KR101620919B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부면의 적어도 일부에 형성된 오목부 및 상기 오목부 내에 전극단자를 구비하는 배터리 베어셀; 및 상기 오목부 내에 적어도 일부가 배치되며, 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재를 포함하고, 상기 전극단자와 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있는 내부연결단자 및 외부연결단자를 더 포함하는, 배터리 보호회로 패키지;를 구비하고, 별도의 탑 케이스를 사용하지 않고 상기 배터리 베어셀의 상에 상기 외부연결단자가 노출되도록 마감처리 된, 배터리 팩을 제공한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 탑 케이스를 사용하지 않고 마감처리 된, 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰, PDA 등의 휴대단말기 등에 배터리가 사용되고 있다. 리튬이온 배터리는 휴대단말기 등에 가장 널리 사용되는 배터리로 과충전, 과전류 시에 발열하고, 발열이 지속되어 온도가 상승하게 되면 성능열화는 물론 폭발의 위험성까지 갖는다. 따라서, 통상의 배터리에는 과충전, 과방전 및 과전류를 감지하고 차단하는 보호회로모듈이 실장되어 있거나, 배터리 외부에서 과충전, 과방전, 발열을 감지하고 배터리의 동작을 차단하는 배터리 보호회로 패키지를 설치하여 사용할 수 있다. 그러나, 배터리 보호회로 패키지를 구성하는 프로텍션 IC(protection integrated circuit)와 전계효과 트랜지스터(fieled effect transistor, FET), 저항, 및 커패시터 등이 차지하는 공간이 너무 커서 배터리 팩의 소형화에 한계가 있다는 문제점이 있다.
또한, 기존의 배터리 팩의 경우, 배터리 보호회로 소자를 보호하고, 탑 케이스를 조립하기 위해 홀더를 사용한다. 이에 따라 배터리 팩 제조공정이 복잡하고, 원자재 비용 증가 및 생산비용 단가가 높다는 문제점이 있다.
한국등록특허 제 10-1403384호 (2014.05.28.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 배터리 팩의 제조단가를 낮출 수 있도록 탑 케이스 및 홀더 조립 공정을 단순화 및 생산량을 증가할 수 있는, 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 배터리 팩은 상부면의 적어도 일부에 형성된 오목부 및 상기 오목부 내에 전극단자를 구비하는 배터리 베어셀; 및 상기 오목부 내에 적어도 일부가 배치되며, 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재를 포함하고, 상기 전극단자와 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있는 내부연결단자 및 외부연결단자를 더 포함하는, 배터리 보호회로 패키지;를 구비하고, 별도의 탑 케이스를 사용하지 않고 상기 배터리 베어셀의 상에 상기 외부연결단자가 노출되도록 마감처리 된 것일 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지가 상기 배터리 베어셀의 외부로 돌출되지 않도록 상기 배터리 보호회로 패키지의 최상부면과 상기 배터리 베어셀의 최상부면은 레벨(level)이 서로 같으며, 상기 배터리 베어셀의 측부면과 상부면을 덮는 라벨시트;를 더 구비함으로써, 별도의 탑 케이스를 사용하지 않고 상기 배터리 베어셀의 상에 상기 외부연결단자가 노출되도록 마감처리 된 것일 수 있다.
상기 라벨시트를 덮기 전에 상기 오목부 내에 배치된 상기 배터리 보호회로 패키지를 고정하기 위하여 상기 오목부의 빈 공간을 몰딩할 수 있다.
상기 내부연결단자는 제 1 내부연결단자 및 제 2 내부연결단자를 포함하고, 상기 제 1 내부연결단자 및 상기 제 2 내부연결단자와 전기적으로 연결될 수 있는 상기 봉지재로부터 노출된 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드를 더 포함하고, 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 제 2 내부연결단자용 리드 중 어느 하나를 상기 배터리 베어셀의 상기 전극단자와 접합하기 위하여 걸폼(gull form) 형태로 절곡하고, 상기 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드의 일면이 상기 봉지재에 의해 밀봉되지 않고 외부로 노출되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 오목부는 상기 배터리 베어셀의 상부면 전체에 걸쳐 형성되며, 상기 배터리 베어셀의 상에 상기 외부연결단자가 노출되도록 별도의 탑 케이스를 사용하지 않고 마감처리하기 위하여, 상기 봉지재는 상기 오목부와 끼워맞춤 방식으로 체결되도록 형성된 것일 수 있다.
상기 내부연결단자는 제 1 내부연결단자 및 제 2 내부연결단자를 포함하고, 상기 제 1 내부연결단자 및 상기 제 2 내부연결단자와 전기적으로 연결될 수 있는 상기 봉지재로부터 노출된 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드를 더 포함하고, 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 제 2 내부연결단자용 리드는 상기 전극단자와 전기적으로 연결될 수 있도록 폴딩(folding)되어 상기 배터리 베어셀의 상부면의 바로 위에 배치될 수 있다.
상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 제 2 내부연결단자용 리드는 상기 배터리 베어셀의 상기 전극단자와 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering) 및 도전성 접착제(예를 들어, 도전성 에폭시), 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식에 의하여 접합될 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지는 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터 및 수동소자를 더 포함하며,
상기 수동소자는 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치되며, 상기 프로텍션 IC, 상기 전계효과 트랜지스터 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다.
상기 프로텍션 IC 및 상기 전계효과 트랜지스터는, 상기 리드프레임 상에 반도체 패키지 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라, 표면실장기술에 의하여 상기 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에, 별도의 상기 봉지재로 밀봉되지 않은 칩 다이(chip die) 형태로, 실장되어 고정될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 홀더 및 탑 케이스 제거를 통한 원자재 비용을 감소시킬 수 있고, 홀더 및 탑 케이스 조립 공정을 제거하여 배터리 팩의 제조공정의 단순화 및 생산량이 증가될 수 있는, 배터리 팩을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 베어셀의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 2c 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 3c 및 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 베어셀의 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 팩은 제 1 극성의 전극 단자(410)와 제 2 극성의 캡 플레이트(430)를 구비하는 배터리 베어셀(400)을 포함한다. 배터리 베어셀(400)의 측부면은 캔(401)으로 둘러싸여 밀봉될 수 있다. 상기 캔(401)의 개구부 상 즉, 배터리 베어셀(400)의 상부면은 오목부(435)를 구비하는 캡 플레이트(430)로 이루어질 수 있다. 상기 오목부(435)의 상부면에는 전극단자(410)가 배치될 수 있다. 배터리 베어셀(400)의 상세한 설명은 도 1b를 참조하여 후술한다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 제 1 극성의 전극 단자(410)와 제 2 극성의 캡 플레이트(430)를 구비하는 배터리 베어셀(400)을 포함한다.
구체적인 예를 살펴보면, 배터리 베어셀(400)은 전극 조립체(405), 전극 조립체(405)를 수용하는 캔(401) 및 캔(401)의 개구부 상에 구비되는 캡 조립체(450)로 이루어질 수 있다. 전극 조립체(405)는 양극 집전체에 양극 활물질을 도포해서 형성된 양극판(402), 음극 집전체에 음극 활물질을 도포해서 형성된 음극판(403) 및 양극판(402)과 음극판(403) 사이에 개재되어 두 극판(402, 403)의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 세퍼레이터(404)로 이루어질 수 있다.
양극판(402)에는 양극 활물질이 도포되지 않는 양극 무지부가 형성되며, 음극판(403)에는 음극 활물질이 도포되지 않는 음극 무지부가 형성될 수 있다. 양극 무지부에는 캡 플레이트(430)와 전기적으로 연결되는 양극 탭(407)이 접합되며, 음극 무지부에는 전극 단자(410)와 전기적으로 연결되는 음극 탭(408)이 접합될 수 있다. 이때, 양극 탭(407) 및 음극 탭(408)은, 예를 들어, 용접에 의해 양극 무지부 및 음극 무지부에 접합될 수 있다.
양극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있으며, 호일, 필름, 시트, 펀칭된 것, 다공질체, 발포제 등의 형태로 제공될 수 있다. 양극 활물질은 리튬 이온을 흡장 또는 탈리할 수 있는 물질로서, 리튬과의 복합산화물, 코발트, 망간, 니켈에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
음극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있으며, 호일, 필름, 시트, 펀칭된 것, 다공질체, 발포제 등의 형태로 제공될 수 있다. 음극 활물질은 리튬 이온을 흡장 또는 탈리할 수 있는 물질로서, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다.
세퍼레이터(404)는, 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 열가소성 수지로 형성되며, 그 표면은 다공막 구조로 되어 있다. 이러한 다공막 구조는 배터리 내부의 온도 상승으로 열가소성 수지의 융점 근처가 되면 세퍼레이터(404)가 용융되어 막힘으로써 절연 필름이 될 수 있다. 이렇게 절연 필름으로 바뀜으로써, 양극판(402)과 음극판(403) 간의 리튬 이온 이동이 차단되고, 더 이상의 전류가 흐르지 못하게 됨으로써, 배터리 내부의 온도 상승이 중단될 수 있다.
캔(401)은 개구된 상단부를 갖는 형태의 금속재로 형성될 수 있으며, 전극 조립체(405) 및 전해액을 수용하며, 전극 조립체(405)의 상부에 절연 케이스(406)를 수용할 수 있다. 금속재로는 가볍고 연성이 있는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 스테인레스강 등이 사용될 수 있으며, 캔(401)이 금속재로 형성되는 경우 극성을 가질 수 있기 때문에 전극 단자로 사용할 수도 있다. 캔(401)의 형상은 각형이거나 모서리가 둥글게 구부러진 타원형일 수 있으며, 캔(401)의 개구된 상단부는 캡 플레이트(430)와 용접 또는 열융착되어 밀봉될 수 있다.
캡 조립체(450)는 절연 케이스(406), 캡 플레이트(430), 가스켓(420), 전극 단자(410), 절연 플레이트(412), 터미널 플레이트(411) 및 전해액 주입구 마개(415)를 구비할 수 있다. 절연 케이스(406)는 캔(401)의 내부에 삽입되는 전극 조립체(405)의 상부에 위치하여, 전극 조립체(405)의 유동을 방지한다. 또한, 절연 케이스(406)는 쇼트를 방지하도록 양극 탭(407)과 음극 탭(408)을 소정의 거리만큼 이격시킨다.
캡 플레이트(430)는 캔(401)의 개구부를 밀봉할 수 있도록 캔(401)의 개구부에 결합되며, 가스켓(420)과 전극 단자(410)가 삽입될 수 있는 통공이 형성될 수 있다. 캡 플레이트(430)에는 캔(401)의 내부로 전해액을 주입하기 위한 통로를 제공하는 전해액 주입구가 형성되며, 전해액 주입구 마개(415)가 상기 전해액 주입구를 밀폐하며 결합된다.
캡 플레이트(430)는 하방(예를 들어, 도 1의 Z방향)으로 단차를 형성하도록 오목부(435)를 포함한다. 즉, 캡 플레이트(430)는 오목부(435) 바닥면의 레벨(level)과 오목부(435) 주변의 레벨이 예를 들어, d3만큼 다르도록 단차가 형성된다. 오목부(435)는 형상 및 크기에 따라 홀(hole), 캐비티(cavity) 또는 트렌치(trench) 등으로 이해될 수 있다. 오목부(435)의 단면 형상은 다각형, 원형, 타원형 또는 임의의 무정형을 가질 수 있다. 오목부(435)는 상방(예를 들어, 도 1의 Z 방향의 반대방향)으로 열린(open) 구조를 가질 수 있다.
가스켓(420)은 캡 플레이트(430)에 형성되는 통공에 결합되며, 제 1 극성의 전극 단자(410)와 제 2 극성의 캡 플레이트(430)를 절연시기키 위해 절연성 물질로 형성된다. 상기 제 1 극성은 음극이며 상기 제 2 극성은 양극으로 구성될 수 있으나, 필요에 따라, 상기 제 1 극성이 양극이며 상기 제 2 극성은 음극으로 구성될 수도 있다. 가스켓(420)의 중앙부는 전극 단자(410)가 결합될 수 있도록 홀을 형성할 수 있다. 전극 단자(410)는 가스켓(420)에 형성된 홀에 삽입되어 캡 플레이트(430)에 결합되며, 전극 단자(410)의 하단부는 캡 플레이트(430)를 관통한 상태에서 터미널 플레이트(411)와 연결된다. 절연 플레이트(412)는 캡 플레이트(430)의 하부면에 위치하며, 터미널 플레이트(411)의 외부면을 절연하고 전극 단자(410)와 터미널 플레이트(411)와의 연결을 위한 홀을 형성한다. 터미널 플레이트(411)는 절연 플레이트(412)의 하부면에 위치하며, 전도성 물질로 이루어져 전극 단자(410)와 연결되어 전기적 경로를 형성한다.
또한, 전극 단자(410)를 기준으로 나머지 편측 영역에 셀을 더 형성하여 배터리 용량을 늘이거나 또는 다른 추가 기능을 갖는 칩 등을 배치함으로써 이러한 배터리를 갖는 응용제품의 소형화에 기여할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이고, 도 2c 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 1b, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)의 상부면을 나타낸 것이고, 도 2b는 배터리 보호회로 패키지(300)의 하부면을 나타낸 것이다. 예를 들어, 배터리 보호회로 패키지(300)의 하부면은 리드프레임(50)의 상부면을 포함하여 대응되며, 배터리 보호회로 패키지(300)의 상부면은 리드프레임(50)의 하부면을 포함하여 대응될 수 있다. 배터리 보호회로 패키지(300)의 하부면은, 예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된, 캡 플레이트(430)와 대향할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)는 상부면에서 상기 외부연결단자들(50-2, 50-3, 50-4, 50-5, 50-6)이 노출되고, 하부면에는 제 1 내부연결단자(B+, 50-1) 및 제 2 내부연결단자(B-, 50-7)가 노출되도록 구성된다. 여기서 상기 외부연결단자들은 예를 들어, P+, TH, P- 및 ID 단자로 이용될 수 있으며, 외부연결단자들의 용도에 따라 그 개수가 더 늘어나거나 줄어들 수도 있다. 여기서 패키지(300)의 상부면에는 방열이나 기타 필요에 따라 다이패드(DP)의 하부면(적층칩(100a)이 장착된 면의 반대면)이 추가로 노출되도록 패키징될 수 있다. 한편, 제 1 내부연결단자용 리드(B+, 50-1) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B, 50-7) 중에서 적어도 어느 하나는 걸폼(gull-form) 형태로 절곡될 수 있다. 예를 들어, 제 1 내부연결단자용 리드(B+, 50-1)는 전극 단자(410)의 상부면과 오목부(435)의 바닥면 사이의 단차를 보상하기 위하여 걸폼(gull-form) 형태로 절곡될 수 있다.
한편, 기판(200)으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다. 또는, 세라믹 기판, 글래스 기판 및 리드 프레임도 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지에서, 리드프레임(50)을 포함하는 패키지(300)는 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다. 전계효과 트랜지스터(110)와 프로텍션 IC(120)는 적층칩(100a)으로 리드프레임(50) 상에 형성될 수 있다. 이러한 구성은 적어도 하나 이상의 수동소자가 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치되며, 전계효과 트랜지스터(110), 프로텍션 IC(120) 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재(220a)를 제공함으로써 구현될 수 있다. 상기 전기적 연결부재(220a)는 본딩 와이어 또는 본딩 리본을 포함할 수 있다.
본딩 와이어나 본딩 리본과 같은 전기적 연결부재(220a)를 리드프레임(50) 상에 배치하여 회로를 구성하므로, 배터리 보호회로를 구성하기 위한 리드프레임(50)을 설계하고 제조하는 과정이 단순화될 수 있다는 중요한 이점을 가진다. 만약, 본 발명의 실시예들에서 상술한 전기적 연결부재를 배터리 보호회로 구성부를 구현함에 있어서 도입하지 않는다면 리드프레임(50)을 구성하는 복수의 리드들의 구성이 매우 복잡하게 되므로 적절한 리드프레임(50)을 효과적으로 제공하는 것이 용이하지 않을 수 있다.
그리고 프로텍션 IC 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)는 리드프레임(50) 상에 반도체 패키지의 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라 표면실장기술(Surface Mounting Technology)에 의하여 리드프레임(50)의 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(120), 전계효과 트랜지스터(110))가 형성된 웨이퍼 상에 별도의 봉지재로 밀봉하지 않고 소잉 공정을 수행하여 구현된 개별적인 구조체를 의미한다. 즉, 리드프레임(50) 상에 프로텍션 IC(120) 및 전계효과 트랜지스터(FET, 110)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 실장할 때에는 별도의 봉지재로 밀봉하지 않은 상태에서 실장한 이후에, 후속의 봉지재(250)에 의하여 프로텍션 IC(120) 및 전계효과 트랜지스터(110)를 밀봉하므로, 배터리 보호회로 패키지(300)를 구현함에 있어서 봉지재를 형성하는 공정을 한 번만 수행할 수 있다. 이에 반하여, 프로텍션 IC(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)를 인쇄회로기판(PCB)에 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.
도전성 패턴(미도시) 상에 배터리 보호회로 구성소자(100a, 130)를 실장할 수 있다. 상기 배터리 보호회로 구성소자는, 예를 들어, 프로텍션 IC 및 전계효과 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 프로텍션 IC와 상기 전계효과 트랜지스터는, 상하 적층된 구조체(100a)로 도전성 패턴(미도시) 상에 실장될 수 있으나, 상하 적층되지 않고 도전성 패턴(미도시) 상에 각각 실장될 수도 있다.
상기 프로텍션 IC(120) 및 상기 전계효과 트랜지스터(110)는 도전성 패턴(미도시) 상에 반도체 패키지의 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라 표면실장기술(Surface Mounting Technology)에 의하여 도전성 패턴(미도시)의 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 프로텍션 IC(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)가 형성된 웨이퍼 상에 별도의 봉지재로 밀봉하지 않고 소잉 공정을 수행하여 구현된 개별적인 구조체를 의미한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도전성 패턴(미도시) 상에 프로텍션 IC(120) 및 전계효과 트랜지스터(110)를 실장할 때 별도의 봉지재로 밀봉하지 않은 상태에서 실장한 이후에, 후속의 봉지재(250)에 의하여 상기 프로텍션 IC(120) 및 전계효과 트랜지스터(110)를 밀봉하므로, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)를 구현함에 있어서 봉지재(250)를 형성하는 공정을 한 번만 수행할 수 있다.
또한, 배터리 보호회로 패키지(300)는 배터리 베어셀(400)에 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. 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, ID)는, 예를 들어, 배터리를 구분하여 배터리에 맞게 충전을 하도록 한다. 또한, 제 2 외부연결단자(CF, ID)는 충전시 배터리 온도로 감지하는 부품인 써미스터(Thermistor)를 적용할 수 있으며, 기타 기능이 적용되는 단자로서 활용될 수 있다.
그리고, 배터리 보호회로 패키지(300)는 듀얼 전계효과 트랜지스터(110), 프로텍션 IC(120), 저항(R1, R2, R3), 배리스터(varistor)(V1), 및 커패시터(C1, C2)의 연결구조를 가진다. 듀얼 전계효과 트랜지스터(110)은 드레인 공통 구조를 가지는 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)와 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)로 구성된다. 프로텍션 IC(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(120) 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.
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.
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.
한편, 도 2c를 참조하면, 프로텍션 IC 및/또는 전계효과 트랜지스터를 인쇄회로기판(PCB)에 별도로 부품 형태로 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 높아진다.
상기 배터리 보호회로 구성소자는, 예를 들어, 적어도 하나 이상의 수동소자(130)를 포함할 수 있다. 도전성 패턴(미도시)은 서로 이격된 복수의 패턴들로 구성되는데, 수동소자(130)는 도전성 패턴(미도시)을 구성하는 이격된 복수의 패턴들 중에서 선택된 어느 두 개의 패턴들을 연결하도록 배치됨으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다.
한편, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)는 상기 프로텍션 IC 또는 상기 전계효과 트랜지스터를 도전성 패턴(미도시)과 연결하도록 구성된 전기적 연결부재(220a)를 더 구비할 수 있다. 전기적 연결부재(220a)는 본딩 와이어, 본딩 리본 및/또는 본딩 클립을 포함할 수 있다. 이러한 전기적 연결부재(220a)를 도전성 패턴(미도시) 상에 배치하여 회로를 구성하므로, 배터리 보호회로를 구성하기 위한 도전성 패턴(미도시)을 설계하고 제조하는 과정이 단순화될 수 있다는 중요한 이점을 가진다. 만약, 본 발명의 실시예들에서 전기적 연결부재를 배터리 보호회로 구성부를 구현함에 있어서 도입하지 않는다면 도전성 패턴(미도시)의 구성이 매우 복잡할 수 있다.
계속하여, 리드프레임(50) 중 일부를 노출시키면서 배터리 보호회로 구성소자(100a, 130), 전기적 연결부재(220a), 절연성 패턴(미도시) 및 도전성 패턴(미도시)을 밀봉하는 봉지재(250)를 형성한다. 봉지재(250)는, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)를 포함할 수 있다.
한편, PTC 소자(470)의 경우, 배터리 보호회로 패키지(300)의 필수 구성요소가 아니며, 상기 배터리 보호회로 패키지(300)의 외부에 별도로 구성되거나 칩과 같은 형태로 배터리 보호회로 패키지(300)의 내부에 형성될 수도 있다. PTC 소자(470)는, 예를 들어, 도전성 입자를 결정성 고분자에 분산시켜 형성할 수 있다. 따라서 소정의 온도 이하에서 PTC 소자(470)는 전류가 흐르는 통로가 된다. 그러나 과전류 발생으로 인해 소정의 온도 이상이 되면 결정성 고분자가 팽창되어 결정성 고분자에 분산되어 있는 상기 도전성 입자 사이의 연결이 분리되면서 저항이 급격하게 증가된다. 따라서 배터리 베어셀의 전류의 흐름이 차단되거나 전류의 흐름이 감소된다. 이와 같이 PTC 소자(470)에 의해 전류의 흐름이 차단될 수 있으므로, PTC 소자(470)는 배터리의 파열을 방지하는 안전장치의 역할을 수행한다. 그리고 다시 소정의 온도 이하로 냉각되면 PTC 소자(470)는 결정성 고분자가 수축하여 도전성 입자 사이의 연결이 복원되므로 전류의 흐름이 원활하게 이루어진다. 이 밖에도, PTC 소자(470) 이외에 기타 소자(480)가 칩의 형태로 상기 기판 상에 내장될 수 있다. 여기서, 기타 소자(480)는 인증칩, NFC칩 및 Fuel gauge 집적회로 등으로써, 상기 기판 상에 형성되어 봉지재(250)로 감싸져 보호될 수도 있다.
도 2d 및 도 2e를 참조하면, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 상술한 배터리 보호회로 패키지는 도 1a 및 도 1b를 참조하여 상술한 배터리 베어셀의 오목부의 상부면에 전기적으로 연결될 수 있도록 배치된다. 또, 라벨시트(460)는 배터리 보호회로 패키지(300)의 외부연결단자들(예를 들면, P+, CF, P-)이 노출될 수 있도록 대응되는 부분에 관통홀(550)이 형성되어 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 전극 단자(410) 및 캡 플레이트(430)와 전기적으로 연결되도록 접합되는 배터리 보호회로 패키지(300)를 포함한다. 배터리 보호회로 패키지(300)의 적어도 일부는 오목부(435) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 배터리 보호회로 패키지(300)의 전체는 오목부(435) 내의 공간에 배치될 수 있다. 나아가, 배터리 보호회로 패키지(300)를 구성하는 봉지재(250)의 상부면은 오목부(435) 주변의 캡 플레이트(430)의 상부면과 동일한 평면을 이룰 수 있다. 필요에 따라, 전극 단자(410)도 오목부(435) 내에 배치될 수 있도록 구성될 수 있다. 한편, 배터리 보호회로 패키지(300)가 전극 단자(410) 및/또는 캡 플레이트(430)와 접합되는 방식은 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering) 및 도전성 접착제(예를 들어, 도전성 에폭시), 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식을 포함할 수 있다.
절연 케이스(406)와 캡 플레이트(430) 사이에 위치하는 공간(414)의 일부를 이용하여 오목부(435)를 형성하고 오목부(435) 내에 배터리 보호회로 패키지(300)의 적어도 일부를 배치함으로써 배터리 팩의 전체 높이를 낮출 수 있으며, 이에 따라 배터리 팩에서 전극 조립체(405)가 차지하는 비율을 증대시켜 고용량의 배터리 팩을 구현할 수 있다는 유리한 효과를 기대할 수 있다.
또한, 배터리 보호회로 패키지(300)가 배치되는 오목부(435)는 바닥면과 측면으로 한정되는 공간을 포함한다. 오목부(435)를 한정하는 측면은 y축에 수직이며 서로 대향하는 두 개의 측면과 x축에 수직이며 서로 대향하는 두 개의 측면으로 구성될 수 있다. 오목부(435)는 상방(예를 들어, z 방향의 반대방향)으로 열린(open) 구조를 가질 수 있다. 오목부(435)의 측면이 열린 구조가 아니므로 오목부(435) 내의 공간을 봉지재(미도시)로 충전하는 것이 용이하다는 효과를 기대할 수 있다. 여기서, 봉지재는 배터리 보호회로 패키지를 구성하는 구성요소인 봉지재(250)와 동일한 것일 수 있다.
배터리 보호회로 패키지(300)가 배치되는 오목부(435)는 바닥면과 측면으로 한정되는 공간을 포함한다. 오목부(435)를 한정하는 측면은 x축에 수직이며 서로 대향하는 두 개의 측면으로 구성될 수 있다. 오목부(435)는 상방(예를 들어, z 방향의 반대방향) 및 측방(예를 들어, ±y 방향)으로 열린 구조를 가질 수 있다. 오목부(435)의 측방이 열린 구조를 가지므로, 오목부(435) 내에 배터리 보호회로 패키지(300)를 삽입 배치하는 공정이 용이하다는 효과를 기대할 수 있다.
라벨을 접합하기 이전에 오목부(435)의 적어도 일부를 봉지재로 충전하는 단계가 선택적으로 수행될 수 있다. 즉, 오목부(435) 내에 배터리 보호회로 패키지(300)를 접합한 후에 오목부(435)의 적어도 일부를 봉지재로 충전하지 않고 배터리 베어셀(400)을 구성하는 캔(401)을 포함하여 라벨시트(460)로 감싸는 라벨링 공정을 수행할 수 있다.
또한, 외부연결단자들(예를 들어, 도 2a에 도시된 P+, TH, P-, ID)이 노출될 수 있도록 라벨링 공정이 수행되는 배터리 베어셀의 상부면에 관통홀(550)이 형성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 탑 케이스 및 홀더를 제거한 후 배터리 팩의 조립공정 진행시 공정의 단순화에 따른 생산량 증가가 이루어질 수 있으며, 원자재 비용의 감소가 부수적으로 발생하여, 경제적으로 이득이 발생할 수도 있다.
한편, 이와는 달리, 캡플레이트(430)에 구비된 오목부(435) 내에 배터리 보호회로 패키지(300)를 접합한 후에, 오목부(435)의 적어도 일부를 봉지재(미도시)로 충전할 수도 있다. 여기서, 상기 봉지재(미도시)는 상기 배터리 보호회로 패키지(300)를 구성하는 봉지재(250)와 동일한 것을 사용할 수 있다. 라벨을 배터리 베어셀(400)을 구성하는 캔(401)을 포함한 전면에 마감처리되며, 상기 라벨의 상부면에 형성된 관통홀(550)을 통해 배터리 보호회로 패키지(300)의 외부연결단자(50-2, 50-3, 50-4, 50-5 및 50-6)가 노출될 수 있다. 또는, 배터리 보호회로 패키지(300)가 배터리 베어셀(400)의 오목부(435) 내에 삽입될 때, 배터리 보호회로 패키지(300)를 고정 하기 위해 홀더(미도시)를 사용할 수도 있다.
제 1 내부연결단자용 리드(B+, 50-1)는 캡 플레이트(430)와 접합하여 전기적으로 연결되고, 제 2 내부연결단자용 리드(B-, 50-7)는 전극 단자(410)와 접합하여 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 리드프레임(50)의 길이는 캡 플레이트(430)의 일단에서 전극 단자(410)까지의 길이(L/2)에 해당할 수 있다. 이 실시예에 따르면, 캡 플레이트(430)의 중앙에 위치하는 전극 단자(410)를 기준으로 편측 영역만을 사용하여 배터리 보호회로 패키지(300)를 장착하므로, 배터리 팩(600)의 소형화 또는 고용량화를 구현할 수 있다. 배터리 팩(600)은 일반적으로 휴대폰이나 단말기 등에 삽입하는 배터리로 이해될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이고, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 배터리 보호회로 패키지(300)의 상부면과 하부면을 도시한 것이다. 배터리 보호회로 패키지(300)은 그 형상만 차이가 나며, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 상술한 배터리 보호회로 패키지(300)와 기능이 같다. 따라서 배터리 보호회로 패키지(300)의 형상, 배터리 팩을 구성하는 외관 및 조립방법에 관하여 후술하며, 배터리 보호회로 패키지(300)의 상세한 기능 설명은 생략하도록 한다.
배터리 보호회로 패키지(300)의 상부면은 배터리 보호회로 패키지(300)와 같이 복수개의 외부연결단자가 노출될 수 있다. 배터리 보호회로 패키지(300)의 하부면은 배터리 베어셀(400)의 상부면에 형성된 전극단자와 연결될 수 있는 내부연결단자용 리드가 노출되어 있다. 배터리 보호회로 패키지(300)의 하부면은 하방(z축 방향)으로 볼록한 형상으로 단차가 형성되어 있다. 배터리 보호회로 패키지(300)는 테두리부(상부면)와 볼록부(하부면)로 구성될 수 있다. 상기 테두리부와 볼록부는 일체형으로 구성됨으로써 배터리 베어셀(400)의 상부면에 배치되어 마감처리 될 수 있다. 상기 배터리 보호회로 패키지(300)은 도 2c에 도시된 배터리 보호회로 패키지(300)에 포함된 프로텍션 IC, 수동소자, 전계효과 트랜지스터 및 PTC 소자 부품들은 봉지재(250)에 의해 그 외부가 감싸여진 형태일 수 있다.
도 3c 및 도 3d를 참조하면, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 상술한 배터리 보호회로 패키지(300)는 도 1a 및 도 1b를 참조하여 상술한 배터리 베어셀(400)의 오목부(435)의 상부면에 전기적으로 연결될 수 있도록 배치된다. 여기서, 도 1a 및 도 1b와 다르게 배터리 베어셀(400)의 상부면 전체에 걸쳐서 오목부(435)가 형성될 수도 있다.
또한, 배터리 보호회로 패키지(300a)에 구비된 내부연결단자는 제 1 내부연결단자 및 제 2 내부연결단자를 포함하고, 상기 제 1 내부연결단자 및 상기 제 2 내부연결단자와 전기적으로 연결될 수 있는 상기 봉지재(250)로부터 노출된 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드를 더 포함할 수 있다.
제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드는 배터리 베어셀(400)의 전극단자와 전기적으로 연결될 수 있도록 어느 한 면이 폴딩(folding)되어 배터리 베어셀(400)의 상부면의 바로 위에 배치될 수 있다.
한편, 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 제 2 내부연결단자용 리드는 상기 배터리 베어셀(400)의 상기 전극단자와 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering) 및 도전성 접착제(예를 들어, 도전성 에폭시), 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식에 의하여 접합될 수 있다.
상기의 방식 중 어느 하나를 이용하여 배터리 베어셀(400)과 전기적으로 연결된 배터리 보호회로 패키지(300a)가 서로 결합될 수 있다. 상기의 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 제 2 내부연결단자용 리드의 접합되지 않은 면쪽으로 벤딩(bending)될 수 있다. 상기 벤딩에 의해서 배터리 보호회로 패키지(300a)가 배터리 베어셀의 상부에 위치하게 되며, 배터리 보호회로 패키지(300a)의 하방(z축 방향)으로 볼록부가 형성되어져, 배터리 베어셀(400)의 오목부(435) 내에 꼭 맞도록 끼워맞춤 방식으로 조립될 수 있다. 이렇게 끼워맞춤 방식으로 조립된 배터리 보호회로 패키지(300a)는 외부의 공기 또는 수분과 같은 이물질이 배터리 베어셀(400)의 내부에 들어가지 않도록 완전히 밀봉될 수 있으며, 별도의 탑 케이스 없이 배터리 베어셀(400)의 상부면을 마감처리 함으로써, 최종적으로 배터리 팩(600)을 제조할 수 있다.
상기 배터리 팩(600)의 상부면에는 배터리 보호회로 패키지(300a)의 외부연결단자들(50-2, 50-3, 50-4, 50-5 및 50-6)이 노출될 수 있다. 마지막으로 조립된 배터리 팩(600)의 측부면을 라벨시트(460)로 감싸는 테이핑 작업 또는 라벨링 작업을 추가로 더 진행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 오목부를 구비하는 배터리 베어셀에 배터리 보호회로 패키지를 삽입하고, 배터리 베어셀의 캔을 포함한 전면과 배터리 보호회로 패키지가 내장된 상기 배터리 베어셀의 상부면에 라벨시트로 라벨링 공정을 수행함으로써, 배터리 팩을 제조할 수 있다. 상기 배터리 팩의 상부에는 라벨의 관통홀(550)을 통해서 배터리 보호회로 패키지의 복수의 외부연결단자들이 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 오목부를 구비하는 배터리 베어셀에 배터리 보호회로 패키지(300)만 사용함으로써, 별도의 탑 케이스 없이 마감처리된 배터리 팩을 제조할 수도 있다. 추가로 상기 배터리 팩의 상부면을 제외한 나머지 영역(배터리 베어셀의 캔 영역)을 라벨시트로 라벨링 공정을 수행할 수 있다.
따라서 기존 배터리 팩의 탑 케이스를 대체하여 라벨시트로 배터리 베어셀의 상부면을 마감처리하거나 배터리 보호회로 패키지만을 사용하여 배터리 베어셀의 상부면을 마감처리할 경우, 홀더 및/또는 탑 케이스를 제거할 수 있으므로 원자재 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다. 홀더 및/또는 탑 케이스가 없기 때문에 배터리 팩의 조립공정의 단순화 및 생산량이 증가되는 장점도 있다.
한편, 배터리 보호회로 패키지를 사용하여 상기 배터리 베어셀의 상부면을 마감처리 할 경우, PTC 소자를 포함한 기타 다른 칩들(예를 들어, 인증칩, NFC 안테나칩 및 Fuel gauge 집적회로 등)은 배터리 보호회로 패키지 내에 칩 형태로 내장되어 보호될 수 있다.
만약, 배터리 보호회로 패키지가 배터리 베어셀의 오목부 내에 삽입될 때, 단단하게 고정하기 위해 홀더를 사용할 수도 있지만, 봉지재로 오목부의 빈 공간을 채워줌으로써 문제를 해결할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 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.
50 : 리드프레임 100a : 적층칩
110 : 전계효과 트랜지스터 120 : 프로텍션 IC
130 : 수동소자 200 : 기판
220a　: 전기적 연결부재 250 : 봉지재
300 : 배터리 보호회로 패키지 400 : 배터리 베어셀
401 : 캔 402 : 양극판
403 : 음극판 404 : 세퍼레이터
405 : 전극 조립체 406 : 절연 케이스
407 : 양극탭 408 : 음극탭
410 : 전극단자 411 : 터미널 플레이트
412 : 절연 플레이트 414 : 공간
415 : 마개 420 : 가스켓
430 : 캡 플레이트 435 : 오목부
450 : 캡 조립체 460 : 라벨시트
470 : PTC 소자 480 : 기타 소자
550 : 관통홀 600 : 배터리 팩

Claims (9)

  1. 상부면의 적어도 일부에 형성된 오목부 및 상기 오목부 내에 전극단자를 구비하는 배터리 베어셀; 및
    상기 오목부 내에 적어도 일부가 배치되며, 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재를 포함하고, 상기 전극단자와 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있는 내부연결단자 및 외부연결단자를 더 포함하는, 배터리 보호회로 패키지;를 구비하고,
    상기 내부연결단자는 제 1 내부연결단자 및 제 2 내부연결단자를 포함하고,
    상기 제 1 내부연결단자 및 상기 제 2 내부연결단자 각각은 상기 봉지재로부터 상기 봉지재의 측방향으로 돌출되어 노출된 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드를 포함하도록 연장되고,
    상기 제 1 내부연결단자, 상기 제 2 내부연결단자, 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드는 리드프레임으로 구성되고,
    상기 내부연결단자는 상기 봉지재로부터 노출된 상태에서 상기 배터리 베어셀과 전기적으로 연결된, 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 보호회로 패키지가 상기 배터리 베어셀의 외부로 돌출되지 않도록 상기 배터리 보호회로 패키지의 최상부면과 상기 배터리 베어셀의 최상부면은 레벨(level)이 서로 같으며,
    상기 배터리 베어셀의 측부면과 상부면을 덮는 라벨시트;를 더 구비함으로써, 별도의 탑 케이스를 사용하지 않고 상기 배터리 베어셀의 상에 상기 외부연결단자가 노출되도록 마감처리 된, 배터리 팩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 라벨시트를 덮기 전에 상기 오목부 내에 배치된 상기 배터리 보호회로 패키지를 고정하기 위하여 상기 오목부의 빈 공간을 몰딩한, 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 제 2 내부연결단자용 리드 중 어느 하나를 상기 배터리 베어셀의 상기 전극단자와 접합하기 위하여 걸폼(gull form) 형태로 절곡한, 배터리 팩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 배터리 베어셀의 상부면 전체에 걸쳐 형성되며,
    상기 배터리 베어셀의 상에 상기 외부연결단자가 노출되도록 별도의 탑 케이스를 사용하지 않고 마감처리하기 위하여, 상기 봉지재는 상기 오목부와 끼워맞춤 방식으로 체결되도록 형성된, 배터리 팩.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 제 2 내부연결단자용 리드는 상기 전극단자와 전기적으로 연결될 수 있도록 폴딩(folding)되어 상기 배터리 베어셀의 상부면의 바로 위에 배치될 수 있는, 배터리 팩.
  7. 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 제 2 내부연결단자용 리드는 상기 배터리 베어셀의 상기 전극단자와 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering) 및 도전성 접착제, 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식에 의하여 접합되는, 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 보호회로 패키지는 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터 및 수동소자를 더 포함하며,
    상기 수동소자는 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치되며, 상기 프로텍션 IC, 상기 전계효과 트랜지스터 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있는, 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로텍션 IC 및 상기 전계효과 트랜지스터는, 상기 리드프레임 상에 반도체 패키지 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라, 표면실장기술에 의하여 상기 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에, 별도의 상기 봉지재로 밀봉되지 않은 칩 다이(chip die) 형태로, 실장되어 고정되는,
    배터리 팩.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004178994A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
KR101420827B1 (ko) * 2013-07-19 2014-07-21 주식회사 아이티엠반도체 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체, 이를 포함한 배터리팩, 및 그 제조방법들

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