CN219999662U - 电池保护板及电池 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种电池保护板及电池，所述电池保护板通过在安装开关器件的衬底上开设通孔，并在围绕衬底的顶层电路板上开设通孔，通孔沿厚度方向延伸并贯穿设置在底层电路板背面的第一连接件，使得开关器件所在区域产生的热量可通过通孔传导至第一连接件，由于底层电路板的背面无热源，可有效均衡热量分布，实现对开关器件的散热，此外，所述电池保护板还通过增大第一连接件的面积来增强散热效果，保证开关器件的正常工作，进而保证电池的使用安全。

Description

电池保护板及电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电池保护板及电池。

背景技术

3C消费类电子产品，例如手机、笔记本等，电池采用锂电池，由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路，当锂电池出现过充、过放、过流、短路时，电池保护板上的开关器件(例如MOS开关)会及时关断，防止锂电池因过充、过放、过流、短路等原因漏夜，甚至爆炸起火的危险。

然而，随着要求充电速度越来越快，相应的电流随之增大，而随着电流增大，在锂电池的电池保护板上的开关器件(例如MOS开关)不可避免的温升越来越高，如此会影响锂电池的使用安全性能以及用户体验，现有的常规技术是采用保护板外部散热技术，如增加液冷给整个电池包散热等，成本较高而且针对性较差，对MOS开关散热影响较小，热量仍集中在MOS开关区域，导致锂电池出现安全风险。

实用新型内容

本申请实施例提供一种电池保护板及电池，可以解决现有电池保护板中MOS开关区域散热较差导致锂电池安全风险的问题。

本申请实施例提供一种电池保护板，包括：顶层电路板，包括沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有用以安装开关器件的衬底；底层电路板，所述底层电路板与所述顶层电路板沿所述厚度方向间隔设置，所述底层电路板背离所述顶层电路板一面设置有第一连接件，所述衬底与所述第一连接件电连接；其中，所述衬底表面以及围绕所述衬底的第一表面上分别开设有多个通孔，所述多个通孔分别沿所述厚度方向延伸并贯穿所述第一连接件。

可选的，所述第一连接件在所述底层电路板上的覆盖面积为S1，所述底层电路板背离所述顶层电路板一面的面积为S0，满足：S1/S0＝15％～30％。

可选的，所述第一表面上设置有用以与电池连接的连接端，所述底层电路板背离所述顶层电路板一面设置有第二连接件，所述连接端通过所述中间电路板与所述第二连接件电连接。

可选的，所述第二连接件在所述底层电路上的覆盖面积为S2，满足：S2＜S1，和/或，S2/S0＝10％～20％。

可选的，还包括中间电路板，所述中间电路板设置于所述顶层电路板和所述底层电路板之间，所述第二连接件设置于所述中间电路板背离所述顶层电路板一面。

可选的，所述通孔在所述厚度方向上靠近所述第一连接件一端填充有封堵件。

可选的，所述第一连接件和所述第二连接件分别为铜箔。

可选的，所述封堵件为树脂油墨。

可选的，所述中间电路板的数量为至少两个，包括沿所述厚度方向层叠设置于所述第二表面的第一电路板和第二电路板；所述通孔包括第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述第一孔段沿所述厚度方向贯穿所述衬底、所述顶层电路板和所述第一电路板，所述第二孔段沿所述厚度方向贯穿所述第一电路板和所述第二电路板,所述第三孔段沿所述厚度方向贯穿所述第二电路板、所述底层电路板和所述第一连接件；所述顶层电路板具有长度方向，所述第一孔段、所述第二孔段和所述第三孔段沿所述长度方向间隔排布；封堵件填充在所述第三孔段中。

同时，本申请实施例还提供一种电池，包括如前所述的电池保护板。

本申请的有益效果在于，提供一种电池保护板及具有该电池保护板的电池，所述电池保护板通过在安装开关器件的衬底上开设通孔，并在围绕衬底的顶层电路板上开设通孔，通孔沿厚度方向延伸并贯穿设置在底层电路板背面的第一连接件，使得开关器件所在区域产生的热量可通过通孔传导至第一连接件，由于底层电路板的背面无热源，对热量进行分散并可有效均衡热量分布，实现对开关器件的散热，此外，所述电池保护板还通过增大第一连接件的面积来增强散热效果，保证开关器件的正常工作，进而保证电池的使用安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的电池保护板的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的A处放大示意图；

图4是图1的仰视图；

图5是本申请一实施例提供的电池保护板中通孔的另一种实现方式示意图。

附图标记说明：

1、电池保护板，10、顶层电路板，10a、第一表面，10b、第二表面，110、衬底，110a、本体，110b、引脚，120、连接端，111、通孔，111a、第一孔段，111b、第二孔段，111c、第三孔段，130、控制集成电路，20、中间电路板，21、第一电路板，22、第二电路板，30、底层电路板，31、第一连接件，311、封堵件，32、第二连接件；

X，厚度方向，Y、长度方向。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。

本申请实施例提供一种电池保护板及具有该电池保护板的电池，所述电池保护板通过在安装开关器件的衬底上开设通孔，并在围绕衬底的顶层电路板上开设通孔，通孔沿厚度方向延伸并贯穿设置在底层电路板背面的第一连接件，使得开关器件所在区域产生的热量可通过通孔传导至第一连接件，由于底层电路板的背面无热源，可有效均衡热量分布，实现对开关器件的散热，此外，所述电池保护板还通过增大第一连接件的面积来增强散热效果，保证开关器件的正常工作，进而保证电池的使用安全。作为典型应用，所述电池保护板可应用于手机锂电池、笔记本锂电池中作为锂电池的保护板使用。

本申请一实施例中，参照图1～图4，电池保护板1包括：顶层电路板10、中间电路板20和底层电路板30。

参照图1，顶层电路板10具有厚度方向X和长度方向Y，顶层电路板10、中间电路板20和底层电路板30沿厚度方向X层叠设置，中间电路板20上设置有用以导通顶层电路板10和底层电路板30的电流通路(图中未示出)，顶层电路板10通过中间电路板20与底层电路板30导通。

参照图1～图3，顶层电路板10包括沿其厚度方向X相对设置的第一表面10a和第二表面10b，第一表面10a上设置衬底110，衬底110用以安装开关器件(图中未示出)，参照图3，衬底110包括本体110a和凸出设置于本体110a在长度方向Y一端的多个引脚110b，在本实施例中，衬底110的数量为两个，沿长度方向Y间隔排布。

参照图1～图4，底层电路板30背离中间电路板20一面(即底层电路板30的背面)设置有第一连接件31，衬底110在底层电路板30背离中间电路板20一面的正投影落在第一连接件31上，衬底110上的引脚110b通过中间电路板20上的电流通路与第一连接件31电连接形成电流回路，衬底110的表面(即衬底110在厚度方向X上背离第一表面10a一面)以及围绕衬底110的第一表面10a上开设有多个通孔111，多个通孔111间隔排布，通孔111沿厚度方向X延伸至第一连接件31并贯穿第一连接件31，具体地，通孔111沿厚度方向X依次贯穿衬底110、顶层电路板10、中间电路板20、底层电路板30和第一连接件31。其中，通孔111开设于衬底110的本体110a的表面上，引脚110b由于需要与第一连接件31形成回路，故而未在引脚110b上开设通孔111。通孔111的孔径可根据制程和尺寸选择，笔记本电池的电池保护板推荐采用0.3mm。

在本实施例中，衬底110为焊盘，开关器件为MOS开关，开关器件通过SMT工艺贴装在衬底110表面，并通过DFN封装工艺对开关器件进行封装，而由于DFN封装，导致对电池保护板1整体散热的方式并不能有效降低开关器件所在区域的温度，而本申请实施例中通孔111的开设，在电池保护板1内的衬底110及其周边区域形成导热通道，开关器件在工作过程中产生的热量可通过通孔111传递至底层电路板30的背面，形成对开关器件的散热，达到降低开关器件所在区域温度的目的，有效降低散热成本。

其中，第一连接件31为铜箔，铜箔具有较好的热传导性能，可将由通孔111传递而来的热量在底层电路板30的背面进行传导，使得热量均衡分布于底层电路板30的背面，提升对开关器件的散热效果。

MOS是MOSFET的缩写，MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管。SMT，Surface Mounted Technology，表面贴装技术。DFN，Dual Flat No-lead package，双平面无铅封装。

另外，参照第一连接件31在底层电路板30背离中间电路板20一面的正投影面积为S1，底层电路板30背离中间电路板20一面的面积为S0，即底层电路板30的背面的面积为S0，则有S1/S0＝15％～30％。由于开关器件(例如MOS开关)的在第一表面10a上的面积占比较小，故而现有电池保护板中底层电路板背面上与开关器件连接的铜箔的面积较小，一般只占底层电路板背面总面积的5％～10％，而本申请实施例中，将第一连接件31(优选为铜箔)的面积占比扩大了三倍，即，S1/S0＝15％～30％，扩大第一连接件31的面积，通过通孔111传导至第一连接件31的热量可通过更大面积的第一连接件31进行传递，从而提升对开关器件的散热效果。

此外，参照图2，顶层电路板10的第一表面10a上设置有连接端120，连接端120用以与电池的电芯电连接，连接端120与衬底110电连接。参照图4，底层电路板30背离中间电路板20一面设置有第二连接件32，连接端120通过中间电路板20上的流通电路与第二连接件32电连接形成电流回路，第二连接件32与第一连接件31间隔排布，第二连接件32在底层电路板30背面上的正投影面积为S2，S2＜S1，S2/S0＝10％～20％。现有电池保护板中底层电路板背面上与电芯连接端连接的铜箔的面积相对较大，占底层电路板背面总面积的20％～40％，但本实施例中的第一连接件31的面积扩大了3倍，在底层电路板30背面的面积占比达到15％～30％，在底层电路板30背面的总面积S0保持不变的情况下，需要缩减与电芯连接端连接的铜箔的面积，将第二连接件32的面积占比缩减一半，使得S2/S0＝10％～20％，在满足连接端120与第二连接件32之间电流传输需要的同时，节省铜箔面积，最大化利用第一连接件31的面积对开关器件产生的热量进行传导散热。其中，第二连接件32为铜箔，便于与第一连接件31配合形成热传导，均衡底层电路板30背面的热量分布。

在其他实现方式中，当第二连接件32在底层电路板30的背面上的面积过小，无法满足连接端120与第二连接件32之间的电流传输要求时，可将第二连接件32设置于中间电路板20背离顶层电路板10一面，将连接端120与第二连接件32之间的电流由底层回路(第二连接件32设置于底层电路板30的背面)改为内层回路(第二连接件32设置于中间电路板20的背面)，从而在保证电池保护板1正常工作的同时，最大化利用第一连接件31的面积对开关器件产生的热量进行传导散热。

另外，参照图1和图4，通孔111在厚度方向X上靠近第一连接件31一端填充有封堵件311，封堵件311形成对通孔111在厚度方向X上靠近第一连接件31一端端口的封堵，由于开关器件(例如MOS开关)是通过SMT贴装工艺贴装在衬底110(例如焊盘)上，在贴装过程中，需要在衬底110表面涂覆锡膏，通过锡焊的方式将开关器件与衬底110焊接固定，而通孔111的开设，会导致锡膏沿通孔111流淌至底层电路板30的背面泄漏而影响贴装良率，封堵件311的设置，可防止锡膏流淌至底层电路板30的背面，利于在SMT贴装工艺时进行开关器件与衬底110的贴装，提升贴装良率。其中，封堵件311为树脂油墨。

此外，参照图1和图5，在本实施例中，中间电路板20的数量为两个，包括沿厚度方向X层叠设置于第二表面10b的第一电路板21和第二电路板22。在本申请实施例的另一种实现方式中，参照图5，通孔111包括第一孔段111a、第二孔段111b和第三孔段111c，第一孔段111a沿厚度方向X贯穿衬底110、顶层电路板10和第一电路板21，第二孔段111b沿厚度方向X贯穿第一电路板21和第二电路板22，第三孔段111c沿厚度方向X贯穿第二电路板22、底层电路板30和第一连接件31，第一孔段111a、第二孔段111b和第三孔段111c沿长度方向Y间隔排布，通孔111的分段式设计，适用于空间受限、开关器件的封装尺寸受限时，无法在衬底110上开设沿厚度方向X直接延伸至第一连接件31并贯穿第一连接件31的直通孔，便将通孔111分段设计，形成HDI(高密度互连)盲埋孔的结构设计。

另外，参照图2，顶层电路板10的第一表面10a上还设置有控制集成电路130，第一表面10a上设置有铜箔(图中未示出)，衬底110和连接端120分别该铜箔与控制集成电路130电连接，第一表面10a上还设置有供电电阻、检测电阻、稳压滤波电容、外部电路连接端等，这些器件均属于现有技术，在此不再赘述。

现有电池保护板中开关器件(MOS开关)区域的热仿真温度为52.38℃，底层电路板背面与开关器件连接的铜箔的温度为47.9℃，而本申请实施例提供的电池保护板1第一表面10a内开关器件区域的热仿真温度为48.7℃，与现有电池保护板相比下降了约4℃，第一连接件31的热仿真温度为45.46℃，与现有电池保护板相比下降了约3℃，本申请实施例提供的电池保护板1，在没有更改电池保护板1的外形，也没有增加铜箔的厚度的情况下，达到了对开关器件所在区域的降温散热效果，节省了散热成本，并可有效保证开关器件的正常工作，进而保证电池的使用安全。

同时，本申请实施例还提供一种电池，电池包括电池保护板1。

以上对本申请实施例所提供的一种电池保护板及电池进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种电池保护板，其特征在于，包括：

顶层电路板(10)，包括沿其厚度方向(X)相对设置的第一表面(10a)和第二表面(10b)，所述第一表面(10a)上设置有用以安装开关器件的衬底(110)；

底层电路板(30)，所述底层电路板(30)与所述顶层电路板(10)沿所述厚度方向(X)间隔设置，所述底层电路板(30)背离所述顶层电路板(10)一面设置有第一连接件(31)，所述衬底(110)与所述第一连接件(31)电连接；

其中，所述衬底(110)表面以及围绕所述衬底(110)的第一表面(10a)上分别开设有多个通孔(111)，所述多个通孔(111)分别沿所述厚度方向(X)延伸并贯穿所述第一连接件(31)。

2.如权利要求1所述的电池保护板，其特征在于，所述第一连接件(31)在所述底层电路板(30)上的覆盖面积为S1，所述底层电路板(30)背离所述顶层电路板(10)一面的面积为S0，满足：S1/S0＝15％～30％。

3.如权利要求2所述的电池保护板，其特征在于，所述第一表面(10a)上设置有用以与电池连接的连接端(120)，所述底层电路板(30)背离所述顶层电路板(10)一面设置有第二连接件(32)，所述连接端(120)与所述第二连接件(32)电连接。

4.如权利要求3所述的电池保护板，其特征在于，所述第二连接件(32)在所述底层电路板(30)上的覆盖面积为S2，满足：S2＜S1，和/或，S2/S0＝10％～20％。

5.如权利要求3所述的电池保护板，其特征在于，还包括中间电路板(20)，所述中间电路板(20)设置于所述顶层电路板(10)和所述底层电路板(30)之间，所述第二连接件(32)设置于所述中间电路板(20)背离所述顶层电路板(10)一面。

6.如权利要求2所述的电池保护板，其特征在于，所述通孔(111)在所述厚度方向(X)上靠近所述第一连接件(31)一端填充有封堵件(311)。

7.如权利要求3所述的电池保护板，其特征在于，所述第一连接件(31)和所述第二连接件(32)分别为铜箔。

8.如权利要求6所述的电池保护板，其特征在于，所述封堵件(311)为树脂油墨。

9.如权利要求5所述的电池保护板，其特征在于，所述中间电路板(20)的数量为至少两个，包括沿所述厚度方向(X)层叠设置于所述第二表面(10b)的第一电路板(21)和第二电路板(22)；

所述通孔(111)包括第一孔段(111a)、第二孔段(111b)和第三孔段(111c)，所述第一孔段(111a)沿所述厚度方向(X)贯穿所述衬底(110)、所述顶层电路板(10)和所述第一电路板(21)，所述第二孔段(111b)沿所述厚度方向(X)贯穿所述第一电路板(21)和所述第二电路板(22),所述第三孔段(111c)沿所述厚度方向(X)贯穿所述第二电路板(22)、所述底层电路板(30)和所述第一连接件(31)；

所述顶层电路板(10)具有长度方向(Y)，所述第一孔段(111a)、所述第二孔段(111b)和所述第三孔段(111c)沿所述长度方向(Y)间隔排布；

封堵件(311)填充在所述第三孔段(111c)中。

10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的电池保护板。