CN112218444A - 电池保护电路封装件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一观点的电池保护电路封装件的制造方法，其包括：通过在印刷电路基板上安装电池保护电路元件来形成第一安装结构的步骤；将所述第一安装结构安装至具有至少一个金属片的引线框架上从而形成第二安装结构的步骤；利用模塑件密封所述电池保护电路元件的至少一部分并形成密封结构的步骤；以及在所述密封结构接合至少一个柔性印刷电路基板的步骤。

Description

电池保护电路封装件及其制造方法
技术领域
本发明涉及电池，更具体地，涉及一种电池保护电路封装件及其制造方法。
背景技术
通常，电池使用于移动电话、PDA等电子装置等。锂离子电池作为在移动终端等中使用最为广泛的电池，当过度充电、过电流时会发热，如果持续发热导致温度上升，则不仅导致性能劣化而且具有爆炸的危险。因此，为了防止这种性能劣化，在电池中使用用于阻断电池工作的电池保护电路装置的必要性逐渐增加。
因此，常规电池中安装有保护电路模块用以感知过度充电、过度放电及过电流并进行阻断，或者通过在电池外部保护电路用以感知过度充电、过度放电、发热并阻断电池工作。最近，用于确保电池组的小型化及稳定性正成为重要的技术热点。
【现有技术文献】
【专利文献】
(专利文献1)1.韩国公开专利公报10-2009-0117315号(公开日：2009年11月12日，发明名称：电池组)
发明内容
【技术问题】
最近，随着在电池保护电路中使用刚性(rigid)基板之外的柔性基板，随之产生了通过降低其电阻来提高工作速度并提高散热特性的需求。
由此，为了解决上述技术问题，本发明提供一种可实现高速工作的柔性基板结合型电池保护电路封装件及其制造方法。但是上述问题只为示例性，而非用于限定本发明的范围。
【解决手段】
根据本发明的一观点的电池保护电路封装件的制造方法，其包括：通过在印刷电路基板上安装电池保护电路元件来形成第一安装结构的步骤；将所述第一安装结构安装在具有用于接触外部的输入输出端子部和用于接触电池单元的至少一个金属片的引线框架上从而形成第二安装结构的步骤；利用模塑件密封所述第二安装结构并形成密封结构以使所述引线框架的所述输入输出端子部和所述至少一个金属片露出的同时密封所述电池保护电路元件的至少一部分的步骤；以及在所述密封结构中露出的所述输入输出端子部上接合至少一个柔性印刷电路基板的步骤。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，形成第一安装结构的步骤可包括在所述印刷电路基板上利用表面安装技术(SMT)安装所述电池保护电路元件的步骤。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，所述至少一个金属片可包括向所述引线框架的侧面突出形成的至少一个金属片。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，所述引线框架和所述至少一个金属片可形成一体。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，所述引线框架和所述至少一个金属片可为铜(Cu)或者镍(Ni)材料。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，所述输入输出端子部可包括布置于所述引线框架的两端的至少一对输入输出端子部，所述引线框架还可包括至少一个电流路径部，所述至少一个电流路径部沿着长度方向延伸以连接所述一对输入输出端子部，而且与所述印刷电路基板的输入输出焊盘接触，从而允许电流流动与通过所述印刷电路基板的电流流动保持并列。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，所述至少一个电流路径部可包括相互分离的一对电流路径部，所述至少一对输入输出端子部可包括用于与所述一对电流路径部的端部接触的两对输入输出端子部。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，形成第二安装结构的步骤可包括在所述引线框架上利用表面安装技术(SMT)安装所述第一安装结构的步骤。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，还可包括在所述密封步骤之前用环氧树脂底部填充(under fill)安装于所述印刷电路基板上的所述电池保护电路元件的至少一部分的接合部的步骤。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，所述接合步骤可包括在所述第二安装结构的所述引线框架两端接合一对柔性印刷电路基板的步骤。
根据所述电池保护电路封装件的制造方法，还可包括在所述接合步骤之后弯折所述柔性印刷电路基板的至少一部分的步骤。
根据本发明另一观点的电池保护电路封装件，其包括：引线框架，其具有用于接触外部的输入输出端子部和用于接触电池单元的至少一个金属片；印刷电路基板，其安装于所述引线框架上；电池保护电路元件，其安装于所述印刷电路基板上；模塑件，其使所述引线框架的所述输入输出端子部和所述至少一个金属片露出的同时密封所述电池保护电路元件的至少一部分；以及至少一个柔性印刷电路基板，其接合在所述引线框架的所述输入输出端子部。
根据所述电池保护电路封装件，所述输入输出端子部可包括布置于所述引线框架两端的至少一对输入输出端子部，所述引线框架还可包括至少一个电流路径部，所述至少一个电流路径部沿着长度方向延伸以连接所述一对输入输出端子部，而且与所述印刷电路基板的输入输出焊盘接触，从而允许电流流动与通过所述印刷电路基板的电流流动保持并列。
根据所述电池保护电路封装件，所述至少一个电流路径部可包括相互分开的一对电流路径部，所述至少一对输入输出端子部包括用于与所述一对电流路径部的端部接触的两对输入输出端子部。
根据所述电池保护电路封装件，所述至少一个柔性印刷电路基板可包括与布置于所述引线框架的所述至少一对输入输出端子部接合的一对柔性印刷电路基板。
根据所述电池保护电路封装件，用环氧树脂对将安装于所述印刷电路基板上的所述电池保护电路元件的至少一部分的接合部进行底部填充(under fill)之后，利用所述模塑件进行密封。
【发明效果】
根据如上所述的本发明的部分实施例，可提供一种可实现高速工作且放热特性优异的电池保护电路封装件及其制造方法。当然本发明的范围不受这些效果的限制。
附图说明
图1至图7是图示根据本发明一实施例的电池保护电路封装件及其制造方法的示意图。
图8是图示根据本发明一实施例的电池保护电路封装件的示意性剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图将对本发明的各优选实施例进行详细说明。
本发明的实施例是为了能够更加完整地向本技术领域的技术人员说明而提供的，以下实施例能够变形为各种不同的形态，本发明的范围不受限于以下实施例。相反这些实施例使本公开更加充分完整，而且是为了更加完整地向本技术领域的技术人员传递本发明的技术思想而提供的。另外，为了便于说明并使说明内容更加清楚，附图中各层的厚度或者尺寸可被夸大。
在通篇说明书中，如膜、区域或者基板的一个组成要素被描述为“连接在”，“层叠在”或者“耦合在”另一组成要素“上”时，可解释为所述一个组成要素直接“连接在”、“层叠在”或者“耦合在”另一组成要素“上”，或者它们之间还可夹有其他组成要素。相反，一个组成要素被描述为“直接位于”，“直接连接在”或者“直接耦合在”另一组成要素上时，可解释为它们之间没有其他组成要素。相同的附图标记指相同的组成要素。如本说明书中所使用，术语“和/或”包括对应列举的项目中的任意一个和一个以上的所有组合。
本说明书中，第一、第二等术语用于说明各种部件、配件、区域、层等和/或部分组合，但是显而易见所述术语不是用于限定这些部件、配件、区域，层及/或部分组合。所述术语仅用于将一个部件、配件、区域、层等和/或部分与另一区域、层等和/或部分区分。因此，以下所述的第一部件、配件、区域、层或者部分在不超出本发明的技术思想的范围内也可以指第二部件、配件、区域、层或者部分。
此外，如附图中所图示，相对位置术语如“上的”或者“上方的”及“下的”或者“下面的”用于说明某一组成要素与另一组成要素之间的关系。相对位置术语可理解为在附图中描述的方向的基础上还意图包括元件的其他方向。例如，附图中如果一元件发生翻转(turned over)，则被描述为位于其他要素的上面的要素将具有所述其他要素的下面的方向。因此，例如术语“上的”基于附图的特定方向可包括“下的”和“上的”方向。如果元件朝向其他方向(相对其他方向旋转90度)，则本说明书中所使用的相对位置的说明将以上述内容进行解释。
本说明书中使用的术语是为了说明特定的实施例而使用的，而非用于限定本发明。如本说明书中使用的那样，单数形态在前后文中如果不是用于明确地定义另外一种情况，则可包括复数形态。而且，本说明书中所使用的“包括(comprise)”和/或“包括的(comprising)”特指提及的现象、数字、步骤、动作、部件、要素和/或其组合的存在，而非排斥一个以上其他现象、数字、步骤、动作、部件、要素和/或其组合的存在或者附加。
以下，参照本发明优选实施例的示意性附图，对本发明的实施例进行说明。附图中，例如，基于制造技术及/或加工误差(tolerance)，可以预测到图示的形状可能会发生变形。因此，本发明思想的实施例不能被理解为具有用于限定本发明中图示区域的特定形状，而应该包括例如制造导致的形状的变形。
图1至图7是图示根据本发明一实施例的电池保护电路封装件及其制造方法的示意图。
参照图1，可通过在印刷电路基板102上安装电池保护电路元件104形成第一安装结构110。
例如，印刷电路基板102(printed circuit board，PCB)可包括在核心结构上以刚性(rigid)基板结构形成电路图案的结构。进一步地，印刷电路基板102可包括通孔电极,该通孔电极用于贯通内部，从而使安装于上部的电池保护电路元件104与下部电连接。进一步地，印刷电路基板102还可包括用于重新布线通孔电极的布线图案或者焊盘图案。
电池保护电路元件104可包括当电池的工作例如充电和放电工作时用于保护电池的元件。例如，电池保护电路元件104可包括至少一个晶体管例如场效晶体管(fieldeffect transistor，FET)、保护集成电路(protection IC)及无源元件。
保护集成电路可控制场效晶体管的开/关动作，从而通过监视电压来控制充电或者放电工作。例如，如果保护集成电路在电池放电时感知过电流或者过度放电状态，或者在电池充电时感知过电流或者过度充电状态，则可关闭场效晶体管。无源元件可包括至少一个电阻和至少一个电容器。
例如，形成第一安装结构110的步骤可包括在印刷电路基板102上利用表面安装技术(surface mounting technology，SMT)安装电池保护电路元件104的步骤。表面安装技术(SMT)可指在印刷电路基板102的表面上附接部件的技术。因此，利用表面安装技术(SMT)可将电池保护电路元件104附接于印刷电路基板102表面的电路图案上。例如，利用焊接技术可将电池保护电路元件104附接于印刷电路基板102表面的电路图案上。
参照图2和图3，可通过将第一安装结构110安装在引线框架112上形成第二安装结构120。
如图2所示，在将第一安装结构110布置于具有金属片114的引线框架112之后，如图3所示利用表面安装技术(SMT)可将第一安装结构110安装在引线框架112上。例如，可利用焊接技术将第一安装结构110附接于引线框架112的表面上。接下来，可选择性地附加进行用于去除焊剂的去焊剂(deflux)工艺。
在本实施例中，电池保护电路元件104不直接连接于引线框架112，而是安装在印刷电路基板102上后，可通过印刷电路基板102与引线框架112连接。
例如，引线框架112可包括用于接触外部的输入输出端子部116和用于接触电池单元的至少一个金属片114。进一步地，输入输出端子部116可包括布置于引线框架112两端的至少一对输入输出端子部116。
引线框架112可包括至少一个电流路径部118，所述至少一个电流路径部118沿着长度方向延伸以连接一对输入输出端子部116，而且可通过与印刷电路基板102的输入输出焊盘接触，从而允许电流流动与通过印刷电路基板102的电流流动保持并列。进一步地，一对电流路径部118相互分开地形成，而且两对输入输出端子部116可与一对电流路径部118的端部接触。
电流路径部118上接触有印刷电路基板102的输入输出焊盘，这种输入输出焊盘通过印刷电路基板102的内部布线相互接触的同时通过引线框架112的电流路径部118可并列地连接。由此，可实现电流的并列流动，从而可减小内部电阻。
例如，用于接触电池单元的金属片114可向引线框架112的侧面突出并形成。进一步地，引线框架112与金属片114可形成一体。例如，引线框架112与金属片114可由相同的金属物质例如铜(Cu)或者镍(Ni)形成。将引线框架112与外部装置接触时，可利用这种金属片114，通过焊接或者激光焊接等方法可与外部装置电接触。
图4是根据本发明的部分实施例的用于图示制造工序的第二安装结构120的局部剖面图。
参照图4，在密封第二安装结构120之前，可提供对安装在印刷电路基板102上的电池保护电路元件104的至少一部分的接合部进行底部填充(under fill)的步骤。
例如，为了覆盖用于使电池保护电路元件104与印刷电路基板102接合的焊料106，将环氧树脂108填充在电池保护电路元件104与印刷电路基板112之间，从而可进行底部填充工艺。例如，为了在电池保护电路元件104中覆盖场效晶体管(FET)和保护集成电路的焊料106，可利用环氧树脂108进行底部填充工艺。
通过这种底部填充工艺，可提高电池保护电路元件104与印刷电路基板112之间的接合可靠性，进一步地，可防止发生裂纹等缺陷。
参照图5，利用模塑件122密封电池保护电路元件104的至少一部分，从而可形成密封结构130。
例如，在使引线框架112的输入输出端子部116和金属片114露出的同时，利用模塑件密封第二安装结构120并形成密封结构，以此来密封电池保护电路元件104的至少一部分。
例如，模塑件122覆盖电池保护电路元件104的露出部分，进一步可覆盖印刷电路基板102和引线框架112的侧面。更进一步地，模塑件122可覆盖引线框架112下面的一部分。
例如，模塑件122利用传递模塑或者嵌入模塑等方法可由环氧树脂模塑料(epoxymolding compound，EMC)形成。
选择性地，可通过测试密封结构130的电气规范进行可靠性验证步骤。
参照图6至图7，接下来可进行将至少一个柔性(flexible)印刷电路基板140(FPCB)接合至密封结构130的步骤。
例如，如图6所示，可将一对柔性印刷电路基板140布置于密封结构130中被露出的输入输出端子部116上。更具体地，将柔性印刷电路基板140布置于密封结构130中从模塑件122中露出的引线框架122两端部下面的输入输出端子部116上，并且利用表面安装技术(SMT)接合到柔性印刷电路基板140的引线框架122的输入输出端子部116上，从而可制造电池保护电路封装件150。
选择性地，为了使柔性印刷电路基板140的焊料露出部绝缘，可进行绝缘涂布。
接下来，可选择性地进行电气规范测试并进行封装步骤。
图8是图示根据本发明一实施例的电池保护电路封装件150的示意性剖面图。
参照图8，电池保护电路封装件150可包括：引线框架112，其包括用于接触外部的输入输出端子部116和用于接触电池单元的至少一个金属片114；印刷电路基板102，其安装在引线框架112上；电池保护电路元件104，其安装在印刷电路基板102上；模塑件122，其用于密封电池保护电路元件104的至少一部分；以及至少一个柔性印刷电路基板140，其与引线框架112接合。
如上所述，一对柔性印刷电路基板140可接合在从引线框架112两端的模塑件122露出的输入输出端子部116上。
根据本发明的实施例，由于印刷电路基板102无需与外部直接接触而是将印刷电路基板102安装在引线框架112上，因此可使印刷电路基板102的厚度薄于现有的厚度。例如，信号传递图案和组件焊盘可形成于印刷电路基板102上，功率图案可形成于引线框架112。
根据这种结构，可分离刚性印刷电路基板102与柔性印刷电路基板112，而且可最小化印刷电路基板102的厚度，从而可节约制造成本。
此外，相比于使用刚性柔性印刷电路基板的现有技术，可通过分离刚性印刷电路基板102与柔性印刷电路基板112且使用金属引线框架112来提高热传导率从而改善散热特性。
此外，将金属引线框架112用作功率图案并作为并列电流路径使用，从而实现低电阻，由此可赋予诸如高速充电的高速工作特性。
本发明通过参照附图中图示的实施例进行了说明，但是这仅仅为举例说明而已，对于本技术领域具有通常知识的技术人员而言，能够理解基于此可进行各种变形及等同的其他实施例。因此本发明的真正的技术保护范围应该基于附上的专利权利要求书的技术思想而确定。
【附图标记的说明】
102：印刷电路基板
104：电池保护电路元件
112：印刷电路基板
114：金属片
122：模塑件
140：柔性印刷电路基板

Claims (16)

1.一种电池保护电路封装件的制造方法，其包括：
通过在印刷电路基板上安装电池保护电路元件来形成第一安装结构的步骤；
将所述第一安装结构安装在具有用于接触外部的输入输出端子部和用于接触电池单元的至少一个金属片的引线框架上从而形成第二安装结构的步骤；
利用模塑件密封所述第二安装结构并形成密封结构以使所述引线框架的所述输入输出端子部和所述至少一个金属片露出的同时密封所述电池保护电路元件的至少一部分的步骤；以及
在所述密封结构中露出的所述输入输出端子部上接合至少一个柔性印刷电路基板的步骤。
2.如权利要求1所述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
形成第一安装结构的步骤包括在所述印刷电路基板上利用表面安装技术安装所述电池保护电路元件的步骤。
3.如权利要求1所述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
所述至少一个金属片包括向所述引线框架的侧面突出形成的至少一个金属片。
4.如权利要求3所述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
所述引线框架和所述至少一个金属片形成一体。
5.如权利要求4所述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
所述引线框架和所述至少一个金属片为铜或镍材料。
6.如权利要求1所述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
所述输入输出端子部包括布置于所述引线框架的两端的至少一对输入输出端子部，
所述引线框架还包括至少一个电流路径部，所述至少一个电流路径部沿着长度方向延伸以连接所述一对输入输出端子部，而且与所述印刷电路基板的输入输出焊盘接触，从而允许电流流动与通过所述印刷电路基板的电流流动保持并列。
7.如权利要求6述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
所述至少一个电流路径部包括相互分离的一对电流路径部，
所述至少一对输入输出端子部包括用于与所述一对电流路径部的端部接触的两对输入输出端子部。
8.如权利要求1所述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
形成第二安装结构的步骤包括在所述引线框架上利用表面安装技术安装所述第一安装结构的步骤。
9.如权利要求1所述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
还包括所述密封步骤之前用环氧树脂底部填充安装于所述印刷电路基板上的所述电池保护电路元件的至少一部分的接合部的步骤。
10.如权利要求1所述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
所述接合步骤包括在所述第二安装结构的所述引线框架两端接合一对柔性印刷电路基板的步骤。
11.如权利要求1所述的电池保护电路封装件的制造方法，其中，
还包括所述接合步骤之后弯折所述柔性印刷电路基板的至少一部分的步骤。
12.一种电池保护电路封装件，其包括：
引线框架，其具有用于接触外部的输入输出端子部和用于接触电池单元的至少一个金属片；
印刷电路基板，其安装于所述引线框架上；
电池保护电路元件，其安装于所述印刷电路基板上；
模塑件，其使所述引线框架的所述输入输出端子部和所述至少一个金属片露出的同时密封所述电池保护电路元件的至少一部分；以及
至少一个柔性印刷电路基板，其接合在所述引线框架的所述输入输出端子部。
13.如权利要求12述的电池保护电路封装件，其中，
所述输入输出端子部包括布置于所述引线框架两端的至少一对输入输出端子部，
所述引线框架还包括至少一个电流路径部，所述至少一个电流路径部沿着长度方向延伸以连接所述一对输入输出端子部，而且与所述印刷电路基板的输入输出焊盘接触，从而允许电流流动与通过所述印刷电路基板的电流流动保持并列。
14.如权利要求13的电池保护电路封装件，其中，
所述至少一个电流路径部包括相互分开的一对电流路径部，所述至少一对输入输出端子部包括用于与所述一对电流路径部的端部接触的两对输入输出端子部。
15.如权利要求13的电池保护电路封装件，其中，
所述至少一个柔性印刷电路基板包括与布置于所述引线框架的所述至少一对输入输出端子部接合的一对柔性印刷电路基板。
16.如权利要求12述的电池保护电路封装件，其中，
用环氧树脂对安装于所述印刷电路基板上的所述电池保护电路元件的至少一部分的接合部进行底部填充之后，利用所述模塑件进行密封。
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