保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパック
【課題】本発明の一実施例は保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックに関し、解決しようとする技術的課題は部品実装が簡単で、部品の実装コストが安価で、全体のサイズが小さい保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックを提供することにある。
【解決手段】本発明は、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に実装された電子デバイスを含み、前記電子デバイスは集積回路チップと、前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、封止部を含み、前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にある保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックを提供する。
【解決手段】本発明は、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に実装された電子デバイスを含み、前記電子デバイスは集積回路チップと、前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、封止部を含み、前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にある保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施例は保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にリチウムイオン２次電池、リチウムポリマー２次電池のようなリチウム系の２次電池は従来の鉛蓄電池、ニッケル／カドミウム電池、ニッケル／水素電池よりエネルギー密度が高く、かつ質量が小さくて、最近のスマートフォン、携帯電話機、ノートパソコン、電動工具のような携帯用電子機器の電源用途に主に利用されている。
【０００３】
しかし、このようなリチウム系の２次電池は化学的組成が不安定で、誤った方法（貫通、圧縮、外部短絡、過充電、過放電、過電流、加熱、落下、切断など）で用いられる場合、損傷する危険性が大きい。このため、過充電、過放電および過電流から２次電池を保護し、また、性能低下を防止するために、いわゆる“保護回路モジュール（Protection Circuit Module)”を装着してバッテリーパックを製造している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施例は、部品実装が簡単で、部品の実装コストが安価で、全体のサイズが小さい保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックを提供する。
【０００５】
本発明の一実施例は、受動素子のような電子部品の一部領域が封止部の内側に位置して強度を向上させることができる保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックを提供する。
【０００６】
本発明の一実施例は、受動素子のような電子部品の一部領域が封止部の外側に位置して故障なのかの判断が容易にできる保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による保護回路モジュールは、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に実装された電子デバイスを含み、前記電子デバイスは集積回路チップと、前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、封止部を含み、前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にある。
【０００８】
前記少なくとも一つの電子部品は前記封止部の内側に位置する第１端子；前記第１端子に電気的に連結される素子部と、前記封止部の外側に位置して、前記素子部に連結される第２端子を含むことができる。前記素子部の一部分は前記封止部の内側に位置して、前記素子部の他の部分は前記封止部の外側に位置することができる。前記第１、２端子は前記印刷回路基板上に実装されることができる。前記第１端子は導電性パターンを通して、前記集積回路チップに連結されることができる。前記少なくとも一つの電子部品は抵抗を含むことができる。前記少なくとも一つの電子部品はキャパシターを含むことができる。前記集積回路チップはチップ搭載板に位置できる。前記電子デバイスはスイッチ搭載板に位置する放電制御スイッチおよび充電制御スイッチをさらに含むことができる。前記第１端子および前記チップ搭載板の底面は前記封止部の外側に露出し、前記スイッチ搭載板の底面は前記封止部の内側で全体的に封止されることができる。前記少なくとも一つの電子部品の第１端子、前記封止部、および前記チップ搭載板の底面は相互間に同一面をなすことができる。前記印刷回路基板に形成された多数の配線パターンをさらに含み、前記第１端子、前記第２端子または前記チップ搭載板の少なくとも一つは前記多数の配線パターンのうちのいずれか一つと対応して位置できる。前記少なくとも一つの配線パターンは前記封止部と前記印刷回路基板との間に位置することができ、前記配線パターンの少なくとも他の一つは前記封止部と前記印刷回路基板との間に位置しないことができる。
【０００９】
本発明の一実施例によるバッテリーパックは少なくとも一つの電極端子を含むバッテリーセルと、前記バッテリーセルの少なくとも一つの電極端子に電気的に連結される保護回路モジュールを含み、前記保護回路モジュールは印刷回路基板および前記印刷回路基板上の電子デバイスを含み、前記電子デバイスは集積回路チップと、前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、封止部を含み、前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にあり、前記保護回路モジュール上の少なくとも一つの電極パッドを含むことができる。
【００１０】
前記電子デバイスは放電制御スイッチおよび充電制御スイッチをさらに含むことができる。
【００１１】
前記保護回路モジュールは前記少なくとも一つの電極端子に熱補償デバイスを通して連結されることができる。前記少なくとも一つの電極パッドは陽極または陰極電極パッドを含み、前記少なくとも一つの電極端子は正極または陰極電極端子を含むことができる。前記熱補償デバイスは前記正極または陰極電極端子に連結される第１リードプレートと、前記第１リードプレートに連結される熱補償部品と、前記熱補償部品と前記陽極または陰極電極パッドの間に連結される第２リードプレートを含むことができる。前記少なくとも一つの電極パッドは陽極または陰極電極パッドを含み、前記保護回路モジュールは前記バッテリーセルに前記電極パッドおよび導電性コネクタを通して連結されることができる。
【００１２】
前記バッテリーセルの前記少なくとも一つの電極端子は第１方向に第１距離ほど離隔されている正極および陰極電極端子を含み、前記保護回路モジュールの長さは前記第１方向に前記第１距離より小さいことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一実施例は多数の電子部品（例えば、受動素子）が電子デバイスの封止部に結合していることによって、印刷回路基板に電子デバイスを実装するとき、電子部品も共に実装されて実装工程が簡単で、実装コストが安くなる。また、多数の電子部品が電子デバイスの封止部に結合していることによって、これを採択した保護回路モジュールの全体のサイズが小さくなる。
【００１４】
また、本発明の一実施例は電子部品の一部領域が電子デバイスの封止部に結合していることによって、外部衝撃に対する電子部品の強度が向上する。
【００１５】
本発明の一実施例は電子部品の第１、２電極が前記電子デバイスから露出していることによって、電子部品に対する電気的故障なのかの判断が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】保護回路モジュールの一例を示す回路図である。
【図２ａ】本発明の一実施例による保護回路モジュールを示す平面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施例による保護回路モジュールを示す底面図である。
【図２ｃ】本発明の一実施例による電子デバイスが実装される前の印刷回路基板を示す平面図である。
【図３ａ】本発明の一実施例による保護回路モジュール中の電子デバイスを示す平面図である。
【図３ｂ】本発明の一実施例による保護回路モジュール中の電子デバイスを示す底面図である。
【図４ａ】図３ａの４ａ−４ａ線に沿った断面図である。
【図４ｂ】図３ａの４ｂ−４ｂ線に沿った断面図である。
【図５ａ】図２ａの５ａ−５ａ線に沿った断面図である。
【図５ｂ】図２ａの５ｂ−５ｂ線に沿った断面図である。
【図５ｃ】図２ａの５ｃ−５ｃ線に沿った断面図である。
【図６】本発明による保護回路モジュールを有するバッテリーパックの一例を示す分解図である。
【図７】本発明による保護回路モジュールを有するバッテリーパックの他の例を示す分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるほど本発明の望ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
ここで、明細書全体にわたって類似の構成および動作を有する部分については同一の符号を付ける。また、ある部分が他の部分と電気的に連結されている場合、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その中間に他の素子を間において連結されている場合も含む。
【００１９】
図１を参照すれば、保護回路モジュールＰＣＭは集積回路チップＩＣ、放電制御スイッチＳＷ１、充電制御スイッチＳＷ２、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１を含む。
【００２０】
前記集積回路チップＩＣは２次電池Ｂに電気的に連結されて２次電池Ｂの電圧および電流を感知し、前記２次電池Ｂが過放電または過充電されず、また、２次電池Ｂに過電流が流れないように前記放電制御スイッチＳＷ１または前記充電制御スイッチＳＷ２を制御する。
【００２１】
前記放電制御スイッチＳＷ１は充放電ラインＬ１および集積回路チップＩＣの間に電気的に連結され、前記２次電池Ｂの電圧が予め設定された電圧以下に低下すれば、前記集積回路チップＩＣの制御信号によってターンオフされる。もちろん、放電時に前記２次電池Ｂに過電流が供給される場合にも、前記放電制御スイッチＳＷ１はターンオフされる。さらに、前記放電制御スイッチＳＷ１にはボディーダイオードＤ１が並列に連結されていることによって、放電制御スイッチＳＷ１がターンオフしても、前記２次電池Ｂの充電が可能であるようになっている。
【００２２】
前記充電制御スイッチＳＷ２は充放電経路Ｌ１および集積回路チップＩＣの間に電気的に連結され、前記２次電池Ｂの電圧が予め設定された電圧以上に増加すれば、前記集積回路チップＩＣの制御信号によってターンオフされる。もちろん、充電時に前記２次電池Ｂに過電流が供給される場合にも、前記充電制御スイッチＳＷ２はターンオフされる。さらに、前記充電制御スイッチＳＷ２にはボディーダイオードＤ２が並列に連結されていることによって、充電制御スイッチＳＷ２がターンオフしても、前記２次電池Ｂの放電が可能であるようになっている。
【００２３】
前記第１抵抗Ｒ１は２次電池Ｂと集積回路チップＩＣとの間に電気的に連結されており、これは外部から流入した静電気から集積回路チップＩＣを保護し、また、集積回路チップＩＣに供給される電源が一定のレベルを維持するようにする。
【００２４】
前記第２抵抗Ｒ２は充放電経路Ｌ１と集積回路チップＩＣとの間に電気的に連結されており、これは充放電経路Ｌ１に流れる電流値を感知して、前記直接回路チップＩＣが適切な保護制御動作をするようにする。一例として、保護回路モジュールＰＣＭ中の正極パック端子Ｐ+および陰極パック端子Ｐ−が直接短絡した場合、これを前記第２抵抗Ｒ２が感知して集積回路チップＩＣに伝達する。そうすると、前記集積回路チップＩＣは前記放電制御スイッチＳＷ１をターンオフすることによって、外部短絡による大電流の流れを遮断する。
【００２５】
前記キャパシターＣ１は前記第１抵抗Ｒ１と２次電池Ｂとの間に電気的に連結されており、これは集積回路チップＩＣに供給される電源変動を抑制する。
【００２６】
図面中の符号ＶＤＤは電源供給端子であり、ＶＳＳはグラウンド端子であり、ＤＯは放電制御スイッチＳＷ１のゲート連結端子であり、ＣＯは充電制御スイッチＳＷ２のゲート連結端子であり、ＶＭは第２抵抗Ｒ２の連結端子である。
【００２７】
一方、前記集積回路チップＩＣ、放電制御スイッチＳＷ１、充電制御スイッチＳＷ、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１は、統合されて一つの電子デバイスとして定義できる。また、前記第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１は受動素子のような電子部品に定義できる。さらに、このような電子デバイスは実質的に印刷回路基板に実装されて、相互間に電気的に連結される。
【００２８】
また、後述するが、前記集積回路チップＩＣ、放電制御スイッチＳＷ１、充電制御スイッチＳＷ、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１は封止部で封止され、前記第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１に設けられたそれぞれの端子は前記封止部の外側に露出または突出する。
【００２９】
図２ａおよび図２ｂは本発明の一実施例による保護回路モジュール１００を示す平面図および底面図であり、図２ｃは電子デバイス１２０が実装される前の印刷回路基板１１０を示す平面図である。
【００３０】
図２ａ乃至図２ｃに示されているように、保護回路モジュール１００は印刷回路基板１１０と前記印刷回路基板１１０に実装された電子デバイス１２０とを含む。
【００３１】
前記印刷回路基板１１０は絶縁層１１１と、前記絶縁層１１１に形成された多数の配線パターン１１２および多数の電極パッド１１３を含む。
【００３２】
前記絶縁層１１１はフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドおよびその等価物の中から選択されるいずれか一つからなることができるが、この一実施例では、その材質を限定しない。
【００３３】
前記配線パターン１１２は前記絶縁基板１１０の表面に形成され、これは主に銅およびその等価物の中から選択されるいずれか一つからなることができるが、このような材質に配線パターン１１２の材質を限定するのではない。このような配線パターン１１２は主に大電流が流れる充放電経路に利用されたり、または、電子デバイス１２０の各端子を電気的に連結することに利用される。
【００３４】
前記電極パッド１１３は前記絶縁層１１１の一面に形成されるバッテリー正極パッド１１３ａおよびバッテリー陰極パッド１１３ｂと、絶縁基板１１０の他面に形成されるパック正極パッド１１３ｃおよびパック陰極パッド１１３ｄを含む。もちろん、このようなパッド１１３は前記配線パターン１１２に電気的に連結される。なお、前記バッテリー正極パッド１１３ａには２次電池の正極端子Ｂ＋が電気的に連結され、前記バッテリー陰極パッド１１３ｂには２次電池の陰極端子Ｂ−が電気的に連結される。また、前記パック正極パッド１１３ｃおよびパック陰極パッド１１３ｄは前記絶縁層１１１を貫通する導電性ビア１１４ａ、１１４ｂを通じて、前記配線パターン１１２に電気的に連結される。
【００３５】
前記電子デバイス１２０は前記配線パターン１１２に電気的に接続される。このような電子デバイス１２０は前述のように、集積回路チップ、放電制御スイッチ、充電制御スイッチおよび多数の受動素子を含む。もちろん、前記受動素子のような電子部品は第１抵抗１２３、キャパシター１２４および第２抵抗１２５を意味する。
【００３６】
図３ａおよび図３ｂは、本発明の一実施例による保護回路モジュール１００中の電子デバイス１２０を示す平面図および底面図である。
【００３７】
図３ａおよび図３ｂに示されているように、電子デバイス１２０は主に封止部１２８で取り囲まれている。このような封止部１２８はエポキシモールディングコンパウンドおよびその等価物の中から選択されるいずれか一つからなることができ、この一実施例では、その材質を限定しない。
【００３８】
前記封止部１２８を通じて受動素子つまり、第１抵抗１２３、キャパシター１２４および第２抵抗１２５が部分的に露出または突出しており、また、多数のリード端子１２６が露出または突出している。
【００３９】
ここで、前記受動素子は全て第１端子１２３ａ、１２４ａ、１２５ａ、素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂおよび第２端子１２３ｃ、１２４ｃ、１２５ｃを含み、前記第１端子１２３ａ、１２４ａ、１２５ａおよび素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂの一部領域が前記封止部１２８の内側に位置し、前記第２端子１２３ｃ、１２４ｃ、１２５ｃおよび素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂの他の一部領域は前記封止部１２８の外側に突出および延長される。また、前記第１端子１２３ａ、１２４ａ、１２５ａおよび素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなすため、前記第１端子１２３ａ、１２４ａ、１２５ａおよび素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂａの底面は外部に露出する。さらに、前記封止部１２８を通じて集積回路チップ１２１が搭載されたチップ搭載板１２１ａの底面が封止部１２８の底面と同一面をなすことによって、前記チップ搭載板１２１ａの底面また外部に露出する。
【００４０】
図４ａおよび図４ｂは、図３ａの４ａ−４ａ線および４ｂ−４ｂ線に沿った断面図である。図４ａおよび図４ｂに示されているように、電子デバイス１２０は集積回路チップ１２１、前記集積回路チップ１２１が搭載されるチップ搭載板１２１ａ、放電制御スイッチ１２２ａ、充電制御スイッチ１２２ｂ、前記放電および充電制御スイッチ１２２ａ、１２２ｂが搭載されるスイッチ搭載板１２２ｃ、前記集積回路チップ１２１の一側に位置する第１抵抗１２３およびキャパシター１２４、前記充電制御スイッチ１２２ｂの一側に位置する第２抵抗１２５、前記放電制御スイッチ１２２ａの一側に位置するリード端子１２６、多数の導電性ワイヤー１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄ、１２７ｅ、１２７ｆ、および前記構成要素を密封する封止部１２８を含む。
【００４１】
ここで、前記導電性ワイヤー１２７ａは前記集積回路チップ１２１と前記第１抵抗１２３とを、導電性ワイヤー１２７ｂは前記集積回路チップ１２１と前記キャパシター１２４とを、導電性ワイヤー１２７ｃは前記集積回路チップ１２１と前記放電制御スイッチ１２２ａとを、導電性ワイヤー１２７ｄは前記集積回路チップ１２１と前記充電制御スイッチ１２２ｂとを、導電性ワイヤー１２７ｅは前記放電制御スイッチ１２２ａとリード端子１２６とを、導電性ワイヤー１２７ｆは前記集積回路チップ１２１と第２抵抗１２５とを電気的に連結する。
【００４２】
また、電子部品つまり、受動素子である第１抵抗１２３、キャパシター１２４および第２抵抗１２５について、さらに具体的に説明する。
【００４３】
前記第１抵抗１２３は第１端子１２３ａ、素子部１２３ｂおよび第２端子１２３ｃを含む。前記第１端子１２３ａおよび前記素子部１２３ｂの一部領域は前記封止部１２８の内側に位置するが、前記素子部１２３ｂの他の一部領域および第２端子１２３ｃは前記封止部１２８の外側に露出および突出する。ここで、前記第１端子１２３ａ、素子部１２３ｂおよび第２端子１２３ｃの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなす。したがって、前記第１端子１２３ａおよび素子部１２３ｂの底面は、前記封止部１２８の底面を通して外部に露出する。さらに、前記第１抵抗１２３中の第１端子１２３ｂは導電性ワイヤー１２７ａを通じて、前記集積回路チップ１２１に電気的に接続される。
【００４４】
また、前記キャパシター１２４は第１端子１２４ａ、素子部１２４ｂおよび第２端子１２４ｃを含む。前記第１端子１２４ａおよび前記素子部１２４ｂの一部領域は前記封止部１２８の内側に位置するが、前記素子部１２４ｂの他の一部領域および第２端子１２４ｃは前記封止部１２８の外側に露出および突出する。ここで、前記第１端子１２４ａ、素子部１２４ｂおよび第２端子１２４ｃの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなす。したがって、前記第１端子１２４ａおよび素子部１２４ｂの底面は前記封止部１２８の底面を通して外部に露出する。さらに、前記キャパシター１２４中の第１端子１２４ａは導電性ワイヤー１２７ｂを通じて、前記集積回路チップ１２１に電気的に接続される。
【００４５】
前記第２抵抗１２５は第１端子１２５ａ、素子部１２５ｂおよび第２端子１２５ｃを含む。前記第１端子１２５ａおよび前記素子部１２５ｂの一部領域は前記封止部１２８の内側に位置するが、前記素子部１２５ｂの他の一部領域および第２端子１２５ｃは前記封止部１２８の外側に延長および突出する。ここで、前記第１端子１２５ａ、素子部１２５ｂおよび第２端子１２５ｃの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなす。したがって、前記第１端子１２５ａおよび素子部１２５ｂの底面は前記封止部１２８の底面を通して外部に露出する。さらに、前記第２抵抗１２５中の第１端子１２５ａは導電性ワイヤー１２７ｆを通じて、前記集積回路チップ１２１に電気的に接続される。
【００４６】
一方、前記集積回路チップ１２１を搭載しているチップ搭載板１２１ａの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなす。したがって、チップ搭載板１２１ａの底面は前記封止部１２８の底面を通して外部に露出する。ここで、前記チップ搭載板１２１ａが印刷回路基板１１０に設けられた配線パターン１１２に実装されるとしても、前記集積回路チップ１２１は絶縁接着剤１２１ｂで前記チップ搭載板１２１ａに搭載されているため、前記集積回路チップ１２１と配線パターン１１２との間の望まない電気的短絡は発生しない。
【００４７】
しかし、前記スイッチを搭載するスイッチ搭載板１２２ｃは前記封止部１２８の内側に位置することによって、外側に露出しない。つまり、前記スイッチ１２２ａ、１２２ｂは導電性接着剤１２２ｄで前記スイッチ搭載板１２２ｃに搭載されているため、スイッチ搭載板１２２ｃが封止部１２８の外側に露出すれば、望まない電気的短絡が発生できる。
【００４８】
図５ａ、図５ｂおよび図５ｃは、図２ａの５ａ−５ａ線、５ｂ−５ｂ線、および５ｃ−５ｃ線に沿った断面図である。
【００４９】
まず、図５ａに示されているように、封止部１２８の内側に位置する第１抵抗１２３の第１端子１２３ａは封止部１２８の下部に設けられた印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ａにソルダ１２９ａを通じて実装される。また、封止部１２８の外側に突出した第１抵抗１２３の第２端子１２３ｃは印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ｂにソルダ１２９ｂを通じて実装される。さらに、封止部１２８の下部に設けられたチップ搭載板１２１ａは印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ｃにソルダ１２９ｃを通じて実装される。さらに、前記封止部１２８の外側に突出した第２抵抗１２５の第２端子１２５ｃは印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ｄにソルダ１２９ｄを通じて実装される。ここで、前記第２抵抗１２５の第１端子１２５ａは集積回路チップ１２１に導電性ワイヤー１２７ｆを通じて連結され、印刷回路基板１１０の配線パターンに実装される必要はない。
【００５０】
図５ｂに示されているように、封止部１２８の内側に位置するキャパシター１２４の第１端子１２４ａは封止部１２８の下部に設けられた印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ａにソルダ１２９ｅを通じて実装される。ここで、前記キャパシター１２４の第１端子１２４ａと前記第１抵抗１２３の第１端子１２３ａは前記配線パターン１１２ａを通じて相互間電気的に連結される。さらに、封止部１２８の外側に突出した第２抵抗１２５の第２端子１２５ｃは印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ｅにソルダ１２９ｆを通じて実装される。また、封止部１２８の外側に露出および突出したリード端子１２６は印刷回路基板１１０に設けられた配線パターン１１２ｆにソルダ１２９ｇを通じて実装される。
【００５１】
図５ｃに示されているように、封止部１２８の内側に位置する第１抵抗１２３の第１端子１２３ａおよびキャパシター１２４の第１端子１２４ａは印刷回路基板１１０に設けられた配線パターン１１２ａにそれぞれソルダ１２９ａ、１２９ｅを通じて実装される。したがって、前記第１抵抗１２３と前記キャパシター１２４は回路図（図１参照）でのように、相互間が電気的に連結される。
【００５２】
図６は、本発明による保護回路モジュール１００を有するバッテリーパック２００の一例を示す分解図である。
【００５３】
図６に示されているように、本発明による保護回路モジュール１００は角型バッテリーセル２１０に電気的に結合することによって、角型バッテリーパック２００を実現することができる。ここで、前記保護回路モジュール１００は一つの電子デバイス１２０に集積回路チップ、放電制御スイッチ、充電制御スイッチ、および第１抵抗、第２抵抗およびキャパシターのような受動素子を備えることによって、従来に比べて非常に小さいサイズで実現することができる。例えば、保護回路モジュール１００は角型バッテリーセル２１０が有する幅の１／２ないし２／３の幅で製造できる。
【００５４】
さらに、角型バッテリーセル２１０はケース２１１自体が、例えば正極の極性を有するので、ケース２１１と保護回路モジュール１００のバッテリー正極パッド１１３ａの間に導電性コネクタ２１３が介在して相互間連結される。これとともに、角型バッテリーセル２１０の陰極端子２１２と前記保護回路モジュール１００のバッテリー陰極パッド１１３ｂとの間には熱補償デバイス（例えば、ＰＴＣ組立体）２１４が介在して相互間連結される。ここで、前記熱補償デバイス（例えば、ＰＴＣ組立体）２１４は前記陰極端子２１２に連結される第１リードプレート２１４ａ、前記第１リードプレート２１４ａに連結される熱補償部品（例えば、ＰＴＣ素子）２１４ｂ、前記熱補償部品（例えば、ＰＴＣ素子）２１４ｂに連結され、前記バッテリー陰極パッド１１３ｂに連結される第２リードプレート２１４ｃを含む。
【００５５】
もちろん、前記保護回路モジュール１００と前記角型バッテリーセル２１０との間には樹脂（図示せず）が介在することができ、このような樹脂は保護回路モジュール１００のパック正極パッド１１３ｃおよびパック陰極パッド１１３ｄを除いた領域も全て取り囲むことができる。
【００５６】
図７は、本発明による保護回路モジュール１００を有するバッテリーパック３００の他の例を示す分解図である。
【００５７】
図７に示されているように、本発明による保護回路モジュール１００はパウチ型バッテリーセル３１０に電気的に結合することによって、パウチ型バッテリーパック３００を実現することができる。前述の同様に、前記保護回路モジュール１００はパウチ型バッテリーセル３１０が有する幅の１／２ないし２／３の幅で製造できる。
【００５８】
さらに、パウチ型バッテリーセル３１０の正極セルタップ３１１と保護回路モジュール１００のバッテリー正極パッド１１３ａは相互間直接電気的に連結される。また、パウチ型バッテリーセル３１０の陰極セルタップ３１２と保護回路モジュール１００のバッテリー陰極パッド１１３ｂとの間には熱補償デバイス（例えば、ＰＴＣ組立体）２１４が介在して相互間連結される。ここで、前記熱補償デバイス（例えば、ＰＴＣ組立体）２１４は前記陰極セルタップ３１２に連結される第１リードプレート２１４ａ、前記第１リードプレート２１４ａに連結される熱補償部品（例えば、ＰＴＣ素子）２１４ｂ、前記熱補償部品（例えば、ＰＴＣ素子）２１４ｂに連結され、前記バッテリー陰極パッド１１３ｂに連結される第２リードプレート２１４ｃを含む。
【００５９】
もちろん、前記正極セルタップ３１１および陰極セルタップ３１２が折り曲げられることによって、前記保護回路モジュール１００は前記パウチ型バッテリーセル３１０に設けられたテラス部３１５に装着される形態であることもできる。
【００６０】
ここで、前記バッテリーセル２１０、３１０は、第１方向に第１距離ほど離隔されている正極電極端子（または正極セルタップ）および陰極電極端子（または陰極セルタップ）を含み、前記保護回路モジュール１００の長さは前記第１方向に前記第１距離より小さいことができる。
【００６１】
以上、本発明が詳細に説明されたが、本発明は上記実施例に限定されず本発明の技術的要旨から逸脱しない範囲内で様々に修正、変形されて実施され得ることは本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとっては自明である。
【符号の説明】
【００６２】
１００ 本発明による保護回路モジュール
１１０ 印刷回路基板
１１１ 絶縁層
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ 配線パターン
１１３ａ バッテリー正極パッド
１１３ｂ バッテリー陰極パッド
１１３ｃ パック正極パッド
１１３ｄ パック陰極パッド
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ 導電性ビア
１２０ 電子デバイス
１２１ 集積回路チップ
１２１ａ チップ搭載板
１２２ａ 放電制御スイッチ
１２２ｂ 充電制御スイッチ
１２２ｃ スイッチ搭載板
１２３ 第１抵抗
１２４ キャパシター
１２５ 第２抵抗
１２６ リード端子、
１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄ、１２７ｅ、１２７ｆ 導電性ワイヤー
１２８ 封止部
１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ、１２９ｄ、１２９ｅ、１２９ｆ、１２９ｇ ソルダ
２００、３００ 本発明によるバッテリーパック
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施例は保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にリチウムイオン２次電池、リチウムポリマー２次電池のようなリチウム系の２次電池は従来の鉛蓄電池、ニッケル／カドミウム電池、ニッケル／水素電池よりエネルギー密度が高く、かつ質量が小さくて、最近のスマートフォン、携帯電話機、ノートパソコン、電動工具のような携帯用電子機器の電源用途に主に利用されている。
【０００３】
しかし、このようなリチウム系の２次電池は化学的組成が不安定で、誤った方法（貫通、圧縮、外部短絡、過充電、過放電、過電流、加熱、落下、切断など）で用いられる場合、損傷する危険性が大きい。このため、過充電、過放電および過電流から２次電池を保護し、また、性能低下を防止するために、いわゆる“保護回路モジュール（Protection Circuit Module)”を装着してバッテリーパックを製造している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施例は、部品実装が簡単で、部品の実装コストが安価で、全体のサイズが小さい保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックを提供する。
【０００５】
本発明の一実施例は、受動素子のような電子部品の一部領域が封止部の内側に位置して強度を向上させることができる保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックを提供する。
【０００６】
本発明の一実施例は、受動素子のような電子部品の一部領域が封止部の外側に位置して故障なのかの判断が容易にできる保護回路モジュールおよびこれを有するバッテリーパックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による保護回路モジュールは、印刷回路基板と、前記印刷回路基板に実装された電子デバイスを含み、前記電子デバイスは集積回路チップと、前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、封止部を含み、前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にある。
【０００８】
前記少なくとも一つの電子部品は前記封止部の内側に位置する第１端子；前記第１端子に電気的に連結される素子部と、前記封止部の外側に位置して、前記素子部に連結される第２端子を含むことができる。前記素子部の一部分は前記封止部の内側に位置して、前記素子部の他の部分は前記封止部の外側に位置することができる。前記第１、２端子は前記印刷回路基板上に実装されることができる。前記第１端子は導電性パターンを通して、前記集積回路チップに連結されることができる。前記少なくとも一つの電子部品は抵抗を含むことができる。前記少なくとも一つの電子部品はキャパシターを含むことができる。前記集積回路チップはチップ搭載板に位置できる。前記電子デバイスはスイッチ搭載板に位置する放電制御スイッチおよび充電制御スイッチをさらに含むことができる。前記第１端子および前記チップ搭載板の底面は前記封止部の外側に露出し、前記スイッチ搭載板の底面は前記封止部の内側で全体的に封止されることができる。前記少なくとも一つの電子部品の第１端子、前記封止部、および前記チップ搭載板の底面は相互間に同一面をなすことができる。前記印刷回路基板に形成された多数の配線パターンをさらに含み、前記第１端子、前記第２端子または前記チップ搭載板の少なくとも一つは前記多数の配線パターンのうちのいずれか一つと対応して位置できる。前記少なくとも一つの配線パターンは前記封止部と前記印刷回路基板との間に位置することができ、前記配線パターンの少なくとも他の一つは前記封止部と前記印刷回路基板との間に位置しないことができる。
【０００９】
本発明の一実施例によるバッテリーパックは少なくとも一つの電極端子を含むバッテリーセルと、前記バッテリーセルの少なくとも一つの電極端子に電気的に連結される保護回路モジュールを含み、前記保護回路モジュールは印刷回路基板および前記印刷回路基板上の電子デバイスを含み、前記電子デバイスは集積回路チップと、前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、封止部を含み、前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にあり、前記保護回路モジュール上の少なくとも一つの電極パッドを含むことができる。
【００１０】
前記電子デバイスは放電制御スイッチおよび充電制御スイッチをさらに含むことができる。
【００１１】
前記保護回路モジュールは前記少なくとも一つの電極端子に熱補償デバイスを通して連結されることができる。前記少なくとも一つの電極パッドは陽極または陰極電極パッドを含み、前記少なくとも一つの電極端子は正極または陰極電極端子を含むことができる。前記熱補償デバイスは前記正極または陰極電極端子に連結される第１リードプレートと、前記第１リードプレートに連結される熱補償部品と、前記熱補償部品と前記陽極または陰極電極パッドの間に連結される第２リードプレートを含むことができる。前記少なくとも一つの電極パッドは陽極または陰極電極パッドを含み、前記保護回路モジュールは前記バッテリーセルに前記電極パッドおよび導電性コネクタを通して連結されることができる。
【００１２】
前記バッテリーセルの前記少なくとも一つの電極端子は第１方向に第１距離ほど離隔されている正極および陰極電極端子を含み、前記保護回路モジュールの長さは前記第１方向に前記第１距離より小さいことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一実施例は多数の電子部品（例えば、受動素子）が電子デバイスの封止部に結合していることによって、印刷回路基板に電子デバイスを実装するとき、電子部品も共に実装されて実装工程が簡単で、実装コストが安くなる。また、多数の電子部品が電子デバイスの封止部に結合していることによって、これを採択した保護回路モジュールの全体のサイズが小さくなる。
【００１４】
また、本発明の一実施例は電子部品の一部領域が電子デバイスの封止部に結合していることによって、外部衝撃に対する電子部品の強度が向上する。
【００１５】
本発明の一実施例は電子部品の第１、２電極が前記電子デバイスから露出していることによって、電子部品に対する電気的故障なのかの判断が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】保護回路モジュールの一例を示す回路図である。
【図２ａ】本発明の一実施例による保護回路モジュールを示す平面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施例による保護回路モジュールを示す底面図である。
【図２ｃ】本発明の一実施例による電子デバイスが実装される前の印刷回路基板を示す平面図である。
【図３ａ】本発明の一実施例による保護回路モジュール中の電子デバイスを示す平面図である。
【図３ｂ】本発明の一実施例による保護回路モジュール中の電子デバイスを示す底面図である。
【図４ａ】図３ａの４ａ−４ａ線に沿った断面図である。
【図４ｂ】図３ａの４ｂ−４ｂ線に沿った断面図である。
【図５ａ】図２ａの５ａ−５ａ線に沿った断面図である。
【図５ｂ】図２ａの５ｂ−５ｂ線に沿った断面図である。
【図５ｃ】図２ａの５ｃ−５ｃ線に沿った断面図である。
【図６】本発明による保護回路モジュールを有するバッテリーパックの一例を示す分解図である。
【図７】本発明による保護回路モジュールを有するバッテリーパックの他の例を示す分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるほど本発明の望ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
ここで、明細書全体にわたって類似の構成および動作を有する部分については同一の符号を付ける。また、ある部分が他の部分と電気的に連結されている場合、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その中間に他の素子を間において連結されている場合も含む。
【００１９】
図１を参照すれば、保護回路モジュールＰＣＭは集積回路チップＩＣ、放電制御スイッチＳＷ１、充電制御スイッチＳＷ２、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１を含む。
【００２０】
前記集積回路チップＩＣは２次電池Ｂに電気的に連結されて２次電池Ｂの電圧および電流を感知し、前記２次電池Ｂが過放電または過充電されず、また、２次電池Ｂに過電流が流れないように前記放電制御スイッチＳＷ１または前記充電制御スイッチＳＷ２を制御する。
【００２１】
前記放電制御スイッチＳＷ１は充放電ラインＬ１および集積回路チップＩＣの間に電気的に連結され、前記２次電池Ｂの電圧が予め設定された電圧以下に低下すれば、前記集積回路チップＩＣの制御信号によってターンオフされる。もちろん、放電時に前記２次電池Ｂに過電流が供給される場合にも、前記放電制御スイッチＳＷ１はターンオフされる。さらに、前記放電制御スイッチＳＷ１にはボディーダイオードＤ１が並列に連結されていることによって、放電制御スイッチＳＷ１がターンオフしても、前記２次電池Ｂの充電が可能であるようになっている。
【００２２】
前記充電制御スイッチＳＷ２は充放電経路Ｌ１および集積回路チップＩＣの間に電気的に連結され、前記２次電池Ｂの電圧が予め設定された電圧以上に増加すれば、前記集積回路チップＩＣの制御信号によってターンオフされる。もちろん、充電時に前記２次電池Ｂに過電流が供給される場合にも、前記充電制御スイッチＳＷ２はターンオフされる。さらに、前記充電制御スイッチＳＷ２にはボディーダイオードＤ２が並列に連結されていることによって、充電制御スイッチＳＷ２がターンオフしても、前記２次電池Ｂの放電が可能であるようになっている。
【００２３】
前記第１抵抗Ｒ１は２次電池Ｂと集積回路チップＩＣとの間に電気的に連結されており、これは外部から流入した静電気から集積回路チップＩＣを保護し、また、集積回路チップＩＣに供給される電源が一定のレベルを維持するようにする。
【００２４】
前記第２抵抗Ｒ２は充放電経路Ｌ１と集積回路チップＩＣとの間に電気的に連結されており、これは充放電経路Ｌ１に流れる電流値を感知して、前記直接回路チップＩＣが適切な保護制御動作をするようにする。一例として、保護回路モジュールＰＣＭ中の正極パック端子Ｐ+および陰極パック端子Ｐ−が直接短絡した場合、これを前記第２抵抗Ｒ２が感知して集積回路チップＩＣに伝達する。そうすると、前記集積回路チップＩＣは前記放電制御スイッチＳＷ１をターンオフすることによって、外部短絡による大電流の流れを遮断する。
【００２５】
前記キャパシターＣ１は前記第１抵抗Ｒ１と２次電池Ｂとの間に電気的に連結されており、これは集積回路チップＩＣに供給される電源変動を抑制する。
【００２６】
図面中の符号ＶＤＤは電源供給端子であり、ＶＳＳはグラウンド端子であり、ＤＯは放電制御スイッチＳＷ１のゲート連結端子であり、ＣＯは充電制御スイッチＳＷ２のゲート連結端子であり、ＶＭは第２抵抗Ｒ２の連結端子である。
【００２７】
一方、前記集積回路チップＩＣ、放電制御スイッチＳＷ１、充電制御スイッチＳＷ、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１は、統合されて一つの電子デバイスとして定義できる。また、前記第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１は受動素子のような電子部品に定義できる。さらに、このような電子デバイスは実質的に印刷回路基板に実装されて、相互間に電気的に連結される。
【００２８】
また、後述するが、前記集積回路チップＩＣ、放電制御スイッチＳＷ１、充電制御スイッチＳＷ、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１は封止部で封止され、前記第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２およびキャパシターＣ１に設けられたそれぞれの端子は前記封止部の外側に露出または突出する。
【００２９】
図２ａおよび図２ｂは本発明の一実施例による保護回路モジュール１００を示す平面図および底面図であり、図２ｃは電子デバイス１２０が実装される前の印刷回路基板１１０を示す平面図である。
【００３０】
図２ａ乃至図２ｃに示されているように、保護回路モジュール１００は印刷回路基板１１０と前記印刷回路基板１１０に実装された電子デバイス１２０とを含む。
【００３１】
前記印刷回路基板１１０は絶縁層１１１と、前記絶縁層１１１に形成された多数の配線パターン１１２および多数の電極パッド１１３を含む。
【００３２】
前記絶縁層１１１はフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドおよびその等価物の中から選択されるいずれか一つからなることができるが、この一実施例では、その材質を限定しない。
【００３３】
前記配線パターン１１２は前記絶縁基板１１０の表面に形成され、これは主に銅およびその等価物の中から選択されるいずれか一つからなることができるが、このような材質に配線パターン１１２の材質を限定するのではない。このような配線パターン１１２は主に大電流が流れる充放電経路に利用されたり、または、電子デバイス１２０の各端子を電気的に連結することに利用される。
【００３４】
前記電極パッド１１３は前記絶縁層１１１の一面に形成されるバッテリー正極パッド１１３ａおよびバッテリー陰極パッド１１３ｂと、絶縁基板１１０の他面に形成されるパック正極パッド１１３ｃおよびパック陰極パッド１１３ｄを含む。もちろん、このようなパッド１１３は前記配線パターン１１２に電気的に連結される。なお、前記バッテリー正極パッド１１３ａには２次電池の正極端子Ｂ＋が電気的に連結され、前記バッテリー陰極パッド１１３ｂには２次電池の陰極端子Ｂ−が電気的に連結される。また、前記パック正極パッド１１３ｃおよびパック陰極パッド１１３ｄは前記絶縁層１１１を貫通する導電性ビア１１４ａ、１１４ｂを通じて、前記配線パターン１１２に電気的に連結される。
【００３５】
前記電子デバイス１２０は前記配線パターン１１２に電気的に接続される。このような電子デバイス１２０は前述のように、集積回路チップ、放電制御スイッチ、充電制御スイッチおよび多数の受動素子を含む。もちろん、前記受動素子のような電子部品は第１抵抗１２３、キャパシター１２４および第２抵抗１２５を意味する。
【００３６】
図３ａおよび図３ｂは、本発明の一実施例による保護回路モジュール１００中の電子デバイス１２０を示す平面図および底面図である。
【００３７】
図３ａおよび図３ｂに示されているように、電子デバイス１２０は主に封止部１２８で取り囲まれている。このような封止部１２８はエポキシモールディングコンパウンドおよびその等価物の中から選択されるいずれか一つからなることができ、この一実施例では、その材質を限定しない。
【００３８】
前記封止部１２８を通じて受動素子つまり、第１抵抗１２３、キャパシター１２４および第２抵抗１２５が部分的に露出または突出しており、また、多数のリード端子１２６が露出または突出している。
【００３９】
ここで、前記受動素子は全て第１端子１２３ａ、１２４ａ、１２５ａ、素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂおよび第２端子１２３ｃ、１２４ｃ、１２５ｃを含み、前記第１端子１２３ａ、１２４ａ、１２５ａおよび素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂの一部領域が前記封止部１２８の内側に位置し、前記第２端子１２３ｃ、１２４ｃ、１２５ｃおよび素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂの他の一部領域は前記封止部１２８の外側に突出および延長される。また、前記第１端子１２３ａ、１２４ａ、１２５ａおよび素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなすため、前記第１端子１２３ａ、１２４ａ、１２５ａおよび素子部１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂａの底面は外部に露出する。さらに、前記封止部１２８を通じて集積回路チップ１２１が搭載されたチップ搭載板１２１ａの底面が封止部１２８の底面と同一面をなすことによって、前記チップ搭載板１２１ａの底面また外部に露出する。
【００４０】
図４ａおよび図４ｂは、図３ａの４ａ−４ａ線および４ｂ−４ｂ線に沿った断面図である。図４ａおよび図４ｂに示されているように、電子デバイス１２０は集積回路チップ１２１、前記集積回路チップ１２１が搭載されるチップ搭載板１２１ａ、放電制御スイッチ１２２ａ、充電制御スイッチ１２２ｂ、前記放電および充電制御スイッチ１２２ａ、１２２ｂが搭載されるスイッチ搭載板１２２ｃ、前記集積回路チップ１２１の一側に位置する第１抵抗１２３およびキャパシター１２４、前記充電制御スイッチ１２２ｂの一側に位置する第２抵抗１２５、前記放電制御スイッチ１２２ａの一側に位置するリード端子１２６、多数の導電性ワイヤー１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄ、１２７ｅ、１２７ｆ、および前記構成要素を密封する封止部１２８を含む。
【００４１】
ここで、前記導電性ワイヤー１２７ａは前記集積回路チップ１２１と前記第１抵抗１２３とを、導電性ワイヤー１２７ｂは前記集積回路チップ１２１と前記キャパシター１２４とを、導電性ワイヤー１２７ｃは前記集積回路チップ１２１と前記放電制御スイッチ１２２ａとを、導電性ワイヤー１２７ｄは前記集積回路チップ１２１と前記充電制御スイッチ１２２ｂとを、導電性ワイヤー１２７ｅは前記放電制御スイッチ１２２ａとリード端子１２６とを、導電性ワイヤー１２７ｆは前記集積回路チップ１２１と第２抵抗１２５とを電気的に連結する。
【００４２】
また、電子部品つまり、受動素子である第１抵抗１２３、キャパシター１２４および第２抵抗１２５について、さらに具体的に説明する。
【００４３】
前記第１抵抗１２３は第１端子１２３ａ、素子部１２３ｂおよび第２端子１２３ｃを含む。前記第１端子１２３ａおよび前記素子部１２３ｂの一部領域は前記封止部１２８の内側に位置するが、前記素子部１２３ｂの他の一部領域および第２端子１２３ｃは前記封止部１２８の外側に露出および突出する。ここで、前記第１端子１２３ａ、素子部１２３ｂおよび第２端子１２３ｃの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなす。したがって、前記第１端子１２３ａおよび素子部１２３ｂの底面は、前記封止部１２８の底面を通して外部に露出する。さらに、前記第１抵抗１２３中の第１端子１２３ｂは導電性ワイヤー１２７ａを通じて、前記集積回路チップ１２１に電気的に接続される。
【００４４】
また、前記キャパシター１２４は第１端子１２４ａ、素子部１２４ｂおよび第２端子１２４ｃを含む。前記第１端子１２４ａおよび前記素子部１２４ｂの一部領域は前記封止部１２８の内側に位置するが、前記素子部１２４ｂの他の一部領域および第２端子１２４ｃは前記封止部１２８の外側に露出および突出する。ここで、前記第１端子１２４ａ、素子部１２４ｂおよび第２端子１２４ｃの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなす。したがって、前記第１端子１２４ａおよび素子部１２４ｂの底面は前記封止部１２８の底面を通して外部に露出する。さらに、前記キャパシター１２４中の第１端子１２４ａは導電性ワイヤー１２７ｂを通じて、前記集積回路チップ１２１に電気的に接続される。
【００４５】
前記第２抵抗１２５は第１端子１２５ａ、素子部１２５ｂおよび第２端子１２５ｃを含む。前記第１端子１２５ａおよび前記素子部１２５ｂの一部領域は前記封止部１２８の内側に位置するが、前記素子部１２５ｂの他の一部領域および第２端子１２５ｃは前記封止部１２８の外側に延長および突出する。ここで、前記第１端子１２５ａ、素子部１２５ｂおよび第２端子１２５ｃの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなす。したがって、前記第１端子１２５ａおよび素子部１２５ｂの底面は前記封止部１２８の底面を通して外部に露出する。さらに、前記第２抵抗１２５中の第１端子１２５ａは導電性ワイヤー１２７ｆを通じて、前記集積回路チップ１２１に電気的に接続される。
【００４６】
一方、前記集積回路チップ１２１を搭載しているチップ搭載板１２１ａの底面は前記封止部１２８の底面と同一面をなす。したがって、チップ搭載板１２１ａの底面は前記封止部１２８の底面を通して外部に露出する。ここで、前記チップ搭載板１２１ａが印刷回路基板１１０に設けられた配線パターン１１２に実装されるとしても、前記集積回路チップ１２１は絶縁接着剤１２１ｂで前記チップ搭載板１２１ａに搭載されているため、前記集積回路チップ１２１と配線パターン１１２との間の望まない電気的短絡は発生しない。
【００４７】
しかし、前記スイッチを搭載するスイッチ搭載板１２２ｃは前記封止部１２８の内側に位置することによって、外側に露出しない。つまり、前記スイッチ１２２ａ、１２２ｂは導電性接着剤１２２ｄで前記スイッチ搭載板１２２ｃに搭載されているため、スイッチ搭載板１２２ｃが封止部１２８の外側に露出すれば、望まない電気的短絡が発生できる。
【００４８】
図５ａ、図５ｂおよび図５ｃは、図２ａの５ａ−５ａ線、５ｂ−５ｂ線、および５ｃ−５ｃ線に沿った断面図である。
【００４９】
まず、図５ａに示されているように、封止部１２８の内側に位置する第１抵抗１２３の第１端子１２３ａは封止部１２８の下部に設けられた印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ａにソルダ１２９ａを通じて実装される。また、封止部１２８の外側に突出した第１抵抗１２３の第２端子１２３ｃは印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ｂにソルダ１２９ｂを通じて実装される。さらに、封止部１２８の下部に設けられたチップ搭載板１２１ａは印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ｃにソルダ１２９ｃを通じて実装される。さらに、前記封止部１２８の外側に突出した第２抵抗１２５の第２端子１２５ｃは印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ｄにソルダ１２９ｄを通じて実装される。ここで、前記第２抵抗１２５の第１端子１２５ａは集積回路チップ１２１に導電性ワイヤー１２７ｆを通じて連結され、印刷回路基板１１０の配線パターンに実装される必要はない。
【００５０】
図５ｂに示されているように、封止部１２８の内側に位置するキャパシター１２４の第１端子１２４ａは封止部１２８の下部に設けられた印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ａにソルダ１２９ｅを通じて実装される。ここで、前記キャパシター１２４の第１端子１２４ａと前記第１抵抗１２３の第１端子１２３ａは前記配線パターン１１２ａを通じて相互間電気的に連結される。さらに、封止部１２８の外側に突出した第２抵抗１２５の第２端子１２５ｃは印刷回路基板１１０の配線パターン１１２ｅにソルダ１２９ｆを通じて実装される。また、封止部１２８の外側に露出および突出したリード端子１２６は印刷回路基板１１０に設けられた配線パターン１１２ｆにソルダ１２９ｇを通じて実装される。
【００５１】
図５ｃに示されているように、封止部１２８の内側に位置する第１抵抗１２３の第１端子１２３ａおよびキャパシター１２４の第１端子１２４ａは印刷回路基板１１０に設けられた配線パターン１１２ａにそれぞれソルダ１２９ａ、１２９ｅを通じて実装される。したがって、前記第１抵抗１２３と前記キャパシター１２４は回路図（図１参照）でのように、相互間が電気的に連結される。
【００５２】
図６は、本発明による保護回路モジュール１００を有するバッテリーパック２００の一例を示す分解図である。
【００５３】
図６に示されているように、本発明による保護回路モジュール１００は角型バッテリーセル２１０に電気的に結合することによって、角型バッテリーパック２００を実現することができる。ここで、前記保護回路モジュール１００は一つの電子デバイス１２０に集積回路チップ、放電制御スイッチ、充電制御スイッチ、および第１抵抗、第２抵抗およびキャパシターのような受動素子を備えることによって、従来に比べて非常に小さいサイズで実現することができる。例えば、保護回路モジュール１００は角型バッテリーセル２１０が有する幅の１／２ないし２／３の幅で製造できる。
【００５４】
さらに、角型バッテリーセル２１０はケース２１１自体が、例えば正極の極性を有するので、ケース２１１と保護回路モジュール１００のバッテリー正極パッド１１３ａの間に導電性コネクタ２１３が介在して相互間連結される。これとともに、角型バッテリーセル２１０の陰極端子２１２と前記保護回路モジュール１００のバッテリー陰極パッド１１３ｂとの間には熱補償デバイス（例えば、ＰＴＣ組立体）２１４が介在して相互間連結される。ここで、前記熱補償デバイス（例えば、ＰＴＣ組立体）２１４は前記陰極端子２１２に連結される第１リードプレート２１４ａ、前記第１リードプレート２１４ａに連結される熱補償部品（例えば、ＰＴＣ素子）２１４ｂ、前記熱補償部品（例えば、ＰＴＣ素子）２１４ｂに連結され、前記バッテリー陰極パッド１１３ｂに連結される第２リードプレート２１４ｃを含む。
【００５５】
もちろん、前記保護回路モジュール１００と前記角型バッテリーセル２１０との間には樹脂（図示せず）が介在することができ、このような樹脂は保護回路モジュール１００のパック正極パッド１１３ｃおよびパック陰極パッド１１３ｄを除いた領域も全て取り囲むことができる。
【００５６】
図７は、本発明による保護回路モジュール１００を有するバッテリーパック３００の他の例を示す分解図である。
【００５７】
図７に示されているように、本発明による保護回路モジュール１００はパウチ型バッテリーセル３１０に電気的に結合することによって、パウチ型バッテリーパック３００を実現することができる。前述の同様に、前記保護回路モジュール１００はパウチ型バッテリーセル３１０が有する幅の１／２ないし２／３の幅で製造できる。
【００５８】
さらに、パウチ型バッテリーセル３１０の正極セルタップ３１１と保護回路モジュール１００のバッテリー正極パッド１１３ａは相互間直接電気的に連結される。また、パウチ型バッテリーセル３１０の陰極セルタップ３１２と保護回路モジュール１００のバッテリー陰極パッド１１３ｂとの間には熱補償デバイス（例えば、ＰＴＣ組立体）２１４が介在して相互間連結される。ここで、前記熱補償デバイス（例えば、ＰＴＣ組立体）２１４は前記陰極セルタップ３１２に連結される第１リードプレート２１４ａ、前記第１リードプレート２１４ａに連結される熱補償部品（例えば、ＰＴＣ素子）２１４ｂ、前記熱補償部品（例えば、ＰＴＣ素子）２１４ｂに連結され、前記バッテリー陰極パッド１１３ｂに連結される第２リードプレート２１４ｃを含む。
【００５９】
もちろん、前記正極セルタップ３１１および陰極セルタップ３１２が折り曲げられることによって、前記保護回路モジュール１００は前記パウチ型バッテリーセル３１０に設けられたテラス部３１５に装着される形態であることもできる。
【００６０】
ここで、前記バッテリーセル２１０、３１０は、第１方向に第１距離ほど離隔されている正極電極端子（または正極セルタップ）および陰極電極端子（または陰極セルタップ）を含み、前記保護回路モジュール１００の長さは前記第１方向に前記第１距離より小さいことができる。
【００６１】
以上、本発明が詳細に説明されたが、本発明は上記実施例に限定されず本発明の技術的要旨から逸脱しない範囲内で様々に修正、変形されて実施され得ることは本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとっては自明である。
【符号の説明】
【００６２】
１００ 本発明による保護回路モジュール
１１０ 印刷回路基板
１１１ 絶縁層
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ 配線パターン
１１３ａ バッテリー正極パッド
１１３ｂ バッテリー陰極パッド
１１３ｃ パック正極パッド
１１３ｄ パック陰極パッド
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ 導電性ビア
１２０ 電子デバイス
１２１ 集積回路チップ
１２１ａ チップ搭載板
１２２ａ 放電制御スイッチ
１２２ｂ 充電制御スイッチ
１２２ｃ スイッチ搭載板
１２３ 第１抵抗
１２４ キャパシター
１２５ 第２抵抗
１２６ リード端子、
１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄ、１２７ｅ、１２７ｆ 導電性ワイヤー
１２８ 封止部
１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ、１２９ｄ、１２９ｅ、１２９ｆ、１２９ｇ ソルダ
２００、３００ 本発明によるバッテリーパック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷回路基板と、
前記印刷回路基板に実装された電子デバイスを含み、
前記電子デバイスは、
集積回路チップと、
前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、
封止部を含み、
前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にあることを特徴とする保護回路モジュール。
【請求項２】
前記少なくとも一つの電子部品は、
前記封止部の内側に位置する第１端子と、 前記第１端子に電気的に連結される素子部と、
前記封止部の外側に位置し、前記素子部に連結される第２端子を含むことを特徴とする請求項１に記載の保護回路モジュール。
【請求項３】
前記素子部の一部分は前記封止部の内側に位置し、前記素子部の他の部分は前記封止部の外側に位置することを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項４】
前記第１、２端子は前記印刷回路基板上に実装されることを特徴とする請求項２に保護回路モジュール。
【請求項５】
前記第１端子は導電性パターンを通して前記集積回路チップに連結されることを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項６】
前記少なくとも一つの電子部品は抵抗を含むことを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項７】
前記少なくとも一つの電子部品はキャパシターを含むことを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項８】
前記集積回路チップはチップ搭載板に位置することを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項９】
前記電子デバイスはスイッチ搭載板に位置する放電制御スイッチおよび充電制御スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の保護回路モジュール。
【請求項１０】
前記第１端子および前記チップ搭載板の底面は前記封止部の外側に露出し、
前記スイッチ搭載板の底面は前記封止部の内側で全体的に封止されることを特徴とする請求項９に記載の保護回路モジュール。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの電子部品の第１端子、前記封止部、および前記チップ搭載板の底面は相互間にて同一面をなすことを特徴とする請求項８に記載の保護回路モジュール。
【請求項１２】
前記印刷回路基板に形成される多数の配線パターンをさらに含み、
前記第１端子、前記第２端子または前記チップ搭載板の少なくとも一つは前記多数の配線パターンのうちのいずれか一つと対応して位置することを特徴とする請求項８に記載の保護回路モジュール。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの配線パターンは前記封止部および前記印刷回路基板の間に位置し、
前記配線パターンの少なくとも他の一つは前記封止部および前記印刷回路基板の間に位置しないことを特徴とする請求項１２に記載の保護回路モジュール。
【請求項１４】
少なくとも一つの電極端子を含むバッテリーセルと、 前記バッテリーセルの少なくとも一つの電極端子に電気的に連結される保護回路モジュールを含み、
前記保護回路モジュールは印刷回路基板および前記印刷回路基板上の電子デバイスを含み、
前記電子デバイスは集積回路チップと、前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、封止部を含み、前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にあり、
前記保護回路モジュール上の少なくとも一つの電極パッドを含むことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項１５】
前記電子デバイスは放電制御スイッチおよび充電制御スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
前記保護回路モジュールは前記少なくとも一つの電極端子に熱補償デバイスを通して連結されることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの電極パッドは陽極または陰極電極パッドを含み、
前記少なくとも一つの電極端子は正極または陰極電極端子を含むことを特徴とする請求項１６に記載のバッテリーパック。
【請求項１８】
前記熱補償デバイスは、
前記正極または陰極電極端子に連結される第１リードプレートと、
前記第１リードプレートに連結される熱補償部品と、
前記熱補償部品と前記陽極または陰極電極パッドとの間に連結される第２リードプレートを含むことを特徴とする請求項１７に記載のバッテリーパック。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの電極パッドは陽極または陰極電極パッドを含み、前記保護回路モジュールは前記バッテリーセルに前記電極パッドおよび導電性コネクタを通して連結されることを特徴とする請求項１６に記載のバッテリーパック。
【請求項２０】
前記バッテリーセルの前記少なくとも一つの電極端子は第１方向に第１距離ほど離隔されている正極および陰極電極端子を含み、前記保護回路モジュールの長さは前記第１方向に前記第１距離より小さいことを特徴とする請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１】
印刷回路基板と、
前記印刷回路基板に実装された電子デバイスを含み、
前記電子デバイスは、
集積回路チップと、
前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、
封止部を含み、
前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にあることを特徴とする保護回路モジュール。
【請求項２】
前記少なくとも一つの電子部品は、
前記封止部の内側に位置する第１端子と、 前記第１端子に電気的に連結される素子部と、
前記封止部の外側に位置し、前記素子部に連結される第２端子を含むことを特徴とする請求項１に記載の保護回路モジュール。
【請求項３】
前記素子部の一部分は前記封止部の内側に位置し、前記素子部の他の部分は前記封止部の外側に位置することを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項４】
前記第１、２端子は前記印刷回路基板上に実装されることを特徴とする請求項２に保護回路モジュール。
【請求項５】
前記第１端子は導電性パターンを通して前記集積回路チップに連結されることを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項６】
前記少なくとも一つの電子部品は抵抗を含むことを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項７】
前記少なくとも一つの電子部品はキャパシターを含むことを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項８】
前記集積回路チップはチップ搭載板に位置することを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項９】
前記電子デバイスはスイッチ搭載板に位置する放電制御スイッチおよび充電制御スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の保護回路モジュール。
【請求項１０】
前記第１端子および前記チップ搭載板の底面は前記封止部の外側に露出し、
前記スイッチ搭載板の底面は前記封止部の内側で全体的に封止されることを特徴とする請求項９に記載の保護回路モジュール。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの電子部品の第１端子、前記封止部、および前記チップ搭載板の底面は相互間にて同一面をなすことを特徴とする請求項８に記載の保護回路モジュール。
【請求項１２】
前記印刷回路基板に形成される多数の配線パターンをさらに含み、
前記第１端子、前記第２端子または前記チップ搭載板の少なくとも一つは前記多数の配線パターンのうちのいずれか一つと対応して位置することを特徴とする請求項８に記載の保護回路モジュール。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの配線パターンは前記封止部および前記印刷回路基板の間に位置し、
前記配線パターンの少なくとも他の一つは前記封止部および前記印刷回路基板の間に位置しないことを特徴とする請求項１２に記載の保護回路モジュール。
【請求項１４】
少なくとも一つの電極端子を含むバッテリーセルと、 前記バッテリーセルの少なくとも一つの電極端子に電気的に連結される保護回路モジュールを含み、
前記保護回路モジュールは印刷回路基板および前記印刷回路基板上の電子デバイスを含み、
前記電子デバイスは集積回路チップと、前記集積回路チップに電気的に連結される少なくとも一つの電子部品と、封止部を含み、前記封止部は前記集積回路チップおよび前記少なくとも一つの電子部品の一領域を封止し、前記少なくとも一つの電子部品の他の領域は前記封止部の外側にあり、
前記保護回路モジュール上の少なくとも一つの電極パッドを含むことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項１５】
前記電子デバイスは放電制御スイッチおよび充電制御スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
前記保護回路モジュールは前記少なくとも一つの電極端子に熱補償デバイスを通して連結されることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１７】
前記少なくとも一つの電極パッドは陽極または陰極電極パッドを含み、
前記少なくとも一つの電極端子は正極または陰極電極端子を含むことを特徴とする請求項１６に記載のバッテリーパック。
【請求項１８】
前記熱補償デバイスは、
前記正極または陰極電極端子に連結される第１リードプレートと、
前記第１リードプレートに連結される熱補償部品と、
前記熱補償部品と前記陽極または陰極電極パッドとの間に連結される第２リードプレートを含むことを特徴とする請求項１７に記載のバッテリーパック。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの電極パッドは陽極または陰極電極パッドを含み、前記保護回路モジュールは前記バッテリーセルに前記電極パッドおよび導電性コネクタを通して連結されることを特徴とする請求項１６に記載のバッテリーパック。
【請求項２０】
前記バッテリーセルの前記少なくとも一つの電極端子は第１方向に第１距離ほど離隔されている正極および陰極電極端子を含み、前記保護回路モジュールの長さは前記第１方向に前記第１距離より小さいことを特徴とする請求項１４に記載のバッテリーパック。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６】
【図７】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９０５６２（Ｐ２０１３−９０５６２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２０３８４（Ｐ２０１２−２２０３８４）
【出願日】平成２４年１０月２日（２０１２．１０．２）
【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２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２日（２０１２．１０．２）
【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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