JP7294585B2 - プリント回路基板及びこれを含むバッテリモジュール - Google Patents

プリント回路基板及びこれを含むバッテリモジュール Download PDF

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Description

本発明は、プリント回路基板(printed circuit board)及びこれを含むバッテリモジュール(battery module)に関する。
モバイル機器に関する技術開発及び需要の増加により二次電池(Rechargeable battery)の需要も急激に増加しており、二次電池は充電が不可能である一次電池とは異なって充電及び放電が可能である電池であって、各種モバイル機器はもちろん様々な電子製品のエネルギー源として広く用いられている。
二次電池には各種可燃性物質が内蔵されているため、過充電、過電流、その他の物理的外部衝撃等により発熱、爆発等の危険性があるので、安全性に大きな短所を有している。このため、この二次電池には、過充電、過電流等の異常状態を効果的に制御できる安全素子が結合できる。
日本特許出願公開公報 特開2014-007059
本発明は、金属タップの信頼性が向上されたプリント回路基板及びこれを含むバッテリモジュールを提供することを目的とする。
本発明の一側面によれば、一側面に開放されたキャビティが備えられた絶縁材と、上記絶縁材の上記一側面よりも突出して上記キャビティに挿入される金属タップと、上記金属タップの上記絶縁材の上記一側面よりも突出した部分が露出するように、上記絶縁材上に積層される絶縁層と、を含み、上記金属タップの上下方向に対する中心面が上記絶縁材の上下方向に対する中心面よりも高く位置するプリント回路基板が提供される。
本発明の他の側面によれば、電極を含むバッテリセルと、上記バッテリセルに結合するプリント回路基板と、を含み、上記プリント回路基板は、一側面に開放されたキャビティが備えられた絶縁材と、上記絶縁材の上記一側面よりも突出して上記キャビティに挿入される金属タップと、上記金属タップの上記絶縁材の上記一側面よりも突出した部分が露出するように、上記絶縁材上に積層される絶縁層と、を含み、上記金属タップの上下方向に対する中心面が上記絶縁材の上下方向に対する中心面よりも高く位置するバッテリモジュールが提供される。
本発明の様々な実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の様々な実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の様々な実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の様々な実施例に係るプリント回路基板を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である。 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である 本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である 本発明の他の実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である。 本発明の他の実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である。 本発明の他の実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である。 本発明の他の実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である。 本発明の様々な実施例に係るバッテリモジュールを示す図である。 本発明の様々な実施例に係るバッテリモジュールを示す図である。 本発明の様々な実施例に係るバッテリモジュールを示す図である。
本発明に係るプリント回路基板及びこれを含むバッテリモジュールの実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明を省略する。
また、以下で使用する「第1」、「第2」等の用語は、同一または対応する構成要素を区別するための識別記号に過ぎず、同一または対応する構成要素が第1、第2等の用語により限定されることはない。
また、「結合」とは、各構成要素間の接触関係において、各構成要素間に物理的に直接接触する場合のみを意味するものではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、その他の構成に構成要素がそれぞれ接触している場合まで包括する概念として使用される。
プリント回路基板
図1から図4は、本発明の様々な実施例に係るプリント回路基板を示す図である。本発明の実施例に係るプリント回路基板は、バッテリセルに結合する保護回路モジュール(Protection Circuit Module、PCM)基板であり得る。保護回路モジュール基板であるプリント回路基板は、バッテリセルの過充電、過電流等の異常状態を防止できる素子を含むことができる。
図1を参照すると、本発明の実施例に係るプリント回路基板は、絶縁材110、金属タップ200、絶縁層120を含み、回路310、320、ビア410、420、430、440a、440b、ソルダーレジスト500等をさらに含むことができる。
絶縁材110は、樹脂等の絶縁物質で組成される資材であって、薄い板状であり得る。絶縁材110の樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の様々な素材を用いることができ、具体的には、エポキシ樹脂、ポリイミド、BT樹脂等が挙げられる。ここで、エポキシ樹脂には、例えば、ナフタレン系エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂、クレゾールノボラック系エポキシ樹脂、ゴム変性型エポキシ樹脂、環型脂肪族系エポキシ樹脂、シリコン系エポキシ樹脂、窒素系エポキシ樹脂、リン系エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。
絶縁材110は、上記樹脂にガラスクロス(glass cloth)等の繊維補強材が含まれたもの、例えば、プリプレグ(Prepreg;PPG)であり得る。絶縁材110は、上記樹脂にシリカ(SiO)等の無機フィラー(filler)が充填された形態のビルドアップフィルム(build up film)であり得る。このビルドアップフィルムとしては、ABF(Ajinomoto Build-up Film)等を用いることができる。無機フィラーとしては、シリカ(SiO)、硫酸バリウム(BaSO)、アルミナ(Al)のうちのいずれか1種、または2種以上を組み合わせて用いることができる。無機充填剤には、それ以外にも炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、フライアッシュ、天然シリカ、合成シリカ、カオリン、クレー、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、タルク、マイカ、ハイドロタルサイト、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、焼成タルク、ウォラストナイト、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸マグネシウム等が挙げられ、その物質に制限はない。
絶縁材110は、プリント回路基板のコア(core)であって、プリント回路基板の中問層に位置し、プリント回路基板に剛性を付与することができる。
絶縁材110には、キャビティCが備えられることができる。
キャビティCは、絶縁材110の一側面に開放され、上下面にも開放されることができる。ここで、「絶縁材110の上下面」とは、板状の絶縁材110において広い面積を有する二つの面を上下面と定義し、その他の面を側面と定義することができる。すなわち、キャビティCは、板状の絶縁材110の端に形成(パンチング)された孔であることができ、上下面及び一側面が開放された孔である。キャビティCの形状に制限はないが、直方体形状を有することができる。
キャビティCは、1つまたは複数形成することができ、キャビティCが1つである場合は、後述する複数の金属タップ200が1つのキャビティC内にともに挿入可能であり、キャビティCが複数である場合は、複数の金属タップ200のそれぞれがそれぞれのキャビティC内に挿入可能である。
一方、絶縁材110には、上記キャビティCとは区別され、電子部品E1、E2、E3を収容するためのキャビティC1からC3(C1、C2、C3)を形成することができ、電子部品E1、E2、E3は、キャビティC1からC3内に挿入されることで絶縁材110に内蔵される。説明の便宜のために、前者の金属タップ200を挿入するためのキャビティCを第1キャビティと称し、後者の電子部品E1、E2、E3を挿入するためのキャビティC1からC3を第2キャビティと称する。
第2キャビティC1からC3は、絶縁材110の上面及び/または下面に開放されることができ、第1キャビティCとは異なって、側面には開放されない。一方、第2キャビティC1からC3に収容される電子部品E1、E2、E3は、能動素子、受動素子等様々であり、保護回路モジュールに必要な素子であり得る。
電子部品E1、E2、E3は、複数であることができ、この場合、第2キャビティC1からC3も複数形成されることができる。各電子部品E1、E2、E3は、対応する第2キャビティC1からC3に、上側にかたよって挿入される。ここで、複数の電子部品E1、E2、E3の一面(上面)は、すべて同一平面Aに位置することができる。上記の同一平面Aは、後述する第1回路310の上面が位置する平面であることができる。一方、複数の電子部品E1、E2、E3は、互いに異なる厚さを有することができる。
金属タップ200は、絶縁材110の一側面よりも突出して第1キャビティC内に挿入されるが、ここで「一側面」とは、板状絶縁材110の上下面を除いた側面のうち、第1キャビティCが開放された方の側面である。金属タップ200は、複数で構成され、特に一対で構成されることができ、一対の金属タップ200は、それぞれバッテリセルの電極(陽電極及び陰電極)に対応することができる。
金属タップ200の上下(z軸)方向(厚さ方向)に対する中心面CP1は、絶縁材110の上下方向(厚さ方向)に対する中心面CP2よりも上側に位置する。すなわち、金属タップ200は、第1キャビティC内に上側にかたよって挿入される。これにより、金属タップ200の上面Aは、絶縁材110の上面Bよりも高く位置することができる。その高さだけの差は、後述する第1回路310の厚さ分となり、金属タップ200の上面は、第1回路310(特に、絶縁材110の上面に形成された第1回路310)の上面と同一平面上に位置し、金属タップ200の上面は、電子部品E1、E2、E3の上面と同一平面上に位置することができる。
また、金属タップ200の厚さは、絶縁材110の厚さより小さい。この場合、金属タップ200が絶縁材110の中心面を基準にして上側にかたよって第1キャビティC内に挿入されると、金属タップ200の下側に空間が確保される。
金属タップ200は、第1キャビティCの大きさより小さく、第1キャビティCの内側壁から離隔することができる。この場合、後述する絶縁層120が第1キャビティCの内側壁と金属タップ200との間に流入され、第1キャビティCの内側壁と金属タップ200との間を充填することができる。
金属タップ200は、金属コア210と金属箔220とを含むことができる。金属コア210は、金属板であることができ、金属箔220は、金属コア210より小さい厚さを有し、金属コア210の一面または両面に形成される。金属箔220は、絶縁層120の一側面よりも突出する金属タップ200部分には形成されないことが可能である。この場合、金属箔220は露出されない。すなわち、金属箔220は、絶縁層120内に位置する金属タップ200部分にのみ形成されることができる。
金属コア210及び金属箔220のそれぞれは、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)等の金属で形成されることができ、金属コア210及び金属箔220は互いに同一の金属、または互いに異なる金属で形成されることができる。例えば、金属コア210は、ニッケルを主成分とする金属で形成され、金属箔220は、銅を主成分とする金属で形成されることができる。
図1を参照すると、金属箔220の上面は、第1回路310の上面と同一平面A上に位置することができる。ここで、電子部品E1、E2、E3の一面(上面)もすべて同一平面Aに位置する。
絶縁層120は、絶縁材110上に積層される樹脂等の絶縁物質層であって、上記絶縁層120については、絶縁材110について上述した説明を同様に適用できる。絶縁層120は、絶縁材110の上下すべてに積層されることができ、絶縁材110がプリント回路基板のコアである場合、絶縁層120は、ビルドアップ層として絶縁材110の上下に積層されることができる。絶縁層120は、絶縁材110と同一の材料で形成可能であり、または互いに異なる材料で形成することも可能であり、例えば、絶縁材110はPPG、絶縁層120はビルドアップフィルムで形成することができる。
絶縁層120は、金属タップ200の端部が露出するように絶縁材110に積層される。すなわち、金属タップ200は、絶縁材110に対しても側面に突出され、絶縁層120に対しても側面に突出される。
金属タップ200は、絶縁層120により第1キャビティCに安定的に固定されることができる。特に、金属タップ200と第1キャビティCの内側壁とが互いに離隔した場合、絶縁層120は、金属タップ200と第1キャビティCの内側壁とが離隔して形成された空間内に充填されることができる。
また絶縁層120は、第2キャビティC1からC3内に流入され、電子部品E1、E2、E3を固定することができる。
第1回路310は、絶縁材110の外側表面に形成される回路であって、「回路」とは、電気信号を伝達するためにパターン化された伝導体である。第1回路310は、電気伝導特性を考慮して、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、金(Au)、白金(Pt)等の金属またはこれらの合金で形成することができる。
第2回路320は、絶縁層120の外側表面に形成される回路である。第2回路320は電気伝導特性を考慮して銅(Cu)、パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、金(Au)、白金(Pt)等の金属またはこれらの合金で形成することができる。
上述したように、第1回路310の上面は、金属タップ200(特に金属箔220)の上面、及び電子部品E1、E2、E3の上面と同一平面A上に位置することができる。
第1ビア410は、第1回路310と第2回路320とを接続するために絶縁層120を貫通するビアである。第2ビア420は、金属タップ200と第2回路320とを接続するために第2絶縁層120を貫通するビアである。特に、第2ビア420は、金属タップ200の金属箔220と第2回路320とを接続する。第3ビア430は、電子部品E1、E2、E3と第2回路320とを接続するために、第2絶縁層120を貫通するビアである。第3ビア430は、電子部品E1、E2、E3の電極と第2回路320とを接続する。
第1貫通ビア440aは、絶縁材110の両面に形成された第1回路310を互いに接続するために絶縁材110を貫通するビアである。第2貫通ビア440bは、絶縁層120の両面に形成された第2回路320を互いに接続するために絶縁材110及び絶縁層120を貫通するビアであり、第2貫通ビア440bは、第2回路320と第1回路310とを接続させる機能も果たすことができる。
ソルダーレジスト500は、絶縁層120上に積層されて第2回路320を保護する。必要によって、第2回路320の少なくとも一部を露出させる開口を備える。露出された第2回路320は、外部接続用パッドとして機能することができる。
図1では、複数の電子部品E1、E2、E3が金属タップ200から離隔して水平に配列される一方、図2では、複数の電子部品E1、E2、E3のうちの少なくとも1つ(E1)が金属タップ200の下面に実装される。上記電子部品E1は、第1キャビティCに挿入され、金属タップ200の下面に付着される。電子部品E1は、接着部材ADにより金属タップ200の下面に付着されることができる。接着部材ADは、ダイアタッチフィルム(die attach film)であり得る。一方、この場合、金属箔220は、金属タップ200の両面のうち電子部品E1が付着されない面にのみ形成可能である(図2の場合、金属箔220は金属タップ200の上面に形成される)。
図2を参照すると、本発明の実施例に係るプリント回路基板は、絶縁材110、金属タップ200、絶縁層120を含み、回路310、320、ビア410、420、430、440a、440b、ソルダーレジスト500等をさらに含むことができる。
絶縁材110には、第1キャビティCが形成されることができる。第1キャビティCは、絶縁材110の一側面に開放され、上下面にも開放されることができる。すなわち、第1キャビティCは、板状の絶縁材110の端に形成(パンチング)された孔であることができ、上下面及び一側面が開放された孔である。第1キャビティCの形状に制限はないが、直方体形状を有することができる。
第1キャビティCは、1つまたは複数形成されることができ、第1キャビティCが1つである場合は、複数の金属タップ200が1つの第1キャビティC内に共に挿入可能であり、第1キャビティCが複数である場合は、複数の金属タップ200のそれぞれが、それぞれの第1キャビティC内に挿入可能である。
第1キャビティCには金属タップ200が挿入されるとともに電子部品E1も挿入される。第1キャビティCに挿入される電子部品E1は、金属タップ200の下面に接着部材ADにより付着できる。図2には、金属タップ200の下面に付着された電子部品E1が1つで示されているが、図面とは異なって複数であることも可能である。電子部品E1は、能動素子、受動素子等様々であり、保護回路モジュールに必要な素子であり得る。
一方、絶縁材110には、上記第1キャビティCとは区別される電子部品E2、E3を収容するための第2キャビティC2、C3が形成されることができ、電子部品E2、E3は、第2キャビティC2、C3内に挿入されることにより絶縁材110に内蔵される。
第2キャビティC2、C3は、絶縁材110の上面及び/または下面に開放されることができ、第1キャビティCとは異なって側面には開放されない。一方、第2キャビティC2、C3に収容される電子部品E2、E3は、能動素子、受動素子等様々であり、保護回路モジュールに必要な素子であり得る。
第2キャビティC2、C3に収容される電子部品E2、E3は、複数であることができ、この場合、第2キャビティC2、C3も複数形成されることができる。各電子部品E2、E3は、対応する第2キャビティの上側にかたよって挿入される。ここで、複数の電子部品E2、E3の一面(上面)はすべて同一平面Aに位置することができる。上記の同一平面Aは、第1回路310の上面が位置する平面であることができる。一方、複数の電子部品E2、E3の厚さは、互いに異なる厚さを有することができる。
金属タップ200は、絶縁材110の一側面よりも突出して第1キャビティC内に挿入される。金属タップ200は、複数で構成され、特に一対で構成されることができ、一対の金属タップ200はそれぞれバッテリセルの電極(陽電極及び陰電極)に対応することができる。
金属タップ200の上下(z軸)方向(厚さ方向)に対する中心面は、絶縁材110の上下方向(厚さ方向)に対する中心面よりも上側に位置する。すなわち、金属タップ200は、第1キャビティC内に、上側にかたよって挿入される。これにより、金属タップ200の上面Aは、絶縁材110の上面Bよりも高く位置することができる。その高さだけの差は、後述する第1回路310の厚さ分となり、金属タップ200の上面は、第1回路310(特に、絶縁材110の上面に形成された第1回路310)の上面と同一平面上に位置し、金属タップ200の上面は、電子部品E2、E3の上面と同一平面上に位置することができる。
また、金属タップ200の厚さは、絶縁材110の厚さより小さい。この場合、金属タップ200が絶縁材110の中心面を基準にして上側にかたよって第1キャビティC内に挿入されると、金属タップ200の下側に空間が確保される。
金属タップ200は、第1キャビティCの大きさより小さく、第1キャビティCの内側壁から離隔することができる。この場合、後述する絶縁層120が第1キャビティCの内側壁と金属タップ200との間に流入され、第1キャビティCの内側壁と金属タップ200との間を充填することができる。
金属タップ200は、金属コア210と金属箔220とを含むことができる。金属コア210は、金属板であることができ、金属箔220は、金属コア210より小さい厚さを有し、電子部品E1が付着されない金属タップ200の一面に形成される。また金属箔220は、絶縁層120の一側面より突出する金属タップ200の部分には形成されないことができる。この場合、金属箔220は露出されない。すなわち、金属箔220は、絶縁層120内に位置する金属タップ200の部分にのみ形成されることができる。
金属コア210及び金属箔220のそれぞれは、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)等の金属で形成されることができ、金属コア210及び金属箔220は互いに同一の金属または互いに異なる金属で形成されることができる。例えば、金属コア210は、ニッケルを主成分とする金属で形成され、金属箔220は、銅を主成分とする金属で形成されることができる。
図2を参照すると、金属箔220の上面は、第1回路310の上面と同一平面A上に位置することができる。ここで、電子部品E2、E3の一面(上面)もすべて同一平面Aに位置する。
第1回路310は、絶縁材110の外側表面に形成される回路であって、「回路」とは、電気信号を伝達するためにパターン化された伝導体である。第1回路310は、電気伝導特性を考慮して銅(Cu)、パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、金(Au)、白金(Pt)等の金属またはこれらの合金で形成することができる。
第2回路320は、絶縁層120の外側表面に形成される回路である。第2回路320は、電気伝導特性を考慮して銅(Cu)、パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、金(Au)、白金(Pt)等の金属またはこれらの合金で形成することができる。
上述したように、第1回路310の上面は、金属タップ200(特に、金属箔220)の上面、及び電子部品E2、E3の上面と同一平面A上に位置することができる。
第1ビア410は、第1回路310と第2回路320とを接続するために絶縁層120を貫通するビアである。第2ビア420は、金属タップ200と第2回路320とを接続するために第2絶縁層120を貫通するビアである。特に、第2ビア420は、金属タップ200の金属箔220と第2回路320とを接続する。第2ビア420は、金属タップ200を基準にして電子部品E1の反対側に位置する。第3ビア430は、電子部品E1、E2、E3と第2回路320とを接続するために第2絶縁層120を貫通するビアである。第3ビア430は、電子部品E1、E2、E3の電極と第2回路320とを接続する。
ソルダーレジスト500は、絶縁層120上に積層され、第2回路320を保護する。必要によって、第2回路320の少なくとも一部を露出させる開口を備える。露出された第2回路320は、外部接続用パッドとして機能することができる。
他に説明のない構成については、図1を参照して上述した説明を適用できる。
図3を参照すると、電子部品E4は、電子部品E1の下に実装される。ここで、電子部品E4(説明の便宜のために、追加電子部品とも称する)と電子部品E1とは接着部材ADにより付着される。接着部材ADは、ダイアタッチフィルムであり得る。
電子部品E1と追加電子部品E4とは、同じキャビティC1内に挿入される。電子部品E1、E2、E3の上面は、同一平面A上に位置する。追加電子部品E4の場合、電子部品E1の下側に実装されるので、追加電子部品E4の上面は電子部品E1、E2、E3の上面と同一平面上に位置しない。
電子部品E1、E2、E3、E4のそれぞれは、能動素子、受動素子等様々であり、保護回路モジュールに必要な素子であり得る。
図4を参照すると、本発明の実施例に係るプリント回路基板は、リジッド-フレキシブル基板であり得る。
図4に示すように、プリント回路基板は、二つのリジッド部R1、R2とフレキシブル部Fとで構成されることが可能であり、フレキシブル部Fは、二つのリジッド部R1、R2の間に位置することができる。特に、リジッド部R1内に金属タップ200が内蔵され、これを媒介にしてリジッド部R1がバッテリセル10と結合し、また他のリジッド部R2がメインボードと結合し、リジッド部R1、R2の間にフレキシブル部Fが位置する。この場合、リジッド部R1は保護回路モジュール基板として機能し、リジッド部R2はバッテリモジュールをメインボードに接続させるコネクター用基板として機能し、フレキシブル部Fは二つのリジッド部R1、R2を接続する機能をする。
絶縁材110は、フレキシブル絶縁材111とリジッド絶縁材112、112'とを含む。フレキシブル絶縁材111は、ポリイミド(polyimide、PI)等の柔軟な素材(軟性の素材)で形成されることができる。フレキシブル絶縁材111は、フレキシブル部F及びリジッド部R1、R2の全体にかけて形成される。リジッド絶縁材112、112'は、フレキシブル絶縁材111上に積層され、フレキシブル絶縁材111に比べて相対的に柔軟ではないエポキシ樹脂等の素材(硬性の素材)で形成されることができる。リジッド絶縁材112、112'は、フレキシブル部Fを除いたリジッド部R1、R2にのみ形成される。
すなわち、リジッド絶縁材112、112'は、フレキシブル絶縁材111の所定の領域を除いた領域に積層されるが、リジッド絶縁材112、112'が積層される領域は二つに分けられ、「所定の領域」は、リジッド絶縁材112、112'が積層される二つの領域の間に位置する。ここで、「リジッド絶縁材112、112'が積層される領域」を「リジッド部R1、R2」に、「所定の領域」を「フレキシブル部F」に理解できる。
一方、絶縁層120、120'は、硬性素材で形成されてリジッド絶縁材112、112'上に積層され、絶縁層120、120'は「所定の領域」内のフレキシブル絶縁材111上に直接積層されない。すなわち、絶縁層120、120'は、フレキシブル部Fを除いたリジッド部R1、R2にのみ積層される。
ソルダーレジスト500、500'は、絶縁層120、120'上に形成される。すなわち、フレキシブル部Fには、フレキシブル絶縁材111及びカバーレイ113(これについては、後述する)が含まれ、リジッド部R1、R2には、フレキシブル絶縁材111、リジッド絶縁材112、112'、絶縁層120、120'、及びソルダーレジスト500、500'がすべて含まれることができる。
上述したように、金属タップ200は、リジッド部R1に形成することができる。リジッド部R1のフレキシブル絶縁材111及びリジッド絶縁材112には、金属タップ200を挿入するための第1キャビティCが形成される。
金属タップ200の上下(z軸)方向(厚さ方向)に対する中心面は、絶縁材(特に、フレキシブル絶縁材111)の上下方向(厚さ方向)に対する中心面よりも上側に位置する。すなわち、金属タップ200は、第1キャビティC内に上側にかたよって挿入される。これにより、金属タップ200の上面は、リジッド絶縁材112の上面よりも高く位置することができる。その高さだけの差は、第1-2回路312の厚さ分となり、金属タップ200の上面は、第1-2回路312の上面と同一平面上に位置することができる。
金属タップ200は、金属コア210と金属箔220とを含むことができる。金属コア210は、金属板であることができ、金属箔220は、金属コア210より小さい厚さを有し、金属コア210の一面または両面に形成される。金属箔220は、絶縁層120の一側面よりも突出する金属タップ200の部分には形成されないことが可能である。この場合、金属箔220は、露出しない。すなわち、金属箔220は、絶縁層120内に位置する金属タップ200の部分にのみ形成されることができる。
金属タップ200が上面に金属箔220を備える場合、金属箔220の上面は、第1-2回路312の上面と同一平面上に位置することができる。
上述の以外の金属タップ200に関する説明は、図1から図3を参照して上述した説明と同様であるので、省略する。
回路は、フレキシブル絶縁材111の両面及びリジッド絶縁材112、112'の外側表面に形成され、また絶縁層120、120'の外側表面に形成される。第1-1回路311は、フレキシブル絶縁材111の両面に形成される回路であり、第1-2回路312は、リジッド絶縁材112、112'の外側表面に形成される回路である。また、第2回路320は、絶縁層120、120'の外側表面に形成される回路である。
第1-1回路311は、リジッド部R1、R2及びフレキシブル部Fのすべてにかけて形成されるが、リジッド部R1、R2に位置した第1-1回路311は、リジッド絶縁材112、112'によりカバーされ、フレキシブル部Fに位置した第1-1回路311はリジッド絶縁材112、112'によりカバーされずに露出する。ここで、フレキシブル部Fに位置した第1-1回路311、すなわち、上記「所定の領域」内に位置した第1-1回路311は、リジッド絶縁材112、112'の代わりに柔軟な素材のカバーレイ113によりカバーされることができる。つまり、カバーレイ113は、フレキシブル絶縁材111上に積層され、「所定の領域」内に位置した第1-1回路311をカバー及び保護する。必要によって、カバーレイ113は、第1-1回路311の一部を露出することができる。
一方、リジッド絶縁材112、112'上に形成された第1-2回路312は、絶縁層 120、120'によりカバーされる。また、第2回路320は、絶縁層120、120'上に形成され、ソルダーレジスト500、500'によりカバーされる。
一方、リジッド部R1に位置した絶縁材111、112には電子部品E1、E2、E3を内蔵するための第2キャビティC1からC3を形成することができる。第2キャビティC1からC3は、リジッド部R1に位置したフレキシブル絶縁材111及びリジッド部R1に位置したリジッド絶縁材112を上下に一括貫通する。
第2キャビティC1からC3に挿入される電子部品E1、E2、E3の上面は、第1-2回路312の上面と同一平面上に位置することができる。
プリント回路基板の製造方法
図5から図8は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図であり、図9から図12は、本発明の他の実施例に係るプリント回路基板の製造方法を示す図である。
図5の(a)を参照すると、金属材質の層(例えば、銅層)M1が両面に積層された絶縁材110が提供される。絶縁材110の一面または両面に銅箔の積層された原資材を CCL(copper clad laminate)と称する。
図5の(b)を参照すると、CCL等の原資材にビアホールTH1が形成される。ビアホールTH1は、レーザードリル、CNCドリル等により形成可能であり、ビアホールTH1は、金属材質の層M1及び絶縁材110をすべて貫通する。
図5の(c)を参照すると、ビアホールTH1の内壁を含み原資材表面にメッキ層P1を形成する。ここで、メッキ層P1は、金属材質の層M1を引込線とした電解メッキ層であり得る。
図5の(d)を参照すると、金属材質の層M1及びメッキ層P1をエッチング等の方法によりパターニングして第1回路310を形成する。ここで、第1回路310の層間接続する第1貫通ビア440aも共に形成される。
図5の(e)を参照すると、電解キャビティC、C1、C2、C3が形成される。第1キャビティCは、絶縁材110の端に形成され、絶縁材110の側面に開放される。図5の(e)には、第1キャビティCが形成された絶縁材110の斜視図(第2キャビティC1からC3及び第1回路310は図示せず)が共に示されている。
第2キャビティC1からC3は、絶縁材110の上下を貫通するように形成され、第2キャビティC1からC3は、絶縁材110の側面に開放されない。
図6の(a)を参照すると、第1キャビティCに金属タップ200が挿入される。金属タップ200は、第1キャビティC内に上側にかたよって挿入され、金属タップ200の中心面は絶縁材110の中心面よりも上側に位置し、金属タップ200の上面は絶縁材110の上面よりも上側に位置する。
一方、金属タップは、金属コアと金属箔とを含むことができる。この場合、金属箔の上面は、絶縁材110の上面よりも上側に位置する。図6の(a)には、第1キャビティC内に金属タップ200が挿入された状態を示す斜視図(第2キャビティC1からC3及び第1回路310は図示せず)が共に示されている。
金属タップ200は、第1キャビティCの大きさと同一であるか、またはそれより若干小さいことが可能である。金属タップ200が第1キャビティCより小さい場合は、金属タップ200と第1キャビティCの内側壁との間に間隔が生じる。
一方、図6の(a)に示すように、電子部品E1、E2、E3は、第2キャビティC1からC3内に挿入される。電子部品E1、E2、E3の上面は同一平面A上に位置することができる。また、金属タップ200の金属箔220の上面も電子部品E1、E2、E3の上面と同一平面A上に位置することができる。
図6の(b)を参照すると、絶縁材110上に絶縁層120が積層される。絶縁層120の一面には、金属材質の層(例えば、銅層)M2が備えられることができる。絶縁層120は、絶縁材110だけではなく金属タップ200までカバーし、金属タップ200と第1キャビティCの内側壁との間に生じた間隔内にも充填される。
図6の(c)を参照すると、絶縁層120及び金属材質の層M2を貫通するビアホールVH1、VH2、VH3が形成される。ビアホールVH1からVH3(VH1、VH2、VH3)は、レーザードリル等により形成可能であり、この場合、ビアホールVH1からVH3の面積は、外側から内側に行くほど小くなることができる。また、図6の(c)に示すように、絶縁材110及び絶縁層120を貫通するビアホールTH2も形成することができる。
図7の(a)を参照すると、ビアホールVH1からVH3、TH2の内部及び金属材質の層M2上にメッキ層P2が形成される。ここで、メッキ層P2は、金属材質の層M2を引込線とした電解メッキ層であり得る。
図7の(b)を参照すると、金属材質の層M2及びメッキ層P2がエッチング等の方法によりにパターニングされて、第2回路320、ビア410、420、430及び第2貫通ビア440bが形成される。金属材質の層M2及びメッキ層P2をパターニングするとき、金属タップ200の最終的に露出する部分の上に位置した金属材質の層M2及びメッキ層P2が除去される。
図7の(c)を参照すると、絶縁層120の一部が除去されて金属タップ200が露出され、特に、金属タップ200の金属箔220が露出される。金属タップ200は、絶縁材110及び絶縁層120よりも突出した形態となる。絶縁層120の除去は、剥離、現像、レーザードリル等の様々な方法により行われることができる。
図8の(a)を参照すると、露出された金属箔220が除去され、金属コア210の端部が完全に露出される。金属箔220の除去は、エッチングにより行われることができる。金属コア210と金属箔220との金属の種類が異なる場合、反応するエッチング液を異にすることができ、金属箔220のみを選択的に除去することが容易となる。
一方、図8の(a)には、金属箔220が除去され、金属コア210の端部が露出された状態の斜視図(第2回路320は図示せず)が共に示されている。
図8の(b)を参照すると、絶縁層120上に第2回路320をカバーするソルダーレジスト500が積層され、必要によって、ソルダーレジスト500に開口が形成され、開口を介して第2回路320の一部が露出されることができる。
上記工程を経て製造されたプリント回路基板は、図1のプリント回路基板と類似であり得る。
図9の(a)を参照すると、金属材質の層(例えば、銅層)M1が両面に積層された絶縁材110が提供される。絶縁材110の一面または両面に銅箔の積層された原資材CCL(copper clad laminate)を用いることができる。
図9の(b)を参照すると、CCL等の原資材にビアホールTH1が形成される。ビアホールTH1は、レーザードリル、CNCドリル等により形成可能であり、ビアホールTH1は、金属材質の層M1及び絶縁材110をすべて貫通する。
図9の(c)を参照すると、ビアホールTH1の内壁を含み原資材表面にメッキ層P1を形成する。ここで、メッキ層P1は、金属材質の層M1を引込線とした電解メッキ層であり得る。
図9の(d)を参照すると、金属材質の層M1及びメッキ層P1をエッチング等の方法によりパターニングして第1回路310を形成する。ここで、第1回路310の層間接続する第1貫通ビア440aも共に形成される。
図9の(e)を参照すると、キャビティC、C2、C3が形成される。第1キャビティCは、絶縁材110の端に形成され、絶縁材110の側面に開放される。
第2キャビティC2、C3は、絶縁材110の上下を貫通するように形成され、第2キャビティC2、C3は、絶縁材110の側面に開放されない。
図10の(a)を参照すると、第1キャビティCに金属タップ200が挿入される。金属タップ200は、第1キャビティC内に上側にかたよって挿入され、金属タップ200の中心面は絶縁材110の中心面よりも上側に位置し、金属タップ200の上面は絶縁材110の上面よりも上側に位置する。
一方、金属タップは、金属コアと金属箔とを含むことができる。この場合、金属箔の上面は、絶縁材110の上面よりも上側に位置する。
金属タップ200は、第1キャビティCの大きさと同一であるか、それより若干小さいことが可能である。金属タップ200が第1キャビティCより小さい場合、金属タップ200と第1キャビティCの内側壁との間には間隔が生じる。
一方、図10の(a)に示すように、電子部品E1、E2、E3が絶縁材110に挿入される。具体的には、電子部品E1は、第1キャビティCに挿入され、接着部材ADにより金属タップ200の下面に付着される。また、電子部品E2、E3は、第2キャビティC2、C3内に挿入される。
図10の(b)を参照すると、絶縁材110上に絶縁層120が積層される。絶縁層120の一面には金属材質の層(例えば、銅層)M2が備えられることができる。絶縁層120は、絶縁材110だけでなく金属タップ200もカバーし、金属タップ200と第1キャビティCの内側壁との間に生じた間隔内にも充填される。
図10の(c)を参照すると、絶縁層120及び金属材質の層M2を貫通するビアホールVH1、VH2、VH3が形成される。ビアホール(VH1からVH3)は、レーザードリル等により形成可能であり、この場合、ビアホール(VH1からVH3)の面積は、外側から内側に行くほど小くなることができる。
図11の(a)を参照すると、ビアホール(VH1からVH3)の内部及び金属材質の層M2上にメッキ層P2が形成される。ここで、メッキ層P2は、金属材質の層M2を引込線にした電解メッキ層であり得る。
図11の(b)を参照すると、金属材質の層M2及びメッキ層P2がエッチング等の方法によりパターニングされ、第2回路320、ビア410、420、430が形成される。金属材質の層M2及びメッキ層P2をパターニングするとき、金属タップ200の最終的に露出される部分の上に位置した金属材質の層M2及びメッキ層P2が除去される。
図11の(c)を参照すると、絶縁層120の一部が除去されて金属タップ200が露出され、特に、金属タップ200の金属箔220が露出される。金属タップ200は、絶縁材110及び絶縁層120よりも突出した形態となる。絶縁層120の除去は、剥離、現像、レーザードリル等の様々な方法により達成できる。
図12の(a)を参照すると、露出した金属箔220も除去されて、金属コア210の端部が完全に露出される。金属箔220の除去は、エッチングにより達成できる。金属コア210と金属箔220との金属の種類が異なる場合、反応するエッチング液を異にして金属箔220のみを選択的に除去することが容易となる。
図12の(b)を参照すると、絶縁層120上に第2回路320をカバーするソルダーレジスト500が積層され、必要によって、ソルダーレジスト500に開口が形成され、開口を介して第2回路320の一部が露出することができる。
バッテリモジュール
図13から図15は、本発明の様々な実施例に係るバッテリモジュールを示す図である。
上述したように、図1から図4を参照して説明したプリント回路基板は、バッテリセルに結合する保護回路モジュール(PCM)基板であり得る。このPCM基板は、バッテリセルの過充電、過電流などの異常状態を防止できる素子を含むことができる。
バッテリモジュールは、プリント回路基板を介してメインボードに接続することができる。ここで、プリント回路基板とメインボードとの間にコネクター基板が付加的に結合するか、プリント回路基板の一部がコネクター用基板の役割をすることができる。
図13を参照すると、バッテリモジュールは、電極11を含むバッテリセル10と、バッテリセル10に結合するPCM用プリント回路基板20とを含む。プリント回路基板20は、図1から図5を参照して説明したように様々な形態に形成されることができる。金属タップ210は、バッテリセル10の電極11に電気的に接続される。露出された金属タップ210は、バッテリセル10の電極11にソルダーSを介して接合することができる。
バッテリセル10の電極11は、陽電極及び陰電極を含み、一対の金属タップ210は、陽電極及び陰電極のそれぞれに対応して接合する。
一方、図14を参照すると、金属タップ210は、曲がることができ、プリント回路基板20は、電極を包む形態となることができる。
また、図15を参照すると、プリント回路基板20のリジッド部R1は、金属タップ210を媒介にしてバッテリセル10の電極11に結合し、また他のリジッド部R2は、メインボードに結合し、フレキシブル部は、二つのリジッド部R1、R2を接続する。
以上では、本発明の実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加等により本発明を様々に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるものといえよう。
110 絶縁材
111 フレキシブル絶縁材
112 リジッド絶縁材
120 絶縁層
200 金属タップ
210 金属コア
220 金属箔
310 第1回路
320 第2回路
410 第1ビア
420 第2ビア
430 第3ビア
440 貫通ビア
500 ソルダーレジスト
C1、C2、C3 キャビティ
E1、E2、E3 電子部品
10 バッテリセル
11 電極
S ソルダー

Claims (33)

  1. 一側面に開放された第1キャビティが備えられた絶縁材と、
    前記絶縁材の前記一側面よりも突出するように、前記第1キャビティに挿入される金属タップと、
    前記金属タップの前記絶縁材の前記一側面よりも突出した部分が露出されるように、前記絶縁材上に積層される絶縁層と、
    前記絶縁材に形成された第2キャビティと、
    前記第2キャビティに挿入された電子部品と、を含み、
    前記金属タップの上下方向に対する中心面が前記絶縁材の上下方向に対する中心面よりも高く位置し、
    前記金属タップの上面は、前記電子部品の上面と同一平面上に位置するプリント回路基板。
  2. 前記電子部品は、複数で構成され、
    複数の前記電子部品の上面のそれぞれは、互いに同一平面上に位置する請求項1に記載のプリント回路基板。
  3. 一側面に開放された第1キャビティが備えられた絶縁材と、
    前記絶縁材の前記一側面よりも突出するように、前記第1キャビティに挿入される金属タップと、
    前記金属タップの前記絶縁材の前記一側面よりも突出した部分が露出されるように、前記絶縁材上に積層される絶縁層と、を含み、
    前記金属タップの上下方向に対する中心面が前記絶縁材の上下方向に対する中心面よりも高く位置し、
    前記金属タップは、
    金属コアと、
    前記金属コアの前記第1キャビティ内に位置する両面に形成された金属箔と、を含むプリント回路基板。
  4. 前記絶縁材に形成された第2キャビティと、
    前記第2キャビティに挿入された電子部品と、をさらに含み、
    前記金属箔の上面は、前記電子部品の上面と同一平面上に位置する請求項に記載のプリント回路基板。
  5. 一側面に開放された第1キャビティが備えられた絶縁材と、
    前記絶縁材の前記一側面よりも突出するように、前記第1キャビティに挿入される金属タップと、
    前記金属タップの前記絶縁材の前記一側面よりも突出した部分が露出されるように、前記絶縁材上に積層される絶縁層と、
    前記絶縁材の外側表面に形成される第1回路と、を含み、
    前記金属タップの上下方向に対する中心面が前記絶縁材の上下方向に対する中心面よりも高く位置し、
    前記金属タップの上面と前記絶縁材の上面に位置した前記第1回路の上面とは、同一平面上に位置するプリント回路基板。
  6. 記絶縁層の外側表面に形成される第2回路さらに含む請求項に記載のプリント回路基板。
  7. 前記第1回路と前記第2回路とを電気的に接続するビアをさらに含む請求項に記載のプリント回路基板。
  8. 前記金属タップと前記第2回路とを電気的に接続するビアをさらに含む請求項に記載のプリント回路基板。
  9. 前記絶縁材に形成された第2キャビティと、
    前記第2キャビティに挿入された電子部品と、をさらに含み、
    前記電子部品と前記第2回路とを電気的に接続するビアをさらに含む請求項に記載のプリント回路基板。
  10. 前記第1キャビティの内側壁と前記金属タップとは互いに離隔しており、
    前記絶縁層は、前記第1キャビティの内側壁と前記金属タップとの間に充填される請求項1から9の何れか一項に記載のプリント回路基板。
  11. 前記絶縁層の外側表面上に積層されるソルダーレジストをさらに含む請求項1から10の何れか一項に記載のプリント回路基板。
  12. 前記金属タップの下面に付着され、前記第1キャビティ内に位置する電子部品をさらに含む請求項1から11の何れか一項に記載のプリント回路基板。
  13. 前記電子部品は、接着部材により前記金属タップの下面に接着する請求項12に記載のプリント回路基板。
  14. 前記金属タップは、
    金属コアと、
    前記金属コアの前記第1キャビティ内に位置した上面に形成される金属箔と、を含み、
    前記電子部品は、前記金属コアの下面に付着される請求項12に記載のプリント回路基板。
  15. 一側面に開放された第1キャビティが備えられた絶縁材と、
    前記絶縁材の前記一側面よりも突出するように、前記第1キャビティに挿入される金属タップと、
    前記金属タップの前記絶縁材の前記一側面よりも突出した部分が露出されるように、前記絶縁材上に積層される絶縁層と、を含み、
    前記金属タップの上下方向に対する中心面が前記絶縁材の上下方向に対する中心面よりも高く位置し、
    前記絶縁材は、
    フレキシブル絶縁材と、
    前記フレキシブル絶縁材上に積層されるリジッド絶縁材と、を含み、
    前記リジッド絶縁材は、前記フレキシブル絶縁材の所定の領域を除いた領域に積層され、
    前記絶縁層は、前記リジッド絶縁材上に積層されプリント回路基板。
  16. 電極を含むバッテリセルと、
    前記バッテリセルに結合するプリント回路基板と、を含み、
    前記プリント回路基板は、
    一側面に開放されたキャビティが備えられた絶縁材と、
    前記絶縁材の前記一側面よりも突出して前記キャビティに挿入される金属タップと、
    前記金属タップの前記絶縁材の前記一側面よりも突出した部分が露出されるように前記絶縁材上に積層される絶縁層と、を含み、
    前記金属タップの上下方向に対する中心面は、前記絶縁材の上下方向に対する中心面よりも高く位置するバッテリモジュール。
  17. 前記金属タップと前記バッテリセルの電極とは、ソルダリングされる請求項16に記載のバッテリモジュール。
  18. 前記プリント回路基板は、
    前記絶縁材に形成されたキャビティと、
    前記キャビティに挿入された電子部品と、をさらに含む請求項16に記載のバッテリモジュール。
  19. 前記金属タップの上面は、前記電子部品の上面と同一平面上に位置する請求項18に記載のバッテリモジュール。
  20. 前記金属タップは、
    金属コアと、
    前記金属コアの前記キャビティ内に位置する両面に形成された金属箔と、を含む請求項16に記載のバッテリモジュール。
  21. 前記プリント回路基板は、
    前記絶縁材に形成されたキャビティと、
    前記キャビティに挿入された電子部品と、をさらに含み、
    前記金属箔の上面は、前記電子部品の上面と同一平面上に位置する請求項20に記載のバッテリモジュール。
  22. 前記キャビティの内側壁と前記金属タップとは互いに離隔しており、
    前記絶縁層は、前記キャビティの内側壁と前記金属タップとの間に充填される請求項16に記載のバッテリモジュール。
  23. 前記電子部品は、複数で構成され、
    複数の前記電子部品の上面のそれぞれは、互いに同一平面上に位置する請求項18に記載のバッテリモジュール。
  24. 前記プリント回路基板は、
    前記絶縁材の外側表面に形成される第1回路と、
    前記絶縁層の外側表面に形成される第2回路と、をさらに含む請求項16に記載のバッテリモジュール。
  25. 前記プリント回路基板は、
    前記第1回路と前記第2回路とを電気的に接続するビアをさらに含む請求項24に記載のバッテリモジュール。
  26. 前記プリント回路基板は、
    前記金属タップと前記第2回路とを電気的に接続するビアをさらに含む請求項24に記載のバッテリモジュール。
  27. 前記プリント回路基板は、
    前記絶縁材に形成されたキャビティと、
    前記キャビティに挿入された電子部品と、
    前記電子部品と前記第2回路とを電気的に接続するビアと、をさらに含む請求項24に記載のバッテリモジュール。
  28. 前記金属タップの上面と前記絶縁材の上面に位置した前記第1回路の上面とは、同一平面上に位置する請求項24に記載のバッテリモジュール。
  29. 前記プリント回路基板は、
    前記絶縁層の外側表面上に積層されるソルダーレジストをさらに含む請求項16に記載のバッテリモジュール。
  30. 前記プリント回路基板は、
    前記金属タップの下面に付着され、前記キャビティ内に位置する電子部品をさらに含む請求項16に記載のバッテリモジュール。
  31. 前記電子部品は、接着剤により前記金属タップの下面に接着される請求項30に記載のバッテリモジュール。
  32. 前記金属タップは、
    金属コアと、
    前記金属コアの上面に形成される金属箔と、を含み、
    前記電子部品は、前記金属コアの下面に付着される請求項31に記載のバッテリモジュール。
  33. 前記絶縁材は、
    フレキシブル絶縁材と、
    前記フレキシブル絶縁材上に積層されるリジッド絶縁材と、を含み、
    前記リジッド絶縁材は、前記フレキシブル絶縁材の所定の領域を除いた領域に積層され、
    前記絶縁層は、前記リジッド絶縁材上に積層される請求項16に記載のバッテリモジュール。
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