TW558863B - Circuit module for protecting a charged battery and method for manufacturing the same - Google Patents

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五、發明說明（1 ) [發明所屬之技術領域] 磉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明係關於一種充電電池之保護電路模組，及其製 造方法。 [背景技術] 例如鋰離子電池等之充電電池包裝内裝設有用以防止 充電過度等之保護電路。 構成該保護電路之以往的保護模組係如第5圖所示， 具備有由基板本體51a，及從該基板本體51a之偶部突出 之突出部5 lb所成之電路基板51。電路基板51上，用錫 焊等安裝有以直接或藉其他導體而電性連接於作為充電電 池之鋰離子電池（未圖示）之陽極或陰極之導體板52, 53之 一端部。電路基板51上’再形成配線圖案（未圖示），並安 裝端子台54及構成保護電路之各種電子零件。端子台54 上配設有構成與充電電池包裝之外部之間之電力輸出入用 之端子之導體板54a至54d。上述電子零件係作為半導體 電路零件之場效電晶體55a，55b、控制用積體電路（以後 簡稱為IC)56、以及複數個從動電路零件57&至57k。從動 電路零件57a至57k係例如電阻、電容器、熱敏電阻等。 場效電晶體55a，55b及控制用IC56係分別使用以樹脂封 裝者，並以把從樹脂封裝突出之導線端子錫焊於電路基板 51而安裝之。 又’導體板52係藉電路基板51上之配線圖案而直接 與導艘板54a電性連接，而導體板53係藉電路基板51上 之配線圖案及安裝在電路基板51上之場效電晶體55a，55b 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 311311 -----I--II---•裝i丨ll·---訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 558863 A7 --- -- B7 五、發明說明（2 ) 等而電性連接於導體板54d。 然而，該以往之構成因將樹脂封裝之場效電晶體 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 55a ’ 55b及控制用IC56安裝於電路基板51而有下述之問 題。 第一，無法充分地降低場效電晶體55a，55b之ON電 阻。換言之，封裝品係將裸晶片與導線端子以引線接合法 (wire bonding)來連接的關係，無法消除引線之電阻，因此 無法充分地降低ON電阻，因此無法充分地減低電力損 失。又，把複數條引線予以並聯接合雖可把電阻減低至某 種程度，然而，此種構成卻會增加製造成本。 第一 ’封裝品相較於裸晶片’其包裝之尺寸非常地大， 因此，無法充分實現保護電路模組乃至充電電池之薄型化 及小型化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第三，通常，保護電路模組為了提高耐水性而用保護 用樹脂覆蓋組裝完之電路基板51全體，然而，使用經樹脂 封裝過之場效電晶體55a，55b及控制用IC56時，樹脂封 裝體本身即具有保護用樹脂之功能，因此保護用樹脂成為 雙層，成為增加及浪費成本之結果。 第四，經樹脂封裝過之場效電晶體55a，55b及控制用 IC56相較於裸晶片，其價格高，因而增加保護電路模組之 製造成本。 再者，在上述之以往構成中，雖然導體板52及導體板 54a為直接電性連接，但由於係將導體板52用錫焊等連接 於電路基板51上’再藉電路基板51上之配線基板而使導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 2 311311 558863 3 A7 五、發明說明（3 ) 體板52與導體板54a相連，因此需要多餘之導體板52之 女裝空間及配線圖案之配置空間，而使電路基板大型化， 結果妨害充電電池之小型化及輕量化；又，需要把導體板 52連接於電路基板51上之作業，而也有妨害減低製造成 本之問題。 [發明之揭示] 本發明係為消除或減輕上述以往構成之問題而提議， 其目的在於提供一種可良好地減低場效電晶體之〇]^電 阻，而且可圖電池包裝之薄型化，小型化，輕量化以及減 低製造成本之充電電池之保護電路模組，以及其製造方法 者〇 依本發明之第一態樣而提供之保護電路模組，係具備 有電路基板、安裝於該電路基板之至少含有充放電用之場 效電晶體之任意數量之半導體零件、及同樣安裝於該電路 基板之任意數量之從動電路零件，其特徵為··前述半導體 電路零件係以裸晶片之狀態，以面朝下接合法安裝於前述 電路基板者。 其中，半導體電路零件及從動電路零件最好以保護膜 加以覆蓋。 依本發明之第二態樣而提供之保護電路模組之製造方 法，係製造具備有電路基板、安裝於該電路基板之至少含 有充放電用之場效電晶體之任意數量之半導體零件，及同 樣安裝於該電路基板之任意數量之從動電路零件之充電電 、池之保護電路模組之製造方法，其特徵為••使用具有錫焊 '本紐尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱） 311311 --------------裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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凸起的裸曰曰片作為前述半導體電路零件，而將該裸晶片與 前述從動電路零件一起用回焊法安裝於前述電路基板。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如上述，根據本發明之第一及第二態樣，由於將半導 體電路零件以裸晶片之狀態，用面朝下接合法安裝於電路 基板，所以可良好地減低場效電晶體之〇N電阻，而且可 圖充電電池包裝之薄型化、小型化，以及減低製造成本者。 換°之由於將&效電晶體之裸晶片直接安裝於電路 基板’所以可消除引線接合法之引線之電阻，可良好地減 低場效電晶體之0N電阻，結果可充分地減低電力損失。 而且’因無封裝所以可使保護電路模組薄型化、小型化， 其結果可使充電電池包裝薄型化、小型化。再者，裸晶體 係較封裝βσ廉價’其結果可廉價地製造充電電池之保護電 路模組。 又，使用具有錫焊突起之裸晶片作為丰導體電路零 件’而將該裸晶片與前述從動電路零件一起用回焊法安裝 於前述電路基板，則除了將場效電晶體之裸晶片直接安裝 於電路基板之上述效果之外，又可以有效地實行锡焊作 業’可實現生產性之提高及製造成本之減低。 依本發明之第三態樣而提供之保護電路模組，係具備 有電路基板、安裝於該電路基板而電性連接於充電電池之 第一導體板、及同樣安裝於該電路基板而電性連接於上述 第一導體板之第二導體板、及將該第二導體當作端子而配 設之端子台，其特徵為··前述第一導體板與前述第二導體 板係藉一塊導艘板而一艘化者。 裝 ----^----訂---------· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 311311 558863 A7 -：-------—__B7__ 五、發明說明（5 ) 其中，導體板係最好一端部位於端子台，另一端部從 電路基板上向外突出。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ， 如上述’根據本發明之第三態樣，由於設有使第一導 上體板與第二導體板一體化之導體板，不需要用以將第一導 體板女裝於電路基板之安裝空間，及用以電性連接第一導 體板與第二導體板之配線圖案之配置空間，可使電路基板 小型化’結果可圖充電電池包裝之小型化及輕量化。又， __不需要把第一導體安裝於電路基板之作業，可減低製造成 本0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依本發明之第四態樣而提供之充電電池之保護電路模 組’係具備有電路基板、安裝於該電路基板之至少包含充 放電用之場效電晶體之任意數量之半導體電路零件、同樣 安裝於該電路基板之任意數量之從動電路零件，及同樣安 裝於該電路基板而電性連接於充電電池之第一導體板、同 樣安裝於該電路基板而電性連接於上述第一導體板之第二 導艎板、及將該第二導體當作端子而配設之端子台其特徵 為：前述第一導體板與前述第二導趙板係藉一塊導體板而 一體化，並且前述半導體電路零件係以裸晶片之狀態，用 面朝下接合法安裝於前述電路基板者。 根據該構成，可享受本發明之第一及第三態樣雙方之 優點。 本發明之其他特徵及優點由隨後之參考附圖而實行之 詳細說明當可更加明白。 [圓式之簡單說明] 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 5 311311 558863 A7 B7 五、發明說明（6 ) 第1圖係顯示有關本發明之充電電池之保護電路模組 之一實施形態之概略構成圖。 第2圖係顯示第1圖所示之保護電路模組中之半導體 電路零件之擴大正面圖。 第3圖係顯示有關本發明之充電電池之保護電路模組 之其他實施形態中之電路基板部分之平面圖。 第4圖係顯示第3圖所示之電路基板部分之正視圖。 第5圖係顯示以往之充電電池之保護電路模組之概略 構成圖。 [元件編號之說明] (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 電路基板 2,4a〜4d 導體板 3 端子台 5a，5b,6,23半導體電路零件 7,8a〜8c，9a〜9g，24,25,26a〜26c 從動電路零件 21 電路基板 22a，22b場效電晶體之裸晶體 23 IC之裸晶體 24 熱敏電阻 25 電阻器 26a〜26c電容器 10,27 保護膜 28 鍚焊突起 51 電路基板 51a 電路基板本體 51b 突出部 52,53,54a〜54d導體板 54 端子台 55,55b場效電晶體 56 積體電路 57a〜57k從動電路零件 [實施發明之最佳形態] 茲參考第1至第4圖 ，將本發明之較佳實施形態具體 說明如下 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 311311 558863 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 五、發明說明（7 ) 第1圖係顯示有關本發明之充電電池之保護電路模組 之一實施形態之概略構成圖；在電路基板1上之隅部，用 錫焊等烊接直接或藉其他導體而電性連接於作為充電電池 之經離子電池（未圖示）之陽極或陰極之導體板2之一端 部。該導鱧板2係例如以錄板構成。電路基板1上，復安 裝有端子台3及構成保護電路之場效電晶體等之各種電子 零件（未圖示），同時形成有配線圖案（未圖示）。端子台3 上配設有構成與充電電池包裝之外部之間之電力輸出入用 之端子之導體板4a至4d。 導體板4a之形狀係呈細長的長方形，其長度比其他的 導體板4b至4d長，其一端部位於端子台3上，另一端部 係從電路基板1上向外突出。該導體板4a係例如對鎳板電 鍍黃金而成，係直接或藉其他之導體而電性連接於作為充 電電池之鋰離子電池（未圖示）之陽極或陰極。導體板2係 藉安裝於電路基板1上之場效電晶體或形成在電路基板i 上之配線圖案而電性連接於導體板4d。 在電路基板1上，安裝有半導體電路零件5a，5b，6 及從動電路零件7，8a至8c，9a至9g。半導體電路零件 5a，5b係電場效應電晶體之裸晶片。半導體電路零件6係 控制用1C之裸晶片。從動電路零件7係熱敏電阻。從動電 路零件8a至8c為電阻。從動電路零件9&至％係電容器。 該等半導體電路零件5a，5b，6及從動電路零件7 , 8/至 8c，9a至9g係由樹脂製之保護膜1〇所覆蓋。 $ 2圖係半導體電路零件5a之正視囷。半導體電路零 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) 311311 — — — — — — — — — — — — — I I I l· ! I t — — — — — — — — 瞻 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 五、發明說明（8 ) 件5a亦即場效電晶體之裸晶片係具有複數個錫焊突起 (solder bump)ll，裸晶片部分之厚度係〇27mjn，鐲焊突起 11部分之厚度係〇·1 mm。關於該尺寸，半導體電路零件讣 及半導體電路零件6也相同。複數個錫焊突起丨丨係構成源 極電極，汲極電極，閘極電極。各錫烊突起丨丨係例如以重 量比96%之鉛與重量比4%之錫所成之高融點錫焊所構 成0 半導體電路零件5a，5b及半導體電路零件6係利用錫 焊突起11而與從動電路零件7、從動電路零件8&至“、 及從動電路零件9a至9g—起用回焊法（solderrefl〇w)以面 朝下狀態安裝於電路基板1上。然後，在該安裝後塗佈覆 蓋半導體電路零件5a，5b，6及從動電路零件7, 8&至8e， 9a至9g全體之保護膜10,用保護膜1〇來阻止充電電池所 洩漏之液體或電子機器外部之水進入零件之内部。 根據該充電電池之保護電路模組，因設有使第5圖所 示之以往之導體板52與導體板54a 一體化之導體板“， 故無需用以安裝導體板52於電路基板51之空間，及用以 電性連接導體板52與導體板54a之配線圖案之配置空間， 可使電路基板1小型化，結果可實現充電電池包裝之小型 化及輕量化，又，無需把導體板52安裝在電路基板”之 作業，可減低製造成本。 而且，由於將半導體電路零件5a，5b&半導體電路零 件6,以裸晶片之狀態用面朝下接合法安裝於電路基板i， 所以能夠 良好地減低由半導體電路零件 5a’5b所構成之場

558863 五、發明說明（9 ) 效電晶體之ON電阻。換言之，不必如封裝品般用黃金線 等引線結合裸晶片與導線端子，因此可消除引線之電阻， 可良好地減低場效電晶體電阻，結果可減輕電力損失。而 且，由於裸晶片相較於封裝品，其尺寸極小，所以可使充 電電池之保護電路模組為薄型化及小型化，其結果可實現 充電電池包裝之薄型化及小型化。再者，裸晶片之價格比 封裝品低，因此可減低零件成本，可圖製造成本之減低。 當然，半導體電路零件5a，5b，6及從動電路零件7, 8a 至8c，9a至9g之全體為由保護膜1〇所保護，因此，不使 用封裝品也可以充分地保護裸晶片之半導體電路零件 5a ， 5b ， 6 〇 第3圖係顯示其他實施形態中之充電電池之保護電路 模組中之電路基板部分之平面圖，第4圖係顯示其正視 圖，在此一實施形態中，未設有端子台3。電路基板21上， 安裝有半導體電路零件22a，22b、半導體電路零件23、從 動電路零件24、從動電路零件25、及從動電路零件26& 至26c。半導體電路零件22a，22b係場效電晶體之裸晶片。 半導體電路零件23係控制用IC之裸晶片。從動電路零件 24係熱敏電阻。從動電路零件25係電阻器。從動電路零 件26a至26c係電容器。該等半導體電路零件22a，22b， 23及從動電路零件24，μ，26a至26c係以樹脂製之保護 膜27加以覆蓋。 半導體電路零件22a，22b及23係利用錫焊突起28， 而與從動電路零件24、從動電路零件25、及從動電路零件 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -" ------ 311311 ^ i I I l· ---^---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 558863 A7 -----B7 五、發明說明（10 ) 26a至26c —起用回焊法，以面朝下接合法安裝於電路基 板21上。然後，在此安裝後，塗佈覆蓋半導體電路零件 22a，22b及23及從動電路零件24，25，26a至26c全體 之保護膜27，以該保護膜27阻止自充電電池洩漏之液體 及來自電子機器之外部之水進入内部。 在此一實施形態中，除了第1圖及第2圖所示實施形 態之效果外，因未設端子台3的關係，薄型化及小型化之 效果極為顯著。 又，在上述各實施形態中，充電電池係使用鋰離子電 池，然而也可以使用鋰聚合物電池等其他充電電池。 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝 r---一丨訂.：--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 311311 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚）

Claims (1)

1. 558863 W t /A 經濟部中央標準局員工福利委員會印製

   to- 第89105294號專利申請案 申請專利範圍修正本 種充電電池之保護電路模組， (91年7月4 曰 具備： 電路基板， 包含有充放電用場效電晶體之複數之半導體電路 零件’複數之從動電路零件，以及 複數之從動電路零件，以及 複數之導體板； 其中， 月’J述複數之導體板中之一個比其他之導體板更 且有一端部從前述電路基板向外方突出， 前述複數之導體板中之二個導體板係在該二個導 體板之間不夾没另一導體板而留著空隔安裝於前 路基板， 則述半導體電路零件及前述從動電路零件之全部 係設在前述電路基板上之前述空隔之領域内， 而前述半導體電路零件係以裸晶片之狀態面朝下 之方式裝設於前述電路基板。 2.如申請專利範圍帛i項之充電電池之保護電路模組， 中之該半導體電路零件及該從動電路零件之全部係由 位於前述空隔内之單一保護膜總括—併覆蓋者。 3·如申請專利範圍帛1項之充電電池之保護電路模組 模組又具備安裝於前述電路基板之端子台，而前述複數 之導體板中之一個導體板係從前述端子台超越前述電 本紙張尺度適用標準（CNS) A4規格（210 X297公釐） 1 311311 長 其 該 558863 路基板而延伸出。 4·種充電電池之保護電路模組之製造方法，該充電電池 之：護電路模組係具備··電路基板，包含充放電用場效 一 複數之半導體電路零件，複數之從動電路零 件’以及複數之導體板，而#述複數之導體板中之二個 導體板係在該一個導體板之間不夹設另一導體板而留 著空隔而安裝於前述電路基板；該製造方法包括下列步 驟： 將作為前述半導體電路零件之具有銲錫凸起之複 數之裸晶片及前述從動電路零件之全部配設於前述電 路基板上之前述空隔領域内之步驟，以及 將前述裸晶片及前述從動電路零件總括一併以回 銲法裝設於前述電路基板之步驟。 5.t申請專利範圍第4項之充電電池之保護電路模組之製 把方法’❹法又包括形成保護臈之步驟，該保護膜係 用以將前述半導體電路及前述從動電路零件之全部總 括一併覆蓋者。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇)<297公_ 2 311311