辅助电池保护集成电路的封装装置的制作方法

本实用新型与电池保护有关，特别是关于一种辅助电池保护集成电路的封装装置。

背景技术：

请参照图1，图1为现有技术使用的电池保护集成电路10。电池保护集成电路10包括感测接脚CS与充电开关控制接脚CO，感测接脚CS用以感测回路中的充电电流；充电开关控制接脚CO则作为对电池单元BA充电时的保护。当充电电流异常时，第一保护开关M1断开，此时顺时针方向的充电路径不导通，以达到充电保护的效果。此外，在电池回路中还设置有保护电阻PTC，亦可提供短路保护的功能。

在电池BA的充放电过程中，电池回路在电池单元BA进行充电过程中的能量会比电池单元BA进行放电时的能量高出许多，尤其是一般的使用者都习惯在使用电子装置的同时对其电池充电，因此，电池单元BA进行充电时所产生的风险将会比不充电时来得高。当电池单元BA进行充电时，一旦电池保护集成电路10发生异常而无法提供保护功能，如果只依靠保护电阻PTC所提供的短路保护功能实在很有限，这将会导致电池单元BA处在极度危险的状况。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出一种辅助电池保护集成电路的封装装置，以克服现有技术所遇到的上述问题。

根据本实用新型的一具体实施例为一种辅助电池保护集成电路的封装装置。在本实施例中，辅助电池保护集成电路的封装装置包括基板、控制芯片、电力开关单元与带状导电组件。基板具有多个第一感测接脚与多个电源接脚。控制芯片设置在基板上，且耦接上述多个电源接脚。电力开关单元设置在基板上，且通过打线连接方式耦接控制芯片。带状导电组件耦接上述多个第一感测接脚与电力开关单元。

在本实用新型的一实施例中，封装装置设置在电池模块中，电池模块具有第一端子、第二端子与电池，第一端子耦接电池，上述多个第一感测接脚耦接第二端子。

在本实用新型的一实施例中，控制芯片包括放电开关，放电开关通过打线连接方式耦接基板。

在本实用新型的一实施例中，电力开关单元包括多个开关组件，上述多个开关组件彼此并联，以作为一个电力开关使用。

在本实用新型的一实施例中，上述多个开关组件的源极通过带状导电组件耦接上述多个第一感测接脚。

在本实用新型的一实施例中，电力开关单元包括放电开关与控制开关，控制开关通过带状导电组件耦接上述多个第一感测接脚，放电开关通过另一带状导电组件耦接上述多个电源接脚中的一放电接脚。

在本实用新型的一实施例中，放电开关与控制开关为共汲极耦接。

在本实用新型的一实施例中，带状导电组件为金属片或铝带。

相较于现有技术，当电池单元进行充电时，即使电池回路中的主要电池保护集成电路发生异常而无法提供保护功能，本实用新型所提出的辅助电池保护集成电路的封装装置仍可适时提供额外的保护功能，致使电池单元停止充电，故可有效提升安全性并大幅减少电池单元充电异常所导致的意外灾害。

附图说明

图1为现有技术使用的电池保护集成电路的示意图。

图2为本实用新型的电池模块的示意图。

图3为本实用新型的辅助电池保护集成电路的示意图。

图4A为本实用新型的一较佳实施例的辅助电池保护集成电路的封装装置的示意图。

图4B为图4A的封装装置的侧视图。

图5为本实用新型的另一较佳实施例的辅助电池保护集成电路的封装装置的示意图。

图6A为本实用新型的另一较佳实施例的辅助电池保护集成电路的封装装置的示意图。

图6B为图6A的封装装置的侧视图。

主要元件符号说明：

10A、10B、10C 半导体装置

10 电池保护集成电路

CS 感测接脚

CO 充电开关控制接脚

VCC 供电电压接脚

VSS 接地接脚

DO 放电开关控制接脚

Rcs、Rvcc 电阻

Cvcc 电容

PTC 保护电阻

GND 接地端

BA 电池单元

M1 第一保护开关

M2 第二保护开关

PB+ 第一端子

PB－ 第二端子

2 电池模块

20 主要电池保护集成电路

22 辅助电池保护集成电路

R1、R2、RLO、RVCC、R_SET、R_{ON_SET}、R_{OFF_SET} 电阻

C1 电容

LO 放电接脚

VCCA 过电压感测接脚

SEN－ 第一感测接脚

SEN+ 第二感测接脚

I_SET 电流设定接脚

ON_SET 开启时间设定接脚

OFF_SET 关闭时间设定接脚

3 辅助电池保护集成电路

34 控制单元

35 第二内部开关(放电开关)

36 驱动单元

37 负载控制单元

38 设定单元

39 过电压感测单元

323 比较器

326 第一内部开关(控制开关)

NG 接地节点

DIE1 控制芯片

DIE2 电力开关单元

CL 带状导电组件

CL1 第一带状导电组件

CL2 第二带状导电组件

LF 基板

MOS 单一开关组件

MOS1 第一开关组件

MOS2 第二开关组件

具体实施方式

以下，乃基于图面详细说明本实用新型的一较佳实施例的辅助电池保护集成电路的封装装置。在本实施例中，辅助电池保护集成电路的封装装置设置在电池模块中。又，于以下说明，相同的构件原则上将使用相同的符号，对于重复说明的部分将加以省略。

请参照图2，电池模块2包括第一端子PB+、第二端子PB－、电池单元BA、第一保护开关M1、第二保护开关M2、主要电池保护集成电路20与辅助电池保护集成电路22。第一端子PB+耦接辅助电池保护集成电路22与电池单元BA；第二端子PB－耦接辅助电池保护集成电路22；主要电池保护集成电路20耦接第一保护开关M1、第二保护开关M2与电池单元BA；辅助电池保护集成电路22、第一保护开关M1、第二保护开关M2与电池单元BA串联耦接。

主要电池保护集成电路20包括供电电压接脚VCC、接地接脚VSS、放电开关控制接脚DO、充电开关控制接脚CO与感测接脚CS。供电电压接脚VCC通过电阻R1耦接电池单元BA的正极；接地接脚VSS耦接电池单元BA的负极；放电开关控制接脚DO耦接第二保护开关M2的闸极；充电开关控制接脚CO耦接第一保护开关M1的闸极；感测接脚CS通过电阻R2耦接至第一保护开关M1与辅助电池保护集成电路22之间。此外，第一保护开关M1及第二保护开关M2与电池单元BA彼此串联耦接；电容C1的一端耦接至供电电压接脚VCC与电阻R1之间且其另一端耦接至接地端GND。

辅助电池保护集成电路22包括第一感测接脚SEN－、第二感测接脚SEN+、放电接脚LO、过电压感测接脚VCCA、供电电压接脚VCC与多个充电参数设定接脚，例如电流设定接脚I_SET、开启时间设定接脚ON_SET与关闭时间设定接脚OFF_SET。放电接脚LO通过电阻RLO耦接至第一端子PB+与电池单元BA之间；过电压感测接脚VCCA耦接至第一端子PB+与电池单元BA之间；第二感测接脚SEN+与第一感测接脚SEN－分别耦接第一保护开关M1与第二端子PB－；供电电压接脚VCC耦接至电阻RVCC与电容CVCC之间；电阻RVCC耦接至第一端子PB+与电池单元BA之间；电容CVCC耦接至第二感测接脚SEN+与第一保护开关M1之间；电流设定接脚I_SET、开启时间设定接脚ON_SET与关闭时间设定接脚OFF_SET分别通过电阻R_SET、R_{ON_SET}与R_{OFF_SET}耦接至电容C_VCC、第二感测接脚SEN+与第一保护开关M1之间。

第一端子PB+与第二端子PB－可耦接充电电源与充电IC(图未示)，以对电池单元BA进行充电。当电池单元BA进行充电时，主要电池保护集成电路20会通过感测接脚CS感测电池单元BA的充电电流。若电池单元BA的充电电流过大时，主要电池保护集成电路20会关闭第一保护开关M1，致使顺时针方向的充电路径不导通，以保护电池单元BA。

然而，当主要电池保护集成电路20发生异常而无法提供保护功能时，第一保护开关M1仍维持开启状态而无法形成断路，导致电池单元BA过度充电。此时，辅助电池保护集成电路22会在第二感测接脚SEN+与第一感测接脚SEN－之间及/或第二感测接脚SEN+与放电接脚LO之间形成断路，致使顺时针方向的充电路径不导通，以避免电池单元BA继续进行充电而造成危险。

接着，请一并参照图2与图3，在另一实施例中，辅助电池保护集成电路3可包括比较器323、第一内部开关326、控制单元34、第二内部开关35、驱动单元36、负载控制单元37、设定单元38、过电压感测单元39、第一感测接脚SEN－、第二感测接脚SEN+、放电接脚LO、过电压感测接脚VCCA、供电电压接脚VCC、电流设定接脚I_SET、开启时间设定接脚ON_SET与关闭时间设定接脚OFF_SET。

在一实施例中，第一内部开关326是控制开关，也是电力开关。举例而言，第一内部开关326可用以控制第一感测接脚SEN－与第二感测接脚SEN+是否导通，以决定第二端子PB－与第一保护开关M1之间形成通路或断路。

在一实施例中，第二内部开关35是放电开关。举例而言，第二内部开关35可用以控制接地端与放电接脚LO之间的电池放电路径是否导通，以决定是否产生不用经过第一保护开关M1或第二保护开关M2的放电路径。

比较器323的两输入端+与－分别耦接第一感测接脚SEN－与第二感测接脚SEN+且其输出端耦接控制单元34；第一内部开关326分别耦接驱动单元36、第一感测接脚SEN－与第二感测接脚SEN+；控制单元34分别耦接比较器323、驱动单元36、设定单元38、过电压感测单元39与供电电压接脚VCC；第二内部开关35分别耦接负载控制单元37、放电接脚LO、接地端、第一内部开关326、比较器323与第二感测接脚SEN+；驱动单元36分别耦接控制单元34、负载控制单元37与第一内部开关326；负载控制单元37分别耦接第二内部开关35与驱动单元36；设定单元38分别耦接电流设定接脚I_SET、开启时间设定接脚ON_SET与关闭时间设定接脚OFF_SET；过电压感测单元39分别耦接过电压感测接脚VCCA与控制单元34。

辅助电池保护集成电路3的控制单元34可分别接收过电压感测单元39的感测结果与比较器323的比较结果，并据以通过驱动单元36控制第一内部开关326的开启或关闭，以及通过驱动单元36与负载控制单元37控制第二内部开关35的开启或关闭。

当第一内部开关326开启时，第一感测接脚SEN－与第二感测接脚SEN+彼此导通，致使第二端子PB－与第一保护开关M1之间形成通路；当第二内部开关35开启时，接地端与放电接脚LO间的电池放电路径导通，致使电池单元BA产生一个不用经过第一保护开关M1或第二保护开关M2的放电路径。

举例而言，辅助电池保护集成电路3的控制单元34可通过控制第一内部开关326与第二内部开关35的交互开启/关闭，使得电池单元BA操作于反射充电模式(Reflex charging mode)下，但不以此为限。

当主要电池保护集成电路20发生异常而无法提供保护功能时，第一保护开关M1仍维持开启状态而无法形成断路，导致电池单元BA仍继续充电。此时，辅助电池保护集成电路3通过耦接过电压感测接脚VCCA的过电压感测单元39感测电池单元BA的充电电压是否高于第一默认值。

若过电压感测单元39感测电池单元BA的充电电压高于第一默认值，则控制单元34会通过驱动单元36关闭第一内部开关326，致使第二感测接脚SEN+与第一感测接脚SEN－彼此不导通，而让第二端子PB－与第一保护开关M1之间形成断路，亦即顺时针方向的充电路径不导通，以避免电池单元BA继续进行充电而造成危险。

然而，经过一默认时间后，若过电压感测单元39的感测结果仍是电池单元BA的充电电压高于第一默认值，则控制单元34会进一步通过驱动单元36与负载控制单元37关闭第二内部开关35，致使放电接脚LO与接地节点NG彼此不导通而中止充电行为，以避免电池单元BA继续进行充电而造成危险。

接下来，将通过下列多个实施例分别说明本实用新型的辅助电池保护集成电路3的封装结构。

请参照图4A，在一实施例中，辅助电池保护集成电路的封装装置4可包括基板LF、控制芯片DIE1、电力开关单元DIE2与带状导电组件CL。在本实施例中，基板LF为导线架，在其他实施例中，基板可为陶瓷基板或其他类型的基板。基板LF具有第一感测接脚SEN－、第二感测接脚SEN+与多个电源接脚，且上述多个电源接脚可包括放电接脚LO、过电压感测接脚VCCA、供电电压接脚VCC、电流设定接脚I_SET、开启时间设定接脚ON_SET与关闭时间设定接脚OFF_SET等接脚，但不以此为限。第一感测接脚SEN－与第二感测接脚SEN+可分别位于基板LF之两侧，但不以此为限。图4B为辅助电池保护集成电路的封装装置4的侧视图。

在本实施例中，控制芯片DIE1与电力开关单元DIE2均设置在基板LF上。控制芯片DIE1与电力开关单元DIE2封装在同一封装体内并通过打线连接方式彼此耦接。

本实施例中的控制芯片DIE1可以是一控制集成电路(Control IC)，且控制芯片DIE1上之各组件可通过打线连接方式分别耦接基板LF上的相对应的电源接脚。另外，图3中的辅助电池保护集成电路3的第二内部开关35可位于图4A中的控制芯片DIE1，并可通过打线连接方式耦接放电接脚LO。

本实施例中的电力开关单元DIE2可包括多个开关组件，例如第一开关组件MOS1与第二开关组件MOS2，且第一开关组件MOS1与第二开关组件MOS2彼此并联，以作为一个电力开关使用，亦即图3中的第一内部开关326。带状导电组件CL耦接电力开关单元DIE2中的第一开关组件MOS1与第二开关组件MOS2，并电连接第一感测接脚SEN－。由于电力开关单元DIE2中的第一开关组件MOS1与第二开关组件MOS2彼此并联，故可使得导通电阻Rds(on)变小。

实际上，电力开关单元DIE2包括的开关组件的数量可依实际需求而定，并不以本实施例中的两个为限。在一实施例中，电力开关单元DIE2中的多个开关组件可均为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)且彼此共汲极耦接，但不以此为限。此外，带状导电组件CL可以是金属片(Clip)或铝带(Aluminum ribbon)，但不以此为限。

接着，请参照图5。与前述实施例不同的是，本实施例中的封装装置5的电力开关单元DIE2仅包括单一开关组件MOS，而不是彼此并联的多个开关组件。本实施例中的单一开关组件MOS通过带状导电组件CL电连接第一感测接脚SEN－。实际上，单一开关组件MOS可以是控制开关，例如第一内部开关326，但不以此为限。

亦请参照图6A。与前述实施例不同的是，本实施例中的电力开关单元DIE2包括第一开关组件MOS1与第二开关组件MOS2。举例而言，第一开关组件MOS1可以是控制开关(例如图3中的第一内部开关326)，用以提供充电/侦测功能；第二开关组件MOS2可以是放电开关(例如图3中的第二内部开关35)，用以提供放电功能，并且第一开关组件MOS1与第二开关组件MOS2可为共汲极耦接，但不以此为限。第一开关组件MOS1通过第一带状导电组件CL1耦接上述多个第一感测接脚SEN－，而第二开关组件MOS2则通过第二带状导电组件CL2耦接上述多个电源接脚中的放电接脚LO。至于图6B则为辅助电池保护集成电路的封装装置6的侧视图。

相较于现有技术，当电池单元进行充电时，即使电池回路中的主要电池保护集成电路发生异常而无法提供保护功能，本实用新型所提出的辅助电池保护集成电路的封装装置仍可适时提供额外的保护功能，致使电池单元停止充电，故可有效提升安全性并大幅减少电池单元充电异常所导致的意外灾害。