KR101480060B1 - Battery pack - Google Patents
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Abstract
본 발명은 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 팩에 관한 것으로서, 제 1 극성의 전극 단자와 제 2 극성의 캡 플레이트를 구비하는 베어셀; 및 상기 전극 단자 및 상기 캡 플레이트와 전기적으로 연결되도록 접합되는 배터리 보호회로 패키지;를 포함한다. 상기 캡 플레이트는 하방으로 단차를 형성하도록 오목부를 포함하고, 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부는 상기 오목부 내에 배치되는 배터리 팩을 제공한다. The present invention relates to a battery pack advantageous in integration and miniaturization, and more particularly, to a bare cell having a first polarity electrode terminal and a second polarity cap plate. And a battery protection circuit package electrically connected to the electrode terminal and the cap plate. Wherein the cap plate includes a concave portion to form a step downward, and at least a part of the battery protection circuit package is disposed in the concave portion.
Description
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 배터리 보호회로 패키지가 적용되는 배터리 팩에 관한 것이다. The present invention relates to a battery pack, and more particularly, to a battery pack to which a battery protection circuit package is applied.
일반적으로 휴대폰, PDA 등의 휴대단말기 등에 배터리가 사용되고 있다. 리튬이온 배터리는 휴대단말기 등에 가장 널리 사용되는 배터리로 과충전, 과전류 시에 발열하고, 발열이 지속되어 온도가 상승하게 되면 성능열화는 물론 폭발의 위험성까지 갖는다. 따라서, 통상의 배터리에는 과충전, 과방전 및 과전류를 감지하고 차단하는 보호회로모듈이 실장되어 있거나, 배터리 외부에서 과충전, 과방전, 발열을 감지하고 배터리의 동작을 차단하는 배터리 보호회로 패키지를 설치하여 사용할 수 있다. 그러나, 배터리 보호회로 패키지를 구성하는 프로텍션 집적회로(protection integrated circuit)와 전계효과 트랜지스터(fieled effect transistor, FET), 저항, 및 커패시터 등이 차지하는 공간이 너무 커서 배터리 팩의 소형화에 한계가 있다는 문제점이 있다. Generally, batteries are used in mobile terminals such as mobile phones and PDAs. Lithium-ion batteries are the most widely used batteries in portable handsets, and they have overcharging and over-currents, and when the temperature rises due to the heat generation, the performance deteriorates as well as the risk of explosion. Therefore, a conventional battery may be provided with a protection circuit module for detecting and blocking overcharge, over-discharge, and over-current, or a battery protection circuit package for detecting overcharge, over-discharge, Can be used. However, there is a problem that the space occupied by a protection integrated circuit, a fieled effect transistor (FET), a resistor, a capacitor, and the like constituting the battery protection circuit package is too large, have.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a battery pack which is advantageous in integration and miniaturization. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 의한 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은 제 1 극성의 전극 단자와 제 2 극성의 캡 플레이트를 구비하는 베어셀; 및 상기 전극 단자 및 상기 캡 플레이트와 전기적으로 연결되도록 접합되는 배터리 보호회로 패키지;를 포함한다. 상기 캡 플레이트는 하방으로 단차를 형성하도록 오목부를 포함하고, 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부는 상기 오목부 내에 배치된다. A battery pack according to an aspect of the present invention is provided. The battery pack comprising: a bare cell having an electrode terminal of a first polarity and a cap plate of a second polarity; And a battery protection circuit package electrically connected to the electrode terminal and the cap plate. The cap plate includes a recess to form a step downward, and at least a portion of the battery protection circuit package is disposed in the recess.
상기 배터리 팩에서 상기 전극 단자 및 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 캡 플레이트에 형성된 상기 오목부 내에 위치할 수 있다. In the battery pack, the electrode terminal and the battery protection circuit package may be located in the recess formed in the cap plate.
상기 배터리 팩은 상기 베어셀 및 상기 배터리 보호회로 패키지 상에 배치되며, 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자를 노출시키는 개구부를 포함하는, 상부케이스를 더 구비할 수 있다. The battery pack may further include an upper case disposed on the bare cell and the battery protection circuit package and including an opening for exposing an external connection terminal of the battery protection circuit package.
상기 배터리 팩은 상기 캡 플레이트에 형성된 상기 오목부의 적어도 일부를 충전(filling)함으로써 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부를 밀봉하면서 고정하는 봉지재를 더 구비할 수 있다. 상기 봉지재는 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자를 노출시키도록 구성되며, 상기 봉지재의 상부면은 상기 오목부 주변의 상기 캡 플레이트의 상부면과 동일한 평면을 이룰 수 있다. 상기 배터리 팩은 상기 베어셀 및 상기 배터리 보호회로 패키지 상에 배치되며, 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자를 노출시키는 개구부를 포함하는, 상부케이스를 더 구비할 수 있다. The battery pack may further include an encapsulant for sealing and fixing at least a part of the battery protection circuit package by filling at least a part of the recess formed in the cap plate. The encapsulant may be configured to expose an external connection terminal of the battery protection circuit package and an upper surface of the encapsulant may be flush with an upper surface of the cap plate around the recess. The battery pack may further include an upper case disposed on the bare cell and the battery protection circuit package and including an opening for exposing an external connection terminal of the battery protection circuit package.
상기 배터리 팩에서 상기 상부케이스는 알루미늄, 알루미늄을 포함하는 합금, SUS 및 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. In the battery pack, the upper case may include at least one selected from the group consisting of aluminum, an alloy including aluminum, SUS, and resin.
상기 배터리 팩에서 상기 배터리 보호회로 패키지는 이격된 복수의 리드들을 포함하며, 상기 전극 단자 및 상기 캡 플레이트와 접합하는, 리드프레임; 및 상기 리드프레임 상에 실장되며, 프로텍션(protection) IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하는, 배터리 보호회로 소자;를 구비할 수 있다. 상기 수동소자는 상기 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치되며, 상기 프로텍션 집적회로, 상기 전계효과 트랜지스터 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군(群)에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로가 구성될 수 있다. Wherein the battery protection circuit package of the battery pack includes a plurality of leads separated from each other, the lead frame being bonded to the electrode terminals and the cap plate; And a battery protection circuit element mounted on the lead frame, the protection circuit element including a protection IC, a field effect transistor (FET), and at least one passive element. Wherein the passive element is arranged to connect at least a portion of the plurality of spaced apart leads, and wherein any two selected from the group consisting of the protection integrated circuit, the field effect transistor and the plurality of leads are electrically connected The battery protection circuit can be constructed without using a separate printed circuit board.
상기 배터리 팩에서 상기 리드프레임은, 양쪽가장자리부분에 각각 배치되며, 상기 전극 단자와 접합되는 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 캡 플레이트와 접합되는 제 2 내부연결단자용 리드; 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 상기 외부연결단자를 구성하는, 외부연결단자용 리드; 및 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 상기 배터리 보호회로 소자가 실장될 수 있는, 소자실장용 리드;를 포함할 수 있다. The lead frame of the battery pack may include a lead for a first internal connection terminal and a lead for a second internal connection terminal, the lead being connected to the electrode terminal and the cap plate, respectively; A lead for an external connection terminal, which is disposed between the lead for the first internal connection terminal and the lead for the second internal connection terminal and constitutes the external connection terminal; And an element mounting lead which is disposed between the leads for the first internal connection terminal and the leads for the second internal connection terminal and on which the battery protection circuit element can be mounted.
상기 배터리 팩에서 상기 배터리 보호회로 패키지는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 배치된 프로텍션(protection) IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 구비하는 배터리 보호회로 소자;를 포함할 수 있다. In the battery pack, the battery protection circuit package includes: a printed circuit board; And a battery protection circuit element having a protection IC, a field effect transistor (FET), and at least one passive element disposed on the printed circuit board.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 팩을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention as described above, it is possible to provide a battery pack advantageous in integration and miniaturization. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 적층칩의 배치구조를 도해하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 리드프레임의 구조를 도해하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 배터리 보호회로 소자의 배치구조를 도해하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지를 도해하는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예 및 변형된 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 보호회로 패키지가 배터리 캔과 결합되는 과정을 도해하는 사시도들이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩의 외형을 도해하는 사시도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 단면도 및 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 PTC 구조체를 도해하는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 보호회로 패키지를 도해하는 도면이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a portion of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a battery protection circuit constituting a part of a battery protection circuit package applied to a battery pack according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an arrangement structure of a stacked chip constituting a part of a battery protection circuit package applied to a battery pack according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view illustrating a structure of a lead frame constituting a part of a battery protection circuit package applied to a battery pack according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view illustrating an arrangement structure of a battery protection circuit element constituting a part of a battery protection circuit package applied to a battery pack according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a battery protection circuit package applied to a battery pack according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7 and 8 are perspective views illustrating a process of combining a battery protection circuit package with a battery can in a battery pack according to an embodiment and a modified embodiment of the present invention.
9 is a perspective view illustrating the external appearance of a battery pack according to some embodiments of the present invention.
10 and 11 are a sectional view and a perspective view illustrating a part of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view illustrating a portion of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
13 is a perspective view illustrating a PTC structure constituting a part of a battery protection circuit package in a battery pack according to another embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating a battery protection circuit package in a battery pack according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
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.It is to be understood that throughout the specification, when an element such as a film, region or substrate is referred to as being "on", "connected to", "laminated" or "coupled to" another element, It is to be understood that elements may be directly "on", "connected", "laminated" or "coupled" to another element, or there may be other elements intervening therebetween. On the other hand, when one element is referred to as being "directly on", "directly connected", or "directly coupled" to another element, it is interpreted that there are no other components intervening therebetween do. Like numbers refer to like elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
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.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, components, regions, layers and / or portions, these members, components, regions, layers and / It is obvious that no. These terms are only used to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.
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.Also, relative terms such as "top" or "above" and "under" or "below" can be used herein to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the Figures. Relative terms are intended to include different orientations of the device in addition to those depicted in the Figures. For example, in the figures the elements are turned over so that the elements depicted as being on the top surface of the other elements are oriented on the bottom surface of the other elements. Thus, the example "top" may include both "under" and "top" directions depending on the particular orientation of the figure. If the elements are oriented in different directions (rotated 90 degrees with respect to the other direction), the relative descriptions used herein can be interpreted accordingly.
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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 제 1 극성의 전극 단자(410)와 제 2 극성의 캡 플레이트(430)를 구비하는 베어셀(400)을 포함한다. 1 is a cross-sectional view illustrating a portion of a battery pack according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a battery pack according to an embodiment of the present invention includes a
구체적인 예를 살펴보면, 베어 셀(400)은 전극 조립체(405), 전극 조립체(405)를 수용하는 캔(401) 및 캔(401)의 개구부 상에 구비되는 캡 조립체(450)로 이루어질 수 있다. 전극 조립체(405)는 양극 집전체에 양극 활물질을 도포해서 형성된 양극판(402), 음극 집전체에 음극 활물질을 도포해서 형성된 음극판(403) 및 양극판(402)과 음극판(403) 사이에 개재되어 두 극판(402, 403)의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 세퍼레이터(404)로 이루어질 수 있다. The
양극판(402)에는 양극 활물질이 도포되지 않는 양극 무지부가 형성되며, 음극판(403)에는 음극 활물질이 도포되지 않는 음극 무지부가 형성될 수 있다. 양극 무지부에는 캡 플레이트(430)와 전기적으로 연결되는 양극 탭(407)이 접합되며, 음극 무지부에는 전극 단자(410)와 전기적으로 연결되는 음극 탭(408)이 접합될 수 있다. 이때, 양극 탭(407) 및 음극 탭(408)은, 예를 들어, 용접에 의해 양극 무지부 및 음극 무지부에 접합될 수 있다. A positive electrode uncoated portion in which the positive electrode active material is not applied is formed on the
양극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있으며, 호일, 필름, 시트, 펀칭된 것, 다공질체, 발포제 등의 형태로 제공될 수 있다. 양극 활물질은 리튬 이온을 흡장 또는 탈리할 수 있는 물질로서, 리튬과의 복합산화물, 코발트, 망간, 니켈에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. The positive electrode collector may be a surface treated with carbon, nickel, titanium or silver on the surface of stainless steel, nickel, aluminum, titanium or an alloy thereof, aluminum or stainless steel, A porous material, a foaming agent, and the like. The positive electrode active material is a material capable of occluding or desorbing lithium ions, and may include at least one or more selected from a composite oxide with lithium, cobalt, manganese, and nickel.
음극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있으며, 호일, 필름, 시트, 펀칭된 것, 다공질체, 발포제 등의 형태로 제공될 수 있다. 음극 활물질은 리튬 이온을 흡장 또는 탈리할 수 있는 물질로서, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다.Examples of the negative electrode collector include those obtained by surface-treating carbon, nickel, titanium, or silver on surfaces of stainless steel, nickel, copper, titanium or their alloys, copper or stainless steel, A porous material, a foaming agent, and the like. The negative electrode active material is a material capable of absorbing or desorbing lithium ions, and may be a carbon material such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, or carbon fiber, lithium metal, lithium alloy, or the like.
세퍼레이터(404)는, 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 열가소성 수지로 형성되며, 그 표면은 다공막 구조로 되어 있다. 이러한 다공막 구조는 배터리 내부의 온도 상승으로 열가소성 수지의 융점 근처가 되면 세퍼레이터(404)가 용융되어 막힘으로써 절연 필름이 될 수 있다. 이렇게 절연 필름으로 바뀜으로써, 양극판(402)과 음극판(403) 간의 리튬 이온 이동이 차단되고, 더 이상의 전류가 흐르지 못하게 됨으로써, 배터리 내부의 온도 상승이 중단될 수 있다.The
캔(401)은 개구된 상단부를 갖는 형태의 금속재로 형성될 수 있으며, 전극 조립체(405) 및 전해액을 수용하며, 전극 조립체(405)의 상부에 절연 케이스(406)를 수용할 수 있다. 금속재로는 가볍고 연성이 있는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 스테인레스강 등이 사용될 수 있으며, 캔(401)이 금속재로 형성되는 경우 극성을 가질 수 있기 때문에 전극 단자로 사용할 수도 있다. 캔(401)의 형상은 각형이거나 모서리가 둥글게 구부러진 타원형일 수 있으며, 캔(401)의 개구된 상단부는 캡 플레이트(430)와 용접 또는 열융착되어 밀봉될 수 있다.The can 401 may be formed of a metal material having an opened upper end and may receive the
캡 조립체(450)는 절연 케이스(406), 캡 플레이트(430), 가스켓(420), 전극 단자(410), 절연 플레이트(412), 터미널 플레이트(411) 및 전해액 주입구 마개(415)를 구비할 수 있다. 절연 케이스(406)는 캔(401)의 내부에 삽입되는 전극 조립체(405)의 상부에 위치하여, 전극 조립체(405)의 유동을 방지한다. 또한, 절연 케이스(406)는 쇼트를 방지하도록 양극 탭(407)과 음극 탭(408)을 소정 거리 이격시킨다. The
캡 플레이트(430)는 캔(401)의 개구부를 밀봉할 수 있도록 캔(401)의 개구부에 결합되며, 가스켓(420)과 전극 단자(410)가 삽입될 수 있는 통공이 형성될 수 있다. 캡 플레이트(430)에는 캔(401)의 내부로 전해액을 주입하기 위한 통로를 제공하는 전해액 주입구가 형성되며, 전해액 주입구 마개(415)가 상기 전해액 주입구를 밀폐하며 결합된다.The
캡 플레이트(430)는 하방(예를 들어, 도 1의 Z방향)으로 단차를 형성하도록 오목부(435)를 포함한다. 즉, 캡 플레이트(430)는 오목부(435) 바닥면의 레벨(level)과 오목부(435) 주변의 레벨이 다르도록 단차가 형성된다. 오목부(435)는 형상 및 크기에 따라 홀(hole), 캐비티(cavity) 또는 트렌치(trench) 등으로 이해될 수 있다. 오목부(435)의 단면 형상은 다각형, 원형, 타원형 또는 임의의 무정형을 가질 수 있다. 오목부(435)는 상방(예를 들어, 도 1의 Z 방향의 반대방향)으로 열린(open) 구조를 가질 수 있다. The
가스켓(420)은 캡 플레이트(430)에 형성되는 통공에 결합되며, 제 1 극성의 전극 단자(410)와 제 2 극성의 캡 플레이트(430)를 절연시기키 위해 절연성 물질로 형성된다. 상기 제 1 극성은 음극이며 상기 제 2 극성은 양극으로 구성될 수 있으나, 필요에 따라, 상기 제 1 극성이 양극이며 상기 제 2 극성은 음극으로 구성될 수도 있다. 가스켓(420)의 중앙부는 전극 단자(410)가 결합될 수 있도록 홀을 형성할 수 있다. 전극 단자(410)는 가스켓(420)에 형성된 홀에 삽입되어 캡 플레이트(430)에 결합되며, 전극 단자(410)의 하단부는 캡 플레이트(430)를 관통한 상태에서 터미널 플레이트(411)와 연결된다. 절연 플레이트(412)는 캡 플레이트(430)의 하부면에 위치하며, 터미널 플레이트(411)의 외부면을 절연하고 전극 단자(410)와 터미널 플레이트(411)와의 연결을 위한 홀을 형성한다. 터미널 플레이트(411)는 절연 플레이트(412)의 하부면에 위치하며, 전도성 물질로 이루어져 전극 단자(410)와 연결되어 전기적 경로를 형성한다.The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 전극 단자(410) 및 캡 플레이트(430)와 전기적으로 연결되도록 접합되는 배터리 보호회로 패키지(300)를 포함한다. 배터리 보호회로 패키지(300)의 적어도 일부는 오목부(435) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 배터리 보호회로 패키지(300)의 전체는 오목부(435) 내의 공간에 배치될 수 있다. 나아가, 배터리 보호회로 패키지(300)를 구성하는 봉지재(250)의 상부면은 오목부(435) 주변의 캡 플레이트(430)의 상부면과 동일한 평면을 이룰 수 있다. 필요에 따라, 전극 단자(410)도 오목부(435) 내에 배치될 수 있도록 구성될 수 있다. 한편, 배터리 보호회로 패키지(300)가 전극 단자(410) 및/또는 캡 플레이트(430)와 접합되는 방식은 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering) 및 도전성 접착제(예를 들어, 도전성 에폭시), 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방식을 포함할 수 있다. Meanwhile, the battery pack according to an embodiment of the present invention includes a battery
절연 케이스(406)와 캡 플레이트(430) 사이에 위치하는 공간(414)의 일부를 이용하여 오목부(435)를 형성하고 오목부(435) 내에 배터리 보호회로 패키지(300)의 적어도 일부를 배치함으로써 배터리 팩의 전체 높이를 낮출 수 있으며, 이에 따라 배터리 팩에서 전극 조립체(405)가 차지하는 비율을 증대시켜 고용량의 배터리 팩을 구현할 수 있다는 유리한 효과를 기대할 수 있다. A
이하에서, 배터리 보호회로 패키지(300)의 구성에 대하여 설명하고자 한다. Hereinafter, the configuration of the battery
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 배터리 보호회로의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a battery protection circuit constituting a part of a battery protection circuit package applied to a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)에 적용되는 배터리 보호회로(10)는 배터리 베어셀에 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)는 배터리를 구분하여 배터리에 맞게 충전을 하도록 한다. 또한, 충전시 배터리 온도로 감지하는 부품인 써미스터(Thermistor)를 적용할 수 있으며, 기타 기능이 적용되고 단자로서 활용될 수 있다. 2, a
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 집적회로(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.The
이때, 프로텍션 집적회로(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 집적회로(120)의 각 단자별 전압차를 인지하여 충ㆍ방전상태를 판정한다.At this time, the inside of the protection integrated
프로텍션 집적회로(120)는 방전시에 과방전상태에 이르게 되면, DO단자는 로우(LOW)로 되어 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)를 오프시키고, 과충전 상태에 이르게 되면 CO 단자가 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. When the protection integrated
저항(R1)과 커패시터(C1)는 프로텍션 집적회로(120)의 공급전원의 변동을 안정시키는 역할을 한다. 저항(R1)은 배터리의 전원(V1) 공급노드인 제 1 노드(n1)와 프로텍션 집적회로(120)의 VDD 단자 사이에 연결되고, 커패시터(C1)는 프로텍션 집적회로의 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 집적회로(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.The resistor R1 and the capacitor C1 serve to stabilize the fluctuation of the supply power source of the protection integrated
그리고 저항(R1)과 저항(R2)은 프로텍션 집적회로(120)의 절대 최대정격을 초과하는 고전압 충전기 또는 충전기가 거꾸로 연결되는 경우 전류 제한 저항이 된다. 저항(R2)은 프로텍션 집적회로(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.And the resistors R1 and R2 become current limiting resistors when the high voltage charger or charger exceeding the absolute maximum rating of the protection integrated
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.The capacitor C2 is connected to the source terminal S1 of the first node n2 (or the third external connection terminal P-) and the first field effect transistor FET1 (or the VSS terminal, the second internal connection terminal B -)). The capacitor C2 does not significantly affect the characteristics of the battery protection circuit product, but is added for user's request or stability. The capacitor C2 is for stabilizing the system by improving the resistance to voltage fluctuation and external noise.
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.The resistor R3 and the varistor V1 are elements for ESD (Electrostatic Discharge) and surge protection and are connected in parallel to each other. The second external connection terminal CF and the second node n2 Or the third external connection terminal P-). The resistance of the varistor (V1) is lowered when an overvoltage occurs. When the overvoltage is generated, the resistance of the varistor (V1) is lowered, thereby minimizing circuit damage due to overvoltage.
본 발명에서는 외부연결단자들(P+,P-,CF), 내부연결단자(B+,B-)를 포함하여 도 2에 도시된 배터리 보호회로(10)를 패키징하여 구성한 배터리 보호회로의 패키지를 구현하고 있다.In the present invention, a battery protection circuit package is constructed by packaging the
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로는 예시적이고, 전계효과 트랜지스터 또는 수동소자의 구성이나 수, 배치 등은 보호회로의 부가 기능에 따라서 적절하게 변형될 수 있다.The protection circuit according to the embodiment of the present invention described above is an example, and the configuration, number, arrangement, etc. of the field effect transistor or the passive element can be appropriately modified in accordance with the additional function of the protection circuit.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 적층칩의 배치구조를 도해하는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an arrangement structure of a stacked chip constituting a part of a battery protection circuit package applied to a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 듀얼 FET칩(110)과 프로텍션 집적회로(120)의 배치는 듀얼 FET칩(110)과 프로텍션 집적회로(120)가 상하 적층된 구조를 가지거나 서로 인접 배치되는 구조를 가진다. 예를 들어, 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 프로텍션 집적회로(120)가 적층된 구조를 가지거나, 프로텍션 집적회로(120)의 좌측 또는 우측에 인접되어 듀얼 FET칩(110)이 배치될 수 있다.3, the arrangement of the
듀얼 FET 칩(110)은 공통드레인 구조의 제 1 전계효과 트랜지스터 및 제 2 전계효과 트랜지스터, 즉 2개의 전계효과 트랜지스터를 내장하고 있으며, 외부연결단자는 제 1 전계효과 트랜지스터의 제 1 게이트단자(G1) 및 제 1 소오스 단자(S1)와 제 2 전계효과 트랜지스터의 제 2 게이트 단자(G2) 및 제 2 소오스 단자(S2)를 상기 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 구비하는 구조를 가진다. 또한, 공통드레인 단자(D)가 듀얼 FET 칩(110)의 하부면에 구비되는 구조를 가질 수 있다.The
프로텍션 집적회로(120)는 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 적층 배치되는 구조를 가진다. 프로텍션 집적회로(120)는 듀얼 FET 칩(110) 상의 외부연결단자들이 배치된 부분을 제외한 영역(예를 들면, 중앙부위)에 적층 배치된다. 이때 프로텍션 집적회로(120)와 듀얼 FET칩(110)의 사이에는 절연을 위한 절연막이 배치될 수 있고, 프로텍션 집적회로(120)와 듀얼 FET칩(110)은 절연성 재질의 접착제로 접착될 수 있다. 통상적으로 듀얼 FET칩(110)의 사이즈가 프로텍션 집적회로(120) 보다는 크기 때문에, 듀얼 FET칩(110)의 상부에 프로텍션 집적회로(120)를 적층하는 배치구조를 채택한다.The protection integrated
프로텍션 집적회로(120)가 듀얼 FET칩(110)의 상부면에 적층 배치된 이후에 프로텍션 집적회로(120)의 DO 단자(DO)는, 제 1 게이트 단자(G1)와 와이어 또는 배선을 통해 전기적으로 연결되고, 프로텍션 집적회로(120)의 CO 단자(CO)는, 제 2 게이트 단자(G2)와 와이어 또는 배선을 통해 전기적으로 연결되게 된다. 나머지 단자들의 연결구조는 추후 설명한다. 상술한 바와 같은 적층구조를 가지는 프로텍션 집적회로(120)와 듀얼 FET칩(110)을 적층칩(100a)이라고 통칭하기로 한다.After the protection integrated
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지에서는 적층구조를 가지는 프로텍션 집적회로(120)와 듀얼 FET칩의 적층칩(100a)을 도입함으로써, 후술할 리드프레임 상에 실장하는 면적을 줄일 수 있으며 이에 따라 배터리의 소형화 또는 고용량화를 구현할 수 있다. In a battery protection circuit package applied to a battery pack according to an embodiment of the present invention, a protection integrated
배터리 보호회로 패키지(300)는 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판 상에 배치된 배터리 보호회로 소자를 포함할 수 있다. 또는, 배터리 보호회로 패키지(300)는 리드프레임 및 상기 리드프레임 상에 배치된 배터리 보호회로 소자를 포함할 수 있다. 여기에서, 배터리 보호회로 소자는 프로텍션 집적회로, 전계효과 트랜지스터 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 리드프레임은 금속 프레임에 리드 단자들이 패터닝된 구성으로서, 절연코어 상에 금속 배선층이 형성된 인쇄회로기판과는 그 구조나 두께 등에서 구분될 수 있다. 이하에서는, 리드프레임 상에 배터리 보호회로 소자를 배치하는 패키지에 대하여 살펴본다. The battery
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 리드프레임의 구조를 도해하는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 배터리 보호회로 소자의 배치구조를 도해하는 평면도이다. FIG. 4 is a plan view illustrating a structure of a lead frame constituting a part of a battery protection circuit package applied to a battery pack according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view of a battery pack according to an embodiment of the present invention Fig. 7 is a plan view illustrating an arrangement structure of battery protection circuit elements constituting a part of the battery protection circuit package.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지에서 리드프레임(50)은 제 1 내부연결단자영역(A1), 외부연결단자영역(A2), 소자영역(A3) 및 칩영역(A4)의 보호회로영역, 제 2 내부연결단자영역(A5)이 순차적으로 배치되는 구조를 가진다. 상기 보호회로영역은 외부연결단자영역(A2)과 제 2 내부연결단자영역(A5) 사이에 배치되는 것으로, 소자영역(A3) 및 칩영역(A4)의 배치순서는 다양하게 변경 가능하다.4 and 5, in the battery protection circuit package applied to the battery pack according to the embodiment of the present invention, the
제 1 내부연결단자영역(A1) 및 제 2 내부단자영역(A5)은 패키지의 양쪽가장자리부분에 각각 구비되며, 베어 셀(400)을 구성하는 캡 조립체(450)와 연결되는 제 1 내부연결단자로서 기능하는 제 1 내부연결단자용 리드(B+)와 제 2 내부연결단자로서 기능하는 제 2 내부연결단자용 리드(B-)가 각각 배치된다.The first internal connection terminal region A1 and the second internal terminal region A5 are provided at both edge portions of the package and are connected to the
외부연결단자영역(A2)은 제 1 내부연결단자영역(A1)에 인접되며, 복수의 외부연결단자들로서 기능하는 복수의 외부연결단자용 리드들인 제 1 내지 제 3 외부연결단자용 리드(P+, CF, P-)가 각각 순차적으로 배치된다. 제 1 내지 제 3 외부연결단자용 리드(P+, CF, P-)의 배치순서는 다양하게 달라질 수 있다. 여기서 제 1 외부연결단자용 리드(P+)와 제 1 내부연결단자용 리드(B+)는 서로 연결되어 있다. 즉 제 1 내부연결단자용 리드(B+)는 제 1 외부연결단자용 리드(P+)에서 연장되어 구성되거나, 제 1 외부연결단자용 리드(P+)가 제 1 내부연결단자용 리드(B+)에서 연장되어 구성될 수 있다.The external connection terminal region A2 is connected to the first to third external connection terminal leads P +, P +, which are adjacent to the first internal connection terminal region A1 and are lead terminals for a plurality of external connection terminals functioning as a plurality of external connection terminals, CF, and P-) are sequentially arranged. The arrangement order of the first to third external connection terminal leads (P +, CF, P-) may be variously changed. Here, the first external connection terminal lead (P +) and the first internal connection terminal lead (B +) are connected to each other. That is, the first internal connection terminal lead B + may extend from the first external connection terminal lead P + or the first external connection terminal lead P + may extend from the first internal connection terminal lead B + As shown in FIG.
소자영역(A3)은 배터리 보호회로를 구성하는 복수의 수동소자들(R1, R2, R3, C1, C2, V1)이 배치되기 위한 것으로, 예를 들어, 복수의 도전성 라인들로 구성된 제 1 내지 제 6 수동소자용 리드(L1, L2, L3, L4, L5, L6)가 배치된다. 예를 들어, 제 1 내지 제 3 수동소자용 리드(L1, L2, L3)는 상기 소자영역(A3)의 상부쪽에 순차적 배치구조를 가질 수 있고, 제 4 내지 제 6 수동소자용 리드(L4, L5, L6)는 소자영역(A3)의 하부쪽에 배치되는 구조를 가질 수 있다.The element region A3 is for arranging a plurality of passive elements R1, R2, R3, C1, C2, and V1 constituting a battery protection circuit. For example, The sixth passive element leads L1, L2, L3, L4, L5, and L6 are disposed. For example, the first to third passive element leads L 1,
예를 들어, 제 1 수동소자용 리드(L1)는 외부연결단자영역(A2)에 인접된 소자영역(A3)에 일정크기로 배치되고, 제 2 수동소자용 리드(L2)는 제 1 수동소자용 리드(L1)에 인접하여 일정크기로 배치된다. 제 3 수동소자용 리드(L3)는 칩영역(A4)에 인접된 소자영역(A3)에 제 2 수동소자용 리드(L2)에 인접하여 일정크기로 배치된다. 제 4 수동소자용 리드(L4)는 외부연결단자영역(A2)에 인접된 소자영역(A3)에 일정크기로 배치되고, 제 5 수동소자용 리드(L5)와 제 6 수동소자용 리드(L6)는 제 5 수동소자용 리드(L5)가 제 6 수동소자용 리드(L6)를 둘러싸는 형태로 제 4 수동소자용 리드(L1)에 인접되어 배치된다.For example, the first passive element lead L1 is arranged to have a constant size in the element region A3 adjacent to the external connection terminal region A2, and the second passive element lead L2 is arranged in the element region A3 adjacent to the external connection terminal region A2, And is disposed at a predetermined size adjacent to the lead L1. The third passive element lead L3 is disposed in the element region A3 adjacent to the chip area A4 with a predetermined size adjacent to the second passive element lead L2. The fourth passive element lead L4 is arranged in a predetermined size in the element region A3 adjacent to the external connection terminal region A2 and the fifth passive element lead L5 and the sixth passive element lead L6 Is disposed adjacent to the fourth passive element lead L1 in such a manner that the fifth passive element lead L5 surrounds the sixth passive element lead L6.
칩영역(A4)은 소자영역(A3)에 인접되며 배터리 보호회로를 구성하는 프로텍션 집적회로 및 듀얼 FET칩이 배치되기 위한 영역으로, 적층칩(100a)이 장착되기 위한 다이패드(DP)가 배치될 수 있다. 다이패드(DP)는 적층칩(100a)을 구성하는 듀얼 FET칩(110)의 공통드레인 단자와 전기적으로 연결될 수 있으며, 후속공정의 패키징시 노출되도록 하여 외부연결단자로써 기능함과 동시에 방열특성을 개선하도록 할 수 있다.The chip area A4 is adjacent to the element area A3 and is a region in which the protection integrated circuit and the dual FET chip constituting the battery protection circuit are disposed. The die pad DP for mounting the
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4의 리드프레임에 복수의 수동소자들(R1, R2, R3, C1, C2, V1) 및 적층칩(100a)이 배치되고, 와이어 본딩 등을 통해 도 2에 도시된 등가회로를 구성하게 된다. 4 and 5, a plurality of passive elements R1, R2, R3, C1, C2, and V1 and a
우선 칩영역(A4)의 다이패드(DP) 상에 적층칩(100a)을 장착하고, 적층칩(100a)을 구성하는 프로텍션 집적회로(120)의 기준전압단자(VSS)는 제 1 전계효과 트랜지스터의 소오스 단자 또는 제 3 수동소자용 리드(L3)와 와이어 본딩을 수행하여 전기적으로 연결한다.The
그리고 프로텍션 집적회로(120)에서 충전전압 및 방전전압이 인가되는 전압인가와 배터리 전압을 감지하는 단자(VDD)는 제 2 수동소자용 리드(L2)와 와이어 본딩 등을 통해 전기적으로 연결하고, 프로텍션 집적회로(120)에서 충방전 및 과전류 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-)를 제 6 수동소자용 리드(L6)에 와이어 본딩을 통해 전기적으로 연결한다.The voltage VDD applied to the protection integrated
제 1 전계효과 트랜지스터의 소오스단자(S1)는 제 3 수동소자용 리드(L3)와 와이어 본딩 등을 통해 전기적으로 연결하고, 제 2 전계효과 트랜지스터의 소오스단자(S2)는 제 5 수동소자용 리드(L5)와 와이어 본딩 등을 통해 전기적으로 연결하게 된다.The source terminal S1 of the first field effect transistor is electrically connected to the third passive element lead L3 through wire bonding or the like and the source terminal S2 of the second field effect transistor is electrically connected to the fifth passive element lead (L5) through wire bonding or the like.
다음으로, 제 1 수동소자용 리드(L1)와 제 1 외부연결단자용 리드(P+)를 와이어 본딩 등을 통해 전기적으로 연결하고, 제 3 수동소자용 리드(L3)와 제 2 내부연결단자용 리드(B-)를 와이어 본딩 등을 통해 전기적으로 연결한다. 제 4 수동소자용 리드(L4)는 제 2 외부연결단자용 리드(CF)와 와이어 본딩을 통해 전기적으로 연결되고, 제 5 수동소자용 리드(L5)는 제 3 외부연결단자용 리드(L3)와 와이어 본딩 등을 통해 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 복수의 수동소자들 중 제 1 저항(R1)은 제 1 수동소자용 리드(L1)와 제 2 수동소자용 리드(L2) 사이에 배치되고, 상기 복수의 수동소자들 중 제 2 저항(R2)은 제 5 수동소자용 리드(L5)와 제 6 수동소자용 리드(L6) 사이에 배치된다.Next, the first passive element lead L1 and the first external connection terminal lead P + are electrically connected through wire bonding or the like, and the third passive element lead L3 and the second internal connection terminal The leads (B-) are electrically connected by wire bonding or the like. The fourth passive element lead L4 is electrically connected to the second external connection terminal lead CF through wire bonding and the fifth passive element lead L5 is electrically connected to the third external connection terminal lead L3, And is electrically connected through wire bonding or the like. The first resistor R1 of the plurality of passive elements is disposed between the lead L1 for the first passive element and the lead L2 for the second passive element, The second passive element R2 is disposed between the fifth passive element lead L5 and the sixth passive element lead L6.
복수의 수동소자들 중 서지보호회로를 구성하는 제 3 저항(R3)은 제 4 수동소자용 리드(L4)와 제 5 수동소자용 리드(L5) 사이에 배치되고, 상기 복수의 수동소자들 중 제 1 커패시터(C1)는 제 2 수동소자용 리드(L2)와 제 3 수동소자용 리드(L3) 사이에 배치되고, 상기 복수의 수동소자들 중 제 2 커패시터(C2)는 제 3 수동소자용 리드(L3)와 제 5 수동소자용 리드(L5) 사이에 배치된다. 상기 복수의 수동소자들 중 상기 서지보호회로를 구성하는 배리스터(varistor)(V1)는 제 3 저항(R3)과 병렬로 구성되어 제 4 수동소자용 리드(L4)와 제 5 수동소자용 리드(L5) 사이에 배치되게 된다. The third resistor R3 constituting the surge protection circuit among the plurality of passive elements is disposed between the fourth passive element lead L4 and the fifth passive element lead L5, The first capacitor C1 is disposed between the second passive element lead L2 and the third passive element lead L3 and the second one of the plurality of passive elements C2 is connected to the third passive element C2, And is disposed between the lead L3 and the fifth passive element lead L5. The varistor V1 constituting the surge protection circuit among the plurality of passive elements is formed in parallel with the third resistor R3 so that the fourth passive element lead L4 and the fifth passive element lead L5.
한편, 본 발명의 다른 실시예들에서, 도 2에 도시된 배터리 보호회로의 회로도와 이를 구현하는 도 5에 도시된 보호회로 구조체(200a)는 다양하게 변형될 수 있으며, 이에 따라 다양한 변형된 구조체를 포함하여 실시될 수 있다. Meanwhile, in other embodiments of the present invention, the circuit diagram of the battery protection circuit shown in FIG. 2 and the
예를 들어, 변형된 제 1 구조체에서는, 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1), 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2), 및 프로텍션 집적회로가 하나의 칩에 통합되어 제공될 수 있다. 통합된 상기 하나의 칩은 리드프레임(50) 상에 플립칩 형태로 실장될 수 있다. 플립칩은, 별도의 와이어 본딩이 필요없이, 외부단자부분이 전기적 접속이 필요한 리드 등에 솔더링 결합되어 전기적 연결되므로 와이어 본딩 대비 전기전도도가 향상되고 생산단가가 낮아지고 공정단순화를 이룰수 있는 장점이 있으며, 차지하는 부피를 줄일 수 있다는 장점이 있다.For example, in a modified first structure, a first field effect transistor (FET1), a second field effect transistor (FET2), and a protection integrated circuit may be provided integrated in one chip. The integrated chip can be mounted on the
또한, 예를 들어, 변형된 제 2 구조체에서는, 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)와 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)가 리드프레임(50) 상에 듀얼 FET칩으로 구현되지 않고 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)의 드레인과 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)의 드레인이 서로 전기적으로 연결되도록 하기 위하여, 리드프레임(50)의 하부면을 서로 연결하는 도전성 플레이트를 추가로 배치할 수 있다.Also, for example, in the modified second structure, the first field effect transistor (FET1) and the second field effect transistor (FET2) are not implemented as a dual FET chip on the
도 5에 도시된 보호회로 구조체(200a) 또는 상술한 상기 변형된 구조체들을 봉지재(250)로 몰딩하는 등의 공정을 통해 도 6에 도시된 바와 같이 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)를 구성하게 된다. 봉지재(250)는, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)를 포함할 수 있다. The battery protection
도 6의 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)의 하부면을 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 배터리 보호회로 패키지(300)의 상부면을 나타낸 것이다. 예를 들어, 배터리 보호회로 패키지(300)의 하부면은 리드프레임(50)의 상면(50a)을 포함하여 대응되며, 배터리 보호회로 패키지(300)의 상부면은 리드프레임(50)의 하면(50b)을 포함하여 대응될 수 있다. 배터리 보호회로 패키지(300)의 하부면은, 예를 들어, 도 1에 도시된, 캡 플레이트(430)와 대향할 수 있다. FIG. 6A is a bottom view of a battery
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지(300)는 상부면에서 상기 외부연결단자들(P+, CF, P-)이 노출되고, 하부면에는 제 1 내부연결단자(B+) 및 제 2 내부연결단자(B-)가 노출되도록 구성된다. 여기서 패키지(300)의 상부면에는 방열이나 기타 필요에 따라 다이패드(DP)의 하부면(적층칩(100a)이 장착된 면의 반대면)이 추가로 노출되도록 패키징될 수 있다. 한편, 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-) 중에서 적어도 어느 하나는 걸폼(gull-form) 형태로 절곡될 수 있다. 예를 들어, 제 1 내부연결단자용 리드(B+)는 전극 단자(410)의 상부면과 오목부(435)의 바닥면 사이의 단차를 보상하기 위하여 걸폼(gull-form) 형태로 절곡될 수 있다. In the battery
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 배터리 보호회로 패키지에서, 리드프레임(50)을 포함하는 패키지(300)는 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다. 이러한 구성은 적어도 하나 이상의 수동소자가 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치되며, 전계효과 트랜지스터(110), 프로텍션 집적회로(120) 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 제공함으로써 구현될 수 있다. 상기 전기적 연결부재는 본딩 와이어 또는 본딩 리본을 포함할 수 있다. In the battery protection circuit package applied to the battery pack according to the embodiment of the present invention, the
본딩 와이어나 본딩 리본과 같은 전기적 연결부재를 리드프레임(50) 상에 배치하여 회로를 구성하므로, 배터리 보호회로를 구성하기 위한 리드프레임(50)을 설계하고 제조하는 과정이 단순화될 수 있다는 중요한 이점을 가진다. 만약, 본 발명의 실시예들에서 상술한 전기적 연결부재를 배터리 보호회로 구성부를 구현함에 있어서 도입하지 않는다면 리드프레임(50)을 구성하는 복수의 리드들의 구성이 매우 복잡하게 되므로 적절한 리드프레임(50)을 효과적으로 제공하는 것이 용이하지 않을 수 있다. A significant advantage that the process of designing and manufacturing the
그리고, 프로텍션 집적회로(120) 및/또는 전계효과 트랜지스터(110)는 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 집적회로, 전계효과 트랜지스터)가 형성된 웨이퍼 상에 별도의 봉지재로 밀봉하지 않고 소잉 공정을 수행하여 구현된 개별적인 구조체를 의미한다. 즉, 리드프레임(50) 상에 프로텍션 집적회로 및 전계효과 트랜지스터(FET)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 실장할 때에는 별도의 봉지재로 밀봉하지 않은 상태에서 실장한 이후에, 후속의 봉지재(250)에 의하여 프로텍션 집적회로 및 전계효과 트랜지스터를 밀봉하므로, 배터리 보호회로 패키지(300)를 구현함에 있어서 봉지재를 형성하는 공정을 한 번만 수행할 수 있다. 이에 반하여, 프로텍션 집적회로 및/또는 전계효과 트랜지스터를 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. The protection integrated
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예 및 변형된 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 보호회로 패키지가 배터리 캔과 결합되는 과정을 도해하는 사시도들이고, 도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 팩의 외형을 도해하는 사시도이다. FIGS. 7 and 8 are perspective views illustrating a process of combining a battery protection circuit package with a battery can in a battery pack according to an embodiment and a modified embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view of a battery pack according to some embodiments of the present invention FIG. 2 is a perspective view illustrating the external shape of the battery pack.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 배터리 보호회로 패키지(300)는 도 1에 도시된 베어셀(400)의 상부면과 상부케이스(500) 사이에 삽입되어 도 9에 도시된 바와 같은 배터리 팩(600)을 구성하게 된다. 상부케이스(500)는 알루미늄, 알루미늄을 포함하는 합금, SUS(Stainless Use Steel) 및 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 상부케이스(500)는 배터리 보호회로 패키지(300)의 외부연결단자들(P+, CF, P-)이 노출될 수 있도록 대응되는 부분에 관통홀인 개구부(550)가 형성되어 있다. 상부케이스(500)의 테두리는 베어셀(400)을 구성하는 캔과 접합될 수 있는데, 예를 들어, 레이저 용접으로 접합하거나 볼트로 기계적으로 체결하여 접합할 수 있다. 배터리 팩(600)은 일반적으로 휴대폰이나 단말기 등에 삽입하는 배터리로 이해될 수 있다. 7 to 9, the battery
제 1 내부연결단자용 리드(B+)는 캡 플레이트(430)와 접합하여 전기적으로 연결되고, 제 2 내부연결단자용 리드(B-)는 전극 단자(410)와 접합하여 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 리드프레임(50)의 길이는 캡 플레이트(430)의 일단에서 전극 단자(410)까지의 길이(L/2)에 해당할 수 있다. 이 실시예에 따르면, 캡 플레이트(430)의 중앙에 위치하는 전극 단자(410)를 기준으로 편측 영역만을 사용하여 배터리 보호회로 패키지(300)를 장착하므로, 배터리 팩의 소형화 또는 고용량화를 구현할 수 있다. 예를 들어, 전극 단자(410)를 기준으로 나머지 편측 영역에 셀을 더 형성하여 배터리 용량을 늘이거나 또는 다른 추가 기능을 갖는 칩 등을 배치함으로써 이러한 배터리를 갖는 응용제품의 소형화에 기여할 수 있다.The lead B + for the first internal connection terminal is electrically connected to the
한편, 도 7을 참조하면, 배터리 보호회로 패키지(300)가 배치되는 오목부(435)는 바닥면과 측면으로 한정되는 공간을 포함한다. 오목부(435)를 한정하는 측면은 y축에 수직이며 서로 대향하는 두 개의 측면과 x축에 수직이며 서로 대향하는 두 개의 측면으로 구성될 수 있다. 오목부(435)는 상방(예를 들어, z 방향의 반대방향)으로 열린(open) 구조를 가질 수 있다. 오목부(435)의 측면이 열린 구조가 아니므로 오목부(435) 내의 공간을 봉지재(도 10의 555)로 충전하는 것이 용이하다는 효과를 기대할 수 있다. Referring to FIG. 7, the
도 8을 참조하면, 배터리 보호회로 패키지(300)가 배치되는 오목부(435)는 바닥면과 측면으로 한정되는 공간을 포함한다. 오목부(435)를 한정하는 측면은 x축에 수직이며 서로 대향하는 두 개의 측면으로 구성될 수 있다. 오목부(435)는 상방(예를 들어, z 방향의 반대방향) 및 측방(예를 들어, ±y 방향)으로 열린 구조를 가질 수 있다. 오목부(435)의 측방이 열린 구조를 가지므로, 오목부(435) 내에 배터리 보호회로 패키지(300)을 삽입 배치하는 공정이 용이하다는 효과를 기대할 수 있다. Referring to FIG. 8, the
상부케이스(500)를 접합하기 이전에 오목부(435)의 적어도 일부를 봉지재로 충전하는 단계가 선택적으로 수행될 수 있다. 즉, 오목부(435) 내에 배터리 보호회로 패키지(300)를 접합한 후에 오목부(435)의 적어도 일부를 봉지재로 충전하지 않고 상부케이스(500)를 베어셀(400)을 구성하는 캔(401)에 접합할 수 있다. 한편, 이와는 달리, 오목부(435) 내에 배터리 보호회로 패키지(300)를 접합한 후에, 오목부(435)의 적어도 일부를 봉지재로 충전하고 상부케이스(500)를 베어셀(400)을 구성하는 캔(401)에 접합할 수도 있다.The step of filling at least a part of the
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 단면도 및 사시도이다. 10 and 11 are a sectional view and a perspective view illustrating a part of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
도 10 및 도 11을 참조하면, 캡 플레이트(430)에 형성된 오목부(435)의 적어도 일부를 봉지재(555)로 충전함으로써 배터리 보호회로 패키지(300)의 적어도 일부를 밀봉하면서 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 봉지재(555)는 배터리 보호회로 패키지(300)의 외부연결단자들(P+, CF, P-)을 노출시키도록 구성되며, 봉지재(555)의 상부면은 오목부(435) 주변의 캡 플레이트(430)의 상부면과 동일한 평면을 이루도록 구성될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은, 도 11에 도시된 것처럼, 상부케이스(500)를 추가로 접합하지 않고도 구현될 수 있다. 물론, 도 11에 도시된 구조체 상에 상부케이스(500)를 접합함으로써 도 9에 도시된 배터리 팩을 구현할 수도 있다. 10 and 11, at least a portion of the battery
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 도해하는 단면도이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서는, 도 1과 달리, 캡 플레이트(430)에 단차를 형성하는 오목부(435) 내에 전극 단자(410)가 위치하는 않는 구성이 제공된다. 복잡한 구조를 가지는 전극 단자(410) 및 가스켓(420) 등의 구조체가 오목부(435) 내에 위치하지 않으므로 오목부(435)를 구현하는 것이 용이한 장점이 있다. 또한, 절연 케이스(406)와 캡 플레이트(430) 사이에 위치하는 공간(414)의 일부를 이용하여 오목부(435)를 형성하고 오목부(435) 내에 배터리 보호회로 패키지(300)의 적어도 일부를 배치함으로써 배터리 팩의 전체 높이를 낮출 수 있으며, 이에 따라 배터리 팩에서 전극 조립체(405)가 차지하는 비율을 증대시켜 고용량의 배터리 팩을 구현할 수 있다는 유리한 효과를 기대할 수 있다. 12 is a cross-sectional view illustrating a portion of a battery pack according to another embodiment of the present invention. 12, in a battery pack according to another embodiment of the present invention, unlike FIG. 1, a configuration in which the
다만, 전극 단자(410)가 오목부(435)의 외부에 위치하므로, 배터리 보호회로 패키지(300)의 일부만 오목부(435) 내의 공간에 위치하며, 배터리 보호회로 패키지(300)의 나머지 부분은 오목부(435) 내의 공간에서 상방으로 돌출되도록 위치하므로, 도 11에 도시된 배터리 팩의 구조체는 구현하기 어렵고, 도 9에 도시된 배터리 팩의 구조체를 최종적으로 구현할 수 있다. Since only the
이하에서는, 앞에서 상술한 본 발명의 일부 실시예들의 배터리 보호회로 패키지(300)에 추가적으로 접합될 수 있는 PTC 구조체를 설명한다. Hereinafter, a PTC structure that can be additionally bonded to the battery
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 보호회로 패키지의 일부를 구성하는 PTC 구조체를 도해하는 사시도이고, 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 보호회로 패키지를 도해하는 도면이다. FIG. 13 is a perspective view illustrating a PTC structure constituting a part of a battery protection circuit package in a battery pack according to another embodiment of the present invention. FIG. 14 is a perspective view illustrating a battery protection circuit in a battery pack according to another embodiment of the present invention. Fig.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 보호회로 패키지는 PTC 구조체(350)를 포함한다. 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(330, 340)를 포함한다. 금속층(320)은 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-) 중에서 선택된 어느 하나의 리드와 접합되고, 연결부재(330, 340)는 전극 단자(도 1의 410)와 접합될 수 있다. 예를 들어, 금속층(320), 연결부재(330, 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. Referring to FIGS. 13 and 14, a battery protection circuit package according to another embodiment of the present invention includes a
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(330, 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(330, 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.The PTC (Positive Temperature Coefficient)
배터리 보호회로 패키지(300)을 구성하는 리드프레임(50)은 PTC 구조체를 개재하여 전극 단자(410)와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 리드프레임(50)의 제 2 내부연결단자용 리드(B-)는 PTC 구조체(350)를 개재하여 배터리 베어셀의 전극 단자(410)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 리드프레임(50)의 제 2 내부연결단자용 리드(B-)는 금속층(320)과 접합되고 PTC 소자(310)를 거쳐 도전성의 연결부재(330, 340)를 거쳐 배터리 베어셀의 전극 단자(410)에 전기적으로 연결된다. 이 경우, 금속층(320)은 PTC 소자(310)의 상면 상에서 상기 상면 내에 한정되어 구성되고, 연결부재(330, 340)는 PTC 소자(310)의 하면 상에서 상기 배터리 베어셀의 전극 단자(410)까지 신장되도록 구성될 수 있다. PTC 구조체의 연결부재(330, 340)는 PTC 소자(310)의 일면에 부착되는 제 1 연결부재(330)와 제 1 연결부재(330)과 연결되어 배터리 베어셀의 전극 단자(410)까지 신장되는 제 2 연결부재(340)로 구성될 수 있다. 제 2 연결부재(340)가 전극 단자(410)와 접합할 수 있도록 적절한 레벨을 가져야하므로, 제 1 연결부재(330)와 제 2 연결부재(340)이 연결되는 부분은 절곡될 수 있다. 한편, 제 2 연결부재(340)는 배터리 베어셀의 전극 단자(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. The
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.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
300 : 배터리 보호회로 패키지
400 : 베어 셀
410 : 전극 단자
430 : 캡 플레이트
500 : 상부케이스
555 : 봉지재
600 : 배터리 팩300: Battery protection circuit package
400: Bare cell
410: Electrode terminal
430: cap plate
500: upper case
555: Encapsulation material
600: Battery pack
Claims (10)
상기 전극 단자 및 상기 캡 플레이트와 전기적으로 연결되도록 접합되는 배터리 보호회로 패키지;를 포함하고,
상기 캡 플레이트는 하방으로 단차를 형성하도록 오목부를 포함하고, 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부는 상기 오목부 내에 배치되고,
상기 전극 단자 및 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 캡 플레이트에 형성된 상기 오목부 내에 위치하고,
상기 배터리 보호회로 패키지는
이격된 복수의 리드들을 포함하며, 상기 전극 단자 및 상기 캡 플레이트와 접합하는, 리드프레임; 및
상기 리드프레임 상에 실장되며, 프로텍션 집적회로, 전계효과 트랜지스터 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하는, 배터리 보호회로 소자;를 구비하고,
상기 수동소자는 상기 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치되며, 상기 프로텍션 집적회로, 상기 전계효과 트랜지스터 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군(群)에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로가 구성되는, 배터리 팩.A bare cell having an electrode terminal of a first polarity and a cap plate of a second polarity; And
And a battery protection circuit package that is electrically connected to the electrode terminal and the cap plate,
Wherein the cap plate includes a recess to form a step downwardly, at least a portion of the battery protection circuit package is disposed within the recess,
Wherein the electrode terminal and the battery protection circuit package are located in the recess formed in the cap plate,
The battery protection circuit package
A lead frame including a plurality of spaced leads, the lead frame being bonded to the electrode terminal and the cap plate; And
And a battery protection circuit element mounted on the lead frame, the protection circuit element including a protection integrated circuit, a field effect transistor, and at least one passive element,
Wherein the passive element is arranged to connect at least a portion of the plurality of spaced apart leads, and wherein any two selected from the group consisting of the protection integrated circuit, the field effect transistor and the plurality of leads are electrically connected And a battery protection circuit is formed without using a separate printed circuit board.
상기 베어셀 및 상기 배터리 보호회로 패키지 상에 배치되며, 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자를 노출시키는 개구부를 포함하는, 상부케이스;를 더 구비하는, 배터리 팩.The method according to claim 1,
And an upper case disposed on the bare cell and the battery protection circuit package and including an opening exposing an external connection terminal of the battery protection circuit package.
상기 캡 플레이트에 형성된 상기 오목부의 적어도 일부를 충전(filling)함으로써 상기 배터리 보호회로 패키지의 적어도 일부를 밀봉하면서 고정하는 봉지재;를 더 구비하는, 배터리 팩.The method according to claim 1,
And a sealing member sealingly fixing at least a part of the battery protection circuit package by filling at least a part of the recess formed in the cap plate.
상기 봉지재는 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자를 노출시키도록 구성되며, 상기 봉지재의 상부면은 상기 오목부 주변의 상기 캡 플레이트의 상부면과 동일한 평면을 이루는, 배터리 팩.5. The method of claim 4,
Wherein the sealing material is configured to expose an external connection terminal of the battery protection circuit package and the upper surface of the sealing material is flush with the upper surface of the cap plate around the recess.
상기 베어셀 및 상기 배터리 보호회로 패키지 상에 배치되며, 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자를 노출시키는 개구부를 포함하는, 상부케이스;를 더 구비하는, 배터리 팩.5. The method of claim 4,
And an upper case disposed on the bare cell and the battery protection circuit package and including an opening exposing an external connection terminal of the battery protection circuit package.
상기 상부케이스는 알루미늄, 알루미늄을 포함하는 합금, SUS 및 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는, 배터리 팩.The method according to claim 3 or 6,
Wherein the upper case includes at least one selected from the group consisting of aluminum, an alloy including aluminum, SUS, and a resin.
상기 리드프레임은,
양쪽가장자리부분에 각각 배치되며, 상기 전극 단자와 접합되는 제 1 내부연결단자용 리드 및 상기 캡 플레이트와 접합되는 제 2 내부연결단자용 리드;
상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 외부연결단자를 구성하는, 외부연결단자용 리드; 및
상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 상기 배터리 보호회로 소자가 실장될 수 있는, 소자실장용 리드;
를 포함하는, 배터리 팩.The method according to claim 1,
The lead frame includes:
A lead for a first internal connection terminal and a lead for a second internal connection terminal, the lead being connected to the electrode terminal;
A lead for an external connection terminal, which is disposed between the lead for the first internal connection terminal and the lead for the second internal connection terminal and constitutes an external connection terminal; And
An element mounting lead which is disposed between the lead for the first internal connection terminal and the lead for the second internal connection terminal and on which the battery protection circuit element can be mounted;
.
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