专利名称：芯片直接贴装在电路板上的锂电池保护电路板的组装方法
技术领域：
本发明涉及一种可充锂电池充放电保护电路板的组装方法，更具体涉及一种适合于各种 便携式电子产品使用的单节或多节锂电池的保护电路板的组装。
背景技术：
锂电池由于工作电压高、能量密度高、无记忆效应、无污染、质量轻、自放电小、快速 充电、不含金属锂、循环寿命长等诸多独特优点，被公认为21世纪发展的理想能源。目前已 经在便携式电器如手机、MP4、手提电脑、摄像机、GPS等移动通讯中得到普遍应用。随着新 型电池材料的开发成功，高容量锂电池将逐步在电动汽车、人造卫星、航空航天和储能等大 功率能源领域发挥重要的作用。
由于锂电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行着电能与化学能相互转化，不 适当的充、放电，有可能縮短电池寿命或引发化学副反应发生电池爆炸等严重问题。所以每 个锂离子电池都含有一个保护电路，以避免发生过充、过放、过电流、短路和过温等现象， 以保证良好安全地使用。
保护电路与电池芯装在一起构成完整的锂电池。目前主流的锂电池保护电路是由充放电 控制IC、开关晶体管MOSFET和无源阻容元件组成，最近也出现了集成了开关晶体管的充放 电保护IC,外部仅需少量的电阻或电容，大大地改进和简化了电路。随着手持式电子产品的 外形的日益小型化，锂电池也越来越薄小，进而要求锂电池保护电路更小和更薄，因为电阻 和电容外形可以很小，实际上IC和MOSFET的外形就决定了承载电路板的外形大小。而且 随着过流监测阈值电压的下降，要求MOSFET的导通电阻更小，控制信号传输更精确。目前 其保护电路板都是采用传统的表面安装工艺组装，即把封装好的芯片和无源阻容元件焊接装 配在电路板上。然而经过封装的芯片的面积和厚度都比未封装的要大，所以整个承载电路板 的面积尺寸和厚度很难进一步縮小，而且封装还会显著增加芯片的导通电阻和加速传输信号的延迟。
发明内容
针对现有技术存在的技术缺陷，本发明公开一种芯片直接贴装在电路板上的锂电池保护
电路板的组装方法，它是将MOSFET芯片和IC芯片直接贴装在电路板上代替传统的SMT工 艺，由于使用的MOSFET芯片和IC芯片未经封装，所以可以实现更薄小的电路板外形尺寸， 也减小了封装寄生效应带来的MOSFET导通电阻过大和IC传输信号延迟等缺陷。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下本发明是将MOSFET芯片和IC芯片未经预先 封装，直接贴装在印制电路板上，即MOSFET芯片和IC芯片通过粘结料粘接固定在印制电路 板上，再用金属线或金属带将M0SFET芯片和IC芯片上的焊盘与印制电路板上的焊盘焊接连 接起来，最后用芯片包覆剂覆盖芯片及芯片与电路板焊盘的全体连接区域加以保护以完成保 护电路板的组装。采用本发明方法具体实施的主要工艺流程又有两种不同第一种电路板 准备一贴装芯片一固化一焊金属线或焊金属带一滴包覆剂包封一贴装阻容元件一组装完成； 第二种电路板准备一贴装阻容元件一贴装芯片一固化一焊金属线或焊金属带一滴包覆剂包
封一组装完成。
本发明与现有技术相比，具有以下显著的进步和突出的特点采用芯片直接贴装的方法， 电路板可以实现更窄小和轻薄的外形，更加适合于对外形大小敏感的手持式电子产品，直接 省却了芯片的封装测试环节，避免了封装引入的导通电阻和信号延迟，最终也节省了物料成 本、降低了生产周期和提高了组装效率。本发明适合于各种便携式电子产品使用的单节或多 节锂电池的保护电路板的组装，尤其适合于单节锂电池的保护电路板的组装制造。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 图1是本发明印制电路板的正面示意图； 图2是本发明印制电路板的背面示意图；图3是电阻、电容和芯片贴装在印制电路板上的示意图 图4是滴包覆剂保护的示意图5是本发明组装完成后的锂电池保护电路板的电路连接原理图。
图中1、印制电路板，2、充电正极，3、中间电极，4、充电负极，5、过孔，6、金属 线，7、包覆剂，8、印制电路板上的焊盘，9、贴装MOSFET芯片的焊盘，10、贴装电阻、 电容元件的焊盘，11、 MOSFET芯片和IC芯片上的电极焊盘。
具体实施例方式
本发明将芯片直接贴装在电路板上的锂电池保护电路板的组装方法，具体的制作工艺步
骤如下参见图1所示，准备好合适布线的双面单层印制电路板1，将电路板l的尺寸设计
为长20mmx宽3mmx厚lmm，根据装配的需要，电路板的长度范围为10mm 35mm， 优选为20mm，宽度范围设计为2 5mm，优选为3mm，厚度范围设计为0.5 3mm，优选 为lmm。电路板1的正面分布贴装电子元器件的焊盘，电路板正面贴装电子元器件，电路板 正面的两端分别是连接锂电池芯材料正、负极的"Battery+"正极焊盘和"Batter/—"负极 焊盘。焊盘的材质是金属，本体材料为铜，表面覆盖镍/金镀层。
参见图2所示，电路板1的反面一侧依次分布三个连接电极焊盘，分别是充电正极2的 焊盘、中间电极3的焊盘和充电负极4的焊盘。其中充电正极2的焊盘与电路板正面的"Battery + "正极焊盘背靠背，通过三个过孔5直接互连。过孔的孔径是0.3mm，过孔的盘径是0.6mm。 一般根据需要，孔径设计为0.2mm lmm，盘径设计为0.4 1.5mm。焊盘和过孔的材质是 金属，本体材料为铜，表面覆盖镍/金镀层。
参见图3与图4所示，电路板l的正面分布有通过金属线和芯片上铝焊盘电极相连接 的印制电路板上的焊盘8，及贴装M0SFET芯片的焊盘9，及贴装电阻、电容元件的焊盘10, 焊盘的材质是金属，本体材料为铜，表面覆盖镍/金镀层。首先将滤波电阻R1、滤波电容C1、 电流检测端限流电阻R2和中间电极偏置电阻R3这些电阻以及电容元件通过SMT工艺贴装在印制电路板上，再将未经预先封装的M0SFET芯片和IC芯片，直接贴装在印制电路板1上， 即分别将M0SFET芯片和IC芯片通过粘结料粘接固定在印制电路板和贴装MOSFET芯片的焊 盘9上，粘结料采用导电胶或不导电胶或金属焊膏或金属焊料，然后固化粘结料，再用金属 线6将M0SFET芯片和IC芯片上的电极焊盘11与印制电路板上的焊盘8焊接连接起来，金属 线6也可以是金属带，金属线或金属带的材质在本实施例中采用金、银、铜或铝。最后，用 芯片包覆剂7将M0SFET芯片、IC芯片及M0SFET芯片、IC芯片与印制电路板的互连区域覆盖 加以保护。组装完成后的锂电池保护电路板，其从"Battery+"正极焊盘到"Battery-"负 极焊盘，中间依次分布滤波电阻R1、滤波电容C1、充放电保护IC芯片、MOSFET芯片、电 流检测端限流电阻R2和中间电极偏置电阻R3。
上述实施例中，当然，也可以采用权利要求所说的封装顺序贴装，即首先将未经预先封 装的M0SFET芯片和IC芯片，直接贴装在印制电路板1上，即分别将M0SFET芯片和IC芯片 通过粘结料粘接固定在印制电路板和贴装MOSFET芯片的焊盘9上，然后固化粘结料，再用 金属线6将MOSFET芯片和IC芯片上的电极焊盘11与印制电路板上的焊盘8连接起来，再用 芯片包覆剂7将M0SFET芯片、IC芯片及M0SFET芯片、IC芯片与印制电路板的互连区域覆盖 加以保护，最后将滤波电阻R1、滤波电容C1、电流检测端限流电阻R2和中间电极偏置电阻 R3这些电阻以及电容元件通过SMT工艺贴装在印制电路板上。
参见图3与图5所示，其中IC芯片上的电极焊盘11设计在芯片的周边，所述电极焊盘 ll分别为电源供电正极VCC、地极VSS、放电控制输出端OD、电流检测端CSI和充电控制 输出端OC五个电极，芯片上的电极焊盘的准确位置、数量和尺寸大小等以芯片的产品数据 手册为准，电极焊盘的表面材质一般是金属铝。贴装IC芯片的区域外围分布有5个圆角矩形 的手指状电极焊盘8 (即印制电路板上的焊盘)，分别与芯片上的电极焊盘一一对应。手指状 电极焊盘的长度设计为0.6 0.8mm，优选为0.7mm,宽度设计为0.050 0.150mm，优选 为O.lmm，各个手指状电极焊盘之间的间隔不低于0.125mm。贴装后的IC芯片边缘距离外围的5个手指状电极焊盘的距离不低于0.325mm，而且IC芯片边缘与电路板的最外围边界 距离不低于0.325mm。
参见图3所示，MOSFET芯片的正面有两个电极焊盘ll，该电极焊盘ll分别为G极和 S极，S极面积大于G极面积，芯片上的电极焊盘的准确位置、数量和尺寸大小以芯片的产 品数据手册为准，电极焊盘的表面材质一般是金属铝。MOSFET芯片的背面一般覆盖一层薄 金层或者薄银层作为D极。双MOSFET可由两个单独分离的芯片组成或者是一个未经划开分 离的两只芯片。贴装MOSFET芯片的区域外围的左右两侧对称分布有4个圆角矩形的手指状 电极焊盘8(即印制电路板上的焊盘)，分别与双MOSFET芯片的G极和S极一一对应。与G 极对应的手指状电极焊盘8的长度设计为0.6 0.8mm，优选0.7mm，宽度设计为0.08 0.2mm，优选O.lmm;与S极对应的手指状电极焊盘8的长度设计为0.6 0.8mm,优选 0.7mm，宽度设计为0.5 1.2mm，优选0.8mm。
上述的电阻R1、 R2、 R3和电容C1都采用0603外形，根据需要，电阻R1、 R2、 R3和 电容Cl还可设计为0邻2、 0403或0805外形。电阻Rl、 R2、 R3和Cl的大小依据IC的产 品特性数据手册的推荐和实际电路应用经验来选取。 一般100Q《R1《1000Q， 1000Q《R2 《2000 Q， 2000 Q《R3《10000 Q, 0.01 u F《a《100u F。
以上内容是结合具体的主要实施方式所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实 施只局限于这些说明。本领域技术人员在不脱离本发明构思的前提下，所作出的其他若干技 术精确、美化的推演或替换，都应当属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种芯片直接贴装在电路板上的锂电池保护电路板的组装方法，其特征在于，将MOSFET芯片和IC芯片直接贴装在电路板上，其工艺制作过程包括下列步骤a、电路板准备准备好合适布线的双面单层印制电路板，印制电路板的正面分布贴装电子元器件的焊盘，印制电路板的正面贴装电子元器件，电路板正面的两端分别是连接锂电池芯材料正、负极的“Battery+”正极焊盘和“Battery-”负极焊盘；电路板的反面一侧依次分布三个连接电极焊盘，分别是充电正极焊盘、中间电极焊盘和充电负极焊盘，所述充电正极焊盘与电路板正面的“Battery+”正极焊盘背靠背，通过过孔直接互连；b、贴装芯片将MOSFET芯片和IC芯片未经预先封装，通过粘结料直接贴装在印制电路板上；c、固化固化粘结料，将MOSFET芯片和IC芯片固定连接在印制电路板上；d、焊金属线或焊金属带用金属线或金属带将MOSFET芯片和IC芯片上的电极焊盘与印制电路板上的焊盘焊接连接起来；e、滴包覆剂包封最后用芯片包覆剂覆盖MOSFET芯片、IC芯片及MOSFET芯片、IC芯片与印制电路板的互连区域，加以保护；f、贴装阻容元件将包括滤波电阻R1、滤波电容C1、电流检测端限流电阻R2和中间电极偏置电阻R3的电阻以及电容元件贴装在印制电路板上；g、组装完成组装完成后的锂电池保护电路板，其从“Battery+”正极焊盘到“Battery-”负极焊盘，中间依次分布滤波电阻R1、滤波电容C1、充放电保护IC芯片、MOSFET芯片、电流检测端限流电阻R2和中间电极偏置电阻R3。
2、 一种芯片直接贴装在电路板上的锂电池保护电路板的组装方法，其特征在于，将M0SFET 芯片和IC芯片直接贴装在电路板上，其工艺制作过程包括下列步骤a、电路板准备准备好合适布线的双面单层印制电路板，印制电路板的正面分布贴装电 子元器件的焊盘，印制电路板的正面贴装电子元器件，电路板正面的两端分别是连接锂电池芯材料正、负极的"Battety+"正极焊盘和"Battery—"负极焊盘；电路板的反面一侧依次 分布三个连接电极焊盘，分别是充电正极焊盘、中间电极焊盘和充电负极焊盘，所述充电正 极焊盘与电路板正面的"Battery+"正极焊盘背靠背，通过过孔直接互连；b、 贴装阻容元件将包括滤波电阻R1、滤波电容C1、电流检测端限流电阻R2和中间电 极偏置电阻R3的电阻以及电容元件贴装在印制电路板上；c、 贴装芯片将MOSFET芯片和IC芯片未经预先封装，通过粘结料直接贴装在印制电路 板上；d、 固化固化粘结料，将MOSFET芯片和IC芯片固定连接在印制电路板上；e、 焊金属线或焊金属带用金属线或金属带将芯片上的电极焊盘与印制电路板上的焊 盘焊接连接起来；f、 滴包覆剂包封最后用芯片包覆剂覆盖MOSFET芯片、IC芯片及MOSFET芯片、IC芯 片与印制电路板的互连区域，加以保护；g、 组装完成组装完成后的锂电池保护电路板，其从"Battery+"正极焊盘到"Battery 一"负极焊盘，中间依次分布滤波电阻R1、滤波电容C1、充放电保护IC芯片、MOSFET芯 片、电流检测端限流电阻R2和中间电极偏置电阻R3。
全文摘要
本发明提供芯片直接贴装在电路板上的锂电池保护电路板的组装方法，将MOSFET芯片和IC芯片直接贴装在电路板上，通过粘结料粘结固定后，再由金属线或金属带将两者的焊盘与电路板上的焊盘连接，最后用包覆剂覆盖全体加以保护以完成组装。具体的实施工艺又分为第一种电路板准备-贴装芯片-固化-焊金属线或焊金属带-滴包覆剂包封-贴装阻容元件-组装完成；第二种电路板准备-贴装阻容元件-贴装芯片-固化-焊金属线或焊金属带-滴包覆剂包封-组装完成。本发明使得电路板可以更窄小、更轻薄，适合于对外形大小敏感的手持式电子产品，省却芯片的封装测试环节，避免封装引入的导通电阻和信号延迟，同时也节省了物料成本。
文档编号H01M10/42GK101651237SQ20091004219
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者朱志牛, 褚华斌 申请人:广东省粤晶高科股份有限公司