭비를 최소화할 수 있는 이차 전지용 몰드를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 수지에 의한 성형 시간을 최단 시간으로 단축할 수 있는 이차 전지용 몰드를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이차 전지용 몰드는 상면에 일정 길이의 직선 형태로서 수지가 주입되어 통과될 수 있도록 일정 깊이의 제1런너가 형성되고, 상기 제1런너에 연결되어서는 수지가 일정 방향으로 안내될 수 있도록 일정 깊이의 제1게이트가 적어도 한 개 이상 형성되며, 상기 제1런너의 일측으로서 상기 제1게이트에는 전지 캔 및 보호회로 기판이 전기적으로 연결된 동시에 일정 간극을 가지며 수납되도록 일정 깊이의 제1캐비티가 형성된 하부 몰드와, 하면에 상기 제1런너와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2런너가 형성되고, 상기 제1게이트와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2게이트가 형성되며, 상기 제1캐비티와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2캐비티가 형성된 상부 몰드로 이루어 진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1,2캐비티는 단변과 장변을 갖는 직사각 형태로 형성되고, 상기 장변중 상기 간극과 대응되는 위치에는 상기 제1,2게이트가 10~80°의 각도를 가지며 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1,2런너는 상기 장변과 평행하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1,2게이트는 상기 전지 캔 및 보호회로 기판의 간극에 가까워질수록 제1,2게이트를 통한 수지의 통과 단면적이 작아지도록 경사면이 형성될 수 있다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 이차 전지용 몰드는 수지가 주입되어 통과하는 런너가 캐비티의 장변 방향과 평행하게 형성됨으로써, 수지의 통과 길이를 최소화하게 되고 이에 따라 수지의 낭비를 최소화할 수 있게 된다.

더욱이 본 발명은 수지가 캐비티의 측부를 따라 이동한 후 바로 전지 캔과 보호회로 기판 사이의 간극으로 충진됨으로써, 수지에 의한 성형 시간을 최단 시간으로 단축할 수 있게 된다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1a를 참조하면, 수지로 성형되기 전의 전지 캔, 보호회로 기판 등을 도시한 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면, 보호회로 기판의 후면 사시도 가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 전지 캔(10)의 전방에는 안전변(11), 절연체(12)로 감싸여진 음극 단자(13), 그리고 양극 단자(14)가 형성되어 있고, 상기 음극 단자(13)에는 음극 리드(15)가, 상기 양극 단자(14)에는 양극 리드(16)가 용접될 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 전지 캔(10)의 전방에는 과충전, 과방전 및 과전류 등을 방지할 수 있도록 대략 직사각판 형태의 보호회로 기판(17)이 위치되어 있다. 상기 보호회로 기판(17)은 전면에 기종 판단 단자(19), 외부 음극 단자(20) 및 외부 양극 단자(21)가 형성되어 있으며, 상,하부에는 외부로 돌출되어 차후 수지에 인터락킹(interlocking)되도록 다수의 라운드형 돌기(22a,22b)가 형성되어 있다. 더불어, 상기 보호회로 기판(17)과 전지 캔(10) 사이에는 상기 음극 리드(15)가 양극의 전지 캔(10)에 접촉되지 않도록 함과 동시에, 수지 충진중의 고압에 의해 안전변(11)이 파손되지 않도록 절연지(26)가 끼워져 있다.

또한, 상기 보호회로 기판(17)은 후면에 보호회로부(23)가 형성되어 있으며, 상기 음극 리드(15)가 용접되는 음극 접속 단자(24) 및 양극 리드(16)가 용접되는 양극 접속 단자(25)가 형성되어 있다.

도 2를 참조하면, 수지로 성형된 후의 이차 전지가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 수지(18)에 의해 보호회로 기판(도시되지 않음)은 전지 캔(10)에 기계적으로 완전히 고정된 형태를 한다. 물론, 수지(18)의 전면에는 기종 판단 단자(19), 외부 음극 단자(20) 및 외부 양극 단자(21)가 기종 판별 및 충방전 이 용이하도록 노출되어 있다. 더욱이, 보호회로 기판의 라운드형 돌기도 수지(18)에 완전히 감싸여져 있음으로써, 보호회로 기판은 더욱 안정적으로 전지 캔에 고정된다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 이차 전지용 몰드의 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 4를 참조하면, 하부 몰드의 제1캐비티에 이차 전지 캔 및 보호회로 기판이 장착된 상태의 평면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 본 발명에 의한 이차 전지용 몰드는 크게 전지 캔(10) 및 보호회로 기판(17)이 일정 간극(27)을 가지며 안착되는 하부 몰드(100)와, 상기 하부 몰드(100)의 상부에 밀착된 후 수지가 주입되어 상기 간극(27)을 충진하도록 하는 상부 몰드(200)로 이루어져 있다.

먼저 상기 하부 몰드(100)는 상면(101)에 일정 길이의 직선 형태로서 수지가 주입되어 흘러갈 수 있도록 일정 깊이를 갖는 제1런너(110)가 형성되어 있다. 상기 제1런너(110)에 연결되어서는 수지가 일정 방향으로 꺾여 안내될 수 있도록 적어도 한 개 이상의 제1게이트(120)가 형성되어 있다. 상기 제1런너(110)의 일측으로서 상기 각각의 제1게이트(120)에는 전지 캔(10) 및 보호회로 기판(17)이 전기적으로 연결된 동시에 일정 간극(27)을 가지며 수납되도록 일정 깊이를 갖는 제1캐비티(130)가 연결되어 있다.

여기서, 상기 제1캐비티(130)는 단변(131)과 장변(132)을 갖는 대략 직사각 형태로 형성되어 있고, 또한 상기 장변(132)중 상기 간극(27)과 대응되는 위치에는 상기 제1게이트(120)가 대략 10~80°의 각도를 가지며 연결되어 있다. 물론, 상기 제1캐비티(130)는 직사각 형태뿐만 아니라 정사각 형태도 가능하며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.

또한, 상기 제1런너(110)는 상기 제1캐비티(130)의 장변(132)과 평행하게 형성되어, 그 길이가 최소화되도록 형성되어 있다. 이와 같은 구조에 의해 성형 완료후 상기 제1런너(110) 및 제1게이트(120)에 남아 있는 수지의 량이 최소화되고, 또한 수지 주입 시간도 빨라지게 된다. 물론, 상기 제1캐비티(130)가 대략 정사각 형태로 되어 있을 경우에도 어느 한 변과 상기 제1런너(110)는 평행하게 형성된다.

한편, 상기 상부 몰드(200)는 상기 하부 몰드(100)와 동일한 형태로 형성되어 있다. 즉, 상기 하부 몰드(100)의 상면(101)과 말착되는 하면(201)에는 상기 제1런너(110)와 대응되는 위치로서 동일한 모양으로 제2런너(210)가 형성되어 있다. 또한, 상기 제1게이트(120)와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2게이트(220)가 형성되어 있으며, 상기 제1캐비티(130)와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2캐비티(230)가 형성되어 있다. 물론, 상기 제2캐비티(230) 역시 단변(231)과 장변(232)을 갖는 직사각 형태를 한다.

도 5a를 참조하면, 도 4의 1-1선 단면도가 도시되어 있고, 도 5b를 참조하면, 도 4의 2-2선 단면도가 도시되어 있으며, 도 5c를 참조하면, 도 4의 3-3선 단면도가 도시되어 있다. 여기서 상기 도 5a 내지 도5c에는 모두 상부 몰드가 하부 몰드에 밀착된 상태로 도시되어 있다. 또한, 도 5d를 참조하면, 도 4의 4영역 확대 평면도가 도시되어 있다.

먼저 도 5a에 도시된 바와 같이 하부 몰드(100)의 상면(101) 및 상부 몰드(200)의 하면(201)은 상호 밀착되어, 제1캐비티(130) 및 제2캐비티(230) 사이에 위치된 전극 캔(10) 및 보호회로 기판(도시되지 않음)이 움직이지 않도록 되어 있다. 또한, 각각의 몰드(100,200)에는 일정 거리 이격되어 다수의 캐비티가 형성되어 있는데, 그 다수의 캐비티 사이의 중앙에 제1런너(110) 및 제2런너(210)가 단면상 대략 원형으로 형성되어 있다. 물론, 여기서 상기 제1런너(110) 및 제2런너(210)의 단면 형태를 한정하는 것은 아니다. 도면중 미설명 부호 28은 전지 캔(10) 내부에 수납된 전극판 조립체(28)이다.

또한, 도 5b에 도시된 바와 같이 전극 캔(10)의 안전변(11), 음극 리드(15) 및 양극 리드(16)는 제1,2게이트(120,220)의 끝단(222)과 일치하는 영역에 위치되어 있다. 즉, 상기 전극 캔(10)과 보호회로 기판(17) 사이의 간극(27)이 제1,2게이트(120,220)의 끝단(222)과 일치한다. 따라서, 제1,2런너(110,210) 및 제1,2게이트(120,220)를 통과한 수지는 상기 간극(27) 사이로 용이하게 충진된다. 더불어, 상기 제1,2게이트(120,220)에는 상기 전지 캔(10) 및 보호회로 기판(17)의 간극(27)에 가까워질수록 제1,2게이트(120,220)를 통과한 수지의 통과 단면적이 작아지도록 경사면(121,221)이 형성되고, 그 폭은 좁아진다.

더불어, 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이 보호회로 기판(17)의 하부에 형성된 라운드형 돌기(22a)는 하부 몰드(100)의 제1캐비티(130)중 바닥면에 밀착되어 있고, 상부에 형성된 라운드형 돌기(22b)는 상부 몰드(200)의 제2캐비티(230)중 바 닥면에 밀착되어 있다. 따라서, 보호회로 기판(17)은 상기 라운드형 돌기(22a,22b)에 의해 하부 몰드(100)의 제1캐비티(130)와 소정 간극(27a)이 형성되고, 또한 상부 몰드(200)의 제2캐비티(230)와 소정 간극(27b)이 형성된다. 물론, 상기 보호회로 기판(17)에 형성된 기종 판단 단자(19), 외부 음극 단자(20) 및 외부 양극 단자(21)는 하부 몰드(100)의 제1캐비티(130) 및 상부 몰드(200)의 제2캐비티(230)의 측벽에 밀착된다. 따라서, 수지 충진 공정중 상술한 전지 캔(10)과 보호회로 기판(17) 사이의 간극(27)에 수지가 먼저 충진된 후, 상기 간극(27a,27b)을 통하여 보호회로 기판(17)의 전면에 형성된 공간(27')에도 충진된다. 물론, 상기 단자(19,20,21)들은 제1,2캐비티(130,230)의 측벽에 밀착됨으로써, 그 표면으로는 수지가 도달하지 않게 된다.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 본 발명에 의한 이차 전지용 몰드에서 수지의 충진 상태가 도시되어 있다.

여기서, 설명의 편의상 상부 몰드(200)는 도시되어 있지 않으며, 수지(18)의 충진 상태도 하부 몰드(100)만을 기준으로 설명한다.

먼저 도 6a에 도시된 바와 같이 수지(18)는 하부 몰드(100)의 제1런너(110)를 통해서 고온 고압(온도: 200~300℃ 정도, 압력: 0.5~1.0MPa 정도)으로 주입된다.

이어서 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 수지(18)는 제1런너(110)에 대략 트리(tree) 형태로 형성된 제1게이트(120)를 통과한다.

마지막으로 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 수지(18)는 제1캐비티(130) 내측으로 충진된다. 즉, 수지(18)는 전지 캔(10)과 기판(17) 사이의 간극(27)으로 충진된다. 이러한 수지(18)의 충진에 의해 상기 전지 캔(10)과 기판(17)은 기계적으로 완전히 고정되며, 또한 양극 리드(16), 음극 리드(15), 절연지(28) 등도 수지(18)로 감싸여 짐으로써, 외부의 환경으로터 보호된다. 또한, 상기 수지(18)는 간극(27a,27b)(도 5c 참조)을 통하여 보호회로 기판(17)의 기종 판단 단자(19), 외부 음극 단자(20), 외부 양극 단자(21)를 제외한 전면 다른 말로 하면 보호회로 기판(17)과 제1캐비티(130)의 측벽에 형성된 공간(27')도 감싸게 된다.

한편, 이러한 수지(18)의 충진 공정이 완료된 후에는 상기 하부 몰드(100)에서 상부 몰드가 제거되고, 이어서 이차 전지가 하부 몰드(100)의 제1캐비티(130)로부터 취출된다. 더불어, 이러한 이차 전지의 취출 후에는 상기 제1런너(110) 및 제1게이트(120)에 경화된 수지(18)가 제거되고, 이어서 다른 전지 캔 및 보호회로 기판의 수지 충진 공정이 연속적으로 진행된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지용 몰드는 수지가 주입되어 통과하는 런너가 캐비티의 장변 방향과 평행하게 형성됨으로써, 수지의 통과 길이를 최소화하게 되고 이에 따라 수지의 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수지가 캐비티의 측부를 따라 이동한 후 바로 전지 캔과 기판 사이의 간극으로 충진됨으로써, 수지에 의한 성형 시간을 최단 시간으로 단축할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지용 몰드를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

상면에 일정 길이의 직선 형태로서 수지가 주입되어 통과될 수 있도록 일정 깊이의 제1런너가 형성되고, 상기 제1런너에 연결되어서는 수지가 일정 방향으로 안내될 수 있도록 일정 깊이의 제1게이트가 적어도 한 개 이상 형성되며, 상기 제1런너의 일측으로서 상기 제1게이트에는 전지 캔 및 보호회로 기판이 전기적으로 연결된 동시에 일정 간극을 가지며 수납되도록 일정 깊이의 제1캐비티가 형성된 하부 몰드; 및,

하면에 상기 제1런너와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2런너가 형성되고, 상기 제1게이트와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2게이트가 형성되며, 상기 제1캐비티와 대응되는 위치에 동일한 모양으로 제2캐비티가 형성된 상부 몰드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지용 몰드.
제 1 항에 있어서, 상기 제1,2캐비티는 단변과 장변을 갖는 직사각 형태로 형성되고, 상기 장변중 상기 간극과 대응되는 위치에는 상기 제1,2게이트가 10~80°의 각도를 가지며 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 몰드.
제 2 항에 있어서, 상기 제1,2런너는 상기 장변과 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 몰드.
제 1 항에 있어서, 상기 제1,2게이트는 상기 전지 캔 및 보호회로 기판의 간극에 가까워질수록 제1,2게이트를 통한 수지의 통과 단면적이 작아지도록 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 몰드.