WO2023234689A1 - 레이저 용접장치 및 이를 이용한 용접방법 - Google Patents

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장재영
이진현
황조연
권재국
정대호
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Definitions

  • the present invention relates to a laser welding device and a welding method using the same. Specifically, it relates to a laser welding device and a welding method using the same that can reduce or suppress weak welding defects that may occur due to focus position deviation during laser welding between thin metals.
  • Electric vehicles use battery modules that electrically connect multiple battery cells or battery packs that combine multiple battery modules.
  • a plurality of battery cells stored in a battery module or battery pack are connected in series and/or in parallel.
  • the battery cell is welded directly to the bus bar, or the electrode lead is welded to the PCB (Printed Circuit Board).
  • Welding includes electric resistance welding, ultrasonic welding, and laser welding, but the use of laser welding is explosively increasing due to the advantages of enabling precise welding of fine areas, fast work speed, and small thermal strain.
  • an electrode lead to a PCB In order to weld an electrode lead to a PCB, conventionally, a metal pad with a thickness of 0.3 mm was added to the PCB copper foil, and then the metal pad and the electrode lead were welded. After electrically connecting the PCB copper foil and the metal pad, the electrode lead is placed on the metal pad. After adjusting the vertical position of the laser welding device to focus, the metal pad and the electrode lead are welded. Even if the focus of the laser welding device is not accurately placed between the metal pad and the electrode lead, the metal pad melts after a certain period of time due to the thickness of the metal pad and is electrically coupled to the electrode lead.
  • the focus of the laser welding device When welding PCB copper foil and electrode leads without a metal pad, the focus of the laser welding device must be positioned very accurately. Typically, the thickness of the PCB copper foil and electrode lead is less than 0.1 mm, so if the focus of the laser welding device is not accurately placed between them, welding may not occur, only a portion of the surface of the electrode lead may be melted, or the PCB copper foil may be damaged. occurs.
  • the laser welding device focuses by adjusting the vertical height and then moves horizontally in the direction of the electrode lead length or thickness to perform overall welding. Mechanical deviations that may occur while the laser welding device moves horizontally may cause the focus position to change, which may reduce the accuracy of the welding position and result in weak welding defects. Even if the laser welding device moves horizontally at the same height without deviation, welding defects may occur due to deviations in the thickness of the PCB board, copper foil, and electrode leads.
  • FIG. 1 is a cross-sectional schematic diagram of a laser welding device 10 according to the prior art. Unlike FIG. 2, the laser welding device 10 of FIG. 1 does not use a metal pad (P).
  • the laser welding device 10 according to the prior art includes a lower jig 100 supporting the PCB 500, a metal 510 inserted into the upper surface of the PCB 500, and a metal 510 on the upper surface of the metal 510. It includes a laser welding portion 200 that welds the other metal (M) located and an upper jig 300 that pressurizes a portion of the upper surface of the PCB 500.
  • the metal 510 can typically be a copper foil of a PCB, and the other metal (M) can be an electrode lead.
  • the laser welding device 10 welds and electrically connects the metal 510 and another metal (M) using a laser (L).
  • the laser focus can easily deviate from the interface due to the thin thickness of the metal 510 and the other metal (M).
  • High precision is required to position the focus at the interface of a thin metal.
  • weak welding defects may occur between the metal 510 and the other metal (M).
  • FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram of another laser welding device 20 according to the prior art.
  • the laser welding device 20 in FIG. 2 shows a case where a separate metal pad (P) is used.
  • the laser welding device 20 according to the prior art includes a lower jig 100 supporting the PCB 600, a metal 610 placed on the upper surface of the PCB 600, and a lower jig 100 on the upper surface of the metal 610. It includes a laser welding portion 200 that welds a positioned metal pad (P) and another metal (M), and an upper jig 300 that pressurizes a portion of the upper surface thereof.
  • the metal 610 may typically be a copper foil of a PCB
  • the metal pad (P) may be a separate copper foil to assist welding
  • the other metal (M) may be an electrode lead.
  • the laser welding device 20 must initially weld and electrically connect the metal 610 and another metal (M) using a laser (L). Due to the thin thickness of the metal 610 and the other metal (M), it is difficult to lose the welding focus or accurately set the focus position. Because of this, there is a problem that weak welding defects may occur between the metal 610 and the other metal (M).
  • a metal pad (P) was added between the metal 610 and the other metal (M) to prevent weak welding defects.
  • the metal pad (P) acts as an intermediate medium to electrically connect the metal 610 and the other metal (M).
  • the manufacturing cost increase, but it cannot be applied to technologies for increasing capacity or reducing weight due to the increase in thickness due to welding.
  • the metal 510 is copper foil and its thickness is 0.08 mm.
  • the deviation according to the thickness is +-0.15 mm
  • the tolerance according to the position of the laser welding portion (200) is +-0.2 mm.
  • the focus deviation of the laser welding portion 200 becomes +-0.35 mm, exceeding the thickness of the copper foil 510. In this case, the focus of the laser welding portion 200 is not aligned with the interface between the copper foil 510 and the other metal M, resulting in welding defects.
  • laser welding can be performed as 'over-welding' rather than 'weak welding'.
  • the welding area or thickness is made larger than the normal level and the welded area is overworked.
  • the copper foil 510 and the other metal (M) can be welded, but the lower layer of the PCB 500 may be damaged due to excessive welding.
  • Figure 3 shows examples of patterns according to laser welding.
  • the shape in which the laser welding portion 200 moves while welding is performed is shown. Even if normal welding is performed without overwelding, if welding is performed in the form shown in (a) of FIG. 3, overwelding may occur in areas where welding overlaps.
  • the applicant according to the present invention proposed a method of providing a separate metal protection layer in the middle of a PCB composed of several layers to solve not only this 'overwelding' problem but also the overwelding problem caused by overlapping patterns as shown in (a) of Figure 3. was derived and the corresponding configuration was applied for. However, in this case, there is a problem of having to prepare a separate PCB with a metal protective layer.
  • Patent Document 1 discloses a laser welding jig that brings a PCB and a connecting member into close contact and performs welding. Patent Document 1 is intended to prevent welding defects from occurring due to separation between the PCB and the connecting member. Patent Document 1 is a technology for close contact between the PCB and the connection member by simply pressing it, and does not take into account matters such as the position of the PCB and the connection member that are in close contact, thereby reducing the focus of laser welding caused by the thin thickness between the welding objects. There is no disclosed solution to resolve the deviation.
  • Patent Document 2 discloses a laser welding device for electrode terminals of a coin-type battery including an ultrasonic vibration control unit that vibrates in the left and right directions.
  • Patent Document 2 adds ultrasonic vibration rather than simple vibration, and this also moves left and right.
  • the purpose of adding ultrasonic vibration in Patent Document 2 is to improve mechanical properties according to the growth pattern of the metal during welding.
  • Patent Document 2 is intended to improve the effect of heat on the metal to be welded and its metal structure while the welding itself proceeds without problems, and does not seem to have recognized the problem of the focus position itself.
  • Patent Document 2 directly affects the metal being welded through the energy of ultrasonic waves, but the deviation in focus cannot be resolved through this.
  • Patent Document 3 discloses a technology that vibrates the material by forming a magnetic field around the laser welding area.
  • Patent Document 3 is for the discharge of gas that may be generated during welding, and can only be applied to magnetic materials that require the material to be welded to vibrate by a magnetic field, and is applied to already molten metal regardless of the focus of welding.
  • Patent Document 3 changes the spacing of materials up and down, which will actually aggravate the focus deviation problem of the present invention.
  • the purpose of the present invention is to provide a laser welding device and a welding method using the same that can reduce or suppress weak welding defects that may occur due to focus position deviation during laser welding between thin metals.
  • the present invention provides a lower jig, a laser welding portion for welding a metal disposed on the upper surface of a PCB disposed on the lower jig with another separate metal, and at least a portion of the upper surface of the PCB and the upper surface of the metal.
  • the laser welding device including an upper jig supporting at least one of at least a portion of and at least a portion of the upper surface of the other metal,
  • a laser welding device in which the upper jig is fixed and has a constant vertical position, or can be fixed at a specific position when the upper jig moves up and down.
  • the lower jig can be moved up and down by the moving part.
  • the upper jig may support at least a portion of the upper surface of the other metal, and may additionally support at least one of the upper surface of the PCB and the upper surface of the metal.
  • the lower jig can be moved by the moving part to a position fixed by the upper jig. That is, the position fixed by the upper jig is constant, and if the metal and the other metal to be welded using the lower jig are fixed at a certain height of the upper jig, the thickness of the other metal measured in advance and the thickness of the metal are taken into consideration. Thus, the distance from the laser welding portion can be set to a constant level. Through this, the focus of the laser welding zone can also be formed consistently.
  • Pressure may be applied to the upper jig by the moving unit, but the position of the upper jig is first fixed, and at least a portion of the upper surface of the PCB in contact with the upper jig, at least a portion of the upper surface of the metal, and the upper surface of the other metal At least one part of has a certain height.
  • the position of the upper surface of the other metal where actual welding is performed is constant.
  • the moving part itself may be provided with an elastic member or a buffering member to prevent the PCB, the metal, and the other metal from being damaged when pressurized to a certain degree.
  • a non-limiting example may be a spring.
  • the upper jig is formed with a shoulder portion and can simultaneously support the other metal, the metal, and additionally the PCB.
  • a support portion positioned to support the upper jig may be provided on a side of the PCB.
  • a separate support part is fixed so that the position of the upper jig can be fixed at a constant level, and the lowered position of the upper jig can be fixed by the support part.
  • the present invention also relates to a laser welding device including a lower jig and a laser welding unit for welding a metal disposed on the upper surface of a PCB disposed on top of the lower jig with another separate metal,
  • a laser welding device including a vibration unit capable of vibrating the PCB up and down is provided.
  • the upper jig is not necessarily necessary and can be composed of only the lower jig.
  • the lower jig supports at least one surface of the lower part of the PCB, and the metal is formed on one surface of the upper part of the PCB.
  • the laser welding part of the laser welding device according to the present invention can move horizontally, but the vertical position is fixed and constant.
  • the vibrating unit may vibrate the lower jig up and down, and when the vibrating unit vibrates up and down together with the lower jig and the upper jig, the vibrating unit may be placed anywhere in the lower jig or the upper jig.
  • An upper jig is added to support at least one of at least a portion of the upper surface of the PCB, at least a portion of the upper surface of the metal, and at least a portion of the upper surface of the other metal, and the upper jig may vibrate up and down like the lower jig.
  • an upper jig is added to support one or more of at least a portion of the upper surface of the PCB, at least a portion of the upper surface of the metal, and at least a portion of the upper surface of the other metal, and the upper jig includes an elastic and/or buffer member, , the upper jig can move separately from the lower jig.
  • the upper and lower positions of the upper jig may be fixed, and in this case, the PCB may slightly vibrate due to the vibration of the lower jig.
  • the metal is installed on the PCB, and the thickness of the metal may be 0.05 mm to 0.2 mm. Also, at this time, the metal may not protrude from the surface of the PCB.
  • the present invention also relates to a welding method using the laser welding device,
  • a laser welding method including the step of laser welding the metal and another metal.
  • Fixing in step 2) can be performed by moving the lower jig up and down.
  • the present invention also relates to a welding method using the laser welding device,
  • a laser welding method including the step of laser welding the metal and another metal. In this case, welding can be done with just the lower jig without the upper jig.
  • Step 3) may be performed before step 2), or step 2) and step 3) may be performed simultaneously.
  • the step 1-1) of fixing at least one of at least a portion of the upper surface of the PCB, at least a portion of the upper surface of the metal, and at least a portion of the upper surface of the other metal to the upper jig may be added.
  • the upper jig and lower jig may vibrate simultaneously, or the upper jig may include an elastic and/or buffer member so that the upper jig and lower jig may move separately.
  • welding when laser welding is performed, welding can be performed so that the laser trajectories do not overlap.
  • the present invention also provides an electric device welded using the laser welding device.
  • the present invention can be provided in a configuration that arbitrarily combines the problems to be solved above.
  • the present invention fixes the focus of the laser welding portion at a certain level by fixing the upper jig at a certain position, thereby reducing or suppressing weak welding defects that may occur due to the deviation of the focus position during laser welding between thin metals.
  • a laser welding device and a welding method using the same can be provided.
  • the present invention can provide a laser welding device and a welding method using the same that can reduce or suppress weak welding defects by intermittently focusing the laser welding zone through vibration.
  • the laser welding device has the advantage of not only reducing manufacturing costs but also reducing thickness by omitting the metal pad used in the prior art and performing welding.
  • the present invention has the feature of reducing or suppressing weak welding defects when welding two metals of 0.1 mm or less.
  • Figure 1 is a cross-sectional schematic diagram of a laser welding device 10 according to the prior art.
  • Figure 2 is a cross-sectional schematic diagram of another laser welding device 20 according to the prior art.
  • Figure 3 shows examples of patterns according to laser welding.
  • Figure 4 is a cross-sectional schematic diagram showing a laser welding device according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional schematic diagram showing a laser welding device according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a cross-sectional view sequentially showing a welding method using a laser welding device according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional schematic diagram showing a laser welding device according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a cross-sectional schematic diagram showing a laser welding device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a cross-sectional schematic diagram showing a laser welding device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional schematic diagram showing a laser welding device according to the first embodiment of the present invention.
  • the laser welding device 1000 When described with reference to FIG. 4, the laser welding device 1000 according to the first embodiment of the present invention includes a lower jig 1100, a laser welding unit 1200, an upper jig 1300, and a moving part 1400. It is composed.
  • the lower jig 1100 supports the PCB (500, Printed Circuit Board) and may have a plate shape. For example, it may be made of metal. It is not limited thereto as long as it supports the PCB (500) and is not damaged by a certain pressing force. No.
  • the PCB 500 may have a board made of an electrically insulating material and a metal 510 made of a conductive material installed on the top of the PCB 500.
  • the metal 510 may be copper foil, and the thickness may be 0.05 mm to 0.1 mm.
  • the other metal (M) may be an electrode lead connected on one side to an electrode tab protruding from the electrode assembly, and may have a thickness of 0.1 mm to 0.15 mm.
  • Possible materials for the metal 510 and the other metal (M) may be one selected from copper, aluminum, tin, zinc, iron, gold, and silver, or an alloy thereof.
  • the laser welding unit 1200 is the same as a typical laser welder used to weld thin metal, and its detailed configuration and detailed description will be omitted.
  • the laser welding unit 1200 is for welding between the metal 510 and another metal (M), and includes a laser welding body (not shown) and a laser welding head (not shown) provided at the lower part of the laser welding body. ) and a moving part (not shown) capable of moving the laser welding head in the horizontal direction.
  • the laser welding head is equipped with a laser beam irradiation unit (not shown) that irradiates a laser beam, so that laser welding between metals can be performed.
  • an exhaust unit (not shown) capable of sucking air, etc. is provided near the laser welding head, so that metal fumes that may be generated during the laser welding process between metals can be removed.
  • the upper jig 1300 can pressurize a portion of the upper surface of the other metal (M) located above the metal 510, specifically, a portion of the upper surface edge, to adhere and secure the metal 510 and the other metal (M).
  • the upper jig 1300 may be hydraulic, and is not limited thereto, as long as it can adhere and fix the metal 510 and the other metal (M) by pressing the upper surface of the other metal (M).
  • the upper jig 1300 presses the upper surface of the other metal (M) in the drawing
  • the PCB 500 or a part of the metal 510 may also be pressed and fixed if necessary.
  • the moving part 1400 is located on the lower side of the lower jig 1100, supports the lower jig 1100, and can rise to press the lower surface of the lower jig 1100.
  • the lower jig 1100 is raised by the pressure of the moving part 1400 and is fixed to the upper jig 1300 fixed at a certain position.
  • the metal 510 of the PCB 500 is pushed upward by the moving part 1400 to reduce the thickness deviation of the metal 510 implanted in the PCB 500, thereby reducing the thickness of the metal 510 during laser (L) welding. It has the advantage of preventing weak welding defects due to deviation. Since the tolerance of the other metal (M) is not as large as that of the PCB or laser welding part, when the other metal (M) is in close contact with the upper jig (1300), the part where the other metal (M) and the metal (510) come into contact are at a certain height. You will have
  • the moving part 1400 may be structured to press the lower surface of the lower jig 1100 by rising further even after the PCB 500 and the metal 510 are supported by the lower jig 1100 and the upper jig 1300. .
  • the moving part 1400 is composed of a hydraulic structure and can pressurize and raise the lower jig 1100, and if the thickness deviation of the PCB 500 during welding can be reduced by raising the lower jig 1100, this can be done. Not limited.
  • Example 1 since the position of the upper jig 1300 is fixed, as an additional modification, the laser welding portion 1200 can be vibrated up and down to reduce weak welding defects due to additional tolerances.
  • Figure 5 is a cross-sectional schematic diagram showing a laser welding device 2000 according to a second embodiment of the present invention.
  • the laser welding device 2000 according to the second embodiment of the present invention is except that the shape of the upper jig 2300, the moving part 2400, and the support part 2500 are further provided. Since is the same as the laser welding device 1000 according to the first embodiment described in FIG. 4, description of the same configuration will be omitted.
  • the laser welding device 2000 includes a lower jig 2100 supporting the PCB 500, a laser welding portion ( 2200), an upper jig 2300 that presses the other metal (M) and a part of the upper surface of the PCB 500, a moving part 2400 that presses the lower surface of the lower jig 2100, and located on the side of the PCB 500. It is configured to include a support portion 2500.
  • the upper jig 2300 according to the second embodiment is formed with a jaw 2310 of the same height as the other metal (M), so that the other metal (M) and the PCB (500) can be fixed at the same time and positioned more stably. can be maintained.
  • the moving part 2400 according to the second embodiment may be an elastic body with restoring force, so that when the moving part 2400 rises and presses the lower jig 2100, if the pressure applied to the PCB 500 is excessive, it is relieved. There is an advantage in that the PCB 500 can be prevented from being damaged.
  • the moving part 2400 may be a spring, for example, and is not limited thereto as long as it has a structure that can relieve the pressure applied to the PCB 500 when the moving part 2400 rises and the pressure applied to the PCB 500 is excessive.
  • the support portions 2500 are located on each side of the PCB 500 and support the lower edge of the upper jig 2300 when the upper jig 2300 is lowered.
  • the support portion 2500 supports the lower edge of the lowering jig 2300, preventing the upper jig 2300 from descending more than necessary and causing the PCB 500 or other metal (M) to be damaged by pressure. There is an advantage in being able to prevent this. Additionally, the support portion 2500 is in a fixed position and can fix the lowered position of the upper jig 2300.
  • the support portion 2500 has the advantage of allowing the upper jig 2300 to maintain a constant lowering position for pressing, and its height may be adjustable depending on conditions such as the thickness of the PCB 500.
  • Figure 6 is a cross-sectional view sequentially showing the welding method using the laser welding device 2000 according to the second embodiment of the present invention.
  • the welding method using the laser welding device includes the following steps: 1) positioning the PCB 500 on the upper surface of the lower jig 2100, 2) the upper jig 2300 is connected to the PCB ( 500) fixing the metal 510 and another metal (M), 3) pressing the lower surface of the lower jig 2100 through the moving part 2400, and 4) fixing the metal 510 and the other metal (M). ) and includes the step of welding.
  • the step of positioning the PCB (500) on the upper surface of the lower jig (2100) involves placing the PCB (500) on the upper surface of the lower jig (2100) and placing another metal (M) on the upper surface of the metal (510) of the PCB (500). This is the step.
  • the step in which the upper jig 2300 fixes the metal 510 and other metals (M) of the PCB 500 is when the upper jig 2300 is lowered and the PCB 500 and other metals located on the upper surface of the lower jig 2100 are lowered. This is the step of pressing and fixing the upper surface of one or more of the metals (M).
  • a support part 2500 may be provided on the side of the PCB 500, and the support part 2500 can prevent the PCB 500 from being damaged by lowering the upper jig 2300 more than necessary.
  • the moving part 2400 presses and raises the lower surface of the lower jig 2100 to raise the PCB 500 mounted on the lower jig 2100. This is the step to do it.
  • the support portion 2500 has the advantage of allowing the upper jig 2300 to maintain a constant lowering position for pressing, and its height may be adjustable depending on conditions such as the thickness of the PCB 500.
  • the step of welding the metal 510 and another metal (M) is a step of welding between the metal 510 and the other metal (M) fixed by the lower jig 2100 and the upper jig 2300.
  • Figure 7 is a cross-sectional schematic diagram showing a laser welding device 3000 according to a third embodiment of the present invention.
  • the laser welding device 3000 includes a lower jig 3100 and a laser welding portion 3200.
  • the lower jig 3100 supports the PCB (500, Printed Circuit Board) and may have a plate shape. For example, it may be made of metal. It is not limited to this as long as it supports the PCB (500) and is not damaged by a certain pressing force. No.
  • the lower jig 3100 may have a built-in vibrating unit (not shown), or the vibrating unit may be added separately.
  • the lower jig 3100 can vibrate in the vertical direction by the vibration unit.
  • the vibrating part can repeatedly apply vibration to the lower jig 3100 with an amplitude of ⁇ 0.2 mm, and vibrates in the vertical direction between the metal 510 of the PCB 500 and the other metal (M) through the laser welding part 3200.
  • vibration occurs at the correct position due to vibration, thereby reducing the occurrence of weak welding defects.
  • the PCB 500 is a board made of an electrically insulating material, and a metal 510 made of a conductive material may be inserted into the upper surface of the PCB 500.
  • the metal 510 may be copper foil, and the thickness may be 0.05 mm to 0.1 mm.
  • the other metal (M) may be an electrode lead connected on one side to an electrode tab protruding from the electrode assembly, and may have a thickness of 0.1 mm to 0.15 mm.
  • Possible materials for the metal 510 and the other metal (M) may be one selected from copper, aluminum, tin, zinc, iron, gold, and silver, or an alloy thereof.
  • the laser welding unit 3200 is the same as a typical laser welder used to weld thin metal, and its detailed configuration and detailed description will be omitted.
  • the laser welding portion 3200 is for welding between the metal 510 and another metal (M), and includes a laser welding body (not shown) and a laser welding head (not shown) provided at the lower part of the laser welding body. ) and a moving part (not shown) capable of moving the laser welding head in the horizontal direction.
  • the laser welding head is equipped with a laser beam irradiation unit (not shown) that irradiates a laser beam, so that laser welding between metals can be performed.
  • an exhaust unit (not shown) capable of sucking air, etc. is provided near the laser welding head, so that metal fumes that may be generated during the laser welding process between metals can be removed.
  • the laser welding unit 3200 can be welded at an accurate position while the metal 510 and the other metal M are vibrating in the up and down directions by the vibrating part of the lower jig 3100.
  • the metal 510 and the other metal (M) are moved up and down by the vibrating unit.
  • the laser is periodically focused on the contact point between the metal 510 and the other metal (M), and at this time, the metal 510 and the other metal (M) are welded. If you look at their cross sections, a welded area can be formed in a dotted line shape. The interval of the dotted line shape to be welded is adjusted according to the moving speed of the moving part or the vibration period of the vibrating part.
  • the trajectory of the laser welding area for welding is preferably (b) to (f) in FIG. 3.
  • the welded portion may show a solid line, but in Examples 3 and 5, vibration is added, so it takes the form of a dotted line instead of a solid line.
  • the overlapping portion may be overwelded, so a non-overlapping trajectory is preferable.
  • Figures 3 (b) to (f) are an example that do not overlap, and can be modified into various forms as long as they do not overlap.
  • the vibration unit may use a device that changes the rotational movement of the motor into vibrational movement, and the rotational movement may be changed into vibrational movement using a rotational part that does not coincide with the rotational axis of the motor.
  • various devices that can generate vibration which a person skilled in the art can select according to need.
  • the vibration unit according to the present invention preferably has a frequency of 1 Hz to 10000 Hz, more preferably 10 Hz to 1000 Hz, and most preferably 50 Hz to 500 Hz.
  • the vibration unit according to the present invention preferably has an amplitude of 0.1 mm to 5 mm, more preferably 0.2 mm to 3 mm, and most preferably 0.3 mm.
  • Figure 8 is a cross-sectional schematic diagram showing the laser welding device 4000 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the laser welding device 4000 according to the fourth embodiment of the present invention is the laser welding device according to the third embodiment described in FIG. 7, except that an upper jig 4300 is further provided. Since it is the same as (3000), description of the same configuration is omitted.
  • the laser welding device 4000 includes a lower jig 4100 supporting the PCB 500, a laser welding portion ( 4200) and an upper jig 4300 that pressurizes a portion of the upper surface of the other metal (M).
  • the upper jig 4300 has the advantage of improving welding quality by pressurizing the edge of the upper surface of the other metal (M), thereby bringing the metal 510 and the other metal (M) into close contact and fixing them.
  • the upper jig 4300 can move together with the lower jig 4100 in accordance with the vertical movement of the lower jig 4100 according to the vibration unit.
  • Figure 9 is a cross-sectional schematic diagram showing the laser welding device 5000 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the laser welding device 5000 according to the fifth embodiment of the present invention is similar to the third embodiment described in FIG. 7, except that the upper jig 5300 and the elastic member 5400 are further provided. Since it is the same as the laser welding device 3000 according to the example, description of the same configuration will be omitted.
  • the laser welding device 5000 includes a lower jig 5100 supporting the PCB 500, a laser welding part ( 5200), other metal (M), an upper jig 5300 that presses a portion of the upper surface of the PCB 500, and an elastic member 5400.
  • the upper jig 5300 has a jaw portion of the same height as the other metal (M), so that the other metal (M) and the PCB (500) can be fixed at the same time and the position can be maintained more stably. there is.
  • the upper jig 5300 may not move like the lower jig 5100.
  • the upper jig 5300 is equipped with an elastic member 5400 with elasticity at the top, which prevents damage due to excessive pressure when the upper jig 5300 presses the PCB 500 and other metals (M).
  • the upper jig 5300 may have a separate moving means such as a piston added for pressurization.
  • the elastic member 5400 may be a spring, for example, and is not limited thereto as long as it can relieve the pressing force applied to the other metal (M) and the PCB 500 if it is excessive.
  • the welding method using a laser welding device in Examples 3 to 5 includes the steps of positioning the PCB 500 on the upper surface of the lower jig (3100, 4100, 5100), vibrating the PCB 500 through a vibrating unit, and metal ( It includes the step of welding 510) and another metal (M).
  • the step of positioning the PCB (500) on the upper surface of the lower jig (3100, 4100, 5100) involves placing the PCB (500) on the upper surface of the lower jig (3100, 4100, 5100) and the upper surface of the metal 510 of the PCB (500). This is the step of positioning the other metal (M).
  • the vibrating unit built in or attached to the lower jig (3100, 4100, 5100) vibrates to create a focus for welding the metal (510) of the PCB (500) and the other metal (M). This is the step that allows it to be located in .
  • the step of welding the metal 510 and another metal (M) is performed at the moment when the metal 510 and the other metal (M) of the PCB 500 vibrated by the vibrating unit coincide with the focus of the laser (L). This step is performed before or simultaneously with the step of vibrating the PCB 500 through the vibrating unit, which is the previous step.
  • the upper jig 4300 presses and supports the upper surface of the other metal (M) before the step of welding the metal 510 and the other metal (M). Additional steps may be included.
  • the upper jig 5300 is used to weld the metal 510 and other metals (M) of the PCB 500 before the step of welding the metal 510 and other metals (M).
  • the step of pressing and supporting the upper surface of the metal (M) may be further included.
  • the present invention can provide an electric device welded using the above-described laser welding device.
  • the electric device refers to an electrode assembly, a battery cell, a battery module, a battery pack, and a device including at least one of these.

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Abstract

본원발명은 하부지그, 상기 하부지그의 상부에 배치된 PCB의 상면에 배치된 금속을 별도의 타금속과 용접하는 레이저 용접부, 및 상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 지지하는 상부지그를 포함하는 레이저 용접장치에 있어서, 상기 상부지그는 고정되어 상하 위치가 일정하거나, 상기 상부지그가 상하로 이동할 경우 특정 위치에 고정될 수 있는 레이저 용접장치 및 이를 이용한 용접방법에 관한 것이다. 본원발명은 또한 PCB를 진동하면서 용접할 수 있는 레이저 용접장치 및 이를 이용한 용접방법에 관한 것이다. 대표도 : 도 4

Description

레이저 용접장치 및 이를 이용한 용접방법
본원발명은 레이저 용접장치 및 이를 이용한 용접방법에 관한 것이다. 구체적으로 얇은 두께로 이루어진 금속 간의 레이저 용접 시 초점 위치 편차로 인해 발생할 수 있는 약용접 불량을 감소하거나 억제할 수 있는 레이저 용접장치 및 이를 이용한 용접방법에 관한 것이다.
전기자동차는 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈 또는 이러한 전지모듈을 다수 결합한 전지팩이 사용된다. 전지모듈 또는 전지팩에 수납된 복수개의 전지셀은 직렬 및/또는 병렬로 연결된다. 전지셀은 버스바에 바로 용접이 되거나, 전극리드가 PCB(Printed Circuit Board)와 용접된다.
용접에는 전기저항 용접, 초음파 용접, 레이저 용접 등이 있으나, 미세한 부위의 정밀한 용접이 가능하고 작업 속도가 빠르며 열변형이 작다는 장점으로 인해 레이저 용접의 활용이 폭발적으로 증가하고 있다.
PCB에 전극리드를 용접하기 위해서 종래에는 PCB 동박 위에 통상 0.3㎜ 두께의 금속패드를 추가한 후 상기 금속패드와 상기 전극리드를 용접하였다. 상기 PCB 동박과 상기 금속패드를 전기적으로 연결한 후 상기 금속패드 위에 상기 전극리드를 배치한다. 레이저 용접장치의 상하 위치를 조절하여 초점을 맞춘 후 상기 금속패드와 상기 전극리드를 용접한다. 레이저 용접장치의 초점이 상기 금속패드와 상기 전극리드 사이에 정확하게 배치되지 않아도 상기 금속패드의 두께로 인해 일정 시간이 경과하면 상기 금속패드가 용융되어 상기 전극리드와 전기적으로 결합한다.
최근에는 전지모듈 또는 전지팩을 고용량화하기 위해서 내부 공간을 줄이려는 다양한 시도가 이뤄지고 있다. 상기 금속패드가 1개일 경우 그 두께가 큰 문제가 되지 않으나, 다층의 PCB가 사용되는바, 그 두께를 줄일 필요가 있다.
금속패드 없이 PCB 동박과 전극리드를 용접할 경우 레이저 용접장치의 초점이 매우 정확하게 배치되어야 한다. 통상적으로 PCB 동박과 전극리드의 두께가 0.1㎜ 이하이므로 레이저 용접장치의 초점이 정확하게 이들 사이에 배치되지 않을 경우, 용접이 되지 않거나, 전극리드의 일부 표면만 용융이 되거나, PCB 동박이 손상되는 문제가 발생한다. 레이저 용접장치는 상하 높이를 조절하여 초점을 맞춘 후 전극리드 길이 또는 두께 방향으로 수평 이동하면서 전체적으로 용접을 진행한다. 레이저 용접장치가 수평 이동하는 중에 발생할 수 있는 기계적 편차로 초점 위치가 변동되어 용접 위치의 정확도가 떨어져 약 용접 불량이 발생할 수 있다. 레이저 용접장치가 편차 없이 동일한 높이로 수평 이동을 하더라도 PCB 기판, 동박, 및 전극리드 두께의 편차로 인해서도 약 용접 불량이 발생할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 레이저 용접장치(10)의 단면 모식도이다. 도 1의 레이저 용접장치(10)는 도 2와 달리 금속패드(P)를 사용하지 않는다. 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 레이저 용접장치(10)는 PCB(500)를 지지하는 하부지그(100), PCB(500) 상면에 삽입 배치되는 금속(510)과 금속(510) 상면에 위치하는 타금속(M)을 용접하는 레이저 용접부(200) 및 PCB(500) 상면 일부를 가압하는 상부지그(300)를 포함한다.
여기서 금속(510)은 통상적으로 PCB의 동박이 될 수 있으며, 타금속(M)은 전극리드가 될 수 있다.
종래기술에 따른 레이저 용접장치(10)는 레이저(L)를 이용하여 금속(510)과 타금속(M) 사이를 용접하여 전기적으로 연결한다.
도 1의 우측 확대도를 참고하면, 금속(510)과 타금속(M)의 얇은 두께로 인해 레이저 초점이 경계면을 쉽게 벗어날 수 있다. 얇은 금속의 경계면에 초점 위치를 맞추기 위해서는 높은 정밀도가 필요하다. 이로 인해 금속(510)과 타금속(M) 사이에 약용접 불량이 발생할 수 있다.
도 2는 종래기술에 따른 또 다른 레이저 용접장치(20)의 단면 모식도이다. 도 2의 레이저 용접장치(20)는 별도의 금속패드(P)를 사용한 경우를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 레이저 용접장치(20)는 PCB(600)를 지지하는 하부지그(100), PCB(600) 상면에 식장 배치되는 금속(610)과 금속(610) 상면에 위치하는 금속패드(P)와 타금속(M)을 용접하는 레이저 용접부(200) 및 이들의 상면 일부를 가압하는 상부지그(300)를 포함한다.
여기서 금속(610)은 통상적으로 PCB의 동박이 될 수 있으며, 금속패드(P)는 용접을 보조하기 위한 별도의 동박, 타금속(M)은 전극리드가 될 수 있다.
도 1과 도 2는 모두 하부지그(100)의 상하 위치가 고정되어 있다.
종래기술에 따른 레이저 용접장치(20)는 레이저(L)를 이용하여 당초 금속(610)과 타금속(M) 사이를 용접하여 전기적으로 연결해야 한다. 금속(610)과 타금속(M)의 얇은 두께로 인해 용접 초점을 이탈하거나 초점 위치를 정확하게 맞추는데 어려움이 있다. 이로 인해 금속(610)과 타금속(M) 사이에 약용접 불량이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 금속(610)과 타금속(M) 사이에 금속 패드(P)를 부가하여 약용접 불량 발생을 방지하였다. 금속 패드(P)가 중간 매개체 역할을 하여 금속(610)과 타금속(M)을 전기적으로 연결한다. 이 경우 제조비용이 상승할 뿐만 아니라 용접에 따른 두께 증가로 고용량화 또는 무게를 줄이기 위한 기술에는 적용할 수 없다.
고용량화 또는 무게를 줄이기 위해서는 종래기술에 따른 레이저 용접장치(20)를 사용하는 것은 적절한 해결책이 될 수 없고 종래기술에 따른 레이저 용접장치(10)를 사용하면서 용접에 대한 불량 문제를 해결해야 한다.
도 1의 실제 적용사례 중 하나를 예시로 보면, 금속(510)은 동박으로서 이들의 두께는 0.08㎜이다. PCB(500)의 경우 두께에 따른 편차가 +-0.15㎜이고, 레이저 용접부(200)의 위치에 따른 공차는 +-0.2㎜다. PCB(500) 두께에 따른 편차와 레이저 용접부(200)의 위치에 따른 공차가 누적되면 레이저 용접부(200)의 초점 편차는 +-0.35㎜가 되어 동박(510)의 두께를 초과한다. 이 경우 레이저 용접부(200)의 초점이 동박(510)과 타금속(M)의 경계면에 맞춰지지 않아서 용접 불량이 발생한다.
종래의 다른 해결 방법 중 하나로 레이저 용접을 '약용접'보다는 '과용접'을 진행할 수 있다. 용접하는 영역 또는 두께를 통상적을 수준보다 크게 진행하여 용접되는 부위를 과하게 진행하는 것이다. 이 경우 동박(510)과 타금속(M)은 용접이 될 수 있으나, 과하게 진행되는 용접으로 인해서 PCB(500) 아래층이 손상될 수 있다.
도 3은 레이저 용접에 따른 패턴의 예시들이다. 레이저 용접부(200)가 용접을 진행하면서 이동한 형태를 나타낸다. 과용접을 하지 않은 정상적인 용접을 진행하더라도 도 3의 (a)와 같은 형태로 용접이 진행되면 용접이 중복되는 부분에서 과용접이 발생할 수 있다. 본원발명에 따른 출원인은 이러한 '과용접' 문제는 물론 도 3의 (a)와 같은 패턴 중복에 따른 과용접 문제를 해결하기 위해서 여러 층으로 구성된 PCB의 중간에 별도의 금속 보호층을 구비하는 방안을 도출하였고 해당 구성을 출원한바 있다. 다만, 이 경우 금속 보호층을 구비한 별도의 PCB를 마련해야 하는 문제가 있다.
특허문헌 1은 PCB와 접속부재를 밀착시키고 용접을 진행하는 레이저 용접지그를 개시하고 있다. 특허문헌 1은 PCB와 접속부재의 사이가 이격되어 용접 불량이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 특허문헌 1은 PCB와 접속부재 사이를 단순 가압하여 밀착하는 기술로 밀착된 PCB와 접속부재의 위치 등에 대한 사항이 고려하지 않고 있어, 이를 통해서 용접대상들 간의 얇은 두께로 인해 발생하는 레이저 용접의 초점 편차를 해소할 수 있는 해결책이 개시되어 있지 않다.
특허문헌 2는 좌우방향으로 진동하는 초음파 진동 제어부를 포함하는 코인형 전지의 전극 단자 레이저 용접장치를 개시하고 있다.
특허문헌 2는 단순한 진동이 아닌 초음파 진동을 부가하고 있으며, 이 또한 좌우로 움직이고 있다. 특허문헌 2에서 초음파 진동을 부가하는 목적은 용접시 금속의 성장 형태에 따른 기계적 성질을 개선하기 위한 것이다. 특허문헌 2는 용접 자체는 문제없이 진행되는 상태에서 용접하는 금속의 열에 따른 영향과 그 금속 조직을 개선하기 위한 것으로서, 초점 위치 자체의 문제에 대해서는 인식하지 못한 것으로 보인다. 특허문헌 2는 초음파의 에너지를 통해서 용접하는 금속에 직접적인 영향을 미치고 있으나, 이를 통해서 초점의 편차를 해소할 수는 없다.
특허문헌 3은 레이저 용접부 주위에 자기장을 형성시켜 소재를 진동시키는 기술을 개시하고 있다. 특허문헌 3은 용접 중 발생할 수 있는 가스의 배출을 위한 것이며, 자기장에 의해서 용접하는 소재가 진동을 해야하는 자성체에만 적용될 수 있고, 용접의 초점과는 상관없이 이미 용융된 금속에 적용된다. 특허문헌 3은 소재의 간격을 상하로 변동시키고 있는바, 이는 오히려 본원발명의 초점 편차 문제를 가중시킬 것이다.
이와 같이 종래의 PCB를 그대로 활용하면서도 얇은 금속 간의 레이저 용접에 따른 약용접 불량을 감소하거나 억제할 수 있는 뚜렷한 해결책은 제시되지 않았다.
대한민국 공개특허공보 제2016-0104931호('특허문헌 1')
일본 공개특허공보 제2010-086899호 ('특허문헌 2')
대한민국 등록특허공보 제0612905호 ('특허문헌 3')
이와 같이 본원발명은 얇은 두께로 이루어진 금속 간의 레이저 용접 시 초점 위치 편차로 인해 발생할 수 있는 약용접 불량을 감소하거나 억제할 수 있는 레이저 용접장치 및 이를 이용한 용접방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본원발명은 하부지그, 상기 하부지그의 상부에 배치된 PCB의 상면에 배치된 금속을 별도의 타금속과 용접하는 레이저 용접부, 및 상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 지지하는 상부지그를 포함하는 레이저 용접장치에 있어서,
상기 상부지그는 고정되어 상하 위치가 일정하거나, 상기 상부지그가 상하로 이동할 경우 특정 위치에 고정될 수 있는 레이저 용접장치를 제공한다.
이때 상기 하부지그는 이동부에 의해서 상하로 이동할 수 있다.
상기 상부지그는 상기 타금속 상면의 적어도 일부를 지지하고, 추가적으로 상기 PCB 상면 및 상기 금속 상면 중 적어도 하나를 더 지지할 수 있다.
이동부에 의해서 상기 하부지그는 상기 상부지그에 의해서 고정되는 위치까지 이동할 수 있다. 즉 상기 상부지그에 의해서 고정되는 위치가 일정한바, 상기 하부지그를 사용하여 용접하는 상기 금속과 상기 타금속을 상기 상부지그의 일정한 높이게 고정하면, 미리 측정된 타금속의 두께와 상기 금속의 두께를 고려하여 상기 레이저 용접부와의 거리를 일정하게 설정할 수 있다. 이를 통해서 레이저 용접부의 초점 또한 일정하게 형성할 수 있다.
상기 이동부에 의해서 상부지그에 가압이 될 수 있으나, 상기 상부지그의 위치가 먼저 고정된 상태인바, 상기 상부지그와 접하는 상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상은 일정한 높이를 갖게 된다. 바람직하게는 실제 용접이 이루어지는 상기 타금속의 상면 위치가 일정한 것이 바람직하다. 이동부 자체는 어느 정도 가압을 할 경우 상기 PCB, 상기 금속, 상기 타금속이 파손되지 않을 수 있도록 탄성부재나 완충부재를 구비할 수 있다. 비제한적인 예시로는 스프링일 수 있다.
상기 상부지그는 턱부가 형성되어 상기 타금속과 상기 금속, 부가적으로 상기 PCB를 동시에 지지할 수 있다.
상기 PCB의 측부에 상기 상부지그를 지지할 수 있도록 위치하는 지지부가 구비될 수 있다. 상기 상부지그의 위치를 일정하게 고정할 수 있도록 별도의 지지부는 고정된 것이며, 상기 지지부에 의해서 상기 상부지그의 하강 위치가 고정될 수 있다.
본원발명은 또한 하부지그 및 상기 하부지그의 상부에 배치된 PCB의 상면에 배치된 금속을 별도의 타금속과 용접하는 레이저 용접부를 포함하는 레이저 용접장치에 있어서,
상기 PCB를 상하로 진동할 수 있는 진동부를 포함하는 레이저 용접장치를 제공한다. 이때 상부지그가 반드시 필요한 것은 아니며, 하부지그만으로도 구성될 수 있다.
상기 하부지그는 상기 PCB 하부의 적어도 일면을 지지하고, 상기 금속은 상기 PCB 상부의 일면에 형성된다.
본원발명에 따른 레이저 용접장치의 레이저 용접부는 수평으로 이동할 수 있으나, 상하 위치는 고정되어 일정하다.
상기 진동부는 상기 하부지그를 상하로 진동할 수 있으며, 상기 하부지그와 상기 상부지그와 같이 상하로 진동할 경우에는 상기 진동부가 상기 하부지그 또는 상기 상부지그 어느 곳에 배치되어도 무방하다.
상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 지지하는 상부지그가 부가되며, 상기 상부지그는 상기 하부지그와 같이 상하로 진동할 수 있다.
다른 경우로 상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 지지하는 상부지그가 부가되며, 상기 상부지그는 탄성 및/또는 완충부재를 포함하고, 상기 상부지그는 상기 하부지그와 별도로 움직일 수 있다.
위 2 경우와는 별도로 상기 상부지그는 상하 위치가 고정될 수 있으며, 이 경우 하부지그의 진동에 의해서 상기 PCB가 일부 미세하게 진동을 할 수 있다.
상기 금속은 상기 PCB에 식장되고, 상기 금속의 두께는 0.05㎜ 내지 0.2㎜일 수 있다. 또한 이때 상기 금속은 상기 PCB의 표면으로 돌출되지 않을 수 있다.
본원발명은 또한 상기 레이저 용접장치를 사용한 용접방법에 있어서,
1) 상기 금속이 상면에 배치된 상기 PCB를 상기 하부지그의 상부에 배치하는 단계,
2) 상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 상기 상부지그에 고정시키는 단계,
3) 상기 금속과 타금속을 레이저 용접하는 단계를 포함하는 레이저 용접방법을 제공한다.
상기 단계 2)의 고정시키는 것은 상기 하부지그를 상하로 이동하여 진행할 수 있다.
본원발명은 또한 상기 레이저 용접장치를 사용한 용접방법에 있어서,
1) 상기 금속이 상면에 배치된 상기 PCB를 상기 하부지그의 상부에 배치하는 단계,
2) 상기 PCB를 상하로 진동하는 단계,
3) 상기 금속과 타금속을 레이저 용접하는 단계를 포함하는 레이저 용접방법을 제공한다. 이때는 상부지그가 별도 없이 하부지그만으로도 용접을 진행할 수 있다.
상기 단계 3)이 상기 단계 2)보다 먼저 진행되거나, 상기 단계 2)와 상기 단계 3)이 동시에 진행될 수 있다. 상기 단계 1) 이후에 1-1) 상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 상기 상부지그에 고정시키는 단계가 부가될 수 있다. 이때는 상부지그, 하부지그가 동시에 진동하거나, 상부지그에 탄성 및/또는 완충부재가 포함되어 상부지그와 하부지그가 별도로 움직일 수 있다.
본원발명은 레이저 용접을 진행할 때 레이저의 궤적이 겹치지 않도록 용접을 진행할 수 있다.
본원발명은 또한 상기 레이저 용접장치를 사용하여 용접한 전기 장치를 제공한다.
본원발명은 상기 해결하고자 하는 과제를 임의로 조합한 구성으로도 제공이 가능하다.
이와 같이 본원발명은 상부지그를 일정한 위치에 고정함으로써 레이저 용접부의 초점을 일정한 높이고 고정하고 이를 통해서 얇은 두께로 이루어진 금속 간의 레이저 용접 시 초점 위치 편차로 인해 발생할 수 있는 약용접 불량을 감소하거나 억제할 수 있는 레이저 용접장치 및 이를 이용한 용접방법을 제공할 수 있다.
또한 본원발명은 진동을 통해서 레이저 용접부의 초점을 간헐적으로 적중하여 약용접 불량을 감소하거나 억제할 수 있는 레이저 용접장치 및 이를 이용한 용접방법을 제공할 수 있다.
또한 본원발명에 따른 레이저 용접장치에 의하면, 종래기술에서 사용되는 금속 패드를 생략하고 용접을 진행하여 제조비용이 감소할 뿐만 아니라 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.
특히 본원발명은 0.1㎜ 이하의 금속 2개를 용접할 때, 약용접 불량을 감소하거나 억제할 수 있는 특징이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 레이저 용접장치(10)의 단면 모식도이다.
도 2는 종래기술에 따른 또 다른 레이저 용접장치(20)의 단면 모식도이다.
도 3은 레이저 용접에 따른 패턴의 예시들이다.
도 4는 본원발명의 제1실시예에 따른 레이저 용접장치를 나타낸 단면 모식도이다.
도 5는 본원발명의 제2실시예에 따른 레이저 용접장치를 나타낸 단면 모식도이다.
도 6은 본원발명의 제2실시예에 따른 레이저 용접장치를 이용한 용접방법을 순서대로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본원발명의 제3실시예에 따른 레이저 용접장치를 나타낸 단면 모식도이다.
도 8은 본원발명의 제4실시예에 따른 레이저 용접장치를 나타낸 단면 모식도이다.
도 9는 본원발명의 제5실시예에 따른 레이저 용접장치를 나타낸 단면 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
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 경우뿐만 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, 본원발명에 따른 레이저 용접장치에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면 설명하기로 한다.
도 4는 본원발명의 제1실시예에 따른 레이저 용접장치를 나타낸 단면 모식도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본원발명의 제1실시예에 따른 레이저 용접장치(1000)는 하부지그(1100), 레이저 용접부(1200), 상부지그(1300) 및 이동부(1400)를 포함하여 구성된다.
하부지그(1100)는 PCB(500, Printed Circuit Board)를 지지하는 것으로 플레이트 형상일 수 있고, 일 예로 금속소재일 수 있으며 PCB(500)를 지지하고 일정 가압력에 의해 파손되지 않는 소재라면 이에 제한되지 않는다.
여기서, PCB(500)는 전기절연성 소재의 보드에 전도성 소재로 이루어진 금속(510)이 PCB(500)이 상면에 식장될 수 있다.
이 때 금속(510)은 동박일 수 있고, 두께는 0.05㎜ 내지 0.1㎜일 수 있다.
타금속(M)은 전극조립체에서 돌출된 전극 탭과 일측이 연결된 전극 리드일 수 있고, 두께는 0.1㎜ 내지 0.15㎜일 수 있다.
상기 금속(510) 및 타금속(M)의 가능한 재질로는 구리, 알루미늄, 주석, 아연, 철, 금, 은 중에서 선택되는 하나 또는 이들의 합금일 수 있다.
레이저 용접부(1200)는 얇은 금속을 용접하기 위해 사용되는 통상적인 레이저 용접기와 동일한 것을 사용하는바, 이의 세부적인 구성 및 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
간단하게, 레이저 용접부(1200)는 금속(510)과 타금속(M) 사이를 용접하기 위한 것으로, 레이저 용접본체(도면 미도시), 상기 레이저 용접본체의 하부에 구비되는 레이저 용접헤드(도면 미도시) 및 상기 레이저 용접헤드를 수평 방향으로 이동시킬 수 있는 이동부(도면 미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 레이저 용접헤드는 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사부(도면 미도시)가 구비되어 금속 간의 레이저 용접을 진행할 수 있다.
또한, 상기 레이저 용접헤드 인근에 공기 등을 흡입할 수 있는 배기 유닛(도면 미도시)이 구비되어, 금속 간의 레이저 용접 공정 진행 시 발생할 수 있는 금속 흄을 제거할 수 있다.
상부지그(1300)는 금속(510) 상부에 위치하는 타금속(M)의 상면 일부분, 구체적으로 상면 가장자리 일부분을 가압하여 금속(510)과 타금속(M)을 밀착 및 고정할 수 있다.
상부지그(1300)는 유압식일 수 있으며, 타금속(M)의 상면을 가압하여 금속(510)과 타금속(M)을 밀착 및 고정할 수 있다면, 이에 제한되지 않는다.
상부지그(1300)는 비록 도면에서 타금속(M)의 상면을 가압하고 있으나, 필요에 따라 PCB(500) 또는 금속(510) 일부 또한 가압하여 고정하여도 무방하다.
이동부(1400)는 하부지그(1100)의 하측에 위치하여 하부지그(1100)를 지지하며, 상승하여 하부지그(1100)의 하면을 가압할 수 있다.
하부지그(1100)가 이동부(1400)의 압력에 의해 상승하여 일정한 위치에 고정되어 있는 상부지그(1300)에 고정되게 한다. 이동부(1400)에 의해서 PCB(500)의 금속(510)을 위로 밀어올려주어 PCB(500)에 식장된 금속(510)의 두께 편차를 감소시켜 레이저(L) 용접 시 금속(510)의 두께 편차로 인한 약 용접 불량 발생을 방지할 수 있다는 이점이 있다. 타금속(M)의 공차는 PCB나 레이저 용접부의 공차에 비해 크지 않기 때문에 타금속(M)을 상부지그(1300)에 밀착할 경우 타금속(M)과 금속(510)이 접하는 부분이 일정한 높이를 갖게 된다.
이동부(1400)는 하부지그(1100)와 상부지그(1300)에 의해 PCB(500) 및 상기 금속(510)이 지지된 이후에도 더 상승하여 하부지그(1100)의 하면을 가압하는 구조일 수 있다.
이동부(1400)는 일 예로, 유압식 구조로 구성되어 하부지그(1100)를 가압 및 상승시킬 수 있고, 하부지그(1100)를 상승시켜 용접 시 PCB(500)의 두께 편차를 감소시킬 수 있다면 이에 제한되지 않는다.
한편 실시예 1에서는 상부지그(1300)의 위치가 고정되므로, 이에 대한 추가적인 변형예로서 레이저 용접부(1200)을 상하로 진동하여 추가적인 공차에 따른 약용접 불량을 감소할 수 있다.
도 5는 본원발명의 제2실시예에 따른 레이저 용접장치(2000)를 나타낸 단면 모식도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본원발명의 제2실시예에 따른 레이저 용접장치(2000)는 상부지그(2300)의 형상, 이동부(2400), 및 지지부(2500)가 더 구비되는 것을 제외하고는 도 4에서 설명한 제1실시예에 따른 레이저 용접장치(1000)와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본원발명의 제2실시예에 따른 레이저 용접장치(2000)는 PCB(500)를 지지하는 하부지그(2100), PCB(500)의 금속(510)과 타금속(M)을 용접하는 레이저 용접부(2200), 타금속(M)과 PCB(500)의 상면 일부를 가압하는 상부지그(2300), 하부지그(2100)의 하면을 가압하는 이동부(2400) 및 PCB(500)의 측부에 위치하는 지지부(2500)를 포함하여 구성된다.
제2실시예에 따른 상부지그(2300)는 타금속(M)과 동일한 높이의 턱부(2310)가 형성되어 있어, 타금속(M)과 PCB(500)를 동시에 고정시킬 수 있어 보다 안정적으로 위치를 유지할 수 있다.
제2실시예에 따른 이동부(2400)는 복원력을 가진 탄성체일 수 있어, 이동부(2400)가 상승하여 하부지그(2100)를 가압 시 PCB(500)에 가해지는 압력이 과할 경우 이를 완화하여 PCB(500)가 파손되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
이동부(2400)는 일예로, 스프링일 수 있으며, 이동부(2400)가 상승하여 PCB(500)에 가해지는 압력이 과할 경우 이를 완화시킬 수 있는 구조라면 이에 제한되지 않는다.
지지부(2500)는 PCB(500)의 측면에 각각 위치하여, 상부지그(2300)가 하강 시 상부지그(2300)의 하면 가장자리 부분을 지지한다.
지지부(2500)는 전술한 바와 같이 하강하는 상부지그(2300)의 하면 가장자리 부분을 지지하여 상부지그(2300)가 필요이상으로 하강하여 PCB(500) 또는 타금속(M)이 압력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다. 또한 지지부(2500)은 고정된 위치로서 상부지그(2300)의 하강 위치를 고정할 수 있다.
지지부(2500)는 상부지그(2300)가 가압하기 위해 하강하는 위치가 일정하게 유지할 수 있도록 한다는 이점이 있으며, PCB(500)의 두께 등의 조건에 따라 높이가 조절 가능할 수 있다.
도 6은 본원발명의 제2실시예에 따른 레이저 용접장치(2000)를 이용한 용접방법을 순서대로 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본원발명에 따른 레이저 용접장치를 사용한 용접방법은, 1) 하부지그(2100)의 상면에 PCB(500)를 위치하는 단계, 2) 상부지그(2300)가 PCB(500)의 금속(510)과 타금속(M)을 고정시키는 단계, 3) 이동부(2400)를 통해 하부지그(2100)의 하면을 가압하는 단계 및 4) 금속(510)과 타금속(M)을 용접하는 단계를 포함하여 구성된다.
하부지그(2100)의 상면에 PCB(500)를 위치하는 단계는 PCB(500)를 하부지그(2100)의 상면에 위치하고, PCB(500)의 금속(510) 상면에 타금속(M)을 위치하는 단계이다.
상부지그(2300)가 PCB(500)의 금속(510)과 타금속(M)을 고정시키는 단계는 상부지그(2300)가 하강하여 하부지그(2100)의 상면에 위치하는 PCB(500) 및 타금속(M) 중 어느 하나 이상의 상면을 가압하여 고정하는 단계이다.
이 때, PCB(500)의 측면에 지지부(2500)가 구비될 수 있으며, 지지부(2500)에 의해 상부지그(2300)가 필요이상으로 하강하여 PCB(500)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이동부(2400)를 통해 하부지그(2100)의 하면을 가압하는 단계는 이동부(2400)가 하부지(2100)의 하면을 가압하여 상승시켜 하부지그(2100)에 안착된 PCB(500)를 상승시키는 단계이다.
이 때, PCB(500)를 상승시킴으로써 두께 편차를 감소시켜 약 용접 불량 발생을 방지할 수 있다. 지지부(2500)는 상부지그(2300)가 가압하기 위해 하강하는 위치가 일정하게 유지할 수 있도록 한다는 이점이 있으며, PCB(500)의 두께 등의 조건에 따라 높이가 조절 가능할 수 있다.
금속(510)과 타금속(M)을 용접하는 단계는 하부지그(2100)와 상부지그(2300)에 의해 고정된 금속(510)과 타금속(M) 사이를 용접하는 단계이다.
도 7은 본원발명의 제3실시예에 따른 레이저 용접장치(3000)를 나타낸 단면 모식도이다.
도 7을 참조하면, 본원발명의 제3실시예에 따른 레이저 용접장치(3000)는 하부지그(3100) 및 레이저 용접부(3200)를 포함하여 구성된다.
하부지그(3100)는 PCB(500, Printed Circuit Board)를 지지하는 것으로 플레이트 형상일 수 있고, 일예로 금속소재일 수 있으며 PCB(500)를 지지하고 일정 가압력에 의해 파손되지 않는 소재라면 이에 제한하지 않는다.
하부지그(3100)는 진동부(도면 미도시)가 내장되어 있거나, 상기 진동부가 별도로 부가될 수 있다. 상기 진동부에 의해서 상기 하부지그(3100)는 수직방향으로 진동할 수 있다.
진동부는 진폭 ±0.2㎜로 반복적으로 하부지그(3100)에 진동을 인가할 수 있고, 수직방향으로 진동함으로써 레이저 용접부(3200)를 통해 PCB(500)의 금속(510)과 타금속(M) 사이를 용접할 때, 진동으로 인해 정확한 위치에서의 용접이 이루어져 약용접 불량 발생을 감소시킬 수 있다.
여기서, PCB(500)는 전기절연성 소재의 보드에 전도성 소재로 이루어진 금속(510)이 PCB(500)이 상면에 삽입될 수 있다.
이 때 금속(510)은 동박일 수 있고, 두께는 0.05mm 내지0.1㎜일 수 있다.
타금속(M)은 전극조립체에서 돌출된 전극 탭과 일측이 연결된 전극리드일 수 있고, 두께는 0.1㎜ 내지 0.15mm일 수 있다.
상기 금속(510) 및 타금속(M)의 가능한 재질로는 구리, 알루미늄, 주석, 아연, 철, 금, 은 중에서 선택되는 하나 또는 이들의 합금일 수 있다.
레이저 용접부(3200)는 얇은 금속을 용접하기 위해 사용되는 통상적인 레이저 용접기와 동일한 것을 사용하는바, 이의 세부적인 구성 및 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
간단하게, 레이저 용접부(3200)는 금속(510)과 타금속(M) 사이를 용접하기 위한 것으로, 레이저 용접본체(도면 미도시), 상기 레이저 용접본체의 하부에 구비되는 레이저 용접헤드(도면 미도시) 및 상기 레이저 용접헤드를 수평 방향으로 이동시킬 수 있는 이동부(도면 미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 레이저 용접헤드는 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사부(도면 미도시)가 구비되어 금속 간의 레이저 용접을 진행할 수 있다.
또한, 상기 레이저 용접헤드 인근에 공기 등을 흡입할 수 있는 배기 유닛(도면 미도시)이 구비되어, 금속 간의 레이저 용접 공정 진행 시 발생할 수 있는 금속 흄을 제거할 수 있다.
레이저 용접부(3200)는 전술한 바와 같이 하부지그(3100)의 진동부에 의해 금속(510)과 타금속(M)이 상하 방향으로 진동하는 상태에서 정확한 위치에서의 용접이 이루어질 수 있다. 도 7에서 레이저 용접부(3200)가 이동부에 의해서 동일한 높이(y 방향)에서 수평방향(x 방향) 방향으로 이동할 때, 상기 진동부에 의해서 금속(510)과 타금속(M)이 상하 방향으로 진동하게 되면, 금속(510)과 타금속(M)의 접점부에 상기 레이저의 초점이 맞는 경우가 주기적으로 발생하며, 이때 금속(510)과 타금속(M)이 용접된다. 이들의 단면을 본다면, 점선 형상으로 용접되는 부위가 형성될 수 있다. 용접되는 상기 점선 형상은 상기 이동부의 이동속도 또는 상기 진동부의 진동주기에 따라 간격이 조절된다.
용접을 하기 위한 레이저 용접부의 궤적은 도 3에서 (b) 내지 (f)가 바람직하다. 실시예 1 내지 2의 경우 진동이 없는바, 용접된 부분이 실선을 나타낼 수 있으나, 실시예 3 내지 5는 진동이 부가되는바, 실선이 아닌 점선의 형태가 된다. 도 3 (a)의 경우 중첩되는 부분이 과용접될 수 있는바, 중첩되지 않는 궤적이 바람직하다. 도 3 (b) 내지 (f)는 중첩되지 않는 하나의 예시로서 중첩만 되지 않는다면 이에 따란 다양한 형태로 변형이 가능하다.
상기 진동부는 모터의 회전운동을 진동운동으로 변경하는 장치를 사용할 수 있으며, 상기 모터의 회전축과 일치하지 않는 회전부를 사용하여 회전운동을 진동운동으로 변경할 수 있다. 그 외에도 진동을 발생시킬 수 있는 장치는 다양하며, 이는 통상의 기술자가 필요에 따라 선택할 수 있다.
본원발명에 따른 진동부는 바람직하게는 1㎐ 내지 10000㎐, 더욱 바람직하게는 10㎐ 내지 1000㎐, 가장 바람직하게는 50㎐ 내지 500㎐의 진동수를 갖는 것이 좋다.
본원발명에 따른 진동부는 바람직하게는 0.1㎜ 내지 5㎜, 더욱 바람직하게는 0.2㎜ 내지 3㎜, 가장 바람직하게는 0.3㎜의 진폭을 갖는 것이 좋다.
도 8은 본원발명의 제4실시예에 따른 레이저 용접장치(4000)를 나타낸 단면 모식도이다.
도 8을 참조하여 설명하면, 본원발명의 제4실시예에 따른 레이저 용접장치(4000)는 상부지그(4300)가 더 구비되는 것을 제외하고는 도 7에서 설명한 제3실시예에 따른 레이저 용접장치(3000)와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
본원발명의 제4실시예에 따른 레이저 용접장치(4000)는 PCB(500)를 지지하는 하부지그(4100), PCB(500)의 금속(510)과 타금속(M)을 용접하는 레이저 용접부(4200) 및 타금속(M)의 상면 일부를 가압하는 상부지그(4300)를 포함하여 구성된다.
상부지그(4300)는 전술한 바와 같이 타금속(M)의 상면 가장자리 부분을 가압하여 금속(510)과 타금속(M)을 밀착 및 고정하여 용접 품질을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
이때 상부지그(4300)는 상기 진동부에 따른 하부지그(4100)의 상하 이동에 맞추어 하부지그(4100)와 같이 움직일 수 있다.
도 9는 본원발명의 제5실시예에 따른 레이저 용접장치(5000)를 나타낸 단면 모식도이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 본원발명의 제5실시예에 따른 레이저 용접장치(5000)는 상부지그(5300) 및 탄성부재(5400)가 더 구비된 것을 제외하고는 도 7에서 설명한 제3실시예에 따른 레이저 용접장치(3000)와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
본원발명의 제5실시예에 따른 레이저 용접장치(5000)는 PCB(500)를 지지하는 하부지그(5100), PCB(500)의 금속(510)과 타금속(M)을 용접하는 레이저 용접부(5200), 타금속(M)과 PCB(500)의 상면 일부를 가압하는 상부지그(5300) 및 탄성부재(5400)를 포함하여 구성된다.
제5실시예에 따른 상부지그(5300)는 타금속(M)과 동일한 높이의 턱부가 형성되어 있어, 타금속(M)과 PCB(500)를 동시에 고정시킬 수 있어 보다 안정적으로 위치를 유지할 수 있다. 상부지그(5300)는 하부지그(5100)와 같이 움직이지 않을 수 있다.
또한 상부지그(5300)는 상부에 신축성을 가진 탄성부재(5400)가 구비되어 있어, 상부지그(5300)가 PCB(500) 및 타금속(M)을 가압 시 과한 압력이 가해져 파손되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다. 상부지그(5300)는 별도로 가압을 위한 피스톤 등의 이동 수단이 부가되어 있을 수 있다.
탄성부재(5400)는 일 예로, 용수철일 수 있으며, 타금속(M) 및 PCB(500)에 가해지는 가압력이 과할 경우 이를 완화시켜줄 수 있다면 이에 제한하지 않는다.
실시예 3 내지 5에 레이저 용접장치를 사용한 용접방법은, 하부지그(3100, 4100, 5100)의 상면에 PCB(500)를 위치하는 단계, 진동부를 통해 PCB(500)를 진동시키는 단계 및 금속(510)과 타금속(M)을 용접하는 단계를 포함하여 이루어진다.
하부지그(3100, 4100, 5100)의 상면에 PCB(500)를 위치하는 단계는 PCB(500)를 하부지그(3100, 4100, 5100)의 상면에 위치하고, PCB(500)의 금속(510) 상면에 타금속(M)을 위치하는 단계이다.
진동부를 통해 PCB(500)를 진동시키는 단계는 하부지그(3100, 4100, 5100)에 내장되거나 부착된 진동부가 진동하여 PCB(500)의 금속(510)과 타금속(M)이 용접하기 위한 초점에 위치할 수 있게 하는 단계이다.
금속(510)과 타금속(M)을 용접하는 단계는 진동부에 의해 진동한 PCB(500)의 금속(510)과 타금속(M)이 레이저(L)의 초점과 일치하는 순간에 용접이 이루어지는 단계로, 전 단계인 진동부를 통해 PCB(500)를 진동시키는 단계보다 먼저 진행되거나, 동시에 진행될 수 있다.
또한 제4실시예에 따른 레이저 용접장치(4000)를 사용하는 경우 금속(510)과 타금속(M)을 용접하는 단계 이전에 상부지그(4300)가 타금속(M)의 상면을 가압 및 지지하는 단계가 더 포함될 수 있다.
또 제5실시예에 따른 레이저 용접장치(5000)를 사용하는 경우 금속(510)과 타금속(M)을 용접하는 단계 이전에 상부지그(5300)가 PCB(500)의 금속(510) 및 타금속(M)의 상면을 가압 및 지지하는 단계를 더 포함될 수 있다.
또한 본원발명은 전술한 레이저 용접장치를 사용하여 용접한 전기 장치를 제공할 수 있다. 상기 전기 장치는 전극조립체, 전지셀, 전지모듈, 전지팩, 및 이들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 장치를 말한다.
이상으로 본원발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본원발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본원발명의 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)
10, 20, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000: 레이저 용접장치
100, 1100, 2100, 3100, 4100, 5100: 하부지그
200, 1200, 2200, 3200, 4200, 5200: 레이저 용접부
300, 1300, 2300, 4300, 5300: 상부지그
2310: 턱부
1400, 2400: 이동부
5400: 탄성부재
2500: 지지부
500, 600: PCB
510, 610: 금속
M: 타금속
L: 레이저
P: 금속패드

Claims (14)

  1. 하부지그;
    상기 하부지그의 상부에 배치된 PCB의 상면에 배치된 금속을 별도의 타금속과 용접하는 레이저 용접부; 및
    상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 지지하는 상부지그;
    를 포함하는 레이저 용접장치에 있어서,
    상기 상부지그는 고정되어 상하 위치가 일정하거나, 상기 상부지그가 상하로 이동할 경우 특정 위치에 고정될 수 있는 레이저 용접장치.
  2. 제1항에 있어서,
    이동부에 의해서 상기 하부지그는 상기 상부지그에 의해서 고정되는 위치까지 이동하는 레이저 용접장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PCB의 측부에 상기 상부지그를 지지할 수 있도록 위치하는 지지부가 구비된 레이저 용접장치.
  4. 하부지그; 및
    상기 하부지그의 상부에 배치된 PCB의 상면에 배치된 금속을 별도의 타금속과 용접하는 레이저 용접부;
    를 포함하는 레이저 용접장치에 있어서,
    상기 PCB를 상하로 진동할 수 있는 진동부;
    를 포함하는 레이저 용접장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진동부는 상기 하부지그를 상하로 진동하는 레이저 용접장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 지지하는 상부지그가 부가되며,
    상기 상부지그는 상기 하부지그와 같이 상하로 진동하는 레이저 용접장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 지지하는 상부지그가 부가되며,
    상기 상부지그는 탄성 및/또는 완충부재를 포함하고,
    상기 상부지그는 상기 하부지그와 별도로 움직이는 레이저 용접장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속은 상기 PCB에 식장되고,
    상기 금속의 두께는 0.05㎜ 내지 0.2㎜인 레이저 용접장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 레이저 용접장치를 사용한 용접방법에 있어서,
    1) 상기 금속이 상면에 배치된 상기 PCB를 상기 하부지그의 상부에 배치하는 단계;
    2) 상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 상기 상부지그에 고정시키는 단계;
    3) 상기 금속과 타금속을 레이저 용접하는 단계;를 포함하는 레이저 용접방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단계 2)의 고정시키는 것은 상기 하부지그를 상하로 이동하여 진행하는 레이저 용접방법.
  11. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 레이저 용접장치를 사용한 용접방법에 있어서,
    1) 상기 금속이 상면에 배치된 상기 PCB를 상기 하부지그의 상부에 배치하는 단계;
    2) 상기 PCB를 상하로 진동하는 단계;
    3) 상기 금속과 타금속을 레이저 용접하는 단계;
    를 포함하는 레이저 용접방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단계 3)이 상기 단계 2)보다 먼저 진행되거나, 상기 단계 2)와 상기 단계 3)이 동시에 진행될 수 있는 레이저 용접방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 단계 1) 이후에
    1-1) 상기 PCB 상면의 적어도 일부, 상기 금속 상면의 적어도 일부, 및 상기 타금속 상면의 적어도 일부 중 하나 이상을 상기 상부지그에 고정시키는 단계;
    가 부가되는 레이저 용접방법.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 레이저 용접장치를 사용하여 용접한 전기 장치.
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