專利名稱：?jiǎn)谓M保護(hù)電路模塊以及使用其的電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各方面涉及保護(hù)電路模塊以及使用該保護(hù)電路模塊的電池組， 更特別地，涉及保護(hù)電路模塊以及使用該保護(hù)電路模塊的電池組，它們具有 小的印刷電路板面積、能抵抗電磁波或靜電并通過(guò)把集成電路(IC)、充電 開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)集成在單半導(dǎo)體封裝中實(shí)現(xiàn)了成本降低。
背景技術(shù)：
一般地，與傳統(tǒng)的鎳-鎘和鎳-氫電池那些相比，鋰型二次電池具有高的 能量密度。鋰型二次電池的例子包括鋰離子電池和鋰離子聚合物電池。鋰型 二次電池主要作為便攜式電子裝置例如筆記本電腦、移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)的電源。然而，如果以不適當(dāng)?shù)姆绞绞褂娩囆投坞姵?，則由于它們不穩(wěn)定的化 學(xué)成份，它們爆炸或自燃的可能性較大。因此為了避免電池被過(guò)度充電和過(guò) 度放電，并且為了避免其性能的降低，所謂的"保護(hù)電路模塊"被安裝到鋰 型二次電池上.圖1A和圖1B示出了相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊的略圖。如圖所示，相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊100，包括板型印刷電路板110，、 集成電路120'、充電開(kāi)關(guān)130'、放電開(kāi)關(guān)140'、多個(gè)無(wú)源元件151，和152， 和導(dǎo)電墊161'和162，。如圖所示，集成電路120，是單半導(dǎo)體封裝型(one semiconductor-package type )的，沖企測(cè)二次電';也(沒(méi)有示出)的電壓禾口電;充， 從而開(kāi)啟或關(guān)斷充電開(kāi)關(guān)130，和放電開(kāi)關(guān)140'。此外，充電開(kāi)關(guān)130，和 放電開(kāi)關(guān)140，分別是單半導(dǎo)體封裝型的。集成電路120'和充電開(kāi)關(guān)130'， 以及集成電路120'和放電開(kāi)關(guān)140，通過(guò)印刷電路板110'上的形成的布線 圖案互相連接。此外，充電開(kāi)關(guān)130，和放電開(kāi)關(guān)140，可以是功率MOSFET。參見(jiàn)圖2，示出了包括相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊的相關(guān)技術(shù)的電池組的 電路圖。如圖所示，相關(guān)技術(shù)中的電池組200'包括二次電池210'、組端子 171，和172，、電阻151'、電容152'、集成電^各120'、充電開(kāi)關(guān)130，和放
電開(kāi)關(guān)140'。充電開(kāi)關(guān)130'和放電開(kāi)關(guān)140'通過(guò)布線圖案111，電連接 到集成電路120'。因此，充電開(kāi)關(guān)130，和放電開(kāi)關(guān)140，可以通過(guò)集成電 路120'的控制信號(hào)開(kāi)啟或關(guān)斷。此外，充電器或者外部系統(tǒng)電連接到組端 子171'和172'。在相關(guān)技術(shù)的電池組200'中，集成電路120'檢測(cè)二次電池210'的充 電電壓或者放電電壓。例如，如果二次電池210'被過(guò)度充電，則集成電路 120，輸出預(yù)定的控制信號(hào)至充電開(kāi)關(guān)130，。因此，充電開(kāi)關(guān)130，被關(guān)斷 從而防止額外的充電。此外，如果二次電池210'被過(guò)度》文電，則集成電路 120'輸出預(yù)定的控制信號(hào)至放電開(kāi)關(guān)140'。因此，放電開(kāi)關(guān)140，被關(guān)斷 從而防止額外的放電。寄生二極管分別形成在充電開(kāi)關(guān)130，和;改電開(kāi)關(guān)140，內(nèi)。因此，如 果充電開(kāi)關(guān)130'由于二次電池210'的過(guò)度充電被關(guān)斷，則二次電池210， 進(jìn)入可放電的狀態(tài)。此外，如果放電開(kāi)關(guān)140，由于二次電池210，的過(guò)度 放電被關(guān)斷，則二次電池210'進(jìn)入可充電的狀態(tài)。發(fā)明內(nèi)容然而，相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊及其電池組以集成電路和兩個(gè)開(kāi)關(guān)分別 形成為半導(dǎo)體封裝型器件的方式被安裝在印刷電路板上。這樣，印刷電路板 的長(zhǎng)度和寬度由于單獨(dú)的半導(dǎo)體封裝而增加，這樣是不利的。因此，基于印 刷電路板增加的尺寸，電池組的總體積需要增力p。如果對(duì)電池組的最大體積 有限制的話，則電池組中二次電池所占的相對(duì)體積將減少。因此，這樣就限 制了二次電池的容量。此外，相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊和電池組中，焊接到印刷電路板上的主 要部件的數(shù)量為3個(gè)，并且需要進(jìn)行至少3次焊接。因此，工作中制造相關(guān) 技術(shù)中的印刷電路板的步驟的數(shù)量以及出現(xiàn)焊接故障的可能性增加。此外，相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊和電池組中，需要在印刷電路板上形成 單獨(dú)的布線圖案來(lái)連接集成電路和兩個(gè)開(kāi)關(guān)。因此，在印刷電路板上需要額 外的布線圖案形成工序。布線圖案增加了外部靜電或電磁波將流入集成電路 和兩個(gè)開(kāi)關(guān)的可能性。此外，存在由靜電或電磁波導(dǎo)致相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路 模塊和電池組的錯(cuò)誤搡作的危險(xiǎn)。此外，相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊和電池組中，單獨(dú)的電容需要并聯(lián)地電
連接至兩個(gè)開(kāi)關(guān)以防止靜電，并且，單獨(dú)的電阻需要電連接至控制兩個(gè)開(kāi)關(guān) 的配線以防止靜電。最后，相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊和電池組中，集成電路或兩個(gè)開(kāi)關(guān)需要 制造或購(gòu)買。因此，其制造成本增加。因此，本發(fā)明的方面進(jìn)行來(lái)解決相關(guān)技術(shù)中發(fā)生的上述問(wèn)題和/或其它問(wèn) 題，并且本發(fā)明的方面提供了具有小面積印刷電路板的電池組，可^氐抗因電磁波或靜電導(dǎo)致的故障，并且通過(guò)把集成電路(IC)、充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)集成在一個(gè)半導(dǎo)體封裝中來(lái)實(shí)現(xiàn)了成本降低。為了完成本發(fā)明上述的方面和/或其它方面，保護(hù)電路模塊包括印刷電 路板，其中形成至少一個(gè)布線圖案；導(dǎo)電墊，與印刷電路板的至少一個(gè)布線 圖案連接，并與二次電池電連接；和半導(dǎo)體封裝，焊接在印刷電路板上的至 少一個(gè)布線圖案上，并且如果二次電池的電壓處于過(guò)度充電或過(guò)度^:電的范 圍內(nèi)，則切斷二次電池的充電^各徑或》丈電路徑。根據(jù)本發(fā)明的方面，半導(dǎo)體封裝包括集成電路，檢測(cè)二次電池的電壓， 并根據(jù)檢測(cè)到的電壓輸出預(yù)定的控制信號(hào)；充電開(kāi)關(guān)，根據(jù)集成電路的控制 信號(hào)選擇性地切斷充電路徑；和放電開(kāi)關(guān)，其根據(jù)集成電路的控制信號(hào)選擇 性地切斷放電路徑。此外，根據(jù)本發(fā)明的方面，半導(dǎo)體封裝包括第一安裝板；集成電路， 附著到第一安裝板上，檢測(cè)二次電池的電壓，并且根據(jù)檢測(cè)到的電壓輸出預(yù) 定的控制信號(hào)；多個(gè)第一引腳，布置在第一安裝板的外側(cè)，并且與集成電路 電連接；第二安裝板，位于第一安裝板的一側(cè)；充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)，連接 到第二安裝板上以根據(jù)集成電路的控制信號(hào)選擇性的切斷充電路徑和放電路徑；多個(gè)第二引腳，布置在第二安裝板的周圍，并且與充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi) 關(guān)電連接；以及密封劑，包封第一安裝板、集成電路、多個(gè)第一引腳、第二 安裝板、充電開(kāi)關(guān)、放電開(kāi)關(guān)和多個(gè)第二引腳，其中多個(gè)第一引腳和第二引 腳以預(yù)定的長(zhǎng)度突出到半導(dǎo)體封裝的外側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的方面，集成電路和多個(gè)第一引腳的其中一個(gè)通過(guò)至少一條 導(dǎo)線連接。根據(jù)本發(fā)明的方面，充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)與多個(gè)第二引腳通過(guò)一個(gè)或多條導(dǎo)線連接。根據(jù)本發(fā)明的方面，集成電路與充電開(kāi)關(guān)、或者集成電路與放電開(kāi)關(guān)通
過(guò)至少一條導(dǎo)線連接。根據(jù)本發(fā)明的方面，多個(gè)第 一 引腳中的至少 一個(gè)與第 一安裝板直接連接。根據(jù)本發(fā)明的方面，多個(gè)第二引腳中的至少一個(gè)與第二安裝板直接連接。根據(jù)本發(fā)明的方面，多個(gè)第一引腳和第二引腳相對(duì)于位于其中心的密封 劑成行地排列在半導(dǎo)體封裝的側(cè)面。根據(jù)本發(fā)明的方面，至少一個(gè)無(wú)源元件被焊接在印刷電路板上的布線圖案上。根據(jù)本發(fā)明的方面，至少一個(gè)連接到外部系統(tǒng)的組端子形成于印刷電路 板中的布線圖案上。根據(jù)本發(fā)明的方面，電池組包括可充電電池；組端子，與可充電電池 并聯(lián)；和保護(hù)電路模塊，與可充電電池連接，；險(xiǎn)測(cè)二次電池的電壓，并且選 擇性地切斷其過(guò)度充電或過(guò)度放電。根據(jù)本發(fā)明的方面，保護(hù)電路模塊包括集成電路，檢測(cè)可充電電池的 過(guò)度充電或過(guò)度放電并輸出選擇性地切斷可充電電池的充電和放電的信號(hào)； 充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)，通過(guò)集成電路的輸出信號(hào)選擇性地切斷充電和放電路 徑。根據(jù)本發(fā)明的方面，集成電路、充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)形成為一個(gè)半導(dǎo)體封裝。根據(jù)本發(fā)明的方面，半導(dǎo)體封裝連接到位于可充電電池和組端子之間的 充電和;改電^各徑。才艮據(jù)本發(fā)明的方面，半導(dǎo)體封裝的充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)連接到位于可充 電電池和組端子之間的充電和;故電鴻^圣。根據(jù)本發(fā)明的方面，半導(dǎo)體封裝的集成電路與可充電電池連接以4企測(cè)可 充電電池的電壓。切斷靜電和/或電壓改變的無(wú)源元件與可充電電池并聯(lián)，并且半導(dǎo)體封裝 的集成電路與無(wú)源元件連接。根據(jù)本發(fā)明的方面，用來(lái)控制可充電電池充電和放電的單一器件封裝包 括電路器件，用來(lái)檢測(cè)可充電電池的電壓以及基于檢測(cè)到的電壓輸出控制 信號(hào)，并且形成在第一安裝板上；充電開(kāi)關(guān)，基于控制信號(hào)調(diào)節(jié)可充電電池
的充電，并形成在與第一安裝板分離的第二安裝板上；；故電開(kāi)關(guān)，基于控制 信號(hào)調(diào)節(jié)可充電電池的放電，并形成在第二安裝板上；以及連接導(dǎo)線，用來(lái)把充電開(kāi)關(guān)電連接到電路器件上，而不是插入二者之間。本發(fā)明另外的方面和/或優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下面的描述中部分地闡述，部分，從 描述中顯而易見(jiàn)看出，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐得到。


本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)參照附圖對(duì)下列方面的描述將 明顯和更容易地理解，其中圖1A和1B示出了相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊；圖2示出了具有圖1A和1B中相關(guān)技術(shù)的保護(hù)電路模塊的電池組的電路圖；圖3A和3B示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的保護(hù)電路模塊； 圖4A、 4B和4C示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的半導(dǎo)體封裝，其中集成 電路與一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)被集成在其中，并且該半導(dǎo)體封裝沒(méi)有密封劑；且圖5是使用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的保護(hù)電路模塊的電池組的電路圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的各方面，在附圖中圖示了本發(fā)明的示例，其中全 文中類似的附圖標(biāo)記表示類似的元件。下面將參照附圖對(duì)這些方面進(jìn)行描述 以解釋本發(fā)明。圖3A和3B示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的保護(hù)電路模塊100。如圖所示 的，保護(hù)電路模塊100包括印刷電路板110、形成在印刷電路板110的一側(cè) 上的導(dǎo)電墊121和122、焊接在印刷電路板110的一側(cè)上的半導(dǎo)體封裝130、 焊接在印刷電路板110上的多個(gè)無(wú)源元件141和142、形成在印刷電路板110 上的組端子151和152。在示出的方面中，多個(gè)布線圖案112和113形成在印刷電路板110的上 側(cè)(或者第一側(cè))和下側(cè)(或者第二側(cè))，以絕緣層111為中心(或者在它 的不同側(cè))。上側(cè)和下側(cè)的布線圖案112和113可通過(guò)導(dǎo)電過(guò)孔115連接。 如圖所示，絕緣層lll顯示為一層，但是根據(jù)布線圖案112和113的密度， 絕緣層111可以是兩層或多層。此外，布線圖案112和113被焊接掩模114a
和114b覆蓋以保護(hù)其免受外部環(huán)境的侵害。在示出的方面中，導(dǎo)電墊121和122與布線圖案112和113連接，并且 通過(guò)焊接掩模114a暴露在外面。因此，二次電池(沒(méi)有示出)的正極端子 和負(fù)極端子可電連接和機(jī)械連接到導(dǎo)電墊121和122上。在示出的方面中，半導(dǎo)體封裝130焊接在布線圖案112上，雖然并非必 需。半導(dǎo)體封裝130檢測(cè)或探測(cè)二次電池210 (在圖5中示意性地示出)的 電壓，并且，如果二次電池210的電壓處于過(guò)度充電的范圍內(nèi)或者過(guò)度放電 的范圍內(nèi)，則切斷(或者中斷)保護(hù)電路模塊IOO的充電和放電的路徑。半 導(dǎo)體封裝130還包括檢測(cè)或探測(cè)二次電池210的電壓并根據(jù)該電壓輸出預(yù)定 控制信號(hào)的集成電路(133,圖4B示出)，以及根據(jù)集成電路133的控制信 號(hào)選擇性地切斷(或者中斷)其充電和放電路徑的充電開(kāi)關(guān)(137,圖4B示 出)和放電開(kāi)關(guān)(138,圖4B示出)。在示出的方面中，無(wú)源元件141和142焊接在布線圖案112上。無(wú)源元 件141和142可以是電阻141以阻止靜電的流入，可以是電容142以阻止電 壓改變或者波動(dòng)，但是并不限于這些。換句話說(shuō)，無(wú)源元件141和142可以 是電感、二極管、晶體管和/或其他器件。在示出的方面中，布線圖案113連接到組端子151和152上，并通過(guò)焊 接掩模114b暴露在外面。因此，外部系統(tǒng)(例如充電器或外部負(fù)載)電連 接或機(jī)械連接到組端子151和152上。在圖3B所示的方面中，導(dǎo)電墊121、 122形成在印刷電路板110的上側(cè)(或第一側(cè))，并且組端子151和152形成 在印刷電路板110的下側(cè)(或第二側(cè))，但是導(dǎo)電墊121、 122與組端子15
和152可形成在其同一側(cè)。此外，在圖3B所示的方面中，半導(dǎo)體封裝130 以及無(wú)源元件141和142與導(dǎo)電墊121、 122形成在同一側(cè)上。然而，在其 他方面，半導(dǎo)體封裝130與無(wú)源元件141和142可形成在其不同側(cè)。在該方 面，半導(dǎo)體封裝130與無(wú)源元件141和142可以形成在印刷電路板110上形 成組端子151和152的一側(cè)。圖4A、 4B和4C示出了集成電路D3與一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)集成在其中的 半導(dǎo)體封裝130,并且示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的沒(méi)有密封劑140的半導(dǎo) 體封裝130。如圖4A、 4B和4C所示的，可使用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的保 護(hù)電路模塊的半導(dǎo)體封裝130包括第一安裝板131、集成電路133、多個(gè)第 一引腳132a和132b、第二安裝板135、充電開(kāi)關(guān)137、放電開(kāi)關(guān)138、多個(gè)
第二引腳136a和136b和密封劑140。在示出的方面中，第一安裝板131是平板型安裝板。第一安裝板131由 導(dǎo)電材料形成，例如銅(Cu)、銅合金(Cualloy)、鐵(Fe )和/或其他材料， 但并不限于這些。在示出的方面中，集成電路133附著或連接到第一安裝板131上，例如， 通過(guò)粘合劑和/或其他附著或連接技術(shù)，但并不限于此。集成電路133電連接 到二次電池210上，并且檢測(cè)或探測(cè)二次電池210的電壓。此外，如果確定輸出充電和/或放電停止信號(hào)。例如，電壓探測(cè)電路(沒(méi)有示出)、比較電路 (沒(méi)有示出)、時(shí)間延遲電路(沒(méi)有示出)、開(kāi)關(guān)操作電路(沒(méi)有示出)、振 蕩器(沒(méi)有示出)和/或電源電路(沒(méi)有示出)集成到集成電路133中。在非 限制的方面，集成電路133可形成在硅片型器件中。在示出的方面中，多個(gè)第一引腳132a和132b成行地排列在第一安裝板 131的一側(cè)，盡管并非必需。多個(gè)第一引腳132a和132b中的一個(gè)第一引腳 132a可直接連接到第一安裝板131上。另一個(gè)第一引腳132b離開(kāi)第一安裝 板131預(yù)定的距離。此外，集成電路133和第一引腳132a和132b通過(guò)導(dǎo)線 134連接。而且，集成電路133可通過(guò)預(yù)先設(shè)定的至少一條導(dǎo)線134與第一 安裝板131連接。在示出的方面中，第二安裝板135是形成在第一安裝板131 —側(cè)上的平 板型安裝板。第二安裝板135是由一種或多種導(dǎo)電材料形成的，例如銅(Cu )、 銅合金(Cu alloy)、鐵(Fe)、和/或其他材料，但并不限于這些。在示出的 方面中，希望但并非必需的是，第一安裝板131和第二安裝板135互相間隔 一定距離地分別安裝。由于安裝在第二安裝板135上的充電開(kāi)關(guān)137和放電 開(kāi)關(guān)138產(chǎn)生大量的熱量，因此第一安裝板131和第二安裝板135是分離的。 因此，如果產(chǎn)生的熱量傳遞到第一安裝板131上的集成電路133，則集成電 路133的電學(xué)性能將被降低或劣化。在不同的方面，在第一安裝板131和第 二安裝板135之間可包括額外的熱屏蔽來(lái)作為熱障以增強(qiáng)對(duì)熱量的屏蔽和/ 或絕緣。在示出的方面中，充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138附著或連接到第二安裝 板135。例如，充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138通過(guò)導(dǎo)電粘合劑和/或其他附著 或連接技術(shù)附著或連接到第二安裝板135上。在示出的各個(gè)方面中，導(dǎo)電粘
合劑可以是焊料(Sn/Pb)、鎳(Ni)、釩(V)、金(Au)、銀(Ag)、各向異 性導(dǎo)電膜(ACF)和/或其它材料，但并不限于這些。在示出的方面中，充電 開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138可以是功率MOSFET和/或其它開(kāi)關(guān)，但并不限于 這些。在其它方面，第二安裝板135可分成至少兩塊，這樣充電開(kāi)關(guān)137和 放電開(kāi)關(guān)138分別附著或連接到其各自的一塊上。在示出的方面中，多個(gè)第二引腳136a和136b成行地排列在第二安裝板 135的一側(cè)，盡管并非必需。多個(gè)第二引腳136a和136b中的一個(gè)第二引腳 136a可直接連接到第二安裝板135上。另一個(gè)第二引腳136b離開(kāi)第二安裝 板135預(yù)定的距離。此外，充電開(kāi)關(guān)137與第二引腳136a和136b,以及》文 電開(kāi)關(guān)138與第二引腳136a和136b通過(guò)導(dǎo)線139連接。而且，充電開(kāi)關(guān)137 或放電開(kāi)關(guān)138可通過(guò)導(dǎo)線134和/或139電連接到集成電路133、第一安裝 板131、第一引腳132a和/或132b上，盡管并非必需。在圖4B示出的方面 中，充電開(kāi)關(guān)137連接到集成電路133和第一安裝板131上，并且放電開(kāi)關(guān) 138連接到一個(gè)引腳132b。在其它方面，其它的連接配置也在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。在示出的方面中，密封劑140封裝了第一安裝板131、集成電路133、 第一引腳132a和132b、第二安裝板135、充電開(kāi)關(guān)137、放電開(kāi)關(guān)138、第 二引腳136a和136b和導(dǎo)線134和139以保護(hù)這各種元件避免枳4成、物理和 化學(xué)環(huán)境及它們的影響的損害。然而，如示圖出的，第一引腳132a和132b 以及第二引腳136a和136b以預(yù)定的長(zhǎng)度突出和延伸至密封劑140的外面。 如圖示出的，密封劑140可以是環(huán)氧型模制化合物、硅和/或其它材料，但并 不限于這些。此外，在示出的方面中，第一引腳132a和132b以及第二引腳136a和 136b繞密封劑140為中心成行地形成在半導(dǎo)體封裝130的側(cè)面上。換句話說(shuō)， 半導(dǎo)體封裝130可以是雙列直插式封裝型器件。然而，在其它方面，第一引 腳132a和132b以及第二引腳136a和136b繞密封劑140為中心成行地形成 在半導(dǎo)體封裝130的四個(gè)側(cè)面上。換句話說(shuō)，半導(dǎo)體封裝130.可以是四邊扁 平封裝型器件。然而，各種類型的半導(dǎo)體封裝130不限于這些，并且半導(dǎo)體 封裝130可以是不同的其它器件型或具有其它配置。在示出的方面中，保護(hù)電路模塊100由檢測(cè)或探測(cè)二次電池210的電壓 并輸出控制信號(hào)以避免其過(guò)度充電和過(guò)度放電的集成電路133形成。半導(dǎo)體
封裝130包括通過(guò)集成電路133的輸出信號(hào)來(lái)切斷(或中斷)充電和/或》史電 路徑的充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138。通過(guò)上述的方式，減小了印刷電路板110的面積。正如圖所示，因?yàn)闇p 小了印刷電路板110的面積，所以二次電池的體積可相應(yīng)地增加，導(dǎo)致電池 組的總?cè)萘吭黾?。此外，在示出的方面中，保護(hù)電路模塊100在一個(gè)半導(dǎo)體封裝130中實(shí) 現(xiàn)了集成電路133、充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138。因此，減少了待焊接的 部件的數(shù)量，減少了需要的工作操作數(shù)量和焊接工藝的故障率。此外，在示出的方面中，因?yàn)楸Ｗo(hù)電路模塊100不需要形成單獨(dú)的布線 圖案來(lái)連接集成電路133、充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138到印刷電路板110 上，所以印刷電路板110中層的數(shù)量可減到最少，并且形成在印刷電路板110 上的布線圖案的設(shè)計(jì)可依照層的數(shù)量的減少而簡(jiǎn)化。因此，二次電池210的 體積增加，電池組200 (例如圖5中所示的)的容量增加。此外，在示出的方面中，因?yàn)楸Ｗo(hù)電路模塊IOO不需要形成單獨(dú)的布線 圖案使集成電路133、充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138連接到印刷電路板110 上，并且因?yàn)檫B接開(kāi)關(guān)137、 138的多條導(dǎo)線134、 139被相對(duì)厚的密封劑140 包封，由此可減少外部電磁波或靜電流入的可能性。換句話說(shuō)，保護(hù)電路模 塊100由靜電或電磁波引起的誤操作的可能性很小，發(fā)生故障的可能性很小。此外，在示出的方面中，集成電3各133、充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138 被實(shí)現(xiàn)為或形成在一個(gè)半導(dǎo)體封裝130中。因此，其制造成本顯著地降低了 ， 保護(hù)電路模塊100和電池組的制造成本可以相應(yīng)地降低。圖5是使用根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)方面的保護(hù)電路模塊100的電池組200的電 路示意圖。正如圖所示，電池組200包括二次電池210、組端子151和152、 保護(hù)電路模塊IOO及無(wú)源元件141和142。這里，組端子51和152以及無(wú) 源元件141和142集成在保護(hù)電路模塊100中。每一個(gè)都將被分別描述。在示出的方面中，二次電池210是具有正極和負(fù)極的可凈皮充電和》文電的 電池。例如，二次電池210是鋰離子電池或鋰聚合物二次電池，^旦并不限于 這些。在示出的方面中，組端子151和152可通過(guò)充電和放電導(dǎo)線Pl、 P2與 二次電池210的正極和負(fù)極連接。充電器或外部負(fù)載可與組端子151和152 連接。在此方面，組端子151和152集成在保護(hù)電路;模塊100中。
在示出的方面中，保護(hù)電路模塊100連接于二次電池210和一條充電和 放電導(dǎo)線P2之間。如果二次電池210處于過(guò)度充電或過(guò)度放電的狀態(tài)，或 如果二次電池210的電壓處于過(guò)度充電或過(guò)度放電的范圍內(nèi)，則保護(hù)電路模 塊100切斷(或者中斷)充電和放電導(dǎo)線(P2),即充電和放電路徑。正如圖所示，電壓探測(cè)電路(沒(méi)有示出)、比較電路(沒(méi)有示出)、時(shí)間 延遲電路(沒(méi)有示出)、開(kāi)關(guān)操作電路(沒(méi)有示出)、振蕩器(沒(méi)有示出)和 /或電源電路(沒(méi)有示出)集成到集成電路133中。此外，充電開(kāi)關(guān)137和放 電開(kāi)關(guān)138可以是功率MOSFET，以及寄生二極管分別形成在開(kāi)關(guān)137、 138 上。此外，在示出的方面中，集成電路133、充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138 被實(shí)現(xiàn)為或形成在一個(gè)半導(dǎo)體封裝130中。因此，例如形成在印刷電路板110 上的布線圖案，并不是插入在集成電路133和充電開(kāi)關(guān)D7之間以及在集成 電路133和放電開(kāi)關(guān)138之間。此外，例如形成在印刷電路板IIO上的布線 圖案，并不是插入在充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138之間。此外，在示出的方面中，每一個(gè)無(wú)源元件141和142可以是電阻和/或電 容。例如，電阻141與位于二次電才及210的正才及和組端子151之間的充電和 放電導(dǎo)線(P1)連接。電容142的一側(cè)與電阻141連接，電容142的另一側(cè) 與二次電池210的負(fù)極和組端子152的另一條充電和放電導(dǎo)線(P2)連接。 此外，保護(hù)電路模塊100 (也就是，集成電路133)與位于電阻141和電容 142之間的節(jié)點(diǎn)(Nl )連接，這樣二次電池210的電壓被檢測(cè)或探測(cè)。在示 出的方面中，電阻141阻止或減少靜電的流入，并且電容142阻止或減少電 源的改變或波動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的電池組按下列方式操作或被操作。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，如果電池組200的組端子151和152與充電器 連接，并且二次電池210被充電，則保護(hù)電路^^莫塊100 (也就是，集成電路 133 );險(xiǎn)測(cè)或^^冢測(cè)二次電池210的充電電壓。如果二次電池210的充電電壓 在正常范圍內(nèi)(例如2.3V至4.3V),則集成電路133輸出開(kāi)啟充電開(kāi)關(guān)137 和放電開(kāi)關(guān)138的控制信號(hào)。在此方面，正常的充電通過(guò)充電器(沒(méi)有示出)、 組端子151、 二次電池210、放電開(kāi)關(guān)138、充電開(kāi)關(guān)137和組端子152進(jìn)行。于是，由于通過(guò)集成電路133檢測(cè)或探測(cè)二次電池210的充電電壓，如 果充電電壓在過(guò)度充電的范圍內(nèi)(例如，大于4.3V)，則集成電路133輸出
充電停止信號(hào)至充電開(kāi)關(guān)137。換句話說(shuō)，集成電^各133關(guān)斷充電開(kāi)關(guān)137。 在此方面，因?yàn)樾纬稍诔潆婇_(kāi)關(guān)137上的寄生二極管以與充電電流方向相反 的方向形成，所以二次電池210的充電停止。然而，如果電池組200與外部負(fù)載(沒(méi)有示出)連接，并被放電，因?yàn)?充電開(kāi)關(guān)137的寄生二極管以放電電流的正向形成，所以二次電池210的放 電成為可能。在此方面，如果外部負(fù)載(沒(méi)有示出)與電池組200上的組端子151和 152連接，則保護(hù)電路模塊100 (也就是，集成電路133 ) 4全測(cè)或探測(cè)二次電 池210的放電電壓。如果二次電池210的放電電壓在正常范圍內(nèi)(例如2.3V 至4.3V),則集成電路133輸出開(kāi)啟充電開(kāi)關(guān)137和放電開(kāi)關(guān)138的控制信 號(hào)。在此方面，正常的放電通過(guò)二次電池210、組端子151、外部負(fù)載、組 端子152、充電開(kāi)關(guān)137和》文電開(kāi)關(guān)138進(jìn)行。作為4企測(cè)或探測(cè)二次電池210的放電電壓的結(jié)果，當(dāng)電壓在過(guò)度力文電的 范圍內(nèi)(例如，小于2.3V)，則集成電路133輸出停止信號(hào)至放電開(kāi)關(guān)138。 集成電路133關(guān)斷放電開(kāi)關(guān)138。在此方面，因?yàn)樾纬稍诜烹婇_(kāi)關(guān)138上的 寄生二極管形成在與放電電流的方向相反的方向上，所以二次電池210的放 電4亭止。然而，如果電池組200與外部充電器連接，并被充電，則因?yàn)榉烹婇_(kāi)關(guān)138的寄生二極管以充電電流的正方形成，所以二次電池210的充電成為可臺(tái)匕 目匕。此外，在示出的方面中，當(dāng)電池組200工作時(shí)，因?yàn)閬?lái)自集成電5各133 的控制信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線而不是印刷電路板110的布線圖案被傳遞至充電開(kāi)關(guān) 137和放電開(kāi)關(guān)138,并且因?yàn)槌潆婇_(kāi)關(guān)137與放電開(kāi)關(guān)138電連接，所以 外部靜電或電磁波的影響被降到最小。在其它方面，半導(dǎo)體封裝中的部件例如集成電路、充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān) 可以被堆疊或布置以使半導(dǎo)體封裝更緊湊。盡管討論是基于二次電池或鋰二次電池，但是任何的可充電電池都在本 發(fā)明方面的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的方面，集成電鴻4全測(cè)或探測(cè)二次電池的電壓，并輸出切斷 (或者中斷)可充電電池的過(guò)度充電或過(guò)度放電電壓的控制信號(hào)，并且充電 開(kāi)關(guān)與放電開(kāi)關(guān)通過(guò)輸出的控制信號(hào)切斷(或者中斷)充電與放電路徑。此
外，由于保護(hù)電路模塊和使用該保護(hù)電路模塊的電池組使用集成電路、充電 開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)形成于單個(gè)半導(dǎo)體封裝中而形成，印刷電路板的長(zhǎng)度和寬度 被減小。由于印刷電路板的面積被減小，所以二次電池的體積相對(duì)地增加， 以及電池組的總?cè)萘恳部上鄳?yīng)地增加。根據(jù)本發(fā)明的方面，集成電路和兩個(gè)開(kāi)關(guān)被實(shí)現(xiàn)為或形成在一個(gè)半導(dǎo)體 封裝中。從而減少了待焊接的部件的數(shù)量，減少了工作步驟的數(shù)量，以及減 少了焊接的故障率。根據(jù)本發(fā)明的方面，由于不需要在印刷電路板上的形成單獨(dú)的布線圖案 來(lái)連接集成電路和兩個(gè)開(kāi)關(guān)，所以可以減少印刷電路板中層的數(shù)量。因此， 二次電池的體積可相應(yīng)地增加，以及電池組的容量可相應(yīng)i也增加。根據(jù)本發(fā)明的方面，由于不需要在印刷電路板上形成單獨(dú)的布線圖案來(lái) 連接集成電^"和兩個(gè)開(kāi)關(guān)，所以可以降低外部電^f茲波或"l爭(zhēng)電流入的可能性。 因此，降低了保護(hù)電路模塊錯(cuò)誤操作的可能性，并降低了發(fā)生故障的可能性。根據(jù)本發(fā)明的方面，不需要在開(kāi)關(guān)上并聯(lián)或串聯(lián)地形成分離的電容或電 阻來(lái)防止因外部靜電導(dǎo)致的損壞。換句話說(shuō)，本發(fā)明的方面可降低印刷電路 板上部件的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的方面，由于集成電路和兩個(gè)開(kāi)關(guān)形成于一個(gè)半導(dǎo)體封裝 中，降低了制造成本，并且可相應(yīng)地降低保護(hù)電路模塊和電池組的制造成本。雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的一些方面，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 理解，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，可以對(duì)這些方面進(jìn)行改變，本 發(fā)明的范圍應(yīng)由權(quán)利要求及其等同特征來(lái)限定。本申請(qǐng)要求于2006年3月27日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng) No.2006-27525的優(yōu)先權(quán)，將其全部?jī)?nèi)容引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1、一種二次電池的保護(hù)電路模塊，包括印刷電路板，其中形成有至少一個(gè)布線圖案；導(dǎo)電墊，與所述至少一個(gè)布線圖案連接，并與所述二次電池電連接；和半導(dǎo)體封裝，焊接在所述至少一個(gè)布線圖案上，并且如果所述二次電池的電壓處于過(guò)度充電或過(guò)度放電的范圍內(nèi)，則切斷所述二次電池的充電路徑或放電路徑。
17、 一種用來(lái)控制可充電電池充電和放電的單一器件封裝，包括 電路器件，檢測(cè)所述可充電電池的電壓并基于檢測(cè)到的電壓輸出控制信號(hào)，并且其形成在第一安裝板上；充電開(kāi)關(guān)，基于所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述可充電電池的充電，形成在與所 述第 一安裝板分離的第二安裝板上；放電開(kāi)關(guān)，基于所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述可充電電池的放電，形成在所述 第二安裝板上；以及連接導(dǎo)線，將所述充電開(kāi)關(guān)電連接到電路器件上，且其并不插入二者之間。
18、 如權(quán)利要求17所述的單一器件封裝，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)第 一引腳，其中 一個(gè)所述第 一引腳與所述第 一安裝板直接連 接，并且具有與所述電路器件連接的第一連接導(dǎo)線，以及其余的所述第一引 腳通過(guò)第二連接導(dǎo)線與所述電路器件連接；和一個(gè)或多個(gè)第二引腳，其中兩個(gè)所述第二引腳與所述第二安裝板直接連 接， 一個(gè)其余的所述第二引腳通過(guò)第三連接導(dǎo)線與所述充電開(kāi)關(guān)連接，以及 另外剩余的所述第二引腳通過(guò)第四連接導(dǎo)線與所述放電開(kāi)關(guān)連接。
19、 如權(quán)利要求17所述的單一器件封裝，其中所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi) 關(guān)每個(gè)包括寄生二極管。
20、 如權(quán)利要求19所述的單一器件封裝，其中所述放電開(kāi)關(guān)中的寄生 二極管以與放電電流的方向的反向形成,使得所述可充電電池的^:電停止。
21、 如權(quán)利要求19所述的單一器件封裝，其中所述充電開(kāi)關(guān)中的寄生 二極管以與充電電流的方向的反向形成，使得所述可充電電池的充電停止。
22、 如權(quán)利要求17所述的單一器件封裝，其中所述電路器件、充電開(kāi) 關(guān)、放電開(kāi)關(guān)和連接導(dǎo)線被包封于密封劑中。
23、 如權(quán)利要求18所述的單一器件封裝，進(jìn)一步包括包封所述電路器 件、充電開(kāi)關(guān)、放電開(kāi)關(guān)和連接導(dǎo)線的密封劑，其中所述一個(gè)或多個(gè)第一引 腳和所述一個(gè)或多個(gè)第二引腳延伸到所述密封劑之外。
24、 如權(quán)利要求17所述的單一器件封裝，其中所述集成電路、充電開(kāi) 關(guān)和放電開(kāi)關(guān)集成在單一器件封裝中，從而減少了焊接操作的數(shù)量。
25、 如權(quán)利要求17所述的單一器件封裝，其中所述充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)電連接，并且從所述集成電路輸出的控制信號(hào)通過(guò)所述導(dǎo)線被傳遞到所述 充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)，從而將由外部靜電或電磁波造成的影響最小化。
26、 一種包括權(quán)利要求17中所述的單一器件封裝的保護(hù)電路模塊，進(jìn) 一步包括印刷電路板；形成在所述印刷電路板一側(cè)的導(dǎo)電墊； 被焊接在所述印刷電路板上的多個(gè)無(wú)源元件；和 形成在所述印刷電路板上的組端子。
27、 一種包括權(quán)利要求26中所述的保護(hù)電路模塊的電池組，進(jìn)一步包 括可充電的鋰二次電池。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種保護(hù)電路模塊及電池組，該保護(hù)電路模塊包括其中形成有至少一個(gè)布線圖案的印刷電路板，與印刷電路板上的布線圖案連接并與可充電電池電連接的導(dǎo)電墊，和焊接在印刷電路板上的布線圖案上的半導(dǎo)體封裝，從而如果可充電電池的電壓處于過(guò)度充電或過(guò)度放電的狀態(tài)，則半導(dǎo)體封裝選擇性地切斷可充電電池的充電路徑或放電路徑。
文檔編號(hào)H02H7/18GK101119035SQ200710136279
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者金奉永, 金潤(rùn)九 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社