SE513667C2 - Ett elektroniskt mönsterkort samt en anordning innefattande ett isolationsmaterial - Google Patents

Description

15 20 25 513 667 2 förslutningsmetoder införs kommer alltid sprickor att förekomma och således kvarstår risken för skada genom ESD.

Om skyddselektroniken som skyddar Li-cellen förstörs av en ESD-gnista efier testet, resulterar det i ett batteripaket utan en fungerande skyddselektronik, och såsom nämndes ovan kan detta i värsta fall förorsaka en explosion eller sprickbild- ning av battericellen på grund av att exempelvis Li-cellen överladdas. Även om detta problem har beskrivits med avseende på Li-j onbatteripaket förekommer samma problem för många andra tillämpningar i vilka en elektronisk krets kan förstöras av ESD genom hål i ett omgivande hölje.

Således är ett ändamål hos uppfinningen att åstadkomma en anordning av ovan nämnd typ som kan motstå elektrostatiska urladdningar utan att strömkretsen på mönsterkortet skadas.

I enlighet med uppfinningen uppnås detta ändamål genom att ett ledande område, anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning (ESD), är placerat på ytan i när- heten av de ledande öama och inom området för hålen, och att element gjorda av ett andra isolationsmaterial är anordnade i hålen.

När ett isolationsmaterial är anordnat i hålet kommer en ESD-gnista att tränga in mellan detta material och det omgivande materialet och träffa mönsterkortet nedanför. Genom att placera ett ledande område inom hålornrådet så att det mer eller mindre omger den ledande ön kommer gnistan att träffa detta område i stället för att träffa den ledande ön, vilken utgör en del av den känsliga kretsen, och således kommer kretsen att skyddas. 10 15 20 25 30 513 667 3 Såsom anges i krav 2 kan anordningen innefatta skyddselektronik avsett för ett batteri och det första isolationsmaterialet kan vara en del av ett batterihölje. Såsom nämndes ovan är detta en av de vanliga tillämpningar-na för ett sådant mönsterkort.

Dessutom, såsom anges i krav 3, kan de ledande öarna företrädesvis vara testpunkter som är anpassade att användas under ett testförfarande av mönsterkortet.

Såsom anges i krav 4 kan det andra isolationsmaterialet företrädesvis vara ett elas- tiskt material. Detta betyder att materialet kommer att vara tillräckligt flexibelt för att fylla ut hela hålet, och således minimera sprickan mellan de två materialen mellan vilka en elektrostatisk urladdning kan intränga. Dessutom kan elementen fästas i hålet utan användning av någon adhesiv, vilket också betyder att de lätt kan avlägsnas igen, och således medger ytterligare eller upprepad testning av kretsen vid senare tillfälle.

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen som visas i krav 5 har det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdnin g, formen av en cirkulär ring placerad runt varje ledande ö. På detta sätt är ön fullständigt omgiven av det ledande området och således säkert skyddat.

Enligt en alternativ utföringsforrn av uppfinningen, vilken visas i krav 6, har det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning, formen av ett antal åtskilda områden anordnade runt varje ledande ö. Detta är en mer flexibel lösning och som fortfarande upprätthåller en acceptabel skyddsnivå.

Dessutom bör det observeras att det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning, kan ha andra former.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, som visas i krav 7 är det ledande området, som är anpassat att föra botten elektrostatisk urladdning, anslutet 10 15 20 25 30 513 667 4 till ett jordplan. Ett jordplan kommer ofta att vara mest lämpat att föra bort den elektrostatiska urladdningen, men beroende på matarspänningarna kan det ledande området även anslutas till en positiv eller negativ matningsskena.

Såsom visas i krav 8 kan det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning, ha en tjocklek som är större än tjockleken hos de ledande öarna. Detta betyder dels att den övre änden av området befinner sig närmare isolationsmaterialet vilket således ökar sannolikheten att en BSD-gnista kommer att träffa detta område i stället för ön, men även att området kan föra bort en större ström i händelse av en träff.

Såsom visas i krav 9 kommer sannolikheten att en BSD-gnista träffar det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning, i stället för ön ytterligare att öka när detta område är försett med upphöjda eller spetsiga organ.

Detta på grund av det faktum att elektrostatiska urladdningar attraheras av sådana upphöjda organ.

Såsom nämnts hänför sig uppfinningen dessutom till ett elektroniskt mönsterkort som har en yta på vilken åtminstone en ledande ö är placerad, där ytan är anpassad att anordnas i närheten av ett första isolationsmaterial som har ett antal hål, vilka svarar mot åtminstone några av de ledande öarna, och genom vilka de ledande öarna kan nås, där vart och ett av hålen har, vid en ände som är riktad mot ytan, ett område som är större än området hos den motsvarande, ledande ön, vari ett ledande område anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning (ESD) är placerat på ytan i närheten av de ledande öarna och inom hålområdena.

Genom att placera ett ledande område inom hålområdet så att det mer eller mindre omger den ledande ön kommer gnistan att träffa detta område i stället för att träffa den ledande ön, vilken utgör en del av den känsliga kretsen, och således kommer kretsen att skyddas. 10 15 20 25 30 515 667 Såsom visas i krav 11 kan det elektroniska mönsterkortet innefatta skyddselektronik avsett för ett batteri, och det första isolationsmaterialet kan vara en del av ett batteri- hölje. Såsom nämndes ovan är detta en av de vanliga tillämpningarna för ett sådant mönsterkoit.

Dessutom, såsom visas i krav 12, kan de ledande öarna företrädesvis vara testpunkter som är anpassade att användas under ett testförfarande av mönsterkortet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen, vilken visas i krav 13, har det ledande om- rådet, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning, formen av en cirkulär ring placerad runt varje ledande ö. På detta sätt är ön fullständigt omgiven av det ledande området och således säkert skyddat.

Enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen, vilken visas i krav 14, har det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning, formen av ett antal åtskilda orrirâden anordnade runt varje ledande ö. Detta är en mer flexibel lösning, men som fortfarande upprätthåller en acceptabel skyddsnivå.

Det bör dessutom observeras att det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning, kan ha andra former.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken visas i krav 15, är det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning, anslutet till ett jordplan. Ett jordplan kommer ofta att vara bäst lämpat att föra bort den elektrostatiska urladdningen men beroende på matarspänningarna kan det ledande området också anslutas till en positiv eller negativ matningsskena.

Såsom visas i krav 16 kan det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning, ha en tjocklek som är större än tjockleken hos de ledande 10 15 20 25 30 513 667 6 öarna. Detta betyder dels att den övre änden av omrâdet befinner sig närmare isolationsmaterialet vilket således ökar sannolikheten att en ESD-gnista kommer att träffa detta ornråde i stället för ön, men även att området kan föra bort en större ström i händelse av en träff.

Såsom visas i krav 17 kan sannolikheten att en ESD-gnista kommer att träffa det ledande området, som är anpassat att föra bort en elektïostatisk urladdning, i stället för ön ökas ytterligare då detta område är försett med upphöjda eller spetsiga organ.

Detta på grund av det faktum att elektrostatiska urladdningar attraheras av sådana upphöjda organ.

Uppfinningen kommer nedan att mer fullständigt beskrivas med hänvisning till ritningen, på vilken fig. 1 visar ett batteripaket i vilket uppfinningen kan användas, fi g. 2 visar en sidovy av en första utföringsfonn av uppfinningen, fig. 3 visar sett ovanifrån ett mönsterkort av utföringsfonnen i fig. 2, fig. 4 visar en alternativ utföringsforni med separata, ledande områden, fig. 5 visar en förbättring av utföringsforrnen i fig. 2, och fig. 6 visar en alternativ utföringsform av en propp för användning i uppfinningen.

Fig. 1 visar ett batteripaket 1 i vilket ett Li-jonbatteri 2 är inneslutet i ett plasthölje 3. Polema hos batteriet är anslutna via ledningar 4, 5 till ett mönsterkort 6 innehål- lande en elektronisk skyddskrets anpassat att skydda batteriet 2 mot överladdning, i form av exempelvis en hög spänning eller en hög laddningsström. Det krävs ofia att 10 15 20 25 30 513 667 7 skyddselektronik testas efter monteringen av det färdiga batteripaketet. Således är testpunkter, i form av ledande öar 7, anordnade på mönsterkortet 6. För tydlighetens skull visas endast en ledande ö 7, men normalt kommer det att vara ett antal testpunkten Varje testpunkt 7 kan nås med hjälp av en sond, via ett hål 8 i plasthöljet 3, då testförfarandet utförs. i På grund av hålen 8 är testpunkterna 7, och således även den elektroniska skyddskretsen på mönsterkortet 6 utsatta för elektrostatiska urladdningar (ESD) vilka kan förstöra kretsen. Om en sådan situation inträffar är batteriet 2 inte längre skyddat mot överladdning vilket kan resultera i en explosion eller sprickbildning av battericellen.

Fi g. 2 och 3 visar hur detta problem kan lösas. Det ses att testpunkten 7 på mönster- kortet 6 är placerad nedanför hålet 8 i plasthöljet 3. En propp 9 gjord i ett isolationsmaterial, såsom gummi är införd i hålet 8. Även om proppen 9 fitllständigt fyller ut hålet 8 kommer små sprickor 11 bli kvar mellan proppen 9 och kanten hos hålet 9. Ett ledande område 10, i förrn av en cirkulär ring, är placerat på mönsterkor- tet 6 under gränslinjen mellan proppen 9 och plasthöljet 3. Om en elektrostatisk ur- laddning tränger in genom sprickan ll kommer den att träffa det ledande ornrådet 10 i stället för testpunkten 7. Såsom visas i fig. 3 är det ledande omrâdet 10 anslutet, via ledaren 12, till ett jordplan 13, och en ESD som träffar området 10 kommer således passera via ledaren 12 till jordplanet 13 utan att störa testpunkten 7. Även om hålet 8 och således även proppen 9 vanligtvis kommer att ha ett cirkulärt tvärsnitt bör det observeras att andra former också är möjliga. På samma sätt kan ringen 10 också anta andra former än den cirkulära form som visas i ñg. 3.

Vanligtvis anpassas den till formen hos hålet 8.

Det bör observeras att i stället för jordplanet 13 kan en positiv eller negativ mat- ningsskena användas beroende på polariteten och spänningen hos batteriet 2. 10 15 20 25 30 513 667 Såsom framgår av fig. 2 sträcker sig proppen 9 ovanför ytnivån hos plasthöljet 3.

Detta har en ytterligare positiv effekt. Då batteripaketet är placerat i en anordning, såsom en mobiltelefon, kommer proppama av gummi som sträcker sig ovanför plastytan att mekaniskt stödja batteripaketet mot anordningen, så att den blir mindre känslig mot exempelvis vibrationer. En annan fördel med att använda en flexibel propp 9 av exempelvis gummi är att proppen kan avlägsnas och att kretsen kan testas vid ett senare tillfälle, om så behövs. Även om utföringsforrnen som visas i fig. 3 är en föredragen utföringsform är andra utföranden möjliga. Ett exempel visas i fig. 4 i vilken den cirkulära ringen 10 är ersatt av ett antal åtskilda områden 14, 15, 16 och 17. Även om det inte visas måste vart och ett av dessa områden anslutas till jordplanet. Dessa anslutningar behöver inte placeras på samma yta hos mönsterkortet. De kan placeras i mellanliggande skikt eller på den motsatta ytan.

Såsom framgår av fig. 2 är i denna utföringsforrn det ledande området 10 gjort av ett metalliskt skikt som är tjockare än skiktet hos testpunkten 7. Detta ökar sannolikhe- ten att en ESD kommer att träffa detta område 10 i stället för testpunkten 7. Denna sannolikhet kan ytterligare ökas såsom visas i fi g. 5. Här är ett upphöjt organ 18 placerat på det ledande området 10 och kanten hos proppen 9 är anpassad därefter.

Det upphöjda organet 18 kan anta olika former såsom exempelvis enskilda spetsar eller en cirkulär kant på det ledande området 10.

Fig. 6 visar ännu en utföringsforrn. Här används en annan form på hålet i plasthöljet 3 och en propp 19 är följaktligen anpassad därefter. En fördel med denna utförings- forrn är att proppen är bättre fastsatt i hålet och sprickoma ll kommer att bli än mindre, vilket således förbättrar skyddet. Dessutom kommer ett ESD-nedslag, då det träffar det ledande området 10, att ha en riktning bort från ön eller testpunkten 7. 515 667 9 Även om en fóredragen utfóringsforrn av föreliggande uppfinning har beskrivits och visats är uppfinningen inte begränsad till den, utan kan även utföras på andra sätt inom den omfattning som definieras av de efterföljande patentkraven.

Claims (17)

10 15 20 25 513 667 10 Patentkrav

1. En anordning innefattande ett första isolationsmaterial (3), och ett elektroniskt mönsterkort (6) som har en yta på vilken åtminstone en ledande ö (7) är placerad, där ytan är anordnad i närheten av det forsta isolationsmaterialet (3), där det forsta isolationsmaterialet (3) har ett antal hål (8) som svarar mot åtminstone några av de ledande öarna (7) och genom vilka de ledande öarna kan nås, där vart och ett av hålen har, vid en ände som är riktad mot ytan, ett område som är större än området hos den motsvarande, ledande ön (7), kännetecknad av att ett ledande ornråde (10; 14, 15, 16, 17), anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning (ESD), är placerat på ytan i närheten av de ledande öama (7) och inom ornrådet for hålen (8), samt att element (9; 19) gjorda av ett andra isolationsmaterial är anordnade i hålen (8).

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att den innefattar skyddselektronik avsedd for ett batteri (2) och att det forsta isolationsmaterialet (3) är en del av ett batterihölje.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att de ledande öarna (7) är testpunkter.

4. Anordning enligt krav 1-3, kännetecknad av att det andra isolationsmaterialet är ett elastiskt material. 10 15 20 25 513 667 ll

5. Anordning enligt krav 1-4, kännetecknad av att det ledande området som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning har formen av en cirkulär ring (10) placerad runt varje ledande ö (7).

6. Anordning enligt krav 1-4, kännetecknad av att det ledande området som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning har formen av ett antal åtskilda ornråden (14, 15, 16, 17) anordnade runt varje ledande ö (7).

7. Anordning enligt krav 1-6, kännetecknad av att det ledande området (10; 14, 15, 16, 17) som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning är anslutet till ett jordplan (13).

8. Anordning enligt krav 1-7, kännetecknad av att det ledande området (10; 14, 15, 16, 17) som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning har en tjocklek som är större än tjockleken hos de ledande öama (7).

9. Anordning enligt krav l-8, kännetecknad av att det ledande området (10; 14, 15, 16, 17) som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning är försett med upp- höjda organ (18).

10. Ett elektroniskt mönsterkort (6) som har en yta på vilken åtminstone en ledande ö (7) är placerad, där ytan är anpassad att anordnas i närheten av ett första isolationsmaterial (3) som har ett antal hål (8), vilka svarar mot åtminstone några av de ledande öarna (7), och genom vilka de ledande öarna (7) kan nås, där vart och ett av hålen har, vid en ände som är riktad mot ytan, ett område som är större än området hos den motsvarande, ledande ön (7), 10 15 20 25 515 667 12 kännetecknat av att ett ledande område (10; 14, 15, 16, 17), anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning (ESD), är placerat på ytan i närheten av de ledande öarna (7) och inom ornrådet för hålen (8).

11. Elektroniskt mönsterkort enligt krav 10, kännetecknat av att det innefattar skyddselektronik avsett för ett batteri (2).

12. Elektroniskt mönsterkort enligt krav 10 eller 11, kännetecknat av att de ledande öarna (7) är testpunkter.

13. Elektroniskt mönsterkort enligt krav 10-12, kännetecknat av att det ledande området som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning har formen av en cirkulär ring (10) placerad runt varje ledande ö (7).

14. Elektroniskt mönsterkort enligt krav 10-12, kännetecknat av att det ledande området som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladdning har formen av ett antal åtskilda områden (14, 15, 16, 17) anordnade runt varje ledande ö (7).

15. Elektroniskt mönsterkort enligt krav 10-14, kännetecknat av att det ledande området (10; 14, 15, 16, 17) som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladd- ning är anslutet till ett jordplan (13).

16. Elektroniskt mönsterkort enligt krav 10-15, kännetecknat av att det ledande området (10; 14, 15, 16, 17) som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladd- ning har en tjocklek som är större än tjockleken hos de ledande öarna (7).

17. Elektroniskt mönsterkort enligt krav 10-16, kännetecknat av att det ledande området (10; 14, 15, 16, 17) som är anpassat att föra bort en elektrostatisk urladd- ning är försett med upphöjda organ (18).