电池组的保护装置和制造该保护装置的方法
【专利摘要】本发明提供了电池组的保护装置和制造该保护装置的方法。该保护装置适于邻近具有至少一个电极的电池的裸电池的第一侧设置。该保护装置包括：第一和第二引线板，适于连接到裸电池的至少一个电极；以及焊盘单元，包括多个导电焊盘，该多个导电焊盘适于使得外部装置通过焊盘单元的导电焊盘联接到电池。该保护装置还包括：器件单元，包括为电池的裸电池提供保护的电部件；布线，将第一和第二引线板、焊盘单元以及器件单元互连；以及绝缘体，封装第一和第二引线板、焊盘单元、器件单元和布线的至少一部分。
【专利说明】电池组的保护装置和制造该保护装置的方法
【技术领域】
[0001]本发明的一个或多个实施方式涉及用于电池组的保护装置、制造该保护装置的方法以及包括该保护装置的电池组。
【背景技术】
[0002]近来，电池组被不同地用作便携式电子器件的电源。而且，由于在各个领域中使用便携式电子器件，所以对电池组的需求已经日益增加。电池组被充电和放电以进行多次使用，因此其经济效果和环境效果高。于是，促进了电池组的使用。
[0003]此外，由于需要更小和重量更轻的电子器件，所以也需要更小和重量更轻的电池组。但是，电池组包括高反应性材料，诸如锂。因此，其稳定性是制造更小和重量更轻的电池组的限制因素。因而，对于具有高稳定性的小且重量轻的电池组的开发，正在进行各种研究。
【发明内容】
[0004]本发明的一个或多个实施方式提供了用于电池组的保护装置、制造该保护装置的方法以及包括该保护装置的电池组，该电池组能够是重量轻的并且能够小型化。
[0005]根据本发明的实施方式，由于用于电池组的保护装置的封装，因此用于电池组的保护装置可以小型化。
[0006]在一个方面或实施方式中，本发明包括用于电池组的保护装置，该保护装置适于邻近具有至少一个电极的电池的裸电池的第一侧设置。在此方面中，该保护装置包括:第一和第二引线板，适于连接到裸电池的至少一个电极；以及焊盘单元，包括多个导电焊盘，该多个导电焊盘适于使得外部装置通过焊盘单元的导电焊盘联接到电池。在此方面中，该保护装置还包括:器件单元，包括为电池的裸电池提供保护的电部件；布线，将第一和第二引线板、焊盘单元以及器件单元互连；以及绝缘体，封装第一和第二引线板、焊盘单元、器件单元和布线的至少一部分。
[0007]在另一方面或实施方式中，本发明包括制造用于电池组的保护装置的方法，该方法包括:图案化导电板以形成第一引线板、第二引线板、焊盘单元和框架，其中，第一引线板、第二引线板和焊盘单元通过框架相对于彼此保持在所需取向上；以及将器件单元安装到保持在框架内的图案化的导电板上。在此方面中，该方法还包括:通过在器件单元、第一引线板和焊盘单元的至少一些之间延伸布线而将器件单元、第一引线板、第二引线板和焊盘单元互连；用绝缘体覆盖第一引线板、第二引线板、器件单元、焊盘单元和布线的至少一部分；以及去除框架。
[0008]此外，由于包括用于电池组的保护装置和温度保护器件，因此，即使在电池组被小型化时，电池组也可以具有提高的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明的实施方式的电池组的示意性透视图。
[0010]图2和图3是图1的电池组中包括的保护装置的示意性透视图。
[0011]图4是图1的电池组中包括的保护装置的示意性平面图，从该保护装置去除了绝缘体的一部分。
[0012]图5和图7是解释制造在图1的电池组中包括的保护装置的方法的示意性平面图。
【具体实施方式】
[0013]在下文中，将参照附图更全面地描述本发明，图中示出了本发明的示例性实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于在此阐述的示例性实施方式。对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，示例性实施方式将涵盖落入本发明的范围内的所有变形、等同方案和备选方案。在下面的描述中，公知的功能或结构如果确定其由于不必要的细节而使本发明不清楚，则其没有被详细描述。
[0014]将理解的是，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等在此可以被用于描述不同的元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或者部分与另一个元件、部件、区域、层或者部分区别开。
[0015]在此使用的术语仅被用于解释特定实施方式，并且不旨在限制本发明的范围。在描述本发明的上下文中，术语“一”和“该”以及类似指示语的使用应解释为涵盖单数和复数二者。术语“包括”或“具有”被用于表示在说明书中使用的特性、数量、工艺、操作、构成或其组合的存在，并且应被考虑为使得没有事先排除一个或多个特性、数量、工艺、操作、构成或其组合的存在或者其添加的可能性。
[0016]在下文中，通过参照示出实施方式的附图来详细描述本发明的一个或多个实施方式。
[0017]图1是根据本发明的实施方式的电池组10的示意性透视图。图2和图3是在图1的电池组10中包括的保护装置200的示意性透视图。
[0018]首先，参照图1，根据本实施方式的电池组10可以包括:裸电池100 ;用于电池组10的保护装置200，提供在裸电池100的一侧；以及温度保护器件300，设置在裸电池100和保护装置200之间。
[0019]裸电池100可以包括容纳电极组件(未示出)的罐101和联接到罐101以密封裸电池100的盖板102。
[0020]电极组件(未示出)可以包括阳极板和阴极板以及设置在阳极板和阴极板之间的隔板，阳极板和阴极板的每个具有在其上掺杂的电极活性材料。根据本发明的实施方式，电极组件(未示出)可以通过以果冻卷的形式卷绕包括阳极板、隔板和阴极板的叠层结构而制造，其中阳极板、隔板和阴极板按此说明的次序顺序地叠置。根据本发明的另一实施方式，虽然在图中未示出，电极组件(未示出)可以具有包括阳极板、隔板和阴极板的结构，其中阳极板、隔板和阴极板按此说明的次序顺序地叠置。
[0021]罐101可以具有上部，该上部具有用于插入电极组件(未示出)的开口(未示出)。罐101可以由导电构件诸如铝形成。罐101可以保护电极组件免受外部冲击，并且可以用作将电极组件的充电和放电期间引起的热发射到外部的散热板。
[0022]盖板102和罐101可以由相同的材料形成，在电极组件(未示出)被插入到罐101内时，盖板102设置在罐101的一侧并且通过例如焊接附接到罐101，由此与罐101 —起密封裸电池100。
[0023]电极端子110设置在盖板102上。电极端子110可以电连接到例如电极组件的阳极板(未示出)。此外，电极组件(未示出)的阴极板(未示出)可以电连接到盖板102。但是，本实施方式不限于此，根据用途，电极端子110可以电连接到电极组件的阴极，盖板102可以电连接到电极组件的阳极。此外，绝缘体(未示出)设置在电极端子110和盖板102之间，以防止电极端子110和盖板102之间发生短路。
[0024]盖板102可以具有电解质入口 120。当盖板102联接到罐101时，电解质通过电解质入口 120被提供到罐101中，一旦电解质的提供完成，电解质入口 120可以通过盖(未示出)来密封。
[0025]保护装置200可以设置在裸电池100的一侧，并且可以电连接到裸电池100，以控制裸电池100的过充电和过放电(under-discharging)。保护装置200可以包括构成保护装置200的主体的绝缘体210、接触外部装置的焊盘单元250、以及从绝缘体210延伸以暴露于外部的第一引线板222和第二引线板223。
[0026]绝缘体210可以在其中密封器件单元(见图4的230)和布线单元(见图4的240)，使得器件单元230和布线单元240不会暴露于外部，并且也可以固定器件单元230和布线或布线单元240的位置。具体而言，器件单元230和布线单元240设置在图案单元(见图4的220)上，然后器件单元230和布线单元240被密封以形成绝缘体210。
[0027]也就是，保护装置200通过将待安装到印刷电路板上的电子器件和印刷电路板封装而制造并且能够被小型化。后面，结合图4给出相关的描述。
[0028]绝缘体210可以由聚合物树脂诸如聚碳酸酯形成，并且可以通过例如模制形成。
[0029]此外，绝缘体210可以具有开口 212。开口 212可以形成为对应于电极端子110所处的位置。因为电极端子I1通过焊接而附接至电极接头310(这将在后面描述)，所以，由于开口 212形成为对应于电极端子110所处的位置而可以容易地执行将电极接头310焊接到电极端子110。
[0030]焊盘单元250电接触外部装置，并且可以通过去除绝缘体210的一部分以暴露于外部而形成。焊盘单元250可以包括第一电压施加于其上的第一焊盘251、第二电压施加于其上的第二焊盘252以及作为接地焊盘的第三焊盘253。
[0031]第一引线板222从绝缘体210的一端沿着第一方向延伸并暴露于外部，并且可以电连接到盖板102。例如，第一引线板222可以通过例如焊接而附接至盖板102，为此，第一引线板222的一部分可以具有弯曲形状。
[0032]此外，第一引线板222可以与第一焊盘251—体地形成。因此，施加到盖板102的第一电压可以通过第一引线板222而施加到第一焊盘251。例如，第一电压可以是正电压。
[0033]第二引线板223可以从绝缘体210的另一端沿着与第一方向相反的第二方向延伸并可以暴露于外部，并且第二电压可以从电极端子110施加于其上。例如，第二电压可以是负电压。第一焊盘251能够经由器件单元230和布线单元240而连接到第二引线板223。此外，第二引线板223可以电连接到第二焊盘252，从电极端子110施加的第二电压可以施加到第二焊盘252。
[0034]温度保护器件300设置在裸电池100和保护装置200之间，并且防止电池组10由于过电流而点燃或爆炸。例如，温度保护器件300的一侧连接到第二引线板223，温度保护器件300的另一侧通过电极接头310电连接到电极端子110。
[0035]温度保护器件300是允许电流从其流过或隔离电流流过的器件，并可以由例如聚合物PTC形成，在该聚合物PTC中诸如金属颗粒或碳颗粒的导电颗粒分散在结晶聚合物中。但是，用于温度保护器件300的材料不限于此。
[0036]此外，图2和图3是图1的电池组10的保护装置200和温度保护器件300的视图，其中保护装置200附接至温度保护器件300。
[0037]参照图2和图3以及图1，温度保护器件300可以具有平面层形状，温度保护器件300的一侧可以通过例如焊接而附接至第二引线板223，其另一侧可以附接至电极接头310的端部。在这点上，电极接头310的另一端附接至电极端子110，考虑电极端子110的高度，电极接头310的一部分可以弯曲，使得电极接头310具有台阶形状。
[0038]此外，由于绝缘体210的开口 212形成为对应于电极端子110所处的位置，因此将温度保护器件300电连接到电极端子110的电极接头310可以位于开口 212内侧。如上所述，由于电极接头310位于开口 212内侧，因此在将电极端子110焊接到电极接头310期间，焊条(未示出)可以通过开口 212容易接近电极接头310。因此，电池组10可以被更高效地制造。
[0039]此外，由于开口 212的位置和尺寸可以根据电池组10的电极端子110所处的位置而变化，因此保护装置200可以被用于各种电池组中，每个电池组可以包括位于不同位置的电极端子。
[0040]此外，由于温度保护器件300位于电极端子110夕卜侧，所以电池组10的设置有保护装置200的一侧可以根据电池设计而按需要使用。因此，温度保护器件300的位置可以自由确定，即使在电池组10尺寸小时，具有预定尺寸的温度保护器件300也可以容易地安装于其上。
[0041]此外，虽然未示出，电池组10可以进一步包括保护围绕罐101的标签(未示出)和保护装置100的保护盖(未示出)。
[0042]保护盖可以设置在安装有保护装置200的裸电池100之上，以保护该保护装置200免受外部损坏。在这点上，保护盖可以具有对应于焊盘单元250定位的开口(未示出)，通过该开口(未示出)，焊盘单元250可以连接到外部装置，以提供或接收电力。
[0043]图4是图1的电池组中包括的保护装置的示意性平面图，从该保护装置去除了绝缘体的一部分。
[0044]在下文中，结合图1至图4，描述保护装置200。除了第一引线板222、第二引线板223和焊盘单元250之外，保护装置200还包括设置在绝缘体210内侧的图案单元220、器件单元230和布线单元240。
[0045]图案单元220可以由与用于形成第一引线板222、第二引线板223和焊盘单元250相同的材料形成，并且可以包括彼此分离的多个金属图案。此外，由于图案单元220通过器件单元230和布线单元240电连接到第一引线板222、第二引线板223和焊盘单元250，因此图案单元220可以与第一引线板222、第二引线板223和焊盘单元250 —起用作电路图案。
[0046]器件单元230可以防止电池组10的过充电、过放电、过电流、短路和反向电压，使得可以防止电池组10的爆炸、过热、泄漏以及充电和放电特性退化。此外,可以抑制电性能的降低和异常行为，以消除风险因素，由此延长使用寿命。
[0047]器件单元230可以包括电阻器231、电容器232、变阻器235和开关器件，诸如集成电路(IC) 234，并且可以由绝缘体210密封。
[0048]电阻器231、电容器232和变阻器235可以连接彼此分离的图案单元220和焊盘单元250，由此形成电路。例如，第二焊盘252通过电阻器231和变阻器235连接到第三焊盘253，构成图案单元220的多个金属图案可以通过电阻器231和电容器232彼此连接。但是，本发明的实施方式不限于此，器件单元230可以适当地对准，使得保护装置200作为电池组10的保护电路模块PCM工作。
[0049]集成电路234可以位于图案单元220上，并且可以控制裸电池100内的电极组件(未示出)，或者可以在电极组件异常工作时阻断电路。
[0050]布线单元240允许第一引线板222、第二引线板223、焊盘单元250和图案单元220彼此连接，由于布线单元240而可以从第一引线板222到第二引线板223进行电连接。
[0051]此外，具有突出形状的支撑件262可以形成在第一引线板222、第二引线板223、焊盘单元250和图案单元220的每一个的侧部上。在形成绝缘体210之前，后面将描述的支撑件262被用于将第一引线板222、第二引线板223、焊盘单元250和图案单元220固定在图5的框架260上。一旦绝缘体210形成，通过切割去除支撑件262。因此，支撑件262的端部的外表面可以暴露于绝缘体210的外侧。
[0052]图5和图7是解释制造在图1的电池组10中包括的保护装置200的方法的示意性平面图。
[0053]将结合图5至图7以及图1来描述制造保护装置200的方法。首先，如图5所示，导电板被图案化以形成图案单元220、第一引线板222、第二引线板223和焊盘单元250。
[0054]图案化可以通过切割或蚀刻导电板来执行。在这点上，由于支撑件262而使图案单元220、焊盘单元250、第一引线板222和第二引线板223可以被固定在框架260上。
[0055]此外，焊盘单元250可以包括彼此分离的第一焊盘251、第二焊盘252和第三焊盘253。第一焊盘251、第二焊盘252和第三焊盘253当中，第一焊盘251可以与第一引线板222 一体地形成。
[0056]第二引线板223可以具有开口 212。如上所述，开口 212可以形成为对应于电极端子I1所处的位置，开口 212的位置和尺寸可以根据其上安装有保护装置200的电池组10的电极端子110的位置而变化。
[0057]然后，如图6所示，器件单元230安装到图案化的导电板上，图案单元220、第一引线板222、第二引线板223和焊盘单元250通过利用布线单元240彼此连接。
[0058]例如，电阻器231和变阻器235可以安装在第二焊盘252和第三焊盘253之间，电阻器231和电容器232可以安装成使得构成图案单元220的多个金属图案彼此连接。但是，本实施方式不限于此。
[0059]此外，布线单元240可以将集成电路234电连接到图案单元220，将图案单元220电连接到第一引线板222，将图案单元220电连接到第一焊盘251，并且将图案单元220电连接到第三焊盘253。
[0060]因为图案单元220、焊盘单元250、第一引线板222和第二引线板223在框架260中的位置由于支撑件262而被固定，所以器件单元230和布线单元240可以被精确地安装。
[0061]随后,如图7所示,形成绝缘体210。绝缘体210可以由聚合物材料诸如聚碳酸酯形成，并且可以通过例如模制形成。
[0062]绝缘体210可以密封器件单元230和布线单元240，使得器件单元230和布线单元240没有被暴露于外部水分子或氧气。
[0063]此外，绝缘体210可以具有开口 212。开口 212可以通过沿着第二引线板223的开口 212的形状形成绝缘体210而形成。
[0064]在形成绝缘体210之后，支撑件262被切割以将保护装置200从框架260分离。由于支撑件262的切割，因此通过器件单元230和布线单元240相互连接的图案单元220、焊盘单元250、第一引线板222和第二引线板223 —起用作保护电路模块。
[0065]在这点上，支撑件262的切割部分，即，支撑件262的端部的外表面可以通过绝缘体210而被暴露于绝缘体210的外侧。也就是，支撑件262被绝缘体210围绕，因此均包括支撑件26的图案单元220、焊盘单元250、第一引线板222和第二引线板223的每一个与绝缘体210之间的结合力被增大。
[0066]此外，在支撑件262通过切割而被去除之前或之后，暴露焊盘单元250的开口(未示出)形成在绝缘体210中。通过利用例如激光工艺或蚀刻工艺，开口(未示出)形成为对应于第一焊盘251、第二焊盘252和第三焊盘253。
[0067]如上所述，根据本发明的实施方式的保护装置200具有如下制造的封装结构:单个导电板被图案化，然后器件单元230等安装到图案化的导电板上，然后所得的结构被绝缘体210密封。因此，保护装置200可以被精确制造，从而保护装置200能够被小型化。
[0068]此外，封装的保护装置200可以比其中电子器件安装到印刷电路板上的传统结构更容易处理，因为温度保护器件300和电极接头310在封装的保护装置200附接至裸电池100之前附接至封装的保护装置200，所以可以简化电池组10的制造工艺。
[0069]也就是，如图2和图3所示，温度保护器件300和电极接头310附接至其上的保护装置200通过第一引线板222附接至盖板102以及电极接头310附接至电极端子110而联接到裸电池100。因此，可以简化电池组10的制造工艺。
[0070]虽然已经参照本发明的示例性实施方式具体示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，在不背离如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下可以在其中进行形式和细节上的各种变化。
【权利要求】
1.一种用于电池组的保护装置，所述保护装置邻近具有至少一个电极的电池的裸电池的第一侧设置，所述保护装置包括: 第一和第二引线板，连接到所述裸电池； 焊盘单元，包括多个导电焊盘，所述多个导电焊盘配置为使得外部装置经由所述焊盘单元的所述导电焊盘联接到所述电池； 器件单元，包括为所述电池的所述裸电池提供保护的电部件； 布线，将所述第一和第二引线板、所述焊盘单元以及所述器件单元互连；以及 绝缘体，封装所述第一和第二引线板、所述焊盘单元、所述器件单元和所述布线的至少一部分。
2.如权利要求1所述的装置，还包括温度保护器件，所述温度保护器件插设在所述第二引线板与所述电池的所述裸电池之间。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述温度保护器件包括电极接头，所述电极接头连接到所述电池的所述裸电池的第一电极。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述绝缘体包括开口，所述开口定位成在邻近所述电池的所述裸电池的所述第一电极的位置处暴露所述温度保护器件的所述电极接头。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述焊盘单元的所述多个导电焊盘经由所述器件单元和所述布线电连接到所述第一和第二引线板，其中所述绝缘体将所述第一和第二引线板、所述焊盘单元、所述器件单元和所述布线相对于彼此固定到位。
6.如权利要求5所述的装置，其中，第一焊盘直接连接到所述第一引线板，并且经由所述器件单元和所述布线连接到所述第二引线板。
7.如权利要求5所述的装置，其中，第二焊盘通过所述器件单元和所述布线电连接到所述第二引线板。
8.如权利要求1所述的装置，其中，所述器件单元包括电阻器、电容器、变阻器和开关器件。
9.如权利要求1所述的装置，还包括多个支撑构件，所述多个支撑构件从所述器件单元、所述焊盘单元以及所述第一和第二引线板向外延伸以延伸到所述绝缘体中。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述多个支撑构件具有暴露于所述绝缘体的外部的外端部。
11.一种制造用于电池组的保护装置的方法，所述方法包括: 图案化导电板以形成第一引线板、第二引线板、焊盘单元和框架，其中，所述第一引线板、所述第二引线板和所述焊盘单元通过所述框架相对于彼此保持在所需取向上； 将器件单元安装到保持在所述框架内的图案化的导电板上； 通过在所述器件单元、所述第一引线板、所述第二引线板和所述焊盘单元的至少两个之间延伸布线而将所述器件单元、所述第一引线板、所述第二引线板和所述焊盘单元互连； 用绝缘体覆盖所述第一引线板、所述第二引线板、所述器件单元、所述焊盘单元和所述布线的至少一部分；以及 去除所述框架。
12.如权利要求11所述的方法，其中，图案化所述导电板包括:图案化所述导电板而使得所述第二引线板包括开口。
13.如权利要求11所述的方法，其中，图案化所述导电板包括:限定所述焊盘单元的彼此间隔开的多个焊盘。
14.如权利要求11所述的方法，其中，将所述器件单元、所述第一引线板、所述第二引线板和所述焊盘单元互连包括:将所述焊盘单元的第一焊盘直接连接到所述第一引线板，并且通过所述器件单元和所述布线将所述焊盘单元的第二焊盘电连接到所述第二引线板并将所述第一和第二引线板互连。
15.如权利要求11所述的方法，其中，将器件单元安装在所述导电板上包括:安装具有电阻器、电容器、变阻器和开关器件的器件单元。
16.如权利要求11所述的方法，其中，所述框架围绕所述焊盘单元以及所述第一和第二引线板的外周，其中所述焊盘单元以及所述第一和第二引线板通过支撑构件连接到所述框架。
17.如权利要求16所述的方法，其中，去除所述框架包括:去除所述框架而使得所述支撑构件的一部分保留。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述框架在所述绝缘体已经覆盖所述第一引线板、所述第二引线板、所述器件单元和所述焊盘单元的至少一部分之后被去除。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述支撑构件延伸到所述绝缘体之外。
【文档编号】H01M2/10GK104282861SQ201410311016
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】金载胜, 高锡 申请人:三星Sdi株式会社