KR20150131899A - Nfc 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지 및 이를 구비하는 배터리 팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 보호회로 패키지 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 기판; 상기 기판 상에 실장되며, NFC 안테나를 포함하는, 안테나구조체; 및 상기 기판 상에 배치되며, 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하는, 배터리 보호회로 소자;를 구비하는 NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지를 제공한다.
Description
본 발명은 배터리 보호회로 패키지 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 소형화가 가능하고, 공정을 단순화할 수 있는 보호회로 패키지 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것이다.
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.
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.
최근에는 NFC 안테나를 상술한 휴대단말기의 배터리와 결합한 제품들이 출시되고 있으나, 이 경우 NFC 안테나를 배터리와 별도로 결합하는 공정이 추가적으로 필요하여 제조비용이 증가하며, 결합공정을 위하여 추가적인 패드가 필요하여 충전 외의 목적으로 배터리가 대형화되는 문제점을 수반한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, NFC 안테나를 구비한 배터리 팩의 집적화 및 소형화를 구현하는 것을 목적으로 한다. 나아가, 이러한 배터리 팩을 구성하는 배터리 보호회로 패키지를 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 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결될 수 있는 패키지로서, 기판; 상기 기판 상에 실장되며, NFC 안테나를 포함하는, 적어도 하나의 안테나구조체; 및 상기 기판 상에 실장되며, 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하는, 배터리 보호회로 소자;를 구비할 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 안테나구조체는 칩 형태를 가질 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 안테나구조체는 NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 안테나구조체는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함하며, 상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 인덕터에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 광폭면과 수직일 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 적어도 하나의 안테나구조체는 서로 이격된 복수의 안테나구조체들을 포함하며, 상기 복수의 안테나구조체들의 각각은 모두 동일한 권선방향을 가지는 코일을 포함하며, 상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 인덕터에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 광폭면과 수직일 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 적어도 하나의 안테나구조체는 서로 이격된 복수의 안테나구조체들을 포함하며, 상기 복수의 안테나구조체들 중 일부의 안테나구조체는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함하며, 상기 복수의 안테나구조체들 중 나머지의 안테나구조체는 상기 제 1 권선방향과 수직인 제 2 권선방향을 가지는 코일을 포함하며, 상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 광폭면과 수직이고, 상기 제 2 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 협폭면과 수직일 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 안테나구조체와 상기 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재;를 더 구비할 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 기판은, 양쪽가장자리부분에 각각 배치되며, 상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되는 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드; 및 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드;를 구비하는 리드프레임이며, 상기 복수의 외부연결단자들 중 어느 하나는 NFC 외부연결단자이며, 상기 안테나구조체, 상기 프로텍션 IC, 상기 전계효과 트랜지스터 및 복수의 상기 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 안테나구조체, 상기 프로텍션 IC 및 상기 전계효과 트랜지스터 중에서 선택된 적어도 하나는, 상기 리드프레임 상에 반도체 패키지 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라, 표면실장기술에 의하여 상기 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에, 별도의 봉지재로 밀봉되지 않은 칩 다이(chip die) 형태로, 실장되어 고정될 수 있다.
상기 배터리 보호회로 패키지에서, 상기 기판은 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 배터리 팩이 제공될 수 있다. 상기 배터리 팩은 배터리 베어셀; 상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되며, 상술한 상기 NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지; 및 상기 NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지를 개재하면서 상기 배터리 베어셀의 상부면 상에 고정되며, 상기 NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들이 노출되도록 형성된 관통홀을 구비하는, 상부 케이스;를 구비한다.
상기 배터리 팩에서, 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 양측으로 신장되어 배치되며, 상기 안테나구조체는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 일측에 배치되며, 상기 배터리 보호회로 소자는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 타측에 배치될 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 일측에만 배치되며, 상기 안테나구조체 및 상기 배터리 보호회로 소자는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 상기 일측에 배치될 수 있다.
상기 배터리 팩은 상기 베터리 베어셀의 상면과 상기 배터리 보호회로 패키지 사이에 개재된 홀더;를 더 구비하고, 상기 홀더는 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부를 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써 상기 배터리 보호회로 패키지와 접합하여 형성될 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 상부 케이스는, 상기 배터리 베어셀 및 상기 배터리 베어셀의 상면 상에 배치된 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부를, 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써, 상기 배터리 베어셀 및 상기 배터리 보호회로 패키지 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 접합하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 배터리 팩이 제공될 수 있다. 상기 배터리 팩은 배터리 베어셀; 상기 배터리 베어셀의 상면 상에서 일측에 배치되며, 제 1 기판 상에 배치된 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 내장하는, 배터리 보호회로 패키지; 상기 배터리 베어셀의 상면 상에서 타측에 배치되며, 제 2 기판 상에 배치된 NFC 안테나를 포함하는 적어도 하나의 안테나구조체를 구비하는 안테나 패키지; 및 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지를 개재하면서 상기 배터리 베어셀의 상부면 상에 고정되며, 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지 중 적어도 어느 하나의 외부연결단자가 노출되도록 형성된 관통홀을 구비하는, 상부 케이스;를 구비한다.
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 상부면에 접합되어 고정될 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 안테나구조체는 칩 형태를 가질 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 안테나구조체는 NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 안테나구조체는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함하며, 상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 인덕터에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 광폭면과 수직일 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 적어도 하나의 안테나구조체는 서로 이격된 복수의 안테나구조체들을 포함하며, 상기 복수의 안테나구조체들의 각각은 모두 동일한 권선방향을 가지는 코일을 포함하며, 상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 인덕터에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 광폭면과 수직일 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 적어도 하나의 안테나구조체는 서로 이격된 복수의 안테나구조체들을 포함하며, 상기 복수의 안테나구조체들 중 일부의 안테나구조체는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함하며, 상기 복수의 안테나구조체들 중 나머지의 안테나구조체는 상기 제 1 권선방향과 수직인 제 2 권선방향을 가지는 코일을 포함하며,상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 광폭면과 수직이고, 상기 제 2 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 협폭면과 수직일 수 있다.
상기 배터리 팩은 상기 베터리 베어셀의 상면과 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지 사이에 개재된 홀더;를 더 구비하고, 상기 홀더는 상기 안테나 패키지의 적어도 일부를 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써 상기 안테나 패키지와 접합하여 형성될 수 있다.
상기 배터리 팩에서, 상기 상부 케이스는, 상기 배터리 베어셀 및 상기 배터리 베어셀의 상면 상에 배치된 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부와 상기 안테나 패키지의 적어도 일부를, 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써, 상기 배터리 베어셀, 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지와 접합하여 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 보호회로 패키지 및 이를 구비하는 배터리 팩을 단순한 공정으로 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
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 결합 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 부분사시도이다.
도 6b는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 결합 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지 및 안테나 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나 패키지의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지 및 안테나 패키지를 구비하는 배터리 팩의 결합 사시도이다.
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 결합 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 부분사시도이다.
도 6b는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 결합 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지 및 안테나 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나 패키지의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지 및 안테나 패키지를 구비하는 배터리 팩의 결합 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 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.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 일부가 구현하고자 하는 배터리 보호회로는, NFC 접속단자(PD1, PD2)가 없다는 점 외에는, 도 1a에 도시된 본 발명의 비교예에 따른 보호회로와 동일할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 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 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(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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 2 및 도 4의 470)의 단부(도 2의 472, 474)와 접촉될 수 있다. NFC 안테나(470)는, 예를 들어, 루프 형태의 안테나일 수 있다. 상기 NFC 안테나의 단부(472, 474)가 NFC 접속단자(PD1, PD2)와 접촉되면, NFC 매칭 소자(C3, C4, C5, C6)와 NFC 안테나(470)가 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)와 커패시터(C3, C4, C5, C6)에서 발생하는 공진을 이용하여 13.56MHz의 NFC 통신용 주파수 영역을 생성하여 NFC 디바이스와 통신할 수 있다.
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.
상술한 NFC 안테나(470)는 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.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 비교예에 의한 배터리 보호회로 패키지 및 배터리 팩에서는, NFC 안테나(470)가 배터리 팩(600a)을 구성하는 배터리 베어셀(400)의 측면에 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)와 배터리 보호회로 패키지(300a)의 접합 부분이 구조상 취약하여 전체적인 구조 관점에서 전단 강도가 낮을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 배터리 보호회로 패키지는 NFC 안테나를 포함하는 안테나구조체를 구비함으로써 상술한 문제점들을 극복하였다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이고, 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 부분사시도이고, 도 6b는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 결합 사시도이다.
도 5, 도 6a 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300b)는 배터리 베어셀(400)의 전극단자(410, 430)와 전기적으로 연결될 수 있는 패키지로서, 기판(50, 60); 기판(50, 60) 상에 실장되며, NFC 안테나를 포함하는, 안테나구조체(140); 및 배터리 보호회로 소자;를 구비한다. 상기 배터리 보호회로 소자는 기판(50, 60) 상에 배치되며, 프로텍션 IC(120), 전계효과 트랜지스터(110) 및 적어도 하나 이상의 수동소자(130)를 포함한다. 여기에서, 제 1 기판(50)은 서로 이격된 복수의 리드들(50-1 내지 50-6)로 구성된 리드프레임이며, 제 2 기판(60)은 상기 리드프레임과 전기적으로 연결되도록 상기 리드프레임 상에 배치되는 인쇄회로기판이며, 제 2 기판(60) 상에 안테나구조체(140) 및 상기 배터리 보호회로 소자가 실장될 수 있다. 필요한 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300b)는 봉지재(250)를 더 포함할 수 있다. 봉지재(250)는 상기 배터리 보호회로 소자 및 안테나구조체(140) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 밀봉할 수 있다. 예를 들어, 봉지재(250)는 상기 배터리 보호회로 소자 및 안테나구조체(140)를 일체(一體)로 밀봉할 수 있다. 다른 예로서, 봉지재(250)는 서로 이격되어 구성되며 상기 배터리 보호회로 소자와 안테나구조체(140)를 각각 밀봉할 수 있다.
도 5, 도 6b 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 변형된 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300b)는 배터리 베어셀(400)의 전극단자(410, 430)와 전기적으로 연결될 수 있는 패키지로서, 기판(60); 기판(60) 상에 실장되며, NFC 안테나를 포함하는, 안테나구조체(140); 및 배터리 보호회로 소자;를 구비한다. 상기 배터리 보호회로 소자는 기판(60) 상에 배치되며, 프로텍션 IC(120), 전계효과 트랜지스터(110) 및 적어도 하나 이상의 수동소자(130)를 포함한다. 여기에서, 기판(60)은 인쇄회로기판이며, 상기 인쇄회로기판 상에 안테나구조체(140) 및 상기 배터리 보호회로 소자가 실장될 수 있다. 인쇄회로기판인 기판(60)의 양단은 배터리 베어셀과 전기적으로 연결될 수 있는 리드(55)와 접합될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지에서는, 상기 배터리 보호회로 소자 및 상기 안테나구조체가 실장될 수 있는 기판이 서로 이격된 복수의 리드들로 구성된 리드프레임으로만 이루어질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
본 발명의 주요한 기술적 사상 중의 하나는 배터리 보호회로 패키지가 NFC 안테나를 포함하는 적어도 하나의 안테나구조체를 구비한다는 것이며, 이하에서, 이러한 안테나구조체를 상술한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구성하는 안테나구조체(140)는, 예를 들어, 칩 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구성하는 안테나구조체(140)는 NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함할 수 있는 바, 여기에서, 안테나구조체(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.
나아가, 본 발명의 변형된 실시예들에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구성하는 안테나구조체(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.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 패키지(300b)에서 NFC 안테나를 포함하는 안테나구조체(140)를 도입함으로써 안테나 솔더링 공정을 위한 단자패드(도 3의 60-1, 60-2)의 구성이 불필요하므로, 패키지를 소형화할 수 있고 패키지 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, 배터리 보호회로 패키지의 내부에 칩 형태로 NFC 안테나를 실장하고 밀봉함으로써 전체적인 구조 관점에서 전단 강도를 향상시킬 수 있다.
도 5, 도 6a, 도 6b 및 도 7을 참조하면, NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함하는 안테나구조체(140)는 다양한 권선 구조를 가질 수 있다.
첫 번째 예로서, 도 6a 및 도 6b의 (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 x축 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 y축 방향과 나란하다. 즉, 배터리 베어셀(400)의 측면이 광폭면(y축에 수직인 면)과 협폭면(x축에 수직인 면)으로 구성되는 경우, 상기 인덕터를 포함하는 안테나구조체(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.
두 번째 예로서, 배터리 보호회로 패키지에서, 도 6a 및 도 6b의 (a)에 도시된 권선 구조를 포함하는 안테나구조체(140)는 서로 이격된 복수개로 배치될 수 있다. 만약, 안테나구조체(140)가 칩 형태를 가진다면, 상기 배터리 보호회로 패키지는 NFC 안테나를 포함하는 칩을 복수개 구비할 수 있다. 각각의 권선 구조에 대한 설명은 첫 번째 예에서 상술한 내용과 동일하다. 즉, 복수의 안테나구조체(140)들의 각각은, 도 6a 및 도 6b의 (a)에 도시된 것처럼, 모두 동일한 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함하며, 배터리 베어셀(400)의 측면이 광폭면(y축에 수직인 면)과 협폭면(x축에 수직인 면)으로 구성되는 경우, 상기 안테나구조체(140)들에서 유도된 자기장의 방향은 배터리 베어셀(400)의 상기 광폭면과 수직일 수 있다. 한편, 변형된 실시예로서, 안테나구조체(140)가 칩 형태를 가지는 경우, 배터리 보호회로 패키지는 NFC 안테나를 포함하는 칩을 단수개 구비하되, 상기 단수의 칩 내에 도 6a 및 도 6b의 (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 안테나구조체(140)인 경우보다, 근거리 자기장 통신의 감도가 개선되는 효과를 기대할 수 있다.
세 번째 예로서, 배터리 보호회로 패키지는 서로 이격된 복수의 안테나구조체(140)들을 포함하며, 상기 복수의 안테나구조체들 중 일부의 안테나구조체는, 도 6a 및 도 6b의 (a)에 도시된 것처럼, 제 1 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함하며, 상기 복수의 안테나구조체들 중 나머지의 안테나구조체는, 도 6a 및 도 6b의 (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 x축 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 y축 방향 및 z축 방향과 나란한 방향으로 감는 코일(146c)을 포함한다. 배터리 베어셀(400)의 측면이 광폭면(y축에 수직인 면)과 협폭면(x축에 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.
만약, 안테나구조체(140)가 칩 형태를 가진다면, 배터리 보호회로 패키지는 상기 제 1 권선방향의 권선 구조를 가지는 칩 형태의 제 1 안테나구조체와 상기 제 2 권선방향의 권선 구조를 가지는 칩 형태의 제 2 안테나구조체를 모두 구비할 수 있다. 다른 예로서, 상기 배터리 보호회로 패키지는 NFC 안테나를 포함하는 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.
한편, 안테나구조체(140)를 구성하는 권선(widing wire) 구조는, 예시적으로, 코어에 코일을 감는 권취(捲取) 구조로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 의한 안테나구조체는 이러한 권취 구조에 한정되지 않으며, 예를 들어, 도전성 물질을 패터닝함으로써 구현할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300b) 및 이를 구비하는 배터리 팩(600b)을 구체적으로 설명한다.
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.
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.
홀더(480)는 수지로 형성된 바디부와 상기 바디부 내에 형성된 적어도 하나 이상의 관통홀을 포함한다. 홀더(480)는 배터리 보호회로 패키지(300b)를 배터리 베어셀(400)의 상부면(430)에 얼라인하여 실장할 수 있는 가이드 역할을 하며, 나아가, 배터리 보호회로 패키지(300b)가 배터리 베어셀(400)의 상부면(430) 상에 고정될 수 있도록 지지부 역할을 할 수 있다. 나아가, 홀더(480)는 케이스(600)와 결합되어 케이스(600)를 고정하는 역할을 할 수도 있다.
배터리 보호회로 패키지(300b)는 양쪽가장자리부분에 각각 배치되며, 베터리 베어셀(400)의 전극단자(410, 430)와 전기적으로 연결되는 제 1 내부연결단자용 리드(50-1) 및 제 2 내부연결단자용 리드(50-6); 및 상기 제 1 내부연결단자용 리드(50-1) 및 제 2 내부연결단자용 리드(50-6) 사이에 배치되며, 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드(50-2, 50-3, 50-4, 50-5);를 구비하는 리드프레임(50)을 포함할 수 있다.
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(50-6)는 제 2 내부연결단자(도 1a의 B-)에 해당하며, 외부연결단자용 리드(50-2)는 제 1 외부연결단자들(도 1a의 P+)에 해당하며, 외부연결단자용 리드(50-3)는 제 2 외부연결단자들(도 1a의 CF)에 해당하며, 외부연결단자용 리드(50-4)는 제 3 외부연결단자들(도 1a의 P-)에 해당하며, 외부연결단자용 리드(50-5)는 NFC 외부연결단자(도 1a의 NFC1)에 해당할 수 있다.
나아가, 배터리 보호회로 패키지(300b)는 소자패키지를 더 구비할 수 있다. 상기 소자패키지는 리드프레임(50)과 전기적으로 연결되도록 리드프레임(50) 상에 배치되며, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130) 및 안테나구조체(140)이 실장된 인쇄회로기판(60)을 포함할 수 있다.
상기 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.
도 6에 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, 변형된 실시예로서, 서로 인접 배치되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 프로텍션 IC(120)가 적층된 구조를 가질 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, 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.
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.
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.
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.
봉지재(250)는 기판(50, 60) 상에 실장된 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130) 및 안테나구조체(140)를 외부로부터 보호하도록 밀봉할 수 있다. 봉지재(250)는, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)를 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130)를 밀봉하는 봉지재와 안테나구조체(140)를 밀봉하는 봉지재는 구분되지 않고 일체로 형성될 수 있다.
변형된 실시예에서는, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130)를 밀봉하는 제 1 봉지재와 안테나구조체(140)를 밀봉하는 제 2 봉지재는 서로 이격되어 구분되도록 형성될 수 있다. 이 경우에도, 상기 제 1 봉지재와 상기 제 2 봉지재는 단일 공정에 의하여 동시에 형성될 수 있다.
상부 케이스(500)는 배터리 보호회로 패키지(300b)의 외부연결단자용 리드(50-2, 50-3, 50-4, 50-5)가 노출되도록 형성된 관통홀(550)을 포함할 수 있다. 상부 케이스(500)는 홀더(480)에 구성된 체결부재와 결합되어 배터리 베어셀(400)의 상부면 상에 고정될 수 있다.
한편, 본 발명의 변형된 일 실시예에 의한 배터리 보호회로 패키지(300b)에서 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130)와 안테나구조체(140)이 실장되는 기판은 인쇄회로기판(60)이 아닌 리드프레임(50)만으로 구성될 수 있다. 이 경우, 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130) 및 안테나구조체(140)은 리드프레임(50)의 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)로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다. 상기 전기적 연결부재는 본딩 와이어 또는 본딩 리본 등을 포함할 수 있다.
본딩 와이어나 본딩 리본과 같은 전기적 연결부재를 리드프레임(50) 상에 배치하여 회로를 구성하므로, 배터리 보호회로를 구성하기 위한 리드프레임(50)을 설계하고 제조하는 과정이 단순화할 수 있다는 중요한 이점을 가진다. 만약, 본 발명의 변형된 실시예에서 상기 전기적 연결부재를 배터리 보호회로를 구성함에 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, 리드프레임(50)만으로 기판을 구성하는 본 발명의 변형된 실시예에서는, 안테나구조체(140), 프로텍션 IC(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)가 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, 및 전계효과 트랜지스터)가 형성된 웨이퍼 상에 별도의 봉지재로 밀봉하지 않고 소잉 공정을 수행하여 구현된 개별적인 구조체를 의미한다. 즉, 리드프레임(50) 상에 안테나구조체(140), 프로텍션 IC(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)를 실장할 때에는 별도의 봉지재로 밀봉하지 않은 상태에서 실장한 이후에, 후속의 봉지재(250)에 의하여 안테나구조체(140), 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), 안테나구조체(140), 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.
한편, 선택적으로, 본 발명의 일부 실시예들에 의한 배터리 보호회로 패키지(300b)의 일단에 PTC 구조체(350)가 연결될 수 있다.
PTC 구조체(350)는 PTC 소자(310), PTC 소자(310)의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면인 제 1 면에 부착된 금속층(320), 및 PTC 소자(310)의 상면 및 하면 중 나머지 하나의 면인 제 2 면에 부착된 도전성의 연결부재(340)를 포함한다. 금속층(320)은 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-) 중에서 선택된 어느 하나의 리드와 접합되고, 연결부재(340)는 배터리 베어셀의 전극단자와 접합될 수 있다. 예를 들어, 금속층(320), 연결부재(340) 및/또는 리드프레임(50)은 니켈, 구리, 니켈 도금된 구리 또는 기타 금속으로 이루어질 수도 있다. 금속층(320)은 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-) 중에서 선택된 어느 하나의 리드와 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering) 및 도전성 접착제(예를 들어, 도전성 에폭시), 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식으로 접합될 수 있다.
PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자(310)는, 예를 들어, 도전성 입자를 결정성 고분자에 분산시켜 형성할 수 있다. 따라서 설정된 온도 이하에서 PTC 소자(310)는 금속층(320)과 도전성의 연결부재(340) 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 금속층(320)과 도전성의 연결부재(340) 사이의 전류의 흐름이 차단되거나 전류의 흐름이 감소된다. 이와 같이 PTC 소자(310)에 의해 전류의 흐름이 차단될 수 있으므로, PTC 소자(310)는 배터리의 파열을 방지하는 안전장치의 역할을 수행한다. 그리고 다시 설정 온도 이하로 냉각되면 PTC 소자(310)는 결정성 고분자가 수축하여 도전성 입자 사이의 연결이 복원되므로 전류의 흐름이 원활하게 이루어진다.
배터리 보호회로 패키지(300b)를 구성하는 리드프레임(50)은 PTC 구조체를 개재하여 상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 단자 리드프레임(50)의 제 2 내부연결단자용 리드(50-6)는 PTC 구조체(350)를 개재하여 배터리 베어셀의 음극단자(410)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 리드프레임(50)의 제 2 내부연결단자용 리드(50-6)는 금속층(320)과 접합되고 PTC 소자(310)를 거쳐 도전성의 연결부재(340)를 거쳐 배터리 베어셀의 음극단자(410)에 전기적으로 연결된다. 이 경우, 금속층(320)은 PTC 소자(310)의 일면 상에서 상기 상면 내에 한정되어 구성되고, 연결부재(340)는 PTC 소자(310)의 타면 상에서 상기 배터리 베어셀의 음극단자(410)까지 신장되도록 구성될 수 있다. 연결부재(340)는 상기 배터리 베어셀의 음극단자(410)와 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering) 및 도전성 접착제(예를 들어, 도전성 에폭시), 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식으로 접합될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조를 가지는 배터리 보호회로 패키지(300b)에서 리드프레임(50)의 길이는 리드프레임(50)이 배터리 베어셀(400)의 상부면의 중심(예를 들어, 음극단자(410))을 기준으로 편측에 배치하도록 구성될 수 있다. 나아가, PTC 구조체(350)가 결합된 배터리 보호회로 패키지(300b)가 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 길이(L)의 절반(L/2)일 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다. 특히, 도 9의 (a)는 봉지재(250)가 형성되기 전의 구조체(200c)를 도시하는 사시도이고, 도 9의 (b)는 봉지재(250)가 형성된 배터리 보호회로 패키지(300c)를 도시하는 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300c)에서 NFC 안테나를 포함하는 안테나구조체(140)를 도입함으로써 안테나 솔더링 공정을 위한 단자패드(도 3의 60-1, 60-2)의 구성이 불필요하므로, 패키지를 소형화할 수 있고 패키지 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 배치하고 접합하지 않고, 배터리 보호회로 패키지의 내부에 칩 형태로 NFC 안테나를 실장하고 밀봉함으로써 전체적인 구조 관점에서 전단 강도를 향상시킬 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300c) 및 이를 구비하는 배터리 팩(600c)에서는, 도 5 내지 도 7과 달리, 배터리 보호회로 패키지(300c)를 구성하는 리드프레임(50)이 배터리 베어셀(400)의 상부면의 중심(예를 들어, 음극단자(410))을 기준으로 편측에 배치되지 않고 중심을 기준으로 양측에 걸쳐 배치되도록 구성될 수 있다. 안테나구조체(140)는 배터리 베어셀(400)의 음극단자(410)를 중심으로 일측에 배치되며, 상기 배터리 보호회로 소자는 배터리 베어셀(400)의 음극단자(410)를 중심으로 타측에 배치될 수 있다. 이에 반하여, 도 5에 도시된 구성에서는, 안테나구조체(140) 및 상기 배터리 보호회로 소자는 배터리 베어셀(400)의 음극단자(410)를 중심으로 일측에 모두 배치될 수 있다. 나아가, PTC 구조체(350)가 결합된 배터리 보호회로 패키지(300c)가 배터리 베어셀(400)의 상부면의 중심(예를 들어, 음극단자(410))을 기준으로 양측에 배치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, PTC 구조체(350)가 결합된 배터리 보호회로 패키지(300c)의 길이는 대략 캡 플레이트(430)의 전체 길이(L)의 절반(L/2)보다 클 수 있다.
그 외에, 도 8 및 도 9에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300c) 및 이를 구비하는 배터리 팩(600c)에 대한 설명은, 도 5 내지 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300b) 및 이를 구비하는 배터리 팩(600b)에 대한 설명과 중복되므로 여기에서는 생략한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지 및 안테나 패키지를 구비하는 배터리 팩의 분해 사시도이며, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지의 사시도이고, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나 패키지의 사시도이고, 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지 및 안테나 패키지를 구비하는 배터리 팩의 결합 사시도이다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩(600d)은 배터리 베어셀(400), 배터리 보호회로 패키지(300d), 안테나 패키지(300e) 및 상부 케이스(500)를 구비한다.
배터리 보호회로 패키지(300d)는 배터리 베어셀(400)의 음극단자(410)를 중심으로 상부면(430)의 일측에 배치된다. 배터리 보호회로 패키지(300d)는 기판(50) 및 기판(50) 상에 실장된 프로텍션 IC(120), 전계효과 트랜지스터(110) 및 적어도 하나 이상의 수동소자(130)를 포함하며, 나아가, 프로텍션 IC(120), 전계효과 트랜지스터(110) 및 적어도 하나 이상의 수동소자(130)를 밀봉하는 봉지재(250)를 더 포함한다.
안테나 패키지(300e)는 리드프레임(50); 및 리드프레임(50) 상에 실장되며, NFC 안테나를 포함하는, 안테나구조체(140);를 포함한다. 안테나구조체(140)를 구성하는 NFC 안테나는 NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함할 수 있다. 안테나구조체(140)에 대한 설명은 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한 내용과 동일하므로, 여기에서는 생략한다.
안테나 패키지(300e)는 배터리 베어셀(400)의 음극단자(410)를 중심으로 배터리 보호회로 패키지(300d)가 배치되는 일측과 반대방향인 타측에 배치된다. 안테나 패키지(300e)를 구성하는 리드프레임(50)은 배터리 베어셀(400)과 접합됨으로써, 안테나 패키지(300e)가 배터리 베어셀(400) 상에 고정될 수 있다. 안테나 패키지(300e)를 구성하는 리드프레임(50)을 구성하는 복수의 리드들 중에서 어느 하나의 리드(50-8)의 일부는 NFC 외부연결단자를 구성할 수 있다.
상부 케이스(500)는 배터리 보호회로 패키지(300d) 및 안테나 패키지(300e)를 개재하면서 배터리 베어셀(400)의 상부면(430) 상에 고정되며, 배터리 보호회로 패키지(300d)의 외부연결단자(50-2, 50-3, 50-4) 및 안테나 패키지(300e)의 NFC 외부연결단자(50-8)가 노출되도록 형성된 관통홀(550)을 구비한다.
배터리 보호회로 패키지(300d)와 안테나 패키지(300e)는 배터리 베어셀(400)의 음극단자(410)를 중심으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 배터리 보호회로 패키지(300d)와 안테나 패키지(300e) 사이의 전기적 연결은 별도의 배선(미도시)을 추가로 제공하여 구현할 수 있다. 한편, 배터리 보호회로 패키지(300d)의 적어도 일부와 안테나 패키지(300e)의 적어도 일부는 대략 동일한 레벨(level)을 가지는 배터리 베어셀(400)의 상부면(430)에 접합되어 고정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩(600d)에서 배터리 보호회로 패키지(300d)는 배터리 베어셀(400)의 음극단자(410)를 중심으로 일측에 배치되므로 나머지 타측의 공간을 적절하게 활용하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 NFC 안테나를 포함하는 안테나 패키지(300e)를 배터리 베어셀(400)의 음극단자(410)를 중심으로 타측에 배치함으로써 효율적으로 공간을 활용하여 컴팩트한 배터리 팩(600d)을 구현할 수 있다.
또한, 배터리 보호회로 패키지(300b)와 별개로 NFC 안테나를 포함하는 안테나구조체(140)를 밀봉한 안테나 패키지(300e)를 도입함으로써 안테나 솔더링 공정을 위한 단자패드(도 3의 60-1, 60-2)의 구성이 불필요하므로, 배터리 보호회로 패키지(300b)를 소형화할 수 있고 배터리 보호회로 패키지(300b)와 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 배치하고 접합하지 않고, 배터리 보호회로 패키지와 별개로 안테나 패키지(300e)의 내부에 칩 형태로 NFC 안테나를 실장하고 밀봉함으로써 전체적인 구조 관점에서 전단 강도를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩을 구현함에 있어서, 인서트 사출공법을 적용할 수 있는바, 이에 대하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩(600b)은 베터리 베어셀(400)의 상면과 배터리 보호회로 패키지(300b) 사이에 개재된 홀더(480)를 더 구비한다. 홀더(480)는 배터리 보호회로 패키지(300b)의 적어도 일부를 제 1 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써 배터리 보호회로 패키지(300b)와 접합하여 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상부 케이스(500)는, 베터리 베어셀(400) 및 베터리 베어셀(400)의 상면 상에 배치된 배터리 보호회로 패키지(300b)의 적어도 일부를, 제 2 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써, 베터리 베어셀(400) 및 배터리 보호회로 패키지(300b) 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 접합하여 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩(600c)에 대해서도 도 5을 참조하여 설명한 것과 동일한 방식으로 인서트 사출 공법을 적용할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩(600d)은 베터리 베어셀(400)의 상면과 배터리 보호회로 패키지(300d) 및 안테나 패키지(300e) 사이에 개재된 홀더(480)를 더 구비한다. 홀더(480)는 안테나 패키지(300e)의 적어도 일부를 제 3 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써 안테나 패키지(300e)와 접합하여 형성될 수 있다. 안테나 패키지(300e)가 베터리 베어셀(400)과 접합하는 면적이 상대적으로 작아 안테나 패키지(300e)의 접합 강도가 낮을 수 있으므로, 이러한 사출 성형에 의하여 배터리 팩(600d) 내에서 안테나 패키지(300e)의 접합 강도를 확보할 수 있다.
도 10을 참조하면, 베터리 베어셀(400) 및 베터리 베어셀(400)의 상면 상에 배치된 배터리 보호회로 패키지(300d)의 적어도 일부와 안테나 패키지(300e)의 적어도 일부를, 제 4 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써 상부 케이스(500)가 구현된다. 이러한 상부 케이스(500)는 베터리 베어셀(400), 배터리 보호회로 패키지(300d) 및 안테나 패키지(300e)와 접합하여 형성될 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 : 리드프레임
110 : 듀얼 FET칩
120 : 프로텍션 IC
141 : NFC 회로
300a, 300b, 300c, 300d : 배터리 보호회로 패키지
300e : 안테나 패키지
350 : PTC 구조체
400 : 배터리 베어셀
410 : 음극단자
430 : 캡 플레이트
500 : 상부케이스
600a, 600b, 600c, 600d : 배터리 팩
NFC1 : NFC 외부연결단자
PD1, PD2 : NFC 접속단자
50 : 리드프레임
110 : 듀얼 FET칩
120 : 프로텍션 IC
141 : NFC 회로
300a, 300b, 300c, 300d : 배터리 보호회로 패키지
300e : 안테나 패키지
350 : PTC 구조체
400 : 배터리 베어셀
410 : 음극단자
430 : 캡 플레이트
500 : 상부케이스
600a, 600b, 600c, 600d : 배터리 팩
NFC1 : NFC 외부연결단자
PD1, PD2 : NFC 접속단자
Claims (24)
- 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결될 수 있는 패키지로서,
기판;
상기 기판 상에 실장되며, NFC 안테나를 포함하는, 적어도 하나의 안테나구조체; 및
상기 기판 상에 실장되며, 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하는, 배터리 보호회로 소자;
를 구비하는, NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안테나구조체는 칩 형태를 가지는, NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안테나구조체는 NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함하는, NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 제 3 항에 있어서,
상기 안테나구조체는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함하며,
상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 인덕터에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 광폭면과 수직인,
NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 안테나구조체는 서로 이격된 복수의 안테나구조체들을 포함하며,
상기 복수의 안테나구조체들의 각각은 모두 동일한 권선방향을 가지는 코일을 포함하며,
상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 인덕터에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 광폭면과 수직인,
NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 안테나구조체는 서로 이격된 복수의 안테나구조체들을 포함하며,
상기 복수의 안테나구조체들 중 일부의 안테나구조체는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함하며,
상기 복수의 안테나구조체들 중 나머지의 안테나구조체는 상기 제 1 권선방향과 수직인 제 2 권선방향을 가지는 코일을 포함하며,
상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 광폭면과 수직이고, 상기 제 2 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 협폭면과 수직인,
NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안테나구조체와 상기 배터리 보호회로 소자를 밀봉하는 봉지재;를 더 구비하는, NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은, 양쪽가장자리부분에 각각 배치되며, 상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되는 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드; 및 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드;를 구비하는 리드프레임이며,
상기 복수의 외부연결단자들 중 어느 하나는 NFC 외부연결단자이며,
상기 안테나구조체, 상기 프로텍션 IC, 상기 전계효과 트랜지스터 및 복수의 상기 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성하는,
NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 제 8 항에 있어서,
상기 안테나구조체, 상기 프로텍션 IC 및 상기 전계효과 트랜지스터 중에서 선택된 적어도 하나는, 상기 리드프레임 상에 반도체 패키지 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라, 표면실장기술에 의하여 상기 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에, 별도의 봉지재로 밀봉되지 않은 칩 다이(chip die) 형태로, 실장되어 고정되는,
NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 인쇄회로기판을 포함하는, NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지. - 배터리 베어셀;
상기 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되며, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 상기 NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지; 및
상기 NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지를 개재하면서 상기 배터리 베어셀의 상부면 상에 고정되며, 상기 NFC 안테나를 포함하는 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들이 노출되도록 형성된 관통홀을 구비하는, 상부 케이스;
를 구비하는, 배터리 팩. - 제 11 항에 있어서,
상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 양측으로 신장되어 배치되며,
상기 안테나구조체는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 일측에 배치되며, 상기 배터리 보호회로 소자는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 타측에 배치되는,
배터리 팩. - 제 11 항에 있어서,
상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 일측에만 배치되며,
상기 안테나구조체 및 상기 배터리 보호회로 소자는 상기 배터리 베어셀의 음극단자를 중심으로 상기 일측에 배치되는,
배터리 팩. - 제 11 항에 있어서,
상기 베터리 베어셀의 상면과 상기 배터리 보호회로 패키지 사이에 개재된 홀더;를 더 구비하고,
상기 홀더는 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부를 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써 상기 배터리 보호회로 패키지와 접합하여 형성된,
배터리 팩. - 제 11 항에 있어서,
상기 상부 케이스는,
상기 배터리 베어셀 및 상기 배터리 베어셀의 상면 상에 배치된 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부를, 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써, 상기 배터리 베어셀 및 상기 배터리 보호회로 패키지 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 접합하여 형성된,
배터리 팩. - 배터리 베어셀;
상기 배터리 베어셀의 상면 상에서 일측에 배치되며, 제 1 기판 상에 배치된 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 내장하는, 배터리 보호회로 패키지;
상기 배터리 베어셀의 상면 상에서 타측에 배치되며, 제 2 기판 상에 배치된 NFC 안테나를 포함하는 적어도 하나의 안테나구조체를 구비하는 안테나 패키지; 및
상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지를 개재하면서 상기 배터리 베어셀의 상부면 상에 고정되며, 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지 중 적어도 어느 하나의 외부연결단자가 노출되도록 형성된 관통홀을 구비하는, 상부 케이스;
를 구비하는, 배터리 팩. - 제 16 항에 있어서,
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 상부면에 접합되어 고정되는,
배터리 팩. - 제 16 항에 있어서,
상기 안테나구조체는 칩 형태를 가지는, 배터리 팩. - 제 16 항에 있어서,
상기 안테나구조체는 NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함하는, 배터리 팩. - 제 16 항에 있어서,
상기 안테나구조체는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함하며,
상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 인덕터에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 광폭면과 수직인,
배터리 팩. - 제 16 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 안테나구조체는 서로 이격된 복수의 안테나구조체들을 포함하며,
상기 복수의 안테나구조체들의 각각은 모두 동일한 권선방향을 가지는 코일을 포함하며,
상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 인덕터에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 광폭면과 수직인,
배터리 팩. - 제 16 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 안테나구조체는 서로 이격된 복수의 안테나구조체들을 포함하며,
상기 복수의 안테나구조체들 중 일부의 안테나구조체는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함하며,
상기 복수의 안테나구조체들 중 나머지의 안테나구조체는 상기 제 1 권선방향과 수직인 제 2 권선방향을 가지는 코일을 포함하며,
상기 배터리 베어셀의 측면이 광폭면과 협폭면으로 구성되는 경우, 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 광폭면과 수직이고, 상기 제 2 권선방향을 가지는 코일에서 유도된 자기장의 방향은 상기 배터리 베어셀의 측면 중에서 협폭면과 수직인,
배터리 팩. - 제 16 항에 있어서,
상기 베터리 베어셀의 상면과 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지 사이에 개재된 홀더;를 더 구비하고,
상기 홀더는 상기 안테나 패키지의 적어도 일부를 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써 상기 안테나 패키지와 접합하여 형성된,
배터리 팩. - 제 16 항에 있어서,
상기 상부 케이스는,
상기 배터리 베어셀 및 상기 배터리 베어셀의 상면 상에 배치된 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부와 상기 안테나 패키지의 적어도 일부를, 사출금형 내부에 배치하고 수지 용융물을 주입하여 인서트 사출 성형함으로써, 상기 배터리 베어셀, 상기 배터리 보호회로 패키지 및 상기 안테나 패키지와 접합하여 형성된, 배터리 팩.
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