JP2004006524A - Cob module equipped with temperature sensor - Google Patents

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JP2004006524A JP2002160139A JP2002160139A JP2004006524A JP 2004006524 A JP2004006524 A JP 2004006524A JP 2002160139 A JP2002160139 A JP 2002160139A JP 2002160139 A JP2002160139 A JP 2002160139A JP 2004006524 A JP2004006524 A JP 2004006524A
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temperature sensor
chip
battery
secondary battery
terminal
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Yoshinobu Ishizaki
芳宜 石崎
Akira Ikeuchi
亮 池内
Yukihiro Terada
幸弘 寺田
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Mitsumi Electric Co Ltd
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Mitsumi Electric Co Ltd
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the necessity of potting a silicone resin. <P>SOLUTION: COB modules (10, 10A), in each of which a plurality of bare chips are directly mounted on a circuit board (20), are each provided with a protection IC chip (12) for protecting a secondary battery (40); a switching IC chip (14) which is under the on/off control of the protection IC chip, being incorporated with a transistor, and serves as a heat generating source; and a temperature sensor element (TH). The plurality of bare chips are entirely coated with a mold resin (16) in a state that the heat generating source and the temperature sensor element are put apart from each other at a given distance (L). The temperature sensor element may be a thermistor (TH) or a temperature sensor IC chip. The mold resin desirably is composed of a resin having a high heat-transmitting property. The COB module (10) equipped with a temperature sensor may be arranged, being in contact with one side surface of the secondary battery. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板上に複数個のベアチップを直接実装したCOB(Chip on Board)モジュールに関し、特に、充電可能な二次電池を保護するための二次電池保護回路として用いられるCOBモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明が適用される二次電池保護回路は、リチウムイオン電池のような二次電池を備えた二次電池ユニットに用いられ、二次電池の過充電状態、過放電状態、過電流状態を検出してそれぞれに応じた保護動作を行うことで二次電池を保護するためのものである。
【0003】
二次電池にはニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池、リチウムイオン電池等、様々なタイプのものがある。二次電池の充電にはそのタイプに合った充電器を使用する必要がある。様々なタイプの二次電池のうち、リチウムイオン電池は、過放電、過充電に弱い。このため、リチウムイオン電池を備えた電池ユニットの二次電池保護回路は、リチウムイオン電池の過放電状態、過充電状態を検出する検出装置が不可欠である。この二次電池保護回路は更に、過電流状態を検出する検出装置も必要である。
【0004】
過充電について言えば、リチウムイオン電池は、充電器で充電していくと満充電状態を過ぎても電池電圧は上昇を続ける。過充電状態になると、電池内部応力の上昇により電池が破損したり、リチウム金属の析出により電極間ショートが発生するおそれがある。このため、リチウムイオン電池の充電は定電流、定電圧で行う。また、定電圧充電の制御電圧は、リチウムイオン電池の定格を越えないようにしなければならない。しかし、充電器の故障や、誤って別のタイプの二次電池用の充電器による充電が行われた場合は、電池電圧がリチウムイオン電池の定格電圧を越えるおそれがある。このような場合に、電池電圧がリチウムイオン電池の最大定格を越えないように充電電流を遮断する機能が過充電保護機能である。
【0005】
過放電について言えば、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池は、電池容量が0になるまで使った後に充電するという使用方法をとらないと電池能力が低下する。言い換えれば、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池は、浅い放電・充電を繰り返して使用すると、電池能力が低下する。このような効果はメモリ効果と呼ばれる。一方、リチウムイオン電池はメモリ効果を持たず、二次電池として理想的である。しかし、その反面、放電し過ぎて電池電圧が所定値以下になってしまうと、リチウムイオン電池の構成物質が変質し電池寿命を縮める場合がある。このため、電池電圧が所定値以下に低下した場合に、放電電流を遮断する機能が過放電保護機能である。
【0006】
次に、過電流について言えば、リチウムイオン電池を保管したり持ち運ぶ際、誤って何らかの金属でリチウムイオン電池の+端子と−端子との間をショートさせてしまった場合や、接続機器が故障してショート状態となった場合は、大電流が流れるおそれがある。このため、二次電池保護回路において電流値を検出して放電電流を遮断する機能が過電流保護機能である。
【0007】
上記のいずれの保護機能においても、電圧あるいは電流を検出して保護動作を行うようにしている。
【0008】
ところで、従来においては、上述した二次電池保護回路として、ディスクリート品である保護IC部品を使用している。この保護IC部品は二次電池と共に電池パックを構成している。ここでは、二次電池を除く電池パックの部分を電池モジュールと呼ぶことにする。
【0009】
また、電池パック内での温度を検出するために、サーミスタ等の温度センサ素子をも備えた電池モジュールも知られている。温度センサ素子は充電器の充電制御回路に接続されている。充電制御回路は、二次電池に対する充電を制御するための回路であって、ACアダプタと電池パックとの間に介在し、ACアダプタから電池パック内の二次電池へ流す充電電流を制御する回路である。温度センサ素子で検出された温度を示す温度検出信号は充電制御回路に送られる。この温度検出信号に応答して、充電制御回路は、充電制御トランジスタのオン/オフを制御する。
【0010】
図1を参照して、従来の温度センサ付き電池モジュール10’について説明する。電池モジュール10’は、図示しない二次電池が接続される正極電池接続端子BHおよび負極電池接続端子BGと、図示しない負荷又は充電器が接続される正極端子PHおよび接地端子(負極端子)PGと、温度検出出力端子THとを持つ。
【0011】
二次電池の陰極が接続される負極電池接続端子BGと接地端子PGとの間には、第1及び第2のトランジスタQ1、Q2が直列に接続されている。第1及び第2のトランジスタQ1、Q2の各々は電界効果トランジスタから構成されている。第1のトランジスタQ1は放電制御スイッチとして動作し、第2のトランジスタQ2は充電制御スイッチとして動作する。
【0012】
電池モジュール10’は保護IC部品12’を有する。保護IC部品12’は、VDD端子と、VSS端子と、D端子と、CO端子と、V−端子とを持つ。VDD端子は抵抗値が330Ωの抵抗器R1を介して正極電池接続端子BH及び正極端子PHに接続されている。VSS端子は負極電池接続端子BGに接続されている。VDD端子とVSS端子との間には容量値が0.1μFのコンデンサC1が接続されている。D端子は第1のトランジスタQ1のゲートに接続されている。V−端子は抵抗値が1.0kΩの抵抗器R2を介して接地端子PGに接続されると共に、容量値が0.1μFのコンデンサC2を介して負極電池接続端子BGに接続されている。CO端子は第2のトランジスタQ2のゲートに接続されている。
【0013】
前述したように、保護IC部品12’の主な機能は、過放電保護機能と過充電保護機能である。保護IC部品12’は、過放電保護機能を司る過放電制御回路(図示せず)と、過充電保護機能を司る過充電制御回路(図示せず)である。
【0014】
正極端子PHと負極端子PGとの間に負荷が接続されたとする。過放電制御回路には、過放電検出しきい値電圧Vth(od)が設定されている。すなわち、過放電制御回路は、二次電池の電池電圧と過放電検出しきい値電圧Vth(od)とを比較し、電池電圧が過放電検出しきい値電圧Vth(od)よりも低くなると過放電と判定して、論理ローレベルの過放電検出信号を出力する。この過放電検出信号が第1のトランジスタQ1のゲートに供給されると、第1のトランジスタQ1はオフする。
【0015】
次に、正極端子PHと負極端子PGとの間に後述する充電器が接続されたとする。電池電圧が過放電検出しきい値電圧Vth(od)に過放電用ヒステリシス電圧Vhy(od)を加えて得られる過放電復帰電圧(Vth(od)+Vhy(od))よりも高くなると、論理ハイレベルの過放電保護解除信号を出力する。この過放電保護解除信号が第1のトランジスタQ1のゲートに供給されると、第1のトランジスタQ1はオンする。
【0016】
一方、過充電制御回路には、過充電検出しきい値電圧Vth(oc)が設定されている。すなわち、過充電制御回路は、二次電池の電池電圧と過充電検出しきい値電圧Vth(oc)とを比較し、電池電圧が過充電検出しきい値電圧Vth(oc)よりも高くなると過充電と判定して、論理ローレベルの過充電検出信号を出力する。この過放電検出信号が第2のトランジスタQ2のゲートに供給されると、第2のトランジスタQ2はオフする。
【0017】
再び、正極端子PHと負極端子PGとの間に負荷が接続されたとする。電池電圧が過充電検出しきい値電圧Vth(oc)から過充電用ヒステリシス電圧Vhy(oc)を引いて得られる過充電復帰電圧(Vth(oc)−Vhy(oc))よりも低くなると、過充電制御回路は論理ハイレベルの過充電保護解除信号を出力する。この過充電保護解除信号が第2のトランジスタQ2のゲートに供給されると、第2のトランジスタQ2はオンする。
【0018】
尚、図1に示されるように、第1のトランジスタQ1は寄生ダイオードを持ち、その順方向が二次電池の充電方向となるように接続されている。従って、第1のトランジスタQ1がオフ状態となっても、その寄生ダイオードにより充電は可能である。同様に、第2のトランジスタQ2も寄生ダイオードを持ち、その順方向が二次電池の放電方向となるように接続されている。従って、第2のトランジスタQ2がオフ状態となっても、その寄生ダイオードにより放電は可能である。
【0019】
温度検出出力端子THと接地端子(負極端子)PGとの間には、温度センサ素子として働く抵抗値が68kΩのサーミスタTHと抵抗値が120Ωの抵抗値R3とが並列に接続されている。
【0020】
図2に電池モジュール10’の回路基板20’上のレイアウトを示す。回路基板20’は、例えば、縦が5〜6mmで、横が30mmの矩形形状をしている。第1および第2のトランジスタQ1、Q2は、スイッチIC部品14’として構成される。この回路基板20’上に、保護IC部品12’,スイッチIC部品14’、サーミスタTH等が搭載される。
【0021】
スイッチIC部品14’は発熱源として動作する。このスイッチIC部品14’に近接してサーミスタTHが配置されている。スイッチIC部品14’とサーミスタTHとを熱的に結合するために、スイッチIC部品14’およびサーミスタTHを覆うように、シリコーン樹脂16’をポッティングしている。尚、シリコーン樹脂16’は熱伝播性の高い樹脂である。
【0022】
次に、図3を参照して、充電器の充電制御回路30について説明する。充電制御回路は、ACアダプタ(図示せず)と電池モジュール10’(図1)との間に介在し、ACアダプタから二次電池へ流す充電電流を制御する。
【0023】
充電制御回路(充電制御IC)30は、VCC端子、CNT端子、CS端子、BAT端子、GND1端子、GND2端子等を持つ。VCC端子はACアダプタに接続されると共に、充電制御トランジスタQ3のエミッタに接続されている。CNT端子は抵抗器R5を介して充電制御トランジスタQ3のベースに接続されている。充電制御トランジスタQ3のコレクタはダイオードDを介してCS端子に接続されている。CS端子とBAT端子との間に電流検出抵抗器R4が接続されている。
【0024】
B+端子は電池モジュール10’の正極端子PHに接続され、B−端子は電池モジュール10’の負極端子PGに接続されている。サーミスタTHの温度検出出力端子THは充電制御回路30に接続されている。
【0025】
充電器による二次電池の充電中に、スイッチIC部品14’の温度が上昇する。この温度をサーミスタTHが検出し、その温度検出信号が充電制御回路30に送られる。この温度検出信号で表される温度が所定温度以上になると、充電制御回路30は、充電制御トランジスタQ3をオフする。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の電池モジュール10’では、スイッチIC部品14’とサーミスタ(温度センサ素子)THとを熱的に結合するために、シリコーン樹脂16’でポッティングする必要がある。
【0027】
したがって、本発明の課題は、シリコーン樹脂をポッティングする必要がない、電池モジュールを提供することにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、回路基板(20)上に複数個のベアチップを直接実装したCOB(Chip on Board)モジュール(10,10A)であって、複数個のベアチップのうちの少なくとも1個が発熱源(14)として作用し、複数個のベアチップのうちの1個が温度センサ素子(TH、18)であり、発熱源と温度センサ素子とが互いに所定の距離(L、L’)離間した状態で、複数個のベアチップ全体がモールド樹脂(16)でコーティングされていることを特徴とする温度センサ付きCOBモジュールが得られる。
【0029】
上記温度センサ付きCOBモジュール(10,10A)において、温度センサ素子はサーミスタ(TH)であって良いし、温度センサICチップ(18)であって良い。また、モールド樹脂は熱伝播性の高い樹脂から成るのが望ましい。複数個のベアチップのうちの1個が、二次電池(40)を保護するための保護ICチップ(12)であり、発熱源が保護ICチップによってオン/オフ制御されるトランジスタを内蔵するスイッチICチップ(14)であって良い。さらに、温度センサ付きCOBモジュール(10)は、二次電池(40)の一側面に接触させた状態で配置されても良い。
【0030】
上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0032】
図4を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る温度センサ付きCOBモジュール(電池モジュール)10について説明する。
【0033】
この技術分野において周知のように、COB(Chip on Board)とは、ベアチップを回路基板20上に直接実装した形態をいう。従来の電池モジュール10’では、ICとしてディスクリート品(IC部品)を使用していたが、本発明の電池モジュール10では、ICとしてベアチップ(ICチップ)を使用する。
【0034】
チップの接続はワイヤボンディングまたはフリップチップ実装が用いられる。なお、チップや抵抗器などの接続関係は、図1と同じである。
【0035】
図4に示されるように、回路基板20上には、保護ICチップ12、スイッチICチップ14、抵抗器R1〜R3、コンデンサC1、C2、サーミスタTHが実装されている。これら実装チップ全体は、熱伝播性の高いモールド樹脂16でコーティングされる。回路基板20は、例えば、縦が4mmで、横が30mmの矩形形状をしている。熱伝播性の高いモールド樹脂16としては、例えば、エポキシ樹脂と無水珪酸を主とするモールド樹脂等を使用することができる。
【0036】
スイッチICチップ14とサーミスタTHとは所定の距離Lだけ互いに離間している。その為、この離間距離Lを変えることによって、スイッチICチップ14で発生した熱の影響の度合を変更することができる。離間距離Lは、例えば、5〜10mmであるが、それ以上の長さがあっても良い。
【0037】
従来の温度センサ付き電池モジュール10’では、スイッチIC部品14’とサーミスタTHとを熱的に結合するためにシリコーン樹脂16’をポッティングする必要があったが、COBモジュール10では、もともと回路基板20上に実装している複数個のベアチップを熱伝播性の高いモールド樹脂16でコーティングするので、新たに熱的結合手段を設ける必要はない。
【0038】
図5に、スイッチICチップ14での発熱と、その発熱に起因するサーミスタTHでの温度の変化を離間距離Lをパラメータとして示す。図5において、(a)はスイッチICチップ14の温度変化を示し、(b)は離間距離LをパラメータとしたサーミスタTHでの温度変化を示す。図5(a)及び(b)において、縦軸は温度を示し、横軸は時間tを示す。
【0039】
図5から明らかなように、離間距離Lが短い程、サーミスタTHの温度は急速に上昇して急速に降下する。一方、離間距離Lが長いほど、サーミスタTHの温度は緩やかに上昇して緩やかに降下する。
【0040】
この第1の実施の形態では、図1および図2に示した従来の温度センサ付き電池モジュール10’と同様に、発熱源での発熱に起因する温度が所定の温度以上に上昇したときに、充電器側で二次電池に対する充電電流を遮断するようにしている。しかしながら、以下の実施の形態で述べるように、電池モジュール内でも、放電電流や充電電流を遮断するようにしても良い。
【0041】
図6を参照すると、本発明の第2の実施の形態に係る温度センサ付きCOBモジュール(電池モジュール)10Aは、温度センサICチップ18を更に備えている点を除いて、図4に示したCOBモジュール(電池モジュール)10と同様の構成を有する。
【0042】
温度センサICチップ18の所定の端子は保護ICチップ12の所定の端子と電気的に接続されている。温度センサICチップ18も、モールド樹脂16でコーティングされており、サーミスタTHと同様に、発熱源であるスイッチICチップ14に起因する電池モジュール10Aの温度を検出するためのものである。温度センサICチップ18とスイッチICチップ14とは、互いに所定の距離L’だけ離間している。
【0043】
温度センサICチップ18で検出された温度検出信号は保護ICチップ12に供給される。この温度検出信号に応答して、保護ICチップ12は、スイッチICチップ14内の第1又は第2のトランジスタQ1、Q2をオン/オフ制御する。
【0044】
上記第2の実施の形態では、温度検出手段として、サーミスタTHと温度センサICチップ18との2つを用いているが、サーミスタTHを省いても良い。すなわち、温度検出手段として温度センサICチップ18のみを使用しても良い。
【0045】
上述した実施の形態では、発熱源であるスイッチICチップ14に起因する温度のみを検出しているが、後述するように、本発明に係る電池モジュールを二次電池に接触して配置することにより、二次電池の発熱に起因する温度を検出することも可能である。
【0046】
図7を参照して、本発明の第3の実施の形態では、温度センサ付きCOBモジュール(電池モジュール)10が二次電池40の一側面に接触して配置されている。この場合、電池モジュール10のモールド樹脂16を二次電池40の一側面に接触させる。また、電池モジュール10を接触させる面は、二次電池40の4側面のうちのどの側面でも良い。
【0047】
二次電池40に対する電池モジュール10の配置位置により、二次電池40の発熱に起因する熱(温度)の伝わり方も変わる。二次電池40に比較して電池モジュール10は小型であるので、電池モジュール10の置き場所の自由度が大きい。
【0048】
以上、本発明について実施の形態によって例を挙げて説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。
【0049】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、回路基板上に複数個のベアチップを実装するCOBモジュールにおいて、ベアチップである発熱源と温度検出素子とをモールド樹脂でコーティングするので、従来の電池モジュールのように、熱的結合のためにシリコーン樹脂をポッティングする必要がないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の電池モジュールを示すブロック図である。
【図2】図1に示した電池モジュールの回路基板上でのレイアウトを示す概略平面図である。
【図3】充電器の充電制御回路を示すブロック図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態による温度センサ付きCOBモジュール(電池モジュール)の回路基板上でのレイアウトを示す概略平面図である。
【図5】発熱源での発熱と、離間距離をパラメータとしたときのその発熱に起因するサーミスタにおける温度の変化を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態による温度センサ付きCOBモジュール(電池モジュール)の回路基板上でのレイアウトを示す概略平面図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
10,10A  温度センサ付きCOBモジュール(電池モジュール)
12  保護ICチップ
14  スイッチICチップ
16  モールド樹脂
18  温度センサICチップ
R1〜R3  抵抗器
C1、C2  抵抗器
TH  サーミスタ
Q1,Q2  トランジスタ
L、L’  離間距離
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a COB (Chip on Board) module in which a plurality of bare chips are directly mounted on a circuit board, and more particularly to a COB module used as a secondary battery protection circuit for protecting a rechargeable secondary battery.
[0002]
[Prior art]
The secondary battery protection circuit to which the present invention is applied is used for a secondary battery unit including a secondary battery such as a lithium ion battery, and detects an overcharge state, an overdischarge state, and an overcurrent state of the secondary battery. Then, the protection operation corresponding to each is performed to protect the secondary battery.
[0003]
There are various types of secondary batteries such as nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium-ion batteries. When charging a secondary battery, it is necessary to use a charger suitable for that type. Among various types of secondary batteries, lithium ion batteries are vulnerable to overdischarge and overcharge. For this reason, in the secondary battery protection circuit of the battery unit including the lithium ion battery, a detection device that detects an overdischarge state and an overcharge state of the lithium ion battery is indispensable. The secondary battery protection circuit further requires a detection device for detecting an overcurrent state.
[0004]
Speaking of overcharging, when a lithium-ion battery is charged by a charger, the battery voltage continues to rise even after the battery has been fully charged. When the battery is overcharged, the battery may be damaged due to an increase in internal stress of the battery, or a short circuit between the electrodes may occur due to deposition of lithium metal. For this reason, the lithium ion battery is charged with a constant current and a constant voltage. Also, the control voltage for constant voltage charging must not exceed the rating of the lithium ion battery. However, if the charger malfunctions or is erroneously charged by a charger for another type of secondary battery, the battery voltage may exceed the rated voltage of the lithium ion battery. In such a case, the function of interrupting the charging current so that the battery voltage does not exceed the maximum rating of the lithium ion battery is the overcharge protection function.
[0005]
Speaking of overdischarge, a nickel-cadmium battery and a nickel-hydrogen battery have a reduced battery capacity unless they are used until the battery capacity reaches zero and then charged. In other words, a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery has a reduced battery capacity when used repeatedly by shallow discharge / charge. Such an effect is called a memory effect. On the other hand, a lithium-ion battery has no memory effect and is ideal as a secondary battery. However, on the other hand, if the battery voltage falls below a predetermined value due to excessive discharge, the constituent materials of the lithium ion battery may be deteriorated and the battery life may be shortened. For this reason, the function of interrupting the discharge current when the battery voltage drops below a predetermined value is the overdischarge protection function.
[0006]
Next, regarding overcurrent, when storing or carrying a lithium-ion battery, some kind of metal may accidentally short-circuit the + and-terminals of the lithium-ion battery, or the connected equipment may fail. If a short circuit occurs, a large current may flow. Therefore, the function of detecting the current value in the secondary battery protection circuit and interrupting the discharge current is the overcurrent protection function.
[0007]
In any of the above protection functions, a protection operation is performed by detecting a voltage or a current.
[0008]
By the way, conventionally, a protection IC component which is a discrete product is used as the above-described secondary battery protection circuit. This protection IC component constitutes a battery pack together with the secondary battery. Here, the portion of the battery pack excluding the secondary battery is referred to as a battery module.
[0009]
There is also known a battery module including a temperature sensor element such as a thermistor for detecting the temperature inside the battery pack. The temperature sensor element is connected to a charge control circuit of the charger. The charge control circuit is a circuit for controlling charging of the secondary battery, and is interposed between the AC adapter and the battery pack, and controls a charging current flowing from the AC adapter to the secondary battery in the battery pack. It is. A temperature detection signal indicating the temperature detected by the temperature sensor element is sent to the charge control circuit. In response to the temperature detection signal, the charge control circuit controls on / off of the charge control transistor.
[0010]
With reference to FIG. 1, a conventional battery module 10 'with a temperature sensor will be described. The battery module 10 'includes a positive battery terminal BH and a negative battery terminal BG to which a secondary battery (not shown) is connected, a positive terminal PH and a ground terminal (negative terminal) PG to which a load or a charger (not shown) is connected. , And a temperature detection output terminal TH.
[0011]
First and second transistors Q1 and Q2 are connected in series between a negative electrode battery connection terminal BG to which the cathode of the secondary battery is connected and a ground terminal PG. Each of the first and second transistors Q1 and Q2 is constituted by a field effect transistor. The first transistor Q1 operates as a discharge control switch, and the second transistor Q2 operates as a charge control switch.
[0012]
Battery module 10 'has protection IC component 12'. The protection IC component 12 'has a VDD terminal, a VSS terminal, a D terminal, a CO terminal, and a V- terminal. The VDD terminal is connected to a positive battery connection terminal BH and a positive terminal PH via a resistor R1 having a resistance value of 330Ω. The VSS terminal is connected to the negative battery connection terminal BG. A capacitor C1 having a capacitance of 0.1 μF is connected between the VDD terminal and the VSS terminal. The D terminal is connected to the gate of the first transistor Q1. The V- terminal is connected to the ground terminal PG via a resistor R2 having a resistance value of 1.0 kΩ, and is connected to the negative battery connection terminal BG via a capacitor C2 having a capacitance value of 0.1 μF. The CO terminal is connected to the gate of the second transistor Q2.
[0013]
As described above, the main functions of the protection IC component 12 'are the overdischarge protection function and the overcharge protection function. The protection IC components 12 'are an overdischarge control circuit (not shown) that performs an overdischarge protection function and an overcharge control circuit (not shown) that performs an overcharge protection function.
[0014]
It is assumed that a load is connected between the positive terminal PH and the negative terminal PG. An overdischarge detection threshold voltage Vth (od) is set in the overdischarge control circuit. That is, the over-discharge control circuit compares the battery voltage of the secondary battery with the over-discharge detection threshold voltage Vth (od), and when the battery voltage becomes lower than the over-discharge detection threshold voltage Vth (od). Judgment is made of discharge, and an overdischarge detection signal of a logic low level is output. When the overdischarge detection signal is supplied to the gate of the first transistor Q1, the first transistor Q1 turns off.
[0015]
Next, it is assumed that a charger described later is connected between the positive terminal PH and the negative terminal PG. When the battery voltage becomes higher than the overdischarge release voltage (Vth (od) + Vhy (od)) obtained by adding the overdischarge hysteresis voltage Vhy (od) to the overdischarge detection threshold voltage Vth (od), it becomes logic high. Outputs a level overdischarge protection release signal. When the overdischarge protection release signal is supplied to the gate of the first transistor Q1, the first transistor Q1 turns on.
[0016]
On the other hand, an overcharge detection threshold voltage Vth (oc) is set in the overcharge control circuit. In other words, the overcharge control circuit compares the battery voltage of the secondary battery with the overcharge detection threshold voltage Vth (oc), and when the battery voltage becomes higher than the overcharge detection threshold voltage Vth (oc), It determines that the battery is charged, and outputs an overcharge detection signal of a logic low level. When the overdischarge detection signal is supplied to the gate of the second transistor Q2, the second transistor Q2 turns off.
[0017]
Assume again that a load is connected between the positive terminal PH and the negative terminal PG. If the battery voltage becomes lower than the overcharge recovery voltage (Vth (oc) -Vhy (oc)) obtained by subtracting the overcharge hysteresis voltage Vhy (oc) from the overcharge detection threshold voltage Vth (oc), The charge control circuit outputs a logic high level overcharge protection release signal. When the overcharge protection release signal is supplied to the gate of the second transistor Q2, the second transistor Q2 turns on.
[0018]
As shown in FIG. 1, the first transistor Q1 has a parasitic diode, and is connected such that the forward direction is the charging direction of the secondary battery. Therefore, even if the first transistor Q1 is turned off, charging can be performed by the parasitic diode. Similarly, the second transistor Q2 also has a parasitic diode, and is connected so that its forward direction is the discharge direction of the secondary battery. Therefore, even if the second transistor Q2 is turned off, discharge can be performed by the parasitic diode.
[0019]
Between the temperature detection output terminal TH and a ground terminal (negative terminal) PG, a thermistor TH having a resistance value of 68 kΩ acting as a temperature sensor element and a resistance value R3 having a resistance value of 120Ω are connected in parallel.
[0020]
FIG. 2 shows a layout of the battery module 10 ′ on the circuit board 20 ′. The circuit board 20 'has, for example, a rectangular shape with a length of 5 to 6 mm and a width of 30 mm. The first and second transistors Q1, Q2 are configured as a switch IC component 14 '. The protection IC component 12 ', the switch IC component 14', the thermistor TH, and the like are mounted on the circuit board 20 '.
[0021]
The switch IC component 14 'operates as a heat source. A thermistor TH is arranged close to the switch IC component 14 '. In order to thermally couple the switch IC component 14 'and the thermistor TH, a silicone resin 16' is potted so as to cover the switch IC component 14 'and the thermistor TH. Incidentally, the silicone resin 16 'is a resin having a high heat propagation property.
[0022]
Next, the charging control circuit 30 of the charger will be described with reference to FIG. The charging control circuit is interposed between an AC adapter (not shown) and the battery module 10 '(FIG. 1), and controls a charging current flowing from the AC adapter to the secondary battery.
[0023]
The charge control circuit (charge control IC) 30 has a VCC terminal, a CNT terminal, a CS terminal, a BAT terminal, a GND1 terminal, a GND2 terminal, and the like. The VCC terminal is connected to the AC adapter and to the emitter of the charge control transistor Q3. The CNT terminal is connected to the base of the charge control transistor Q3 via the resistor R5. The collector of the charge control transistor Q3 is connected to the CS terminal via the diode D. The current detection resistor R4 is connected between the CS terminal and the BAT terminal.
[0024]
The B + terminal is connected to the positive terminal PH of the battery module 10 ', and the B- terminal is connected to the negative terminal PG of the battery module 10'. The temperature detection output terminal TH of the thermistor TH is connected to the charge control circuit 30.
[0025]
During charging of the secondary battery by the charger, the temperature of the switch IC component 14 'rises. This temperature is detected by the thermistor TH, and the temperature detection signal is sent to the charge control circuit 30. When the temperature represented by the temperature detection signal becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the charge control circuit 30 turns off the charge control transistor Q3.
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional battery module 10 ', the switch IC component 14' and the thermistor (temperature sensor element) TH need to be potted with the silicone resin 16 'in order to thermally couple them.
[0027]
Therefore, an object of the present invention is to provide a battery module that does not require potting of a silicone resin.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a COB (Chip on Board) module (10, 10A) in which a plurality of bare chips are directly mounted on a circuit board (20), wherein at least one of the plurality of bare chips is a heat source (14), one of the bare chips is a temperature sensor element (TH, 18), and the heat source and the temperature sensor element are separated from each other by a predetermined distance (L, L '). Thus, a COB module with a temperature sensor is obtained, wherein the whole of the plurality of bare chips is coated with the mold resin (16).
[0029]
In the COB module with temperature sensor (10, 10A), the temperature sensor element may be a thermistor (TH) or a temperature sensor IC chip (18). Further, it is desirable that the mold resin is made of a resin having a high heat transfer property. One of the plurality of bare chips is a protection IC chip (12) for protecting the secondary battery (40), and a switch IC including a transistor whose heat source is turned on / off by the protection IC chip. It may be a chip (14). Further, the COB module with a temperature sensor (10) may be arranged in a state of being in contact with one side surface of the secondary battery (40).
[0030]
The reference numerals in the parentheses are provided for facilitating the understanding of the present invention, are merely examples, and are not limited thereto.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0032]
A COB module (battery module) 10 with a temperature sensor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0033]
As is well known in this technical field, COB (Chip on Board) refers to a form in which a bare chip is directly mounted on the circuit board 20. In the conventional battery module 10 ', a discrete product (IC component) is used as an IC, but in the battery module 10 of the present invention, a bare chip (IC chip) is used as the IC.
[0034]
For chip connection, wire bonding or flip chip mounting is used. Note that the connection relationship of the chip, the resistor, and the like is the same as in FIG.
[0035]
As shown in FIG. 4, a protection IC chip 12, a switch IC chip 14, resistors R1 to R3, capacitors C1 and C2, and a thermistor TH are mounted on a circuit board 20. The whole of these mounting chips is coated with a mold resin 16 having high heat propagation. The circuit board 20 has, for example, a rectangular shape with a length of 4 mm and a width of 30 mm. As the mold resin 16 having a high heat transmission property, for example, a mold resin mainly containing an epoxy resin and silicic anhydride can be used.
[0036]
The switch IC chip 14 and the thermistor TH are separated from each other by a predetermined distance L. Therefore, by changing the distance L, the degree of the influence of heat generated in the switch IC chip 14 can be changed. The separation distance L is, for example, 5 to 10 mm, but may be longer.
[0037]
In the conventional battery module 10 'with a temperature sensor, it was necessary to pot the silicone resin 16' to thermally couple the switch IC component 14 'and the thermistor TH. Since the plurality of bare chips mounted thereon are coated with the mold resin 16 having high heat propagation, it is not necessary to newly provide a thermal coupling means.
[0038]
FIG. 5 shows the heat generated by the switch IC chip 14 and the temperature change in the thermistor TH caused by the generated heat using the separation distance L as a parameter. 5A shows a temperature change of the switch IC chip 14, and FIG. 5B shows a temperature change in the thermistor TH using the separation distance L as a parameter. 5A and 5B, the vertical axis represents temperature, and the horizontal axis represents time t.
[0039]
As is clear from FIG. 5, the temperature of the thermistor TH rises rapidly and falls rapidly as the distance L decreases. On the other hand, as the distance L increases, the temperature of the thermistor TH gradually rises and gradually falls.
[0040]
In the first embodiment, like the conventional battery module with temperature sensor 10 'shown in FIGS. 1 and 2, when the temperature caused by the heat generated by the heat source rises to a predetermined temperature or more, The charging current for the secondary battery is cut off on the charger side. However, as described in the following embodiments, the discharge current and the charge current may be interrupted even in the battery module.
[0041]
Referring to FIG. 6, the COB module with a temperature sensor (battery module) 10A according to the second embodiment of the present invention has the same structure as the COB module shown in FIG. It has the same configuration as the module (battery module) 10.
[0042]
A predetermined terminal of the temperature sensor IC chip 18 is electrically connected to a predetermined terminal of the protection IC chip 12. The temperature sensor IC chip 18 is also coated with the mold resin 16 and, like the thermistor TH, detects the temperature of the battery module 10A caused by the switch IC chip 14 that is a heat source. The temperature sensor IC chip 18 and the switch IC chip 14 are separated from each other by a predetermined distance L '.
[0043]
The temperature detection signal detected by the temperature sensor IC chip 18 is supplied to the protection IC chip 12. In response to the temperature detection signal, the protection IC chip 12 controls on / off of the first or second transistor Q1, Q2 in the switch IC chip 14.
[0044]
In the second embodiment, the thermistor TH and the temperature sensor IC chip 18 are used as the temperature detecting means, but the thermistor TH may be omitted. That is, only the temperature sensor IC chip 18 may be used as the temperature detecting means.
[0045]
In the above-described embodiment, only the temperature caused by the switch IC chip 14, which is a heat source, is detected. However, as described later, by arranging the battery module according to the present invention in contact with the secondary battery, It is also possible to detect the temperature caused by the heat generated by the secondary battery.
[0046]
Referring to FIG. 7, in the third embodiment of the present invention, a COB module (battery module) 10 with a temperature sensor is arranged in contact with one side surface of secondary battery 40. In this case, the mold resin 16 of the battery module 10 is brought into contact with one side surface of the secondary battery 40. Further, the surface with which the battery module 10 is in contact may be any one of the four side surfaces of the secondary battery 40.
[0047]
Depending on the position of the battery module 10 with respect to the secondary battery 40, the way of transmitting heat (temperature) due to the heat generated by the secondary battery 40 also changes. Since the battery module 10 is smaller than the secondary battery 40, the battery module 10 has a greater degree of freedom in placing the battery module 10.
[0048]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
[0049]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, in a COB module in which a plurality of bare chips are mounted on a circuit board, a heat source and a temperature detecting element, which are bare chips, are coated with a mold resin. There is an advantage that there is no need to pot the silicone resin for thermal bonding as in the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional battery module.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a layout of the battery module shown in FIG. 1 on a circuit board.
FIG. 3 is a block diagram showing a charge control circuit of the charger.
FIG. 4 is a schematic plan view showing a layout on a circuit board of the COB module with a temperature sensor (battery module) according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating heat generated by a heat source and a change in temperature in a thermistor caused by the heat when the separation distance is used as a parameter.
FIG. 6 is a schematic plan view showing a layout on a circuit board of a COB module with a temperature sensor (battery module) according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic plan view showing a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10,10A COB module with temperature sensor (battery module)
12 Protection IC chip 14 Switch IC chip 16 Mold resin 18 Temperature sensor IC chip R1 to R3 Resistors C1, C2 Resistor TH Thermistors Q1, Q2 Transistors L, L 'Separation distance

Claims (6)

回路基板上に複数個のベアチップを直接実装したCOB(Chip on Board)モジュールであって、
前記複数個のベアチップのうちの少なくとも1個が発熱源として作用し、
前記複数個のベアチップのうちの1個が温度センサ素子であり、
前記発熱源と前記温度センサ素子とが互いに所定の距離離間した状態で、前記複数個のベアチップ全体がモールド樹脂でコーティングされていることを特徴とする温度センサ付きCOBモジュール。
A COB (Chip on Board) module in which a plurality of bare chips are directly mounted on a circuit board,
At least one of the plurality of bare chips acts as a heat source,
One of the plurality of bare chips is a temperature sensor element,
A COB module with a temperature sensor, wherein the whole of the plurality of bare chips is coated with a mold resin in a state where the heat source and the temperature sensor element are separated from each other by a predetermined distance.
前記温度センサ素子がサーミスタである、請求項1に記載の温度センサ付きCOBモジュール。The COB module with a temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensor element is a thermistor. 前記温度センサ素子が温度センサICチップである、請求項1に記載の温度センサ付きCOBモジュール。The COB module with a temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensor element is a temperature sensor IC chip. 前記モールド樹脂が熱伝播性の高い樹脂から成る、請求項1に記載の温度センサ付きCOBモジュール。The COB module with a temperature sensor according to claim 1, wherein the mold resin is made of a resin having a high heat transfer property. 前記複数個のベアチップのうちの1個が、二次電池を保護するための保護ICチップであり、前記発熱源が前記保護ICチップによってオン/オフ制御されるトランジスタを内蔵するスイッチICチップである、請求項1に記載の温度センサ付きCOBモジュール。One of the plurality of bare chips is a protection IC chip for protecting a secondary battery, and the heat source is a switch IC chip including a transistor whose ON / OFF is controlled by the protection IC chip. A COB module with a temperature sensor according to claim 1. 前記温度センサ付きCOBモジュールは、前記二次電池の一側面に接触させた状態で配置される、請求項5に記載の温度センサ付きCOBモジュール。The COB module with a temperature sensor according to claim 5, wherein the COB module with a temperature sensor is arranged in a state of being in contact with one side surface of the secondary battery.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006041407A (en) * 2004-07-30 2006-02-09 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Temperature sensing method of semiconductor apparatus and power converter
JP2006210409A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Mitsumi Electric Co Ltd Battery protection module
JP2006344643A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Sanyo Electric Co Ltd Battery pack
JP2007076614A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Denso Corp Anti-theft device for vehicle
JP2007295302A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Surface-mounting temperature-compensated crystal oscillator
US7592778B2 (en) 2005-01-27 2009-09-22 Mitsumi Electric Co., Ltd. Battery protection IC chip
US7719607B2 (en) 2004-08-13 2010-05-18 Nikon Corporation Electronic device system and electronic camera system
JP2011257920A (en) * 2010-06-08 2011-12-22 Riken Keiki Co Ltd Portable gas alarm
JP2014057007A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device
EP2752922A1 (en) * 2011-12-13 2014-07-09 LG Chem, Ltd. Switching board having novel structure and battery module including same
US8956749B2 (en) 2008-05-09 2015-02-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
JP2017228532A (en) * 2012-04-06 2017-12-28 株式会社半導体エネルギー研究所 Protective circuit module

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006041407A (en) * 2004-07-30 2006-02-09 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Temperature sensing method of semiconductor apparatus and power converter
US7719607B2 (en) 2004-08-13 2010-05-18 Nikon Corporation Electronic device system and electronic camera system
JP2006210409A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Mitsumi Electric Co Ltd Battery protection module
KR101088768B1 (en) * 2005-01-27 2011-12-01 미쓰미덴기가부시기가이샤 Ic chip for protecting battery
US7592778B2 (en) 2005-01-27 2009-09-22 Mitsumi Electric Co., Ltd. Battery protection IC chip
JP2006344643A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Sanyo Electric Co Ltd Battery pack
JP4716795B2 (en) * 2005-06-07 2011-07-06 三洋電機株式会社 Pack battery
JP2007076614A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Denso Corp Anti-theft device for vehicle
JP2007295302A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Surface-mounting temperature-compensated crystal oscillator
US8956749B2 (en) 2008-05-09 2015-02-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
JP2011257920A (en) * 2010-06-08 2011-12-22 Riken Keiki Co Ltd Portable gas alarm
EP2752922A1 (en) * 2011-12-13 2014-07-09 LG Chem, Ltd. Switching board having novel structure and battery module including same
CN104025368A (en) * 2011-12-13 2014-09-03 株式会社Lg化学 Switching Board Having Novel Structure And Battery Module Including Same
EP2752922A4 (en) * 2011-12-13 2015-03-25 Lg Chemical Ltd Switching board having novel structure and battery module including same
JP2017228532A (en) * 2012-04-06 2017-12-28 株式会社半導体エネルギー研究所 Protective circuit module
JP2014057007A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device

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