CN105336713A - 电池管理集成电路的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种电池管理集成电路的封装结构，包含：一导线架形成于一支撑上；该导线架设有第一接触垫、第二接触垫，电池管理芯片的引脚、及连接导线。一电池管理芯片连接于所述的第一接触垫上，充电及放电控制的金属氧化物半导体晶体管连接于所述的第二接触垫；电阻、电容连接于所述电池管理芯片的引脚与电池管理集成电路引脚之间。电池管理集成电路的封装结构的导线架是在一平面上。本发明能够显著缩小电池管理集成电路的封装结构。
Description
技术领域
本发明关于一种电池管理集成电路(IC)的封装结构，特别是指一种可显著缩小电池管理集成电路的封装结构。
背景技术
一般，包含手机、平板计算机及笔记本电脑等在内的便携计算机的主要电能动力来源是一可重复充放电的锂电池。使用者或有可能于笔记本电脑使用中，连接一交流转直流的充电器(adaptor)。在移除外部电源后，手机、平板计算机主要电能动力源就只会是可重复充放电的锂电池了。
上述的锂电池通常搭配一电池管理芯片，电池管理IC包含电池电性与非电性量测电路，以管理锂电池的充放电，用以避免过充或过放，以保护锂电池。现有技术中，电池管理集成电路包括电池管理芯片、两个金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)、被动组件(电阻R1、R2、R3、电容C1、C2)，图1示现有的电池管理芯片与MOS晶体管、被动组件形成于一电路板的示意图。电池管理芯片的引脚包含了引脚VDD、VSS、CS(电流检测信号)、DOUT、COUT、V-。其中，DOUT(放电控制信号)及COUT(充电控制信号)各控制一MOS晶体管。
上述的MOS晶体管本身的尺寸就很大，因此，它和电池管理芯片是分离的。此外，VDD连接至电池正端有一外接电阻R1，V-端也外接一电阻R2。这两个电阻R1及R2，除了作为电性量测以外，另一用途是作为防静电的第一堵墙。另外，还有电容C1、C2，上述架构以电路板组装后典型尺寸为21.9mm×3.55mm。
为有效缩小尺寸，一已知的封装结构是由Pavier等人于美国专利公开号2004/0256738号所提出。Pavier等人试图将图2A所示的电池管理芯片12、被动组件(R1、R2、RS、C1～C5)、MOS晶体管10、11封装于一个IC内以有效缩小尺寸。图2B示对应封装结构的横截面示意图，图2B将现有的电池管理芯片与MOS晶体管、被动组件封装为一IC。
Pavier等人将两个MOS晶体管10、11与一电池管理芯片12封装于多层印刷电路板的上表面，而电阻42及电容等被动组件则埋在多层印刷电路板内。最后，再封装为一个IC。
Pavier等人所揭露的封装结构概述如下，如图2B所示，多层印刷电路板35的上表面的铜箔刻蚀成接触垫38及导线迹以连接MOS晶体管10、11及电池管理芯片12。MOS晶体管10、11其下表面的导电球52连接于接触垫38。此外，电池管理芯片12下表面的导电球52也是连接于接触垫38。
多层印刷电路板35内部的第二层电路板的上表面的铜箔刻蚀成连接线44，以连接电阻42，下表面的导线迹则刻蚀成电容的上层板40B，两者通过垂直于第二层电路板的贯穿孔46及填充的导电物质填充以形成垂直连接线。第三层电路板第一面将铜箔刻蚀为电容的下导电层40A。第二面的铜箔被刻蚀为接触垫38。上述的第二层电路板和第三层电路板之间再填充以高介电系数K的介电材料40C，如钽化钡。上述的多层印刷电路板经过对位后再用高分子封装在一起。
上述的封装工艺，不是半导体工艺，而是多层的电路板对位迭接起来，电容的下导电层40A还由另一电容导电板的外延伸40D延伸出来。最后，再将整体封装为一个IC。
因此，由上述的说明，可以发现Pavier等人所揭露的封装结构其实是非常复杂的，若以半导体工艺完成，或可降低其复杂度。但它选择的是以印刷电路板来实现，层层迭迭的电路板，需要刻蚀、对位，钻孔，电阻连接，使得它的整个工艺显得非常复杂。如此，很明显的，封装结构所占的平面面积是缩小了，但，整体工艺复杂，提高了成本。此外，可以想见整个IC的散热效果必然很差。
有鉴于此，本发明的一目的便是提供一技术以克服上述的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电池管理集成电路的封装结构,可显著缩小电池管理集成电路的封装结构。
本发明的技术解决方案是：
提供一种电池管理集成电路的封装结构，所述封装结构包含：
一支撑；
一导线架形成于该支撑上，该导线架设有第一接触垫、第二接触垫，集成管理芯片的引脚、及连接导线；
一电池管理芯片连接于所述的第一接触垫；
充电及放电控制的金属氧化物半导体晶体管连接于所述的第二接触垫；
电阻、电容以所述连接导线连接于电池管理IC引脚与电池管理芯片的引脚之间；及
一封装树脂封装所述的导线架、电池管理芯片、充电及放电控制的金属氧化物半导体晶体管、电阻、电容。
本发明公开一种电池管理集成电路的封装结构，包含：一导线架形成于一支撑上；该导线架设有第一接触垫、第二接触垫，集成管理芯片的引脚、及连接导线。一电池管理芯片连接于所述的第一接触垫上，充电及放电控制的金属氧化物半导体晶体管连接于所述的第二接触垫；电阻、电容连接于所述电池管理芯片的引脚与电池管理IC引脚之间。电池管理集成电路的封装结构的导线架是在一平面上。
本发明的特点和优点是：
封装结构中，实体被动组件直接选择所要规格的电阻R1、R2、电容C1。整个电路板中的电池管理IC100已包含了电池管理芯片12、两个MOS晶体管10、11及被动组件中的电阻R1、R2、电容C1。电池管理IC100的外部组件只剩下电阻R3及电容C3，因此，电路板的面积可以显著的缩小。缩小后的尺寸为12.3mm×3.55mm。这面积足足比现有技术缩了43％。
本发明的工艺简单，特别是相对于Pavier等人所揭露的技术。成本可以降低很多，虽被动组件没有埋在电路板内部而占用平面面积，仍然可节省了43％平面面积，且，因没有埋在内部，简单易行，不需要特殊的对位。
以铜质导线架连接，导线厚度够，故阻值降低，电流流通后所产生热量可大大减小。
总之，本发明提供的电池管理集成电路的封装结构,可显著缩小电池管理IC的封装结构。
附图说明
以下附图仅旨在对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围，其中：
图1示现有的电池管理芯片与MOS晶体管、被动组件形成于一电路板的示意图。
图2A示另一现有的电池管理芯片与MOS晶体管、被动组件形成于一电路板的示意图。
图2B示对应封装结构的横截面示意图。
图3示依据本发明的一实施例将图1所示电池管理芯片与两个MOS晶体管、被动组件封装成一电池管理IC100，外部的被动组件减少了的电路示意图。
图4示依据本发明的电池管理IC100内部示意图，所述IC是图3的一部分，包含电池管理芯片与两个MOS晶体管、被动组件两个电阻、一个电容，上述元件固接于一导线架前，用以再封装成一IC的导线架。
附图标号说明：
10、11：MOS晶体管35：多层印刷电路板
24PTC(正温度系数组件)38：接触垫
42：电阻40B：电容的上层板
44：连接线40A：电容的下导电层
40C：介电材料100：电池管理IC
40D：电容导电板的外延伸12：电池管理芯片
70：支撑PIN1～PIN6：电池管理IC引脚
52：导电球R1、R2、R3、RS：电阻
C1～C5：电容65：铜凸块
EB+、EB-：电池包的端电压Vbatt：电池的端电压
CS、DOUT、COUT、VDD、VSS、V-：电池管理芯片的引脚
具体实施方式
综上所述，现有技术中，电池管理芯片和MOS晶体管分开再加上外接电阻、电容将使整个封装体平面面积可观：21.9mm×3.55mm。而现有封装成一个集成电路的结构有工艺复杂、高成本的问题，也使得其封装变得不太可行。另外，电阻是包在内部。散热也成为问题。本发明因此提出一技术以克服上述的问题。详细说明如下：
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图3示依据本发明的一实施例将图1所示电池管理芯片与两个MOS晶体管、被动组件封装成一IC100，外部的被动组件减少了的电路示意图。图3所示为电池管理IC100再外接电池、与ID识别用被动组件电阻R3及电容C3的电路。请同时参考图4的电池管理IC100内部示意图。电池管理IC100包含电池管理芯片12、两个MOS晶体管10及11、电阻R1及R2、电容C1。本发明的电池管理芯片12的原有接脚为CS、VCC、GND、DOUT、COUT、V-等。如图4所示，电池管理IC100包含了电池管理IC引脚PIN1～PIN6。在此PIN1及PIN3分别为MOS晶体管10及MOS晶体管11的外引脚，保留用以选择性连接电容C2。PIN4是电池管理芯片12的V-引脚连接电阻R2后电池管理IC100的引脚，PIN5是电池管理芯片12的VCC引脚连接电阻R1后的电池管理IC100的引脚。在此，VCC引脚的另一端连接电容C1的第一电极。PIN6是电池管理芯片12的GND引脚连接电容C1的第二电极，再接至电池管理IC100外的引脚。PIN2是电池管理IC100引脚连接于电池管理芯片12的CS引脚(电流感测引脚)。
请注意上述组件的连接导线是一导线架75。两个MOS晶体管10、11是利用其下表面的铜凸块65和导线架75上默认接触垫38位置上的焊锡进行回焊。
如图4所示为电池管理IC100的内部示意图。如图4包含一导线架75形成于一支撑70上。图4的电池管理IC100内部示意图将电池管理芯片12、电阻R1及R2、电容C1、两个MOS晶体管10及11固接于一导线架75上(以虚线表示)。上述的组件将被封装成一个电池管理IC100(封装树脂注入前)。其中，一导线架75布局于一支撑70上。导线架保留了电池管理芯片12的各引脚连接的接触垫38、MOS晶体管连接的接触垫38、被动组件电阻R1及R2、电容C1的固接位置。上述的接触垫38上有焊锡球。电池管理芯片12的引脚DOUT、COUT与分别与MOS晶体管10、11连接。上述的连接导线、接触垫及电池管理IC引脚都是在一平面上，回焊固接后，封装树脂再最后注入以形成一个电池管理IC100。
本发明具有以下的优点：
本发明的封装结构中，实体被动组件直接选择所要规格的电阻R1、R2、电容C1。整个电路板中的电池管理IC100已包含了电池管理芯片12、两个MOS晶体管10、11及被动组件中的电阻R1、R2、电容C1。电池管理IC100的外部组件只剩下电阻R3及电容C3，因此，电路板的面积可以显著的缩小。缩小后的尺寸为12.3mm×3.55mm。这面积足足比现有技术缩了43％。
本发明的工艺简单，特别是相对于Pavier等人所揭露的技术。成本可以降低很多，虽被动组件没有埋在电路板内部而占用平面面积，仍然可节省了43％平面面积，且，因没有埋在内部，简单易行，不需要特殊的对位。
以铜质导线架连接，导线厚度够，故阻值降低，电流流通后所产生热量可大大减小。
以上所述仅为本发明的示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种电池管理集成电路的封装结构，其特征在于，所述封装结构包含：
一支撑；
一导线架形成于该支撑上，该导线架设有第一接触垫、第二接触垫，电池管理芯片的引脚、及连接导线；
一电池管理芯片连接于所述的第一接触垫；
充电及放电控制的金属氧化物半导体晶体管连接于所述的第二接触垫；
电阻、电容以该连接导线连接于电池管理集成电路引脚与电池管理芯片的引脚之间；及
一封装树脂封装所述的导线架、电池管理芯片、充电及放电控制的金属氧化物半导体晶体管、电阻、电容。
2.如权利要求1所述的电池管理集成电路的封装结构，其特征在于，所述支撑上的导线架在同一平面上。
3.如权利要求1所述的电池管理集成电路的封装结构，其特征在于，所述电容的第一电极及第二电极是连接于电池管理芯片的接地引脚VDD及VSS引脚之间，所述电容的第二电极为该电池管理IC的一引脚。
4.如权利要求1所述的电池管理集成电路的封装结构，其特征在于，上述封装于所述的电池管理集成电路的电阻包含第一电阻及第二电阻，该第一电阻与所述电池管理芯片的一引脚VDD及所述电容的第一电极相连接，该第二电阻与所述电池管理芯片的一引脚V-连接，该第二电阻的另一引脚为该电池管理集成电路引脚。
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