2차전지의 과충전과 과방전을 방지하여 안전하고 효율적인 사용이 가능하도록 필수적으로 적용되는 2차전지 보호회로 사업을 주력으로 하고 있습니다.
현재 스마트폰, 웨어러블 기기 등 소형 IT 시장 내에서 다양한 고객사와 제품군에 적용되고 있으며, 특히 매출의 80% 이상을 차지하고 있는 POC(Protection One Chip), PMP(Protection Module Package) 제품을 중심으로 국내외 시장에서 점유율을 확장 하고 있습니다.
이외에도 배터리 Pack, 센서 사업을 영위하고 있으며, 신규 사업으로는 전자 담배 및 자동차 전장 시장 진입을 준비하고 있습니다. 또한 당사는 향후 신규 사업의 확대와 전기자동차 및 ESS 등 중대형 2차전지 시장 진입을 위한 다양한 연구 개발을 진행하고 있습니다.
2차전지 셀은 작은 크기에 비해 높은 출력을 낼 수 있으며, 재충전이 가능하다는 장점으로 일상 속 많은 부분에서 사용되고 있습니다.반면 리튬이온 셀은 치명적인 약점이 존재하는데 과도한 충전 및 방전으로 인한 배터리의 폭발 및 기능 상실 가능성이 존재한다는 것입니다. 이런 리튬이온 셀의 약점을 극복하고 일상생활에서 안전하고 편리하게 사용할 수 있도록 하는 핵심 부품이 바로 당사의 주요 제품인 2차전지 보호회로입니다.
보호회로의 기능
과충전 보호, 과방전 보호, 과전류 보호 등을 기본으로 하여 고객의 요구 사양에 따른 추가 기능들로 배터리 용량 학습기능, 2차 보호 기능, 온도감지 기능, 강제 차단 기능 등의 다양한 기능들을 구현할 수 있습니다.
보호회로 사용처 휴대폰, 노트북, 태블릿, 웨어러블 기기 등의 소형 IT제품에서부터 휴대형 전동공구, E-Scooter, E-Bike, 전자담배, 전기자동차(xEV), 에너지저장장치(ESS) 등
보호회로를 구성하는 요소 배터리 셀의 보호동작을 주관하는 Protection IC, 충ㆍ방전 방향을 결정하는 FET, 회로의 패턴을 구성하는 PCB(Printed Circuit Board)와 그 외 저항(Resistor)과 캐패시터(Capacitor)등의 수동소자가 있습니다.
당사 제품은 가장 핵심이 되는 Protection IC와 FET를 하나의 패키지로 융합한 POC 보호회로 전체를 패키지로 융합하여 신뢰성과 방열특성을 향상시킨 PMP, 중ㆍ대형 배터리에 사용되는 여러 개의 셀을 동시에 관리할 수 있는 배터리 관리시스템(BMS, Battery Management System) 등이 있습니다.
당사의 보호회로용 IC인 POC와 보호회로 자체를 Module Package화 한 PMP는 반도체의 제조기술과 2차전지 보호회로 기술을 융합한 제품으로써, 그 활용분야는 무궁무진하다고 볼 수 있습니다. 5세대 통신기술인 5G의 상용화와 이를 통한 사물인터넷(IoT)시장의 확산으로 인해 배터리를 사용하는 분야는 더욱더 늘어갈 것이며, 그럴수록 배터리의 안전에 관계된 보호회로의 적용분야는 점점 확대될 것입니다. 또한 반도체의 제조기술과 2차전지 보호회로 기술을 활용하여 멀티셀용 보호회로의 Package화 및 Module화를 통해 급격히 성장하고 있는 파워어플리케이션 시장으로의 적용분야 확대를 추진하고 있습니다.
POC(Protection One Chip)의 기능, 용도 설명
POC의 개요 -2차전지 배터리팩의 보호회로를 구성하는 핵심소재인 Protection IC와 FET를 하나의 Chip으로 Package화 함으로써 원가절감, 설계의 편의성 등을 극대화한 제품 -다양한 고객의 Needs에 부합할 수 있는 맞춤형 설계가 가능함 -One chip Package 기술은 당사가 세계 최초로 구현 -기술 우위와 원가 경쟁력을 통하여 국내 시장을 넘어 글로벌 시장으로의 꾸준한 시장 점유율 확장을 진행중
POC의 장점 -Protection IC와 FET간 신호 전달 부위가 EMC(Epoxy Molding Compound)로 보호되고 있어 EMI나 ESD로부터 안전함. 【Two-Chip type과 POC의 구조 비교】 / 출처 : 아이티엠반도체 분기보고서 -PCB(Printed Circuit Board) 설계 시 한 개의 IC만 배치함으로써 Pattern 구성이 간편하고 두 개의 IC를 배치하는 것에 비해 공간적으로 여유가 생김으로 기타 수동소자의 배치 및 설계에 편의성을 제공 【Two-Chip type과 POC의 설계 패턴 비교】 / 출처 : 아이티엠반도체 분기보고서 -공간 활용성 당사는 시장 요구에 앞서 이미 개발 완료한 차세대 POC인 Dual POC를 시장에 출시하면서 배터리팩 및 PCM 설계시 공간 활용의 용이성을 제공함에 있어 글로벌 고객사에게 채택되어 당사 POC의 우수성을 다시 한번 확인하였으며 경쟁업체들보다 한발 앞선 완성도 높은 기술로 시장 선점을 할 수 있게 되었습니다. 【PTC Type POC와 Dual POC의 구조 비교】 / 출처 : 아이티엠반도체 분기보고서
PMP(Protection Module Package)의 기능, 용도 설명
PMP의 개요 -PMP(Protection Module Package)는 PCM을 대체 할 수 있는 제품으로 기능적으로는 PCM과 동일한 보호회로 기능을 하지만 성능적으로는 PCM과 차별화된 제품. -배터리팩 제조 공정의 단순화, 제품의 신뢰성 확보, 배터리팩의 공간활용 극대화 등의 이점을 고객에게 제공하며, 기존 보호회로의 설계적, 구조적 한계를 극복한 혁신적인 제품 -기존 PCM의 구조적 한계를 극복하고 소형화를 실현하였으며, 고정밀ㆍ고신뢰성 제품을 고객 맞춤형으로 개발 및 양산이 가능하도록 구현함 PMP 개념도 / 출처 : 아이티엠반도체 분기보고서 PCM(Protection Circuit Module)과 PMP(Protection Module Package) 비교
PCM(Protection Circuit Module)
PMP(Protection Module Package)
외부에 노출되어 있어 외부적 충격에 취약함
모든 부품 소자들이 EMC(Epoxy Molding Compound)로 보호되고 있어 외부적 충격으로부터 소자를 보호하고, 온도와 습도로부터 보호될 수 있습니다. 그리고, PACK 공정에서의 추가 공정이 필요하지 않게 되어 많은 원가절감은 물론, PCM의 구조적 한계를 획기적으로 개선 가능.
추가적으로 Tape 부착, Case 조립, Coating 등의 공정이 추가
온도와 습도에 취약
설계적인 한계로 인해 Size 축소에 큰 어려움
-당사의 PMP는 배터리팩의 장시간 사용과 발열량 최소화를 위해 저저항 소재개발을 지속적으로 진행 -일반 PCM 보다 낮은 저항의 제품을 개발해 양산에 적용 -현재는 저항이 감소된 PMP에서 추가적으로 저항이 더욱 감소된 PMP가 양산중. -저저항 제품은 결국 배터리의 자체 소비전류의 감소를 통해서 배터리의 사용시간을 늘려 줌 -전류의 흐름을 원활하게 함으로써 보호회로 및 배터리의 발열량을 PCM 대비 현저히 감소 시킬 수 있어 높은 신뢰성을 확보할 수 있음.
배터리팩 구조 설계시 편의성 제공 -당사 PMP는 크기와 두께 모든 면에서 기존 PCM의 구조를 혁신적으로 개선하여 고객의 배터리팩 구조 설계시의 공간 확보에 대한 편의성을 제공 -PMP는 Lead Frame을 활용한 제품으로서 PCM과는 달리 Flexible한 설계가 가능 -고객의 Design In 단계에서 공간 설계의 유연성과 다양한 제품 설계를 구현할 수 있는 최적의 조건을 제공. -동일한 Size에서 최대의 배터리 용량을 요구하는 현재 시장에 가장 적합한 제품 PMP 설계 편의성 / 출처 : 아이티엠반도체 분기보고서
-최근 리튬이온 2차전지의 장점이 부각되면서 새롭게 설계하는 전동공구, 청소기, ESS는 리튬이온 2차전지를 채용하고, 기존 납축전지도 리튬이온 2차전지로 대체되고 있는 추세 -다양한 방식의 멀티셀용 보호회로 기술을 확보하고 있으며, 제품 개발, 생산, 출하 검사 등 전 단계에 걸쳐 사용자의 요구를 반영 -배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리의 손상을 방지하고 배터리의 수명을 예측하며 특정 용도의 기능을 수행할 수 있는 배터리 적합성을 유지하기 위하여 멀티셀 배터리팩에서는 절대적으로 필요한 시스템
-BMS의 대표적인 기능 + 배터리 전체 PACK 전압 측정 + 배터리 충전 또는 방전 시 전류 측정 + 단위 배터리(CELL) 전압 측정 + 배터리 모듈 온도 측정 + 전압 전류의 구동 가능한 최대 최소 범위를 초과한 경우 배터리 전원 차단 + 단위 배터리의 충전된 전압을 균일하게 유지 시켜주는 밸런싱 기능 + 배터리 충전상태(SOC), 건강상태(SOH), 기능상태(SOF) 산출 + 전체 데이터를 차량 시스템으로 전송
-배터리팩 전체의 전압, 전류, 온도를 측정하여 최적의 상태로 유지관리 -안전 운영을 위한 진단 및 예측 조치 -충ㆍ방전시 과충전 및 과방전을 차단하며, 셀(cell)간의 전압을 균일하게하여 줌 -충ㆍ방전 효율을 높이고 배터리의 수명을 연장 -비정상적인 상황에서 발화 및 폭발의 위험성이 문제가 되고 있습니다. 이러한 상황에서 안전성을 위하여 필수적인 시스템으로 BMS가 등장 -여러 개의 셀을 직렬로 접속하는 경우 그 중 한 개의 셀이라도 고장이 나거나 열화되면 배터리팩 전체에 영향을 줌 -최신의 HEV나 EV에 적용되는 BMS는 개개의 셀에 대한 과충전, 과방전, 과열을 막고 이들의 수명을 최적화 시켜주는 기능을함.
