CN101164180A - 包含图案化于pcb上的环状天线的二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明为一种二次电池，其具有环状天线，其中环状天线被图案化于保护电路板上，其安装或连接至电池单元，使得保护电路板可电连接至电池单元，以发射或接收射频信号。在根据本发明的二次电池中，作为发射或接收无线电信号的环状天线被图案化保护电路板上，其安装或连接于电池单元上。因此，有效防止已安装二次电池于装置内的柔性印刷电路板(FPCB)或液晶显示器(LCD)信号中产生噪声，且因干扰产生的噪声大幅减低。更一进步，不需额外空间设置所需的环状天线，从而缩小尺寸，特别是，减少二次电池的厚度及重量。同样地，不需使用现有昂贵的外接型式环状天线，且因此，二次电池的制造成本大幅减少。根据本发明构成上述的二次电池优选地作为内封装型二次电池。

Description

包含图案化于PCB上的环状天线的二次电池

技术领域

本发明涉及一种二次电池，其具有图案化于保护电路板上的环状天线，且更具体地涉及一种二次电池，其中环状天线图案化于作为保护电路的印刷电路板(PCB)上，电性安装或连接于电池单元上，从而可使二次电池与安装二次电池于其中的装置间的信号干扰最小化，大幅降低二次电池的制造成本，且二次电池可以较薄及较轻的结构制造。

背景技术

一般来说，二次电池包含电池单元及保护电路模块(PCM)。电池单元包含电极组件，电极组件具有阴极板、阳极板及隔板，以及用于容纳电极组件的壳体，壳体具有预定量的电解质填注于其中。PCM包含印刷电路板(PCB)，该印刷电路板安装或连接于电池单元的外部，PCB具有电连接至电池单元的电极端子的保护电路，用于将保护电路板与电池单元相连接的连接端子，以及配置在保护电路板的相对侧的外部输入及输出端子，使得外部输入及输出端子连接至外部装置(举例来说，无线终端、膝上型电脑或电动车)。

二次电池安装于外部装置，如移动电话，当二次电池最终应用于外部装置时，根据二次电池的外观，可将二次电池分为两种类型的二次电池。具体来说，二次电池分为硬封装型(hard pack-type)的二次电池，其中由塑料树脂所制的壳体整体地形成于电池的外表面，同时电性连接至对应外部装置的端子(“外部端子”)被暴露于外侧；以及内封装型二次电池，其中由塑料树脂所制的壳体并未形成于电池的外表面，同时电性连接至对应外部装置的端子被暴露于外侧。在硬封装形式二次电池安装于对应的外部装置的状态下，硬封装形式的二次电池的外表面部份地暴露于外侧。因此，在硬封装形式二次电池的暴露的外表面处的壳体使用与外部装置的壳体同样的材料所制。因此，硬封装型二次电池具有二次电池容易及方便地安装至对应的外部装置的优点；然而，硬封装型二次电池具有如下问题，即，需根据对应的外部装置的外型与结构制造二次电池的壳体。另一方面，对于内封装型二次电池，在内封装型二次电池安装于对应的外部装置的状态下，附加的外壳体连接于内封装型二次电池。因此，内封装型二次电池具有如下问题，即，内封装型二次电池的安装流程比硬封装型二次电池麻烦的问题；然而，内封装型二次电池具有如下优点，即，可使用与对应外部组件的形状及结构无关的内封装型二次电池。因此，近来发展了将二次电池标准化为可与对应外部组件形状及结构无关地使用的内封装型二次电池。

同样地，使用射频(RF)的移动电子商业交易系统及认证系统与信息处理技术一起迅速发展。因此，使用其中具有移动电子商业交易系统及认证系统的电子芯片的智能卡的情形也增加了。更进一步，这类系统已嵌入无线通信终端，如移动电话或个人数字助理(PDA)，且可预期上述系统的需求将更一进步地增加。

其中使用上述系统的无线终端的通常结构如后所述。作为发射及接收射频标识(RFID)信号的环状天线安装于无线终端的上壳体中，及安装于无线终端端子本体中的电子芯片用于处理从环状天线发射或接收的信号。然而，根据这种构造，上壳体的内部形状将很复杂，且无线终端的组装也不容易。因此，缺陷产品的数量会增加。同样地，性能取决于环状天线的种类而有明显差异。环状天线的长线造成柔性印刷电路板(FPCB)或液晶显示器(LCD)的信号含有噪声。因此，提出一种安装这种环状天线至可分离电池的方法，该可分离电池可作为无线终端能源。

然而，例如无线终端的外部装置的尺寸，特别是厚度，及重量已下降，因此，安装于无线终端的电池的组装流程很花费时间且需要高精密度地完成。因此，安装环状天线至电池的流程包含多个更复杂的多项步骤。更进一步，因需安装几乎所有电池的组件(如盖组件)于电池单元上，因此在上述内封装型二次电池结构中，问题会非常严重。

已提出了许多定位保护电路板、连接端子及安全元件，如正温度系数(PTC)元件，至模制装置中，且将电池单元与盖组件模制作为单体的方法。然而，在这些现有方法中，因盖组件及模制装置间的接触，而使盖组件的短路机率变高，在模制流程期间，过度的压力可能施加于电池单元，其造成电池单元的变形，且模制所需的高温条件中，电池爆炸的机率较高。更进一步，上述现有制造方法具有环状天线安装流程不易完成的问题。

因此，如图1及图2所示，本发明者发展了一种二次电池，其通过仅插入保护电路板模块至模制装置，该保护电路板模块包含保护电路板10及环状天线20，注入溶化的树脂至模制装置以制造注入模具30，并耦合注入模具30至电池单元(图未示)而完成，其公开于韩国专利申请编号2004-106712。

在上述二次电池中，在保护电路没有连接至电池的状态中形成，即，没有电压施加于保护电路的状态下，仅有保护电路模块及环状天线通过嵌入件注塑而形成该二次电池。因此，可使用一般树脂完成模制过程，该二次电池电性稳定，不需防止短路发生的涂覆流程，且保护电路不会发生电损坏。更进一步，虽然环状天线安装于二次电池，上述模制仍可使二次电池的制造流程简化。优选地，使用上述模制，更特别地，在制造内封装型二次电池中使用上述模制。

发明内容

更进一步，本发明提出一种新结构二次电池，其具有作为发射及接收所需的射频的天线安装其中，取代如示于图1及图2所使用的昂贵天线。

根据本发明的二次电池，其特点为环状天线印制于保护电路板上，该保护电路板安装或连接至电池单元，使得保护电路板可电性连接至电池单元，以发射或接收射频信号。

电池单元为电池的主要零件，其中电极组件包含阴极、阳极，及以环绕或堆叠方式插入在阴极与阳极间的隔板，在所述电池中，在密封状态中，在铝或不锈钢壳体中或铝层叠板绝缘袋形壳体中安装该电极组件以及电解质。阴极及阳极可用各种允许持续充电及放电的活性材料所制。本发明所涉及的阴极及阳极材料均为技术领域者所公知的。

保护电路板意指具有防止电池的过充、过放及过电流(即，保护电路)电路的PCB，该电路印制于板状环氧基合成树脂上。保护电路板安装于电池单元的上端，或连接于电池单元的侧边或下端，使得保护电路板可电性连接至电池单元。根据情况，安全元件可以在电性连接状态下布置在PCB上，或布置在电极组件及PCB间，用于对电池过电流、过充或过放的更安全的保护。作为安全元件，可使用保险丝、双金属、或正温度系数(PTC)元件。当温度超过预定温度时，PTC元件迅速切断电流的流动，且，当温度下降到预定温度之下时，PTC元件迅速恢复电流的流动。同样地，当使用PTC元件时，可减少电池的尺寸。因此，PTC元件是较佳的且最常被使用。

本发明的特点为将环状天线图案化于保护电路板上作为保护电路。因此，不需额外空间以安装所需的环状天线。同样地，不需使用如图1中所示的昂贵外接式环状天线，因此，二次电池的制造成本可大幅降低。

各种现有技术公开了，安装用于及接收电磁波的高频波段的特定形状的天线至装置(无线终端)中的PCB，举例来说，已揭露了如反F状及电子耦合印刷槽微带形状。这种天线是在对应装置及中继站之间发射及接收数百兆赫兹至数千兆赫兹电磁波的天线；然而，就尺寸及形状而论，该天线并不适于发射及接收用于本地通信的射频，如电子商业交易及认证(ID)。如上述现有技术，可考虑将用于发射及接收射频的环状天线图案化到对应装置中的PCB上。然而，例如无线终端的上述装置通常在其外表面具有电磁波中断单元，通过该电磁波中断单元保证使用者的安全性。在这种架构中，RF信号的噪声很大，错误发生率也会增加，或在对应装置的柔性印刷电路板(FPCB)或液晶显示器(LCD)信号产生噪声。

因此，将发射及接收射频的天线图案化至根据本发明的二次电池的保护电路板上的技术是新颖的，就本身而论，技术提供了上述显著的效果。

根据本发明的环状天线可在保护电路板的上端表面或下端表面上的任意位置形成。同样地，环状天线可完全或部分地形成于保护电路板的上端表面或下端表面上。优选地，环状天线可位于绝缘涂覆层上，该绝缘涂覆层通过相对于与保护电路板上的保护电路间隔预定距离或相对于保护电路而进行绝缘涂覆而形成，从而最小化环状天线及保护电路间的干扰。

本发明可应用于各种形式的二次电池。优选地，本发明可应用于内封装型二次电池，特别是，具有通过嵌入件注塑(insert injectionmolding)而形成的盖组件的内封装型二次电池。

盖组件意指安装于电极组件上的电池组件，其包含具有保护电路板的保护电路模块，覆盖保护电路模块外表面的盖壳体，以及作为选择电路连接的导线。

嵌入件注塑方法及通过嵌入件注塑方法所制造的内封装型二次电池的细节说明，公开于PCT国际专利申请号PCT/KR2004/2882，并以本发明的申请人的名义提交。上述国际专利申请案在通过参考文件并完整揭露。

附图说明

上述及本发明的其他对象、特征与其余优势将会从以下结合附属图式的详细描述获得清楚认知，其中：

图1为环状天线耦合至二次电池的印刷电路板(PCB)上的透视图，该二次电池公开于韩国专利申请案编号2004-106712，并以本发明的申请人的名义提交；

图2为具有如图1所示的环状天线的盖组件模制的透视图，通过嵌入件注塑而安装该天线；

图3为根据本发明优选实施例的环状天线部分图案化于PCB表面一侧的透视图；

图4为根据本发明另一优选实施例的环状天线完全图案化于PCB表面一侧的透视图；

图5为根据本发明优选实施例，在通过嵌入件注塑来制造盖组件模制之前的电池单元的剖视透视图；及

图6为通过嵌入件注塑制造的盖组件模制耦合至图5所示的电池单元的透视图。

图中主要符号说明

110    保护电路板

120    环状天线

200    次电池

300    电池单元

400    保护电路模块

500    下盖

600    盖组件模制

700    封装部件

具体实施方式

现在，本发明的较佳的具体实施例将会参照图示作详细描述。然而，这里必须注意本发明的范围并不仅限制于所阐明的具体实施例。

图3及图4分别为根据本发明优选实施例的部分及全部图案化于保护电路板(PCB)表面一侧的环状天线的典型透视图。

请参考这些图，外部输入及输出端子110及112形成于板状保护电路板100的上端。用于控制过充、过放及过电流的保护电路(图未示)，印制于板状保护电路板100的上端。多个安全元件114及116安装于板状保护电路板100的上端。同样地，环状天线120部分或全部地图案化于保护电路板100的上端表面或下端表面。在保护电路印制于保护电路板100之前，在保护电路印制于保护电路板100之后，或当保护电路印制于保护电路板100上时，可同时印制环状天线120。因为环状天线120被图案化于保护电路板100上，所以不需安装环状天线120的额外空间。

具有上述架构的保护电路板100电性安装或连接至具有各种结构的二次电池的电池单元。

图5为根据本发明优选实施例的内封装型二次电池的剖视透视图，该内封装型二次电池应用于具有图案化于其上的环状天线的保护电路板，如图3及图4所示。

请参考图5，内封装型二次电池200包含：电池单元300，具有电极组件(图未示)，其包含阴极、阳极及隔板，以及与其中的电解质一起安装；及保护电路模块400，其包含保护电路板100，该保护电路板具有图案化于其下端表面的环状天线120，连接端子410及正温度系数(PTC)块420。环状天线120经由保护电路板100上的任意电路电性连接至保护电路模块400。

以密封状态安装于电池单元300中的电极组件的一个电极(举例来说，阳极)连接至中间凸出端子310，且电极组件的另一电极(举例来说，阴极)直接连接至导电铝壳体320，使得壳体320本身用作端子。

本具体实施例的特点为保护电路板400具有安装在其上的环状天线120，且壳体460由嵌入件注塑而形成，从而盖组件以单体制成。基本上，保护电路模块400包含保护电路板100以及连接端子410及412，所述保护电路板100具有形成于其上的保护电路及环状天线120。视情况需要，保护电路模块400可包含PTC块420及/或导线430及432。

在PTC块420及导线430及432没有被包含在盖组件模制中的情形中，完成制造流程以使得仅有连接端子410及412与保护电路板100位于预定的模制装置(图未示)中，且然后熔化的树脂被注入至模制装置，从而连接端子410及412与保护电路板100与壳体460整体形成。

盖组件模制及电池单元300的组装流程执行如下。

首先，具有高粘合强度的导电部件330，举例来说，覆有镍，连接于电池单元300上端的一侧，及绝缘部件340连接于电池单元300上端的另一侧。导线430耦合至导电部件330。之后，导线430，即，阴极导线，耦合至保护电路模块400的阴极连接端子410。另一方面，PTC块420耦合至突出的阳极端子310。导线432耦合至PTC块420的连接端子。之后，导线432耦合至保护电路模块400的阳极连接端子412。优选地，通过点焊完成导电部件330及阴极导线430间的耦合以及PTC块420及阳极导线432间的耦合。由保护电路板100及盖壳体460组成的盖组件被整体地形成为单体，在部分连接端子410及412暴露在电池下端的状态中，该盖组件被安装到电池的上端，该电池具有如上所述与其耦合的导线430及432。

如上所述，在盖组件模制安装于上述电池上端后，经由形成于盖组件模制侧边的开口440，连接端子412及导线432通过焊接彼互相耦合，然后开孔440由侧盖450密封。结果，形成电池的上部。其后，下壳体500装配于电池单元300，然后电池单元300的外表面通过封装部件700覆盖。结果，完成了内封装型二次电池100。

图6为在电池由封装部件覆盖前的电池耦合状态的透视图。

请参考图6，在盖组件模制600安装于电池单元300上端的情形下，电池单元300的外表面由封装部件700所覆盖。结果，完成了内封装型二次电池单元。如图6所示，虽然可使用各种元件，举例来说盒状元件，但是绝缘标签作为封装部件700。因为如之前图示所示，环状天线被图案化于保护电路板上，不需安装环状天线的额外空间。

本发明的在上文中已以优选实施例揭露，然而本领域技术人员应理解的是，在不背离所附的权利要求书所公开的本发明的保护范围和精神的情况下，各种变化，添加以及替换都是可能的。

工业应用

如上述所揭露，在根据本发明的二次电池中，用于发射及接收射频信号的环状天线被图案化于保护电路板上，其安装或连接至电池单元。因此，有效防止已安装二次电池的装置的柔性印刷电路板(FPCB)或装置的液晶显示器(LCD)信号中产生噪声，且因干扰而产生的噪声被大幅减低。更进一步，不需额外空间来安装环状天线，从而缩小了尺寸，减少了二次电池的厚度及特别是，减少了重量。同样地，不需使用现有昂贵外接形式环状天线，因此，二次电池的制造成本大幅减少。上述构成的本发明的二次电池优选地用于内封装型二次电池。

Claims (6)

1.一种具有环状天线的二次电池，其中

该环状天线被图案化在保护电路板上，该保护电路板安装或连接至电池单元，使得该保护电路板可电性连接至该电池单元，以发射或接收射频信号。

2.如权利要求1所述的二次电池，其中该环状天线形成于该保护电路板的上端表面或下端表面上。

3.如权利要求2所述的二次电池，其中该环状天线完全或部分地形成于该保护电路板的上端表面或下端表面上。

4.如权利要求1所述的二次电池，其中该环状天线位于绝缘涂覆层上，通过相对于与该保护电路板上的保护电路间隔预定距离的区域或相对于该保护电路进行绝缘涂覆而形成该绝缘涂覆层。

5.如权利要求1所述的二次电池，其中该二次电池为内封装型二次电池。

6.如权利要求5所述的二次电池，其中该二次电池为具有通过嵌入件注塑而形成的盖组件的内封装型二次电池。

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