KR101420827B1 - 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체, 이를 포함한 배터리팩, 및 그 제조방법들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집적화 및 소형화에 유리한 배터리 보호회로 모듈 패키지 및 배터리 보호회로 모듈 패키지 어셈블리에 관한 것으로서, 이격된 복수의 리드들로 구성된 리드프레임, 상기 리드프레임 상의 보호회로 구성소자, 및 상기 보호회로 구성소자를 밀봉하는 봉지재를 구비하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지; 및 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지를 제 1 사출금형 내부에 배치하고 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 결합하여 형성된 홀더;를 포함하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지가 제공된다.

Description

배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체, 이를 포함한 배터리팩, 및 그 제조방법들{Structure of battery protection circuits module package with holder, battery pack including the same, and methods for fabricating thereof}

본 발명은 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체, 이를 포함한 배터리팩, 및 그 제조방법들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 배터리 팩을 소형화할 수 있도록 구성된 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체, 이를 포함한 배터리팩, 및 그 제조방법들에 관한 것이다.

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 배터리 동작을 차단하는 보호회로장치를 포함할 수 있다. 이러한 종래의 보호회로장치는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)에 프로텍션 IC와 전계효과 트랜지스터, 저항, 및 커패시터 등을 납땜으로 접합시켜 이루어지는 것이 일반적이다. 그러나 종래의 보호회로장치는 인쇄회로기판 등이 차지하는 공간이 너무 커서 소형화에 한계가 있다는 문제점이 있다. 또한, 상기 보호회로장치를 배터리 코어팩에 장착한 후에, 별도의 배선이나 와이어 본딩 또는 인쇄회로기판의 노출된 단자를 통해 외부 연결단자나 내부연결단자들과 전기적으로 연결시키는 공정이 복잡하고 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 배터리팩을 용이하게 소형화 및 집적화할 수 있도록 구성된 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체, 이를 포함한 배터리팩 및 그 제조방법들을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 의한 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체가 제공된다. 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체는 이격된 복수의 리드들로 구성된 리드프레임, 상기 리드프레임 상의 보호회로 구성소자, 및 상기 보호회로 구성소자를 밀봉하는 봉지재를 구비하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지; 및 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지를 제 1 사출금형 내부에 배치하고 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 결합하여 형성된 홀더;를 포함한다.

상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체에서, 상기 리드프레임은, 양쪽가장자리부분에 각각 배치되며, 상기 봉지재에 의하여 노출되며, 배터리 코어팩의 전극부와 전기적으로 연결될 수 있는, 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드; 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 복수의 외부연결단자들을 구성하는, 외부연결단자용 리드; 및 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 상기 보호회로 구성소자가 실장되는, 소자실장용 리드;를 포함한다.

상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체에서, 상기 보호회로 구성소자는 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하고, 상기 수동소자는 상기 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치되며, 상기 프로텍션 IC, 상기 전계효과 트랜지스터 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지는 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다. 상기 전기적 연결부재는 본딩 와이어 또는 본딩 리본을 포함할 수 있다.

상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체에서, 상기 프로텍션 IC 및 상기 전계효과 트랜지스터는, 상기 리드프레임 상에 반도체 패키지 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라, 표면실장기술에 의하여 상기 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에, 별도의 봉지재로 밀봉되지 않은 칩 다이(chip die) 형태로 실장되어 고정될 수 있다.

상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체에서, 상기 홀더는 상기 수지로 형성된 바디부; 및 상기 바디부 내에 형성된 적어도 하나 이상의 관통홀;을 포함하고, 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지의 적어도 일부는 상기 관통홀을 통하여 배터리 코어팩의 전극부와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체에서, 상기 홀더는, 일단이 상기 바디부에 의하여 매립되어 고정되고, 타단은 상기 바디부에서 돌출되어 신장되어 상기 배터리 코어팩의 상부면과 접합되어 고정될 수 있으며, 금속으로 이루어진 고정플레이트;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 의한 배터리팩이 제공된다. 상기 배터리팩은 상술한 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체; 상기 구조체와 접합된 배터리 코어팩; 및 상기 구조체 및 상기 배터리 코어팩의 어셈블리를 제 2 사출금형 내부에 함께 배치하고 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 상기 구조체 및 상기 배터리 코어팩 중에서 선택된 적어도 일부와 결합하여 형성된 상부 케이스;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체의 제조방법이 제공된다. 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체의 제조방법은 이격된 복수의 리드들로 구성된 리드프레임, 상기 리드프레임 상의 보호회로 구성소자, 및 상기 보호회로 구성소자를 밀봉하는 봉지재를 구비하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지를 제공하는 단계; 및 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지를 제 1 사출금형 내부에 배치하고, 상기 제 1 사출금형 내부에 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 결합한 홀더를 형성하는 단계;를 포함한다.

상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체의 제조방법에서, 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 결합한 홀더를 형성하는 단계;는 상기 제 1 사출금형 내부에, 금속으로 이루어진 고정플레이트를 더 배치하고, 상기 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 상기 고정플레이트의 일부를 매립고정하는 바디부를 구비하는 상기 홀더를 형성하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 관점에 의한 배터리팩의 제조방법이 제공된다. 상기 배터리팩의 제조방법은 상술한 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체를 제공하는 단계; 상기 구조체를 배터리 코어팩에 접합하는 단계; 상기 구조체 및 상기 배터리 코어팩의 어셈블리를 제 2 사출금형 내부에 배치하는 단계; 및 상기 제 2 사출금형 내부에 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 상기 구조체 및 상기 배터리 코어팩 중에서 선택된 적어도 일부와 결합된 상부 케이스를 형성하는 단계;를 포함한다.

상기 배터리팩의 제조방법에서, 상기 구조체를 배터리 코어팩에 접합하는 단계;는 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering), 도전성 접착제, 및 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용하여 접합하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 배터리팩을 용이하게 소형화 및 집적화할 수 있도록 구성된 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체, 이를 포함한 배터리팩 및 그 제조방법들을 제공할 수 있다. 나아가, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 공정이 단순화되어 제조비용이 절감되며, 부품 간의 결합력이 향상되어 배터리팩의 품질이 개선될 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리팩을 도해하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리팩을 도해하는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체의 제조방법을 도해하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지가 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지의 일부를 구성하는 적층칩의 배치구조를 도해하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지가 구현하고자 하는 변형된 배터리 보호회로의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지의 일부를 구성하는 기본 패키지의 구조를 도해하는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지를 도해하는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지를 사출금형 내에 배치하는 구성을 도해하는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체를 도해하는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 변형 구조체를 도해하는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리팩의 제조방법을 도해하는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체가 배터리 코어팩과 접합된 구성을 도해하는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체가 배터리 코어팩과 접합된 변형된 구성을 도해하는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체가 배터리 코어팩과 접합된 변형된 구성을 도해하는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리팩의 제조방법에서 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체가 접합된 코어팩 어셈블리를 사출금형 내에 배치하는 구성을 도해하는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일부 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.

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.

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.

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.

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.

이하, 본 발명의 일부 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.

본 발명의 일부 실시예들에서, 리드프레임은 금속 프레임에 리드 단자들이 패터닝 된 구성으로서, 절연코어 상에 금속 배선층이 형성된 인쇄회로기판과는 그 구조나 두께 등에서 구분될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리팩을 도해하는 사시도 및 분해사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리팩(800)은 배터리 코어팩(600), 홀더(400), 배터리 보호회로 모듈 패키지(300), 및 상부 케이스(700)를 포함한다. 나아가, 배터리팩(800)은 배터리 코어팩(600)의 하부면(650)에 결합된 하부 케이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.

배터리 코어팩(600)은 충방전이 가능한 하나 또는 적어도 둘 이상의 단위셀을 구비할 수 있다. 여기서, 단위셀은 이차전지일 수 있으며, 예를 들어, 리튬 이차전지일 수 있다. 단위셀은 폴리머 타입의 전지일 수 있다. 복수 개의 단위셀은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 코어팩(600)을 구성할 수 있다. 물론 코어팩(600)을 구성할 수 있는 단위셀의 개수나 연결방법은 이에 제한되지 않으며 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다. 이와 같은 코어팩(600)은, 예를 들어, 휴대폰, 스마트폰, PDA, 스마트패드, 태블릿컴퓨터 등의 휴대단말기를 포함하여, 다양한 전자기기에 전력을 공급할 수 있다.

배터리 코어팩(600)은, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 매개로 권취된 전극 조립체와, 앙극 단자 및 음극 단자를 노출시키면서 전극 조립체를 밀봉시키는 캡 조립체를 포함하여 이루어진 배터리 베어셀로 이해될 수 있다.

상기 전극 조립체는, 예를 들어, 양극 집전체에 양극 활물질을 도포해서 형성된 양극판, 음극 집전체에 음극 활물질을 도포해서 형성된 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되어 두 극판의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 세퍼레이터로 이루어질 수 있다. 상기 전극 조립체에는 상기 양극판에 부착된 양극탭과 상기 음극판에 부착된 음극탭이 인출되어 있다.

상기 캡 조립체는 음극단자(610), 가스켓(620), 캡 플레이트(630) 등을 포함한다. 캡 플레이트(630)는 양극단자의 역할을 할 수 있다. 음극단자(610)는 음극셀 또는 전극셀로 명명될 수도 있다. 가스켓(620)은 음극단자(610)와 캡 플레이트(630)를 절연시키기 위하여 절연성 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 배터리 코어팩(600)의 전극부는 음극단자(610)와 캡 플레이트(630)를 포함할 수 있다. 즉, 배터리 코어팩(600)의 전극부는 제 1 극성(예를 들어, 양극)의 플레이트(630)와 플레이트(630) 내의 중앙에 배치되는 제 2 극성(예를 들어, 음극)의 전극셀(610)을 포함한다.

배터리 보호회로 모듈 패키지(300)는 홀더(400)를 개재하여 배터리 코어팩(600)의 상부면(640) 상에 실장된다.

배터리 보호회로 모듈 패키지(300)는 이격된 복수의 리드들로 구성된 리드프레임(50), 리드프레임(50) 상의 보호회로 구성소자, 및 상기 보호회로 구성소자를 밀봉하는 봉지재(250)를 구비할 수 있다. 봉지재(250)는 리드프레임(50)의 일부를 노출시키는데, 예를 들어, 리드프레임(50)의 양단에 배치되는 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-)를 노출시키며, 나아가, 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-) 사이에 배치되며, 복수의 외부연결단자들(P+, P-, CF)을 구성하는, 외부연결단자용 리드를 노출시킬 수 있다.

홀더(400)는 수지로 형성된 바디부(420)를 포함하며, 선택적으로, 바디부(420) 내에 형성된 적어도 하나 이상의 관통홀(440)을 더 포함할 수 있다. 홀더(400)는 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)를 배터리 코어팩(600)의 상부면(640)에 정확하게 얼라인하여 실장할 수 있는 가이드 역할을 하며, 나아가, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)가 배터리 코어팩(600)의 상부면(640) 상에 견고하게 고정될 수 있도록 고정부 역할을 할 수 있다. 홀더(400)를 구성하는 바디부(420) 또는 관통홀(440)의 형상, 모양 또는 갯수 등은 이러한 역할을 효과적으로 수행할 수 있도록 적절하게 변경 및 설계될 수 있다. 홀더(400)는 사출금형에 의하여 형성될 수 있는데, 본 발명의 실시예들에서는, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)를 상기 사출금형 내에 배치하고 수지의 용융물을 주입하여 제 1 인서트사출 성형함으로써 홀더(400)를 구현한다. 상기 제 1 인서트사출 성형에 의하여 홀더(400)는 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 홀더(400)는 상기 제 1 인서트사출 성형에 의하여 봉지재(250) 및/또는 리드프레임(50)과 결합될 수 있다.

배터리 보호회로 모듈 패키지(300)의 일부는 홀더(400)의 관통홀(440)을 통하여 배터리 코어팩(600)의 전극부와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)의 리드프레임(50)을 구성하는 제 2 내부연결단자용 리드(B-)는 홀더(400)의 관통홀(440)을 통하여 배터리 코어팩(600)의 전극셀(610)과 접합되어 전기적으로 연결될 수 있다.

상부 케이스(700)는, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)와 홀더(400)가 결합된 구조체(도 10의 500)가 상부면(640)에 접합된, 배터리 코어팩(600)의 어셈블리를 사출금형 내에 배치하고 수지의 용융물을 주입하여 제 2 인서트사출 성형함으로써 형성할 수 있다. 이러한 제 2 인서트사출 공정에 의하여 상부 케이스(700)는 상기 구조체(500)와 배터리 코어팩(600) 중에서 선택된 적어도 일부와 결합할 수 있다. 상부 케이스(700)는 수지로 이루어지며, 리드프레임(50) 중 외부연결단자들(P+, CF, P-)이 노출될 수 있도록 이와 대응되는 부분에 관통홀(550)이 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체의 제조방법을 도해하는 순서도이다.

도 3을 참조하면, 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체의 제조방법은, 이격된 복수의 리드들로 구성된 리드프레임, 상기 리드프레임 상의 보호회로 구성소자, 및 상기 보호회로 구성소자를 밀봉하는 봉지재(몰딩부)를 구비하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지(PMP)를 제공하는 단계(S100), 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지를 제 1 사출금형 내부에 배치하는 단계(S200), 및 상기 제 1 사출금형 내부에 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 결합한 홀더를 형성하는 단계(S300)를 포함한다. 앞에서 설명한 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)는 이러한 단계들(S100, S200, 및 S300)을 모두 수행함으로써 구현될 수 있으며, 이하에서 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지가 구현하고자 하는 배터리 보호회로의 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로(10)는 배터리 셀에 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 제 2 외부연결단자(CF)는 충전시 배터리 온도로 감지하는 부품인 써미스터(Thermistor)를 적용할 수 있으며, 기타 기능이 적용되고 단자로서 활용된다.

그리고 배터리 보호회로(10)는 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110), 프로텍션 IC(Protection IC, 120), 저항(R1,R2,R3), 배리스터(varistor)(V1), 및 커패시터(C1, C2)의 연결 구조를 가질 수 있다. 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)은 드레인 공통 구조를 가지는 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)와 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)로 구성된다. 프로텍션 집적회로부(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 IC(120) 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.

이때, 프로텍션 IC(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 IC(120)의 각 단자별 전압차를 인지하여 충ㆍ방전상태를 판정한다.

프로텍션 IC(120)는 방전시에 과방전상태에 이르게 되면, DO단자는 로우(LOW)로 되어 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)를 오프시키고, 과충전 상태에 이르게 되면 CO단자가 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.

저항(R1)과 커패시터(C1)는 프로텍션 IC(120)의 공급전원의 변동을 안정시키는 역할을 한다. 저항(R1)은 배터리의 전원(V1) 공급노드인 제 1 노드(n1)와 프로텍션 IC(120)의 VDD 단자 사이에 연결되고, 커패시터(C1)는 프로텍션 IC의 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 IC(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 값, 예를 들어, 0.1μF의 값을 가질 수 있다.

그리고 저항(R1)과 저항(R2)은 프로텍션 IC(120)의 절대 최대정격을 초과하는 고전압 충전기 또는 충전기가 거꾸로 연결되는 경우 전류 제한 저항이 된다. 저항(R2)은 프로텍션 IC(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. 예를 들어, 저항(R1)은 1KΩ의 값을 가지고, 저항(R2)은 2.2KΩ의 값을 가질 수 있다.

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) 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. 안정된 동작을 위해서 상기 커패시터(C2)의 값은, 예를 들어, 0.1μF의 값을 가질 수 있다.

그리고 저항(R3) 및 배리스터(varistor, 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.

본 발명의 일부 실시예들에서는 외부연결단자들(P+,P-,CF), 내부연결단자(B+,B-)를 포함하여 도 4의 배터리 보호회로(10)를 패키징하여 구성한 배터리 보호회로 모듈의 패키지를 구현하고 있다. 예를 들어, 저항(R1,R2,R3), 배리스터(V1), 및 커패시터(C1, C2)와 같은 수동소자; 프로텍션 IC(120); 및 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110);를 봉지재(M)로 밀봉하고 패키징하여 배터리 보호회로 모듈의 패키지를 구현할 수 있다.

전술한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 보호회로는 예시적이고, 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터 또는 수동소자의 구성이나 수, 배치 등은 보호회로의 부가 기능에 따라서 적절하게 변형될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지를 구성하는 적층칩의 배치구조를 도해하는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)과 프로텍션IC(120)의 배치는 상기 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)과 프로텍션 IC(120)가 상하 적층된 구조를 가지거나 서로 인접 배치되는 구조를 가진다. 예를 들어, 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)의 상부면에 프로텍션 IC(120)가 적층된 구조를 가지거나, 프로텍션 IC(120)의 좌측 또는 우측에 인접되어 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)이 배치될 수 있다.

듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)은 공통드레인 구조의 제 1 전계효과 트랜지스터 및 제 2 전계효과 트랜지스터, 즉 2개의 전계효과 트랜지스터를 내장하고 있으며, 외부단자는 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 전계효과 트랜지스터칩(110)의 상부면에 구비하는 구조를 가진다. 또한, 공통드레인 단자가 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)의 하부면에 구비되는 구조를 가질 수 있다.

프로텍션 IC(120)는 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)의 상부면에 적층 배치되는 구조를 가진다. 프로텍션 IC(120)는 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110) 상의 외부단자들이 배치된 부분을 제외한 영역(예를 들면, 중앙부위)에 적층 배치된다. 이때 프로텍션 IC(120)와 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)의 사이에는 절연을 위한 절연막이 배치될 수 있고, 프로텍션 IC(120)와 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)은 절연성 재질의 접착제로 접착될 수 있다. 통상적으로 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)의 사이즈가 프로텍션 IC(120) 보다는 크기 때문에, 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)의 상부에 프로텍션 IC(120)를 적층하는 배치구조를 채택한다.

프로텍션 IC(120)가 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)의 상부면에 적층 배치된 이후에 프로텍션 IC(120)의 DO 단자(DO)는, 제 1 게이트 단자(G1)와 와이어 또는 배선을 통해 전기적으로 연결되고, 프로텍션 IC(120)의 CO단자(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 IC(120)와 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)을 '적층칩(100a)'이라 통칭하기로 한다.

본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지에서는 적층구조를 가지는 프로텍션 IC(120)와 듀얼 전계효과 트랜지스터칩의 적층칩(100a)을 도입함으로써, 후술할 리드프레임 상에 실장하는 면적을 줄일 수 있으며 이에 따라 배터리의 소형화 또는 고용량화를 구현할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지가 구현하고자 하는 또 다른 배터리 보호회로의 회로도이다. 도 6은 제 1 전계효과 트랜지스터, 제 2 전계효과 트랜지스터, 및 프로텍션 IC가 나의 칩에 통합되어 제공하는 경우의 배터리 보호회로의 회로도이며, 도 4의 등가회로도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 도 4의 프로텍션 IC(120)와 공통드레인 구조의 두개의 전계효과 트랜지스터(FET1, FET2)가 통합된 형태의 플립칩(100b)을 구현하여 회로를 구성하면, 도 4에서 설명된 바와 동일한 동작을 수행하면서도 보다 간단한 회로로 구현할 수 있게 된다. 플립칩(100b)은 과방전 및 과충전 상태에서 스위칭 소자들로 기능하는 공통 드레인 구조의 제 1 전계효과 트랜지스터 및 제 2 전계효과 트랜지스터와, 과방전 및 과충전 동작을 제어하는 프로텍션 IC 회로를 내장하고 있다. 또한, 플립칩(100b)은 도 4에서 프로텍션 IC(120)와 공통드레인 구조의 두 개의 전계효과 트랜지스터(FET1, FET2)를 포함하는 부분(100a)을 하나의 칩으로 원칩화 하여 구현한 것이므로, 플립칩(100b)의 동작이나 회로구성은 도 4의 프로텍션 IC(120)와 공통드레인 구조의 두 개의 전계효과 트랜지스터(FET1, FET2)를 포함하는 부분(100a)의 동작이나 회로구성과 동일하다.

이에 따라, 플립칩(100b)은 일면에 충전전압 및 방전전압이 인가되기 위한 전압인가 단자(VDD), 충방전 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-), 제 1 전계효과 트랜지스터의 소오스 단자인 제 1 소오스 단자(S1), 및 상기 제 2 전계효과 트랜지스터의 소오스 단자인 제 2 소오스 단자(S2)를 외부연결을 위한 외부단자로 노출되는 구조를 가지게 된다. 도 1의 회로에서 프로텍션 IC(120)의 방전차단신호 출력단자(DO)나 충전차단신호 출력단자(CO)는 플립칩(100b)에 내장되므로 외부단자로는 노출되지 않는다. 상기 외부단자들(VDD, V-, S1, S2)은 외부연결 및 본딩결합을 위한 솔더볼 구조를 가져 플립칩 본딩 결합 방식에 의해 결합된다. 외부 단자들(VDD, V-, S1, S2)의 배치위치는 필요에 따라 달라질 수 있으며, 단자의 개수도 전기전도성의 향상이나 효율적인 배치를 위해 다양하게 늘리거나 줄일 수 있다. 예를 들어 플립칩(100b)의 외부연결과 본딩결합을 위한 외부연결단자들은 3행 3열 배치구조를 가질 수 있으며, 1행은 충전전압 및 방전전압이 인가되기위한 전압인가 단자(VDD), 테스트를 위한 테스트 단자(TP), 및 충방전 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-)가 3열로 배치되고, 2행은 상기 제 1 소오스 단자(S1)가 3열 구조로 배치될 수 있으며, 3행은 제 2 소오스 단자(S2)가 3열구조로 배치될 수 있다.

그리고, 플립칩(100b)은 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.

추가적으로, 본 발명의 변형된 일부 실시예들에서는 상기 ESD(Electrostatic Discharge)등의 서지(surge) 보호를 위해 구성되는 서지보호회로에서 배리스터(V1) 대신에 저항(R4)이나 커패시터(C4)가 구비될 수 있다. 즉 서지보호를 위한 회로는 두 개의 저항(R3, R4)을 병렬연결하는 구성, 또는 하나의 저항(R3)과 하나의 커패시터(C4)를 병렬연결하는 구성, 및 하나의 저항(R3)과 하나의 배리스터(V1)를 병렬연결하는 구성 중 어느 하나를 선택하여 구성될 수 있다.

본 발명에서는 외부연결단자들(P+,P-,CF), 내부연결단자(B+,B-)를 포함하여 도 6의 배터리 보호회로를 패키징하여 구성한 배터리 보호회로 모듈의 패키지를 구현하고 있다. 예를 들어, 저항(R1, R2, R3, R4), 배리스터(V1), 및 커패시터(C1, C2, C3)와 같은 수동소자; 및 플립칩(100b);을 봉지재(M)로 밀봉하고 패키징하여 배터리 보호회로 모듈의 패키지를 구현할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지의 일부를 구성하는 기본 패키지의 구조를 도해하는 평면도이고, 도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지를 도해하는 도면들이다.

도 7을 참조하면, 기본 패키지(200a)는 리드프레임(50)과 리드프레임(50) 상에 실장된 보호회로 구성소자(100a, 130)를 포함한다. 리드프레임(50)의 상면(50a)은 보호회로 구성소자(100a, 130)가 실장되는 면이며, 리드프레임(50)의 하면은 상면(50a)의 반대면일 수 있다. 리드프레임(50)의 상기 하면에서 외부연결단자영역(A2)에 해당하는 부분은 전부 또는 일부가 도금될 수 있다. 도금물질은 금, 은, 니켈, 주석 및 크롬 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 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 변경가능하다.

제 1 내부연결단자영역(A1) 및 제 2 외부단자영역(A5)은 패키지모듈의 양쪽가장자리부분에 각각 구비되며, 배터리 코어팩(600)의 전극부와 접합되어 전기적으로 연결되는 제 1 내부연결단자로서 기능하는 제 1 내부연결단자용 리드(B+)와 제 2 내부연결단자로서 기능하는 제 2 내부연결단자용 리드(B-)가 각각 배치된다. 예를 들어, 제 1 내부연결단자용 리드(B+)는 배터리셀의 양의 전극탭과 접합되며, 제 2 내부연결단자용 리드(B-)는 배터리셀의 음의 전극탭과 접합될 수 있으나, 접합되는 극성의 종류는 반대로 구성될 수도 있다.

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. 물론, 제 1 내부연결단자용 리드(B+)는 제 1 외부연결단자용 리드(P+)와 이격되어 배치될 수도 있다.

소자영역(A3)은 상기 배터리 보호회로를 구성하는 복수의 수동소자들(130, 도 1 또는 도 3의 R1, R2, R3, C1, C2, C3, 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 배치될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 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. 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 배치될 수 있다. 제 3 수동소자용 리드(L3)는 칩영역(A4)에 인접된 소자영역(A3)에 제 2 수동소자용 리드(L2)에 인접하여 일정크기로 배치될 수 있다. 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 배치될 수 있다.

살펴본 바와 같이, 소자영역(A3)에서 리드프레임(50)은 서로 이격된 복수의 리드들로 구성될 수 있는데, 수동소자(130)는 상기 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 전기적으로 서로 연결하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 수동소자(R1, R2, R3, C1, C2, C3, V1) 중의 적어도 어느 하나는 상기 서로 이격된 복수의 리드들 중에서 선택된 어느 하나의 리드와 다른 리드에 걸쳐 배치될 수 있다.

칩영역(A4)은 소자영역(A3)에 인접되며 상기 배터리 보호회로를 구성하는 프로텍션 IC(120) 및 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)이 배치되기 위한 영역으로, 예를 들어, 적층칩(100a); 또는 플립칩(100b);이 장착되기 위한 다이패드(DP)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 다이패드(DP)는 적층칩(100a)을 구성하는 듀얼 전계효과 트랜지스터칩(110)의 공통드레인 단자와 전기적으로 연결될 수 있으며, 후속공정의 패키징시 노출되도록 하여 외부연결단자로써 기능함과 동시에 방열특성을 개선하도록 할 수 있다. 물론, 본 발명의 변형된 실시예들의 칩영역(A4)에서 프로텍션 IC칩과 전계효과 트랜지스터칩은 서로 이격되도록 개별적으로 제공될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 우선 칩영역(A4)의 다이패드(DP) 상에 적층칩(100a)을 장착하고, 적층칩(100a)을 구성하는 프로텍션 IC(120)의 기준전압단자(VSS)는 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)의 소오스 단자 또는 제 3 수동소자용 리드(L3)와 와이어 본딩을 수행하여 전기적으로 연결할 수 있다. 그리고 프로텍션 IC(120)에서 충전전압 및 방전전압이 인가되는 전압인가와 배터리 전압을 감지하는 단자(VDD)는 제 2 수동소자용 리드(L2)와 본딩 와이어(220) 등을 통해 전기적으로 연결하고, 프로텍션 IC(120)에서 충방전 및 과전류 상태를 감지하기 위한 감지단자(V-)를 제 6 수동소자용 리드(L6)에 본딩 와이어(220)를 통해 전기적으로 연결할 수 있다. 제 1 전계효과 트랜지스터(FET1)의 소오스 단자(S1)는 제 3 수동소자용 리드(L3)와 본딩 와이어(220) 등을 통해 전기적으로 연결하고, 제 2 전계효과 트랜지스터(FET2)의 소오스 단자(S2)는 제 5 수동소자용 리드(L5)와 본딩 와이어(220) 등을 통해 전기적으로 연결할 수 있다. 다음으로, 제 1 수동소자용 리드(L1)와 제 1 외부연결단자용 리드(P+)를 본딩 와이어(220) 등을 통해 전기적으로 연결하고, 제 3 수동소자용 리드(L3)와 제 2 내부연결단자용 리드(B-)를 본딩 와이어(220) 등을 통해 전기적으로 연결할 수 있다. 제 4 수동소자용 리드(L4)는 제 2 외부연결단자용 리드(CF)와 본딩 와이어(220)을 통해 전기적으로 연결되고, 제 5 수동소자용 리드(L5)는 제 3 외부연결단자용 리드(L3)와 본딩 와이어(220) 등을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 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 배치될 수 있다. 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 배치될 수 있다. 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 배치될 수 있다.

상술한 배치구조를 가지는 배터리 보호회로를 구현하는 기본 패키지(200a)는 봉지재(250)를 형성하기 이전의 구조체로 이해될 수 있으며, 이후에 봉지재(250)로 몰딩하는 등의 공정을 통해 도 8에 도시된 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)를 구현하게 된다. 즉, 도 8에 개시된 기본 패키지(200a)에서 보호회로 구성소자(100a, 100b, 130)를 밀봉하고, 리드프레임(50)의 일부인 제 1 내부연결단자용 리드(B+) 및 제 2 내부연결단자용 리드(B-)를 노출시키는, 봉지재(250)가 형성되어 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)가 구현될 수 있다. 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)는 PMP(protection circuits module package)로 명명될 수 있다.

리드프레임(50)은 서로 이격된 복수의 리드들로 구성될 수 있다. 수동소자(130)는 상기 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치될 수 있다. 프로텍션 IC와 전계효과 트랜지스터를 포함하는 적층칩(100a) 또는 플립칩(100b)도 상기 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치될 수 있다. 나아가, 전기적 연결부재(220)가 상기 프로텍션 IC, 상기 전계효과 트랜지스터(예를 들어, 프로텍션 IC와 전계효과 트랜지스터를 포함하는 적층칩(100a) 또는 플립칩(100b)) 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결할 수 있다. 전기적 연결부재(220)는 본딩 와이어 또는 본딩 리본을 포함할 수 있다. 이러한 구성으로 인하여 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지는 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)는 이격된 복수의 실장용 리드들을 가지는 리드프레임(50)을 가지지만, 본딩 와이어나 본딩 리본과 같은 전기적 연결부재(220)를 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 일부 실시예들에서 전기적 연결부재(220)를 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.

그리고, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)에서는, 프로텍션 IC칩; 전계효과 트랜지스터칩; 또는 프로텍션 IC와 전계효과 트랜지스터를 포함하는 적층칩(100a) 또는 플립칩(100b);은 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 IC칩, 전계효과 트랜지스터칩)가 형성된 웨이퍼 상에 별도의 봉지재로 밀봉하지 않고 소잉 공정을 수행하여 구현된 개별적인 구조체를 의미한다. 즉, 리드프레임(50) 상에 프로텍션 IC칩; 전계효과 트랜지스터칩; 및 프로텍션 IC와 전계효과 트랜지스터를 포함하는 적층칩(100a) 또는 플립칩(100b);으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 실장할 때에는 별도의 봉지재로 밀봉하지 않은 상태에서 실장한 이후에, 후속의 봉지재(250)에 의하여 프로텍션 IC칩; 전계효과 트랜지스터칩; 또는, 프로텍션 IC와 전계효과 트랜지스터를 포함하는 적층칩(100a) 또는 플립칩(100b);을 밀봉하므로, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)를 구현함에 있어서 봉지재를 형성하는 공정을 한 번만 수행할 수 있다. 이에 반하여, 프로텍션 IC칩; 전계효과 트랜지스터칩; 또는, 프로텍션 IC와 전계효과 트랜지스터를 포함하는 적층칩(100a) 또는 플립칩(100b)을 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 높아진다.

앞에서 설명한 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)는 도 3에 도시된 단계(S100)를 수행한 결과물이며, 계속하여, 도 3에 도시된 단계(S200)과 단계(S300)를 설명한다.

도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지를 사출금형 내에 배치하는 구성을 도해하는 개념도이고, 도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체를 도해하는 사시도이다.

도 9를 참조하면, 봉지재(250)가 형성된 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)를 제 1 사출금형(510) 내부에 배치한다. 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)는, 예를 들어, 상술한 바와 같이 이격된 복수의 리드들로 구성된 리드프레임(50)과 리드프레임(50) 상의 보호회로 구성소자(100a, 130) 및 봉지재(250)를 구비할 수 있다. 제 1 사출금형(510)은 상부금형(511)과 하부금형(512)을 포함하며, 상부금형(511)과 하부금형(512) 사이에 사출성형할 수 있는 성형공간(534)이 존재한다. 상부금형(511)에는 성형공간(534)과 연결되어 수지의 용융물이 주입될 수 있는 주입구(532)가 형성될 수 있다. 도 9에 도시된 성형공간(534)의 형상은 도식적으로 도해한 것으로서, 실제로는 구현하고자 하는 홀더(400)의 형상에 따라 적절하게 설계변형이 가능하다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)를 제 1 사출금형(510) 내부에 배치하고 수지의 용융물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 도 10에 도시된 홀더(400)를 형성할 수 있다. 홀더(400)는 상기 인서트사출 성형에 의하여 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)와 결합되는 구조체(500)를 구현할 수 있는데, 예를 들어, 홀더(400)는 상기 인서트사출 성형에 의하여 봉지재(250) 및/또는 리드프레임(50)과 결합되는 구조체(500)를 구현할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 의하면, 홀더(400)가 인서트사출 성형에 의하여 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)와 결합되므로 결합력이 현저하게 향상되는 효과를 기대할 수 있다. 한편, 인서트사출 성형 공정에서 성형공간(534) 내에 배치되는 터미널부재가 복수개로 이격되어 배치되지 않고 상호 일체로 구성된 단일한 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)이므로 수지의 용융물이 성형공간(534) 내에 주입되는 과정에서 터미널부재의 유동을 최소화하여 제품 정밀도를 개선할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 변형 구조체를 도해하는 사시도이다.

도 11을 참조하면, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)와 홀더(400)가 결합된 구조체(500)에서, 홀더(400)는 금속으로 이루어진, 예를 들어, 니켈로 이루어진, 고정플레이트(490)를 포함할 수 있다. 고정플레이트(490)의 일단은 홀더(400)를 구성하는 바디부(420)에 의하여 매립되어 고정되고, 고정플레이트(490)의 타단은 바디부(420)에서 돌출되어 신장된다. 고정플레이트(490)의 타단은 배터리 코어팩(600)의 상부면(640)과 접합되어 고정될 수 있는데, 접합방식은, 예를 들어, 레이저 용접 또는 저항 용접 방식을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 고정플레이트(490)는 걸폼(Gull-Form) 형태로 절곡된 형상을 가질 수 있다. 도 11에 도시된 구조체(500)를 구현하기 위하여, 도 9에 도시된 제 1 사출금형(510) 내부에 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)와 고정플레이트(490)를 각각 배치한 후에 수지의 용융물을 주입하여 인서트사출 성형하는 공정을 적용할 수 있다. 고정플레이트(490)는 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)와 홀더(400)가 결합된 구조체(500)가 배터리 코어팩(600)의 상부면(640)에서 틀어짐을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 즉, 고정플레이트(490)의 타단을 배터리 코어팩(600)의 상부면(640)에 용접 등에 의하여 견고하게 고정시킬 수 있으므로, 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)와 홀더(400)가 결합된 구조체(500)가 배터리 코어팩(600)의 상부면에서 틀어짐을 방지할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리팩의 제조방법을 도해하는 순서도이고, 도 13 내지 도 15는 은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체가 배터리 코어팩과 접합된 구성을 도해하는 사시도이며, 도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리팩의 제조방법에서 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체가 접합된 코어팩을 사출금형 내에 배치하는 구성을 도해하는 개념도이다.

도 12 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배터리팩의 제조방법은, 배터리 코어팩(600)과 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체(500)를 접합하는 단계(S400), 구조체(500)가 접합된 코어팩(600)의 어셈블리(680)를 제 2 사출금형(520) 내에 배치하는 단계(S500), 제 2 사출금형(520) 내부에 수지의 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 구조체(500) 및 배터리 코어팩(600) 중에서 선택된 적어도 일부와 결합된 상부 케이스(도 1 및 도 2의 700)를 형성하는 단계(S600)를 포함한다.

배터리 코어팩(600)과 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체(500)를 접합하는 단계(S400)에서, 접합은 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering), 도전성 접착제, 및 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다.

도 13에 도시된 코어팩(600)과 구조체(500)가 접합된 어셈블리(680)는 도 10에 도해된 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체(500)를 적용하였으며, 도 14에 도시된 코어팩(600)과 구조체(500)가 접합된 어셈블리(680)는 도 11에 도해된 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체(500)를 적용하였다. 한편, 도 15에 도시된 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체(500)는 배터리 보호회로 모듈 패키지(300)의 일단에 PTC(Positive Temperature Coefficient, 350)가 추가로 배치된 구조체이다.

도 16을 참조하면, 코어팩(600)과 구조체(500)가 접합된 어셈블리(680)를 제 2 사출금형(520) 내부에 배치한다. 제 2 사출금형(520)은 상부금형(521)과 하부금형(522)을 포함하며, 상부금형(521)과 하부금형(522) 사이에 사출성형할 수 있는 성형공간(544)이 존재한다. 상부금형(521)에는 성형공간(544)과 연결되어 수지의 용융물이 주입될 수 있는 주입구(542)가 형성될 수 있다. 도 16에 도시된 성형공간(544)의 형상은 도식적으로 도해한 것으로서, 실제로는 구현하고자 하는 상부 케이스(700)의 형상에 따라 적절하게 설계변형이 가능하다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 코어팩(600)과 구조체(500)가 접합된 어셈블리(680)를 제 2 사출금형(520) 내부에 배치하고 수지의 용융물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 도 1에 도시된 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체(500) 및 배터리 코어팩(600) 중에서 선택된 적어도 일부와 결합된 상부 케이스(700)를 구현할 수 있다. 예를 들어, 상부 케이스(700)는 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체(500) 및/또는 배터리 코어팩(600)과 인서트사출 성형에 의하여 결합될 수 있다. 상부 케이스(700)가 인서트사출 성형에 의하여 성형되므로 상부 케이스(700)의 결합력이 현저하게 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

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.

50 : 리드프레임
200a : 기본 패키지
250 : 봉지재
300 : 배터리 보호회로 모듈 패키지
400 : 홀더
490 : 고정플레이트
500 : 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체
600 : 배터리 코어팩
680 : 코어팩과 구조체가 접합된 어셈블리
700 : 상부 케이스
800 : 배터리팩

Claims (12)

1. 이격된 복수의 리드들로 구성된 리드프레임, 상기 리드프레임 상의 보호회로 구성소자, 및 상기 보호회로 구성소자를 밀봉하는 봉지재를 구비하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지; 및
   상기 배터리 보호회로 모듈 패키지를 제 1 사출금형 내부에 배치하고 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 결합하여 형성된 홀더;
   를 포함하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 리드프레임은,
   양쪽가장자리부분에 각각 배치되며, 상기 봉지재에 의하여 노출되며, 배터리 코어팩의 전극부와 전기적으로 연결될 수 있는, 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드;
   상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 복수의 외부연결단자들을 구성하는, 외부연결단자용 리드; 및
   상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며, 상기 보호회로 구성소자가 실장되는, 소자실장용 리드;를 포함하는,
   배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 보호회로 구성소자는 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하고,
   상기 수동소자는 상기 이격된 복수의 리드들 중의 적어도 일부를 연결하도록 배치되며, 상기 프로텍션 IC, 상기 전계효과 트랜지스터 및 상기 복수의 리드들로 이루어진 군에서 선택된 어느 두 개를 전기적으로 연결하는 전기적 연결부재를 더 구비함으로써, 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지는 별도의 인쇄회로기판을 사용하지 않고 배터리 보호회로를 구성할 수 있는,
   배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 전기적 연결부재는 본딩 와이어 또는 본딩 리본을 포함하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 프로텍션 IC 및 상기 전계효과 트랜지스터는, 상기 리드프레임 상에 반도체 패키지 형태로 삽입되어 고정되는 것이 아니라, 표면실장기술에 의하여 상기 리드프레임의 표면의 적어도 일부 상에, 별도의 봉지재로 밀봉되지 않은 칩 다이(chip die) 형태로, 실장되어 고정되는, 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 홀더는 상기 수지 용융물로 형성된 바디부; 및 상기 바디부 내에 형성된 적어도 하나 이상의 관통홀;을 포함하고, 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지의 일부는 상기 관통홀을 통하여 배터리 코어팩의 전극부와 접합되어 전기적으로 연결될 수 있는, 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 홀더는,
   일단이 상기 바디부에 의하여 매립되어 고정되고, 타단은 상기 바디부에서 돌출되어 신장되어 상기 배터리 코어팩의 상부면과 접합되어 고정될 수 있으며, 금속으로 이루어진, 고정플레이트;를 더 포함하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 상기 구조체;
   상기 구조체와 접합된 배터리 코어팩; 및
   상기 구조체 및 상기 배터리 코어팩의 어셈블리를 제 2 사출금형 내부에 함께 배치하고 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 상기 구조체 및 상기 배터리 코어팩 중에서 선택된 적어도 일부와 결합하여 형성된 상부 케이스;
   를 포함하는, 배터리팩.
9. 이격된 복수의 리드들로 구성된 리드프레임, 상기 리드프레임 상의 보호회로 구성소자, 및 상기 보호회로 구성소자를 밀봉하는 봉지재를 구비하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지를 제공하는 단계; 및
   상기 배터리 보호회로 모듈 패키지를 제 1 사출금형 내부에 배치하고, 상기 제 1 사출금형 내부에 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 결합한 홀더를 형성하는 단계;
   를 포함하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 결합한 홀더를 형성하는 단계;는
    상기 제 1 사출금형 내부에, 금속으로 이루어진 고정플레이트를 더 배치하고, 상기 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 상기 고정플레이트의 일부를 매립고정하는 바디부를 구비하는 상기 홀더를 형성하는 단계;를 포함하는, 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체의 제조방법.
11. 제 9 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 의하여 형성된 상기 배터리 보호회로 모듈 패키지와 홀더가 결합된 구조체를 제공하는 단계;
    상기 구조체를 배터리 코어팩에 접합하는 단계;
    상기 구조체 및 상기 배터리 코어팩의 어셈블리를 제 2 사출금형 내부에 배치하는 단계; 및
    상기 제 2 사출금형 내부에 수지 용용물을 주입하여 인서트사출 성형함으로써, 상기 구조체 및 상기 배터리 코어팩 중에서 선택된 적어도 일부와 결합된 상부 케이스를 형성하는 단계;
    를 포함하는, 배터리팩의 제조방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구조체를 배터리 코어팩에 접합하는 단계;는 레이저 용접, 저항용접, 납땜(soldering), 도전성 접착제, 및 도전성 테이프로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용하여 접합하는 단계를 포함하는, 배터리팩의 제조방법.
    
    
    

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