KR20150119774A - 배터리 보호회로 패키지 및 배터리 팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소형화가 가능하고 제조비용이 낮은 배터리 보호회로 패키지 및 배터리 팩에 관한 것으로서, 탑 케이스와 배터리 베어셀 사이에 개재되는 배터리 보호회로 패키지를 포함하며, 상기 배터리 베어셀의 상에 별도의 홀더를 사용하지 않고 상기 탑 케이스를 고정시키기 위하여, 상기 탑 케이스는 제 1 체결부재를 구비하고, 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 제 1 체결부재와 대응하여 체결된 제 2 체결부재를 구비하는, 배터리 팩을 제공한다.
Description
본 발명은 배터리 보호회로의 패키지 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 소형화가 가능하고 제조비용이 낮은 배터리 보호회로 패키지 및 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 배터리 동작을 차단하는 배터리 보호회로 장치를 포함할 수 있다.
이러한 배터리 보호회로 장치는 배터리 베어셀과 탑 케이스 사이에 홀더와 함께 결합된 상태로 배치된다. 홀더는 수지로 형성된 바디부와 상기 바디부 내에 형성된 적어도 하나 이상의 관통홀을 포함한다. 홀더는 배터리 보호회로 장치를 배터리 베어셀의 상부면에 얼라인하여 실장할 수 있는 가이드 역할을 하며, 나아가, 배터리 보호회로 장치가 배터리 베어셀의 상부면 상에 고정될 수 있도록 지지부 역할을 할 수 있다. 나아가, 홀더는 배터리 베어셀 상에 제공되는 탑 케이스를 고정하는 역할을 할 수 있다.
그러나, 홀더를 이용하여 배터리 보호회로 장치를 실장하는 경우에도, 홀더가 들뜨는 현상이 발생하는 문제점과 더불어 제조단가가 상승하는 문제점이 발생한다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 소형화가 가능하고 제조비용이 낮은 배터리 보호회로 패키지 및 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 배터리 보호회로 패키지가 제공될 수 있다. 상기 배터리 보호회로 패키지는 제 1 체결부재를 가지는 탑 케이스와 배터리 베어셀 사이에 개재되며, 상기 배터리 베어셀의 상에 별도의 홀더를 사용하지 않고 상기 탑 케이스를 고정시키기 위하여, 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 탑 케이스의 제 1 체결부재와 대응하여 체결될 수 있는 제 2 체결부재를 구비한다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 제 2 체결부재는 체결홈을 포함하는 상기 제 1 체결부재와 체결될 수 있는 체결돌기를 포함할 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 제 2 체결부재는 체결돌기를 포함하는 상기 제 1 체결부재와 체결될 수 있는 체결홈을 포함할 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 제 2 체결부재는 상기 제 1 체결부재와 삽입 체결 방식, 맞물림 체결 방식 및 걸림 체결 방식 중 적어도 어느 하나 이상의 방식으로 체결될 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 배터리 보호회로 패키지는 기판, 상기 기판 상에 실장된 배터리 보호회로 소자, 및 상기 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재를 구비하고, 상기 봉지재의 일부는 상기 제 2 체결부재를 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 배터리 팩이 제공될 수 있다. 상기 배터리 팩은 탑 케이스와 배터리 베어셀 사이에 개재되는 배터리 보호회로 패키지를 포함하며, 상기 배터리 베어셀의 상에 별도의 홀더를 사용하지 않고 상기 탑 케이스를 고정시키기 위하여, 상기 탑 케이스는 제 1 체결부재를 구비하고, 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 제 1 체결부재와 대응하여 체결된 제 2 체결부재를 구비한다.
상기 배터리 팩에서, 상기 제 1 체결부재 및 상기 제 2 체결부재 중 어느 하나는 체결홈이고 나머지 하나는 체결돌기이며, 상기 제 1 체결부재 및 상기 제 2 체결부재는 삽입 체결 방식, 맞물림 체결 방식 및 걸림 체결 방식 중 적어도 어느 하나 이상의 방식으로 서로 체결될 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 배터리 베어셀은, 제 1 극성의 플레이트 및 상기 제 1 극성의 플레이트 내에 배치되는 제 2 극성의 전극셀을 가지는 전극단자를 포함하며, 상기 배터리 보호회로 패키지는, 기판; 상기 기판 상에 실장된 배터리 보호회로 소자; 및 상기 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재;를 포함하며, 상기 기판은, 상기 배터리 베어셀과 상기 배터리 보호회로 소자를 전기적으로 연결하도록 상기 제 1 극성의 플레이트와 접합된 제 1 내부연결단자용 리드; 상기 배터리 베어셀과 상기 배터리 보호회로 소자를 전기적으로 연결하도록 상기 제 2 극성의 전극셀과 접합된 제 2 내부연결단자용 리드; 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드; 상기 제 1 내부연결단자용 리드, 상기 제 2 내부연결단자용 리드 및 상기 외부연결단자용 리드들과 전기적으로 절연되도록 이격되면서 상기 제 1 극성의 플레이트와 접합된 더미용 리드;를 가지는 단자 리드프레임을 포함하고, 상기 봉지재는, 상기 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 제 1 봉지재; 및 상기 제 1 봉지재와 이격되면서 상기 더미용 리드의 적어도 일부를 밀봉하여 상기 더미용 리드를 고정시킬 수 있는 제 2 봉지재;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 제 1 내부연결단자용 리드와 상기 더미용 리드는 상기 제 2 극성의 전극셀의 양측에서 상기 제 1 극성의 플레이트와 각각 접합되고, 상기 제 2 내부연결단자용 리드는 상기 제 2 극성의 전극셀과 접합됨으로써, 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 배터리 베어셀의 상에 별도의 홀더를 사용하지 않고 고정될 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 봉지재로부터 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 더미용 리드가 노출되어 신장하는 방향은 상기 봉지재로부터 상기 제 2 내부연결단자용 리드가 노출되어 신장하는 방향과 나란하지 않고 서로 교차할 수 있으며, 상기 봉지재로부터 노출된 상기 제 2 내부연결단자용 리드는 폴딩(folding)되어 상기 배터리 보호회로 패키지를 구성하는 상기 봉지재가 상기 배터리 베어셀의 상부면의 바로 위에 배치될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 소형화가 가능하고 제조비용이 낮은 배터리 보호회로 패키지 및 배터리 팩을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 도해하는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 도해하는 결합 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지가 배터리 베어셀과 접합되어 배치되는 과정을 순차적으로 도해하는 사시도들이다.
도 9는 도 8에 도시된 구조체를 평면에서 바라본 평면도이다.
도 10은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 도해하는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 도해하는 결합 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지가 배터리 베어셀과 접합되어 배치되는 과정을 순차적으로 도해하는 사시도들이다.
도 9는 도 8에 도시된 구조체를 평면에서 바라본 평면도이다.
도 10은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
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.
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.
본 발명의 실시예들에서, 리드프레임은 금속 프레임에 리드 단자들이 패터닝 된 구성으로서, 절연코어 상에 금속 배선층이 형성된 인쇄회로기판과는 그 구조나 두께 등에서 구분될 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도 및 결합 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩(600)은 배터리 베어셀(400)과 탑 케이스(550)를 포함한다. 또한, 배터리 팩(600)은 탑 케이스(550)와 배터리 베어셀(400) 사이에 개재되는 배터리 보호회로 패키지(300)를 포함한다. 구체적으로, 배터리 보호회로 패키지(300)는 배터리 베어셀(400)의 상부면 상에 실장되며, 배터리 보호회로 패키지(300)를 커버할 수 있도록 배터리 베어셀(400) 상에 탑 케이스(550)가 고정될 수 있다.
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 인출되어 있다.
상기 캡 조립체는 제 1 극성의 플레이트(430)와 제 2 극성의 전극셀(410) 등을 포함한다. 제 1 극성의 플레이트(430)는 양극단자의 역할을 할 수 있으며, 캡 플레이트로 명명될 수도 있다. 제 2 극성의 전극셀(410)은 제 1 극성의 플레이트(430) 내에 배치되며, 음극단자의 역할을 할 수 있으며, 음극셀로 명명될 수도 있다.
배터리 보호회로 패키지(300)는 기판(50), 기판(50) 상에 실장된 배터리 보호회로 소자, 및 상기 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재(90)를 포함하여 구성된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
상부케이스(550)는 플라스틱 재질로 구성될 수 있으며, 배터리 보호회로 패키지(300)의 외부연결단자들(50c, 50d, 50e, 50f)이 노출될 수 있도록 이와 대응되는 부분에 관통홀(555)이 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 배터리 팩(600)에서 측면을 감싸는 테이핑 작업 또는 라벨링 작업을 추가로 더 진행할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩(600)에 의하면, 배터리 베어셀(400)의 상에, 별도의 홀더(예를 들어, 도 10의 190)를 사용하지 않고, 탑 케이스(550)를 고정시키기 위하여, 탑 케이스(550)에 형성된 제 1 체결부재(595)와 배터리 보호회로 패키지(300)의 바디부에 형성된 제 2 체결부재(95)가 서로 대응되어 체결될 수 있다.
제 1 체결부재(595) 및 제 2 체결부재(95) 중 어느 하나는 체결홈이고 나머지 하나는 체결돌기일 수 있다.
예를 들어, 제 1 체결부재(595)가 체결홈인 경우 제 2 체결부재(95)는 체결돌기일 수 있다. 이에 의하면, 제 2 체결부재(95)가 배터리 보호회로 패키지(300)를 구성하는 봉지재(90)의 일부인 경우, 상기 체결돌기는 봉지재(90)의 일부를 구성하며 봉지재(90)의 표면에서 돌출되는 형태를 가질 수 있다.
한편, 제 1 체결부재(595)가 체결돌기인 경우 제 2 체결부재(95)는 체결홈일 수 있다. 이에 의하면, 제 2 체결부재(95)가 배터리 보호회로 패키지(300)를 구성하는 봉지재(90)의 일부인 경우, 상기 체결홈은 봉지재(90)의 일부를 구성하며 봉지재(90)의 표면에서 내부로 함입되는 형태를 가질 수 있다.
제 1 체결부재(595) 및 제 2 체결부재(95)는 삽입 체결 방식, 맞물림 체결 방식 및 걸림 체결 방식 중 적어도 어느 하나 이상의 방식으로 서로 체결될 수 있다. 상기 체결돌기의 형태는 상기 체결홈의 형태와 체결 방식에 의하여 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 체결돌기는 후크(hook) 형태로 구성될 수 있다.
배터리 보호회로 패키지(300)의 바디부에 형성된 제 2 체결부재(95)는 봉지재(90)의 일부를 구성할 수 있다. 즉, 봉지재(90)의 일부가 제 2 체결부재(95)일 수 있다. 변형된 실시예에서는, 제 2 체결부재(95)는 리드프레임(50)이나 실장부재(62)와 같은 기판의 일부를 구성할 수도 있다. 즉, 리드프레임(50)이나 실장부재(62)의 일부가 제 2 체결부재(95)일 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 예시적인 구성에 의할 경우, 배터리 보호회로 패키지(300)에 형성된 체결돌기 형태인 제 2 체결부재(95)가 탑 케이스(550)에 형성된 체결홈 형태인 제 1 체결부재(595)와 맞물려 체결됨으로써 홀더를 사용하지 않으면서 배터리 베어셀(400)의 상에 탑 케이스(550)를 고정할 수 있다. 홀더를 제거함에 따라 배터리 팩(600)의 제조단가가 감소되며, 어셈블리 공정이 감소되는 유리한 효과를 기대할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)의 예시적인 구성을 구체적으로 설명하고, 나아가, 홀더를 사용하지 않고 배터리 베어셀(400)과 배터리 보호회로 패키지(300)가 결합되는 구성을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로(10)는 배터리 셀에 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 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 배터리를 구분하여 배터리에 맞게 충전을 하도록한다. 또는, 제 2 외부연결단자(CF)는 충전시 배터리 온도로 감지하는 부품인 써미스터(Thermistor)를 적용할 수 있으며, 기타 기능이 적용되는 단자로서 활용될 수 있다.
배터리 보호회로(10)는, 예를 들어, 듀얼 FET칩(110), 프로텍션 IC(120), 저항(R1,R2,R3), 배리스터(varistor)(V1), 및 커패시터(C1, C2)의 연결구조를 포함할 수 있다.
듀얼 FET칩(110)은 드레인 공통 구조를 가지는 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)와 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)로 구성될 수 있다. 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 가질 수 있다.
이때, 프로텍션 IC(120)의 내부는 기준전압 설정부, 기준전압과 충방전 전압을 비교하기 위한 비교부, 과전류 검출부, 충방전 검출부를 구비할 수 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 판정할 수 있다.
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 구성될 수 있다.
저항(R1)과 커패시터(C1)는 프로텍션 IC(120)의 공급전원의 변동을 안정시키는 역할을 할 수 있다. 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 연결될 수 있다. 여기서 제 1 노드(n1)는 제 1 내부연결단자(B+)와 제 1 외부연결단자(P+)에 연결될 수 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 설정될 수 있다. 또한 안정된 동작을 위해서 상기 커패시터(C1)의 값은 0.01μF 이상의 적당한 값을 가질 수 있다.
그리고 저항(R1)과 저항(R2)은 프로텍션 IC(120)의 절대 최대정격을 초과하는 고전압 충전기 또는 충전기가 거꾸로 연결되는 경우 전류 제한 저항이 될 수 있다. 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 연결될 수 있다. 저항(R1)과 저항(R2)은 전원소비의 원인이 될 수 있으므로 통상 저항(R1)과 저항(R2)의 저항값의 합은 1KΩ 보다 크게 설정될 수 있다. 그리고 저항(R2)이 너무 크다면 과충전 차단후에 복귀가 일어나지 않을 수 있으므로, 저항(R2)의 값은 10KΩ 또는 그 이하의 값으로 설정될 수 있다.
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 가질 수 있다. 커패시터(C2)는 상기 배터리 보호회로 제품의 특성에 크게 영향을 끼치지는 않지만, 유저의 요청이나 안정성을 위해 추가될 수 있다. 상기 커패시터(C2)는 전압변동이나 외부 노이즈에 대한 내성을 향상시켜 시스템을 안정화시키는 효과를 위한 것이다.
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 배치될 수 있다. 상기 배리스터(V1)는 과전압 발생시 저항이 낮아지는 소자로, 과전압이 발생되는 경우 저항이 낮아져 과전압으로 인한 회로손상 등을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서는 외부연결단자들(P+, P-, CF), 내부연결단자(B+, B-)를 포함하여 도 3의 배터리 보호회로(10)를 하나로 패키징하여 구성한 배터리 보호회로의 패키지를 구현하고 있다.
전술한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 보호회로는 예시적이고, 프로텍션 IC, FET 구조, 또는 수동소자의 구성이나 수, 배치 등은 보호회로의 부가 기능에 따라서 적절하게 변형될 수 있다.
예를 들어, 배터리 보호회로 패키지에서, 듀얼 FET칩(110)과 프로텍션(protection) IC(120)의 배치는 듀얼 FET칩(110)과 프로텍션 IC(120)가 상하 적층된 구조를 가지거나 서로 인접 배치되는 구조를 가질 수 있다. 즉, 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 프로텍션 IC(120)가 적층된 구조를 가지거나, 프로텍션 IC(120)의 좌측 또는 우측에 인접되어 듀얼 FET칩(110)이 배치될 수 있다.
듀얼 FET 칩(110)은 공통드레인 구조의 제 1 전계효과 트랜지스터 및 제 2 전계효과 트랜지스터, 즉 2개의 전계효과 트랜지스터(FET)를 내장하고 있으며, 외부연결단자는 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.
프로텍션 IC(120)는, 예를 들어, 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 적층 배치되는 구조를 가질 수 있다. 프로텍션 IC(120)는 듀얼 FET 칩(110) 상의 외부연결단자들이 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. 통상적으로 듀얼 FET칩(110)의 사이즈가 프로텍션 IC(120) 보다는 크기 때문에, 듀얼 FET칩(110)의 상부에 프로텍션 IC(120)를 적층하는 배치구조를 채택한다.
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. 나머지 단자들의 연결구조는 추후 설명한다. 상술한 바와 같은 적층구조를 가지는 프로텍션 IC(120)와 듀얼 FET칩(110)을 적층칩이라 명명할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 패키지에서는 적층구조를 가지는 프로텍션 IC와 듀얼 FET칩의 적층칩을 도입함으로써, 후술할 기판 상에 실장하는 면적을 줄일 수 있으며 이에 따라 배터리의 소형화 또는 고용량화를 구현할 수 있다.
이하에서는 상술한 배터리 보호회로 소자가 적용된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 각각 도해하는 분해 사시도 및 결합 사시도이다. 또한, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지가 배터리 베어셀과 접합되어 배치되는 과정을 순차적으로 도해하는 사시도들이고, 도 9는 도 8에 도시된 구조체를 평면에서 바라본 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)는 단자 리드프레임(50), 소자 패키지(60) 및 봉지재(90)를 포함한다.
단자 리드프레임(50)은 배터리 베어셀(400)의 전극단자(410, 430)와 전기적으로 연결되는 제 1 내부연결단자용 리드(50a) 및 제 2 내부연결단자용 리드(50g); 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드(50c, 50d, 50e, 50f); 및 제 1 내부연결단자용 리드(50a), 제 2 내부연결단자용 리드(50g) 및 외부연결단자용 리드(50c, 50d, 50e, 50f)와 전기적으로 절연되도록 제 1 내부연결단자용 리드(50a), 제 2 내부연결단자용 리드(50g) 및 외부연결단자용 리드(50c, 50d, 50e, 50f)와 이격되어 배치된 더미용 리드(50b);를 포함한다. 단자 리드프레임(50)은 니켈, 구리, 니켈 도금된 구리 또는 기타 금속으로 이루어질 수 있다.
제 1 내부연결단자용 리드(50a)는 배터리 셀에 연결되기 위한 도 3에 도시된 제 1 내부연결단자(B+)일 수 있다. 제 2 내부연결단자용 리드(50g)는 배터리 셀에 연결되기 위한 도 3에 도시된 제 2 내부연결단자(B-)일 수 있다. 외부연결단자용 리드(50c, 50d, 50e, 50f) 중에서 선택된 임의의 세 개의 리드는 도 3에 도시된 제 1 내지 제 3 외부연결단자용 리드(P+, CF, P-)가 각각 순차적으로, 또는 임의의 순서로 배치되어 구성될 수 있다. 제 1 내지 제 3 외부연결단자용 리드(P+, CF, P-)의 배치순서는 다양하게 달라질 수 있다. 외부연결단자용 리드(50c, 50d, 50e, 50f)의 개수나 용도는 배터리 보호회로 패키지의 구성에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
더미용 리드(50b)는 소자 패키지(60)를 구성하는 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140)와는 전기적으로 절연되도록 구성된다.
소자 패키지(60)는 단자 리드프레임(50)과 전기적으로 연결되도록 단자 리드프레임(50) 상에 실장되며, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140) 및 PTC 구조체(80)가 배치된 실장부재(62)를 포함한다.
봉지재(90)는 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140)를 밀봉하며, 더미용 리드(50b) 중에서 내측방향으로 적어도 일부를 밀봉하고 더미용 리드(50b) 중에서 나머지를 노출시키도록 단자 리드프레임(50)의 적어도 일부를 밀봉하며, PTC 구조체(80)의 적어도 일부를 밀봉한다. 봉지재(90)는, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)를 포함할 수 있다.
봉지재(90)는 서로 이격된 제 1 봉지재(92) 및 제 2 봉지재(94)를 포함할 수 있다. 제 1 봉지재(92)는 외부연결단자용 리드(50c, 50d, 50e, 50f) 및 실장부재(62)의 적어도 일부를 밀봉하며, 나아가, PTC 구조체(80)를 전부 밀봉한다. 제 2 봉지재(94)는 제 2 내부연결단자용 리드(50g)와 더미용 리드(50b) 사이의 이격공간을 밀봉하도록 제 2 내부연결단자용 리드(50g)와 더미용 리드(50b)의 적어도 일부를 밀봉한다. 제 1 봉지재(92)와 제 2 봉지재(94)는 단일한 봉지 공정에 의하여 동시에 형성될 수 있다.
소자 패키지(60)에서 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140)가 실장될 수 있는 실장부재(62)는 리드프레임, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board), 세라믹기판, 또는 글래스기판을 포함할 수 있다.
실장부재(62)는, 예시적으로, 도 4를 참조하면, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140)는, 구체적으로, 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 듀얼 FET 칩(110), 프로텍션 IC(120) 및 적어도 하나 이상의 수동소자(130) 및 전기적 연결부재(140)를 포함할 수 있다. 전기적 연결부재(140)는 본딩 와이어 또는 본딩 리본을 포함할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 다른 예를 들면, 실장부재(62)는 이격된 복수의 실장용 리드들을 가지는 실장 리드프레임을 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140)는 상기 실장 리드프레임 상에 직접 실장되는 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함할 수 있다. 상기 수동소자는 상기 이격된 복수의 실장용 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치되되, 상기 수동소자는 상기 실장 리드프레임 상에 삽입되어 고정되는 것이 아니라 표면실장기술에 의하여 상기 실장 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에 실장되어 고정될 수 있다. 상기 프로텍션 IC 및 상기 전계효과 트랜지스터는, 상기 실장 리드프레임 상에 반도체 패키지 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라, 표면실장기술에 의하여 상기 실장 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에, 별도의 봉지재로 밀봉되지 않은 칩 다이(chip die) 형태로, 실장되어 고정될 수 있다. 나아가, 상기 프로텍션 IC, 상기 전계효과 트랜지스터 및 상기 복수의 실장용 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어 또는 본딩 리본을 포함하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다.
실장부재(62)가 이격된 복수의 실장용 리드들을 가지는 실장 리드프레임을 포함하는 경우에서는, 본딩 와이어나 본딩 리본과 같은 전기적 연결부재를 실장 리드프레임 상에 배치하여 회로를 구성하므로, 배터리 보호회로를 구성하기 위한 실장 리드프레임을 설계하고 제조하는 과정이 단순화할 수 있다는 중요한 이점을 가진다. 만약, 본 발명의 실시예들에서 설명한 전기적 연결부재를 배터리 보호회로를 구성함에 있어서 도입하지 않는다면 실장 리드프레임을 구성하는 복수의 리드들의 구성이 매우 복잡하게 되므로 적절한 실장 리드프레임을 효과적으로 제공하는 것이 용이하지 않을 수 있다.
그리고, 실장 리드프레임으로 실장부재(62)를 구성하는 경우에서는, 프로텍션 IC, 및 전계효과 트랜지스터가 실장 리드프레임 상에 반도체 패키지의 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라 표면실장기술(Surface Mounting Technology)에 의하여 실장 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, 실장 리드프레임 상에 프로텍션 IC, 및 전계효과 트랜지스터를 실장할 때에는 별도의 봉지재로 밀봉하지 않은 상태에서 실장한 이후에, 후속의 봉지재(90)에 의하여 상기 프로텍션 IC, 및 전계효과 트랜지스터를 밀봉하므로, 배터리 보호회로 패키지(300)를 구현함에 있어서 봉지재를 형성하는 공정을 한 번만 수행할 수 있다. 이에 반하여, 수동소자, 프로텍션 IC, 및 전계효과 트랜지스터를 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 높아진다.
나아가, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)의 소자 패키지(60)에서 리드프레임을 사용하는 경우, 인쇄회로기판(PCB) 상에 보호회로를 실장하는 경우에 비해서, 전체 높이를 획기적으로 줄일 수 있다는 효과를 기대할 수 있다. 즉, 인쇄회로기판은 통상적으로 약 2mm의 두께를 가짐에 반하여 리드프레임은 약 0.8 mm의 두께를 가지므로, 두께의 차이만큼 배터리를 소형화시키거나 또는 두께의 차이만큼 배터리 크기를 키울 수 있어서 고용량화를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)에서, PTC 구조체(80)는 배터리 베어셀(400)의 전극단자 중에서 제 2 극성의 전극셀(410)과 전기적으로 연결될 수 있다. PTC 구조체(80)는 PTC 소자(82) 및 PTC 소자(82)의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면에 부착된 금속연결부재(84)를 포함한다.
PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자(82)는, 예를 들어, 도전성 입자를 결정성 고분자에 분산시켜 형성할 수 있다. 따라서 설정된 온도 이하에서 PTC 소자(82)는 금속연결부재(84)와 실장부재(62) 상에 형성된 도전성 패드(64) 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 금속연결부재(84)와 도전성 패드(64) 사이의 전류의 흐름이 차단되거나 전류의 흐름이 감소된다. 이와 같이 PTC 소자(82)에 의해 전류의 흐름이 차단될 수 있으므로, PTC 소자(82)는 배터리의 파열을 방지하는 안전장치의 역할을 수행한다. 그리고 다시 설정 온도 이하로 냉각되면 PTC 소자(82)는 결정성 고분자가 수축하여 도전성 입자 사이의 연결이 복원되므로 전류의 흐름이 원활하게 이루어진다. PTC 소자(82)는 봉지재(90)에 의하여 밀봉된다.
소자 패키지(60)를 구성하는 실장부재(62)는 상부면 및/또는 하부면에 봉지재(90)에 의하여 밀봉되지 않은 노출단자(66, 67, 68, 69)가 형성될 수 있다. 실장부재(62)의 상부면 및/또는 하부면에 형성된 노출단자(66, 67, 68, 69)는 단자 리드프레임(50)의 적어도 일부와 접합되어 전기적으로 연결될 수 있다.
소자 패키지(60)는 단자 리드프레임(50)과 전기적으로 연결되도록 단자 리드프레임(50) 상에 실장된다. 예를 들어, 소자 패키지(60)는 단자 리드프레임(50) 상에 표면실장기술(Surface Mounting Technology)을 사용하여 실장될 수 있다. 소자 패키지(60)는 하부면에 적어도 하나 이상의 노출단자(미도시)가 형성될 수 있다. 나아가, 소자 패키지(60)는, 상부면에 적어도 하나 이상의 노출단자(66, 67, 68, 69)가 형성될 수 있다. 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140)를 밀봉하는 봉지재(90)는 상술한 노출단자를 노출시키도록 형성될 수 있다. 한편, 소자 패키지(60)는 하부면에 형성된 적어도 하나 이상의 상기 노출단자는 단자 리드프레임(50)의 적어도 일부와 접합되어 전기적으로 연결됨으로써, 도 3에 도시된 회로의 적어도 일부를 구성할 수 있다.
예를 들어, 도면에 도시된 노출단자(66, 67, 68, 69)는 NFC 안테나와 NFC 매칭 소자를 전기적으로 연결시키도록 형성된 NFC 접속단자일 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 도 3에 도시된 배터리 보호회로의 구성에 추가로 NFC 회로가 부가되어, 근거리 자기장 통신(NFC, Near Field Communication)을 지원할 수 있다. 부가되는 NFC 회로는, 예를 들어, NFC 접속단자 및 NFC 매칭 소자를 포함할 수 있다. NFC 접속단자는 배터리 팩의 주변에 배치되는 NFC 안테나의 단부와 접촉될 수 있다. NFC 안테나는, 예를 들어, 루프 형태의 안테나일 수 있다. NFC 안테나의 단부가 NFC 접속단자와 접촉되면, NFC 매칭 소자와 NFC 안테나가 전기적으로 연결되어 폐루프(closed loop)를 형성할 수 있다. NFC 매칭 소자는, 예를 들어, 주파수 매칭용 커패시터일 수 있다. 예를 들어, NFC 루프 안테나의 양 끝단이 상기 NFC 매칭 소자인 커패시터와 연결되어 폐루프를 형성하고, NFC 안테나와 상기 커패시터에서 발생하는 공진을 이용하여 13. 56MHz의 NFC 통신용 주파수 영역을 생성하여 NFC 디바이스와 통신할 수 있다. 물론, 본 발명의 기술적 사상이, 도면에 도시된 노출단자(66, 67, 68, 69)의 예시적인 개수, 배치 및 상술한 용도 등에 의하여 한정되는 것은 아니다.
단자 리드프레임(50)을 구성하는 외부연결단자용 리드(50c, 50d, 50e, 50f)의 일면 상에 소자 패키지(60)가 실장되는 경우, 단자 리드프레임(50)을 구성하는 외부연결단자용 리드(50c, 50d, 50e, 50f)의 타면에 해당하는 부분은 전부 또는 일부가 선택적으로 도금될 수도 있다. 도금물질은 금, 은, 니켈, 주석 및 크롬 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
실장부재(62) 중에서 외부연결단자용 리드(50c, 50d, 50e, 50f)의 적어도 일부와 대응하는 부분은 단자 리드프레임(50) 상에 도전성 접착제를 개재하여 부착될 수 있다. 이 경우, 단자 리드프레임(50)와 맞닿는 실장부재(62) 중의 일부 상에는 도전성 패드가 형성될 수 있으며, 단자 리드프레임(50)와 상기 도전성 패드 사이에는 상기 도전성 접착제가 개재될 수 있다.
실장부재(62) 중에서 더미용 리드(50b)의 적어도 일부와 대응하는 부분이 존재하는 경우에는, 단자 리드프레임(50) 상에 절연성 접착제를 개재하여 부착될 수 있다. 따라서, 더미용 리드(50b)는 배터리 베어셀(400)의 전극단자인 제 1 극성의 플레이트(430)에 접합되지만, 배터리 보호회로 패키지(300)는 더미용 리드(50b)를 통하여 배터리 베어셀(400)의 전극단자와 전기적으로 연결되지는 않는다. 그러나, 더미용 리드(50b)가 배터리 베어셀(400)의 전극단자인 제 1 극성의 플레이트(430)에 접합됨으로써, 배터리 보호회로 패키지(300)와 배터리 베어셀(400) 간의 결합은 더욱 견고하게 구현된다.
배터리 보호회로 패키지(300)에서, 기판 상에 배터리 보호회로 소자(80, 110, 120, 130, 140)가 실장된다고 할 때, 상기 기판은 상술한 단자 리드프레임(50) 또는 실장부재(62)을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 변형된 실시예에 의한 배터리 보호회로 패키지(300)에서는, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140, 80)가 실장부재(62) 상에 실장되는 것이 아니라 단자 리드프레임(50) 상에 직접 실장될 수도 있다. 이 경우, 배터리 보호회로 패키지(300)는 단자 리드프레임(50), 단자 리드프레임(50) 상에 실장된 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140, 80) 및 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140, 80)를 밀봉하고, 제 1 내부연결단자용 리드(50a), 제 2 내부연결단자용 리드(50g) 및 더미용 리드(50b)의 적어도 일부를 노출시키는 봉지재(90)를 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 보호회로 패키지(300)가 배터리 베어셀(400)의 상부면 상에 접합되어 배터리 팩(600)을 구현하는 과정을 설명한다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 제 1 내부연결단자용 리드(50a), 제 2 내부연결단자용 리드(50g) 및 더미용 리드(50b)가 배터리 베어셀(400)의 상면에 접합됨으로써, 배터리 보호회로 패키지(300)가 배터리 베어셀(400)의 상면에 홀더 없이 고정될 수 있다. 상기 접합은 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering) 및 도전성 접착제(예를 들어, 도전성 에폭시), 절연성 접착제, 도전성 테이프 및 절연성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식으로 접합될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)에서, 봉지재(90)로부터 제 1 내부연결단자용 리드(50a) 및 더미용 리드(50b)가 노출되어 신장하는 방향(예를 들어, 도 6의 x축과 나란한 방향)은 봉지재(90)로부터 제 2 내부연결단자용 리드(50g)가 노출되어 신장하는 방향(예를 들어, 도 6의 y축과 나란한 방향)과 나란하지 않고(예를 들어, 수직하게) 서로 교차되는 구성을 가질 수 있다.
이 경우, 단자 리드프레임(50)의 양단 가장자리에 각각 배치되는 제 1 내부연결단자용 리드(50a)와 더미용 리드(50b)는 제 1 극성의 플레이트(430)와 접합되며, 단자 리드프레임(50)의 일측에 돌출되도록 신장된 제 2 내부연결단자용 리드(50g)는 제 1 극성의 플레이트(430) 내에 배치되는 제 2 극성의 전극셀(410)과 접합됨으로써, 배터리 보호회로 패키지(300)는 배터리 베어셀(400)의 상부면에 구조적으로 견고하게 접합될 수 있다.
한편, 배터리 베어셀(400)과 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140)는 제 1 내부연결단자용 리드(50a) 및 제 2 내부연결단자용 리드(50g)를 통하여 전기적으로 연결되며, 더미용 리드(50b)는 배터리 베어셀(400)과 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130, 140) 사이의 전기적 연결통로는 되지 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)에서, 제 1 내부연결단자용 리드(50a)와 더미용 리드(50b)는 배터리 보호회로의 패키지(300)의 레벨을 수평으로 맞추면서 제 1 극성의 플레이트(430)와 접합하기 위하여 걸폼(gull-form) 형태로 절곡될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)에서, 제 2 내부연결단자용 리드(50g)는 배터리 베어셀(400)의 제 2 극성의 전극셀(410)과 접합된 상태에서 폴딩(folding)될 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 도 6에서와 같이, 제 2 내부연결단자용 리드(50g)의 일부분이 제 2 극성의 전극셀(410)과 접합된다. 제 2 내부연결단자용 리드(50g)는 배터리 보호회로 패키지(300)의 측부에서 돌출되어 신장되는 형태를 가지므로, 제 2 내부연결단자용 리드(50g)가 폴딩되기 전에는 배터리 보호회로 패키지(300)의 바디부는 배터리 베어셀(400)의 상부면의 바로 위에 배치되지 못할 수 있다.
계속하여, 도 7을 참조하면, 제 2 내부연결단자용 리드(50g)의 소정의 축을 중심으로 제 2 극성의 전극셀(410)과 접합되지 않은 제 2 내부연결단자용 리드(50g)의 나머지 부분을 대략 90도 정도로 절곡할 수 있다. 이러한 절곡을 용이하게 하도록 상기 소정의 축 상에 슬릿(도 4의 h)이 배치될 수 있다.
계속하여, 도 8을 참조하면, 소정의 축을 중심으로 제 2 내부연결단자용 리드(50g)의 나머지 부분을 대략 90도 정도로 더 절곡할 수 있다. 이 경우, 제 2 내부연결단자용 리드(50g)는 폴딩되어 배터리 보호회로 패키지(300)의 바디부는 배터리 베어셀(400)의 상부면의 바로 위에 배치될 수 있다. 제 1 내부연결단자용 리드(50a)와 더미용 리드(50b)가 배터리 베어셀(400)의 상부면에 접합하는 공정은 도 8에 도시된 구조에서 수행될 수 있다.
도 8에 도시된 구조체를 평면에서 바라본 평면도인 도 9를 함께 참조하면, 체결돌기 형태인 제 2 체결부재(95)가 배터리 보호회로 패키지(300)의 측면에 배치될 수 있다.
도 10은 본 발명의 비교예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 10을 참조하면, 배터리 베어셀(400)의 상부면 상에 수지로 형성된 바디부와 상기 바디부 내에 형성된 적어도 하나 이상의 관통홀(193)을 포함하는 홀더(190)가 배치된다. 홀더(190)의 바디부에 돌출된 돌출부(195)와 탑 케이스(550)에 형성된 체결홈(595)이 체결됨으로써 탑 케이스(550)가 배터리 베어셀(400)의 상부면 상에 고정될 수 있다. 또한, 배터리 보호회로 패키지(300)는 홀더(190)와 결합하여 실장됨으로써 배터리 베어셀(400)의 상부면 상에 고정될 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)를 구비한 배터리 팩(600)에 의하면, 배터리 보호회로 패키지(300)의 바디부에 형성된 제 2 체결부재(95)가 탑 케이스(550)에 형성된 제 1 체결부재(595)와 체결됨으로써 별도의 홀더를 사용하지 않고서 탑 케이스(550)를 배터리 베어셀(400)의 상부면 상에 고정시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)에서, 봉지재(90)로부터 제 1 내부연결단자용 리드(50a) 및 더미용 리드(50b)가 노출되어 신장하는 방향(예를 들어, 도 6의 x축과 나란한 방향)이 봉지재(90)로부터 제 2 내부연결단자용 리드(50g)가 노출되어 신장하는 방향(예를 들어, 도 6의 y축과 나란한 방향)과 나란하지 않고(예를 들어, 수직하게) 서로 교차되도록 구성하고, 배터리 보호회로 패키지(300)의 양단 가장자리에 각각 배치되는 제 1 내부연결단자용 리드(50a)와 더미용 리드(50b)는 제 1 극성의 플레이트(430)와 접합되며, 배터리 보호회로 패키지(300)의 일측에 돌출되도록 신장된 제 2 내부연결단자용 리드(50g)는 제 1 극성의 플레이트(430) 내에 배치되는 제 2 극성의 전극셀(410)과 접합됨으로써, 배터리 보호회로 패키지(300)가 배터리 베어셀(400)의 상부면에 구조적으로 견고하게 접합될 수 있도록 구현할 수 있다.
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.
10 : 배터리 보호회로
50 : 단자 리드프레임
60 : 소자 패키지
90 : 봉지재
110 : 듀얼 FET칩
120 : 프로텍션 IC
130 : 수동소자
140 : 전기적 연결부재
300 : 배터리 보호회로 패키지
400 : 배터리 베어셀
410 : 제 2 극성의 전극셀
430 : 제 1 극성의 플레이트
600 : 배터리 팩
50 : 단자 리드프레임
60 : 소자 패키지
90 : 봉지재
110 : 듀얼 FET칩
120 : 프로텍션 IC
130 : 수동소자
140 : 전기적 연결부재
300 : 배터리 보호회로 패키지
400 : 배터리 베어셀
410 : 제 2 극성의 전극셀
430 : 제 1 극성의 플레이트
600 : 배터리 팩
Claims (10)
- 제 1 체결부재를 가지는 탑 케이스와 배터리 베어셀 사이에 개재될 수 있는 배터리 보호회로 패키지로서,
상기 배터리 베어셀의 상에 별도의 홀더를 사용하지 않고 상기 탑 케이스를 고정시키기 위하여, 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 탑 케이스의 제 1 체결부재와 대응하여 체결될 수 있는 제 2 체결부재를 구비하는,
배터리 보호회로 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 체결부재는 체결홈을 포함하는 상기 제 1 체결부재와 체결될 수 있는 체결돌기를 포함하는, 배터리 보호회로 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 체결부재는 체결돌기를 포함하는 상기 제 1 체결부재와 체결될 수 있는 체결홈을 포함하는, 배터리 보호회로 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 체결부재는 상기 제 1 체결부재와 삽입 체결 방식, 맞물림 체결 방식 및 걸림 체결 방식 중 적어도 어느 하나 이상의 방식으로 체결될 수 있도록 구성된, 배터리 보호회로 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 배터리 보호회로 패키지는 기판, 상기 기판 상에 실장된 배터리 보호회로 소자, 및 상기 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재를 구비하고,
상기 봉지재의 일부는 상기 제 2 체결부재를 구성하는, 배터리 보호회로 패키지. - 탑 케이스; 배터리 베어셀; 및 상기 탑 케이스와 상기 배터리 베어셀 사이에 개재되는 배터리 보호회로 패키지;를 포함하는 배터리 팩으로서,
상기 배터리 베어셀의 상에 별도의 홀더를 사용하지 않고 상기 탑 케이스를 고정시키기 위하여, 상기 탑 케이스는 제 1 체결부재를 구비하고, 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 제 1 체결부재와 대응하여 체결된 제 2 체결부재를 구비하는, 배터리 팩. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 체결부재 및 상기 제 2 체결부재 중 어느 하나는 체결홈이고 나머지 하나는 체결돌기이며, 상기 제 1 체결부재 및 상기 제 2 체결부재는 삽입 체결 방식, 맞물림 체결 방식 및 걸림 체결 방식 중 적어도 어느 하나 이상의 방식으로 서로 체결될 수 있는, 배터리 팩. - 제 6 항에 있어서,
상기 배터리 베어셀은, 제 1 극성의 플레이트 및 상기 제 1 극성의 플레이트 내에 배치되는 제 2 극성의 전극셀을 가지는 전극단자를 포함하며,
상기 배터리 보호회로 패키지는, 기판; 상기 기판 상에 실장된 배터리 보호회로 소자; 및 상기 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재;를 포함하며,
상기 기판은, 상기 배터리 베어셀과 상기 배터리 보호회로 소자를 전기적으로 연결하도록 상기 제 1 극성의 플레이트와 접합된 제 1 내부연결단자용 리드; 상기 배터리 베어셀과 상기 배터리 보호회로 소자를 전기적으로 연결하도록 상기 제 2 극성의 전극셀과 접합된 제 2 내부연결단자용 리드; 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드; 상기 제 1 내부연결단자용 리드, 상기 제 2 내부연결단자용 리드 및 상기 외부연결단자용 리드들과 전기적으로 절연되도록 이격되면서 상기 제 1 극성의 플레이트와 접합된 더미용 리드;를 가지는 단자 리드프레임을 포함하고,
상기 봉지재는, 상기 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 제 1 봉지재; 및 상기 제 1 봉지재와 이격되면서 상기 더미용 리드의 적어도 일부를 밀봉하여 상기 더미용 리드를 고정시킬 수 있는 제 2 봉지재;를 포함하는,
배터리 팩. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 내부연결단자용 리드와 상기 더미용 리드는 상기 제 2 극성의 전극셀의 양측에서 상기 제 1 극성의 플레이트와 각각 접합되고, 상기 제 2 내부연결단자용 리드는 상기 제 2 극성의 전극셀과 접합됨으로써,
상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 배터리 베어셀의 상에 별도의 홀더를 사용하지 않고 고정되는,
배터리 팩. - 제 9 항에 있어서,
상기 봉지재로부터 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 더미용 리드가 노출되어 신장하는 방향은 상기 봉지재로부터 상기 제 2 내부연결단자용 리드가 노출되어 신장하는 방향과 나란하지 않고 서로 교차하며,
상기 봉지재로부터 노출된 상기 제 2 내부연결단자용 리드는 폴딩(folding)되어 상기 배터리 보호회로 패키지를 구성하는 상기 봉지재가 상기 배터리 베어셀의 상부면의 바로 위에 배치되는,
배터리 팩.
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