专利名称：一种柔性纸电池保护电路的制作方法
技术领域：
一种柔性纸电池保护电路(-)技术领域[0001]本实用新型涉及电池保护领域，尤其是一种柔性纸电池保护电路。背景技术：
[0002]目前已有的传统电池保护电路有很多种，其原理和应用都相对成熟，它们均是基于传统硬质印刷电路板，针对传统硬质电池，因而与电池的连接也较容易。[0003]随着电池技术的发展，新型电池层出不穷，柔性纸电池由于其特有的超薄灵活有弹性(厚度仅有0. 6mm，尺寸和形状可以随意调整)，高度安全和环保(不含任何腐蚀，有毒性化学物质，属于非易燃品，因此不会产生过热。爆炸现象，而且可以自由运输，储存，丢弃， 无需特殊处理)和可集成(利用生产技术和集成技术可将纸电池精确合成于其他最终产品中)的特点，已被用于美容、医疗器件、玩具和IT器件等多种领域，，并且纸电池作为有源 RFID电子标签的电源的最佳选择，将在物联网领域大放异彩，纸电池作为电池的一种，电池保护电路必不可少，为了保持纸电池的柔软性的特点，并且考虑到纸电池的特殊性(不能耐压，耐高温，焊接)，设计了一种基于薄膜基材的柔性纸电池保护电路，并且通过特殊的 PCB设计和专用的导电胶实现了其与纸电池的组装。(三)实用新型内容[0004]本实用新型的目的在于提供一种电池保护电路，它可以克服现有电池保护电路的不足，是一种基于柔性薄膜基材的、可以用于弯曲状态下的、可以承受外界应力的影响的电池保护电路，并且实现了保护电路与纸电池的组装。[0005]本实用新型的技术方案一种柔性纸电池保护电路，包括柔性纸电池 P0WERPAPER，其特征在于它是由保护电路输入端BAT+、保护电路输入端BAT-、保护电路输出端PACK+、保护电路输出端PACK-、负载RL、场效应管Q1、场效应管Q2和电阻Rl组成；其中，所述保护电路输入端BAT+的一端连接柔性纸电池P0WERPAPER的正极端，其另一端与保护电路输出端PACK+连接，同时经电阻Rl与场效应管Ql的漏极Dl和场效应管Q2的栅极 G2连接；保护电路输入端BAT-的一端连接柔性纸电池P0WERPAPER的负极端，其另一端与场效应管Ql的源极Sl和场效应管Q2源极S2连接；保护电路输出端PACK-的一端经负载 RL与保护电路输出端PACK+连接，其另一端则与场效应管Ql的栅极Gl和场效应管Q2的漏极D2连接。[0006]所述柔性纸电池保护电路是焊接在使用柔性薄膜基材的PCB板上的电池保护电路，所述柔性薄膜基材厚度为0. 25mm 0. 50mm。[0007]所述柔性纸电池是一节1. 5V的柔性纸电池，电池主体为39mm X 39mm，电池两个突出的电极尺寸为IOmm(宽)X4mm(长)。[0008]所述场效应管Ql和场效应管Q2是N沟道增强型场效应晶体管。[0009]所述电阻Rl是经0603贴片封装的100 Ω IOK Ω电阻。[0010]本实用新型的工作原理正常工作时，Ql截止，Q2导通，负载与Q2的导通电阻RDS(ON)电阻串联后加在电池两端，保护电路不起保护作用并且未对电路几乎没有影响。当负载端短路或者电流过大时，Ql导通，Q2截止，相当于Rl与Q2的导通电阻RDS (ON)串联后在电池两端，由于Rl取值较大，此时电路中电流非常小，因为起到保护电池作用。[0011]本实用新型的组装工艺首先为了节约成本，制作的柔性PCB版为单面板，而纸电池的两个电极是相对的(见附图二，纸电池的正极朝下，负极朝上)，而且纸电池的电极即不能焊接，也不能耐高温，因此，在保护电路的PCB设计上满足了 (1)尺寸足够下，能放入纸电池电极间6mmX 12mm的狭小空间内。(2)考虑到纸电池的正极接触面朝下，负极接触面朝上(从正面看去)，而为了节约制作成本，制作的柔性薄膜基材的PCB板是单面的，这就需要在纸电池负极对应的焊盘的中央位置打一圆形通孔，把纸电池负极趴在对面，再设法通过通孔实现与PCB正面的焊盘实现连接。其次，为了实现纸电池电极与保护电路对应焊盘的固定良好并且不影响电路的性能，选择了坚固粘合性和导电性都优良的导电胶。[0012]含片PACK+和PACK-为了方便接负载，至于电极略上方位置。其在焊盘BAT-的正中位置打一大小适中的圆形通孔。纸电池与保护电路组装时，将纸电池的正极直接趴在保护电路焊盘BAT+上。纸电池的负极趴在保护电路焊盘BAT-的背面，然后用胶完成两者的牢靠固定。为了实现纸电池与保护电路的牢靠固定并且不影响电路的性能，选择了上海市合成树脂研究所生产的型号为DAC-40的导电胶；该导电胶的是双组份的，主要成分是环氧树脂/胺类固化剂和片状银粉，电阻系数很小同时粘性很好，可以满足需求。用DAC-40实现纸电池与保护电路粘合的具体过程如下分别用棒将两组份搅拌均勻，按1 1的比例将胶液在配胶器内混合搅勻，搅拌10分钟左右。将纸电池的正负电极和保护电路的焊盘BAT+ 和BAT-用棉花清洁干净后，用针将胶点涂于上述平面上，室温下露置20分钟后再将纸电池电极与对应BAT+和BAT-的叠合，特别需要注意的是焊盘BAT-的圆形通孔内的导电胶足量以使得PCB背面的纸电池负极与PCB正面的焊盘接触良好。室温下放置48小时即可完成固化。[0013]本实用新型的优越性1、结构简单、使用方便；2、占用面积很小，可以放入纸电池正负电极之间的区域内；3、基于薄膜柔性PCB板，在弯曲状态下也可正常工作；4、特别适用于对1. 5V柔性电池的短路和电流过载保护；5、纸电池与保护电路的组装工艺简单易操作， 很好的达到了柔性纸电池电池的正常和安全工作需求，为未来该保护电路与柔性纸电池的集成生产奠定了应用基础。
[0014]图1为本实用新型所涉一种柔性纸电池保护电路的电池保护电路的原理图。[0015]图2为本实用新型所涉一种柔性纸电池保护电路的柔性纸电池的外观尺寸示意图。[0016]图3为纸电池与保护电路组装后整体示意图。
具体实施方式
[0017]实施例一种柔性纸电池保护电路(见图1)，包括柔性纸电池P0WERPAPER，其特征在于它是由保护电路输入端BAT+、保护电路输入端BAT-、保护电路输出端PACK+、保护电路输出端PACK-、负载RL、场效应管Ql、场效应管Q2和电阻Rl组成；其中，所述保护电路输入端BAT+的一端连接柔性纸电池P0WERPAPER的正极端，其另一端与保护电路输出端PACK+ 连接，同时经电阻Rl与场效应管Ql的漏极Dl和场效应管Q2的栅极G2连接；保护电路输入端BAT-的一端连接柔性纸电池P0WERPAPER的负极端，其另一端与场效应管Ql的源极Sl 和场效应管Q2源极S2连接；保护电路输出端PACK-的一端经负载RL与保护电路输出端 PACK+连接，其另一端则与场效应管Ql的栅极Gl和场效应管Q2的漏极D2连接。[0018]所述柔性纸电池保护电路(见图1)是焊接在使用柔性薄膜基材的PCB板上的电池保护电路，所述柔性薄膜基材厚度为0. 25mm。[0019]所述柔性纸电池(见图1、图2)是一节1.5V的柔性纸电池，电池主体为 39mmX39mm,电池两个突出的电极尺寸为IOmm(宽)X4mm(长)。[0020]所述场效应管Ql和场效应管Q2 (见图1)是N沟道增强型场效应晶体管A03416， 其参数为 Vds = 20V, Ves(th) = 0. 6V, Id = 6. 5A，Rds_ < 3%ιΩ，米用 S0T-23 贴片封装。[0021]所述电阻Rl (见图1)是经0603贴片封装的IK欧电阻。[0022]本实施例的组装工艺(见图幻图3包括两个部分，上半部分是图1所对应的PCB 图，下半部分即图2所示的纸电池。其中有左右各有一大一小的焊盘，左边的大小焊盘分别对应BAT+和PACK+ ；右边的大小焊盘分别对应BAT-和PACK-。中间上方为S0T-23封装，用于放置Q2 ；中间为0805封装，用于放置Rl ；下方也为S0T-23封装，用于放置Q1。图3所示的组装工艺设计如下首先为了节约成本，制作的柔性PCB版为单面板，而纸电池的两个电极是相对的(见附图二，纸电池的正极朝下，负极朝上)，而且纸电池的电极即不能焊接，也不能耐高温，因此，在保护电路的PCB设计上满足了 (1)尺寸足够下，能放入纸电池电极间 6mmX12mm的狭小空间内。(2)考虑到纸电池的正极接触面朝下，负极接触面朝上(从正面看去)，而为了节约制作成本，制作的柔性薄膜基材的PCB板是单面的，这就需要在纸电池负极对应的焊盘的中央位置打一圆形通孔，把纸电池负极趴在对面，再设法通过通孔实现与PCB正面的焊盘实现连接。其次，为了实现纸电池电极与保护电路对应焊盘的固定良好并且不影响电路的性能，选择了坚固粘合性和导电性都优良的导电胶。[0023]含片PACK+和PACK-为了方便接负载，至于电极略上方位置。其在焊盘BAT-的正中位置打一大小适中的圆形通孔。纸电池与保护电路组装时，将纸电池的正极直接趴在保护电路焊盘BAT+上。纸电池的负极趴在保护电路焊盘BAT-的背面，然后用胶完成两者的牢靠固定。为了实现纸电池与保护电路的牢靠固定并且不影响电路的性能，选择了上海市合成树脂研究所生产的型号为DAC-40的导电胶；该导电胶的是双组份的，主要成分是环氧树脂/胺类固化剂和片状银粉，电阻系数很小同时粘性很好，可以满足需求。用DAC-40实现纸电池与保护电路粘合的具体过程如下分别用棒将两组份搅拌均勻，按1 1的比例将胶液在配胶器内混合搅勻，搅拌10分钟左右。将纸电池的正负电极和保护电路的焊盘BAT+ 和BAT-用棉花清洁干净后，用针将胶点涂于上述平面上，室温下露置20分钟后再将纸电池电极与对应BAT+和BAT-的叠合，特别需要注意的是焊盘BAT-的圆形通孔内的导电胶足量以使得PCB背面的纸电池负极与PCB正面的焊盘接触良好。室温下放置48小时即可完成固化。
权利要求1.一种柔性纸电池保护电路，包括柔性纸电池P0WERPAPER，其特征在于它是由保护电路输入端BAT+、保护电路输入端BAT-、保护电路输出端PACK+、保护电路输出端PACK-、负载 RL、场效应管Q1、场效应管Q2和电阻Rl组成；其中，所述保护电路输入端BAT+的一端连接柔性纸电池P0WERPAPER的正极端，其另一端与保护电路输出端PACK+连接，同时经电阻Rl 与场效应管Ql的漏极Dl和场效应管Q2的栅极G2连接；保护电路输入端BAT-的一端连接柔性纸电池P0WERPAPER的负极端，其另一端与场效应管Ql的源极Sl和场效应管Q2源极 S2连接；保护电路输出端PACK-的一端经负载RL与保护电路输出端PACK+连接，其另一端则与场效应管Ql的栅极Gl和场效应管Q2的漏极D2连接。
2.根据权利要求1所述一种柔性纸电池保护电路，其特征在于所述柔性纸电池保护电路是焊接在使用柔性薄膜基材的PCB板上的电池保护电路，所述柔性薄膜基材厚度为 0. 25mm 0. 50mmo
3.根据权利要求1所述一种柔性纸电池保护电路，其特征在于所述柔性纸电池是一节1.5V的柔性纸电池，电池主体为39mmX39mm，电池两个突出的电极尺寸为 IOmm(宽)X4mm(长)。
4.根据权利要求1所述一种柔性纸电池保护电路，其特征在于所述场效应管Ql和场效应管Q2是N沟道增强型场效应晶体管。
5.根据权利要求1所述一种柔性纸电池保护电路，其特征在于所述电阻Rl是经0603 贴片封装的100 Ω IOK Ω电阻。
专利摘要一种柔性纸电池保护电路，包括柔性纸电池POWERPAPER，其特征在于它是由保护电路输入端BAT+、保护电路输入端BAT-、保护电路输出端PACK+、保护电路输出端PACK-、负载RL、场效应管Q1、场效应管Q2和电阻R1组成；其优越性1、结构简单、使用方便；2、占用面积很小，可以放入纸电池正负电极之间的区域内；3、基于薄膜柔性PCB板，在弯曲状态下也可正常工作；4、特别适用于对1.5V柔性电池的短路和电流过载保护；5、纸电池与保护电路的组装工艺简单易操作，很好的达到了柔性纸电池电池的正常和安全工作需求，为未来该保护电路与柔性纸电池的集成生产奠定了应用基础。
文档编号H02H7/18GK202276137SQ20112040663
公开日2012年6月13日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者佟永刚, 孔令杭, 张瑞峰, 张耀辉, 秦国轩 申请人:天津大学, 天津长荣印刷设备股份有限公司