專利名稱：芯片直接貼裝在電路板上的鋰電池保護電路板的組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可充鋰電池充放電保護電路板的組裝方法，更具體涉及一種適合于各種 便攜式電子產(chǎn)品使用的單節(jié)或多節(jié)鋰電池的保護電路板的組裝。
背景技術(shù)：
鋰電池由于工作電壓高、能量密度高、無記憶效應(yīng)、無污染、質(zhì)量輕、自放電小、快速 充電、不含金屬鋰、循環(huán)壽命長等諸多獨特優(yōu)點，被公認為21世紀發(fā)展的理想能源。目前已 經(jīng)在便攜式電器如手機、MP4、手提電腦、攝像機、GPS等移動通訊中得到普遍應(yīng)用。隨著新 型電池材料的開發(fā)成功，高容量鋰電池將逐步在電動汽車、人造衛(wèi)星、航空航天和儲能等大 功率能源領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。
由于鋰電池的化學(xué)特性，在正常使用過程中，其內(nèi)部進行著電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化，不 適當?shù)某?、放電，有可能縮短電池壽命或引發(fā)化學(xué)副反應(yīng)發(fā)生電池爆炸等嚴重問題。所以每 個鋰離子電池都含有一個保護電路，以避免發(fā)生過充、過放、過電流、短路和過溫等現(xiàn)象， 以保證良好安全地使用。
保護電路與電池芯裝在一起構(gòu)成完整的鋰電池。目前主流的鋰電池保護電路是由充放電 控制IC、開關(guān)晶體管MOSFET和無源阻容元件組成，最近也出現(xiàn)了集成了開關(guān)晶體管的充放 電保護IC,外部僅需少量的電阻或電容，大大地改進和簡化了電路。隨著手持式電子產(chǎn)品的 外形的日益小型化，鋰電池也越來越薄小，進而要求鋰電池保護電路更小和更薄，因為電阻 和電容外形可以很小，實際上IC和MOSFET的外形就決定了承載電路板的外形大小。而且 隨著過流監(jiān)測閾值電壓的下降，要求MOSFET的導(dǎo)通電阻更小，控制信號傳輸更精確。目前 其保護電路板都是采用傳統(tǒng)的表面安裝工藝組裝，即把封裝好的芯片和無源阻容元件焊接裝 配在電路板上。然而經(jīng)過封裝的芯片的面積和厚度都比未封裝的要大，所以整個承載電路板 的面積尺寸和厚度很難進一步縮小，而且封裝還會顯著增加芯片的導(dǎo)通電阻和加速傳輸信號的延遲。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開一種芯片直接貼裝在電路板上的鋰電池保護
電路板的組裝方法，它是將MOSFET芯片和IC芯片直接貼裝在電路板上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的SMT工 藝，由于使用的MOSFET芯片和IC芯片未經(jīng)封裝，所以可以實現(xiàn)更薄小的電路板外形尺寸， 也減小了封裝寄生效應(yīng)帶來的MOSFET導(dǎo)通電阻過大和IC傳輸信號延遲等缺陷。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明是將MOSFET芯片和IC芯片未經(jīng)預(yù)先 封裝，直接貼裝在印制電路板上，即MOSFET芯片和IC芯片通過粘結(jié)料粘接固定在印制電路 板上，再用金屬線或金屬帶將M0SFET芯片和IC芯片上的焊盤與印制電路板上的焊盤焊接連 接起來，最后用芯片包覆劑覆蓋芯片及芯片與電路板焊盤的全體連接區(qū)域加以保護以完成保 護電路板的組裝。采用本發(fā)明方法具體實施的主要工藝流程又有兩種不同第一種電路板 準備一貼裝芯片一固化一焊金屬線或焊金屬帶一滴包覆劑包封一貼裝阻容元件一組裝完成； 第二種電路板準備一貼裝阻容元件一貼裝芯片一固化一焊金屬線或焊金屬帶一滴包覆劑包
封一組裝完成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著的進步和突出的特點采用芯片直接貼裝的方法， 電路板可以實現(xiàn)更窄小和輕薄的外形，更加適合于對外形大小敏感的手持式電子產(chǎn)品，直接 省卻了芯片的封裝測試環(huán)節(jié)，避免了封裝引入的導(dǎo)通電阻和信號延遲，最終也節(jié)省了物料成 本、降低了生產(chǎn)周期和提高了組裝效率。本發(fā)明適合于各種便攜式電子產(chǎn)品使用的單節(jié)或多 節(jié)鋰電池的保護電路板的組裝，尤其適合于單節(jié)鋰電池的保護電路板的組裝制造。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。 圖1是本發(fā)明印制電路板的正面示意圖； 圖2是本發(fā)明印制電路板的背面示意圖；圖3是電阻、電容和芯片貼裝在印制電路板上的示意圖 圖4是滴包覆劑保護的示意圖5是本發(fā)明組裝完成后的鋰電池保護電路板的電路連接原理圖。
圖中1、印制電路板，2、充電正極，3、中間電極，4、充電負極，5、過孔，6、金屬 線，7、包覆劑，8、印制電路板上的焊盤，9、貼裝MOSFET芯片的焊盤，10、貼裝電阻、 電容元件的焊盤，11、 MOSFET芯片和IC芯片上的電極焊盤。
具體實施例方式
本發(fā)明將芯片直接貼裝在電路板上的鋰電池保護電路板的組裝方法，具體的制作工藝步
驟如下參見圖1所示，準備好合適布線的雙面單層印制電路板1，將電路板l的尺寸設(shè)計
為長20mmx寬3mmx厚lmm，根據(jù)裝配的需要，電路板的長度范圍為10mm 35mm， 優(yōu)選為20mm，寬度范圍設(shè)計為2 5mm，優(yōu)選為3mm，厚度范圍設(shè)計為0.5 3mm，優(yōu)選 為lmm。電路板1的正面分布貼裝電子元器件的焊盤，電路板正面貼裝電子元器件，電路板 正面的兩端分別是連接鋰電池芯材料正、負極的"Battery+"正極焊盤和"Batter/—"負極 焊盤。焊盤的材質(zhì)是金屬，本體材料為銅，表面覆蓋鎳/金鍍層。
參見圖2所示，電路板1的反面一側(cè)依次分布三個連接電極焊盤，分別是充電正極2的 焊盤、中間電極3的焊盤和充電負極4的焊盤。其中充電正極2的焊盤與電路板正面的"Battery + "正極焊盤背靠背，通過三個過孔5直接互連。過孔的孔徑是0.3mm，過孔的盤徑是0.6mm。 一般根據(jù)需要，孔徑設(shè)計為0.2mm lmm，盤徑設(shè)計為0.4 1.5mm。焊盤和過孔的材質(zhì)是 金屬，本體材料為銅，表面覆蓋鎳/金鍍層。
參見圖3與圖4所示，電路板l的正面分布有通過金屬線和芯片上鋁焊盤電極相連接 的印制電路板上的焊盤8，及貼裝M0SFET芯片的焊盤9，及貼裝電阻、電容元件的焊盤10, 焊盤的材質(zhì)是金屬，本體材料為銅，表面覆蓋鎳/金鍍層。首先將濾波電阻R1、濾波電容C1、 電流檢測端限流電阻R2和中間電極偏置電阻R3這些電阻以及電容元件通過SMT工藝貼裝在印制電路板上，再將未經(jīng)預(yù)先封裝的M0SFET芯片和IC芯片，直接貼裝在印制電路板1上， 即分別將M0SFET芯片和IC芯片通過粘結(jié)料粘接固定在印制電路板和貼裝MOSFET芯片的焊 盤9上，粘結(jié)料采用導(dǎo)電膠或不導(dǎo)電膠或金屬焊膏或金屬焊料，然后固化粘結(jié)料，再用金屬 線6將M0SFET芯片和IC芯片上的電極焊盤11與印制電路板上的焊盤8焊接連接起來，金屬 線6也可以是金屬帶，金屬線或金屬帶的材質(zhì)在本實施例中采用金、銀、銅或鋁。最后，用 芯片包覆劑7將M0SFET芯片、IC芯片及M0SFET芯片、IC芯片與印制電路板的互連區(qū)域覆蓋 加以保護。組裝完成后的鋰電池保護電路板，其從"Battery+"正極焊盤到"Battery-"負 極焊盤，中間依次分布濾波電阻R1、濾波電容C1、充放電保護IC芯片、MOSFET芯片、電 流檢測端限流電阻R2和中間電極偏置電阻R3。
上述實施例中，當然，也可以采用權(quán)利要求所說的封裝順序貼裝，即首先將未經(jīng)預(yù)先封 裝的M0SFET芯片和IC芯片，直接貼裝在印制電路板1上，即分別將M0SFET芯片和IC芯片 通過粘結(jié)料粘接固定在印制電路板和貼裝MOSFET芯片的焊盤9上，然后固化粘結(jié)料，再用 金屬線6將MOSFET芯片和IC芯片上的電極焊盤11與印制電路板上的焊盤8連接起來，再用 芯片包覆劑7將M0SFET芯片、IC芯片及M0SFET芯片、IC芯片與印制電路板的互連區(qū)域覆蓋 加以保護，最后將濾波電阻R1、濾波電容C1、電流檢測端限流電阻R2和中間電極偏置電阻 R3這些電阻以及電容元件通過SMT工藝貼裝在印制電路板上。
參見圖3與圖5所示，其中IC芯片上的電極焊盤11設(shè)計在芯片的周邊，所述電極焊盤 ll分別為電源供電正極VCC、地極VSS、放電控制輸出端OD、電流檢測端CSI和充電控制 輸出端OC五個電極，芯片上的電極焊盤的準確位置、數(shù)量和尺寸大小等以芯片的產(chǎn)品數(shù)據(jù) 手冊為準，電極焊盤的表面材質(zhì)一般是金屬鋁。貼裝IC芯片的區(qū)域外圍分布有5個圓角矩形 的手指狀電極焊盤8 (即印制電路板上的焊盤)，分別與芯片上的電極焊盤一一對應(yīng)。手指狀 電極焊盤的長度設(shè)計為0.6 0.8mm，優(yōu)選為0.7mm,寬度設(shè)計為0.050 0.150mm，優(yōu)選 為O.lmm，各個手指狀電極焊盤之間的間隔不低于0.125mm。貼裝后的IC芯片邊緣距離外圍的5個手指狀電極焊盤的距離不低于0.325mm，而且IC芯片邊緣與電路板的最外圍邊界 距離不低于0.325mm。
參見圖3所示，MOSFET芯片的正面有兩個電極焊盤ll，該電極焊盤ll分別為G極和 S極，S極面積大于G極面積，芯片上的電極焊盤的準確位置、數(shù)量和尺寸大小以芯片的產(chǎn) 品數(shù)據(jù)手冊為準，電極焊盤的表面材質(zhì)一般是金屬鋁。MOSFET芯片的背面一般覆蓋一層薄 金層或者薄銀層作為D極。雙MOSFET可由兩個單獨分離的芯片組成或者是一個未經(jīng)劃開分 離的兩只芯片。貼裝MOSFET芯片的區(qū)域外圍的左右兩側(cè)對稱分布有4個圓角矩形的手指狀 電極焊盤8(即印制電路板上的焊盤)，分別與雙MOSFET芯片的G極和S極一一對應(yīng)。與G 極對應(yīng)的手指狀電極焊盤8的長度設(shè)計為0.6 0.8mm，優(yōu)選0.7mm，寬度設(shè)計為0.08 0.2mm，優(yōu)選O.lmm;與S極對應(yīng)的手指狀電極焊盤8的長度設(shè)計為0.6 0.8mm,優(yōu)選 0.7mm，寬度設(shè)計為0.5 1.2mm，優(yōu)選0.8mm。
上述的電阻R1、 R2、 R3和電容C1都采用0603外形，根據(jù)需要，電阻R1、 R2、 R3和 電容Cl還可設(shè)計為0鄰2、 0403或0805外形。電阻Rl、 R2、 R3和Cl的大小依據(jù)IC的產(chǎn) 品特性數(shù)據(jù)手冊的推薦和實際電路應(yīng)用經(jīng)驗來選取。 一般100Q《R1《1000Q， 1000Q《R2 《2000 Q， 2000 Q《R3《10000 Q, 0.01 u F《a《100u F。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的主要實施方式所做的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實 施只局限于這些說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，所作出的其他若干技 術(shù)精確、美化的推演或替換，都應(yīng)當屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種芯片直接貼裝在電路板上的鋰電池保護電路板的組裝方法，其特征在于，將MOSFET芯片和IC芯片直接貼裝在電路板上，其工藝制作過程包括下列步驟a、電路板準備準備好合適布線的雙面單層印制電路板，印制電路板的正面分布貼裝電子元器件的焊盤，印制電路板的正面貼裝電子元器件，電路板正面的兩端分別是連接鋰電池芯材料正、負極的“Battery+”正極焊盤和“Battery-”負極焊盤；電路板的反面一側(cè)依次分布三個連接電極焊盤，分別是充電正極焊盤、中間電極焊盤和充電負極焊盤，所述充電正極焊盤與電路板正面的“Battery+”正極焊盤背靠背，通過過孔直接互連；b、貼裝芯片將MOSFET芯片和IC芯片未經(jīng)預(yù)先封裝，通過粘結(jié)料直接貼裝在印制電路板上；c、固化固化粘結(jié)料，將MOSFET芯片和IC芯片固定連接在印制電路板上；d、焊金屬線或焊金屬帶用金屬線或金屬帶將MOSFET芯片和IC芯片上的電極焊盤與印制電路板上的焊盤焊接連接起來；e、滴包覆劑包封最后用芯片包覆劑覆蓋MOSFET芯片、IC芯片及MOSFET芯片、IC芯片與印制電路板的互連區(qū)域，加以保護；f、貼裝阻容元件將包括濾波電阻R1、濾波電容C1、電流檢測端限流電阻R2和中間電極偏置電阻R3的電阻以及電容元件貼裝在印制電路板上；g、組裝完成組裝完成后的鋰電池保護電路板，其從“Battery+”正極焊盤到“Battery-”負極焊盤，中間依次分布濾波電阻R1、濾波電容C1、充放電保護IC芯片、MOSFET芯片、電流檢測端限流電阻R2和中間電極偏置電阻R3。
2、 一種芯片直接貼裝在電路板上的鋰電池保護電路板的組裝方法，其特征在于，將M0SFET 芯片和IC芯片直接貼裝在電路板上，其工藝制作過程包括下列步驟a、電路板準備準備好合適布線的雙面單層印制電路板，印制電路板的正面分布貼裝電 子元器件的焊盤，印制電路板的正面貼裝電子元器件，電路板正面的兩端分別是連接鋰電池芯材料正、負極的"Battety+"正極焊盤和"Battery—"負極焊盤；電路板的反面一側(cè)依次 分布三個連接電極焊盤，分別是充電正極焊盤、中間電極焊盤和充電負極焊盤，所述充電正 極焊盤與電路板正面的"Battery+"正極焊盤背靠背，通過過孔直接互連；b、 貼裝阻容元件將包括濾波電阻R1、濾波電容C1、電流檢測端限流電阻R2和中間電 極偏置電阻R3的電阻以及電容元件貼裝在印制電路板上；c、 貼裝芯片將MOSFET芯片和IC芯片未經(jīng)預(yù)先封裝，通過粘結(jié)料直接貼裝在印制電路 板上；d、 固化固化粘結(jié)料，將MOSFET芯片和IC芯片固定連接在印制電路板上；e、 焊金屬線或焊金屬帶用金屬線或金屬帶將芯片上的電極焊盤與印制電路板上的焊 盤焊接連接起來；f、 滴包覆劑包封最后用芯片包覆劑覆蓋MOSFET芯片、IC芯片及MOSFET芯片、IC芯 片與印制電路板的互連區(qū)域，加以保護；g、 組裝完成組裝完成后的鋰電池保護電路板，其從"Battery+"正極焊盤到"Battery 一"負極焊盤，中間依次分布濾波電阻R1、濾波電容C1、充放電保護IC芯片、MOSFET芯 片、電流檢測端限流電阻R2和中間電極偏置電阻R3。
全文摘要
本發(fā)明提供芯片直接貼裝在電路板上的鋰電池保護電路板的組裝方法，將MOSFET芯片和IC芯片直接貼裝在電路板上，通過粘結(jié)料粘結(jié)固定后，再由金屬線或金屬帶將兩者的焊盤與電路板上的焊盤連接，最后用包覆劑覆蓋全體加以保護以完成組裝。具體的實施工藝又分為第一種電路板準備-貼裝芯片-固化-焊金屬線或焊金屬帶-滴包覆劑包封-貼裝阻容元件-組裝完成；第二種電路板準備-貼裝阻容元件-貼裝芯片-固化-焊金屬線或焊金屬帶-滴包覆劑包封-組裝完成。本發(fā)明使得電路板可以更窄小、更輕薄，適合于對外形大小敏感的手持式電子產(chǎn)品，省卻芯片的封裝測試環(huán)節(jié)，避免封裝引入的導(dǎo)通電阻和信號延遲，同時也節(jié)省了物料成本。
文檔編號H01M10/42GK101651237SQ20091004219
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者朱志牛, 褚華斌 申請人:廣東省粵晶高科股份有限公司