(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電池パックに内蔵される充電電池の保護回路モジュールであって、
端子台が取り付けられた横長矩形形状の回路基板と、
前記回路基板の隅部に当該回路基板から突出させて取り付けられた、前記充電電池の一方電極に電気的に接続するための第１の導体板と、
前記回路基板の長手方向の両端部に前記端子台から当該回路基板に渡って配設され、前記充電電池パックの外部との間で電力を入出力するための複数の端子を構成する複数の第２の導体板と、
前記複数の第２の導体板の１つを前記回路基板から突出するように延長して形成された、前記充電電池の他方電極に電気的に接続するための第３の導体板と、
任意数の半導体回路部品と任意数の受動回路部品とで構成された前記充電電池の保護回路とを備え、
前記保護回路は、前記回路基板の長手方向の中央部であって前記複数の第２の導体板で挟まれた部分に配設され、
前記半導体回路部品は、ベアチップの状態で前記回路基板にフェイスダウン実装されており、
前記半導体回路部品には少なくとも充放電用の電界効果トランジスタが含まれており、
前記電界効果トランジスタは、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極を構成する各半田バンプを利用して前記回路基板にフェイスダウン実装され、
前記保護回路は、全体を保護用樹脂によって覆われていることを特徴とする、充電電池の保護回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電電池の保護回路モジュール、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばリチウムイオンバッテリーなどの、充電電池パックには、過充電を防止するなどの目的で保護回路が内蔵されている。
【０００３】
このような保護回路を構成する従来の保護回路モジュールは、図５に示すように、基板本体５１ａと、この基板本体５１ａの隅部から突出する突出部５１ｂとからなる回路基板５１を備えている。回路基板５１上には、充電電池としてのリチウムイオンバッテリー（図示せず）の陽極あるいは陰極に直接あるいは他の導体を介して電気的に接続される導体板５２，５３の一端部が半田などにより取り付けられている。回路基板５１上には、さらに、配線パターン（図示せず）が形成されているとともに、端子台５４や、保護回路を構成する各種電子部品が実装されている。端子台５４には、充電電池パックの外部との間の電力の入出力のための端子を構成する導体板５４ａ〜５４ｄが配設されている。上記電子部品は、半導体回路部品としての電界効果トランジスタ５５ａ，５５ｂおよび制御用ＩＣ（integrated circuit）５６と、複数の受動回路部品５７ａ〜５７ｋである。受動回路部品５７ａ〜５７ｋは、たとえば、抵抗器、キャパシタ、サーミスタなどである。電界効果トランジスタ５５ａ，５５ｂおよび制御用ＩＣ５６は、それぞれ樹脂パッケージされており、樹脂パッケージから突出したリード端子を回路基板５１に半田付けすることにより実装されている。
【０００４】
導体板５２は、回路基板５１上の配線パターンを介して導体板５４ａに電気的に直接接続されており、導体板５３は、回路基板５１上の配線パターンや回路基板５１上に実装された電界効果トランジスタ５５ａ，５５ｂなどを介して導体板５４ｄに電気的に接続されている。
【０００５】
しかし、このような従来の構成では、樹脂パッケージされた電界効果トランジスタ５５ａ，５５ｂおよび制御用ＩＣ５６を回路基板５１に実装しているので、以下のような解決すべき課題があった。
【０００６】
先ず第１に、電界効果トランジスタ５５ａ，５５ｂのオン抵抗を充分に低くできない。すなわち、パッケージ品では、ベアチップとリード端子とをワイヤボンディングにより接続しているので、ワイヤの抵抗を無くすことができず、このためオン抵抗を充分に低くできないことから、電力損失を充分に低減させることができないのである。なお、複数本のワイヤを並列にボンディングすることにより、抵抗値をある程度低減させることは可能であるが、これでは製造コストを上昇させてしまう。
【０００７】
第２に、パッケージ品では、ベアチップと比較してパッケージの寸法が非常に大きいので、保護回路モジュール、ひいては充電電池パックの薄型化および小型化を充分に実現できない。
【０００８】
第３に、通常、保護回路モジュールは、耐水性を向上させるために実装済の回路基板５１全体を保護用樹脂で覆うのであるが、樹脂パッケージされた電界効果トランジスタ５５ａ，５５ｂや制御用ＩＣ５６を用いた場合、樹脂パッケージ自体が保護用樹脂の機能を有しているので、保護用樹脂が二重になり、無駄に製造コストを上昇させる結果となる。
【０００９】
第４に、樹脂パッケージされた電界効果トランジスタ５５ａ，５５ｂや制御用ＩＣ５６は、ベアチップと比較して高価であり、それだけ保護回路モジュールの製造コストが上昇してしまう。
【００１０】
【発明の開示】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、電界効果トランジスタのオン抵抗を良好に低減でき、しかも充電電池パックの薄型化、小型化、ならびに製造コストの低減を図ることのできる充電電池の保護回路モジュール、およびその製造方法を提供することを、その課題とする。
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１２】
本発明によれば、充電電池パックに内蔵される充電電池の保護回路モジュールであって、端子台が取り付けられた横長矩形形状の回路基板と、前記回路基板の隅部に当該回路基板から突出させて取り付けられた、前記充電電池の一方電極に電気的に接続するための第１の導体板と、前記回路基板の長手方向の両端部に前記端子台から当該回路基板に渡って配設され、前記充電電池パックの外部との間の電力を入出力するための複数の端子を構成する複数の第２の導体板と、前記複数の第２の導体板の１つを前記回路基板から突出するように延長して形成された、前記充電電池の他方電極に電気的に接続するための第３の導体板と、任意数の半導体回路部品と任意数の受動回路部品とで構成された前記充電電池の保護回路とを備え、前記保護回路は、前記回路基板の長手方向の中央部であって前記複数の第２の導体板で挟まれた部分に配設され、前記半導体回路部品は、ベアチップの状態で前記回路基板にフェイスダウン実装されており、前記半導体回路部品には少なくとも充放電用の電界効果トランジスタが含まれており、前記電界効果トランジスタは、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極を構成する各半田バンプを利用して前記回路基板にフェイスダウン実装され、前記保護回路は、全体を保護用樹脂によって覆われていることを特徴とする、充電電池の保護回路モジュールが提供される。
【００１５】
このように、半導体回路部品を、ベアチップの状態で回路基板にフェイスダウン実装したので、電界効果トランジスタのオン抵抗を良好に低減でき、しかも充電電池パックの薄型化、小型化、ならびに製造コストの低減を図ることができる。
【００１６】
すなわち、電界効果トランジスタのベアチップを回路基板に直接実装したので、ワイヤボンディングのワイヤによる抵抗を無くすことができ、電界効果トランジスタのオン抵抗を良好に低減できる結果、電力損失を充分に低減できる。しかも、パッケージが無いので保護回路モジュールを薄型化、小型化でき、その結果、充電電池パックを薄型化、小型化できる。さらには、ベアチップはパッケージ品と比較して安価であり、その結果、充電電池の保護回路モジュールを安価に製造できる。
【００１７】
また、半導体回路部品として、半田バンプを有するベアチップを用い、このベアチップと受動回路部品とを一括して半田リフローにより回路基板に実装すれば、電界効果トランジスタのベアチップを回路基板に直接実装することによる上記効果に加えて、半田付け作業を極めて効率良く行なえ、生産性の向上および製造コストの低減を実現できる。
【００１８】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る充電電池の保護回路モジュールの概略構成図であって、回路基板１上の隅部には、充電電池としてのリチウムイオンバッテリー（図示せず）の陽極あるいは陰極に直接あるいは他の導体を介して電気的に接続される導体板２の一端部が半田などにより取り付けられている。この導体板２は、たとえばニッケル板により構成されている。回路基板１上には、さらに、端子台３や保護回路を構成する電界効果トランジスタなどの各種電子部品（図示せず）が取り付けられているとともに、配線パターン（図示せず）が形成されている。端子台３には、充電電池パックの外部との間の電力の入出力のための端子を構成する導体板４ａ〜４ｄが配設されている。
【００２１】
導体板４ａは、細長い長方形であり、長さが他の導体板４ｂ〜４ｄよりも長く、一端部が端子台３上に位置し、他端部が回路基板１上から外方に突出している。この導体板４ａは、たとえばニッケル板に金メッキを施したものであり、充電電池としてのリチウムイオンバッテリー（図示せず）の陽極あるいは陰極に直接あるいは他の導体を介して電気的に接続される。導体板２は、回路基板１上に実装された電界効果トランジスタや回路基板１上に形成された配線パターンを介して導体板４ｄに電気的に接続されている。
【００２２】
回路基板１上には、半導体回路部品５ａ，５ｂ、6 と、受動回路部品７、８ａ〜８ｃ、９ａ〜９ｇとが実装されている。半導体回路部品５ａ，５ｂは、電界効果トランジスタのベアチップである。半導体回路部品6 は、制御用のＩＣのベアチップである。受動回路部品７は、サーミスタである。受動回路部品８ａ〜８ｃは、抵抗器である。受動回路部品９ａ〜９ｇは、キャパシタである。これら半導体回路部品５ａ，５ｂ、6 および受動回路部品７、８ａ〜８ｃ、９ａ〜９ｇは、樹脂製の保護膜１０により覆われている。
【００２３】
図２は、半導体回路部品５ａの正面図である。半導体回路部品５ａすなわち電界効果トランジスタのベアチップは、複数の半田バンプ１１を有しており、ベアチップ部分の厚みは０．２７ｍｍ、半田バンプ１１部分の厚みは０．１ｍｍである。この寸法については、半導体回路部品５ｂおよび半導体回路部品6 についても同様である。複数の半田バンプ１１は、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極を構成している。各半田バンプ１１は、たとえば重量比で９６パーセントの鉛と重量比で４パーセントの錫とからなる高融点半田により構成されている。
【００２４】
半導体回路部品５ａ，５ｂおよび半導体回路部品6 は、半田バンプ１１を利用して、受動回路部品７、受動回路部品８ａ〜８ｃ、および受動回路部品９ａ〜９ｇと一括して半田リフローにより回路基板１上にフェイスダウン実装されている。そして、この実装後、半導体回路部品５ａ，５ｂ，6 および受動回路部品７，８ａ〜８ｃ，９ａ〜９ｇの全体を覆う保護膜１０が塗布され、保護膜１０により充電電池から漏洩した液や電子機器の外部からの水などの浸入を阻止される。
【００２５】
このように、半導体回路部品５ａ，５ｂおよび半導体回路部品6 を、ベアチップの状態で回路基板１にフェイスダウン実装したので、半導体回路部品５ａ，５ｂにより構成される電界効果トランジスタのオン抵抗を良好に低減できる。すなわち、パッケージ品のようにベアチップとリード端子とを金線などを用いてワイヤボンディングする必要がないので、ワイヤの抵抗が無くなり、電界効果トランジスタのオン抵抗が良好に低減する結果、電力損失を軽減できる。しかも、ベアチップはパッケージ品と比較してサイズが極めて小さいので、充電電池の保護回路モジュールを薄型化および小型化でき、この結果充電電池パックの薄型化、小型化を実現できる。さらに、ベアチップはパッケージ品と比較して安価であるので、部品コストを低減でき、製造コストの低減を図ることができる。もちろん、半導体回路部品５ａ，５ｂ，6 、および受動回路部品７，８ａ〜８ｃ，９ａ〜９ｇの全体が保護膜１０により保護されるので、パッケージ品を用いなくても、ベアチップの半導体回路部品５ａ，５ｂ，6 を充分に保護できる。
【００２６】
図３は、他の実施形態における充電電池の保護回路モジュールにおける回路基板の平面図、図４は、同正面図であって、この実施形態では、端子台３が設けられていない。回路基板２１上には、半導体回路部品２２ａ，２２ｂ、半導体回路部品２３、受動回路部品２４、受動回路部品２５、および受動回路部品２６ａ〜２６ｃが実装されている。半導体回路部品２２ａ，２２ｂは、電界効果トランジスタのベアチップである。半導体回路部品２３は、制御用のＩＣのベアチップである。受動回路部品２４は、サーミスタである。受動回路部品２５は、抵抗器である。受動回路部品２６ａ〜２６ｃは、キャパシタである。これら半導体回路部品２２ａ，２２ｂ，２３および受動回路部品２４，２５，２６ａ〜２６ｃは、樹脂製の保護膜２７により覆われている。
【００２７】
半導体回路部品２２ａ，２２ｂおよび半導体回路部品２３は、半田バンプ２８を利用して、受動回路部品２４、受動回路部品２５、および受動回路部品２６ａ〜２６ｃと一括して半田リフローにより回路基板２１上にフェイスダウン実装されている。そして、この実装後、半導体回路部品２２ａ，２２ｂ，２３および受動回路部品２４，２５，２６ａ〜２６ｃの全体を覆う保護膜２７が塗布され、保護膜２７により充電電池から漏洩した液や電子機器の外部からの水などの浸入を阻止される。
【００２８】
この実施形態においては、図１および図２に示す実施形態における効果に加えて、端子台３を設けないことから、薄型化および小型化の効果が極めて顕著である。
【００２９】
なお、上記各実施形態においては、充電電池としてリチウムイオンバッテリーを用いたが、リチウムポリマーバッテリーなど、他の充電電池を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る充電電池の保護回路モジュールの概略構成図である。
【図２】半導体回路部品の拡大正面図である。
【図３】他の実施形態における充電電池の保護回路モジュールの回路基板部分の平面図である。
【図４】他の実施形態における充電電池の保護回路モジュールの回路基板部分の正面図である。
【図５】従来の充電電池の保護回路モジュールの概略構成図である。
【符号の説明】
１  回路基板
５ａ，５ｂ  半導体回路部品
６  半導体回路部品
７  受動回路部品
８ａ〜８ｃ  受動回路部品
９ａ〜９ｇ  受動回路部品
１０  保護膜
１１  半田バンプ
２１  回路基板
２２ａ，２２ｂ  半導体回路部品
２３  半導体回路部品
２４  受動回路部品
２５  受動回路部品
２６ａ〜２６ｃ  受動回路部品
２７  保護膜
２８  半田バンプ
【図１】
0003993336.tif 000002
【図２】
0003993336.tif 000003
【図３】
0003993336.tif 000004
【図４】
0003993336.tif 000005
【図５】
0003993336.tif 000006