专利名称：电池保护ic芯片模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池保护IC芯片模块，尤其是涉及作为手机电源使用的锂离 子电池在工作时不形成过充电、过放电及过电流的构成电池组保护电路的电池 保护IC芯片模块。
背景技术：
手机的电池组大多使用锂离子电池。由于锂离子电池在出现过充电、过放 电及过电流时容易出现问题，因而，在容纳锂离子电池的电池组中设置了具有 使锂离子电池在工作时不形成过充电、过放电及过电流的电池保护电路的电池 保护模块。电池保护电路是具有作为在过充电、过放电及过电流时打开的电子 开关发挥作用的FET芯片的结构。电池保护模块具有用合成树脂部封装芯片 及引线以的COB (Chip On Board)结构及对封装件进行实装的分立模块结构。 另外，电池组用专用的充电器反复充电。
以上背景技术可参见专利文献1 -日本特开2004-6524号公报。 在此，在充电过程中过电流由充电器流过锂离子电池时，或者在手机使用 时过电流由锂离子电池流向手机时，由于引起事故的危险性高，因而希望在安 全方面对此采取多种措施。因此，由于过电流流过时FET芯片发热，因此可 考虑检测该FET芯片的温度，当FET芯片的温度上升到规定温度时，则断开 FET芯片。在这种情况下，既不提高电池保护才莫块的制造成本，也不增加新的 零部件并可以得到良好的动作精度。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种解决了上述问题的电池保护IC芯片模块。
本发明的一种电池保护IC芯片模块，其特征在于，具有充电控制用FET芯片、放电控制用FET芯片及电池保护IC芯片，上述电池保护IC芯片具有 在充电时及放电时保护电池的功能，并且具有检测温度上升并达到规定温度的 温度检测部，而且当该温度检测部检测出已达到规定温度时，断开上述充电控 制用FET芯片及放电控制用FET芯片，上述充电控制用FET芯片及上述放电 控制用FET芯片并列安装在基板上，上述电池保护IC芯片重叠安装在上述充 电控制用FET芯片及上述放电控制用FET芯片上，上述充电控制用FET芯片、 上述放电控制用FET芯片及电池保护IC芯片用合成树脂部进行封装，并且在 上述基板上具有安装用的接线端。
采用本发明，通过将电池保护IC芯片重叠放置在充电控制用FET及;^文电 控制用FET上，则可使温度^f企测部配置得与充电控制用FET及放电控制用FET 极为接近，从而可高精度地检测充电控制用FET及放电控制用FET的温度。
图l是具有本发明的实施例1的电池保护模块的电池保护装置的立体图。 图2是图1的电池保护装置的分解立体图。
图3是透视内部表示本发明的实施例1的电池保护模块的主^L图。
图4是放大表示控制IC芯片放置在第一、第二 FET-SW芯片上的部分的图。
图5是控制IC芯片的方框电路图。
图6是图5中的温度检测部的电路图。
图7是用于说明图6的温度才企测部的动作的图。
图8是具有图1的电池保护装置的电池组的分解立体图。
图9是表示图8的电池组中的电池保护装置的部分的图。
图IO是图1的电池保护装置的电路图。
图11是放大表示本发明的实施例2的控制IC芯片模块的立体图。 图12是具有图11的控制IC芯片模块的电池保护模块的立体图。 图13是透视内部表示的图12的电池保护模块的主视图。 符号说明
100 电池用保护电i 各装置，110、 110A 电池保护才莫块，111 COB对应的印 刷电路基板，120控制IC芯片，121 第1FET-SW芯片，122 第2FET-SW芯片，123 电阻芯片，124 电容芯片，127合成树脂部，130锂离子 电池保护电路，300控制IC芯片模块，301 基板，310合成树脂部
具体实施例方式
下面对本发明的实施例进行说明。 实施例1
图1及图2表示本发明的实施例1的电池保护装置100。图3表示COB 形式的电池保护模块110。图8及图9表示电池保护装置100以与锂离子电池 201连接的状态组装在电池组200内的状态。Zl为电池组200的内部一侧， Z2为电池组200的表面一侧。XI - X2为电池保护装置100的长度方向，Yl -Y2为宽度方向，Z1-Z2为厚度方向。Zl侧为上面，Z2侧为下面。图10 是电池保护装置100的电路图。
如图1及图2所示，电池保护装置100由电池保护模块110、底座印刷电 路基板150和连接部件160构成；是将电池保护模块110和连接部件160搭载 在底座印刷电路基板150上的结构。图IO将该电池保护装置100的电路分开 表示为具有电池保护模块110的电路部分、具有底座印刷电路基板150的电路 部分和具有连^t矣部件160的电路部分。
若就接线端而言，电池保护装置100具有电池组负输出接线端103、电 池组正输出接线端104、与锂离子电池201连接的电池负接线端101及电池正 接线端102。顺着各接线端101-104,经过配线及接线端便可到达电池保护模 块110的接线端。对于中途的接线端和电池保护模块110的接线端使用带后附 字的相同标号表示。
下面，首先说明电池保护模块110。
如图2及图3所示，电池保护冲莫块110在与作为两面结构的COB对应的 印刷电路基板111的Zl侧的面上具有为电池保护IC芯片的控制IC芯片； 第一FET-SW芯片121;第二FET-SW芯片122;电阻芯片123和电容芯片 124。
如图4的》文大合并所示，第一、第二FET-SW芯片121、 122在上表面 具有栅极接线端121G、 122G和源极接线端121S、 122S,在下表面的整个面 上具有漏极接线端(未图示)。如相同的图4所示，该第一、第二 FET-SW芯片121、 122用银糊剂将漏极接线端(未图示)并列配置并安装在电路基板 1U上的底垫(夕、M,《7卜、、)122上。控制IC芯片120横跨并列的第一、第二 FET-SW芯片121、 122并重叠在第一、第二FET-SW芯片121、 122上， 然后以两面胶带128粘接固定。控制IC芯片120的尺寸小于并列的第一、第 二FET-SW芯片121、 122的尺寸之和，才册极接线端121G、 122G及源极线 端121S、 122S位于并露出在控制IC芯片120的外侧。另外，金引线126-1、 126-2的两端分别连接在控制IC芯片120的上面^:线端和第一、第二FET-SW芯片121、 122上的4册才及接线端121G、 122G上并布置在两者之间。另外， 第一FET-SW芯片121的源极接线端121S和焊接区113之间分别连接有多 根金线126-3。而第二 FET - SW芯片122的源极接线端122S与焊接区114之 间分别连接布置有多根金线126-4。另夕卜，在控制IC芯片120上表面的其它接 线端与焊接区之间分别连接布置有金线126-5。
图3中，127是合成树脂部，在印刷电路基板111的Zl侧的面111Z1上 封装有控制IC芯片120、第一FET-SW芯片121、第二FET-SW芯片122、 电阻芯片123、电容芯片124。对控制IC芯片120与第一、第二FET-SW芯 片121、 122重叠的部分，合成树脂部127封装第一、第二FET-SW121、 122 上的控制IC芯片120及布置的金线126-1 126-5。
上述控制IC芯片120、第一FET-SW芯片121、第二FET-SW芯片122、 电阻芯片123、电容芯片124如图10所示的地连"^妄，构成锂离子电池保护电 路。
下面，说明控制IC芯片120。
如图IO所示，控制IC芯片120的结构具有以下功能除当充电时发生异 常，对锂离子电池201施加了过大电压时，将第一FET-SW芯片121切断的 过充电检测功能；当放电时锂离子电池201的电压下降到规定电压以下时，将 第二FET-SW芯片122切断的iti丈电检测功能；当短路大电流流过时，将第 一FET-SW芯片121切断的过电流检测功能外，还具有检测温度上升达到规 定温度的温度检测功能。
具体的，如图5所示，控制IC芯片120具有第一逻辑电路141、第二 逻辑电路142、过充电检测部VD1、过放电检测部VD2、放电过电流检测部VD3、充电过电流检测部VD4、电平移动电路143、延迟电路144、短路检测 电路145、振荡器146、计数器147以及作为本发明重要部分的温度检测部148。 另外，控制IC芯片120具有充电控制接线端(COUT)、放电控制接线端
(DOUT)、 VDD接线端、VSS接线端、DS接线端及V负接线端(V-)。温度 检测部148与第一逻辑电路141及第二逻辑电路142连接。第一逻辑电路141 及第二逻辑电路142分别与充电控制接线端(COUT)及放电控制接线端
(DOUT)连接。
温度检测部148利用图7 (A)所示的二极管Dl的负温度特性构成，具 体的如图6所示，由逆变器149及连接在该输入侧的电阻元件R1、 R2及二极 管Dl构成。在逆变器上设有阈值SH。阈值SH考虑要检测的温度Tl及二极 管Dl的温度特性而决定。逆变器149与第一逻辑电路141及第二逻辑电路142 连接。
在二极管Dl的温度低于规定温度Tl的情况下，逆变器149的输入侧电 压较高，其输出为"L"。第一逻辑电路141、第二逻辑电路142的输出为"H", 充电控制接线端(COUT)和放电控制接线端(DOUT)的电位为"H"。
二极管Dl的温度若上升，如图7 (A)所示，随着温度的上升，二极管 Dl的正向电压降低，如图7(B)所示，二极管D1的端电压也变低；若温度 超过规定温度T1，则逆变器149输入侧的电压低于阈值SH,如图7(C)所 示，逆变器149的输出反转而成为"H"。若逆变器149的输出反转成为"H"， 则第一逻辑电路141、第二逻辑电路142的输出则为"L",充电控制接线端 (COUT)及放电控制接线端(DOUT)则为"L，，，如后所述，第一、第二FET -SW芯片121、 122均断开。
下面，说明电池保护装置100。
如图1所示，上述结构的电池保护模块110将各角部的接线端101-1、 102-1、 103-1、 105-1与对应的接线端101-2、 102-2、 103-2、 105-2进行软钎焊, 安装在底座印刷电路基板150的电池保护模块安装部151上。另外，连接部件 160粘接在连接部件安装部152上，电池组负极输出接线端103及电池组正极 输出接线端104的另一端103a、 104a分别与接线端103-3、 104-1软钎焊。
在这种电池保护装置100中，如图8所示，接线端IOI、 102分别与带状的接线端板210、 211连接。如图9所示，对电池保护装置100而言，其接线 端板210、 211的前端与锂离子电池201的电极连接，且沿锂离子电池201的 一个侧面配置，并与锂离子电池201—起组装在外壳212a、 212b内，从而制 成电池组200。
下面，说明电池组200的过电流。
如图8所示，电池组200装在便携设备上，通过电池組负输出接线端103 及电流组件正输出接线端104与便携设备电连接后使用。若锂离子电池201 的电压下降到规定电压以下而形成过放电时，则第二FET-SW芯片122断开。 若因短路等有大电流流过而形成过电流时，则第一FET-SW芯片121断开。
另外，如相同的图8所示，电池组200被装在充电器上通过电池组负输出 接线端103及电池组正输出接线端104与充电器电连接后充电。充电时若发生 异常，对锂离子电池201施加过大电压形成过充电时，则第一FET-SW芯片 121断开，以保护锂离子电池201。
另外，图10中，若在接线端101和接线端103之间有大电流流过形成过 电流时，还完成以下动作。
充电时进行以下动作。若大电流从接线端103流向接线端101,则第一、 第二FET-SW芯片121、 122发热。第一、第二FET — SW芯片121、 122的 热传递给控制IC芯片120，当温度检测部148的温度超过^见定温度时，则逆 变器149的输入侧电压超过阈值，逆变器149的输出反转而变成"H",而第一 及第二逻辑电路141、 142的输出都变为"L",则充电控制接线端(COUT)及 放电控制接线端(DOUT)的电位都变为"L，，；于是，第一、第二FET-SW芯 片121、 122都断开。这样，接线端103和接线端101之间的路径被断开，在 保^锂离子电池201的同时，可避免对电池保护装置IOO进行异常加热。在放 电时，大电流从-接线端101流向接线端103的情况下，也进4亍与上述同样的动 -作，第一、第二FET-SW芯片121、 122都断开，在保护便携设备的同时， 可避免对电池保护装置100、特别是第一、第二FET-SW芯片121、 122进行 异常加热。 实施例2
下面，对上述控制IC芯片120、第一FET-SW芯片121、第二FET-SW芯片122予以模块化的实施例进行说明。
图11表示作为电池保护IC芯片模块的控制IC芯片模块300。该控制IC 芯片模块300的结构是在具有接线端302的基板301上并列安装有第一 FET -SW芯片121和第二FET-SW芯片122,并使控制IC芯片120跨在并列的 第一、第二FET-SW芯片121、 122之间并重叠在第一、第二FET-SW芯片
121、 122上，以两面胶带粘结固定，并通过焊接布置金线126-1 126-5,然后 用合成树脂部310对第一、第二FET-SW芯片121、 122、控制IC芯片120、 金线126-1~126-5进行覆盖予以封装。
该控制IC芯片模块300如图12及图13所示，在COB对应印刷电路基板 111A上一起安装有电阻芯片123、电容芯片124，然后用合成树脂部127A封 装电阻芯片123和电容芯片124的部分，构成电池保护模块IIOA。
此外，也可以使用将第一、第二FET-SW芯片121、 122并列地做成一 体的结构的器件来代替分立的第一 FET-SW芯片121、第二FET-SW芯片
122。
权利要求
1.一种电池保护IC芯片模块，其特征在于，具有充电控制用FET芯片、放电控制用FET芯片及电池保护IC芯片，上述电池保护IC芯片具有在充电时及放电时保护电池的功能，并且具有检测温度上升并达到规定温度的温度检测部，而且当该温度检测部检测出已达到规定温度时，断开上述充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片，上述充电控制用FET芯片及上述放电控制用FET芯片并列安装在基板上，上述电池保护IC芯片重叠安装在上述充电控制用FET芯片及上述放电控制用FET芯片上，上述充电控制用FET芯片、上述放电控制用FET芯片及电池保护IC芯片用合成树脂部进行封装，并且在上述基板上具有安装用的接线端。
2. —种电池保护模块，其特征在于，在印刷电路基板上并列配置地安装有电阻芯片、电容芯片及充电控制用 FET芯片和放电控制用FET芯片，并且在印刷电路基板上安装有电池保护IC 芯片，该电池保护IC芯片横跨上述充电控制用FET芯片及放电控制用FET 芯片并重叠在其上面，该电池保护IC芯片具有在充电时及;^文电时保护电池的 功能，并且具有检测温度上升并达到规定温度的温度4企测部，而且当该温度检 测部检测出已达到规定温度时，断开上述充电控制用FET芯片及放电控制用 FET芯片，这些形成电池用保护电路，用合成树脂部对上述电阻芯片、电容芯片、充电控制用FET芯片、放电 控制用FET芯片及电池保护IC芯片进行封装。
3. —种电池保护才莫块，其特征在于，在印刷电路基板上安装有电阻芯片及电容芯片的同时，安装如权利要求1 所述的电池保护IC芯片模块，这些形成电池用保护电路。
全文摘要
本发明的电池保护IC芯片模块的技术方案为，具有充电控制用FET芯片、放电控制用FET芯片及电池保护IC芯片，上述电池保护IC芯片具有在充电时及放电时保护电池的功能，并且具有检测温度上升并达到规定温度的温度检测部，而且当该温度检测部检测出已达到规定温度时，断开上述充电控制用FET芯片及放电控制用FET芯片，上述充电控制用FET芯片及上述放电控制用FET芯片并列安装在基板上，上述电池保护IC芯片重叠安装在上述充电控制用FET芯片及上述放电控制用FET芯片上，上述充电控制用FET芯片、上述放电控制用FET芯片及电池保护IC芯片用合成树脂部进行封装，并且在上述基板上具有安装用的接线端。
文档编号H01L25/00GK101527301SQ200910118070
公开日2009年9月9日 申请日期2005年7月27日 优先权日2005年1月27日
发明者中野一树, 大下和洋, 池内亮 申请人:三美电机株式会社