(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル接触面の他側に主電極パターン部が形成される主印刷回路基板と、
前記主印刷回路基板に実装されていると共に、一側に前記主電極パターン部に対応する補助電極パターン部が形成され、他側に前記補助電極パターン部と電気的に接続される外部電極端子が形成され、前記外部電極端子と前記補助電極パターン部との間にサーミスタが電気的に介在する補助印刷回路基板とを備えており、
前記サーミスタは、外部に露出しないように、前記補助印刷回路基板に埋め込まれており、
前記主電極パターン部、前記補助電極パターン部、及び前記外部電極端子は、それぞれ陽極、陰極、及びグラウンドに分けられており、
前記サーミスタは、前記補助陰極パターン部と前記外部陰極端子との間にのみ介在することを特徴とする保護回路モジュール。
【請求項２】
前記補助陰極パターン部と前記サーミスタとの間、前記サーミスタと前記外部陰極端子との間をそれぞれ接続するブラインドビアホールと、
前記補助グラウンドパターン部と前記外部グラウンド端子との間、前記補助陽極パターン部と前記外部陽極端子との間をそれぞれ接続するスルービアホールとを備えることを特徴とする請求項１に記載の保護回路モジュール。
【請求項３】
前記ブラインドビアホール及び前記スルービアホールは、それぞれ銅（Ｃｕ）でメッキされることを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項４】
前記ブラインドビアホール及び前記スルービアホールの数は、通過する電流の大きさに比例するように備えられることを特徴とする請求項２に記載の保護回路モジュール。
【請求項５】
前記サーミスタの上端及び下端面には、前記サーミスタの端子として機能する金属層がそれぞれ備えられることを特徴とする請求項１に記載の保護回路モジュール。
【請求項６】
前記金属層は、Ｃｕを含む成分で形成されることを特徴とする請求項５に記載の保護回路モジュール。
【請求項７】
前記各金属層と前記補助印刷回路基板との間には、接着層が形成されることを特徴とする請求項５に記載の保護回路モジュール。
【請求項８】
前記接着層は、エポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項７に記載の保護回路モジュール。
【請求項９】
前記サーミスタは、正特性サーミスタ（ＰＴＣ）であることを特徴とする請求項１に記載の保護回路モジュール。
【請求項１０】
前記補助電極パターン部は、前記外部電極端子に対向する位置にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１に記載の保護回路モジュール。
【請求項１１】
前記主印刷回路基板と前記補助印刷回路基板との間には、半田クリームによる溶着部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の保護回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護回路モジュールに関し、具体的には、補助印刷回路基板を介して電極端子やサーミスタなどの実装が容易な保護回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンバッテリパックは、一般的に、ベアセル及び保護回路モジュールで構成されるコアパックを含む。ベアセルは、陽極板、陰極板、電解質、及びセパレータで構成され、外部電子機器に電源を供給する。
【０００３】
また、リチウムイオンバッテリパックは、ベアセルを安全に保護するために、二次保護素子及び保護回路を取り付けるようになる。二次保護素子は、ベアセルと保護回路との間に取り付けられ、ベアセルの発熱と過電流特性に反応してベアセルを保護する役割を果たす。
【０００４】
最近、ベアセルの安全性が台頭するに伴い、従来外部で保護していた二次素子がセルに埋め込まれている。これにより、保護回路モジュールが実装される印刷回路基板にこの二次素子が共に実装される場合は、バッテリパック自体の大きさが大きくなる問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の問題を解決するために、本発明の目的は、他の回路部品が実装可能な空間を占めないように、二次保護素子が実装される保護回路モジュールを提供することである。
【０００６】
また、本発明の目的は、二次保護素子との接着力が向上した保護回路モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による保護回路モジュールは、主印刷回路基板と、補助印刷回路基板とを備える。
【０００８】
主印刷回路基板は、セル接触面の他側に主電極パターン部が形成される。
【０００９】
補助印刷回路基板は、一側に前記主電極パターン部に対応する補助電極パターン部が形成され、他側に前記補助電極パターン部と電気的に接続される外部電極端子が形成される。このとき、前記電極端子と前記補助電極パターン部との間にサーミスタが電気的に介在する。
【００１０】
また、前記サーミスタは、露出しない状態で前記補助回路基板に埋め込み可能である。
【００１１】
また、前記主電極パターン部、前記補助電極パターン部、及び前記外部電極端子は、それぞれ陽極、陰極、及びグラウンドに分けられる。
【００１２】
さらに、前記サーミスタは、前記補助陰極パターン部と前記外部陰極端子との間にのみ介在し得る。
【００１３】
なお、前記補助陰極パターン部と前記サーミスタとの間、前記サーミスタと前記外部陰極端子との間をそれぞれ接続するブラインドビアホール（ｂｌｉｎｄ  ｖｉａ  ｈｏｌｅ）が形成可能である。このとき、前記補助グラウンドパターン部と前記外部グラウンド端子との間、前記補助陽極パターン部と前記外部陽極端子との間をそれぞれ接続するスルービアホール（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｖｉａ  ｈｏｌｅ）が形成される。
【００１４】
また、前記ブラインドビアホール及び前記スルービアホールは、それぞれ銅（Ｃｕ）でメッキ可能である。
【００１５】
一方、前記ブラインドビアホール及びスルービアホールの数は、通過する電流の大きさに比例するように具備可能である。
【００１６】
また、前記サーミスタの上端及び下端面には、前記サーミスタの端子として機能する金属層がそれぞれ具備可能である。
【００１７】
さらに、前記金属層は、Ｃｕを含む成分で形成可能である。
【００１８】
また、前記各金属層と前記補助印刷回路基板との間には、接着層が形成可能である。
【００１９】
さらに、前記接着層は、エポキシ樹脂を含むことができる。
【００２０】
また、前記サーミスタは、正特性サーミスタ（ＰＴＣ）であり得る。
【００２１】
また、前記補助電極パターン部は、前記外部電極端子に対向する位置に形成可能である。
【００２２】
また、前記主印刷回路基板と前記補助印刷回路基板との間には、半田クリーム（ｓｏｌｄｅｒ  ｃｒｅａｍ）による溶着部が形成可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、二次保護素子が電極端子とマルチ層を形成して実装されることにより、他の回路部品が実装可能な空間をさらに確保できるという効果がある。
【００２４】
これとともに、本発明によれば、保護回路モジュールを備える印刷回路基板の設計の自由性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施例による保護回路モジュールを示す斜視図である。
【図２】主電極パターン部が形成された図１の主印刷回路基板を示す拡大図である。
【図３】一実施例による補助印刷回路基板の様子を示す斜視図である。
【図４】補助電極パターン部が形成された図３の補助印刷回路基板を示す底面図である。
【図５】図２の補助印刷回路基板を正面から眺めた断面図である。
【図６】図２の補助印刷回路基板を側面から眺めた断面図である。
【図７】別の実施例による補助印刷回路基板を正面から眺めた断面図である。
【図８】一実施例による主印刷回路基板と補助印刷回路基板との接続構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。特別な定義や言及がない場合、本説明に使用する上下左右などの方向を表示する用語は、図示した状態を基準とする。また、各実施例を通して同一の図面符号は同一の部材を指し示す。
【００２７】
本発明による保護回路モジュールは、主印刷回路基板、補助印刷回路基板、及び各基板に実装された複数の部品に分けられる。以下、各構成について詳細に説明する。
【００２８】
図１及び図２を参照して主印刷回路基板１００を説明する。図１は、一実施例による保護回路モジュールを示す斜視図であり、図２は、主電極パターン部が形成された図１の主印刷回路基板を示す拡大図である。
【００２９】
主印刷回路基板１００には、図１に示すように、ベアセル（図示せず）を保護するための保護回路モジュールの回路部品１１０が実装される。
【００３０】
絶縁基板の一面または両面に銅箔を施した銅箔積層板（ＣＣＬ；Ｃｏｐｐｅｒ  Ｃｌａｄ  Ｌａｍｉｎａｔｅｄ）を、露光、エッチングなどの作業によりパターンを形成する。
【００３１】
主電極パターン部１２０は、図２に示すように、主陽極パターン部１２２、主陰極パターン部１２３、及び主グラウンドパターン部１２１に分けられる。このとき、主グラウンドパターン部１２１の数は、複数形成可能である。主電極パターン部１２０は、陽極、陰極、グラウンドのための接続端子の役割を果たし、電流容量などにより一対または１つ以上の同じ電極端子として具備可能である。
【００３２】
一方、主電極パターン部１２０は、主印刷回路基板１００上に形成されたベントホール１３０の周囲に形成可能である。二次電池の製造工程時にベントホール１３０を介して電解液を注入した後、ベントホール１３０の上方に、後述する補助印刷回路基板２００が実装されるための主電極パターン部１２０を形成することにより、主印刷回路基板１００の空間を節減することができる。したがって、主印刷回路基板１００の小型化に有利であるという効果がある。
【００３３】
図３及び図４を参照して補助印刷回路基板２００を説明する。図３は、一実施例による補助印刷回路基板の様子を示す斜視図であり、図４は、補助電極パターン部が形成された図３の補助印刷回路基板を示す底面図である。
【００３４】
補助印刷回路基板２００の上面には、外部電極端子２１０が備えられる。外部電極端子２１０は、外部機器に電力を供給する通路としての役割を果たす端子である。外部電極端子２１０は、外部陰極端子２１３、外部グラウンド端子２１１、及び外部陽極端子２１２に分けられる。ただし、外部グラウンド端子２１１は、上述した主グラウンドパターン部１２１（図２参照）の数と同数で備えられる。
【００３５】
補助印刷回路基板２００の下面には、図４に示すように、上述した主電極パターン部１２０（図２参照）に対応する補助電極パターン部２２０が形成される。すなわち、補助電極パターン部２２０は、主電極パターン部と同様に、補助陽極パターン部２２２、補助陰極パターン部２２３、及び補助グラウンドパターン部２２１に分けられる。ただし、主グラウンドパターン部１２１（図２参照）の数に対応して補助グラウンドパターン部２２１の数が決定される。補助電極パターン部２２０と外部電極端子２１０との間の接続構造は別途に説明する。
【００３６】
一方、補助電極パターン部２２０は、外部電極端子２１０に対向する位置に形成される。
【００３７】
図５及び図６を参照してサーミスタ２３０を説明する。図５は、図３の補助印刷回路基板を正面から眺めた断面図であり、図６は、図３の補助印刷回路基板を側面から眺めた断面図である。
【００３８】
サーミスタ２３０は、外部電極端子２１０と補助電極パターン部２２０との間に介在する。特に、サーミスタ２３０は、外部陰極端子２１３と補助陰極パターン部２２３との間にのみ具備可能である。また、サーミスタ２３０は、外部に露出しないように、補助印刷回路基板２００に埋め込み可能である。
【００３９】
一般的に、サーミスタは、材質の特性上、外部に露出する場合に酸化されることから、単一素子として用いられる場合、酸化防止のためのコーティングを施さなければならない。しかし、本実施例のように、補助印刷回路基板２００の内部に埋め込まれる場合は、外部に露出せず、酸化防止コーティング層が不要なため、このような酸化防止コーティングを形成するための製造工程を省略することができる。
【００４０】
一方、サーミスタは、簡単な構造を有する二次保護素子として正特性サーミスタ（ＰＴＣ）が備えられることが好ましい。正特性サーミスタは、温度が上昇すると、電気抵抗が急激に大きくなる半導体素子であって、温度が上昇すると、抵抗が大きくなって回路を開放させ、温度が下降すると、抵抗が小さくなって回路を短絡させる。正特性サーミスタは、この方式でスイッチングすることにより、二次保護素子として働く。
【００４１】
金属層２３１は、サーミスタ２３０の上端及び下端面に備えられる。金属層２３１は、サーミスタ２３０の両端に接触し、サーミスタ２３０の端子として機能する。したがって、金属層２３１は、電気伝導性の良い金属で形成されなければならない。金属層２３１は、銅（Ｃｕ）成分を含むように形成することが好ましい。印刷回路基板の製造工程で銅を用いた銅箔を形成するステップにおいて、この金属層２３１を共に形成できるため、時間的・経済的な面で有利であるからである。
【００４２】
サーミスタ２３０の上下端に備えられた金属層２３１と絶縁基板２０１との間には、金属層２３１の付着力を向上させるために、接着層（図示せず）が形成可能である。このとき、接着層は、エポキシ樹脂のように、絶縁基板２０１と類似の成分を含む接着剤を用いて形成することができる。絶縁基板２０１と類似の成分を含む接着剤を用いることにより、金属層２３１と絶縁基板２０１との接着性をさらに向上させることができる。
【００４３】
図６及び図７を参照して補助電極パターン部２２０と外部電極端子２１０との間の電気的接続構造について説明する。図６は、図３の補助印刷回路基板を側面から眺めた断面図であり、図７は、別の実施例による補助印刷回路基板を正面から眺めた断面図である。
【００４４】
補助電極パターン部２２０と外部電極端子２１０との間は、ビアホールを介して接続される。ビアホールは、印刷回路基板をドリルして穴を開け、内部をメッキすることにより形成される。ビアホールを介して印刷回路基板の上下端間のパターン同士を接続させる。一方、ビアホールは、ブラインドビアホールやスルービアホールなどの種類に分類される。ブラインドビアホールは、多層ＰＣＢの外層と内層とを接続するために、ビアホールの一端が観察されにくいビアホールを意味し、スルービアホールは、外層間の電気的接続のために、印刷回路基板の上下部を貫通するビアホールを意味する。
【００４５】
補助陰極パターン部２２３とサーミスタ２３０との間、そして、サーミスタ２３０と外部陰極端子２１３との間には、ブラインドビアホールが形成され、各々を電気的に接続するようになる。一方、補助グラウンドパターン部２２１と外部グラウンド端子２１１との間、そして、補助陽極パターン部２２２と外部陽極端子２１２との間には、スルービアホールが形成され、各々を電気的に接続するようになる。一方、各ビアホールは、電気伝導性を考慮して銅（Ｃｕ）でメッキされることが好ましい。
【００４６】
一方、電流の大きさに応じてビアホールの数が決定される。すなわち、電流の大きさが大きい場合は、図３に示すように、ビアホール２４１の数を増加させ、電流が十分に流れることができるように電気的通路を確保する。
【００４７】
一方、一般的な場合のように、各ビアホールと各外部電極端子２１０との間は、補助印刷回路基板２００上に印刷された回路を介して接続される。また、各ビアホールと各補助電極パターン部２２０との間にも、上記印刷された回路を介してそれぞれ接続される。
【００４８】
図７及び図８を参照して主印刷回路基板１００と補助印刷回路基板２００との接続構造について説明する。図８は、一実施例による主印刷回路基板と補助印刷回路基板との接続構造を示す断面図である。
【００４９】
主印刷回路基板１００と補助印刷回路基板２００との間には、半田クリームによる溶着部が形成可能である。溶着部は、リフロー工程によって形成可能である。リフロー工程とは、印刷回路基板と回路部品とを電気的に接続するために、印刷回路基板に回路部品を実装する一工程である。リフロー工程では、高温の熱源を加え、半田クリームを溶融して印刷回路基板に回路部品を安定して接合する。
【００５０】
このとき、補助印刷回路基板２００の底面と主印刷回路基板１００の上面が対向して実装される。このとき、主電極パターン部１１０と補助印刷回路基板２００の底面に備えられた補助電極パターン部２２０とがそれぞれ接触するように実装される。主陽極パターン部１１２は、補助陽極パターン部２２２と電気的に接続され、主陰極パターン部１１３と補助陰極パターン部２２３とが電気的に接続され、主グラウンドパターン部１１１と補助グラウンドパターン部２２１とが電気的に接続される。結果として、主電極パターン部１１０の各々は、対応する外部電極端子２１０に電気的に接続される。
【符号の説明】
【００５１】
１００：主印刷回路基板
１１０：回路部品
１２０：主電極パターン部
１３０：ベントホール
２００：補助印刷回路基板
２１０：外部電極端子
２２０：補助電極パターン部
２３０：サーミスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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