(57)【要約】 【課題】  小型でかつ耐衝撃性や耐曲げ強度特性などの機械的強度特性に優れた保護回路モジュールを提供すること。【解決手段】  ２次電池に接続され、その２次電池の充電回路または放電回路の少なくとも１つを遮断する機能を有する保護回路モジュールであって、その上面に凹部１１を有し凹部１１の底部に単層または多層の配線２を有する絶縁支持基板１と、絶縁支持基板１の凹部１１の内部に実装された半導体素子７，８とパッシブ素子９などの電子部品とにより構成されている。上記電子部品は絶縁物である樹脂１６によって埋め込まれている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次電池に接続され、前記２次電池の所定値以上の過電圧、過放電、過電流の少なくとも１つを検出して前記２次電池の充電回路または放電回路の少なくとも１つを遮断する機能を有する保護回路モジュールであって、上面に凹部を有し該凹部の底部に単層または多層の配線部分を有する絶縁支持体と、該絶縁支持体の前記凹部の内部に実装された電子部品とにより構成されることを特徴とする保護回路モジュール。
【請求項２】
前記電子部品が絶縁物に埋め込まれていることを特徴とする請求項１記載の保護回路モジュール。
【請求項３】
前記凹部の側壁と底面とが交わる部分において、前記側壁の少なくとも一部に窪みを設け、前記絶縁物が前記窪みにも充填されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次電池の過充電、過放電、過電流等の充放電を制御することができる保護回路モジュールに関し、特にその実装方法を改善した保護回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型の電子機器の小型軽量化はますます進展し、これらの機器に使用される２次電池に対しても小型化が要求されている。それに伴って２次電池に内蔵される保護回路モジュールも小型化が要求されており、特許文献１および２にそのような目的の保護回路モジュールの構成例が示されている。保護回路モジュールの部品実装は、パッケージ型のディスクリート半導体素子を使ったものから、ベアチップを回路基板に実装しワイヤボンディング配線後に全体を樹脂で封止するＣＯＢ（Chip on Board）構造へと進展し、さらに小型化が進み、ワイヤボンディングスペースを不要としたＣＳＰ（Chip Size Package）、フリップチップ実装の構造が主流となりつつある。
【０００３】
図５は従来の２次電池の保護回路モジュールの構成の一例を示す図であり、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は側断面図である。従来の２次電池の保護回路モジュールは、図５に示すように、単層または多層の配線５２を形成した絶縁支持基板５１に２次電池と接続するための電極プレート５３、２次電池のプラス出力端子５４，ＴＨ端子５５，マイナス出力端子５６を有し、配線５２上に過充電、過放電、過電流検出機能を有するＣＳＰ（Chip Size Package）構造の半導体素子７、電池出力をオンオフするためのＣＳＰ構造の半導体素子８、及び半導体素子７，８と保護回路を構成するパッシブ素子９などから構成される。
【０００４】
半導体素子７としては電池用保護ＩＣが、半導体素子８としては大電流をオンオフするためにＦＥＴ等のパワートランジスタが、パッシブ素子９としてはコンデンサ、抵抗、ダイオード等がそれぞれ使用される。
【０００５】
ここで実装されている半導体素子７，８はＢＧＡ（Ball Grid Array）構造のＣＳＰ素子であり、絶縁支持基板５１の配線５２とサイズ０．１〜０．３ｍｍφ程度の半田ボールにより半田接続されている。この構成により保護回路モジュールの大幅な小型化が達成できる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４７８３号公報
【特許文献２】特開２００３−８６１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上記のＢＧＡ構造の素子により実装された保護回路モジュールは、従来のパッケージ型の半導体素子を実装したものに比べて実装部分の耐曲げ強度、剪断強度がきわめて弱い構造となっており、落下等による衝撃や振動により故障を生じやすい。また、半導体素子の実装と反対面は、シリコン基板が露出した構造であり、僅かな衝撃で劈開する恐れを有している。
【０００８】
そこで、特許文献１などに示されるように回路基板上に実装された電子部品を樹脂でモールドすることにより耐曲げ強度や耐剪断強度、耐衝撃性能などを向上させている。このような実装構造の一例を図６に示す。図５のように実装された半導体素子７，８およびパッシブ素子９の周囲を樹脂１０等でモールドしたものであるが、基板に曲げ応力が加わった際に、絶縁支持基板５１と樹脂１０との界面端部１８では、絶縁支持基板５１と樹脂１０の硬度が異なっていることにより剥離が発生し易く、剥離が発生した場合、樹脂１０と一緒に実装された半導体素子７，８およびパッシブ素子９に絶縁支持基板５１から剥離される方向に応力が働き、素子剥離或いは素子破損が発生し易いという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２では、凹型構造の絶縁ケース及び蓋の両面に保護回路を構成する素子を実装し、それらを簡単に接合一体化できるように形成して組み合わせ、保護回路部品をケース内部に組み込んだ立体構造のものが提案されている。しかし、パッケージ型のディスクリート半導体素子を搭載しており、また二つのケースを積み重ねた構造であることから小型化には限界がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、これらの欠点を除去し、小型でかつ耐衝撃性や耐曲げ強度特性などの機械的強度特性に優れた保護回路モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の保護回路モジュールは、２次電池に接続され、前記２次電池の所定値以上の過電圧、過放電、過電流の少なくとも１つを検出して前記２次電池の充電回路または放電回路の少なくとも１つを遮断する機能を有する保護回路モジュールであって、上面に凹部を有し該凹部の底部に単層または多層の配線部分を有する絶縁支持体と、該絶縁支持体の前記凹部の内部に実装された電子部品とにより構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記電子部品が絶縁物に埋め込まれていてもよい。
【００１３】
また、前記凹部の側壁と底面とが交わる部分において、前記側壁の少なくとも一部に窪みを設け、前記絶縁物が前記窪みにも充填されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明においては保護回路モジュールを構成する半導体素子などの電子部品を絶縁性支持体に設けた凹部内に収納することにより形状の小型化および取り扱い上の不備による電子部品の機械的損傷の可能性を低減し、さらに、それを樹脂などの絶縁物でモールドして埋め込むことにより機械的強度を向上し、さらにはその凹部の側壁に窪みを設けそこに絶縁物を充填することにより電子部品の剥離強度などを向上させることができる。
【００１５】
よって本発明により、小型でかつ耐衝撃性や耐曲げ強度特性などの機械的強度特性に優れた保護回路モジュールを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明による保護回路モジュールの第１の実施の形態の構成を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は側断面図である。また、図２は本実施の形態の保護回路モジュールに使用する絶縁性支持基板の構造を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側断面図である。
【００１８】
図１において、本実施の形態の保護回路モジュールは、その上面に凹部１１を有し凹部１１の底部に単層または多層の配線２を有する絶縁支持基板１と、絶縁支持基板１の凹部１１の内部に実装された電子部品とにより構成されている。
【００１９】
ここで、絶縁支持基板１は図２に示すように、その上面の中央部に凹部１１が設けられ、その底部の基板内には単層または多層の配線２が配置されている。また、２次電池と接続するための電極用配線１２が絶縁支持基板１の上面の凹部以外の部分に設けられ、絶縁支持基板１の凹部の底部基板の下面には２次電池のプラス出力端子４、ＴＨ出力端子５、マイナス出力端子６が設けられている。また、絶縁性支持基板１の凹部の底面１５にも、保護回路を構成する電子部品を実装するための配線を配している。
【００２０】
さらに、凹部１１の側壁１７と底面１５とが交わる部分において、側壁１７に窪み１３を設けている。
【００２１】
図１に示すように、絶縁性支持基板１の凹部１１の底面１５の配線上に、図５と同様な過充電、過放電、過電流検出機能を有するＣＳＰ構造の半導体素子７、電池出力をオンオフするための半導体素子８、及び半導体素子７，８と保護回路を構成するパッシブ素子９が設置され、電極用配線１２上に２次電池と接続するための電極プレート３が実装される。実装は、実装部に半田クリームを塗布し、その上に電子部品を搭載し、リフロー等の加熱で半田実装するものとする。
【００２２】
半導体素子７としては電池用保護ＩＣが、半導体素子８としては大電流をオンオフするためにＦＥＴ等のパワートランジスタが、パッシブ素子９としてはコンデンサ、抵抗、ダイオード等がそれぞれ使用される。半導体素子７，８はサイズ０．１〜０．３ｍｍφ程度の半田ボールを有しており、その厚さは半田ボールを含めて０．３〜０．５ｍｍ程度である。ただし、厚さはこれ限るものではなく、任意の厚みに対応可能である。パッシブ素子９としては、１００５サイズ（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）、０６０３サイズ（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）、０４０２サイズ（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）等のサイズを用いることができる。
【００２３】
絶縁支持基板１としては、一般的なガラスエポキシ基板を使用することができ、凹部１１の底部の厚さは０．５〜０．８ｍｍ程度、凹部１１の周辺の部分の厚さは１．０〜１．５ｍｍ程度である。凹部１１の深さは、凹部１１に埋め込まれる電子部品の高さと実装するための半田等の厚さを重ね合わせた厚さと同等以上とすることが望ましい。実装された電子部品の高さを絶縁支持基板１の凹部１１の周囲より低くすることにより、電子部品が外部との衝突により損傷を受けることを防止することが出来る。
【００２４】
図３は本発明による保護回路モジュールの第２の実施の形態の構成を示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は側断面図である。本実施の形態の保護回路モジュールは絶縁支持基板１やその凹部１１などの形状、凹部１１に実装される半導体素子７，８などの電子部品、その凹部１１の底面１５上の配線への半田による実装方法などは図１の実施の形態と同じである。
【００２５】
但し、本実施の形態においては、半導体素子７，８とパッシブ素子９などが絶縁物である樹脂１６によって埋め込まれている。この時の凹部１１にモールドされる樹脂１６の上面は絶縁支持基板１と同一平面になることが望ましい。樹脂１６としてはエポキシ等の樹脂を使用でき、ポッティングや金型成形で形成できる。この時、流し込まれた樹脂１６は、絶縁支持基板１の凹部１１内の窪み１３にも充填されて成形される。
【００２６】
これにより、保護回路を構成する半導体素子７，８とパッシブ素子９は、絶縁支持基板１の凹部１１に樹脂１６により完全に埋め込まれた構造となる。樹脂１６により電子部品が保護されており外部からの耐衝性が向上する。また、保護回路モジュールに曲げ応力が加わった場合でも、樹脂１６が窪み１３に流れ込んでおり、曲げ応力に対して、窪み上部１４が窪み１３に流れ込んだ部分の樹脂１６を押さえるため、絶縁支持基板１と樹脂１６の界面剥離強度が著しく向上している。
【００２７】
図４は本発明による保護回路モジュールの第３の実施の形態の構成を示す図であり、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は側断面図である。本実施の形態の保護回路モジュールは絶縁支持基板１やその凹部１１などの形状、凹部１１に実装される半導体素子７，８などの電子部品、その凹部１１の底面１５上の配線への半田による実装方法、樹脂１６による凹部１１のモールド方法などは図３の実施の形態と同じである。
【００２８】
但し、図３の実施の形態においては絶縁支持基板１の上に設けられた電極用配線１２上に２次電池と接続するための電極プレート３が絶縁支持基板１の面より飛び出して実装されているが、本実施の形態においては、電極プレート３が設置される部分の絶縁支持基板１の表面が電極プレート３の厚さ分だけ窪んでおり、電極プレート３が設置された状態で樹脂１６の上面、絶縁支持基板１、電極プレート３が同一平面となるように形成されている。これにより保護回路モジュールがさらに取扱い易くなり、外部との衝突により損傷を受ける可能性をさらに低減することが出来る。
【００２９】
以上のように、本発明により、小型でかつ耐衝撃性や耐曲げ強度特性などの機械的強度特性に優れた保護回路モジュールを得ることができる。
【００３０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではないことは言うまでもなく、例えば、絶縁支持基板やそこに形成される凹部などの形状、実装される電子部品などは目的に合わせて最適な構成に設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による保護回路モジュールの第１の実施の形態の構成を示す図、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は側断面図。
【図２】本発明の実施の形態の保護回路モジュールに使用する絶縁性支持基板の構造を示す図、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側断面図。
【図３】本発明による保護回路モジュールの第２の実施の形態の構成を示す図、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は側断面図。
【図４】本発明による保護回路モジュールの第３の実施の形態の構成を示す図、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は側断面図。
【図５】従来の２次電池の保護回路モジュールの構成の一例を示す図、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は側断面図。
【図６】回路基板上に実装された電子部品を樹脂でモールドする従来の実装構造の一例を示す図、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は側断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１，５１    絶縁支持基板
２，５２    配線
３，５３    電極プレート
４，５４    プラス出力端子
５，５５    ＴＨ出力端子
６，５６    マイナス出力端子
７，８    半導体素子
９  パッシブ素子
１０，１６    樹脂
１１    凹部
１２    電極用配線
１３    窪み
１４    窪み上部
１５    底面
１７    側壁
１８    界面端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008192413.tif 000006
【図５】
2008192413.tif 000007
【図６】
2008192413.tif 000008