??? 摘 要： 節能環保的鋰電池應用日趨廣泛，用于鋰電池保護板的功率器件更新也突飛猛進。針對鋰電池，NEC電子使用最新工藝和封裝技術研發了一系列應用于鋰電池保護板電路的產品，其中的芯片級封裝（CSP）產品是已經批量應用的最小封裝產品。
??? 關鍵詞： 鋰電池；功率器件；芯片級封裝；節能環保
?
??? 在各種手持電子產品普及的今天，電池的發展也日新月異，而節能環保型的鋰電池更是發展的重中之重。鋰電池主要應用于MP3、MP4、Cellar Phone、PDA及Portable DVD等手持移動產品。鋰電池保護板所用功率器件的設計與目標產品的需求息息相關。為了設計可用于長時間播放的多媒體產品的電池，功率器件必須能夠提供迅速充電所需的高達10A的電流。為了能夠滿足產品外觀輕薄小巧的需求，又必須使功率器件的封裝能夠縮小到幾毫米。
????????????????????????????????? 鋰電池保護板電路對功率器件的需求
??? 如圖1所示為封裝在鋰電池保護板電路內部的典型基本結構。
?
??? 鋰電池保護板電路的設計與其封裝結構密切相關。在正常情況下，充電控制端CO和放電控制端DO為高電位，使兩個N型控制管FET1和FET2處于導通狀態。電路的工作方式可以是電池向負載放電，也可以是充電器對電池進行充電。當保護電路檢測到異常現象（過充電、過放電、過電流和短路）時，控制FET1或者FET2開或關，從而切斷充電或放電回路，實現保護功能。
??? 過電壓保護原理為：當檢測到電池充電電壓過高時，控制FET2由導通轉為關斷，從而切斷充電回路，使充電器無法再對電池進行充電，起到過充電保護作用。而此時由于FET2自帶的體二極管的存在，電池可以通過該二極管對外部負載放電而不影響負載正常工作。當檢測到電池放電電壓過低時，控制FET1由導通轉為關斷，從而切斷放電回路，使電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護作用。而此時由于FET1自帶的體二極管的存在，充電器可以通過該二極管對電池進行充電。
??? 過電流保護原理如下：電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經過串聯的2個FET時，由于導通阻抗的存在，會在其兩端產生一個電壓，該電壓值U=I×RDS×2，RDS為單個FET導通阻抗，控制IC上的檢測管腳會對該電壓值進行檢測，若負載因短路或者其他某種原因導致異常，使回路電流增大，當回路電流大到使2個FET兩端電壓U超過預期值時，控制FET1由導通轉為關斷，從而切斷放電回路，使回路中電流為零，起到過電流或短路保護作用。
??? 通過以上分析，在正常工作或過電壓保護情況下，電路中的功率器件（FET1，FET2）在電路中起著保護開關的作用。由于它直接串接在電池與外部負載（充電器）之間，因此它的導通阻抗對電池的性能有很大的影響，當選用的MOSFET較好時，其導通阻抗很小，電池包的內阻就小，帶載能力也強，在放電時其消耗的電能也少。同等負載條件下，因兩個FET導通阻抗小，內部分壓小，電壓檢測將更準確。在過電流保護情況下，電路中的功率器件（FET1，FET2）在電路中不僅起著保護開關的作用，還將作為檢測過電流標準。因此，FET的選擇更為重要。
??????????????????????????????????????NEC的電子功率器件
??? NEC電子是研發半導體ODM(Original Design Manufacturer)廠商之一。針對鋰電池保護功率器件，NEC電子開發了多種封裝和工藝，其中的芯片級封裝產品是已經批量應用的最小封裝產品，稱其為EFLIP（Ecologically Flip chip MOSFET for Lithium-Ion battery Protection）。
??? 該功率器件具有以下特點：
?? ?(1)產品封裝系列以及電氣規格齊全。
?? ?NEC電子鋰電池應用產品規劃如表1所示，擁有8Pin TSSOP，6Pin HWSON，4Pin CSP等多種封裝，鋰電池產品封裝對比結果如圖2所示。
?
表1 NEC電子鋰電池應用產品
?
??? (2)封裝小。NEC電子鋰電池產品封裝和其他公司封裝對比圖如圖3所示。
?
????(3)內阻小。
?? ?(4)完全符合RoHS標準及歐盟限制PFOS應用標準。
?? ?為了符合RoHS標準，對所有產品都實施了無鉛封裝。針對最新的歐盟規定，對封裝材料提出了限制PFOS的要求。
??? (5)產品可靠性高。針對鋰電池保護板電路開發的封裝實現了產品尺寸縮減86％而保持額定電流值不變。
?? ?NEC電子使用了0.25μm先進的生產工藝，以及專用于鋰電池的6pHWSON，4pEFLIP（CSP）封裝，實現了鋰電池保護產品的低內阻和小封裝需求。為了滿足不同需求，針對現有產品進行了多次改進，B版和C版產品在原有基礎上更針對特定需求作出產品調整。此外，還提前對許多新產品進行了規劃和設計。
?? ?NEC電子產品的優點是具有完善的可靠性。它不僅擁有完全自主的芯片研發、芯片擴散，還擁有完備的封裝測試工廠，完善的可靠性測試技術保證了產品更加長久的應用。