KR101548730B1 - Battery pack including NFC antenna structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 소형화가 가능하고, 공정을 단순화할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery pack, and more particularly, to a battery pack capable of downsizing and simplifying a process.
근거리 무선 통신 또는 근거리 자기장 통신(NFC, Near Field Communication)은 13.56MHz 주파수를 사용하여 10cm 이내의 짧은 거리에서 낮은 전력으로 전자 기기들 간의 무선통신을 가능하게 하는 비접촉 근거리 무선 통신 규격으로, 2002년 네덜란드 NXP 반도체와 일본 소니에 의해 공동 개발되었다. NFC의 초당 전송 속도는 106 Kbps, 212 Kbps, 424 Kbps 또는 848 Kbps 등이 있으며, 근접성의 특성과 암호화 기술로 보안성이 뛰어나고, 디바이스들끼리 인식하는데 복잡한 페어링 절차가 필요없이 1/10초 이하로 인식할 수 있다는 장점이 있다. 특히, NFC는 RFID 기술을 활용한 스마트카드식 비접촉 무선 통신 기술로, 스마트카드에 비하여 양방향성을 갖고, 저장 메모리 공간이 상대적으로 크며, 적용 가능한 서비스의 폭이 넒은 특징이 있다. 이에 따라 최근 상용화되고 있는 스마트폰, 태블릿PC 등과 같은 전자 기기들에는 이 기술이 채택되어 출시되고 있는 상황이다.Near Field Communication (NFC) is a non-contact short-range wireless communication standard that enables wireless communication between electronic devices at a short distance within 10 cm using a frequency of 13.56 MHz. It was developed jointly by NXP Semiconductor and Sony Japan. NFC's transmission rates per second are 106 Kbps, 212 Kbps, 424 Kbps or 848 Kbps. Its proximity characteristics and encryption technology provide excellent security and it is possible to identify devices without any complicated pairing procedure. There is an advantage that it can be recognized. In particular, NFC is a smart card type non-contact wireless communication technology that utilizes RFID technology. It is bi-directional compared to a smart card, has a relatively large storage memory space, and has a wide range of applicable services. Accordingly, this technology has been introduced to electronic devices such as smart phones and tablet PCs, which have recently been commercialized.
한편, 스마트폰, 태블릿PC 등의 휴대단말기 등에는 배터리가 사용되고 있다. 리튬이온 배터리는 휴대단말기 등에 가장 널리 사용되는 배터리이나, 과충전, 과전류 시에 발열하고, 발열이 지속되어 온도가 상승하게 되면 성능열화는 물론 폭발의 위험성까지 갖는다. 따라서, 통상의 배터리에는 과충전, 과방전 및 과전류를 감지하고 차단하는 보호회로 장치가 실장되어 있거나, 배터리 외부에서 과충전, 과방전, 발열을 감지하고 배터리의 동작을 차단하는 보호회로 구조체를 설치하여 사용한다. On the other hand, batteries are used in portable terminals such as smart phones and tablet PCs. Lithium-ion batteries are the most widely used batteries in portable handsets, but they also generate heat during overcharging and overcurrent, and when the temperature rises due to heat generation, they may deteriorate performance as well as the risk of explosion. Therefore, a conventional battery is equipped with a protection circuit device that detects and blocks overcharge, over-discharge, and over-current, or a protection circuit structure that detects overcharge, over-discharge, do.
최근에는 NFC 안테나 구조체를 상술한 휴대단말기의 배터리와 결합한 제품들이 출시되고 있으나, 이 경우 NFC 안테나 구조체를 배터리와 별도로 결합하는 공정이 추가적으로 필요하여 제조비용이 증가하며, 결합공정을 위하여 추가적인 공간이 필요하여 충전 외의 목적으로 배터리가 대형화되는 문제점을 수반한다. Recently, products combining an NFC antenna structure with a battery of a portable terminal have been introduced. However, in this case, a process of separately coupling an NFC antenna structure with a battery is further required, which increases manufacturing cost and requires additional space Resulting in a large-sized battery for the purpose of charging.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, NFC 안테나 구조체를 구비한 배터리 팩의 집적화 및 소형화를 구현하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the various problems including the above-described problems, and to realize integration and miniaturization of a battery pack having an NFC antenna structure. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 의한 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은 배터리 베어셀; 상기 배터리 베어셀의 상면 일측에 배치되며, 제 1 기판과 상기 제 1 기판 상에 배치된 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하는, 배터리 보호회로 패키지; 상기 배터리 베어셀의 상면 타측에 배치되며, 제 2 기판과 상기 제 2 기판 상에 배치된 NFC 안테나 구조체를 포함하는, 안테나 패키지; 상기 배터리 보호회로 패키지와 상기 안테나 패키지를 전기적으로 연결하는 도전성 연결부; 및 상기 배터리 베어셀 상에 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지를 개재하면서 고정되며, 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자가 노출되도록 형성된 관통홀을 포함하는, 케이스;를 구비한다. A battery pack according to an aspect of the present invention is provided. The battery pack includes a battery bare cell; A battery protection circuit package disposed on one side of the upper surface of the battery bare cell and including a first substrate and a protection IC disposed on the first substrate, a field effect transistor (FET), and at least one passive element; An antenna package disposed on the other side of the upper surface of the battery bare cell and including a second substrate and an NFC antenna structure disposed on the second substrate; A conductive connection portion electrically connecting the battery protection circuit package and the antenna package; And a case, which is fixed on the battery bare cell through the battery protection circuit package and the antenna package, and includes a through hole formed to expose an external connection terminal of the battery protection circuit package.
상기 배터리 팩에서, 상기 배터리 보호회로 패키지와 상기 안테나 패키지는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부와 상기 안테나 패키지의 적어도 일부는 상기 배터리 베어셀의 상면에 접합되어 고정될 수 있다. In the battery pack, the battery protection circuit package and the antenna package are spaced apart from each other with respect to a negative terminal of the battery bare cell, and at least a part of the battery protection circuit package and at least a part of the antenna package, And can be fixedly connected to the upper surface of the cell.
상기 배터리 팩에서, 상기 도전성 연결부는 상기 배터리 베어셀 둘레의 적어도 일부를 두르는 형태를 포함할 수 있다. In the battery pack, the conductive connection portion may include a shape covering at least a part of the periphery of the battery bare cell.
상기 배터리 팩에서, 상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 도전성 연결부는 상기 배터리 베어셀의 측면 중 협폭면과 상기 배터리 베어셀의 하면을 연결하여 두르는 형태를 포함할 수 있다. In the battery pack, if the side surface of the battery bare cell is configured to have a narrow width from the wide surface, the conductive connection portion may include a narrow width surface of the battery bare cell and a bottom surface of the battery bare cell .
상기 배터리 팩에서, 상기 도전성 연결부의 적어도 일부는 상기 케이스의 내부에 내장될 수 있다. In the battery pack, at least a part of the conductive connection portion may be embedded in the case.
상기 배터리 팩에서, 상기 배터리 보호회로 패키지는, 외부로 노출되며 상기 배터리 베어셀 상면의 중앙에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 배열된, 제 1 패드 및 제 2 패드를 포함하고, 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자는 상기 제 1 패드 및 상기 제 2 패드 사이에 배치된다. 상기 안테나 패키지는, 외부로 노출되며 상기 배터리 베어셀 상면의 중앙에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 배열된, 제 3 패드 및 제 4 패드를 포함한다. 이 경우, 상기 도전성 연결부는, 상기 제 1 패드 및 상기 제 3 패드를 연결하도록 상기 배터리 베어셀 상면 상에 배치된 제 1 도전성 연결부; 및 상기 제 2 패드 및 상기 제 4 패드를 연결하도록 상기 배터리 베어셀 측면 및 하면을 두르도록 배치된 제 2 도전성 연결부;를 포함할 수 있다. In the battery pack, the battery protection circuit package may include a first pad and a second pad sequentially exposed in the direction away from the center of the upper surface of the battery bare cell, A connection terminal is disposed between the first pad and the second pad. The antenna package includes a third pad and a fourth pad sequentially exposed in a direction away from the center of the upper surface of the battery bare cell exposed to the outside. In this case, the conductive connection portion may include: a first conductive connection portion disposed on the upper surface of the battery bare cell to connect the first pad and the third pad; And a second conductive connection part arranged to surround the side surfaces and the bottom surface of the battery bare cell so as to connect the second pad and the fourth pad.
상기 배터리 팩에서, 상기 케이스는 상기 제 1 도전성 연결부 및 상기 제 2 도전성 연결부를 외부로부터 보호하도록 상기 배터리 베어셀의 측면 일부와 상면 및 하면을 감싸도록 형성될 수 있다. In the battery pack, the case may be formed to enclose a part of a side surface and an upper surface and a lower surface of the battery bare cell so as to protect the first conductive connection portion and the second conductive connection portion from the outside.
상기 배터리 팩에서, 상기 제 1 도전성 연결부 및 상기 제 2 도전성 연결부는 상기 케이스의 내부에 내장될 수 있다. In the battery pack, the first conductive connection portion and the second conductive connection portion may be embedded in the case.
상기 배터리 팩에서, 상기 제 1 도전성 연결부 및 상기 제 2 도전성 연결부는 도전성 라인 또는 도전성 포일일 수 있다. In the battery pack, the first conductive connection portion and the second conductive connection portion may be conductive lines or conductive foils.
상기 배터리 팩에서, 상기 케이스는, 상기 배터리 베어셀, 상기 배터리 베어셀의 상면 상에 배치된 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부와 상기 안테나 패키지의 적어도 일부 및 상기 도전성 연결부를 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써, 상기 도전성 연결부를 내부에 내장하면서 상기 배터리 베어셀, 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지 중 적어도 어느 하나와 결합하여 형성될 수 있다. In the battery pack, the case includes at least a battery bare cell, at least a portion of the battery protection circuit package disposed on the upper surface of the battery bare cell, at least a portion of the antenna package, and the conductive connection portion are disposed inside the injection mold The battery protection cell package, and the antenna package while inserting the conductive connection portion by inserting injection molding of the resin melt into the battery bare cell, the battery protection circuit package, and the antenna package.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 팩을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention as described above, a battery pack advantageous for integration and miniaturization can be realized. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1a는 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 일부가 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 1b는 일반적인 근거리 무선 통신(NFC)의 구성을 도해하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 라벨링 공정 이전의 결합 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 구성하는 배터리 보호회로 패키지를 도해하는 도면들이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 구성하는 안테나 패키지를 도해하는 도면들이다.
도 8a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 도면이다.
도 8b는 도 8a에 개시된 구조체 중에서 안테나 패키지를 확대하여 도시한 도면이고, 도 8c는 도 8a에 개시된 구조체 중에서 배터리 보호회로 패키지를 확대하여 도시한 도면이다. 도 8d는 도 8a에 개시된 구조체 중에서 E 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 9a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩에서 도전성 연결부와 커넥팅 패드의 구성을 도해하는 도면이다.
도 9b는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 배터리 팩에서 도전성 연결부와 커넥팅 패드의 구성을 도해하는 도면이다.
도 10a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 구성하는 케이스를 도해하는 사시도이고, 도 10b는 도 10a에 개시된 케이스의 일부를 도해하는 사시도이다.
도 10c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 도해하는 사시도이다. 1A is a circuit diagram of a battery protection circuit to be implemented by a part of a battery protection circuit package according to a comparative example of the present invention.
1B is a diagram illustrating a configuration of a general short range wireless communication (NFC).
2 is an exploded perspective view of a battery pack having a battery protection circuit package according to a comparative example of the present invention.
3 is a perspective view of a battery protection circuit package according to a comparative example of the present invention.
4 is an assembled perspective view of a battery pack having a battery protection circuit package according to a comparative example of the present invention before a labeling process.
5 is a diagram illustrating a portion of a battery pack in accordance with some embodiments of the present invention.
6A and 6B are diagrams illustrating a battery protection circuit package that constitutes a battery pack according to some embodiments of the present invention.
7A and 7B are views illustrating an antenna package constituting a battery pack according to some embodiments of the present invention.
8A is a diagram illustrating a portion of a battery pack in accordance with some embodiments of the present invention.
FIG. 8B is an enlarged view of the antenna package of the structure shown in FIG. 8A, and FIG. 8C is an enlarged view of the battery protection circuit package among the structures shown in FIG. 8A. FIG. 8D is an enlarged view of the E region in the structure shown in FIG. 8A. FIG.
9A is a diagram illustrating a configuration of a conductive connection portion and a connecting pad in a battery pack according to some embodiments of the present invention.
9B is a diagram illustrating a configuration of a conductive connection portion and a connecting pad in a battery pack according to some other embodiments of the present invention.
FIG. 10A is a perspective view illustrating a case constituting a battery pack according to some embodiments of the present invention, and FIG. 10B is a perspective view illustrating a portion of the case disclosed in FIG. 10A.
10C is a perspective view illustrating a battery pack according to some embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, The present invention is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접합하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.It is to be understood that throughout the specification, when an element such as a film, region or substrate is referred to as being "on", "connected to", "laminated" or "coupled to" another element, It is to be understood that elements may be directly "on", "connected", "laminated" or "coupled" to another element, or there may be other elements intervening therebetween. On the other hand, when one element is referred to as being "directly on", "directly connected", or "directly coupled" to another element, it is interpreted that there are no other components intervening therebetween do. Like numbers refer to like elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, components, regions, layers and / or portions, these members, components, regions, layers and / It is obvious that no. These terms are only used to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.Also, relative terms such as "top" or "above" and "under" or "below" can be used herein to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the Figures. Relative terms are intended to include different orientations of the device in addition to those depicted in the Figures. For example, in the figures the elements are turned over so that the elements depicted as being on the top surface of the other elements are oriented on the bottom surface of the other elements. Thus, the example "top" may include both "under" and "top" directions depending on the particular orientation of the figure. If the elements are oriented in different directions (rotated 90 degrees with respect to the other direction), the relative descriptions used herein can be interpreted accordingly.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
도 1a는 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 일부가 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이고, 도 1b는 일반적인 근거리 무선 통신(NFC)의 구성을 도해하는 도면이다. 도 2는 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 라벨링 공정 이전의 배터리 팩의 결합 사시도이다. FIG. 1A is a circuit diagram of a battery protection circuit to be implemented by a part of a battery protection circuit package according to a comparative example of the present invention, and FIG. 1B is a diagram illustrating a configuration of a general short range wireless communication (NFC). FIG. 3 is a perspective view of a battery protection circuit package according to a comparative example of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of a battery protection circuit package according to a comparative example of the present invention FIG. 2 is a perspective view illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention; FIG.
본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 팩을 구성하는 배터리 보호회로 패키지의 일부가 구현하고자 하는 배터리 보호회로는 도 1a에 도시된 본 발명의 비교예에 따른 보호회로와 동일할 수 있다. 다만, 경우에 따라서는, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 구성하는 배터리 보호회로 패키지는 도 1a에 도시된 NFC 매칭 소자를 구성하는 커패시터(C3, C4, C5, C6)를 포함하지 않을 수도 있다. 이러한 점을 감안하여, 배터리 보호회로를 이하에서 설명한다. The battery protection circuit to be implemented by a part of the battery protection circuit package constituting the battery pack according to some embodiments of the present invention may be the same as the protection circuit according to the comparative example of the present invention shown in FIG. However, in some cases, the battery protection circuit package constituting the battery pack according to some embodiments of the present invention does not include the capacitors C3, C4, C5, and C6 constituting the NFC matching device shown in FIG. 1A . In view of this, the battery protection circuit will be described below.
도 1a를 참조하면, 배터리 보호회로(10)는 배터리 베어셀에 연결되기 위한 제 1 및 제 2 내부연결단자(B+, B-), 충전시에는 충전기에 연결되고, 방전시에는 배터리 전원에 의하여 동작되는 전자기기(예, 휴대단말기 등)와 연결되기 위한 제 1 내지 제 3 외부연결단자들(P+, CF, P-)을 구비한다. 나아가, 제 4 외부연결단자(NFC1)를 더 구비할 수 있다. 여기서 제 1 내지 제 3 외부연결단자들(P+, CF, P-) 중 제 1 외부연결단자(P+) 및 제 3 외부연결단자(P-)는 전원공급을 위한 것이고 나머지 하나의 외부연결단자인 제 2 외부연결단자(CF)는, 예를 들어, 배터리를 구분하여 배터리에 맞게 충전을 하도록 한다. 또한, 제 2 외부연결단자(CF)는 충전시 배터리 온도로 감지하는 부품인 써미스터(Thermistor)를 적용할 수 있으며, 기타 기능이 적용되는 단자로서 활용될 수 있다. Referring to FIG. 1A, the
그리고, 배터리 보호회로(10)는 듀얼 FET칩(110), 프로텍션 집적회로(120), 저항(R1, R2, R3), 배리스터(varistor)(V1), 및 커패시터(C1, C2)의 연결구조를 가진다. 듀얼 FET칩(110)은 드레인 공통 구조를 가지는 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)와 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)로 구성된다. 프로텍션 집적회로(Protection IC, 120)는 저항(R1)을 통하여 배터리의 (+)단자인 제 1 내부연결단자(B+)와 연결되고 제 1 노드(n1)를 통해 충전전압 또는 방전전압이 인가되는 전압인가와 배터리 전압을 감지하는 단자(VDD단자), 프로텍션 IC(110) 내부의 동작전압에 대한 기준이 되는 기준단자(VSS단자), 충방전 및 과전류 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-단자), 과방전 상태에서 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)를 오프시키기 위한 방전차단신호 출력단자(DO단자), 과충전 상태에서 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)를 오프시키기 위한 충전차단신호 출력단자(C0단자)를 갖는다.The
이때, 프로텍션 IC(120)의 내부는 기준전압 설정부, 기준전압과 충방전 전압을 비교하기 위한 비교부, 과전류 검출부, 충방전 검출부를 구비하고 있다. 여기서 충전 및 방전상태의 판단 기준은 유저가 요구하는 스펙(SPEC)으로 변경이 가능하며 그 정해진 기준에 따라 프로텍션 IC(120)의 각 단자별 전압차를 인지하여 충ㆍ방전상태를 판정한다.At this time, the inside of the
프로텍션 IC(120)는 방전시에 과방전상태에 이르게 되면, DO단자는 로우(LOW)로 되어 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)를 오프시키고, 과충전 상태에 이르게 되면 CO단자가 로우로 되어 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)를 오프시키고, 과전류가 흐르는 경우에는 충전시에는 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2), 방전시에는 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)를 오프시키도록 구성되어 있다. When the
저항(R1)과 커패시터(C1)는 프로텍션 IC(120)의 공급전원의 변동을 안정시키는 역할을 한다. 저항(R1)은 배터리의 전원(V1) 공급노드인 제 1 노드(n1)와 프로텍션 IC(120)의 VDD 단자 사이에 연결되고, 커패시터(C1)는 프로텍션 IC의 VDD단자와 VSS단자 사이에 연결된다. 여기서 제 1 노드(n1)는 제 1 내부연결단자(B+)와 제 1 외부연결단자(P+)에 연결되어 있다. 저항(R1)을 크게 하면 전압 검출시 프로텍션 IC(120) 내부에 침투되는 전류에 의해서 검출전압이 높아지기 때문에 저항(R1)의 값은 1KΩ 이하의 적당한 값으로 설정된다. 또한 안정된 동작을 위해서 상기 커패시터(C1)의 값은 0.01μF 이상의 적당한 값을 가진다.The resistor R1 and the capacitor C1 serve to stabilize the variation of the power supply of the
그리고 저항(R1)과 저항(R2)은 프로텍션 IC(120)의 절대 최대정격을 초과하는 고전압 충전기 또는 충전기가 거꾸로 연결되는 경우 전류 제한 저항이 된다. 저항(R2)은 프로텍션 IC(120)의 V-단자와 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)의 소오스 단자(S2)가 연결된 제 2 노드(n2) 사이에 연결된다. 저항(R1)과 저항(R2)은 전원소비의 원인이 될 수 있으므로 통상 저항(R1)과 저항(R2)의 저항값의 합은 1KΩ 보다 크게 설정된다. 그리고 저항(R2)이 너무 크다면 과충전 차단후에 복귀가 일어나지 않을 수 있으므로, 저항(R2)의 값은 10KΩ 또는 그 이하의 값으로 설정된다.And the resistors R1 and R2 become current limiting resistors when the high voltage charger or charger exceeding the absolute maximum rating of the
커패시터(C2)는 제 2 노드(n2)(또는 제 3 외부연결단자(P-))와 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)의 소오스 단자(S1)(또는 VSS 단자, 제 2 내부연결단자(B-)) 사이에 연결되는 구조를 가진다. 커패시터(C2)는 상기 배터리 보호회로 제품의 특성에 크게 영향을 끼치지는 않지만, 유저의 요청이나 안정성을 위해 추가되고 있다. 상기 커패시터(C2)는 전압변동이나 외부 노이즈에 대한 내성을 향상시켜 시스템을 안정화시키는 효과를 위한 것이다.The capacitor C2 is connected to the source terminal S1 of the first node n2 (or the third external connection terminal P-) and the first field effect transistor FET1 (or the VSS terminal, the second internal connection terminal B -)). The capacitor C2 does not significantly affect the characteristics of the battery protection circuit product, but is added for user's request or stability. The capacitor C2 is for stabilizing the system by improving the resistance to voltage fluctuation and external noise.
그리고 저항(R3) 및 배리스터(V1)는 ESD(Electrostatic Discharge), 서지(surge) 보호를 위한 소자들로써, 서로 병렬연결되는 구조로 제 2 외부연결단자(CF)와 상기 제 2 노드(n2)(또는 제 3 외부연결단자(P-)) 사이에 연결 배치된다. 상기 배리스터(V1)는 과전압 발생시 저항이 낮아지는 소자로, 과전압이 발생되는 경우 저항이 낮아져 과전압으로 인한 회로손상 등을 최소화할 수 있다.The resistor R3 and the varistor V1 are elements for ESD (Electrostatic Discharge) and surge protection and are connected in parallel to each other. The second external connection terminal CF and the second node n2 Or the third external connection terminal P-). The resistance of the varistor (V1) is lowered when an overvoltage occurs. When the overvoltage is generated, the resistance of the varistor (V1) is lowered, thereby minimizing circuit damage due to overvoltage.
한편, 상술한 배터리 보호회로의 구성에 추가로 NFC 회로(141)가 부가되어, 근거리 자기장 통신(NFC, Near Field Communication)을 지원할 수 있다. 부가되는 NFC 회로(141)는, 예를 들어, NFC 외부연결단자(NFC1), NFC 접속단자(PD1, PD2) 및 NFC 매칭 소자(C3, C4, C5, C6)를 포함할 수 있다. 참고로, 도 1a의 회로도에서 개시된 NFC 접속단자(PD1, PD2)는 도 3에 도시된 패키지(300a)에서 단자(60-1, 60-2)로 구현되며, 배터리 팩(600a)의 주변에 배치되는 NFC 안테나(도 2의 470)의 단부(도 2의 472, 474)와 접촉될 수 있다. NFC 안테나(470)는, 예를 들어, 루프 형태의 안테나일 수 있다. 상기 NFC 안테나 구조체의 단부(472, 474)가 NFC 접속단자(PD1, PD2)와 접촉되면, NFC 매칭 소자(C3, C4, C5, C6)와 NFC 안테나(470)이 전기적으로 연결되어 폐루프(closed loop)를 형성할 수 있다. NFC 매칭 소자(C3, C4, C5, C6)는, 예를 들어, 주파수 매칭용 커패시터일 수 있다. 예를 들어, NFC 안테나(470)의 양 끝단(472, 474)이 상기 NFC 매칭 소자인 커패시터와 연결되어 폐루프를 형성하고, NFC 안테나(470)과 커패시터(C3, C4, C5, C6)에서 발생하는 공진을 이용하여 13.56MHz의 NFC 통신용 주파수 영역을 생성하여 NFC 디바이스와 통신할 수 있다.Meanwhile, in addition to the configuration of the battery protection circuit described above, an
도 1b를 참조하면, 일반적인 근거리 무선 통신(NFC)의 구성은 NFC 제어 집적회로부(142), 유심칩(144) 및 리더기(148)를 포함한다. 유심칩(144)과 리더기(148) 사이에서 제 1 인덕터(146)와 제 2 인덕터(147)가 제공되며, 유심칩(144)과 제 1 인덕터(146) 사이에 제 1 커패시터부(145)가 제공될 수 있다. NFC 제어 집적회로부(142)와 유심칩(144) 사이에 제 2 커패시터부(143)가 제공될 수 있다. Referring to FIG. 1B, a typical short range wireless communication (NFC) configuration includes an NFC control integrated
상술한 NFC 안테나(470)은 도 1b에 도시된 제 1 인덕터(146)에 해당하고, 상술한 커패시터(C3, C4, C5, C6)는 도 1b에 도시된 제 1 커패시터부(145)에 해당한다. 제 1 인덕터(146) 및 제 1 커패시터부(145)는 상술한 NFC 외부연결단자(NFC1)를 통하여 NFC 제어 집적회로부(142), 제 2 커패시터부(143) 및 유심칩(144)과 연결된다. The
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 비교예에 의한 배터리 보호회로 패키지(300a) 및 배터리 팩(700a)에서는, NFC 안테나(470)이 배터리 팩(600a)을 구성하는 배터리 베어셀(400)의 측면에 걸쳐 배치된다. 구체적으로 살펴보면, 베터리 베어셀(400)의 측면이 광폭면(y축 방향과 대략 수직인 면)과 협폭면(x축 방향과 대략 수직인 면)으로 구성되는 경우, NFC 안테나(470)은 필름 형태로 배터리 베어셀(400)의 상기 광폭면 상에 걸쳐 배치된다. NFC 안테나(470)의 단부(472, 474)는 배터리 보호회로 패키지(300a)의 단자패드(60-1, 60-2)와, 예를 들어, 솔더링 공정에 의하여, 접합될 수 있다. 그러나, 안테나 솔더링 공정을 위하여 배터리 보호회로 패키지(300a)는 단자패드(60-1, 60-2)의 구성이 필요하므로, 패키지의 소형화에 불리하고 패키지 내부공간을 확보하는 것에 한계를 수반한다. 한편, 안테나 솔더링 공정에 의하여 배터리 팩의 제조공정이 복잡해지는 문제점을 수반할 수 있다. 또한, NFC 안테나(470)과 배터리 보호회로 패키지(300a)의 접합 부분이 구조상 취약하여 전체적인 구조 관점에서 전단 강도가 낮을 수 있다. 2 to 4, in the battery
한편, 본 발명의 비교예에 의한 배터리 보호회로 패키지(300a) 및 배터리 팩(700a)에서는, 배터리 베어셀(400) 상면 상에 배터리 보호회로 패키지(300a)를 개재하면서 상부 케이스(602)가 고정된다. 상부 케이스(602)는 배터리 보호회로 패키지(300a)의 외부연결단자(50-2, 50-3, 50-4, 50-5)를 외부로 노출시킬 수 있도록 관통홀(604)을 포함한다. In the battery
본 발명의 실시예들에 의한 배터리 팩에서는, 배터리 베어셀의 상면 일측에 배터리 보호회로 패키지를 배치하고 배터리 베어셀의 상면 타측에 NFC 안테나 구조체를 포함하는 안테나 패키지를 배치함으로써, 상술한 문제점들을 극복하였다. In the battery pack according to the embodiments of the present invention, the battery protection circuit package is disposed on one side of the battery bare cell and the antenna package including the NFC antenna structure on the other side of the battery bare cell. Respectively.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a portion of a battery pack in accordance with some embodiments of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩은 배터리 베어셀(400), 배터리 베어셀(400)의 상면 일측에 배치되는 배터리 보호회로 패키지(300b), 배터리 베어셀(400)의 상면 타측에 배치되는 안테나 패키지(300c)를 포함한다. 배터리 보호회로 패키지(300b)와 안테나 패키지(300c)는 배터리 베어셀(400)의 음극단자(410)를 중심으로 서로 이격되어 배치되며, 배터리 보호회로 패키지(300b)의 적어도 일부와 안테나 패키지(300c)의 적어도 일부는 배터리 베어셀(400)의 상면에 접합되어 고정될 수 있다. Referring to FIG. 5, the battery pack according to some embodiments of the present invention includes a battery
배터리 베어셀(400)은 전극 조립체와 캡 조립체를 포함하여 구성된다. 상기 전극 조립체는 양극 집전체에 양극 활물질을 도포해서 형성된 양극판, 음극 집전체에 음극 활물질을 도포해서 형성된 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되어 두 극판의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 세퍼레이터로 이루어질 수 있다. 상기 전극 조립체에는 상기 양극판에 부착된 양극탭과 상기 음극판에 부착된 음극탭이 인출될 수 있다. The battery
상기 캡 조립체는 음극단자(410), 가스켓(미도시), 캡 플레이트(430) 등을 포함한다. 캡 플레이트(430)는 양극단자의 역할을 할 수 있다. 음극단자(410)는 음극셀 또는 전극셀로 명명될 수도 있다. 가스켓은 음극단자(410)와 캡 플레이트(430)를 절연시키기 위하여 절연성 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 배터리 베어셀의 전극단자는 음극단자(410)와 캡 플레이트(430)를 포함할 수 있다. 배터리 베어셀(400)의 상면이라 함은 캡 플레이트(430) 및 음극단자(410)를 포함할 수 있다.The cap assembly includes an
도면에 도시하지는 않았으나, 배터리 베어셀(400)의 상면과 배터리 보호회로 패키지(300b) 및 안테나 패키지(300c) 사이에 홀더가 개재될 수 있다. 상기 홀더는 수지로 형성된 바디부와 상기 바디부 내에 형성된 적어도 하나 이상의 관통홀을 포함할 수 있다. 홀더는 배터리 보호회로 패키지(300b) 및 안테나 패키지(300c)를 배터리 베어셀(400) 상면에 얼라인하여 실장할 수 있는 가이드 역할을 하며, 나아가, 배터리 보호회로 패키지(300b) 및 안테나 패키지(300c)가 배터리 베어셀(400) 상면(430) 상에 고정될 수 있도록 지지부 역할을 할 수 있다. 나아가, 홀더는 배터리 베어셀(400) 상에 제공되는 케이스(600)와 결합되어 케이스(600)를 고정하는 역할을 할 수 있다. Although not shown in the drawing, a holder may be interposed between the upper surface of the battery
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 구성하는 배터리 보호회로 패키지를 도해하는 도면들이다. 6A and 6B are diagrams illustrating a battery protection circuit package that constitutes a battery pack according to some embodiments of the present invention.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 배터리 보호회로 패키지(300b)는 제 1 기판(50)과 제 1 기판(50) 상에 배치된 프로텍션 IC(120), 전계효과 트랜지스터(110) 및 적어도 하나 이상의 수동소자(130)를 포함한다. 나아가, 배터리 보호회로 패키지(300b)는 제 1 기판(50) 상에 프로텍션 IC(120), 전계효과 트랜지스터(110) 및 적어도 하나 이상의 수동소자(130)를 밀봉하는 봉지재(250)를 포함한다. 6A and 6B, a battery
제 1 기판(50)은, 예를 들어, 양쪽가장자리부분에 각각 배치되며 베터리 베어셀(400)의 전극단자(410, 430)와 전기적으로 연결되는 제 1 내부연결단자용 리드(50-1) 및 제 2 내부연결단자용 리드(50-8); 및 상기 제 1 내부연결단자용 리드(50-1) 및 제 2 내부연결단자용 리드(50-8) 사이에 배치되며, 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드(50-3, 50-4, 50-5, 50-6);를 구비하는 리드프레임(50)을 포함할 수 있다. The
예를 들어, 도 1a에 도시된 회로도와 함께 배터리 보호회로 패키지(300b)를 살펴보면, 제 1 내부연결단자용 리드(50-1)는 제 1 내부연결단자(도 1a의 B+)에 해당하며, 제 2 내부연결단자용 리드(50-8)는 제 2 내부연결단자(도 1a의 B-)에 해당하며, 외부연결단자용 리드(50-3)는 제 1 외부연결단자(도 1a의 P+)에 해당하며, 외부연결단자용 리드(50-4)는 제 2 외부연결단자(도 1a의 CF)에 해당하며, 외부연결단자용 리드(50-6)는 제 3 외부연결단자들(도 1a의 P-)에 해당하며, 외부연결단자용 리드(50-5)는 NFC 외부연결단자(도 1a의 NFC1)에 해당할 수 있다. For example, in the battery
한편, 배터리 보호회로 패키지(300b)는 봉지재(250)에 의하여 외부로 노출되며, 배터리 베어셀(400) 상면의 중앙에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 배열된 제 1 패드(50-7) 및 제 2 패드(50-2)를 포함한다. 제 1 패드(50-7) 및 제 2 패드(50-2)는 봉지재(250)로부터 돌출되지 않도록 봉지재(250)와 동일한 레벨(level)을 가질 수 있다. 제 1 패드(50-7)는 제 1 기판(50)을 구성하는 리드프레임을 구성하는 복수의 리드들 중 어느 하나의 리드의 적어도 일부이며, 제 2 패드(50-2)는 제 1 기판(50)을 구성하는 리드프레임을 구성하는 복수의 리드들 중 다른 어느 하나의 리드의 적어도 일부이다. 상기 리드프레임을 구성하는 리드들 중에서 상술한 외부연결단자용 리드들(50-3, 50-4, 50-5, 50-6)은 제 1 패드(50-7) 및 제 2 패드(50-2) 사이에 배치될 수 있다. The battery
제 1 기판(50)을 구성하는 리드프레임에서, 리드들의 배치, 구성 및 개수 등은 적절하게 변형될 수 있다. 또한, 배터리 보호회로 소자를 구성하는 프로텍션 IC(120), 전계효과 트랜지스터(110) 및 적어도 하나 이상의 수동소자(130)의 구성이나 수, 배치 등은 보호회로의 부가 기능에 따라서 적절하게 변형될 수 있는 바, 이하에서 예시적인 구성을 설명한다. In the lead frame constituting the
도 6a에 도시된 바와 같이, 듀얼 FET칩(110)과 프로텍션(protection) IC(120)의 배치는 듀얼 FET칩(110)과 프로텍션 IC(120)가 상하 적층된 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 프로텍션 IC(120)가 적층된 구조를 가질 수 있다. 변형된 실시예로서, 듀얼 FET칩(110)과 프로텍션 IC(120)는 서로 인접 배치되는 구조를 가질 수 있다. 6A, the arrangement of the
듀얼 FET 칩(110)은 공통드레인 구조의 제 1 전계효과 트랜지스터 및 제 2 전계효과 트랜지스터, 즉 2개의 전계효과 트랜지스터(FET)를 내장하고 있으며, 외부단자는 제 1 전계효과 트랜지스터의 제 1 게이트단자(G1) 및 제 1 소오스 단자(S1)와 제 2 전계효과 트랜지스터의 제 2 게이트 단자(G2) 및 제 2 소오스 단자(S2)를 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 구비하는 구조를 가진다. 또한, 공통드레인 단자(D)가 듀얼 FET 칩(110)의 하부면에 구비되는 구조를 가질 수 있다.The
프로텍션 IC(120)는 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 적층 배치되는 구조를 가질 수 있다. 프로텍션 IC(120)는 듀얼 FET 칩(110) 상의 외부단자들이 배치된 부분을 제외한 영역(예를 들면, 중앙부위)에 적층 배치된다. 이때 프로텍션 IC(120)와 듀얼 FET칩(110)의 사이에는 절연을 위한 절연막이 배치될 수 있고, 프로텍션 IC(120)와 듀얼 FET칩(110)은 절연성 재질의 접착제로 접착될 수 있다. The
프로텍션 IC(120)가 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 적층 배치된 이후에 프로텍션 IC(120)의 DO 단자(DO)는, 제 1 게이트 단자(G1)와 와이어 또는 배선을 통해 전기적으로 연결되고, 프로텍션 IC(120)의 CO단자(CO)는, 제 2 게이트 단자(G2)와 와이어 또는 배선을 통해 전기적으로 연결되게 된다. After the
이와 같은 적층구조를 가지는 프로텍션 IC(120)와 듀얼 FET칩(110)을 도입함으로써, 기판 상에 실장하는 면적을 줄일 수 있으며 이에 따라 배터리의 소형화 또는 고용량화를 구현할 수 있다.By installing the
봉지재(250)는 제 1 기판(50) 상에 실장된 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130)를 외부로부터 보호하도록 밀봉할 수 있다. 봉지재(250)는, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)를 포함할 수 있다. The
본 발명의 실시예들에서, 리드프레임은 금속 프레임에 서로 이격된 복수의 리드들이 패터닝된 구성으로서, 절연코어 상에 금속 배선층이 형성된 인쇄회로기판(PCB)과는 그 구조나 두께 등에서 구분될 수 있다. In the embodiments of the present invention, the lead frame is a structure in which a plurality of leads spaced apart from each other in a metal frame are patterned and can be distinguished from a printed circuit board (PCB) having a metal wiring layer formed on an insulating core, have.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제 1 기판(50)은 인쇄회로기판이 아닌 리드프레임만으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130)는 제 1 기판(50)인 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에 표면실장기술을 사용하여 실장될 수 있다. 나아가, 프로텍션 IC(120), 전계효과 트랜지스터(110) 및 복수의 리드들(50-2, 50-3, 50-4, 50-5, 50-6, 50-7)로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재(135)를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다. 전기적 연결부재(135)는 본딩 와이어 또는 본딩 리본 등을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
본딩 와이어나 본딩 리본과 같은 전기적 연결부재(135)를 제 1 기판(50)인 리드프레임 상에 배치하여 회로를 구성하므로, 배터리 보호회로를 구성하기 위한 리드프레임을 설계하고 제조하는 과정이 단순화할 수 있다는 중요한 이점을 가진다. 만약, 본 발명의 변형된 실시예에서 전기적 연결부재(135)를 배터리 보호회로를 구성함에 있어서 도입하지 않는다면 리드프레임을 구성하는 복수의 리드들의 구성이 매우 복잡하게 되므로 적절한 리드프레임을 효과적으로 제공하는 것이 용이하지 않을 수 있다. The electrical connecting
그리고, 제 1 기판(50)을 리드프레임만으로 구성하는 본 발명의 일 실시예에서는, 프로텍션 IC(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)가 리드프레임 상에 반도체 패키지의 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라 표면실장기술(Surface Mounting Technology)에 의하여 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에, 별도의 봉지재로 밀봉되지 않은 웨이퍼에서 소잉(sawing)된 칩 다이(chip die) 형태로, 실장되어 고정될 수 있다. 여기에서, 칩 다이(chip die)라 함은 어레이 형태의 복수의 구조체(예를 들어, 프로텍션 IC, 및 전계효과 트랜지스터)가 형성된 웨이퍼 상에 별도의 봉지재로 밀봉하지 않고 소잉 공정을 수행하여 구현된 개별적인 구조체를 의미한다. 즉, 리드프레임 상에 프로텍션 IC(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)를 실장할 때에는 별도의 봉지재로 밀봉하지 않은 상태에서 실장한 이후에, 후속의 봉지재(250)에 의하여 프로텍션 IC(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)를 밀봉하므로, 배터리 보호회로 패키지(300b)를 구현함에 있어서 봉지재를 형성하는 공정을 한 번만 수행할 수 있다. 이에 반하여, 수동소자(130), 프로텍션 IC(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)를 인쇄회로기판에 별도로 삽입하여 고정하거나 실장하는 경우는, 각 부품에 대하여 한 번의 몰딩 공정이 먼저 필요하고, 인쇄회로기판 상에 고정하거나 실장한 이후에 실장된 각 부품에 대하여 또 한 번의 몰딩 공정이 추가로 필요하므로, 제조공정이 복잡하고 제조비용이 높아질 수 있다. In one embodiment of the present invention in which the
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300b)에서 제 1 기판(50)은 인쇄회로기판으로 구성될 수 있다. 이 경우, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130)는 인쇄회로기판의 상면에 실장된다. 그리고, 인쇄회로기판의 양단에 결합된 별도의 리드가 배터리 베어셀(400)의 상면과 접합됨으로써, 배터리 보호회로 패키지(300b)가 배터리 베어셀(400)의 상면에 고정될 수 있다. In the battery
한편, 본 발명의 변형된 다른 실시예에 의하면, 제 1 기판(50)은 리드프레임 및 상기 리드프레임 상에 전기적으로 연결된 인쇄회로기판으로 구성될 수 있다. 이 경우, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130)는 인쇄회로기판의 상면에 실장된다. Meanwhile, according to another modified embodiment of the present invention, the
본 발명의 일부 실시예들에 의한 배터리 보호회로 패키지(300b)의 일단에는, 선택적으로, PTC 구조체가 연결될 수 있다. 상기 PTC 구조체는 PTC 소자, PTC 소자의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면인 제 1 면에 부착된 금속층, 및 PTC 소자의 상면 및 하면 중 나머지 하나의 면인 제 2 면에 부착된 도전성의 연결부재를 포함할 수 있다. 상기 금속층은 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-) 중에서 선택된 어느 하나의 리드와 접합되고, 상기 연결부재는 배터리 베어셀의 전극단자와 접합될 수 있다. Optionally, a PTC structure may be connected to one end of the battery
PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자는, 예를 들어, 도전성 입자를 결정성 고분자에 분산시켜 형성할 수 있다. 따라서 설정된 온도 이하에서 PTC 소자는 상기 금속층과 상기 도전성의 연결부재 사이에서 전류가 흐르는 통로가 된다. 그러나 과전류 발생으로 인해 설정 온도 이상이 되면 결정성 고분자가 팽창되어 결정성 고분자에 분산되어 있는 상기 도전성 입자 사이의 연결이 분리되면서 저항이 급격하게 증가된다. 따라서 상기 금속층과 상기 도전성의 연결부재 사이의 전류의 흐름이 차단되거나 전류의 흐름이 감소된다. 이와 같이 PTC 소자에 의해 전류의 흐름이 차단될 수 있으므로, PTC 소자는 배터리의 파열을 방지하는 안전장치의 역할을 수행한다. 그리고 다시 설정 온도 이하로 냉각되면 PTC 소자는 결정성 고분자가 수축하여 도전성 입자 사이의 연결이 복원되므로 전류의 흐름이 원활하게 이루어진다. A PTC (Positive Temperature Coefficient) element can be formed, for example, by dispersing conductive particles in a crystalline polymer. Therefore, the PTC element becomes a passage through which current flows between the metal layer and the conductive connecting member at a temperature lower than the set temperature. However, when the temperature exceeds the set temperature due to the occurrence of the overcurrent, the crystalline polymer swells and the resistance between the conductive particles dispersed in the crystalline polymer is separated and the resistance is rapidly increased. Accordingly, the flow of current between the metal layer and the conductive connecting member is cut off or the flow of current is reduced. Since the flow of current can be cut off by the PTC element, the PTC element serves as a safety device for preventing the battery from being ruptured. When the temperature is lower than the set temperature again, the PTC device shrinks the crystalline polymer and restores the connection between the conductive particles, so that the current flows smoothly.
상술한 바와 같은 구조를 가지는 배터리 보호회로 패키지(300b)에서 제 1 기판(50)을 구성하는 리드프레임의 길이는 리드프레임이 배터리 베어셀(400)의 상부면의 중심(예를 들어, 음극단자(410))을 기준으로 편측에 배치하도록 구성될 수 있다. 나아가, PTC 구조체가 결합된 배터리 보호회로 패키지(300b)도 배터리 베어셀(400)의 상부면의 중심(예를 들어, 음극단자(410))을 기준으로 편측에 배치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, PTC 구조체(350)가 결합된 배터리 보호회로 패키지(300b)의 길이는 대략 캡 플레이트(430)의 전체 길이의 절반일 수 있다.The length of the lead frame constituting the
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 구성하는 안테나 패키지를 도해하는 도면들이다. 7A and 7B are views illustrating an antenna package constituting a battery pack according to some embodiments of the present invention.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 안테나 패키지(300c)는 제 2 기판(72)과 제 2 기판(72) 상에 배치된 NFC 안테나 구조체(140)를 포함한다. 나아가, 안테나 패키지(300c)는 제 2 기판(72) 상에 NFC 안테나 구조체(140)를 밀봉하는 봉지재(250)를 포함한다. 배터리 보호회로 패키지(300b)를 구성하는 봉지재(250)와 안테나 패키지(300c)를 구성하는 봉지재(250)는 동일한 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다. 7A and 7B, the
제 2 기판(72)은, 예를 들어, 일측에 배치되며 베터리 베어셀(400)의 상면에 접합될 수 있는 접합단자용 리드(72-1), NFC 안테나 구조체(140)가 실장될 수 있는 실장용 리드(72-3)를 구비하는 리드프레임(72)을 포함할 수 있다. 나아가, 리드프레임(72)은 한 쌍의 서로 이격된 연결단자용 리드(72-2, 72-4)를 더 포함할 수 있으며, 각각 제 3 패드(72-4) 및 제 4 패드(72-2)로 구분될 수 있다. The
제 2 기판(72)을 구성하는 리드프레임에서, 리드들의 배치, 구성 및 개수 등은 적절하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제 2 기판(72)을 구성하는 리드프레임은 별도의 실장용 리드를 구비하지 않고 서로 이격된 제 3 패드(72-4)와 제 4 패드(72-2)에 걸쳐서 NFC 안테나 구조체(140)가 실장될 수 있다. In the lead frame constituting the
본 발명의 변형된 실시예에 의하면, 제 2 기판(72)은 인쇄회로기판만으로 구성될 수 있다. 이 경우, NFC 안테나 구조체(140)는 인쇄회로기판의 상면에 실장되며, 상술한 제 3 패드(72-4)와 제 4 패드(72-2)는 NFC 안테나 구조체(140)가 실장되는 인쇄회로기판의 상면의 반대면에 형성될 수 있다. 그리고, 인쇄회로기판의 양단 중 적어도 어느 하나에 결합된 별도의 리드가 배터리 베어셀(400)의 상면과 접합됨으로써, 안테나 패키지(300c)가 배터리 베어셀(400)의 상면에 고정될 수 있다. According to a modified embodiment of the present invention, the
한편, 본 발명의 변형된 다른 실시예에 의하면, 제 2 기판(72)은 리드프레임 및 상기 리드프레임 상에 전기적으로 연결된 인쇄회로기판으로 구성될 수 있다. 이 경우, NFC 안테나 구조체(140)는 인쇄회로기판의 상면에 실장될 수 있다. Meanwhile, according to another modified embodiment of the present invention, the
안테나 패키지(300c)는 봉지재(250)에 의하여 외부로 노출되며, 배터리 베어셀(400) 상면의 중앙에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 배열된 제 3 패드(72-4) 및 제 4 패드(72-2)를 포함한다. 제 3 패드(72-4) 및 제 4 패드(72-2)는 봉지재(250)로부터 돌출되지 않도록 봉지재(250)와 동일한 레벨(level)을 가질 수 있다. 한편, 제 3 패드(72-4)는 제 2 기판(72)을 구성하는 리드프레임을 구성하는 복수의 리드들 중 어느 하나의 리드의 적어도 일부이며, 제 4 패드(72-2)는 제 2 기판(72)을 구성하는 리드프레임을 구성하는 복수의 리드들 중 다른 어느 하나의 리드의 적어도 일부일 수 있다. The
본 발명의 주요한 기술적 사상 중의 하나는 안테나 패키지(300c)가 NFC 안테나 구조체(140)를 포함한다는 것이며, 이하에서, 이러한 NFC 안테나 구조체(140)를 상술한다. One of the main technical aspects of the present invention is that the
본 발명의 일부 실시예들에 따른 안테나 패키지(300c)를 구성하는 NFC 안테나 구조체(140)는, 예를 들어, 칩 형태를 가질 수 있다. The
본 발명의 일부 실시예들에 따른 안테나 패키지(300c)를 구성하는 NFC 안테나 구조체(140)는 NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함할 수 있는 바, 여기에서, NFC 안테나 구조체(140)를 구성하는 인덕터는 도 1b에서 도시된 제 1 인덕터(146)에 대응되며, 도 2에 도시된 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300a)를 구성하는 NFC 안테나(470)를 대체할 수 있다. The
나아가, 본 발명의 변형된 실시예들에 따른 안테나 패키지(300c)를 구성하는 NFC 안테나 구조체(140)는 도 1b에서 도시된 제 1 커패시터부(145), 제 2 커패시터부(143) 및 NFC 제어 집적회로부(142) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 다른 변형된 실시예로서, 안테나 패키지(300c)는 NFC 안테나 구조체(140) 뿐만 아니라 NFC 안테나 구조체(140)와 별개로 도 1b에서 도시된 제 1 커패시터부(145), 제 2 커패시터부(143) 및 NFC 제어 집적회로부(142) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. Further, the
본 발명의 일부 실시예들에 따른 안테나 패키지(300c)에서 NFC 안테나 구조체(140)를 도입함으로써 안테나 솔더링 공정을 위한 단자패드(도 3의 60-1, 60-2)의 구성이 불필요하므로, 배터리 보호회로 패키지(300b)를 소형화할 수 있어 내부공간을 확보함에 유리할 수 있다. 또한, 안테나 솔더링 공정을 생략할 수 있어 배터리 팩의 제조공정을 단순화시킬 수 있다. 나아가, 배터리 보호회로 패키지의 외부에 필름 형상의 NFC 안테나를 배치하여 접합하지 않고, NFC 안테나 구조체(140)를 포함하는 안테나 패키지(300c)를 도입함으로써 전체적인 구조 관점에서 강도를 향상시킬 수 있다. Since the configuration of the terminal pads (60-1 and 60-2 in Fig. 3) for the antenna soldering process is unnecessary by introducing the
도 5, 도 7a 및 도 7b를 함께 참조하면, NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함하는 NFC 안테나 구조체(140)는 다양한 권선 구조를 가질 수 있다. 5, 7A and 7B, the
첫 번째 예로서, 도 7a의 (a)에 도시된 권선 구조는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함한다. 예를 들어, 상기 권선 구조는 니켈 페라이트 재질의 코어(146a); 및 보빈(146b)을 감싸도록 y축 방향 및 z축 방향과 나란한 방향으로 감는 제 1 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함한다. 이 경우, NFC 리더기(148)와 연동되어 발생되는 유도 자기장의 방향은 x축 방향과 나란하다. 즉, 배터리 베어셀(400)의 측면이 광폭면(x축에 대략 수직인 면)과 협폭면(y축에 대략 수직인 면)으로 구성되는 경우, 상기 인덕터를 포함하는 NFC 안테나 구조체(140)에서 유도된 자기장의 방향은 배터리 베어셀(400)의 상기 광폭면과 수직일 수 있다. 이러한 권선 구조를 가지는 경우, NFC 리더기와 배터리 베어셀(400)의 측면 중 광폭면이 서로 나란하게 위치할 때 근거리 자기장 통신이 구현될 수 있다. As a first example, the winding structure shown in Fig. 7A includes a coil having a first winding direction. For example, the winding structure may include a
두 번째 예로서, 안테나 패키지(300c)에서, 도 7a의 (a)에 도시된 권선 구조를 포함하는 NFC 안테나 구조체(140)는 서로 이격된 복수개로 배치될 수 있다. 만약, NFC 안테나 구조체(140)가 칩 형태를 가진다면, 안테나 패키지(300c)는 NFC 안테나를 포함하는 칩을 복수개 구비할 수 있다. 각각의 권선 구조에 대한 설명은 첫 번째 예에서 상술한 내용과 동일하다. 즉, 복수의 NFC 안테나 구조체(140)들의 각각은, 도 7a의 (a)에 도시된 것처럼, 모두 동일한 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함하며, 배터리 베어셀(400)의 측면이 광폭면(x축에 수직인 면)과 협폭면(y축에 수직인 면)으로 구성되는 경우, NFC 안테나 구조체(140)들에서 유도된 자기장의 방향은 배터리 베어셀(400)의 상기 광폭면과 수직일 수 있다. 한편, 변형된 실시예로서, NFC 안테나 구조체(140)가 칩 형태를 가지는 경우, 안테나 패키지(300c)는 NFC 안테나를 포함하는 칩을 단수개 구비하되, 상기 단수의 칩 내에 도 7a의 (a)에 도시된 권선 구조체가 복수개 배치될 수 있다. 이러한 권선 구조를 가지는 경우, NFC 리더기와 배터리 베어셀(400)의 측면 중 광폭면이 서로 나란하게 위치할 때 근거리 자기장 통신이 구현될 수 있으며, 첫 번째 예의 NFC 안테나 구조체(140)인 경우보다, 근거리 자기장 통신의 감도가 개선되는 효과를 기대할 수 있다. As a second example, in the
세 번째 예로서, 안테나 패키지(300c)는 서로 이격된 복수의 NFC 안테나 구조체(140)들을 포함하며, 상기 복수의 NFC 안테나 구조체(140)들 중 일부의 안테나 구조체는, 도 7a의 (a)에 도시된 것처럼, 제 1 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함하며, 상기 복수의 NFC 안테나 구조체(140)들 중 나머지의 안테나 구조체는, 도 7a의 (b)에 도시된 것처럼, 상기 제 1 권선방향과 수직인 제 2 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 권선방향을 가지는 권선 구조는 니켈 페라이트 재질의 코어(146a); 및 보빈(146b)을 감싸도록 y축 방향 및 z축 방향과 나란한 방향으로 감는 코일(146c)을 포함하며, 상기 제 2 권선방향을 가지는 권선 구조는 니켈 페라이트 재질의 코어(146a); 및 보빈(146b)을 감싸도록 x축 방향 및 z축 방향과 나란한 방향으로 감는 코일(146c)을 포함한다. 배터리 베어셀(400)의 측면이 광폭면(x축에 수직인 면)과 협폭면(y축에 수직인 면)으로 구성되는 경우, 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 배터리 베어셀(400)의 측면 중에서 광폭면과 수직이고, 상기 제 2 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 배터리 베어셀(400)의 측면 중에서 협폭면과 수직일 수 있다. As a third example, the
만약, NFC 안테나 구조체(140)가 칩 형태를 가진다면, 안테나 패키지(300c)는 상기 제 1 권선방향의 권선 구조를 가지는 칩 형태의 제 1 안테나 구조체와 상기 제 2 권선방향의 권선 구조를 가지는 칩 형태의 제 2 안테나 구조체를 모두 구비할 수 있다. 다른 예로서, 안테나 패키지(300c)는 NFC 안테나를 포함하는 단수의 칩을 포함하되, 상기 단수의 칩 내에 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함하는 권선 구조와 상기 제 2 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함하는 권선 구조를 모두 구비할 수 있다. 이러한 권선 구조를 가지는 경우, NFC 리더기와 배터리 베어셀(400)의 측면 중 광폭면이 비교적 서로 나란하게 위치하지 않고 임의의 각도를 형성하더라도 근거리 자기장 통신이 구현될 수 있으며, 근거리 자기장 통신의 감도가 개선되는 효과를 기대할 수 있다.If the
한편, NFC 안테나 구조체(140)를 구성하는 권선(widing wire) 구조는, 예시적으로, 코어에 코일을 감는 권취(捲取) 구조로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 의한 NFC 안테나 구조체(140)는 이러한 권취 구조에 한정되지 않으며, 예를 들어, 도전성 물질을 패터닝함으로써 구현할 수도 있다. On the other hand, the structure of the wing wire constituting the
본 발명의 일부 실시예에 의하면, 제 2 기판(72)은 인쇄회로기판이 아닌 리드프레임만으로 이루어질 수 있다. 이 경우, NFC 안테나 구조체(140)는 제 2 기판(72)인 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에 표면실장기술을 사용하여 실장될 수 있다. 나아가, NFC 안테나 구조체(140) 및 복수의 리드들(72-1, 72-2, 72-3, 72-4)로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 안테나 패키지(300c)를 구성할 수 있다. 전기적 연결부재는 본딩 와이어 또는 본딩 리본 등을 포함할 수 있다. According to some embodiments of the present invention, the
상술한 바와 같은 구조를 가지는 안테나 패키지(300c)에서 제 2 기판(72)의 길이는 리드프레임이 배터리 베어셀(400)의 상부면의 중심(예를 들어, 음극단자(410))을 기준으로 다른 편측에 배치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, NFC 안테나 구조체(140)를 포함하는 안테나 패키지(300c)의 길이는 대략 캡 플레이트(430)의 전체 길이의 절반일 수 있다.The length of the
도 8a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 도면이다. 도 8b는 도 8a에 개시된 구조체 중에서 안테나 패키지(300c)를 확대하여 도시한 도면이고, 도 8c는 도 8a에 개시된 구조체 중에서 배터리 보호회로 패키지(300b)를 확대하여 도시한 도면이다. 도 8d는 도 8a에 개시된 구조체 중에서 E 영역을 확대하여 도시한 도면이다.8A is a diagram illustrating a portion of a battery pack in accordance with some embodiments of the present invention. 8B is an enlarged view of the
도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 배터리 보호회로 패키지(300b)와 안테나 패키지(300c)를 전기적으로 연결하는 도전성 연결부(670)가 개시된다. 배터리 보호회로 패키지(300b)는, 외부로 노출되며 배터리 베어셀(400) 상면의 중앙에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 배열된, 제 1 패드(50-7) 및 제 2 패드(50-2)를 포함한다. 안테나 패키지(300c)는, 외부로 노출되며 배터리 베어셀(400) 상면의 중앙에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 배열된, 제 3 패드(72-4) 및 제 4 패드(72-2)를 포함한다. 도전성 연결부(670)는 배터리 보호회로 패키지(300b)의 제 1 패드(50-7)와 안테나 패키지(300c)의 제 3 패드(72-4)를 연결하도록 배터리 베어셀(400) 상면 상에 배치된 제 1 도전성 연결부(664)를 포함한다. 또한, 도전성 연결부(670)는 배터리 보호회로 패키지(300b)의 제 2 패드(50-2)와 안테나 패키지(300c)의 제 4 패드(72-2)를 연결하도록 배터리 베어셀(400) 측면 및 하면을 연결하여 두르도록 배치된 제 2 도전성 연결부(662)를 포함한다. 8A to 8D, a
이에 의하면, 도전성 연결부(670)는 배터리 베어셀(400) 둘레의 적어도 일부를 두르는 형태를 포함할 수 있다. 구체적으로, 배터리 베어셀(400)의 측면이 광폭면(x축에 수직인 면)과 협폭면(y축에 수직인 면)으로 구성되는 경우, 도전성 연결부(670)는 배터리 베어셀(400) 측면 중 상기 협폭면과 배터리 보호회로 패키지(300b)의 하면을 연결하여 두르는 형태를 포함할 수 있다. According to this, the
배터리 보호회로 패키지(300b)와 안테나 패키지(300c)를 전기적으로 연결하는 도전성 연결부(670)는 배터리 베어셀(400)의 둘레를 두르는 형태를 가지므로, 근거리 자기장 통신(NFC)에서 사각 루프 형상의 안테나로 활용될 수 있다. 특히, 제 2 도전성 연결부(662)는 배터리 베어셀(400)의 측면 중 협폭면과 하면을 연결하여 배치되므로, 발생되는 자기장의 방향은 배터리 베어셀(400)의 측면 중 광폭면에 수직인 방향(x축에 나란한 방향)일 수 있다. Since the
한편, 제 1 패드(50-7), 제 2 패드(50-2), 제 3 패드(72-4), 제 4 패드(72-2)는 봉지재로부터 돌출되지 않을 수 있으며, 이 경우, 도전성 연결부(670)와의 전기접촉을 용이하게 하도록 커넥팅 패드가 추가로 배치될 수 있다. The first pad 50-7, the second pad 50-2, the third pad 72-4, and the fourth pad 72-2 may not protrude from the sealing material. In this case, A connecting pad may be further disposed to facilitate electrical contact with the
예를 들어, 제 1 패드(50-7)와 접촉하여 대응되는 위치에 제 1 커넥팅 패드(650a)가 배치되고, 제 2 패드(50-2)와 접촉하여 대응되는 위치에 제 2 커넥팅 패드(650b)가 배치되고, 제 3 패드(72-4)와 접촉하여 대응되는 위치에 제 3 커넥팅 패드(652b)가 배치되고, 제 4 패드(72-2)와 접촉하여 대응되는 위치에 제 4 커넥팅 패드(652a)가 배치될 수 있다. For example, the first connecting
따라서, 제 1 도전성 연결부(664)는 제 1 커넥팅 패드(650a)와 제 3 커넥팅 패드(652b) 사이에 전기적으로 연결되도록 개재되어 배치될 수 있으며, 제 2 도전성 연결부(662)는 제 2 커넥팅 패드(650b)와 제 4 커넥팅 패드(652a) 사이에 전기적으로 연결되도록 개재되어 배치될 수 있다. 특히, 제 1 패드(50-7)와 제 2 패드(50-2) 사이에 배치된 외부연결단자들(P+, CF, NFC1, P-)이 외부로 노출되어야 하므로, 제 2 커넥팅 패드(650b)와 제 4 커넥팅 패드(652a)를 연결하는 제 2 도전성 연결부(662)는 배터리 베어셀(400)의 상면 중앙부(예를 들어, 음극단자(410))를 가로질러 배치될 수 없으며, 배터리 베어셀(400)의 측면 및 하면을 연결하여 두르게 된다. The first conductive connecting
도 8a를 도 2 및 도 3과 비교하여 참조하면, 도 2의 NFC 안테나(470)는 도 8a의 안테나 패키지(300c)를 구성하는 NFC 안테나 구조체와 대응되며, 도 2의 NFC 안테나의 단부(472, 474)는 도 8a의 제 3 패드(72-4) 및 제 4 패드(72-2)와 대응되며, 도 3의 패키지 단자(60-1, 60-2)는 도 8a의 제 1 패드(50-7) 및 제 2 패드(50-2)와 대응된다. 도 2 및 도 3에서는 NFC 안테나의 단부(472, 474)와 패키지 단자(60-1, 60-2)의 직접 접합에 의하여 배터리 보호회로 패키지(300a)와 NFC 안테나(470)가 전기적으로 연결되지만, 도 8a에서는 제 1 도전성 연결부(664) 및 제 2 도전성 연결부(662)를 매개하여 배터리 보호회로 패키지(300b)와 안테나 패키지(300c)가 전기적으로 연결된다는 점에서 구성의 차별점을 가진다. Referring to FIG. 8A in comparison with FIG. 2 and FIG. 3, the
도 9a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩에서 도전성 연결부와 커넥팅 패드의 구성을 도해하는 도면이다. 9A is a diagram illustrating a configuration of a conductive connection portion and a connecting pad in a battery pack according to some embodiments of the present invention.
도 9a를 참조하면, 제 1 커넥팅 패드(650a)와 제 3 커넥팅 패드(652b)를 연결하는 제 1 도전성 연결부(664)와 제 2 커넥팅 패드(650b)와 제 4 커넥팅 패드(652a)를 연결하는 제 2 도전성 연결부(662)는 각각 적어도 하나 이상의 도전성 라인으로 구성된다. 예를 들어, 제 1 도전성 연결부(664)와 제 2 도전성 연결부(662)는 각각 세 개의 도전성 라인들이 병렬로 나란히 배치되어 제공될 수 있다. 9A, a first conductive connecting
배터리 보호회로 패키지(300b)와 안테나 패키지(300c)를 전기적으로 연결하는 도전성 연결부(670)는 배터리 베어셀(400)의 둘레를 두르는 형태를 가지므로 근거리 자기장 통신에서 사각 루프 형상의 추가적 안테나로 활용될 수 있다. 이 경우, 도전성 연결부(670)를 구성하는 병렬로 연결되는 도전성 라인들의 개수는 추가적 안테나를 구성하는 유도코일의 권취수로 이해될 수도 있다. Since the
도 9b는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 배터리 팩에서 도전성 연결부와 커넥팅 패드의 구성을 도해하는 도면이다. 9B is a diagram illustrating a configuration of a conductive connection portion and a connecting pad in a battery pack according to some other embodiments of the present invention.
도 9b를 참조하면, 제 1 커넥팅 패드(650a)와 제 3 커넥팅 패드(652b)를 연결하는 제 1 도전성 연결부(664)와 제 2 커넥팅 패드(650b)와 제 4 커넥팅 패드(652a)를 연결하는 제 2 도전성 연결부(662)는 각각 도전성 포일(foil)로 구성될 수 있다. 9B, a first conductive connecting
본 발명의 변형된 다른 실시예들에 따른 배터리 팩에서는 도 9a 및 도 9b의 도전성 연결부의 구성이 혼합될 수 있다. 예를 들어, 제 1 커넥팅 패드(650a)와 제 3 커넥팅 패드(652b)를 연결하는 제 1 도전성 연결부는 도전성 라인 및 도전성 포일 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 제 2 커넥팅 패드(650b)와 제 4 커넥팅 패드(652a)를 연결하는 제 2 도전성 연결부는 도전성 라인 및 도전성 포일 중 나머지 어느 하나로 구성될 수 있다. In a battery pack according to another modified embodiment of the present invention, the configurations of the conductive connection portions of FIGS. 9A and 9B may be mixed. For example, the first conductive connecting portion connecting the first connecting
도 10a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 구성하는 케이스를 도해하는 사시도이고, 도 10b는 도 10a에 개시된 케이스의 일부를 도해하는 사시도이다. 도 10c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 도해하는 사시도이다. FIG. 10A is a perspective view illustrating a case constituting a battery pack according to some embodiments of the present invention, and FIG. 10B is a perspective view illustrating a portion of the case disclosed in FIG. 10A. 10C is a perspective view illustrating a battery pack according to some embodiments of the present invention.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩(700b)은 배터리 베어셀(400)의 측면 중 협폭면과 상면 및 하면을 감싸도록 형성된 케이스(600)를 구비한다. 나아가, 케이스(600)는 배터리 베어셀(400) 상에 배터리 보호회로 패키지(300b) 및 안테나 패키지(300c)를 개재하면서 고정되며, 배터리 보호회로 패키지(300b)의 외부연결단자가 노출되도록 형성된 관통홀(670)을 포함한다. 10A to 10C, a
케이스(600)는 상술한 도전성 연결부(670)를 외부로부터 보호하도록 배터리 베어셀(400)의 측면 중 협폭면, 상면 및 하면을 감싸도록 형성된다. 구체적으로, 케이스(600)는 배터리 베어셀(400)의 상면 상에 배치된 제 1 케이스(610), 배터리 베어셀(400)의 협폭면 상에 배치된 제 2 케이스(620, 640), 배터리 베어셀(400)의 하면 상에 배치된 제 3 케이스(630)를 포함한다. 제 1 케이스(610), 제 2 케이스(620, 640) 및 제 3 케이스(630)는 편의상 구분되며 실제로는 일체로 형성될 수 있다. The
본 발명의 일부 실시예들에 의하면, 상술한 도전성 연결부(670)는 케이스(600)의 내부에 내장될 수 있다. 예를 들어, 배터리 베어셀(400), 배터리 베어셀(400) 상에 배치된 배터리 보호회로 패키지(300b)의 적어도 일부와 안테나 패키지(300c)의 적어도 일부 및 도전성 연결부(670)를 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써, 도전성 연결부(670)를 내부에 내장하면서 배터리 베어셀(400), 배터리 보호회로 패키지(300b) 및 안테나 패키지(300c) 중 적어도 어느 하나와 결합할 수 있는 케이스(600)를 형성할 수 있다. According to some embodiments of the present invention, the above-described
본 발명의 변형된 다른 실시예들에서는, 도전성 연결부(670)를 내장하고, 커넥팅 패드가 노출된, 도 10a에 도시된 사출 케이스(600)를 별도로 제작한 후에, 사출 케이스(600)를 도 5에 개시된 구조체와 인서트 방식으로 결합함으로써, 도 10c에 도시된 배터리 팩(700b)을 구현할 수도 있다. 이 경우, 사출 케이스(600)는 도 5에 개시된 구조체와 탈부착이 가능하다. In another modified embodiment of the present invention, after the
도 10b를 참조하면, 배터리 베어셀(400)의 상면 상에 배치된 제 1 케이스(610)의 내측이 도시된다. 제 1 케이스(610)는 배터리 보호회로 패키지(300b) 및 안테나 패키지(300c)가 내측에 배치될 수 있는 내부공간(690)을 포함한다. 도전성 연결부(670)의 일부는 제 1 케이스(610)의 내부에 내장되고, 제 1 커넥팅 패드(650a), 제 2 커넥팅 패드(650b), 제 3 커넥팅 패드(652b) 및 제 4 커넥팅 패드(652a)는 제 1 케이스(610)의 내측에 노출되도록 구성될 수 있다. Referring to FIG. 10B, the inside of the
지금까지 NFC 안테나 구조체를 포함하는 배터리 팩에 대하여 설명하였다. 본 발명에 의하면, 안테나 솔더링 공정을 제거함으로써 공정의 단순화 및 제품 생산량이 증대될 수 있다. 또한, 배터리 보호회로 패키지에서 NFC 안테나 패드가 제거됨으로써 내부 공간의 확보 및 패키지 소형화가 가능하다. 나아가, 도전성 연결부를 케이스 내부에 내장하여 안테나로 활용하여 NFC 칩 안테나의 성능을 향상시킬 수 있다는 유리한 효과를 기대할 수 있다. The battery pack including the NFC antenna structure has been described so far. According to the present invention, the antenna soldering process can be eliminated, thereby simplifying the process and increasing the product yield. In addition, the NFC antenna pad is removed from the battery protection circuit package, thereby ensuring the internal space and reducing the package size. Further, the advantageous effect that the performance of the NFC chip antenna can be improved by using the conductive connection portion as an antenna by being built in the case can be expected.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10 : 배터리 보호회로
140 : NFC 안테나 구조체
300a, 300b : 배터리 보호회로 패키지
300c : 안테나 패키지
400 : 배터리 베어셀
410 : 음극단자
430 : 캡 플레이트
600 : 케이스
700a, 700b : 배터리 팩
NFC1 : NFC 외부연결단자
PD1, PD2 : NFC 접속단자10: Battery protection circuit
140: NFC antenna structure
300a, 300b: battery protection circuit package
300c: antenna package
400: battery bare cell
410: negative terminal
430: cap plate
600: Case
700a, 700b: battery pack
NFC1: NFC external connection terminal
PD1, PD2: NFC connection terminal
Claims (10)
상기 배터리 베어셀의 상면 일측에 배치되며, 제 1 기판과 상기 제 1 기판 상에 배치된 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하는, 배터리 보호회로 패키지;
상기 배터리 베어셀의 상면 타측에 배치되며, 제 2 기판과 상기 제 2 기판 상에 배치된 NFC 안테나 구조체를 포함하는, 안테나 패키지;
상기 배터리 보호회로 패키지와 상기 안테나 패키지를 전기적으로 연결하는 도전성 연결부; 및
상기 배터리 베어셀 상에 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지를 개재하면서 고정되며, 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자가 노출되도록 형성된 관통홀을 포함하는, 케이스;
를 구비하는, 배터리 팩.Battery bare cell;
A battery protection circuit package disposed on one side of the upper surface of the battery bare cell and including a first substrate and a protection IC disposed on the first substrate, a field effect transistor (FET), and at least one passive element;
An antenna package disposed on the other side of the upper surface of the battery bare cell and including a second substrate and an NFC antenna structure disposed on the second substrate;
A conductive connection portion electrically connecting the battery protection circuit package and the antenna package; And
And a through hole formed through the battery protection circuit package and the antenna package on the battery bare cell to expose the external connection terminal of the battery protection circuit package.
And a battery pack.
상기 배터리 보호회로 패키지와 상기 안테나 패키지는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 서로 이격되어 배치되며,
상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부와 상기 안테나 패키지의 적어도 일부는 상기 배터리 베어셀의 상면에 접합되어 고정되는,
배터리 팩. The method according to claim 1,
Wherein the battery protection circuit package and the antenna package are spaced apart from each other with respect to a negative terminal of the battery bare cell,
Wherein at least a portion of the battery protection circuit package and at least a portion of the antenna package are fixedly connected to an upper surface of the battery bare cell,
Battery pack.
상기 도전성 연결부는 상기 배터리 베어셀 둘레의 적어도 일부를 두르는 형태를 포함하는, 배터리 팩. The method according to claim 1,
Wherein the conductive connection comprises at least a portion of the periphery of the battery bare cell.
상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우,
상기 도전성 연결부는 상기 배터리 베어셀의 측면 중 협폭면과 상기 배터리 베어셀의 하면을 연결하여 두르는 형태를 포함하는, 배터리 팩.The method of claim 3,
In the case where the side surface of the battery bare cell is configured to have a narrower surface than a wide surface,
Wherein the conductive connection portion connects the narrow side of the side surface of the battery bare cell and the bottom surface of the battery bare cell.
상기 도전성 연결부의 적어도 일부는 상기 케이스의 내부에 내장된, 배터리 팩. The method of claim 3,
And at least a part of the conductive connection portion is embedded inside the case.
상기 배터리 보호회로 패키지는, 외부로 노출되며 상기 배터리 베어셀 상면의 중앙에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 배열된, 제 1 패드 및 제 2 패드를 포함하고, 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자는 상기 제 1 패드 및 상기 제 2 패드 사이에 배치되며,
상기 안테나 패키지는, 외부로 노출되며 상기 배터리 베어셀 상면의 중앙에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 배열된, 제 3 패드 및 제 4 패드를 포함하고,
상기 도전성 연결부는, 상기 제 1 패드 및 상기 제 3 패드를 연결하도록 상기 배터리 베어셀 상면 상에 배치된 제 1 도전성 연결부; 및 상기 제 2 패드 및 상기 제 4 패드를 연결하도록 상기 배터리 베어셀 측면 및 하면을 두르도록 배치된 제 2 도전성 연결부;를 포함하는,
배터리 팩.The method according to claim 1,
Wherein the battery protection circuit package includes a first pad and a second pad sequentially exposed in a direction away from the center of the upper surface of the battery bare cell, 1 < / RTI > pad and the second pad,
Wherein the antenna package includes a third pad and a fourth pad that are sequentially exposed in a direction away from the center of the upper surface of the battery bare cell,
The conductive connection portion includes: a first conductive connection portion disposed on the upper surface of the battery bare cell to connect the first pad and the third pad; And a second conductive connection portion arranged to surround a side surface and a bottom surface of the battery bare cell to connect the second pad and the fourth pad.
Battery pack.
상기 케이스는 상기 제 1 도전성 연결부 및 상기 제 2 도전성 연결부를 외부로부터 보호하도록 상기 배터리 베어셀의 측면 일부와 상면 및 하면을 감싸도록 형성된, 배터리 팩.The method according to claim 6,
And the case is configured to surround a part of a side surface and an upper surface and a lower surface of the battery bare cell so as to protect the first conductive connection portion and the second conductive connection portion from the outside.
상기 제 1 도전성 연결부 및 상기 제 2 도전성 연결부는 상기 케이스의 내부에 내장된, 배터리 팩.The method according to claim 6,
Wherein the first conductive connecting portion and the second conductive connecting portion are embedded inside the case.
상기 제 1 도전성 연결부 및 상기 제 2 도전성 연결부는 도전성 라인 또는 도전성 포일인, 배터리 팩.The method according to claim 6,
Wherein the first conductive connection portion and the second conductive connection portion are a conductive line or a conductive foil.
상기 케이스는,
상기 배터리 베어셀, 상기 배터리 베어셀의 상면 상에 배치된 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부와 상기 안테나 패키지의 적어도 일부 및 상기 도전성 연결부를 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써, 상기 도전성 연결부를 내부에 내장하면서 상기 배터리 베어셀, 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지 중 적어도 어느 하나와 결합하여 형성된,
배터리 팩.The method according to claim 1,
In this case,
At least a portion of the battery protection circuit package disposed on the battery bare cell, the battery bare cell, at least a part of the antenna package, and the conductive connection portion are disposed inside the injection mold, and the resin melt is injected and insert injection molded A battery protection circuit package, and an antenna package, the battery protection cell package comprising:
Battery pack.
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