WO2017196038A2 - 배터리 보호회로 장치 - Google Patents

배터리 보호회로 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2017196038A2
WO2017196038A2 PCT/KR2017/004757 KR2017004757W WO2017196038A2 WO 2017196038 A2 WO2017196038 A2 WO 2017196038A2 KR 2017004757 W KR2017004757 W KR 2017004757W WO 2017196038 A2 WO2017196038 A2 WO 2017196038A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connection terminals
protection
battery
external connection
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2017/004757
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2017196038A3 (ko
Inventor
박화선
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sungkyunkwan University
Original Assignee
Sungkyunkwan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sungkyunkwan University filed Critical Sungkyunkwan University
Publication of WO2017196038A2 publication Critical patent/WO2017196038A2/ko
Publication of WO2017196038A3 publication Critical patent/WO2017196038A3/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H02J7/663—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery protection circuit device for protecting the battery overcharge, overdischarge, overcurrent, short circuit, and the like.
  • Batteries such as lithium ion batteries and lithium polymer batteries are widely used as main power sources of portable electronic devices such as mobile phones, laptops, camcorders, and the like. However, such batteries must be protected from overcharging and overdischarging in terms of optimum performance maintenance and stability. If the charge voltage per battery cell is higher than the threshold value, electrolyte may decompose to generate gas or pressurize safety valve to increase pressure between cells. As a result, electrolyte may leak from cell and battery may explode. have. On the contrary, when the battery is over discharged, the negative electrode is broken, thereby degrading the performance of the battery.
  • the battery protection circuit must be used to maintain the optimum performance of the battery and to improve the stability.
  • the battery protection society may stop charging when a certain voltage is exceeded, and stop the discharge when it is below a certain voltage to prevent damage to the battery due to overdischarge. Discharge may be stopped when an abnormal current flows through the battery due to an error of the electronic device, and charging may be momentarily stopped when a large amount of current flows due to an external short circuit of the battery pack.
  • the battery protection circuit is generally formed by mounting a protection IC, FET chip, passive elements, etc. on a plastic substrate.
  • the components are electrically connected through wire bonding, and power is lost. There was a problem that the volume of the battery protection circuit increases.
  • An object of the present invention is to provide a battery protection circuit device that can reduce the internal resistance to minimize the power loss and improve the charging speed, the volume is reduced.
  • Battery protection circuit device includes an internal connection terminal for connecting to the battery; External connection terminals for connecting to an electronic device operated by the battery power source; A protection IC electrically connected to at least one of the internal connection terminals and at least one of the external connection terminals; A FET chip connected to the protection IC, one of the internal connection terminals and at least one of the external connection terminals; And passive elements having one or more capacitors connected between the internal connection terminals or between the external connection terminals and one or more resistors connected between the internal connection terminals or the external connection terminals and the protection IC.
  • the battery protection circuit device includes a substrate supporting the protection IC, the FET chip and the passive elements; An insulating film having first and second insulating films formed on the upper and lower surfaces of the substrate to cover the protection IC, the FET chip and the passive elements, respectively; And at least one via electrode formed in an opening formed in the first insulating film so as to expose at least one of the protection IC, the FET chip, and the passive elements, the substrate and the insulating film penetrating the lower portion of the second insulating film.
  • a through electrode electrically connected to one of the external connection terminals formed on the surface, and formed on an upper surface of the first insulating layer to electrically connect the via electrodes to each other or to electrically connect the via electrode and the through electrode to each other. It further includes a plurality of connection wiring.
  • Battery protection circuit device includes an internal connection terminal for connecting to the battery; External connection terminals for connecting to an electronic device operated by the battery power source; A FET built-in protection IC electrically connected to at least one of the internal connection terminals and at least one of the external connection terminals; And passive elements having one or more capacitors connected between the internal connection terminals or between the external connection terminals and one or more resistors connected between the internal connection terminals or the external connection terminals and the FET built-in protection IC.
  • the battery protection circuit device includes a substrate having a first through opening for receiving the FET built-in protection IC and a second through opening for receiving the passive elements; An insulating film having first and second insulating films formed on an upper surface and a lower surface of the substrate to cover the FET embedded protection IC and the passive elements; And at least one via electrode formed in an opening formed in the first insulating film so as to expose at least one of the FET built-in protection IC and the passive elements, penetrating the substrate and the insulating film and on the lower surface of the second insulating film.
  • the battery protection circuit device may further include a plurality of heat dissipation fins extending from the FET built-in protection IC to a lower surface of the second insulating layer, and the heat dissipation fins may be formed of metal.
  • the battery protection circuit device of the present invention since the elements are electrically connected through via electrodes, through electrodes, and connection wirings, not through wires, internal resistance is reduced, thereby increasing charging speed and reducing power consumption. It is possible to realize the simplification of the manufacturing process and the reduction of the volume.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a battery protection circuit device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for describing the battery protection circuit device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a battery protection circuit device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the battery protection circuit device shown in FIG. 3.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a battery protection circuit device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view for explaining the battery protection circuit device shown in FIG.
  • the battery protection circuit device 100 may include a battery cell (not shown) and an external charging power source (not shown) that applies power to the battery cell. It is connected to an electronic device (not shown) such as a portable terminal operated by a power supply of a battery cell to prevent overcharging and overdischarging of the battery cell, as well as a schedule generated due to an abnormality of the electronic device or a short with an external terminal. Over discharge current over current can be blocked.
  • the battery protection circuit device 100 includes a protection IC (P-IC) 110, a FET chip 120 and a plurality of resistors (R1, R3, R3) and a plurality of capacitors (C1, C2, C3, It may include a passive element (PE) 130 having a C4).
  • the battery protection circuit device 100 may include first and second internal connection terminals B + and B ⁇ to be connected to the battery cell and a first power source to be connected to the charging power source or the electronic device during charging and discharging. To third external connection terminals P +, P ⁇ , and CF.
  • a first external connection terminal P + and a second external connection terminal P- are terminals for power supply, and the third external connection.
  • the terminal CF is a terminal for measuring the capacity of the battery cell and protecting the battery cell from electrostatic discharge (ESD) and surge.
  • the protection IC 110 is connected to the first internal connection terminal B + and the first external connection terminal P + through a first resistor R1 to detect a charge and discharge voltage of the battery cell.
  • VDD voltage supply terminal
  • VSS reference terminal
  • B- second internal connection terminal
  • R2 resistor
  • a detection terminal (V-) connected to an external connection terminal (P-) for sensing a charge / discharge and an overcurrent state, and a discharge interruption signal for turning off the first FET (FET1) of the FET chip 120 in an overdischarge state
  • a first output terminal DO for outputting a second output terminal DO and a second output terminal C0 for outputting a charge blocking signal for turning off the second FET FET2 of the FET chip 120 in an overcharge state.
  • the FET chip 120 includes the first and second FETs FET1 and FET2 connected to the first and second output terminals DO and CO of the protection IC 110, respectively. It is electrically connected between the first internal connection terminal (B-) and the second external connection terminal (P-).
  • the passive elements 130 may include a plurality of resistors R1, R3, and R3 and a plurality of capacitors C1, C2, C3, and C4.
  • the plurality of resistors R1, R3, and R3 may include a first resistor R1 connected between the first internal connection terminal B + and a power terminal VDD of the protection IC 110.
  • a second resistor R2 connected between the second external connection terminal P- and the sensing terminal V- of the protection IC 110, and the second external connection terminal P- and the third external connection terminal.
  • a third resistor R3 connected between the plurality of capacitors CF, and the plurality of capacitors C1, C2, C3, and C4 may be a power terminal VDD and a reference terminal VSS of the protection IC 110.
  • a fourth capacitor connected in parallel with the third resistor therebetween (C4) may be included.
  • the battery protection circuit device 100 is a substrate 140 for supporting the protection IC 110, the FET chip 120 and the passive elements 130, the substrate ( It may include an insulating film 150 covering the 140.
  • the material of the substrate 140 and the insulating layer 150 is not particularly limited.
  • the substrate 140 may be formed of a metal or a polymer material, and the insulating layer 150 may be formed of a polymer material.
  • the substrate 140 may be formed of a metal material.
  • the insulating layer 150 may be formed on the upper surface of the substrate 140 to form the protection IC 110 and the substrate.
  • the first insulating film 151 covering the FET chip 120, the passive devices 130, and the second insulating film 152 formed on the lower surface of the substrate 140 may be included.
  • the battery protection circuit device 100 electrically connects the protection IC 110, the FET chip 120, and the passive devices 130, and connects one of them to the first device.
  • the electronic device may further include a wiring structure for connecting to one of the third to third external terminals P +, P ⁇ , and CF 190.
  • the wiring structure may include at least one via electrode formed in an opening formed in the first insulating layer 151 to expose at least one or more of the protection IC 110, the FET chip 120, and the passive elements 130.
  • a through electrode 180 electrically connected to one of the first ones (190) and an upper surface of the first insulating layer 151 to electrically connect the via electrodes 161, 162, and 163 to each other or to the vias.
  • a plurality of connection wires 171, 172, and 173 electrically connecting the electrodes 161, 162, and 163 to the through electrode 180 may be included.
  • the battery protection circuit device 100 since the devices are electrically connected through via electrodes, through electrodes, and connection wirings instead of wires, internal resistance is reduced, thereby increasing charging speed and reducing power consumption. It is possible to realize the simplification of the manufacturing process and the reduction of the volume.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a battery protection circuit device according to another embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a cross-sectional view for explaining the battery protection circuit device shown in FIG.
  • the battery protection circuit device 200 may include a substrate 240, a FET built-in protection IC (P-IC) 210, and passive devices (PE) ( 230, an insulating film 250, a wiring structure, and a heat dissipation fin 295.
  • the battery protection circuit device 200 according to the present embodiment includes a FET built-in protection IC 210, and through-holes through which the FET built-in protection IC 210 and the passive elements 230 are inserted are formed in the substrate 240. Since the configuration of the battery protection circuit device 100 shown in FIGS.
  • FIG. 1 and 2 is substantially the same as or similar to the structure except that a heat dissipation fin 295 for the FET built-in protection IC 210 is provided, In FIG. 1 and FIG. 2, detailed descriptions of the differences from the battery protection circuit device 100 illustrated in FIGS. 1 and 2 will be omitted.
  • the FET built-in protection IC 210 may be configured as a single chip by integrating the protection IC 110 and the FET chip 120 illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • the substrate 240 may be formed of a metal or a polymer material, and may include a first through opening for receiving the FET embedded protection IC 210 and one or more second through openings for receiving the passive elements.
  • the heat dissipation fins 295 may be formed of a material having a higher thermal conductivity than the insulating film 250, for example, a metal material, and may be in contact with the lower surface of the FET built-in protection IC 210 and may be disposed below the insulating film 250. It may be disposed in the insulating film 250 to be exposed through the surface.
  • the heat dissipation fins 295 may discharge heat generated from the FET built-in protection IC 210 to the outside.
  • the battery protection circuit device 200 not only the charging speed, the manufacturing process, and the volume reduction can be realized, but also the heat generated from the FET built-in protection IC 210 through the heat dissipation fins 295. Emissions to the outside can further improve battery stability.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

배터리 보호회로 장치가 개시된다. 배터리 보호회로 장치는 배터리와 배터리의 전원에 의하여 동작하는 전자기기 사이에 연결되어 배터리의 과충전 및 과방전을 방지한다. 이러한 배터리 보호회로 장치는 배터리 및 전자기기에 각각 연결되기 위한 내부연결단자들과 외부연결단자들, 내부연결단자 및 외부연결단자에 전기적으로 연결된 보호 IC, FET칩 및 수동소자들을 구비한다. 그리고 배터리 보호회로 장치는 보호 IC, FET칩 및 수동소자들을 지지하는 기판; 이들을 피복하도록 기판 상하부면 상에 형성된 절연막; 및 보호 IC, FET칩 및 수동소자들 중 적어도 하나에 연결된 비아전극, 기판과 절연막을 관통하고 외부연결단자들 중 하나에 전기적으로 연결된 관통전극, 절연막의 상부면 상에 형성되어 비아전극들을 서로 전기적으로 연결하거나 비아전극과 관통전극을 전기적으로 연결하는 복수의 연결배선을 더 포함한다.

Description

배터리 보호회로 장치
본 발명은 배터리의 과충전, 과방전, 과전류, 단락 등을 보호하기 위한 배터리 보호회로 장치에 관한 것이다.
리튬이온전지, 리튬폴리머전지 등과 같은 배터리는 휴대폰, 노트북, 캠코더 등과 같은 휴대용 전자기기의 주요 파워 소스로서 널리 사용되고 있다. 하지만, 이러한 배터리는 최적 성능 유지 및 안정성 측면에서 과충전(過充電) 및 과방전(過放電)으로부터 보호되어야 한다. 배터리 셀당 충전전압이 임계값 이상일 경우에는 전해질이 분해되어 가스가 발생하게 되거나, 안전 밸브에 압력을 가함으로써 셀 간의 압력을 높이는 원인이 되고, 그 결과, 셀에서 전해질이 누출되어 배터리가 폭발할 수 있다. 이와 달리, 배터리를 과방전 시킬 경우 음극이 파손되어 배터리의 성능이 저하된다.
따라서, 배터리의 최적 성능 유지 및 안정성 향상을 위해 배터리 보호회로가 필수적으로 사용되어야 한다. 이러한 배터리 보호회는 과충전으로 인한 과열 또는 폭발로부터 전지의 보호하기 위해서 특정 전압을 넘는 경우 충전을 정지할 수 있고, 과방전으로 인한 전지의 손상을 막기 위해 특정 전압 이하일 경우 방전을 정지할 수 있으며, 전자기기의 오류로 인해 전지에 비정상적인 전류가 흐르는 경우에 방전을 정지할 수 있을 뿐만 아니라 전지 팩의 외부 단락으로 인해 다량의 전류가 흐를 경우 순간적으로 충전을 정지할 수 있다.
배터리 보호회로는 일반적으로 플라스틱 기판 상에 보호 IC, FET칩, 수동소자들 등을 실장하여 형성되는데, 종래의 배터리 보호회로는 와이어 본딩을 통해 상기 구성요소들이 전기적으로 연결되어 전력이 손실될 뿐만 아니라 배터리 보호회로의 부피가 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 내부저항을 감소시켜 전력 손실을 최소화하고 충전 속도를 향상시킬 수 있으며, 부피가 감소된 배터리 보호회로 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치는 배터리에 연결되기 위한 내부연결단자들; 상기 배터리 전원에 의해 동작하는 전자기기에 연결되기 위한 외부연결단자들; 상기 내부연결단자들 중 하나 이상 그리고 상기 외부연결단자들 중 하나 이상과 전기적으로 연결된 보호 IC; 상기 보호 IC, 상기 내부연결단자들 중 하나 및 상기 외부연결단자들 중 하나 이상에 연결된 FET칩; 및 상기 내부연결단자들 사이 또는 상기 외부연결단자들 사이에 연결된 하나 이상의 커패시터 및 상기 내부연결단자들 또는 상기 외부연결단자들과 상기 보호 IC 사이에 연결된 하나 이상의 저항을 구비하는 수동소자들을 포함한다. 이 경우, 상기 배터리 보호회로 장치는 상기 보호 IC, 상기 FET칩 및 상기 수동소자들을 지지하는 기판; 상기 보호 IC, 상기 FET칩 및 상기 수동소자들을 피복하도록 상기 기판 상부면 및 하부면 상에 각각 형성된 제1 및 제2 절연막을 구비하는 절연막; 및 상기 보호 IC, 상기 FET칩 및 상기 수동소자들 중 적어도 하나 이상을 노출시키도록 상기 제1 절연막에 형성된 개구 내에 형성된 적어도 하나 이상의 비아전극, 상기 기판과 상기 절연막을 관통하고 상기 제2 절연막의 하부면 상에 형성된 상기 외부연결단자들 중 하나에 전기적으로 연결된 관통전극, 상기 제1 절연막의 상부면 상에 형성되어 상기 비아전극들을 서로 전기적으로 연결하거나 상기 비아전극과 상기 관통전극을 전기적으로 연결하는 복수의 연결배선을 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치는 배터리에 연결되기 위한 내부연결단자들; 상기 배터리 전원에 의해 동작하는 전자기기에 연결되기 위한 외부연결단자들; 상기 내부연결단자들 중 하나 이상 그리고 상기 외부연결단자들 중 하나 이상과 전기적으로 연결된 FET 내장 보호 IC; 및 상기 내부연결단자들 사이 또는 상기 외부연결단자들 사이에 연결된 하나 이상의 커패시터 및 상기 내부연결단자들 또는 상기 외부연결단자들과 상기 FET 내장 보호 IC 사이에 연결된 하나 이상의 저항을 구비하는 수동소자들을 포함하고, 이 경우, 상기 배터리 보호회로 장치는 상기 FET 내장 보호 IC를 수용하는 제1 관통 개구 및 상기 수동소자들을 수용하는 제2 관통 개구가 형성된 기판; 상기 FET 내장 보호 IC 및 상기 수동소자들을 피복하도록 상기 기판의 상부면 및 하부면 상에 각각 형성된 제1 및 제2 절연막을 구비하는 절연막; 및 상기 FET 내장 보호 IC 및 상기 수동소자들 중 적어도 하나 이상을 노출시키도록 상기 제1 절연막에 형성된 개구 내에 형성된 적어도 하나 이상의 비아전극, 상기 기판과 상기 절연막을 관통하고 상기 제2 절연막의 하부면 상에 형성된 상기 외부연결단자들 중 하나에 전기적으로 연결된 관통전극, 상기 제1 절연막의 상부면 상에 형성되어 상기 비아전극들을 서로 전기적으로 연결하거나 상기 비아전극과 상기 관통전극을 전기적으로 연결하는 복수의 연결배선을 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 배터리 보호회로 장치는 상기 FET 내장 보호 IC로부터 상기 제2 절연막의 하부면까지 연장된 복수의 방열핀을 더 포함할 수 있고, 상기 방열핀은 금속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 배터리 보호회로 장치에 따르면, 와이어가 아니라 비아전극, 관통전극 및 연결배선을 통해 소자들이 전기적으로 연결되므로, 내부 저항이 감소되어 충전 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전력 소비를 감소시킬 수 있고, 제조공정의 단순화 및 부피의 감소를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치의 등가 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 보호회로 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치의 등가 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 배터리 보호회로 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치의 등가 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 보호회로 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치(100)는 배터리 셀(미도시)과 상기 배터리 셀에 전원을 인가하는 외부 충전용 전원(미도시) 또는 상기 배터리 셀의 전원에 의하여 동작하는 휴대단말기 등과 같은 전자기기(미도시)에 연결되어 상기 배터리 셀의 과충전 및 과방전을 방지할 뿐만 아니라 상기 전자기기의 이상이나 외부 단자와의 쇼트 등으로 발생하는 일정 전류 이상의 과 방전 전류를 차단할 수 있다.
이를 위해, 상기 배터리 보호회로 장치(100)는 보호 IC(P-IC)(110), FET칩(120) 및 복수의 저항(R1, R3, R3) 및 복수의 커패시터(C1, C2, C3, C4)를 구비하는 수동소자들(PE)(130)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 배터리 보호회로 장치(100)는 상기 배터리 셀에 연결되기 위한 제1 및 제2 내부연결단자(B+, B-) 및 충방전시에 상기 충전용 전원 또는 상기 전자기기에 연결되기 위한 제1 내지 제3 외부연결단자들(P+, P-, CF)을 구비할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 외부연결단자들(P+, P-, CF) 중 제1 외부연결단자(P+) 및 제2 외부연결단자(P-)는 전원공급을 위한 단자들이고, 상기 제3 외부연결단자(CF)는 배터리 셀의 용량 측정 및 ESD(Electrostatic Discharge)와 서지(surge)로부터 상기 배터리 셀을 보호하기 위한 단자이다.
상기 보호 IC(110)는 제1 저항(R1)을 통하여 상기 제1 내부연결단자(B+)와 상기 제1 외부연결단자(P+)에 연결되어 상기 배터리 셀의 충전 및 방전 전압을 감지하는 전원단자(VDD), 상기 제2 내부 연결단자(B-)에 연결되고 상기 보호 IC(110) 내부의 동작전압에 대한 기준을 제공하는 기준단자(VSS), 제2 저항(R2)을 통해 상기 제3 외부연결단자(P-)에 연결되어 충방전 및 과전류 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-), 과방전 상태에서 상기 FET칩(120)의 제1 FET(FET1)를 오프시키기 위한 방전차단신호를 출력하는 제1 출력단자(DO), 과충전 상태에서 상기 FET칩(120)의 제2 FET(FET2)를 오프시키기 위한 충전차단신호를 출력하는 제2 출력단자(C0)를 갖는다.
상기 FET칩(120)은 앞에서 설명한 바와 같이 상기 보호 IC(110)의 제1 및 제2 출력단자(DO, CO)에 각각 연결된 상기 제1 및 제2 FET(FET1, FET2)를 포함하고, 상기 제1 내부연결단자(B-)와 상기 제2 외부연결단자(P-) 사이에 전기적으로 연결된다.
상기 수동소자들(130)은 복수의 저항(R1, R3, R3) 및 복수의 커패시터(C1, C2, C3, C4)를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 상기 복수의 저항(R1, R3, R3)은 상기 제1 내부연결단자(B+)와 상기 보호 IC(110)의 전원단자(VDD) 사이에 연결된 제1 저항(R1), 상기 제2 외부연결단자(P-)와 상기 보호 IC(110)의 감지단자(V-) 사이에 연결된 제2 저항(R2) 및 상기 제2 외부연결단자(P-)와 상기 제3 외부연결단자(CF) 사이에 연결된 제3 저항(R3)을 포함할 수 있고, 상기 복수의 커패시터(C1, C2, C3, C4)는 상기 보호 IC(110)의 전원단자(VDD)와 기준단자(VSS) 사이에 연결된 제1 커패시터(C1), 상기 제2 내부연결단자(B-)와 상기 제2 외부연결단자(P-) 사이에서 상기 FET칩(120)과 병렬로 연결된 제2 커패시터(C2), 상기 제1 외부연결단자(P+)와 상기 제2 외부연결단자(P-) 사이에 연결된 제3 커패시터(C3) 및 상기 제2 외부연결단자(P-)와 상기 제3 외부연결단자(CF) 사이에서 상기 제3 저항과 병렬로 연결된 제4 커패시터(C4)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치(100)는 상기 보호 IC(110), 상기 FET칩(120) 및 상기 수동소자들(130)을 지지하는 기판(140), 상기 기판(140)을 피복하는 절연막(150)을 포함할 수 있다. 상기 기판(140) 및 상기 절연막(150)의 재질은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 기판(140)은 금속 또는 폴리머 재질로 형성될 수 있고, 상기 절연막(150)은 폴리머 재질로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기판(140)은 금속 재질로 형성될 수 있고, 이 경우, 상기 절연막(150)은 상기 기판(140)의 상부면을 상에 형성되어 상기 보호 IC(110), 상기 FET칩(120) 및 상기 수동소자들(130)을 피복하는 제1 절연막(151) 및 상기 기판(140)의 하부면 상에 형성된 제2 절연막(152)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치(100)는 상기 보호 IC(110), 상기 FET칩(120) 및 상기 수동소자들(130)을 전기적으로 연결하고, 이들 중 하나를 상기 제1 내지 제3 외부 단자들(P+, P-, CF) 중 하나(190)에 연결하기 위한 배선 구조물을 더 포함할 수 있다.
상기 배선 구조물은 상기 보호 IC(110), 상기 FET칩(120) 및 상기 수동소자들(130) 중 적어도 하나 이상을 노출시키도록 상기 제1 절연막(151)에 형성된 개구 내에 형성된 적어도 하나 이상의 비아전극(161, 162, 163), 상기 기판(140) 및 상기 절연막(150)을 관통하고 상기 제2 절연막(152)의 하부면 상에 형성된 상기 제1 내지 제3 외부 단자들(P+, P-, CF) 중 하나(190)에 전기적으로 연결된 관통전극(180), 상기 제1 절연막(151)의 상부면 상에 형성되어 상기 비아전극들(161, 162, 163)을 서로 전기적으로 연결하거나 상기 비아전극(161, 162, 163)과 상기 관통전극(180)을 전기적으로 연결하는 복수의 연결배선(171, 172, 173)을 포함할 수 있다.
이와 같은 배터리 보호회로 장치(100)에 따르면, 와이어가 아니라 비아전극, 관통전극 및 연결배선을 통해 소자들이 전기적으로 연결되므로, 내부 저항이 감소되어 충전 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전력 소비를 감소시킬 수 있고, 제조공정의 단순화 및 부피의 감소를 실현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치의 등가 회로도이고, 도 4는 도 3에 도시된 배터리 보호회로 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치(200)는 기판(240), FET 내장 보호 IC(P-IC)(210), 수동소자들(PE)(230), 절연막(250), 배선 구조물 및 방열핀(295)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 배터리 보호회로 장치(200)는 FET 내장 보호 IC(210)를 포함하고, 기판(240)에 FET 내장 보호 IC(210) 및 수동소자들(230)이 삽입되는 관통 개구들이 형성되며, 상기 FET 내장 보호 IC(210)를 위한 방열핀(295)을 구비한다는 것을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 배터리 보호회로 장치(100)와 그 구성이 실질적으로 동일 또는 유사하므로, 이하에서는 도 1 및 도 2에 도시된 배터리 보호회로 장치(100)와의 차이점을 중심으로 상술하고 중복된 상세한 설명은 생략한다.
상기 FET 내장 보호 IC(210)는 도 1 및 도 2에 도시된 보호 IC(110)와 FET칩(120)을 통합하여 하나의 칩으로 구성될 수 있다.
상기 기판(240)은 금속 또는 폴리머 재질로 형성될 수 있고, 상기 FET 내장 보호 IC(210)를 수용하는 제1 관통 개구 및 상기 수동소자들을 수용하는 하나 이상의 제2 관통 개구들을 포함할 수 있다.
상기 방열핀(295)은 상기 절연막(250)보다 열전도율이 높은 물질, 예를 들면, 금속 재질로 형성될 수 있고, 상기 FET 내장 보호 IC(210)의 하부면과 접촉하고 상기 절연막(250)의 하부면을 통해 노출되도록 상기 절연막(250) 내에 배치될 수 있다. 이러한 방열핀(295)은 상기 FET 내장 보호 IC(210)에서 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있다.
이와 같은 배터리 보호회로 장치(200)에 따르면, 충전 속도의 향상, 제조공정의 단순화 및 부피의 감소를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 방열핀(295)을 통해 FET 내장 보호 IC(210)에서 발생하는 열을 외부로 방출하므로 배터리의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 배터리에 연결되기 위한 내부연결단자들; 상기 배터리 전원에 의해 동작하는 전자기기에 연결되기 위한 외부연결단자들; 상기 내부연결단자들 중 하나 이상 그리고 상기 외부연결단자들 중 하나 이상과 전기적으로 연결된 보호 IC; 상기 보호 IC, 상기 내부연결단자들 중 하나 및 상기 외부연결단자들 중 하나 이상에 연결된 FET칩; 및 상기 내부연결단자들 사이 또는 상기 외부연결단자들 사이에 연결된 하나 이상의 커패시터 및 상기 내부연결단자들 또는 상기 외부연결단자들과 상기 보호 IC 사이에 연결된 하나 이상의 저항을 구비하는 수동소자들을 포함하는 배터리 보호회로 장치에 있어서,
    상기 보호 IC, 상기 FET칩 및 상기 수동소자들을 지지하는 기판;
    상기 보호 IC, 상기 FET칩 및 상기 수동소자들을 피복하도록 상기 기판 상부면 및 하부면 상에 각각 형성된 제1 및 제2 절연막을 구비하는 절연막; 및
    상기 보호 IC, 상기 FET칩 및 상기 수동소자들 중 적어도 하나 이상을 노출시키도록 상기 제1 절연막에 형성된 개구 내에 형성된 적어도 하나 이상의 비아전극, 상기 기판과 상기 절연막을 관통하고 상기 제2 절연막의 하부면 상에 형성된 상기 외부연결단자들 중 하나에 전기적으로 연결된 관통전극, 상기 제1 절연막의 상부면 상에 형성되어 상기 비아전극들을 서로 전기적으로 연결하거나 상기 비아전극과 상기 관통전극을 전기적으로 연결하는 복수의 연결배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호회로 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판은 금속 또는 제1 폴리머로 형성되고,
    상기 절연막은 제2 폴리머로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 보호회로 장치.
  3. 배터리에 연결되기 위한 내부연결단자들; 상기 배터리 전원에 의해 동작하는 전자기기에 연결되기 위한 외부연결단자들; 상기 내부연결단자들 중 하나 이상 그리고 상기 외부연결단자들 중 하나 이상과 전기적으로 연결된 FET 내장 보호 IC; 및 상기 내부연결단자들 사이 또는 상기 외부연결단자들 사이에 연결된 하나 이상의 커패시터 및 상기 내부연결단자들 또는 상기 외부연결단자들과 상기 FET 내장 보호 IC 사이에 연결된 하나 이상의 저항을 구비하는 수동소자들을 포함하는 배터리 보호회로 장치에 있어서,
    상기 FET 내장 보호 IC를 수용하는 제1 관통 개구 및 상기 수동소자들을 수용하는 제2 관통 개구가 형성된 기판;
    상기 FET 내장 보호 IC 및 상기 수동소자들을 피복하도록 상기 기판의 상부면 및 하부면 상에 각각 형성된 제1 및 제2 절연막을 구비하는 절연막; 및
    상기 FET 내장 보호 IC 및 상기 수동소자들 중 적어도 하나 이상을 노출시키도록 상기 제1 절연막에 형성된 개구 내에 형성된 적어도 하나 이상의 비아전극, 상기 기판과 상기 절연막을 관통하고 상기 제2 절연막의 하부면 상에 형성된 상기 외부연결단자들 중 하나에 전기적으로 연결된 관통전극, 상기 제1 절연막의 상부면 상에 형성되어 상기 비아전극들을 서로 전기적으로 연결하거나 상기 비아전극과 상기 관통전극을 전기적으로 연결하는 복수의 연결배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호회로 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 FET 내장 보호 IC로부터 상기 제2 절연막의 하부면까지 연장된 복수의 방열핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 보호회로 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방열핀은 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 보호회로 장치.
PCT/KR2017/004757 2016-05-10 2017-05-08 배터리 보호회로 장치 Ceased WO2017196038A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0056961 2016-05-10
KR1020160056961A KR101763070B1 (ko) 2016-05-10 2016-05-10 배터리 보호회로 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2017196038A2 true WO2017196038A2 (ko) 2017-11-16
WO2017196038A3 WO2017196038A3 (ko) 2018-08-02

Family

ID=59418952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/004757 Ceased WO2017196038A2 (ko) 2016-05-10 2017-05-08 배터리 보호회로 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101763070B1 (ko)
WO (1) WO2017196038A2 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102073311B1 (ko) * 2018-01-12 2020-02-05 (주)크린피아 배터리 보호 장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7274100B2 (en) * 2003-06-23 2007-09-25 International Rectifier Corporation Battery protection circuit with integrated passive components
JP4190510B2 (ja) * 2004-12-01 2008-12-03 株式会社リコー 二次電池の保護回路モジュール及びそれを用いた電池パック
JP5089314B2 (ja) 2007-10-01 2012-12-05 株式会社リコー 二次電池の保護回路モジュール
KR20090090546A (ko) * 2008-02-21 2009-08-26 삼성에스디아이 주식회사 보호회로기판 및 이를 구비한 배터리 팩
KR101420186B1 (ko) * 2012-12-17 2014-07-21 주식회사 아이티엠반도체 배터리 보호 모듈 패키지

Also Published As

Publication number Publication date
KR101763070B1 (ko) 2017-07-31
WO2017196038A3 (ko) 2018-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103975462B (zh) 电池保护电路的封装模块
CN107925255B (zh) 电池保护电路模块及包括该模块的电池组
WO2015160112A1 (ko) 폴리머 배터리 셀 및 이를 포함하는 전자장치
CN107851991B (zh) 电池保护电路模块及包括其的电池组
CN105378977B (zh) 电池保护电路模块封装与固定架相结合的结构体以及具备该结构体的电池组
US9001519B2 (en) Protective circuit module and battery pack having the same
CN1812087A (zh) 电池保护ic芯片
US9028987B2 (en) Semiconductor device for protecting battery cell, protection circuit module and battery pack having the same
KR101274227B1 (ko) 배터리 보호회로의 패키징 배치구조
WO2015002401A1 (ko) 배터리 보호회로 모듈 패키지, 배터리 팩 및 이를 구비하는 전자장치
KR20130063804A (ko) 배터리 보호회로 및 그에 따른 통합칩 배치구조
WO2016167467A1 (ko) 배터리 보호회로 패키지 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2017196038A2 (ko) 배터리 보호회로 장치
KR101028784B1 (ko) 반도체 집적회로
WO2017095032A1 (ko) 배터리 보호회로 모듈, 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101749247B1 (ko) 배터리 보호회로, 배터리 보호회로 패키지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102220900B1 (ko) 배터리 보호회로 및 이를 포함한 배터리 팩
WO2015005600A1 (ko) 싱글 mosfet을 이용한 배터리 보호회로 및 이를 위한 프로텍션 ic 시스템
KR101749246B1 (ko) 배터리 보호회로 모듈, 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101771154B1 (ko) 배터리 보호회로 모듈, 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101170117B1 (ko) 배터리 보호회로의 통합칩 구조
KR20160001109A (ko) 과전류를 차단할 수 있는 배터리 보호회로 모듈
KR101973104B1 (ko) 배터리 보호회로 모듈, 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101830282B1 (ko) 배터리 보호회로 모듈, 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2014168441A1 (ko) 배터리 보호회로 패키지모듈

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17796338

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17796338

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2