二次電池
【課題】本発明は、二次電池の上部ケースに形成される外部端子と保護回路モジュールを電気的に接続する際に要するハンダ付け工程を自動化することで品質を改善させて、工程を単純化させるためのものである。
【解決手段】本発明は、前記のような目的を達成するために電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶を封止するキャップ組立体と、前記キャップ組立体を覆う上部ケースと、前記キャップ組立体と上部ケースとの間に位置し、印刷回路基板及び第１ハンダによって前記印刷回路基板に結合される第１保護回路素子を含む保護回路モジュールと、第２ハンダによって前記印刷回路基板に結合される外部端子を含め、前記第１ハンダの融点は前記第２ハンダの融点と同様であるかまたはより大きいことを特徴とする二次電池を開示する。
【解決手段】本発明は、前記のような目的を達成するために電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶を封止するキャップ組立体と、前記キャップ組立体を覆う上部ケースと、前記キャップ組立体と上部ケースとの間に位置し、印刷回路基板及び第１ハンダによって前記印刷回路基板に結合される第１保護回路素子を含む保護回路モジュールと、第２ハンダによって前記印刷回路基板に結合される外部端子を含め、前記第１ハンダの融点は前記第２ハンダの融点と同様であるかまたはより大きいことを特徴とする二次電池を開示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、一般的に上部ケースに外部機器との電気的接続のための外部端子が形成される。この外部端子は、ベアセルの上部に電気的に結合される保護回路モジュールと電気的に接続される。また、外部端子と保護回路モジュールとの間の電気的接続は、外部端子を保護回路モジュールを構成する印刷回路基板上に手作業でハンダ付けを行うことで実現される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、二次電池の上部ケースに形成される外部端子と保護回路モジュールとを電気的に接続の際に要するハンダ付け工程を自動化することで品質を改善させて、工程を単純化させるためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述のような課題を解決するために本発明による二次電池は電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶を封止するキャップ組立体と、前記キャップ組立体を覆う上部ケースと、前記キャップ組立体と上部ケースとの間に位置し、印刷回路基板及び第１ハンダによって前記印刷回路基板に結合される第１保護回路素子を含む保護回路モジュールと、第２ハンダによって前記印刷回路基板に結合される外部端子を含め、前記第１ハンダの融点は前記第２ハンダの融点と同様であってもよくまたはより高くてもよい。
【０００５】
また、前記第２ハンダはスズ（Ｓｎ）とビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金を含めてもよく、前記第２ハンダは少なくとも４５％のビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ）を含めてもよい。
【０００６】
また、前記第２ハンダの融点は１３８℃であってもよく、前記第２ハンダの融点は前記上部ケースの軟化点より低くてもよい。
【０００７】
また、前記上部ケースはガラス繊維（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ）が５０〜６０％の比率で添加された樹脂を含めてもよく、前記上部ケースの軟化点は１７０℃であってもよい。
【０００８】
また、前記第１ハンダは前記印刷回路基板のうち前記二次電池の外側に向かう面上に位置して、前記第２ハンダは前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置し、前記第１ハンダの融点は前記第２ハンダの融点より高くてもよい。
【０００９】
また、前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置する第２保護回路素子をさらに含め、前記第２保護回路素子は第３ハンダによって前記印刷回路基板に結合されてもよく、前記第２ハンダの融点と前記第３ハンダの融点は同じでもよい。
【００１０】
また、前記第２ハンダと前記第３ハンダは同様の材質を含んでもよい。
【００１１】
また、前記第１ハンダと前記第２ハンダは前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置し、前記第１ハンダと前記第２ハンダの融点は同じでもよい。
【００１２】
また、前記上部ケースは第１支持部を具備して、前記第１支持部には第１リードプレートが結合され、前記第１リードプレートは前記印刷回路基板及び前記キャップ組立体と電気的に結合されてもよく、前記外部端子は溶接リードによって前記印刷回路基板を貫通して前記第２ハンダに結合されてもよい。
【００１３】
また、上述の目的を達成するための本発明による二次電池の製造方法は、第１保護回路素子を第１ハンダを用いて印刷回路基板の上にハンダ付けすることで前記第１保護回路素子を前記印刷回路基板に電気的に結合させるステップと、上部ケース上に位置した外部端子を第２ハンダを用いて前記印刷回路基板にハンダ付けすることで前記第１保護回路素子を前記印刷回路基板に電気的に結合させるステップと、前記上部ケースと前記印刷回路基板を電極組立体及び缶を含むベアセルのキャッププレートに結合させるステップと、を含み、前記第２ハンダは前記第１ハンダと異なる材質を含み、前記キャッププレートは前記缶を封止し、前記印刷回路基板は前記ベアセルと前記上部ケースとの間に位置し、前記外部端子は前記上部ケースを介して外部へ露出されてもよい。
【００１４】
また、前記第１保護回路素子のハンダ付けは前記外部端子のハンダ付けより高い温度で行われてもよく、前記外部端子のハンダ付けはリフローハンダ付けによってもよい。
【００１５】
また、前記第２保護回路素子を第３ハンダを用いて前記印刷回路基板にハンダ付けするステップをさらに含み、前記第２ハンダと前記第３ハンダは同様の材質を含んでもよく、前記第１保護回路素子と前記第２保護回路素子は前記印刷回路基板の互いに反対の面に位置してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施例による二次電池は、外部端子と保護回路モジュールを電気的に接続するためのハンダ付け工程を自動化することで手作業の際に発生することがあるハンダボール除去のための洗浄工程の省略を介して工程の単純化及び作業人力を減らす効果がある。また、本発明の実施例による二次電池は、外部端子と保護回路モジュールを電気的に接続するためのハンダ付け工程を自動化することで手作業によるハンダ山の高さ分散によってベアセルと保護回路モジュールとの間で短絡が発生することを防止し、工程作業者間の分散発生を減らす効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例による二次電池の分解斜視図である。
【図２】図１に示すＸ−Ｘ’に沿って切断された断面を示す図であって、本発明の一実施例による二次電池の上部ケースと保護回路モジュールの結合断面図である。
【図３】本発明の他の実施例による二次電池の上部ケースと保護回路モジュールの結合断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を介して本発明をより詳しく説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例による二次電池の分解斜視図であり、図２は、図１に示すＸ−Ｘ’に沿って切断された断面を示す図であって、本発明の一実施例による二次電池の上部ケースと保護回路モジュールとの結合断面図である。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の一実施例による二次電池はベアセル５０と、前記ベアセル５０の上部に形成されて前記ベアセル５０と電気的に接続される保護回路モジュール６０と、前記保護回路モジュール６０を覆いつつ前記ベアセル５０に固定される上部ケース７０を含めて構成される。この際、前記ベアセル５０は、電極組立体１０と、前記電極組立体１０を内部に収容する缶２０と、前記缶２０の上端開口部に挿入される絶縁ケース３０と、前記絶縁ケース３０の上部に形成されて前記電極組立体１０と電気的に接続されるキャップ組立体４０を含めて構成される。
【００２１】
前記電極組立体１０は、負極板（図示せず）と正極板（図示せず）及びセパレーター（図示せず）を含めて構成される。前記負極板及び正極板は、セパレーターを介在して積層された後ゼリーロール形に巻取りされてもよい。前記負極板には負極タブ１１が溶接されており、この負極タブ１１の一端部は前記電極組立体１０の上方に突出されている。また、前記正極板には正極タブ１２が溶接されており、この正極タブ１２の一端部は前記電極組立体１０の上方に突出されている。
【００２２】
前記負極タブ１１と正極タブ１２の極性は、互いに切り替えられることを当業者であれば十分に理解できるだろう。
【００２３】
前記缶２０は、略直六面体の形状を有する金属材で形成されることができる。また、前記缶２０は、上端が開口されて上端開口部が形成され、この上端開口部を介して電極組立体１０が収容される。前記缶２０は、その自体が端子役割を行うことが可能であり、通常後述する電極端子４４とは反対の極性を有する。説明したように負極タブ１１と正極タブ１２の極性が互いに切り替えることが可能であるので、電極端子４４は負極端子であってもよく、正極端子であってもよい。また、電極端子４４が正極端子である場合は前記缶２０自体の極性は負極になり、電極端子４４が負極端子である場合は前記缶自体の極性は正極になる。本発明の詳しい説明では、前記缶２０自体の極性が正極であって、前記電極端子４４が負極であるものとして説明する。
【００２４】
前記絶縁ケース３０は、前記負極タブ１１と対応する位置に前記負極タブ１１と対応する大きさ及び形状に形成された負極タブホール３１を具備し、前記正極タブ１２と対応する位置に前記正極タブ１２と対応する大きさ及び形状に形成された正極タブホール３２を具備する。また、前記絶縁ケース３０は、一側に電解液が通過できる電解液ホール３３を具備する。
【００２５】
前記絶縁ケース３０は、前記缶２０の上端開口部に対応する形状を有し、上端開口部に挿入されて結合される。また、前記絶縁ケース３０は、前記電極組立体１０と前記キャップ組立体４０との間を絶縁する役割を果たす。従って、前記絶縁ケース３０は、電気的な絶縁物質で形成される。
【００２６】
前記キャップ組立体４０は、キャッププレート４１と、前記キャッププレート４１の中央を貫通する電極端子ホール４２に挿入される電極端子４４と、前記電極端子ホール４２と電極端子４４との間に介在する絶縁ガスケット４３を含めて構成される。前記キャッププレート４１は、長さ方向に一側及び他側に各々形成された第１ネジ溝４１ａ及び第２ネジ溝４１ｂを具備する。また、前記キャッププレート４１は、前記電解液ホール３３と対応する位置に対応する大きさ及び形状を有する電解液注入口４５を具備する。
【００２７】
前記キャッププレート４１は、前記缶２０の上端開口部及び絶縁ケース３０に対応する大きさと形状を有する金属板で形成されることができる。前記キャッププレート４１下面には、前記正極タブ１２が溶接によって結合されることでキャッププレート４１と電極組立体１０の正極が電気的に接続される。また、前記キャッププレート４１は、前記缶２０の上端開口部を封止する役割を果たす。
【００２８】
前記電極端子４４の下面は、前記負極タブ１１と溶接によって結合されることで電極組立体１０の負極と電気的に接続される。
【００２９】
前記絶縁ガスケット４３は、上述のように前記電極端子ホール４２と電極端子４４との間に介在することで、互いに異なる極性を有する前記キャッププレート４１と電極端子４４との間を電気的に絶縁させる役割を果たす。
【００３０】
次に、図１及び図２を参照して本発明の一実施例による二次電池の保護回路モジュール６０及び上部ケース７０の構成及び前記保護回路モジュール６０と上部ケース７０が結合された構成に対して説明する。
【００３１】
前記保護回路モジュール６０は印刷回路基板６１、前記印刷回路基板６１下面の一側及び他側の端部に各々付着された第１リードプレート６１ａ及び第２リードプレート６１ｂ、前記印刷回路基板６１下面の中央に付着された端子プレート６１ｃを含めて構成される。また、前記保護回路モジュール６０は、前記印刷回路基板６１の上面（二次電池の他側に向かう面）に塗布された第１ハンダ６２ａを用いてハンダ付け（第１ハンダ付け）することで前記印刷回路基板６１と結合される第１保護回路素子６２を含めて構成される。また、前記印刷回路基板６１の他側には後述する外部端子７３が挿入される挿入ホール６８が形成される。
【００３２】
前記印刷回路基板６１には、導線パターン（図示せず）が実装されており、印刷回路基板６１の上面（二次電池の外側に向かう面）または下面（二次電池の内側に向かう面）に付着された保護回路素子やリードプレートのような部品が電気的に接続されることができる。
【００３３】
前記第１リードプレート６１ａは、前記第１ネジ溝４１ａと対応する位置に対応する形状及び大きさを有する第１ネジホール６１ｄを具備する。前記第１リードプレート６１ａは、前記上部ケース７０に形成された第１支持部７１ａ及び前記キャッププレート４１の上面に結合されることで、前記保護回路モジュール６０を前記上部ケース７０及びベアセル５０と結合されるように働く。
【００３４】
前記第２リードプレート６１ｂは、前記第２ネジ溝４１ｂと対応する位置に対応する形状及び大きさを有する第２ネジホール６１ｅを具備する。前記第２リードプレート６１ｂは、前記上部ケース７０に形成された第２支持部７１ｂ及び前記キャッププレート４１の上面に結合されることで、前記保護回路モジュール６０を前記上部ケース７０及びベアセル５０と結合されるように働く。また、前記第２リードプレート６１ｂは、前記導線パターン（図示せず）と電気的に接続される。
【００３５】
前記端子プレート６１ｃは、前記導線パターンと電気的に接続されている。また、前記端子プレート６１ｃは、前記保護回路モジュール６０がベアセル５０と結合する際、前記電極端子４４と結合されることで前記電極組立体１０の負極と前記保護回路モジュール６０を電気的に接続する役割を果たす。
【００３６】
前記第１保護回路素子６２は、前記導線パターンと電気的に接続され、二次電池の充／放電を制御する役割を果たすことで二次電池を保護する。本発明の一実施例による保護回路モジュール６０と上部ケース７０の結合品を示す図２にでは、印刷回路基板６１の上面に第１保護回路素子６２が３個実装された構成のみを示しているが、これは例示的なものに過ぎず、本発明で第１保護回路素子６２の個数を制限するものではない。
【００３７】
前記第１ハンダ６２ａは、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕで構成された合金材質である。前記合金の組成比率は、略Ｓｎ９６．５％、Ａｇ３．０％、Ｃｕ０．５％であるものが好ましい。この場合、前記第１ハンダ６２ａの融点は略２２０℃であるので第１ハンダ付けが行われる温度は少なくとも２２０℃以上になる。第１ハンダ付けは、フローハンダ付けまたはリフローハンダ付けのうち何れでも可能である。但し、リフロー方式による場合のリフロー条件は、ピーク温度（ｐｅａｋ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）は略２５０℃以上２５５℃以下に設定され、ピーク時間（ｐｅａｋ ｔｉｍｅ）は略３０秒以上７０秒以下に設定される。
【００３８】
フローハンダ付けはハンダをハンダポット（ｓｏｌｄｅｒ−ｐｏｔ）に溶かし入れ、ハンダをウェーブ（ｗａｖｅ）させた後、部品が実装された印刷回路基板をコンベヤーで移送させてウェーブ（ｗａｖｅ）されるハンダを通り過ぎさせながらハンダ付けすることを意味する。これに対し、リフローハンダ付けは一般的に表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＳＭＴ）とも呼ばれるものであって、プリント基板（ＰＣＢ）にクリームハンダを印刷して部品を貼った後、リフローハンダ付けマシーンを通過させる方式を意味する。この場合、リフローハンダ付けマシーンはクリームハンダを溶かしてハンダ付けするものである。
【００３９】
前記上部ケース７０は、前記保護回路モジュール６０及びキャップ組立体４０を覆う蓋部７１と前記上部ケース上面から前記缶２０に向かう方向に延長されて形成された側壁７２を含めて構成される。また、前記蓋部７１の一側及び他側には、前記缶２０に向かう方向に第１支持部７１ａ及び第２支持部７１ｂが各々形成される。前記第１支持部７１ａは、前記第１ネジホール６１ｄと対応する位置に対応する大きさ及び形状を有する第３ネジホール７１ｃを具備する。また、前記第２支持部７１ｂは、前記第２ネジホール６１ｅと対応する位置に対応する大きさ及び形状を有する第４ネジホール７１ｄを具備する。また、前記蓋部７１には、前記印刷回路基板６１に形成された挿入ホール６８と対応する位置に外部端子７３が形成され、前記外部端子７３の下面には溶接リード７３ａが形成される。
【００４０】
前記上部ケース７０は、前記キャッププレート４１及び缶２０の開口部に対応する形状及び大きさで形成される。前記上部ケース７０は、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）が５０〜６０％の比率で添加された樹脂で構成されるのが好ましい。この場合、上部ケース７０の軟化点（固体物質が加熱により変形を起こし始める温度）は、少なくとも１７０℃以上である。
【００４１】
ガラス繊維が５０％未満で含まれた樹脂の場合、軟化点が低くて前記溶接リード７３ａをハンダ付け（第２ハンダ付け）する過程で上部ケース７０が変形を起こす恐れがある。一方、ガラス繊維が６０％を超えて含まれた樹脂の場合、ケースの成型が容易でないという問題が生じる恐れがある。
【００４２】
前記のようなガラス繊維の含有範囲から、前記上部ケース７０の成型収縮率（直角方向）は略０．５以上１以下の値を有し、前記成型収縮率（直角方向）は略０．７の値を有するのが好ましい。
【００４３】
前記第１支持部７１ａは、前記保護回路モジュール６０を構成する第１リードプレート６１ａと第１ネジ７５ａにより結合されることで、前記保護回路モジュール６０を前記上部ケース７０に固定する役割を果たす。前記第２支持部７１ｂは、前記保護回路モジュール６０を構成する第２リードプレート６１ｂと第２ネジ７５ｂにより結合されることで、前記保護回路モジュール６０を前記上部ケース７０に固定する役割を果たす。
【００４４】
前記外部端子７３は、下面に形成された溶接リード７３ａが前記印刷回路基板６１を貫通して形成された挿入ホール６８に挿入された後、前記印刷回路基板６１の下面に塗布された第２ハンダ７３ｂを用いてハンダ付け（第２ハンダ付け）されることで印刷回路基板６１と電気的に結合される。
【００４５】
前記第２ハンダ７３ｂは、前記第１ハンダ６２ａとは異なる材質で構成される。前記第２ハンダ７３ｂは、Ｓｎ、Ｂｉ（Ｂｉｓｍｕｔｈ）で構成された合金材質である。Ｂｉは、異なる金属と合金を行うとそれ自体の融点（２７１℃）より低い温度で溶ける性質を有する。
【００４６】
前記第２ハンダ７３ｂを構成する合金の組成は、Ｂｉの添加比率が略４５％以上であり、好ましくは略５８％比率で添加される。この場合、前記第２ハンダ７３ｂの融点は略１３８℃程度である。よって、前記第３ハンダ７３ｂを溶けるための第２ハンダ付けが実行される温度は、少なくとも１３８℃より高くなければならない。
【００４７】
また、第２ハンダ付けが実行される温度は、前記上部ケース７０の軟化点及び前記第１ハンダ６２ａの融点よりは低くなければならないので、１７０℃よりは低くあるべきである。すなわち、第２ハンダ付けが実行される温度は、１３８℃を超えて１７０℃未満に設定され、好ましくは１５０℃〜１６０℃に設定される。
【００４８】
一方、前記第２ハンダ付けは、リフロー方式によることが好ましい。前記印刷回路基板６１の上面に部品を実装した後、前記印刷回路基板６１の下面にハンダクリームを塗布して前記上部ケース７０に結合させた状態でリフローマシーンを通過させることで工程を自動化することができるためである。前記リフロー方式による場合、リフロー条件はピーク温度（ｐｅａｋ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）が１５０℃以上１６５℃以下に設定されるのが好ましく、ピーク時間（ｐｅａｋ ｔｉｍｅ）が略３０秒以上１００秒以下に設定されるのが好ましい。この第２ハンダ付けをリフロー方式によることとしても第１ハンダ６２ａの融点が第２ハンダ付けが行われる温度より高いので第２ハンダ付け過程で前記第１ハンダ６２ａが溶けるなどのような問題は発生しない。
【００４９】
上述のように前記保護回路モジュール６０は、上部ケース７０に結合された後に前記第１リードプレート６１ａ及び第２リードプレート６１ｂが各々前記キャッププレート４１上に結合されることで、前記ベアセル５０と結合される。この場合、前記保護回路モジュール６０と前記ベアセル５０間の結合は、前記第１ネジ７５ａ及び第２ネジ７５ｂが前記キャッププレート４１上の第１ネジ溝４１ａ及び第２ネジ溝４１ｂに締まることで実現される。
【００５０】
このように本発明の一実施例による二次電池は、保護回路モジュール６０が上部ケース７０に先に結合された後に、前記保護回路モジュール６０が結合された上部ケース７０がベアセル５０と結合されることで完成される。
【００５１】
また、本発明の一実施例による二次電池は、製造過程において第２ハンダ付けの温度が第１ハンダ付けの温度より低く設定されるようにした。よって、前記保護回路モジュール６０及び上部ケース７０を結合させる作業が一回のリフロー工程を介して行われるようにすることで生産効率を高める効果がある。
【００５２】
次に、本発明の他の実施形態による二次電池に対して説明する。
【００５３】
図３は、本発明の他の実施例による二次電池の上部ケースと保護回路モジュールの結合断面図である。
【００５４】
図３を参照すると、本発明の他の実施例による二次電池は、本発明の一実施例による二次電池と比較して印刷回路基板６１の下面に第２保護回路素子６３及び第３ハンダ６３ａがさらに形成されるということが異なるだけで、他の構成は同じであり同じ作用を奏する。よって、本発明の他の実施例による二次電池に対しては上述の差異についてのみ説明し、残りの構成についての説明は省略する。
【００５５】
前記印刷回路基板６１の下面に形成された第２保護回路素子６３は、前記印刷回路基板６１の下面に塗布された第３ハンダ６３ａを用いてハンダ付け（第３ハンダ付け）することで前記印刷回路基板６１の下面に結合される。本発明による二次電池の他の実施例に関する図３においては、保護回路素子が印刷回路基板６１の上面と下面に各々に３個実装されている場合を示しているが、固これは例に過ぎず本発明で保護回路素子の個数を制限しようとするものではない。
【００５６】
前記第３ハンダ６３ａは、前記第１ハンダ６２ａとは異なる材質で構成され、前記第２ハンダ７３ｂと同じ材質で構成されるのが好ましい。すなわち、前記第３ハンダ６３ａは、Ｓｎ、Ｂｉ（Ｂｉｓｍｕｔｈ）で構成された合金材質で構成されるのが好ましい。よって、前記第３ハンダ６３ａを構成する合金の組成は、Ｂｉの添加比率が略略４５％以上であり、好ましくは略５８％比率で添加される。
【００５７】
この場合、前記第３ハンダ６３ａの融点は略１３８℃程度である。よって、前記第３ハンダ６３ａを溶かすための第３ハンダ付けが実行される温度は、少なくとも１３８℃より高くなければならない。また、第３ハンダ付けが実行される温度は、前記上部ケース７０の軟化点及び前記第１ハンダ６２ａの融点よりは低くなければならないので、１７０℃よりは低くあるべきである。すなわち、第３ハンダ付けが実行される温度は、１３８℃超過１７０℃未満に設定され、好ましくは１５０℃〜１６０℃に設定される。
【００５８】
一方、前記第３ハンダ付けは、リフロー方式によることが好ましい。前記印刷回路基板６１の下面にハンダクリームを塗布して、前記印刷回路基板６１の下面に部品を実装した後、前記上部ケース７０に結合させた状態で一気にリフローマシーンを通過させることで工程を自動化することができるためである。
【００５９】
よって、第２ハンダ付け及び第３ハンダ付けを同時に実行することが最も好ましい。このようにリフロー方式により第３ハンダ付けを実行してたとしても第３ハンダ付け過程で前記第１ハンダ６２ａが溶けるなどのような問題を発生しない。これは第１ハンダ６２ａの融点が第３ハンダ付けが行われる温度より高いためである。
【００６０】
図３による実施例は、印刷回路基板６１の上面に部品を第１ハンダ付けにより実装した後、印刷回路基板６１の下面に部品を追加して実装しようとする場合についての実施例である。しかし、印刷回路基板６１の上面に部品を実装しないで、印刷回路基板６１の下面にすべての部品を実装した後、外部端子７３の下面に形成された溶接リード７３ａを印刷回路基板６１に結合させた状態で一気にリフローマシーンを通過させることで部品組立及び端子締結を行うことも可能である。
【００６１】
次に、本発明の一実施例による二次電池の製造方法に対して説明する。
【００６２】
本発明の実施例による二次電池の製造方法は、第１保護回路素子６２実装ステップ（Ｓ１）、第１ハンダ付けステップ（Ｓ２）、印刷回路基板６１及び上部ケース７０結合ステップ（Ｓ３）、第２ハンダ付けステップ（Ｓ４）及び上部ケース７０及びベアセル５０結合ステップ（Ｓ５）を含めて構成される。
【００６３】
前記第１保護回路素子６２実装ステップ（Ｓ１）は、印刷回路基板６１の上面のうち第１保護回路素子６２が実装される位置に第１ハンダ６２ａを塗布した後、第１保護回路素子６２を挿入するステップである。
【００６４】
前記第１ハンダ付けステップ（Ｓ２）は、第１ハンダ６２ａを用いて第１ハンダ付け温度で第１ハンダ付けを行うことで第１保護回路素子６２を印刷回路基板の上面に固定させて、第１保護回路素子６２と印刷回路基板６１が電気的に接続されるように行うステップである。
【００６５】
前記印刷回路基板６１及び上部ケース７０結合ステップ（Ｓ３）は、印刷回路基板６１の下面のうち挿入ホール６８が形成された部分に第２ハンダ７３ｂを塗布した後、上部ケース７０の外部端子７３の下面に形成された溶接リード７３ａを挿入ホール６８に挿入するステップである。この際、前記第２ハンダ７３ｂは、上述のように第１ハンダ６２ａより融点が低いものを用いるのが好ましい。
【００６６】
前記第２ハンダ付けステップ（Ｓ４）は第２ハンダ７３ｂを用いて第２ハンダ付け温度で第２ハンダ付けを行うことで外部端子７３が溶接リード７３ａを介して印刷回路基板６１に固定されるように実施するステップである。また、前記第２ハンダ付けステップ（Ｓ５）を経過することで外部端子７３と印刷回路基板６１が電気的に接続される。この際、前記第２ハンダ付け温度は、上述のように第１ハンダ付け温度よりは低く設定されるのが好ましく、第２ハンダ付けはリフロー方式によるものが好ましい。
【００６７】
前記上部ケース７０及びベアセル５０結合ステップ（Ｓ５）は印刷回路基板６１と結合された状態の上部ケース７０をベアセル５０を構成するキャッププレート４１上に結合させるステップである。前記結合は、第１ネジ７５ａ及び第２ネジ７５ｂを用いたネジ締め方式で行われる。
【００６８】
次に、本発明の他の実施形態による二次電池の製造方法に対して説明する。本発明の他の実施例による二次電池の製造方法は、本発明の一実施例による二次電池の製造方法と比較して、第２保護回路素子６３実装ステップ（Ｓ２１）をさらに含むことのみが異なる。よって、重なるステップに対してはその説明を省略する。
【００６９】
前記第２保護回路素子６３実装ステップ（Ｓ２１）は、第１ハンダ付けステップ（Ｓ２）と印刷回路基板６１及び上部ケース７０結合ステップ（Ｓ３）の間で行われるステップである。前記第２保護回路素子６３実装ステップ（Ｓ２１）は、第２保護回路素子６３が実装される位置に第３ハンダ６３ａを塗布した後、第２保護回路素子６３を挿入するステップである。この場合、上述のように第３ハンダ６３ａの融点は、第１ハンダ６２ａの融点より低く設定されるのが好ましい。また、前記第３ハンダ６３ａは、第２ハンダ７３ｂを用いたハンダ付けの際にともにハンダ付けするのが好ましい。
【００７０】
上述のように、本発明による二次電池は、外部端子と保護回路モジュールを電気的に接続するためのハンダ付け工程を自動化することで手作業の際に発生することがあるハンダボール除去のための洗浄工程の省略を介して工程の単純化及び作業人力を減らす効果がある。
【００７１】
また、本発明の実施例による二次電池は、外部端子と保護回路モジュールを電気的に接続するためのハンダ付け工程を自動化することで手作業によるハンダ山の高さ分散によってベアセルと保護回路モジュールとの間で短絡が発生することを防止し、工程作業者間の分散発生を減らす効果がある。
【００７２】
以上本発明の実施例で説明されたことは例に過ぎず、当該技術分野で通常の知識を持つものであれば、多様な変更及び均等な他の実施形態が可能であることは理解しえるだろう。
【符号の説明】
【００７３】
１０：電極組立体
１１：負極タブ
１２：正極タブ
２０：缶
３０：絶縁ケース
３１：負極タブホール
３２：正極タブホール
３３：電解液ホール
４０：キャップ組立体
４１：キャッププレート
４２：電極端子ホール
４３：絶縁ガスケット
４４：電極端子
４５：電解液注入口
５０：ベアセル
６０：保護回路モジュール
６１：印刷回路基板
６１ａ：第１リードプレート
６１ｂ：第２リードプレート
６１ｃ：端子プレート
６２：第１保護回路素子
６２ａ：第１ハンダ
６３：第２保護回路素子
６３ａ：第３ハンダ
６８：外部端子挿入ホール
７０：上部ケース
７１：蓋部
７１ａ：第１支持部
７１ｂ：第２支持部
７２：側壁
７３：外部端子
７３ａ：溶接リード
７３ｂ：第２ハンダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、一般的に上部ケースに外部機器との電気的接続のための外部端子が形成される。この外部端子は、ベアセルの上部に電気的に結合される保護回路モジュールと電気的に接続される。また、外部端子と保護回路モジュールとの間の電気的接続は、外部端子を保護回路モジュールを構成する印刷回路基板上に手作業でハンダ付けを行うことで実現される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、二次電池の上部ケースに形成される外部端子と保護回路モジュールとを電気的に接続の際に要するハンダ付け工程を自動化することで品質を改善させて、工程を単純化させるためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述のような課題を解決するために本発明による二次電池は電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶を封止するキャップ組立体と、前記キャップ組立体を覆う上部ケースと、前記キャップ組立体と上部ケースとの間に位置し、印刷回路基板及び第１ハンダによって前記印刷回路基板に結合される第１保護回路素子を含む保護回路モジュールと、第２ハンダによって前記印刷回路基板に結合される外部端子を含め、前記第１ハンダの融点は前記第２ハンダの融点と同様であってもよくまたはより高くてもよい。
【０００５】
また、前記第２ハンダはスズ（Ｓｎ）とビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金を含めてもよく、前記第２ハンダは少なくとも４５％のビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ）を含めてもよい。
【０００６】
また、前記第２ハンダの融点は１３８℃であってもよく、前記第２ハンダの融点は前記上部ケースの軟化点より低くてもよい。
【０００７】
また、前記上部ケースはガラス繊維（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ）が５０〜６０％の比率で添加された樹脂を含めてもよく、前記上部ケースの軟化点は１７０℃であってもよい。
【０００８】
また、前記第１ハンダは前記印刷回路基板のうち前記二次電池の外側に向かう面上に位置して、前記第２ハンダは前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置し、前記第１ハンダの融点は前記第２ハンダの融点より高くてもよい。
【０００９】
また、前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置する第２保護回路素子をさらに含め、前記第２保護回路素子は第３ハンダによって前記印刷回路基板に結合されてもよく、前記第２ハンダの融点と前記第３ハンダの融点は同じでもよい。
【００１０】
また、前記第２ハンダと前記第３ハンダは同様の材質を含んでもよい。
【００１１】
また、前記第１ハンダと前記第２ハンダは前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置し、前記第１ハンダと前記第２ハンダの融点は同じでもよい。
【００１２】
また、前記上部ケースは第１支持部を具備して、前記第１支持部には第１リードプレートが結合され、前記第１リードプレートは前記印刷回路基板及び前記キャップ組立体と電気的に結合されてもよく、前記外部端子は溶接リードによって前記印刷回路基板を貫通して前記第２ハンダに結合されてもよい。
【００１３】
また、上述の目的を達成するための本発明による二次電池の製造方法は、第１保護回路素子を第１ハンダを用いて印刷回路基板の上にハンダ付けすることで前記第１保護回路素子を前記印刷回路基板に電気的に結合させるステップと、上部ケース上に位置した外部端子を第２ハンダを用いて前記印刷回路基板にハンダ付けすることで前記第１保護回路素子を前記印刷回路基板に電気的に結合させるステップと、前記上部ケースと前記印刷回路基板を電極組立体及び缶を含むベアセルのキャッププレートに結合させるステップと、を含み、前記第２ハンダは前記第１ハンダと異なる材質を含み、前記キャッププレートは前記缶を封止し、前記印刷回路基板は前記ベアセルと前記上部ケースとの間に位置し、前記外部端子は前記上部ケースを介して外部へ露出されてもよい。
【００１４】
また、前記第１保護回路素子のハンダ付けは前記外部端子のハンダ付けより高い温度で行われてもよく、前記外部端子のハンダ付けはリフローハンダ付けによってもよい。
【００１５】
また、前記第２保護回路素子を第３ハンダを用いて前記印刷回路基板にハンダ付けするステップをさらに含み、前記第２ハンダと前記第３ハンダは同様の材質を含んでもよく、前記第１保護回路素子と前記第２保護回路素子は前記印刷回路基板の互いに反対の面に位置してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施例による二次電池は、外部端子と保護回路モジュールを電気的に接続するためのハンダ付け工程を自動化することで手作業の際に発生することがあるハンダボール除去のための洗浄工程の省略を介して工程の単純化及び作業人力を減らす効果がある。また、本発明の実施例による二次電池は、外部端子と保護回路モジュールを電気的に接続するためのハンダ付け工程を自動化することで手作業によるハンダ山の高さ分散によってベアセルと保護回路モジュールとの間で短絡が発生することを防止し、工程作業者間の分散発生を減らす効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例による二次電池の分解斜視図である。
【図２】図１に示すＸ−Ｘ’に沿って切断された断面を示す図であって、本発明の一実施例による二次電池の上部ケースと保護回路モジュールの結合断面図である。
【図３】本発明の他の実施例による二次電池の上部ケースと保護回路モジュールの結合断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を介して本発明をより詳しく説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例による二次電池の分解斜視図であり、図２は、図１に示すＸ−Ｘ’に沿って切断された断面を示す図であって、本発明の一実施例による二次電池の上部ケースと保護回路モジュールとの結合断面図である。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の一実施例による二次電池はベアセル５０と、前記ベアセル５０の上部に形成されて前記ベアセル５０と電気的に接続される保護回路モジュール６０と、前記保護回路モジュール６０を覆いつつ前記ベアセル５０に固定される上部ケース７０を含めて構成される。この際、前記ベアセル５０は、電極組立体１０と、前記電極組立体１０を内部に収容する缶２０と、前記缶２０の上端開口部に挿入される絶縁ケース３０と、前記絶縁ケース３０の上部に形成されて前記電極組立体１０と電気的に接続されるキャップ組立体４０を含めて構成される。
【００２１】
前記電極組立体１０は、負極板（図示せず）と正極板（図示せず）及びセパレーター（図示せず）を含めて構成される。前記負極板及び正極板は、セパレーターを介在して積層された後ゼリーロール形に巻取りされてもよい。前記負極板には負極タブ１１が溶接されており、この負極タブ１１の一端部は前記電極組立体１０の上方に突出されている。また、前記正極板には正極タブ１２が溶接されており、この正極タブ１２の一端部は前記電極組立体１０の上方に突出されている。
【００２２】
前記負極タブ１１と正極タブ１２の極性は、互いに切り替えられることを当業者であれば十分に理解できるだろう。
【００２３】
前記缶２０は、略直六面体の形状を有する金属材で形成されることができる。また、前記缶２０は、上端が開口されて上端開口部が形成され、この上端開口部を介して電極組立体１０が収容される。前記缶２０は、その自体が端子役割を行うことが可能であり、通常後述する電極端子４４とは反対の極性を有する。説明したように負極タブ１１と正極タブ１２の極性が互いに切り替えることが可能であるので、電極端子４４は負極端子であってもよく、正極端子であってもよい。また、電極端子４４が正極端子である場合は前記缶２０自体の極性は負極になり、電極端子４４が負極端子である場合は前記缶自体の極性は正極になる。本発明の詳しい説明では、前記缶２０自体の極性が正極であって、前記電極端子４４が負極であるものとして説明する。
【００２４】
前記絶縁ケース３０は、前記負極タブ１１と対応する位置に前記負極タブ１１と対応する大きさ及び形状に形成された負極タブホール３１を具備し、前記正極タブ１２と対応する位置に前記正極タブ１２と対応する大きさ及び形状に形成された正極タブホール３２を具備する。また、前記絶縁ケース３０は、一側に電解液が通過できる電解液ホール３３を具備する。
【００２５】
前記絶縁ケース３０は、前記缶２０の上端開口部に対応する形状を有し、上端開口部に挿入されて結合される。また、前記絶縁ケース３０は、前記電極組立体１０と前記キャップ組立体４０との間を絶縁する役割を果たす。従って、前記絶縁ケース３０は、電気的な絶縁物質で形成される。
【００２６】
前記キャップ組立体４０は、キャッププレート４１と、前記キャッププレート４１の中央を貫通する電極端子ホール４２に挿入される電極端子４４と、前記電極端子ホール４２と電極端子４４との間に介在する絶縁ガスケット４３を含めて構成される。前記キャッププレート４１は、長さ方向に一側及び他側に各々形成された第１ネジ溝４１ａ及び第２ネジ溝４１ｂを具備する。また、前記キャッププレート４１は、前記電解液ホール３３と対応する位置に対応する大きさ及び形状を有する電解液注入口４５を具備する。
【００２７】
前記キャッププレート４１は、前記缶２０の上端開口部及び絶縁ケース３０に対応する大きさと形状を有する金属板で形成されることができる。前記キャッププレート４１下面には、前記正極タブ１２が溶接によって結合されることでキャッププレート４１と電極組立体１０の正極が電気的に接続される。また、前記キャッププレート４１は、前記缶２０の上端開口部を封止する役割を果たす。
【００２８】
前記電極端子４４の下面は、前記負極タブ１１と溶接によって結合されることで電極組立体１０の負極と電気的に接続される。
【００２９】
前記絶縁ガスケット４３は、上述のように前記電極端子ホール４２と電極端子４４との間に介在することで、互いに異なる極性を有する前記キャッププレート４１と電極端子４４との間を電気的に絶縁させる役割を果たす。
【００３０】
次に、図１及び図２を参照して本発明の一実施例による二次電池の保護回路モジュール６０及び上部ケース７０の構成及び前記保護回路モジュール６０と上部ケース７０が結合された構成に対して説明する。
【００３１】
前記保護回路モジュール６０は印刷回路基板６１、前記印刷回路基板６１下面の一側及び他側の端部に各々付着された第１リードプレート６１ａ及び第２リードプレート６１ｂ、前記印刷回路基板６１下面の中央に付着された端子プレート６１ｃを含めて構成される。また、前記保護回路モジュール６０は、前記印刷回路基板６１の上面（二次電池の他側に向かう面）に塗布された第１ハンダ６２ａを用いてハンダ付け（第１ハンダ付け）することで前記印刷回路基板６１と結合される第１保護回路素子６２を含めて構成される。また、前記印刷回路基板６１の他側には後述する外部端子７３が挿入される挿入ホール６８が形成される。
【００３２】
前記印刷回路基板６１には、導線パターン（図示せず）が実装されており、印刷回路基板６１の上面（二次電池の外側に向かう面）または下面（二次電池の内側に向かう面）に付着された保護回路素子やリードプレートのような部品が電気的に接続されることができる。
【００３３】
前記第１リードプレート６１ａは、前記第１ネジ溝４１ａと対応する位置に対応する形状及び大きさを有する第１ネジホール６１ｄを具備する。前記第１リードプレート６１ａは、前記上部ケース７０に形成された第１支持部７１ａ及び前記キャッププレート４１の上面に結合されることで、前記保護回路モジュール６０を前記上部ケース７０及びベアセル５０と結合されるように働く。
【００３４】
前記第２リードプレート６１ｂは、前記第２ネジ溝４１ｂと対応する位置に対応する形状及び大きさを有する第２ネジホール６１ｅを具備する。前記第２リードプレート６１ｂは、前記上部ケース７０に形成された第２支持部７１ｂ及び前記キャッププレート４１の上面に結合されることで、前記保護回路モジュール６０を前記上部ケース７０及びベアセル５０と結合されるように働く。また、前記第２リードプレート６１ｂは、前記導線パターン（図示せず）と電気的に接続される。
【００３５】
前記端子プレート６１ｃは、前記導線パターンと電気的に接続されている。また、前記端子プレート６１ｃは、前記保護回路モジュール６０がベアセル５０と結合する際、前記電極端子４４と結合されることで前記電極組立体１０の負極と前記保護回路モジュール６０を電気的に接続する役割を果たす。
【００３６】
前記第１保護回路素子６２は、前記導線パターンと電気的に接続され、二次電池の充／放電を制御する役割を果たすことで二次電池を保護する。本発明の一実施例による保護回路モジュール６０と上部ケース７０の結合品を示す図２にでは、印刷回路基板６１の上面に第１保護回路素子６２が３個実装された構成のみを示しているが、これは例示的なものに過ぎず、本発明で第１保護回路素子６２の個数を制限するものではない。
【００３７】
前記第１ハンダ６２ａは、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕで構成された合金材質である。前記合金の組成比率は、略Ｓｎ９６．５％、Ａｇ３．０％、Ｃｕ０．５％であるものが好ましい。この場合、前記第１ハンダ６２ａの融点は略２２０℃であるので第１ハンダ付けが行われる温度は少なくとも２２０℃以上になる。第１ハンダ付けは、フローハンダ付けまたはリフローハンダ付けのうち何れでも可能である。但し、リフロー方式による場合のリフロー条件は、ピーク温度（ｐｅａｋ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）は略２５０℃以上２５５℃以下に設定され、ピーク時間（ｐｅａｋ ｔｉｍｅ）は略３０秒以上７０秒以下に設定される。
【００３８】
フローハンダ付けはハンダをハンダポット（ｓｏｌｄｅｒ−ｐｏｔ）に溶かし入れ、ハンダをウェーブ（ｗａｖｅ）させた後、部品が実装された印刷回路基板をコンベヤーで移送させてウェーブ（ｗａｖｅ）されるハンダを通り過ぎさせながらハンダ付けすることを意味する。これに対し、リフローハンダ付けは一般的に表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＳＭＴ）とも呼ばれるものであって、プリント基板（ＰＣＢ）にクリームハンダを印刷して部品を貼った後、リフローハンダ付けマシーンを通過させる方式を意味する。この場合、リフローハンダ付けマシーンはクリームハンダを溶かしてハンダ付けするものである。
【００３９】
前記上部ケース７０は、前記保護回路モジュール６０及びキャップ組立体４０を覆う蓋部７１と前記上部ケース上面から前記缶２０に向かう方向に延長されて形成された側壁７２を含めて構成される。また、前記蓋部７１の一側及び他側には、前記缶２０に向かう方向に第１支持部７１ａ及び第２支持部７１ｂが各々形成される。前記第１支持部７１ａは、前記第１ネジホール６１ｄと対応する位置に対応する大きさ及び形状を有する第３ネジホール７１ｃを具備する。また、前記第２支持部７１ｂは、前記第２ネジホール６１ｅと対応する位置に対応する大きさ及び形状を有する第４ネジホール７１ｄを具備する。また、前記蓋部７１には、前記印刷回路基板６１に形成された挿入ホール６８と対応する位置に外部端子７３が形成され、前記外部端子７３の下面には溶接リード７３ａが形成される。
【００４０】
前記上部ケース７０は、前記キャッププレート４１及び缶２０の開口部に対応する形状及び大きさで形成される。前記上部ケース７０は、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）が５０〜６０％の比率で添加された樹脂で構成されるのが好ましい。この場合、上部ケース７０の軟化点（固体物質が加熱により変形を起こし始める温度）は、少なくとも１７０℃以上である。
【００４１】
ガラス繊維が５０％未満で含まれた樹脂の場合、軟化点が低くて前記溶接リード７３ａをハンダ付け（第２ハンダ付け）する過程で上部ケース７０が変形を起こす恐れがある。一方、ガラス繊維が６０％を超えて含まれた樹脂の場合、ケースの成型が容易でないという問題が生じる恐れがある。
【００４２】
前記のようなガラス繊維の含有範囲から、前記上部ケース７０の成型収縮率（直角方向）は略０．５以上１以下の値を有し、前記成型収縮率（直角方向）は略０．７の値を有するのが好ましい。
【００４３】
前記第１支持部７１ａは、前記保護回路モジュール６０を構成する第１リードプレート６１ａと第１ネジ７５ａにより結合されることで、前記保護回路モジュール６０を前記上部ケース７０に固定する役割を果たす。前記第２支持部７１ｂは、前記保護回路モジュール６０を構成する第２リードプレート６１ｂと第２ネジ７５ｂにより結合されることで、前記保護回路モジュール６０を前記上部ケース７０に固定する役割を果たす。
【００４４】
前記外部端子７３は、下面に形成された溶接リード７３ａが前記印刷回路基板６１を貫通して形成された挿入ホール６８に挿入された後、前記印刷回路基板６１の下面に塗布された第２ハンダ７３ｂを用いてハンダ付け（第２ハンダ付け）されることで印刷回路基板６１と電気的に結合される。
【００４５】
前記第２ハンダ７３ｂは、前記第１ハンダ６２ａとは異なる材質で構成される。前記第２ハンダ７３ｂは、Ｓｎ、Ｂｉ（Ｂｉｓｍｕｔｈ）で構成された合金材質である。Ｂｉは、異なる金属と合金を行うとそれ自体の融点（２７１℃）より低い温度で溶ける性質を有する。
【００４６】
前記第２ハンダ７３ｂを構成する合金の組成は、Ｂｉの添加比率が略４５％以上であり、好ましくは略５８％比率で添加される。この場合、前記第２ハンダ７３ｂの融点は略１３８℃程度である。よって、前記第３ハンダ７３ｂを溶けるための第２ハンダ付けが実行される温度は、少なくとも１３８℃より高くなければならない。
【００４７】
また、第２ハンダ付けが実行される温度は、前記上部ケース７０の軟化点及び前記第１ハンダ６２ａの融点よりは低くなければならないので、１７０℃よりは低くあるべきである。すなわち、第２ハンダ付けが実行される温度は、１３８℃を超えて１７０℃未満に設定され、好ましくは１５０℃〜１６０℃に設定される。
【００４８】
一方、前記第２ハンダ付けは、リフロー方式によることが好ましい。前記印刷回路基板６１の上面に部品を実装した後、前記印刷回路基板６１の下面にハンダクリームを塗布して前記上部ケース７０に結合させた状態でリフローマシーンを通過させることで工程を自動化することができるためである。前記リフロー方式による場合、リフロー条件はピーク温度（ｐｅａｋ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）が１５０℃以上１６５℃以下に設定されるのが好ましく、ピーク時間（ｐｅａｋ ｔｉｍｅ）が略３０秒以上１００秒以下に設定されるのが好ましい。この第２ハンダ付けをリフロー方式によることとしても第１ハンダ６２ａの融点が第２ハンダ付けが行われる温度より高いので第２ハンダ付け過程で前記第１ハンダ６２ａが溶けるなどのような問題は発生しない。
【００４９】
上述のように前記保護回路モジュール６０は、上部ケース７０に結合された後に前記第１リードプレート６１ａ及び第２リードプレート６１ｂが各々前記キャッププレート４１上に結合されることで、前記ベアセル５０と結合される。この場合、前記保護回路モジュール６０と前記ベアセル５０間の結合は、前記第１ネジ７５ａ及び第２ネジ７５ｂが前記キャッププレート４１上の第１ネジ溝４１ａ及び第２ネジ溝４１ｂに締まることで実現される。
【００５０】
このように本発明の一実施例による二次電池は、保護回路モジュール６０が上部ケース７０に先に結合された後に、前記保護回路モジュール６０が結合された上部ケース７０がベアセル５０と結合されることで完成される。
【００５１】
また、本発明の一実施例による二次電池は、製造過程において第２ハンダ付けの温度が第１ハンダ付けの温度より低く設定されるようにした。よって、前記保護回路モジュール６０及び上部ケース７０を結合させる作業が一回のリフロー工程を介して行われるようにすることで生産効率を高める効果がある。
【００５２】
次に、本発明の他の実施形態による二次電池に対して説明する。
【００５３】
図３は、本発明の他の実施例による二次電池の上部ケースと保護回路モジュールの結合断面図である。
【００５４】
図３を参照すると、本発明の他の実施例による二次電池は、本発明の一実施例による二次電池と比較して印刷回路基板６１の下面に第２保護回路素子６３及び第３ハンダ６３ａがさらに形成されるということが異なるだけで、他の構成は同じであり同じ作用を奏する。よって、本発明の他の実施例による二次電池に対しては上述の差異についてのみ説明し、残りの構成についての説明は省略する。
【００５５】
前記印刷回路基板６１の下面に形成された第２保護回路素子６３は、前記印刷回路基板６１の下面に塗布された第３ハンダ６３ａを用いてハンダ付け（第３ハンダ付け）することで前記印刷回路基板６１の下面に結合される。本発明による二次電池の他の実施例に関する図３においては、保護回路素子が印刷回路基板６１の上面と下面に各々に３個実装されている場合を示しているが、固これは例に過ぎず本発明で保護回路素子の個数を制限しようとするものではない。
【００５６】
前記第３ハンダ６３ａは、前記第１ハンダ６２ａとは異なる材質で構成され、前記第２ハンダ７３ｂと同じ材質で構成されるのが好ましい。すなわち、前記第３ハンダ６３ａは、Ｓｎ、Ｂｉ（Ｂｉｓｍｕｔｈ）で構成された合金材質で構成されるのが好ましい。よって、前記第３ハンダ６３ａを構成する合金の組成は、Ｂｉの添加比率が略略４５％以上であり、好ましくは略５８％比率で添加される。
【００５７】
この場合、前記第３ハンダ６３ａの融点は略１３８℃程度である。よって、前記第３ハンダ６３ａを溶かすための第３ハンダ付けが実行される温度は、少なくとも１３８℃より高くなければならない。また、第３ハンダ付けが実行される温度は、前記上部ケース７０の軟化点及び前記第１ハンダ６２ａの融点よりは低くなければならないので、１７０℃よりは低くあるべきである。すなわち、第３ハンダ付けが実行される温度は、１３８℃超過１７０℃未満に設定され、好ましくは１５０℃〜１６０℃に設定される。
【００５８】
一方、前記第３ハンダ付けは、リフロー方式によることが好ましい。前記印刷回路基板６１の下面にハンダクリームを塗布して、前記印刷回路基板６１の下面に部品を実装した後、前記上部ケース７０に結合させた状態で一気にリフローマシーンを通過させることで工程を自動化することができるためである。
【００５９】
よって、第２ハンダ付け及び第３ハンダ付けを同時に実行することが最も好ましい。このようにリフロー方式により第３ハンダ付けを実行してたとしても第３ハンダ付け過程で前記第１ハンダ６２ａが溶けるなどのような問題を発生しない。これは第１ハンダ６２ａの融点が第３ハンダ付けが行われる温度より高いためである。
【００６０】
図３による実施例は、印刷回路基板６１の上面に部品を第１ハンダ付けにより実装した後、印刷回路基板６１の下面に部品を追加して実装しようとする場合についての実施例である。しかし、印刷回路基板６１の上面に部品を実装しないで、印刷回路基板６１の下面にすべての部品を実装した後、外部端子７３の下面に形成された溶接リード７３ａを印刷回路基板６１に結合させた状態で一気にリフローマシーンを通過させることで部品組立及び端子締結を行うことも可能である。
【００６１】
次に、本発明の一実施例による二次電池の製造方法に対して説明する。
【００６２】
本発明の実施例による二次電池の製造方法は、第１保護回路素子６２実装ステップ（Ｓ１）、第１ハンダ付けステップ（Ｓ２）、印刷回路基板６１及び上部ケース７０結合ステップ（Ｓ３）、第２ハンダ付けステップ（Ｓ４）及び上部ケース７０及びベアセル５０結合ステップ（Ｓ５）を含めて構成される。
【００６３】
前記第１保護回路素子６２実装ステップ（Ｓ１）は、印刷回路基板６１の上面のうち第１保護回路素子６２が実装される位置に第１ハンダ６２ａを塗布した後、第１保護回路素子６２を挿入するステップである。
【００６４】
前記第１ハンダ付けステップ（Ｓ２）は、第１ハンダ６２ａを用いて第１ハンダ付け温度で第１ハンダ付けを行うことで第１保護回路素子６２を印刷回路基板の上面に固定させて、第１保護回路素子６２と印刷回路基板６１が電気的に接続されるように行うステップである。
【００６５】
前記印刷回路基板６１及び上部ケース７０結合ステップ（Ｓ３）は、印刷回路基板６１の下面のうち挿入ホール６８が形成された部分に第２ハンダ７３ｂを塗布した後、上部ケース７０の外部端子７３の下面に形成された溶接リード７３ａを挿入ホール６８に挿入するステップである。この際、前記第２ハンダ７３ｂは、上述のように第１ハンダ６２ａより融点が低いものを用いるのが好ましい。
【００６６】
前記第２ハンダ付けステップ（Ｓ４）は第２ハンダ７３ｂを用いて第２ハンダ付け温度で第２ハンダ付けを行うことで外部端子７３が溶接リード７３ａを介して印刷回路基板６１に固定されるように実施するステップである。また、前記第２ハンダ付けステップ（Ｓ５）を経過することで外部端子７３と印刷回路基板６１が電気的に接続される。この際、前記第２ハンダ付け温度は、上述のように第１ハンダ付け温度よりは低く設定されるのが好ましく、第２ハンダ付けはリフロー方式によるものが好ましい。
【００６７】
前記上部ケース７０及びベアセル５０結合ステップ（Ｓ５）は印刷回路基板６１と結合された状態の上部ケース７０をベアセル５０を構成するキャッププレート４１上に結合させるステップである。前記結合は、第１ネジ７５ａ及び第２ネジ７５ｂを用いたネジ締め方式で行われる。
【００６８】
次に、本発明の他の実施形態による二次電池の製造方法に対して説明する。本発明の他の実施例による二次電池の製造方法は、本発明の一実施例による二次電池の製造方法と比較して、第２保護回路素子６３実装ステップ（Ｓ２１）をさらに含むことのみが異なる。よって、重なるステップに対してはその説明を省略する。
【００６９】
前記第２保護回路素子６３実装ステップ（Ｓ２１）は、第１ハンダ付けステップ（Ｓ２）と印刷回路基板６１及び上部ケース７０結合ステップ（Ｓ３）の間で行われるステップである。前記第２保護回路素子６３実装ステップ（Ｓ２１）は、第２保護回路素子６３が実装される位置に第３ハンダ６３ａを塗布した後、第２保護回路素子６３を挿入するステップである。この場合、上述のように第３ハンダ６３ａの融点は、第１ハンダ６２ａの融点より低く設定されるのが好ましい。また、前記第３ハンダ６３ａは、第２ハンダ７３ｂを用いたハンダ付けの際にともにハンダ付けするのが好ましい。
【００７０】
上述のように、本発明による二次電池は、外部端子と保護回路モジュールを電気的に接続するためのハンダ付け工程を自動化することで手作業の際に発生することがあるハンダボール除去のための洗浄工程の省略を介して工程の単純化及び作業人力を減らす効果がある。
【００７１】
また、本発明の実施例による二次電池は、外部端子と保護回路モジュールを電気的に接続するためのハンダ付け工程を自動化することで手作業によるハンダ山の高さ分散によってベアセルと保護回路モジュールとの間で短絡が発生することを防止し、工程作業者間の分散発生を減らす効果がある。
【００７２】
以上本発明の実施例で説明されたことは例に過ぎず、当該技術分野で通常の知識を持つものであれば、多様な変更及び均等な他の実施形態が可能であることは理解しえるだろう。
【符号の説明】
【００７３】
１０：電極組立体
１１：負極タブ
１２：正極タブ
２０：缶
３０：絶縁ケース
３１：負極タブホール
３２：正極タブホール
３３：電解液ホール
４０：キャップ組立体
４１：キャッププレート
４２：電極端子ホール
４３：絶縁ガスケット
４４：電極端子
４５：電解液注入口
５０：ベアセル
６０：保護回路モジュール
６１：印刷回路基板
６１ａ：第１リードプレート
６１ｂ：第２リードプレート
６１ｃ：端子プレート
６２：第１保護回路素子
６２ａ：第１ハンダ
６３：第２保護回路素子
６３ａ：第３ハンダ
６８：外部端子挿入ホール
７０：上部ケース
７１：蓋部
７１ａ：第１支持部
７１ｂ：第２支持部
７２：側壁
７３：外部端子
７３ａ：溶接リード
７３ｂ：第２ハンダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体と、
前記電極組立体を収容する缶と、
前記缶を封止するキャップ組立体と、
前記キャップ組立体を覆う上部ケースと、
前記キャップ組立体と前記上部ケースとの間に位置し、印刷回路基板及び第１ハンダにより前記印刷回路基板に結合される第１保護回路素子を含む保護回路モジュールと、
第２ハンダにより前記印刷回路基板に結合される外部端子と、を含み、
前記第１ハンダの融点は、前記第２ハンダの融点と同じであるかまたはより高いことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記第２ハンダは、スズ（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記第２ハンダは、少なくとも４５％のビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ）を含むことを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記第２ハンダの融点は、１３８℃であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記第２ハンダの融点は、前記上部ケースの軟化点より低いことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
前記上部ケースは、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）が５０〜６０％の比率で添加された樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
前記上部ケースの軟化点は、１７０℃であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１ハンダは、前記印刷回路基板のうち前記二次電池の外側に向かう面上に位置し、
前記第２ハンダは、前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置し、
前記第１ハンダの融点は、前記第２ハンダの融点より高いことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項９】
前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置する第２保護回路素子をさらに含み、
前記第２保護回路素子は、第３ハンダにより前記印刷回路基板に結合されることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記第２ハンダの融点は、前記第３ハンダの融点と同じであることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記第２ハンダと前記第３ハンダは、同じ材質であることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記第１ハンダと前記第２ハンダは、前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置し、
前記第１ハンダと前記第２ハンダの融点は、同じであることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記上部ケースは、第１支持部を具備し、
前記第１支持部には、第１リードプレートが結合され、
前記第１リードプレートは、前記印刷回路基板及び前記キャップ組立体と電気的に結合されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記外部端子は、溶接リードにより前記印刷回路基板を貫通して前記第２ハンダに結合されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１５】
第１保護回路素子を第１ハンダを用いて印刷回路基板の上にハンダ付けすることで前記第１保護回路素子を前記印刷回路基板に電気的に結合させるステップと、
上部ケース上に位置する外部端子を第２ハンダを用いて前記印刷回路基板にハンダ付けすることで前記第１保護回路素子を前記印刷回路基板に電気的に結合させるステップと、
前記上部ケースと前記印刷回路基板を電極組立体及び缶を含むベアセルのキャッププレートに結合させるステップと、を含み、
前記第２ハンダは前記第１ハンダと異なる材質を含み、
前記キャッププレートは前記缶を封止し、
前記印刷回路基板は前記ベアセルと前記上部ケースとの間に位置し、
前記外部端子は前記上部ケースを介して外部へ露出されることを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項１６】
前記第１保護回路素子のハンダ付けは、前記外部端子のハンダ付けより高い温度で行われることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１７】
前記外部端子のハンダ付けは、リフローハンダ付けによることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１８】
第２保護回路素子を第３ハンダを用いて前記印刷回路基板にハンダ付けするステップをさらに含み、
前記第２ハンダと前記第３ハンダは、同じ材質であることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１９】
前記第１保護回路素子と前記第２保護回路素子は、前記印刷回路基板の互いに反対の面に位置することを特徴とする請求項１８に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１】
電極組立体と、
前記電極組立体を収容する缶と、
前記缶を封止するキャップ組立体と、
前記キャップ組立体を覆う上部ケースと、
前記キャップ組立体と前記上部ケースとの間に位置し、印刷回路基板及び第１ハンダにより前記印刷回路基板に結合される第１保護回路素子を含む保護回路モジュールと、
第２ハンダにより前記印刷回路基板に結合される外部端子と、を含み、
前記第１ハンダの融点は、前記第２ハンダの融点と同じであるかまたはより高いことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記第２ハンダは、スズ（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ）の合金を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記第２ハンダは、少なくとも４５％のビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ）を含むことを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記第２ハンダの融点は、１３８℃であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記第２ハンダの融点は、前記上部ケースの軟化点より低いことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
前記上部ケースは、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）が５０〜６０％の比率で添加された樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
前記上部ケースの軟化点は、１７０℃であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１ハンダは、前記印刷回路基板のうち前記二次電池の外側に向かう面上に位置し、
前記第２ハンダは、前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置し、
前記第１ハンダの融点は、前記第２ハンダの融点より高いことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項９】
前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置する第２保護回路素子をさらに含み、
前記第２保護回路素子は、第３ハンダにより前記印刷回路基板に結合されることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記第２ハンダの融点は、前記第３ハンダの融点と同じであることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記第２ハンダと前記第３ハンダは、同じ材質であることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記第１ハンダと前記第２ハンダは、前記印刷回路基板のうち前記二次電池の内側に向かう面上に位置し、
前記第１ハンダと前記第２ハンダの融点は、同じであることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記上部ケースは、第１支持部を具備し、
前記第１支持部には、第１リードプレートが結合され、
前記第１リードプレートは、前記印刷回路基板及び前記キャップ組立体と電気的に結合されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記外部端子は、溶接リードにより前記印刷回路基板を貫通して前記第２ハンダに結合されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１５】
第１保護回路素子を第１ハンダを用いて印刷回路基板の上にハンダ付けすることで前記第１保護回路素子を前記印刷回路基板に電気的に結合させるステップと、
上部ケース上に位置する外部端子を第２ハンダを用いて前記印刷回路基板にハンダ付けすることで前記第１保護回路素子を前記印刷回路基板に電気的に結合させるステップと、
前記上部ケースと前記印刷回路基板を電極組立体及び缶を含むベアセルのキャッププレートに結合させるステップと、を含み、
前記第２ハンダは前記第１ハンダと異なる材質を含み、
前記キャッププレートは前記缶を封止し、
前記印刷回路基板は前記ベアセルと前記上部ケースとの間に位置し、
前記外部端子は前記上部ケースを介して外部へ露出されることを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項１６】
前記第１保護回路素子のハンダ付けは、前記外部端子のハンダ付けより高い温度で行われることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１７】
前記外部端子のハンダ付けは、リフローハンダ付けによることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１８】
第２保護回路素子を第３ハンダを用いて前記印刷回路基板にハンダ付けするステップをさらに含み、
前記第２ハンダと前記第３ハンダは、同じ材質であることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１９】
前記第１保護回路素子と前記第２保護回路素子は、前記印刷回路基板の互いに反対の面に位置することを特徴とする請求項１８に記載の二次電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１４２２６２（Ｐ２０１２−１４２２６２Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７３６９（Ｐ２０１１−２０７３６９）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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